JPS6341107B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、テレビカメラ等より得られた画像よ
り、物体の位置及びその形状を認識するに非常に
有効な図形の輪郭座標抽出方式に関するものであ
る。

文字認識装置やロボツトの目として使用するた
めの画像処理は最近は非常に進歩しつつある。例
えば文字認識装置においては読取対象物を高速に
処理する事、及びロボツトの目として使用する場
合には逸早く視界内の状態を把握する事のために
開発が進められている。

このような画像処理においては、第１に入力さ
れた画像より物体、図形（以下本発明では単に図
形と称する。）の輪郭を高速に抽出しなければな
らない。

また、この輪郭を抽出する際にはノイズ除去を
行なわなければならなかつた。

従来、この輪郭の抽出はマスク走査により行な
つていたが、この方法では、入力された全ての画
像について行ない、かつ、輪郭点を抽出するため
に多数の判断を行なわなければならないため、ハ
ードウエアが複雑になるばかりでなく、処理時間
が短縮出来ない欠点があつた。

従つて本発明は、上記欠点を解消した新規な図
形の輪郭抽出方式を提供する事を目的とするもの
で、この目的は入力された画像を２値化した後、
該画像から図形の輪郭を座標値として抽出する図
形の輪郭座標抽出方式において、上記２値化され
た画像の各点に対して互いに直交する２方向の隣
接点の状態を検出して変化点を検出する変化点検
出手段、該変化点検出手段により得られた変化点
に座標を付与する座標付与手段、該座標付与手段
により得られた座標の連続性及び方向性を調べ、
所望の方向性を有する連続した座標のみを抽出す
る座標抽出手段とを設け、該座標抽出手段により
得られた座標を図形の輪郭座標とする事を特徴と
する図形の輪郭座標抽出方式により達成する事が
出来る。

以下本発明を図面を参照しながら説明する。第
１図は、本発明に係る入力された画像を２値化し
た状態を示す。

図において１は輪郭抽出対象図形、２はノイズ
をそれぞれ示す。

入力された画像を所定のレベルにて２値に変換
するとこの図に示すような形で画像がメモリに入
力される。

この中より輪郭抽出対象図形１のみを抽出して
その輪郭を抽出する。

この発明では特に輪郭抽出対象図形１に連続し
ているノイズを除去して輪郭を抽出するとともに
高速に輪郭を抽出するものである。

第２図は本発明の図形輪郭座標抽出方式のブロ
ツク図である。

図において３は画像入力装置、４は２値化回
路、５は２値化画像メモリ、６は変化点検出回
路、７は変化点格納メモリ、８は座標付与回路、
９は座標テーブル、１０は図形輪郭座標抽出回
路、１１は図形の輪郭座標格納テーブル、１２は
制御部をそれぞれ示す。

画像入力装置３より入力された生の画像は２値
化回路４で２値に変換されて第１図のような画像
として２値化画像メモリ５に格納される。

この２値化回路４は一般に公知のいずれの手法
も採用できる。

この２値化されて格納された画像はメモリ５よ
り読出され第３図に示す如き変化点検出回路６に
入力される。

ここで第３図により変化点検出回路６の一実施
例を説明する。

第３図において第２図と同記号のものは同一の
ものを示し、さらに図において１３，１４，１
５，１６はシフトレジスタ、１７，１８，１９，
２０，２３，２４はアンドゲート、２１，２２，
２７はオアゲート、２５，２６は一方の入力端子
にインバータを有するアンドゲートをそれぞれ示
す。

シフトレジスタ１３は２値化画像メモリ５より
水平方向のビツトが各行ごとにセツトされて順次
シフトされるとともに順次次行のビツトが格納さ
れてシフトされ、最終的には画像メモリ５のデー
タが全てシフトされて格納される。

このシフトレジスタ１３の下位ビツトの３ビツ
トを取り出して、この３ビツトの状態を検出する
事により画像メモリ５の水平方向の変化点が検出
出来る。

すなわち、２値化された画像メモリ５の内図形
部分を“１”とし、その他の部分を“０”とする
と“１”→“０”及び“０”→“１”が変化点と
いう事になる。（ここでは図形部分を“１”とし
て取扱つたが、“０”として取扱う事も出来る。
以下図形部分を“１”として取扱う。） 従つてこの変化点のみを検出するためにはこの
３ビツトは中央のみが“１”である事及び中央が
“１”で両側のビツトのいずれか一方が“１”の
状態である３状態を検出すれば良い事になる。

従つて“０”，“１”，“０”と“０”，“１”，
“１”及び“１”，“１”，“０”の組合せを検出す
るため図のような論理回路を設ければよい。

すなわち、中央のビツト出力を共通に入力さ
れ、それぞれ両側のビツトが入力されるアンドゲ
ート１７，１８を設け、いずれか一方のアンドゲ
ート１７，１８より一致出力が得られた場合、及
び中央のビツト出力のみが“１”である場合を変
化点とすればよい。

ただし、すべてのビツトが“１”の場合は変化
点とはならないので、この状態を検出するために
アンドゲート２３を設け、オアゲート２１より送
られて来る出力を両方のアンドゲート１７，１８
が一致した場合にインヒビツトするためにアンド
ゲート２３の出力をインバートした信号とオアゲ
ート２１からの出力をアンドゲート２５に入力す
る。

このようにする事により画像メモリ５の水平方
向の変化点が出力される。

一方、画像メモリ５の垂直方向の変化点は、シ
フトレジスタ１４，１５，１６の状態を検出する
事により得る事が出来る。

すなわち、画像メモリ５の近接する桁３桁を順
次シフトレジスタ１４，１５，１６に格納する。

すなわち、各レジスタとも順次各桁を格納する
とともに、セツトされたビツトを順次シフトする
ようにする。

このようにする事により各シフトレジスタ１
４，１５，１６の出力を検出する事により画像メ
モリ５の垂直方向の３ビツトについて状態を検出
する事が出来る。

この垂直方向の変化点は、水平方向の変化点検
出と全く同一で、中央のビツトすなわち、シフト
レジスタ１５の出力が“１”でいずれか一方のシ
フトレジスタ１４，１６の出力が“１”の状態を
検出する事により変化点を検出する事が出来る。

このようにして得られた画像メモリ５の水平及
び垂直方向から見た図形の変化点検出出力はオア
ゲート２７を通り出力され、第２図に示す変化点
格納メモリ７に格納される。

ここで、更に第２図にもどつて説明を続ける。

このようにして変化点格納メモリ７に格納され
た変化点は２値化画像メモリ５に格納された
“１”状態のうち変化点にのみ“１”状態が残さ
れその他は削除されたものとなつていると考えれ
ばよい。この変化点メモリ７に格納された変化点
は、ノイズを含んでいるが、ほぼ図形の輪郭とな
つている。

次にこのノイズを除去した真の図形の輪郭を得
る処理を行なうが、本発明では、このノイズを除
去するための処理を高速に行なうために各変化点
を座標値に変換する。

一般に画像処理をする場合、１次元的なメモリ
のアドレスを用いて処理すると、ある１方向の隣
接点は求められるが、それと直交した方向の隣接
点は求められないため、各点の状態を記憶してあ
るアドレスを、仮に画像に２つの直交する座標軸
を与えた場合の座標値に変換して処理することが
多い。よつて、状態を検出したい点の数が多けれ
ば多いほど変換のための計算が増え、処理速度が
遅くなる。

しかし、本発明では隣接点の状態を知るのに
一々座標値に変換する必要をなくすため、一旦各
変化点を座標値に変換してから、多くの点の状態
を検出するノイズ除去処理を行なう。

すなわち、仮に画像に対して互いに直交する２
つの座標軸（Ｘ座標及びＹ座標）を与え、変化点
格納メモリ７に格納された各変化点に対して対応
する座標値Ｘ，Ｙを付与する。

この座標値の付与は、変化点格納メモリ７の出
力を座標付与回路８に入力して変化点の格納され
たメモリ７のアドレスを座標に変換する。

座標付与回路８は単にアドレス、座標値変換回
路で良い。このようにして得られた変化点にのみ
付された座標は、座標テーブル９に格納される。

以下は、この座標テーブル９内の座標値のみで
処理が行なわれる。従つて、テーブルの指定が座
標のみなので非常に簡単にテーブルより引き出せ
る。座標テーブル９内に格納された座標値は図形
輪郭座標抽出回路１０に入力されて以下に示す処
理が行なわれて真の図形の輪郭を抽出する。

この図形輪郭座標抽出回路１０の一実施例を第
４図及び第５図により説明する。

尚、第４図及び第５図を説明するに当つてはこ
の輪郭座標を調べる事をトレースと称して説明す
る。

図において第２図と同記号のものは同一のもの
を示し、さらに図において２８はトレース開始点
検出回路、２９はマスク中心座標バツフア、３０
はトレースシーケンス座標発生回路、３１は座標
比較回路、３２はトレース終了判断回路、３３は
方向変化率判定回路をそれぞれ示す。

まず、変化点座標テーブル９より任意の変化点
座標をトレース開始点検出回路２８により抽出
し、この座標値をトレース開始点とする。この点
はいずれの位置でもよい。

次に一種のマスク走査を想定する。

すなわち、第５図に示すように始めにマスクの
中心位置ｘ，ｙにトレース開始点の座標値を入
れ、この周囲の座標位置を想定する。

すなわち、マスクの中心位置をｘ，ｙとする
と、図のように、（ｘ，ｙ−１），（ｘ−１，ｙ−
１），（ｘ＋１，ｙ−１），（ｘ−１，ｙ），（ｘ＋
１，ｙ），（ｘ−１，ｙ＋１），（ｘ，ｙ＋１），（ｘ
＋１，ｙ＋１）の８点の座標について変化点に付
与された座標があるかを検出する。

最初は、変化点の座標は、中心の座標を除いて
２ケ所出るが、いずれか一方を一義的に輪郭とし
て検出するようにすればよい。このようにして得
られた変化点は、輪郭として抽出されるとともに
次のマスクの中心位置にセツトされ、上述と同様
に周囲の座標をトレースして変化点座標を順次抽
出して図形の輪郭とする。

すなわち第４図で説明するとトレース開始点と
して検出された変化点座標は、マスク中心座標バ
ツフア２９に格納する。

また、バツフア２９からはトレースシーケンス
発生回路３０に該座標バツフア２９に格納された
座標を送出し、この座標の周囲の座標を第５図で
説明した如く、発生させて、どの座標が変化点座
標であるかを座標比較回路３１で判断する。その
結果一致すれば該当座標を輪郭座標として図形の
輪郭格納テーブル１１に格納するとともに、この
座標をマスク中心座標バツフア２９に格納する。

一方、この輪郭格納テーブル１１に格納された
変化点座標はトレース済として座標テーブル９よ
り削除する。

このようにして順次マスク中心座標バツフア２
９に格納された変化点座標に対してトレースを繰
り返す事により輪郭座標を抽出して図形の輪郭格
納テーブル１１に格納して行く。

一方、ノイズ部においてはマスク中心座標バツ
フア２９に格納された変化点座標に対して周囲に
複数の変化点座標が検出される事になる。この場
合にはこの状態を方向変化率判定回路３３に通知
する。

この方向変化率判定回路３３においては図形の
輪郭座標としてすでに抽出されて図形輪郭座標テ
ーブル１１を参照して前の輪郭の連続する座標の
方向性を最も維持するにはどの変化点座標を選ん
だら良いかを判定する。

例えば、直線で輪郭座標が得られている時に直
線を形成する変化点座標と、それ以外の変化点座
標が得られた場合には、直線を形成する変化点座
標を図形の輪郭座標として抽出するように座標比
較回路に通知してこの座標を図形の輪郭座標テー
ブル１１に格納するとともに、次にこの点をマス
ク中心となるようにマスク中心座標バツフア２９
を制御する。

このようにして順次図形の輪郭座標をテーブル
１１に格納し、すべての変化点座標に対するトレ
ースをトレース終了判断回路３２が検出するまで
行なわれる。

このトレース終了判断は、一番始めに輪郭とし
て検出された座標と最後に抽出された座標が連続
しているかを判断すればよい。

このようにして得られたテーブル１１は真の図
形の輪郭座標が抽出されて格納される。

以上のように本発明は、変化点を座標に変換し
た後に真の図形輪郭抽出を行なつているため単純
な数値計算によつて行なう事が出来るため回路が
簡単になるとともに処理時間も短縮される。

尚、本発明では弧立したノイズの除去について
は何ら言及していないが、真の図形の輪郭抽出が
終了した後に輪郭に囲まれた面積により除去が可
能である。

また、複数の図形が同一画像の中に含まれてい
ても各図形について任意にトレース開始点を定め
て上記処理を行なえば何ら問題なく本発明は実施
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る２値化された画像の一
例、第２図は本発明の図形の輪郭座標抽出方式の
一実施例、第３図、本発明の変化点検出回路の一
実施例、第４図及び第５図は本発明の図形輪郭座
標抽出手段の一実施例を示す。 図において３は画像入力装置、４は２値化回
路、５は２値化画像メモリ、６は変化点検出回
路、７は変化点格納メモリ、８は座標付与回路、
９は座標テーブル、１０は図形輪郭座標抽出回
路、１１は図形の輪郭格納テーブル、１２は制御
部をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入力された画像を２値化した後、該画像から
   図形の輪郭を座標値として抽出する図形の輪郭座
   標抽出方式において、 上記２値化された画像の各点に対して互いに直
   交する２方向の隣接点の状態を検出して変化点を
   検出する変化点検出手段、 該変化点検出手段により得られた変化点に座標
   を付与する座標付与手段、 該座標付与手段により得られた座標値の連続性
   を調べながら順次座標を抽出するとともに連続す
   る座標が複数の方向に存在する場合に、すでに抽
   出されている連続する座標の方向性より該方向性
   を最も維持する座標のみを抽出する座標抽出手段
   とを設け、 該座標抽出手段により得られた座標を図形の輪
   郭座標とする事を特徴とする図形の輪郭座標抽出
   方式。