專利名稱：圖像處理裝置和圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從對象圖像檢測輪廓邊緣的圖像處理裝置和圖像處理方法。
背景技術(shù)：
通常，圖像內(nèi)的邊緣檢測是通過檢測梯度變化最大的位置(梯度陡峭、該梯度強(qiáng)度的值與周圍相比較大的位置)來進(jìn)行的，基本上，是通過根據(jù)圖像的亮度值的梯度來計(jì)算梯度強(qiáng)度，對該梯度強(qiáng)度進(jìn)行閾值處理(thresholding)來進(jìn)行檢測。在使用這樣的邊緣檢測方法來從圖像中檢測輪廓邊緣時(shí)，存在這樣的情況由于邊緣檢測算法的精度、噪聲、 圖像的不鮮明(模糊)等要因、或者主觀的輪廓部等而使輪廓邊緣發(fā)生中斷。作為用于連接這樣的中斷而離散的輪廓邊緣的方法，以往使用動態(tài)輪廓法和邊緣跟蹤法等。然而，在使用以往的動態(tài)輪廓法的方法中，存在不能適當(dāng)區(qū)別應(yīng)連接的邊緣與噪聲邊緣的問題。另一方面，邊緣跟蹤法是根據(jù)邊緣的延伸方法或微分的正交方向等信息來跟蹤邊緣的方法，由于依賴于局部信息，因而存在跟蹤不了不耐噪聲的應(yīng)連接的邊緣的情況。作為用于解決這樣的現(xiàn)有問題的技術(shù)，例如在日本特開2009-15735號公報(bào)中示出了一種適當(dāng)?shù)嘏袆e邊緣的切斷位置的對應(yīng)關(guān)系來連接邊緣的方法。在該日本特開 2009-15735號公報(bào)的技術(shù)中，首先，將計(jì)測區(qū)域分割成多個(gè)分割小區(qū)域，對各小區(qū)域賦予編號。接著，對各邊緣賦予單獨(dú)的邊緣標(biāo)簽。接著，從各小區(qū)域內(nèi)包含的邊緣的分布中提取存在中斷的邊緣的小區(qū)域。接著，在提取出的小區(qū)域中，根據(jù)附近的邊緣標(biāo)簽估計(jì)出應(yīng)連接的邊緣。然后，使用貝濟(jì)埃(Bezier)曲線等將估計(jì)為應(yīng)連接的邊緣之間平滑連接。在上述的日本特開2009-15735號公報(bào)中，在應(yīng)連接的邊緣的估計(jì)中使用邊緣間的距離、各邊緣的方向、邊緣與其連接部分的平滑度等。因此，在應(yīng)連接的邊緣間有距離的情況下，或在應(yīng)連接的邊緣的方向發(fā)生偏差的情況下，以及在應(yīng)連接的邊緣與其連接部分不平滑的情況下，存在誤選擇應(yīng)連接的邊緣的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情況而完成的，本發(fā)明的目的是提供一種可適當(dāng)連接中斷的輪廓邊緣的圖像處理裝置和圖像處理方法。本發(fā)明的一個(gè)方面涉及的圖像處理裝置具有輪廓候選邊緣檢測部，其根據(jù)對象圖像的各像素的梯度強(qiáng)度來檢測邊緣，將該邊緣作為輪廓候選邊緣；輪廓邊緣檢測部，其對所述輪廓候選邊緣的梯度強(qiáng)度進(jìn)行閾值處理，來檢測輪廓邊緣；插值線生成部，其將所述輪廓邊緣的端點(diǎn)作為連接源，將其他的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)作為連接目的地，根據(jù)各端點(diǎn)對之間的像素值梯度生成多個(gè)插值線，該多個(gè)插值線對作為連接源的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)相同、且作為連接目的地的所述其他的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)不同的多組端點(diǎn)對之間進(jìn)行連接；以及輪廓邊緣插值部，其根據(jù)所述多個(gè)插值線上的像素的像素值梯度，從所述多個(gè)插值線中選擇任一個(gè)插值線，使用選擇的所述插值線對選擇的該插值線所要連接的所述端點(diǎn)對之間的輪廓邊緣進(jìn)行插值。
并且，本發(fā)明的另一方面涉及的圖像處理方法包括輪廓候選邊緣檢測步驟，其根據(jù)對象圖像的各像素的梯度強(qiáng)度來檢測邊緣，將該邊緣作為輪廓候選邊緣；輪廓邊緣檢測步驟，其對所述輪廓候選邊緣的梯度強(qiáng)度進(jìn)行閾值處理，來檢測輪廓邊緣；插值線生成步驟，其將所述輪廓邊緣的端點(diǎn)作為連接源，將其他的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)作為連接目的地， 根據(jù)各端點(diǎn)對之間的像素值梯度生成多個(gè)插值線，該多個(gè)插值線對作為連接源的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)相同、且作為連接目的地的所述其他的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)不同的多組端點(diǎn)對之間進(jìn)行連接；以及輪廓邊緣插值步驟，其根據(jù)所述多個(gè)插值線上的像素的像素值梯度，從所述多個(gè)插值線中選擇任一個(gè)插值線，使用選擇的所述插值線對選擇的該插值線所要連接的所述端點(diǎn)對之間的輪廓邊緣進(jìn)行插值。將以下的本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖對照起來閱讀，能夠進(jìn)一步加深對于上述內(nèi)容和本發(fā)明的其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和產(chǎn)業(yè)上的意義的理解。


圖1是說明實(shí)施方式1的圖像處理裝置的功能結(jié)構(gòu)例的框圖。圖2是說明實(shí)施方式1的輪廓候選邊緣檢測部的結(jié)構(gòu)例的框圖。圖3是說明實(shí)施方式1的插值線生成部的結(jié)構(gòu)例的框圖。圖4是示出實(shí)施方式1的圖像處理裝置進(jìn)行的處理過程的流程圖。圖5是示出實(shí)施方式1中的輪廓候選邊緣檢測處理的詳細(xì)處理過程的流程圖。圖6是說明輪廓邊緣的檢測原理的圖。圖7是示出實(shí)施方式1中的插值線生成處理的詳細(xì)處理過程的流程圖。圖8是示出關(guān)注像素和關(guān)注像素的8個(gè)附近像素的圖。圖9是說明初始插值線生成原理的圖。圖10是說明初始插值線生成原理的另一圖。圖11是說明初始插值線生成原理的又一圖。圖12是示出實(shí)施方式1中的初始插值線生成處理的詳細(xì)處理過程的流程圖。圖13是說明初始插值線決定處理的圖。圖14是示出實(shí)施方式1中的插值線最優(yōu)化處理的詳細(xì)處理過程的流程圖。圖15是說明初始插值線最優(yōu)化處理的圖。圖16是說明實(shí)施方式1的變形例1中的輪廓候選邊緣檢測部的結(jié)構(gòu)例的框圖。圖17是示出變形例1中的輪廓候選邊緣檢測處理的詳細(xì)處理過程的流程圖。圖18是說明分支邊緣去除處理的圖。圖19是說明變形例2中的插值線生成部的結(jié)構(gòu)例的框圖。圖20是說明實(shí)施方式2的圖像處理裝置的功能結(jié)構(gòu)例的框圖。圖21是說明實(shí)施方式2的輪廓邊緣插值部的結(jié)構(gòu)例的框圖。圖22是示出實(shí)施方式2的圖像處理裝置進(jìn)行的處理過程的整體流程圖。圖23是示出實(shí)施方式2中的輪廓邊緣插值處理的詳細(xì)處理過程的流程圖。圖M是示出應(yīng)用了本發(fā)明的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖25是示出構(gòu)成圖M的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主體部的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。另外，本發(fā)明不受該實(shí)施方式限定。 并且，在各附圖的記載中，對相同部分標(biāo)注相同符號來表示。本實(shí)施方式的圖像處理裝置是例如以內(nèi)窺鏡或膠囊內(nèi)窺鏡等醫(yī)用觀察裝置拍攝被檢者體內(nèi)的消化道等管腔內(nèi)部而得到的圖像(管腔內(nèi)部圖像)作為對象圖像進(jìn)行處理的裝置，具體地說，是用于進(jìn)行從管腔內(nèi)部圖像檢測粘膜結(jié)構(gòu)等的輪廓邊緣、并連接中斷的輪廓邊緣的處理的裝置。這里，本實(shí)施方式的圖像處理裝置所處理的管腔內(nèi)部圖像例如是每個(gè)像素都具備針對R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))的各波長成分的像素值的彩色圖像。該管腔內(nèi)部圖像主要拍攝了粘膜結(jié)構(gòu)等活體組織的表面結(jié)構(gòu)。以下，以從管腔內(nèi)部圖像檢測粘膜結(jié)構(gòu)等的輪廓邊緣并連接中斷的輪廓邊緣的情況為例進(jìn)行說明。另外，對象圖像不限定于在本實(shí)施方式中例示的管腔內(nèi)部圖像，可廣泛應(yīng)用于從對象圖像檢測輪廓邊緣并連接中斷的輪廓邊緣的情況。實(shí)施方式1首先，說明實(shí)施方式1的圖像處理裝置。圖1是說明實(shí)施方式1的圖像處理裝置 1的功能結(jié)構(gòu)例的框圖。并且，圖2是說明實(shí)施方式1的輪廓候選邊緣檢測部16的結(jié)構(gòu)例的框圖，圖3是說明實(shí)施方式1的插值線生成部18的結(jié)構(gòu)例的框圖。另外，在圖1 圖3 中，用實(shí)線示出將圖像處理裝置1的各部分之間連接來傳送圖像信號等數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)信號線，用虛線示出傳送控制信號的控制信號線。如圖1所示，實(shí)施方式1的圖像處理裝置1具有外部接口(I/F)部11，操作部12， 顯示部13，記錄部14，運(yùn)算部15，以及控制圖像處理裝置1整體的動作的控制部20。外部I/F部11用于取得由內(nèi)窺鏡或膠囊內(nèi)窺鏡等醫(yī)用觀察裝置所拍攝的管腔內(nèi)部圖像的圖像數(shù)據(jù)，通過該外部I/F部11所取得的圖像數(shù)據(jù)被記錄在記錄部14內(nèi)，通過運(yùn)算部15進(jìn)行處理，之后根據(jù)需要適當(dāng)顯示在顯示部13上。例如在將可移動型記錄介質(zhì)用于與醫(yī)用觀察裝置之間的圖像數(shù)據(jù)交接的情況下，外部I/F部11由讀取裝置構(gòu)成，該讀取裝置可自由拆裝地安裝該記錄介質(zhì)，并讀取所保存的管腔內(nèi)部圖像的圖像數(shù)據(jù)。并且，當(dāng)采用在合適的場所設(shè)置預(yù)先保存了由醫(yī)用觀察裝置拍攝的管腔內(nèi)部圖像的圖像數(shù)據(jù)的服務(wù)器并從該服務(wù)器取得圖像數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)的情況下，外部I/F部11由用于與服務(wù)器連接的通信裝置等構(gòu)成。而且，通過該外部I/F部11與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，取得管腔內(nèi)部圖像的圖像數(shù)據(jù)。并且，當(dāng)采用經(jīng)由電纜從醫(yī)用觀察裝置取得圖像數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)的情況下，外部I/F部 11由輸入圖像數(shù)據(jù)的接口裝置等構(gòu)成。操作部12例如由鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸面板、各種開關(guān)等實(shí)現(xiàn)，向控制部20輸出操作信號。顯示部13由IXD或EL顯示器等顯示裝置實(shí)現(xiàn)，在控制部20的控制下，顯示包含由膠囊內(nèi)窺鏡等醫(yī)用觀察裝置拍攝的圖像的顯示畫面在內(nèi)的各種畫面。記錄部14由能夠更新記錄的閃速存儲器等稱為ROM或RAM的各種IC存儲器、內(nèi)置或通過數(shù)字通信端子連接的硬盤、CD-ROM等信息記錄介質(zhì)及其讀取裝置等實(shí)現(xiàn)，記錄有用于使圖像處理裝置1進(jìn)行動作實(shí)現(xiàn)該圖像處理裝置1具備的各種功能的程序、和在該程序的執(zhí)行中使用的數(shù)據(jù)等。例如，在記錄部14內(nèi)記錄有由外部I/F部11取得的管腔內(nèi)部圖像的圖像數(shù)據(jù)。并且，在記錄部14內(nèi)還記錄有用于實(shí)現(xiàn)實(shí)施方式1的處理并從管腔內(nèi)部圖像檢測粘膜結(jié)構(gòu)等的輪廓邊緣、連接中斷的輪廓邊緣的圖像處理程序141。
運(yùn)算部15由CPU等硬件實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行用于處理管腔內(nèi)部圖像并檢測粘膜結(jié)構(gòu)等的輪廓邊緣、連接中斷的輪廓邊緣的各種運(yùn)算處理。該運(yùn)算部15具有輪廓候選邊緣檢測部16， 輪廓邊緣檢測部17，以及插值線生成部18。這里，輪廓候選邊緣檢測部16、輪廓邊緣檢測部 17以及插值線生成部18按該順序連接。并且，經(jīng)由外部I/F部11取得且被記錄在記錄部 14內(nèi)的管腔內(nèi)部圖像的圖像信號被輸入到輪廓候選邊緣檢測部16。而且，從插值線生成部 18輸出由運(yùn)算部15的各部對管腔內(nèi)部圖像進(jìn)行處理所獲得的插值輪廓邊緣的信息(插值輪廓邊緣圖像)，該信息例如被記錄在記錄部14內(nèi)。輪廓候選邊緣檢測部16從成為處理對象的管腔內(nèi)部圖像檢測輪廓候選邊緣。如圖2所示，該輪廓候選邊緣檢測部16具有線邊緣提取部161和輪廓候選邊緣選擇部162。線邊緣提取部161根據(jù)管腔內(nèi)部圖像的各像素的梯度強(qiáng)度提取線邊緣。這里，線邊緣是指寬度為1像素的邊緣。輪廓候選邊緣選擇部162選擇由線邊緣上的像素中的、管腔內(nèi)部圖像中的平坦區(qū)域(梯度變化小且平坦的區(qū)域)外的像素構(gòu)成的線邊緣部分作為輪廓候選邊緣。按以上構(gòu)成的輪廓候選邊緣檢測部16將輪廓候選邊緣輸出到輪廓邊緣檢測部17。輪廓邊緣檢測部17對從輪廓候選邊緣檢測部16輸入的輪廓候選邊緣上的各像素的梯度強(qiáng)度進(jìn)行閾值處理，檢測輪廓邊緣。該輪廓邊緣檢測部17將檢測出的輪廓邊緣與輪廓候選邊緣一起輸出到插值線生成部18。插值線生成部18生成對輪廓邊緣的中斷進(jìn)行插值的插值線。在實(shí)施方式1中，生成對輪廓邊緣的端點(diǎn)之間進(jìn)行連接的插值線。如圖3所示，該插值線生成部18具有端點(diǎn)檢測部181，端點(diǎn)對選擇部182，初始插值線生成部183，以及插值線最優(yōu)化部186。端點(diǎn)檢測部181檢測從輪廓邊緣檢測部17輸入的輪廓邊緣的端點(diǎn)。端點(diǎn)對選擇部182選擇由端點(diǎn)檢測部181檢測出的端點(diǎn)中的2個(gè)作為端點(diǎn)對。在實(shí)施方式1中，針對輪廓邊緣的每個(gè)端點(diǎn)，選擇作為連接對象的至少一個(gè)其他輪廓邊緣的端點(diǎn)，作為端點(diǎn)對。初始插值線生成部183生成對由端點(diǎn)對選擇部182所選擇的端點(diǎn)對之間進(jìn)行連接的插值線的初始路徑(以下適當(dāng)稱為“初始插值線”)。該初始插值線生成部183具有近似曲面生成部184和初始插值線決定部185。近似曲面生成部184根據(jù)管腔內(nèi)部圖像的各像素的像素值，生成對該像素值的變化進(jìn)行了近似的近似曲面。初始插值線決定部185根據(jù)由近似曲面生成部184所生成的近似曲面決定初始插值線。插值線最優(yōu)化部186將插值線的初始路徑(初始插值線)最優(yōu)化為使由插值線上的像素的梯度強(qiáng)度(像素值梯度)所決定的成本值(以下稱為“梯度成本”)最小的路徑。 例如，插值線最優(yōu)化部186應(yīng)用公知的動態(tài)輪廓法(蛇形法)來最優(yōu)化初始插值線，獲得插值線。該插值線最優(yōu)化部186具有控制點(diǎn)設(shè)定部187和插值線更新部188?？刂泣c(diǎn)設(shè)定部 187在初始插值線上設(shè)定控制點(diǎn)。插值線更新部188針對控制點(diǎn)設(shè)定部187所設(shè)定的每個(gè)控制點(diǎn)計(jì)算梯度成本，使各控制點(diǎn)移動來更新插值線的初始路徑，以使該梯度成本變小。按以上構(gòu)成的插值線生成部18利用所生成的插值線、和通過該插值線連接的輪廓邊緣形成插值輪廓邊緣，將以各像素的像素值作為表示是否是插值輪廓邊緣上的像素的標(biāo)志信息的插值輪廓邊緣圖像輸出到例如記錄部14進(jìn)行保存?？刂撇?0由CPU等硬件實(shí)現(xiàn)。該控制部20根據(jù)經(jīng)由外部I/F部11取得的圖像數(shù)據(jù)和從操作部12輸入的操作信號、記錄在記錄部14內(nèi)的程序和數(shù)據(jù)等，對構(gòu)成圖像處理裝置1的各部分進(jìn)行指示和數(shù)據(jù)的傳送等，統(tǒng)一控制圖像處理裝置1整體的動作。圖4是示出實(shí)施方式1的圖像處理裝置1進(jìn)行的處理過程的整體流程圖。另外， 這里說明的處理是通過由圖像處理裝置1的各部分按照記錄在記錄部14內(nèi)的圖像處理程序141進(jìn)行動作來實(shí)現(xiàn)的。如圖4所示，首先，控制部20執(zhí)行圖像取得處理，取得處理對象的管腔內(nèi)部圖像 (步驟al)。通過這里的處理，經(jīng)由外部I/F部11取得管腔內(nèi)部圖像的圖像數(shù)據(jù)，將其記錄在記錄部14內(nèi)。在這樣取得圖像數(shù)據(jù)之后，該管腔內(nèi)部圖像的圖像數(shù)據(jù)處于可由運(yùn)算部15 讀入的狀態(tài)。以下，以管腔內(nèi)部圖像的左上部為基準(zhǔn)，設(shè)橫向的像素坐標(biāo)為X，設(shè)縱向的像素坐標(biāo)為1。接著，在運(yùn)算部15中，輪廓候選邊緣檢測部16執(zhí)行輪廓候選邊緣檢測處理(步驟 a3)。在該輪廓候選邊緣檢測處理中，計(jì)算各像素的梯度強(qiáng)度。然后，根據(jù)計(jì)算出的各像素的梯度強(qiáng)度，檢測在梯度方向相同的區(qū)域即梯度范圍內(nèi)梯度變化最大的位置(脊)，獲得輪廓候選邊緣。圖5是示出實(shí)施方式1中的輪廓候選邊緣檢測處理的詳細(xì)處理過程的流程圖。如圖5所示，在輪廓候選邊緣檢測處理中，首先，輪廓候選邊緣檢測部16的線邊緣提取部161執(zhí)行噪聲去除處理，從管腔內(nèi)部圖像中去除噪聲(步驟bl)。該噪聲去除處理例如可通過對在圖4的步驟al所取得的管腔內(nèi)部圖像的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行保存了邊緣的平滑化處理來實(shí)現(xiàn)。這里，例如使用對于尖峰噪聲強(qiáng)的中值(Median)濾波器進(jìn)行平滑化處理。這是因?yàn)椋诠芮粌?nèi)部圖像中，作為與尖峰噪聲相當(dāng)?shù)脑肼晠^(qū)域，可能會包含產(chǎn)生基于照明光的正面反射的區(qū)域(正面反射區(qū)域)。作為濾波器尺寸，例如采用11X11的規(guī)格。在管腔內(nèi)部圖像中，除了粘膜結(jié)構(gòu)的輪廓邊緣之外，還包括例如粘膜表面的柔毛(絨毛)等導(dǎo)致的凹凸和因?yàn)榛谡彰鞴獾恼娣瓷鋮^(qū)域等而產(chǎn)生的邊緣(噪聲邊緣)。根據(jù)步驟bl的噪聲去除處理，可抑制上述的噪聲邊緣，可減少輪廓邊緣的誤檢測。另外，不限于中值濾波器，例如還可以進(jìn)行例如使用k最鄰近平均化濾波器或雙向(Bilateral)濾波器等其他邊緣保存型濾波器的平滑化處理。接著，線邊緣提取部161執(zhí)行結(jié)構(gòu)信息取得處理，根據(jù)在步驟bl的噪聲除去處理后的管腔內(nèi)部圖像的圖像數(shù)據(jù)，取得粘膜結(jié)構(gòu)表面的形狀變化信息(結(jié)構(gòu)信息)(步驟b3)。 作為管腔內(nèi)部圖像所拍攝的血管和出血部位等結(jié)構(gòu)成分的血紅蛋白具備吸收較多的短波長頻帶光的特性。通過該血紅蛋白在短波長頻帶的吸光特性，波長成分大多由短波長頻帶構(gòu)成的G(綠)成分和B(藍(lán))成分由于血紅蛋白的吸光而使得亮度值降低。因此，在管腔內(nèi)部圖像中可能包含血管和出血部位等作為噪聲邊緣。另一方面，波長成分大多由長波長頻帶構(gòu)成的R(紅)成分的吸光較少，大部分光被反射，因而適合于用作反映了粘膜結(jié)構(gòu)的信息。因此，在實(shí)施方式1中，為了在后續(xù)處理中高精度地檢測出粘膜結(jié)構(gòu)的輪廓邊緣，取得R(紅)的波長成分(R成分)的圖像(R成分圖像將各像素的像素值作為R(紅)成分的值的圖像)作為粘膜結(jié)構(gòu)表面的形狀變化信息。根據(jù)步驟b3的結(jié)構(gòu)信息取得處理，可減少將粘膜表面的顏色變化所產(chǎn)生的噪聲邊緣誤檢測為輪廓邊緣的情況。接著，線邊緣提取部161執(zhí)行線邊緣提取處理(步驟b5)。作為處理過程，首先， 對在步驟b3所取得的R成分圖像I (X，y)進(jìn)行使用了 1階微分濾波器的微分濾波處理，計(jì)算各像素的梯度強(qiáng)度g(x，y)。這里，例如使用索貝爾(sobel)濾波器，取得梯度強(qiáng)度圖像 (以各像素的像素值作為梯度強(qiáng)度的值的圖像)、橫向成分梯度強(qiáng)度圖像(以各像素的像素值作為梯度強(qiáng)度的橫向成分的值的圖像)、縱向成分梯度強(qiáng)度圖像(以各像素的像素值作為梯度強(qiáng)度的縱向成分的值的圖像)。具體來說，首先，使用例如3X3的橫向(χ方向)的索貝爾濾波器和3X3的縱向 (y方向)的索貝爾濾波器，進(jìn)行使用3X3的附近區(qū)域的濾波。然后，取得使用了橫向索貝爾濾波器的微分濾波處理的輸出sobelX(x，y)作為各像素的梯度強(qiáng)度的橫向成分。另一方面，取得使用了縱向索貝爾濾波器的微分濾波處理的輸出sobelYU，y)作為各像素的梯度強(qiáng)度的縱向成分。之后，將這些梯度強(qiáng)度的橫向成分和縱向成分進(jìn)行合成，取得各像素的梯度強(qiáng)度g(x，y)。另外，不限于索貝爾濾波器，還可以使用其他微分濾波器進(jìn)行微分濾波處理。然后，使用針對各像素應(yīng)用了橫向索貝爾濾波器的微分濾波處理的輸出 sobelX(x, y)和針對各像素應(yīng)用了縱向索貝爾濾波器的微分濾波處理的輸出SobelY(X， y)，根據(jù)下式(1)以梯度變化最大的方向θ (χ, y)作為梯度方向，分別對各像素進(jìn)行計(jì)算。 以下，將梯度變化最大的方向稱為“梯度變化方向”。
(sobelY(x,y))θ(χ,γ) = arctan；
、sobelX(x,y)J⑴之后，根據(jù)各像素的梯度變化方向θ (x，y)，從梯度變化方向相同的區(qū)域即梯度范圍中檢測梯度強(qiáng)度g(x，y)的凸位置。該凸位置的檢測是通過判定在梯度變化方向上連接的梯度變化方向θ (χ, y)相同的像素中、梯度強(qiáng)度g(x，y)的值最大的像素來進(jìn)行的。據(jù)此，可提取線邊緣(寬度是1像素的邊緣)。接著，輪廓候選邊緣選擇部162執(zhí)行輪廓候選邊緣選擇處理(步驟b7)。作為處理過程，首先，提取管腔內(nèi)部圖像中的平坦區(qū)域。具體地說，根據(jù)各像素的梯度強(qiáng)度g(x，y) 提取梯度變化小的區(qū)域，作為平坦區(qū)域。作為平坦區(qū)域的梯度強(qiáng)度g(x，y)的值的范圍可以預(yù)先設(shè)定。然后，選擇由線邊緣上的像素中的、平坦區(qū)域以外的像素構(gòu)成的線邊緣部分作為輪廓候選邊緣。之后，根據(jù)下式O)、(3)，獲得將輪廓候選邊緣上的像素的像素值G (X，y)設(shè)為該梯度強(qiáng)度g(x，y)、將除此之外的像素的像素值G(x，y)設(shè)為“O”的輪廓候選邊緣梯度強(qiáng)度圖像。在輪廓候選邊緣上的像素的情況下，G (X，y) = g(x,y) ... (2)在除此之外的情況下，G (X，y) = O…(3)并且，根據(jù)下式0)、(5)，獲得以各像素的像素值作為表示是否是輪廓候選邊緣上的像素的標(biāo)志信息的輪廓候選邊緣圖像，具體地說，將輪廓候選邊緣上的像素的像素值 H(x,y)設(shè)為“1”、將除此之外的像素的像素值H(x，y)設(shè)為“O”的輪廓候選邊緣圖像。在輪廓候選邊緣上的像素的情況下，H(x, y) = 1 . . . (4)在除此之外的情況下，H(x,y) = 0…(5)在按以上執(zhí)行了輪廓候選邊緣選擇處理的情況下，回到圖4的步驟a3，之后轉(zhuǎn)移到步驟a5。然后，在步驟a5中，輪廓邊緣檢測部17執(zhí)行輪廓邊緣檢測處理。在該輪廓邊緣檢測處理中，從在步驟a3檢測出的輪廓候選邊緣上的像素中去除梯度強(qiáng)度g(x，y)的值小的像素，使成為輪廓邊緣的像素范圍縮小。例如，輪廓邊緣檢測部17進(jìn)行滯后(hysteresis)閾值處理O階閾值處理)，檢測輪廓邊緣。圖6(a)是示出在圖4的步驟a3檢測出的輪廓候選邊緣的一例的示意圖，示出3個(gè)輪廓候選邊緣EL1、EL21、EL22。并且，圖6 (b)和圖6(c)以橫軸作為圖6(a)中的輪廓候選邊緣ELl上的坐標(biāo)(x，y)，以縱軸作為相應(yīng)的各像素的梯度強(qiáng)度g(x，y)的值，示出圖6(a) 中的輪廓候選邊緣ELl上的梯度強(qiáng)度g(x，y)的變化曲線。輪廓邊緣檢測部17首先通過使用圖6(b)中所示的第1閾值對輪廓候選邊緣ELl上的梯度強(qiáng)度g(x，y)進(jìn)行閾值處理，將梯度強(qiáng)度g(x，y)在閾值以上的范圍，具體地說，圖6(a)所示的輪廓候選邊緣ELl上的像素 P13 像素P14的范圍作為輪廓邊緣。接著，輪廓邊緣檢測部17使用值比圖6(c)中所示的第1閾值小的第2閾值對輪廓候選邊緣ELl上的梯度強(qiáng)度g(x，y)進(jìn)行閾值處理，進(jìn)一步檢測梯度強(qiáng)度g(x，y)在第2閾值以上的像素中的、與在使用了第1閾值的閾值處理中檢測出的范圍的端點(diǎn)即像素P13、P14連續(xù)而未中斷的輪廓候選邊緣ELl上的像素，具體地說，即像素Pll 像素P13和像素P14 像素P15的范圍作為輪廓邊緣，最終將輪廓候選邊緣ELl 上的像素P13 像素P15的范圍作為輪廓邊緣。對于像素P15 像素Pll的范圍，不檢測為輪廓邊緣。另外，對于輪廓候選邊緣EL21、EL22，也同樣地檢測輪廓邊緣。之后，根據(jù)下式(6)、(7)，獲得以各像素的像素值作為表示是否是輪廓邊緣上的像素的標(biāo)志信息的輪廓邊緣圖像，具體地說，將輪廓邊緣上的像素的像素值C (x，y)設(shè)為“1”、 將除此之外的像素的像素值C(x，y)設(shè)為“0”的輪廓邊緣圖像。在輪廓邊緣上的像素的情況下，C(x,y) = 1 ... (6)在除此之外的情況下，C(x,y) = 0…(7)另外，作為具體實(shí)現(xiàn)以上說明的線邊緣提取處理(圖5的步驟b5)和輪廓邊緣檢測處理(圖4的步驟始)的算法，可使用公知的坎尼邊緣檢測算法(Canny edge detector/ 參考CG-ARTS協(xié)會、〒λ ”夕義畫像処理、209Ρ-輪郭線検出)。接著，插值線生成部18執(zhí)行插值線生成處理(步驟a7)。圖7是示出實(shí)施方式1 中的插值線生成處理的詳細(xì)處理過程的流程圖。如圖7所示，在插值線生成處理中，首先， 插值線生成部18的端點(diǎn)檢測部181執(zhí)行端點(diǎn)檢測處理，檢測輪廓邊緣的端點(diǎn)(步驟cl)。這里，依次關(guān)注輪廓邊緣上的像素，判別周圍(例如8個(gè)附近像素)的輪廓邊緣上的像素的存在圖形，從而檢測輪廓邊緣的端點(diǎn)。圖8是示出關(guān)注的輪廓邊緣上的像素(關(guān)注像素)P3和該關(guān)注像素P3的8附近像素的圖。在端點(diǎn)檢測處理中，為了識別關(guān)注像素P3 的8附近像素，如圖8中的8附近像素的各網(wǎng)格所示，將各自的坐標(biāo)從左上起繞右設(shè)定為a、 b、c、d、e、f、g、h。然后，在該8附近像素a h中的任一個(gè)是輪廓邊緣上的像素的情況下 (條件1)，將關(guān)注像素P3判定為端點(diǎn)。例如，在8附近像素a h中的僅8附近像素a是輪廓邊緣上的像素的情況下，將關(guān)注像素P3判定為端點(diǎn)。關(guān)于8附近像素b h也是一樣。而且，在附近像素a h中的相鄰的2個(gè)像素是輪廓邊緣上的像素的情況下(條件2)，將關(guān)注像素P3判定為端點(diǎn)。例如，在8附近像素a h中的相鄰的8附近像素a、b 這兩個(gè)是輪廓邊緣上的像素的情況下，將關(guān)注像素P3判定為端點(diǎn)。對于8附近像素[b，c]、 [c，d]、[d，e]、[e, f]、[f，g]、[g，h]、[h，a]的相鄰的2個(gè)像素的各組合，也是一樣。在實(shí)際處理中，端點(diǎn)檢測部181根據(jù)輪廓邊緣圖像，按照下式⑶、(9)，判定C(x， y) = 1的像素的8附近像素是否滿足條件1或條件2，從而檢測輪廓邊緣的端點(diǎn)。對于C(x，y) = 1的像素，
在滿足條件1或條件2的情況下，C (X，y) = 2... (8)在不滿足條件1或條件2的情況下，C(x, y) = 1 ... (9)其中，條件1 C (a) +C (b) +C (c) +C (d) +C (e) +C (f) +C (g) +C (h) = 1條件2 C (a) +C (b) +C (c) +C (d) +C (e) +C (f) +C (g) +C (h) = 2且C (a) C (b) +C (b) C (c) +C (c) C (d) +C (d) C (e) +C (e) C (f) +C (f) C (g) +C (g) C (h) +C (h) C(a) = 1在上述式(8)、(9)中，將圖8所示的8附近像素a h的像素值C(x，y)的合計(jì)是“1”作為條件1，根據(jù)該條件1，判定8附近像素a h中的任一個(gè)是輪廓邊緣位置的情況。并且，將8附近像素a h的像素值C (x，y)的合計(jì)是“2”、且相鄰的2個(gè)像素的像素值 C (x, y)相乘的值的合計(jì)是“1”作為條件2，根據(jù)該條件2，判定8附近像素中的相鄰2個(gè)像素是輪廓邊緣位置的情況。端點(diǎn)檢測部181依照式(8)，針對輪廓邊緣位置即C(x，y) = 1 的像素中的滿足條件1或條件2的端點(diǎn)的像素設(shè)定為C(x，y) = 2。并且，端點(diǎn)檢測部181 依照式(9)，針對C(x，y) = 1的像素中的既不滿足條件1也不滿足條件2的像素仍設(shè)定為 C (x, y) =1。另外，這里，依照式(8)、式(9)檢測輪廓邊緣的端點(diǎn)，然而檢測方法不限定于此。 例如，可以通過使用端點(diǎn)形狀(例如參照圖8所說明的關(guān)注像素P3及其8附近像素a h 中的輪廓邊緣上的像素的存在圖形)的濾波器的匹配等來檢測端點(diǎn)，只要能檢測輪廓邊緣的端點(diǎn)，可以適當(dāng)采用別的方法。在按以上檢測出輪廓邊緣的端點(diǎn)之后，接著，如圖7所示，端點(diǎn)對選擇部182執(zhí)行端點(diǎn)對選擇處理(步驟c3)。在該端點(diǎn)對選擇處理中，針對輪廓邊緣的端點(diǎn)(C(x，y) = 2； 以下適當(dāng)稱為“連接源端點(diǎn)”)，從其他輪廓邊緣的端點(diǎn)(C(x，y) =2)中選擇至少一個(gè)作為連接對象的(作為畫插值線的對方的)端點(diǎn)，將連接源端點(diǎn)、與如上所述針對該連接源端點(diǎn)選擇作為連接對象的其他輪廓邊緣的端點(diǎn)(以下適當(dāng)稱為“連接目的地端點(diǎn)”)的組合作為端點(diǎn)對。另外，如后所述，在針對這里所選擇的端點(diǎn)對所生成的插值線上的每個(gè)控制點(diǎn)的梯度成本之和大于閾值的情況下，在步驟c9中判定為不結(jié)束處理，返回到步驟c3。在該情況下，針對該輪廓邊緣的端點(diǎn)(連接源端點(diǎn))，將連接目的地端點(diǎn)變更為別的輪廓邊緣的端點(diǎn)，再次選擇端點(diǎn)對。例如，在著眼于從圖6(a)所示的輪廓候選邊緣ELl檢測出的輪廓邊緣的一個(gè)端點(diǎn)即像素P15的情況下，從輪廓候選邊緣EL21檢測出的輪廓邊緣的端點(diǎn)P21或從輪廓候選邊緣EL22檢測出的輪廓邊緣的端點(diǎn)P22等被選擇為連接目的地端點(diǎn)。在實(shí)際處理中，例如，將連接目的地端點(diǎn)與連接源端點(diǎn)之間的距離以及連接源端點(diǎn)的梯度變化方向等用作參數(shù)，根據(jù)該參數(shù)的值，在每次進(jìn)行步驟c3的處理時(shí)依次從連接源端點(diǎn)以外的輪廓邊緣的端點(diǎn)中選擇1個(gè)作為連接目的地端點(diǎn)。例如，在將連接目的地端點(diǎn)與連接源端點(diǎn)之間的距離用作參數(shù)的情況下，在連接源端點(diǎn)的全部方位中，對于連接目的地端點(diǎn)與連接源端點(diǎn)之間的距離在預(yù)定距離內(nèi)的輪廓邊緣的端點(diǎn)(C(x，y) =2)，從最近的端點(diǎn)起依次選擇其中的端點(diǎn)作為連接目的地端點(diǎn)。并且，在將連接源端點(diǎn)與連接目的地端點(diǎn)之間的距離以及連接源端點(diǎn)的梯度變化方向這兩者用作參數(shù)的情況下，從輪廓邊緣的端點(diǎn)(C(x，y) =2)中、在以垂直于連接源端點(diǎn)的梯度變化方向的方向?yàn)橹行牡姆派錉畹姆秶鷥?nèi)，從其梯度變化方向朝向與連接源端點(diǎn)的梯度變化方向垂直的方向或者與該垂直方向接近的方向、且與連接源端點(diǎn)的距離近的端點(diǎn)起依次選擇連接目的地端點(diǎn)。另外，也可以僅將連接源端點(diǎn)的梯度變化方向用作參數(shù)，選擇連接目的地端點(diǎn)。接著，初始插值線生成部183依次以在步驟c3所選擇的端點(diǎn)對作為關(guān)注對象來執(zhí)行初始插值線生成處理，針對全部端點(diǎn)對生成連接其連接源端點(diǎn)和連接目的地端點(diǎn)的初始插值線(步驟c5)。圖9 圖11是著眼于關(guān)注對象的端點(diǎn)對來說明初始插值線的生成原理的圖。這里，圖9是示出對管腔內(nèi)部圖像的各像素的像素值變化進(jìn)行了近似的近似曲面C4的圖，將關(guān)注對象的端點(diǎn)對即輪廓邊緣EL41的連接源端點(diǎn)P41和輪廓邊緣EL42的連接目的地端點(diǎn) P42圖示在近似曲面C4上的對應(yīng)位置(ζ位置)。并且，圖10是從ζ軸方向側(cè)示出圖9所示的近似曲面C4的平面圖，圖11是從y軸方向側(cè)示出圖9所示的近似曲面C4的側(cè)面圖。如圖9 圖11的各圖所示，在初始插值線生成處理中，首先，根據(jù)管腔內(nèi)部圖像的各像素的像素值，生成對該像素值的變化進(jìn)行了近似的近似曲面C4。然后，求出包含關(guān)注對象的端點(diǎn)對即連接源端點(diǎn)P41和連接目的地端點(diǎn)P42的平面P4 (關(guān)于該平面P4的詳情，參照圖13進(jìn)行后述)與近似曲面C4的交線，生成以交線上的連接源端點(diǎn)P41和連接目的地端點(diǎn)P42作為兩端的在圖9和圖10中由單點(diǎn)劃線所示的線段作為初始插值線L4。圖12是示出實(shí)施方式1中的初始插值線生成處理的詳細(xì)處理過程的流程圖。如圖 12所示，在初始插值線生成處理中，首先，初始插值線生成部183的近似曲面生成部184執(zhí)行近似曲面生成處理，根據(jù)管腔內(nèi)部圖像的像素值生成對該像素值的變化進(jìn)行了近似的近似曲面(步驟dl)。這里，例如通過對管腔內(nèi)部圖像進(jìn)行低通濾波處理，生成近似曲面。具體地說，例如進(jìn)行離散余弦變換(DCT)，僅使用低維度的基底來構(gòu)成近似曲面?；椎臄?shù)量使用當(dāng)所生成的近似曲面與管腔內(nèi)部圖像的亮度值之差在預(yù)定閾值以下時(shí)的基底的數(shù)量。 另外，近似曲面的生成方法不限定于此。除此之外，例如還可以進(jìn)行基于最小平方法的函數(shù)近似來生成近似曲面。這里，基于最小平方法的函數(shù)近似是計(jì)算表示數(shù)據(jù)分布(管腔內(nèi)部圖像的各像素的像素值分布)的似然多項(xiàng)式的系數(shù)的公知方法。接著，初始插值線決定部185執(zhí)行初始插值線決定處理，決定連接作為關(guān)注對象的端點(diǎn)對的連接源端點(diǎn)和連接目的地端點(diǎn)的插值線的初始路徑(初始插值線)(步驟d3)。 圖13是說明初始插值線決定處理的圖，將關(guān)注對象的端點(diǎn)對的連接源端點(diǎn)P51和連接目的地端點(diǎn)P52圖示于在圖12的步驟dl所生成的近似曲面上的對應(yīng)位置(ζ位置)。另外，在圖13中，省略了近似曲面的圖示。在初始插值線決定處理中，首先，作為包含作為關(guān)注對象的端點(diǎn)對的連接源端點(diǎn)P51和連接目的地端點(diǎn)P52的平面，決定包含直線L52的平面P5，該直線L52是與通過連接源端點(diǎn)P51和連接目的地端點(diǎn)P52的直線(詳細(xì)地說，通過與連接源端點(diǎn)P51和連接目的地端點(diǎn)P52的坐標(biāo)(X，y)對應(yīng)的近似曲面上的位置(ζ位置)的直線)L51正交、且與管腔內(nèi)部圖像的坐標(biāo)平面即xy平面平行的直線。然后，求出所決定的平面P5與在圖12的步驟dl所生成的近似曲面的交線，生成以該交線上的連接源端點(diǎn)P51和連接目的地端點(diǎn)P52作為兩端的在圖13中由單點(diǎn)劃線所示的線段作為初始插值線L5。更詳細(xì)地說，將由該單點(diǎn)劃線所示的初始插值線L5上的各像素的坐標(biāo)(x，y)作為初始插值線上的像素。另外，這里，生成對管腔內(nèi)部圖像的各像素的像素值的變化進(jìn)行了近似的近似曲面來生成初始插值線，然而初始插值線的生成方法不限定于此。例如，也可以將連接端點(diǎn)對之間(其連接源端點(diǎn)和連接目的地端點(diǎn)之間)的直線作為初始插值線。并且，還可以使用貝濟(jì)埃(Bezier)曲線等近似曲線連接端點(diǎn)對之間，將該近似曲線用作初始插值線。在按以上針對關(guān)注對象的端點(diǎn)對生成了初始插值線之后，回到圖7的步驟c5，之后轉(zhuǎn)移到步驟c7。然后，在步驟c7中，插值線最優(yōu)化部186依次以在步驟c3所選擇的端點(diǎn)對作為關(guān)注對象執(zhí)行插值線最優(yōu)化處理，對連接全部端點(diǎn)對的初始插值線進(jìn)行最優(yōu)化。如上所述，在實(shí)施方式1中，使用動態(tài)輪廓法(蛇形法)，將初始插值線最優(yōu)化為梯度成本最小的路徑。 圖14是示出實(shí)施方式1中的插值線最優(yōu)化處理的詳細(xì)處理過程的流程圖。并且，圖15是說明初始插值線最優(yōu)化處理的圖，示出關(guān)注對象的端點(diǎn)對即輪廓邊緣EL61的連接源端點(diǎn)P61 和輪廓邊緣EL62的連接目的地端點(diǎn)P62、以及連接它們的初始插值線E6。如圖14所示，在插值線最優(yōu)化處理中，首先，插值線最優(yōu)化部186的控制點(diǎn)設(shè)定部 187執(zhí)行控制點(diǎn)設(shè)定處理，在連接關(guān)注對象的端點(diǎn)對的初始插值線上例如以一定間隔設(shè)定多個(gè)控制點(diǎn)(步驟el)。例如，在圖15的例子中，在初始插值線E6上以等間隔設(shè)定4個(gè)控制點(diǎn)Pc。接下來，插值線更新部188執(zhí)行插值線更新處理(步驟e3)。例如，插值線更新部 188使用在步驟el所設(shè)定的各控制點(diǎn)的位置處的梯度強(qiáng)度的值來針對每個(gè)控制點(diǎn)計(jì)算梯度成本，使各控制點(diǎn)移動來更新初始插值線，以使計(jì)算出的梯度成本之和變小。例如，如在圖15中的控制點(diǎn)Pc-I的周圍由箭頭所示那樣，通過使各控制點(diǎn)Pc朝其周圍8個(gè)方向中的任一方向移動，來更新初始插值線E6。另外，在這樣更新初始插值線E6時(shí)，其兩端不移動， 而固定在連接源端點(diǎn)P61和連接目的地端點(diǎn)P62的位置。對梯度成本的計(jì)算進(jìn)行說明，首先，求出各控制點(diǎn)Pc的位置處的輪廓邊緣的方向。輪廓邊緣的方向是這樣獲得的根據(jù)在其控制點(diǎn)Pc的位置周圍(例如8個(gè)附近像素) 的輪廓邊緣的信息，使用正切(tan θ )計(jì)算以水平方向?yàn)?°的角度(以-90° < θ <90° 表記)。例如，將圖8所示的關(guān)注像素Ρ3設(shè)定為控制點(diǎn)Pc的位置。這里，假定根據(jù)輪廓邊緣的信息，8附近像素a h中的8個(gè)附近像素h、d這2個(gè)是輪廓邊緣上的像素。在該情況下，關(guān)注像素P3即控制點(diǎn)Pc的輪廓邊緣的方向(θ (Ρ3))根據(jù)下式(10)得到為θ (P3) =0°。x(h)和x(d)是8附近像素h、d各自的χ坐標(biāo)，y(h)和y(d)是8附近像素h、d各自的y坐標(biāo)。
^abs(x(h)-x(d))J(10) 同樣，根據(jù)輪廓邊緣的信息，在8附近像素g、d這2個(gè)是輪廓邊緣上的像素的情況下，關(guān)注像素P3即控制點(diǎn)Pc的輪廓邊緣的方向(θ (Ρ3))根據(jù)下式(11)得到為θ (P3)= 135°。x(g)和x(d)是8附近像素g、d各自的χ坐標(biāo)，y(g)和y(d)是8附近像素g、d各自的y坐標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，該圖像處理裝置具有輪廓候選邊緣檢測部，其根據(jù)對象圖像的各像素的梯度強(qiáng)度來檢測邊緣，將該邊緣作為輪廓候選邊緣；輪廓邊緣檢測部，其對所述輪廓候選邊緣的梯度強(qiáng)度進(jìn)行閾值處理，來檢測輪廓邊緣；插值線生成部，其將所述輪廓邊緣的端點(diǎn)作為連接源，將其他的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)作為連接目的地，根據(jù)各端點(diǎn)對之間的像素值梯度生成多個(gè)插值線，該多個(gè)插值線對作為連接源的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)相同、且作為連接目的地的所述其他的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)不同的多組端點(diǎn)對之間進(jìn)行連接；以及輪廓邊緣插值部，其根據(jù)所述多個(gè)插值線上的像素的像素值梯度，從所述多個(gè)插值線中選擇任一個(gè)插值線，使用選擇的所述插值線對選擇的該插值線所要連接的所述端點(diǎn)對之間的輪廓邊緣進(jìn)行插值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，所述輪廓候選邊緣是寬度為1像素的線邊緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，所述輪廓候選邊緣檢測部具有分支邊緣去除部，在所述邊緣進(jìn)行分支并且從該邊緣的分支點(diǎn)到所述邊緣的端點(diǎn)的長度小于預(yù)定長度的情況下，所述分支邊緣去除部從所述邊緣中去除小于該預(yù)定長度的從所述分支點(diǎn)到所述邊緣的端點(diǎn)的邊緣部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，所述輪廓候選邊緣檢測部具有輪廓候選邊緣選擇部，該輪廓候選邊緣選擇部選擇所述對象圖像中的梯度變化小的平坦區(qū)域外的邊緣部分作為所述輪廓候選邊緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，所述插值線生成部具有端點(diǎn)檢測部，其檢測所述輪廓邊緣的端點(diǎn)；端點(diǎn)對選擇部，其將所述輪廓邊緣的端點(diǎn)中的一個(gè)作為所述連接源，針對作為該連接源的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)，選擇多個(gè)作為所述連接目的地的所述其他的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)來作為所述多組端點(diǎn)對；初始插值線生成部，其生成連接所述多組端點(diǎn)對之間的插值線的初始路徑；以及插值線最優(yōu)化部，其將所述插值線的初始路徑最優(yōu)化為由所述插值線上的像素的像素值梯度所決定的成本值最小的路徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像處理裝置，其中，所述端點(diǎn)對選擇部根據(jù)距作為所述連接源的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)的距離和/或作為所述連接源的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)的梯度方向，選擇作為所述連接目的地的所述其他的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像處理裝置，其中，所述初始插值線生成部具有近似曲面生成部，其生成對所述對象圖像的各像素的像素值變化進(jìn)行了近似的近似曲面；以及初始插值線決定部，其決定包含如下直線的平面該直線與通過所述近似曲面上的與所述端點(diǎn)對的坐標(biāo)對應(yīng)的位置的直線正交、且與所述對象圖像的坐標(biāo)平面平行，將以該平面與所述近似曲面的交線上的所述端點(diǎn)對作為兩端的線段作為所述插值線的初始路徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像處理裝置，其中，所述近似曲面生成部通過對所述對象圖像的各像素的像素值變化進(jìn)行函數(shù)近似來生成所述近似曲面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像處理裝置，其中，所述近似曲面生成部對所述對象圖像進(jìn)行低通濾波處理來生成所述近似曲面。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像處理裝置，其中，所述初始插值線生成部將連接所述端點(diǎn)對之間的直線作為所述插值線的初始路徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像處理裝置，其中，所述初始插值線生成部將連接所述端點(diǎn)對之間的近似曲線作為所述插值線的初始路徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像處理裝置，其中，所述插值線最優(yōu)化部具有控制點(diǎn)設(shè)定部，其在所述插值線的初始路徑上以預(yù)定間隔設(shè)定控制點(diǎn)；以及插值線更新部，其使所述控制點(diǎn)移動來更新所述插值線的初始路徑，使得所述控制點(diǎn)的所述成本值變小。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像處理裝置，其中，所述插值線最優(yōu)化部根據(jù)所述插值線上的像素處的所述輪廓邊緣的方向和所述插值線上的像素處梯度的變化最大的方向計(jì)算所述成本值。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像處理裝置，其中，所述插值線最優(yōu)化部具有路徑搜索部，該路徑搜索部使用路徑搜索算法搜索所述成本值最小的路徑。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，所述輪廓邊緣插值部具有梯度成本取得部，其在所述多個(gè)插值線上分別設(shè)定多個(gè)參照點(diǎn)，取得該設(shè)定的各參照點(diǎn)的所述成本值；插值線選擇部，其針對所述多個(gè)插值線的各方比較所述各參照點(diǎn)的所述成本值，從該多個(gè)插值線中選擇所述成本值在預(yù)定閾值以下且最小的插值線；以及插值輪廓邊緣形成部，其使用所述插值線選擇部所選擇的插值線、以及以該插值線所連接的所述端點(diǎn)對的所述連接源作為端點(diǎn)的所述輪廓邊緣和以所述端點(diǎn)對的所述連接目的地作為端點(diǎn)的所述其他的所述輪廓邊緣形成插值輪廓邊緣。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的圖像處理裝置，其中，所述梯度成本取得部在所述多個(gè)插值線上分別設(shè)定相同數(shù)量的所述參照點(diǎn)。
17.一種圖像處理方法，該圖像處理方法包括輪廓候選邊緣檢測步驟，其根據(jù)對象圖像的各像素的梯度強(qiáng)度來檢測邊緣，將該邊緣作為輪廓候選邊緣；輪廓邊緣檢測步驟，其對所述輪廓候選邊緣的梯度強(qiáng)度進(jìn)行閾值處理，來檢測輪廓邊緣；插值線生成步驟，其將所述輪廓邊緣的端點(diǎn)作為連接源，將其他的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)作為連接目的地，根據(jù)各端點(diǎn)對之間的像素值梯度生成多個(gè)插值線，該多個(gè)插值線對作為連接源的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)相同、且作為連接目的地的所述其他的所述輪廓邊緣的端點(diǎn)不同的多組端點(diǎn)對之間進(jìn)行連接；以及輪廓邊緣插值步驟，其根據(jù)所述多個(gè)插值線上的像素的像素值梯度，從所述多個(gè)插值線中選擇任一個(gè)插值線，使用選擇的所述插值線對選擇的該插值線所要連接的所述端點(diǎn)對之間的輪廓邊緣進(jìn)行插值。
全文摘要
本發(fā)明的圖像處理裝置具有輪廓候選邊緣檢測部，其根據(jù)對象圖像的各像素的梯度強(qiáng)度檢測邊緣，將該邊緣作為輪廓候選邊緣；輪廓邊緣檢測部，其對輪廓候選邊緣的梯度強(qiáng)度進(jìn)行閾值處理，檢測輪廓邊緣；插值線生成部，其將輪廓邊緣的端點(diǎn)作為連接源，將其他的輪廓邊緣的端點(diǎn)作為連接目的地，根據(jù)各端點(diǎn)對之間的像素值梯度生成多個(gè)插值線，該多個(gè)插值線對作為連接源的輪廓邊緣的端點(diǎn)相同、且作為連接目的地的其他的輪廓邊緣的端點(diǎn)不同的多組端點(diǎn)對之間進(jìn)行連接；以及輪廓邊緣插值部，其根據(jù)多個(gè)插值線上的像素的像素值梯度從多個(gè)插值線中選擇任一個(gè)插值線，使用選擇的插值線對選擇的該插值線所要連接的端點(diǎn)對之間的輪廓邊緣進(jìn)行插值。
文檔編號G06T5/00GK102446349SQ20111027971
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者北村誠, 弘田昌士, 松田岳博, 河野隆志, 神田大和 申請人:奧林巴斯株式會社