(57)【要約】【課題】精度よくエッジを検出することが可能なエッジ検出装置、エッジ検出方法及びエッジ検出プログラムを提供する。【解決手段】本発明に係るエッジ検出装置１は、入力画像に含まれる複数の画素の色差に応じて色エッジを検出する色エッジ判定部２１０と、色エッジ検出部が色エッジを検出しない場合、複数の画素の輝度差及び色平均に応じて白黒エッジを検出する白黒エッジ判定部２２０と、を備えることで、テクスチャ等の誤検出を防ぎ、色エッジ及び白黒エッジの検出を可能にする。【選択図】図１
2014095935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像に含まれる複数の画素の色差に応じて色エッジを検出する色エッジ検出部と、
前記色エッジ検出部が前記色エッジを検出しない場合、前記複数の画素の輝度差及び色平均に応じて白黒エッジを検出する白黒エッジ検出部と、
を備えるエッジ検出装置。
【請求項２】
前記色エッジ検出部は、
前記複数の画素の色差を算出する色差算出部と、
前記算出した色差が所定の色差しきい値より大きい場合、前記複数の画素を含む領域に前記色エッジの画素があると判定する色差判定部と、を備える、
請求項１に記載のエッジ検出装置。
【請求項３】
前記色差算出部は、前記複数の画素の色差の最大値を算出し、
前記色差判定部は、前記算出した色差の最大値が前記色差しきい値より大きい場合、前記複数の画素を含む領域に前記色エッジの画素があると判定する、
請求項２に記載のエッジ検出装置。
【請求項４】
前記白黒エッジ検出部は、
前記複数の画素の輝度差を算出する輝度差算出部と、
前記複数の画素の色平均を算出する色平均算出部と、
前記算出した輝度差が所定の輝度差しきい値よりも大きく、かつ、前記算出した色平均が所定の色平均しきい値よりも小さい場合、前記複数の画素を含む領域に前記白黒エッジの画素があると判定する輝度差及び色平均判定部と、を備える、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエッジ検出装置。
【請求項５】
前記輝度差算出部は、前記複数の画素の輝度差の最大値を算出し、
前記色平均判定部は、前記算出した輝度差の最大値が前記輝度差しきい値よりも大きく、かつ、前記算出した色平均が前記色平均しきい値よりも小さい場合、前記複数の画素を含む領域に前記白黒エッジの画素があると判定する、
請求項４に記載のエッジ検出装置。
【請求項６】
前記入力画像を所定サイズの画素ブロックに分割するブロック分割部を備え、
前記複数の画素は、前記分割した画素ブロックに含まれる画素である、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエッジ検出装置。
【請求項７】
前記色エッジ検出部は、前記画素ブロックの中心に対して対称の位置にある対角画素の色差に応じて、前記画素ブロック内における前記色エッジの画素の有無を判定し、
前記白黒エッジ検出部は、前記対角画素の輝度差及び色平均に応じて、前記画素ブロック内における前記白黒エッジの画素の有無を判定する、
請求項６に記載のエッジ検出装置。
【請求項８】
前記色エッジ検出部は、サイズの異なる複数の前記画素ブロックの画素に基づいて、前記色エッジを検出する、
請求項６または７に記載のエッジ検出装置。
【請求項９】
前記色エッジ検出部は、第１のサイズの前記画素ブロックにおいて前記色エッジの画素があると判定し、かつ、第２のサイズの前記画素ブロックにおいて前記色エッジの画素があると判定した場合、検出結果を前記色エッジの画素ありとする、
請求項８に記載のエッジ検出装置。
【請求項１０】
前記白黒エッジ検出部は、サイズの異なる複数の前記画素ブロックの画素に基づいて、前記白黒エッジを検出する、
請求項６乃至９のいずれか一項に記載のエッジ検出装置。
【請求項１１】
前記白黒エッジ検出部は、第１のサイズの前記画素ブロックにおいて前記白黒エッジの画素があると判定し、かつ、第２のサイズの前記画素ブロックにおいて前記白黒エッジの画素があると判定した場合、検出結果を前記白黒エッジの画素ありとする、
請求項９または１０に記載のエッジ検出装置。
【請求項１２】
入力画像に含まれる複数の画素の色差に応じて色エッジを検出し、
前記色エッジを検出しない場合、前記複数の画素の輝度差及び色平均に応じて白黒エッジを検出する、
エッジ検出方法。
【請求項１３】
コンピュータにエッジ検出処理を実行させるためのエッジ検出プログラムであって、
前記エッジ検出処理は、
入力画像に含まれる複数の画素の色差に応じて色エッジを検出し、
前記色エッジを検出しない場合、前記複数の画素の輝度差及び色平均に応じて白黒エッジを検出する、
エッジ検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッジ検出装置、エッジ検出方法及びエッジ検出プログラムに関し、特に、入力された画像に含まれるエッジを検出するエッジ検出装置、エッジ検出方法及びエッジ検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビ受像機やパーソナルコンピュータ、スマートフォン等、デジタルの画像信号（映像信号）の表示や処理等を行う画像処理装置が広く普及しており、さらなる表示の大型化や高精細化が進められている。これに伴い、高精度な画像処理技術が望まれている。
【０００３】
例えば、画像処理技術として、従来から、入力画像の中から物体の輪郭等のエッジを検出するエッジ検出技術が利用されている。エッジ検出に関する従来技術として、特許文献１〜３等が知られている。
【０００４】
特許文献１には、ＹＣｂＣｒ画像データを８×８画素ブロックに分割する分割ブロック化手段と、分割したブロック内の輝度信号の差分によってエッジ強度レベル値を決定するエッジ強度レベル化手段とを備えることが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、ＲＧＢ色空間の色の差分によってエッジを検出すること、エッジの検出には、任意の画素値が使用でき、Ｌａｂ色空間の色成分値が利用可能であることが記載されている。
【０００６】
特許文献３には、白線検出装置において、画素の輝度の差分を算出し、輝度の差分がしきい値以上の場合に、白線のエッジを検出することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３４８１８９号公報
【特許文献２】特開２００６−０７８２９９号公報
【特許文献３】特開２０１１−１９１８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、エッジ検出は、主に輝度情報を使い、隣接画素の輝度の差分がしきい値以上であればエッジとみなす処理が一般的である。また、エッジの誤検出を減らすために、前処理として画像全体の平滑化を行ない、画像をある程度ぼかしてからエッジを検出するのが一般的である。
【０００９】
特許文献１では、画像をブロック分割し、ブロック毎に輝度の差分からエッジ強度を算出している。しかし、前処理として輝度の平滑化を行っていないため、草原や水しぶきなどの粒子の細かい集合体（以下テクスチャと呼ぶ）のエッジ強度が強く算出されることが予想される。結果、特許文献１では、テクスチャやノイズをエッジと誤検出する可能性が非常に高いことを、本発明者は見出した。
【００１０】
特許文献２には、エッジ検出に色成分が利用可能であることが記載されているのみで、具体的な実現方法については記載されていない。仮に、色差のみで領域分割を行う場合、白色領域と黒色領域が同一とみなされ、白黒エッジを検出できず、その場合に領域分割ができないことを、本発明者は見出した。また、輝度信号を含めた色差で領域分割する場合は、特許文献１と同様に、エッジ以外のテクスチャ領域を誤検出する可能性が高い。
【００１１】
特許文献３に記載の装置は、白線検出装置であるため、白線のエッジを抽出しているが、それ以外のエッジは検出していない。特に、特許文献３では、輝度を参照しているものの、線の幅や間隔を条件に白線を検出している。このため、特許文献３では、黒、もしくは黒に近い色の背景に、ある程度の長さを持った白線を検出できるが、文字などの曲線が含まれる白エッジの場合は検出できないことを、本発明者は見出した。
【００１２】
したがって、従来技術では、テクスチャやノイズをエッジと誤検出する場合があり、また、白黒エッジを検出できない場合があるため、精度よくエッジを検出することができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るエッジ検出装置は、入力画像に含まれる複数の画素の色差に応じて色エッジを検出する色エッジ検出部と、前記色エッジ検出部が前記色エッジを検出しない場合、前記複数の画素の輝度差及び色平均に応じて白黒エッジを検出する白黒エッジ検出部と、を備えるものである。
【００１４】
本発明に係るエッジ検出方法は、入力画像に含まれる複数の画素の色差に応じて色エッジを検出し、前記色エッジを検出しない場合、前記複数の画素の輝度差及び色平均に応じて白黒エッジを検出するものである。
【００１５】
本発明に係るエッジ検出プログラムは、コンピュータにエッジ検出処理を実行させるためのエッジ検出プログラムであって、前記エッジ検出処理は、入力画像に含まれる複数の画素の色差に応じて色エッジを検出し、前記色エッジを検出しない場合、前記複数の画素の輝度差及び色平均に応じて白黒エッジを検出するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、精度よくエッジを検出することが可能なエッジ検出装置、エッジ検出方法及びエッジ検出プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１に係るエッジ検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るエッジ検出方法を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態１に係るエッジ検出方法を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１に係るエッジ検出方法を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１に係るエッジ検出方法の色エッジ判定処理を説明するための説明図である。
【図６】実施の形態１に係るエッジ検出方法の色エッジ判定処理を説明するための説明図である。
【図７】実施の形態１に係るエッジ検出方法の色エッジ判定処理を説明するための説明図である。
【図８】実施の形態１に係るエッジ検出方法の効果を説明するための説明図である。
【図９】実施の形態１に係るエッジ検出方法の白黒エッジ判定処理を説明するための説明図である。
【図１０】実施の形態１に係るエッジ検出方法の白黒エッジ判定処理を説明するための説明図である。
【図１１】実施の形態１に係るエッジ検出方法の効果を説明するための説明図である。
【図１２】実施の形態２に係るエッジ検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態２に係るエッジ検出方法を示すフローチャートである。
【図１４】実施の形態２に係るエッジ検出方法を説明するための説明図である。
【図１５】実施の形態２に係るエッジ検出方法を説明するための説明図である。
【図１６】実施の形態２に係るエッジ検出方法を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本実施の形態に係るエッジ検出装置の構成を示している。
【００１９】
本実施の形態に係るエッジ検出装置１は、デジタル映像（画像）においてエッジを検出する装置である。エッジ検出装置１は、入力された映像信号に含まれるエッジを検出し、検出したエッジを示す映像信号を出力する。このエッジ検出は、量子化による影響によって文字や輪郭などの高周波エッジ周辺に発生したモスキートノイズの除去に利用することができ、また文字や輪郭を検出することでＯＣＲ（Optical Character Reader）等の文字認識、輪郭強調による高画質化等に応用することができる。例えば、エッジ検出装置１のエッジ検出結果を含む出力信号は、ノイズ除去装置に入力され、エッジ検出結果に基づいてノイズの除去等が行われる。
【００２０】
本実施の形態におけるエッジとは、物体の輪郭、文字や時計などのテロップ（の輪郭）等を指す。逆に網状の物体(サッカーのゴール、金網フェンス等)、水しぶきや芝生など粒子の細かい模様はテクスチャと呼ぶ。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態に係るエッジ検出装置１は、ブロック分割部１００、エッジ検出部２００を備えており、エッジ検出部２００は、色エッジ判定部２１０、白黒エッジ判定部２２０を備えている。
【００２２】
なお、図２以降のエッジ検出方法が実現できれば、その他の機能ブロックで構成してもよい。図１のエッジ検出装置における各機能（各処理）は、ハードウェア又はソフトウェア、もしくはその両方によって構成され、１つのハードウェア又はソフトウェアから構成してもよいし、複数のハードウェア又はソフトウェアから構成してもよい。エッジ検出装置の各機能を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を有するコンピュータにより実現してもよい。例えば、記憶装置に図２以降に後述するエッジ検出方法を行うためのエッジ検出プログラムを格納し、エッジ検出装置の各機能を、記憶装置に格納されたエッジ検出プログラムをＣＰＵで実行することにより実現してもよい。
【００２３】
ブロック分割部１００は、入力映像信号（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）が入力され、入力映像信号に含まれる画像を任意のサイズの画素ブロックに分割する。入力映像信号は、例えば、輝度信号Ｙ、色信号Ｃｂ，Ｃｒを含むＹＣｂＣｒ方式の映像信号であるが、ＲＧＢ方式等、その他の方式の映像信号であってもよい。入力映像信号に複数の入力画像（フレーム）が含まれており、ブロック分割部１００は、各入力画像を、縦ｎ×横ｍ（ｎ、ｍは整数）画素の画素ブロック（単にブロックとも言う）に分割する。例えば、ブロック分割部１００は、４×４画素ブロックや８×８画素ブロックに分割する。
【００２４】
エッジ検出部２００は、入力される画像におけるエッジの有無を検出し、エッジ検出結果を含む出力映像信号を出力する。特に、エッジ検出部２００は、画素の色差に応じて色エッジを検出し、画素の輝度差及び色平均に応じて白黒エッジを検出する。例えば、出力映像信号は、各画像において、エッジを検出したブロック（画素）を特定の色やパターンで強調した信号である。出力映像信号において、色エッジと白黒エッジを異なる色やパターンとしてもよいし、同じ色やパターンとしてもよい。
【００２５】
色エッジとは、画像に含まれるエッジ（輪郭）のうち、近傍画素間で色成分に大きな差がある色の境界部分のエッジである。白黒エッジとは、画像に含まれるエッジのうち、白と黒の境界部分のエッジである。
【００２６】
色エッジ判定部（色エッジ検出部）２１０は、ブロック分割部１００にて分割された画素ブロックに対して色エッジの有無を検出する。特に、色エッジ判定部２１０は、画素ブロックに含まれる複数の画素の色差に応じて色エッジを検出する。色エッジ判定部２１０は、色差算出部２１１、色差判定部２１２を備えている。
【００２７】
色差算出部２１１は、画素ブロック内の複数の画素の色差を算出する。特に、色差算出部２１１は、画素ブロック内の対角画素の色差の最大値を算出する。色差判定部２１２は、色差算出部２１１が算出した色差が所定のしきい値（色差しきい値）より大きい場合（しきい値以上の場合）、画素ブロック内に色エッジがあると判定する。
【００２８】
白黒エッジ判定部（白黒エッジ検出部）２２０は、色エッジ判定部２１０にて色エッジが検出されなかった画素ブロックに対して白黒エッジの有無を検出する。特に、白黒エッジ判定部２２０は、画素ブロックに含まれる複数の画素の輝度差及び色平均に応じて白黒エッジを検出する。白黒エッジ判定部２２０は、輝度差算出部２２１、色平均算出部２２２、輝度差及び色平均判定部２２３を備えている。
【００２９】
輝度差算出部２２１は、画素ブロック内の複数の画素の輝度差を算出する。特に、輝度差算出部２２１は、画素ブロック内の対角画素の輝度差の最大値を算出する。色平均算出部２２２は、画素ブロック内の複数の画素の色平均を算出する。特に、色平均算出部２２２は、画素ブロック内の対角画素の色平均を算出する。輝度差及び色平均判定部２２３は、輝度差算出部２２１が算出した輝度差が所定のしきい値（輝度差しきい値）よりも大きく（しきい値以上）、かつ、色平均算出部２２２が算出した色平均が所定のしきい値（色平均しきい値）よりも小さい場合（しきい値以下の場合）、画素ブロック内に白黒エッジがあると判定する。
【００３０】
図２は、本実施の形態に係るエッジ検出装置で実行されるエッジ検出方法（エッジ検出処理）を示している。図３は、図２の色エッジ判定処理の詳細を示しており、図４は、図２の白黒エッジ判定処理の詳細を示している。
【００３１】
図２に示すように、エッジ検出装置１に画像（映像）が入力されると（ステップＳ１００）、ブロック分割部１００は、入力画像に対し、縦（Ｉ）×横（Ｊ）のブロック分割処理を実行する（ステップＳ１１０）。ブロック分割部１００は、入力画像をＩ×Ｊ個の画素ブロックに分割する。
【００３２】
次いで、ループ処理が開始され（ステップＳ１２０〜Ｓ１８０）、エッジ検出部２００は、分割した全ブロック（ｉ，ｊ）に対して、ステップＳ１３０以降の処理を繰り返し実行する。ブロック（０，０）〜ブロック（Ｉ−１，Ｊ−１）の１つを順に選択し、選択した画素ブロックごとにエッジ判定を行う。
【００３３】
ループ処理では、まず、色エッジ判定部２１０は色エッジ判定処理を実行する（ステップＳ１３０）。図３に示すように、この色エッジ判定処理では、色差算出部２１１がブロック（ｉ，ｊ）の画素の色差を算出する（Ｓ１３１）。色差判定部２１２は、算出した色差としきい値を比較し（ステップＳ１３２）、色差がしきい値より大きい場合（しきい値以上の場合）、ブロック（ｉ，ｊ）に色エッジありと判定し（ステップＳ１３３）、色差がしきい値より小さい場合、ブロック（ｉ，ｊ）に色エッジなしと判定する（ステップＳ１３４）。
【００３４】
色エッジ判定処理（ステップＳ１３０）にて、色エッジあり（真：ＹＥＳ）と判定された場合、色エッジ判定部２１０は、判定されたブロック（ｉ，ｊ）を色エッジブロック（色エッジを含むブロック）に設定する（ステップＳ１４０）。
【００３５】
色エッジ判定処理（ステップＳ１３０）にて、色エッジなし（偽：ＮＯ）と判定された場合、白黒エッジ判定部２２０は白黒エッジ判定処理を実行する（ステップＳ１５０）。図４に示すように、この白黒エッジ判定処理では、輝度差算出部２２１がブロック（ｉ，ｊ）の画素の輝度差を算出し（ステップＳ１５１）、色平均算出部２２２がブロック（ｉ，ｊ）の画素の色平均を算出する（ステップＳ１５２）。輝度差及び色平均判定部２２３は、算出した輝度差及び色平均としきい値を比較し（ステップＳ１５２）、輝度差がしきい値よりも大きく（しきい値以上）、かつ、色平均がしきい値よりも小さい場合（しきい値以下の場合）、ブロック（ｉ，ｊ）に白黒エッジありと判定し（ステップＳ１５４）、輝度差がしきい値よりも小さい、または、色平均がしきい値よりも大きい場合、ブロック（ｉ，ｊ）に白黒エッジなしと判定する（ステップＳ１５５）。
【００３６】
白黒エッジ判定処理（ステップＳ１５０）にて、白黒エッジあり（真：ＹＥＳ）と判定された場合、白黒エッジ判定部２２０は、判定されたブロック（ｉ，ｊ）を白黒エッジブロック（白黒エッジを含むブロック）に設定する（ステップＳ１６０）。白黒エッジ判定処理（ステップＳ１５０）にて、白黒エッジなし（偽：ＮＯ）と判定された場合、白黒エッジ判定部２２０は、判定されたブロック（ｉ，ｊ）を非エッジブロック（エッジを含まないブロック）に設定する（ステップＳ１７０）。
【００３７】
以下、図２〜図４のエッジ検出処理の主なステップについて、さらに詳細に説明する。
【００３８】
ブロック分割処理（ステップＳ１１０）では、ブロック分割部１００は、対角画素の組み合わせが６パターン以上となる４×４画素以上の画素ブロックに画像を分割する。本実施の形態では、対角画素を参照して色エッジ及び白黒エッジを検出するため、対角画素が選択できれば、任意のブロックサイズでもよい。また、縦横のサイズが同じ正方形の画素ブロックに限らず、縦横のサイズが異なる長方形でもよい。例えば、２×２画素ブロックとしてもよいが、エッジ検出の精度を高めるためには、４×４画素以上が好ましい。本実施の形態では、４×４画素ブロックまたは８×８画素ブロックの例を示す。
【００３９】
色エッジ判定処理（ステップＳ１３０）では、図５、図６に示すように、分割された画素ブロックに対して色エッジ検出を行う。図５は４×４画素ブロックの検出例であり、図６は８×８画素ブロックの検出例である。
【００４０】
図５及び図６のように、１〜１２の番号の画素のそれぞれ対角に位置する対角画素の組み合わせを６パターン選択する。対角画素は、画素ブロックの端部（周辺部）の画素であり、対角線上の位置、もしくは、画素ブロックの中心に対して対称の位置（対向する位置）の画素である。１番、４番の画素に対し、それぞれ対角線上の位置（画素ブロックの中心に対して対称の位置）の７番、１０番の画素が対角画素である。２番、３番、５番、６番の画素に対し、それぞれ画素ブロックの中心に対して対称の位置の８番、９番、１１番、１２番の画素が対角画素である。
【００４１】
なお、図６の８×８画素ブロックにおいて、６パターン以上の対角画素の組み合わせを用いてエッジを検出してもよい。対角画素の組み合わせパターンをより多くすると、エッジ検出精度をより向上させることができ、また、対角画素の組み合わせパターンをより少なくすると、エッジ検出の演算量を削減できる。
【００４２】
色差算出部２１１は、図５または図６の６パターンの対角画素の色差を算出し、色差判定部２１２は、この６パターンにおいて色差が最大の１パターンが、あらかじめ設定したしきい値以上であれば色エッジが存在する画素ブロックと判定する（ステップＳ１３１〜Ｓ１３４）。
【００４３】
図７に示すように、ＹＣｂＣｒ色空間において、参照画素Ｐ、対角画素Ｑとし、ＰとＱの色差ＰＱを算出する。この色差の算出式を式１に示す。
【数１】
2014095935.tif 000003
【００４４】
式１は、ＹＣｂＣｒ色空間においてＣｂとＣｒの距離（ユークリッド距離）を算出している。色差算出部２１１は、式１のように、図５または図６における対角に位置する対角画素の色差成分の最大値ＭＡＸ（ＰＱｉ）を算出する。対角画素の色差成分に差があればＭＡＸ（ＰＱｉ）の値が大きくなり、差がなければＭＡＸ（ＰＱｉ）の値が小さくなる。対角画素に着目し色差を算出することにより、効率よく色エッジを検出できる。色差の最大値を算出することにより、効果的に色エッジを検出できる。式１の算出結果に対し、色エッジを判定するための色エッジ条件式を式２に示す。
【数２】
2014095935.tif 000004
【００４５】
式２の条件を満たした場合に、色エッジブロックであると判定する。Ｔｈ１（色差しきい値）はあらかじめ設定したしきい値である。色差判定部２１２は、式２のように、対角画素の色差の最大値がしきい値Ｔｈ１以上の場合、画素ブロックに色エッジが含まれると検出する。例えば、画像を８ｂｉｔカラー（１画素あたり２５６色）とした場合、Ｔｈ１は２００とする。
【００４６】
図８は、本実施の形態に係る色エッジ検出結果のイメージを示している。図８（ａ）は、入力画像を示している。この入力画像には、テクスチャ領域３０１と非テクスチャ領域３０２が含まれている。例えば、テクスチャ領域３０１は、芝生などの細かい模様の領域であり、非テクスチャ領域３０２は、空などほぼ均一の色の領域である。
【００４７】
図８（ｂ）は、図８（ａ）の入力画像に対し、従来技術のように輝度成分を用いてエッジ検出を行った結果のイメージである。図８（ｂ）に示すように、画素ブロックの輝度差を算出してエッジを検出すると、テクスチャ領域３０１と非テクスチャ領域３０２の境界で輝度差が大きいため、テクスチャ領域３０１のエッジ３０３を検出することができる。しかし、テクスチャ領域３０１内の細かい模様でも輝度差が大きいため、エッジ３０４と誤検出してしまう。
【００４８】
図８（ｃ）は、図８（ａ）の入力画像に対し、本実施の形態の色エッジ判定処理により色成分を用いてエッジ検出を行った結果のイメージである。図８（ｃ）に示すように、画素ブロックの色差を算出してエッジを検出することにより、テクスチャ領域３０１と非テクスチャ領域３０２の境界で色差が大きいため、テクスチャ領域３０１のエッジ３０３を検出することができる。また、テクスチャ領域３０１内の細かい模様では輝度差があり色差が少ないため、テクスチャ領域３０１内でほとんどエッジは検出されず、誤検出を抑止することができる。
【００４９】
白黒エッジ判定処理（ステップＳ１５０）では、白黒エッジ判定部２２０は、色エッジ判定部２１０にて検出されなかった画素ブロックに対して白黒エッジ判定を行う。分割した画素ブロックに白色画素と黒色画素が存在した場合、図７のＹＣｂＣｒ空間においては白色と黒色どちらも原点付近にプロットされる。よって、色差が小さい状態となるため、式２の条件を満たすことができず、色差情報だけでは注目度の高い白黒のエッジを検出することができない。この白黒エッジブロックの未検出を防ぐために本処理を行う。
【００５０】
図９に示すように、図５の４×４画素ブロックもしくは図６における８×８画素ブロックにおける６パターンの対角画素（画素ｉと画素ｉ＋６）の輝度（Ｙ）の差をＹｄｉｆｆとする。また、図１０に示すように、画素ブロックの参照する合計１２画素のＣｂ／Ｃｒ成分の平均値をＣｂＣｒＡｖｅとする。対角画素の６パターンのうちＹｄｉｆｆが最大となる１パターンが、あらかじめ設定したしきい値以上であり、かつ、１２画素のＣｂＣｒＡｖｅがあらかじめ設定したしきい値以下の場合に白黒エッジブロックとみなす。この輝度差Ｙｄｉｆｆの算出式を式３に示す。
【数３】
2014095935.tif 000005
【００５１】
式３はＹＣｂＣｒ色空間においてＹ(輝度)の差を算出している。輝度差算出部２２１は、式３のように、図５または図６における対角に位置する対角画素のＹ(輝度)の最大値ＭＡＸ（Ｙｄｉｆｆｉ）を算出する。対角画素の輝度に差があればＭＡＸ（Ｙｄｉｆｆｉ）の値が大きくなり、差がなければＭＡＸ（Ｙｄｉｆｆｉ）の値が小さくなる。対角画素に着目し輝度差を算出することにより、効率よく白黒エッジを検出できる。輝度差の最大値を算出することにより、効果的に白黒エッジを検出できる。色平均ＣｂＣｒＡｖｅの算出式を式４に示す。
【数４】
2014095935.tif 000006
【００５２】
式４は図５または図６における参照する合計１２画素のＣｂ／Ｃｒ平均値を算出している。色平均算出部２２２は、図５または図６における全ての対角画素の色平均ＣｂＣｒＡｖｅを算出する。なお、１２画素に限定する必要はなく４×４画素ブロックであれば最大１６画素、８×８画素ブロックであれば最大６４画素の平均のＣｂ／Ｃｒ平均値でも良い。算出する画素数をより多くすると、白黒エッジ判定の精度を向上することができ、また、算出する画素数をより少なくすると、白黒エッジ判定の演算量を削減できる。式３及び式４の算出結果に対し、白黒エッジを判定するための白黒エッジ条件式を式５に示す。
【数５】
2014095935.tif 000007
【００５３】
式５の両方を満たした場合に、白黒エッジブロックであると判定する。Ｔｈ２（輝度差しきい値）、Ｔｈ３（色平均しきい値）はあらかじめ設定したしきい値である。輝度差及び色平均判定部２２３は、式５のように、対角画素の輝度差の最大値がしきい値Ｔｈ２以上、かつ、参照画素の色平均がしきい値Ｔｈ３以下の場合、画素ブロックに白黒エッジが含まれると検出する。例えば、画像を８ｂｉｔカラー（１画素あたり２５６色）とした場合、Ｔｈ２を３５とし、Ｔｈ３を２５とする。
【００５４】
図１１は、本実施の形態に係る色エッジ及び白黒エッジを含むエッジ検出結果のイメージを示している。図１１（ａ）は、入力画像を示している。この入力画像には、人物が描かれた人物領域３１１、背景が描かれた背景領域３１２、テロップが描かれたテロップ領域３１３が含まれている。例えば、人物領域３１１はテクスチャ領域のように細かい模様の領域であり、背景領域３１２は非テクスチャ領域のようにほぼ均一の色の領域であり、テロップ領域３１３は白背景に黒文字の領域である。
【００５５】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の入力画像に対し、白黒エッジ判定部２２０の白黒エッジ判定処理を実行せず、色エッジ判定部２１０の色エッジ判定処理のみを実行した結果のイメージである。図１１（ｂ）に示すように、画素ブロックの色差を算出して、色エッジを検出すると、人物領域３１１と背景領域３１２で色差が大きいため、人物領域３１１のエッジ３１４を検出することができる。また、テロップ領域３１３と人物領域３１１及び背景領域３１２とで色差が大きいため、テロップ領域３１３のエッジ３１５を検出することができる。しかし、テロップ領域３１３内については、白と黒のみで色差が小さいため、文字のエッジを検出することができない。
【００５６】
図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の入力画像に対し、色エッジ判定部２１０の色エッジ判定処理と白黒エッジ判定部２２０の白黒エッジ判定処理を実行した結果のイメージである。図１１（ｃ）に示すように、図１１（ｂ）に加えて、さらに、色エッジを検出していない画素ブロックについて白黒エッジ判定を行うことにより、テロップ領域３１３内において、文字と背景で輝度差が大きく、色平均が小さいため、文字のエッジ３１６を検出することができる。したがって、図１１（ｃ）のように、物体の輪郭とテロップが同時に検出できる。
【００５７】
従来技術と本実施の形態の効果の比較を次の表１に示す。
【表１】
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【００５８】
従来技術において、輝度のみ、もしくは輝度と色差を同時に使ってエッジを検出する場合は、主に画像のエリア分割(セグメンテーション)手段として考えられていることが多く、その場合、テクスチャを過剰検出しても画像内の一つのエリアとみなすため、そもそもエッジとテクスチャの分離を考慮していないケースが多い。表１に示すように、輝度のみ、もしくは輝度と色差を同時に使ってエッジを検出すると、テクスチャの過剰検出が多数発生する問題がある。よって、物体輪郭検出には適していないことが分かる。
【００５９】
また、色差のみでエッジを検出する場合は、表１に示すように、テクスチャの過剰検出は減るが、白背景に黒色の文字テロップ、もしくはその逆の黒背景に白色の文字テロップなどの白黒エッジを検出できない問題がある。
【００６０】
本実施の形態は、これらの問題を鑑みてなされたものであり、第一の手段として輝度に影響されずに色の分離性を重視した色差のみによる色エッジ検出を行う。これによりテクスチャの誤検出を減らすことができる。次に第二の手段として、第一の手段では検出できない白黒エッジに対して、輝度と色差を使った白黒エッジ検出を行う。従来技術に色差を加えることで確実に白黒エッジを検出し、白黒以外のエッジの誤検出を減らすことができる。本実施の形態では、これらの処理順と組み合わせにより、従来技術では成し得なかった、テクスチャの過剰検出を抑えつつ、物体輪郭と白黒テロップを同時に検出することができ、精度よくエッジを検出することができる。
【００６１】
（実施の形態２）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１が１つのサイズの画素ブロックでエッジを検出したのに対し、本実施の形態は、複数のサイズの画素ブロックでエッジを検出する例である。
【００６２】
図１２は、本実施の形態に係るエッジ検出装置の構成を示している。図１２に示すように、本実施の形態に係るエッジ検出装置１は、図１のエッジ検出装置の構成に加えて、ブロック拡大部２３０を備えている。その他の構成は、図１と同様である。
【００６３】
ブロック拡大部（ブロックサイズ変更部）２３０は、色エッジ判定部２１０の色エッジ判定処理において、複数のサイズの画素ブロックで色エッジを検出するようにブロックサイズを拡大（変更）する。また、ブロック拡大部２３０は、白黒エッジ判定部２２０の白黒エッジ判定処理において、複数のサイズの画素ブロックで白黒エッジを検出するようにブロックサイズを拡大（変更）する。なお、図１３のエッジ検出方法が実現できれば、その他の機能ブロックの構成としてもよい。
【００６４】
図１３は、本実施の形態に係るエッジ検出装置で実行されるエッジ検出方法（エッジ検出処理）を示している。図２の処理の加えて、拡大された画素ブロックで色エッジを検出するため、ブロック拡大処理（ステップＳ２００）、色エッジ判定処理（ステップＳ２１０）が追加され、拡大された画素ブロックで白黒エッジを検出するため、ブロック拡大処理（ステップＳ２２０）、白黒エッジ判定処理（ステップＳ２３０）が追加されている。その他の処理は、図２と同様である。
【００６５】
図１３に示すように、エッジ検出装置１に画像が入力されると（ステップＳ１００）、ブロック分割部１００は、入力画像に対しブロック分割処理を行う（ステップＳ１１０）。この例では、図５のような４×４画素ブロックに分割する。
【００６６】
次いで、エッジ検出部２００は、分割された全ブロックに対して、ステップＳ１３０以降の処理を繰り返し実行する（ステップＳ１２０〜Ｓ１８０）。ループ処理では、色エッジ判定部２１０が、分割された４×４画素のブロック（ｉ，ｊ）に対し色エッジ判定を行う（ステップＳ１３０）。色エッジ判定は、図３と同様に、ブロック（ｉ，ｊ）の画素の色差を算出し（ステップＳ１３１）、算出した色差に応じて色エッジの有無を判定する（ステップＳ１３２）。具体的には式２を満たす場合にブロック（ｉ，ｊ）に色エッジありと判定する。
【００６７】
色エッジ判定処理（ステップＳ１３０）にて、４×４画素のブロック（ｉ，ｊ）に色エッジあり（真：ＹＥＳ）と判定された場合、ブロック拡大部２３０は、ブロックを拡大し、色エッジの検出範囲（探索範囲）を広げる（ステップＳ２００）。この例では、図１４に示すように、４×４画素ブロックを上下左右２画素ずつ追加して８×８画素ブロックに拡大する。ブロックサイズ（探索範囲）の拡大前と拡大後で各画素が重複していれば、拡大方法は任意でもよい。また、任意のサイズに拡大もしくは縮小してもよい。
【００６８】
次いで、色エッジ判定部２１０が、拡大された８×８画素の拡大ブロックに対し色エッジ判定を行う（ステップＳ２１０）。すなわち、図３と同様に、８×８画素の拡大ブロックの画素の色差を算出し（ステップＳ１３１）、算出した色差に応じて色エッジの有無を判定する（ステップＳ１３２）。具体的には式２を満たす場合に拡大ブロックに色エッジありと判定する。
【００６９】
色エッジ判定処理（ステップＳ２１０）にて、色エッジあり（真：ＹＥＳ）と判定された場合、色エッジ判定部２１０は、ブロック（ｉ，ｊ）（もしくは拡大ブロック）を色エッジブロックに設定する（ステップＳ１４０）。
【００７０】
本実施の形態では、４×４画素ブロックと８×８画素ブロックの両方の階層で色エッジが見つかった場合、すなわち、両方の階層で式２を満たす場合、色エッジブロックとする。これによりノイズや小さなテクスチャの誤検出を減らすことができる。
【００７１】
例えば、図１５のように画素パターンがノイズもしくはテクスチャパターン（黒色部分の画素）を含む場合、４×４画素ブロックでは１番と７番の対角画素の色差が大きいため色エッジありと判定し誤検出となる。しかし、図１６のように８×８画素ブロックでは、１番から１２番のどの対角画素の組み合わせでも色差が小さいため、色エッジなしと判定し誤検出とはならない。
【００７２】
色エッジ判定処理（ステップＳ１３０）にて、色エッジなし（偽：ＮＯ）と判定された場合、もしくは、拡大ブロックの色エッジ判定処理（ステップＳ２１０）にて、色エッジなし（偽：ＮＯ）と判定された場合、分割されたブロック（ｉ，ｊ）に対し白黒エッジ判定を行う（ステップＳ１５０）。白黒エッジ判定は、図４と同様に、ブロック（ｉ，ｊ）の画素の輝度差を算出し（ステップＳ１５１）、ブロック（ｉ，ｊ）の画素の色平均を算出し（ステップＳ１５２）、算出した輝度差及び色平均に応じて白黒エッジの有無を判定する（ステップＳ１５３）。具体的には式５を満たす場合にブロック（ｉ，ｊ）に白黒エッジありと判定する。
【００７３】
白黒エッジ判定処理（ステップＳ１５０）にて、４×４画素のブロック（ｉ，ｊ）に白黒エッジあり（真：ＹＥＳ）と判定された場合、ブロック拡大部２３０は、ブロックを拡大し、白黒エッジの検出範囲（探索範囲）を広げる（ステップＳ２２０）。例えば、色エッジ判定と同様に８×８画素ブロックに拡大する。
【００７４】
次いで、白黒エッジ判定部２２０が、拡大された８×８画素の拡大ブロックに対し白黒エッジ判定を行う（ステップＳ２３０）。すなわち、図４と同様に、８×８画素の拡大ブロックの画素の輝度差を算出し（ステップＳ１５１）、拡大ブロックの画素の色平均を算出し（ステップＳ１５２）、算出した輝度差及び色平均に応じて白黒エッジの有無を判定する（ステップＳ１５３）。具体的には式５を満たす場合に拡大ブロックに白黒エッジありと判定する。
【００７５】
白黒エッジ判定処理（ステップＳ２３０）にて、白黒エッジあり（真：ＹＥＳ）と判定された場合、白黒エッジ判定部２２０は、ブロック（ｉ，ｊ）（もしくは拡大ブロック）を白黒エッジブロックに設定する（ステップＳ１６０）。
【００７６】
本実施の形態では、色エッジ判定と同様に、４×４画素ブロックと８×８画素ブロックの両方の階層で白黒エッジが見つかった場合に、白黒エッジブロックとする。これによりノイズや小さなテクスチャを排除することができる。
【００７７】
なお、本実施の形態では、色エッジ判定及び白黒エッジ判定において、４×４画素ブロックと８×８画素ブロックの２階層の組み合わせでエッジを検出しているが、検出したいエッジの大きさに合わせてブロックサイズを８×８画素ブロックではなく、１２×１２画素ブロックなど可変にすることも可能であり、また階層を４×４画素ブロックと８×８画素ブロックの２階層の組み合わせだけではなく、更に１２×１２画素ブロックを含む３階層の組み合わせなどに増やして検出しても良い。色エッジ判定と白黒エッジ判定で異なる組み合わせとしてもよい。
【００７８】
以上のように、本実施の形態では、実施の形態１に加えて、複数のサイズの画素ブロックで色エッジ及び白黒エッジを判定し、複数の階層で見たエッジの有無を判定するため、テクスチャの誤検出を減らすことができる。したがって、実施の形態１より、さらに精度よくエッジを検出することができる。
【００７９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１      エッジ検出装置
１００  ブロック分割部
２００  エッジ検出部
２１０  色エッジ判定部
２１１  色差算出部
２１２  色差判定部
２２０  白黒エッジ判定部
２２１  輝度差算出部
２２２  色平均算出部
２２３  輝度差及び色平均判定部
２３０  ブロック拡大部
【図１】
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【図２】
2014095935.tif 000010
【図３】
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【図４】
2014095935.tif 000012
【図５】
2014095935.tif 000013
【図６】
2014095935.tif 000014
【図７】
2014095935.tif 000015
【図８】
2014095935.tif 000016
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2014095935.tif 000019
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2014095935.tif 000023
【図１６】
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