JP2858530B2 - エッジ強調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像におけるエッジ強調
装置に関し、特に低品質な画像において位置・形状・本
数があらかじめ分かっておらず画素毎に方向の異なるエ
ッジを強調する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来画像処理によってエッジを強調する
手法として、ラプラシアン・ガウシアン等の局所オペレ
ーターによるフィルタリング処理を行い、エッジを検出
し原画像においてこの検出されたエッジの部分を強調す
る方法（「高木、下田 監修”画像解析ハンドブック”
ｐｐ．５５０−５６０，ｐｐ．５６４−５６７，１９９
１．」）、と、ハフ変換によりエッジを検出して強調す
る方法（「バラード、Ｄ．Ｈ．（Ｂａｌｌａｒｄ，Ｄ．
Ｈ．）、パターン・レコグニション（Ｐａｔｔｅｒｎ
Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）、１３、Ｎｏ２、ｐｐ．１１
１−１１２、１９８１．、デューダ、Ｒ．Ｏ．、ハー
ト、Ｐ．Ｅ．（Ｄｕｄａ，Ｒ．Ｏ．ａｎｄＨａｒｔ，
Ｐ．Ｅ．）コミュニケーション・オブ・ＡＣＭ（Ｃｏｍ
ｍ．ＡＣＭ）、１５、Ｎｏ、１、ｐｐ．１１−１５，１
９７２．、デューダ、Ｒ．Ｏ、ハート、Ｐ．Ｅ．（Ｄｕ
ｄａ，Ｒ．Ｏ．ａｎｄ Ｈａｒｔ，Ｐ．Ｅ．）、”パタ
ーン・クラシフィケーション・アンド・シーン・アナリ
シス（Ｐａｔｔｅｒｎ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ａｎｄ Ｓｃｅｎｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ）”、ジョン
・ウィリー・アンド・サンズ（Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ
＆ Ｓｏｎｓ）、１９７３．」）、弛緩法を用いる方法
（「ザッカー、Ｓ．Ｗ．、ハンメル、Ｒ．Ａ．、ローゼ
ンフェルト、Ａ（Ｚｕｃｋｅｒ，Ｓ．Ｗ．，Ｈｕｍｍｅ
ｌ，Ｒ．Ａ．，ａｎｄ Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ，Ａ．）、
ＩＥＥＥトランザクション（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎ
ｓ．）、ｖｏｌ．Ｃ−２６，、ｐｐ．３９４−４０３、
１９７７．、ペレグ、Ｓ．、ローゼンフェルト、Ａ．
（Ｐｅｌｅｇ，Ｓ．ａｎｄ Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ，
Ａ．）、ＩＥＥＥトランザクション（ＩＥＥＥ Ｔｒａ
ｎｓ．）、ｖｏｌ．ＳＭＣ−８、ｐｐ．５４８−５５
４、１９７８．、シャハター、Ｂ．Ｊ．、レフ、Ａ．、
ザッカー，Ｓ．Ｗ．ローゼンフェルト、Ａ．（Ｓｃｈａ
ｃｈｔｅｒ，Ｂ．Ｊ．，Ｌｅｖ，Ａ．，Ｚｕｃｋｅｒ，
Ｓ．Ｗ．，ａｎｄ Ｒｏｓｅｎｆｅｌｄ，Ａ．）、ｉｂ
ｉｄ． ｖｏｌ．ＳＭＣ−７、ｐｐ．８１３−８１６、
１９７７．」）等がある。局所オペレータを使う方法
は、ノイズに弱いためあらかじめ平滑化する必要がある
が、平滑化によりエッジの細かい構造が失われてしま
う、という問題点が存在する。ハフ変換を用いる方法
は、比較的ノイズに強いものの、あらかじめエッジの形
状と本数が分かっていなければならない。弛緩法を用い
る場合も、前もってエッジの関数形が分かっている必要
がある。

【０００３】比較的Ｓ／Ｎの低い状況で画素毎に方向が
異なり、しかもそ形状や本数があらかじめ分っていない
エッジを強調する手法として平滑化の後、画像上各点に
おいて輝度曲面の勾配を計算するか、ラプラシアン・ガ
ウシアン等の局所オペレータを作用させる事によりエッ
ジの方向を得て、稜線方向には平滑化し、それと垂直な
方向には２次微分を行ない、それを重み画像として原画
像に足し合わせる手法（高木、下田 監修”画像解析ハ
ンドブック”ｐ．５４９，１９９１．８）が有効である
事が知られている。しかし局所オペレータを使う手法で
は、先程述べたような問題点が存在する。最も有効なの
は輝度曲面の勾配を使う方法だが、該手法では、エッジ
の方向を得る段階で以下の問題点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

（１）低Ｓ／Ｎの状況では、平滑化のためのウィンドウ
を大きくしなければならず、形状が大きく変動するエッ
ジ、例えば鋸状エッジの場合、その変動に正確に追従で
きない。

【０００５】（２）平滑化のウィンドウを大きくした場
合、近接して並走する複数のエッジを分解できない。

【０００６】（３）画素毎の稜線方向の接続関係を見て
いないので、ノイズ除去が不十分な状況では、隣合った
画素同士の指し示すエッジ方向がまちまちになり、有効
に強調されない場合がある。

【０００７】（４）強調処理が１回しかなされず、結果
が不十分の場合がある。

【０００８】以上の問題点のため、従来は低Ｓ／Ｎの画
像においては、エッジは有効に強調されていなかった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のエッジ強調装置
は、入力画像切り替え手段と方向画像生成手段とエッジ
検出手段と画像合成手段と画像記憶・選択手段とから構
成されるエッジ強調装置において、前記入力画像切り替
え手段は、外部の画像入力装置に入力された画像である
原画像を前記方向画像生成手段に渡し、該原画像を送っ
た後は前記画像合成手段から来る強調画像を、前記方向
画像生成手段に渡し、前記方向画像生成手段は、前記入
力画像切り替え手段から与えられた画像から、局所的な
エッジの方向を示す方向画像を求め、前記エッジ検出手
段は、前記方向画像を基に、前記画像入力手段から来る
前記原画像に対してエッジと平行な方向には平滑化、エ
ッジと垂直な方向には微分を施したエッジ画像を求め、
前記画像合成手段は、得られたエッジ画像をあらかじめ
設定した重みに応じて前記原画像に足し合わせ、その結
果を前記画像記憶・選択手段と前記画像入力切り替え手
段に送り、前記画像記憶・選択手段は、前記画像合成手
段により得られた強調画像を入力とし、前記得られた強
調画像を新しい強調画像としてあらかじめ設定した評価
基準で評価することにより、前記新しい強調画像の得点
を算出し、前記新しい強調画像の得点が既に評価が済み
保持している古い強調画像の得点より高い場合は、前記
古い強調画像の代わりに前記新しい強調画像を保持し、
前記新しい強調画像の得点が低い場合又は強調の繰り返
し回数があらかじめ外部より与えられた回数に達した場
合は、前記古い強調画像を外部の画像表示装置に出力す
るとともに、繰り返し終了制御信号を前記入力画像切り
替え手段に出力することを特徴とする。

【００１０】又、本発明のエッジ強調装置は、前記方向
画像生成手段は、ウィンドウパラメーター設定部と基点
ウィンドウ設定部と候補ウィンドウ設定部と類似度計算
部と類似度保存・比較部と履歴画像記憶部と方向画像記
憶部と相関画像記憶部と基点ウィンドウ設定制御部とか
ら構成され、前記ウィンドウパラメーター設定部は、部
分画像を切り出す際に設定が必要なウィンドウの大きさ
及び形状とウィンドウ内の重みを外部から与えられた値
に従い決定し、前記基点ウィンドウ設定部は、前記入力
画像切り替え手段より受け取る画像上の、前記基点ウィ
ンドウ設定制御部により指示された座標に、前記ウィン
ドウパラメーター設定部で決定された大きさ・形状の基
点ウィンドウを設定し、該基点ウィンドウ内の画像を基
点ウィンドウ部分画像として切り出し保存し、該基点ウ
ィンドウ部分画像とその原画像における座標値を前記類
似度計算部に送り、前記候補ウィンドウ設定部は、前記
基点ウィンドウ設定部の設定を受け取り、前記入力画像
切り替え手段より受け取る画像上に、基点となるウィン
ドウの近傍で当該ウィンドウと類似度の高いウィンドウ
の候補を複数設定し、全ての候補ウィンドウについて、
ウィンドウで区切られた部分画像を候補ウィンドウ部分
画像とし、その候補ウィンドウ部分画像とその原画像に
おける座標値を前記類似度計算部に送り、前記類似度計
算部は、全ての候補ウィンドウ内の部分画像について、
前記基点ウィンドウ部分画像との間で外部より与えられ
た計算手法に従って類似度を計算し、計算結果と各候補
ウィンドウの座標値を前記類似度保存・比較部に渡し、
前記類似度保存・比較部は、前記類似度計算部によって
得られた各候補ウィンドウに対する類似度及び各候補ウ
ィンドウの座標値を保存し、最も類似度の高い候補ウィ
ンドウを次期基点ウィンドウ候補とし、前記相関画像記
憶部に保持されている相関画像において、該次期基点ウ
ィンドウ候補の座標に、該次期基点ウィンドウ候補と、
現在基点ウィンドウとしている基点ウィンドウとは全く
別の基点ウィンドウとの間で過去に計算された類似度が
存在するならば、その過去の類似度と現在計算された類
似度を比較し、過去の類似度の方が大きければ基点ウィ
ンドウ更新信号を前記基点ウィンドウ設定制御部に送
り、反対に現在の類似度の方が 大きければ、現在の類似
度と前記次期基点ウィンドウ候補の座標を前記相関画像
記憶部に送り、更に前記次期基点ウィンドウ候補の座標
と前記基点ウィンドウの座標を前記方向画像記憶部に送
り、同時に次期基点ウィンドウ候補の座標を前記履歴画
像機億部に送り、前記基点ウィンドウ設定制御部は、前
記類似度保存・比較部から前記基点ウィンドウ更新信号
を受け取ったら、前記履歴画像記憶部に保持される履歴
画像において、探索済み指標が記入されていない座標を
選び出し、そこを新たな基点ウィンドウの座標とし、該
座標を前記基点ウィンドウ設定部に送り、前記類似度保
存・比較部から前記基点ウィンドウ更新信号を受け取っ
ても、前記履歴画像において全画素に探索済み指標が記
入されているならば、処理終了信号を前記方向画像記憶
部に送り、前記類似度保存・比較部から前記基点ウィン
ドウ更新信号の代わりに、前記次期基点ウィンドウ候補
の座標とその現在の基点ウィンドウとの間の類似度を受
け取ったならば、該座標を次期の基点ウィンドウの座標
と確定し、該座標を前記基点ウィンドウ設定部に送り、
前記履歴画像記憶部は、前記入力画像と同じサイズの前
記履歴画像を生成、保持し、前記類似度保存・比較部か
ら、前記次期基点ウィンドウ候補の座標を受け取ったな
らば、前記履歴画像上の該座標に探索済み終了を示す指
標を記入し、前記相関画像記憶部は、前記入力画像と同
じサイズの前記相関画像を生成、保持し、前記類似度保
存・比較部から、前記次期基点ウィンドウ候補の座標と
現在の類似度を受け取ったならば、前記相関画像上の該
座標に該類似度を記入し、前記方向画像記憶部は、前記
入力画像と同じサイズの前記方向画像を生成、保持し、
前記類似度保存・比較部から、前記次期基点ウィンドウ
候補の座標と前記基点ウィンドウの座標を受け取ったな
らば、前記方向画像上、両座標間を直線で結び、該直線
が前記方向画像上の外部より与えられた軸と成す角度を
求め、該角度を前記方向画像上、前記次期基点ウィンド
ウ候補の座標に記入し、前記基点ウィンドウ設定制御部
から前記処理終了信号を受け取ったならば、該方向画像
を出力画

【００１１】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１２】図１は第１の発明の一実施例を示す。図１
において、第１の発明の実施例はテレビカメラ等で構成
される外部の画像入力手段１００と、方向画像生成手段
１０２に送る画像を切り替える 入力画像切り替え手段１
０１と、入力された画像の局所的なエッジの方向を検出
し、該方向を示す画像を生成する方向画像生成手段１０
２と、方向画像に基づいて原画像よりエッジを検出する
エッジ検出手段１０３と、検出されたエッジに基づいて
原画像のエッジ部分を強調する画像合成手段１０４と、
強調された画像を保存し、過去に生成された強調画像と
比較する画像記憶・比較手段１０５と、最終的に選択さ
れた最も好ましく強調された画像を外部に表示するＣＲ
Ｔ等の画像表示手段１０６とを有する。

【００１３】画像入力手段１００はカメラで入力された
画像をデジタル画像信号として画像入力切り替手段１０
１、エッジ検出手段１０３、画像合成手段１０４に送出
する。入力画像切り替え手段１０１は画像入力手段１０
０から画像信号列が送られてきたら、まず最初は該画像
信号列を方向画像生成手段１０２に送出し、以後は画像
合成手段１０４より送られた強調画像を方向画像生成手
段１０２に送出する切り替えを行うものであり、画像記
憶・比較手段１０５より繰り返し終了制御信号を受け取
ったら方向画像生成手段１０２への画像の送出を停止す
る。方向画像生成手段１０２は例えば第２の発明の説明
で詳しく述べる方法を用いることにより、図４（ａ）に
示す様なエッジをもつ画像に対して図４（ｂ）に示す様
に、原画像の任意の座標におけるエッジの方向を例えば
エッジと画像の垂直な方向との成す角度と定義し該角度
を、方向画像上前記座標と同じ座標に記入する。前記方
向画像生成手段は方向画像の生成が終了した後、該方向
画像をエッジ検出手段１０３に送出する。前記エッジ検
出手段１０３は前記方向画像を基に原画像をエッジと平
行な方向にも垂直な方向にも、例えばｘを画素単位、σ
＝３としたｅｘｐ（−ｘ2 ／２σ2 ）というガウシア
ンの重みを付けた移動平均で平滑化し、エッジと垂直な
方向には例えば２次微分を行い、以上操作を行ったエッ
ジ画像の画像合成手段１０４に送出する。画像合成手段
１０４は前記エッジ画像と原画像を例えば単純に足し合
わせる事で強調画像を生成し、前記入力手段１０１と画
像記憶・選択手段１０５に送出する。該画像記憶・選択
手段１０５は強調画像を保存し、過去の強調画像と比較
し、今処理して得た強調画像の方がより強調されてる場
合は該強調画像の方を保存し、過去に処理した方の強調
画像は消去する。ただし、強調の処理があらかじめ設定
した回数に達したならば、過去に処理した方の強調画像
は消去せず、該強調画像を画像表示手段１０６に送出す
ると同時に、入力画像切り替え手段１０１に繰り返し終
了信号を送出する。一方、過去に処理した強調画像の方
がより強調されているならば、該強調画像を画像表示手
段１０６に送出すると同時に、今処理して得た強調画像
は消去し、入力画像切り替え手段１０１に繰り返し終了
信号を送出する。画像表示手段１０６は受け取った強調
画像を表示する。

【００１４】図２は第２の発明の一実施例を示すので、
図１に示す第１の発明における方向画像生成手段１０２
に相当する。図２において、第２の発明の実施例は入力
画像２００上において部分画像を切り出すウィンドウの
大きさと形状を設定するウィンドウパラメータ設定手段
２０１と、該ウィンドウパラメータに従って前記入力画
像上に基点ウィンドウを設定し、該ウィンドウ内の画像
を切り出し基点ウィンドウ部分画像として保持する基点
ウィンドウ設定手段２０２と、基点ウィンドウの近傍に
前記ウィンドウパラメータに従って複数の候補ウィンド
ウを設定し、該ウィンドウ内の画像を切りだし候補ウィ
ンドウ部分画像群として保持する候補ウィンドウ設定手
段２０３と、各候補ウィンドウ部分画像群と前記基点ウ
ィンドウとの間で類似度を計算する類似度計算手段２０
４と、最も類似度の高い候補ウィンドウを選択する類似
度保存・比較手段２０５と、最も類似度の高い候補ウィ
ンドウを新しい基点ウィンドウとする基点ウィンドウ設
定制御手段２０６と、類似度の計算が終了しているかど
うかをチェックするための履歴画像を生成し保存する履
歴画像記憶手段２０７と、前記最も類似度の高い候補ウ
ィンドウの類似度を該候補ウィンドウの座標に記入した
相関画像を生成し保存する相関画像記憶手段２０９と、
入力画像上の局所的なエッジの方向を示す方向画像を生
成し保存し全入力画像につき局所的なエッジの方向が求
まったら方向画像を出力画像２１０として出力する方向
画像記憶手段２０８とを有する。

【００１５】図２においてウィンドウパラメータ設定手
段２０１は、例えばコンピュータの記憶装置上に置か
れ、ウィンドウの大きさと形状、例えば縦４画素横１６
画素の長方形である事が記述されているファイルを読み
込む事によりウィンドウパラメータを決定する。基点ウ
ィンドウ設定手段２０２は図５（ａ）に示す様なエッジ
を持つ入力画像に対して、図５（ｂ）に示す様に基点ウ
ィンドウ設定制御手段２０６により指示された座標に、
前記ウィンドウパラメータ設定手段２０１で決定された
大きさ・形状の基点ウィンドウを設定し、該基点ウィン
ドウ内の画像を基点ウィンドウ部分画像として切り出し
保存する。候補ウィンドウ設定手段２０３は図５（ｃ）
に示す様に基点ウィンドウの近傍、例えば基点ウィンド
ウの中心座標の４画素下方で基点ウィンドウの中心座標
の左側２４画素から右側２４画素内に８画素おきに候補
ウィンドウを５個設定し、該ウィンドウ内の画像を候補
ウィンドウ部分画像群として切り出し保存する。類似度
計算手段２０４は例えば基点ウィンドウ部分画像を左か
ら右、上から下へとラスタースキャンして、部分画像の
画素値を１次元に並べ、それをベクトルＡとし、候補ウ
ィンドウも同様にラスタースキャンし、それをベクトル
Ｂとした時、例えばＡ・Ｂ／｜Ａ｜｜Ｂ｜を類似度とし
て、該類似度を前記各候補ウィンドウ部分画像と前記基
点ウィンドウ部分画像とで計算する。類似度保存・比較
手段２０５は前記類似度計算手段２０４で得られた全類
似度を保存し、その中から最も高い値を示す類似度を選
び出し、その類似度を与えた候補ウィンドウを次期基点
ウィンドウ候補として、相関画像記憶手段２０９に保持
されている相関画像において、該次期基点ウィンドウ候
補の中心座標に、該次期基点ウィンドウ候補と別の基点
ウィンドウとの間で過去に計算された、類似度が存在す
るならば、該過去の類似度と現在計算された類似とでそ
の値を比較し、過去の類似度の方が大きければ基点ウィ
ンドウ更新信号を基点ウィンドウ設定制御手段２０６に
送出し、一方現在の類似度の方が大きければ、現在の類
似度と次期基点ウィンドウ候補の座標を相関画像記憶手
段２０９に送出し、更に次期基点ウィンドウ候補の座標
と前記基点ウィンドウの座標を方向画像記憶手段２０８
に送出し、次期基点ウィンドウ候補の座標を履歴画像記
憶手段２０７と基点ウィンドウ設定制御手段２０６に送
出する。基点ウィンドウ設定制御手段２０６は基点ウィ
ンドウ更新信号を受け取ったら履歴画像記憶手段２０７
に保持される履歴画像において、探索済み指標が記入さ
れていない座標に中心の座標が来る様に基点ウィンドウ
の座標を確定し、該座標を前記基点ウィンドウ設定手段
２０２に送出し、前記履歴画像において全画素に探索済
み指標が記入されているならば、処理終了信号を方向画
像記憶手段２０８に送出し、次期基点ウィンドウ候補の
座標を受け取ったならば該座標を次期の基点ウィンドウ
の座標と確定し、該座標を前記基点ウィンドウ設定手段
２０２に送出する。履歴画像記憶手段２０７は履歴画像
を生成、保持し、次期基点ウィンドウ候補の座標を受け
取ったならば履歴画像上の該座標に探索済み終了指標を
記入する。相関画像記憶手段２０９は相関画像を生成、
保持し、次期基点ウィンドウ候補の座標と現在の類似度
とを受け取ったらなば、相関画像上の該座標に該類似度
を記入する。方向画像記憶手段２０８は方向画像を生成
し、保持し、前記基点ウィンドウの座標と前記次期基点
ウィンドウ候補の座標を受け取ったならば、前記方向画
像上、両座標間を直線で結び、該直線と前記方向画像の
垂直方向との成す角度を計算し、該角度を前記方向画像
上、前記次期基点ウィンドウ候補の座標に記入し、処理
終了信号を受け取ったならば、該方向画像を出力画像２
１０として出力する。

【００１６】図３は第１の発明の一実施例を示す図１に
おける画像記憶・選択手段１０５の一実施例を示す。図
３において画像記憶・選択手段は入力画像３００を２値
化しエッジ候補断片群を検出する画像２値化手段３０１
と、各エッジ候補断片にラベルを貼るラベリング手段３
０２と、位置情報を基にエッジ候補断片を接続してエッ
ジ候補を形成するエッジ候補接続手段３０３と、エッジ
候補の内基準に満たない候補を消去するエッジ確定手段
３０４と、今得られたエッジ画像からある基準に基づい
て得点を計算し、過去に得られたエッジ画像の得点と比
較し、その結果を強調画像記憶手段３０６に送出し、そ
の結果に従って繰り返し制御に関する信号を発信する得
点算出・比較手段３０５と、強調画像とその得点を保持
し、前記得点算出・比較手段３０５で行った得点の比較
に従って強調画像を出力画像３０７として出力する強調
画像記憶手段３０６から構成される。

【００１７】図３において画像２値化手段３０１は、入
力画像３００を例えば画像データにおける各画素の輝度
の最大値をｍａｘ、最小値をｍｉｎとした場合、（ｍａ
ｘ−ｍｉｎ）×０．１をしきい値として、該しきい値よ
り輝度の高いものは１、低いものは０という様に２値化
する。ラベリング手段３０２は２値化された画像におい
て、エッジ候補部分と呼ばれる、１という値を与えられ
た全ての画素、に各々別の数値を与えるという具合にラ
ベルを貼る。エッジ候補接続手段３０３は例えば画像上
水平軸方向にプラスマイナス１ピクセル以内、画像上垂
直軸方向には１ピクセル以内の近傍にある２つのエッジ
候補部分は１つのエッジを成すと見なし、２つのエッジ
候補部分のラベルを貼替え、エッジ候補部分を接続して
いき、エッジ候補を形成せしめる。エッジ確定手段３０
４は各エッジ候補の長さを計測し、例えば８０画素をし
きい値とし、該しきい値より短いエッジ候補はノイズと
みなして消去し、長いエッジ候補はエッジとみなしてエ
ッジと確定する。得点算出・比較手段３０５は前記エッ
ジ確定手段により得られたエッジ画像において、例えば
検出された全エッジの長さを合計し、その結果を得点と
し、強調画像記憶手段３０６に保存されている過去の得
点と比較し、今得られた得点の方が高ければ強調画像更
新信号を前記強調画像記憶手段３０６に送出し、低けれ
ば繰り返し終了信号を前記強調画像記憶手段３０６と入
力画像切り替え手段１０１に送出する。なお、図３では
入力画像切り替え手段１０１への送出については図示し
ていない。強調画像記憶手段３０６は強調画像更新信号
を受け取った場合には過去に記憶された入力画像を消去
し、新しく入力された入力画像を記憶し、繰り返し終了
信号を受け取った場合には現在記憶されている入力画像
を出力画像３０７として出力する。

【００１８】

【発明の効果】

（１）１回の平滑化処理だけではノイズ除去が不十分な
ため、得られる局所的なエッジ方向の真のエッジ方向と
の不一致が非常に大きく、エッジが有効に強調されない
可能性がある場合でも、繰り返し処理をすることによ
り、平滑化の度合が大きくなり、該不一致を小さくする
ことが出来る。しかし、繰り返し回数を多くすると平滑
化過多になり、エッジの形状の細かい構造が失われるだ
けでなく、Ｓ／Ｎが低く、長さの短いエッジはノイズに
埋もれてしまい検出出来なくなる。第１の発明では強調
処理を繰り返し、例えば前記画像記憶・選択手段１０５
の実施例で説明した基準で強調画像を選ぶ事が出来る様
にする事により、その基準の下で最も好ましく強調され
ている画像が出力される様になる効果がある。

【００１９】（２）画像の局所的な輝度曲面の勾配を計
算して局所的なエッジの方向を求める場合は、ノイズ過
多の場合図６（ａ）で示す様なエッジを持つ画像に対し
て、例えば図６（ｂ）の様に隣接する画素でエッジの方
向が全く違うという事が起こる場合があり、エッジが有
効に強調されなかった。本発明ではエッジは連続してい
るという条件が入っているため、エッジの方向が図６
（ｃ）で示す様に得られ、隣接した画素間でエッジの方
向が大きく異ならない効果がある。

【００２０】（３）エッジの方向を見つけるとき、類似
度を計算してエッジの断面の形状を見て、２点間を接続
しているので、例えばＡ，Ｂ２つのエッジが交差してい
る図７（ａ）の場合、図７（ｂ）の様に交差の前後で接
続すべきエッジを取り違えたり、図７（ｃ）の様に交差
した点でＡが途切れていると誤った判断をしたりし難く
なる効果がある。

【００２１】（４）図８（ａ）に示す様な上下に続くサ
イン波状エッジの場合、輝度曲面の勾配によりエッジの
方向を求める方法では、精度を上げるために平滑化のウ
ィンドウを図８（ｂ）におけるＡの様に大きく取るとエ
ッジの構造が失われ、一方、エッジの構造を保つためＢ
の様に横長にすると、勾配の縦方向成分の精度が低くな
る欠点があるが、本発明では類似度の精度はウィンドウ
の面積のみに依存しその形状は問わないため、図８
（ｃ）におけるＣ，Ｄの様にウィンドウを横長にするこ
とによりエッジの構造を失わずに精度を上げることが出
来る。

【００２２】（５）図９（ａ）に示す様に複数のエッジ
が近接して上下方向に並走する場合、輝度曲面の勾配に
よりエッジの方向を求める方法では、精度を上げるため
に平滑化のウィンドウを図９（ｂ）におけるＡの様に大
きく取ると３本のエッジが分解されず、空間分解能を保
つためＢの様に縦長にすると、勾配の横方向成分の精度
が低くなるが、本発明では、図９（ｃ）におけるＣ，Ｄ
の様にウィンドウを縦長にすることによりエッジの構造
を失わずに精度を上げることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施例を示すブロック図であ
る。

【図２】第２の発明の一実施例を示すブロック図であ
る。

【図３】上記の発明における画像記憶・選択手段の一実
施例である。

【図４】上記の発明におけるエッジ画像、方向画像の具
体例を示す図である。

【図５】上記の発明における入力画像及び、ウィンドウ
の設定の例を示す図である。

【図６】従来手法と比較し上記発明の効果を示す図であ
る。

【図７】従来手法と比較し上記発明の効果を示す図であ
る。

【図８】従来手法と比較し上記発明の効果を示す図であ
る。

【図９】従来手法と比較し上記発明の効果を示す図であ
る。

【符号の説明】

１００ 画像入力手段 １０１ 入力画像切り替え手段 １０２ 方向画像生成手段 １０３ エッジ検出手段 １０４ 画像合成手段 １０５ 画像記憶・選択手段１０６ 画像表示手段 ２００ 入力画像 ２０１ ウィンドウパラメータ設定手段 ２０２ 基点ウィンドウ設定手段 ２０３ 候補ウィンドウ設定手段 ２０４ 類似度計算手段 ２０５ 類似度保存・比較手段 ２０６ 基点ウィンドウ設定制御手段 ２０７ 履歴画像記憶手段 ２０８ 方向画像記憶手段 ２０９ 相関画像記憶手段 ２１０ 出力画像 ３００ 入力画像 ３０１ 画像２値化手段 ３０２ ラベリング手段 ３０３ エッジ候補接続手段 ３０４ エッジ確定手段 ３０５ 得点算出・比較手段 ３０６ 強調画像記憶手段 ３０７ 出力画像

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像切り替え手段と方向画像生成手
   段とエッジ検出手段と画像合成手段と画像記憶・選択手
   段とから構成されるエッジ強調装置において、前記入力
   画像切り替え手段は、外部の画像入力装置に入力された
   画像である原画像を前記方向画像生成手段に渡し、該原
   画像を送った後は前記画像合成手段から来る強調画像
   を、前記方向画像生成手段に渡し、 前記方向画像生成手段は、前記入力画像切り替え手段か
   ら与えられた画像から、局所的なエッジの方向を示す方
   向画像を求め、 前記エッジ検出手段は、前記方向画像を基に、前記画像
   入力手段から来る前記原画像に対してエッジと平行な方
   向には平滑化、エッジと垂直な方向には微分を施したエ
   ッジ画像を求め、前記画像合成手段は、得られたエッジ
   画像をあらかじめ設定した重みに応じて前記原画像に足
   し合わせ、その結果を前記画像記憶・選択手段と前記画
   像入力切り替え手段に送り、 前記画像記憶・選択手段は、前記画像合成手段により得
   られた強調画像を入力とし、前記得られた強調画像を新
   しい強調画像としてあらかじめ設定した評価基準で評価
   することにより、前記新しい強調画像の得点を算出し、
   前記新しい強調画像の得点が既に評価が済み保持してい
   る古い強調画像の得点より高い場合は、前記古い強調画
   像の代わりに前記新しい強調画像を保持し、前記新しい
   強調画像の得点が低い場合又は強調の繰り返し回数があ
   らかじめ外部より与えられた回数に達した場合は、前記
   古い強調画像を外部の画像表示装置に出力するととも
   に、繰り返し終了制御信号を前記入力画像切り替え手段
   に出力することを特徴とするエッジ強調装置。
2. 【請求項２】前記方向画像生成手段は、ウィンドウパラ
   メーター設定部と基点ウィンドウ設定部と候補ウィンド
   ウ設定部と類似度計算部と類似度保存・比較部と履歴画
   像記憶部と方向画像記憶部と相関画像記憶部と基点ウィ
   ンドウ設定制御部とから構成され、 前記ウィンドウパラメーター設定部は、部分画像を切り
   出す際に設定が必要なウィンドウの大きさ及び形状とウ
   ィンドウ内の重みを外部から与えられた値に従い決定
   し、 前記基点ウィンドウ設定部は、前記入力画像切り替え手
   段より受け取る画像上の、前記基点ウィンドウ設定制御
   部により指示された座標に、前記ウィンドウパラメータ
   ー設定部で決定された大きさ・形状の基点ウィンドウを
   設定し、該基点ウィンドウ内の画像を基点ウィンドウ部
   分画像として切り出し保存し、該基点ウィンドウ部分画
   像とその原画像における座標値を前記類似度計算部に送
   り、 前記候補ウィンドウ設定部は、前記基点ウィンドウ設定
   部の設定を受け取り、前記入力画像切り替え手段より受
   け取る画像上に、基点となるウィンドウの近傍で当該ウ
   ィンドウと類似度の高いウィンドウの候補を複数設定
   し、全ての候補ウィンドウについて、ウィンドウで区切
   られた部分画像を候補ウィンドウ部分画像とし、その候
   補ウィンドウ部分画像とその原画像における座標値を前
   記類似度計算部に送り、 前記類似度計算部は、全ての候補ウィンドウ内の部分画
   像について、前記基点ウィンドウ部分画像との間で外部
   より与えられた計算手法に従って類似度を計算し、計算
   結果と各候補ウィンドウの座標値を前記類似度保存・比
   較部に渡し、 前記類似度保存・比較部は、前記類似度計算部によって
   得られた各候補ウィンドウに対する類似度及び各候補ウ
   ィンドウの座標値を保存し、最も類似度の高い候補ウィ
   ンドウを次期基点ウィンドウ候補とし、前記相関画像記
   憶部に保持されている相関画像において、該次期基点ウ
   ィンドウ候補の座標に、該次期基点ウィンドウ候補と、
   現在基点ウィンドウとしている基点ウィンドウとは全く
   別の基点ウィンドウとの間で過去に計算された類似度が
   存在するならば、その過去の類似度と現在計算された類
   似度を比較し、過去の類似度の方が大きければ基点ウィ
   ンドウ更新信号を前記基点ウィンドウ設定制御部に送
   り、反対に現在の類似度の方が 大きければ、現在の類似
   度と前記次期基点ウィンドウ候補の座標を前記相関画像
   記憶部に送り、更に前記次期基点ウィンドウ候補の座標
   と前記基点ウィンドウの座標を前記方向画像記憶部に送
   り、同時に次期基点ウィンドウ候補の座標を前記履歴画
   像機億部に送り、 前記基点ウィンドウ設定制御部は、前記類似度保存・比
   較部から前記基点ウィンドウ更新信号を受け取ったら、
   前記履歴画像記憶部に保持される履歴画像において、探
   索済み指標が記入されていない座標を選び出し、そこを
   新たな基点ウィンドウの座標とし、該座標を前記基点ウ
   ィンドウ設定部に送り、前記類似度保存・比較部から前
   記基点ウィンドウ更新信号を受け取っても、前記履歴画
   像において全画素に探索済み指標が記入されているなら
   ば、処理終了信号を前記方向画像記憶部に送り、前記類
   似度保存・比較部から前記基点ウィンドウ更新信号の代
   わりに、前記次期基点ウィンドウ候補の座標とその現在
   の基点ウィンドウとの間の類似度を受け取ったならば、
   該座標を次期の基点ウィンドウの座標と確定し、該座標
   を前記基点ウィンドウ設定部に送り、 前記履歴画像記憶部は、前記入力画像と同じサイズの前
   記履歴画像を生成、保持し、前記類似度保存・比較部か
   ら、前記次期基点ウィンドウ候補の座標を受け取ったな
   らば、前記履歴画像上の該座標に探索済み終了を示す指
   標を記入し、 前記相関画像記憶部は、前記入力画像と同じサイズの前
   記相関画像を生成、保持し、前記類似度保存・比較部か
   ら、前記次期基点ウィンドウ候補の座標と現在の類似度
   を受け取ったならば、前記相関画像上の該座標に該類似
   度を記入し、 前記方向画像記憶部は、前記入力画像と同じサイズの前
   記方向画像を生成、保持し、前記類似度保存・比較部か
   ら、前記次期基点ウィンドウ候補の座標と前記基点ウィ
   ンドウの座標を受け取ったならば、前記方向画像上、両
   座標間を直線で結び、該直線が前記方向画像上の外部よ
   り与えられた軸と成す角度を求め、該角度を前記方向画
   像上、前記次期基点ウィンドウ候補の座標に記入し、前
   記基点ウィンドウ設定制御部から前記処理終了信号を受
   け取ったならば、該方向画像を出力画像２１０として出
   力することを特徴とする 請求項１記載のエッジ強調装
   置。