JP2775122B2

JP2775122B2 - イラストデータの自動輪郭抽出ベクトル化処理方法，及びそれに使用する処理装置

Info

Publication number: JP2775122B2
Application number: JP3182720A
Authority: JP
Inventors: 洋一坂野; 陽一村田
Original assignee: Mitani Shoji Co Ltd
Current assignee: Mitani Shoji Co Ltd
Priority date: 1991-07-23
Filing date: 1991-07-23
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH0528254A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イラストデータの自動
輪郭抽出ベクトル化処理方法、及びそれに使用する処理
装置、更に詳しくは、写真やビデオ画像などの原画から
境界の鮮明な輪郭線を抽出してその輪郭線に対してベク
トル処理を施すことにより、挿絵や説明図などのイラス
トに必要なデータの情報量を可及的に圧縮させ、しか
も、輪郭が鮮明で見易いイラストを迅速に作成できる自
動輪郭抽出ベクトル化処理方法、及びこのようなイラス
トを精度よく迅速に作成できる自動輪郭抽出ベクトル化
処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近におけるコンピュータの用途は著し
く多岐に亘るようになり、画像処理の分野においても数
々の成果を収めているが、この画像処理にあっては、他
のデータ処理と異なって大量のイメージデータを取り扱
うため、所望の画像（例えば、イラスト）を得るのに要
する処理時間が非常に長くなるという欠点があった。

【０００３】そこで、イラスト作成に要する処理時間を
短くするためには、写真やビデオ画像などの原画から得
られたイメージデータからイラストに必要な情報だけを
取り出し、他の冗長な情報を取り除くという特徴抽出処
理を施してイメージデータをベクトル化することによ
り、データ圧縮するのが一般的な方法である。このよう
な特徴抽出処理としては、輪郭抽出処理、距離変換・骨
格処理、細線化処理、交点・端点検出処理、直線・曲線
近似処理などがある。これら処理を施せば、データ圧縮
が可能となり、原画からイラストを作成するのに要する
処理時間を短くできる。

【０００４】ところが、上記の如き特徴抽出処理を数多
く施せば、確かに大幅なデータ圧縮が可能となるのでは
あるが、逆に原画の形状特徴を精度よく復元できなくな
ってイラストが不鮮明になるという欠点が出てくる。そ
こで、特徴抽出処理を一部にだけ施すと、原画の形状特
徴をかなり精度よく復元できるけれども、今度は十分な
データ圧縮が行えないことになる。つまり、イラスト作
成の処理時間の低減と原画の復元性向上の双方を同時に
満たすことは二律背反的課題として作用し、これら双方
の課題をバランスよく解決するのが困難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、イラスト作
成において上記の如き二律背反的課題があったことに鑑
みてなされたものであり、写真やビデオ画像などの原画
から境界の鮮明な輪郭線を抽出してその輪郭線に対して
ベクトル処理を施すことにより、挿絵や説明図などのイ
ラストに必要なデータの情報量を可及的に圧縮させ、し
かも、輪郭が鮮明で見易いイラストを迅速に作成できる
イラストデータの自動輪郭抽出ベクトル化処理方法を提
供することを技術的課題とするものである。

【０００６】また、本発明は、このようなイラストを精
度よく迅速に作成できるイラストデータの自動輪郭抽出
ベクトル化処理装置を提供することを技術的課題とする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明においては、原画
から明暗あるいは色調の差によって階層分類されたイメ
ージデータを生成し、このイメージデータから所定の閾
値以上に明暗あるいは色調が異なる階層領域が接する点
を抽出して仮のイメージ輪郭情報を生成し、この仮輪郭
情報のうち不明瞭な輪郭を部分的に選択してその領域を
指定し、この領域の閾値を変更して当該不明瞭領域に潜
伏する輪郭点を透かし出して再抽出することにより境界
の鮮明なイメージ輪郭情報を生成した後、こうして生成
されたイメージ輪郭情報中の図形に対して距離変換・骨
格処理を行って原画に含まれる輪郭線の線幅情報を自動
生成する一方、前記イメージ輪郭情報中の図形を細線化
して中心線を生成し、この中心線から一旦抽出された連
結線の線幅と前記線幅情報とを比較して当該連結線を再
抽出することによって原画の輪郭形状により近い連結線
を生成し、この連結線から成る線画図形を数式表示され
た曲線と直線で近似化することによってデータ圧縮され
たベクトル輪郭情報を自動生成し、このベクトル輪郭情
報に前記線幅情報を付与することによって、原画に含ま
れる必須の輪郭情報成分をイラストデータとして再構成
するという手段を採用することによって、上記課題を解
決する処理方法を提供したのである。

【０００８】また、本発明においては、原画から明暗あ
るいは色調の差によって階層分類されたイメージデータ
を生成し、このイメージデータから所定の閾値以上に明
暗あるいは色調が異なる階層領域が接する点を抽出して
仮のイメージ輪郭情報を生成し、この仮輪郭情報のうち
不明瞭な輪郭を部分的に選択してその領域を指定し、こ
の領域の閾値を変更して当該不明瞭領域に潜伏する輪郭
点を透かし出して再抽出することにより境界の鮮明なイ
メージ輪郭情報を生成する手段と；こうして生成された
イメージ輪郭情報中の図形に対して距離変換・骨格処理
を行って原画に含まれる輪郭線の線幅情報を自動生成す
る手段と；前記イメージ輪郭情報中の図形を細線化して
中心線を生成する手段と；この中心線から一旦抽出され
た連結線の線幅と前記線幅情報とを比較して当該連結線
を再抽出することによって原画の輪郭形状により近い連
結線を生成する手段と；この連結線から成る線画図形を
数式表示された曲線と直線で近似化することによってデ
ータ圧縮されたベクトル輪郭情報を自動生成する手段と
を含み；このベクトル輪郭情報に前記線幅情報を付与す
ることによって、原画に含まれる必須の輪郭情報成分を
イラストデータとして再構成するという手段を採用する
ことによって、上記課題を解決する処理装置を提供した
のである。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を添附図面に示す実施例に基づ
いて更に詳しく説明する。なお、図１は本発明の実施例
装置の概略構成図、図２は本発明の自動輪郭抽出ベクト
ル化処理方法を示すフローチャート、図３は本発明の自
動輪郭抽出ベクトル化処理方法のうち直線・曲線分離過
程の全11手順を示すフローチャート、図４は4-近傍の説
明図、図５は8-近傍の説明図、図６は離間距離ｂ_dの説
明図である。

【００１０】まず、図１に示すように、コンピュータ１
（ＮＥＣ製；商品名ＰＣ−９８０１ＤＡ）に対し、ディ
スプレイ装置２（ＮＥＣ製；商品名ＰＣ−ＫＤ８８
２）、レーザープリンタ装置３（ＮＥＣ製；商品名ＰＣ
−ＰＲ６０２ＰＳ）、イメージスキャナ４及びビデオ画
像処理器５を接続する。更に、ビデオ画像処理器５に
は、ビデオカメラ６、ビデオモニタ７を接続する。この
うち、コンピュータ１には、本件出願人が開発した専用
基板が組み込ませてあり、画像処理の能力を高めてあ
る。なお、ビデオ画像処理器５は、ビデオの画像信号を
コンピュータ１に扱える信号に変換するための装置であ
る。

【００１１】この装置を用いて、原画、例えば、写真を
数度イメージスキャナ４で読み込んで、イメージスキャ
ナ４から階層値表示された点の集合として送られてくる
データをコンピュータ１へ入力し、各点の階層値を平均
して、所定の階層イメージデータを得る。このイメージ
データを新しく入力データとして扱い、所定の閾値以上
に濃淡の異なる階層領域が接している部分を抽出しなが
ら仮のイメージ輪郭情報として記憶していく。この処理
の後、イメージ仮輪郭情報をディスプレイ装置２上に表
示し、イメージ仮輪郭情報に余分な輪郭線情報が含まれ
ているかどうかを確認し、余分な輪郭線情報が含まれて
いるならば、図１に記載のマウスを用いて、イメージ仮
輪郭情報抽出時の閾値を更に高くすると余分な輪郭線が
除かれていく。また、部分的に不明瞭な輪郭が現れたな
らば、前記マウスにて当該部分を含む領域を限定して閾
値を変更し、当該不明瞭領域に潜伏する輪郭点を再抽出
してやれば良い。すると、当該仮輪郭情報における不明
瞭データ要素が明確化され全体として境界の鮮明な輪郭
データが生成され、こうして生成された輪郭線は２値表
示された線画図形であり、これをイメージ輪郭情報とす
る。

【００１２】このように原画から得られた多値画像の階
層式イメージデータに輪郭抽出処理を施すことにより、
挿絵や説明図などのイラストに必要なデータの情報量を
イメージデータよりも大幅に削減できるうえに、イラス
ト作成においては、原画全体を示すイメージデータより
も抽出された輪郭データを用いて作成した方が却ってス
ッキリとした見易いイラストが得られる。また、イメー
ジデータよりも大幅にデータ圧縮されているため、一旦
作成されたイラストを修正・変更する場合でも処理時間
が短くて済み、イメージデータから成るイラストよりも
修正・変更が容易である。

【００１３】また、試作品などから直接イラストを作画
したいときには、余分な陰影を生じないように複数の方
向から充分に照明をあてつつビデオカメラ６で試作品を
直接撮像し、当該カメラ６の発する画像信号をビデオ画
像処理器５でコンピュータ１に扱える信号に変換した
後、当該画像処理器５がコンバートした信号を階層値に
より表現された点の集合からなるデータとみなし、この
データに対して上記と同様な輪郭抽出処理などを行い、
イメージ輪郭情報を生成するようにすれば良い。このよ
うに現物から直接イラストをおこすときには、ビデオカ
メラを使用した方が、写真の現像などの手間が省ける。

【００１４】この後、更にデータ圧縮するために、上記
の如く生成された境界の鮮明なイメージ輪郭情報に対
し、ベクトル化を行う。図２に示すように、本実施例に
おけるベクトル化の処理は、１）距離変換・骨格処理過
程、２）細線化過程、３）連結線抽出過程、４）連結線
再処理過程、５）直線・曲線分離過程、６）連結線の統
合過程、７）数式近似過程、８）ベクトル輪郭情報の生
成過程の全８過程から構成してある。これらのうち距離
変換・骨格処理だけはデータ圧縮を目的とした処理でな
く、イラストを特徴づける個性因子として原画に含まれ
る輪郭線の中の線幅情報を生成するために行う処理であ
る。このような線幅情報の生成処理を行う理由は、デー
タ圧縮に必要なベクトル化処理のみを行うと、原画の形
状特徴が殆ど失われてしまい、アクセントの少ない単純
な形状のイラストしか得られないからである。

【００１５】１）距離変換・骨格処理過程この過程では、与えられたイメージ輪郭情報に対し、距
離変換・骨格処理を行って線幅情報を自動生成する。通
常の距離変換・骨格処理は、得られた骨格と距離値から
元の図形を復元することを主な目的としているけれど
も、本実施例の距離変換・骨格処理においては、原画に
含まれる輪郭線の中の線幅情報を生成し、この線幅情報
をイラストを特徴づける個性因子として利用して、遠近
感やアクセントのある見易い輪郭線から成るイラストを
描出することを目的としている。本実施例の距離変換・
骨格処理を説明すると、次のようになる。まず、白と黒
の方眼、0-画素（＝白点）及び1-画素（＝黒点）で構成
されているイメージ輪郭情報中の図形に対し、左上から
右下（順方向）および右下から左上（逆方向）へ２回ラ
スタ走査して距離変換処理を行う。この距離変換は図形
の各画素において0-画素への最短距離を求める処理であ
り、図形の中心に行くほど高い値をとるよう各画素の値
が変換される。次に、距離変換された画像において、距
離値が極大となる画素の集合を骨格とする。この骨格は
図形の中心部分に位置する線状の集合となり、この線と
後述の細線化処理で得られる中心線とは略一致する。そ
して、他の0-画素と1-画素の点に隣接する1-画素点を取
り除いていき、つまり当該1-画素点の画素値を０に置換
していき、骨格に達するまでに取り除いた画素数、つま
り０に置換した画素値の数を積算し、これを線幅と決定
するのである。（なお、この線幅情報は後述する連結線
再処理過程で使用されるまで一時記憶される。）

【００１６】２）細線化過程この過程は、与えられたイメージ輪郭情報中の図形に対
し、特定の条件を満たした1-画素点を繰り返し取り除い
ていくことにより輪郭線の線幅を細めて、線幅１の中心
線を得る過程である。この中心線を得る方法として、上
記の距離変換・骨格処理により得られる骨格を中心線と
することも可能であるが、この骨格は原図形の連結性が
完全に保存されないという欠点を有するため、本実施例
では細線化処理を採用している。本実施例の細線化処理
においては、従来周知の処理方法の一つであるDeutsch
の方法（総研出版刊：「田村秀行」監修『コンピュータ
画像処理入門』80〜83頁参照）を採用しており、図４と
図５とに示すように、取り除かれる1-画素点の満たすべ
き条件とは、基本的には、4-近傍（縱隣、横隣の画素）
に１以上の0-画素を持ちかつ4-近傍に１以上の1-画素を
持つと共に、8-近傍（縱横斜め隣の画素）の1-画素の個
数が２以上であるというような条件である。（この条件
を満たす点は、図形の黒白の境界の点でありかつ線の端
点ではないという点になる。）ただし、幅２の線に対し
ては、前記条件のもとに1-画素点を全て消すと線が消滅
してしまうので、更に特殊な条件を課し、線の片側に並
んだ1-画素点だけが取り除かれて幅１の線が得られるよ
うにしてある。

【００１７】３）連結線抽出過程この過程においては、細線化過程で得られた中心線か
ら、連続した線を取り出すことを目的としている。

【００１８】実際には、まず、３の１）ある1-画素点を
抽出し、３の２）この1-画素点の8-近傍に1-画素点があ
るかどうかを走査して、もし8-近傍に1-画素点があれ
ば、３の３）へ進み、もし8-近傍に1-画素点がなけれ
ば、当該1-画素点を端点とする連結線の抽出を終了す
る。それぞれ進む。しかして、３の２）で8-近傍に1-画
素点を発見したときには、３の３）その1-画素点の内の
ある１つを抽出し、次いで、３の４）この新しく抽出さ
れた1-画素点の8-近傍に、先に抽出されていた1-画素点
以外の1-画素点、若しくは交叉1-画素点があるかどうか
を走査し、もし条件を満たす1-画素点があれば、３の
５）へ、もし条件を満たす1-画素点がなければ、当該連
結線の抽出を終了する。３の４）で条件を満たす1-画素
点があったときには、３の５）その1-画素点の内のある
１つを抽出して、当該点を近傍画素点の走査対象とし、
再び３の４）に戻るのである。なお、交叉1-画素点と
は、連結線が十字に交わっているときなどの交点をい
う。

【００１９】この３の４）、３の５）の作業を繰り返す
ことによって、直鎖状あるいは環状あるいはもう少し複
雑な形状の（例えば６の字形）、端点が２つ以下の連結
線が抽出できるのである。

【００２０】しかし、単なる３の４）、３の５）の作業
の繰り返しによっては、１本の連結線しか抽出できな
い。そこで、ある１本の連結線の抽出が終わった後に
は、つまり、３の６）今までの連結線抽出作業でなお抽
出されていない1-画素点を抽出し、この1-画素点から再
び３の４）、３の５）の作業の繰り返しを始めるのであ
る。そして、遂に、全ての1-画素点がいずれかの連結線
抽出作業で抽出され、もはや抽出されていない1-画素点
は残っていないということになれば、連結線抽出を終了
する。

【００２１】４）連結線再処理過程連結線抽出過程で抽出された連結線は、連結されるべき
１本の線が２本あるいはそれ以上の連結線に分かれてい
たり、別の連結線として認識されるべき２本以上の線が
１本の連結線として認識されている可能性がある。そこ
で、抽出された連結線に対し、距離変換・骨格処理過程
で得られた輪郭線の太さの情報（線幅情報）を与え、１
本の連結線のある点で、太さが突然変化するようなとき
には、当該点で連結線を２本に分けることとする。次い
で、こうして得られる太さの情報を備えた連結線の内、
同じ太さのものを取り出し、当該連結線中にその端点が
他の連結線端点と隣合っているものがあればこれを連結
し、あるいは連結線中の端点が他の1-画素点を挟んで他
の連結線の端点と隣合っていればこれを連結する。これ
により、原画の輪郭形状により近い連結線を生成するこ
とが可能となる。このように本実施例においては、距離
変換・骨格処理過程で生成された線幅情報はイラストを
特徴づける個性因子として利用されているだけでなく、
連結線をさらに精度よく抽出するためにも利用されてい
るのである。

【００２２】５）直線・曲線分離過程この直線・曲線分離過程は、基本的に、閾値を変化させ
つつ、連結線の中からある曲率以上の曲線を分離してい
く作業を繰り返す過程である。

【００２３】本過程の説明にあたっては、幾つかの導入
が必要である。画素距離ｄ_k；連結線Ｄ上の２画素間に挟まれた画素数に１を加えたもの数列｛ｄ_k｝；画素距離ｄ_kをｋ番目の項とする数列画素点Ｐ_i ；連結線Ｄ上で、走査側端点からｉ番目の画素点画素点Ｐ_i+d；連結線Ｄ上で、走査側端点からｉ＋ｄ番目の画素点画素点Ｐ_i-d；ｉ−ｄ≧１のとき、連結線Ｄ上で、走査側端点からｉ−ｄ番目の画素点ｉ−ｄ＜１のとき、Ｐ₁とＰ_iを結んだ直線上のＰ_iからＰ₁へ仮想画素数ｄだけ進んだ画素点離間距離ｂ_d；連結線Ｄ上のある画素点Ｐ_iに対し、画素点Ｐ_i+dと画素点Ｐ_i-dを結んだ直線と画素点Ｐ_iとの距離閾値Ｂ；定数構成画素数ｎ；連結線Ｄの全画素数

【００２４】さて、本過程を簡単に説明すると、５の
１）条件設定、５の２）離間距離ｂ_kの計算、５の３）
曲線・直線の分離、５の４）曲線成分と直線成分の統
合、５の５）曲線成分の再評価、５の６）曲線成分の整
理、５の７）曲線成分の分割、５の８）直線成分の再評
価、５の９）直線成分と曲線成分の統合、５の10）再分
離成分の決定、５の11）条件再設定という全11手順の組
み合わせから構成される。

【００２５】５の１）条件設定曲線・直線の分離を行う前に、処理対象となる連結線
Ｄ、及び変数ｋの初期値を設定する。まず、連結線再処
理過程で同程度の線幅をもつと認定された連結線の１つ
を取り出し、次に、ｋ＝１と定めて、５の２）以下を行
う。

【００２６】５の２）離間距離ｂ_kの計算連結線Ｄ上の適当な画素点Ｐ_iを複数抽出し、ｄ＝ｄ_k
として離間距離ｂ_dをそれぞれ計算する。ただし、抽出
された画素点同士は、距離２ｄずつ離れているものとす
る。

【００２７】５の３）曲線・直線の分離手順５の２）で得られた離間距離ｂ_dのそれぞれを、閾
値Ｂと比較し、ｂ_d≧Ｂならば、〔Ｐ_i-dＰ_i+d〕を曲線成分Ｄ^Cに分離し、５の４）へｂ_d＜Ｂならば、〔Ｐ_i-dＰ_i+d〕を直線成分Ｄ^Lに分離し、５の８）へ（ただし、〔Ｐ_i-dＰ_i+d〕は、連結線Ｄ上における、
画素点Ｐ_i-dから画素点Ｐ_i+dまでの閉区間）

【００２８】５の４）曲線成分と直線成分の統合後述する手順５の８）で、従属成分と判定された成分
を、隣あった曲線成分に連結する手順である。

【００２９】５の５）曲線成分の再評価５の４）曲線成分と直線成分の統合を経て得られた曲線
成分Ｄ^Cに対し、再評価を行う。即ち、曲線成分Ｄ^Cの
両端に、共に直線成分が存在するかどうかを調べ、曲線
成分Ｄ^Cの両端のどちらか一方でも直線成分が存在しな
いとき、曲線成分Ｄ^Cを曲線成分に決定し、５の６）へ
曲線成分Ｄ^Cの両端のどちらにも直線成分が存在すると
き、Ｄ^Cの構成画素数ｎ≧ｄ_k∧２成分−３成分比Ｒ＜
閾値Ｎならば、曲線成分Ｄ^Cを曲線成分に決定し、５の
６）へ上記以外のとき、Ｄ^Cを従属成分と判定し、５の
７）へ（ただし、２成分−３成分比Ｒとは、曲線成分Ｄ
^Cの両端に存在する両直線成分の合計画素数を、両直線
成分と曲線成分Ｄ^Cの３成分の総画素数で割ったもの。
また、閾値Ｎは、０＜Ｎ＜１なる定数。）

【００３０】５の６）曲線の整理これまでに５の５）曲線成分の再評価で曲線成分と判定
されたものを、滑らかに連結し、当該線幅の連結線にお
ける５）直線・曲線分離過程の全過程を終了する。そし
て、再び５の１）に戻って、曲線・直線分離を行ってい
ない他の連結線についても５）直線・曲線分離過程を行
うようにする。

【００３１】５の７）曲線成分の分割５の５）曲線成分の再評価において、従属成分と判断さ
れた成分Ｄ^Cを２分割し、５の９）へ。

【００３２】５の８）直線成分の再評価５の３）曲線・直線の分離で分離された直線成分Ｄ^Lに
対し、再評価を行う。即ち、直線成分Ｄ^Lの両端のどち
らか一方に、曲線成分が存在するかを調べ、直線成分Ｄ
^Lの隣に曲線成分が存在するとき、Ｄ^Lの構成画素数ｎ
≦２ｄ_k+1ならば、Ｄ^Lを従属成分と判定し、５の４）
へ上記以外のとき、５の９）へ

【００３３】５の９）直線成分・曲線成分の統合５の７）曲線成分の分割で、成分を２分割されたもの
を、それぞれ隣合う直線成分と連結する。

【００３４】５の10）再分離成分の決定５の９）直線成分・曲線成分の統合を経て得られた直線
成分中から、再分離の必要なものを抽出する。即ち、Ｄ
^Lの構成画素数ｎを調べ、ｎ≦２ｄ_k+1ならば、Ｄ^Lを直線成分と決定ｎ＞２ｄ_k+1ならば、Ｄ^Lは要再分離成分と判断し、５
の11）へ

【００３５】５の11）条件再設定５の10）再分離成分の決定で、要再分離成分と判断され
たもののうち、１つを取り出し、この成分を新しい連結
線とみなしてＤとする。続いて、ｋ＋１をｋに置き換え
て、再び５の２）へ。なお、他の要再分離成分は、当該
新連結線Ｄの直線・曲線分離が終わった後に、処理を行
うものとする。また、５の10）再分離成分の決定で、要
再分離成分が得られなかったときには、５の６）へ。

【００３６】上記手順５の３）においては、離間距離ｂ
_dが〔Ｐ_i-dＰ_i+d〕の曲率に比例すると見做されて、
閾値Ｂと比較される。〔Ｐ_i-dＰ_i+d〕が完全な円弧を
なすと仮定すれば、ｂ_d＝Ｂのときの〔Ｐ_i-dＰ_i+d〕
の曲率Ｃ_kは次式で与えられる。

【００３７】

【数１】

【００３８】また、手順５の５）において、Ｄ^Cの構成
画素数ｎと画素距離ｄ_kが比較されているけれども、お
よそＤ^Cの構成画素数が画素距離ｄ_kより小さいときに
は、Ｄ^Cを独立の曲線成分として分離する価値が低い。
このときには、Ｄ^Cを両端どちらかの成分あるいは両方
の成分と連結すると良い。そこで、Ｄ^Cの両端に直線成
分が存在するときには、５の７）でＤ^Cを２分割した
後、５の９）で直線成分に連結するようにしてある。

【００３９】更にまた、５の５）においては、２成分−
３成分比Ｒと閾値Ｎも比較されているが、この比較も、
Ｄ^Cを曲線成分として分離する価値を検討するためのも
のである。Ｒ≧ＮかつＤ^Cの両端のどちらにも直線成分
が存在するならば、Ｄ^Cを２分割して両端の直線成分に
連結したほうが、後から滑らかな曲線が得られやすい。

【００４０】５の８）において、Ｄ^Lの構成画素数ｎと
２ｄ_k+1が比較されている。その理由は、一旦直線成分
として分離され（つまり、ｂ_k＜Ｂ）、かつ構成画素数
が２ｄ_k+1よりも小さいものについては、画素距離をｄ
_kからｄ_k+1に変えても必ずｂ_k+1＜Ｂとなり、もはや
５の３）曲線・直線の分離を行う価値がない。そこで、
Ｄ^Lを隣接する曲線成分に連結するか、そのまま直線成
分と決定するのである。

【００４１】なお、本実施例においては、数列｛ｄ_k｝
は、次の式で与えられる。

【００４２】

【数２】

【００４３】６）連結線の統合この過程では、前過程、つまり５）曲線・直線の分離で
分離された曲線成分中から折曲点を検出し、あるいは、
曲線成分、直線成分からより長い曲線、直線を得る。

【００４４】まず、曲線成分に分類されたものに対し、
当該曲線成分中の画素点で、５の２）離間距離ｂ_kの計
算のときにｂ₁を算定された点の内、もっともｂ₁の値が
大きかった点を抽出し、当該画素点Ｐ_iから予じめ与え
られた特別走査画素距離ｄ’だけ離れた２点、Ｐ_i-d'と
Ｐ_i+d'を抽出する。続いて、次式のとおりベクトルの内
積を算定し、当該内積が閾値Ｉより大きければ、前記画
素点Ｐ_iを折曲点と判定する。このときには、当該画素
点Ｐ_iを以て曲線成分を分割し、他の曲線成分あるいは
直線成分と隣接しているならば、分割された成分を隣接
する成分に連結するのである。

【００４５】

【数３】

【００４６】しかる後、折曲点の検出されなかった曲線
成分は、もし他の曲線成分と隣接していれば、すべて連
結する。こうして長い曲線成分を得るのである。

【００４７】また、直線成分に対しては、全直線成分の
内から２本の直線成分を取り出し、この直線成分同士の
もっとも近い両端間の距離Ｓ及びもっとも遠い両端間の
距離Ｄ’、両直線成分の長さＬ₁及びＬ₂、それに両直線
同士のもっとも近い両端を繋ぐ直線と両直線成分のなす
角θ₁、θ₂を計算した後、これらを判定式に導入して、
閾値より大きければ、この２本の直線成分を、そのもっ
とも近い両端点同士で連結するのである。この処理を繰
り返せば、最終的に直線成分が決定されるものとみな
す。なお、判定式は次のとおりである。

【００４８】

【数４】

【００４９】７）数式近似過程この過程では、前過程で最終的に分類された曲線成分及
び直線成分を、数式にあてはめて近似化する。直線成分
については、その両端を結ぶ直線の方程式を以て近似化
し、また、曲線成分については、当該曲線成分を適当に
幾つかの区間に分けた後、各区間の両端及び３分点の計
４点を通るベジェ曲線に近似化する。

【００５０】なお、近似されたベジェ曲線上の点は、
（ａ_xｔ³＋ｂ_xｔ²＋ｃ_xｔ＋ｄ_x，ａ_yｔ³＋ｂ_yｔ²＋ｃ_y
ｔ＋ｄ_y）で表わされ、ａ_x、ｂ_x、…は、前記４点の座
標が、それぞれ（Ｐ_0x，Ｐ_0y）、（Ｐ_1x，Ｐ_1y）、（Ｐ
_2x，Ｐ_2y）、（Ｐ_3x，Ｐ_3y）であるとき、次式で与えら
れる。

【００５１】

【数５】

【００５２】８）ベクトル輪郭情報の生成過程上記の如き２）細線化過程〜７）数式近似過程により、
原画を輪郭抽出して生成された境界の鮮明なイメージ輪
郭情報は自動的にベクトル化され、更にデータ圧縮され
たベクトル輪郭情報となる。このベクトル輪郭情報に前
述の１）距離変換・骨格処理過程で生成された線幅情報
を付与することにより、原画に含まれる余分な情報が取
り除かれた必須の輪郭情報成分のみをイラストデータと
して再構成することができる。このような線幅情報が付
与されたベクトル輪郭情報を使用すれば、イラストに必
要なデータ量が大幅に圧縮されているため、処理時間が
低減できるとともに、イラストの輪郭を特徴づける個性
因子として利用される線幅情報が含まれているため、遠
近感やアクセントのある見易い輪郭線から成るイラスト
を描出できる。

【００５３】本実施例は以上のようであるが、分離され
た曲線成分を数式で近似化する場合に、ベジェ曲線以外
の曲線、例えばスプライン曲線や円弧曲線や円錐曲線と
いったものに近似化することもできる。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明方法にあっては、
写真やビデオ画像などの原画から仮のイメージ輪郭線を
生成し、この仮輪郭線のうち不明瞭な輪郭を部分的に選
択してその領域を指定し、この領域の閾値を変更して当
該不明瞭領域に潜伏する輪郭点を透かし出して再抽出す
るという巧みな輪郭抽出処理を採用したので、挿絵や説
明図などのイラストに適した境界の鮮明なイメージ輪郭
情報が得られる。更に、こうして得られた境界の鮮明な
輪郭情報に対して距離変換・骨格処理や細線化・数式近
似処理などのベクトル化処理を施しているので、このベ
クトル化処理時に作業者が当該輪郭線に手を加えて鮮明
にする必要はなくて自動的に処理することができ、ベク
トル輪郭情報の生成に要する処理時間を大幅に短縮可能
であるうえに、このベクトル輪郭情報はベクトル化処理
の対象となる元のイメージ輪郭情報が鮮明であるため、
当該ベクトル輪郭情報にて描出されるイラストは鮮明で
見易い。このように巧みに工夫された輪郭抽出処理と自
動ベクトル化処理とを組み合わせたことにより、輪郭が
鮮明で見易いイラストを迅速に作成可能となったのであ
る。

【００５５】また、上記ベクトル化処理にあっては、距
離変換・骨格処理で生成された線幅情報と細線化・数式
近似処理における連結線の線幅とを比較して連結線を再
抽出しているので、原画の輪郭形状を高精度で復元する
ことが可能となる。さらに、前記線幅情報をベクトル輪
郭情報に付与しているので、その線幅情報を利用してア
クセントのある見易い輪郭線から成るイラストを作成で
きて、イラストの鮮明度アップを一層図れる。このよう
に線幅情報を有効利用したことにより、原画の復元性向
上と更なる鮮明度アップとが可能となったのである。

【００５６】また、本発明装置によれば、写真やビデオ
画像などの原画から境界の鮮明なイメージ輪郭情報を生
成し、この輪郭情報を自動的にベクトル化処理してデー
タ圧縮されたベクトル輪郭情報を生成し、このベクトル
輪郭情報にて原画に含まれる必須の輪郭情報成分をイラ
ストデータとして再構成できるので、輪郭が鮮明で見易
いイラストの作成における作業能率を大幅に向上するこ
とが可能となる。このように、本発明の方法及び装置
は、イラスト作成の分野において多数の効果を奏し、実
用価値は頗る大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例装置の概略構成図である。

【図２】本発明の自動輪郭抽出ベクトル化処理方法を
示すフローチャートである。

【図３】本発明の自動輪郭抽出ベクトル化処理方法の
うち直線・曲線分離過程の全11手順を示すフローチャー
トである。

【図４】 4-近傍の説明図である。

【図５】 8-近傍の説明図である。

【図６】離間距離ｂ_dの説明図である。

【符号の説明】

１コンピュータ２ディスプレイ装置３プリンタ装置４イメージスキャナ５ビデオ画像処理器６ビデオカメラ７ビデオモニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−100768（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−173472（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−132280（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原画から明暗あるいは色調の差によって
階層分類されたイメージデータを生成し、このイメージ
データから所定の閾値以上に明暗あるいは色調が異なる
階層領域が接する点を抽出して仮のイメージ輪郭情報を
生成し、この仮輪郭情報のうち不明瞭な輪郭を部分的に
選択してその領域を指定し、この領域の閾値を変更して
当該不明瞭領域に潜伏する輪郭点を透かし出して再抽出
することにより境界の鮮明なイメージ輪郭情報を生成し
た後、こうして生成されたイメージ輪郭情報中の図形に対して
距離変換・骨格処理を行って原画に含まれる輪郭線の線
幅情報を自動生成する一方、前記イメージ輪郭情報中の図形を細線化して中心線を生
成し、この中心線から一旦抽出された連結線の線幅と前
記線幅情報とを比較して当該連結線を再抽出することに
よって原画の輪郭形状により近い連結線を生成し、この
連結線から成る線画図形を数式表示された曲線と直線で
近似化することによってデータ圧縮されたベクトル輪郭
情報を自動生成し、このベクトル輪郭情報に前記線幅情
報を付与することによって、原画に含まれる必須の輪郭
情報成分をイラストデータとして再構成することを特徴
とするイラストデータの自動輪郭抽出ベクトル化処理方
法。
【請求項２】原画から明暗あるいは色調の差によって
階層分類されたイメージデータを生成し、このイメージ
データから所定の閾値以上に明暗あるいは色調が異なる
階層領域が接する点を抽出して仮のイメージ輪郭情報を
生成し、この仮輪郭情報のうち不明瞭な輪郭を部分的に
選択してその領域を指定し、この領域の閾値を変更して
当該不明瞭領域に潜伏する輪郭点を透かし出して再抽出
することにより境界の鮮明なイメージ輪郭情報を生成す
る手段と；こうして生成されたイメージ輪郭情報中の図
形に対して距離変換・骨格処理を行って原画に含まれる
輪郭線の線幅情報を自動生成する手段と；前記イメージ
輪郭情報中の図形を細線化して中心線を生成する手段
と；この中心線から一旦抽出された連結線の線幅と前記
線幅情報とを比較して当該連結線を再抽出することによ
って原画の輪郭形状により近い連結線を生成する手段
と；この連結線から成る線画図形を数式表示された曲線
と直線で近似化することによってデータ圧縮されたベク
トル輪郭情報を自動生成する手段とを含み；このベクト
ル輪郭情報に前記線幅情報を付与することによって、原
画に含まれる必須の輪郭情報成分をイラストデータとし
て再構成することを特徴とするイラストデータの自動輪
郭抽出ベクトル化処理装置。