エッジ方向検出装置またはその方法
【課題】信頼度の高いエッジ検出をする。
【解決手段】差分総計値演算手段５は、指定された矩形領域について、組み合わせ画素記憶手段における組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する。中央近傍画素差分値演算手段１１は、前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算する。エッジ検出信頼度演算手段１３は、前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算する。決定手段１５は前記エッジ検出信頼度が高いエッジ方向が前記矩形領域におけるエッジ方向であると決定する。
【解決手段】差分総計値演算手段５は、指定された矩形領域について、組み合わせ画素記憶手段における組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する。中央近傍画素差分値演算手段１１は、前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算する。エッジ検出信頼度演算手段１３は、前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算する。決定手段１５は前記エッジ検出信頼度が高いエッジ方向が前記矩形領域におけるエッジ方向であると決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エッジ方向検出装置に関し、特に精度の高いエッジ検出が可能なエッジ方向検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に、画面上に輪郭が存在する場合の各画素のRGB値を示す。超解像、拡大表示における画像補間などの画像処理に用いるために、このような画像における精度の良いエッジ検出が求められている。ここで、「エッジ」とは、画素の輝度値、濃度値、色、模様などの特徴が類似している部分を一つの領域としたとき、上記の特徴が急激に変化している領域と領域との境界をいう。
【０００３】
特許文献１には、精度向上のために、１８画素（２＊９）のウインドウの中央に仮想画素を設定し、上下の対応する画素の差分の総計から相関測定値を求めてエッジ検出を行うエッジ検出手法が開示されている。
【０００４】
具体的には、図２に示すように、18画素（２＊９）のウインドウの中央に仮想画素(i,j)を設定する。垂直方向の相関測定値DIFF_MID は下記式（１）で定義できる。式（１）では、K=-7〜7までの総和を求めているので、前記（２＊９）のウインドウをそれぞれ左右に７つずつずらした１５の組み合わせの総和が得られる。
【０００５】
【数１】
【０００６】
ここで、L(y,x)は、画素（ｙ,x)の画素値である。
【０００７】
同様にして、斜めの画素の組み合わせについても、図３に示すようにDIFF_L2〜DIFF_L9およびDIFF_R2〜DIFF_R9を求める。
【０００８】
例えば、DIFF_R7およびDIFF_L7は、式（２）、式（３）で求められる。
【０００９】
【数２】
【００１０】
【数３】
【００１１】
かかる相関測定値に基づいて、エッジ検出を行う。
【００１２】
また、特許文献２には、１２方向においてエッジ検出が可能な手法が開示されている。具体的には、図４に示すように６＊６の矩形ウインドウの一部を除去して、２４個の画素で構成された略菱形のウインドウについて、仮想の補間画素G0〜G4を設定し、補間画素G0を通る仮想分割線Lを12.5度ピッチで複数本、設定する。具体的には、１２方向の分割線が設定される。これらの分割線で分けられた両側の画素の総計を１２方向それぞれ求め、総計の差の絶対値に係数をかけた値が、最大となる分割線の方向をエッジ方向であると判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開2004-201308号公報
【特許文献２】特開2009-94862号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記特許文献に開示されたエッジ検出方法においては以下のような問題があった。
【００１５】
特許文献１では、測定値の算出式によってエッジ検出をしているので、実際には9+2*7=23画素の２ライン分の演算が必要であるだけでなく、垂直近辺(45 度〜135 度の間)について同等の精度でエッジ検出するためには、同等のライン数のメモリが必要であり、またそのための演算処理が必要である。
【００１６】
特許文献２では、仮想のエッジで別れた側の画素の値の総和の絶対差で判断しているので、必要な画素エリアが広い上、特に複雑な部分、市松模様などではエッジ検出が安定しない。
【００１７】
この発明は、上記問題を解決し、エッジ方向にとらわれずかつ精度の良いエッジ検出が可能なエッジ検出装置またはその方法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】
【００１８】
(1)本発明にかかるエッジ方向検出装置は、M画素＊N画素の矩形領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記矩形領域におけるエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置であって、Ａ）一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶する組み合わせ画素記憶手段、Ｂ）指定された矩形領域について、前記組み合わせ画素記憶手段における組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する差分総計値演算手段、Ｃ）前記組み合わせ画素のうち、前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値を演算する中央近傍画素値演算手段、Ｄ）前記指定された矩形領域を構成する各画素の値から当該矩形領域における代表画素値を演算する代表画素値演算手段、Ｅ）前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と前記代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算する中央近傍画素差分値演算手段、Ｆ）前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算するエッジ検出信頼度演算手段、Ｇ）前記エッジ検出信頼度が高いエッジ方向が前記矩形領域におけるエッジ方向であると決定する決定手段を備えている。
【００１９】
このように、前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と前記代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算し、前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算することにより、信頼度の高いエッジ検出が可能となる。
【００２０】
(2)本発明にかかるエッジ方向検出装置は、前記組み合わせ画素記憶手段に記憶されるエッジ方向は、前記矩形領域における実在画素を結ぶ線分に平行で且つ、矩形の中央画素を通過する方向である。したがって、実在画素単位を越える補間仮想画素におけるエッジ方向の検出が可能となる。
【００２１】
(3)本発明にかかるエッジ方向検出装置は、各エッジ方向における画素の組み合わせは、少なくとも３であり、その中央の重み付け係数を高くしている。したがって、複数の画素の組み合わせを用いるともに、中央近傍の画素に基づいたエッジが検出される。
【００２２】
(4)本発明にかかるエッジ方向検出装置は、M画素＊N画素の矩形領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記矩形領域におけるエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置であって、Ａ）一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶する組み合わせ画素記憶手段、Ｂ）指定された矩形領域について、前記組み合わせ画素記憶手段における組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する差分総計値演算手段、Ｃ）前記各エッジ方向について、前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算するエッジ検出信頼度演算手段、Ｄ）前記エッジ検出信頼度が高いエッジ方向が前記矩形領域におけるエッジ方向であると決定する決定手段を備え、Ｅ）前記組み合わせ画素記憶手段に記憶された各エッジ方向における画素の組み合わせは、少なくとも３であり、総計する際に、その中央の重み付け係数を高くしている。
【００２３】
このように、複数の画素の組み合わせを用いるともに、中央近傍の画素に基づいたエッジが検出される。
【００２４】
(5)本発明にかかるエッジ方向検出装置は、前記矩形領域における水平方向の差分と垂直方向の差分をそれぞれ求めて、水平方向の最小値が閾値よりも小さい場合には垂直方向でないと、垂直方向の最小値が閾値よりも大きい場合には水平方向でないと判断する。したがって、垂直方向または水平方向を構成する画素の組みあわせによる誤検出を防止できる。
【００２５】
(6)本発明にかかるエッジ方向検出装置は、前記矩形領域における第１象限と第３象限を結ぶ正方向、または第２象限と第４象限を結ぶ負方向に隣接する画素の組み合わせについて、差分の総計を正方向および負方向について求め、総計の大きな方向に属するエッジ方向ではないと判断する。したがって、誤検出を防止できる。
【００２６】
(7)本発明にかかるエッジ方向検出装置においては、前記矩形領域は正方形であり、記組み合わせ画素記憶手段は、前記エッジ方向が、前記正方形の対角線と平行である場合には、前記正方形の縦辺側に位置する組み合わせ、および横辺に位置する組み合わせの双方向を前記組み合わせとして記憶しており、前記差分総計値演算手段は、前記縦辺側に位置する組み合わせ、および横辺に位置する組み合わせの双方の総和を前記差分総計値として演算する。このように、前記組み合わせとして、前記双方向の組み合わせが存在する様な場合でも、正確な検出が可能となる。
【００２７】
(８)本発明にかかるエッジ方向検出方法は、M画素＊N画素の矩形領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記矩形領域におけるエッジ方向を検出するエッジ方向検出方法であって、一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶しておき、指定された矩形領域について、前記記憶した組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算し、前記組み合わせ画素のうち、前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値と、前記指定された矩形領域を構成する各画素の値から当該矩形領域における代表画素値との差分を代表画素差分として、各エッジ方向について演算し、各エッジ方向について、前記代表画素差分および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算する。
【００２８】
このように、前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と前記代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算し、前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算することにより、信頼度の高いエッジ検出が可能となる。
【００２９】
(9)本発明にかかるエッジ方向判定方法は、１画面の所定領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記所定領域におけるエッジ方向を判定するエッジ方向判定方法であって、一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶しておき、指定された所定領域について、前記記憶した組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算し、前記組み合わせ画素のうち、前記所定領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値と、前記指定された所定領域を構成する各画素の値から当該所定領域における代表画素値との差分を代表画素差分として、各エッジ方向について演算し、各エッジ方向について、前記代表画素差分および前記差分総計値に基づいて、エッジ方向を判定する。
【００３０】
このように、前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と前記代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算し、前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算することにより、信頼度の高いエッジ検出が可能となる。
【００３１】
(10)本発明にかかるエッジ方向判定プログラムは、コンピュータを下記手段として機能させるためのプログラムである。一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶する手段、指定された矩形領域について、前記記憶した組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する手段、前記組み合わせ画素のうち、前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値と、前記指定された矩形領域を構成する各画素の値から当該矩形領域における代表画素値との差分を代表画素差分として、各エッジ方向について演算する手段、各エッジ方向について、前記代表画素差分および前記差分総計値に基づいて、エッジ方向を判定する手段。
【００３２】
このように、前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と前記代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算し、前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算することにより、信頼度の高いエッジ検出が可能となる。
【００３３】
なお、本明細書において「エッジ」とは、画素の輝度値、濃度値、色、模様などの特徴が類似している部分を一つの領域としたとき、上記の特徴が急激に変化している、領域と領域との境界をいう。「エッジ方向検出」とは、このエッジの方向を検出することをいう。また、「組み合わせ画素記憶手段」は実施形態ではエッジ方向検出プログラム２６ｐ内における１２のエッジ方向についての演算を行う場合にどの画素を用いるのかを特定している部分が該当する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】画面の一部における画素のRGB値を示す図である。
【図２】特許文献１におけるエッジ検出のウインドウを示す図である。
【図３】特許文献１におけるエッジ検出方法を説明する為の図である。
【図４】特許文献２におけるエッジ検出方法を説明する為の図である。
【図５】エッジ方向検出装置１の機能ブロック図である。
【図６】エッジ方向検出装置１のハード構成図である。
【図７】エッジ方向検出フローチャートである。
【図８】エッジ方向検出装置１にて採用したエッジ方向候補を説明する図である。
【図９】エッジ方向検出装置１にて採用したエッジ方向候補の角度を説明する図である。
【図１０】エッジ方向検出装置１にて採用した４＊４のウインドウの画素配置を示す図である。
【図１１】エッジ方向１、７の場合に演算に用いる画素を示す図である。
【図１２】エッジ方向２、６、８、１２の場合に演算に用いる画素を示す図である。
【図１３】エッジ方向４，１０の場合に演算に用いる画素を示す図である。
【図１４】エッジ方向３，５，９，１１の場合に演算に用いる画素を示す図である。
【図１５】水平および垂直方向の誤差に対応する場合に演算に用いる画素を示す図である。
【図１６】正負グループを説明ための図である。
【図１７】正グループにおける演算に用いる画素を示す図である。
【図１８】負グループにおける演算に用いる画素を示す図である。
【図１９】画素配置の一例である。
【図２０】画素配置の一例である。
【図２１】画素配置の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明における実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３６】
（１.第１実施形態）
（１．１ 機能ブロック）
図５に、本発明の１実施形態にかかるエッジ方向検出装置１の機能ブロック図を示す。
【００３７】
エッジ方向検出装置１は、M画素＊N画素の矩形領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記矩形領域におけるエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置であって、組み合わせ画素記憶手段３、差分総計値演算手段５、中央近傍画素値演算手段７、代表画素値演算手段９、中央近傍画素差分値演算手段１１、エッジ検出信頼度演算手段１３、および決定手段１５を備えている。
【００３８】
組み合わせ画素記憶手段３は、一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶する。
【００３９】
差分総計値演算手段５は、指定された矩形領域について、組み合わせ画素記憶手段３における組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する。中央近傍画素値演算手段７は、前記組み合わせ画素のうち、前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値を演算する。代表画素値演算手段９は、前記指定された矩形領域を構成する各画素の値から当該矩形領域における代表画素値を演算する。中央近傍画素差分値演算手段１１は、前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と前記代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算する。
【００４０】
エッジ検出信頼度演算手段１３は、前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算する。
【００４１】
決定手段１５は前記エッジ検出信頼度が高いエッジ方向が前記矩形領域におけるエッジ方向であると決定する。
【００４２】
このように、前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算し、前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算することにより、信頼度の高いエッジ検出が可能となる。
【００４３】
（１．２ ハードウェア構成）
図６にエッジ検出装置１のハードウェア構成の一例を示す。エッジ検出装置１は、ＣＰＵ２３、フレームメモリ２７、ＲＡＭ２５、フラッシュメモリ２６を備えている。フラッシュメモリ２６には、エッジ方向検出プログラム２６ｐが記憶されている。エッジ方向検出プログラム２６ｐには、１２のエッジ方向について、演算に用いる画素の組み合わせおよびその演算手法が記憶されている。詳細は後述する。
【００４４】
ＲＡＭ２５は演算結果等を記憶する。フレームメモリ２７は１画面の画像データを保持する。
【００４５】
ＣＰＵ２３は、エッジ方向検出プログラム２６Ｐに従い、フレームメモリ２７に記憶された画像データに対し、所定の４＊４画素のウインドウを設定し、設定した画素についての画素データ（輝度）を読み出し、後述するようなエッジ検出信頼度を求め、結果をＲＡＭ２６に記憶する。
【００４６】
なお、本実施形態においては、１つのウインドウにおけるエッジ検出処理についてのみ説明するが、実際は、１画素分ウインドウをずらし、エッジ検出処理が繰り返し行なわれる。
【００４７】
（１．３ フローチャートの説明）
図７にフラッシュメモリ２５に記憶されたプログラムのフローチャートを示す。ＣＰＵ２３は、演算対象のウインドウが決定されると、当該ウインドウについての値PXを演算する（図７ステップＳ１）。本実施形態においては４＊４画素のウインドウにLPF フィルタを用いて、妥当性検証用の画素の値PXを算出した。具体的には値PXを式（４）で求めた。式（４）のようなフィルタを用いて算出された画素は、平均的な注目位置の画素値を示す。値PXを利用することで、各エッジに沿って生成した仮の補間画素との差によって検出されたエッジの信頼性が判別できる。
【００４８】
PX＝A*WND4* AT ・・・式（４） ?
ここで、行列Aは平行化行列であり、行列ATは行列Aの転置行列である
つぎに、ＣＰＵ２３は、１２のエッジ方向についてエッジ検出信頼性基準値SDIF(t)（以下、値SDIF(t)という）を演算する（図７ステップＳ３）。
【００４９】
（１．３．１ エッジ方向）
以下、値SDIF(t)を演算するにあたって必要なエッジ方向について説明する。本実施形態においては、図８Ａ、Ｂに示すように１２のエッジ方向を採用した。
【００５０】
図８Ａにおいて、４＊４画素の中央に仮想画素Ｇ１が定義される。なお、同図においてハッチング画素は補間画素を示している。仮想画素Ｇ１の周辺には、実画素Ｃ２〜Ｃ４が存在するので、これらの内側において、半画素の関係となる補間画素Ｇ２〜Ｇ５を定義する。さらに、実画素Ｃ２〜Ｃ４の外側にも半画素の関係となる補間画素Ｇ１２〜Ｇ１９を定義する。
【００５１】
このようにして定義した補間画素および実画素を用いることにより、仮想画素Ｇ１を通るほぼ均等な１２方向が定義される。具体的には、図８Ａに示すように、補間画素Ｇ２と補間画素Ｇ４を結ぶ方向１、実画素Ｃ１２と実画素Ｃ１６を結ぶ方向２、補間画素Ｇ１２と補間画素Ｇ１６を結ぶ方向３、実画素Ｃ２と実画素Ｃ４を結ぶ方向４、補間画素Ｇ１３と補間画素Ｇ１７を結ぶ方向５、実画素Ｃ１３と実画素Ｃ１７を結ぶ方向６である。以下同様にして、図８Ｂに示すように、方向７〜１２を定義する。これにより図９に示すように、方向１〜１２についての角度が９０度、１０８．４度・・・と定義される。図９に示すように、これらの角度構成は完全に均等ではないがほぼ１２等分される。
【００５２】
前記１２方向は、演算する処理としては、エッジ種類１〜４の４種類に分類可能である。エッジ方向１とエッジ方向７は、垂直、水平方向であり、エッジ種類１とする。演算処理の画素が90度配置が異なるだけで同様に求めることができるからである。エッジ方向２、エッジ方向６、エッジ方向８、エッジ方向１２は整数精度方向であり、エッジ種類２とする。これらも演算処理としては同様に求めることができる。エッジ方向４、エッジ方向10は整数精度方向であり、エッジ種類３とする。エッジ方向３、エッジ方向５、エッジ方向９、エッジ方向１１は半画素精度であり、エッジ種類４とする。これらも水平・垂直の差はあるが同様に求めることができるからである。
【００５３】
各エッジ方向における値SDIF(t)の演算手法に用いる領域例である領域WND4を図１０に示す。領域WND4は仮想画素Ｇ１を中心として、４＊４の実画素で構成されている。以下、実画素を座標で表す。すなわち、一番左上の画素（1，1）、その右横の画素（1，2）・・・最右下の画素（4，4）とする。また、これらの画素値をWND4(1，1)、（1，2）・・・、WND4(4,4)で表す。
【００５４】
値SDIF(t)は、エッジ方向に沿った画素の差分（SDIF1）と、エッジ方向を用いた注目位置の補間画素および下記PXの差分（SDIF2）との和で求められる。
【００５５】
（１．３．２ エッジ種類における演算手法）
以下に、上記エッジ種類１〜４における値SDIF(t)の計算方法について詳述する。
【００５６】
（１．３．２．１ エッジ種類１）
図１１Ａに示すように、エッジ方向１の値SDIF(1)を計算する場合には、画素（１，２）、（２，２）、（３，２）、（４，２）、（１，３）、（２，３）、（３，３）、（４，３）を用いる。
【００５７】
上記画素から2列目における差分DIF1（ｔ,２）は、式（４−１）で求められる。
【００５８】
【数４】
【００５９】
すなわち、列２における差分DIF1（１,２）は、画素（１，２）の値と画素（２，２）の値の差分の絶対値であり、差分DIF1（２,２）は、画素（２，２）の値と画素（３，２）の値の差分の絶対値であり、差分DIF1（３,２）は、画素（３，２）の値と画素（４，２）の値の差分の絶対値である。
【００６０】
同様に３列目における差分DIF2（ｔ,３）は、式（４−２）で求められる。
【００６１】
これらの差分の絶対値の値SDIF1(1)は、式（４−３）で求められる。このように、本実施形態においては、そのまま差分を加算するのではなく、ｔ=2 の際、係数ｗｔを他の場合の２倍としている。これは、注目画素に一番隣接している画素の組み合わせの重みを高くするためであるが、かかる重み付けについてはこれに限定されない。
【００６２】
つぎに、方向に沿って算出した補間画素参考値VAL(t)を式（５−１）により算出する。
【００６３】
【数５】
【００６４】
具体的には、補間画素参考値VAL(２)として、画素（２,２）と画素（３,２）の平均値が、補間画素参考値VAL(３)として、画素（２,３）と画素（３,３）の平均値が求められる。
【００６５】
つぎに、補間画素参考値VAL(２)とPXの差、補間画素参考値VAL(３)と値PXの差の平均値SDIF２を式（６）により算出する。
【００６６】
【数６】
【００６７】
もしエッジ方向が正しければ補間画素参考値VAL(t)と値PXの差は小さくなる。
【００６８】
総和SDIF1と平均値SDIF２の和がエッジ方向１の場合の値SDIF(1)となる。
【００６９】
SDIF＝SDIF1＋SDIF2・・・式（７−０）
エッジ方向７の場合は、エッジ方向１の場合と比べて、使用する画素位置がちょうど90度回転した状態であり、図８Ｂに示すように、エッジ方向７の値SDIF(7)を計算する場合には、画素（２，１）、（２，２）、（２，３）、（２，４）、（３，１）、（３，２）、（３，３）、（３，４）を用いて、同様に演算すればよい。
【００７０】
他のエッジ方向についても、基本的な考え方は同じであるが、用いる画素が異なり、SDIF(t)の演算手法が具体的に異なるので、以下説明する。
【００７１】
（１．３．２．２ エッジ種類２）
図１２Ａに示すように、エッジ方向２の値SDIF(2)を計算する場合には、画素（１，１）、（４，２）、（１，２）、（４，３）、（１，３）、（４，４）を用いる。
【００７２】
上記画素から差分DIF（ｔ）は、式（７−１）で求められる。
【００７３】
【数７】
【００７４】
すなわち、差分DIF（１）は、画素（１，１）の値と画素（４，２）の値の差分の絶対値であり、差分DIF（２）は、画素（１，２）の値と画素（４，３）の値の差分の絶対値であり、差分DIF（３）は、画素（１，３）の値と画素（４，４）の値の差分の絶対値である。
【００７５】
これらの差分の絶対値の総和SDIF1は、式（７−２）で求められる。エッジ方向２についても、エッジ方向１と同様の理由で、そのまま差分を加算するのではなく、ｔ=2 の際、係数ｗｔを他の場合の２倍としている。
【００７６】
つぎに、ＣＰＵ２３は、方向に沿って算出した補間画素参考値VAL(t)を式（８−１）により算出する。
【００７７】
【数８】
【００７８】
具体的には、補間画素参考値VALとして、画素（１,２）と画素（４,３）の平均値が求められる。
【００７９】
つぎに、ＣＰＵ２３は式（８−２）により、補間画素参考値VALとPXの差をSDIF2として算出する。
【００８０】
総和SDIF1と平均値SDIF2の和がエッジ方向２の場合の算出値SDIF(2)となる。
【００８１】
SDIF＝SDIF1＋SDIF2・・・式（７−０）
エッジ方向６、エッジ方向８、エッジ方向１２の場合は、図１２Ｂ〜Ｄに示すように、エッジ方向２の場合と比べて、使用する画素位置がちょうど90度ずつ回転した状態であり、同様にして算出値SDIFを求めることができる。
【００８２】
（１．３．２．３ エッジ種類４）
エッジ方向４の値SDIF(4)を計算する場合には、水平方向および垂直方向のそれぞれが考えられる。したがって、エッジ連続判定のロバスト性を考慮して、図１３Ａに示すように、画素（２，１）、（３，２）、（２，２）、（３，３）、（２，３）、（３，４）と、図１３Ｂに示ように、画素（１，２）、（２，３）、（２，２）、（３，３）、（３，２）、（４，３）を用いる。
【００８３】
上記画素から水平方向における差分DIFh（ｔ）は、式（９−１）で求められる。
【００８４】
【数９】
【００８５】
すなわち、差分DIFh（１）は、画素（２，１）と画素（３，２）の値の差分の絶対値であり、差分DIFh（２）は、画素（２，２）の値と画素（３，３）の値の差分の絶対値であり、差分DIFh（３）は、画素（２，３）の値と画素（３，４）の値の差分の絶対値である。
【００８６】
同様に垂直方向における差分DIFV（ｔ）は、式（９−２）で求められる。
【００８７】
水平方向における、差分の絶対値の総和SDIF1hは、式（９−３）で求められる。エッジ方向４についても、エッジ方向１と同様の理由で、そのまま差分を加算するのではなく、ｔ=2 の際、係数ｗｔを他の場合の２倍としている。
【００８８】
同様に、垂直方向における、差分の絶対値の総和SDIF1vは、式（９−４）で求められる。
【００８９】
総和SDIF1hと総和SDIF1vの最小値をSDIF1とする（式１０−１参照）
【００９０】
【数１０】
【００９１】
つぎに、方向に沿って算出した補間画素参考値VAL(t)を式（１０−２）により算出する。
【００９２】
具体的には、補間画素参考値VALとして、画素（２,２）と画素（３,３）の平均値が求めれる。
【００９３】
つぎに、補間画素参考値VALとPXの差の絶対値SDIF2を算出する。
【００９４】
同様に、総和SDIF１と平均値SDIF２の和がエッジ方向１の場合の算出値SDIFとなる。
【００９５】
SDIF＝SDIF1＋SDIF2・・・式（７−０）
エッジ方向１０の場合は、エッジ方向４の場合と比べて、使用する画素位置がちょうど90度回転した状態であり、図１３Ｃに示すように、画素（３，１）、（２，２）、（３，２）、（２，３）、（３，３）、（２，４）と、図１３Ｄに示すように、画素（２，２）、（１，３）、（３，２）、（２，３）、（４，２）、（３，３）を用いて同様に演算すればよい。
【００９６】
（１．３．２．４ エッジ種類３）
図１４Ａに示すように、エッジ方向３の値SDIF(3)を計算する場合には、画素（２，１）、（４，２）、（１，１）、（３，２）、（２，２）、（４，３）、（１，２）、（３，３）（２，３）、（４，４）、（１，３）、（３，４）を用いる。
【００９７】
差分DIF1（ｔ）は、式（１１−１）で求められる。
【００９８】
【数１１】
【００９９】
すなわち、差分DIF1（１）は、画素（１，１）の値と画素（３，２）の値の差分の絶対値であり、差分DIF1（２）は、画素（１，２）の値と画素（３，３）の値の差分の絶対値であり、差分DIF1（３）は、画素（１，３）の値と画素（３，４）の値の差分の絶対値である。
【０１００】
同様に差分DIF2（ｔ）は、式（１１−２）で求められる。
【０１０１】
これらの差分の絶対値の総和SDIF1は、式（１１−３）で求められる。エッジ方向３についても、エッジ方向１と同様の理由で、そのまま差分を加算するのではなく、ｔ=2 の際、係数ｗｔを他の場合の２倍としている。また、重みをｔ=2の場合に「１」としているのは、（DIF1＋DIF2）とした為である。
【０１０２】
つぎに、方向に沿って算出した補間画素参考値VAL(t)を式（１２−１）により算出する。
【０１０３】
【数１２】
【０１０４】
具体的には、補間画素参考値VAL(１)として、画素（１,２）と画素（３,３）の平均値が、補間画素参考値VAL(２)として、画素（２,２）と画素（４,３）の平均値が求められる。
【０１０５】
つぎに、補間画素参考値VAL(１)とPXの差、補間画素参考値VAL(２)と値PXの差の平均値SDIF２を式（１２−２）から算出する。
【０１０６】
総和SDIF1と平均値SDIF２の和がエッジ方向１の場合の算出値SDIFとなる。
【０１０７】
SDIF＝SDIF1＋SDIF2・・・式（７−０）
なお、エッジ方向５，９，１１の場合は、エッジ方向３の場合と比べて、使用する画素位置がちょうど90度回転した状態であり、図１４Ｂ〜Ｄに示すように、値SDIFを計算することができる。
【０１０８】
なお、このエッジ種類については、６の画素組み合わせを採用したが、３以上であればこれに限定されない。または簡易演算をするのであれば、２つであってもよい。すなわち、画素（２，２）と画素（４，３）、画素（１，２）と画素（３，３）の組み合わせから演算するようにしてもよい。
【０１０９】
（１．３．３ 正グループＰＧ，負グループＮＧに属するエッジ方向の決定）
図７ステップＳ５における判定値HOR、値VERを用いた正グループＰＧ，負グループＮＧの決定手法について説明する。まず、判定値HOR、値VERの演算手法について説明する。水平方向の値HDIF(y)を式（１３−１）から求める。
【０１１０】
【数１３】
【０１１１】
例えば、水平方向の値HDIF(1)は、図１５の画素（１,２）と画素（１,３）の差分の絶対値となる。同様にして求めた値HDIF(2)〜値HDIF(4)から、値HDIF(1)〜値HDIF(4)の最大値と最小値を求める。同様にして、垂直方向の値VDIF(x)を式（１３−２）から求め、値VDIF(1)〜値VDIF(4)の最大値と最小値を求める。
【０１１２】
水平および垂直方向の判定値HOR、値VERを式（１３−３）、（１３−４）から求める。かかる値HOR、値VERは、後述するように、水平および垂直でない場合を判定するのに用いられる。値HORは、垂直方向の値VDIF(x)の最小値が、水平方向の値HDIF(y)の最大値を2倍した値、または、予め定めた閾値ＴＨ１を越える場合には、値HOR＝１となるが、それ以外は、値HOR＝０となる。値VERについても同様である。
【０１１３】
かかる値HOR、VERを用いて、正グループＰＧに属するエッジ方向，負グループＮＧに属するエッジ方向およびそれぞれにおける順位を決定する。具体的には、図１６に示すように、エッジ方向の角度が０〜９０度の間に属する正エッジグループＰＧと、エッジ方向の角度が９０〜１８０度の間に属する負グループＮＧに分けられる。すなわち、正エッジグループＰＧには、エッジ方向８〜１１が、負グループＮＧには、エッジ方向２〜６が属する。また、水平方向であるエッジ方向１については、値HOR=0の場合は、いずれのグループにも属さない。また、垂直方向であるエッジ方向７についても値VER=0の場合は、いずれのグループにも属さない。 なお、正・負グループ内において、複数のエッジ方向についての値SDIFが同じ場合がある。この場合には、４５度又は１３５度方向に近い方を選択するようにすればよい。４５度又は１３５度エッジの判断用画素が注目画素に近いので遠い画素ペアより信頼性が高いからである。
【０１１４】
（１．３．４ エッジグループ決定）
図７ステップＳ７におけるエッジグループの決定処理について説明する。
【０１１５】
まず、図１７に示すように、４５度方向に隣接する画素間の差分PDIF(1)〜(9)を演算する。
【０１１６】
かかる差分PDIF(1)〜(9)の総計値PSUMを演算する。同様に、差分NDIF(1)〜(9)およびその総計値NSUMを演算する。
【０１１７】
つぎに、エッジ方向決定処理における閾値について説明する。
【０１１８】
つぎに、エッジ方向決定について説明する。本実施形態においては、総計値PSUMと閾値TH3の和が、総計値NSUMより小さいか等しい場合は「GRP＝正」と、総計値NSUMと閾値TH3の和が、総計値PSUMより小さいか等しい場合は「GRP＝負」といずれでもない場合は、「GRP＝０（エッジなし）と判断するようにした。
【０１１９】
なお、正負グループを決定するためであれば、総計値PSUMと総計値NSUMを比較して、グループを決定すればよい。ただ、閾値TH3を適切な値に決定することにより、エッジがないような場合（たとえば市松模様）を適切に判断することができる。
【０１２０】
（１．３．５ エッジ方向決定）
図７ステップＳ９におけるエッジ方向決定処理について説明する。具体的には、値GRPが正である場合には、正グループで最小値を有するエッジ方向が選択される。値GRPが負である場合には、負グループで最小値を有するエッジ方向が選択される。
【０１２１】
（１．４ 具体例について）
以下、具体的に４＊４画素の値を用いて、図７のフローチャートに基づき説明する。例えば、図１９に示す矩形データが与えられた場合、ＣＰＵ２３は、値PXを演算する(図７ステップＳ１)。この場合、PX=74となる。
【０１２２】
つぎに、ＣＰＵ２３は値SDIF(t)を演算する(図７ステップＳ３)。この場合、SDIF(1)=181；SDIF(2)=400；SDIF(3)=299；SDIF(4)=131；SDIF(5)=59；SDIF(6)=53；SDIF(7)=114；SDIF(8)=324；SDIF(9)=276；SDIF(10)=229；SDIF(11)=372；SDIF(12)=400；となる。
【０１２３】
つぎに、ＣＰＵ２３は値HOR、VERを演算するとともに、値HOR、VERを用いた正グループＰＧ，負グループＮＧの決定を行う(図７ステップＳ５)。図１９に示す矩形データの場合、値HOR=0;値VER=0;となる。
【０１２４】
したがって、この場合、正グループＰＧは、エッジ方向「１０」，「９」，「１１」，「８」，「１２」であり、負グループＮＧはエッジ方向「４」，「５」，「３」，「６」，「２」となる。
【０１２５】
つぎに、ＣＰＵ２３はPSUM、NSUMに基づき、正グループＰＧ、負グループＮＧのいずれを選択するのかを判断する(図７ステップＳ７)。図１９に示す矩形データの場合、値PSUM＝174;値NSUM=414;となるので、値GRPは「負」となる。
【０１２６】
つぎに、ＣＰＵ２３は決定した負グループＮＧから、最小値である値SDIF(6)=53をエッジ方向として決定する（ステップＳ９）。
【０１２７】
このようにして正しいエッジ方向が特定される。
【０１２８】
（１．５ 平均値SDIF２の意義について）
本実施形態においては、総和SDIF1に、平均値SDIF２を考慮して値SDIFを決定している。かかる意義について説明する。
【０１２９】
図１９に示す４＊４ウインドウについて、値SDIF1、値SDIF2、値SDIFを演算すると、以下のようになる。
【０１３０】
PX=74;
SDIF1(4)=122;SDIF1(5)=39;SDIF1(3)=289;SDIF1(6)=44;SDIF1(2)=392;
SDIF2(4)=9;SDIF2(5)=20;SDIF2(3)=10;SDIF2(6)=9;SDIF2(2)=8;
SDIF(4)=131;SDIF(5)=59;SDIF(3)=299;SDIF(6)=53;SDIF(2)=400;
かかる状況で、もし、値SDIF1だけで、選択すると、値SDIF1(5)が最小値となり、エッジ方向５が選択されてしまう。しかし、この場合、エッジ方向５は誤りであり、正しいのはエッジ方向６である。
【０１３１】
これに対して、平均値SDIF2を採用することにより、以下に説明するように、正しいエッジ方向が選択される。この場合、図７ステップＳ１で算出された値PXは「74」である。エッジ方向５であれば、エッジに沿った補間値は、VAL(１)＝（94＋112)/2＝103；VAL(２)＝（54＋72)/2＝63である。したがって、エッジ方向５の場合、SDIF2＝(ABS(103-74)＋ABS（63-74））/2＝20となる。
【０１３２】
一方、エッジ方向６であれば、エッジに沿った補間値は、VAL＝(94＋72)/２＝83であり、SDIF2＝ABS(83-74)＝9となる。
【０１３３】
このように、平均値SDIF2を採用することにより、より誤りの少ない検出が可能となる。
【０１３４】
なお、平均値SDIF2の採用については、必須ではない。
【０１３５】
また、本実施形態においては、値SDIF1と値SDIF2を単純に加算するようにしたが、係数を用いて、重み付けをするようにしてもよい。
【０１３６】
（１．６ 水平及び垂直方向判定の意義）
本実施形態においては、既に説明したように、値HOR、値VERを用いて、これらが「１」でない場合には、水平及び垂直方向ではないと判断する。かかる意義について説明する。
【０１３７】
図２１に示す４＊４ウインドウについて、値SDIFを演算すると、SDIF(1) = 135；SDIF(2) = 420；SDIF(3) = 259；SDIF(4) = 98；SDIF(5) = 92；SDIF(6) = 68；SDIF(7) = 49；SDIF(8) = 205；SDIF(9) = 179；SDIF(10) = 154；SDIF(11) = 288；SDIF(12) = 420；となる。
【０１３８】
したがって、このままだと、SDIF(7)であるエッジ方向７が選択される。しかし、正しいのはエッジ方向６である。かかる誤選択が起こるのは以下のような理由による。
【０１３９】
水平方向においては、値SDIF(7)の計算には、画素（２,１）〜（２,４）と、画素（３,１）〜（３,４）が用いられる。図２１においては画素（３,１）〜（３,４）は、全ての画素値が「１１５」で同じであるので、SDIFが小さくなってしまう。これに対して、正解であるエッジ方向６の場合は、画素（１,１）と画素（２,４）の組み合わせ、画素（２,１）と画素（３,４）の組み合わせで算出される。この場合、画素（１,１）と画素（２,４）の差分が大きいので、エッジ方向６の値SDIF(6)はエッジ方向７の値SDIF(7)よりも、大きな値となってしまう場合がある。
【０１４０】
そこで本実施形態においては、値SDIFとは異なる演必須ではなく、また、本実施形態においては、上記の値SDIFを採用した場合に算式にて、水平または垂直となる場合を抽出し、かかる条件を満たさない場合には、水平および垂直のエッジ方向を後の判定ステップにて、候補対象外とするようにした。
【０１４１】
なお、値HOR、値VERを用いた判定処理については、これを補う為に説明したが、値SDIFで判断する場合に限定されるわけではない。
【０１４２】
（１．７ 正負グループ判定の意義）
正負グループの判定の意義について説明する。かりに値SDIFだけで、エッジ方向を特定した場合には、当該ウインドウにおけるエッジの幅が小さい場合、エッジの両側の画素値はほぼ同じであるので、誤判定するおそれがある。
【０１４３】
例えば、図２０に示す４＊４ウインドウについて、値SDIFを演算すると、SDIF(1) = 769；SDIF(2) = 124；SDIF(3) = 379；SDIF(4) = 634；SDIF(5) = 379；SDIF(6) = 124；SDIF(7) = 769；SDIF(8) = 634；SDIF(9) = 769；SDIF(10) = 131；SDIF(11) = 769；SDIF(12) = 634となる。また、PX=131;HOR=0;VER=0である。したがって、正負グループ判断をしなければ、エッジ方向２又はエッジ方向６が選択されることとなる。
【０１４４】
これに対して、図７ステップＳ７の処理をすることにより、以下のように正しいエッジ方向１０が選択される。
【０１４５】
この場合、負グループのSDIF(4)、SDIF(5)、SDIF(3)、SDIF(6)、SDIF(2)の中は優先順で最も小さいSDIFはエッジ６である。一方、正グループのSDIF(10)、SDIF(9)、SDIF(11)、SDIF(8)、SDIF(12)の中で、優先順で最も小さいSDIFはエッジ10である。この場合、値PSUM＝0;値NSUM=1020;となるのでより値GRPは「正」となる。これにより、SDIF(10)が選択される。
【０１４６】
なお、かかる正負グループの判定処理については、必須ではなく、また、本実施形態においては、上記の値SDIFを採用した場合にこれを補う為に説明したが、値SDIFで判断する場合に限定されるわけではない。
【０１４７】
（２.他の実施形態）
上記実施形態においては、矩形ウインドウとして４＊４である場合について説明したが、これ以外のM*N画素のウインドウについて適用可能である。この場合、構成するウインドウの画素構成に応じて、エッジ方向の候補を適宜採用すればよい。M*N画素のウインドウについては（２(M-1)+２(N-1)）個のエッジ方向を定義することが可能である。ただし、全て採用する必要はない。
【０１４８】
本実施形態においては、画素値として輝度を採用した場合について説明したが、エッジ検出するための画素値であればどのようなものであってもよく、例えばRGB値を採用してもよい。
【０１４９】
また、本実施形態においては、画素の値の差分から値SDIF (1)を求めるようにしたが、画素値が、複数のパラメータを用いた特性で表される場合（例えば、ＲＧＢ値、または、輝度および色彩成分U,V値）には、差分ベクトルまたはベクトルの距離（例えば、色の場合はΔEという距離指標など）を値SDIF (1)としてもよい。値SDIF (2)についても同様である。本実施形態においては、矩形ウインドウとして４＊４である場合について説明したので、４＊４の中央に仮想画素Ｇ１を定義した。しかし、かかる仮想画素は、実画素と重なる位置に定義してもよい。
【０１５０】
さらに、矩形ウインドウではない所定形状のウインドウであってもよい。
【０１５１】
また、上記実施形態においては、中央近傍の画素値を他の２倍とするようにしたが、かかる重み付けについては任意である。
【０１５２】
上記実施形態においては、図５に示す機能を実現するために、ＣＰＵ２３を用い、ソフトウェアによってこれを実現している。しかし、その一部もしくは全てを、ロジック回路などのハードウェアによって実現してもよい。なお、プログラムの一部の処理を、オペレーティングシステム（ＯＳ）にさせるようにしてもよい。
【０１５３】
（３.他の発明としての開示）
本件明細書に開示した装置または方法の一部を、下記に述べる装置または方法として把握することもできる。
【０１５４】
（３−１）
所定領域を構成する画素について、複数のエッジ方向候補を記憶しておき、このエッジ方向に位置する画素値に基づいてエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置において、
前記エッジ方向は、前記所定領域における実在画素を結ぶ線分に平行で且つ、矩形の中央画素を通過する方向であること、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【０１５５】
（３−２）
所定領域を構成する画素について、複数のエッジ方向候補を記憶しておき、このエッジ方向に位置する画素値に基づいてエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置において、
前記所定領域における水平方向の差分と垂直方向の差分をそれぞれ求めて、
水平方向の最小値が閾値よりも小さい場合には垂直方向でないと、
垂直方向の最小値が閾値よりも大きい場合には水平方向でないと、
判断すること、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【０１５６】
（３−３）
所定領域を構成する画素について、複数のエッジ方向候補を記憶しておき、このエッジ方向に位置する画素値に基づいてエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置において、
前記所定領域における第１象限と第３象限を結ぶ正方向、または第２象限と第４象限を結ぶ負方向に隣接する画素の組み合わせについて、差分の総計を正方向および負方向について求め、総計の大きな方向に属するエッジ方向ではないと判断すること、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エッジ方向検出装置に関し、特に精度の高いエッジ検出が可能なエッジ方向検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に、画面上に輪郭が存在する場合の各画素のRGB値を示す。超解像、拡大表示における画像補間などの画像処理に用いるために、このような画像における精度の良いエッジ検出が求められている。ここで、「エッジ」とは、画素の輝度値、濃度値、色、模様などの特徴が類似している部分を一つの領域としたとき、上記の特徴が急激に変化している領域と領域との境界をいう。
【０００３】
特許文献１には、精度向上のために、１８画素（２＊９）のウインドウの中央に仮想画素を設定し、上下の対応する画素の差分の総計から相関測定値を求めてエッジ検出を行うエッジ検出手法が開示されている。
【０００４】
具体的には、図２に示すように、18画素（２＊９）のウインドウの中央に仮想画素(i,j)を設定する。垂直方向の相関測定値DIFF_MID は下記式（１）で定義できる。式（１）では、K=-7〜7までの総和を求めているので、前記（２＊９）のウインドウをそれぞれ左右に７つずつずらした１５の組み合わせの総和が得られる。
【０００５】
【数１】
【０００６】
ここで、L(y,x)は、画素（ｙ,x)の画素値である。
【０００７】
同様にして、斜めの画素の組み合わせについても、図３に示すようにDIFF_L2〜DIFF_L9およびDIFF_R2〜DIFF_R9を求める。
【０００８】
例えば、DIFF_R7およびDIFF_L7は、式（２）、式（３）で求められる。
【０００９】
【数２】
【００１０】
【数３】
【００１１】
かかる相関測定値に基づいて、エッジ検出を行う。
【００１２】
また、特許文献２には、１２方向においてエッジ検出が可能な手法が開示されている。具体的には、図４に示すように６＊６の矩形ウインドウの一部を除去して、２４個の画素で構成された略菱形のウインドウについて、仮想の補間画素G0〜G4を設定し、補間画素G0を通る仮想分割線Lを12.5度ピッチで複数本、設定する。具体的には、１２方向の分割線が設定される。これらの分割線で分けられた両側の画素の総計を１２方向それぞれ求め、総計の差の絶対値に係数をかけた値が、最大となる分割線の方向をエッジ方向であると判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開2004-201308号公報
【特許文献２】特開2009-94862号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記特許文献に開示されたエッジ検出方法においては以下のような問題があった。
【００１５】
特許文献１では、測定値の算出式によってエッジ検出をしているので、実際には9+2*7=23画素の２ライン分の演算が必要であるだけでなく、垂直近辺(45 度〜135 度の間)について同等の精度でエッジ検出するためには、同等のライン数のメモリが必要であり、またそのための演算処理が必要である。
【００１６】
特許文献２では、仮想のエッジで別れた側の画素の値の総和の絶対差で判断しているので、必要な画素エリアが広い上、特に複雑な部分、市松模様などではエッジ検出が安定しない。
【００１７】
この発明は、上記問題を解決し、エッジ方向にとらわれずかつ精度の良いエッジ検出が可能なエッジ検出装置またはその方法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】
【００１８】
(1)本発明にかかるエッジ方向検出装置は、M画素＊N画素の矩形領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記矩形領域におけるエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置であって、Ａ）一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶する組み合わせ画素記憶手段、Ｂ）指定された矩形領域について、前記組み合わせ画素記憶手段における組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する差分総計値演算手段、Ｃ）前記組み合わせ画素のうち、前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値を演算する中央近傍画素値演算手段、Ｄ）前記指定された矩形領域を構成する各画素の値から当該矩形領域における代表画素値を演算する代表画素値演算手段、Ｅ）前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と前記代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算する中央近傍画素差分値演算手段、Ｆ）前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算するエッジ検出信頼度演算手段、Ｇ）前記エッジ検出信頼度が高いエッジ方向が前記矩形領域におけるエッジ方向であると決定する決定手段を備えている。
【００１９】
このように、前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と前記代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算し、前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算することにより、信頼度の高いエッジ検出が可能となる。
【００２０】
(2)本発明にかかるエッジ方向検出装置は、前記組み合わせ画素記憶手段に記憶されるエッジ方向は、前記矩形領域における実在画素を結ぶ線分に平行で且つ、矩形の中央画素を通過する方向である。したがって、実在画素単位を越える補間仮想画素におけるエッジ方向の検出が可能となる。
【００２１】
(3)本発明にかかるエッジ方向検出装置は、各エッジ方向における画素の組み合わせは、少なくとも３であり、その中央の重み付け係数を高くしている。したがって、複数の画素の組み合わせを用いるともに、中央近傍の画素に基づいたエッジが検出される。
【００２２】
(4)本発明にかかるエッジ方向検出装置は、M画素＊N画素の矩形領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記矩形領域におけるエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置であって、Ａ）一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶する組み合わせ画素記憶手段、Ｂ）指定された矩形領域について、前記組み合わせ画素記憶手段における組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する差分総計値演算手段、Ｃ）前記各エッジ方向について、前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算するエッジ検出信頼度演算手段、Ｄ）前記エッジ検出信頼度が高いエッジ方向が前記矩形領域におけるエッジ方向であると決定する決定手段を備え、Ｅ）前記組み合わせ画素記憶手段に記憶された各エッジ方向における画素の組み合わせは、少なくとも３であり、総計する際に、その中央の重み付け係数を高くしている。
【００２３】
このように、複数の画素の組み合わせを用いるともに、中央近傍の画素に基づいたエッジが検出される。
【００２４】
(5)本発明にかかるエッジ方向検出装置は、前記矩形領域における水平方向の差分と垂直方向の差分をそれぞれ求めて、水平方向の最小値が閾値よりも小さい場合には垂直方向でないと、垂直方向の最小値が閾値よりも大きい場合には水平方向でないと判断する。したがって、垂直方向または水平方向を構成する画素の組みあわせによる誤検出を防止できる。
【００２５】
(6)本発明にかかるエッジ方向検出装置は、前記矩形領域における第１象限と第３象限を結ぶ正方向、または第２象限と第４象限を結ぶ負方向に隣接する画素の組み合わせについて、差分の総計を正方向および負方向について求め、総計の大きな方向に属するエッジ方向ではないと判断する。したがって、誤検出を防止できる。
【００２６】
(7)本発明にかかるエッジ方向検出装置においては、前記矩形領域は正方形であり、記組み合わせ画素記憶手段は、前記エッジ方向が、前記正方形の対角線と平行である場合には、前記正方形の縦辺側に位置する組み合わせ、および横辺に位置する組み合わせの双方向を前記組み合わせとして記憶しており、前記差分総計値演算手段は、前記縦辺側に位置する組み合わせ、および横辺に位置する組み合わせの双方の総和を前記差分総計値として演算する。このように、前記組み合わせとして、前記双方向の組み合わせが存在する様な場合でも、正確な検出が可能となる。
【００２７】
(８)本発明にかかるエッジ方向検出方法は、M画素＊N画素の矩形領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記矩形領域におけるエッジ方向を検出するエッジ方向検出方法であって、一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶しておき、指定された矩形領域について、前記記憶した組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算し、前記組み合わせ画素のうち、前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値と、前記指定された矩形領域を構成する各画素の値から当該矩形領域における代表画素値との差分を代表画素差分として、各エッジ方向について演算し、各エッジ方向について、前記代表画素差分および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算する。
【００２８】
このように、前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と前記代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算し、前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算することにより、信頼度の高いエッジ検出が可能となる。
【００２９】
(9)本発明にかかるエッジ方向判定方法は、１画面の所定領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記所定領域におけるエッジ方向を判定するエッジ方向判定方法であって、一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶しておき、指定された所定領域について、前記記憶した組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算し、前記組み合わせ画素のうち、前記所定領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値と、前記指定された所定領域を構成する各画素の値から当該所定領域における代表画素値との差分を代表画素差分として、各エッジ方向について演算し、各エッジ方向について、前記代表画素差分および前記差分総計値に基づいて、エッジ方向を判定する。
【００３０】
このように、前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と前記代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算し、前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算することにより、信頼度の高いエッジ検出が可能となる。
【００３１】
(10)本発明にかかるエッジ方向判定プログラムは、コンピュータを下記手段として機能させるためのプログラムである。一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶する手段、指定された矩形領域について、前記記憶した組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する手段、前記組み合わせ画素のうち、前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値と、前記指定された矩形領域を構成する各画素の値から当該矩形領域における代表画素値との差分を代表画素差分として、各エッジ方向について演算する手段、各エッジ方向について、前記代表画素差分および前記差分総計値に基づいて、エッジ方向を判定する手段。
【００３２】
このように、前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と前記代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算し、前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算することにより、信頼度の高いエッジ検出が可能となる。
【００３３】
なお、本明細書において「エッジ」とは、画素の輝度値、濃度値、色、模様などの特徴が類似している部分を一つの領域としたとき、上記の特徴が急激に変化している、領域と領域との境界をいう。「エッジ方向検出」とは、このエッジの方向を検出することをいう。また、「組み合わせ画素記憶手段」は実施形態ではエッジ方向検出プログラム２６ｐ内における１２のエッジ方向についての演算を行う場合にどの画素を用いるのかを特定している部分が該当する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】画面の一部における画素のRGB値を示す図である。
【図２】特許文献１におけるエッジ検出のウインドウを示す図である。
【図３】特許文献１におけるエッジ検出方法を説明する為の図である。
【図４】特許文献２におけるエッジ検出方法を説明する為の図である。
【図５】エッジ方向検出装置１の機能ブロック図である。
【図６】エッジ方向検出装置１のハード構成図である。
【図７】エッジ方向検出フローチャートである。
【図８】エッジ方向検出装置１にて採用したエッジ方向候補を説明する図である。
【図９】エッジ方向検出装置１にて採用したエッジ方向候補の角度を説明する図である。
【図１０】エッジ方向検出装置１にて採用した４＊４のウインドウの画素配置を示す図である。
【図１１】エッジ方向１、７の場合に演算に用いる画素を示す図である。
【図１２】エッジ方向２、６、８、１２の場合に演算に用いる画素を示す図である。
【図１３】エッジ方向４，１０の場合に演算に用いる画素を示す図である。
【図１４】エッジ方向３，５，９，１１の場合に演算に用いる画素を示す図である。
【図１５】水平および垂直方向の誤差に対応する場合に演算に用いる画素を示す図である。
【図１６】正負グループを説明ための図である。
【図１７】正グループにおける演算に用いる画素を示す図である。
【図１８】負グループにおける演算に用いる画素を示す図である。
【図１９】画素配置の一例である。
【図２０】画素配置の一例である。
【図２１】画素配置の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明における実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３６】
（１.第１実施形態）
（１．１ 機能ブロック）
図５に、本発明の１実施形態にかかるエッジ方向検出装置１の機能ブロック図を示す。
【００３７】
エッジ方向検出装置１は、M画素＊N画素の矩形領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記矩形領域におけるエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置であって、組み合わせ画素記憶手段３、差分総計値演算手段５、中央近傍画素値演算手段７、代表画素値演算手段９、中央近傍画素差分値演算手段１１、エッジ検出信頼度演算手段１３、および決定手段１５を備えている。
【００３８】
組み合わせ画素記憶手段３は、一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶する。
【００３９】
差分総計値演算手段５は、指定された矩形領域について、組み合わせ画素記憶手段３における組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する。中央近傍画素値演算手段７は、前記組み合わせ画素のうち、前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値を演算する。代表画素値演算手段９は、前記指定された矩形領域を構成する各画素の値から当該矩形領域における代表画素値を演算する。中央近傍画素差分値演算手段１１は、前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と前記代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算する。
【００４０】
エッジ検出信頼度演算手段１３は、前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算する。
【００４１】
決定手段１５は前記エッジ検出信頼度が高いエッジ方向が前記矩形領域におけるエッジ方向であると決定する。
【００４２】
このように、前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算し、前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算することにより、信頼度の高いエッジ検出が可能となる。
【００４３】
（１．２ ハードウェア構成）
図６にエッジ検出装置１のハードウェア構成の一例を示す。エッジ検出装置１は、ＣＰＵ２３、フレームメモリ２７、ＲＡＭ２５、フラッシュメモリ２６を備えている。フラッシュメモリ２６には、エッジ方向検出プログラム２６ｐが記憶されている。エッジ方向検出プログラム２６ｐには、１２のエッジ方向について、演算に用いる画素の組み合わせおよびその演算手法が記憶されている。詳細は後述する。
【００４４】
ＲＡＭ２５は演算結果等を記憶する。フレームメモリ２７は１画面の画像データを保持する。
【００４５】
ＣＰＵ２３は、エッジ方向検出プログラム２６Ｐに従い、フレームメモリ２７に記憶された画像データに対し、所定の４＊４画素のウインドウを設定し、設定した画素についての画素データ（輝度）を読み出し、後述するようなエッジ検出信頼度を求め、結果をＲＡＭ２６に記憶する。
【００４６】
なお、本実施形態においては、１つのウインドウにおけるエッジ検出処理についてのみ説明するが、実際は、１画素分ウインドウをずらし、エッジ検出処理が繰り返し行なわれる。
【００４７】
（１．３ フローチャートの説明）
図７にフラッシュメモリ２５に記憶されたプログラムのフローチャートを示す。ＣＰＵ２３は、演算対象のウインドウが決定されると、当該ウインドウについての値PXを演算する（図７ステップＳ１）。本実施形態においては４＊４画素のウインドウにLPF フィルタを用いて、妥当性検証用の画素の値PXを算出した。具体的には値PXを式（４）で求めた。式（４）のようなフィルタを用いて算出された画素は、平均的な注目位置の画素値を示す。値PXを利用することで、各エッジに沿って生成した仮の補間画素との差によって検出されたエッジの信頼性が判別できる。
【００４８】
PX＝A*WND4* AT ・・・式（４） ?
ここで、行列Aは平行化行列であり、行列ATは行列Aの転置行列である
つぎに、ＣＰＵ２３は、１２のエッジ方向についてエッジ検出信頼性基準値SDIF(t)（以下、値SDIF(t)という）を演算する（図７ステップＳ３）。
【００４９】
（１．３．１ エッジ方向）
以下、値SDIF(t)を演算するにあたって必要なエッジ方向について説明する。本実施形態においては、図８Ａ、Ｂに示すように１２のエッジ方向を採用した。
【００５０】
図８Ａにおいて、４＊４画素の中央に仮想画素Ｇ１が定義される。なお、同図においてハッチング画素は補間画素を示している。仮想画素Ｇ１の周辺には、実画素Ｃ２〜Ｃ４が存在するので、これらの内側において、半画素の関係となる補間画素Ｇ２〜Ｇ５を定義する。さらに、実画素Ｃ２〜Ｃ４の外側にも半画素の関係となる補間画素Ｇ１２〜Ｇ１９を定義する。
【００５１】
このようにして定義した補間画素および実画素を用いることにより、仮想画素Ｇ１を通るほぼ均等な１２方向が定義される。具体的には、図８Ａに示すように、補間画素Ｇ２と補間画素Ｇ４を結ぶ方向１、実画素Ｃ１２と実画素Ｃ１６を結ぶ方向２、補間画素Ｇ１２と補間画素Ｇ１６を結ぶ方向３、実画素Ｃ２と実画素Ｃ４を結ぶ方向４、補間画素Ｇ１３と補間画素Ｇ１７を結ぶ方向５、実画素Ｃ１３と実画素Ｃ１７を結ぶ方向６である。以下同様にして、図８Ｂに示すように、方向７〜１２を定義する。これにより図９に示すように、方向１〜１２についての角度が９０度、１０８．４度・・・と定義される。図９に示すように、これらの角度構成は完全に均等ではないがほぼ１２等分される。
【００５２】
前記１２方向は、演算する処理としては、エッジ種類１〜４の４種類に分類可能である。エッジ方向１とエッジ方向７は、垂直、水平方向であり、エッジ種類１とする。演算処理の画素が90度配置が異なるだけで同様に求めることができるからである。エッジ方向２、エッジ方向６、エッジ方向８、エッジ方向１２は整数精度方向であり、エッジ種類２とする。これらも演算処理としては同様に求めることができる。エッジ方向４、エッジ方向10は整数精度方向であり、エッジ種類３とする。エッジ方向３、エッジ方向５、エッジ方向９、エッジ方向１１は半画素精度であり、エッジ種類４とする。これらも水平・垂直の差はあるが同様に求めることができるからである。
【００５３】
各エッジ方向における値SDIF(t)の演算手法に用いる領域例である領域WND4を図１０に示す。領域WND4は仮想画素Ｇ１を中心として、４＊４の実画素で構成されている。以下、実画素を座標で表す。すなわち、一番左上の画素（1，1）、その右横の画素（1，2）・・・最右下の画素（4，4）とする。また、これらの画素値をWND4(1，1)、（1，2）・・・、WND4(4,4)で表す。
【００５４】
値SDIF(t)は、エッジ方向に沿った画素の差分（SDIF1）と、エッジ方向を用いた注目位置の補間画素および下記PXの差分（SDIF2）との和で求められる。
【００５５】
（１．３．２ エッジ種類における演算手法）
以下に、上記エッジ種類１〜４における値SDIF(t)の計算方法について詳述する。
【００５６】
（１．３．２．１ エッジ種類１）
図１１Ａに示すように、エッジ方向１の値SDIF(1)を計算する場合には、画素（１，２）、（２，２）、（３，２）、（４，２）、（１，３）、（２，３）、（３，３）、（４，３）を用いる。
【００５７】
上記画素から2列目における差分DIF1（ｔ,２）は、式（４−１）で求められる。
【００５８】
【数４】
【００５９】
すなわち、列２における差分DIF1（１,２）は、画素（１，２）の値と画素（２，２）の値の差分の絶対値であり、差分DIF1（２,２）は、画素（２，２）の値と画素（３，２）の値の差分の絶対値であり、差分DIF1（３,２）は、画素（３，２）の値と画素（４，２）の値の差分の絶対値である。
【００６０】
同様に３列目における差分DIF2（ｔ,３）は、式（４−２）で求められる。
【００６１】
これらの差分の絶対値の値SDIF1(1)は、式（４−３）で求められる。このように、本実施形態においては、そのまま差分を加算するのではなく、ｔ=2 の際、係数ｗｔを他の場合の２倍としている。これは、注目画素に一番隣接している画素の組み合わせの重みを高くするためであるが、かかる重み付けについてはこれに限定されない。
【００６２】
つぎに、方向に沿って算出した補間画素参考値VAL(t)を式（５−１）により算出する。
【００６３】
【数５】
【００６４】
具体的には、補間画素参考値VAL(２)として、画素（２,２）と画素（３,２）の平均値が、補間画素参考値VAL(３)として、画素（２,３）と画素（３,３）の平均値が求められる。
【００６５】
つぎに、補間画素参考値VAL(２)とPXの差、補間画素参考値VAL(３)と値PXの差の平均値SDIF２を式（６）により算出する。
【００６６】
【数６】
【００６７】
もしエッジ方向が正しければ補間画素参考値VAL(t)と値PXの差は小さくなる。
【００６８】
総和SDIF1と平均値SDIF２の和がエッジ方向１の場合の値SDIF(1)となる。
【００６９】
SDIF＝SDIF1＋SDIF2・・・式（７−０）
エッジ方向７の場合は、エッジ方向１の場合と比べて、使用する画素位置がちょうど90度回転した状態であり、図８Ｂに示すように、エッジ方向７の値SDIF(7)を計算する場合には、画素（２，１）、（２，２）、（２，３）、（２，４）、（３，１）、（３，２）、（３，３）、（３，４）を用いて、同様に演算すればよい。
【００７０】
他のエッジ方向についても、基本的な考え方は同じであるが、用いる画素が異なり、SDIF(t)の演算手法が具体的に異なるので、以下説明する。
【００７１】
（１．３．２．２ エッジ種類２）
図１２Ａに示すように、エッジ方向２の値SDIF(2)を計算する場合には、画素（１，１）、（４，２）、（１，２）、（４，３）、（１，３）、（４，４）を用いる。
【００７２】
上記画素から差分DIF（ｔ）は、式（７−１）で求められる。
【００７３】
【数７】
【００７４】
すなわち、差分DIF（１）は、画素（１，１）の値と画素（４，２）の値の差分の絶対値であり、差分DIF（２）は、画素（１，２）の値と画素（４，３）の値の差分の絶対値であり、差分DIF（３）は、画素（１，３）の値と画素（４，４）の値の差分の絶対値である。
【００７５】
これらの差分の絶対値の総和SDIF1は、式（７−２）で求められる。エッジ方向２についても、エッジ方向１と同様の理由で、そのまま差分を加算するのではなく、ｔ=2 の際、係数ｗｔを他の場合の２倍としている。
【００７６】
つぎに、ＣＰＵ２３は、方向に沿って算出した補間画素参考値VAL(t)を式（８−１）により算出する。
【００７７】
【数８】
【００７８】
具体的には、補間画素参考値VALとして、画素（１,２）と画素（４,３）の平均値が求められる。
【００７９】
つぎに、ＣＰＵ２３は式（８−２）により、補間画素参考値VALとPXの差をSDIF2として算出する。
【００８０】
総和SDIF1と平均値SDIF2の和がエッジ方向２の場合の算出値SDIF(2)となる。
【００８１】
SDIF＝SDIF1＋SDIF2・・・式（７−０）
エッジ方向６、エッジ方向８、エッジ方向１２の場合は、図１２Ｂ〜Ｄに示すように、エッジ方向２の場合と比べて、使用する画素位置がちょうど90度ずつ回転した状態であり、同様にして算出値SDIFを求めることができる。
【００８２】
（１．３．２．３ エッジ種類４）
エッジ方向４の値SDIF(4)を計算する場合には、水平方向および垂直方向のそれぞれが考えられる。したがって、エッジ連続判定のロバスト性を考慮して、図１３Ａに示すように、画素（２，１）、（３，２）、（２，２）、（３，３）、（２，３）、（３，４）と、図１３Ｂに示ように、画素（１，２）、（２，３）、（２，２）、（３，３）、（３，２）、（４，３）を用いる。
【００８３】
上記画素から水平方向における差分DIFh（ｔ）は、式（９−１）で求められる。
【００８４】
【数９】
【００８５】
すなわち、差分DIFh（１）は、画素（２，１）と画素（３，２）の値の差分の絶対値であり、差分DIFh（２）は、画素（２，２）の値と画素（３，３）の値の差分の絶対値であり、差分DIFh（３）は、画素（２，３）の値と画素（３，４）の値の差分の絶対値である。
【００８６】
同様に垂直方向における差分DIFV（ｔ）は、式（９−２）で求められる。
【００８７】
水平方向における、差分の絶対値の総和SDIF1hは、式（９−３）で求められる。エッジ方向４についても、エッジ方向１と同様の理由で、そのまま差分を加算するのではなく、ｔ=2 の際、係数ｗｔを他の場合の２倍としている。
【００８８】
同様に、垂直方向における、差分の絶対値の総和SDIF1vは、式（９−４）で求められる。
【００８９】
総和SDIF1hと総和SDIF1vの最小値をSDIF1とする（式１０−１参照）
【００９０】
【数１０】
【００９１】
つぎに、方向に沿って算出した補間画素参考値VAL(t)を式（１０−２）により算出する。
【００９２】
具体的には、補間画素参考値VALとして、画素（２,２）と画素（３,３）の平均値が求めれる。
【００９３】
つぎに、補間画素参考値VALとPXの差の絶対値SDIF2を算出する。
【００９４】
同様に、総和SDIF１と平均値SDIF２の和がエッジ方向１の場合の算出値SDIFとなる。
【００９５】
SDIF＝SDIF1＋SDIF2・・・式（７−０）
エッジ方向１０の場合は、エッジ方向４の場合と比べて、使用する画素位置がちょうど90度回転した状態であり、図１３Ｃに示すように、画素（３，１）、（２，２）、（３，２）、（２，３）、（３，３）、（２，４）と、図１３Ｄに示すように、画素（２，２）、（１，３）、（３，２）、（２，３）、（４，２）、（３，３）を用いて同様に演算すればよい。
【００９６】
（１．３．２．４ エッジ種類３）
図１４Ａに示すように、エッジ方向３の値SDIF(3)を計算する場合には、画素（２，１）、（４，２）、（１，１）、（３，２）、（２，２）、（４，３）、（１，２）、（３，３）（２，３）、（４，４）、（１，３）、（３，４）を用いる。
【００９７】
差分DIF1（ｔ）は、式（１１−１）で求められる。
【００９８】
【数１１】
【００９９】
すなわち、差分DIF1（１）は、画素（１，１）の値と画素（３，２）の値の差分の絶対値であり、差分DIF1（２）は、画素（１，２）の値と画素（３，３）の値の差分の絶対値であり、差分DIF1（３）は、画素（１，３）の値と画素（３，４）の値の差分の絶対値である。
【０１００】
同様に差分DIF2（ｔ）は、式（１１−２）で求められる。
【０１０１】
これらの差分の絶対値の総和SDIF1は、式（１１−３）で求められる。エッジ方向３についても、エッジ方向１と同様の理由で、そのまま差分を加算するのではなく、ｔ=2 の際、係数ｗｔを他の場合の２倍としている。また、重みをｔ=2の場合に「１」としているのは、（DIF1＋DIF2）とした為である。
【０１０２】
つぎに、方向に沿って算出した補間画素参考値VAL(t)を式（１２−１）により算出する。
【０１０３】
【数１２】
【０１０４】
具体的には、補間画素参考値VAL(１)として、画素（１,２）と画素（３,３）の平均値が、補間画素参考値VAL(２)として、画素（２,２）と画素（４,３）の平均値が求められる。
【０１０５】
つぎに、補間画素参考値VAL(１)とPXの差、補間画素参考値VAL(２)と値PXの差の平均値SDIF２を式（１２−２）から算出する。
【０１０６】
総和SDIF1と平均値SDIF２の和がエッジ方向１の場合の算出値SDIFとなる。
【０１０７】
SDIF＝SDIF1＋SDIF2・・・式（７−０）
なお、エッジ方向５，９，１１の場合は、エッジ方向３の場合と比べて、使用する画素位置がちょうど90度回転した状態であり、図１４Ｂ〜Ｄに示すように、値SDIFを計算することができる。
【０１０８】
なお、このエッジ種類については、６の画素組み合わせを採用したが、３以上であればこれに限定されない。または簡易演算をするのであれば、２つであってもよい。すなわち、画素（２，２）と画素（４，３）、画素（１，２）と画素（３，３）の組み合わせから演算するようにしてもよい。
【０１０９】
（１．３．３ 正グループＰＧ，負グループＮＧに属するエッジ方向の決定）
図７ステップＳ５における判定値HOR、値VERを用いた正グループＰＧ，負グループＮＧの決定手法について説明する。まず、判定値HOR、値VERの演算手法について説明する。水平方向の値HDIF(y)を式（１３−１）から求める。
【０１１０】
【数１３】
【０１１１】
例えば、水平方向の値HDIF(1)は、図１５の画素（１,２）と画素（１,３）の差分の絶対値となる。同様にして求めた値HDIF(2)〜値HDIF(4)から、値HDIF(1)〜値HDIF(4)の最大値と最小値を求める。同様にして、垂直方向の値VDIF(x)を式（１３−２）から求め、値VDIF(1)〜値VDIF(4)の最大値と最小値を求める。
【０１１２】
水平および垂直方向の判定値HOR、値VERを式（１３−３）、（１３−４）から求める。かかる値HOR、値VERは、後述するように、水平および垂直でない場合を判定するのに用いられる。値HORは、垂直方向の値VDIF(x)の最小値が、水平方向の値HDIF(y)の最大値を2倍した値、または、予め定めた閾値ＴＨ１を越える場合には、値HOR＝１となるが、それ以外は、値HOR＝０となる。値VERについても同様である。
【０１１３】
かかる値HOR、VERを用いて、正グループＰＧに属するエッジ方向，負グループＮＧに属するエッジ方向およびそれぞれにおける順位を決定する。具体的には、図１６に示すように、エッジ方向の角度が０〜９０度の間に属する正エッジグループＰＧと、エッジ方向の角度が９０〜１８０度の間に属する負グループＮＧに分けられる。すなわち、正エッジグループＰＧには、エッジ方向８〜１１が、負グループＮＧには、エッジ方向２〜６が属する。また、水平方向であるエッジ方向１については、値HOR=0の場合は、いずれのグループにも属さない。また、垂直方向であるエッジ方向７についても値VER=0の場合は、いずれのグループにも属さない。 なお、正・負グループ内において、複数のエッジ方向についての値SDIFが同じ場合がある。この場合には、４５度又は１３５度方向に近い方を選択するようにすればよい。４５度又は１３５度エッジの判断用画素が注目画素に近いので遠い画素ペアより信頼性が高いからである。
【０１１４】
（１．３．４ エッジグループ決定）
図７ステップＳ７におけるエッジグループの決定処理について説明する。
【０１１５】
まず、図１７に示すように、４５度方向に隣接する画素間の差分PDIF(1)〜(9)を演算する。
【０１１６】
かかる差分PDIF(1)〜(9)の総計値PSUMを演算する。同様に、差分NDIF(1)〜(9)およびその総計値NSUMを演算する。
【０１１７】
つぎに、エッジ方向決定処理における閾値について説明する。
【０１１８】
つぎに、エッジ方向決定について説明する。本実施形態においては、総計値PSUMと閾値TH3の和が、総計値NSUMより小さいか等しい場合は「GRP＝正」と、総計値NSUMと閾値TH3の和が、総計値PSUMより小さいか等しい場合は「GRP＝負」といずれでもない場合は、「GRP＝０（エッジなし）と判断するようにした。
【０１１９】
なお、正負グループを決定するためであれば、総計値PSUMと総計値NSUMを比較して、グループを決定すればよい。ただ、閾値TH3を適切な値に決定することにより、エッジがないような場合（たとえば市松模様）を適切に判断することができる。
【０１２０】
（１．３．５ エッジ方向決定）
図７ステップＳ９におけるエッジ方向決定処理について説明する。具体的には、値GRPが正である場合には、正グループで最小値を有するエッジ方向が選択される。値GRPが負である場合には、負グループで最小値を有するエッジ方向が選択される。
【０１２１】
（１．４ 具体例について）
以下、具体的に４＊４画素の値を用いて、図７のフローチャートに基づき説明する。例えば、図１９に示す矩形データが与えられた場合、ＣＰＵ２３は、値PXを演算する(図７ステップＳ１)。この場合、PX=74となる。
【０１２２】
つぎに、ＣＰＵ２３は値SDIF(t)を演算する(図７ステップＳ３)。この場合、SDIF(1)=181；SDIF(2)=400；SDIF(3)=299；SDIF(4)=131；SDIF(5)=59；SDIF(6)=53；SDIF(7)=114；SDIF(8)=324；SDIF(9)=276；SDIF(10)=229；SDIF(11)=372；SDIF(12)=400；となる。
【０１２３】
つぎに、ＣＰＵ２３は値HOR、VERを演算するとともに、値HOR、VERを用いた正グループＰＧ，負グループＮＧの決定を行う(図７ステップＳ５)。図１９に示す矩形データの場合、値HOR=0;値VER=0;となる。
【０１２４】
したがって、この場合、正グループＰＧは、エッジ方向「１０」，「９」，「１１」，「８」，「１２」であり、負グループＮＧはエッジ方向「４」，「５」，「３」，「６」，「２」となる。
【０１２５】
つぎに、ＣＰＵ２３はPSUM、NSUMに基づき、正グループＰＧ、負グループＮＧのいずれを選択するのかを判断する(図７ステップＳ７)。図１９に示す矩形データの場合、値PSUM＝174;値NSUM=414;となるので、値GRPは「負」となる。
【０１２６】
つぎに、ＣＰＵ２３は決定した負グループＮＧから、最小値である値SDIF(6)=53をエッジ方向として決定する（ステップＳ９）。
【０１２７】
このようにして正しいエッジ方向が特定される。
【０１２８】
（１．５ 平均値SDIF２の意義について）
本実施形態においては、総和SDIF1に、平均値SDIF２を考慮して値SDIFを決定している。かかる意義について説明する。
【０１２９】
図１９に示す４＊４ウインドウについて、値SDIF1、値SDIF2、値SDIFを演算すると、以下のようになる。
【０１３０】
PX=74;
SDIF1(4)=122;SDIF1(5)=39;SDIF1(3)=289;SDIF1(6)=44;SDIF1(2)=392;
SDIF2(4)=9;SDIF2(5)=20;SDIF2(3)=10;SDIF2(6)=9;SDIF2(2)=8;
SDIF(4)=131;SDIF(5)=59;SDIF(3)=299;SDIF(6)=53;SDIF(2)=400;
かかる状況で、もし、値SDIF1だけで、選択すると、値SDIF1(5)が最小値となり、エッジ方向５が選択されてしまう。しかし、この場合、エッジ方向５は誤りであり、正しいのはエッジ方向６である。
【０１３１】
これに対して、平均値SDIF2を採用することにより、以下に説明するように、正しいエッジ方向が選択される。この場合、図７ステップＳ１で算出された値PXは「74」である。エッジ方向５であれば、エッジに沿った補間値は、VAL(１)＝（94＋112)/2＝103；VAL(２)＝（54＋72)/2＝63である。したがって、エッジ方向５の場合、SDIF2＝(ABS(103-74)＋ABS（63-74））/2＝20となる。
【０１３２】
一方、エッジ方向６であれば、エッジに沿った補間値は、VAL＝(94＋72)/２＝83であり、SDIF2＝ABS(83-74)＝9となる。
【０１３３】
このように、平均値SDIF2を採用することにより、より誤りの少ない検出が可能となる。
【０１３４】
なお、平均値SDIF2の採用については、必須ではない。
【０１３５】
また、本実施形態においては、値SDIF1と値SDIF2を単純に加算するようにしたが、係数を用いて、重み付けをするようにしてもよい。
【０１３６】
（１．６ 水平及び垂直方向判定の意義）
本実施形態においては、既に説明したように、値HOR、値VERを用いて、これらが「１」でない場合には、水平及び垂直方向ではないと判断する。かかる意義について説明する。
【０１３７】
図２１に示す４＊４ウインドウについて、値SDIFを演算すると、SDIF(1) = 135；SDIF(2) = 420；SDIF(3) = 259；SDIF(4) = 98；SDIF(5) = 92；SDIF(6) = 68；SDIF(7) = 49；SDIF(8) = 205；SDIF(9) = 179；SDIF(10) = 154；SDIF(11) = 288；SDIF(12) = 420；となる。
【０１３８】
したがって、このままだと、SDIF(7)であるエッジ方向７が選択される。しかし、正しいのはエッジ方向６である。かかる誤選択が起こるのは以下のような理由による。
【０１３９】
水平方向においては、値SDIF(7)の計算には、画素（２,１）〜（２,４）と、画素（３,１）〜（３,４）が用いられる。図２１においては画素（３,１）〜（３,４）は、全ての画素値が「１１５」で同じであるので、SDIFが小さくなってしまう。これに対して、正解であるエッジ方向６の場合は、画素（１,１）と画素（２,４）の組み合わせ、画素（２,１）と画素（３,４）の組み合わせで算出される。この場合、画素（１,１）と画素（２,４）の差分が大きいので、エッジ方向６の値SDIF(6)はエッジ方向７の値SDIF(7)よりも、大きな値となってしまう場合がある。
【０１４０】
そこで本実施形態においては、値SDIFとは異なる演必須ではなく、また、本実施形態においては、上記の値SDIFを採用した場合に算式にて、水平または垂直となる場合を抽出し、かかる条件を満たさない場合には、水平および垂直のエッジ方向を後の判定ステップにて、候補対象外とするようにした。
【０１４１】
なお、値HOR、値VERを用いた判定処理については、これを補う為に説明したが、値SDIFで判断する場合に限定されるわけではない。
【０１４２】
（１．７ 正負グループ判定の意義）
正負グループの判定の意義について説明する。かりに値SDIFだけで、エッジ方向を特定した場合には、当該ウインドウにおけるエッジの幅が小さい場合、エッジの両側の画素値はほぼ同じであるので、誤判定するおそれがある。
【０１４３】
例えば、図２０に示す４＊４ウインドウについて、値SDIFを演算すると、SDIF(1) = 769；SDIF(2) = 124；SDIF(3) = 379；SDIF(4) = 634；SDIF(5) = 379；SDIF(6) = 124；SDIF(7) = 769；SDIF(8) = 634；SDIF(9) = 769；SDIF(10) = 131；SDIF(11) = 769；SDIF(12) = 634となる。また、PX=131;HOR=0;VER=0である。したがって、正負グループ判断をしなければ、エッジ方向２又はエッジ方向６が選択されることとなる。
【０１４４】
これに対して、図７ステップＳ７の処理をすることにより、以下のように正しいエッジ方向１０が選択される。
【０１４５】
この場合、負グループのSDIF(4)、SDIF(5)、SDIF(3)、SDIF(6)、SDIF(2)の中は優先順で最も小さいSDIFはエッジ６である。一方、正グループのSDIF(10)、SDIF(9)、SDIF(11)、SDIF(8)、SDIF(12)の中で、優先順で最も小さいSDIFはエッジ10である。この場合、値PSUM＝0;値NSUM=1020;となるのでより値GRPは「正」となる。これにより、SDIF(10)が選択される。
【０１４６】
なお、かかる正負グループの判定処理については、必須ではなく、また、本実施形態においては、上記の値SDIFを採用した場合にこれを補う為に説明したが、値SDIFで判断する場合に限定されるわけではない。
【０１４７】
（２.他の実施形態）
上記実施形態においては、矩形ウインドウとして４＊４である場合について説明したが、これ以外のM*N画素のウインドウについて適用可能である。この場合、構成するウインドウの画素構成に応じて、エッジ方向の候補を適宜採用すればよい。M*N画素のウインドウについては（２(M-1)+２(N-1)）個のエッジ方向を定義することが可能である。ただし、全て採用する必要はない。
【０１４８】
本実施形態においては、画素値として輝度を採用した場合について説明したが、エッジ検出するための画素値であればどのようなものであってもよく、例えばRGB値を採用してもよい。
【０１４９】
また、本実施形態においては、画素の値の差分から値SDIF (1)を求めるようにしたが、画素値が、複数のパラメータを用いた特性で表される場合（例えば、ＲＧＢ値、または、輝度および色彩成分U,V値）には、差分ベクトルまたはベクトルの距離（例えば、色の場合はΔEという距離指標など）を値SDIF (1)としてもよい。値SDIF (2)についても同様である。本実施形態においては、矩形ウインドウとして４＊４である場合について説明したので、４＊４の中央に仮想画素Ｇ１を定義した。しかし、かかる仮想画素は、実画素と重なる位置に定義してもよい。
【０１５０】
さらに、矩形ウインドウではない所定形状のウインドウであってもよい。
【０１５１】
また、上記実施形態においては、中央近傍の画素値を他の２倍とするようにしたが、かかる重み付けについては任意である。
【０１５２】
上記実施形態においては、図５に示す機能を実現するために、ＣＰＵ２３を用い、ソフトウェアによってこれを実現している。しかし、その一部もしくは全てを、ロジック回路などのハードウェアによって実現してもよい。なお、プログラムの一部の処理を、オペレーティングシステム（ＯＳ）にさせるようにしてもよい。
【０１５３】
（３.他の発明としての開示）
本件明細書に開示した装置または方法の一部を、下記に述べる装置または方法として把握することもできる。
【０１５４】
（３−１）
所定領域を構成する画素について、複数のエッジ方向候補を記憶しておき、このエッジ方向に位置する画素値に基づいてエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置において、
前記エッジ方向は、前記所定領域における実在画素を結ぶ線分に平行で且つ、矩形の中央画素を通過する方向であること、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【０１５５】
（３−２）
所定領域を構成する画素について、複数のエッジ方向候補を記憶しておき、このエッジ方向に位置する画素値に基づいてエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置において、
前記所定領域における水平方向の差分と垂直方向の差分をそれぞれ求めて、
水平方向の最小値が閾値よりも小さい場合には垂直方向でないと、
垂直方向の最小値が閾値よりも大きい場合には水平方向でないと、
判断すること、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【０１５６】
（３−３）
所定領域を構成する画素について、複数のエッジ方向候補を記憶しておき、このエッジ方向に位置する画素値に基づいてエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置において、
前記所定領域における第１象限と第３象限を結ぶ正方向、または第２象限と第４象限を結ぶ負方向に隣接する画素の組み合わせについて、差分の総計を正方向および負方向について求め、総計の大きな方向に属するエッジ方向ではないと判断すること、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
M画素＊N画素の矩形領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記矩形領域におけるエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置であって、
一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶する組み合わせ画素記憶手段、
指定された矩形領域について、前記組み合わせ画素記憶手段における組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する差分総計値演算手段、
前記組み合わせ画素のうち、前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値を演算する中央近傍画素値演算手段、
前記指定された矩形領域を構成する各画素の値から当該矩形領域における代表画素値を演算する代表画素値演算手段、
前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と前記代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算する中央近傍画素差分値演算手段、
前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算するエッジ検出信頼度演算手段、
前記エッジ検出信頼度が高いエッジ方向が前記矩形領域におけるエッジ方向であると決定する決定手段、
を備えたエッジ方向検出装置。
【請求項２】
請求項１のエッジ方向検出装置において、
前記組み合わせ画素記憶手段に記憶されるエッジ方向は、前記矩形領域における実在画素を結ぶ線分に平行で且つ、矩形の中央画素を通過する方向であること、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のエッジ方向検出装置において、
各エッジ方向における画素の組み合わせは、少なくとも３であり、その中央の重み付け係数を高くしたこと、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【請求項４】
M画素＊N画素の矩形領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記矩形領域におけるエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置であって、
一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶する組み合わせ画素記憶手段、
指定された矩形領域について、前記組み合わせ画素記憶手段における組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する差分総計値演算手段、
前記各エッジ方向について、前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算するエッジ検出信頼度演算手段、
前記エッジ検出信頼度が高いエッジ方向が前記矩形領域におけるエッジ方向であると決定する決定手段、
を備え、
前記組み合わせ画素記憶手段に記憶された各エッジ方向における画素の組み合わせは、少なくとも３であり、総計する際に、その中央の重み付け係数を高くしたこと、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のエッジ方向検出装置において、
前記矩形領域における水平方向の差分と垂直方向の差分をそれぞれ求めて、
水平方向の最小値が閾値よりも小さい場合には垂直方向でないと、
垂直方向の最小値が閾値よりも大きい場合には水平方向でないと、
判断すること、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のエッジ方向検出装置において、
前記矩形領域における第１象限と第３象限を結ぶ正方向、または第２象限と第４象限を結ぶ負方向に隣接する画素の組み合わせについて、差分の総計を正方向および負方向について求め、総計の大きな方向に属するエッジ方向ではないと判断すること、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のエッジ方向検出装置において、
前記矩形領域は正方形であり、
前記組み合わせ画素記憶手段は、前記エッジ方向が、前記正方形の対角線と平行である場合には、前記正方形の縦辺側に位置する組み合わせ、および横辺に位置する組み合わせの双方向を前記組み合わせとして記憶しており、
前記差分総計値演算手段は、前記縦辺側に位置する組み合わせ、および横辺に位置する組み合わせの双方の総和を前記差分総計値として演算すること、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【請求項８】
M画素＊N画素の矩形領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記矩形領域におけるエッジ方向を検出するエッジ方向検出方法であって、
一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶しておき、
指定された矩形領域について、前記記憶した組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算し、
前記組み合わせ画素のうち、前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値と、前記指定された矩形領域を構成する各画素の値から当該矩形領域における代表画素値との差分を代表画素差分として、各エッジ方向について演算し、
各エッジ方向について、前記代表画素差分および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算すること、
を備えたエッジ検出信頼度演算方法。
【請求項９】
１画面の所定領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記所定領域におけるエッジ方向を判定するエッジ方向判定方法であって、
一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶しておき、
指定された所定領域について、前記記憶した組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算し、
前記組み合わせ画素のうち、前記所定領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値と、前記指定された所定領域を構成する各画素の値から当該所定領域における代表画素値との差分を代表画素差分として、各エッジ方向について演算し、
各エッジ方向について、前記代表画素差分および前記差分総計値に基づいて、エッジ方向を判定すること、
を備えたエッジ方向判定方法。
【請求項１０】
コンピュータを、下記手段として機能させるためのエッジ方向判定プログラム。
一方の画素がM画素＊N画素の矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶する手段、
指定された矩形領域について、前記記憶した組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する手段、
前記組み合わせ画素のうち、前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値と、前記指定された矩形領域を構成する各画素の値から当該矩形領域における代表画素値との差分を代表画素差分として、各エッジ方向について演算する手段、
各エッジ方向について、前記代表画素差分および前記差分総計値に基づいて、エッジ方向を判定する手段。
【請求項１】
M画素＊N画素の矩形領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記矩形領域におけるエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置であって、
一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶する組み合わせ画素記憶手段、
指定された矩形領域について、前記組み合わせ画素記憶手段における組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する差分総計値演算手段、
前記組み合わせ画素のうち、前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値を演算する中央近傍画素値演算手段、
前記指定された矩形領域を構成する各画素の値から当該矩形領域における代表画素値を演算する代表画素値演算手段、
前記各エッジ方向について、中央近傍画素値と前記代表画素値との差分を、中央近傍画素差分値として演算する中央近傍画素差分値演算手段、
前記各エッジ方向について、前記中央近傍画素差分値および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算するエッジ検出信頼度演算手段、
前記エッジ検出信頼度が高いエッジ方向が前記矩形領域におけるエッジ方向であると決定する決定手段、
を備えたエッジ方向検出装置。
【請求項２】
請求項１のエッジ方向検出装置において、
前記組み合わせ画素記憶手段に記憶されるエッジ方向は、前記矩形領域における実在画素を結ぶ線分に平行で且つ、矩形の中央画素を通過する方向であること、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のエッジ方向検出装置において、
各エッジ方向における画素の組み合わせは、少なくとも３であり、その中央の重み付け係数を高くしたこと、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【請求項４】
M画素＊N画素の矩形領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記矩形領域におけるエッジ方向を検出するエッジ方向検出装置であって、
一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶する組み合わせ画素記憶手段、
指定された矩形領域について、前記組み合わせ画素記憶手段における組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する差分総計値演算手段、
前記各エッジ方向について、前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算するエッジ検出信頼度演算手段、
前記エッジ検出信頼度が高いエッジ方向が前記矩形領域におけるエッジ方向であると決定する決定手段、
を備え、
前記組み合わせ画素記憶手段に記憶された各エッジ方向における画素の組み合わせは、少なくとも３であり、総計する際に、その中央の重み付け係数を高くしたこと、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のエッジ方向検出装置において、
前記矩形領域における水平方向の差分と垂直方向の差分をそれぞれ求めて、
水平方向の最小値が閾値よりも小さい場合には垂直方向でないと、
垂直方向の最小値が閾値よりも大きい場合には水平方向でないと、
判断すること、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のエッジ方向検出装置において、
前記矩形領域における第１象限と第３象限を結ぶ正方向、または第２象限と第４象限を結ぶ負方向に隣接する画素の組み合わせについて、差分の総計を正方向および負方向について求め、総計の大きな方向に属するエッジ方向ではないと判断すること、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のエッジ方向検出装置において、
前記矩形領域は正方形であり、
前記組み合わせ画素記憶手段は、前記エッジ方向が、前記正方形の対角線と平行である場合には、前記正方形の縦辺側に位置する組み合わせ、および横辺に位置する組み合わせの双方向を前記組み合わせとして記憶しており、
前記差分総計値演算手段は、前記縦辺側に位置する組み合わせ、および横辺に位置する組み合わせの双方の総和を前記差分総計値として演算すること、
を特徴とするエッジ方向検出装置。
【請求項８】
M画素＊N画素の矩形領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記矩形領域におけるエッジ方向を検出するエッジ方向検出方法であって、
一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶しておき、
指定された矩形領域について、前記記憶した組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算し、
前記組み合わせ画素のうち、前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値と、前記指定された矩形領域を構成する各画素の値から当該矩形領域における代表画素値との差分を代表画素差分として、各エッジ方向について演算し、
各エッジ方向について、前記代表画素差分および前記差分総計値に基づいて、エッジ検出信頼度を演算すること、
を備えたエッジ検出信頼度演算方法。
【請求項９】
１画面の所定領域における所定のエッジ方向候補についてエッジ検出信頼度を演算し、前記エッジ検出信頼度に基づいて前記所定領域におけるエッジ方向を判定するエッジ方向判定方法であって、
一方の画素が前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶しておき、
指定された所定領域について、前記記憶した組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算し、
前記組み合わせ画素のうち、前記所定領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値と、前記指定された所定領域を構成する各画素の値から当該所定領域における代表画素値との差分を代表画素差分として、各エッジ方向について演算し、
各エッジ方向について、前記代表画素差分および前記差分総計値に基づいて、エッジ方向を判定すること、
を備えたエッジ方向判定方法。
【請求項１０】
コンピュータを、下記手段として機能させるためのエッジ方向判定プログラム。
一方の画素がM画素＊N画素の矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素であり、他方の画素が前記隣接画素と線分を結んだ場合に当該エッジ方向と当該線分が平行関係となる組み合わせを、前記各エッジ方向について少なくともそれぞれ複数記憶する手段、
指定された矩形領域について、前記記憶した組み合わせ画素の差分の絶対値を、各エッジ方向について総計した差分総計値をエッジ方向毎に演算する手段、
前記組み合わせ画素のうち、前記矩形領域の中央画素に隣接する隣接画素の画素値に基づいて、前記各エッジ方向における代表画素値と、前記指定された矩形領域を構成する各画素の値から当該矩形領域における代表画素値との差分を代表画素差分として、各エッジ方向について演算する手段、
各エッジ方向について、前記代表画素差分および前記差分総計値に基づいて、エッジ方向を判定する手段。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１２３４７９（Ｐ２０１２−１２３４７９Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７１８１２（Ｐ２０１０−２７１８１２）
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（３９１０１０１１６）株式会社ナナオ (160)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月６日（２０１０．１２．６）
【出願人】（３９１０１０１１６）株式会社ナナオ (160)
【Ｆターム（参考）】
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