JP2002230562A - 画像処理方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対象物の輪郭の直線部分を的確に抽出する。
さらに抽出した直線部分に基づき、対象物の位置や向き
の計測、輪郭上の欠陥抽出処理を行う。 【解決手段】 制御部８は、処理対象の濃淡画像上のエ
ッジ画素を抽出し、画像上のエッジ画素の度合をエッジ
の方向毎に示すヒストグラムを作成する。ついで制御部
８は、ヒストグラム上のピークを抽出して、各ピークに
対応する角度にそれぞれ個別のラベルを設定した後、こ
れらの角度に対応する方向を有するエッジ画素に、それ
ぞれ対応する角度に設定されたラベルを割り当てる。さ
らに制御部８は、ラベル画像上で同じラベルの連続する
エッジ画素の集合毎に個別のラベルを割り当てることに
より、画像上の線分を構成するエッジ画素の集合を切分
けた後、これら集合の特徴量を用いて抽出条件に応じた
線分を抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コンピュータに
より濃淡画像データを処理する分野に属するもので、特
に、輪郭に直線部分を含む物体を観測対象として、その
物体の輪郭の直線部分を抽出したり、それを利用して物
体の位置や向きなどを計測したり、輪郭形状に欠陥が生
じていないかを検査するなどの処理を行う方法および装
置に関連する。

【０００２】

【従来の技術】濃淡画像上で対象物の位置や向きを観測
したり、輪郭上の欠陥を検査する上で、対象物の輪郭の
直線部分を抽出したい場合がある。従来より、対象物の
輪郭を抽出するときには、２値化処理による方法、濃度
勾配の大きさに基づく方法、膨張画像および収縮画像を
利用する方法などが用いられる。

【０００３】２値化処理による方法では、濃淡画像を所
定のしきい値によって白画素領域と黒画素領域に２値化
し、これらの領域の境界に位置する画素によって輪郭線
を構成する。濃度勾配の大きさに基づく方法では、濃淡
画像を構成する各画素における濃度勾配の大きさが所定
のしきい値を超える場合にその画素を輪郭線を構成する
画素とする。膨張画像および収縮画像を利用する方法で
は、原画像の明るい領域を拡張させた膨張画像と原画像
の明るい領域を収縮させた収縮画像とを作成し、膨張画
像と収縮画像との差分画像を作成することにより輪郭線
を抽出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらいずれの方法に
よっても、抽出されるのは輪郭線の全体であって、輪郭
線の直線部分のみを抽出することはできない。輪郭線の
直線部分を抽出するためには、別途輪郭線を構成する画
素の連結パターンを評価して直線とみなせる部分を特定
することが考えられる。例えば、輪郭線を構成する画素
に順に着目していき、これらの連結方向が一定である範
囲を直線とみなすような方法である。しかし、連結方向
の分解能を高めようとすると、数画素にわたる範囲での
連結方向の平均をとる必要があるので、直線を中断する
微小な欠陥があっても無視される傾向がある。また、輪
郭線に複数画素分の線幅があるときには、直線抽出の適
切なアルゴリズムを設定すること自体が困難である。

【０００５】さらに、２値化による方法、濃度勾配の大
きさに基づく方法、膨張画像および収縮画像を利用する
方法のいずれによっても、画像の状態（例えば画像の背
景部分と対象物部分との濃度差、照明の均一さなど）の
相違により輪郭線の状態（輪郭線の線幅、位置、微小な
凹凸の大きさなど）が変動するのであるが、このような
変動にかかわらず安定して輪郭線の直線部分を抽出する
ことは、画素の連結パターンの評価に基づく方法では困
難である。

【０００６】この発明は上記問題点に着目してなされた
もので、濃淡画像において対象物の輪郭の直線部分を的
確に抽出することを目的とする。この発明の他の目的
は、濃淡画像の状態にかかわらず、特に背景部分と対象
物部分との濃度差が小さい場合や照明が均一でない場合
でも、対象物の輪郭の直線部分を的確に抽出することで
ある。さらにこの発明の他の目的は、抽出した対象物の
輪郭の直線部分に基づいて、対象物の位置や向きを計測
したり、対象物の輪郭上の欠陥を抽出する処理を行うこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明による濃淡画像
を処理する方法は、濃淡画像に表される対象物像の輪郭
に直線部分が含まれるときに、その直線の方向毎に個別
のラベルを設定するラベル設定ステップと、濃淡画像に
含まれるエッジ画素であってそのエッジ画素の方向が前
記直線の方向のいずれかと一致するようなエッジ画素に
対して、その一致した方向に対応するラベルを割り当て
る画素ラベル付けステップと、同一のラベルが割り当て
られており、かつ、濃淡画像上で連続しているとみなし
得るエッジ画素の集合を線分として抽出する線分抽出ス
テップとを順に実行するものである。

【０００８】エッジ画素とは、濃淡画像において対象物
の輪郭線を構成する画素である。なお、輪郭線の線幅は
１画素に限らず、複数画素分の線幅であってよい。エッ
ジ画素を抽出するための好ましい具体的処理として、濃
度勾配の大きさが所定の値より大きい画素をエッジ画素
とする処理を採用することができる。また、この処理に
よって抽出された画素のすべてをエッジ画素とすること
に限らず、この処理に続けて細線化処理のような対象画
素を絞り込む処理を実行した後に残った画素をエッジ画
素とすることもできる。一方、具体的な処理過程におい
て濃度勾配の大きさに着目しないことも可能であり、例
えば２値化した画像の輪郭線に対応する画素をエッジ画
素とすることができる。しかしいずれの処理によって
も、結果的には濃度勾配の大きさが相対的に大きな画素
が抽出される。

【０００９】エッジ画素の方向とは、通常の定義によれ
ば、エッジ画素における濃度勾配の方向に直交する方向
である。エッジ画素の方向をこのように定義するのは、
あるエッジ画素が対象物像の輪郭の直線部分に含まれて
いる場合にそのエッジ画素の方向とその直線の方向とが
同じ方向として示されるようにする必要があるからであ
る。したがって実際の処理においては、例えば直線の方
向を通常の意味とは相違して直線の法線方向によって定
義し、かつ、エッジ画素の方向をエッジ画素における濃
度勾配の方向によって定義する場合のように、直線の方
向およびエッジ画素の方向の間の関係が上記通常の定義
による場合と等価になるような直線の方向およびエッジ
画素の方向の定義を採用して本発明を実施することもで
きる。エッジ画素の方向と直線の方向との一致は、厳密
に一致する場合に限らず、方向の差が画像処理の目的に
応じて設定された所定の範囲内である場合を含む。

【００１０】２つのエッジ画素が連続しているとみなす
ことができるのは、必ずしもそれらの画素の間に他の画
素が介在していない場合に限らず、そこで採用している
連続判定方法において連続しているとする判定基準を各
画素が満たす状態にあればよい。着目画素に対して上下
左右の４近傍やこれに斜め方向を加えた８近傍において
判定対象の画素があれば画素が連続していると判定する
方法が用いられることが多いが、近傍の範囲をさらに大
きく設定することもできる。

【００１１】この発明によれば、輪郭線を構成するエッ
ジ画素においては濃度勾配の大きさが相対的に大きいた
めにエッジ画素の方向を誤差小さく求めることができる
ことに着目し、エッジ画素の方向に対応してエッジ画素
に割り当てられたラベルが共通することおよびエッジ画
素が連続していることを条件として抽出したエッジ画素
の集合によって線分を表すようにしたので、対象物の輪
郭の直線部分を的確に抽出することができる。また、濃
淡画像の状態にかかわらず、特に背景部分と対象物部分
との濃度差が小さい場合や照明が均一でない場合でも、
エッジ画素の方向は安定して求めることができるので、
このような場合でも対象物の輪郭の直線部分を的確に抽
出することができる。

【００１２】この発明の各ステップは、濃淡画像の全体
を対象として実行してもよいし、濃淡画像の一部に計測
領域を設定して、計測領域についてのみ実行してもよ
い。

【００１３】この発明による画像処理方法の一実施態様
によれば、前記ラベル設定ステップは、エッジ画素の方
向毎にエッジ画素の数の度合を示すヒストグラムを作成
するヒストグラム作成ステップと、そのヒストグラム上
の極大値を抽出して、極大値に対応するエッジ画素の方
向毎に個別のラベルを設定するピークラベル設定ステッ
プとを実行することにより、対象物像の輪郭に含まれる
直線の方向毎に個別のラベルを設定するものとすること
ができる。さらに、前記画素ラベル付けステップは、ピ
ークラベル設定ステップにより設定されたラベルを各ラ
ベルに対応するエッジ画素の方向を有するエッジ画素に
割り当てることにより、前記ラベルの割当を行うものと
することができる。

【００１４】エッジ画素の方向毎のエッジ画素の数の度
合としては、エッジ画素の方向毎のエッジ画素の数その
もの（いわゆる度数）を採用することができ、また、エ
ッジ画素の数そのものに代えて、各エッジ画素における
濃度勾配の大きさで重み付けした（例えば濃度勾配の大
きさを乗じた）エッジ画素の数を採用することもでき
る。

【００１５】極大値に対応するエッジ画素の方向として
は、その極大値が属するヒストグラムの区分に該当する
エッジ画素の方向を採用することができ、さらに極大値
が属する区分に隣接する区分も含めた複数の区分に該当
するエッジ画素の方向を採用することもできる。

【００１６】この実施態様によれば、対象物の輪郭線の
直線部分の方向がいずれの方向であっても、またその方
向があらかじめわかっていなくても、輪郭線の直線部分
を抽出することができる。

【００１７】なお、この実施態様においては、ヒストグ
ラムの極大値を抽出する際に、その抽出のための条件を
設定してもよい。たとえば大きいほうから所定の数まで
の極大値、所定の値よりも大きい極大値などの条件を設
定することができる。

【００１８】さらに前記線分抽出ステップにおいて抽出
された線分の中に線分間の方向ずれ量が所定範囲内であ
り、かつ、線分間の位置ずれ量が所定範囲内である線分
の組があるとき、これらの線分を１本の線分に統合する
線分統合ステップをさらに実行するようにしてもよい。
このようにすれば、対象物の輪郭に欠けや突出などの欠
陥があるために線分が分断されている場合でも、分断さ
れた線分を統合することができるので、欠陥がある対象
物についても、位置や向きを精度よく計測することが可
能となる。

【００１９】また前記線分抽出ステップにおいて抽出さ
れた線分または前記線分統合ステップにおいて統合され
た線分の中から所定の条件を満たす線分を選択する線分
選択ステップをさらに実行するようにしてもよい。この
ようにすれば、その画像処理の具体的目的に適合する線
分を選択することができる。線分を抽出する条件として
は、線分の長さの範囲、基準方向に対する角度の範囲、
位置の範囲、また、２つの線分の端点間の距離の範囲、
２つの線分がなす角度の範囲、線分の長さの順位などを
採用することができる。

【００２０】また前記線分選択ステップにおいて選択さ
れた線分の位置または選択された複数の線分の延長線上
の交点の位置を前記濃淡画像上で識別可能に表示する表
示ステップをさらに実行するようにしてもよい。このよ
うにすれば、線分の抽出および選択の状況をユーザーに
提示することができる。ユーザーはこの表示を見て、対
象物の角などの意図したとおりの箇所が正しく計測対象
となっているかどうかの確認をすることができる。

【００２１】この発明による画像処理方法の他の実施態
様によれば、前記線分抽出ステップにおける線分の抽出
状態を用いて対象物の輪郭の直線部分における欠陥の有
無を判別する欠陥判別ステップをさらに実行することが
できる。この実施態様によれば、エッジ画素の方向が同
一とみなせるようなエッジ画素の連続性に基づいて線分
を抽出しているところ、輪郭の欠陥が数画素程度の大き
さの微小なものであってもエッジ画素の方向は大きく変
動するため、このような微小な欠陥も高い確度で検出さ
れる。

【００２２】具体的には、前記欠陥判別ステップは、前
記線分抽出ステップで抽出された線分の中に線分間の方
向ずれ量が所定範囲内であり、かつ、線分間の位置ずれ
量が所定範囲内である線分の組があるとき、これら線分
の間に欠陥が存在すると判別するものとすることができ
る。また、前記欠陥判別ステップは、前記線分抽出ステ
ップで抽出された線分の数を所定の基準値と比較し、両
者の値が異なるときに対象物の輪郭の直線部分に欠陥が
存在すると判別するものとしてもよい。

【００２３】つぎに、この発明による画像処理方法の他
の実施態様によれば、前記ラベル設定ステップは、対象
物の輪郭における直線部分の方向として想定される方向
毎に個別のラベルを設定するものとし、前記画素ラベル
付けステップは、そのエッジ画素の方向がそのような想
定される方向のいずれかと一致するようなエッジ画素に
対して、その一致した方向に対応する前記ラベルを割り
当てるものとすることができる。

【００２４】対象物の向きが決まっているなど、あらか
じめ輪郭の直線部分の方向が想定できるときは、そのよ
うな方向毎に個別のラベルを設定することにより、処理
の対象とする濃淡画像毎に前述のヒストグラムを作成し
なくてすむので、処理を高速化することが可能となる。
また、この実施態様の方法を対象物の合格判定や分類判
定のために利用することもできる。すなわち、対象物の
輪郭に想定される方向の直線部分があるかどうかで対象
物の合格不合格や種類を判定するのである。なお、先に
説明した線分統合ステップ、線分選択ステップおよび欠
陥判別ステップは、この実施態様においても採用するこ
とができる。

【００２５】この発明による濃淡画像を処理する装置
は、濃淡画像を入力する手段と、前記濃淡画像に含まれ
るエッジ画素を抽出する手段と、前記各エッジ画素にお
けるエッジ画素の方向を求める手段と、前記濃淡画像に
表される対象物像の輪郭の直線部分の方向を設定する方
向設定手段と、前記直線の方向毎に個別のラベルを設定
するラベル設定手段と、そのエッジ画素の方向が前記直
線の方向のいずれかと一致するようなエッジ画素に対し
て、その一致した方向に対応する前記ラベルを割り当て
る画素ラベル付け手段と、同一の前記ラベルが割り当て
られており、かつ、前記濃淡画像上で連続するとみなし
得るエッジ画素の集合を線分として抽出する線分抽出手
段とを具備して成るものである。

【００２６】この発明による画像処理装置によれば、入
力した濃淡画像を対象としてエッジ画素が抽出されると
ともにエッジ画素の方向が求められ、一方で濃淡画像に
表される対象物像の輪郭の直線部分の方向毎に個別のラ
ベルが設定され、エッジ画素の方向が直線の方向のいず
れかと一致するようなエッジ画素に対して、一致した方
向に対応するラベルが割り当てられる。さらに同一のラ
ベルが割り当てられており、かつ、濃淡画像上で連続し
ているとみなし得るエッジ画素の集合が線分として抽出
される。このようにして、対象物の輪郭の抽出部分を的
確に抽出することができる。

【００２７】濃淡画像を入力する手段は、例えば、カメ
ラやスキャナなどの画像生成手段に接続され、これらの
手段より生成された濃淡画像を取り込む手段であって、
インターフェイス回路、Ａ／Ｄ変換回路などにより構成
される。ただし画像を入力するための構成は、これに限
らず、通信により伝送された画像を受け付ける回路、所
定の記録媒体に保存された画像を読み出す読取り装置な
どによって構成することも可能である。

【００２８】エッジ画素を抽出する手段から線分抽出手
段にいたる各手段および後述の付加的またはより具体化
された各手段は、コンピュータのハードウェアとそこで
動作するソフトウェアとして実現することができるし、
それぞれのまたはいくつかの手段をＡＳＩＣ(Applicati
on Specific Integrated Circuit)などの回路ブロック
で実現し、各回路ブロックの連携動作をコンピュータで
制御することにより実現することもできる。

【００２９】エッジ画素を抽出する手段およびエッジ画
素の方向を求める手段としては、ソーベルフィルタなど
のエッジ抽出フィルタを使用することができる。エッジ
画素を抽出する手段としては、これに限らず、コンピュ
ータの画像メモリ上で先に説明した種々の輪郭抽出方法
を実行してもよい。

【００３０】この発明による画像処理装置の一実施態様
によれば、前記方向設定手段は、エッジ画素の方向毎に
エッジ画素の数の度合を示すヒストグラムを作成するヒ
ストグラム作成手段と、そのヒストグラム上の極大値を
抽出して、極大値に対応するエッジ画素の方向を直線の
方向として設定するピーク方向設定手段とを含むものと
することができる。また前記ラベル設定手段は、ピーク
方向設定手段により設定された方向毎に個別のラベルを
設定するものとし、前記画素ラベル付け手段は、前記ラ
ベル設定手段により設定されたラベルを各ラベルに対応
するエッジ画素の方向を有するエッジ画素に割り当てる
ものとすることができる。

【００３１】この実施態様において、前記線分抽出手段
によって抽出された線分の中に線分間の方向ずれ量が所
定範囲内であり、かつ、線分間の位置ずれ量が所定範囲
内である線分の組があるとき、これらの線分を１本の線
分に統合する線分統合手段をさらに具備してもよい。

【００３２】また、前記線分抽出手段によって抽出され
た線分または前記線分統合手段によって統合された線分
の中から所定の条件を満たす線分を選択する線分選択手
段とをさらに具備してもよい。この線分を選択するため
の所定の条件は、これを入力するための入力手段をさら
に設けて外部から入力してもよいし、これを予め記憶し
ておくための記憶手段をさらに設けてこの記憶手段から
与えてもよい。また、前記線分選択手段によって選択さ
れた線分の位置または選択された複数の線分の延長線上
の交点の位置を前記濃淡画像上で識別可能に表示するた
めの表示制御手段をさらに具備してもよい。

【００３３】この発明による画像処理装置の他の実施態
様によれば、前記線分抽出手段によって抽出された線分
の抽出状態を用いて対象物の輪郭の直線部分における欠
陥の有無を判別する欠陥判別手段をさらに具備するもの
とすることができる。具体的には、前記欠陥判別手段
は、前記線分抽出手段によって抽出された線分の中に線
分間の方向ずれ量が所定範囲内であり、かつ、線分間の
位置ずれ量が所定範囲内である線分の組があるとき、こ
れら線分の間に欠陥が存在すると判別するものとするこ
とができる。また、前記欠陥判別手段は、前記線分抽出
手段によって抽出された線分の数を所定の基準値と比較
し、両者の値が異なるときに対象物の輪郭の直線部分に
欠陥が存在すると判別するものとすることができる。

【００３４】この発明による画像処理装置の他の実施態
様によれば、前記方向設定手段は、対象物の輪郭におけ
る直線部分の想定される方向を入力するものとし、前記
ラベル設定手段は、方向設定手段によって入力された方
向毎に個別のラベルを設定するものとし、前記画素ラベ
ル付け手段は、そのエッジ画素の方向が方向設定手段に
よって入力された方向のいずれかと一致するようなエッ
ジ画素に対して、その一致した方向に対応するラベルを
割り当てるものとすることができる。さらに、先に説明
した線分統合手段、線分選択手段および欠陥判別手段
は、この実施態様においても採用することができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施例にか
かる画像処理装置の構成を示す。この画像装置１は、デ
ィジタル濃淡画像上において、対象物の輪郭の直線部分
やその直線部分が複数あるときのそれらの延長上の交点
を抽出するためのもので、画像入力部２，画像メモリ
３，画像出力部４，タイミング制御部５，キャラクタ・
グラフィックメモリ６，文字メモリ７，制御部８，モニ
タ９，Ｉ／Ｏポート１０などにより構成される。

【００３６】画像入力部２は、図示しないアナログカメ
ラからの濃淡画像信号を取り込むためのインターフェイ
ス回路，前記濃淡画像信号をディジタル変換するための
Ａ／Ｄ変換回路，ノイズカット用のフィルタ回路などに
より構成される。なお前記カメラはアナログカメラに限
らず、ディジタルカメラを用いてもよい。

【００３７】前記画像メモリ３は、画像入力部２により
取り込まれ、Ａ／Ｄ変換されたディジタル量の濃淡画像
データ（以下単に、「画像」という。）を取り込んで保
存する。キャラクタ・グラフィックメモリ６には、後記
するエッジコードヒストグラム、処理結果画像、線分の
抽出条件の設定画面などを表示するのに必要な画像デー
タが格納される。文字メモリ７には、検査結果などの文
字情報を表示するためのテキストデータやその表示位置
などが格納される。これらメモリ３，６，７は、それぞ
れアドレス／データバス１１を介して制御部８に接続さ
れ、制御部８からの指示に応じたデータを、タイミング
制御部５からのタイミング信号に応じて画像出力部４ま
たはアドレス／データバス１１に出力する。

【００３８】前記制御部８は、ＣＰＵ１２，ＲＯＭ１
３，ＲＡＭ１４を主体とし、このほかに検査のための処
理手順を示す制御プログラムがインストールされたハー
ドディスク１５を具備する。ＣＰＵ１２は、ハードディ
スク１５内の制御プログラムに基づき、アドレス／デー
タバス１１を介して各メモリに対する情報の読書きを行
いつつ目的とする計測処理を実行する。

【００３９】前記画像出力部４は、モニタ９に対し、計
測対象の物体の画像のほか、前記ヒストグラム，処理結
果画像，ならびに検査結果を示す文字情報などを単独ま
たは合成した状態で与え、画面上に表示させる。Ｉ／Ｏ
ポート１０は、キーボード，マウスなどの入力部や、外
部記憶装置，伝送部のような出力部に接続され、入力部
からの各種設定データを入力したり、検査結果を外部に
出力する際に用いられる。

【００４０】この実施例の画像処理装置１では、入力さ
れた画像上に計測対象の物体を含むような計測領域を設
定するとともに、計測対象の物体の輪郭を構成する線分
を抽出するための条件として、前記線分の特徴を示すデ
ータの入力をＩ／Ｏポート１０から受け付けるようにし
ている。なお、計測領域は、あらかじめ設定された条件
に基づいて設定されるが、これに限らず、画像を入力す
る都度、ユーザーの設定操作に応じて任意の位置に任意
の大きさの計測領域を設けてもよい。また入力画像全体
を計測領域としてもよい。

【００４１】図２は、画像処理装置１における一連の計
測処理の流れ（ＳＴ１〜１０）を示す。以下、図３〜１
４を順に参照しながら、図２の流れに沿って、計測処理
の詳細を説明する。

【００４２】まずＳＴ１では、前記計測領域内のエッジ
画素を抽出する。このエッジ画素の抽出処理では、画像
上に図３に示すような３×３マスクを走査しつつ、走査
位置毎に、マスク内の各画素の濃度値Ｉをつぎの（１）
〜（３）式にあてはめることにより、中央の画素ｇ（座
標位置（ｘ，ｙ）にある画素）について、ｘ，ｙの各軸
方向毎の濃度勾配Ｅｘ（ｘ，ｙ），Ｅｙ（ｘ、ｙ）、お
よびその濃度勾配の大きさ（以下「エッジ強度」とい
う。）Ｅｉ（ｘ，ｙ）を算出する。このエッジ強度Ｅｉ
（ｘ，ｙ）が所定値を越えるとき、着目画素ｇはエッジ
画素として認定される。

【００４３】

【数１】

【００４４】

【数２】

【００４５】

【数３】

【００４６】また、高速演算に適した簡易な方式とする
ときは、（３）式は次の（４）式によって代用すること
ができる。 Ｅｉ（ｘ，ｙ）＝Ｅｘ（ｘ，ｙ）＋Ｅｙ（ｘ，ｙ） ・・・（４）

【００４７】なおこの実施例では、後記するように、ソ
フトウェア処理によりマスクを走査してエッジ画素の抽
出処理を行っているが、これに限らず、専用の微分回路
により画像メモリ３への画像入力と並行させてエッジ画
素の抽出処理を行い、その結果を用いて以下の処理を行
うようにしてもよい。

【００４８】前記濃度勾配Ｅｘ（ｘ，ｙ），Ｅｙ（ｘ，
ｙ）は、着目画素ｇにおける濃度の変化量をｘ，ｙの各
軸方向毎に示したものである。エッジ強度Ｅｉ（ｘ，
ｙ）は、これら濃度勾配Ｅｘ（ｘ，ｙ），Ｅｙ（ｘ，
ｙ）の示すベクトルの合成ベクトルの長さに相当するも
ので、前述のようにこのエッジ強度Ｅｉ（ｘ，ｙ）が所
定値を越えるとき、着目画素ｇはエッジ画素として認定
される。またこの合成ベクトルの示す方向によって、着
目画素ｇにおいて濃度が変化する方向（すなわち濃度勾
配の方向）が示されることになる。

【００４９】つぎのＳＴ２では、ＳＴ１で抽出された各
エッジ画素につき、順に、エッジ画素の方向を表す角度
（以下、この角度を示す数値データを「エッジコード」
という。）を求めるとともに、計測領域内のエッジ画素
の数をエッジコードの値毎に計数したヒストグラム（以
下、このヒストグラムを「エッジコードヒストグラム」
という。）を作成する。

【００５０】図４は、対象物の輪郭部分の一部を拡大し
てエッジコードの表し方を示したものである。図中、Ｅ
は、前記（１）〜（３）式により抽出されたエッジ画素
である。この実施例では、濃度の高い方から低い方へと
向かうベクトルＦをエッジ画素Ｅにおける濃度勾配の方
向とし、このベクトルＦに直交するベクトルＣを、エッ
ジコードによって表される方向としている。なお、図示
例は、対象物の濃度が背景よりも小さい場合（すなわち
対象物が背景よりも暗い場合）の例であり、対象物と背
景との濃度の関係が逆になる場合は、ベクトルＦ，Ｃの
向きは反転する。

【００５１】この実施例では、エッジ画素Ｅからｘ軸の
正方向に向かうベクトルＢを基準として、ベクトルＣを
ベクトルＢから反時計回り方向に見たときの角度Ｅｃ
（ｘ，ｙ）を、前記エッジコードとしている。

【００５２】前記ベクトルＦは、前記（１）（２）式に
より得た濃度勾配Ｅｘ（ｘ，ｙ），Ｅｙ（ｘ，ｙ）の合
成ベクトルであり、ベクトルＣはベクトルＦに直交する
ベクトルであるから、エッジコードＥｃ（ｘ，ｙ）は、
濃度勾配Ｅｘ（ｘ，ｙ），Ｅｙ（ｘ，ｙ）の値に応じて
下記〜のいずれかの式によって求められる。

【００５３】 Ｅｘ（ｘ，ｙ）＞０ および Ｅｙ
（ｘ，ｙ）≧０のとき、 Ｅｃ（ｘ，ｙ）＝ａｔａｎ（Ｅｙ（ｘ，ｙ）／Ｅｘ
（ｘ，ｙ）） Ｅｘ（ｘ，ｙ）＞０ および Ｅｙ（ｘ，ｙ）＜０
のとき、 Ｅｃ（ｘ，ｙ）＝３６０＋ａｔａｎ（Ｅｙ（ｘ，ｙ）／
Ｅｘ（ｘ，ｙ）） Ｅｘ（ｘ，ｙ）＜０のとき、 Ｅｃ（ｘ，ｙ）＝１８０＋ａｔａｎ（Ｅｙ（ｘ，ｙ）／
Ｅｘ（ｘ，ｙ）） Ｅｘ（ｘ，ｙ）＝０ および Ｅｙ（ｘ，ｙ）＞０
のとき、 Ｅｃ（ｘ，ｙ）＝０ Ｅｘ（ｘ，ｙ）＝０ および Ｅｙ（ｘ，ｙ）＜０
のとき、 Ｅｃ（ｘ，ｙ）＝１８０

【００５４】前記エッジコードヒストグラムを作成する
には、計測領域内の各エッジ画素につき、前記〜を
用いてエッジコードＥｃ（ｘ，ｙ）を算出しつつ、算出
されたエッジコードＥｃ（ｘ，ｙ）の値に対応する度数
を１ずつ加算するか、または着目中のエッジ画素のエッ
ジ強度Ｅｉ（ｘ，ｙ）による重みを付けた度数を加算す
る。なお、この実施例では、前記エッジコードヒストグ
ラム上の角度を１度単位で設定するようにしている。さ
らにすべてのエッジ画素についてのエッジコードの算出
と度数加算処理とが終了した時点で、ノイズ除去のため
にヒストグラムの平滑化処理を実施している。

【００５５】またこの実施例では、計測領域内のエッジ
画素を抽出し終えてからエッジコードヒストグラムの作
成を行っているが、これに限らず、計測領域内を順にサ
ーチして、エッジ画素を抽出する毎に、エッジコードの
算出および度数加算処理を続けて行うようにしてもよ
い。

【００５６】画像上において、線分を構成する各エッジ
画素のエッジコードは、すべて前記線分の傾きに相当す
る値をとるはずである。したがって計測領域内に線分が
存在する場合には、前記エッジコードヒストグラムで
は、線分の傾きに対応する角度付近にピークが出現す
る。また計測領域内に傾きの異なる複数の線分が存在す
る場合には、エッジコードヒストグラム上の各線分の傾
きに対応する角度位置に、それぞれピークが現れる。

【００５７】図５（１）は、処理対象の濃淡画像を示
す。同図において、１６は対象物の画像であり、背景よ
りも濃度が低く、直交する４方向に分類可能な線分を組
み合わせた十字型の輪郭形状を具備している。図５
（２）は、前記図５（１）の対象物について作成された
エッジコードヒストグラムを示すもので、前記輪郭形状
の４方向に相当する４つのピークＰ１〜Ｐ４が現れてい
る。

【００５８】ＳＴ３では、このヒストグラム上で前記ピ
ークに対応する角度を抽出する。ピークを抽出するに
は、たとえば前記エッジコードヒストグラムの角度毎の
度数を、角度の小さい方から順に比較して（ただしエッ
ジコードが３５９度のときの度数は０度のときの度数と
比較する。）、所定大きさ以上の山状の度数変化を抽出
し、このピークに対応する角度を決定する。

【００５９】こうしてピークに対応する角度が求められ
ると、つぎのＳＴ４では、これらピークに対応する角度
（以下、「ピーク角度」という。）にそれぞれ個別のラ
ベルを設定する。さらに続くＳＴ５では、前記計測領域
において、各ピーク角度に対応するエッジコードを有す
るエッジ画素に、それぞれ対応するピーク角度に設定さ
れたラベルを割り当てる。なお、いずれかのピーク角度
に対応するラベルが割り当てられなかったエッジ画素や
エッジ画素ではない画素には、処理対象のデータではな
いことを示すラベル（たとえば"null"）が割り当てられ
る。

【００６０】またＳＴ５では、ピーク角度だけでなく、
ピーク角度を中心として、前記山状の度数分布の範囲に
相当する角度範囲内（例えば、ヒストグラムの高さが所
定の値を超える部分に対応する角度範囲内やピーク角度
を中心としてその前後所定の角度範囲内など）に対応す
るエッジコードを有するエッジ画素に、前記ピーク角度
に設定されたラベルを割り当てるのが好ましい。図５
（２）では、前記各ピークＰ１〜Ｐ４について、それぞ
れピークＰ１〜Ｐ４を中心とする比較的高い度数が得ら
れる角度範囲を抽出し、これら角度範囲に含まれる各角
度に、ラベルθ１〜θ４を対応づけている。

【００６１】図６（１）は、前記図５（１）の画像のエ
ッジ画素抽出結果に前記ラベルθ１〜θ４を割り当てた
例を示す。図示例によれば、線分を構成するエッジ画素
のエッジコードは、エッジコードヒストグラムの前記ピ
ークＰ１〜Ｐ４のいずれかに対応するから、各線分に
は、θ１〜θ４のいずれかのラベルが対応づけられるこ
とになる。

【００６２】図６（１）の状態では、画像上に同一のエ
ッジコードに対応する線分が複数存在すると、これらの
線分には同じラベルが割り当てられる。すなわちＳＴ５
のラベリング処理のみでは、画像上の各線分を完全に切
り分けることはできない。そこでつぎのＳＴ６では、独
立した線分毎に個別のラベルが付与されるように、ラベ
ルの付け直しを行う。（以下、ＳＴ５の処理を「仮ラベ
リング処理」と呼び、ＳＴ６の処理を「本ラベリング処
理」と呼ぶ。）

【００６３】本ラベリング処理では、ＳＴ５の仮ラベリ
ング処理により割り当てられた同じラベルを有し、か
つ、連続するエッジ画素の集合を抽出し、こうして抽出
したエッジ画素の集合毎に個別のラベルを割り当て直
す。

【００６４】図６（２）は、前記図６（１）の仮ラベリ
ング処理の結果に本ラベリング処理を行った結果を示す
もので、前記ラベルθ１が割り当てられた３つの線分
は、それぞれθ₁₁，θ₁₂，θ₁₃の各ラベルにより切り分
けられている。同様に、前記ラベルθ２が割り当てられ
た３つの線分には、θ₂₁，θ₂₂，θ₂₃の各ラベルが、前
記ラベルθ３が割り当てられた３つの線分には、θ₃₁，
θ₃₂，θ₃₃の各ラベルが、前記ラベルθ４が割り当てら
れた３つの線分には、θ₄₁，θ₄₂，θ₄₃の各ラベルが、
それぞれ割り当てられて、各線分が切り分けられてい
る。

【００６５】このような２段階のラベリング処理によ
り、各線分をラベル毎に切り分けて認識することが可能
となる。ＳＴ７では、この状態下において、ラベル毎
に、それぞれそのラベルが付与されたエッジ画素の集合
（以下これを「ラベル集合」という。）を用いて、つぎ
のＡ〜Ｆに示す演算を実行することにより、各線分の特
徴量を算出する。なお、Ａ，ＢにおけるΣ演算は、いず
れも１つのラベル集合に含まれる各エッジ画素について
の算出結果の総和を求めることを意味するもので、また
（ｘ_n，ｙ_n）はラベル集合内の１つのエッジ画素の座標
を示し、Ｅｉ（ｘ_n，ｙ_n）、Ｅｃ（ｘ_n，ｙ_n）はそれぞ
れ座標（ｘ_n，ｙ_n）に位置するエッジ画素についてのエ
ッジ強度、エッジコードを示す。

【００６６】Ａ． 濃淡重心：ＧＸ，ＧＹ ラベル集合の示す線分の重心位置の座標を算出するもの
で、ラベル集合内の各エッジ画素のエッジ強度Ｅｉ（ｘ
_n，ｙ_n）を重みとしたつぎの（ａ）−１，（ａ）−２の
各式により求められる。 ＧＸ＝Σ｛Ｅｉ（ｘ_n，ｙ_n）・ｘ_n｝／｛Ｅｉ（ｘ_n，ｙ_n）｝ ・・・（ａ）−１ ＧＹ＝Σ｛Ｅｉ（ｘ_n，ｙ_n）・ｙ_n｝／｛Ｅｉ（ｘ_n，ｙ_n）｝ ・・・（ａ）−２

【００６７】Ｂ． 方向和：ＳＣＸ，ＳＣＹ ラベル集合に属する各エッジのエッジコードをｘ軸，ｙ
軸の各軸方向の成分に分解した値の総和であって、つぎ
の（ｂ）−１，（ｂ）−２の各式により求められる。 ＳＣＸ＝Σｃｏｓ｛Ｅｃ（ｘ_n，ｙ_n）｝ ・・・（ｂ）−１ ＳＣＹ＝Σｓｉｎ｛Ｅｃ（ｘ_n，ｙ_n）｝ ・・・（ｂ）−２

【００６８】Ｃ． 方向平均：ＥＣ ラベル集合の示す線分の傾きに相当する特徴量であっ
て、前記方向和ＳＣＸ，ＳＣＹの大小関係に基づき、つ
ぎの（ｃ）−１〜（ｃ）−５式のいずれかにより求めら
れる。 ＳＣＸ＞０ かつ ＳＣＹ≧０のとき ＥＣ＝ａｔａｎ（ＳＣＹ／ＳＣＸ） ・・・（ｃ）−１ ＳＣＸ＞０ かつ ＳＣＹ＜０のとき ＥＣ＝３６０＋ａｔａｎ（ＳＣＹ／ＳＣＸ） ・・・（ｃ）−２ ＳＣＸ＜０のとき ＥＣ＝１８０＋ａｔａｎ（ＳＣＹ／ＳＣＸ） ・・・（ｃ）−３ ＳＣＸ＝０ かつ ＳＣＹ＞０のとき ＥＣ＝０ ・・・（ｃ）−４ ＳＣＸ＝０ かつ ＳＣＹ＜０のとき ＥＣ＝１８０ ・・・（ｃ）−５

【００６９】Ｄ． 直線の方程式 ラベル集合の示す線分を通る直線Ｐ（図７に示す。）を
示すもので、前記方向和ＳＣＸ，ＳＣＹ，および濃淡重
心ＧＸ，ＧＹを用いて、つぎの（ｄ）式により表され
る。 ＳＣＹ・ｘ＋ＳＣＸ・ｙ−（ＳＣＹ・ＧＸ＋ＳＣＸ・ＧＹ）＝０・・・（ｄ）

【００７０】Ｅ． 端点座標：（ｘ１，ｙ１）（ｘ２，
ｙ２） 前記線分の各端点の座標であるが、この実施例では、計
測処理のばらつきを考慮して前記直線Ｐ上に位置する端
点の座標を求めるために、つぎのような演算を実行して
いる。まず処理対象のエッジ集合のｘ座標、ｙ座標の中
から、それぞれ最大値ｘ_max，ｙ_max，および最小値ｘ
_min，ｙ_minを抽出し、これらの座標により線分の仮端点
の座標（ｘ１´，ｙ１´）（ｘ２´，ｙ２´）を設定す
る。なお、各仮端点のｘ座標は、 ｘ１´＝ｘ_min ，
ｘ２´＝ｘ_maxとなり、ｙ座標は、ＳＣＹ・ＳＣＸ≧０
のときは ｙ１´＝ｙ_min ｙ２´＝ｙ_max ＳＣＹ・ＳＣＸ＜０のときは ｙ１´＝ｙ_max ｙ２´＝ｙ_minとなる。

【００７１】このようにして仮端点（ｘ１´，ｙ１
´），（ｘ２´，ｙ２´）を求めると、これらの座標と
前記（ｄ）の直線の方程式とを用いて、各仮端点から直
線に下ろした垂線の足の座標を求め、その座標を端点の
座標（ｘ１，ｙ１）（ｘ２，ｙ２）とする。

【００７２】Ｆ． 線分の長さＬ 前記線分の端点間の距離に相当するもので、各端点の座
標を距離の算出式にあてはめることにより求められる。

【００７３】図７は、上記Ａ〜Ｆの処理により求められ
る特徴量のうち、前記濃淡重心（ＧＸ，ＧＹ），線分を
通る直線Ｐ，線分の長さＬ，線分の端点（ｘ１，ｙ１）
（ｘ２，ｙ２）を示す。つぎのＳＴ８，９では、これら
の特徴量や直線の式を用いた演算処理を実行する。

【００７４】ＳＴ８では、前記線分毎の特徴量を用い
て、１本の線分として統合可能な線分の組があるか否か
を判別する。そして統合が可能な線分の組が見つかる
と、これら線分を構成するエッジ画素をひとまとめにし
た新たなラベル集合を形成し、その集合に新しいラベル
を設定する。さらにこの新しいラベル集合についても、
前記Ａ〜Ｆに示した各特徴量や直線の式が求められる。
なお、統合前の各ラベル集合およびその特徴量も、消去
されずに維持される。

【００７５】図８は、前記線分の統合が可能か否かを判
別するための具体的な手順を示し、図９は、この判別処
理に用いられるパラメータの概念を示す。なお、図９
中、Ａ，Ｂは着目中の線分、Ｐ１，Ｐ２は、これら線分
Ａ，Ｂを通る直線、Ｃは線分Ａ，Ｂを統合した場合の統
合後の線分である。この図示例では、パラメータをわか
りやすく示すために、各線分Ａ，Ｂの傾きの差や線分間
の位置ずれ量を大きく示している。

【００７６】図８の手順は、計測領域内のすべての線分
の組合せ（ここでは、２本の線分による組合せをい
う。）に対して実行される。まずＳＴ８−１では、着目
中の線分Ａ，Ｂについて、傾き（前記した方向平均Ｅ
Ｃ）の差δを求め、このδが所定のしきい値以下である
か否かを判定する。

【００７７】つぎのＳＴ８−２では、各線分Ａ，Ｂの向
かい合う端点（図９の点ａ２，ｂ１）間の距離ｄを算出
し、これが所定のしきい値以下であるか否かを判定す
る。

【００７８】ＳＴ８−３では、統合後の線分Ｃの長さＬ
３を求め、この長さが各線分Ａ，Ｂの長さの和（Ｌ１＋
Ｌ２）以上であるか否かを判定する。なお統合後の線分
の長さＬ３は、各線分Ａ，Ｂの向かい合わない端点（図
９の端点ａ１とｂ２）間の距離として算出される。

【００７９】ＳＴ８−４では、線分間の位置ずれ量を求
め、この位置ずれ量が所定のしきい値以下であるか否か
を判定する。なおこの位置ずれ量は、前記向かい合う端
点間のずれ量として表されるもので、この実施例では、
一方の線分（図示例では線分Ｂ）を通る直線（図示例で
はＰ２）に対し、他方の線分（図示例では線分Ａ）の線
分Ｂ側の端点ａ１から下した垂線の長さｈと定義してい
る。

【００８０】上記ＳＴ８−１〜８−４の判定処理が順に
行われて、いずれの判定結果も「ＹＥＳ」となると、Ｓ
Ｔ８−５に進み、前記線分Ａ，Ｂの統合が可能であると
判定する。他方、ＳＴ８−１〜８−４のいずれかの判定
処理で「ＮＯ」の判定がなされた場合は、ＳＴ８−６に
進み、前記Ａ、Ｂの統合は不可能であると判定する。

【００８１】なお各判定処理に用いるしきい値のうち、
端点間の距離ｄに対するしきい値は、比較的大きな値に
設定してよいが、方向平均の差δならびに線分間の位置
ずれ量ｈに対するしきい値は、極力小さな値にするのが
望ましい。方向平均の差δおよび線分間の位置ずれ量ｈ
に対するしきい値を小さな値にすべきであるのは、対象
物の輪郭の一つの直線部分が分断されて複数の線分が生
じた場合には、これらの線分間の傾きの差や線分間の位
置ずれ量は小さくなるはずであるからである。これに対
し、対象物の輪郭の一つの直線部分が大きな欠陥により
分断されることにより複数の線分が抽出されると、各線
分の向かい合う端点間の距離ｄの値は大きくなることが
あるから、端点間の距離ｄに対する許容値はある程度大
きくすることができる。

【００８２】図１０は、前記線分が統合されるケースと
統合されないケースとの違いを例示したもので、図中の
（１）（２）では、いずれも傾きに差のない２つの線分
Ａ，Ｂを示している。図１０（１）では、各線分Ａ，Ｂ
の向かい合う端点ａ，ｂ間の距離ｄは大きいが、線分
Ａ，Ｂ間の位置ずれ量ｈは線分の幅範囲内であるから、
各線分Ａ，Ｂは統合可能と判断される。これに対し、図
１０（２）の例では、端点ａ，ｂ間の距離ｄは図１０
（１）よりも小さいが、位置ずれ量ｈは線分の幅範囲を
越えており、各線分Ａ，Ｂの統合は不可能と判断され
る。

【００８３】前記した直線の統合処理によれば、図１１
に示すように、統合可能な線分の組が複数組ある場合
（図示例では直線ＡとＢ，直線ＢとＤとの２組）には、
各組毎に統合処理を行って新たな線分Ｃ，Ｅを設定した
後、さらにこれらの線分Ｃ，Ｅを統合して、各線分を１
本の線分Ｆに統合することも可能となる。なお統合され
た線分Ｃ，Ｅ，Ｆには、それぞれ個別のラベルが設定さ
れ、統合前の各線分Ａ，Ｂ，Ｄのラベルもそのまま維持
するのが望ましい。

【００８４】図２に戻って、上記のようにして計測領域
内に存在する各線分を個別に抽出し、統合可能な線分を
統合する処理が完了すると、ＳＴ９では、これら線分の
中から抽出条件を満たす線分を抽出する。前記抽出条件
は、線分の長さ、傾きなど、１本の線分を抽出するため
の条件としてもよいが、対象物の位置や方向を計測する
ためには、複数本の線分を抽出するための条件を設定す
るのが望ましい。

【００８５】図１２は、前記直線の抽出条件として、対
象物の輪郭の隣り合う２辺を構成する線分を抽出するよ
うに設定されている場合の抽出方法を示す。この場合も
前記統合処理と同様に、計測領域内の線分の組を順に検
索し、各組毎に、処理対象の線分Ａ，Ｂの長さＬ１，Ｌ
２が対象物の大きさに応じた長さであるかどうかを判定
する。また抽出条件として、各線分のなす角度が指定さ
れている場合は、各線分Ａ，Ｂを通る直線Ｐ１，Ｐ２の
方程式から、各直線のなす角αを求め、このαを抽出条
件と比較する。

【００８６】図１３は、前記抽出条件として、平行な線
分の組を抽出することが設定された場合の線分の抽出方
法を示す。この場合の具体的な抽出処理では、計測領域
内の各線分の組合せ毎に線分間の傾きの差をとり、この
差がゼロに近い値をとる組合せを抽出する。さらに線分
間の距離も抽出条件に含まれている場合は、平行と認定
された線分Ａ，Ｂを通る直線Ｐ１，Ｐ２の方程式から線
分間の距離を求め、これを条件と比較する。また図１２
の例と同様に、各線分の長さを抽出条件とすることもで
きる。なおこの図１３の方法において、抽出すべき線分
間の距離をきわめて小さく設定すれば、パッケージ上に
生じた直線キズのような微小な幅の対象物を抽出するこ
とができる。

【００８７】図１４は、前記抽出条件として、所定大き
さの長方形を構成する線分を抽出することが設定された
場合の線分の抽出方法を示す。この場合は、まず図１４
（１）に示すように、長方形の向かい合う辺に相当する
２組の平行な線分（図示例では線分ＡとＢ、線分Ｃと
Ｄ）を抽出する。なお、各線分の組の抽出は、前記図１
３と同様の方法により行われるもので、図中のＥ，Ｆ，
Ｇは、平行な線分としての条件にあてはまらなかった線
分である。さらに抽出された各組間での線分の傾き（方
向平均）の差が９０度に近似していることを確認した上
で、図１４（２）に示すように、各線分の重心ｇ１〜ｇ
４（前記濃淡重心の座標（ＧＸ，ＧＹ）を用いる。）を
結ぶ領域ｒおよび平行な線分の組毎の重心を結ぶ直線ｍ
１，ｍ２を設定する。このとき各直線ｍ１，ｍ２の交点
Ｍが領域ｒ内にあれば、各線分θ１〜θ４が長方形を構
成する線分であると判定する。

【００８８】このようにして抽出条件に適合する線分が
見つかると、ＳＴ１０では、抽出された線分をたとえば
所定の色彩または輝度で識別する処理結果画像を生成す
る。生成された処理結果画像は、前記モニタ９に与えら
れて表示される。なお前記図１２に示すように、抽出さ
れた各線分を通る直線の方程式から、線分または直線の
交点（ｃｘ，ｃｙ）を求めると、この交点位置を所定の
マークで示すような処理結果画像を生成して表示するこ
ともできる。

【００８９】上記実施例によれば、濃淡画像上のエッジ
画素を用いた計測を行うので、照明の変動などにより画
像の明るさが変化しても、計測結果に狂いが生じにく
く、安定した計測を行うことができる。また対象物の大
きさや方向が変化する可能性がある場合は、線分の長さ
や傾きについての抽出条件を緩やかに設定したり、他の
抽出条件を設定することにより、目的とする線分を抽出
できるので、精度が高い計測処理を簡単かつ高速に行う
ことができる。

【００９０】なお、この実施例では、計測領域から対象
物の輪郭線を構成する線分を抽出して、その抽出結果を
表示するにとどめているが、これに限らず、抽出結果を
用いて対象物の位置や向きを計測するようにしてもよ
い。たとえば、前記図１４のような長方形状の輪郭を具
備する対象物を計測対象とする場合、抽出された各線分
Ａ〜Ｄを通る直線の方程式を用いて対象物に対応する画
像領域を特定した後にその領域内の重心位置を求め、そ
の値を対象物の位置として特定することができる。また
対象物の向きは、いずれか一方の線分の組（例えば長い
方の線分Ａ，Ｂ）の傾きによって表すことができる。

【００９１】さらに前記図８，９に示した線分の統合判
定処理によれば、欠陥により分断された輪郭線を統合の
対象として抽出できるから、前記統合判定処理を輪郭上
に生じた欠陥を抽出する用途に適用することも可能であ
る。また単に欠陥の有無を判別するだけでよい場合は、
あらかじめ良品モデルによる計測を行って、計測領域内
での線分の適正な抽出数を求めておき、検査対象の画像
により得られた線分の抽出数が前記適正な抽出数になる
か否かをチェックすればよい。

【００９２】なお、上記の実施例では、対象物が回転ず
れする場合を想定してエッジコードヒストグラムを作成
し、線分に相当するピークを抽出しているが、対象物を
位置ずれのない安定した状態下で撮像できるのであれ
ば、あらかじめ濃淡画像上における対象物の輪郭の向き
をＩ／Ｏポート１０から入力しておくことにより、対象
物の輪郭の向きに対応する方向をエッジコードとするエ
ッジ画素にラベル付を行って、前記輪郭の向きに対応す
る線分を抽出することができる。またエッジコードヒス
トグラムを作成した上での計測処理と、エッジコードヒ
ストグラムの作成を行わない計測処理とを適宜切り替え
られるように構成しても良い。

【００９３】

【発明の効果】この発明によれば、輪郭線を構成するエ
ッジ画素においては濃度勾配の大きさが相対的に大きい
ためにエッジ画素の方向を誤差小さく求めることができ
ることに着目し、エッジ画素の方向に対応してエッジ画
素に割り当てられたラベルが共通することおよびエッジ
画素が連続していることを条件として抽出したエッジ画
素の集合によって線分を表すようにしたので、対象物の
輪郭の直線部分を的確に抽出することができる。また、
濃淡画像の状態にかかわらず、特に背景部分と対象物部
分との濃度差が小さい場合や照明が均一でない場合で
も、エッジ画素の方向は安定して求めることができるの
で、このような場合でも対象物の輪郭の直線部分を的確
に抽出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる画像処理装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】画像処理の手順を示すフローチャートである。

【図３】エッジ抽出処理に用いるマスクを示す説明図で
ある。

【図４】エッジコードの表し方を示す説明図である。

【図５】対象物の濃淡画像およびこの画像のエッジ抽出
結果を処理して得たエッジコードヒストグラムを示す説
明図である。

【図６】図５の画像についての仮ラベリング処理および
本ラベリング処理の結果を示す説明図である。

【図７】線分の特徴量の概念を示す説明図である。

【図８】線分の統合判定に関する処理手順を示すフロー
チャートである。

【図９】線分の統合判定に用いるパラメータを説明する
図である。

【図１０】線分の統合が可能と判定された例および不可
能と判定された例を示す説明図である。

【図１１】複数の線分を統合した例を示す説明図であ
る。

【図１２】線分の抽出処理の具体例を示す説明図であ
る。

【図１３】線分の抽出処理の具体例を示す説明図であ
る。

【図１４】線分の抽出処理の具体例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 画像処理装置 ２ 画像入力部 ４ 画像出力部 ７ 制御部 ９ モニタ １１ ＣＰＵ

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 濃淡画像を処理する方法であって、 前記濃淡画像に表される対象物像の輪郭に直線部分が含
   まれるときに、その直線の方向毎に個別のラベルを設定
   するラベル設定ステップと、 前記濃淡画像に含まれるエッジ画素であってそのエッジ
   画素の方向が前記直線の方向のいずれかと一致するよう
   なエッジ画素に対して、その一致した方向に対応する前
   記ラベルを割り当てる画素ラベル付けステップと、 同一の前記ラベルが割り当てられており、かつ、前記濃
   淡画像上で連続しているとみなし得るエッジ画素の集合
   を線分として抽出する線分抽出ステップとを順に実行す
   る画像処理方法。
2. 【請求項２】 前記ラベル設定ステップは、 エッジ画素の方向毎にエッジ画素の数の度合を示すヒス
   トグラムを作成するヒストグラム作成ステップと、 前記ヒストグラム上の極大値を抽出して、極大値に対応
   するエッジ画素の方向毎に個別のラベルを設定するピー
   クラベル設定ステップとを実行することにより、対象物
   像の輪郭に含まれる直線の方向毎に個別のラベルを設定
   するものであり、 前記画素ラベル付けステップは、前記ピークラベル設定
   ステップにより設定されたラベルを各ラベルに対応する
   エッジ画素の方向を有するエッジ画素に割り当てること
   により、前記ラベルの割当を行うものである請求項１に
   記載された画像処理方法。
3. 【請求項３】 前記線分抽出ステップにおいて抽出され
   た線分の中に線分間の方向ずれ量が所定範囲内であり、
   かつ、線分間の位置ずれ量が所定範囲内となる線分の組
   があるとき、これらの線分を１本の線分に統合する線分
   統合ステップをさらに実行する請求項２に記載された画
   像処理方法。
4. 【請求項４】 前記線分抽出ステップにおいて抽出され
   た線分または前記線分統合ステップにおいて統合された
   線分の中から所定の条件を満たす線分を選択する線分選
   択ステップをさらに実行する請求項２または３に記載さ
   れた画像処理方法。
5. 【請求項５】 前記線分選択ステップにおいて選択され
   た線分の位置または選択された複数の線分の延長線上の
   交点の位置を前記濃淡画像上で識別可能に表示する表示
   ステップをさらに実行する請求項４に記載された画像処
   理方法。
6. 【請求項６】 前記線分抽出ステップにおける線分の抽
   出状態を用いて対象物の輪郭の直線部分における欠陥の
   有無を判別する欠陥判別ステップをさらに実行する請求
   項２に記載された画像処理方法。
7. 【請求項７】 前記欠陥判別ステップは、前記線分抽出
   ステップで抽出された線分の中に線分間の方向ずれ量が
   所定範囲内であり、かつ、線分間の位置ずれ量が所定範
   囲内である線分の組があるとき、これら線分の間に欠陥
   が存在すると判別するものである請求項６に記載された
   画像処理方法。
8. 【請求項８】 前記欠陥判別ステップは、前記線分抽出
   ステップで抽出された線分の数を所定の基準値と比較
   し、両者の値が異なるときに対象物の輪郭の直線部分に
   欠陥が存在すると判別するものである請求項６に記載さ
   れた画像処理方法。
9. 【請求項９】 前記ラベル設定ステップは、対象物の輪
   郭における直線部分の方向として想定される方向毎に個
   別のラベルを設定するものであり、 前記画素ラベル付けステップは、そのエッジ画素の方向
   が前記想定される方向のいずれかと一致するようなエッ
   ジ画素に対して、その一致した方向に対応する前記ラベ
   ルを割り当てるものである、請求項１に記載された画像
   処理方法。
10. 【請求項１０】 前記線分抽出ステップにおいて抽出さ
    れた線分の中に線分間の方向ずれ量が所定範囲内であ
    り、かつ、線分間の位置ずれ量が所定範囲内である線分
    の組があるとき、これらの線分を１本の線分に統合する
    線分統合ステップをさらに実行する請求項９に記載され
    た画像処理方法。
11. 【請求項１１】 前記線分抽出ステップにおいて抽出さ
    れた線分または前記線分統合ステップにおいて統合され
    た線分の中から所定の条件を満たす線分を選択する線分
    選択ステップをさらに実行する請求項９または１０に記
    載された画像処理方法。
12. 【請求項１２】 前記線分抽出ステップにおける線分の
    抽出状態を用いて対象物の輪郭の直線部分における欠陥
    の有無を判別する欠陥判別ステップをさらに実行する請
    求項９に記載された画像処理方法。
13. 【請求項１３】 濃淡画像を入力する手段と、 前記濃淡画像に含まれるエッジ画素を抽出する手段と、 前記各エッジ画素におけるエッジ画素の方向を求める手
    段と、 前記濃淡画像に表される対象物像の輪郭の直線部分の方
    向を設定する方向設定手段と、 前記直線の方向毎に個別のラベルを設定するラベル設定
    手段と、 そのエッジ画素の方向が前記直線の方向のいずれかと一
    致するようなエッジ画素に対して、その一致した方向に
    対応する前記ラベルを割り当てる画素ラベル付け手段
    と、 同一の前記ラベルが割り当てられており、かつ、前記濃
    淡画像上で連続しているとみなし得るエッジ画素の集合
    を線分として抽出する線分抽出手段とを具備して成る画
    像処理装置。
14. 【請求項１４】 前記方向設定手段は、 エッジ画素の方向毎にエッジ画素の数の度合を示すヒス
    トグラムを作成するヒストグラム作成手段と、 前記ヒストグラム上の極大値を抽出して、極大値に対応
    するエッジ画素の方向を直線の方向として設定するピー
    ク方向設定手段とを含み、 前記ラベル設定手段は、前記ピーク方向設定手段により
    設定された方向毎に個別のラベルを設定するものであ
    り、 前記画素ラベル付け手段は、前記ラベル設定手段により
    設定されたラベルを各ラベルに対応するエッジ画素の方
    向を有するエッジ画素に割り当てるものである請求項１
    ３に記載された画像処理装置。
15. 【請求項１５】 前記線分抽出手段によって抽出された
    線分の中に線分間の方向ずれ量が所定範囲内であり、か
    つ、線分間の位置ずれ量が所定範囲内である線分の組が
    あるとき、これらの線分を１本の線分に統合する線分統
    合手段をさらに具備して成る請求項１４に記載された画
    像処理装置。
16. 【請求項１６】 前記線分抽出手段によって抽出された
    線分または前記線分統合手段によって統合された線分の
    中から所定の条件を満たす線分を選択する線分選択手段
    とをさらに具備して成る請求項１４または１５に記載さ
    れた画像処理装置。
17. 【請求項１７】 前記線分選択手段によって選択された
    線分の位置または選択された複数の線分の延長線上の交
    点の位置を前記濃淡画像上で識別可能に表示するための
    表示制御手段をさらに具備して成る請求項１６に記載さ
    れた画像処理装置。
18. 【請求項１８】 前記線分抽出手段によって抽出された
    線分の抽出状態を用いて対象物の輪郭の直線部分におけ
    る欠陥の有無を判別する欠陥判別手段をさらに具備して
    成る請求項１３に記載された画像処理装置。
19. 【請求項１９】 前記欠陥判別手段は、前記線分抽出手
    段によって抽出された線分の中に線分間の方向ずれ量が
    所定範囲内であり、かつ、線分間の位置ずれ量が所定範
    囲内である線分の組があるとき、これら線分の間に欠陥
    が存在すると判別するものである請求項１８に記載され
    た画像処理装置。
20. 【請求項２０】 前記欠陥判別手段は、前記線分抽出手
    段によって抽出された線分の数を所定の基準値と比較
    し、両者の値が異なるときに対象物の輪郭の直線部分に
    欠陥が存在すると判別するものである請求項１８に記載
    された画像処理装置。
21. 【請求項２１】 前記方向設定手段は、対象物の輪郭に
    おける直線部分の想定される方向を入力するものであ
    り、 前記ラベル設定手段は、前記方向設定手段によって入力
    された方向毎に個別のラベルを設定するものであり、 前記画素ラベル付け手段は、そのエッジ画素の方向が前
    記方向設定手段によって入力された方向のいずれかと一
    致するようなエッジ画素に対して、その一致した方向に
    対応する前記ラベルを割り当てるものである、請求項１
    ３に記載された画像処理装置。
22. 【請求項２２】 前記線分抽出手段によって抽出された
    線分の中に線分間の方向ずれ量が所定範囲内であり、か
    つ、線分間の位置ずれ量が所定範囲内である線分の組が
    あるとき、これらの線分を１本の線分に統合する線分統
    合手段をさらに具備して成る請求項２１に記載された画
    像処理装置。
23. 【請求項２３】 前記線分抽出手段によって抽出された
    線分または前記線分統合手段によって統合された線分の
    中から所定の条件を満たす線分を選択する線分選択手段
    をさらに具備して成る請求項２１または２２に記載され
    た画像処理装置。
24. 【請求項２４】 前記線分抽出手段によって抽出された
    線分の抽出状態を用いて対象物の輪郭の直線部分におけ
    る欠陥の有無を判別する欠陥判別手段をさらに具備して
    成る請求項２１に記載された画像処理装置。