JPS61178603A - 画像処理における輪郭抽出方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は１．物体の形状認識等のための画像処理におけ
る輪郭の抽出方法に関する。

知能ロボット等において、物体の存在とその種類を認識
し、これに基づいて作業を実行することが行われる。こ
のような目的のために、テレビカメラで撮影した画像信
号を２値化して画像メモリに格納し、画像処理して物体
の形状認識を行う。

物体の形状認識のための特徴測定は、処理対象物の輪郭
を抽出し、これに基づいてその輪郭内の面積、周長、重
心等を求めて行うのが一般的である。

従って、画像データから処理対象物の輪郭を抽出するこ
とは、特徴測定の基本であり、画像処理速度を向上させ
るためには、輪郭抽出の速度を上げるのが最も効果的で
ある。

［従来の技術］ 従来、２値画像データから物体の存在を認識し、その輪
郭を抽出するには、次に示すような追跡処理ルーチンに
用いて、ソフトウェアによって、行うのが一般的であっ
た。

（１）２値化画像を格納した画像メモリをラスタ走査し
、画素値が“０″から初めて“１”に変る画素ｐ。

を見付け、その座標（ｉ、　Ｄを記録する。ただし、ｉ
はラスタ走査に沿っての垂直方向座標、ｊは水平方向座
標である。

（２）次に、座標（ｉ、　ｊ−１）の画素から始め、反
時計回りに、８近傍画素を調べる。そこで、最初に現れ
る画素値“１”の画素を、Ｐに　（初めはｋ・１）とす
る。ここで、Ｐ、の座標を記録しておく。

（３）画素ＰＫの８近傍画素を反時計回りに、Ｐ　Ｋ−
１の画素の次の画素から調べる。そこで、最初に現れる
画素値“１”の画素をＰに、Ｉとし、ＰＫ、Ｉの座標を
記録しておく。

（４１ＰＫ　＝　　ＰＧ　、且つＰＫ−１−ｐｔならば
、追跡は終了し、その他の場合には、ｋ＋１を新しくｋ
として、（３）に戻る。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記の従来の方法によれば、１つの対象物の輪郭を抽出
するのに、Ｌｏｏｍｓ程度の時間を要するものであり、
高速処理のためには１つの障壁となっていた０本発明は
、この問題点を解消した新規な新規な装置を提供しよう
とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点は、画像メモリの水平方向および垂直方向の
アドレスを発生するアップ／ダウン・カウンタ（１）　
、　（２）と、そのアップ／ダウン・カウンタ（１）　
、　（２）に対するアップ／ダウン指令を出力するＲＯ
Ｉ’ｌ−Ｂ　（４）と、ＲＯＭ−Ｂ　（４）に計数値を
与えるカウンタ（６）と、そのカウンタ（６）に初期値
をセットするＲＯＭ−Ａ　（３）と、アップ／ダウン・
カウンタ（１）　、　（２）の人力を切換えてラスタ・
スキャン・モードから検索モードへの切換えを行う切換
回路（７）と、画像メモリより読出された各画素のデー
タを調べ、最初に黒点画素を検出したとき、切換回路（
７）を検索モード側に切換えさせるとともに、ＲＯＭ−
Ａ　（３）に予め定めた値を出力させ、以後黒点画素を
検出するごとに、カウンタ（６）の現在の計数値の下位
ビットをもって前記ＲＯＭ−Ａ　（３）を読出し、カウ
ンタ（６）にセットさせる始点・輪郭点検出回路（５）
を備えるよう構成した本発明の画像処理における輪郭抽
出方式によって解決される。

［作用］ 上記手段は、［従来の技術］の項で記述したソフトウェ
アによる処理を、効率的にハードウェア化したものであ
って、その原理は次のとおりである。

（１）８近傍画素の検索による輪郭抽出手順は、前回の
輪郭点から新しい輪郭点への移動方向によって、第２図
（ａ）に示す８通りｂ′’ｔする。しかし、移動方向に
よって既に検索済みの点があるため、ラスタ走査におけ
る最初の黒点画素、即ち始点から最初の輪郭点を検出す
るとき以外は、第２図（ｂｌに示す４通りに要約するこ
とができる。

（２）画素Ｐにの座標を（ｉ、ｊ）とすると、検索パタ
ーンは、第３図に示すようになり、第２図（ｂ）に示す
４種のパターンの場合、検索開始点は、（ｉ＋１゜ｊ−
１）、（ｉ÷Ｌｊ＋１）、（ｉ−１，ｊ＋１）、（ｉ−
１，３−１）の４点となる。ただし、ｐＫが始点の場合
は、（ｉ＋１．ｊ−１）となる。

（３）従って、８近傍画素を検索する場合、画像メモリ
のアドレスを変化させる手順は、第５図に示す４通りと
なる。

（４）第４図の各グループの先頭行に、Ｋｌ、　Ｋ２．
　［３゜Ｋ４という値を付与しく以後の値は順次＋１づ
つする）、これらが次のような関係を有するようにする
と、 Ｋ２ｍＫｌ÷１０　　　：　　　１ｈ＝Ｉｈ＋１０Ｘｉ
−に３＋１０ これらの値の下位３ビツトにより、第４図の４つのパタ
ーンに無関係に、第５図に示すように、検索位置を指示
することができる。例えば、第４図のグループＡの第２
行に＝２　　と、グループＢめ第８行に−１８と、グル
ープＣの第６行Ｋ・２６と、グループＤの第４行に＝３
４の各にの値の下位３ビツトは、ともに２であり、検索
位置（ｉ＋１．３）を示す。

（５）検索中に最初の黒点画素が検出されたとき、上記
によって現在の検索位置を知り、これによって移動方向
を知り、次の検索パターンを決定することができる。

（６）従って、第４図の検索パターンをＲＯＭ−Ｂ　（
４）に格納し、これを読出すアドレスＫをカウンタ（６
）により発生させ、黒点画素検出ごとにカウンタ（６）
にセットする初期値を発生するのを、ＲＯＭ−Ａ　（３
）に行わせ、その初期値を読出すアドレスとしてカウン
タ（６）の計数値の下位３ビツトを帰還して行うことが
できる。

［実施例］ 以下第１図に和す実施例により、本発明の要旨を具体的
に説明する。

第１図は、本発明の一実施例の回路構成ブロック図であ
る。図において、ｊ−ＣＴＲ（１）は画像メモリに水平
（ｊ）方向のアドレスを与えるアップ／ダウン・カウン
タであり、１−ＣＴＲ（２）は同じく垂直（ｉ）方向の
アドレスを与えるアップ／ダウン・カウンタである。ｓ
ｗ　（７）は、アップ／ダウン・カウンタ（２）への入
力を切換えて、ラスタ・スキャン・モードと検索モード
とに切換える切換回路である。

ＲＯＩＩＩ−Ｂ　（４）は、検索モードのとき、アップ
／ダウン・カウンタ（１）　、　（２）に与えるアップ
／ダウン指令を出力するＲＯＭであって、これの読出し
アドレスを出力するのが、カウンタＣＴＲ（６）である
。

このカウンタＣＴＲ（６）にセントする初期値を出力す
るのがＲＯＭ−Ａ　（３）である。

図示してない画像メモリは、アップ／ダウン・カウンタ
（１）　、　（２）が出力するアドレスによって読出さ
れ、各画素のデータ値は、Ｌｌ　　（白点画素）、Ｌ２
　　（黒点画素）の他に第３の値し３も格納できるもの
とする。

ＤＥ↑（５）は画像メモリから読出された画素値を調べ
、画素値がＬ２になったとき、切換回路（７）およびＲ
ＯＭ−Ａ　（３）を制御する始点・輪郭点検出回路であ
る。ＢＧ　（８）は、画像メモリのデータ・バスに挿入
した双方向ゲートであり、ＲＥＥＦ　（９）は始点・輪
郭点に対して画像メモリにデータ値し３を書込む基準値
発生回路である。

ＲＯＭ−Ｂ　（４）には、第４図に示す４つの検索パタ
ーンが格納してあり、読出アドレスが１〜８ではグルー
プＡ１１１〜１８ではグループＢ１２１〜２８ではグル
ープＣ１３１〜３８ではグループＤの検索パターンにア
クセスする。

ＲＯ？’ｌ−Ａ　（３）には、カウンタ（６）の計数値
出力の下位３ビツトが帰還されており、この値に対して
、次の値を出力させるＲＯＭとなっている。ただし、開
始時にはＫｌ・１を出力するようになっている。

下位３ビツトの値０．１の場合に４−３１；２．３の場
合に＋＝１　　； ４．５の堝・合に２・１１； ６．７の場合に３−２３ 一２１ＲＯ（３）の出力は、始点・輪郭点検出回路（５
）がＬ２画素を検出したとき、遅延回路ＤＥＬ（１１）
を通過した信号によってカウンタ（６）にセットされる
。

ＣＩＡ　（１０）は、特徴値算出回路であつて、ＲＯＭ
−Ｂ（４）のｉ、ｊアドレス制御信号を受けて、輪郭を
知り、面積、重心、周長等の特徴値を算出する回路であ
る。

以下、シーケンスを追って本実施例の回路の動作を説明
する。

■輪郭抽出開始信号が発せられると、ＡＮＤゲート（１
２）によって基準パルス（クロック・パルス）とのＡＮ
Ｄがとられ、このクロックによってアップ／ダウン・カ
ウンタ１は計数を開始して水平方向走査し、アップ／ダ
ウン・カウンタ２にはその桁上げ信号が入力されて垂直
方向走査して、画像メモリをラスタ・スキャンする。

■始点・輪郭点検出回路（５）は、■の画像メモリ走査
で読出されたデータを調べ、画素値がＬｌから初めてＬ
２に変る点（輪郭抽出時の始点）を検出する。始点を検
出すると、切換回路（７）をＲＯＭ−８（４）の出力が
通過するようにして、アップ／ダウン・カウンタ（１）
　、　（２）をラスタ・スキャン・モードから検索モー
ドに切換え、ＲＯＭ−Ａに始点であることを通知する。

また、基準値発生回路（９）に始点であることを通知し
、双方向ゲート（８）を介して画像メモリにＬ３を書込
み、始点であることのラベル付けを行う。

■始点であることを通知されたＲＯＭ−Ａ　（３）は、
Ｋ！を出力し、これをカウンタ（６）にセットする。

カウンタ（６）は、セットされた値Ｋｌを初期値として
クロックによって計数を行い、その計数値はＲＯＭ−Ｂ
　（４）に入力されると同時に、その下位３ビツトはＲ
ＯＭ−Ａ　（３）に帰還される。

■ＲＯＭ−８（４）はアップ／ダウン・カウンタ（１）
　、　（２）に対して、第４図のグループＡで示すアッ
プ／ダウン指令を出力し、アップ／ダウン・カウンタ（
１）　、　（２）はグループＡの検索パターンで画像メ
モリのアドレスを与える。

■この結果読出された画像メモリのデータは、始点・輪
郭点検出回路（５）が訓べ、画素がＬ２となった点で、
基準値発生回路（９）によって、画像メモリのこの点に
輪郭点を表すＬ３を書込むとともに、ＲＯＭ−Ａ　（３
）の出力をカウンタ（６）にセットさせる。カウンタ（
６）はセットされた初期値から計数を初め、これによっ
て、移動方向に対応した検索パターンで画像メモリのア
ドレス変化が行われる。

■再び■に戻り、順次輪郭点を検出していく。

■このようにして、次に検出された輪郭点が、Ｌ３でマ
ークされた始点となり、その次に検出された輪郭点が始
点の次の輪郭点となったとき追跡を終了する。

■特徴値算出回路（１０）は、ＲＯＭ−Ｂ　（４）から
出力される画像メモリのＬ　Ｊアドレスのアップ／ダウ
ン情報を入力して、それぞれ面積、重心、周長等の特徴
値を算出する。

以上述べたように、本発明の輪郭抽出方式は、現在検索
している画像メモリのアドレスには無関係ニ、始点から
のアップ／ダウンの動きだけで処理を行うことができる
ので、所要ハードウェア量少なく、且つ移動方向を別途
監視することなく、リアル・タイムに処理対象物の輪郭
を抽出し、特徴値を算出することができる。

［発明の効果］ 以上説明のように本発明によれば、所要ハードウェア量
少なく、高速に処理対象物の輪郭を抽出することができ
、★用的効果は大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成ブロック図・ 第２図は８近傍画素検索パターン図、 第３図は検索方向座標データ■、 第４図は画像メモリ・アドレス変化手順口、第５図は計
数値下位３ビツトの示す検索位置図である。 図面において、 １はｊ方向アップ／ダウン・カウンタ（ｊ−ＣＴＲ）、
２はｉ方向アップ／ダウン・カウンタ０−ＣＴＲ）、３
はＲＯＭ−Ａ　、　　　　　　　　　４はＲＯＭ−Ｂ　
。 ５は始点・輪郭点検出回路（ＤＩＥＴ）、６はカウンタ
（ＣＴＲ）、　　　　７は切換回路（ＳＷ）、８は双方
向ゲート（ＢＧ）、　　 ９は基準値発生回路（ＲＥＦ）、 １０は特徴値算出回路（ＣＩＡ）、 １１は遅延回路（ＤＩＥＬ）、　１２は論理積ゲー）　
（ＡＮＤ）、をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画像メモリに格納された２値化画像データを処理して、
   処理対象物画像の輪郭を抽出する方式であって、前記画
   像メモリの水平方向および垂直方向のアドレスを発生す
   るアップ／ダウン・カウンタ（１）、（２）と、該アッ
   プ／ダウン・カウンタ（１）、（２）に対するアップ／
   ダウン指令を出力するＲＯＭ（読出専用メモリ）−Ｂ（
   ４）と、該ＲＯＭ−Ｂ（４）に計数値を与えるカウンタ
   （６）と、該カウンタ（６）に初期値をセットするＲＯ
   Ｍ−Ａ（３）と、前記アップ／ダウン・カウンタ（１）
   、（２）の入力を切換えてラスタ・スキャン・モードか
   ら検索モードへの切換えを行う切換回路（７）と、画像
   メモリより読出された各画素のデータを調べ、最初に黒
   点画素を検出したとき、前記切換回路（７）を検索モー
   ド側に切換えさせるとともに、前記ＲＯＭ−Ａ（３）に
   予め定めた値を出力させ、以後黒点画素を検出するごと
   に、前記カウンタ（６）の現在の計数値の下位ビットを
   もって前記ＲＯＭ−Ａ（３）を読出し、前記カウンタ（
   ６）にセットさせる始点・輪郭点検出回路（５）を備え
   るよう構成したことを特徴とする画像処理における輪郭
   抽出方式。