線分および円弧検出装置
【課題】ノイズの影響を抑制し、高い精度で線分あるいは円弧の検出を行うことを課題とする。
【解決手段】ハフ変換部１４は、輝度画像データ１０２に対して輪郭抽出処理を実行し、輪郭画像データ１０３を生成する。輪郭画像データ１０３の各画素は０〜２５５の画素値を有する。ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３の各点に対してハフ変換を実行する。ハフテーブル１５には、輪郭画像データ１０３の各点の画素値、すなわち輪郭強度の値が加算値として集計される。検出部１６は、集計値に基づき、線分あるいは円弧を検出する。
【解決手段】ハフ変換部１４は、輝度画像データ１０２に対して輪郭抽出処理を実行し、輪郭画像データ１０３を生成する。輪郭画像データ１０３の各画素は０〜２５５の画素値を有する。ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３の各点に対してハフ変換を実行する。ハフテーブル１５には、輪郭画像データ１０３の各点の画素値、すなわち輪郭強度の値が加算値として集計される。検出部１６は、集計値に基づき、線分あるいは円弧を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像に含まれる線分あるいは円弧を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像に含まれる線分を検出する技術として、ハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換が用いられている。ＸＹ座標系を持つ画像の任意の点を通る直線（ｘｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ＝ρ）は、ハフ空間上の座標（θ、ρ）に変換される。ハフ空間の座標（θ、ρ）に変換される直線の数を２次元配列[θ][ρ]を用いて集計する。そして、２次元配列[θ][ρ]の中で所定の閾値を上回る集計値を有する座標（θ、ρ）から、ＸＹ座標系の直線を検出する。
【０００３】
ＸＹ座標系を持つ画像の任意の点を通る円弧（（ｘ−ａ）２＋（ｙ−ｂ）２＝ｒ２）は、ハフ空間上の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換される。ハフ空間の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換される円弧の数を３次元配列[ａ][ｂ][ｒ]を用いて集計する。そして、３次元配列[ａ][ｂ][ｒ]の中で所定の閾値を上回る集計値を有する座標（ａ、ｂ、ｒ）から、ＸＹ座標系の円弧を検出する。
【０００４】
下記特許文献１においては、画像を局所領域に分割するために、ハフ変換を用いて画像中の線分を検出している。下記特許文献２においては、直線の長さに応じてハフ空間上のパラメータθ、ρのサンプリング間隔を最適化することを試みている。下記特許文献３においても画像の中に含まれる線分を検出するためにハフ変換が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８３４７６号公報
【特許文献２】特開平１１−６６３０２号公報
【特許文献３】特開２００６−１０７０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ハフ変換を利用した線分の検出方法は、ＸＹ座標系における直線上に存在する点の数に着目する。同一直線上に存在する点の数が多ければ多いほど、直線として検出される可能性が高くなる。同様に、ハフ変換を利用した円弧（弦）の検出方法は、ＸＹ座標系における円弧上に存在する点の数に着目する。同一円弧上に存在する点の数が多ければ多いほど、円弧として検出される可能性が高くなる。つまり、線分あるいは円弧として検出されるか否かは、線分あるいは円弧上に存在する点の数にのみ依存する。
【０００７】
画像に含まれる線分あるいは円弧を検出するためにはハフ空間を行う前に、たとえば輪郭抽出処理が行われる。輪郭抽出画像には、実際に線分あるいは円弧を構成する点以外にもノイズが含まれる。従来のハフ変換を利用した線分あるいは円弧の検出方法では、ノイズの影響を受けるため、線分あるいは円弧を誤検出する場合があった。
【０００８】
本発明は、ノイズの影響を抑制し、高い精度で線分あるいは円弧を検出する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、対象画像内の線分を検出する線分検出装置であって、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出部と、前記対象画像の基準点から前記対象画像内の任意の直線に下した垂線の長さρおよび前記垂線が前記基準点を通る基準軸となす角θを用いて、前記対象画像内の任意の直線を表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る直線をハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換するハフ変換部と、前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換されたとき、変換された座標（θ、ρ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計部と、集計値が第１の閾値を超える座標（θ、ρ）を特定することにより、前記対象画像における線分を検出する検出部と、を備える。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の線分検出装置であって、前記特徴量算出部は、輪郭抽出処理を実行することにより、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量として輪郭強度を求める。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載の線分検出装置であって、前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を加算値として集計する。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項２に記載の線分検出装置であって、前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を量子化した上で集計する。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１に記載の線分検出装置であって、前記基準点は、前記対象画像内の任意の座標に設定される。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１に記載の線分検出装置であって、さらに、前記対象画像がカラー画像である場合、ハフ変換が行われる前にカラー画像から輝度画像を生成する輝度画像生成部、を含む。
【００１５】
請求項７記載の発明は、対象画像内の円弧を検出する円弧検出装置であって、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出部と、前記対象画像の基準点に対して直交座標を定義し、前記対象画像内の任意の円弧を直交座標系における中心座標（ａ、ｂ）および半径ｒを用いて表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る円弧をハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換するハフ変換部と、前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換されたとき、変換された座標（ａ、ｂ、ｒ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計部と、集計値が第１の閾値を超える座標（ａ、ｂ、ｒ）を特定することにより、前記対象画像における円弧を検出する検出部と、を備える。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項７に記載の円弧検出装置であって、前記特徴量算出部は、輪郭抽出処理を実行することにより、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量として輪郭強度を求める。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項８に記載の円弧検出装置であって、前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を加算値として集計する。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項８に記載の円弧検出装置であって、前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を量子化した上で集計する。
【００１９】
請求項１１記載の発明は、請求項７に記載の円弧検出装置であって、前記基準点は、前記対象画像内の任意の座標に設定される。
【００２０】
請求項１２記載の発明は、請求項７に記載の円弧検出装置であって、さらに、前記対象画像がカラー画像である場合、ハフ変換が行われる前にカラー画像から輝度画像を生成する輝度画像生成部、を含む。
【００２１】
請求項１３記載の発明は、対象画像内の線分を検出する線分検出方法であって、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出工程と、前記対象画像の基準点から前記対象画像内の任意の直線に下した垂線の長さρおよび前記垂線が前記基準点を通る基準軸となす角θを用いて、前記対象画像内の任意の直線を表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る直線をハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換するハフ変換工程と、前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換されたとき、変換された座標（θ、ρ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計工程と、集計値が第１の閾値を超える座標（θ、ρ）を特定することにより、前記対象画像における線分を検出する検出工程と、を備える。
【００２２】
請求項１４記載の発明は、対象画像内の円弧を検出する円弧検出方法であって、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出工程と、前記対象画像の基準点に対して直交座標を定義し、前記対象画像内の任意の円弧を直交座標系における中心座標（ａ、ｂ）および半径ｒを用いて表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る円弧をハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換するハフ変換工程と、前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換されたとき、変換された座標（ａ、ｂ、ｒ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計工程と、集計値が第１の閾値を超える座標（ａ、ｂ、ｒ）を特定することにより、前記対象画像における円弧を検出する検出工程と、を備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の線分あるいは円弧検出装置を用いることにより、ノイズの影響を抑制し、画像に含まれる線分あるいは円弧を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施の形態に係る検出装置のブロック図である。
【図２】輪郭画像データにおける直線の表現方法を示す図である。
【図３】ハフ空間を示す図である。
【図４】輪郭画像データにおける円弧の表現方法を示す図である。
【図５】画素値（輪郭強度）と加算値との関係を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係る画素値（輪郭強度）と加算値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
｛第１の実施の形態｝
＜１−１．処理の全体の流れ＞
図１は、第１の実施の形態に係る検出装置１のブロック図である。検出装置１は、輝度画像生成部１１、輪郭抽出処理部１２、ハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換部１４、ハフテーブル１５および線分検出部１６を備えている。
【００２６】
本実施の形態の検出装置１は、線分あるいは円弧を検出することができる。
【００２７】
本実施の形態においては、輝度画像生成部１１、輪郭抽出処理部１２、ハフ変換部１４および検出部１６は、ハードウェア回路により構成されている。しかし、これら機能部をＣＰＵおよびＣＰＵ上で動作するソフトウェアにより構成してもよい。
【００２８】
輝度画像生成部１１は、カラー画像データ１０１を入力する。カラー画像データ１０１は、たとえば、図示せぬ撮像素子により取得された画像である。カラー画像データ１０１は、たとえば、ＹＣｂＣｒ色空間やＲＧＢ色空間の画像データである。輝度画像生成部１１は、カラー画像データ１０１から、輝度画像データ１０２を生成する。たとえば、カラー画像データ１０１がＹＣｂＣｒ色空間の画像データであれば、輝度画像生成部１１は、Ｙ信号を抽出することにより輝度画像データ１０２を生成する。
【００２９】
輪郭抽出処理部１２は、輝度画像データ１０２を入力する。輪郭抽出処理部１２は、輝度画像データ１０２から輪郭画像データ１０３を生成する。本実施の形態においては、輪郭抽出処理部１２は、ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）フィルタを利用して、輪郭抽出処理を行っている。ソーベルフィルタは、空間１次微分演算により、輪郭を検出するフィルタである。輪郭抽出処理部１２は、フィルタの出力の絶対値を輪郭強度（線分あるいは円弧の強度）として出力する。つまり、輪郭画像データ１０２の各画素の画素値は、輪郭強度を表している。用いるフィルタは特に限定されるものではない。たとえば、ラプラシアンフィルタを用いてもよい。
【００３０】
ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３を入力する。ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３をハフ変換し、変換後の結果をハフテーブル１５に書き込む。具体的には、ハフ変換部１４は、線分を検出する場合には、変換後の結果を２次元配列[θ][ρ]に格納する。ハフ変換部１４は、円弧を検出する場合には、変換後の結果を３次元配列[ａ][ｂ][ｒ]に格納する。ハフ変換の処理の内容は後で詳しく説明する。
【００３１】
検出部１６は、ハフテーブル１５を参照することで、輪郭画像データ１０３に含まれる線分あるいは円弧を検出する。検出部１６の処理の内容は後で詳しく説明する。
【００３２】
＜１−２．ハフ変換（直線）＞
ハフ変換部１４の処理内容について詳しく説明する。ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３に含まれる任意の点について、各点を通る直線をハフ空間上の座標（θ、ρ）に変換する。
【００３３】
図２は、輪郭画像データ１０３を示す図である。輪郭画像データ１０３には、図２に示すように、原点ＯとＸＹ座標が定義されている。図２には、輪郭画像データ１０３に含まれる点のうち一部の点５１〜５５を図示している。輪郭画像データ１０３に含まれる各点は、様々な画素値を有する画素である。本実施の形態においては、輪郭画像データ１０３の画素値の分解能は８ビットである。つまり、輪郭画像データ１０３の各画素は、０〜２５５のいずれかの画素値を有している。言い換えると、輪郭画像データ１０３の各画素は、０〜２５５のいずれかの輪郭強度の情報を有している。点５１を通る直線６１は、θおよびρを用いて数１式のように表すことができる。
【００３４】
【数１】
【００３５】
数１式において、ρは、原点から直線６１に下した垂線６２の長さである。θは、垂線６２がＸ軸の正の方向となす角である。
【００３６】
点５１を通る直線は、多数存在する。点５１を通る直線の数は、θおよびρのサンプリング間隔に基づいて決まる。したがって、輪郭画像データ１０３上の１つの点に対して、複数のハフ空間上の座標（θ、ρ）が対応付けられる。
【００３７】
図２に示すように、点５１〜点５３は、同一直線上に並んでいる。点５２および点５３を通る直線についても、それぞれ複数のハフ空間上の座標（θ、ρ）に変換される。そして、点５１〜点５３の全ての点について、直線６１がハフ変換されて、同一の座標（θ、ρ）に対応付けられる。
【００３８】
図３は、ハフ空間を示す図である。正弦曲線７１〜７５は、それぞれ、点５１〜点５５がハフ変換されることにより得られるハフ空間上の点の集合を示している。そして、正弦曲線７１〜７３の交わる座標（θ１、ρ１）が直線６１に対応している。
【００３９】
このように、輪郭画像データ１０３において同一の直線上に複数の点が存在する場合、輪郭画像上の複数の点がハフ空間上の同一の点に変換されることになる。ハフ空間上で各座標（θ、ρ）に変換される点を集計することで、直線を検出することができる。ハフテーブル１５は、２次元配列Ｔ[θ][ρ]を有している。つまり、輪郭画像データ１０３の全ての点についてハフ変換を行い、その結果が２次元配列Ｔ[θ][ρ]において集計される。
【００４０】
＜１−３．ハフ変換（円弧）＞
ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３に含まれる任意の点について、各点を通る円弧（弦）をハフ空間上の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換する。
【００４１】
図４は、輪郭画像データ１０３を示す図である。輪郭画像データ１０３には、図４に示すように、原点ＯとＸＹ座標が定義されている。図４には、輪郭画像データ１０３に含まれる点のうち一部の点８１〜８５を図示している。上述したように、輪郭画像データ１０３の各画素は、０〜２５５のいずれかの画素値を有している。言い換えると、輪郭画像データ１０３の各画素は、０〜２５５のいずれかの輪郭強度の情報を有している。点８１を通る円弧９１は、ａ、ｂおよびｒを用いて数２式のように表すことができる。
【００４２】
【数２】
【００４３】
数２において、ａは、円弧９１の中心のＸ座標であり、ｂは、円弧９１の中心のＹ座標である。ｒは、円弧９１の半径である。
【００４４】
点８１を通る円弧は、多数存在する。点８１を通る円弧の数は、ａ、ｂおよびｒのサンプリング間隔に基づいて決まる。したがって、輪郭画像データ１０３上の１つの点に対して、複数のハフ空間上の座標（ａ、ｂ、ｒ）が対応付けられる。
【００４５】
図４に示すように、点８１〜点８３は、同一円弧上に並んでいる。点８２および点８３を通る円弧についても、それぞれ複数のハフ空間上の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換される。そして、点８１〜点８３の全ての点について、円弧９１がハフ変換されて、同一の座標（ａ、ｂ、ｒ）に対応付けられる。
【００４６】
このように、輪郭画像データ１０３において同一の円弧上に複数の点が存在する場合、輪郭画像上の複数の点がハフ空間上の同一の点に変換されることになる。ハフ空間上で各座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換される点を集計することで、円弧を検出することができる。ハフテーブル１５は、３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]を有している。つまり、輪郭画像データ１０３の全ての点についてハフ変換を行い、その結果が３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]において集計される。
【００４７】
＜１−４．集計処理＞
ハフ変換部１４における集計処理方法について説明する。上述したように、輪郭画像データ１０３の各画素は０〜２５５の画素値を有している。ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３のある点がハフ空間上のある座標（θ、ρ）に変換された場合、２次元配列Ｔ[θ][ρ]には、輪郭画像データ１０３上の点の画素値を加算する。言い換えると、２次元配列Ｔ[θ][ρ]には、輪郭画像データ１０３上の点の輪郭強度の値が加算される。
【００４８】
たとえば、画素値が１０の画素がハフ空間上のある座標（θ、ρ）に変換された場合、対応する２次元配列Ｔ[θ][ρ]には、集計値に１０が加算される。画素値が２５５であれば、集計値に２５５が加算される。これにより、輪郭強度に応じた重みづけを行った上で、直線検出のための集計を行うことができる。
【００４９】
画素値が０の点については、輪郭画像データ１０３において点として認識されない。したがって、輪郭画像データ１０３に含まれる画素値が０の点についてはハフ変換を行う必要はない。２次元配列Ｔ[θ][ρ]に加算される値は、１〜２５５のいずれかの値である。ただし、理論的には、輪郭画像データ１０３に含まれる画素値０の点については、２次元配列Ｔ[θ][ρ]に０が加算されると拡張して考えてもよい。
【００５０】
同様に、ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３のある点がハフ空間上のある座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換された場合、３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]には、輪郭画像データ１０３上の点の画素値を加算する。つまり、３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]に１〜２５５のいずれかの値が加算される。言い換えると、３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]には、輪郭画像データ１０３上の点の輪郭強度の値が加算される。
【００５１】
＜１−５．線分あるいは円弧検出処理＞
検出部１６は、ハフテーブル１５を参照し、輪郭画像データ１０３に含まれる線分あるいは円弧を検出する。検出部１６は、ハフテーブル１５に格納されている２次元配列Ｔ[θ][ρ]の集計値を参照することで、線分の検出を行う。あるいは、検出部１６は、ハフテーブル１５に格納されている３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]の集計値を参照することで、円弧の検出を行う。
【００５２】
検出部１６は、予め直線検出用の閾値あるいは円弧検出用の閾値を記憶している。検出部１６は、２次元配列Ｔ[θ][ρ]を参照し、直線検出用の閾値を超える集計値を有する座標（θ、ρ）を検出する。あるいは、検出部１６は、３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]を参照し、円弧検出用の閾値を超える集計値を有する座標（ａ、ｂ、ｒ）を検出する。検出部１６は、これら検出した座標から、線分あるいは円弧を検出する。検出部１６は、線分あるいは円弧の検出情報を出力する。
【００５３】
図５は、輪郭画像データ１０３における各画素の輪郭強度と加算値との関係を示す図である。このように本実施の形態においては、各画素の画素値である輪郭強度をそのままハフテーブル１５に加算する。輪郭強度の小さい点については、線分あるいは円弧の検出に対する貢献度を低く評価できる。一方、輪郭強度の大きい点については、線分あるいは円弧の検出に対する貢献度が高く評価されるので、ノイズなどの影響を排除して、精度の高い線分あるいは円弧検出を行うことができる。
【００５４】
｛第２の実施の形態｝
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態における検出装置１の構成は図１で示した構成と同様である。第２の実施の形態では、ハフ変換部１４により集計方法が第１の実施の形態と異なる。第１の実施の形態においては、ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３の各画素の輪郭強度をそのままハフテーブル１５に加算した。言い換えると、ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３の各画素の画素値を、画素値の分解能を維持したままハフテーブル１５に加算した。
【００５５】
第２の実施の形態においては、ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３の各画素の輪郭強度を、画素値の分解能よりも低い分解能で量子化した上でハフテーブル１５に加算する。
【００５６】
図６は、第２の実施の形態における各画素の輪郭強度と加算値との関係を示す図である。この例では、輪郭画像データ１０３の各画素の輪郭強度は、量子化により４段階の加算値に対応付けられている。
【００５７】
具体的には、輪郭画像データ１０３の画素の画素値が１２８以下のときには、加算値０が対応付けられる。輪郭画像データ１０３の画素の画素値が１２９以上かつ１７０以下のときには、加算値１が対応付けられる。輪郭画像データ１０３の画素の画素値が１７１以上かつ２１２以下のときには、加算値２が対応付けられる。輪郭画像データ１０３の画素の画素値が２１３以上かつ２５５以下のときには、加算値３が対応付けられる。
【００５８】
このように、本実施の形態においては、輪郭画像データ１０３の画素の輪郭強度に応じて、ハフ変換部１４は、ハフテーブル１５に１〜３までの値を加算する。検出部１６の処理内容は第１の実施の形態と同様である。つまり、検出部１６は、予め直線検出用の閾値あるいは円弧検出用の閾値を記憶している。第１の実施の形態と異なり、加算値は量子化されているので、閾値は、量子化の程度に合わせて設定すればよい。検出部１６は、２次元配列Ｔ[θ][ρ]あるいは３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]を参照し、直線あるいは円弧検出用の閾値を超える集計値を有する座標を検出する。検出部１６は、これら検出した座標から、線分あるいは円弧を検出する。これにより、輪郭強度の値に応じて重みづけを行った上で、線分あるいは円弧の検出を行うことができる。また、第１の実施の形態に比べて、集計値のレンジを狭くすることにより演算量を削減することができる。
【００５９】
図６で示した例では、加算値として０が割り当てられるのは画素値０〜１２８であり、画素値の全体レンジの中で比較的広い範囲が加算値０に対応付けられている。これは、画素値が半分に満たないような点はノイズとみなし、線分あるいは円弧の検出には考慮に入れないという趣旨である。しかし、いずれの画素値の範囲を、いずれの加算値に割り当てるかなど、対応付けの設定は自由である。図６の例では、０〜３の４段階の加算値に割り当てたが、加算値の段階も自由に設定することができる。たとえば、非常に鮮明な線分あるいは円弧だけを検出し、極力ノイズの影響を抑制したいのであれば、画素値０〜２００までに加算値０を割り当て、画素値２０１以上の場合だけ加算値１を割り当てるといった方法をとってもよい。
【００６０】
従来のハフ変換による線分あるいは円弧検出方法は、本願の実施の形態にあてはめると、画素値０に対して加算値０を割り当て、画素値１〜２５５に対して加算値１を割り当てる、という形態になる。従来の方法では、あらゆる濃度の点を対等に評価してハフテーブルに対する集計を行っていたため、ノイズの影響を受けやすいという問題があった。これに対して、本実施の形態においては、画素値１〜２５５の範囲内でも、濃度の違いによって加算値に重みづけをしている。これによって、ノイズの影響を抑制し、精度の高い線分あるいは円弧検出が可能となった。
【００６１】
｛変形例｝
第１および第２の実施の形態においては、輪郭画像データ１０３の中心を原点として、輪郭画像データ１０３内の直線をθおよびρを用いて表現した。あるいは、輪郭画像データ１０３の中心を原点として、円弧の中心座標（ａ、ｂ）を定義した。しかし、原点は画像の任意の場所に設定することができる。あるいは、原点を輪郭画像データ１０３のフレームの外に設定してもよい。
【００６２】
第１および第２の実施の形態においては、輪郭抽出処理を行った。輪郭抽出処理は、画像の特徴量を抽出する処理の一例である。他の方法によって画像の特徴量を抽出した後にハフ変換を行ってもよい。この場合にも、ハフテーブルに対する集計は、画像の特徴量を加味した上で加算値を決定すればよい。
【符号の説明】
【００６３】
１１ 輝度画像生成部
１２ 輪郭抽出処理部
１４ ハフ変換部
１５ ハフテーブル
１６ 検出部
１０１ カラー画像データ
１０２ 輝度画像データ
１０３ 輪郭画像データ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像に含まれる線分あるいは円弧を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像に含まれる線分を検出する技術として、ハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換が用いられている。ＸＹ座標系を持つ画像の任意の点を通る直線（ｘｃｏｓθ＋ｙｓｉｎθ＝ρ）は、ハフ空間上の座標（θ、ρ）に変換される。ハフ空間の座標（θ、ρ）に変換される直線の数を２次元配列[θ][ρ]を用いて集計する。そして、２次元配列[θ][ρ]の中で所定の閾値を上回る集計値を有する座標（θ、ρ）から、ＸＹ座標系の直線を検出する。
【０００３】
ＸＹ座標系を持つ画像の任意の点を通る円弧（（ｘ−ａ）２＋（ｙ−ｂ）２＝ｒ２）は、ハフ空間上の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換される。ハフ空間の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換される円弧の数を３次元配列[ａ][ｂ][ｒ]を用いて集計する。そして、３次元配列[ａ][ｂ][ｒ]の中で所定の閾値を上回る集計値を有する座標（ａ、ｂ、ｒ）から、ＸＹ座標系の円弧を検出する。
【０００４】
下記特許文献１においては、画像を局所領域に分割するために、ハフ変換を用いて画像中の線分を検出している。下記特許文献２においては、直線の長さに応じてハフ空間上のパラメータθ、ρのサンプリング間隔を最適化することを試みている。下記特許文献３においても画像の中に含まれる線分を検出するためにハフ変換が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８３４７６号公報
【特許文献２】特開平１１−６６３０２号公報
【特許文献３】特開２００６−１０７０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ハフ変換を利用した線分の検出方法は、ＸＹ座標系における直線上に存在する点の数に着目する。同一直線上に存在する点の数が多ければ多いほど、直線として検出される可能性が高くなる。同様に、ハフ変換を利用した円弧（弦）の検出方法は、ＸＹ座標系における円弧上に存在する点の数に着目する。同一円弧上に存在する点の数が多ければ多いほど、円弧として検出される可能性が高くなる。つまり、線分あるいは円弧として検出されるか否かは、線分あるいは円弧上に存在する点の数にのみ依存する。
【０００７】
画像に含まれる線分あるいは円弧を検出するためにはハフ空間を行う前に、たとえば輪郭抽出処理が行われる。輪郭抽出画像には、実際に線分あるいは円弧を構成する点以外にもノイズが含まれる。従来のハフ変換を利用した線分あるいは円弧の検出方法では、ノイズの影響を受けるため、線分あるいは円弧を誤検出する場合があった。
【０００８】
本発明は、ノイズの影響を抑制し、高い精度で線分あるいは円弧を検出する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、対象画像内の線分を検出する線分検出装置であって、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出部と、前記対象画像の基準点から前記対象画像内の任意の直線に下した垂線の長さρおよび前記垂線が前記基準点を通る基準軸となす角θを用いて、前記対象画像内の任意の直線を表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る直線をハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換するハフ変換部と、前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換されたとき、変換された座標（θ、ρ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計部と、集計値が第１の閾値を超える座標（θ、ρ）を特定することにより、前記対象画像における線分を検出する検出部と、を備える。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の線分検出装置であって、前記特徴量算出部は、輪郭抽出処理を実行することにより、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量として輪郭強度を求める。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載の線分検出装置であって、前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を加算値として集計する。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項２に記載の線分検出装置であって、前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を量子化した上で集計する。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１に記載の線分検出装置であって、前記基準点は、前記対象画像内の任意の座標に設定される。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１に記載の線分検出装置であって、さらに、前記対象画像がカラー画像である場合、ハフ変換が行われる前にカラー画像から輝度画像を生成する輝度画像生成部、を含む。
【００１５】
請求項７記載の発明は、対象画像内の円弧を検出する円弧検出装置であって、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出部と、前記対象画像の基準点に対して直交座標を定義し、前記対象画像内の任意の円弧を直交座標系における中心座標（ａ、ｂ）および半径ｒを用いて表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る円弧をハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換するハフ変換部と、前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換されたとき、変換された座標（ａ、ｂ、ｒ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計部と、集計値が第１の閾値を超える座標（ａ、ｂ、ｒ）を特定することにより、前記対象画像における円弧を検出する検出部と、を備える。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項７に記載の円弧検出装置であって、前記特徴量算出部は、輪郭抽出処理を実行することにより、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量として輪郭強度を求める。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項８に記載の円弧検出装置であって、前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を加算値として集計する。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項８に記載の円弧検出装置であって、前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を量子化した上で集計する。
【００１９】
請求項１１記載の発明は、請求項７に記載の円弧検出装置であって、前記基準点は、前記対象画像内の任意の座標に設定される。
【００２０】
請求項１２記載の発明は、請求項７に記載の円弧検出装置であって、さらに、前記対象画像がカラー画像である場合、ハフ変換が行われる前にカラー画像から輝度画像を生成する輝度画像生成部、を含む。
【００２１】
請求項１３記載の発明は、対象画像内の線分を検出する線分検出方法であって、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出工程と、前記対象画像の基準点から前記対象画像内の任意の直線に下した垂線の長さρおよび前記垂線が前記基準点を通る基準軸となす角θを用いて、前記対象画像内の任意の直線を表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る直線をハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換するハフ変換工程と、前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換されたとき、変換された座標（θ、ρ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計工程と、集計値が第１の閾値を超える座標（θ、ρ）を特定することにより、前記対象画像における線分を検出する検出工程と、を備える。
【００２２】
請求項１４記載の発明は、対象画像内の円弧を検出する円弧検出方法であって、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出工程と、前記対象画像の基準点に対して直交座標を定義し、前記対象画像内の任意の円弧を直交座標系における中心座標（ａ、ｂ）および半径ｒを用いて表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る円弧をハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換するハフ変換工程と、前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換されたとき、変換された座標（ａ、ｂ、ｒ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計工程と、集計値が第１の閾値を超える座標（ａ、ｂ、ｒ）を特定することにより、前記対象画像における円弧を検出する検出工程と、を備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の線分あるいは円弧検出装置を用いることにより、ノイズの影響を抑制し、画像に含まれる線分あるいは円弧を精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施の形態に係る検出装置のブロック図である。
【図２】輪郭画像データにおける直線の表現方法を示す図である。
【図３】ハフ空間を示す図である。
【図４】輪郭画像データにおける円弧の表現方法を示す図である。
【図５】画素値（輪郭強度）と加算値との関係を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係る画素値（輪郭強度）と加算値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
｛第１の実施の形態｝
＜１−１．処理の全体の流れ＞
図１は、第１の実施の形態に係る検出装置１のブロック図である。検出装置１は、輝度画像生成部１１、輪郭抽出処理部１２、ハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換部１４、ハフテーブル１５および線分検出部１６を備えている。
【００２６】
本実施の形態の検出装置１は、線分あるいは円弧を検出することができる。
【００２７】
本実施の形態においては、輝度画像生成部１１、輪郭抽出処理部１２、ハフ変換部１４および検出部１６は、ハードウェア回路により構成されている。しかし、これら機能部をＣＰＵおよびＣＰＵ上で動作するソフトウェアにより構成してもよい。
【００２８】
輝度画像生成部１１は、カラー画像データ１０１を入力する。カラー画像データ１０１は、たとえば、図示せぬ撮像素子により取得された画像である。カラー画像データ１０１は、たとえば、ＹＣｂＣｒ色空間やＲＧＢ色空間の画像データである。輝度画像生成部１１は、カラー画像データ１０１から、輝度画像データ１０２を生成する。たとえば、カラー画像データ１０１がＹＣｂＣｒ色空間の画像データであれば、輝度画像生成部１１は、Ｙ信号を抽出することにより輝度画像データ１０２を生成する。
【００２９】
輪郭抽出処理部１２は、輝度画像データ１０２を入力する。輪郭抽出処理部１２は、輝度画像データ１０２から輪郭画像データ１０３を生成する。本実施の形態においては、輪郭抽出処理部１２は、ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）フィルタを利用して、輪郭抽出処理を行っている。ソーベルフィルタは、空間１次微分演算により、輪郭を検出するフィルタである。輪郭抽出処理部１２は、フィルタの出力の絶対値を輪郭強度（線分あるいは円弧の強度）として出力する。つまり、輪郭画像データ１０２の各画素の画素値は、輪郭強度を表している。用いるフィルタは特に限定されるものではない。たとえば、ラプラシアンフィルタを用いてもよい。
【００３０】
ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３を入力する。ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３をハフ変換し、変換後の結果をハフテーブル１５に書き込む。具体的には、ハフ変換部１４は、線分を検出する場合には、変換後の結果を２次元配列[θ][ρ]に格納する。ハフ変換部１４は、円弧を検出する場合には、変換後の結果を３次元配列[ａ][ｂ][ｒ]に格納する。ハフ変換の処理の内容は後で詳しく説明する。
【００３１】
検出部１６は、ハフテーブル１５を参照することで、輪郭画像データ１０３に含まれる線分あるいは円弧を検出する。検出部１６の処理の内容は後で詳しく説明する。
【００３２】
＜１−２．ハフ変換（直線）＞
ハフ変換部１４の処理内容について詳しく説明する。ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３に含まれる任意の点について、各点を通る直線をハフ空間上の座標（θ、ρ）に変換する。
【００３３】
図２は、輪郭画像データ１０３を示す図である。輪郭画像データ１０３には、図２に示すように、原点ＯとＸＹ座標が定義されている。図２には、輪郭画像データ１０３に含まれる点のうち一部の点５１〜５５を図示している。輪郭画像データ１０３に含まれる各点は、様々な画素値を有する画素である。本実施の形態においては、輪郭画像データ１０３の画素値の分解能は８ビットである。つまり、輪郭画像データ１０３の各画素は、０〜２５５のいずれかの画素値を有している。言い換えると、輪郭画像データ１０３の各画素は、０〜２５５のいずれかの輪郭強度の情報を有している。点５１を通る直線６１は、θおよびρを用いて数１式のように表すことができる。
【００３４】
【数１】
【００３５】
数１式において、ρは、原点から直線６１に下した垂線６２の長さである。θは、垂線６２がＸ軸の正の方向となす角である。
【００３６】
点５１を通る直線は、多数存在する。点５１を通る直線の数は、θおよびρのサンプリング間隔に基づいて決まる。したがって、輪郭画像データ１０３上の１つの点に対して、複数のハフ空間上の座標（θ、ρ）が対応付けられる。
【００３７】
図２に示すように、点５１〜点５３は、同一直線上に並んでいる。点５２および点５３を通る直線についても、それぞれ複数のハフ空間上の座標（θ、ρ）に変換される。そして、点５１〜点５３の全ての点について、直線６１がハフ変換されて、同一の座標（θ、ρ）に対応付けられる。
【００３８】
図３は、ハフ空間を示す図である。正弦曲線７１〜７５は、それぞれ、点５１〜点５５がハフ変換されることにより得られるハフ空間上の点の集合を示している。そして、正弦曲線７１〜７３の交わる座標（θ１、ρ１）が直線６１に対応している。
【００３９】
このように、輪郭画像データ１０３において同一の直線上に複数の点が存在する場合、輪郭画像上の複数の点がハフ空間上の同一の点に変換されることになる。ハフ空間上で各座標（θ、ρ）に変換される点を集計することで、直線を検出することができる。ハフテーブル１５は、２次元配列Ｔ[θ][ρ]を有している。つまり、輪郭画像データ１０３の全ての点についてハフ変換を行い、その結果が２次元配列Ｔ[θ][ρ]において集計される。
【００４０】
＜１−３．ハフ変換（円弧）＞
ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３に含まれる任意の点について、各点を通る円弧（弦）をハフ空間上の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換する。
【００４１】
図４は、輪郭画像データ１０３を示す図である。輪郭画像データ１０３には、図４に示すように、原点ＯとＸＹ座標が定義されている。図４には、輪郭画像データ１０３に含まれる点のうち一部の点８１〜８５を図示している。上述したように、輪郭画像データ１０３の各画素は、０〜２５５のいずれかの画素値を有している。言い換えると、輪郭画像データ１０３の各画素は、０〜２５５のいずれかの輪郭強度の情報を有している。点８１を通る円弧９１は、ａ、ｂおよびｒを用いて数２式のように表すことができる。
【００４２】
【数２】
【００４３】
数２において、ａは、円弧９１の中心のＸ座標であり、ｂは、円弧９１の中心のＹ座標である。ｒは、円弧９１の半径である。
【００４４】
点８１を通る円弧は、多数存在する。点８１を通る円弧の数は、ａ、ｂおよびｒのサンプリング間隔に基づいて決まる。したがって、輪郭画像データ１０３上の１つの点に対して、複数のハフ空間上の座標（ａ、ｂ、ｒ）が対応付けられる。
【００４５】
図４に示すように、点８１〜点８３は、同一円弧上に並んでいる。点８２および点８３を通る円弧についても、それぞれ複数のハフ空間上の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換される。そして、点８１〜点８３の全ての点について、円弧９１がハフ変換されて、同一の座標（ａ、ｂ、ｒ）に対応付けられる。
【００４６】
このように、輪郭画像データ１０３において同一の円弧上に複数の点が存在する場合、輪郭画像上の複数の点がハフ空間上の同一の点に変換されることになる。ハフ空間上で各座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換される点を集計することで、円弧を検出することができる。ハフテーブル１５は、３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]を有している。つまり、輪郭画像データ１０３の全ての点についてハフ変換を行い、その結果が３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]において集計される。
【００４７】
＜１−４．集計処理＞
ハフ変換部１４における集計処理方法について説明する。上述したように、輪郭画像データ１０３の各画素は０〜２５５の画素値を有している。ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３のある点がハフ空間上のある座標（θ、ρ）に変換された場合、２次元配列Ｔ[θ][ρ]には、輪郭画像データ１０３上の点の画素値を加算する。言い換えると、２次元配列Ｔ[θ][ρ]には、輪郭画像データ１０３上の点の輪郭強度の値が加算される。
【００４８】
たとえば、画素値が１０の画素がハフ空間上のある座標（θ、ρ）に変換された場合、対応する２次元配列Ｔ[θ][ρ]には、集計値に１０が加算される。画素値が２５５であれば、集計値に２５５が加算される。これにより、輪郭強度に応じた重みづけを行った上で、直線検出のための集計を行うことができる。
【００４９】
画素値が０の点については、輪郭画像データ１０３において点として認識されない。したがって、輪郭画像データ１０３に含まれる画素値が０の点についてはハフ変換を行う必要はない。２次元配列Ｔ[θ][ρ]に加算される値は、１〜２５５のいずれかの値である。ただし、理論的には、輪郭画像データ１０３に含まれる画素値０の点については、２次元配列Ｔ[θ][ρ]に０が加算されると拡張して考えてもよい。
【００５０】
同様に、ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３のある点がハフ空間上のある座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換された場合、３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]には、輪郭画像データ１０３上の点の画素値を加算する。つまり、３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]に１〜２５５のいずれかの値が加算される。言い換えると、３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]には、輪郭画像データ１０３上の点の輪郭強度の値が加算される。
【００５１】
＜１−５．線分あるいは円弧検出処理＞
検出部１６は、ハフテーブル１５を参照し、輪郭画像データ１０３に含まれる線分あるいは円弧を検出する。検出部１６は、ハフテーブル１５に格納されている２次元配列Ｔ[θ][ρ]の集計値を参照することで、線分の検出を行う。あるいは、検出部１６は、ハフテーブル１５に格納されている３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]の集計値を参照することで、円弧の検出を行う。
【００５２】
検出部１６は、予め直線検出用の閾値あるいは円弧検出用の閾値を記憶している。検出部１６は、２次元配列Ｔ[θ][ρ]を参照し、直線検出用の閾値を超える集計値を有する座標（θ、ρ）を検出する。あるいは、検出部１６は、３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]を参照し、円弧検出用の閾値を超える集計値を有する座標（ａ、ｂ、ｒ）を検出する。検出部１６は、これら検出した座標から、線分あるいは円弧を検出する。検出部１６は、線分あるいは円弧の検出情報を出力する。
【００５３】
図５は、輪郭画像データ１０３における各画素の輪郭強度と加算値との関係を示す図である。このように本実施の形態においては、各画素の画素値である輪郭強度をそのままハフテーブル１５に加算する。輪郭強度の小さい点については、線分あるいは円弧の検出に対する貢献度を低く評価できる。一方、輪郭強度の大きい点については、線分あるいは円弧の検出に対する貢献度が高く評価されるので、ノイズなどの影響を排除して、精度の高い線分あるいは円弧検出を行うことができる。
【００５４】
｛第２の実施の形態｝
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態における検出装置１の構成は図１で示した構成と同様である。第２の実施の形態では、ハフ変換部１４により集計方法が第１の実施の形態と異なる。第１の実施の形態においては、ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３の各画素の輪郭強度をそのままハフテーブル１５に加算した。言い換えると、ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３の各画素の画素値を、画素値の分解能を維持したままハフテーブル１５に加算した。
【００５５】
第２の実施の形態においては、ハフ変換部１４は、輪郭画像データ１０３の各画素の輪郭強度を、画素値の分解能よりも低い分解能で量子化した上でハフテーブル１５に加算する。
【００５６】
図６は、第２の実施の形態における各画素の輪郭強度と加算値との関係を示す図である。この例では、輪郭画像データ１０３の各画素の輪郭強度は、量子化により４段階の加算値に対応付けられている。
【００５７】
具体的には、輪郭画像データ１０３の画素の画素値が１２８以下のときには、加算値０が対応付けられる。輪郭画像データ１０３の画素の画素値が１２９以上かつ１７０以下のときには、加算値１が対応付けられる。輪郭画像データ１０３の画素の画素値が１７１以上かつ２１２以下のときには、加算値２が対応付けられる。輪郭画像データ１０３の画素の画素値が２１３以上かつ２５５以下のときには、加算値３が対応付けられる。
【００５８】
このように、本実施の形態においては、輪郭画像データ１０３の画素の輪郭強度に応じて、ハフ変換部１４は、ハフテーブル１５に１〜３までの値を加算する。検出部１６の処理内容は第１の実施の形態と同様である。つまり、検出部１６は、予め直線検出用の閾値あるいは円弧検出用の閾値を記憶している。第１の実施の形態と異なり、加算値は量子化されているので、閾値は、量子化の程度に合わせて設定すればよい。検出部１６は、２次元配列Ｔ[θ][ρ]あるいは３次元配列Ｔ[ａ][ｂ][ｒ]を参照し、直線あるいは円弧検出用の閾値を超える集計値を有する座標を検出する。検出部１６は、これら検出した座標から、線分あるいは円弧を検出する。これにより、輪郭強度の値に応じて重みづけを行った上で、線分あるいは円弧の検出を行うことができる。また、第１の実施の形態に比べて、集計値のレンジを狭くすることにより演算量を削減することができる。
【００５９】
図６で示した例では、加算値として０が割り当てられるのは画素値０〜１２８であり、画素値の全体レンジの中で比較的広い範囲が加算値０に対応付けられている。これは、画素値が半分に満たないような点はノイズとみなし、線分あるいは円弧の検出には考慮に入れないという趣旨である。しかし、いずれの画素値の範囲を、いずれの加算値に割り当てるかなど、対応付けの設定は自由である。図６の例では、０〜３の４段階の加算値に割り当てたが、加算値の段階も自由に設定することができる。たとえば、非常に鮮明な線分あるいは円弧だけを検出し、極力ノイズの影響を抑制したいのであれば、画素値０〜２００までに加算値０を割り当て、画素値２０１以上の場合だけ加算値１を割り当てるといった方法をとってもよい。
【００６０】
従来のハフ変換による線分あるいは円弧検出方法は、本願の実施の形態にあてはめると、画素値０に対して加算値０を割り当て、画素値１〜２５５に対して加算値１を割り当てる、という形態になる。従来の方法では、あらゆる濃度の点を対等に評価してハフテーブルに対する集計を行っていたため、ノイズの影響を受けやすいという問題があった。これに対して、本実施の形態においては、画素値１〜２５５の範囲内でも、濃度の違いによって加算値に重みづけをしている。これによって、ノイズの影響を抑制し、精度の高い線分あるいは円弧検出が可能となった。
【００６１】
｛変形例｝
第１および第２の実施の形態においては、輪郭画像データ１０３の中心を原点として、輪郭画像データ１０３内の直線をθおよびρを用いて表現した。あるいは、輪郭画像データ１０３の中心を原点として、円弧の中心座標（ａ、ｂ）を定義した。しかし、原点は画像の任意の場所に設定することができる。あるいは、原点を輪郭画像データ１０３のフレームの外に設定してもよい。
【００６２】
第１および第２の実施の形態においては、輪郭抽出処理を行った。輪郭抽出処理は、画像の特徴量を抽出する処理の一例である。他の方法によって画像の特徴量を抽出した後にハフ変換を行ってもよい。この場合にも、ハフテーブルに対する集計は、画像の特徴量を加味した上で加算値を決定すればよい。
【符号の説明】
【００６３】
１１ 輝度画像生成部
１２ 輪郭抽出処理部
１４ ハフ変換部
１５ ハフテーブル
１６ 検出部
１０１ カラー画像データ
１０２ 輝度画像データ
１０３ 輪郭画像データ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象画像内の線分を検出する線分検出装置であって、
前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出部と、
前記対象画像の基準点から前記対象画像内の任意の直線に下した垂線の長さρおよび前記垂線が前記基準点を通る基準軸となす角θを用いて、前記対象画像内の任意の直線を表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る直線をハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換するハフ変換部と、
前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換されたとき、変換された座標（θ、ρ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計部と、
集計値が第１の閾値を超える座標（θ、ρ）を特定することにより、前記対象画像における線分を検出する検出部と、
を備える線分検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の線分検出装置であって、
前記特徴量算出部は、輪郭抽出処理を実行することにより、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量として輪郭強度を求める、線分検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の線分検出装置であって、
前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を加算値として集計する、線分検出装置。
【請求項４】
請求項２に記載の線分検出装置であって、
前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を量子化した上で集計する、線分検出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の線分検出装置であって、
前記基準点は、前記対象画像内の任意の座標に設定される線分検出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の線分検出装置であって、さらに、
前記対象画像がカラー画像である場合、ハフ変換が行われる前にカラー画像から輝度画像を生成する輝度画像生成部、
を含む線分検出装置。
【請求項７】
対象画像内の円弧を検出する円弧検出装置であって、
前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出部と、
前記対象画像の基準点に対して直交座標を定義し、前記対象画像内の任意の円弧を直交座標系における中心座標（ａ、ｂ）および半径ｒを用いて表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る円弧をハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換するハフ変換部と、
前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換されたとき、変換された座標（ａ、ｂ、ｒ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計部と、
集計値が第１の閾値を超える座標（ａ、ｂ、ｒ）を特定することにより、前記対象画像における円弧を検出する検出部と、
を備える円弧検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の円弧検出装置であって、
前記特徴量算出部は、輪郭抽出処理を実行することにより、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量として輪郭強度を求める、円弧検出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の円弧検出装置であって、
前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を加算値として集計する、円弧検出装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の円弧検出装置であって、
前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を量子化した上で集計する、円弧検出装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の円弧検出装置であって、
前記基準点は、前記対象画像内の任意の座標に設定される円弧検出装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の円弧検出装置であって、さらに、
前記対象画像がカラー画像である場合、ハフ変換が行われる前にカラー画像から輝度画像を生成する輝度画像生成部、
を含む円弧検出装置。
【請求項１３】
対象画像内の線分を検出する線分検出方法であって、
前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出工程と、
前記対象画像の基準点から前記対象画像内の任意の直線に下した垂線の長さρおよび前記垂線が前記基準点を通る基準軸となす角θを用いて、前記対象画像内の任意の直線を表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る直線をハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換するハフ変換工程と、
前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換されたとき、変換された座標（θ、ρ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計工程と、
集計値が第１の閾値を超える座標（θ、ρ）を特定することにより、前記対象画像における線分を検出する検出工程と、
を備える線分検出方法。
【請求項１４】
対象画像内の円弧を検出する円弧検出方法であって、
前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出工程と、
前記対象画像の基準点に対して直交座標を定義し、前記対象画像内の任意の円弧を直交座標系における中心座標（ａ、ｂ）および半径ｒを用いて表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る円弧をハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換するハフ変換工程と、
前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換されたとき、変換された座標（ａ、ｂ、ｒ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計工程と、
集計値が第１の閾値を超える座標（ａ、ｂ、ｒ）を特定することにより、前記対象画像における円弧を検出する検出工程と、
を備える円弧検出方法。
【請求項１】
対象画像内の線分を検出する線分検出装置であって、
前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出部と、
前記対象画像の基準点から前記対象画像内の任意の直線に下した垂線の長さρおよび前記垂線が前記基準点を通る基準軸となす角θを用いて、前記対象画像内の任意の直線を表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る直線をハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換するハフ変換部と、
前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換されたとき、変換された座標（θ、ρ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計部と、
集計値が第１の閾値を超える座標（θ、ρ）を特定することにより、前記対象画像における線分を検出する検出部と、
を備える線分検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の線分検出装置であって、
前記特徴量算出部は、輪郭抽出処理を実行することにより、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量として輪郭強度を求める、線分検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の線分検出装置であって、
前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を加算値として集計する、線分検出装置。
【請求項４】
請求項２に記載の線分検出装置であって、
前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を量子化した上で集計する、線分検出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の線分検出装置であって、
前記基準点は、前記対象画像内の任意の座標に設定される線分検出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の線分検出装置であって、さらに、
前記対象画像がカラー画像である場合、ハフ変換が行われる前にカラー画像から輝度画像を生成する輝度画像生成部、
を含む線分検出装置。
【請求項７】
対象画像内の円弧を検出する円弧検出装置であって、
前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出部と、
前記対象画像の基準点に対して直交座標を定義し、前記対象画像内の任意の円弧を直交座標系における中心座標（ａ、ｂ）および半径ｒを用いて表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る円弧をハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換するハフ変換部と、
前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換されたとき、変換された座標（ａ、ｂ、ｒ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計部と、
集計値が第１の閾値を超える座標（ａ、ｂ、ｒ）を特定することにより、前記対象画像における円弧を検出する検出部と、
を備える円弧検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の円弧検出装置であって、
前記特徴量算出部は、輪郭抽出処理を実行することにより、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量として輪郭強度を求める、円弧検出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の円弧検出装置であって、
前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を加算値として集計する、円弧検出装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の円弧検出装置であって、
前記集計部は、前記輪郭抽出処理後の前記対象画像内のそれぞれの点の輪郭強度を量子化した上で集計する、円弧検出装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の円弧検出装置であって、
前記基準点は、前記対象画像内の任意の座標に設定される円弧検出装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の円弧検出装置であって、さらに、
前記対象画像がカラー画像である場合、ハフ変換が行われる前にカラー画像から輝度画像を生成する輝度画像生成部、
を含む円弧検出装置。
【請求項１３】
対象画像内の線分を検出する線分検出方法であって、
前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出工程と、
前記対象画像の基準点から前記対象画像内の任意の直線に下した垂線の長さρおよび前記垂線が前記基準点を通る基準軸となす角θを用いて、前記対象画像内の任意の直線を表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る直線をハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換するハフ変換工程と、
前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（θ、ρ）に変換されたとき、変換された座標（θ、ρ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計工程と、
集計値が第１の閾値を超える座標（θ、ρ）を特定することにより、前記対象画像における線分を検出する検出工程と、
を備える線分検出方法。
【請求項１４】
対象画像内の円弧を検出する円弧検出方法であって、
前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量を求める特徴量算出工程と、
前記対象画像の基準点に対して直交座標を定義し、前記対象画像内の任意の円弧を直交座標系における中心座標（ａ、ｂ）および半径ｒを用いて表現することにより、前記対象画像内の任意の点を通る円弧をハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換するハフ変換工程と、
前記対象画像内のそれぞれの点が前記ハフ変換部によってハフ空間内の座標（ａ、ｂ、ｒ）に変換されたとき、変換された座標（ａ、ｂ、ｒ）に対応する記憶領域に、前記対象画像内のそれぞれの点の特徴量の大きさによって重みづけされた値を加算する集計工程と、
集計値が第１の閾値を超える座標（ａ、ｂ、ｒ）を特定することにより、前記対象画像における円弧を検出する検出工程と、
を備える円弧検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−５０７６２（Ｐ２０１３−５０７６２Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８６９５７（Ｐ２０１１−１８６９５７）
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（５９１１２８４５３）株式会社メガチップス (322)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３０日（２０１１．８．３０）
【出願人】（５９１１２８４５３）株式会社メガチップス (322)
【Ｆターム（参考）】
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