(57)【要約】【課題】画像内に存在する対象物の輪郭を効率よく、確実に抽出する。【解決手段】入力した点と入力ポインタの間を一定の太さを有するラバーバンドが表示され、入力する線分を該ラバーバンド内に入れるように点を入力させる。これによりオペレータは入力ポインタの位置を精密に決めて入力決定を行うという手間を省くことができ効率よく入力を行うことができる。しかし、入力した線分をそのまま表示させては正確さに欠ける輪郭が生成されてしまう。そこで入力した線分を画像に合わせて補正する処理を行うことにより画像に撮像されている地物に合った輪郭を生成することができる。【選択図】図２
2009116464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報処理装置を用いて、画像内に存在する対象物の輪郭情報を生成する輪郭情報生成方法であって、
入力された始点と終点で構成される線分を含む所定の範囲内の複数の線分を、輪郭構成線分候補として生成するステップと、
前記輪郭構成線分候補としての前記複数の線分のうち、エッジ強度値が最も高い線分を輪郭構成線分として抽出するステップと、
を備え、前記輪郭構成線分を用いて前記対象物の輪郭情報を生成することを特徴とする輪郭情報生成方法。
【請求項２】
前記生成するステップでは、前記始点と終点の入力に対応して、前記始点と終点で構成される線分を含み、この線分の法線方向に一定の幅を有するラバーバンドを表示部に表示し、前記ラバーバンドの範囲内の複数の線分を、前記輪郭構成線分候補とすることを特徴とする請求項１に記載の輪郭情報生成方法。
【請求項３】
前記抽出するステップでは、前記輪郭構成線分候補となる前記複数の線分のそれぞれについて、線分が通過する画像上の画素に対して勾配ベクトルを計算し、前記勾配ベクトルを計算した線分の法線ベクトルと前記勾配ベクトルとの内積から線分の法線方向へのエッジ強度値を計算し、このエッジ強度値が最も高い線分を前記輪郭構成線分として確定することを特徴とする請求項１又は２に記載の輪郭情報生成方法。
【請求項４】
画像内に存在する対象物の輪郭情報を生成する輪郭情報生成システムであって、
入力された始点と終点で構成される線分を含む所定の範囲内の複数の線分を、輪郭構成線分候補として生成する輪郭構成線分候補生成手段と、
前記輪郭構成線分候補としての前記複数の線分のうち、エッジ強度値が最も高い線分を輪郭構成線分として抽出する輪郭構成線分抽出手段と、
を備え、前記輪郭構成線分を用いて前記対象物の輪郭情報を生成することを特徴とする輪郭情報生成システム。
【請求項５】
前記輪郭構成線分候補生成手段は、前記始点と終点の入力に対応して、前記始点と終点で構成される線分を含み、この線分の法線方向に一定の幅を有するラバーバンドを表示部に表示し、前記ラバーバンドの範囲内の複数の線分を、前記輪郭構成線分候補とすることを特徴とする請求項４に記載の輪郭情報生成システム。
【請求項６】
前記輪郭構成線分抽出手段は、前記輪郭構成線分候補となる前記複数の線分のそれぞれについて、線分が通過する画像上の画素に対して勾配ベクトルを計算し、前記勾配ベクトルを計算した線分の法線ベクトルと前記勾配ベクトルとの内積から線分の法線方向へのエッジ強度値を計算し、このエッジ強度値が最も高い線分を前記輪郭構成線分として確定することを特徴とする請求項４又は５に記載の輪郭情報生成システム。
【請求項７】
コンピュータを請求項４乃至６の何れか１項に記載の輪郭情報生成システムとして機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輪郭情報生成方法及びシステム、並びにプログラムに関し、例えば、高空から撮影した画像から、画像内に撮像されている線分で構成された地物の輪郭を抽出する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネット上での電子地図サービスやカーナビの発展により電子地図の需要が急激に伸びている。しかし、電子地図は作成や更新を行うのに非常に多大な工数を要する。
【０００３】
それを解決する方法として、航空写真や衛星画像など高空から撮影した画像から自動的に地図の構成物である地物を抽出する技術が研究されている。例えば、特許文献１では、画像上に建物内の１点を入力することにより建物の形状を抽出するプログラムが提案されている。
【０００４】
また、オペレータによる手作業の入力を行う場合は、その入力補助手段として特許文献２に示すようなラバーバンドを表示させるのは広く一般的に使用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４１４２２号公報
【特許文献２】特開平７−１６８５５２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、特許文献１にあるような画像から自動的に地物の輪郭形状を抽出する技術は、現在のところ実用的なレベルにはいたっていない。なぜならば、空中写真は撮影状況や撮影された地物の状態が異なると、設定するパラメータをその都度変更する必要が生じ、そもそも抽出が困難な場合があるためである。
【０００７】
従って、未だにオペレータによる手作業の入力が一般的である。オペレータによる地物の輪郭入力において、オペレータは輪郭の接点、つまり線分と線分が交差する部分を目標に点を入力していくわけであるが、正確に入力するには次のような作業が必要となる。つまり、図１に示されるように、空中写真に撮像されている建物１００の輪郭をトレースする場合、まず描き始めの始点を決めるのに線分１０１と線分１０２の交点と思われる点１０４を認識する必要がある。はっきり交点が認識できる場合もあるが線分１０１と線分１０２の交わる部分がはっきりしない場合も多々ありその場合は始点の決定に時間を要してしまう。点１０４を入力した後、入力ポインタ１０７の動きに従い特許文献２に示すようなラバーバンド１０６が追随するが、このラバーバンドを線分１０２にあわせつつ、終点の線分１０２と線分１０３の交点と思われる点１０５を入力しなくてはならない。
【０００８】
以上のように、正確に入力するには効率を落とさざるを得ないという問題、さらに図形の正確さがオペレータによって異なってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、正確な線分の始点と終点の座標情報を入力する必要がなく、効率よくかつ正確に、輪郭を構成する線分を抽出することのできる方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、入力した点と入力ポインタの間を一定の太さを有するラバーバンドが表示され、入力する線分を該ラバーバンド内に入れるように点を入力させる。これによりオペレータは入力ポインタの位置を精密に決めて入力決定を行うという手間を省くことができ効率よく入力を行うことができる。しかし、入力した線分をそのまま表示させては正確さに欠ける輪郭が生成されてしまう。そこで、入力した線分を画像に合わせて補正する処理を行うことにより画像に撮像されている対象物に合った輪郭を生成する。
【００１１】
即ち、本発明による輪郭情報生成方法は、情報処理装置を用いて、画像内に存在する対象物の輪郭情報を生成する輪郭情報生成方法であって、入力された始点と終点で構成される線分を含む所定の範囲内の複数の線分を、輪郭構成線分候補として生成するステップと、輪郭構成線分候補としての前記複数の線分のうち、エッジ強度値が最も高い線分を輪郭構成線分として抽出するステップと、を備え、輪郭構成線分を用いて対象物の輪郭情報生成することを特徴とする。
【００１２】
上述の生成するステップでは、始点と終点の入力に対応して、始点と終点で構成される線分を含み、この線分の法線方向に一定の幅を有するラバーバンドを表示部に表示し、ラバーバンドの範囲内の複数の線分を、輪郭構成線分候補とする。
【００１３】
また、上述の抽出するステップでは、輪郭構成線分候補となる複数の線分のそれぞれについて、線分が通過する画像上の画素に対して勾配ベクトルを計算し、勾配ベクトルを計算した線分の法線ベクトルと勾配ベクトルとの内積から線分の法線方向へのエッジ強度値を計算し、このエッジ強度値が最も高い線分を輪郭構成線分として確定する。
【００１４】
さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、オペレータによる画像からの地物の輪郭入力作業において効率よく輪郭を抽出できるだけでなく、画像に撮像されている地物に合った輪郭を正確に抽出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
【００１７】
＜地物輪郭生成システムの構成＞
図２は、本発明の実施形態に係る地物輪郭生成システムの概略構成を示す図である。地物輪郭生成システム２０は、輪郭情報を生成する情報処理装置１００と、輪郭情報生成過程の線分情報や生成された輪郭情報を表示するモニタ２０６と、を備えている。
【００１８】
情報処理装置２００は、記憶装置２０１を有し、そこには画像データ２０２及び各画素の画素値ベクトルデータ２０３が格納されている。情報処理装置２００が画像データ２０２及び画素値ベクトルデータ２０３を重ね合わせることにより、モニタ２０６に地物の情報を映し出すことができる。
【００１９】
情報処理装置２００は、さらに、図５に対応する線分群を生成してモニタ２０６に表示する入力補助線表示手段（輪郭構成線分候補生成手段を含む）２０４と、線分群から適切な線分を選択する入力線分補正手段（輪郭構成線分抽出手段を含む）２０５とを有する。
【００２０】
オペレータ２０８は、マウス２０７等の入力手段を用いてモニタ２０６上で画像データに撮像されている地物の輪郭をトレースする。その際、入力補助線表示手段２０４により、複数の線分を包含できる程度の一定の太さを持ったラバーバンドが表示される。そして、線分を入力した際には入力線分補正手段２０５により入力した線が補正される。
【００２１】
＜入力画面の例＞
図３は、入力補助線表示手段２０４を用いて始点と終点間に線分を引く際の入力画面の一例を示す図である。図３に示されるように、描画しようとしている線分の始点と終点は、一定の太さを有するラバーバンド３０６がカバーする範囲内に含まれていればよい。従って、オペレータ２０８が決定した始点と終点とが、地物の輪郭を構成する実際の線分の視点と終点と異なっていても、ラバーバンド３０６がカバーする範囲内であれば輪郭構成線分を確定する上で問題はない。
【００２２】
例えば、始点３０４と終点３０５を含む線分３０２を描画したい場合、初期ラバーバンド３０８内に始点３０４が含まれるように入力ポインタ３０７を動かしてクリックし、その後、ラバーバンド３０６内に終点３０５が含まれるように入力ポインタ３０７を動かしてクリックする。その際、描画したい線分３０２はラバーバンド３０６内に含まれているはずである。このようにあまり入力ポインタを打つべき点に正確に合わせようとせずに、ラバーバンド３０６内に描画しようとする線分が含まれるようにしていけばよい。
【００２３】
＜輪郭図形確定処理＞
図４は、入力された始点と終点とで定まる線分に基づいて図形を確定する処理を説明するためのフローチャートである。
【００２４】
まず、ステップＳ４００では、入力された線分情報を基に、入力補助線表示手段２０４は、線分の候補となる線分をすべて挙げる。より詳細には、図５で示されるような処理が実行されて、候補となる線分がすべて求められる。つまり、入力された線分５００に関し、線分５００を構成する端点５０１と５０２から線分５００に対して垂直な線分５０４及び５０５をラバーバンド５０３の端部に交わるまで引く。その線分を均等に分割して線分５０４と線分５０５上に複数の点５０６及び５０７を作成する。分割の仕方は間隔が画像のピクセルの大きさ程度とする。点群５０６と点群５０７を結ぶすべての線分の組み合わせを求め、これらを候補の線分群５０８とする。よって、例えば、線分５０５及び５０６上に分割点が１０個（ピクセル）ずつあるとすれば、線分の数は１０×１０＝１００個となる。
【００２５】
次に、ステップＳ４０１では、入力線分補正手段２０５は、ステップＳ４００で求められた各線分の候補に対して画像上のエッジの強度値を計算し、そのエッジ強度値を比較して一番大きな値を持つ線分を補正後線分として確定する。より詳細には、図６で示されるような処理が実行される。つまり、図６で示されるように、まずステップＳ６００で、各候補線分６０４が通過する画像上の画素６０５をすべて求める。そして、ステップＳ６０１で、各画素に対してＳｏｂｅｌフィルタを用いて各画素の勾配ベクトル（ｖｉ）６０６を求める。なお、Ｓｏｂｅｌフィルタの構成を図７に示す。ベクトルデータ格納部２０３から読み出した、注目画素の周辺の各画素素値ベクトルに対して、図７で示されるフィルタ係数を掛けることにより勾配ベクトルを生成するのである。直線６０４に対して強いエッジが存在すれば、勾配ベクトル（ｖｉ）６０６は直線６０４の法線方向を向いた長さの長いベクトルとなる。また、ステップＳ６０２では、直線６０４の単位法線ベクトルを（ｎ）６０７として、勾配ベクトル（ｖｉ）６０６と法線（ｎ）６０７の内積を求める。すべての画素６０５に対してこの内積を求める。そして、それら内積の合計値をエッジ強度値（Ｓ）６０８とし、すべて線分候補に対してエッジ強度値（Ｓ）を求める。ステップＳ６０３では、エッジ強度値（Ｓ）の値が一番大きい線分を補正後線分とする（ステップ６０３）。
【００２６】
最後に、ステップＳ４０２では、情報処理装置２００は、図形の接点を求めるのに補正後の線分同士の交点を利用して図形を確定する。なお、ステップＳ４０２において、トリミング処理を併せて実行しても良い。つまり、各線分の少なくとも一方か短すぎたて交点に足りない場合、或いは、各線分の少なくとも一方が長すぎて交点から線分がはみ出ている場合に、当該交点が線分の始点（終点）となるようにトリミング処理を実行する。
【００２７】
＜まとめ＞
以上の本実施形態では、高空から撮影した画像から、線分で構成された対象地物の輪郭を抽出する例に説明したが、これに限らず、画像内に存在する対象物の輪郭を抽出際に広く適用できる。
【００２８】
本実施形態では、オペレータによって入力された始点と終点で構成される線分を含む所定の範囲内の複数の線分を、輪郭構成線分候補として生成する。また、輪郭構成線分候補としての複数の線分のうち、エッジ強度値が最も高い線分を輪郭構成線分として抽出する。そして、これらの工程を繰り返して得られた複数の輪郭構成線分を用いて対象物の輪郭情報を生成する。このようにすることにより、オペレータとしても輪郭を構成する線分の始点と終点を正確に入力する必要がなくなり、対象物の輪郭確定作業が非常に効率的になる。
【００２９】
また、上述の所定の範囲内については、始点と終点で構成される線分を含み、この線分の法線方向に一定の幅（太さ）を有するラバーバンドを表示部に表示し、ラバーバンドの範囲内の複数の線分を、輪郭構成線分候補とする。このようにすることにより、オペレータは、対象物の輪郭を構成する１つの線分について、ラバーバンド内にその線分の始点と終点が含まれてさえいれば、適正に輪郭を構成する線分を確定できるので、非常に効率がよく、輪郭確定作業にストレスを感じることが少なくなる。
【００３０】
さらに、輪郭構成線分候補となる複数の線分のそれぞれについて、線分が通過する画像上の画素に対して勾配ベクトルを計算し、勾配ベクトルを計算した線分の法線ベクトルと勾配ベクトルとの内積から線分の法線方向へのエッジ強度値を計算し、このエッジ強度値が最も高い線分を輪郭構成線分として確定する。このようにすることにより、確実に輪郭を構成する線分を候補の中から確定することができる。
【００３１】
なお、本発明は、実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピィ（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどが用いられる。
【００３２】
また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ上のメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータのＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。
【００３３】
また、実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを、ネットワークを介して配信し、当該コードがシステム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ-ＲＷ、ＣＤ-Ｒ等の記憶媒体に格納され、そのシステム又は装置のコンピュータ(又はＣＰＵやＭＰＵ)が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して当該機能を実行するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】一般的なラバーバンド機能を用いた入力画面例である。
【図２】本発明の実施形態による地物輪郭生成システムの概略構成例を示す図である。
【図３】本発明の入力補助線表示手段を用いた入力画面例である。
【図４】入力した線分を元に図形を確定する流れを示した図である。
【図５】候補となる線分をすべて求める方法を示した図である。
【図６】候補線分群から補正後の線分を決定する方法を示した図である。
【図７】Ｓｏｂｅｌフィルタを示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００…画像に撮像されている地物  １０１…地物を構成する線分  １０２…地物を構成する線分  １０３…地物を構成する線分  １０４…線分を描画する際の始点  １０５…線分を描画する際の終点  １０６…一般的なラバーバンド  １０７…入力ポインタ  ２００…情報処理装置  ２０１…記憶装置  ２０２…画像データ  ２０３…ベクトルデータ  ２０４…入力補助線表示手段  ２０５…入力線分補正手段  ２０６…モニタ  ２０７…マウス  ２０８…オペレータ  ３００…画像に撮像されている地物  ３０１…地物を構成する線分  ３０２…地物を構成する線分  ３０３…地物を構成する線分  ３０４…線分を描画する際の始点  ３０５…線分を描画する際の終点  ３０６…一定の太さを有するラバーバンド  ３０７…入力ポインタ  ３０８…１点目を入力する際のラバーバンド  ４００…線分の候補をすべて挙げるステップ  ４０１…各線分のエッジ強度値を計算して比較し、エッジ強度値が一番高い線分を補正後線分とするステップ  ４０２…図形の接点を補正後線分の交点として求めるステップ  ５００…入力した線分  ５０１…入力した線分の始点  ５０２…入力した線分の終点  ５０３…一定の太さを有するラバーバンド  ５０４…入力した線分の始点を通り入力した線分と直角を形成する線分  ５０５…入力した線分の終点を通り入力した線分と直角を形成する線分  ５０６…線分５０４を等間隔に分割した点群  ５０７…線分５０５を等間隔に分割した点群  ５０８…候補となる線分群  ６００…各線分の通過する画像上の画素を求めるステップ  ６０１…Ｓｏｂｅｌフィルタを用いて各画素の勾配ベクトルを求めるステップ  ６０２…直線の単位法線ベクトルと勾配ベクトルの内積を合計したエッジ強度値を求めるステップ  ６０３…エッジ強度値が一番大きな線分を補正後線分とするステップ  ６０４…候補線分  ６０５…線分が通過する画像上の画素  ６０６…勾配ベクトル  ６０７…直線の単位法線ベクトル  ６０８…エッジ強度値の計算式
【図１】
2009116464.tif 000003
【図２】
2009116464.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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