エッジ抽出装置、測量機、およびプログラム
【課題】対象物の輪郭以外のノイズ検出を低減すると共に、その操作性を向上する。
【解決手段】
エッジ抽出装置は、画像からエッジ強度を算出してエッジ検出を行うエッジ検出部と、エッジ検出部が検出したエッジをラベリング処理し、かつ、エッジの長さを求めるラベリング処理部と、ラベリング処理部が求めたエッジの長さとエッジ検出部が算出したエッジ強度とを対応付けた値によってエッジの強調処理を行うエッジ強調処理部と、エッジ強調処理部によって強調された画像に対して、調整可能とされる閾値により２値化処理を施し、エッジを抽出するエッジ抽出部とを備える。
【解決手段】
エッジ抽出装置は、画像からエッジ強度を算出してエッジ検出を行うエッジ検出部と、エッジ検出部が検出したエッジをラベリング処理し、かつ、エッジの長さを求めるラベリング処理部と、ラベリング処理部が求めたエッジの長さとエッジ検出部が算出したエッジ強度とを対応付けた値によってエッジの強調処理を行うエッジ強調処理部と、エッジ強調処理部によって強調された画像に対して、調整可能とされる閾値により２値化処理を施し、エッジを抽出するエッジ抽出部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像から対象物の輪郭などを抽出するエッジ抽出装置に係り、特にエッジの長さと強度に基づいてエッジを抽出するエッジ抽出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像からエッジを検出する種々の方法が知られている。エッジとは、濃淡画像内で輝度が急峻に変化している部分である。通常、急峻な変化は、対象物の輪郭で起きるため、エッジ検出の結果から対象物の輪郭を抽出することができる。
【０００３】
エッジ検出は、局所的な画素の輝度値の変化を調べ、その変化が大きい部分をエッジとして検出することで行われる。代表的なエッジの検出方法として、微分フィルタを用いるものがあり、例えば、ソーベル、ラプラシアン、プリューウィット、ロバーツ等のフィルタが用いられる。
【０００４】
しかしながら、これらの微分フィルタは、輝度情報のみに基づいてエッジを検出するものであるため、対象物内部の模様や色変化も検出してしまい、対象物の概略形状である輪郭のみを検出するのは困難である。このような課題を解決する手段として、例えば特許文献１が開示されている。特許文献１に記載の発明は、まずエッジ方向を推定し、推定したエッジ方向と各位置におけるグラディエントからエッジ強度を算出するものである。これにより、エッジの指向性を得ることができるため、対象物の輪郭を構成するエッジのみを検出することができる。
【０００５】
一方、エッジの長さおよび湾曲度に基づいて対象物の輪郭か否かを判定するエッジ検出方法も開示されている（例えば、特許文献２）。特許文献２に記載の発明によれば、短いエッジや急激に湾曲しているようなエッジをノイズとみなすことで、輪郭のみを検出することができる。
【特許文献１】特開平８−３２９２５２号公報
【特許文献２】特開２００１−１７７７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の発明は、エッジ方向を推定するために、オペレータが指定した輪郭上の点群から３次スプライン曲線を生成するため、自動的に対象物の輪郭のみを検出することは困難である。また、３次またはこれと異なる次数のスプライン曲線を演算する処理は処理時間が掛る。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の発明は、微分フィルタにより検出したエッジ強度をエッジの長さに関係付けて閾値処理を行う旨を開示していない。このため、エッジの強度が強いにも関わらず、エッジの長さが短いためにエッジが検出されないといった課題が残る。また、エッジの長さおよび湾曲度を別々のパラメータとして閾値処理する場合には、直感的に所望のエッジを抽出するのが困難であり、操作性が悪いものとなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題に鑑み、対象物の輪郭以外のノイズ検出を低減すると共に、その操作性を向上する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、画像からエッジ強度を算出してエッジ検出を行うエッジ検出部と、前記エッジ検出部が検出したエッジをラベリング処理し、かつ、前記エッジの長さを求めるラベリング処理部と、前記ラベリング処理部が求めたエッジの長さと前記エッジ検出部が算出したエッジ強度とを対応付けた値によってエッジの強調処理を行うエッジ強調処理部と、前記エッジ強調処理部によって強調された画像に対して、調整可能とされる閾値により２値化処理を施し、エッジを抽出するエッジ抽出部とを備えることを特徴とするエッジ抽出装置である。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、エッジの長さとエッジ強度とを対応付けた値によって画像が２値化される。このため、エッジの長さが相対的に短く、かつ、エッジ強度が相対的に弱いものは、ノイズとして除去され、エッジの長さが短くてもエッジ強度が強いものや、エッジ強度が弱くてもエッジの長さが長いものは、除去されない。この態様により、対象物の輪郭以外のノイズ検出を低減することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッジ検出部は、ソーベルフィルターに代表される微分フィルターによりエッジ検出を行うことを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、微分フィルタを用いることで、ノイズ検出を抑えながら、多くのエッジを簡易に検出することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッジ抽出部の閾値は、単一の操作部により調整可能に構成されていることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、１つのパラメータ（エッジの長さとエッジ強度とを対応付けた値）のみで対象物の輪郭を抽出できるため、操作性が向上する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記操作部は、単一のスライダー操作部により調整可能に構成されていることを特徴とする。請求項４に記載の発明によれば、パラメータ（エッジの長さとエッジ強度とを対応付けた値）が単一のスライダー操作部により調整できるため、操作性が向上する。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッジ検出部の処理に先立ち、前処理を行う前処理部を備え、前記前処理部の処理内容は、対象物の特徴に応じて変更可能に構成されていることを特徴とする。請求項５に記載の発明によれば、対象物の輪郭が周辺に比べて暗い場合や、対象物が周辺に比べて輝度の凹凸が激しい場合には、対象物の特徴に応じて前処理の内容を変更することで、対象物の輪郭の検出精度が向上し、ノイズ検出を低減することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッジ検出部の処理に先立ち、縮小処理を行う前処理部を備えていることを特徴とする。請求項６に記載の発明によれば、縮小処理により解像度を落とすことで、ノイズの検出を抑えると共に、その後の処理時間を短縮することができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッジ抽出部によって抽出された画素数と抽出されなかった画素数の比をＳ／Ｎ比として定義し、前記エッジ検出部は、前記Ｓ／Ｎ比に基づいてエッジ強度の閾値を自動決定してエッジ検出を行うことを特徴とする。請求項７に記載の発明によれば、エッジ強度が相対的に弱い場合であっても、ノイズの発生を抑えながらエッジを検出することができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジ同士の交点を検出する交点検出部を備えることを特徴とする。請求項８に記載の発明によれば、エッジ同士の交点を検出することで、対象物の輪郭形状を推定することができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記交点検出部は、前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジの端点から回帰直線を求め、前記回帰直線同士の交点を検出することを特徴とする。請求項９に記載の発明によれば、エッジの端点から回帰直線を求めることで、エッジ同士の交点の検出を高速に処理することができる。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッジ検出部が検出したエッジのコーナーを除去するコーナー除去部を備えることを特徴とする。請求項１０に記載の発明によれば、対象物の輪郭以外のエッジは、対象物の輪郭エッジと比べてコーナーが多いため、コーナーを除去されて分割されたエッジの長さに基づいてエッジを抽出することで、対象物の輪郭エッジのみが抽出され易くなる。また、コーナー除去による輪郭エッジの抽出は、公知のハフ変換を用いて検出する場合と比べ、高速に処理することができる。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記コーナー除去部が除去するコーナーの角度は調整可能に構成されていることを特徴とする。請求項１１に記載の発明によれば、除去するコーナーの角度を調整することで、直線成分で構成される輪郭エッジ、または、曲線成分で構成される輪郭エッジを抽出することができる。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、請求項８に記載の構成を有する測量機において、前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジ、または、前記交点検出部によって検出された交点もしくは端点を視準して測定を行うように構成されていることを特徴とする測量機である。請求項１２に記載の発明によれば、測量機は、抽出されたエッジ、交点、または端点のみを測定するため、測定エリア全体を走査して測定する場合と比べ、高速に測定を行うことができる。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、画像からエッジ強度を算出してエッジ検出を行うエッジ検出ステップと、前記エッジ検出部が検出したエッジをラベリング処理し、かつ、前記エッジの長さを求めるラベリング処理ステップと、前記ラベリング処理部が求めたエッジの長さと前記エッジ検出部が算出したエッジ強度とを対応付けた値によってエッジの強調処理を行うエッジ強調処理ステップと、前記エッジ強調処理部によって強調された画像に対して、調整可能とされる閾値により２値化処理を施し、エッジを抽出するエッジ抽出ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。請求項１３に記載の発明によれば、対象物の輪郭以外のノイズ検出を低減することができる。
【００２３】
請求項１４に記載の発明は、請求項８に記載の構成を有する測量機に実行させるためのプログラムであって、前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジ、または、前記交点検出部によって検出された交点もしくは端点を視準して測定を行う測定ステップを測量機に実行させるためのプログラムである。請求項１４に記載の発明によれば、測量機に抽出されたエッジ、交点、または端点のみを測定させるため、測定エリア全体を走査して測定させる場合と比べ、高速に測定を行わせることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、対象物の輪郭以外のノイズ検出を低減すると共に、その操作性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
１．第１の実施形態
以下、エッジ抽出装置およびプログラムの一例について説明する。
【００２６】
エッジ抽出とは、画像中から対象物の特徴（輪郭線やその端点および交点）を自動で抽出する処理である。図１は、抽出する特徴を説明するための図面代用写真である。図１には対象物である石垣が示されている。抽出する石垣の特徴とは、実線で示される個々の石の輪郭線と、その輪郭線同士の交点（丸印）もしくは輪郭線の端点であり、細部の特徴である石の模様部分はノイズとして判断する。
【００２７】
図２は、エッジ抽出プログラムの概略フローチャートである。このエッジ抽出プログラムは、ＣＤＲＯＭ等の記憶媒体に格納して提供可能である。エッジ抽出プログラムは、まず前処理後（ステップＳ１）、エッジ検出を行い（ステップＳ２）、対象物の輪郭であるエッジを抽出し（ステップＳ３）、抽出したエッジ同士の交点を検出する（ステップＳ４）。以下、各工程における処理の詳細について説明する。
【００２８】
（１）前処理部
前処理部は、様々な対象物や撮影環境を想定して、入力画像をエッジ検出に適した画像に画質調整する。図３は、前処理部のフローチャートである。前処理部は、縮小処理して（ステップＳ１−１）、明度補正した後（ステップＳ１−２）、ガウシアンフィルタ（ステップＳ１−３）を行う。
【００２９】
（１−１）縮小処理部
図４は、縮小方法の説明図である。縮小率が１／ｎである場合（面積比で１／ｎ２）、縮小処理部は、ｎ×ｎの画素マトリクスにおける輝度の平均値を算出し、算出した平均値でｎ×ｎの画素を１画素に置き換える。例えば、図４に示すように縮小率がｎ＝１／３とした場合、３×３の画素は、それらの平均値を輝度とする１画素に置き換えられる。
【００３０】
図５は、縮小処理を行った場合におけるエッジ検出比較を示す図面代用写真である。図５（Ａ）は縮小無し、図５（Ｂ）は縮小率＝１／２、図５（Ｃ）は縮小率＝１／３である。図５に示すように、石の輪郭部分の検出具合は同程度であるが、石の模様部分（ノイズ）の検出は縮小率＝１／３の画像が最も少ない。また、縮小することにより、その後の処理時間の短縮化が図られる。なお、縮小率は、初期値を１／２とし、最終結果を見て、必要であれば、縮小無し、１／３、１／４など縮小率を変更可能とする。
【００３１】
（１−２）明度補正部
様々な照明下を想定して、明度補正を行う。明度補正部は、始めにヒストグラムの引き伸ばしを行い、次に引き伸ばした後の輝度の平均値に基づいてγ補正を行うといった２段階の処理で構成する。ただし、入力画像の最小輝度が０で、最大輝度が２５５の場合には、明度補正部は、ヒストグラムの引き延ばしを行わない。また、輝度の平均値次第で、γ補正が行われない場合もある。
【００３２】
ヒストグラムの伸張は、ヒストグラムを拡張してコントラストを強調する処理である。まず、入力画像の輝度の最小値と最大値を求める。そして、最小値が０、最大値が２５５となるように以下の数１の式を用いて、輝度の線形変換を行う。図６は、入力画像を示す図面代用写真（Ａ）と、ヒストグラム伸張後の画像を示す図面代用写真（Ｂ）と、入力画像のヒストグラム（Ｃ）と、伸張後のヒストグラム（Ｄ）である。
【００３３】
【数１】
【００３４】
なお、明度補正を実行するか否かは選択可能である。図２４は、エッジ抽出プログラムのメニュー画面を示す図である。メニュー画面１の明るさ補正選択部２によって、明度補正の実行非実行が選択可能である。
【００３５】
γ補正もコントラストを改善する処理である。図７は、γ補正における入力輝度と出力輝度の関係図（Ａ）と、γ補正後の画像を示す図面代用写真（Ｂ）である。γ補正によって、明るすぎる画像は暗くなり（γ＞１）、暗すぎる画像は明るくなる（γ＜１）。まず、ヒストグラム伸張処理後の画像の平均輝度ｉを算出し、この平均輝度ｉに基づいてγ補正の係数（γ値）を決めて輝度の変換を行う。平均輝度ｉとγ値との関係を以下の表１に示す。なお、このγ値の設定は、変更可能である。γ値を決定後、以下の数２により入力輝度Ｉから出力輝度Ｉ’を算出する。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【数２】
【００３８】
（１−３）ガウシアンフィルタ部
ノイズの検出を抑制するため、抽出すべきエッジを保存しながら平滑化が可能なガウシアンフィルタを行う。ガウシアンフィルタ部は、注目画素に近い画素に大きな重みを、注目画素から遠い画素には小さい重みを付けた加重平均を取ることで平滑化を行い、広がりを表す標準偏差σの値を変えることで平滑化の度合いを調節する。数４に示すように、平滑化画像Ｆ（ｘ，ｙ）は、数３に示す２次元の等方的なガウス関数Ｇ（ｘ，ｙ）を入力画像ｆ（ｘ，ｙ）に畳み込むことで得られる。
【００３９】
【数３】
【００４０】
【数４】
【００４１】
図９は、ガウシアンフィルタの一例を示す図である。図９に示すガウシアンフィルタは、σ値＝０．８４９３２１８００２８８を数３のガウス関数に代入することで得られる。このとき、図１０に示す３×３の画素マトリクスの注目画素ｂ２の平滑化後の輝度I’は、以下の数５により算出される。図８は、入力画像を示す図面代用写真（Ａ）と、ガウシアンフィルタにより平滑化した画像を示す図面代用写真（Ｂ）である。
【００４２】
【数５】
【００４３】
（２）エッジ検出部
図１１は、エッジ検出部のフローチャートである。エッジ検出部は、微分フィルタを行い（ステップＳ２−１）、細線化した後（ステップＳ２−２）、エッジ強度による閾値処理を行う（ステップＳ２−３）。
【００４４】
（２−１）微分フィルタ部
微分フィルタには、ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）、ラプラシアン（Ｌａｐｌａｃｉａｎ）、プリューウィット（Ｐｒｅｗｉｔｔ）、ロバーツ（Ｒｏｂｅｒｔｓ）等のフィルタを用いる。微分フィルタ部は、微分フィルタを用いてエッジ強度を算出し、エッジ強度画像を作成する。図１２は、ソーベルフィルタのｘ方向の微分フィルタ（Ａ）と、ｙ方向の微分フィルタ（Ｂ）である。図１０に示す３×３の画素マトリクスの注目画素ｂ２におけるｘ方向の偏微分Δｘｆ、ｙ方向の偏微分Δｙｆ、および注目画素ｂ２のエッジ強度Ｉ’は、以下の数６で算出される。
【００４５】
【数６】
【００４６】
エッジ強度画像は、注目画素ｂ２の輝度値を上記数６で得られたエッジ強度I’に置き換えることで得られる。図１３は、入力画像を示す図面代用写真（Ａ）と、微分フィルタ後のエッジ強度画像を示す図面代用写真（Ｂ）である。
【００４７】
（２−２）細線化部
細線化部は、エッジ強度画像に対して線幅を１画素とする細線化を行う。細線化を行うことで、後述の処理が容易となる。細線化には、ヒルディッチ（Ｈｉｌｄｉｔｃｈ）、ドイチュ（Ｄｅｕｔｓｃｈ）、横井、田村等の方法を用いる。
【００４８】
例えば、２値化したエッジ強度画像に対して、上下左右４方向から順次ラスタ走査し、白画素（１）の８近傍の画素を調べて、図１４に示すパターン条件のうち、少なくとも一つに合致すれば、その白画素（１）を黒画素（０）にして消去する。これを、消去ができなくなるまで繰り返す。なお、図１４に示すアスタリスク（＊）は、白画素（１）、黒画素（０）のいずれでもよい旨を表している。
【００４９】
図１４（Ａ）は、左上から右下にラスタ走査する際のパターン条件であり、図１４（Ｂ）は、右下から左上にラスタ走査する際のパターン条件であり、図１４（Ｃ）は、右上から左下にラスタ走査する際のパターン条件であり、図１４（Ｄ）は、左下から右上にラスタ走査する際のパターン条件である。４方向から順次ラスタ走査して処理することにより、エッジは、中央の１画素に細線化される。細線化後のエッジ強度画像を図１５に示す。
【００５０】
（２−３）閾値処理部
閾値処理部は、細線化したエッジ強度画像に対して閾値処理を行うことでノイズを除去する。ただし、低めの閾値（エッジ強度の最大値の約１％以下）で処理することで多くのエッジを残すようにし、ノイズ除去は、後述するエッジ抽出処理で除去することとする。このため、例えばエッジ強度の閾値を２０で２値化する。２値化したエッジ画像を図１６に示す。
【００５１】
（３）エッジ抽出部
図１７は、エッジ抽出部のフローチャートである。エッジ抽出部は、ラベリングを行い（ステップＳ３−１）、ラベリングしたエッジのコーナーを除去した後（ステップＳ３−２）、コーナー除去後のエッジに対して再度ラベリングを行って長さを求め（ステップＳ３−３）、エッジの長さ×エッジ強度の強調画像を作成する（ステップＳ３−４）。そして、エッジの長さ×エッジ強度による閾値処理を行うことで（ステップＳ３−５）、対象物の輪郭となるエッジを抽出する。
【００５２】
（３−１）第１ラベリング処理部
第１ラベリング処理部は、同じ連結成分に属する画素に同じラベルを割り当て、異なる連結成分には異なるラベルを割り当てる。例えば、８近傍型のラベリング処理は、ラスタ走査して暫定的にラベルを振っていく第１ステップと、第１ステップで作成したルックアップテーブルを参照してラベルを更新する第２ステップとで構成される。図１８は、８近傍画素を示す図（Ａ）と、ラベリング処理中の画像とルックアップテーブルを示す図（Ｂ）、（Ｃ）である。
【００５３】
第１ステップでは、図１８（Ａ）に示す近傍画素ｘ２〜ｘ５にいずれもラベルが割り当てられていない場合には、ｘ０に新規ラベルが割り当てられ、図１８（Ｂ）に示すルックアップテーブルに新規ラベルｉが追加される。近傍画素ｘ２〜ｘ５に同一のラベルが割り当てられている場合、またはいずれかにラベルが割り当てられている場合には、そのラベルがｘ０に割り当てられる。近傍画素ｘ２〜ｘ５に異なるラベルが割り当てられている場合には、最も小さいラベルがｘ０に割り当てられる。例えば、図１８（Ｂ）に示す丸印で囲まれた注目画素ｘ０の近傍画素ｘ２〜ｘ５のうちｘ２＝２、ｘ４＝３、ｘ５＝３が割り当てられているため、ｘ０にｍｉｎ（２、３、３）＝２が割り当てられる。この際、ルックアップテーブルは、図１８（Ｃ）に示すように、ラベル３がラベル２と等価であることを表すため、ＬＵＴ（３）にラベル２が代入される。
【００５４】
第２ステップでは、ルックアップテーブルに基づいて、画像中のラベルが等価なラベルに置き換えられる。例えば、図１８（Ｃ）の場合、画像中のラベル３は、全てＬＵＴ（３）＝２に置き換えられる。置き換えるラベルがなくなるまで、この処理が繰り返される。すると、異なる連結成分には異なるラベルが割り当てられる。
【００５５】
（３−２）コーナー除去部
コーナー除去部は、ラベル毎にコーナーを検出し、検出したコーナーを除去する。これにより、直線成分で構成される輪郭や、曲線成分で構成される輪郭が抽出される。例えば、三角、四角といった直線成分で構成される輪郭形状は、コーナーを除去することで３直線、４直線に分断され、後述するエッジ抽出部により、その直線が長い場合にはエッジとして抽出され、短い場合にはノイズとして除去される。そして、後述する交点検出部により、この３直線、４直線の交点を検出し、接続することで、三角、四角といった直線成分で構成される輪郭形状が検出される。また、例えば、楕円といった曲線成分で構成される輪郭形状は、コーナーを除去することで２曲線に分断され、後述するエッジ抽出部により、その曲線が長い場合にはエッジとして抽出され、短い場合にはノイズとして除去される。そして、後述する交点検出部により、この２直線の交点を検出し、接続することで、楕円といった曲線成分で構成される形状が検出される。
【００５６】
以下、コーナーの除去方法について説明する。図１９は、コーナー検出方法を示す図である。コーナーの検出は、注目画素Ｏとその前後ｎ画素先の画素Ａ、Ｂとのベクトルａ、ベクトルｂを求め、ベクトルａとベクトルｂの角度差を以下の数７により算出して行う。
【００５７】
【数７】
【００５８】
例えば、コーナー除去部は、ｎ＝２とし、ベクトルの向きの変化が４５度以上の場合に注目画素Ｏをコーナーであると判断し、これを黒画素に置き換えることでコーナーを除去する。また、除去するコーナーの角度（ベクトルａとベクトルｂの角度差）は、図２４に示すメニュー画面１において、コーナー角度調整部３により調整可能である。これにより、直線成分で構成される輪郭や、曲線成分で構成される輪郭を抽出することができる。
【００５９】
コーナー除去部の処理結果を図２０〜図２２に示す。図２０は、コーナー除去後の石垣画像を示す図面代用写真であり、図２１は、直線成分で構成される輪郭エッジのサンプル画像を示す図面代用写真であり、図２２は、曲線成分で構成される輪郭エッジのサンプル画像を示す図面代用写真である。図２０に示すように、コーナー除去前の図１６と比べ、石垣の模様部分のエッジはコーナーが多いため、コーナーが除去されることでエッジが短くなり、エッジとして抽出され難くなっている。図２１に示す植木の葉の輪郭は、コーナー除去部によってコーナーが除去されてエッジが分断され、エッジの長さが短くなることでノイズとして処理されている。一方、図２１に示すパイプは、直線成分で構成される輪郭エッジであるため、コーナーが除去されず、エッジの長さが長いために、輪郭エッジとして抽出されている。
【００６０】
同様に、図２２に示す道路表面の凹凸は、コーナー除去部によってコーナーが除去されてエッジが分断され、エッジの長さが短くなり、エッジ抽出部によって閾値処理されることで、ノイズとして処理されている。一方、図２２に示すタイヤ痕は、曲線成分で構成される輪郭エッジであるため、コーナーの角度調整によってコーナーが除去されず、エッジの長さが長いために、輪郭エッジとして抽出されている。
【００６１】
なお、直線成分で構成される輪郭や、曲線成分で構成される輪郭の抽出にハフ変換を用いてもよい。ただし、上述したコーナー除去による抽出は、記憶容量、計算量が少ないためハフ変換よりも高速に処理することができる。
【００６２】
（３−３）第２ラベリング処理部
コーナーを除去したことにより同じラベルが連結性を失っているため、第２ラベリング処理部は、コーナー除去後のエッジに対して再度ラベリングを行う。この際、第２ラベリング処理部は、エッジの長さを求めると共に、ステップＳ２−１で算出したエッジ強度の累積値をラベル毎に算出する。ラベリング方法は、第１ラベリング処理部と同様の方法による。
【００６３】
（３−４）エッジ強調処理部
再度ラベリングした後、エッジ強調処理部は、エッジの長さとエッジ強度を掛け合わせた積分値によりエッジの強調処理を行う。各ラベルの輝度は、エッジの長さ×エッジ強度に置き換えられ、エッジの長さ×エッジ強度画像が作成される。
【００６４】
（３−５）エッジ抽出部
エッジ抽出部は、エッジの長さ×エッジ強度画像に対して閾値処理を行うことで輪郭となるエッジを抽出する。閾値は、図２４に示すメニュー画面１において、スライダー操作部４により調整可能である。スライダー操作部４によってエッジ抽出具合（エッジの長さ×エッジ強度による閾値）を調節すると、その結果であるエッジ抽出画像がリアルタイムに表示される。なお、エッジ抽出具合の調整は、スライダー操作部４に限らず、閾値を直接入力する閾値入力部であってもよい。
【００６５】
エッジ抽出部の処理結果について図２３を参照して説明する。図２３は、積分閾値２５０の場合のエッジ抽出画像を示す図面代用写真（Ａ）と、積分閾値１０００の場合のエッジ抽出画像を示す図面代用写真（Ｂ）と、積分閾値４０００の場合のエッジ抽出画像を示す図面代用写真（Ｃ）である。図２３に示すモノクロのチェック格子以外の部分は、エッジの長さは長いが、エッジ強度が微弱であるため、積分閾値を図２３（Ａ）から図２３（Ｃ）へと上げることで、エッジとして抽出されなくなる。しかしながら、モノクロのチェック格子の部分は、エッジの長さが若干短いが、エッジ強度が相対的に強いため、積分閾値を上げたとしてもエッジとして抽出される。
【００６６】
（４）交点検出部
交点検出部は、エッジ抽出の結果に基づいて、エッジ同士の交点を検出する。エッジ同士の交点を検出することで、対象物の輪郭を推定することができる。交点検出には、ハフ変換、回帰直線等を用いる。以下、回帰直線による交点検出方法について説明する。図２５は、交点検出部のフローチャートである。交点検出部は、まず端点検出を行い（ステップＳ４−１）、端点座標に基づいて回帰直線を算出後（ステップＳ４−２）、端点から回帰直線を延長し（ステップＳ４−３）、延長した回帰直線同士の交点を検出する（ステップＳ４−４）。
【００６７】
（４−１）端点検出部
端点検出部は、エッジ抽出部が抽出したエッジ毎に端点座標を求める。図２６は、端点および回帰直線を示す図である。端点検出部は、例えば、注目画素の８近傍のうち１つ画素のみが白画素（１）である場合、注目画素を端点Ｃであると判断する。
【００６８】
（４−２）回帰直線算出部
回帰直線算出部は、各エッジの２つの端点座標に基づいて回帰直線Ｌの傾きとｙ切片を求めることで簡易的に算出する。なお、各エッジ内の全ての画素座標（ｘｉ，ｙｉ）に基づいて、相関係数ｒを算出し、以下の数８から回帰直線の傾きａとｙ切片ｂを求めてもよい。
【００６９】
【数８】
【００７０】
（４−３）回帰直線の延長部
回帰直線の延長部は、回帰直線の傾きおよびｙ切片に基づいて、端点から回帰直線を延長する。各端点から１画素ごと延長し、延長した画素に回帰直線用のラベルを割り当てる。図２７（Ａ）は、回帰直線を延長した結果を示す図である。
【００７１】
（４−４）回帰直線の交点検出部
交点検出部は、延長した画素を注目画素として、その８近傍に３つ以上の回帰直線用ラベルが存在するか否かを調べる。３つ以上の回帰直線用ラベルが存在する場合には、交点検出部は、注目画素を交点として検出し、交点用のラベルを割り当てる。ただし、すでに８近傍に交点用のラベルがある場合には、交点として検出しない。図２７（Ｂ）は、交点検出結果を示す図である。図２７（Ｂ）に示す黒画素は、検出された交点である。
【００７２】
図２４に示すメニュー画面１には、交点・端点選択部５が設けられる。「交点」が選択された場合には交点検出が行われ、「端点」が選択された場合には端点検出のみが行われる。また、端点接続部６によって、端点同士を接続するか否かが選択可能であり、抽出されたエッジ、端点、交点の表示非表示の切替えも可能である。
【００７３】
（第１の実施形態の優位性）
第１の実施形態において、エッジ抽出装置およびプログラムは、エッジの長さ×エッジ強度により閾値処理を行う。このため、エッジの長さが相対的に短く、かつ、エッジ強度が相対的に弱いものは、ノイズとして除去され、エッジの長さが短くてもエッジ強度が強いものや、エッジ強度が弱くてもエッジの長さが長いものは、除去されない。この態様により、対象物の輪郭以外のノイズ検出を低減することができる。
【００７４】
また、図２４に示すように、１つのパラメータ（エッジの長さ×エッジ強度）のみでエッジ抽出具合が調整可能であり、その結果であるエッジ抽出画像がリアルタイムに表示されるため、複数のパラメータを何度か再調整して結果を確認するといった作業を繰り返す必要がない。したがって、所望のエッジを直感的に素早く抽出することができ、操作性が向上している。
【００７５】
２．第２の実施形態
以下、エッジ抽出装置またはプログラムの変形例について説明する。第２の実施形態は、対象物の特徴に応じて前処理の処理内容を変更可能とするものである。
【００７６】
図２４に示すメニュー画面には、オプション機能としてパターン選択部７が設けられる。「無し」を選択した場合の処理は、第１の実施形態に係る前処理と同様となる。
【００７７】
「暗輪郭パターン」オプションは、「石垣」の石の輪郭のように、抽出すべき特徴が周辺に比べて暗い場合に用いる。このオプションを選択することで輪郭の検出精度が向上する。「暗輪郭パターン」オプションによって、前処理部は、明度補正後（ステップＳ１−２）、最小値フィルタを実行する。最小値フィルタは、例えば、注目画素の輝度値を８近傍の輝度値の最小値に置き換えるものである。
【００７８】
「凹凸輝度パターン」オプションは、対象物の特徴が道路のように周辺に比べて輝度の凹凸が激しい場合に使用するものである。「凹凸輝度パターン」オプションを選択することで道路部分のザラつきによるノイズの検出を抑えることができる。「凹凸輝度パターン」オプションによって、前処理部は、ぼかしをきつくしたガウシアンフィルタ（ステップＳ１−３）を実行する。ガウシアンフィルタ部は、σ値＝１を数３のガウス関数に代入することで実数型フィルタを生成して処理を行う。
【００７９】
（第２の実施形態の優位性）
第２の実施形態によれば、対象物の特徴に応じて画質調整を行うため、対象物の輪郭の検出精度が向上し、ノイズ検出を低減することができる。
【００８０】
３．第３の実施形態
以下、エッジ抽出装置またはプログラムの変形例について説明する。第３の実施形態は、Ｓ／Ｎ（シグナル／ノイズ）比によってエッジ検出におけるエッジ強度の閾値を自動決定するものである。
【００８１】
図１１に示す閾値処理（ステップＳ２−３）において、エッジ検出部は、低めの閾値（エッジ強度の最大値の約１％以下、例えば２０）を用いてエッジを検出した。しかしながら、この固定閾値では、エッジ強度が弱い対象物の場合、エッジが検出できない場合がある。ステップＳ２−３においてエッジが検出できない場合、ステップＳ３−５におけるエッジの長さ×エッジ強度の閾値処理自体が不可能となる。逆に固定閾値を更に下げると、新たなノイズを検出してしまうといった問題がある。
【００８２】
そこで、ステップＳ２−３における閾値をＳ／Ｎ比により自動決定する。Ｓ／Ｎ比は、例えば、エッジ強度の閾値を２０、エッジの長さ×エッジ強度の閾値を２．０に固定した場合に、最終的にエッジとして採用された画素数を「シグナル」とし、採用されなかった画素数を「ノイズ」として、以下の数９により算出するものである。
【００８３】
【数９】
【００８４】
以下の表２は、複数のサンプル画像（図示省略）についてＳ／Ｎ比を算出したものである。サンプル画像のうちエッジ強度が比較的微弱な「居室」、「工場」は、Ｓ／Ｎ比が２．０以上であり、これらは３番目にＳ／Ｎ比が大きい「教会」（０．７７）の３倍以上の値となった。
【００８５】
【表２】
【００８６】
Ｓ／Ｎ比はノイズレベルを示しているため、Ｓ／Ｎ比によってステップＳ２−３における閾値を下げてよいか否かを自動決定することができる。例えば、表２の結果によれば、エッジ検出部は、Ｓ／Ｎ比が２．０以上の場合にはノイズが少ないため、ステップＳ２−３における閾値を１５とすることで多くのエッジを検出し、Ｓ／Ｎ比が２．０未満の場合にはノイズが多いため、エッジ強度による閾値を２０とすることで、ノイズの検出を抑えることができる。
【００８７】
（第３の実施形態の優位性）
第３の実施形態において、エッジ強度が弱い対象物であっても、ノイズの発生を抑えながらエッジを検出することができる。
【００８８】
４．第４の実施形態
以下、エッジ抽出装置またはプログラムを用いた測量機（トータルステーション）について説明する。第４の実施形態に係る測量機は、抽出されたエッジ、端点、交点を視準して測定を行う画像トータルステーションである。
【００８９】
（測量機の構成）
以下、測量機の構成について図２８〜図３０を参照して説明する。図２８は、測量機の断面図（Ａ）および外観図（Ｂ）である。測量機１０は、三脚に取り付けられた基板部８と、基板部８上で鉛直軸９を中心に回転可能に軸支された測量機本体１１と、測量機本体１１に設けられた水平軸１２を中心に回転可能に軸支された鏡筒部１３と、表示装置２０とを備えている。
【００９０】
測量機本体１１には、鏡筒部１３を鉛直軸９回りに水平回転させる水平駆動部２１が設けられる。水平駆動部２１は、水平回転駆動ギア１４を介して水平回転モータ１５により鏡筒部１３を水平回転させる。また、鉛直軸９には水平角エンコーダにより水平角を検出する水平測角部１６が設けられる。
【００９１】
鏡筒部１３には、鏡筒部１３を水平軸１２回りに鉛直回転させる鉛直駆動部２２が設けられる。鉛直駆動部２２は、鉛直回転駆動ギア１７を介して鉛直回転モータ１８により鏡筒部１３を鉛直回転させる。また、水平軸１２には鉛直角エンコーダにより鉛直角を検出する鉛直測角部１９が設けられる。
【００９２】
測量機１０は、水平駆動部２１および鉛直駆動部２２を駆動して測定点に視準位置を合わせる。測定点が視準中心となった時、測量機１０は、水平測角部１６および鉛直測角部１９により水平角および鉛直角を検出する。
【００９３】
また、鏡筒部１３の内部には、望遠鏡部３０、測距部３１、撮像部３２の光学系が設けられる。図２９は、鏡筒部内の光学系を示す図である。望遠鏡部３０の光軸上には、対物レンズ３３、ダイクロイックプリズム３４、合焦点レンズ３５、正立プリズム３６、焦点鏡３７、接眼レンズ３８を順次配設する。ダイクロイックプリズム３４は、プリズム３９、プリズム４０、プリズム４１とから構成され、ダイクロイックミラー面である第１面、第２面を形成する。
【００９４】
第１面は、対物レンズ３３からの入射光のうち可視光を透過し、赤外光を反射する。一方、第２面は、第１面を透過した可視光を分割する。例えば、第１面は、４００〜６５０ｎｍの可視光を透過し、６５０〜８５０ｎｍの赤外光を反射する。また、第２面は、例えば４００〜６５０ｎｍの可視光の４０％を透過し、６０％を反射する。対物レンズ３３から入射して第１面および第２面を透過した可視光は、合焦点レンズ３５により焦点鏡３７に結像し視準される。また、第１面で反射した反射光軸４９上に測距部３１を設け、第２面で反射した反射光軸５３上に撮像部３２を設ける。
【００９５】
測距部３１は、発光部４２と、受光部４３とを備えている。発光部４２は、レーザ光をパルス発振する固体レーザ装置であり、測定点にコーナーキューブを必要としないノンプリズム測距が可能である。発光部４２は、レーザ光源４４、集光レンズ４５、レーザ媒質４６、可飽和吸収体４７、共振ミラー４８を備える。発光部４２からパルス発振したレーザ光は、測距光軸４９上に配置された孔明ミラー５０とリレーレンズ５１を透過して第１面で反射して対物レンズ３３から出射する。測定点で反射した反射レーザ光は、第１面と孔明ミラー５０で反射してリレーレンズ５２を透過し、受光部４３に受光する。
【００９６】
測量機１が測定点に視準位置を合わせた後、測距部３１は発光部４２からレーザ光をパルス発振する。測距部３１は、発光部４２がレーザ光を発光し、このレーザ光を受光部４３が受光するまでの時間差と光速により測定点までの距離を演算することで測距を行う。
【００９７】
撮像部３２は、第２面で分割した可視光を撮像する。第２面で分割した可視光は、リレーレンズ５４、反射ミラー５５、リレーレンズ５６を介して撮像素子５７に結像する。撮像素子５７は、例えば画素数が６４０×４８０のＣＭＯＳセンサである。撮像素子５７に撮像された画像は、図２８（Ｂ）に示す表示装置２０に表示される。
【００９８】
表示装置２０は、表示部２３と、操作部２４とを備えている。表示部２３は、撮影部３２が撮像した画像やメニュー画面等を表示する。表示部２３は、タッチ操作が可能な液晶画面であり、表示した画像上で測定エリア２５の設定が可能である。測定エリア２５は、例えば、測量者が画像上で対角２点による矩形指定を行い、指定した対角２点を望遠鏡部３０で視準して水平角、鉛直角を算出することで設定される。これにより、画像座標に対応する水平角および鉛直角が関連付けられる。一方、操作部２４は、測定条件、測定エリアのスキャン開始指令等を入力操作する。
【００９９】
図３０は、測量機のブロック図である。測量機１０は、制御演算部６０により統括制御され、制御演算部６０は、記憶部６１に記憶されたプログラムを読み出して順次実行する。制御演算部６０は、まず撮像部３２により撮像された画像を表示部２３に表示する。測量者は、表示部２３に表示された画像上で測定エリア２５を設定する。制御演算部６０は、測定エリア２５の画像からエッジ抽出を行う。
【０１００】
その際、制御演算部６０は、図２４に示すメニュー画面１を表示部２３に表示する。測量者は、メニュー画面１のスライダー操作部４でエッジ抽出具合（エッジの長さ×エッジ強度）を調整することで、測定すべき対象物の輪郭を抽出させる。抽出されたエッジ、端点、交点は、図２８（Ｂ）に示すように表示部２３に表示される。
【０１０１】
制御演算部６０は、操作部２４からスキャン開始指令を入力すると、測定エリア２５内で抽出されたエッジ、端点、または交点のみを自動視準して測定を行う。この際、制御演算部６０は、抽出されたエッジ、端点、または交点の画素座標に基づいて鉛直駆動部２２および水平駆動部２１を制御することで、その画素座標を視準中心にする。そして、制御演算部６０は、測距部３１に測距させると共に、鉛直測角部１９および水平測角部１６に測角させることで測定を行う。測距・測角データ（測定データ）は、測定点の画像座標と関連付けて記憶部６１に記憶される。
【０１０２】
１つの測定点について測定が終了すると、制御演算部６０は、鉛直駆動部２２および水平駆動部２１を制御することで、次の画素座標を視準中心にし、測定を行う。以後、測定点がなくなるまで、上記処理を繰り返す。
【０１０３】
（測量機の動作）
以下、上述した測量機１０の動作について詳述する。図３１は、測量機の制御プログラムのフローチャートである。まず、撮像部３２が測定対象を撮影する（ステップＳ１０）。撮影された画像が表示された表示部２３上で、測定エリア２５が設定された後（ステップＳ１１）、測量機１０は、エッジ抽出を行う。
【０１０４】
測量者は、まず、表示部２３に表示されたメニュー画面１で各種設定を行う。抽出すべき特徴が周辺に比べて暗い場合には、パターン選択部７の「暗輪郭パターン」オプションを選択し、周辺に比べて輝度の凹凸が激しい場合には、「凹凸輝度パターン」オプションを選択し、いずれでもない場合は、「無し」オプションを選択する。また、表示された画像が暗い場合や明るい場合には、明るさ補正選択部２の「明るさ補正」をチェックする。設定が完了すると、測量機１０は、測定エリア２５の画像に対して前処理を行う（ステップＳ１２）。
【０１０５】
そして、測量機１０は、前処理した画像からエッジ検出を行い（ステップＳ１３）、検出されたエッジから対象物の輪郭となるエッジを抽出する（ステップＳ１４）。この際、測量者は、メニュー画面１のスライダー操作部４でエッジ抽出具合を調整する。また、「交点」オプションが選択されている場合には、抽出されたエッジの端点からエッジ同士の交点を検出する（ステップＳ１５）。
【０１０６】
所望のエッジが抽出されない場合には（ステップＳ１６のＮＯ）、メニュー画面１で設定を再調整してエッジを再抽出する。所望のエッジが抽出された場合には（ステップＳ１６のＹＥＳ）、測量者は、操作部２４を操作することで、スキャン開始指令を入力する（ステップＳ１７）。この際、測量者は、操作部２４を操作することで、抽出されたエッジ、端点、交点、またはこれら全ての中から視準目標を設定する。
【０１０７】
スキャンが開始すると、測量機１０は、水平回転および鉛直回転して測定点（エッジ、端点、または交点）に視準位置を合わせる（ステップＳ１８）。測定点が視準中心になると、測距部３１は測距を行い、鉛直測角部２２および水平測角部２１は、測角を行う（ステップＳ１９）。
【０１０８】
測定点が残っている場合には、ステップＳ１８、ステップＳ１９の処理を繰り返す（ステップＳ２０のＹＥＳ）。測定点がない場合には、測量機１０は、測定を終了する（ステップＳ２０のＮＯ）。
【０１０９】
（第４の実施形態の優位性）
第４の実施形態によれば、測量機１０は、抽出したエッジ、端点、または交点のみを測定するため、測定エリア全体を走査して測定する場合と比べ、ステップＳ１８〜ステップＳ２０のループ処理が減り、高速に測定を行うことができる。
【０１１０】
また、１つのパラメータ（エッジの長さ×エッジ強度）のみでエッジ抽出具合を調整できるため、ステップＳ１２〜ステップＳ１６の繰り返し作業が減り、測量機１０の操作性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、画像からエッジ抽出を行うエッジ抽出装置、これを用いた測量機、およびこれらのプログラムに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】抽出する特徴を説明するための図面代用写真である。
【図２】エッジ抽出プログラムの概略フローチャートである。
【図３】前処理部のフローチャートである。
【図４】縮小方法の説明図である。
【図５】縮小処理を行った場合におけるエッジ検出比較を示す図面代用写真である。
【図６】入力画像を示す図面代用写真（Ａ）と、ヒストグラム伸張後の画像を示す図面代用写真（Ｂ）と、元画像のヒストグラム（Ｃ）と、伸張後のヒストグラム（Ｄ）である。
【図７】γ補正における入力輝度と出力輝度の関係図（Ａ）と、γ補正後の画像を示す図面代用写真（Ｂ）である。
【図８】入力画像を示す図面代用写真（Ａ）と、ガウシアンフィルタにより平滑化した画像を示す図面代用写真（Ｂ）である。
【図９】ガウシアンフィルタの一例を示す図である。
【図１０】３×３の画素マトリクスを示す図である。
【図１１】エッジ検出部のフローチャートである。
【図１２】ｘ方向の微分フィルタ（Ａ）と、ｙ方向の微分フィルタ（Ｂ）である。
【図１３】入力画像を示す図面代用写真（Ａ）と、微分フィルタ後のエッジ強度画像を示す図面代用写真（Ｂ）である。
【図１４】左上から右下にラスタ走査する際のパターン条件（Ａ）と、右下から左上にラスタ走査する際のパターン条件（Ｂ）と、右上から左下にラスタ走査する際のパターン条件（Ｃ）と、左下から右上にラスタ走査する際のパターン条件（Ｄ）である。
【図１５】細線化後のエッジ強度画像を示す図面代用写真である。
【図１６】２値化したエッジ画像を示す図面代用写真である。
【図１７】エッジ抽出部のフローチャートである。
【図１８】８近傍画素を示す図（Ａ）と、ラベリング処理中の画像とルックアップテーブルを示す図（Ｂ）、（Ｃ）である。
【図１９】コーナー検出方法を示す図である。
【図２０】コーナー除去後の石垣画像を示す図面代用写真である。
【図２１】直線成分で構成される輪郭エッジのサンプル画像を示す図面代用写真である。
【図２２】曲線成分で構成される輪郭エッジのサンプル画像を示す図面代用写真である。
【図２３】積分閾値２５０の場合のエッジ抽出画像を示す図面代用写真（Ａ）と、積分閾値１０００の場合のエッジ抽出画像を示す図面代用写真（Ｂ）と、積分閾値４０００の場合のエッジ抽出画像を示す図面代用写真（Ｃ）である。
【図２４】エッジ抽出プログラムのメニュー画面である。
【図２５】交点検出部のフローチャートである。
【図２６】端点および回帰直線を示す図である。
【図２７】回帰直線を延長した結果を示す図面代用写真（Ａ）と、交点検出結果を示す図面代用写真（Ｂ）である。
【図２８】測量機の断面図（Ａ）および外観図（Ｂ）である。
【図２９】鏡筒部内の光学系を示す図である。
【図３０】測量機のブロック図である。
【図３１】測量機の制御プログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１３】
１…メニュー画面、２…明るさ補正選択部、３…コーナー角度調整部、４…スライダー操作部、５…交点・端点選択部、６…端点接続部、７…パターン選択部、８…基板部、９…鉛直軸、１０…測量機、１１…測量機本体、１２…水平軸、１３…鏡筒部、１４…水平回転駆動ギア、１５…水平回転モータ、１６…水平測角部、１７…鉛直回転駆動ギア、１８…鉛直回転モータ、１９…鉛直測角部、２０…表示装置、２１…水平駆動部、２２…鉛直駆動部、２３…表示部、２４…操作部、２５…測定エリア、３０…望遠鏡部、３１…測距部、３２…撮像部、３３…対物レンズ、３４…ダイクロイックプリズム、３５…合焦点レンズ、３６…正立プリズム、３７…焦点鏡、３８…接眼レンズ、３９…プリズム、４０…プリズム、４１…プリズム、４２…発光部、４３…受光部、４４…レーザ光源、４５…集光レンズ、４６…レーザ媒質、４７…可飽和吸収体、４８…共振ミラー、４９…測距光軸、５０…孔明ミラー、５１…リレーレンズ、５２…リレーレンズ、５３…撮像光軸、５４…リレーレンズ、５５…反射ミラー、５６…リレーレンズ、５７…撮像素子、６０…制御演算部、６１…記憶部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像から対象物の輪郭などを抽出するエッジ抽出装置に係り、特にエッジの長さと強度に基づいてエッジを抽出するエッジ抽出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像からエッジを検出する種々の方法が知られている。エッジとは、濃淡画像内で輝度が急峻に変化している部分である。通常、急峻な変化は、対象物の輪郭で起きるため、エッジ検出の結果から対象物の輪郭を抽出することができる。
【０００３】
エッジ検出は、局所的な画素の輝度値の変化を調べ、その変化が大きい部分をエッジとして検出することで行われる。代表的なエッジの検出方法として、微分フィルタを用いるものがあり、例えば、ソーベル、ラプラシアン、プリューウィット、ロバーツ等のフィルタが用いられる。
【０００４】
しかしながら、これらの微分フィルタは、輝度情報のみに基づいてエッジを検出するものであるため、対象物内部の模様や色変化も検出してしまい、対象物の概略形状である輪郭のみを検出するのは困難である。このような課題を解決する手段として、例えば特許文献１が開示されている。特許文献１に記載の発明は、まずエッジ方向を推定し、推定したエッジ方向と各位置におけるグラディエントからエッジ強度を算出するものである。これにより、エッジの指向性を得ることができるため、対象物の輪郭を構成するエッジのみを検出することができる。
【０００５】
一方、エッジの長さおよび湾曲度に基づいて対象物の輪郭か否かを判定するエッジ検出方法も開示されている（例えば、特許文献２）。特許文献２に記載の発明によれば、短いエッジや急激に湾曲しているようなエッジをノイズとみなすことで、輪郭のみを検出することができる。
【特許文献１】特開平８−３２９２５２号公報
【特許文献２】特開２００１−１７７７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の発明は、エッジ方向を推定するために、オペレータが指定した輪郭上の点群から３次スプライン曲線を生成するため、自動的に対象物の輪郭のみを検出することは困難である。また、３次またはこれと異なる次数のスプライン曲線を演算する処理は処理時間が掛る。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の発明は、微分フィルタにより検出したエッジ強度をエッジの長さに関係付けて閾値処理を行う旨を開示していない。このため、エッジの強度が強いにも関わらず、エッジの長さが短いためにエッジが検出されないといった課題が残る。また、エッジの長さおよび湾曲度を別々のパラメータとして閾値処理する場合には、直感的に所望のエッジを抽出するのが困難であり、操作性が悪いものとなってしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題に鑑み、対象物の輪郭以外のノイズ検出を低減すると共に、その操作性を向上する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、画像からエッジ強度を算出してエッジ検出を行うエッジ検出部と、前記エッジ検出部が検出したエッジをラベリング処理し、かつ、前記エッジの長さを求めるラベリング処理部と、前記ラベリング処理部が求めたエッジの長さと前記エッジ検出部が算出したエッジ強度とを対応付けた値によってエッジの強調処理を行うエッジ強調処理部と、前記エッジ強調処理部によって強調された画像に対して、調整可能とされる閾値により２値化処理を施し、エッジを抽出するエッジ抽出部とを備えることを特徴とするエッジ抽出装置である。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、エッジの長さとエッジ強度とを対応付けた値によって画像が２値化される。このため、エッジの長さが相対的に短く、かつ、エッジ強度が相対的に弱いものは、ノイズとして除去され、エッジの長さが短くてもエッジ強度が強いものや、エッジ強度が弱くてもエッジの長さが長いものは、除去されない。この態様により、対象物の輪郭以外のノイズ検出を低減することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッジ検出部は、ソーベルフィルターに代表される微分フィルターによりエッジ検出を行うことを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、微分フィルタを用いることで、ノイズ検出を抑えながら、多くのエッジを簡易に検出することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッジ抽出部の閾値は、単一の操作部により調整可能に構成されていることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、１つのパラメータ（エッジの長さとエッジ強度とを対応付けた値）のみで対象物の輪郭を抽出できるため、操作性が向上する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記操作部は、単一のスライダー操作部により調整可能に構成されていることを特徴とする。請求項４に記載の発明によれば、パラメータ（エッジの長さとエッジ強度とを対応付けた値）が単一のスライダー操作部により調整できるため、操作性が向上する。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッジ検出部の処理に先立ち、前処理を行う前処理部を備え、前記前処理部の処理内容は、対象物の特徴に応じて変更可能に構成されていることを特徴とする。請求項５に記載の発明によれば、対象物の輪郭が周辺に比べて暗い場合や、対象物が周辺に比べて輝度の凹凸が激しい場合には、対象物の特徴に応じて前処理の内容を変更することで、対象物の輪郭の検出精度が向上し、ノイズ検出を低減することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッジ検出部の処理に先立ち、縮小処理を行う前処理部を備えていることを特徴とする。請求項６に記載の発明によれば、縮小処理により解像度を落とすことで、ノイズの検出を抑えると共に、その後の処理時間を短縮することができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッジ抽出部によって抽出された画素数と抽出されなかった画素数の比をＳ／Ｎ比として定義し、前記エッジ検出部は、前記Ｓ／Ｎ比に基づいてエッジ強度の閾値を自動決定してエッジ検出を行うことを特徴とする。請求項７に記載の発明によれば、エッジ強度が相対的に弱い場合であっても、ノイズの発生を抑えながらエッジを検出することができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジ同士の交点を検出する交点検出部を備えることを特徴とする。請求項８に記載の発明によれば、エッジ同士の交点を検出することで、対象物の輪郭形状を推定することができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記交点検出部は、前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジの端点から回帰直線を求め、前記回帰直線同士の交点を検出することを特徴とする。請求項９に記載の発明によれば、エッジの端点から回帰直線を求めることで、エッジ同士の交点の検出を高速に処理することができる。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記エッジ検出部が検出したエッジのコーナーを除去するコーナー除去部を備えることを特徴とする。請求項１０に記載の発明によれば、対象物の輪郭以外のエッジは、対象物の輪郭エッジと比べてコーナーが多いため、コーナーを除去されて分割されたエッジの長さに基づいてエッジを抽出することで、対象物の輪郭エッジのみが抽出され易くなる。また、コーナー除去による輪郭エッジの抽出は、公知のハフ変換を用いて検出する場合と比べ、高速に処理することができる。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記コーナー除去部が除去するコーナーの角度は調整可能に構成されていることを特徴とする。請求項１１に記載の発明によれば、除去するコーナーの角度を調整することで、直線成分で構成される輪郭エッジ、または、曲線成分で構成される輪郭エッジを抽出することができる。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、請求項８に記載の構成を有する測量機において、前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジ、または、前記交点検出部によって検出された交点もしくは端点を視準して測定を行うように構成されていることを特徴とする測量機である。請求項１２に記載の発明によれば、測量機は、抽出されたエッジ、交点、または端点のみを測定するため、測定エリア全体を走査して測定する場合と比べ、高速に測定を行うことができる。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、画像からエッジ強度を算出してエッジ検出を行うエッジ検出ステップと、前記エッジ検出部が検出したエッジをラベリング処理し、かつ、前記エッジの長さを求めるラベリング処理ステップと、前記ラベリング処理部が求めたエッジの長さと前記エッジ検出部が算出したエッジ強度とを対応付けた値によってエッジの強調処理を行うエッジ強調処理ステップと、前記エッジ強調処理部によって強調された画像に対して、調整可能とされる閾値により２値化処理を施し、エッジを抽出するエッジ抽出ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。請求項１３に記載の発明によれば、対象物の輪郭以外のノイズ検出を低減することができる。
【００２３】
請求項１４に記載の発明は、請求項８に記載の構成を有する測量機に実行させるためのプログラムであって、前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジ、または、前記交点検出部によって検出された交点もしくは端点を視準して測定を行う測定ステップを測量機に実行させるためのプログラムである。請求項１４に記載の発明によれば、測量機に抽出されたエッジ、交点、または端点のみを測定させるため、測定エリア全体を走査して測定させる場合と比べ、高速に測定を行わせることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、対象物の輪郭以外のノイズ検出を低減すると共に、その操作性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
１．第１の実施形態
以下、エッジ抽出装置およびプログラムの一例について説明する。
【００２６】
エッジ抽出とは、画像中から対象物の特徴（輪郭線やその端点および交点）を自動で抽出する処理である。図１は、抽出する特徴を説明するための図面代用写真である。図１には対象物である石垣が示されている。抽出する石垣の特徴とは、実線で示される個々の石の輪郭線と、その輪郭線同士の交点（丸印）もしくは輪郭線の端点であり、細部の特徴である石の模様部分はノイズとして判断する。
【００２７】
図２は、エッジ抽出プログラムの概略フローチャートである。このエッジ抽出プログラムは、ＣＤＲＯＭ等の記憶媒体に格納して提供可能である。エッジ抽出プログラムは、まず前処理後（ステップＳ１）、エッジ検出を行い（ステップＳ２）、対象物の輪郭であるエッジを抽出し（ステップＳ３）、抽出したエッジ同士の交点を検出する（ステップＳ４）。以下、各工程における処理の詳細について説明する。
【００２８】
（１）前処理部
前処理部は、様々な対象物や撮影環境を想定して、入力画像をエッジ検出に適した画像に画質調整する。図３は、前処理部のフローチャートである。前処理部は、縮小処理して（ステップＳ１−１）、明度補正した後（ステップＳ１−２）、ガウシアンフィルタ（ステップＳ１−３）を行う。
【００２９】
（１−１）縮小処理部
図４は、縮小方法の説明図である。縮小率が１／ｎである場合（面積比で１／ｎ２）、縮小処理部は、ｎ×ｎの画素マトリクスにおける輝度の平均値を算出し、算出した平均値でｎ×ｎの画素を１画素に置き換える。例えば、図４に示すように縮小率がｎ＝１／３とした場合、３×３の画素は、それらの平均値を輝度とする１画素に置き換えられる。
【００３０】
図５は、縮小処理を行った場合におけるエッジ検出比較を示す図面代用写真である。図５（Ａ）は縮小無し、図５（Ｂ）は縮小率＝１／２、図５（Ｃ）は縮小率＝１／３である。図５に示すように、石の輪郭部分の検出具合は同程度であるが、石の模様部分（ノイズ）の検出は縮小率＝１／３の画像が最も少ない。また、縮小することにより、その後の処理時間の短縮化が図られる。なお、縮小率は、初期値を１／２とし、最終結果を見て、必要であれば、縮小無し、１／３、１／４など縮小率を変更可能とする。
【００３１】
（１−２）明度補正部
様々な照明下を想定して、明度補正を行う。明度補正部は、始めにヒストグラムの引き伸ばしを行い、次に引き伸ばした後の輝度の平均値に基づいてγ補正を行うといった２段階の処理で構成する。ただし、入力画像の最小輝度が０で、最大輝度が２５５の場合には、明度補正部は、ヒストグラムの引き延ばしを行わない。また、輝度の平均値次第で、γ補正が行われない場合もある。
【００３２】
ヒストグラムの伸張は、ヒストグラムを拡張してコントラストを強調する処理である。まず、入力画像の輝度の最小値と最大値を求める。そして、最小値が０、最大値が２５５となるように以下の数１の式を用いて、輝度の線形変換を行う。図６は、入力画像を示す図面代用写真（Ａ）と、ヒストグラム伸張後の画像を示す図面代用写真（Ｂ）と、入力画像のヒストグラム（Ｃ）と、伸張後のヒストグラム（Ｄ）である。
【００３３】
【数１】
【００３４】
なお、明度補正を実行するか否かは選択可能である。図２４は、エッジ抽出プログラムのメニュー画面を示す図である。メニュー画面１の明るさ補正選択部２によって、明度補正の実行非実行が選択可能である。
【００３５】
γ補正もコントラストを改善する処理である。図７は、γ補正における入力輝度と出力輝度の関係図（Ａ）と、γ補正後の画像を示す図面代用写真（Ｂ）である。γ補正によって、明るすぎる画像は暗くなり（γ＞１）、暗すぎる画像は明るくなる（γ＜１）。まず、ヒストグラム伸張処理後の画像の平均輝度ｉを算出し、この平均輝度ｉに基づいてγ補正の係数（γ値）を決めて輝度の変換を行う。平均輝度ｉとγ値との関係を以下の表１に示す。なお、このγ値の設定は、変更可能である。γ値を決定後、以下の数２により入力輝度Ｉから出力輝度Ｉ’を算出する。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【数２】
【００３８】
（１−３）ガウシアンフィルタ部
ノイズの検出を抑制するため、抽出すべきエッジを保存しながら平滑化が可能なガウシアンフィルタを行う。ガウシアンフィルタ部は、注目画素に近い画素に大きな重みを、注目画素から遠い画素には小さい重みを付けた加重平均を取ることで平滑化を行い、広がりを表す標準偏差σの値を変えることで平滑化の度合いを調節する。数４に示すように、平滑化画像Ｆ（ｘ，ｙ）は、数３に示す２次元の等方的なガウス関数Ｇ（ｘ，ｙ）を入力画像ｆ（ｘ，ｙ）に畳み込むことで得られる。
【００３９】
【数３】
【００４０】
【数４】
【００４１】
図９は、ガウシアンフィルタの一例を示す図である。図９に示すガウシアンフィルタは、σ値＝０．８４９３２１８００２８８を数３のガウス関数に代入することで得られる。このとき、図１０に示す３×３の画素マトリクスの注目画素ｂ２の平滑化後の輝度I’は、以下の数５により算出される。図８は、入力画像を示す図面代用写真（Ａ）と、ガウシアンフィルタにより平滑化した画像を示す図面代用写真（Ｂ）である。
【００４２】
【数５】
【００４３】
（２）エッジ検出部
図１１は、エッジ検出部のフローチャートである。エッジ検出部は、微分フィルタを行い（ステップＳ２−１）、細線化した後（ステップＳ２−２）、エッジ強度による閾値処理を行う（ステップＳ２−３）。
【００４４】
（２−１）微分フィルタ部
微分フィルタには、ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）、ラプラシアン（Ｌａｐｌａｃｉａｎ）、プリューウィット（Ｐｒｅｗｉｔｔ）、ロバーツ（Ｒｏｂｅｒｔｓ）等のフィルタを用いる。微分フィルタ部は、微分フィルタを用いてエッジ強度を算出し、エッジ強度画像を作成する。図１２は、ソーベルフィルタのｘ方向の微分フィルタ（Ａ）と、ｙ方向の微分フィルタ（Ｂ）である。図１０に示す３×３の画素マトリクスの注目画素ｂ２におけるｘ方向の偏微分Δｘｆ、ｙ方向の偏微分Δｙｆ、および注目画素ｂ２のエッジ強度Ｉ’は、以下の数６で算出される。
【００４５】
【数６】
【００４６】
エッジ強度画像は、注目画素ｂ２の輝度値を上記数６で得られたエッジ強度I’に置き換えることで得られる。図１３は、入力画像を示す図面代用写真（Ａ）と、微分フィルタ後のエッジ強度画像を示す図面代用写真（Ｂ）である。
【００４７】
（２−２）細線化部
細線化部は、エッジ強度画像に対して線幅を１画素とする細線化を行う。細線化を行うことで、後述の処理が容易となる。細線化には、ヒルディッチ（Ｈｉｌｄｉｔｃｈ）、ドイチュ（Ｄｅｕｔｓｃｈ）、横井、田村等の方法を用いる。
【００４８】
例えば、２値化したエッジ強度画像に対して、上下左右４方向から順次ラスタ走査し、白画素（１）の８近傍の画素を調べて、図１４に示すパターン条件のうち、少なくとも一つに合致すれば、その白画素（１）を黒画素（０）にして消去する。これを、消去ができなくなるまで繰り返す。なお、図１４に示すアスタリスク（＊）は、白画素（１）、黒画素（０）のいずれでもよい旨を表している。
【００４９】
図１４（Ａ）は、左上から右下にラスタ走査する際のパターン条件であり、図１４（Ｂ）は、右下から左上にラスタ走査する際のパターン条件であり、図１４（Ｃ）は、右上から左下にラスタ走査する際のパターン条件であり、図１４（Ｄ）は、左下から右上にラスタ走査する際のパターン条件である。４方向から順次ラスタ走査して処理することにより、エッジは、中央の１画素に細線化される。細線化後のエッジ強度画像を図１５に示す。
【００５０】
（２−３）閾値処理部
閾値処理部は、細線化したエッジ強度画像に対して閾値処理を行うことでノイズを除去する。ただし、低めの閾値（エッジ強度の最大値の約１％以下）で処理することで多くのエッジを残すようにし、ノイズ除去は、後述するエッジ抽出処理で除去することとする。このため、例えばエッジ強度の閾値を２０で２値化する。２値化したエッジ画像を図１６に示す。
【００５１】
（３）エッジ抽出部
図１７は、エッジ抽出部のフローチャートである。エッジ抽出部は、ラベリングを行い（ステップＳ３−１）、ラベリングしたエッジのコーナーを除去した後（ステップＳ３−２）、コーナー除去後のエッジに対して再度ラベリングを行って長さを求め（ステップＳ３−３）、エッジの長さ×エッジ強度の強調画像を作成する（ステップＳ３−４）。そして、エッジの長さ×エッジ強度による閾値処理を行うことで（ステップＳ３−５）、対象物の輪郭となるエッジを抽出する。
【００５２】
（３−１）第１ラベリング処理部
第１ラベリング処理部は、同じ連結成分に属する画素に同じラベルを割り当て、異なる連結成分には異なるラベルを割り当てる。例えば、８近傍型のラベリング処理は、ラスタ走査して暫定的にラベルを振っていく第１ステップと、第１ステップで作成したルックアップテーブルを参照してラベルを更新する第２ステップとで構成される。図１８は、８近傍画素を示す図（Ａ）と、ラベリング処理中の画像とルックアップテーブルを示す図（Ｂ）、（Ｃ）である。
【００５３】
第１ステップでは、図１８（Ａ）に示す近傍画素ｘ２〜ｘ５にいずれもラベルが割り当てられていない場合には、ｘ０に新規ラベルが割り当てられ、図１８（Ｂ）に示すルックアップテーブルに新規ラベルｉが追加される。近傍画素ｘ２〜ｘ５に同一のラベルが割り当てられている場合、またはいずれかにラベルが割り当てられている場合には、そのラベルがｘ０に割り当てられる。近傍画素ｘ２〜ｘ５に異なるラベルが割り当てられている場合には、最も小さいラベルがｘ０に割り当てられる。例えば、図１８（Ｂ）に示す丸印で囲まれた注目画素ｘ０の近傍画素ｘ２〜ｘ５のうちｘ２＝２、ｘ４＝３、ｘ５＝３が割り当てられているため、ｘ０にｍｉｎ（２、３、３）＝２が割り当てられる。この際、ルックアップテーブルは、図１８（Ｃ）に示すように、ラベル３がラベル２と等価であることを表すため、ＬＵＴ（３）にラベル２が代入される。
【００５４】
第２ステップでは、ルックアップテーブルに基づいて、画像中のラベルが等価なラベルに置き換えられる。例えば、図１８（Ｃ）の場合、画像中のラベル３は、全てＬＵＴ（３）＝２に置き換えられる。置き換えるラベルがなくなるまで、この処理が繰り返される。すると、異なる連結成分には異なるラベルが割り当てられる。
【００５５】
（３−２）コーナー除去部
コーナー除去部は、ラベル毎にコーナーを検出し、検出したコーナーを除去する。これにより、直線成分で構成される輪郭や、曲線成分で構成される輪郭が抽出される。例えば、三角、四角といった直線成分で構成される輪郭形状は、コーナーを除去することで３直線、４直線に分断され、後述するエッジ抽出部により、その直線が長い場合にはエッジとして抽出され、短い場合にはノイズとして除去される。そして、後述する交点検出部により、この３直線、４直線の交点を検出し、接続することで、三角、四角といった直線成分で構成される輪郭形状が検出される。また、例えば、楕円といった曲線成分で構成される輪郭形状は、コーナーを除去することで２曲線に分断され、後述するエッジ抽出部により、その曲線が長い場合にはエッジとして抽出され、短い場合にはノイズとして除去される。そして、後述する交点検出部により、この２直線の交点を検出し、接続することで、楕円といった曲線成分で構成される形状が検出される。
【００５６】
以下、コーナーの除去方法について説明する。図１９は、コーナー検出方法を示す図である。コーナーの検出は、注目画素Ｏとその前後ｎ画素先の画素Ａ、Ｂとのベクトルａ、ベクトルｂを求め、ベクトルａとベクトルｂの角度差を以下の数７により算出して行う。
【００５７】
【数７】
【００５８】
例えば、コーナー除去部は、ｎ＝２とし、ベクトルの向きの変化が４５度以上の場合に注目画素Ｏをコーナーであると判断し、これを黒画素に置き換えることでコーナーを除去する。また、除去するコーナーの角度（ベクトルａとベクトルｂの角度差）は、図２４に示すメニュー画面１において、コーナー角度調整部３により調整可能である。これにより、直線成分で構成される輪郭や、曲線成分で構成される輪郭を抽出することができる。
【００５９】
コーナー除去部の処理結果を図２０〜図２２に示す。図２０は、コーナー除去後の石垣画像を示す図面代用写真であり、図２１は、直線成分で構成される輪郭エッジのサンプル画像を示す図面代用写真であり、図２２は、曲線成分で構成される輪郭エッジのサンプル画像を示す図面代用写真である。図２０に示すように、コーナー除去前の図１６と比べ、石垣の模様部分のエッジはコーナーが多いため、コーナーが除去されることでエッジが短くなり、エッジとして抽出され難くなっている。図２１に示す植木の葉の輪郭は、コーナー除去部によってコーナーが除去されてエッジが分断され、エッジの長さが短くなることでノイズとして処理されている。一方、図２１に示すパイプは、直線成分で構成される輪郭エッジであるため、コーナーが除去されず、エッジの長さが長いために、輪郭エッジとして抽出されている。
【００６０】
同様に、図２２に示す道路表面の凹凸は、コーナー除去部によってコーナーが除去されてエッジが分断され、エッジの長さが短くなり、エッジ抽出部によって閾値処理されることで、ノイズとして処理されている。一方、図２２に示すタイヤ痕は、曲線成分で構成される輪郭エッジであるため、コーナーの角度調整によってコーナーが除去されず、エッジの長さが長いために、輪郭エッジとして抽出されている。
【００６１】
なお、直線成分で構成される輪郭や、曲線成分で構成される輪郭の抽出にハフ変換を用いてもよい。ただし、上述したコーナー除去による抽出は、記憶容量、計算量が少ないためハフ変換よりも高速に処理することができる。
【００６２】
（３−３）第２ラベリング処理部
コーナーを除去したことにより同じラベルが連結性を失っているため、第２ラベリング処理部は、コーナー除去後のエッジに対して再度ラベリングを行う。この際、第２ラベリング処理部は、エッジの長さを求めると共に、ステップＳ２−１で算出したエッジ強度の累積値をラベル毎に算出する。ラベリング方法は、第１ラベリング処理部と同様の方法による。
【００６３】
（３−４）エッジ強調処理部
再度ラベリングした後、エッジ強調処理部は、エッジの長さとエッジ強度を掛け合わせた積分値によりエッジの強調処理を行う。各ラベルの輝度は、エッジの長さ×エッジ強度に置き換えられ、エッジの長さ×エッジ強度画像が作成される。
【００６４】
（３−５）エッジ抽出部
エッジ抽出部は、エッジの長さ×エッジ強度画像に対して閾値処理を行うことで輪郭となるエッジを抽出する。閾値は、図２４に示すメニュー画面１において、スライダー操作部４により調整可能である。スライダー操作部４によってエッジ抽出具合（エッジの長さ×エッジ強度による閾値）を調節すると、その結果であるエッジ抽出画像がリアルタイムに表示される。なお、エッジ抽出具合の調整は、スライダー操作部４に限らず、閾値を直接入力する閾値入力部であってもよい。
【００６５】
エッジ抽出部の処理結果について図２３を参照して説明する。図２３は、積分閾値２５０の場合のエッジ抽出画像を示す図面代用写真（Ａ）と、積分閾値１０００の場合のエッジ抽出画像を示す図面代用写真（Ｂ）と、積分閾値４０００の場合のエッジ抽出画像を示す図面代用写真（Ｃ）である。図２３に示すモノクロのチェック格子以外の部分は、エッジの長さは長いが、エッジ強度が微弱であるため、積分閾値を図２３（Ａ）から図２３（Ｃ）へと上げることで、エッジとして抽出されなくなる。しかしながら、モノクロのチェック格子の部分は、エッジの長さが若干短いが、エッジ強度が相対的に強いため、積分閾値を上げたとしてもエッジとして抽出される。
【００６６】
（４）交点検出部
交点検出部は、エッジ抽出の結果に基づいて、エッジ同士の交点を検出する。エッジ同士の交点を検出することで、対象物の輪郭を推定することができる。交点検出には、ハフ変換、回帰直線等を用いる。以下、回帰直線による交点検出方法について説明する。図２５は、交点検出部のフローチャートである。交点検出部は、まず端点検出を行い（ステップＳ４−１）、端点座標に基づいて回帰直線を算出後（ステップＳ４−２）、端点から回帰直線を延長し（ステップＳ４−３）、延長した回帰直線同士の交点を検出する（ステップＳ４−４）。
【００６７】
（４−１）端点検出部
端点検出部は、エッジ抽出部が抽出したエッジ毎に端点座標を求める。図２６は、端点および回帰直線を示す図である。端点検出部は、例えば、注目画素の８近傍のうち１つ画素のみが白画素（１）である場合、注目画素を端点Ｃであると判断する。
【００６８】
（４−２）回帰直線算出部
回帰直線算出部は、各エッジの２つの端点座標に基づいて回帰直線Ｌの傾きとｙ切片を求めることで簡易的に算出する。なお、各エッジ内の全ての画素座標（ｘｉ，ｙｉ）に基づいて、相関係数ｒを算出し、以下の数８から回帰直線の傾きａとｙ切片ｂを求めてもよい。
【００６９】
【数８】
【００７０】
（４−３）回帰直線の延長部
回帰直線の延長部は、回帰直線の傾きおよびｙ切片に基づいて、端点から回帰直線を延長する。各端点から１画素ごと延長し、延長した画素に回帰直線用のラベルを割り当てる。図２７（Ａ）は、回帰直線を延長した結果を示す図である。
【００７１】
（４−４）回帰直線の交点検出部
交点検出部は、延長した画素を注目画素として、その８近傍に３つ以上の回帰直線用ラベルが存在するか否かを調べる。３つ以上の回帰直線用ラベルが存在する場合には、交点検出部は、注目画素を交点として検出し、交点用のラベルを割り当てる。ただし、すでに８近傍に交点用のラベルがある場合には、交点として検出しない。図２７（Ｂ）は、交点検出結果を示す図である。図２７（Ｂ）に示す黒画素は、検出された交点である。
【００７２】
図２４に示すメニュー画面１には、交点・端点選択部５が設けられる。「交点」が選択された場合には交点検出が行われ、「端点」が選択された場合には端点検出のみが行われる。また、端点接続部６によって、端点同士を接続するか否かが選択可能であり、抽出されたエッジ、端点、交点の表示非表示の切替えも可能である。
【００７３】
（第１の実施形態の優位性）
第１の実施形態において、エッジ抽出装置およびプログラムは、エッジの長さ×エッジ強度により閾値処理を行う。このため、エッジの長さが相対的に短く、かつ、エッジ強度が相対的に弱いものは、ノイズとして除去され、エッジの長さが短くてもエッジ強度が強いものや、エッジ強度が弱くてもエッジの長さが長いものは、除去されない。この態様により、対象物の輪郭以外のノイズ検出を低減することができる。
【００７４】
また、図２４に示すように、１つのパラメータ（エッジの長さ×エッジ強度）のみでエッジ抽出具合が調整可能であり、その結果であるエッジ抽出画像がリアルタイムに表示されるため、複数のパラメータを何度か再調整して結果を確認するといった作業を繰り返す必要がない。したがって、所望のエッジを直感的に素早く抽出することができ、操作性が向上している。
【００７５】
２．第２の実施形態
以下、エッジ抽出装置またはプログラムの変形例について説明する。第２の実施形態は、対象物の特徴に応じて前処理の処理内容を変更可能とするものである。
【００７６】
図２４に示すメニュー画面には、オプション機能としてパターン選択部７が設けられる。「無し」を選択した場合の処理は、第１の実施形態に係る前処理と同様となる。
【００７７】
「暗輪郭パターン」オプションは、「石垣」の石の輪郭のように、抽出すべき特徴が周辺に比べて暗い場合に用いる。このオプションを選択することで輪郭の検出精度が向上する。「暗輪郭パターン」オプションによって、前処理部は、明度補正後（ステップＳ１−２）、最小値フィルタを実行する。最小値フィルタは、例えば、注目画素の輝度値を８近傍の輝度値の最小値に置き換えるものである。
【００７８】
「凹凸輝度パターン」オプションは、対象物の特徴が道路のように周辺に比べて輝度の凹凸が激しい場合に使用するものである。「凹凸輝度パターン」オプションを選択することで道路部分のザラつきによるノイズの検出を抑えることができる。「凹凸輝度パターン」オプションによって、前処理部は、ぼかしをきつくしたガウシアンフィルタ（ステップＳ１−３）を実行する。ガウシアンフィルタ部は、σ値＝１を数３のガウス関数に代入することで実数型フィルタを生成して処理を行う。
【００７９】
（第２の実施形態の優位性）
第２の実施形態によれば、対象物の特徴に応じて画質調整を行うため、対象物の輪郭の検出精度が向上し、ノイズ検出を低減することができる。
【００８０】
３．第３の実施形態
以下、エッジ抽出装置またはプログラムの変形例について説明する。第３の実施形態は、Ｓ／Ｎ（シグナル／ノイズ）比によってエッジ検出におけるエッジ強度の閾値を自動決定するものである。
【００８１】
図１１に示す閾値処理（ステップＳ２−３）において、エッジ検出部は、低めの閾値（エッジ強度の最大値の約１％以下、例えば２０）を用いてエッジを検出した。しかしながら、この固定閾値では、エッジ強度が弱い対象物の場合、エッジが検出できない場合がある。ステップＳ２−３においてエッジが検出できない場合、ステップＳ３−５におけるエッジの長さ×エッジ強度の閾値処理自体が不可能となる。逆に固定閾値を更に下げると、新たなノイズを検出してしまうといった問題がある。
【００８２】
そこで、ステップＳ２−３における閾値をＳ／Ｎ比により自動決定する。Ｓ／Ｎ比は、例えば、エッジ強度の閾値を２０、エッジの長さ×エッジ強度の閾値を２．０に固定した場合に、最終的にエッジとして採用された画素数を「シグナル」とし、採用されなかった画素数を「ノイズ」として、以下の数９により算出するものである。
【００８３】
【数９】
【００８４】
以下の表２は、複数のサンプル画像（図示省略）についてＳ／Ｎ比を算出したものである。サンプル画像のうちエッジ強度が比較的微弱な「居室」、「工場」は、Ｓ／Ｎ比が２．０以上であり、これらは３番目にＳ／Ｎ比が大きい「教会」（０．７７）の３倍以上の値となった。
【００８５】
【表２】
【００８６】
Ｓ／Ｎ比はノイズレベルを示しているため、Ｓ／Ｎ比によってステップＳ２−３における閾値を下げてよいか否かを自動決定することができる。例えば、表２の結果によれば、エッジ検出部は、Ｓ／Ｎ比が２．０以上の場合にはノイズが少ないため、ステップＳ２−３における閾値を１５とすることで多くのエッジを検出し、Ｓ／Ｎ比が２．０未満の場合にはノイズが多いため、エッジ強度による閾値を２０とすることで、ノイズの検出を抑えることができる。
【００８７】
（第３の実施形態の優位性）
第３の実施形態において、エッジ強度が弱い対象物であっても、ノイズの発生を抑えながらエッジを検出することができる。
【００８８】
４．第４の実施形態
以下、エッジ抽出装置またはプログラムを用いた測量機（トータルステーション）について説明する。第４の実施形態に係る測量機は、抽出されたエッジ、端点、交点を視準して測定を行う画像トータルステーションである。
【００８９】
（測量機の構成）
以下、測量機の構成について図２８〜図３０を参照して説明する。図２８は、測量機の断面図（Ａ）および外観図（Ｂ）である。測量機１０は、三脚に取り付けられた基板部８と、基板部８上で鉛直軸９を中心に回転可能に軸支された測量機本体１１と、測量機本体１１に設けられた水平軸１２を中心に回転可能に軸支された鏡筒部１３と、表示装置２０とを備えている。
【００９０】
測量機本体１１には、鏡筒部１３を鉛直軸９回りに水平回転させる水平駆動部２１が設けられる。水平駆動部２１は、水平回転駆動ギア１４を介して水平回転モータ１５により鏡筒部１３を水平回転させる。また、鉛直軸９には水平角エンコーダにより水平角を検出する水平測角部１６が設けられる。
【００９１】
鏡筒部１３には、鏡筒部１３を水平軸１２回りに鉛直回転させる鉛直駆動部２２が設けられる。鉛直駆動部２２は、鉛直回転駆動ギア１７を介して鉛直回転モータ１８により鏡筒部１３を鉛直回転させる。また、水平軸１２には鉛直角エンコーダにより鉛直角を検出する鉛直測角部１９が設けられる。
【００９２】
測量機１０は、水平駆動部２１および鉛直駆動部２２を駆動して測定点に視準位置を合わせる。測定点が視準中心となった時、測量機１０は、水平測角部１６および鉛直測角部１９により水平角および鉛直角を検出する。
【００９３】
また、鏡筒部１３の内部には、望遠鏡部３０、測距部３１、撮像部３２の光学系が設けられる。図２９は、鏡筒部内の光学系を示す図である。望遠鏡部３０の光軸上には、対物レンズ３３、ダイクロイックプリズム３４、合焦点レンズ３５、正立プリズム３６、焦点鏡３７、接眼レンズ３８を順次配設する。ダイクロイックプリズム３４は、プリズム３９、プリズム４０、プリズム４１とから構成され、ダイクロイックミラー面である第１面、第２面を形成する。
【００９４】
第１面は、対物レンズ３３からの入射光のうち可視光を透過し、赤外光を反射する。一方、第２面は、第１面を透過した可視光を分割する。例えば、第１面は、４００〜６５０ｎｍの可視光を透過し、６５０〜８５０ｎｍの赤外光を反射する。また、第２面は、例えば４００〜６５０ｎｍの可視光の４０％を透過し、６０％を反射する。対物レンズ３３から入射して第１面および第２面を透過した可視光は、合焦点レンズ３５により焦点鏡３７に結像し視準される。また、第１面で反射した反射光軸４９上に測距部３１を設け、第２面で反射した反射光軸５３上に撮像部３２を設ける。
【００９５】
測距部３１は、発光部４２と、受光部４３とを備えている。発光部４２は、レーザ光をパルス発振する固体レーザ装置であり、測定点にコーナーキューブを必要としないノンプリズム測距が可能である。発光部４２は、レーザ光源４４、集光レンズ４５、レーザ媒質４６、可飽和吸収体４７、共振ミラー４８を備える。発光部４２からパルス発振したレーザ光は、測距光軸４９上に配置された孔明ミラー５０とリレーレンズ５１を透過して第１面で反射して対物レンズ３３から出射する。測定点で反射した反射レーザ光は、第１面と孔明ミラー５０で反射してリレーレンズ５２を透過し、受光部４３に受光する。
【００９６】
測量機１が測定点に視準位置を合わせた後、測距部３１は発光部４２からレーザ光をパルス発振する。測距部３１は、発光部４２がレーザ光を発光し、このレーザ光を受光部４３が受光するまでの時間差と光速により測定点までの距離を演算することで測距を行う。
【００９７】
撮像部３２は、第２面で分割した可視光を撮像する。第２面で分割した可視光は、リレーレンズ５４、反射ミラー５５、リレーレンズ５６を介して撮像素子５７に結像する。撮像素子５７は、例えば画素数が６４０×４８０のＣＭＯＳセンサである。撮像素子５７に撮像された画像は、図２８（Ｂ）に示す表示装置２０に表示される。
【００９８】
表示装置２０は、表示部２３と、操作部２４とを備えている。表示部２３は、撮影部３２が撮像した画像やメニュー画面等を表示する。表示部２３は、タッチ操作が可能な液晶画面であり、表示した画像上で測定エリア２５の設定が可能である。測定エリア２５は、例えば、測量者が画像上で対角２点による矩形指定を行い、指定した対角２点を望遠鏡部３０で視準して水平角、鉛直角を算出することで設定される。これにより、画像座標に対応する水平角および鉛直角が関連付けられる。一方、操作部２４は、測定条件、測定エリアのスキャン開始指令等を入力操作する。
【００９９】
図３０は、測量機のブロック図である。測量機１０は、制御演算部６０により統括制御され、制御演算部６０は、記憶部６１に記憶されたプログラムを読み出して順次実行する。制御演算部６０は、まず撮像部３２により撮像された画像を表示部２３に表示する。測量者は、表示部２３に表示された画像上で測定エリア２５を設定する。制御演算部６０は、測定エリア２５の画像からエッジ抽出を行う。
【０１００】
その際、制御演算部６０は、図２４に示すメニュー画面１を表示部２３に表示する。測量者は、メニュー画面１のスライダー操作部４でエッジ抽出具合（エッジの長さ×エッジ強度）を調整することで、測定すべき対象物の輪郭を抽出させる。抽出されたエッジ、端点、交点は、図２８（Ｂ）に示すように表示部２３に表示される。
【０１０１】
制御演算部６０は、操作部２４からスキャン開始指令を入力すると、測定エリア２５内で抽出されたエッジ、端点、または交点のみを自動視準して測定を行う。この際、制御演算部６０は、抽出されたエッジ、端点、または交点の画素座標に基づいて鉛直駆動部２２および水平駆動部２１を制御することで、その画素座標を視準中心にする。そして、制御演算部６０は、測距部３１に測距させると共に、鉛直測角部１９および水平測角部１６に測角させることで測定を行う。測距・測角データ（測定データ）は、測定点の画像座標と関連付けて記憶部６１に記憶される。
【０１０２】
１つの測定点について測定が終了すると、制御演算部６０は、鉛直駆動部２２および水平駆動部２１を制御することで、次の画素座標を視準中心にし、測定を行う。以後、測定点がなくなるまで、上記処理を繰り返す。
【０１０３】
（測量機の動作）
以下、上述した測量機１０の動作について詳述する。図３１は、測量機の制御プログラムのフローチャートである。まず、撮像部３２が測定対象を撮影する（ステップＳ１０）。撮影された画像が表示された表示部２３上で、測定エリア２５が設定された後（ステップＳ１１）、測量機１０は、エッジ抽出を行う。
【０１０４】
測量者は、まず、表示部２３に表示されたメニュー画面１で各種設定を行う。抽出すべき特徴が周辺に比べて暗い場合には、パターン選択部７の「暗輪郭パターン」オプションを選択し、周辺に比べて輝度の凹凸が激しい場合には、「凹凸輝度パターン」オプションを選択し、いずれでもない場合は、「無し」オプションを選択する。また、表示された画像が暗い場合や明るい場合には、明るさ補正選択部２の「明るさ補正」をチェックする。設定が完了すると、測量機１０は、測定エリア２５の画像に対して前処理を行う（ステップＳ１２）。
【０１０５】
そして、測量機１０は、前処理した画像からエッジ検出を行い（ステップＳ１３）、検出されたエッジから対象物の輪郭となるエッジを抽出する（ステップＳ１４）。この際、測量者は、メニュー画面１のスライダー操作部４でエッジ抽出具合を調整する。また、「交点」オプションが選択されている場合には、抽出されたエッジの端点からエッジ同士の交点を検出する（ステップＳ１５）。
【０１０６】
所望のエッジが抽出されない場合には（ステップＳ１６のＮＯ）、メニュー画面１で設定を再調整してエッジを再抽出する。所望のエッジが抽出された場合には（ステップＳ１６のＹＥＳ）、測量者は、操作部２４を操作することで、スキャン開始指令を入力する（ステップＳ１７）。この際、測量者は、操作部２４を操作することで、抽出されたエッジ、端点、交点、またはこれら全ての中から視準目標を設定する。
【０１０７】
スキャンが開始すると、測量機１０は、水平回転および鉛直回転して測定点（エッジ、端点、または交点）に視準位置を合わせる（ステップＳ１８）。測定点が視準中心になると、測距部３１は測距を行い、鉛直測角部２２および水平測角部２１は、測角を行う（ステップＳ１９）。
【０１０８】
測定点が残っている場合には、ステップＳ１８、ステップＳ１９の処理を繰り返す（ステップＳ２０のＹＥＳ）。測定点がない場合には、測量機１０は、測定を終了する（ステップＳ２０のＮＯ）。
【０１０９】
（第４の実施形態の優位性）
第４の実施形態によれば、測量機１０は、抽出したエッジ、端点、または交点のみを測定するため、測定エリア全体を走査して測定する場合と比べ、ステップＳ１８〜ステップＳ２０のループ処理が減り、高速に測定を行うことができる。
【０１１０】
また、１つのパラメータ（エッジの長さ×エッジ強度）のみでエッジ抽出具合を調整できるため、ステップＳ１２〜ステップＳ１６の繰り返し作業が減り、測量機１０の操作性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、画像からエッジ抽出を行うエッジ抽出装置、これを用いた測量機、およびこれらのプログラムに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】抽出する特徴を説明するための図面代用写真である。
【図２】エッジ抽出プログラムの概略フローチャートである。
【図３】前処理部のフローチャートである。
【図４】縮小方法の説明図である。
【図５】縮小処理を行った場合におけるエッジ検出比較を示す図面代用写真である。
【図６】入力画像を示す図面代用写真（Ａ）と、ヒストグラム伸張後の画像を示す図面代用写真（Ｂ）と、元画像のヒストグラム（Ｃ）と、伸張後のヒストグラム（Ｄ）である。
【図７】γ補正における入力輝度と出力輝度の関係図（Ａ）と、γ補正後の画像を示す図面代用写真（Ｂ）である。
【図８】入力画像を示す図面代用写真（Ａ）と、ガウシアンフィルタにより平滑化した画像を示す図面代用写真（Ｂ）である。
【図９】ガウシアンフィルタの一例を示す図である。
【図１０】３×３の画素マトリクスを示す図である。
【図１１】エッジ検出部のフローチャートである。
【図１２】ｘ方向の微分フィルタ（Ａ）と、ｙ方向の微分フィルタ（Ｂ）である。
【図１３】入力画像を示す図面代用写真（Ａ）と、微分フィルタ後のエッジ強度画像を示す図面代用写真（Ｂ）である。
【図１４】左上から右下にラスタ走査する際のパターン条件（Ａ）と、右下から左上にラスタ走査する際のパターン条件（Ｂ）と、右上から左下にラスタ走査する際のパターン条件（Ｃ）と、左下から右上にラスタ走査する際のパターン条件（Ｄ）である。
【図１５】細線化後のエッジ強度画像を示す図面代用写真である。
【図１６】２値化したエッジ画像を示す図面代用写真である。
【図１７】エッジ抽出部のフローチャートである。
【図１８】８近傍画素を示す図（Ａ）と、ラベリング処理中の画像とルックアップテーブルを示す図（Ｂ）、（Ｃ）である。
【図１９】コーナー検出方法を示す図である。
【図２０】コーナー除去後の石垣画像を示す図面代用写真である。
【図２１】直線成分で構成される輪郭エッジのサンプル画像を示す図面代用写真である。
【図２２】曲線成分で構成される輪郭エッジのサンプル画像を示す図面代用写真である。
【図２３】積分閾値２５０の場合のエッジ抽出画像を示す図面代用写真（Ａ）と、積分閾値１０００の場合のエッジ抽出画像を示す図面代用写真（Ｂ）と、積分閾値４０００の場合のエッジ抽出画像を示す図面代用写真（Ｃ）である。
【図２４】エッジ抽出プログラムのメニュー画面である。
【図２５】交点検出部のフローチャートである。
【図２６】端点および回帰直線を示す図である。
【図２７】回帰直線を延長した結果を示す図面代用写真（Ａ）と、交点検出結果を示す図面代用写真（Ｂ）である。
【図２８】測量機の断面図（Ａ）および外観図（Ｂ）である。
【図２９】鏡筒部内の光学系を示す図である。
【図３０】測量機のブロック図である。
【図３１】測量機の制御プログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１３】
１…メニュー画面、２…明るさ補正選択部、３…コーナー角度調整部、４…スライダー操作部、５…交点・端点選択部、６…端点接続部、７…パターン選択部、８…基板部、９…鉛直軸、１０…測量機、１１…測量機本体、１２…水平軸、１３…鏡筒部、１４…水平回転駆動ギア、１５…水平回転モータ、１６…水平測角部、１７…鉛直回転駆動ギア、１８…鉛直回転モータ、１９…鉛直測角部、２０…表示装置、２１…水平駆動部、２２…鉛直駆動部、２３…表示部、２４…操作部、２５…測定エリア、３０…望遠鏡部、３１…測距部、３２…撮像部、３３…対物レンズ、３４…ダイクロイックプリズム、３５…合焦点レンズ、３６…正立プリズム、３７…焦点鏡、３８…接眼レンズ、３９…プリズム、４０…プリズム、４１…プリズム、４２…発光部、４３…受光部、４４…レーザ光源、４５…集光レンズ、４６…レーザ媒質、４７…可飽和吸収体、４８…共振ミラー、４９…測距光軸、５０…孔明ミラー、５１…リレーレンズ、５２…リレーレンズ、５３…撮像光軸、５４…リレーレンズ、５５…反射ミラー、５６…リレーレンズ、５７…撮像素子、６０…制御演算部、６１…記憶部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像からエッジ強度を算出してエッジ検出を行うエッジ検出部と、
前記エッジ検出部が検出したエッジをラベリング処理し、かつ、前記エッジの長さを求めるラベリング処理部と、
前記ラベリング処理部が求めたエッジの長さと前記エッジ検出部が算出したエッジ強度とを対応付けた値によってエッジの強調処理を行うエッジ強調処理部と、
前記エッジ強調処理部によって強調された画像の値に対して、調整可能とされる閾値により２値化処理を施し、所定のエッジを抽出するエッジ抽出部とを備えることを特徴とするエッジ抽出装置。
【請求項２】
前記エッジ検出部は、ソーベルフィルターに代表される微分フィルターによりエッジ検出を行うことを特徴とする請求項１に記載のエッジ抽出装置。
【請求項３】
前記エッジ抽出部の閾値は、単一の操作部により調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエッジ抽出装置。
【請求項４】
前記操作部は、単一のスライダー操作部により調整可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載のエッジ抽出装置。
【請求項５】
前記エッジ検出部の処理に先立ち、前処理を行う前処理部を備え、
前記前処理部の処理内容は、対象物の特徴に応じて変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエッジ抽出装置。
【請求項６】
前記エッジ検出部の処理に先立ち、縮小処理を行う前処理部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のエッジ抽出装置。
【請求項７】
前記エッジ抽出部によって抽出された画素数と抽出されなかった画素数の比をＳ／Ｎ比として定義し、
前記エッジ検出部は、前記Ｓ／Ｎ比に基づいてエッジ強度の閾値を自動決定してエッジ検出を行うことを特徴とする請求項１に記載のエッジ抽出装置。
【請求項８】
前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジ同士の交点を検出する交点検出部を備えることを特徴とする請求項１に記載のエッジ抽出装置。
【請求項９】
前記交点検出部は、前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジの端点から回帰直線を求め、前記回帰直線同士の交点を検出することを特徴とする請求項８に記載のエッジ抽出装置。
【請求項１０】
前記エッジ検出部が検出したエッジのコーナーを除去するコーナー除去部を備えることを特徴とする請求項１に記載のエッジ抽出装置。
【請求項１１】
前記コーナー除去部が除去するコーナーの角度は調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のエッジ抽出装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の構成を有する測量機において、
前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジ、または、前記交点検出部によって検出された交点もしくは端点を視準して測定を行うように構成されていることを特徴とする測量機。
【請求項１３】
画像からエッジ強度を算出してエッジ検出を行うエッジ検出ステップと、
前記エッジ検出部が検出したエッジをラベリング処理し、かつ、前記エッジの長さを求めるラベリング処理ステップと、
前記ラベリング処理部が求めたエッジの長さと前記エッジ検出部が算出したエッジ強度とを対応付けた値によってエッジの強調処理を行うエッジ強調処理ステップと、
前記エッジ強調処理部によって強調された画像に対して、調整可能とされる閾値により２値化処理を施し、エッジを抽出するエッジ抽出ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１４】
請求項８に記載の構成を有する測量機に実行させるためのプログラムであって、
前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジ、または、前記交点検出部によって検出された交点もしくは端点を視準して測定を行う測定ステップを測量機に実行させるためのプログラム。
【請求項１】
画像からエッジ強度を算出してエッジ検出を行うエッジ検出部と、
前記エッジ検出部が検出したエッジをラベリング処理し、かつ、前記エッジの長さを求めるラベリング処理部と、
前記ラベリング処理部が求めたエッジの長さと前記エッジ検出部が算出したエッジ強度とを対応付けた値によってエッジの強調処理を行うエッジ強調処理部と、
前記エッジ強調処理部によって強調された画像の値に対して、調整可能とされる閾値により２値化処理を施し、所定のエッジを抽出するエッジ抽出部とを備えることを特徴とするエッジ抽出装置。
【請求項２】
前記エッジ検出部は、ソーベルフィルターに代表される微分フィルターによりエッジ検出を行うことを特徴とする請求項１に記載のエッジ抽出装置。
【請求項３】
前記エッジ抽出部の閾値は、単一の操作部により調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエッジ抽出装置。
【請求項４】
前記操作部は、単一のスライダー操作部により調整可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載のエッジ抽出装置。
【請求項５】
前記エッジ検出部の処理に先立ち、前処理を行う前処理部を備え、
前記前処理部の処理内容は、対象物の特徴に応じて変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエッジ抽出装置。
【請求項６】
前記エッジ検出部の処理に先立ち、縮小処理を行う前処理部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のエッジ抽出装置。
【請求項７】
前記エッジ抽出部によって抽出された画素数と抽出されなかった画素数の比をＳ／Ｎ比として定義し、
前記エッジ検出部は、前記Ｓ／Ｎ比に基づいてエッジ強度の閾値を自動決定してエッジ検出を行うことを特徴とする請求項１に記載のエッジ抽出装置。
【請求項８】
前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジ同士の交点を検出する交点検出部を備えることを特徴とする請求項１に記載のエッジ抽出装置。
【請求項９】
前記交点検出部は、前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジの端点から回帰直線を求め、前記回帰直線同士の交点を検出することを特徴とする請求項８に記載のエッジ抽出装置。
【請求項１０】
前記エッジ検出部が検出したエッジのコーナーを除去するコーナー除去部を備えることを特徴とする請求項１に記載のエッジ抽出装置。
【請求項１１】
前記コーナー除去部が除去するコーナーの角度は調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のエッジ抽出装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の構成を有する測量機において、
前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジ、または、前記交点検出部によって検出された交点もしくは端点を視準して測定を行うように構成されていることを特徴とする測量機。
【請求項１３】
画像からエッジ強度を算出してエッジ検出を行うエッジ検出ステップと、
前記エッジ検出部が検出したエッジをラベリング処理し、かつ、前記エッジの長さを求めるラベリング処理ステップと、
前記ラベリング処理部が求めたエッジの長さと前記エッジ検出部が算出したエッジ強度とを対応付けた値によってエッジの強調処理を行うエッジ強調処理ステップと、
前記エッジ強調処理部によって強調された画像に対して、調整可能とされる閾値により２値化処理を施し、エッジを抽出するエッジ抽出ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１４】
請求項８に記載の構成を有する測量機に実行させるためのプログラムであって、
前記エッジ抽出部によって抽出されたエッジ、または、前記交点検出部によって検出された交点もしくは端点を視準して測定を行う測定ステップを測量機に実行させるためのプログラム。
【図２】
【図３】
【図４】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図１】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２７】
【図３】
【図４】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図１】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１３】
【図１５】
【図１６】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２７】
【公開番号】特開２００９−２８２９２８（Ｐ２００９−２８２９２８Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３７１３６（Ｐ２００８−１３７１３６）
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【Ｆターム（参考）】
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