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JP5087151B2 - Image processing method, image processing apparatus, and image processing program - Google Patents
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JP5087151B2 - Image processing method, image processing apparatus, and image processing program - Google Patents

Image processing method, image processing apparatus, and image processing program Download PDF

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Description

本発明は、濃淡画像から連続した線分を抽出する画像処理方法、画像処理装置及び画像処理プログラムに関し、特に、線分の成長方向を考慮して、濃淡画像から線状に連結した領域を抽出するための画像処理方法、画像処理装置及び画像処理プログラムに関する。   The present invention relates to an image processing method, an image processing apparatus, and an image processing program for extracting continuous line segments from a grayscale image, and in particular, extracts a linearly connected region from a grayscale image in consideration of the growth direction of the line segment. The present invention relates to an image processing method, an image processing apparatus, and an image processing program.

近年の個人認証技術の高度化の要求に伴い、生体(被検体)を撮像して得られた画像データを用いて、個人認証する技術が多数提供されている。例えば、手足の指紋、目の網膜、顔面、血管など個人を区別できる部分を、撮像して、撮像画像からこれらの特徴部分を抽出し、個人認証する。このような個人認証に適する部分は、比較的、連続した線分で構成されている部分が最適である。   With the recent demand for advanced personal authentication technology, many technologies for personal authentication using image data obtained by imaging a living body (subject) have been provided. For example, a part such as a fingerprint of a limb, a retina of the eye, a face, or a blood vessel that can distinguish an individual is imaged, and these characteristic parts are extracted from the captured image, and personal authentication is performed. The part suitable for such personal authentication is most suitable a part composed of relatively continuous line segments.

一方、撮像画像は、周囲の環境や撮像状態により、比較的コントラストが低く、且つ雑音も含んでいるため、このような連続した線分を正確に抽出する技術には、工夫が必要となる。この画像から、連続した線分を抽出する技術として、エッジ強調処理や、線分の追跡を行うモルフォロジー(Morphology)処理を行うことは、有効である。   On the other hand, since the captured image has a relatively low contrast and includes noise depending on the surrounding environment and imaging state, a technique is required for the technique for accurately extracting such continuous line segments. As a technique for extracting continuous line segments from this image, it is effective to perform edge enhancement processing and morphology processing for tracking line segments.

従来、このモルフォロジー技術を利用して、撮像画像を2値化した後、モルフォロジー関数や、ガウシアンラプラシアンフィルタを用いて、線分を抽出することが提案されている(特許文献1参照)。しかしながら、2値化した後の画像に適用することは、撮像画像から得られたグレースケールデータを利用しないため、正確な線分検出は、困難である。   Conventionally, it has been proposed to extract a line segment using a morphological function or a Gaussian Laplacian filter after binarizing a captured image using this morphological technique (see Patent Document 1). However, applying to an image after binarization does not use grayscale data obtained from a captured image, so that accurate line segment detection is difficult.

又、従来、グレースケールデータにモルフォロジー処理を行う方法として、目の網膜画像から血管像などの線分抽出のため、グレースケールデータを、モルフォロジー処理の一つである、オープン処理とトップハット処理することが提案されている(非特許文献1参照)。   Conventionally, as a method of performing morphological processing on grayscale data, grayscale data is subjected to open processing and top-hat processing, which is one of morphological processing, in order to extract line segments such as blood vessel images from the retina image of the eye. Has been proposed (see Non-Patent Document 1).

特開2004−329825号公報(図3)Japanese Patent Laying-Open No. 2004-329825 (FIG. 3)

論文「Segmentation of Vessel-Like Pattern Using Mathematical Morphology and Curvature Evaluation」(F.Zana,J.C.Klein, IEEE Trans.Image Processing,vol.10,pp1010−1019,July 2001)Paper “Segmentation of Vessel-Like Pattern Using Mathematical Morphology and Curvature Evaluation” (F. Zana, JC Klein, IEEE Trans. Image Processing, vol. 10, pp1010-1019, July 2001)

しかしながら、モルフォロジー処理は、連結した線分抽出に有効であるが、画像のコントラストが低いと、連結しない線分も抽出してしまい、線分抽出精度の低下をもたらすという問題がある。   However, the morphological process is effective for extracting connected line segments, but if the contrast of the image is low, line segments that are not connected are also extracted, resulting in a decrease in line segment extraction accuracy.

従って、本発明の目的は、画像にコントラストの差があっても、画像のグレースケールデータからモルフォロジー処理を用いて、連結した線分を抽出するための画像処理方法、画像処理装置及び画像処理プログラムを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an image processing method, an image processing apparatus, and an image processing program for extracting connected line segments using morphological processing from grayscale data of an image even if there is a difference in contrast between images. Is to provide.

又、本発明の他の目的は、撮像環境に影響されず、画像のグレースケールデータからモルフォロジー処理を用いて、連結した線分を抽出するための画像処理方法、画像処理装置及び画像処理プログラムを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an image processing method, an image processing apparatus, and an image processing program for extracting connected line segments using morphological processing from grayscale data of an image without being affected by an imaging environment. It is to provide.

更に、本発明の他の目的は、生体撮像画像のグレースケールデータからモルフォロジー処理を用いて、連結した線分を抽出するのに好適な画像処理方法、画像処理装置及び画像処理プログラムを提供することにある。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an image processing method, an image processing apparatus, and an image processing program suitable for extracting connected line segments from a gray scale data of a living body captured image using morphological processing. It is in.

この目的の達成のため、本発明のグレースケールの撮像画像から線分要素を抽出する画像処理方法は、前記撮像画像に従う画像に対し、オペレータを、複数方向に走査し、各方向の抽出画像から線状要素を抽出するモルフォロジー処理を実行するステップと、前記モルフォロジー処理された画像の比較的高い第1の輝度レベル以上の比較的コントラスト比の高い領域と、比較的低い第2の輝度レベル以上の比較的コントラスト比の低い領域を抽出するステップと、前記比較的コントラスト比の高い領域が存在する前記比較的コントラスト比の低い領域の線状要素を、連続した線分要素として抽出するステップを有する。
In order to achieve this object, the image processing method for extracting a line segment element from a grayscale captured image according to the present invention scans an image according to the captured image in a plurality of directions, and extracts the extracted image from each direction. Performing a morphological process of extracting linear elements; a relatively high contrast ratio area above a relatively high first brightness level of the morphologically processed image ; and a relatively low second brightness level or above. Extracting a region having a relatively low contrast ratio; and extracting a linear element in the region having a relatively low contrast ratio where the region having a relatively high contrast ratio exists as a continuous line segment element.

又、本発明のグレースケールの撮像画像から線分要素を抽出する画像処理装置は、被検体を撮像する撮像装置と、前記撮像装置が撮像した前記撮像画像に従う画像に対し、オペレータを、複数方向に走査し、各方向の抽出画像から線状要素を抽出するモルフォロジー処理を実行し、前記モルフォロジー処理された画像の比較的高い第1の輝度レベル以上の比較的コントラスト比の高い領域と、比較的低い第2の輝度レベル以上の比較的コントラスト比の低い領域を抽出し、前記比較的コントラスト比の高い領域が存在する前記比較的コントラスト比の低い領域の線状要素を、連続した線分要素として抽出する線分抽出装置を有する。
An image processing apparatus for extracting line segment elements from a grayscale captured image according to the present invention includes: an imaging apparatus that captures a subject; and an operator in a plurality of directions with respect to an image according to the captured image captured by the imaging apparatus. And performing a morphological process for extracting linear elements from the extracted image in each direction, and a relatively high contrast ratio region of a relatively high first luminance level of the morphologically processed image ; A region having a relatively low contrast ratio that is equal to or higher than the low second luminance level is extracted, and the linear element in the region having the relatively low contrast ratio in which the region having the relatively high contrast ratio exists is used as a continuous line segment element. It has a line segment extraction device for extraction.

更に、本発明では、好ましくは、前記撮像画像に従う画像を2値化して、前記モルフォロジー処理を実行する前記撮像画像の抽出領域を選択するステップを更に有する。   Furthermore, the present invention preferably further includes a step of binarizing the image according to the captured image and selecting an extraction region of the captured image on which the morphological processing is executed.

更に、本発明では、好ましくは、前記グレースケールの撮像画像を、平滑化し、且つエッジ強調処理して、前記撮像画像に従う画像を作成するステップを更に有する。   Furthermore, in the present invention, preferably, the method further includes a step of smoothing and edge enhancement processing the grayscale captured image to create an image according to the captured image.

更に、本発明では、好ましくは、前記抽出された線分要素を平滑化し、且つエッジ強調処理するステップと、前記平滑化且つエッジ強調された線分要素を2値化して、線分データを作成するステップを更に有する。   Furthermore, in the present invention, preferably, the extracted line segment element is smoothed and edge-enhanced, and the smoothed and edge-enhanced line segment element is binarized to generate line segment data. The method further includes the step of:

更に、本発明では、好ましくは、前記モルフォロジー処理を実行するステップは、前記オペレータを、複数方向に走査し、各方向のオープン処理画像を作成するステップと、前記撮像画像に従う画像から前記各方向のオープン処理画像とから前記各方向のトップハット処理画像を作成するステップと、前記各方向のトップハット処理画像を加算して、前記線状要素を抽出するステップからなる。   In the present invention, it is preferable that the step of executing the morphological processing includes the step of scanning the operator in a plurality of directions to create an open processed image in each direction, and an image in each direction from the image according to the captured image. The method includes a step of creating a top hat processed image in each direction from an open processed image, and a step of extracting the linear elements by adding the top hat processed image in each direction.

更に、本発明では、好ましくは、前記線分要素を抽出するステップは、前記撮像画像に従う画像のコントラストの高い可能性のある領域を指定するステップと、前記モルフォロジー処理された画像の前記指定された領域に対し、比較的コントラスト比の高い領域と比較的コントラスト比の低い領域を抽出するステップと、前記比較的コントラスト比の高い領域に連結する前記比較的コントラスト比の低い領域の線状要素を、線分要素として抽出するステップを有する。   In the present invention, it is preferable that the step of extracting the line segment element includes a step of designating a region having a high contrast potential of the image according to the captured image, and the designation of the morphologically processed image. Extracting a region having a relatively high contrast ratio and a region having a relatively low contrast ratio with respect to the region, and a linear element of the region having a relatively low contrast ratio connected to the region having a relatively high contrast ratio, Extracting as line segment elements.

更に、本発明では、好ましくは、前記領域を抽出するステップは、前記指定された領域の輝度の頻度ヒストグラムを計算するステップと、前記頻度ヒストグラムから前記比較的コントラスト比の高い領域と比較的コントラスト比の低い領域を抽出するステップとを有する。   In the present invention, it is preferable that the step of extracting the region includes a step of calculating a frequency histogram of luminance of the designated region, a region having a relatively high contrast ratio from the frequency histogram, and a relatively contrast ratio. And extracting a low region.

更に、本発明では、好ましくは、前記抽出ステップは、前記頻度ヒストグラムから比較的コントラスト比の低い領域として、比較的輝度レベルの低いマスク領域と、比較的コントラスト比の高い領域として、比較的輝度レベルの高いマーカー領域を抽出するステップとを有する。   Furthermore, in the present invention, it is preferable that the extraction step includes a relatively low brightness level as a relatively low contrast level area as a relatively low contrast ratio area and a relatively high contrast ratio area from the frequency histogram. Extracting a high marker area.

更に、本発明では、好ましくは、前記線分要素として抽出するステップは、前記マーカー領域を有するマスク領域を、前記線分要素として、抽出するステップからなる。   Furthermore, in the present invention, it is preferable that the step of extracting as the line segment element includes a step of extracting a mask area having the marker area as the line segment element.

本発明では、モルフォロジー処理された画像の比較的高い第1の輝度レベル以上の比較的コントラスト比の高い領域と、比較的低い第2の輝度レベル以上の比較的コントラスト比の低い領域を抽出し、比較的コントラスト比の高い領域が存在する比較的コントラスト比の低い領域の線状要素を連続した線分要素として抽出するため、コントラスト比の高い部分から線分の成長方向に連続するコントラスト比の低い部分も、1つの線分として、抽出するため、コントラスト比によらず、精度良く線分抽出できる。
In the present invention, a region having a relatively high contrast ratio of a relatively high first luminance level and a region having a relatively low contrast ratio of a relatively low second luminance level are extracted from the morphologically processed image. Since the line elements in the relatively low contrast ratio area where there is a relatively high contrast ratio area are extracted as continuous line segment elements , the contrast ratio is continuously low from the high contrast ratio portion in the line segment growth direction. Since the portion is also extracted as one line segment, the line segment can be accurately extracted regardless of the contrast ratio.

本発明の一実施の形態の画像処理装置の構成図である。1 is a configuration diagram of an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1の線分抽出部の構成図である。It is a block diagram of the line segment extraction part of FIG. 図1、図2の撮像画像例の説明図である。It is explanatory drawing of the captured image example of FIG. 1, FIG. 図3のLoG Flter処理後の画像例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of an image after the LoG Filter process of FIG. 図4の画像からの領域選択画像例の説明図である。It is explanatory drawing of the area | region selection image example from the image of FIG. 図4のモルフォロジー処理後の画像例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of an image after the morphological process of FIG. 図6の抽出対象選択処理後の画像例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of an image after the extraction object selection process of FIG. 図7のLoG Flter処理後の画像例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of an image after the LoG Filter process of FIG. 図8の2値化処理後の画像例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of an image after the binarization process of FIG. 図2のLoG Flter処理の説明図である。It is explanatory drawing of the LoG Filter process of FIG. 図2の領域選択処理及びトップハットサイメンション処理フロー図である。FIG. 3 is a flowchart of region selection processing and top hat summation processing in FIG. 2. 図11の領域選択処理の説明図である。It is explanatory drawing of the area | region selection process of FIG. 図11のオープニング処理の説明図である。It is explanatory drawing of the opening process of FIG. 図11の領域選択処理及びトップハットサイメンション処理の説明図である。It is explanatory drawing of the area | region selection process of FIG. 11, and a top hat summation process. 図11のトップハットサイメンション処理の説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of the top hat summation process of FIG. 11. 図2の抽出領域選択処理フロー図である。FIG. 3 is an extraction area selection processing flowchart of FIG. 2. 図16の領域指定処理の説明図である。It is explanatory drawing of the area | region designation | designated process of FIG. 図16のヒストグラム作成、マスク領域、マーカー領域検出処理の説明図である。It is explanatory drawing of the histogram creation of FIG. 16, a mask area | region, and a marker area | region detection process. 図16の再構築処理の説明図である。It is explanatory drawing of the reconstruction process of FIG. 図2のLoG Filter処理の説明図である。It is explanatory drawing of the LoG Filter process of FIG. 図20のLoG Filter処理による線分抽出動作の説明図である。It is explanatory drawing of the line segment extraction operation | movement by the LoG Filter process of FIG.

以下、本発明の実施の形態を、画像処理装置、画像処理方法、他の実施の形態の順で説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the order of an image processing apparatus, an image processing method, and other embodiments.

**画像処理装置**
図1は、本発明の一実施の形態の画像処理装置の構成図、図2は、図1の線分抽出部の構成図、図3乃至図9は、図2の線分抽出部の画像処理例の説明図である。尚、図3乃至図9は、被検体画像として、肌表面の紋様の線分抽出処理を例に示すが、網膜血管像等の生体の線分抽出にも適用できる。
** Image processing device **
1 is a configuration diagram of an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a line segment extraction unit in FIG. 1, and FIGS. 3 to 9 are images of a line segment extraction unit in FIG. It is explanatory drawing of a process example. 3 to 9 show an example of line segment extraction processing of a skin surface pattern as an object image, but it can also be applied to extraction of a line segment of a living body such as a retinal blood vessel image.

図1に示すように、撮像装置2は、被検体5を撮像する。撮像装置2は、被検体5に、所望の波長の光を照射する光照射部3と、被検体5からの反射光を受光し、電気信号(画像信号)に変換する光学系撮像部4とを有する。光学系撮像部4は、例えば、レンズ等の光学機構と、受光像を画像信号に変換するイメージセンサ(例えば、CMOSイメージセンサ)とから構成される。   As shown in FIG. 1, the imaging device 2 images the subject 5. The imaging apparatus 2 includes a light irradiation unit 3 that irradiates a subject 5 with light having a desired wavelength, an optical imaging unit 4 that receives reflected light from the subject 5 and converts the light into an electrical signal (image signal). Have The optical imaging unit 4 includes, for example, an optical mechanism such as a lens and an image sensor (for example, a CMOS image sensor) that converts a received light image into an image signal.

光学系撮像部4のイメージセンサは、例えば、横640画素、縦480画素のイメージセンサで構成され、各画素の受光量に応じた大きさの電気信号を、線分抽出部1に出力する。線分抽出部1は、光学系撮像部4のイメージセンサからの画像信号(アナログ信号)を、グレースケールのデジタル信号に変換し、変換したデジタル画像信号から線分を抽出する。   The image sensor of the optical system imaging unit 4 is composed of, for example, an image sensor having 640 pixels in the horizontal direction and 480 pixels in the vertical direction, and outputs an electric signal having a magnitude corresponding to the amount of light received by each pixel to the line segment extracting unit 1. The line segment extraction unit 1 converts an image signal (analog signal) from the image sensor of the optical system imaging unit 4 into a grayscale digital signal, and extracts a line segment from the converted digital image signal.

図2により、線分抽出部1の線分抽出処理を説明する。撮像画像は、グレースケールのデジタル信号で格納されている。LOG Filter処理40は、グレースケール画像データを、平滑化し、ノイズを除去し、且つ2回微分して、画像のエッジを強調する。例えば、図3のようなグレースケールの撮像画像(例えば、肌表面の撮像画像)G1に、LOG Filter処理40を実行すると、平滑化(積分)により、ノイズが除去され、且つ微分により、画像のエッジが強調され、図4のような画像(ぼんやりとした線分画像)G2が得られる。   The line segment extraction process of the line segment extraction unit 1 will be described with reference to FIG. The captured image is stored as a grayscale digital signal. The LOG Filter process 40 smooths grayscale image data, removes noise, and differentiates twice to enhance the edges of the image. For example, when the LOG Filter process 40 is executed on a grayscale captured image (for example, a captured image of the skin surface) G1 as shown in FIG. 3, noise is removed by smoothing (integration), and the image is differentiated by differentiation. The edge is emphasized, and an image (blurred line segment image) G2 as shown in FIG. 4 is obtained.

2値化による領域選択処理42は、この画像G2を、所定の閾値で、2値化し、後述するモルフォロジー処理の一つであるトップハットサイメンション処理を行う領域を選択する。例えば、図4に示すような、LOG Filter処理された画像G2を2値化すると、図5のような領域選択画像が得られる。図5では、黒い部分が、トップハットサイメンション処理44を行う領域として、選択される。   In the binarization region selection processing 42, the image G2 is binarized with a predetermined threshold value, and a region to be subjected to top hat summation processing which is one of morphological processing described later is selected. For example, when the image G2 subjected to the LOG Filter process as shown in FIG. 4 is binarized, an area selection image as shown in FIG. 5 is obtained. In FIG. 5, the black portion is selected as an area for performing the top hat summation process 44.

次に、トップハットサイメンション処理44は、LOG Filter処理された画像G2から、連続した線状成分を抽出する。このため、トップハットサイメンション処理44は、画像G2に対し、所定長の画素(エレメント又はオペレータという)を所定方向に走査して、オペレータが輝度レベルの高い方向に侵入できる上部包絡線画像を作成するオープニング処理44−1と、元の画像G2から上部包絡線画像を差し引き、トップハット画像を作成し、複数の走査方向のトップハット画像を画素単位に加算するトップハットサイメンション処理44−2とからなる。   Next, the top hat summation process 44 extracts continuous linear components from the image G2 subjected to the LOG Filter process. Therefore, the top hat summation process 44 scans a predetermined length of pixels (referred to as an element or an operator) in a predetermined direction with respect to the image G2, and creates an upper envelope image that allows the operator to enter in a direction with a high luminance level. An opening process 44-1 to perform, a top hat image process 44-2 for subtracting the upper envelope image from the original image G2, creating a top hat image, and adding a plurality of top hat images in the scanning direction in units of pixels; Consists of.

例えば、図4の画像G2をトップハットサイメンション処理すると、図6に示すように、孤立した線分は、除去され、連続した線状成分(図6の白い部分)のみの画像G4が得られる。ここで、本実施例では、前述の領域選択された部分(図5)のみ、即ち、連続した線分が存在する可能性がある領域に対し、トップハットサイメンション処理44を実施する。   For example, when the top hat summation process is performed on the image G2 in FIG. 4, as shown in FIG. 6, the isolated line segment is removed, and an image G4 having only a continuous linear component (white portion in FIG. 6) is obtained. . Here, in the present embodiment, the top hat summation process 44 is performed only on the above-described area selected portion (FIG. 5), that is, on an area where a continuous line segment may exist.

モルフォロジー処理であるトップハットサイメンション処理44を、画像全体(前述の例では、30万画素分)に、複数方向で行うと、処理時間が長くなる。線分の方向は、不特定多数であるため、連続線分の抽出を精度良く行うには、走査方向は多い程、好ましく、例えば、12方向(30度毎の)の走査を行うと良い。この場合には、連続した線分の抽出処理の時間が長くなる。この抽出処理時間を短くするため、この実施の形態のように、連続した線分が存在する可能性がある領域に対し、トップハットサイメンション処理44を実施することは、有効である。   If the top hat summation process 44, which is a morphological process, is performed in a plurality of directions on the entire image (300,000 pixels in the above example), the processing time becomes long. Since the number of line segments is an unspecified number, it is preferable that the number of scanning directions is larger in order to extract continuous line segments with high accuracy. For example, scanning in 12 directions (every 30 degrees) is preferable. In this case, the time for the continuous line segment extraction process becomes longer. In order to shorten the extraction processing time, it is effective to perform the top hat summation processing 44 on an area in which a continuous line segment may exist as in the present embodiment.

次に、グレースケールデータを対象とすると、連続した線分内で、コントラスト比が異なる部分が存在する場合がある。このため、このトップハットサイメンション処理した線分画像を、2値化して、線分抽出する場合には、コントラスト比の低い部分は、コントラスト比の高い部分と連続しているにもかかわらず、線分の一部として、抽出されない。   Next, when grayscale data is targeted, there may be a portion having a different contrast ratio in a continuous line segment. For this reason, when binarizing the line segment image subjected to the top hat summation processing and extracting the line segment, the low contrast ratio portion is continuous with the high contrast ratio portion. Not extracted as part of a line segment.

この実施の形態では、このようなコントラスト比が異なる部分を有する連続線分を抽出するため、抽出対象領域選択処理46を実施する。抽出対象領域選択処理46は、コントラスト比の高い部分から線分の成長方向に連続するコントラスト比の低い部分も、1つの線分として、抽出処理である。   In this embodiment, the extraction target region selection process 46 is performed in order to extract a continuous line segment having such a different contrast ratio. The extraction target region selection process 46 is an extraction process in which a portion having a low contrast ratio that is continuous in a growth direction of a line segment from a portion having a high contrast ratio is also taken as one line segment.

このため、抽出対象領域選択処理46は、トップハットサイメンション処理44を実施した画像G4のコントラスト比の比較的高い領域を抽出範囲として選択する抽出範囲選択処理46−1と、抽出範囲選択処理46−1で選択した抽出範囲のヒストグラムを作成するヒストグラム作成処理46−2と、このヒストグラムから比較的輝度レベルの高い領域をマスク領域に選択し、且つマスク領域内で、更に輝度レベルの高い領域をマーカー領域に選択するマスク領域/マーカー領域選択処理46−3と、画像G4の線分から、選択されたマスク領域内で、マーカー領域から成長方向に連続する線分を再構成する再構成処理46−4からなる。   For this reason, the extraction target region selection processing 46 includes an extraction range selection processing 46-1 for selecting a region with a relatively high contrast ratio of the image G 4 subjected to the top hat summation processing 44 as an extraction range, and an extraction range selection processing 46. A histogram creation process 46-2 for creating a histogram of the extraction range selected in -1, and a region having a relatively high luminance level is selected from the histogram as a mask region, and a region having a higher luminance level is selected in the mask region. A mask area / marker area selection process 46-3 to be selected as a marker area, and a reconstruction process 46- to reconstruct a line segment continuous in the growth direction from the marker area within the selected mask area from the line segment of the image G4. It consists of four.

例えば、図6の画像G4の線分を抽出対象選択処理すると、図7の画像G5に示すように、連続した線分のコントラスト比の高い部分に連続するコントラスト比の低い部分も、同じ連続線分(図7の白い部分)として、再構築される。ここで、本実施例では、この処理46を行うことにより、コントラスト比が同じ連続線分が得られる。   For example, when the line segment of the image G4 in FIG. 6 is subjected to extraction target selection processing, as shown in the image G5 in FIG. It is reconstructed as a minute (white part in FIG. 7). Here, in this embodiment, by performing this processing 46, continuous line segments having the same contrast ratio can be obtained.

この再構築された画像G5に対し、再度、LoG Filter処理47を実施し、平滑化、エッジ強調し、図8の平滑化し、エッジ強調した線分画像G6を得る。この線分画像G6を、2値化処理48により、所定の閾値で、2値化して、図9に示す2値の線分画像G9を得る。そして、ある幅のある線分を、細線化処理49で、細線化し、所定幅(例えば、1画素)の線分画像を得る。   The reconstructed image G5 is subjected again to LoG filter processing 47, smoothed and edge-enhanced, and the line segment image G6 subjected to smoothing and edge-enhanced in FIG. 8 is obtained. This line segment image G6 is binarized by a binarization process 48 with a predetermined threshold value to obtain a binary line segment image G9 shown in FIG. Then, a line segment having a certain width is thinned by a thinning process 49 to obtain a line segment image having a predetermined width (for example, one pixel).

このように、モルフォロジー処理して、連続線分を抽出する際に、モルフォロジー処理する範囲を、画像の連続線分が存在する可能性がある領域に制限することで、時間のかかるモルフォロジー処理の処理時間を短縮できる。   As described above, when extracting a continuous line segment by morphological processing, the range of the morphological process is limited to an area where the continuous line segment of the image may exist, thereby processing the morphological process which takes time. You can save time.

又、モルフォロジー処理して、得た線分画像から、線分を抽出する際に、コントラスト比の低い領域も、コントラスト比の高い領域に連続している場合に、連続線分として、再構築するため、コントラスト比によらず、正確に連続した線分を抽出できる。   In addition, when extracting a line segment from the obtained line segment image by morphological processing, if a region having a low contrast ratio is also continuous with a region having a high contrast ratio, it is reconstructed as a continuous line segment. Therefore, it is possible to accurately extract continuous line segments regardless of the contrast ratio.

**画像処理方法**
次に、図2で説明した線分抽出処理を説明する。図10は、図2のLoG Filter処理40の説明図である。
** Image processing method **
Next, the line segment extraction process described in FIG. 2 will be described. FIG. 10 is an explanatory diagram of the LoG Filter process 40 of FIG.

以下、LoG Filter処理40を、入力画像をfとし、xy座標(イメージセンサ面)上での画像輝度を、f(x,y)として説明する。2次元ガウス関数G(x,y)は、下記式(1)で定義される。   Hereinafter, the LoG Filter process 40 will be described assuming that the input image is f and the image brightness on the xy coordinates (image sensor surface) is f (x, y). The two-dimensional Gaussian function G (x, y) is defined by the following formula (1).

ガウス関数Gと、入力画像fの畳み込みにより、下記(2)式により、平滑化画像F(x,y)を得る。   By convolution of the Gaussian function G and the input image f, a smoothed image F (x, y) is obtained by the following equation (2).

この平滑化画像F(x,y)を2回偏微分して、LoG Filterの出力g(x、y)は、下記(3)式により、得られる。   The smoothed image F (x, y) is partially differentiated twice, and the output g (x, y) of the LoG Filter is obtained by the following equation (3).

式(3)において、∇(ナブラ)は、偏微分を示し、式(3)では、平滑化画像F(x,y)を、2回微分することを示す。即ち、LoG Filter処理40は、周知のように、積分により、画像を平滑化し、且つ2回微分で、エッジを強調する。   In Expression (3), ∇ (Nabula) indicates partial differentiation, and in Expression (3), it indicates that the smoothed image F (x, y) is differentiated twice. That is, as is well known, the LoG Filter process 40 smoothes an image by integration, and emphasizes an edge by twice differentiation.

このLoG Filter処理40の動作を、図10で説明する。図10は、説明の簡単のため、モデル図で説明する。3次元座標のx軸、y軸は、2次元平面座標、s軸は、輝度レベルである。入力画像A1(f)に、LoG Filter処理40を施すと、平滑化され、エッジが強調された3次元画像A2(g)が得られる。この画像例は、図3、図4で示してある。   The operation of the LoG Filter process 40 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is described with a model diagram for the sake of simplicity. The three-dimensional coordinate x-axis and y-axis are two-dimensional plane coordinates, and the s-axis is a luminance level. When the LoG Filter process 40 is performed on the input image A1 (f), a three-dimensional image A2 (g) that is smoothed and edge-enhanced is obtained. Examples of this image are shown in FIGS.

次に、2値化による領域選択処理42、トップハットサイメンション処理44を、説明する。図11は、2値化による領域選択処理42とトップハットサイメンション処理44の処理フロー図、図12は、図11の2値化による領域選択処理動作の説明図、図13は、トップハットサイメンション処理のオープニング処理の説明図、図14は、トップハットサイメンション処理の説明図、図15は、トップハット処理の説明図である。   Next, the binarization region selection processing 42 and the top hat summation processing 44 will be described. FIG. 11 is a process flow diagram of the binarization region selection processing 42 and the top hat summation processing 44, FIG. 12 is an explanatory diagram of the binarization region selection processing operation of FIG. 11, and FIG. FIG. 14 is an explanatory diagram of the opening process of the mention process, FIG. 14 is an explanatory diagram of the top hat summation process, and FIG. 15 is an explanatory diagram of the top hat process.

図12乃至図15を参照して、図11の処理を説明する。   The process of FIG. 11 will be described with reference to FIGS.

(S10)前述のように、入力画像に、LoG Filter処理40を実行し、LoG Filter画像を得る。   (S10) As described above, the LoG Filter process 40 is executed on the input image to obtain the LoG Filter image.

(S12)次に、この画像を、所定の輝度スライス値Thで、2値化して、オープニング処理の対象領域を選択する。図12では、説明の簡単化のため、2次元座標(x又はyとs)で示す。入力画像に対し、所定の輝度スライス値Thで、スライスし、スライス値以上の領域を、オープニング処理範囲に決定する。即ち、対象とする線分の輝度レベルが高い場合には、輝度レベルの低い領域は、対象線分が存在する可能性がほとんどなく、逆に、輝度レベルが高い領域は、対象線分が存在する可能性が高い。このため、線分抽出するハットトップサイメンション処理46の処理範囲を、画像全体でなく、画像の輝度レベルの高い領域のみとして、処理時間のかかるハットトップサイメンション処理に要する時間を短縮する。   (S12) Next, this image is binarized with a predetermined luminance slice value Th, and an opening processing target region is selected. In FIG. 12, two-dimensional coordinates (x or y and s) are shown for ease of explanation. The input image is sliced with a predetermined luminance slice value Th, and an area equal to or larger than the slice value is determined as the opening processing range. In other words, when the luminance level of the target line segment is high, there is almost no possibility that the target line segment exists in the low luminance level region. Conversely, the target line segment exists in the high luminance level region. There is a high possibility of doing. For this reason, the time required for the hat top simplification processing which requires a long processing time is shortened by setting the processing range of the hat top summation processing 46 for extracting the line segment not only the entire image but only the region where the luminance level of the image is high.

(S14)指定されたオープニング領域(図5では、黒い部分)で、LoG Filter処理後の画像をオープニング処理する。オープニング処理は、周知であるが、図13、図15のモデル図で簡単に説明する。   (S14) The image after the LoG Filter processing is subjected to the opening processing in the designated opening area (black portion in FIG. 5). Although the opening process is well known, it will be briefly described with reference to the model diagrams of FIGS.

図13に示すように、入力画像A3(f(x))に対し、オペレータ(又はエレメント)Bを走査する。オペレータBは、所定長の長さを有する。図13では、3方向にオペレータBを走査する例を示す。図15に示すように、オペレータBを入力画像f(x)に対し、x軸方向に走査すると、入力画像f(x)に、オペレータBが入り込める部分と、入り込めない部分とに分かれる。このオペレータBが入り込める部分の包絡線γB(f)(x)を得る処理を、リニアーオープニング処理という。   As shown in FIG. 13, the operator (or element) B is scanned with respect to the input image A3 (f (x)). The operator B has a predetermined length. FIG. 13 shows an example in which the operator B is scanned in three directions. As shown in FIG. 15, when the operator B is scanned in the x-axis direction with respect to the input image f (x), the input image f (x) is divided into a portion where the operator B can enter and a portion where the operator B cannot enter. The process of obtaining the envelope γB (f) (x) of the portion where the operator B can enter is called a linear opening process.

(S16)このリニアーオープニングした画像を用いて、入力画像をトップハット処理する。トップハット処理は、次式(4)の演算で行う。   (S16) Using the linearly-opened image, top hat processing is performed on the input image. The top hat process is performed by the calculation of the following equation (4).

f(x)−γB(f)(x) ………………(4)
即ち、図15のオペレータBが入り込めない部分(これをトップハットという)の関数が得られる。
f (x) −γB (f) (x) (4)
That is, a function of a portion (this is called a top hat) where operator B in FIG. 15 cannot enter is obtained.

(S18)各方向にオペレータを走査して得たトップハット処理後の画像を、画素単位に加算する。   (S18) The image after the top hat process obtained by scanning the operator in each direction is added in units of pixels.

このオープニング処理及びトップハットサイメンション処理を、図14の画像例で説明する。図14は、説明の簡単化のため、画像B1を2値化した画像データを対象に、且つx、y方向に伸びる線状成分の抽出例で説明する。画像B1において、斜線部分が、輝度レベルの高い領域である。この画像を2値化すると、2値化された入力画像が得られる。ここで、横軸をx、縦軸をyとする。又、x方向のオペレータBxを、x方向3画素長のオペレータ、y方向のオペレータByを、y方向の3画素長のオペレータとして、説明する。   The opening process and the top hat summation process will be described with reference to the image example of FIG. For simplification of description, FIG. 14 will be described with an example of extracting linear components extending in the x and y directions for image data obtained by binarizing the image B1. In the image B1, the hatched portion is a region with a high luminance level. When this image is binarized, a binarized input image is obtained. Here, the horizontal axis is x and the vertical axis is y. Further, the operator Bx in the x direction will be described as an operator having a length of 3 pixels in the x direction, and the operator By in the y direction will be described as an operator having a length of 3 pixels in the y direction.

先ず、入力画像のx方向に、オペレータBxを走査し、前述の説明のように、オペレータBxが、侵入できる軌跡を求めると、x軸リニアーオープニング画像が得られる。即ち、入力画像のx軸方向で、3画素「1」が連続する部分に、画素値「1」が割り当てられ、その他は、画素値「0」である。   First, the operator Bx is scanned in the x direction of the input image, and when the trajectory that the operator Bx can enter as described above is obtained, an x-axis linear opening image is obtained. That is, a pixel value “1” is assigned to a portion where three pixels “1” are continuous in the x-axis direction of the input image, and the others are pixel values “0”.

このx軸リニアーオープニング画像と入力画像を用いて、画素単位に、式(4)により、x軸トップハット画像を得る。元画像B1と対比すると、この画像は、x軸方向で、連続した線状成分の輪郭を示す。   Using this x-axis linear opening image and the input image, an x-axis top hat image is obtained for each pixel by equation (4). In contrast to the original image B1, this image shows the contour of a continuous linear component in the x-axis direction.

同様に、先ず、入力画像のy方向に、オペレータByを走査し、前述の説明のように、オペレータByが、侵入できる軌跡を求めると、y軸リニアーオープニング画像が得られる。即ち、入力画像のy軸方向で、3画素「1」が連続する部分に、画素値「1」が割り当てられ、その他は、画素値「0」である。   Similarly, first, when the operator By is scanned in the y direction of the input image, and the locus by which the operator By can enter is obtained as described above, a y-axis linear opening image is obtained. That is, a pixel value “1” is assigned to a portion where three pixels “1” are continuous in the y-axis direction of the input image, and the others are pixel values “0”.

このy軸リニアーオープニング画像と入力画像を用いて、画素単位に、式(4)により、y軸トップハット画像を得る。元画像B1と対比すると、この画像は、y軸方向で、連続した線状成分を示す。   Using this y-axis linear opening image and the input image, a y-axis top hat image is obtained for each pixel according to Equation (4). In contrast to the original image B1, this image shows a continuous linear component in the y-axis direction.

このx軸トップハット画像と、y軸トップハット画像とを、画素単位に、加算して、トップハットサイメンション画像を得る。元画像B1と対比すると、画像B1の黒丸で示す孤立した線状成分は除去され、元画像B1の連続した線状成分が抽出される。   The x-axis top hat image and the y-axis top hat image are added in units of pixels to obtain a top hat summation image. In contrast to the original image B1, the isolated linear component indicated by the black circle in the image B1 is removed, and the continuous linear component of the original image B1 is extracted.

次に、抽出対象領域選択処理46を、図16乃至図19で説明する。図16は、抽出対象領域選択処理フロー図、図17は、図16の抽出範囲選択処理の説明図、図18は、図16のヒストグラム作成処理及びマスク/マーカー領域選択処理の説明図、図19は、図16の再構築処理の説明図である。   Next, the extraction target area selection processing 46 will be described with reference to FIGS. 16 is an extraction target area selection processing flowchart, FIG. 17 is an explanatory view of the extraction range selection process of FIG. 16, FIG. 18 is an explanatory view of the histogram creation process and mask / marker area selection process of FIG. These are explanatory drawings of the reconstruction process of FIG.

以下、図17乃至図19を用いて、図16の抽出対象領域選択処理を説明する。   Hereinafter, the extraction target area selection process of FIG. 16 will be described with reference to FIGS. 17 to 19.

(S20)トップハットサイメンション処理44を実施した画像G4のコントラスト比の比較的高い領域を抽出範囲Xとして選択する。図17に示すように、画像Yの周辺部分より中央部分が、コントラスト比が高い傾向にある。これは、撮像条件と関連する。即ち、光学系の性能や、被検体の光照射状態、撮像装置の外部光の状況により、周辺部分は、像がぼやけがちとなる傾向にある。このため、抽出範囲選択処理46−1は、図17のように、画像Yの周辺部分を除いた中央部分を含む領域Xを、対象領域に選択する。   (S20) The region having a relatively high contrast ratio of the image G4 subjected to the top hat summation process 44 is selected as the extraction range X. As shown in FIG. 17, the central portion tends to have a higher contrast ratio than the peripheral portion of the image Y. This is related to the imaging conditions. That is, depending on the performance of the optical system, the light irradiation state of the subject, and the external light condition of the imaging apparatus, the peripheral portion tends to be blurred. Therefore, the extraction range selection process 46-1 selects the region X including the central portion excluding the peripheral portion of the image Y as the target region as shown in FIG.

(S22)次に、抽出範囲選択処理46−1で選択した抽出範囲Xのヒストグラムを計算する。図18に示すように、横軸に輝度レベルを、縦軸に画素の頻度をとり、各輝度レベルの画素数を輝度ヒストグラムとして、計算する。   (S22) Next, a histogram of the extraction range X selected in the extraction range selection process 46-1 is calculated. As shown in FIG. 18, the horizontal axis represents the luminance level, the vertical axis represents the pixel frequency, and the number of pixels at each luminance level is calculated as a luminance histogram.

(S24)図18に示すように、この輝度ヒストグラム分布から、全体の頻度数に対し、頻度数が約半分となる輝度レベルM1をマスク領域の閾値に設定し、ヒストグラム上での輝度レベルM1以上の画素を、マスク領域に選択する。次に、全体の頻度数に対し、更に、頻度数が約半分となる輝度レベルM2をマーカー領域の閾値に設定し、ヒストグラム上での輝度レベルM2以上の画素を、マーカー領域に選択する。即ち、ヒストグラムから比較的輝度レベルの高い領域をマスク領域に選択し、且つマスク領域内で、更に輝度レベルの高い領域をマーカー領域に選択する。   (S24) As shown in FIG. 18, from this luminance histogram distribution, the luminance level M1 at which the frequency number is about half of the total frequency number is set as the threshold value of the mask area, and the luminance level M1 or higher on the histogram Are selected as a mask region. Next, the luminance level M2 at which the frequency number is about half of the overall frequency number is set as the threshold value of the marker region, and pixels having the luminance level M2 or higher on the histogram are selected as the marker region. That is, an area having a relatively high luminance level is selected as a mask area from the histogram, and an area having a higher luminance level is selected as a marker area within the mask area.

(S26)このマスク領域とマーカー領域を用いて、トップハットサイメンション処理された画像を再構築する。即ち、図19に示すように、選択されたマスク領域と、マーカー領域の画素を画像化すると、マスク領域C1,C3と、マーカー領域C2を有する画像B3となる。再構築は、図19のように、マーカー領域C2の存在するマスク領域C1を線分D1として、再構築する。ここでは、マーカー領域のない線分C3は、除去される。   (S26) Using this mask area and marker area, an image subjected to top hat summation processing is reconstructed. That is, as shown in FIG. 19, when the selected mask area and the pixels of the marker area are imaged, an image B3 having mask areas C1 and C3 and a marker area C2 is obtained. As shown in FIG. 19, the reconstruction is performed with the mask region C1 in which the marker region C2 exists as a line segment D1. Here, the line segment C3 having no marker region is removed.

このように、コントラスト比(線分部分とそれ以外の部分のレベル差)が低いものも、コントラスト比が高い線分要素と連結している場合には、1つの線分として抽出する。このような処理46を実行しない場合には、図19で説明すると、抽出線分が、C1とC3となるか、C2のみとなり、コントラスト比に応じて、抽出線分が異なることになる。   As described above, even when the contrast ratio (the level difference between the line segment portion and the other portion) is low, it is extracted as one line segment when it is connected to a line segment element with a high contrast ratio. If such processing 46 is not executed, the extracted line segments will be C1 and C3 or only C2, as will be described with reference to FIG. 19, and the extracted line segments will differ depending on the contrast ratio.

又、マーカー領域とマスク領域を、コントラスト比の高い領域Xの画素レベルで決定しているので、コントラスト比の低い周辺部分のノイズの影響を除去して、マーカー領域やマスク領域を決定できる。   In addition, since the marker region and the mask region are determined at the pixel level of the region X with a high contrast ratio, the marker region and the mask region can be determined by removing the influence of noise in the peripheral portion with a low contrast ratio.

更に、マーカー領域とマスク領域を、画像の画素の輝度レベルの頻度ヒストグラムで決定しているため、画像の線分パターンが異なっても、その画像に対応した、即ち、相対的なマーカー領域とマスク領域を選択できる。   Further, since the marker region and the mask region are determined by the frequency histogram of the luminance level of the pixel of the image, even if the line segment pattern of the image is different, the marker region and the mask corresponding to the image, that is, the relative marker region and mask. You can select an area.

次に、LoG Filter処理47を、図20、図21で説明する。このLoG Filter処理47は、LoG Filter処理40の内容と同一であり、積分して、微分してエッジ強調する。但し、この線分抽出後の後段でのLoG Filter処理47は、図21に示すように、図19のように得られた線分D1を滑らかにし、エッジ強調することを目的とする。即ち、図20に示すように、積分後の元画像を1回、2回と微分し(2回微分)する。これにより、図21のように、線分D1内の周辺のぎざぎざした部分D3が平滑化され、滑らかな線分要素D2を抽出できる。   Next, the LoG filter process 47 will be described with reference to FIGS. The LoG Filter process 47 is the same as the contents of the LoG Filter process 40, and integrates, differentiates and edge-enhances. However, the LoG filter processing 47 in the latter stage after the line segment extraction aims to smooth the edge of the line segment D1 obtained as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 20, the original image after integration is differentiated once and twice (differentiated twice). As a result, as shown in FIG. 21, a jagged portion D3 around the line segment D1 is smoothed, and a smooth line segment element D2 can be extracted.

この滑らかな線分要素を、2値化処理48し、更に、細線化処理49して、スケルトン化した線分を得る。前述のLoG Filter処理47は、2値化して、細線化するのに、有効であり、容易に細線化できる。   This smooth line segment element is binarized 48 and further thinned 49 to obtain a skeletonized line segment. The LoG Filter process 47 described above is effective in binarizing and thinning, and can be easily thinned.

**他の実施の形態**
上述の実施の形態では、トップハットサイメンション処理44のオペレータを、幅1画素、長さ3画素のもので説明したが、オペレータの長さや幅は、抽出対象とする線分や、必要とされる精度に応じて、適宜選択でき、例えば、20画素程度であっても良い。又、オペレータの形状は、矩形のみならず、楕円等の他の形状も適用できる。
** Other embodiments **
In the above-described embodiment, the operator of the top hat summation processing 44 has been described as having a width of 1 pixel and a length of 3 pixels. Depending on the accuracy, it can be selected as appropriate. For example, it may be about 20 pixels. Further, the shape of the operator is not limited to a rectangle, and other shapes such as an ellipse can be applied.

オペレータの走査方向の数は、抽出対象とする線分の方向や精度、処理時間に応じて、種々選択でき、4つ以上が望ましい。しかも、走査方向が少なく、処理時間に余裕がある場合には、2値化による領域選択処理42を省いても良い。同様に、コントラスト比が同じものを対象とする場合には、抽出対象選択処理46を省くこともできる。   The number of scanning directions of the operator can be variously selected according to the direction, accuracy, and processing time of the segment to be extracted, and is preferably four or more. In addition, if the scanning direction is small and the processing time is sufficient, the region selection processing 42 by binarization may be omitted. Similarly, when the same contrast ratio is targeted, the extraction target selecting process 46 can be omitted.

更に、モルフォロジー処理として説明したトップハットサイメンション処理は、要するエレメント又はオペレータを画像に対し、複数方向に走査し、各方向の抽出画像から線状要素を抽出するものであれば、他の方法も適用できる。更に、適用分野は、肌の表面に限らず、生体の血管像や、生体の紋様等にも、適用できる。   Furthermore, the top hat summation process described as the morphological process can be performed by other methods as long as the required elements or operators are scanned in a plurality of directions with respect to the image and linear elements are extracted from the extracted images in the respective directions. Applicable. Furthermore, the application field is not limited to the surface of the skin, but can be applied to a blood vessel image of a living body, a pattern of a living body, and the like.

以上、本発明を実施の形態により説明したが、本発明の趣旨の範囲内において、本発明は、種々の変形が可能であり、本発明の範囲からこれらを排除するものではない。   As mentioned above, although this invention was demonstrated by embodiment, in the range of the meaning of this invention, this invention can be variously deformed, These are not excluded from the scope of the present invention.

(付記1)グレースケールの撮像画像から線分要素を抽出する画像処理方法において、前記撮像画像に従う画像に対し、オペレータを、複数方向に走査し、各方向の抽出画像から線状要素を抽出するモルフォロジー処理を実行するステップと、前記モルフォロジー処理された画像から、比較的コントラスト比の高い領域と比較的コントラスト比の低い領域を抽出し、前記比較的コントラスト比の高い領域に連結する前記比較的コントラスト比の低い領域の線状要素を、線分要素として抽出するステップを有することを特徴とする画像処理方法。   (Supplementary note 1) In an image processing method for extracting line segment elements from a grayscale captured image, an operator scans an image according to the captured image in a plurality of directions, and extracts linear elements from the extracted image in each direction. Performing a morphological process; extracting a region having a relatively high contrast ratio and a region having a relatively low contrast ratio from the morphologically processed image; and connecting the relatively contrast region to the region having a relatively high contrast ratio An image processing method comprising: extracting a linear element in a low ratio area as a line segment element.

(付記2)前記撮像画像に従う画像を2値化して、前記モルフォロジー処理を実行する前記撮像画像の抽出領域を選択するステップを更に有することを特徴とする付記1の画像処理方法。   (Supplementary note 2) The image processing method according to supplementary note 1, further comprising a step of binarizing an image according to the captured image and selecting an extraction region of the captured image on which the morphological processing is executed.

(付記3)前記グレースケールの撮像画像を、平滑化し、且つエッジ強調処理して、前記撮像画像に従う画像を作成するステップを更に有することを特徴とする付記1の画像処理方法。   (Supplementary note 3) The image processing method according to supplementary note 1, further comprising the step of smoothing and edge enhancement processing the captured image of the gray scale to create an image according to the captured image.

(付記4)前記抽出された線分要素を平滑化し、且つエッジ強調処理するステップと、前記平滑化且つエッジ強調された線分要素を2値化して、線分データを作成するステップを更に有することを特徴とする付記1の画像処理方法。   (Supplementary Note 4) The method further includes the steps of smoothing the extracted line segment element and performing edge enhancement, and binarizing the smoothed and edge enhanced line segment element to generate line segment data. The image processing method according to Supplementary Note 1, wherein

(付記5)前記モルフォロジー処理を実行するステップは、前記オペレータを、複数方向に走査し、各方向のオープン処理画像を作成するステップと、前記撮像画像に従う画像から前記各方向のオープン処理画像とから前記各方向のトップハット処理画像を作成するステップと、前記各方向のトップハット処理画像を加算して、前記線状要素を抽出するステップからなることを特徴とする付記1の画像処理方法。   (Supplementary Note 5) The step of executing the morphological process includes: scanning the operator in a plurality of directions to create an open process image in each direction; and an open process image in each direction from an image according to the captured image. The image processing method according to appendix 1, characterized by comprising a step of creating a top hat processed image in each direction and a step of extracting the linear elements by adding the top hat processed images in each direction.

(付記6)前記線分要素を抽出するステップは、前記撮像画像に従う画像のコントラストの高い可能性のある領域を指定するステップと、前記モルフォロジー処理された画像の前記指定された領域に対し、比較的コントラスト比の高い領域と比較的コントラスト比の低い領域を抽出するステップと、前記比較的コントラスト比の高い領域に連結する前記比較的コントラスト比の低い領域の線状要素を、線分要素として抽出するステップを有することを特徴とする付記1の画像処理方法。   (Supplementary note 6) The step of extracting the line segment element is compared with the step of designating a region having a high contrast potential of the image according to the captured image and the designated region of the morphologically processed image. Extracting a region having a high contrast ratio and a region having a relatively low contrast ratio, and extracting linear elements of the region having a relatively low contrast ratio connected to the region having a relatively high contrast ratio as line segment elements The image processing method according to claim 1, further comprising the step of:

(付記7)前記領域を抽出するステップは、前記指定された領域の輝度の頻度ヒストグラムを計算するステップと、前記頻度ヒストグラムから前記比較的コントラスト比の高い領域と比較的コントラスト比の低い領域を抽出するステップとを有することを特徴とする付記6の画像処理方法。   (Supplementary note 7) The step of extracting the region includes a step of calculating a luminance frequency histogram of the designated region, and extracting a region having a relatively high contrast ratio and a region having a relatively low contrast ratio from the frequency histogram. The image processing method according to claim 6, further comprising the step of:

(付記8)前記抽出ステップは、前記頻度ヒストグラムから比較的コントラスト比の低い領域として、比較的輝度レベルの低いマスク領域と、比較的コントラスト比の高い領域として、比較的輝度レベルの高いマーカー領域を抽出するステップとを有することを特徴とする付記7の画像処理方法。   (Supplementary Note 8) The extraction step includes, as a region having a relatively low contrast ratio from the frequency histogram, a mask region having a relatively low brightness level and a marker region having a relatively high brightness level as a region having a relatively high contrast ratio. The image processing method according to claim 7, further comprising a step of extracting.

(付記9)前記線分要素として抽出するステップは、前記マーカー領域を有するマスク領域を、前記線分要素として、抽出するステップからなることを特徴とする付記8の画像処理方法。   (Supplementary note 9) The image processing method according to supplementary note 8, wherein the step of extracting the line segment element includes a step of extracting a mask area having the marker area as the line segment element.

(付記10)グレースケールの撮像画像から線分要素を抽出する画像処理装置において、被検体を撮像する撮像装置と、前記撮像装置が撮像した前記撮像画像に従う画像に対し、オペレータを、複数方向に走査し、各方向の抽出画像から線状要素を抽出するモルフォロジー処理を実行し、前記モルフォロジー処理された画像から、比較的コントラスト比の高い領域と比較的コントラスト比の低い領域を抽出し、前記比較的コントラスト比の高い領域に連結する前記比較的コントラスト比の低い領域の線状要素を、線分要素として抽出する線分抽出装置を有することを特徴とする画像処理装置。   (Supplementary Note 10) In an image processing apparatus that extracts line segment elements from a grayscale captured image, an operator is moved in a plurality of directions with respect to an imaging apparatus that captures a subject and an image that follows the captured image captured by the imaging apparatus. Scan and execute morphological processing to extract linear elements from the extracted images in each direction, extract regions with relatively high contrast ratio and regions with relatively low contrast ratio from the morphologically processed image, and compare An image processing apparatus comprising: a line segment extracting device that extracts a line element in a region having a relatively low contrast ratio connected to a region having a high contrast ratio as a line segment element.

(付記11)前記線分抽出装置は、前記撮像画像に従う画像を2値化して、前記モルフォロジー処理を実行する前記撮像画像の抽出領域を選択することを特徴とする付記10の画像処理装置。   (Additional remark 11) The said line segment extraction apparatus binarizes the image according to the said captured image, and selects the extraction area | region of the said captured image which performs the said morphology process, The image processing apparatus of Additional remark 10 characterized by the above-mentioned.

(付記12)前記線分抽出装置は、前記グレースケールの撮像画像を、平滑化し、且つエッジ強調処理して、前記撮像画像に従う画像を作成することを特徴とする付記10の画像処理装置。   (Supplementary note 12) The image processing device according to supplementary note 10, wherein the line segment extraction device smoothes and edge-enhances the grayscale captured image to create an image according to the captured image.

(付記13)前記線分抽出装置は、前記抽出された線分要素を平滑化し、且つエッジ強調処理し、前記平滑化且つエッジ強調された線分要素を2値化して、線分データを作成することを特徴とする付記10の画像処理装置。   (Supplementary Note 13) The line segment extraction device smoothes the extracted line segment element and performs edge enhancement processing, and binarizes the smoothed and edge-enhanced line segment element to create line segment data The image processing apparatus according to appendix 10, wherein:

(付記14)前記線分抽出装置は、前記オペレータを、複数方向に走査し、各方向のオープン処理画像を作成し、前記撮像画像に従う画像から前記各方向のオープン処理画像とから前記各方向のトップハット処理画像を作成し、前記各方向のトップハット処理画像を加算して、前記線状要素を抽出するモルフォロジー処理を実行することを特徴とする付記10の画像処理装置。   (Supplementary note 14) The line segment extraction device scans the operator in a plurality of directions, creates an open process image in each direction, and creates an open process image in each direction from an image according to the captured image. The image processing apparatus according to appendix 10, wherein a top hat processed image is created, and the top hat processed image in each direction is added to perform a morphological process for extracting the linear element.

(付記15)前記線分抽出装置は、前記モルフォロジー処理された画像の前記撮像画像のコントラスト比の高い可能性がある領域に対し、比較的コントラスト比の高い領域と比較的コントラスト比の低い領域を抽出し、前記比較的コントラスト比の高い領域に連結する前記比較的コントラスト比の低い領域の線状要素を、線分要素として抽出することを特徴とする付記10の画像処理装置。   (Supplementary note 15) The line segment extraction device includes a region having a relatively high contrast ratio and a region having a relatively low contrast ratio with respect to a region having a high contrast ratio of the captured image of the morphologically processed image. The image processing apparatus according to appendix 10, wherein a linear element in the region having a relatively low contrast ratio extracted and connected to the region having a relatively high contrast ratio is extracted as a line segment element.

(付記16)前記線分抽出装置は、前記指定された領域の輝度の頻度ヒストグラムを計算し、前記頻度ヒストグラムから前記比較的コントラスト比の高い領域と比較的コントラスト比の低い領域を抽出することを特徴とする付記15の画像処理装置。   (Supplementary Note 16) The line segment extraction device calculates a frequency histogram of luminance of the designated region, and extracts the region having a relatively high contrast ratio and the region having a relatively low contrast ratio from the frequency histogram. The image processing apparatus according to supplementary note 15 as a feature.

(付記17)前記線分抽出装置は、前記頻度ヒストグラムから比較的コントラスト比の低い領域として、比較的輝度レベルの低いマスク領域と、比較的コントラスト比の高い領域として、比較的輝度レベルの高いマーカー領域を抽出することを特徴とする付記16の画像処理装置。   (Supplementary Note 17) The line segment extraction device includes a mask region having a relatively low brightness level as a region having a relatively low contrast ratio and a marker having a relatively high brightness level as a region having a relatively high contrast ratio from the frequency histogram. The image processing apparatus according to appendix 16, wherein an area is extracted.

(付記18)前記線分抽出装置は、前記マーカー領域を有するマスク領域を、前記線分要素として、抽出することを特徴とする付記17の画像処理装置。   (Additional remark 18) The said line segment extraction apparatus extracts the mask area | region which has the said marker area | region as said line segment element, The image processing apparatus of Additional remark 17 characterized by the above-mentioned.

モルフォロジー処理された画像の比較的高い第1の輝度レベル以上の比較的コントラスト比の高い領域と、比較的低い第2の輝度レベル以上の比較的コントラスト比の低い領域を抽出し、比較的コントラスト比の高い領域が存在する比較的コントラスト比の低い領域の線状要素を連続した線分要素として抽出するため、コントラスト比の高い部分から線分の成長方向に連続するコントラスト比の低い部分も、1つの線分として、抽出するため、コントラスト比によらず、精度良く線分抽出できる。このため、ぼやけた画像から、精度良く、連続した線分を抽出できる。 A region having a relatively high contrast ratio of a relatively high first luminance level or higher and a region having a relatively low contrast ratio of a relatively low second luminance level or higher are extracted from the morphologically processed image. In order to extract a linear element in a region having a relatively low contrast ratio and a region having a high contrast ratio as a continuous line segment element, a portion having a low contrast ratio that is continuous in the growth direction of the line segment from a portion having a high contrast ratio is also 1 Since it is extracted as one line segment, it can be extracted with high accuracy regardless of the contrast ratio. For this reason, continuous line segments can be extracted from a blurred image with high accuracy.

1 線分抽出部
2 撮像装置
3 照射部
4 撮像部
5 被検体
40,47 LoG Filter処理
42 2値化による領域指定処理
44 トップハットサイメンション処理
46 抽出対象選択処理
48 2値化処理
49 細線化処理
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Line segment extraction part 2 Imaging device 3 Irradiation part 4 Imaging part 5 Subject 40,47 LoG Filter process 42 Area designation | designated process by binarization 44 Top hat siment process 46 Extraction object selection process 48 Binarization process 49 Thinning processing

Claims (7)

グレースケールの撮像画像から線分要素を抽出する画像処理方法において、
前記撮像画像に従う画像に対し、オペレータを、複数方向に走査し、各方向の抽出画像から線状要素を抽出するモルフォロジー処理を実行するステップと、
前記モルフォロジー処理された画像の比較的高い第1の輝度レベル以上の比較的コントラスト比の高い領域と、比較的低い第2の輝度レベル以上の比較的コントラスト比の低い領域を抽出するステップと、
前記比較的コントラスト比の高い領域が存在する前記比較的コントラスト比の低い領域の線状要素を、連続した線分要素として抽出するステップを有する
ことを特徴とする画像処理方法。
In an image processing method for extracting line segment elements from a grayscale captured image,
Performing an morphological process of scanning an operator according to the captured image in a plurality of directions and extracting a linear element from the extracted image in each direction;
Extracting a relatively high contrast ratio region above a relatively high first luminance level and a relatively low contrast region above a relatively low second luminance level of the morphologically processed image ;
An image processing method comprising: extracting a linear element in a region having a relatively low contrast ratio where the region having a relatively high contrast ratio exists as a continuous line segment element.
前記比較的コントラスト比の高い領域と比較的コントラスト比の低い領域を抽出するステップは、
前記モルフォロジー処理された画像の各輝度レベルの画素数を表す頻度ヒストグラムを計算するステップと、
前記頻度ヒストグラムの頻度数から前記第2の輝度レベル及び第1の輝度レベルを設定するステップとを更に有する
ことを特徴とする請求項1の画像処理方法。
Extracting the region having a relatively high contrast ratio and the region having a relatively low contrast ratio,
Calculating a frequency histogram representing the number of pixels at each luminance level of the morphologically processed image;
The image processing method according to claim 1 , further comprising: setting the second luminance level and the first luminance level from the frequency number of the frequency histogram .
前記撮像画像に従う画像のコントラストの高い可能性のある領域を指定するステップを更に有し
前記比較的コントラスト比の高い領域と比較的コントラスト比の低い領域を抽出するステップは、前記モルフォロジー処理された画像の前記指定された領域に対し、比較的コントラスト比の高い領域と比較的コントラスト比の低い領域を抽出するステップ有する
ことを特徴とする請求項1の画像処理方法。
Further comprising the step of designating a region with a high contrast potential of the image according to the captured image;
The step of extracting the region having a relatively high contrast ratio and the region having a relatively low contrast ratio includes a step of extracting a region having a relatively high contrast ratio and a region having a relatively high contrast ratio with respect to the designated region of the morphologically processed image. the image processing method according to claim 1, characterized in that it comprises a step of extracting a lower region.
グレースケールの撮像画像から線分要素を抽出する画像処理装置において、
被検体を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置が撮像した前記撮像画像に従う画像に対し、オペレータを、複数方向に走査し、各方向の抽出画像から線状要素を抽出するモルフォロジー処理を実行し、前記モルフォロジー処理された画像の比較的高い第1の輝度レベル以上の比較的コントラスト比の高い領域と、比較的低い第2の輝度レベル以上の比較的コントラスト比の低い領域を抽出し、前記比較的コントラスト比の高い領域が存在する前記比較的コントラスト比の低い領域の線状要素を、連続した線分要素として抽出する線分抽出装置を有する
ことを特徴とする画像処理装置。
In an image processing apparatus that extracts line segment elements from a grayscale captured image,
An imaging device for imaging a subject;
An operator scans an image according to the captured image captured by the imaging device in a plurality of directions, executes a morphological process for extracting a linear element from the extracted image in each direction, and relatively compares the morphologically processed image . A region having a relatively high contrast ratio above a high first luminance level and a region having a relatively low contrast ratio above a relatively low second luminance level are extracted, and the region having a relatively high contrast ratio exists . An image processing apparatus comprising: a line segment extraction device that extracts linear elements in a region having a relatively low contrast ratio as continuous line segment elements.
前記線分抽出装置は、前記撮像画像に従う画像のコントラストの高い可能性のある領域を指定して、前記モルフォロジー処理された画像の前記指定された領域に対し、比較的コントラスト比の高い領域と比較的コントラスト比の低い領域を抽出する
ことを特徴とする請求項4の画像処理装置。
The line segment extraction apparatus designates a region having a high contrast of an image according to the captured image, and compares the designated region of the morphologically processed image with a region having a relatively high contrast ratio. The image processing apparatus according to claim 4, wherein a region having a low contrast ratio is extracted.
前記線分抽出装置は、前記抽出された線分要素を平滑化し、且つエッジ強調処理し、前記平滑化且つエッジ強調された線分要素を2値化して、線分データを作成する
ことを特徴とする請求項4の画像処理装置。
The line segment extraction device smoothes the extracted line segment element and performs edge emphasis processing, and binarizes the smoothed and edge emphasized line segment element to create line segment data. The image processing apparatus according to claim 4.
グレースケールの撮像画像から線分要素を抽出する画像処理プログラムであって、
前記撮像画像に従う画像に対し、オペレータを、複数方向に走査し、各方向の抽出画像から線状要素を抽出するモルフォロジー処理を実行するステップと、
前記モルフォロジー処理された画像の比較的高い第1の輝度レベル以上の比較的コントラスト比の高い領域と、比較的低い第2の輝度レベル以上の比較的コントラスト比の低い領域を抽出するステップと、
前記比較的コントラスト比の高い領域が存在する前記比較的コントラスト比の低い領域の線状要素を、連続した線分要素として抽出するステップとを、コンピュータに実行させる
画像処理プログラム。
An image processing program for extracting line segment elements from a grayscale captured image,
Performing an morphological process of scanning an operator according to the captured image in a plurality of directions and extracting a linear element from the extracted image in each direction;
Extracting a relatively high contrast ratio region above a relatively high first luminance level and a relatively low contrast region above a relatively low second luminance level of the morphologically processed image ;
An image processing program for causing a computer to execute a step of extracting linear elements in a region having a relatively low contrast ratio where the region having a relatively high contrast ratio exists as a continuous line segment element.
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