JP2004265264A - 画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】精度良く計数対象物の計数を行うことができる画像処理装置を提供する。
【解決手段】２値化手段３の前段に設けた特徴画像生成手段２において、濃淡画像に対し、計数対象物の大きさに基づいて、計数対象物の領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターン）を強調する空間フィルタリング処理を施す。
【選択図】 図１
【解決手段】２値化手段３の前段に設けた特徴画像生成手段２において、濃淡画像に対し、計数対象物の大きさに基づいて、計数対象物の領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターン）を強調する空間フィルタリング処理を施す。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、計数対象物の像を含む濃淡画像からその計数対象物の像の存在を示す輝度値のパターンを抽出して、計数対象物の数を計数する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下に、計数対象物の計数を行う従来の画像処理装置について図２６を用いて説明する。図２６は、従来の画像処理装置の構成図である。
【０００３】
図２６において、画像入力手段１は、計数対象物の像を含む画像を読み取り、各画素の輝度を数値化した画像データ（濃淡画像）を輝度補正手段２４に入力する。
【０００４】
輝度補正手段２４は、画像入力手段１から入力された画像データ（濃淡画像）に対し、各画素の輝度値から背景の輝度値を減算する輝度補正処理を行う。なお、背景の輝度値には、各画素近傍、例えばある画素を中心とする３×３画素の範囲の輝度値に対して算出した加算平均を使用する。
【０００５】
２値化手段３は、輝度補正手段２４により輝度補正した画像データ（濃淡画像）に対して所定の閾値で閾値処理を施し、２値画像を生成する。閾値処理とは、各画素の輝度値を所定の閾値と比較し、所定の閾値より大きな輝度値を持つ画素の輝度値を１、所定の閾値より小さな輝度値を持つ画素の輝度値を０とする処理である。以下、輝度値が１の画素を白画素、輝度値が０の画素を黒画素と称する。また所定の閾値は、輝度補正した画像データ（濃淡画像）に含まれる計数対象物の像の画素（計数対象物の領域内の画素）が白画素となるように設定する。
【０００６】
ラベリング手段４は、計数対象物を表す白画素の連結成分ごとに同一の番号（符号）を付与していく。これにより、計数対象物が存在する位置が認識され、計数することができるようになる。なお、１個の計数対象物に由来する白画素の周囲には、拡散光の影響により生じた偽の白画素が生じている可能性があるため、ある白画素の連結成分の周囲に隣接して、別の白画素の連結成分が存在するとき、これらをまとめて１つと計数する。
【０００７】
このようにして、従来の画像処理装置は、計数対象物の像を含む濃淡画像からその計数対象物の像の存在を示す輝度値のパターンを抽出し、計数対象物の数を計数していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
しかしながら、従来の画像処理装置においては、次の４つの問題が生じていた。
▲１▼ 本来計数すべきでない物体（ごみ）の像が濃淡画像に含まれている場合、２値画像にそのごみを表す白画素の連結成分が現れるため、そのごみも誤って計数してしまい、計数精度が低下するという問題があった。
【０００９】
▲２▼ 図１２に示すように濃淡画像に横方向のずれが生じる場合、図１４に示すように、計数対象物の領域内の輝度値に複数のピーク部（Ｓ字のパターン）が生じることになる。しかしながら、従来の画像処理装置では、濃淡画像に対して計数対象物の領域内のピーク部（Ｓ字のパターンのピーク部）を抽出する閾値処理を行い２値画像を生成するので、図１６に示すように、その２値画像には１つの計数対象物が複数の連結成分となって現れ、それぞれを別の個体として計数してしまい、計数精度が低下するという問題があった。このような画像のずれは、画像入力手段が一定方向に１ラインづつ画像を読み取っていく構成である場合に発生することがある。
【００１０】
▲３▼ 図２０に示すように計数すべき複数個の計数対象物が近接していた場合、２値画像を生成するための閾値の大小によっては、図２１に示すように、近接している複数個の計数対象物が１つの連結成分となって現れることがある。しかしながら、従来の画像処理装置では、１つの連結成分に対して同一符号を付与するので、本来複数個である計数対象物を誤って１個と計数してしまい、計数精度が低下するという問題があった。
【００１１】
▲４▼ 従来の画像処理装置では、輝度補正手段、２値化手段、ラベリング手段は、入力された濃淡画像の全領域の画素を対象として処理を行うため、処理に多くの時間がかかってしまうという問題があった。
【００１２】
【特許文献１】
再表００／０３９３２９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述した▲１▼乃至▲４▼の問題点に鑑み、以下の画像処理装置を提供することを目的とする。
【００１４】
（１） 本発明は、前述した問題点▲１▼に鑑み、濃淡画像に対し、計数対象物の大きさに基づいて、計数対象物の領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターン）を強調する空間フィルタリング処理（特徴画像生成処理）を施すことにより、本来計数すべきでない物体（ごみ）の像が濃淡画像に含まれている場合であっても、そのごみを表す連結成分が現れない２値画像を生成することができ、精度良く計数対象物の計数を行うことができる画像処理装置を提供することを目的とする。
【００１５】
また、上述した計数対象物の領域内の輝度値のピーク部を強調する空間フィルタリング処理として、以下の空間フィルタリング処理を行う画像処理装置を提供することを目的とする。
【００１６】
第１の空間フィルタリング処理として、計数対象物の領域内の輝度値は計数対象物の上下方向（縦方向）に相関が強いことを利用して、計数対象物の上下方向（縦方向）に、注目画素（現在処理の対象となっている画素）から計数対象物の大きさに基づく所定距離だけ離れた位置にある２つの画素間にある画素の輝度値を全て加算し、この加算値を注目画素の新たな輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を施すことにより、計数対象物の領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターン）を強調する画像処理装置を提供することを目的とする。このようにすれば、計数対象物の領域内の新たなピーク部（Ｓ字のパターン）は大きくなり、一方、ごみの領域内の輝度値には計数対象物の領域内の輝度値のような相関関係はなく、さらに、加算する範囲が計数対象物の大きさに基づいた範囲であるので、ごみの領域内の輝度値（パターン）は大きくならない。従って、計数対象物の領域内の新たな輝度値のピーク部（Ｓ字のパターンのピーク部）を抽出する閾値処理を行えば、ごみを含まない２値画像を生成することができる。
【００１７】
第２の空間フィルタリング処理として、計数対象物の領域内に、計数対象物の左右方向（横方向）に明部と暗部が生じることを利用して（図３参照）、計数対象物の左右方向（横方向）に、注目画素から計数対象物の大きさに基づく所定距離だけ離れた位置にある２つの画素の輝度値を減算し、この減算値を注目画素の新たな輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を施すことにより、計数対象物の領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターン）を強調する画像処理装置を提供することを目的とする。このようにすれば、明部と暗部の境界付近の新たな輝度値が大きくなり、これが新たなピーク部となるのに対し、ごみには計数対象物のように明部と暗部は生じず、さらに、減算処理の対象となる画素を注目画素から計数対象物の大きさに基づいた距離だけ離れた位置にある画素とするので、ごみの領域内の輝度値は大きくならない。従って、計数対象物の領域内の新たな輝度値のピーク部を抽出する閾値処理を行えば、ごみを含まない２値画像を生成することができる。
【００１８】
（２） 本発明は、前述した問題点▲２▼に鑑み、濃淡画像に対し、計数対象物の大きさに基づいて、計数対象物の領域内に生じた複数の輝度値のピーク部を重ねる空間フィルタリング処理（特徴画像生成処理）を施すことにより、図１２に示すように濃淡画像に横方向のずれが生じる場合であっても、１つの計数対象物が１つの連結成分となって現れる２値画像を生成することができ、精度良く計数対象物の計数を行うことができる画像処理装置を提供することを目的とする。
【００１９】
また、上述した計数対象物の領域内に生じた複数の輝度値のピーク部を重ねる空間フィルタリング処理として、計数対象物の領域内に、計数対象物の左右方向（横方向）に明部と暗部が生じることを利用して、計数対象物の左右方向（横方向）に、注目画素から計数対象物の大きさに基づく所定距離だけ離れた位置にある２つの部分領域を設定し、一方の部分領域内の最大の輝度値から他方の部分領域内の最小の輝度値を減算し、この減算値を注目画素の新たな輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を施すことにより、計数対象物の領域内に生じた複数の輝度値のピーク部を重ねる画像処理装置を提供することを目的とする。このようにすれば、これらの部分領域がそれぞれ上記明部と暗部にかかっている間の注目画素の輝度値が新たなピーク部となるので、この新たなピーク部は幅の広いものとなる。従って、図１２に示すように濃淡画像に横方向のずれが生じ、計数対象物の領域内に複数の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターン）が生じた場合であっても、それぞれのピーク部に対する新たなピーク部は重なりが大きく、この重なっている領域の輝度値の上限も大きくなるので、複数のピーク部が一つの連結成分となって現れる２値画像を生成することができる。
【００２０】
（３） 本発明は、前述した問題点▲３▼に鑑み、ラベリング処理の探索範囲を計数対象物の大きさに基づいて限定することにより、図２１に示すように、近接している複数個の計数対象物が１つの連結成分となって現れる場合であっても、計数対象物の大きさに基づいて限定した探索範囲内の連結成分に対してのみ同一符号を付与し、正しく計数することができる画像処理装置を提供することを目的とする。
【００２１】
（４） 本発明は、前述した問題点▲４▼に鑑み、画像入力手段の後段に、濃淡画像から背景以外の物が含まれる領域（計数対象物の像を含む領域）を切り出して部分画像を生成する領域切り出し手段を設け、この濃淡画像の部分画像を用いて以降の処理を行うことにより、処理時間を短縮することができる画像処理装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の画像処理装置は、所定の大きさを持つ計数対象物を含む濃淡画像を入力する画像入力手段と、前記濃淡画像に対し前記計数対象物の大きさに基づいて空間フィルタリング処理を施し前記計数対象物の輝度値を強調した特徴画像を生成する特徴画像生成手段と、前記特徴画像に対し所定の閾値で閾値処理を施し２値画像を生成する２値画像生成手段と、を有し、前記２値画像に対し前記計数対象物を表す連結成分ごとに同一符号を付与するラベリング処理を施し、前記計数対象物の計数を行うことを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項２記載の画像処理装置は、請求項１記載の画像処理装置であって、前記特徴画像生成手段は、注目画素から前記計数対象物の上下方向に前記計数対象物の大きさに基づく所定距離だけ離れた位置にある２つの画素を端点とする線分上の画素の輝度値を全て加算し、この加算値を注目画素の輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を行うことを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項３記載の画像処理装置は、請求項２記載の画像処理装置であって、前記所定距離は、前記計数対象物の縦方向の最大幅の２分の１に等しいことを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項４記載の画像処理装置は、請求項２記載の画像処理装置であって、前記所定距離は、前記計数対象物の縦方向の最大幅の４分の１に等しいことを特徴とする。
【００２６】
本発明の請求項５記載の画像処理装置は、請求項１記載の画像処理装置であって、前記特徴画像生成手段は、注目画素から前記計数対象物の左右方向に前記計数対象物の大きさに基づく所定距離だけ離れた位置にある２つの画素の輝度値を読み取り、前記計数対象物の明部の方向にある画素の輝度値から暗部の方向にある画素の輝度値を減算し、この減算値を注目画素の輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を行うことを特徴とする。
【００２７】
本発明の請求項６記載の画像処理装置は、請求項５記載の画像処理装置であって、前記所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の２分の１に等しいことを特徴とする。
【００２８】
本発明の請求項７記載の画像処理装置は、請求項５記載の画像処理装置であって、前記所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の３分の１に等しいことを特徴とする。
【００２９】
本発明の請求項８記載の画像処理装置は、所定の大きさを持つ計数対象物を含む濃淡画像を入力する画像入力手段と、前記濃淡画像に対し前記計数対象物の大きさに基づいて空間フィルタリング処理を施し前記計数対象物の輝度値のピーク部の幅を広げた特徴画像を生成する特徴画像生成手段と、前記特徴画像に対し所定の閾値で閾値処理を施し２値画像を生成する２値画像生成手段と、を有し、前記２値画像に対し前記計数対象物を表す連結成分ごとに同一符号を付与するラベリング処理を施し、前記計数対象物の計数を行うことを特徴とする。
【００３０】
本発明の請求項９記載の画像処理装置は、請求項８記載の画像処理装置であって、前記特徴画像生成手段は、注目画素から前記計数対象物の左右方向に前記計数対象物の大きさに基づく第１の所定距離だけ離れた位置にある２つの画素を第１の画素と第２の画素に設定し、前記第１の画素および前記第２の画素を中心とする第１の部分領域および第２の部分領域を設定し、前記計数対象物の明部の方向にある部分領域内の最大の輝度値を持つ画素の輝度値から、暗部の方向にある部分領域内の最小の輝度値を持つ画素の輝度値を減算し、この減算値を注目画素の輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を行うことを特徴とする。
【００３１】
本発明の請求項１０記載の画像処理装置は、請求項９記載の画像処理装置であって、前記第１の部分領域は、前記第１の画素から前記計数対象物の左右方向に第２の所定距離だけ離れた位置にある２つの画素を端点とする線分上にある画素からなる領域であり、前記第２の部分領域は、前記第２の画素から前記計数対象物の左右方向に前記第２の所定距離だけ離れた位置にある２つの画素を端点とする線分上にある画素からなる領域であることを特徴とする。
【００３２】
本発明の請求項１１記載の画像処理装置は、請求項９もしくは１０のいずれかに記載の画像処理装置であって、前記第１の所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の２分の１に等しいことを特徴とする。
【００３３】
本発明の請求項１２記載の画像処理装置は、請求項９もしくは１０のいずれかに記載の画像処理装置であって、前記第１の所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の３分の１に等しいことを特徴とする。
【００３４】
本発明の請求項１３記載の画像処理装置は、請求項１０乃至１２のいずれかに記載の画像処理装置であって、前記第２の所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の１０分の１に等しいことを特徴とする。
【００３５】
本発明の請求項１４記載の画像処理装置は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の画像処理装置であって、前記２値画像に対し、前記計数対象物の大きさに基づく範囲に限定して前記計数対象物を表す連結成分を探索し、この限定された探索範囲内で同一符号を付与するラベリング処理を施すことを特徴とする。
【００３６】
本発明の請求項１５記載の画像処理装置は、請求項１４記載の画像処理装置であって、前記限定された探索範囲は、少なくとも前記計数対象物と内接する大きさとなる範囲であることを特徴とする。
【００３７】
本発明の請求項１６記載の画像処理装置は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の画像処理装置において、前記画像入力手段の後段に、前記濃淡画像に対し前記計数対象物を含む領域を切り出して部分画像を生成する領域切り出し手段を設け、前記特徴画像生成手段が前記部分画像に対して前記空間フィルタリング処理を施すようにしたことを特徴とする。
【００３８】
本発明の請求項１７記載の画像処理装置は、請求項１６記載の画像処理装置であって、前記領域切り出し手段は、注目画素の輝度値と背景の輝度値の差の絶対値が所定値よりも大きい場合に、この注目画素が他の画素に対して設定した画像処理範囲内にある画素か否かを判定し、他の画素に対して設定した画像処理範囲内にある画素でない場合には、この注目画素を基準に画像処理範囲を設定し、設定した画像処理範囲の領域を切り出すことを特徴とする。
【００３９】
本発明の請求項１８記載の画像処理装置は、請求項１７記載の画像処理装置であって、前記画像処理範囲は、注目画素を含み、少なくとも前記計数対象物と内接する範囲であることを特徴とする。
【００４０】
本発明の請求項１９記載の画像処理装置は、請求項１７もしくは１８のいずれかに記載の画像処理装置であって、前記領域切り出し手段は、複数の画像処理範囲の領域の一部又は全部が重なる場合には、これら複数の画像処理範囲全てを内包する一つの画像処理範囲に置き換え、この置き換えた画像処理範囲の領域を切り出すことを特徴とする。
【００４１】
本発明の請求項２０記載の画像処理装置は、請求項１９記載の画像処理装置であって、前記２値画像に対し、前記計数対象物の大きさに基づく範囲に限定して前記計数対象物を表す連結成分を探索し、この限定された探索範囲内で同一符号を付与するラベリング処理を施すことを特徴とする。
【００４２】
本発明の請求項２１記載の画像処理装置は、請求項２０記載の画像処理装置であって、前記限定された探索範囲は、少なくとも前記計数対象物と内接する大きさとなる範囲であることを特徴とする。
【００４３】
以上のように、本発明によれば、濃淡画像に対し、計数対象物の大きさに基づいて、計数対象物の領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターン）を強調する空間フィルタリング処理を施すので、本来計数すべきでない物体（ごみ）の像が濃淡画像に含まれている場合であっても、そのごみを表す連結成分が現れない２値画像を生成することができ、精度良く計数対象物を計数することができる。
【００４４】
また、濃淡画像に対し、計数対象物の大きさに基づいて、計数対象物の領域内に生じた複数の輝度値のピーク部を重ねる空間フィルタリング処理を施すので、濃淡画像に横方向のずれが生じる場合であっても、１つの計数対象物が１つの連結成分となって現れる２値画像を生成することができ、精度良く計数対象物を計数することができる。
【００４５】
また、ラベリング処理の探索範囲を計数対象物の大きさに基づいて限定するので、近接している複数個の計数対象物が１つの連結成分となって現れる場合であっても、計数対象物の大きさに基づいて限定した探索範囲内の連結成分に対してのみ同一符号を付与し、正しく計数することができる。
【００４６】
また、画像入力手段の後段に、濃淡画像から背景以外の物が含まれる領域（計数対象物の像を含む領域）を切り出して部分画像を生成する領域切り出し手段を設け、この濃淡画像の部分画像を用いて以降の処理を行うので、処理時間を短縮することができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。なお、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必ずしも以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００４８】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における画像処理装置の構成図である。
図１において、画像入力手段１は、所定の大きさを持つ計数対象物の像を含む画像を読み取り、各画素の輝度を数値化した画像データ（濃淡画像）を特徴画像生成手段２に入力する。
【００４９】
特徴画像生成手段２は、画像入力手段１から入力された濃淡画像に対して、後述する手順に従い、計数対象物の大きさに基づいて空間フィルタリング処理（以下、特徴画像生成処理と称す。）を施し、特徴画像を生成する。そして、生成した特徴画像を２値化手段３に入力する。
【００５０】
２値化手段３は、特徴画像生成手段２から入力された特徴画像に対して所定の閾値で閾値処理を施し、２値画像を生成する。そして、生成した２値画像をラベリング手段４に入力する。
【００５１】
ラベリング手段４は、２値化手段３から入力された２値画像に対して、計数対象物を表す白画素の連結成分ごとに同一の番号（符号）を付与するラベリング処理を施す。これにより、計数対象物が存在する位置が認識され、個体数を計数することができる。
【００５２】
続いて、本実施の形態１における特徴画像生成処理について、図２〜８を用いて説明する。
図２は、画像入力手段１から特徴画像生成手段２に入力される濃淡画像（入力画像）の一例である。図２において、計数の対象となるのは、計数対象物５であり、その他に計数の対象とならないごみ６が存在している。
【００５３】
また、図３は計数対象物５を説明するための模式図である。図３に示すように、計数対象物５は横方向（左右方向）の最大幅がｄｈ画素、縦方向（上下方向）の最大幅がｄｖ画素の大きさであり、左半分に輝度値の小さい暗部７、右半分に輝度値の大きい明部８を持っている。なお、ここでは、計数対象物の縦方向及び横方向が入力画像の縦方向及び横方向と一致するものとして説明を行う。
【００５４】
図４は、計数対象物の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフであり、横軸は横方向の位置、縦軸は輝度値を表す。曲線Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３は、それぞれ図３に示す直線Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３上の画素の輝度値を表している。また、ｂ１、ｂ２、およびｂ３は、背景の輝度値を表しており、いずれも同じ輝度値であるが、曲線Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３の相関を見るために縦軸方向にずらして表示している。
【００５５】
図４に示すように、曲線Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３に、横軸方向に約ｄｈ画素の幅で、つまり計数対象物の像が占める領域において、極小となる部分（ボトム部９）と極大となる部分（ピーク部１０）を持つＳ字状のカーブ（以下、Ｓ字と称する。）が現れる。上述したように、実際は、ｂ１、ｂ２、およびｂ３はいずれも同じ輝度値であるので、計数対象物の領域内の輝度値は計数対象物の縦方向に相関が強く、それ以外の領域では弱いことがわかる。
【００５６】
図５は本実施の形態１における特徴画像生成処理を説明するための模式図である。本実施の形態１における特徴画像生成処理は、図５に示すように、ある注目画素ｐ（ｍ、ｎ）に対し、入力画像（濃淡画像）の縦方向に所定距離（ｄ１画素）だけ離れた２つの画素ｐ１（ｍ、ｎ−ｄ１）及び画素ｐ２（ｍ、ｎ＋ｄ１）を設定し、画素ｐ１と画素ｐ２の間にある画素の輝度値を全て加算し、その結果を注目画素ｐの新しい輝度値として置き換える処理を、入力画像の全画素に対して行うことにより、特徴画像を生成する処理である。
【００５７】
なお、所定距離であるｄ１画素は計数対象物の大きさに基づいて求めた値であり、ここでは計数対象物の最大縦幅の半分すなわち（ｄｖ／２）画素としている。
【００５８】
図６は、図２に示す入力画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフであり、横軸は横方向の位置、縦軸は輝度値を表す。曲線Ｉ４は、図２に示す直線Ｌ４上の画素の輝度値を表している。なお、ｂ４は背景の輝度値である。
【００５９】
また、図７は、前述の特徴画像生成処理を施して生成した特徴画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフであり、横軸は横方向の位置、縦軸は輝度値を表す。曲線Ｉ５は、特徴画像中の直線Ｌ５（図示せず）上の画素の輝度値を表している。ここで、直線Ｌ５は、図２に示す入力画像中の直線Ｌ４に対応する。なお、ｂ５は背景の輝度値である。
【００６０】
図６、７に示すように、入力画像（濃淡画像）においては、ごみのパターン１２に比べてＳ字のパターン１１はそれほど目立たないが、特徴画像においては、新たなごみのパターン１４に比べて新たなＳ字のパターン１３が相対的に強調される。これは、上述したように計数対象物の領域内の輝度値は計数対象物の縦方向に相関が強いので、計数対象物の縦方向の最大幅に基づいた範囲で縦方向に輝度値を加算すると、計数対象物が占める領域内の輝度値（Ｓ字のパターン）が強調されるのに対し、計数対象物の領域以外の領域では相関が弱く、さらに、加算する範囲が計数対象物の大きさに基づいた範囲であるので、ごみが占める領域内の輝度値（ごみのパターン）は特に強調されないためである。
【００６１】
図８は、特徴画像に対し、Ｓ字のパターンを抽出するように所定の閾値で閾値処理を施し生成した２値画像である。ここで、所定の閾値とは、図７に示す輝度値ｂ１０のように、新たなＳ字のパターンのピーク部のみ抽出し、新たなごみのパターンを抽出しない閾値である。このような閾値は、特徴画像上においてはＳ字のパターンのみ強調されることから、特徴画像のヒストグラムを利用する等の方法で容易に求めることができる。
【００６２】
なお、本実施の形態１においては、特徴画像生成処理の処理対象となる画像の縦方向及び横方向と計数対象物の縦方向及び横方向が一致しているので、輝度値を加算する方向を画像の縦方向にとっているが、輝度値を加算することによって計数対象物の領域内の輝度値を相対的に強調できる方向であれば、この方向に限定されるものではない。つまり、Ｓ字のパターンが強調されるように、計数対象物の縦方向に、注目画素から所定距離（ｄ１画素）だけ離れた２つの画素を設定するようにすればよい。
【００６３】
また、ｄ１に（ｄｖ／２）に等しい値を用いたが、この値に限定されるものではない。例えば、（ｄｖ／４）に等しい値を用いてもよい。
以上のように、本実施の形態１における画像処理装置では、２値化手段の前段に設けた特徴画像生成手段において、計数対象物の大きさに基づいた空間フィルタリング処理（特徴画像生成処理）を施し、計数対象物が占める領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターンのピーク部）を強調することによって、本来計数すべきでない物体（ごみ）の像が画像に含まれている場合であっても、その物体（ごみ）を表す連結画像が現れない良好な２値画像を生成することができ、その結果、精度良く計数対象物を計数することができる。
【００６４】
（実施の形態２）
本実施の形態２における画像処理装置について説明する。本実施の形態２における画像処理装置は、特徴画像生成手段による空間フィルタリング処理（特徴画像生成処理）が実施の形態１と異なり、その他の構成及び処理については同じである。そこで、以下に本実施の形態２における特徴画像生成処理について、図９〜１１を用いて説明する。但し、実施の形態１と同様に、画像入力手段から特徴画像生成手段に入力される濃淡画像（入力画像）として、図２に示す画像を例に説明する。また、実施の形態１と同様に、計数対象物の縦方向及び横方向が入力画像の縦方向及び横方向と一致するものとして説明する。
【００６５】
図９は、本実施の形態２における特徴画像生成処理を説明するための模式図である。本実施の形態２における特徴画像生成処理は、図９に示すように、ある注目画素ｐ（ｍ、ｎ）に対し、入力画像（濃淡画像）の横方向（左右方向）に所定距離（ｄ２画素）だけ離れた２つの画素ｐ３（ｍ−ｄ２、ｎ）及び画素ｐ４（ｍ＋ｄ２、ｎ）を設定し、計数対象物の明部の方向にある画素ｐ４の輝度値から暗部の方向にある画素ｐ３の輝度値を減算した値を注目画素ｐの新しい輝度値として置き換える処理を、入力画像の全画素に対して行うことにより、特徴画像を生成する処理である。
【００６６】
なお、所定距離であるｄ２画素は計数対象物の大きさに基づいて求めた値であり、ここでは計数対象物の最大横幅の半分すなわち（ｄｈ／２）画素としている。
【００６７】
図１０は、前述の特徴画像生成処理を施して生成した特徴画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフであり、横軸は横方向の位置、縦軸は輝度値を表す。曲線Ｉ６は、特徴画像中の直線Ｌ６（図示せず）上の画素の輝度値を表している。ここで、直線Ｌ６は、図２に示す入力画像中の直線Ｌ４に対応する。なお、ｂ６は背景の輝度値である。
【００６８】
図６、１０に示すように、入力画像（濃淡画像）においては、ごみのパターン１２に比べてＳ字のパターン１１はそれほど目立たないが、特徴画像においては、新たなごみのパターン１６に比べて新たなＳ字のパターン１５が相対的に強調される。これは、所定距離（ｄ２画素）を計数対象物の最大横幅の半分すなわち（ｄｈ／２）画素に等しくしているため、Ｓ字のパターンの中央付近（明部と暗部の境目付近）の画素が注目画素のときには、画素ｐ３が暗部で画素ｐ４が明部となり、画素ｐ４から画素ｐ３の輝度値を減算すると新たな輝度値が一様に大きくなるのに対し、ごみのパターンでは輝度値の変化がｄ２画素の大きさと無関係であるので、横方向に減算してもごみのパターンは特に強調されないためである。
【００６９】
図１１は、特徴画像に対し、Ｓ字のパターンを抽出するように所定の閾値で閾値処理を施し生成した２値画像である。ここで、所定の閾値とは、図１０に示す輝度値ｂ１１のように、新たなＳ字のパターン１５のピーク部のみ抽出し、新たなごみのパターン１６を抽出しない閾値である。このような閾値は、特徴画像上においてはＳ字のパターンのみ強調されることから、特徴画像のヒストグラムを利用する等の方法で容易に求めることができる。
【００７０】
なお、本実施の形態２においては、特徴画像生成処理の処理対象となる画像の縦方向及び横方向と計数対象物の縦方向及び横方向が一致しているので、輝度値を減算する方向を画像の横方向にとっているが、輝度値を減算することによって計数対象物が占める領域内の輝度値を相対的に強調できる方向であれば、この方向に限定されるものではない。つまり、Ｓ字のパターンが強調されるように、計数対象物の横方向に、注目画素から所定距離（ｄ２画素）だけ離れた２つの画素を設定するようにすればよい。
【００７１】
また、ｄ２に（ｄｈ／２）に等しい値を用いたが、この値に限定されるものではない。例えば、（ｄｈ／３）に等しい値を用いてもよい。
以上のように、本実施の形態２における画像処理装置では、２値化手段の前段に設けた特徴画像生成手段において、計数対象物の大きさに基づいた空間フィルタリング処理（特徴画像生成処理）を施し、計数対象物が占める領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターンのピーク部）を強調することによって、本来計数すべきでない物体（ごみ）の像が画像に含まれている場合であっても、その物体（ごみ）を表す連結画像が現れない良好な２値画像を生成することができ、その結果、精度良く計数対象物を計数することができる。
【００７２】
（実施の形態３）
本実施の形態３における画像処理装置について説明する。本実施の形態３における画像処理装置は、特徴画像生成手段による空間フィルタリング処理（特徴画像生成処理）が実施の形態１、２と異なり、その他の構成及び処理については同じである。そこで、以下に本実施の形態２における特徴画像生成処理について、図１２〜１７を用いて説明する。
【００７３】
但し、本実施の形態３では、画像入力手段から特徴画像生成手段に入力される濃淡画像（入力画像）として、図１２に示す画像を例に説明する。図１２は画像入力手段から特徴画像生成手段に入力される濃淡画像（入力画像）の一例である。図１２において、計数の対象となるのは、計数対象物１７および計数対象物１８が存在している。計数対象物１７は、本来は計数対象物１８のように楕円形であるものが、横方向のずれが生じているために歪んだ形になっている。また、計数対象物１７は、図３及び図４に示すように、横方向（左右方向）の最大幅がｄｈ画素、縦方向（上下方向）の最大幅がｄｖ画素の大きさであり、左半分に輝度値の小さい暗部、右半分に輝度値の大きい明部を持っている。なお、計数対象物の縦方向及び横方向と入力画像の縦方向及び横方向の関係については、実施の形態１、２と同様に一致するものとする。
【００７４】
図１３は、本実施の形態３における特徴画像生成処理を説明するための模式図である。本実施の形態３における特徴画像生成処理は、図１３に示すように、ある注目画素ｐ（ｍ、ｎ）に対し、入力画像（濃淡画像）の横方向に第１の所定距離（ｄ３画素）だけ離れた位置にある第１の画素ｐ５（ｍ−ｄ３、ｎ）及び第２の画素ｐ６（ｍ＋ｄ３、ｎ）を設定し、さらに、第１の画素ｐ５を中心として入力画像の横方向に第２の所定距離（Δｄ）だけ離れた位置にある画素ｐ７（ｍ−ｄ３−Δｄ、ｎ）及び画素ｐ８（ｍ−ｄ３＋Δｄ、ｎ）を設定し、第２の画素ｐ６を中心として入力画像の横方向に第２の所定距離（距離Δｄ）だけ離れた位置にある画素ｐ９（ｍ＋ｄ３−Δｄ、ｎ）及び画素ｐ８（ｍ＋ｄ３＋Δｄ、ｎ）を設定する。そして、計数対象物の暗部の方向にある画素ｐ７から画素ｐ８の間（ボトム探索範囲（部分領域）１９）にある画素のうちで最も小さな輝度値を持つ画素をｑ１、また、計数対象物の明部の方向にある画素ｐ９から画素ｐ１０の間（ピーク探索範囲（部分領域）２０）にある画素のうちで最も大きな輝度値を持つ画素をｑ２に設定し、画素ｑ２の輝度値から画素ｑ１の輝度値を減算した値を注目画素ｐの新しい輝度値として置き換える処理を、入力画像の全画像に対して行うことにより、特徴画像を生成する処理である。
【００７５】
なお、第１の所定距離であるｄ３画素は計数対象物の大きさに基づいて求めた値であり、ここでは計数対象物の最大横幅の半分すなわち（ｄｈ／２）画素としている。また、Δｄは横ずれの度合いに応じた微小な大きさであり、ここでは、計数対象物の最大横幅の十分の一すなわち（ｄｈ／１０）画素としている。
【００７６】
図１４は、図１２に示す入力画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフであり、横軸は横方向の位置、縦軸は輝度値を表す。曲線Ｉ７及びＩ８は、それぞれ図１２に示す直線Ｌ７及びＬ８上の画素の輝度値を表している。なお、ｂ７は背景の輝度値である。
【００７７】
また、図１５は、前述の特徴画像生成処理を施して生成した特徴画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフであり、横軸は横方向の位置、縦軸は輝度値を表す。曲線Ｉ９及びＩ１０は、特徴画像中の直線Ｌ９及びＬ１０（図示せず）上の画素の輝度値を表している。ここでは、直線Ｌ９及びＬ１０は、それぞれ図１２に示す直線Ｌ７及びＬ８に対応する。ｂ８は背景の輝度値である。
【００７８】
図１４と図１５を比較すると、実施の形態２において説明した図６と図１０の関係と同様に、特徴画像において、新たなごみのパターンに比べて新たなＳ字のパターンが相対的に強調されている。さらに、図１５に示す曲線Ｉ９及びＩ１０のピーク部の重なりが、図１４に示す曲線Ｉ７及びＩ８のピーク部の重なりよりも大きくなっている。
【００７９】
これは、所定の幅を持つピーク探索範囲とボトム探索範囲にそれぞれＳ字のパターンのピーク部とボトム部が存在している間の輝度値が新たなピーク部となるためである。
【００８０】
図１６は、図１２に示す入力画像に対し、図１４に示すｂ１２のような値を用いてＳ字のパターンのピーク部分を抽出するように閾値処理し生成した２値画像である。しかし、図１４に示すように曲線Ｉ７のピーク部と曲線Ｉ８のピーク部の位置がずれているため、このような閾値を用いて閾値処理を行うと、曲線Ｉ７のピーク部と曲線Ｉ８のピーク部に対応する白画素の連結成分が現れることになる。そのため、図１２に示す計数対象物１７に対して白画素の連結成分が複数現れることになり、この複数の連結成分をそれぞれ別の個体として計数すると計数精度が低下する。従って、このような２値画像は計数には適さない。
【００８１】
一方、図１７は、特徴画像に対し、新たなピーク部分を抽出するように所定の閾値で閾値処理を施し生成した２値画像である。図１７に示す２値画像では、図１２に示す計数対象物１７に対して白画素の連結成分が１つであるので、正確に計数することができる。ここで、所定の閾値とは、図１５に示す輝度値ｂ１３のように、新たなピーク部の重なる領域の輝度値の上限値以下であって、新たなピーク部のみ抽出する閾値である。このように、図１２に示す計数対象物１７に対して白画素の連結成分が１つだけ現れるのは、図１５に示すように、特徴画像においては、曲線Ｉ９及びＩ１０のピーク部の重なりが大きくなり、この重なっている領域の輝度値の上限が大きくなるためである。なお、この閾値は、特徴画像上においてはＳ字のパターンのみ強調されることから、特徴画像のヒストグラムを利用する等の方法で容易に求めることができる。
【００８２】
なお、本実施の形態３においては、特徴画像生成処理の処理対象となる画像の縦方向及び横方向と計数対象物の縦方向及び横方向が一致しているので、輝度値を減算する方向を画像の横方向にとっているが、計数対象物が占める領域内のピーク部の横幅が広がる方向であれば、この方向に限定されるものではない。つまり、Ｓ字のパターンのピーク部の横幅が広がるように、計数対象物の横方向に、注目画素から第１の所定距離（ｄ３画素）だけ離れた２点を中心としてボトム探索範囲とピーク探索範囲を設定するようにすればよい。
【００８３】
また、ｄ３に（ｄｈ／２）に等しい値を用いたが、この値に限定されるものではない。例えば、（ｄｈ／３）に等しい値を用いてもよい。
また、Δｄにｄｈ／１０に等しい値を用いたが、ｄｈ／２を超えない範囲であれば、この値に限定されるものではない。
【００８４】
以上のように、本実施の形態３における画像処理装置では、２値化手段の前段に設けた特徴画像生成手段において、計数対象物の大きさに基づいた空間フィルタリング処理（特徴画像生成処理）を施し、計数対象物が占める領域の輝度値のピーク部の横幅を広げることによって、良好な２値画像を生成することができ、その結果、精度良く計数対象物を計数することができる。
【００８５】
なお、本実施の形態１〜３において説明した特徴画像生成処理を様々に組み合わせて空間フィルタリング処理を行うようにしてもよい。例えば、実施の形態３において説明した特徴画像生成処理の入力画像として、実施の形態１や実施の形態２において説明した特徴画像生成処理により生成した特徴画像を用いるようにしてもよい。
【００８６】
（実施の形態４）
本実施の形態４における画像処理装置について説明する。本実施の形態４における画像処理装置は、ラベリング手段によるラベリング処理が実施の形態１と異なり、その他の構成及び処理については同じである。そこで、以下に本実施の形態４におけるラベリング処理について、図１８〜２２を用いて説明する。
【００８７】
図１８は、本実施の形態４におけるラベリング処理を説明するためのフロー図である。
まず、ステップＳ１０１において、番号Ｎを０に初期化するとともに、注目画素ｐを座標（１、１）に初期化する。ここで、座標（１、１）とは、図１９に示すように、画像の左上の座標であり、走査方向を図中の矢印に示すように左から右、上から下の方向に定義する。
【００８８】
次に、ステップＳ１０２では、注目画素ｐが白画素であるかどうか判定し、判定結果が真の場合、すなわち注目画素が白画素の場合には、ステップＳ１０３に進む。また、判定結果が偽の場合、すなわち注目画素が黒画素の場合には、ステップＳ１０８に進む。
【００８９】
ステップＳ１０３では、注目画素ｐに番号が付与されていないかどうか判定し、判定結果が真、すなわち注目画素ｐに番号が付与されていない場合は、ステップＳ１０４に進む。また、判定結果が偽、すなわち注目画素ｐに番号が付与されている場合は、ステップＳ１０８に進む。
【００９０】
ステップＳ１０４では、番号Ｎを１だけ増加させる。
ステップＳ１０５では、注目画素ｐに番号Ｎを付与する。
ステップＳ１０６では、この注目画素ｐを基準として、計数対象物の大きさに基づいた探索範囲Ｒを設定する。この探索範囲Ｒは、注目画素ｐが計数対象物の領域内にある画素であると仮定し、計数対象物を内包するか、少なくとも探索範囲Ｒに計数対象物が内接する範囲に設定するのが望ましい。
【００９１】
次にステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で設定した探索範囲Ｒ内に限定して注目画素ｐの連結成分を探索し、連結成分の全ての画素に番号Ｎを付与するラベリング処理を行う。探索範囲Ｒ内の全ての画素について探索が完了するとステップＳ１０８に進む。
【００９２】
ステップＳ１０８では、注目画素ｐが画像の最後の画素であるかどうか、すなわち画像の全領域の判定が済んだかどうか判定する。判定結果が真の場合、画像の全ての領域に対してラベリング処理が完了したとして、ラベリング処理を終了する。また、判定結果が偽の場合、ステップＳ１０９に進む。
【００９３】
ステップＳ１０９では、注目画素ｐを図１９で定義した走査方向に従って次の画素に設定し、ステップＳ１０２に戻り、ラベリング処理を続ける。
続いて、図２０に示す濃淡画像が画像入力手段から特徴画像生成手段に入力される場合を例に、本実施の形態４におけるラベリング処理を説明する。
【００９４】
図２０に示すように、この濃淡画像に含まれる計数対象物２１及び計数対象物２２の像は近接して存在している。そのため、その２値画像には、図２１に示すように、本来２つの計数対象物に由来する白画素が１つの連結成分として現れることになる。
【００９５】
以下、図２１に示す２値画像に対して、図１８に示すフローに従うラベリング処理を適用した場合の動作について説明する。
図２２（ａ）は、図２１に示す２値画像の画像データであって、網掛けのセルは黒画素、即ち、値が０の画素を表しており、白いセルは白画素、即ち、値が１の画素を表している。
【００９６】
ラベリング手段は、図２２（ａ）の画像データを持つ２値画像が入力されると、まず番号Ｎを０に初期化するとともに、注目画素ｐを座標（１、１）に初期化してからラベリング処理を開始する（ステップＳ１０１）。その後、注目画素ｐが座標（４、３）に到達したときに初めてステップＳ１０２及びステップＳ１０３の判定結果が共に真となり、ステップＳ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６及びＳ１０７が実行される。
【００９７】
図２２（ｂ）は、注目画素ｐが座標（４、３）であるときに、探索範囲Ｒに限定してラベリング処理した結果を示している。図２２（ｂ）に示すように、注目画素ｐの連結成分のうち探索範囲Ｒ内の画素に対しては同じ番号１が付与されるが、探索範囲Ｒを超えて繋がっている成分については、探索を行わないため、番号（符号）は付与されない。
【００９８】
続いて、ステップＳ１０８、ステップＳ１０９と進み、注目画素ｐの座標を座標（５、３）に設定してステップＳ１０２に戻る。その後、注目画素ｐが座標（４、７）に到達したとき、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３の判定結果が共に真となり、ステップＳ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６及びＳ１０７が実行される。
【００９９】
そして、図１８に示すフローの処理を終了した時点では、図２２（ｃ）に示すように、図２２（ｂ）の段階では番号（符号）が付与されていなかった連結成分に対して別の番号（符号）が付与されるので、本来２つ存在している計数対象物を正しく計数することができるようになる。
【０１００】
以上のように、本実施の形態４においては、ラベリング処理の探索範囲を計数対象物の大きさに基づいて限定するため、複数の計数対象物が近接して存在するために２値画像において白画素が繋がってしまっても、正しく計数することができる。
【０１０１】
なお、本実施の形態４におけるラベリング手段（ラベリング処理）は、前述した実施の形態１〜３のいずれの画像処理装置にも適用することができる。
（実施の形態５）
本実施の形態５における画像処理装置について説明する。本実施の形態５における画像処理装置は、特徴画像生成手段の前段に領域切り出し手段が加えられている点が実施の形態１と異なり、その他の構成及び処理については同じである。そこで、本実施の形態５における領域切り出し手段について、図２３〜２５を用いて説明する。
【０１０２】
図２３は、本実施の形態５における画像処理装置の構成図である。図２３において、領域切り出し手段２３は、画像入力手段１から入力される濃淡画像から計数対象物の像を含む領域を切り出し、その領域の画像（部分画像）を特徴画像生成手段２に入力する。
【０１０３】
以下に、切り出す領域の範囲（画像処理範囲）を求める手順について図２４及び図２５を用いて説明する。図２４は、本実施の形態５における画像処理範囲を求める手順を示すフロー図である。
【０１０４】
まず、ステップＳ２０１において、注目画素ｐを座標（１、１）に初期化する。ここで、座標（１、１）とは、実施の形態４と同様に、画像の左上の座標であり、走査方向を左から右、上から下の方向に定義する（図１９参照。）。
【０１０５】
次に、ステップＳ２０２では、注目画素ｐが背景以外の成分であるかどうか判定する。判定方法は、注目画素ｐの輝度値と背景の輝度値との差を取り、その差の絶対値が所定値以上かどうかで判定する。ここで、背景の輝度値は、例えば、画像の輝度ヒストグラムにおいて最も度数の大きい輝度値を背景の輝度値と仮定するなどの方法で予め求めておく。また、判定に用いる所定値は、例えば、背景の輝度値の変動幅よりも少し大きな値とし、これも輝度ヒストグラムを利用するなどの方法で予め求めておく。ステップＳ２０２の判定結果が真の場合、すなわち注目画素ｐの輝度値と背景の輝度値の差の絶対値が所定値以上の場合は、注目画素ｐは背景以外の成分であり、この注目画素ｐを含む近傍に計数対象物あるいは他の物体が存在していると推測できる。この場合、ステップＳ２０３に進む。また、判定の結果が偽の場合、すなわち注目画素ｐの輝度値と背景の輝度値の差の絶対値が所定値よりも小さい場合は、注目画素ｐは背景成分であると推測できる。この場合、ステップＳ２０７に進む。
【０１０６】
ステップＳ２０３では、注目画素ｐが他の画素に対して既に設定した画像処理範囲内にある画素でないかどうか判定する。判定の結果が真の場合、すなわち注目画素ｐが他の画素に対して既に設定したどの画像処理範囲にも属さない場合、ステップＳ２０４に進む。また、判定の結果が偽の場合、すなわち注目画素ｐが他の画素に対して既に設定したいずれかの画像処理範囲に属する場合、ステップＳ２０７に進む。
【０１０７】
ステップＳ２０４では、注目画素ｐの位置を基準として計数対象物の大きさに基づいた画像処理範囲Ｔを設定する。この画像処理範囲Ｔは現在の注目画素ｐが計数対象物の画素であると仮定し、計数対象物を内包するか、少なくとも画像処理範囲Ｔに計数対象物が内接する範囲に設定するのが望ましい。
【０１０８】
次にステップＳ２０５では、ステップＳ２０４で設定した画像処理範囲Ｔが他の画素に対して既に設定したいずれかの画像処理範囲と一部分でも重なっているかどうか判定する。判定結果が真、すなわち画像処理範囲Ｔが他の画素に対して既に設定したいずれかの画像処理範囲と一部分でも重なっている場合、ステップＳ２０６に進む。判定結果が偽、すなわち画像処理範囲Ｔが他の画素に対して既に設定したどの画像処理範囲とも重なっていない場合、ステップＳ２０７に進む。
【０１０９】
ステップＳ２０６では、重なっている画像処理範囲の和をとって合成し、重なっている画像処理範囲全てを内包する一つの画像処理範囲に置き換える処理を行う。例えば、図２５（ａ）に示すように、ステップＳ２０５で設定した画像処理範囲Ｔと、他の画素に対して既に設定した画像処理範囲Ｕが重なっている場合、図２５（ｂ）に示すように、両方の画像処理範囲の和をとって合成した画像処理範囲Ｖを画像処理範囲Ｔの代わりに設定し、ステップＳ２０７に進む。
【０１１０】
ステップＳ２０７では、注目画素ｐが画像の最後の画素であるかどうか、すなわち画像の全領域の判定が済んだかどうか判定する。判定結果が真の場合、画像の全ての領域に対して処理が完了したとして、処理を終了する。また、判定結果が偽の場合、ステップＳ２０８に進む。
【０１１１】
ステップＳ２０８では、注目画素ｐを図１９で定義した走査方向に従って次の画素に設定し、ステップＳ２０２に戻り、処理を続ける。
以上のような手順により画像処理範囲を求めることにより、特徴画像生成手段、２値化手段、ラベリング手段にて行われる処理は、計数対象物の像の周囲に限定された部分画像に対してのみ行われ、それ以外の背景成分のみで占められる部分画像に対しては行われないため、処理時間を短縮することができる。特に計数対象物の像がまばらにしか存在せず、画像のほとんどが背景成分で占められる場合には、大幅に処理時間を短縮することができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態５における領域切り出し手段は、前述した実施の形態１〜４のいずれの画像処理装置にも適用することができる。
【０１１３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、濃淡画像に対し、計数対象物の大きさに基づいて、計数対象物の領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターン）を強調する空間フィルタリング処理を施すので、本来計数すべきでない物体（ごみ）の像が濃淡画像に含まれている場合であっても、そのごみを表す連結成分が現れない２値画像を生成することができ、精度良く計数対象物を計数することができる。
【０１１４】
また、濃淡画像に対し、計数対象物の大きさに基づいて、計数対象物の領域内に生じた複数の輝度値のピーク部を重ねる空間フィルタリング処理を施すので、濃淡画像に横方向のずれが生じる場合であっても、１つの計数対象物が１つの連結成分となって現れる２値画像を生成することができ、精度良く計数対象物を計数することができる。
【０１１５】
また、ラベリング処理の探索範囲を計数対象物の大きさに基づいて限定するので、近接している複数個の計数対象物が１つの連結成分となって現れる場合であっても、計数対象物の大きさに基づいて限定した探索範囲内の連結成分に対してのみ同一符号を付与し、正しく計数することができる。
【０１１６】
また、画像入力手段の後段に、濃淡画像から背景以外の物が含まれる領域（計数対象物の像を含む領域）を切り出して部分画像を生成する領域切り出し手段を設け、この濃淡画像の部分画像を用いて以降の処理を行うので、処理時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における画像処理装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における濃淡画像の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における計数対象物を説明するための模式図
【図４】本発明の実施の形態１における計数対象物の横方向に対する輝度値の変化及び隣接ライン間の相関を表すグラフを示す図
【図５】本発明の実施の形態１における特徴画像生成処理を説明するための模式図
【図６】本発明の実施の形態１における濃淡画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフを示す図
【図７】本発明の実施の形態１における特徴画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフを示す図
【図８】本発明の実施の形態１における特徴画像より生成した２値画像の一例を示す図
【図９】本発明の実施の形態２における特徴画像生成処理を説明するための模式図
【図１０】本発明の実施の形態２における特徴画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフを示す図
【図１１】本発明の実施の形態２における特徴画像より生成した２値画像の一例を示す図
【図１２】本発明の実施の形態３における濃淡画像の一例を示す図
【図１３】本発明の実施の形態３における特徴画像生成処理を説明するための模式図
【図１４】本発明の実施の形態３における濃淡画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフを示す図
【図１５】本発明の実施の形態３における特徴画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフを示す図
【図１６】本発明の実施の形態３における濃淡画像より生成した２値画像の一例を示す図
【図１７】本発明の実施の形態３における特徴画像より生成した２値画像の一例を示す図
【図１８】本発明の実施の形態４におけるラベリング処理を説明するためのフロー図
【図１９】本発明の実施の形態４における画像の座標系を説明するための図
【図２０】本発明の実施の形態４における濃淡画像の一例を示す図
【図２１】本発明の実施の形態４における２値画像の一例を示す図
【図２２】本発明の実施の形態４におけるラベリング処理を説明するための模式図
【図２３】本発明の実施の形態５における画像処理装置の構成図
【図２４】本発明の実施の形態５における画像処理範囲を求める手順を示すフロー図
【図２５】本発明の実施の形態５における画像処理範囲を合成する方法を説明するための図
【図２６】従来の画像処理装置の構成図
【符号の説明】
１ 画像入力手段
２ 特徴画像生成手段
３ ２値化手段
４ ラベリング手段
５ 計数対象物
６ ごみ
７ 暗部
８ 明部
９ ボトム部
１０ ピーク部
１１ Ｓ字のパターン
１２ ごみのパターン
１３、１５ 特徴画像上のＳ字のパターン
１４、１６ 特徴画像上のごみのパターン
１７、１８ 計数対象物
１９ ボトム探索範囲
２０ ピーク探索範囲
２１、２２ 計数対象物
２３ 領域切り出し手段
２４ 輝度補正手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、計数対象物の像を含む濃淡画像からその計数対象物の像の存在を示す輝度値のパターンを抽出して、計数対象物の数を計数する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下に、計数対象物の計数を行う従来の画像処理装置について図２６を用いて説明する。図２６は、従来の画像処理装置の構成図である。
【０００３】
図２６において、画像入力手段１は、計数対象物の像を含む画像を読み取り、各画素の輝度を数値化した画像データ（濃淡画像）を輝度補正手段２４に入力する。
【０００４】
輝度補正手段２４は、画像入力手段１から入力された画像データ（濃淡画像）に対し、各画素の輝度値から背景の輝度値を減算する輝度補正処理を行う。なお、背景の輝度値には、各画素近傍、例えばある画素を中心とする３×３画素の範囲の輝度値に対して算出した加算平均を使用する。
【０００５】
２値化手段３は、輝度補正手段２４により輝度補正した画像データ（濃淡画像）に対して所定の閾値で閾値処理を施し、２値画像を生成する。閾値処理とは、各画素の輝度値を所定の閾値と比較し、所定の閾値より大きな輝度値を持つ画素の輝度値を１、所定の閾値より小さな輝度値を持つ画素の輝度値を０とする処理である。以下、輝度値が１の画素を白画素、輝度値が０の画素を黒画素と称する。また所定の閾値は、輝度補正した画像データ（濃淡画像）に含まれる計数対象物の像の画素（計数対象物の領域内の画素）が白画素となるように設定する。
【０００６】
ラベリング手段４は、計数対象物を表す白画素の連結成分ごとに同一の番号（符号）を付与していく。これにより、計数対象物が存在する位置が認識され、計数することができるようになる。なお、１個の計数対象物に由来する白画素の周囲には、拡散光の影響により生じた偽の白画素が生じている可能性があるため、ある白画素の連結成分の周囲に隣接して、別の白画素の連結成分が存在するとき、これらをまとめて１つと計数する。
【０００７】
このようにして、従来の画像処理装置は、計数対象物の像を含む濃淡画像からその計数対象物の像の存在を示す輝度値のパターンを抽出し、計数対象物の数を計数していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
しかしながら、従来の画像処理装置においては、次の４つの問題が生じていた。
▲１▼ 本来計数すべきでない物体（ごみ）の像が濃淡画像に含まれている場合、２値画像にそのごみを表す白画素の連結成分が現れるため、そのごみも誤って計数してしまい、計数精度が低下するという問題があった。
【０００９】
▲２▼ 図１２に示すように濃淡画像に横方向のずれが生じる場合、図１４に示すように、計数対象物の領域内の輝度値に複数のピーク部（Ｓ字のパターン）が生じることになる。しかしながら、従来の画像処理装置では、濃淡画像に対して計数対象物の領域内のピーク部（Ｓ字のパターンのピーク部）を抽出する閾値処理を行い２値画像を生成するので、図１６に示すように、その２値画像には１つの計数対象物が複数の連結成分となって現れ、それぞれを別の個体として計数してしまい、計数精度が低下するという問題があった。このような画像のずれは、画像入力手段が一定方向に１ラインづつ画像を読み取っていく構成である場合に発生することがある。
【００１０】
▲３▼ 図２０に示すように計数すべき複数個の計数対象物が近接していた場合、２値画像を生成するための閾値の大小によっては、図２１に示すように、近接している複数個の計数対象物が１つの連結成分となって現れることがある。しかしながら、従来の画像処理装置では、１つの連結成分に対して同一符号を付与するので、本来複数個である計数対象物を誤って１個と計数してしまい、計数精度が低下するという問題があった。
【００１１】
▲４▼ 従来の画像処理装置では、輝度補正手段、２値化手段、ラベリング手段は、入力された濃淡画像の全領域の画素を対象として処理を行うため、処理に多くの時間がかかってしまうという問題があった。
【００１２】
【特許文献１】
再表００／０３９３２９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述した▲１▼乃至▲４▼の問題点に鑑み、以下の画像処理装置を提供することを目的とする。
【００１４】
（１） 本発明は、前述した問題点▲１▼に鑑み、濃淡画像に対し、計数対象物の大きさに基づいて、計数対象物の領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターン）を強調する空間フィルタリング処理（特徴画像生成処理）を施すことにより、本来計数すべきでない物体（ごみ）の像が濃淡画像に含まれている場合であっても、そのごみを表す連結成分が現れない２値画像を生成することができ、精度良く計数対象物の計数を行うことができる画像処理装置を提供することを目的とする。
【００１５】
また、上述した計数対象物の領域内の輝度値のピーク部を強調する空間フィルタリング処理として、以下の空間フィルタリング処理を行う画像処理装置を提供することを目的とする。
【００１６】
第１の空間フィルタリング処理として、計数対象物の領域内の輝度値は計数対象物の上下方向（縦方向）に相関が強いことを利用して、計数対象物の上下方向（縦方向）に、注目画素（現在処理の対象となっている画素）から計数対象物の大きさに基づく所定距離だけ離れた位置にある２つの画素間にある画素の輝度値を全て加算し、この加算値を注目画素の新たな輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を施すことにより、計数対象物の領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターン）を強調する画像処理装置を提供することを目的とする。このようにすれば、計数対象物の領域内の新たなピーク部（Ｓ字のパターン）は大きくなり、一方、ごみの領域内の輝度値には計数対象物の領域内の輝度値のような相関関係はなく、さらに、加算する範囲が計数対象物の大きさに基づいた範囲であるので、ごみの領域内の輝度値（パターン）は大きくならない。従って、計数対象物の領域内の新たな輝度値のピーク部（Ｓ字のパターンのピーク部）を抽出する閾値処理を行えば、ごみを含まない２値画像を生成することができる。
【００１７】
第２の空間フィルタリング処理として、計数対象物の領域内に、計数対象物の左右方向（横方向）に明部と暗部が生じることを利用して（図３参照）、計数対象物の左右方向（横方向）に、注目画素から計数対象物の大きさに基づく所定距離だけ離れた位置にある２つの画素の輝度値を減算し、この減算値を注目画素の新たな輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を施すことにより、計数対象物の領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターン）を強調する画像処理装置を提供することを目的とする。このようにすれば、明部と暗部の境界付近の新たな輝度値が大きくなり、これが新たなピーク部となるのに対し、ごみには計数対象物のように明部と暗部は生じず、さらに、減算処理の対象となる画素を注目画素から計数対象物の大きさに基づいた距離だけ離れた位置にある画素とするので、ごみの領域内の輝度値は大きくならない。従って、計数対象物の領域内の新たな輝度値のピーク部を抽出する閾値処理を行えば、ごみを含まない２値画像を生成することができる。
【００１８】
（２） 本発明は、前述した問題点▲２▼に鑑み、濃淡画像に対し、計数対象物の大きさに基づいて、計数対象物の領域内に生じた複数の輝度値のピーク部を重ねる空間フィルタリング処理（特徴画像生成処理）を施すことにより、図１２に示すように濃淡画像に横方向のずれが生じる場合であっても、１つの計数対象物が１つの連結成分となって現れる２値画像を生成することができ、精度良く計数対象物の計数を行うことができる画像処理装置を提供することを目的とする。
【００１９】
また、上述した計数対象物の領域内に生じた複数の輝度値のピーク部を重ねる空間フィルタリング処理として、計数対象物の領域内に、計数対象物の左右方向（横方向）に明部と暗部が生じることを利用して、計数対象物の左右方向（横方向）に、注目画素から計数対象物の大きさに基づく所定距離だけ離れた位置にある２つの部分領域を設定し、一方の部分領域内の最大の輝度値から他方の部分領域内の最小の輝度値を減算し、この減算値を注目画素の新たな輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を施すことにより、計数対象物の領域内に生じた複数の輝度値のピーク部を重ねる画像処理装置を提供することを目的とする。このようにすれば、これらの部分領域がそれぞれ上記明部と暗部にかかっている間の注目画素の輝度値が新たなピーク部となるので、この新たなピーク部は幅の広いものとなる。従って、図１２に示すように濃淡画像に横方向のずれが生じ、計数対象物の領域内に複数の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターン）が生じた場合であっても、それぞれのピーク部に対する新たなピーク部は重なりが大きく、この重なっている領域の輝度値の上限も大きくなるので、複数のピーク部が一つの連結成分となって現れる２値画像を生成することができる。
【００２０】
（３） 本発明は、前述した問題点▲３▼に鑑み、ラベリング処理の探索範囲を計数対象物の大きさに基づいて限定することにより、図２１に示すように、近接している複数個の計数対象物が１つの連結成分となって現れる場合であっても、計数対象物の大きさに基づいて限定した探索範囲内の連結成分に対してのみ同一符号を付与し、正しく計数することができる画像処理装置を提供することを目的とする。
【００２１】
（４） 本発明は、前述した問題点▲４▼に鑑み、画像入力手段の後段に、濃淡画像から背景以外の物が含まれる領域（計数対象物の像を含む領域）を切り出して部分画像を生成する領域切り出し手段を設け、この濃淡画像の部分画像を用いて以降の処理を行うことにより、処理時間を短縮することができる画像処理装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の画像処理装置は、所定の大きさを持つ計数対象物を含む濃淡画像を入力する画像入力手段と、前記濃淡画像に対し前記計数対象物の大きさに基づいて空間フィルタリング処理を施し前記計数対象物の輝度値を強調した特徴画像を生成する特徴画像生成手段と、前記特徴画像に対し所定の閾値で閾値処理を施し２値画像を生成する２値画像生成手段と、を有し、前記２値画像に対し前記計数対象物を表す連結成分ごとに同一符号を付与するラベリング処理を施し、前記計数対象物の計数を行うことを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項２記載の画像処理装置は、請求項１記載の画像処理装置であって、前記特徴画像生成手段は、注目画素から前記計数対象物の上下方向に前記計数対象物の大きさに基づく所定距離だけ離れた位置にある２つの画素を端点とする線分上の画素の輝度値を全て加算し、この加算値を注目画素の輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を行うことを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項３記載の画像処理装置は、請求項２記載の画像処理装置であって、前記所定距離は、前記計数対象物の縦方向の最大幅の２分の１に等しいことを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項４記載の画像処理装置は、請求項２記載の画像処理装置であって、前記所定距離は、前記計数対象物の縦方向の最大幅の４分の１に等しいことを特徴とする。
【００２６】
本発明の請求項５記載の画像処理装置は、請求項１記載の画像処理装置であって、前記特徴画像生成手段は、注目画素から前記計数対象物の左右方向に前記計数対象物の大きさに基づく所定距離だけ離れた位置にある２つの画素の輝度値を読み取り、前記計数対象物の明部の方向にある画素の輝度値から暗部の方向にある画素の輝度値を減算し、この減算値を注目画素の輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を行うことを特徴とする。
【００２７】
本発明の請求項６記載の画像処理装置は、請求項５記載の画像処理装置であって、前記所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の２分の１に等しいことを特徴とする。
【００２８】
本発明の請求項７記載の画像処理装置は、請求項５記載の画像処理装置であって、前記所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の３分の１に等しいことを特徴とする。
【００２９】
本発明の請求項８記載の画像処理装置は、所定の大きさを持つ計数対象物を含む濃淡画像を入力する画像入力手段と、前記濃淡画像に対し前記計数対象物の大きさに基づいて空間フィルタリング処理を施し前記計数対象物の輝度値のピーク部の幅を広げた特徴画像を生成する特徴画像生成手段と、前記特徴画像に対し所定の閾値で閾値処理を施し２値画像を生成する２値画像生成手段と、を有し、前記２値画像に対し前記計数対象物を表す連結成分ごとに同一符号を付与するラベリング処理を施し、前記計数対象物の計数を行うことを特徴とする。
【００３０】
本発明の請求項９記載の画像処理装置は、請求項８記載の画像処理装置であって、前記特徴画像生成手段は、注目画素から前記計数対象物の左右方向に前記計数対象物の大きさに基づく第１の所定距離だけ離れた位置にある２つの画素を第１の画素と第２の画素に設定し、前記第１の画素および前記第２の画素を中心とする第１の部分領域および第２の部分領域を設定し、前記計数対象物の明部の方向にある部分領域内の最大の輝度値を持つ画素の輝度値から、暗部の方向にある部分領域内の最小の輝度値を持つ画素の輝度値を減算し、この減算値を注目画素の輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を行うことを特徴とする。
【００３１】
本発明の請求項１０記載の画像処理装置は、請求項９記載の画像処理装置であって、前記第１の部分領域は、前記第１の画素から前記計数対象物の左右方向に第２の所定距離だけ離れた位置にある２つの画素を端点とする線分上にある画素からなる領域であり、前記第２の部分領域は、前記第２の画素から前記計数対象物の左右方向に前記第２の所定距離だけ離れた位置にある２つの画素を端点とする線分上にある画素からなる領域であることを特徴とする。
【００３２】
本発明の請求項１１記載の画像処理装置は、請求項９もしくは１０のいずれかに記載の画像処理装置であって、前記第１の所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の２分の１に等しいことを特徴とする。
【００３３】
本発明の請求項１２記載の画像処理装置は、請求項９もしくは１０のいずれかに記載の画像処理装置であって、前記第１の所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の３分の１に等しいことを特徴とする。
【００３４】
本発明の請求項１３記載の画像処理装置は、請求項１０乃至１２のいずれかに記載の画像処理装置であって、前記第２の所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の１０分の１に等しいことを特徴とする。
【００３５】
本発明の請求項１４記載の画像処理装置は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の画像処理装置であって、前記２値画像に対し、前記計数対象物の大きさに基づく範囲に限定して前記計数対象物を表す連結成分を探索し、この限定された探索範囲内で同一符号を付与するラベリング処理を施すことを特徴とする。
【００３６】
本発明の請求項１５記載の画像処理装置は、請求項１４記載の画像処理装置であって、前記限定された探索範囲は、少なくとも前記計数対象物と内接する大きさとなる範囲であることを特徴とする。
【００３７】
本発明の請求項１６記載の画像処理装置は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の画像処理装置において、前記画像入力手段の後段に、前記濃淡画像に対し前記計数対象物を含む領域を切り出して部分画像を生成する領域切り出し手段を設け、前記特徴画像生成手段が前記部分画像に対して前記空間フィルタリング処理を施すようにしたことを特徴とする。
【００３８】
本発明の請求項１７記載の画像処理装置は、請求項１６記載の画像処理装置であって、前記領域切り出し手段は、注目画素の輝度値と背景の輝度値の差の絶対値が所定値よりも大きい場合に、この注目画素が他の画素に対して設定した画像処理範囲内にある画素か否かを判定し、他の画素に対して設定した画像処理範囲内にある画素でない場合には、この注目画素を基準に画像処理範囲を設定し、設定した画像処理範囲の領域を切り出すことを特徴とする。
【００３９】
本発明の請求項１８記載の画像処理装置は、請求項１７記載の画像処理装置であって、前記画像処理範囲は、注目画素を含み、少なくとも前記計数対象物と内接する範囲であることを特徴とする。
【００４０】
本発明の請求項１９記載の画像処理装置は、請求項１７もしくは１８のいずれかに記載の画像処理装置であって、前記領域切り出し手段は、複数の画像処理範囲の領域の一部又は全部が重なる場合には、これら複数の画像処理範囲全てを内包する一つの画像処理範囲に置き換え、この置き換えた画像処理範囲の領域を切り出すことを特徴とする。
【００４１】
本発明の請求項２０記載の画像処理装置は、請求項１９記載の画像処理装置であって、前記２値画像に対し、前記計数対象物の大きさに基づく範囲に限定して前記計数対象物を表す連結成分を探索し、この限定された探索範囲内で同一符号を付与するラベリング処理を施すことを特徴とする。
【００４２】
本発明の請求項２１記載の画像処理装置は、請求項２０記載の画像処理装置であって、前記限定された探索範囲は、少なくとも前記計数対象物と内接する大きさとなる範囲であることを特徴とする。
【００４３】
以上のように、本発明によれば、濃淡画像に対し、計数対象物の大きさに基づいて、計数対象物の領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターン）を強調する空間フィルタリング処理を施すので、本来計数すべきでない物体（ごみ）の像が濃淡画像に含まれている場合であっても、そのごみを表す連結成分が現れない２値画像を生成することができ、精度良く計数対象物を計数することができる。
【００４４】
また、濃淡画像に対し、計数対象物の大きさに基づいて、計数対象物の領域内に生じた複数の輝度値のピーク部を重ねる空間フィルタリング処理を施すので、濃淡画像に横方向のずれが生じる場合であっても、１つの計数対象物が１つの連結成分となって現れる２値画像を生成することができ、精度良く計数対象物を計数することができる。
【００４５】
また、ラベリング処理の探索範囲を計数対象物の大きさに基づいて限定するので、近接している複数個の計数対象物が１つの連結成分となって現れる場合であっても、計数対象物の大きさに基づいて限定した探索範囲内の連結成分に対してのみ同一符号を付与し、正しく計数することができる。
【００４６】
また、画像入力手段の後段に、濃淡画像から背景以外の物が含まれる領域（計数対象物の像を含む領域）を切り出して部分画像を生成する領域切り出し手段を設け、この濃淡画像の部分画像を用いて以降の処理を行うので、処理時間を短縮することができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。なお、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必ずしも以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００４８】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における画像処理装置の構成図である。
図１において、画像入力手段１は、所定の大きさを持つ計数対象物の像を含む画像を読み取り、各画素の輝度を数値化した画像データ（濃淡画像）を特徴画像生成手段２に入力する。
【００４９】
特徴画像生成手段２は、画像入力手段１から入力された濃淡画像に対して、後述する手順に従い、計数対象物の大きさに基づいて空間フィルタリング処理（以下、特徴画像生成処理と称す。）を施し、特徴画像を生成する。そして、生成した特徴画像を２値化手段３に入力する。
【００５０】
２値化手段３は、特徴画像生成手段２から入力された特徴画像に対して所定の閾値で閾値処理を施し、２値画像を生成する。そして、生成した２値画像をラベリング手段４に入力する。
【００５１】
ラベリング手段４は、２値化手段３から入力された２値画像に対して、計数対象物を表す白画素の連結成分ごとに同一の番号（符号）を付与するラベリング処理を施す。これにより、計数対象物が存在する位置が認識され、個体数を計数することができる。
【００５２】
続いて、本実施の形態１における特徴画像生成処理について、図２〜８を用いて説明する。
図２は、画像入力手段１から特徴画像生成手段２に入力される濃淡画像（入力画像）の一例である。図２において、計数の対象となるのは、計数対象物５であり、その他に計数の対象とならないごみ６が存在している。
【００５３】
また、図３は計数対象物５を説明するための模式図である。図３に示すように、計数対象物５は横方向（左右方向）の最大幅がｄｈ画素、縦方向（上下方向）の最大幅がｄｖ画素の大きさであり、左半分に輝度値の小さい暗部７、右半分に輝度値の大きい明部８を持っている。なお、ここでは、計数対象物の縦方向及び横方向が入力画像の縦方向及び横方向と一致するものとして説明を行う。
【００５４】
図４は、計数対象物の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフであり、横軸は横方向の位置、縦軸は輝度値を表す。曲線Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３は、それぞれ図３に示す直線Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３上の画素の輝度値を表している。また、ｂ１、ｂ２、およびｂ３は、背景の輝度値を表しており、いずれも同じ輝度値であるが、曲線Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３の相関を見るために縦軸方向にずらして表示している。
【００５５】
図４に示すように、曲線Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３に、横軸方向に約ｄｈ画素の幅で、つまり計数対象物の像が占める領域において、極小となる部分（ボトム部９）と極大となる部分（ピーク部１０）を持つＳ字状のカーブ（以下、Ｓ字と称する。）が現れる。上述したように、実際は、ｂ１、ｂ２、およびｂ３はいずれも同じ輝度値であるので、計数対象物の領域内の輝度値は計数対象物の縦方向に相関が強く、それ以外の領域では弱いことがわかる。
【００５６】
図５は本実施の形態１における特徴画像生成処理を説明するための模式図である。本実施の形態１における特徴画像生成処理は、図５に示すように、ある注目画素ｐ（ｍ、ｎ）に対し、入力画像（濃淡画像）の縦方向に所定距離（ｄ１画素）だけ離れた２つの画素ｐ１（ｍ、ｎ−ｄ１）及び画素ｐ２（ｍ、ｎ＋ｄ１）を設定し、画素ｐ１と画素ｐ２の間にある画素の輝度値を全て加算し、その結果を注目画素ｐの新しい輝度値として置き換える処理を、入力画像の全画素に対して行うことにより、特徴画像を生成する処理である。
【００５７】
なお、所定距離であるｄ１画素は計数対象物の大きさに基づいて求めた値であり、ここでは計数対象物の最大縦幅の半分すなわち（ｄｖ／２）画素としている。
【００５８】
図６は、図２に示す入力画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフであり、横軸は横方向の位置、縦軸は輝度値を表す。曲線Ｉ４は、図２に示す直線Ｌ４上の画素の輝度値を表している。なお、ｂ４は背景の輝度値である。
【００５９】
また、図７は、前述の特徴画像生成処理を施して生成した特徴画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフであり、横軸は横方向の位置、縦軸は輝度値を表す。曲線Ｉ５は、特徴画像中の直線Ｌ５（図示せず）上の画素の輝度値を表している。ここで、直線Ｌ５は、図２に示す入力画像中の直線Ｌ４に対応する。なお、ｂ５は背景の輝度値である。
【００６０】
図６、７に示すように、入力画像（濃淡画像）においては、ごみのパターン１２に比べてＳ字のパターン１１はそれほど目立たないが、特徴画像においては、新たなごみのパターン１４に比べて新たなＳ字のパターン１３が相対的に強調される。これは、上述したように計数対象物の領域内の輝度値は計数対象物の縦方向に相関が強いので、計数対象物の縦方向の最大幅に基づいた範囲で縦方向に輝度値を加算すると、計数対象物が占める領域内の輝度値（Ｓ字のパターン）が強調されるのに対し、計数対象物の領域以外の領域では相関が弱く、さらに、加算する範囲が計数対象物の大きさに基づいた範囲であるので、ごみが占める領域内の輝度値（ごみのパターン）は特に強調されないためである。
【００６１】
図８は、特徴画像に対し、Ｓ字のパターンを抽出するように所定の閾値で閾値処理を施し生成した２値画像である。ここで、所定の閾値とは、図７に示す輝度値ｂ１０のように、新たなＳ字のパターンのピーク部のみ抽出し、新たなごみのパターンを抽出しない閾値である。このような閾値は、特徴画像上においてはＳ字のパターンのみ強調されることから、特徴画像のヒストグラムを利用する等の方法で容易に求めることができる。
【００６２】
なお、本実施の形態１においては、特徴画像生成処理の処理対象となる画像の縦方向及び横方向と計数対象物の縦方向及び横方向が一致しているので、輝度値を加算する方向を画像の縦方向にとっているが、輝度値を加算することによって計数対象物の領域内の輝度値を相対的に強調できる方向であれば、この方向に限定されるものではない。つまり、Ｓ字のパターンが強調されるように、計数対象物の縦方向に、注目画素から所定距離（ｄ１画素）だけ離れた２つの画素を設定するようにすればよい。
【００６３】
また、ｄ１に（ｄｖ／２）に等しい値を用いたが、この値に限定されるものではない。例えば、（ｄｖ／４）に等しい値を用いてもよい。
以上のように、本実施の形態１における画像処理装置では、２値化手段の前段に設けた特徴画像生成手段において、計数対象物の大きさに基づいた空間フィルタリング処理（特徴画像生成処理）を施し、計数対象物が占める領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターンのピーク部）を強調することによって、本来計数すべきでない物体（ごみ）の像が画像に含まれている場合であっても、その物体（ごみ）を表す連結画像が現れない良好な２値画像を生成することができ、その結果、精度良く計数対象物を計数することができる。
【００６４】
（実施の形態２）
本実施の形態２における画像処理装置について説明する。本実施の形態２における画像処理装置は、特徴画像生成手段による空間フィルタリング処理（特徴画像生成処理）が実施の形態１と異なり、その他の構成及び処理については同じである。そこで、以下に本実施の形態２における特徴画像生成処理について、図９〜１１を用いて説明する。但し、実施の形態１と同様に、画像入力手段から特徴画像生成手段に入力される濃淡画像（入力画像）として、図２に示す画像を例に説明する。また、実施の形態１と同様に、計数対象物の縦方向及び横方向が入力画像の縦方向及び横方向と一致するものとして説明する。
【００６５】
図９は、本実施の形態２における特徴画像生成処理を説明するための模式図である。本実施の形態２における特徴画像生成処理は、図９に示すように、ある注目画素ｐ（ｍ、ｎ）に対し、入力画像（濃淡画像）の横方向（左右方向）に所定距離（ｄ２画素）だけ離れた２つの画素ｐ３（ｍ−ｄ２、ｎ）及び画素ｐ４（ｍ＋ｄ２、ｎ）を設定し、計数対象物の明部の方向にある画素ｐ４の輝度値から暗部の方向にある画素ｐ３の輝度値を減算した値を注目画素ｐの新しい輝度値として置き換える処理を、入力画像の全画素に対して行うことにより、特徴画像を生成する処理である。
【００６６】
なお、所定距離であるｄ２画素は計数対象物の大きさに基づいて求めた値であり、ここでは計数対象物の最大横幅の半分すなわち（ｄｈ／２）画素としている。
【００６７】
図１０は、前述の特徴画像生成処理を施して生成した特徴画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフであり、横軸は横方向の位置、縦軸は輝度値を表す。曲線Ｉ６は、特徴画像中の直線Ｌ６（図示せず）上の画素の輝度値を表している。ここで、直線Ｌ６は、図２に示す入力画像中の直線Ｌ４に対応する。なお、ｂ６は背景の輝度値である。
【００６８】
図６、１０に示すように、入力画像（濃淡画像）においては、ごみのパターン１２に比べてＳ字のパターン１１はそれほど目立たないが、特徴画像においては、新たなごみのパターン１６に比べて新たなＳ字のパターン１５が相対的に強調される。これは、所定距離（ｄ２画素）を計数対象物の最大横幅の半分すなわち（ｄｈ／２）画素に等しくしているため、Ｓ字のパターンの中央付近（明部と暗部の境目付近）の画素が注目画素のときには、画素ｐ３が暗部で画素ｐ４が明部となり、画素ｐ４から画素ｐ３の輝度値を減算すると新たな輝度値が一様に大きくなるのに対し、ごみのパターンでは輝度値の変化がｄ２画素の大きさと無関係であるので、横方向に減算してもごみのパターンは特に強調されないためである。
【００６９】
図１１は、特徴画像に対し、Ｓ字のパターンを抽出するように所定の閾値で閾値処理を施し生成した２値画像である。ここで、所定の閾値とは、図１０に示す輝度値ｂ１１のように、新たなＳ字のパターン１５のピーク部のみ抽出し、新たなごみのパターン１６を抽出しない閾値である。このような閾値は、特徴画像上においてはＳ字のパターンのみ強調されることから、特徴画像のヒストグラムを利用する等の方法で容易に求めることができる。
【００７０】
なお、本実施の形態２においては、特徴画像生成処理の処理対象となる画像の縦方向及び横方向と計数対象物の縦方向及び横方向が一致しているので、輝度値を減算する方向を画像の横方向にとっているが、輝度値を減算することによって計数対象物が占める領域内の輝度値を相対的に強調できる方向であれば、この方向に限定されるものではない。つまり、Ｓ字のパターンが強調されるように、計数対象物の横方向に、注目画素から所定距離（ｄ２画素）だけ離れた２つの画素を設定するようにすればよい。
【００７１】
また、ｄ２に（ｄｈ／２）に等しい値を用いたが、この値に限定されるものではない。例えば、（ｄｈ／３）に等しい値を用いてもよい。
以上のように、本実施の形態２における画像処理装置では、２値化手段の前段に設けた特徴画像生成手段において、計数対象物の大きさに基づいた空間フィルタリング処理（特徴画像生成処理）を施し、計数対象物が占める領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターンのピーク部）を強調することによって、本来計数すべきでない物体（ごみ）の像が画像に含まれている場合であっても、その物体（ごみ）を表す連結画像が現れない良好な２値画像を生成することができ、その結果、精度良く計数対象物を計数することができる。
【００７２】
（実施の形態３）
本実施の形態３における画像処理装置について説明する。本実施の形態３における画像処理装置は、特徴画像生成手段による空間フィルタリング処理（特徴画像生成処理）が実施の形態１、２と異なり、その他の構成及び処理については同じである。そこで、以下に本実施の形態２における特徴画像生成処理について、図１２〜１７を用いて説明する。
【００７３】
但し、本実施の形態３では、画像入力手段から特徴画像生成手段に入力される濃淡画像（入力画像）として、図１２に示す画像を例に説明する。図１２は画像入力手段から特徴画像生成手段に入力される濃淡画像（入力画像）の一例である。図１２において、計数の対象となるのは、計数対象物１７および計数対象物１８が存在している。計数対象物１７は、本来は計数対象物１８のように楕円形であるものが、横方向のずれが生じているために歪んだ形になっている。また、計数対象物１７は、図３及び図４に示すように、横方向（左右方向）の最大幅がｄｈ画素、縦方向（上下方向）の最大幅がｄｖ画素の大きさであり、左半分に輝度値の小さい暗部、右半分に輝度値の大きい明部を持っている。なお、計数対象物の縦方向及び横方向と入力画像の縦方向及び横方向の関係については、実施の形態１、２と同様に一致するものとする。
【００７４】
図１３は、本実施の形態３における特徴画像生成処理を説明するための模式図である。本実施の形態３における特徴画像生成処理は、図１３に示すように、ある注目画素ｐ（ｍ、ｎ）に対し、入力画像（濃淡画像）の横方向に第１の所定距離（ｄ３画素）だけ離れた位置にある第１の画素ｐ５（ｍ−ｄ３、ｎ）及び第２の画素ｐ６（ｍ＋ｄ３、ｎ）を設定し、さらに、第１の画素ｐ５を中心として入力画像の横方向に第２の所定距離（Δｄ）だけ離れた位置にある画素ｐ７（ｍ−ｄ３−Δｄ、ｎ）及び画素ｐ８（ｍ−ｄ３＋Δｄ、ｎ）を設定し、第２の画素ｐ６を中心として入力画像の横方向に第２の所定距離（距離Δｄ）だけ離れた位置にある画素ｐ９（ｍ＋ｄ３−Δｄ、ｎ）及び画素ｐ８（ｍ＋ｄ３＋Δｄ、ｎ）を設定する。そして、計数対象物の暗部の方向にある画素ｐ７から画素ｐ８の間（ボトム探索範囲（部分領域）１９）にある画素のうちで最も小さな輝度値を持つ画素をｑ１、また、計数対象物の明部の方向にある画素ｐ９から画素ｐ１０の間（ピーク探索範囲（部分領域）２０）にある画素のうちで最も大きな輝度値を持つ画素をｑ２に設定し、画素ｑ２の輝度値から画素ｑ１の輝度値を減算した値を注目画素ｐの新しい輝度値として置き換える処理を、入力画像の全画像に対して行うことにより、特徴画像を生成する処理である。
【００７５】
なお、第１の所定距離であるｄ３画素は計数対象物の大きさに基づいて求めた値であり、ここでは計数対象物の最大横幅の半分すなわち（ｄｈ／２）画素としている。また、Δｄは横ずれの度合いに応じた微小な大きさであり、ここでは、計数対象物の最大横幅の十分の一すなわち（ｄｈ／１０）画素としている。
【００７６】
図１４は、図１２に示す入力画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフであり、横軸は横方向の位置、縦軸は輝度値を表す。曲線Ｉ７及びＩ８は、それぞれ図１２に示す直線Ｌ７及びＬ８上の画素の輝度値を表している。なお、ｂ７は背景の輝度値である。
【００７７】
また、図１５は、前述の特徴画像生成処理を施して生成した特徴画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフであり、横軸は横方向の位置、縦軸は輝度値を表す。曲線Ｉ９及びＩ１０は、特徴画像中の直線Ｌ９及びＬ１０（図示せず）上の画素の輝度値を表している。ここでは、直線Ｌ９及びＬ１０は、それぞれ図１２に示す直線Ｌ７及びＬ８に対応する。ｂ８は背景の輝度値である。
【００７８】
図１４と図１５を比較すると、実施の形態２において説明した図６と図１０の関係と同様に、特徴画像において、新たなごみのパターンに比べて新たなＳ字のパターンが相対的に強調されている。さらに、図１５に示す曲線Ｉ９及びＩ１０のピーク部の重なりが、図１４に示す曲線Ｉ７及びＩ８のピーク部の重なりよりも大きくなっている。
【００７９】
これは、所定の幅を持つピーク探索範囲とボトム探索範囲にそれぞれＳ字のパターンのピーク部とボトム部が存在している間の輝度値が新たなピーク部となるためである。
【００８０】
図１６は、図１２に示す入力画像に対し、図１４に示すｂ１２のような値を用いてＳ字のパターンのピーク部分を抽出するように閾値処理し生成した２値画像である。しかし、図１４に示すように曲線Ｉ７のピーク部と曲線Ｉ８のピーク部の位置がずれているため、このような閾値を用いて閾値処理を行うと、曲線Ｉ７のピーク部と曲線Ｉ８のピーク部に対応する白画素の連結成分が現れることになる。そのため、図１２に示す計数対象物１７に対して白画素の連結成分が複数現れることになり、この複数の連結成分をそれぞれ別の個体として計数すると計数精度が低下する。従って、このような２値画像は計数には適さない。
【００８１】
一方、図１７は、特徴画像に対し、新たなピーク部分を抽出するように所定の閾値で閾値処理を施し生成した２値画像である。図１７に示す２値画像では、図１２に示す計数対象物１７に対して白画素の連結成分が１つであるので、正確に計数することができる。ここで、所定の閾値とは、図１５に示す輝度値ｂ１３のように、新たなピーク部の重なる領域の輝度値の上限値以下であって、新たなピーク部のみ抽出する閾値である。このように、図１２に示す計数対象物１７に対して白画素の連結成分が１つだけ現れるのは、図１５に示すように、特徴画像においては、曲線Ｉ９及びＩ１０のピーク部の重なりが大きくなり、この重なっている領域の輝度値の上限が大きくなるためである。なお、この閾値は、特徴画像上においてはＳ字のパターンのみ強調されることから、特徴画像のヒストグラムを利用する等の方法で容易に求めることができる。
【００８２】
なお、本実施の形態３においては、特徴画像生成処理の処理対象となる画像の縦方向及び横方向と計数対象物の縦方向及び横方向が一致しているので、輝度値を減算する方向を画像の横方向にとっているが、計数対象物が占める領域内のピーク部の横幅が広がる方向であれば、この方向に限定されるものではない。つまり、Ｓ字のパターンのピーク部の横幅が広がるように、計数対象物の横方向に、注目画素から第１の所定距離（ｄ３画素）だけ離れた２点を中心としてボトム探索範囲とピーク探索範囲を設定するようにすればよい。
【００８３】
また、ｄ３に（ｄｈ／２）に等しい値を用いたが、この値に限定されるものではない。例えば、（ｄｈ／３）に等しい値を用いてもよい。
また、Δｄにｄｈ／１０に等しい値を用いたが、ｄｈ／２を超えない範囲であれば、この値に限定されるものではない。
【００８４】
以上のように、本実施の形態３における画像処理装置では、２値化手段の前段に設けた特徴画像生成手段において、計数対象物の大きさに基づいた空間フィルタリング処理（特徴画像生成処理）を施し、計数対象物が占める領域の輝度値のピーク部の横幅を広げることによって、良好な２値画像を生成することができ、その結果、精度良く計数対象物を計数することができる。
【００８５】
なお、本実施の形態１〜３において説明した特徴画像生成処理を様々に組み合わせて空間フィルタリング処理を行うようにしてもよい。例えば、実施の形態３において説明した特徴画像生成処理の入力画像として、実施の形態１や実施の形態２において説明した特徴画像生成処理により生成した特徴画像を用いるようにしてもよい。
【００８６】
（実施の形態４）
本実施の形態４における画像処理装置について説明する。本実施の形態４における画像処理装置は、ラベリング手段によるラベリング処理が実施の形態１と異なり、その他の構成及び処理については同じである。そこで、以下に本実施の形態４におけるラベリング処理について、図１８〜２２を用いて説明する。
【００８７】
図１８は、本実施の形態４におけるラベリング処理を説明するためのフロー図である。
まず、ステップＳ１０１において、番号Ｎを０に初期化するとともに、注目画素ｐを座標（１、１）に初期化する。ここで、座標（１、１）とは、図１９に示すように、画像の左上の座標であり、走査方向を図中の矢印に示すように左から右、上から下の方向に定義する。
【００８８】
次に、ステップＳ１０２では、注目画素ｐが白画素であるかどうか判定し、判定結果が真の場合、すなわち注目画素が白画素の場合には、ステップＳ１０３に進む。また、判定結果が偽の場合、すなわち注目画素が黒画素の場合には、ステップＳ１０８に進む。
【００８９】
ステップＳ１０３では、注目画素ｐに番号が付与されていないかどうか判定し、判定結果が真、すなわち注目画素ｐに番号が付与されていない場合は、ステップＳ１０４に進む。また、判定結果が偽、すなわち注目画素ｐに番号が付与されている場合は、ステップＳ１０８に進む。
【００９０】
ステップＳ１０４では、番号Ｎを１だけ増加させる。
ステップＳ１０５では、注目画素ｐに番号Ｎを付与する。
ステップＳ１０６では、この注目画素ｐを基準として、計数対象物の大きさに基づいた探索範囲Ｒを設定する。この探索範囲Ｒは、注目画素ｐが計数対象物の領域内にある画素であると仮定し、計数対象物を内包するか、少なくとも探索範囲Ｒに計数対象物が内接する範囲に設定するのが望ましい。
【００９１】
次にステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で設定した探索範囲Ｒ内に限定して注目画素ｐの連結成分を探索し、連結成分の全ての画素に番号Ｎを付与するラベリング処理を行う。探索範囲Ｒ内の全ての画素について探索が完了するとステップＳ１０８に進む。
【００９２】
ステップＳ１０８では、注目画素ｐが画像の最後の画素であるかどうか、すなわち画像の全領域の判定が済んだかどうか判定する。判定結果が真の場合、画像の全ての領域に対してラベリング処理が完了したとして、ラベリング処理を終了する。また、判定結果が偽の場合、ステップＳ１０９に進む。
【００９３】
ステップＳ１０９では、注目画素ｐを図１９で定義した走査方向に従って次の画素に設定し、ステップＳ１０２に戻り、ラベリング処理を続ける。
続いて、図２０に示す濃淡画像が画像入力手段から特徴画像生成手段に入力される場合を例に、本実施の形態４におけるラベリング処理を説明する。
【００９４】
図２０に示すように、この濃淡画像に含まれる計数対象物２１及び計数対象物２２の像は近接して存在している。そのため、その２値画像には、図２１に示すように、本来２つの計数対象物に由来する白画素が１つの連結成分として現れることになる。
【００９５】
以下、図２１に示す２値画像に対して、図１８に示すフローに従うラベリング処理を適用した場合の動作について説明する。
図２２（ａ）は、図２１に示す２値画像の画像データであって、網掛けのセルは黒画素、即ち、値が０の画素を表しており、白いセルは白画素、即ち、値が１の画素を表している。
【００９６】
ラベリング手段は、図２２（ａ）の画像データを持つ２値画像が入力されると、まず番号Ｎを０に初期化するとともに、注目画素ｐを座標（１、１）に初期化してからラベリング処理を開始する（ステップＳ１０１）。その後、注目画素ｐが座標（４、３）に到達したときに初めてステップＳ１０２及びステップＳ１０３の判定結果が共に真となり、ステップＳ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６及びＳ１０７が実行される。
【００９７】
図２２（ｂ）は、注目画素ｐが座標（４、３）であるときに、探索範囲Ｒに限定してラベリング処理した結果を示している。図２２（ｂ）に示すように、注目画素ｐの連結成分のうち探索範囲Ｒ内の画素に対しては同じ番号１が付与されるが、探索範囲Ｒを超えて繋がっている成分については、探索を行わないため、番号（符号）は付与されない。
【００９８】
続いて、ステップＳ１０８、ステップＳ１０９と進み、注目画素ｐの座標を座標（５、３）に設定してステップＳ１０２に戻る。その後、注目画素ｐが座標（４、７）に到達したとき、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３の判定結果が共に真となり、ステップＳ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６及びＳ１０７が実行される。
【００９９】
そして、図１８に示すフローの処理を終了した時点では、図２２（ｃ）に示すように、図２２（ｂ）の段階では番号（符号）が付与されていなかった連結成分に対して別の番号（符号）が付与されるので、本来２つ存在している計数対象物を正しく計数することができるようになる。
【０１００】
以上のように、本実施の形態４においては、ラベリング処理の探索範囲を計数対象物の大きさに基づいて限定するため、複数の計数対象物が近接して存在するために２値画像において白画素が繋がってしまっても、正しく計数することができる。
【０１０１】
なお、本実施の形態４におけるラベリング手段（ラベリング処理）は、前述した実施の形態１〜３のいずれの画像処理装置にも適用することができる。
（実施の形態５）
本実施の形態５における画像処理装置について説明する。本実施の形態５における画像処理装置は、特徴画像生成手段の前段に領域切り出し手段が加えられている点が実施の形態１と異なり、その他の構成及び処理については同じである。そこで、本実施の形態５における領域切り出し手段について、図２３〜２５を用いて説明する。
【０１０２】
図２３は、本実施の形態５における画像処理装置の構成図である。図２３において、領域切り出し手段２３は、画像入力手段１から入力される濃淡画像から計数対象物の像を含む領域を切り出し、その領域の画像（部分画像）を特徴画像生成手段２に入力する。
【０１０３】
以下に、切り出す領域の範囲（画像処理範囲）を求める手順について図２４及び図２５を用いて説明する。図２４は、本実施の形態５における画像処理範囲を求める手順を示すフロー図である。
【０１０４】
まず、ステップＳ２０１において、注目画素ｐを座標（１、１）に初期化する。ここで、座標（１、１）とは、実施の形態４と同様に、画像の左上の座標であり、走査方向を左から右、上から下の方向に定義する（図１９参照。）。
【０１０５】
次に、ステップＳ２０２では、注目画素ｐが背景以外の成分であるかどうか判定する。判定方法は、注目画素ｐの輝度値と背景の輝度値との差を取り、その差の絶対値が所定値以上かどうかで判定する。ここで、背景の輝度値は、例えば、画像の輝度ヒストグラムにおいて最も度数の大きい輝度値を背景の輝度値と仮定するなどの方法で予め求めておく。また、判定に用いる所定値は、例えば、背景の輝度値の変動幅よりも少し大きな値とし、これも輝度ヒストグラムを利用するなどの方法で予め求めておく。ステップＳ２０２の判定結果が真の場合、すなわち注目画素ｐの輝度値と背景の輝度値の差の絶対値が所定値以上の場合は、注目画素ｐは背景以外の成分であり、この注目画素ｐを含む近傍に計数対象物あるいは他の物体が存在していると推測できる。この場合、ステップＳ２０３に進む。また、判定の結果が偽の場合、すなわち注目画素ｐの輝度値と背景の輝度値の差の絶対値が所定値よりも小さい場合は、注目画素ｐは背景成分であると推測できる。この場合、ステップＳ２０７に進む。
【０１０６】
ステップＳ２０３では、注目画素ｐが他の画素に対して既に設定した画像処理範囲内にある画素でないかどうか判定する。判定の結果が真の場合、すなわち注目画素ｐが他の画素に対して既に設定したどの画像処理範囲にも属さない場合、ステップＳ２０４に進む。また、判定の結果が偽の場合、すなわち注目画素ｐが他の画素に対して既に設定したいずれかの画像処理範囲に属する場合、ステップＳ２０７に進む。
【０１０７】
ステップＳ２０４では、注目画素ｐの位置を基準として計数対象物の大きさに基づいた画像処理範囲Ｔを設定する。この画像処理範囲Ｔは現在の注目画素ｐが計数対象物の画素であると仮定し、計数対象物を内包するか、少なくとも画像処理範囲Ｔに計数対象物が内接する範囲に設定するのが望ましい。
【０１０８】
次にステップＳ２０５では、ステップＳ２０４で設定した画像処理範囲Ｔが他の画素に対して既に設定したいずれかの画像処理範囲と一部分でも重なっているかどうか判定する。判定結果が真、すなわち画像処理範囲Ｔが他の画素に対して既に設定したいずれかの画像処理範囲と一部分でも重なっている場合、ステップＳ２０６に進む。判定結果が偽、すなわち画像処理範囲Ｔが他の画素に対して既に設定したどの画像処理範囲とも重なっていない場合、ステップＳ２０７に進む。
【０１０９】
ステップＳ２０６では、重なっている画像処理範囲の和をとって合成し、重なっている画像処理範囲全てを内包する一つの画像処理範囲に置き換える処理を行う。例えば、図２５（ａ）に示すように、ステップＳ２０５で設定した画像処理範囲Ｔと、他の画素に対して既に設定した画像処理範囲Ｕが重なっている場合、図２５（ｂ）に示すように、両方の画像処理範囲の和をとって合成した画像処理範囲Ｖを画像処理範囲Ｔの代わりに設定し、ステップＳ２０７に進む。
【０１１０】
ステップＳ２０７では、注目画素ｐが画像の最後の画素であるかどうか、すなわち画像の全領域の判定が済んだかどうか判定する。判定結果が真の場合、画像の全ての領域に対して処理が完了したとして、処理を終了する。また、判定結果が偽の場合、ステップＳ２０８に進む。
【０１１１】
ステップＳ２０８では、注目画素ｐを図１９で定義した走査方向に従って次の画素に設定し、ステップＳ２０２に戻り、処理を続ける。
以上のような手順により画像処理範囲を求めることにより、特徴画像生成手段、２値化手段、ラベリング手段にて行われる処理は、計数対象物の像の周囲に限定された部分画像に対してのみ行われ、それ以外の背景成分のみで占められる部分画像に対しては行われないため、処理時間を短縮することができる。特に計数対象物の像がまばらにしか存在せず、画像のほとんどが背景成分で占められる場合には、大幅に処理時間を短縮することができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態５における領域切り出し手段は、前述した実施の形態１〜４のいずれの画像処理装置にも適用することができる。
【０１１３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、濃淡画像に対し、計数対象物の大きさに基づいて、計数対象物の領域内の輝度値のピーク部（Ｓ字のパターン）を強調する空間フィルタリング処理を施すので、本来計数すべきでない物体（ごみ）の像が濃淡画像に含まれている場合であっても、そのごみを表す連結成分が現れない２値画像を生成することができ、精度良く計数対象物を計数することができる。
【０１１４】
また、濃淡画像に対し、計数対象物の大きさに基づいて、計数対象物の領域内に生じた複数の輝度値のピーク部を重ねる空間フィルタリング処理を施すので、濃淡画像に横方向のずれが生じる場合であっても、１つの計数対象物が１つの連結成分となって現れる２値画像を生成することができ、精度良く計数対象物を計数することができる。
【０１１５】
また、ラベリング処理の探索範囲を計数対象物の大きさに基づいて限定するので、近接している複数個の計数対象物が１つの連結成分となって現れる場合であっても、計数対象物の大きさに基づいて限定した探索範囲内の連結成分に対してのみ同一符号を付与し、正しく計数することができる。
【０１１６】
また、画像入力手段の後段に、濃淡画像から背景以外の物が含まれる領域（計数対象物の像を含む領域）を切り出して部分画像を生成する領域切り出し手段を設け、この濃淡画像の部分画像を用いて以降の処理を行うので、処理時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における画像処理装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における濃淡画像の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における計数対象物を説明するための模式図
【図４】本発明の実施の形態１における計数対象物の横方向に対する輝度値の変化及び隣接ライン間の相関を表すグラフを示す図
【図５】本発明の実施の形態１における特徴画像生成処理を説明するための模式図
【図６】本発明の実施の形態１における濃淡画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフを示す図
【図７】本発明の実施の形態１における特徴画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフを示す図
【図８】本発明の実施の形態１における特徴画像より生成した２値画像の一例を示す図
【図９】本発明の実施の形態２における特徴画像生成処理を説明するための模式図
【図１０】本発明の実施の形態２における特徴画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフを示す図
【図１１】本発明の実施の形態２における特徴画像より生成した２値画像の一例を示す図
【図１２】本発明の実施の形態３における濃淡画像の一例を示す図
【図１３】本発明の実施の形態３における特徴画像生成処理を説明するための模式図
【図１４】本発明の実施の形態３における濃淡画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフを示す図
【図１５】本発明の実施の形態３における特徴画像の横方向に対する輝度値の変化を表すグラフを示す図
【図１６】本発明の実施の形態３における濃淡画像より生成した２値画像の一例を示す図
【図１７】本発明の実施の形態３における特徴画像より生成した２値画像の一例を示す図
【図１８】本発明の実施の形態４におけるラベリング処理を説明するためのフロー図
【図１９】本発明の実施の形態４における画像の座標系を説明するための図
【図２０】本発明の実施の形態４における濃淡画像の一例を示す図
【図２１】本発明の実施の形態４における２値画像の一例を示す図
【図２２】本発明の実施の形態４におけるラベリング処理を説明するための模式図
【図２３】本発明の実施の形態５における画像処理装置の構成図
【図２４】本発明の実施の形態５における画像処理範囲を求める手順を示すフロー図
【図２５】本発明の実施の形態５における画像処理範囲を合成する方法を説明するための図
【図２６】従来の画像処理装置の構成図
【符号の説明】
１ 画像入力手段
２ 特徴画像生成手段
３ ２値化手段
４ ラベリング手段
５ 計数対象物
６ ごみ
７ 暗部
８ 明部
９ ボトム部
１０ ピーク部
１１ Ｓ字のパターン
１２ ごみのパターン
１３、１５ 特徴画像上のＳ字のパターン
１４、１６ 特徴画像上のごみのパターン
１７、１８ 計数対象物
１９ ボトム探索範囲
２０ ピーク探索範囲
２１、２２ 計数対象物
２３ 領域切り出し手段
２４ 輝度補正手段
Claims (21)
- 所定の大きさを持つ計数対象物を含む濃淡画像を入力する画像入力手段と、前記濃淡画像に対し前記計数対象物の大きさに基づいて空間フィルタリング処理を施し前記計数対象物の輝度値を強調した特徴画像を生成する特徴画像生成手段と、前記特徴画像に対し所定の閾値で閾値処理を施し２値画像を生成する２値画像生成手段と、を有し、前記２値画像に対し前記計数対象物を表す連結成分ごとに同一符号を付与するラベリング処理を施し、前記計数対象物の計数を行うことを特徴とする画像処理装置。
- 前記特徴画像生成手段は、注目画素から前記計数対象物の上下方向に前記計数対象物の大きさに基づく所定距離だけ離れた位置にある２つの画素を端点とする線分上の画素の輝度値を全て加算し、この加算値を注目画素の輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を行うことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
- 前記所定距離は、前記計数対象物の縦方向の最大幅の２分の１に等しいことを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
- 前記所定距離は、前記計数対象物の縦方向の最大幅の４分の１に等しいことを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
- 前記特徴画像生成手段は、注目画素から前記計数対象物の左右方向に前記計数対象物の大きさに基づく所定距離だけ離れた位置にある２つの画素の輝度値を読み取り、前記計数対象物の明部の方向にある画素の輝度値から暗部の方向にある画素の輝度値を減算し、この減算値を注目画素の輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を行うことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
- 前記所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の２分の１に等しいことを特徴とする請求項５記載の画像処理装置。
- 前記所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の３分の１に等しいことを特徴とする請求項５記載の画像処理装置。
- 所定の大きさを持つ計数対象物を含む濃淡画像を入力する画像入力手段と、前記濃淡画像に対し前記計数対象物の大きさに基づいて空間フィルタリング処理を施し前記計数対象物の輝度値のピーク部の幅を広げた特徴画像を生成する特徴画像生成手段と、前記特徴画像に対し所定の閾値で閾値処理を施し２値画像を生成する２値画像生成手段と、を有し、前記２値画像に対し前記計数対象物を表す連結成分ごとに同一符号を付与するラベリング処理を施し、前記計数対象物の計数を行うことを特徴とする画像処理装置。
- 前記特徴画像生成手段は、注目画素から前記計数対象物の左右方向に前記計数対象物の大きさに基づく第１の所定距離だけ離れた位置にある２つの画素を第１の画素と第２の画素に設定し、前記第１の画素および前記第２の画素を中心とする第１の部分領域および第２の部分領域を設定し、前記計数対象物の明部の方向にある部分領域内の最大の輝度値を持つ画素の輝度値から、暗部の方向にある部分領域内の最小の輝度値を持つ画素の輝度値を減算し、この減算値を注目画素の輝度値に置き換える空間フィルタリング処理を行うことを特徴とする請求項８記載の画像処理装置。
- 前記第１の部分領域は、前記第１の画素から前記計数対象物の左右方向に第２の所定距離だけ離れた位置にある２つの画素を端点とする線分上にある画素からなる領域であり、前記第２の部分領域は、前記第２の画素から前記計数対象物の左右方向に前記第２の所定距離だけ離れた位置にある２つの画素を端点とする線分上にある画素からなる領域であることを特徴とする請求項９記載の画像処理装置。
- 前記第１の所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の２分の１に等しいことを特徴とする請求項９もしくは１０のいずれかに記載の画像処理装置。
- 前記第１の所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の３分の１に等しいことを特徴とする請求項９もしくは１０のいずれかに記載の画像処理装置。
- 前記第２の所定距離は、前記計数対象物の横方向の最大幅の１０分の１に等しいことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の画像処理装置。
- 前記２値画像に対し、前記計数対象物の大きさに基づく範囲に限定して前記計数対象物を表す連結成分を探索し、この限定された探索範囲内で同一符号を付与するラベリング処理を施すことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の画像処理装置。
- 前記限定された探索範囲は、少なくとも前記計数対象物と内接する大きさとなる範囲であることを特徴とする請求項１４記載の画像処理装置。
- 請求項１乃至１３のいずれかに記載の画像処理装置において、前記画像入力手段の後段に、前記濃淡画像に対し前記計数対象物を含む領域を切り出して部分画像を生成する領域切り出し手段を設け、前記特徴画像生成手段が前記部分画像に対して前記空間フィルタリング処理を施すようにしたことを特徴とする画像処理装置。
- 前記領域切り出し手段は、注目画素の輝度値と背景の輝度値の差の絶対値が所定値よりも大きい場合に、この注目画素が他の画素に対して設定した画像処理範囲内にある画素か否かを判定し、他の画素に対して設定した画像処理範囲内にある画素でない場合には、この注目画素を基準に画像処理範囲を設定し、設定した画像処理範囲の領域を切り出すことを特徴とする請求項１６記載の画像処理装置。
- 前記画像処理範囲は、注目画素を含み、少なくとも前記計数対象物と内接する範囲であることを特徴とする請求項１７記載の画像処理装置。
- 前記領域切り出し手段は、複数の画像処理範囲の領域の一部又は全部が重なる場合には、これら複数の画像処理範囲全てを内包する一つの画像処理範囲に置き換え、この置き換えた画像処理範囲の領域を切り出すことを特徴とする請求項１７もしくは１８のいずれかに記載の画像処理装置。
- 前記２値画像に対し、前記計数対象物の大きさに基づく範囲に限定して前記計数対象物を表す連結成分を探索し、この限定された探索範囲内で同一符号を付与するラベリング処理を施すことを特徴とする請求項１９記載の画像処理装置。
- 前記限定された探索範囲は、少なくとも前記計数対象物と内接する大きさとなる範囲であることを特徴とする請求項２０記載の画像処理装置。
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