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    公开号:WO1985002252A1
    申请号:PCT/JP1984/000549
    申请日:1984-11-15
    公开日:1985-05-23
    发明作者:Yuichi Hirota
    申请人:Yokogawa Medical Systems, Ltd.；
    IPC主号:G01B11-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 図形の周囲長計測置
    [0002] (技術分野〕
    [0003] 本発明は、 画像表示装置に表示されている図形の周囲長を計測する装置の改良に関 し、 特に、 多角形近似法を用いた図形周囲長計測装置の改良に関する。
    [0004] 〔背景技術〕 一
    [0005] 図形の周囲長を計測する方法としては、 計測したい原図形を、 多角形で近似して計 測する方法や、 パターン認識を用いて計測する方法等がある。
    [0006] 多角形近似による方法では、 原図形の卜レースや輪郭抽出等により原図形に S似す る量子化された図形を作成し、 この近似多角形の周囲長を計算することによって、 原 図形の周囲長の近似値を求めている。 原図形を卜レースする方法としては、 図形を表 示装置に表示して、 これをトラックポール、 ジョイス.ティック、 タブレツ卜、 ライ卜 ペン等の座標入力装置を用いて人間が卜レースする方法が広く用いられている。 作成 された近似多角形の 郭の一辺は 8方位の線分の 1つにより構成され、 この多角形の 全ての辺の長さの総和が、 原図形の周囲の近似値となる。
    [0007] 多角形近似したことによる計測の誤差には、 近似多角形の角の凹凸による誤差と、 量子化のための （ピクセル） と実際の^郭とのずれによる誤差がある。 近似多角形の 角による誤差は、 ピクセルを細かくすればするほど増加し、 一方位置ずれによる誤差 は、 ピクセルを粗くするほど増加する。 この 2つの背反する誤差要因のために、 この ような近似法の誤差低減には限界がある。
    [0008] 上述の多角形近似による計測方法を改良したものとして、 ディジタル図形の 2つの 隣接するピクセルの中心を結ぶ線を一辺とする近似多角形ではなく、 ある程度離れた ピクセルを結ぶ線を、 一辺とする近似多角形を利用する方法がある。 この方法では、 平均的には前述の方法より誤差は低減されるが、 原図形の計状や大きさによっては、 逆に誤差が大きくなる場合がある。 パターン認識を用いる方法では、原図形の 郭を予め用意してある幾つかの基本パ ターンと比較することにより最も近いバタ一ンを採用し、 この基本パターンの周囲長 を求めている。 この方法は最近広く使用されている。 しかし、 適用できる図形が基本 バターンによつて制限されてしまい、 また基本バタ一ンの種類を増やすと記億すべき データが膨大なものとなる欠点がある。
    [0009] 近似多角形の 郭を原図形の翰郭にできるだけ近づける技術に関しては、 日本特許 公開公報 特開昭 57-74609号に開示されている。 この技術は、 人間が操作して原図形 の^郭を卜レ—スする測定子の座標を、 クロック信号に従って-'定の周期でサンプリ ングし、 これらサンプリングされた座標と、 これら座檫間を結ぶ線分を表示装置ある いは記録装置で、 表示あるいは記録するようにしたものである。 この技術によれば、 人圚の操作の常として、 原図形の輳郭の屈曲の多いところではゆっくり卜レースし、 屈曲の少ないところではすばやく卜レースすることから、 近似多角形は屈曲の多いと ころでは細かな線分で表現され、 屈曲の少ないところでは大まかな線分で表現される ので、 原図形の形状に適応した可変長の線分を各辺とする近似多角形が得られる。 こ の公報は、 原図形の周囲長の計測に関しては、 何も示唆するところがないが、 もし、 周囲長を計測するとすれば、 サンプリングによって得られた座標列の互いに隣り合う 2つの座標を用いて、 これら座標の間の距離すなわち近似多角形の各辺の長さを計算 することが必要になる。 このためサンプリングされた座標を逐一記憶しておく手段が 必要になるが、 そのような手段を必要としない、 できるだけ構成の簡単な周囲長計測 装置が好ましい。
    [0010] 〔発明の開示〕
    [0011] 本発明の目的は、 原図形の形状に適応した可変長の線分を各辺とする近似多角形の 周囲長を、 簡単な計算機構によって求めることができる周囲長計測装置を提供するこ とにある。
    [0012] この目的を達成するために、 本発明は、 表示装置の画面に表示された原図形の^郭 を手動操作される铪郭卜レース手段で卜レースし、 ^郭卜レース手段が発生する表示 画面上の 2次元座標の各成分の変化分をそれぞれ力ゥンタで計数し、 このカウンタの
    [0013] O PI 計数値を、 クロック周期によって定まる-定時間ごとに、 周囲長演算回路によって読 み取るとともに 0にリセッ卜し、 読み取った計数値を利用して線分長を計算し、 この ようにして求められた線分長の絵和によって原図形の周囲長を求めるようにしたもの である。
    [0014] 〔図面の簡単な説明〕
    [0015] 第 1図は本発明実施例の、 図形の周囲長計測装置の構成を示すプロック図。
    [0016] 第 2図は本発明実施例装置による計測例。
    [0017] 第 3図は計測例のタイムチヤ一卜。
    [0018] 〔発明を実施するための最良の形態〕
    [0019] 第 1図において、 卜ラックボール 1は座標演算回路 2および X Yカウンタ 3に接続 される。 座標演算回路 2には座標メモリ 4が接続される。 x Yカウンタ 3には周囲長 演算回路 5が接続される。 周囲長演算回路 5にはクロック信号源 6と周囲長メモリ 7 が接続される。 周囲長メモリ 7は ャラクタジ: 1：ネレ一タ 8に接続される。 座標演算 回路 2とキャラクタジエネレ一タ 8はビデオメモリ 9に接続される。 ビデオメモリ 9 にはディジタル♦アナログ ·コンパ- タ （以下 DZAコンバータ〉 1 0が接続され、 D ZAコンバータ 1 0には C R T表示装置 1 1が接続される。 C R T表示装置 1 Ίに は撮像装置 1 2が接続される。
    [0020] 卜ラックポール 1は信号発生回路を備え、 卜ラックボールの回転に従ってパルス信 芎を発生する。 このパルス信号には、 卜ラックポール 1の回転方向により、 χ τ (右 方向への回転） 、 X— (左方向への回転） 、 y + (上方向への回転） 、 および y—
    [0021] (下方向への回転） の 4種類がある。
    [0022] 座標演算回路 2は、 上記パルス信号と座標メモリ 4の記憶内容とにより、 卜ラック ボール 1によって動かされる C R T表示装置 Ί 1上の力--ソルのディジタル座標を計 算する。 座標メモリ 4は座標演算回路 2により計算されたカーソルの座標を記憶する。 X Yカウンタ 3は、 卜ラックポール 1が発生した 4種類のパルス信号をそれぞれ計数 する。 周囲長演算回路 5は、 クロック信号源 6からクロック信号が入力されるたびに、
    [0023] O PI
    [0024] — WIPO _ x Yカウンタ 3の計数値を読み取り、 この計数値から後述のような計算によりセグメ ン卜長を求め、 これに周囲長メモリ 7の記億内容を加算し、 再び周囲長メモリ 7に記 億させ、 Χ Υカウンタ 3の計数値を 0にセットする。 このような周囲長演算回路 5は， 例えばマイクロプロセッサなどによって実現される。 クロック信号源 6は一定周期の クロック信号を発生する。周囲長メモリ 7は周囲長演算回路 5が計算した周囲長を記 億する。 ャラクタジェネレータ 8は周囲長メモリ 7の記憶内容を C R Τ表示装置 1 1に数字で表示するためのキャラクダ信号を発生する。 ビデオメモリ 9は、座標演 算回路 2が計 した座標に ffl¾するアドレスに力—ソル像信号を記億し、 また適宜の アドレスにキャラクタジェネレータ 8が発生したキャラクタ信号を記憶する。 この力 一ソル像信号とキャラクタ信号は DZAコンパ- -タ 1 Qを通じてアナログの輝度信号 として C R T表示装置 1 1に与えられる。 これによつて、 座標情報によって指定され た表示.画面上の位置に力—ソルが表示され、 さらにキャラクタ信号に対応した数字が 表示画面上の適宜の位置に表示される。撮像装置^! 2は、 周囲長を求めたい物体を摄 像し、 C R T表示装置 1 1に表示する- ·
    [0025] このように構成された図形め周囲長計測装置による計測動作'を説明する。 この装置 は、 基本的には多角形近似法を用いている。
    [0026] 周囲長を計測しょうとする図形を攝像装置 Ί 2により撮像し、 これを C R T表示装 置 Ί に表示する。 この C R T表示装置 1 1に表示された図形が、 周囲長計測の原図 形となる。 操作者は、 この原図形の 郭を卜ラックポール Ίにより力一ソルを動かし て卜レースする。 卜ラックポール 1はその 0転にともない、 座標演算回路 2及び X Y カウンタ 3にパルス信号を出力する。
    [0027] 座標演算回路 2出力されたパルス信号に基づいてディジタル座標情報が更新され、 このディジタル座標情報がビデオメモリ 9及び DZAコンバータ Ί 0を通じて、 移動 するカーソルとして C R T表示装置 1 1に表示される。
    [0028] 一方、 卜ラックポール Ίの出力パルス信号は、 XYカウンタ 3で計測される。 X Y カウンタ 3の計数値 χ + , χ—, y T , y—は周囲長演算回路 5により、 クロックに したがって一定の周期で読取られ、 次いで 0にリセッ卜される。 周囲長演算回路 5は、 X Yカウンタ 3から読取った計数値を用いて、 次式によりセグメントの長さ厶 Sを計 算する。 一-'
    [0029] AS = (∑X +—∑ X— ) 2 + ( y + --∑y
    [0030] .のようなセグメント計測例を第 2図に、 またそのタイムチヤ一卜を第 3図に示す, これらの図は、 輳郭線 Tを、 卜ラックポール Ίによって動かされるカーソルにより卜 レースし、 ピクセル P Q、 P 5及び P 9の位置を卜レースしている時点に、 それぞれ クロック信号が発生した場合を示している。 最初のクロック周期に間 ^力一ソルは 5 ピクセルに渡って卜レースし、 次のクロック周期の間で 4ピクセルに渡って卜レース している。 卜レースに従って、 C R T表示装置 1 1に力一ソルの軌跡が表示されるが、 周囲長の計測に要求されるのは、 ク CJック信号が発生した時点においてカーソルが存 在するピクセル、 すなわち P 0, P 5及び P 9だけである。 従って、 ^郭線 Tは 2本 のセグメントからなる卜レース線 Cにより近似される。
    [0031] 最初のクッ ciク周期のセグメント ¾さを AS ·]とし、 2回目のクロック周期のセグ メン卜の長さを厶 S 2とすると、
    [0032] 2 , 2
    [0033] .AS 广 A/3 l+ 2
    [0034] = 3 . -6 0 5
    [0035] = 2
    [0036] となる。 ただし、 単位は、 ピクセルの間隔を Ίとする相対単位である。 このようなセ グメン卜長を計測開始から終了まで逐次計算し、 周囲長メモリ 7に累積して、 原図形 の周囲長を求める。
    [0037] 以上説明したように、 本発明による図形の周囲長計測装置では、 原図形を卜レース して得られる近似多角形の一辺の長さを、 一定の時間間隔に移動したセグメントによ り計測している。 このためセグメントの長さは、 人間の卜レース速度によって変化す る。 すなわち、 卜レース速度が遅い部分ではセグメントの長さが短く、 逆に卜レース 速度が早いところでは、 セグメントの長さが長くなる。 これは、 人間が、 ある図形を 卜レースする場合に、 曲率半径が大きい部分や直線部分は卜レース速度が早くなり、 曲率半径が小さい部分や複雜な部分は卜レース速度が遅くなるという特性を利用する ことができる。 すなわち、 曲率半径の大きい部分の一辺の長さは長く、 曲率半径の小 さい部分の一辺の長さが短いような、 近似多角形を作ることができ、 多種多様な図形 の周囲計測において誤差の低滹が可能になる。 そして、 このような装置が本発明によ り簡単な構成で実現される。
    [0038] なお、 ピクセルを細かくし、 それに対応できるように卜ラックポールの感度を上げ れぱ、 さらに誤差を低減できる。
    [0039] 本実施例では、 原図形を C R T表示装置に表示した場合の例を示したが、 他の表示 装置でも本発明の実施が可能である。
    [0040] また、 原図形を卜レースする手段としては、 卜ラックボールの他に、 ジョイスティ ック、 タブレツ卜、 ライトペン等のあらゆる卜レース装置により、 本発明の実施が可
    [0041] |¾ C' OO O a
    [0042] 〔産業上の利用可能性〕 . .
    [0043] 以上説明したように、 本発明により、 形状に影罾されずに高精度の.図形の周囲長計 測が可能になった。 これにより、 形態異常を起こしている箇所の定量測定等の医学応 用、 航空写真による地形計測等の地理応用、 CA D等の工学応用等の応用が考えられ、 広い分野での効果がある。 .
    [0044] ' ― OMPI 、 、 請求の範囲 表示画面を有する画漦表示手段 （ Ί 1 〉 と、
    [0045] この画像表示手段の表示画面に周囲長が計測されるべき原図形を表示させる撮 像手段 （ 1 2 ) と、
    [0046] 前記画像表示手段がその表示画面に表示している原図形の 郭を手動操作によ り卜レースし、 卜レース部位の表示画面上の 2次元座標の各成分のそれぞれの変 化分信号を出力する卜レース手段 （ Ί ) と、
    [0047] この卜レース手段の出力信号を 2次元座標の各成分ごとに 数する計数手段 ( 3 ) と、
    [0048] クロック信号によって定まる一定時間ごとに前記計数手段の 2次元座標の各成 分ごとの計数値を読取るとともに、 それらを 0にリセッ卜し、 読取った計数値に 基づいて原図形に近似する多角形の一片の長さを計算し、 毎回の計算値を逐次累 積加.算する周囲長演算手段 （ 5 ) , ( 6〉 . （ 7 ) と、
    [0049] を具備する図形の周囲長計測装置。
    [0050] .卜レース手段は、 2次元座標の各成分の変化分信号を、 一つの方向への変化と、 その反対方向への変化について、 それぞれ発生するものであり、
    [0051] 計数手段は、 前記卜レース手段が出力する 2次元座標の各成分の変化分信号の 互いに反対方向の変化分信号をそれぞれ計数するものであり、
    [0052] 周囲長演算手段は、 前記計数手段から読取った 2次元座標の各成分の互いに反 対方向の変化分の計数値の差に基づいて現図形近似する多角形の一片の長さを計 算するものである、
    [0053] 請求の範囲 Ίの図形の周囲長計測装置。
    [0054] 卜レース手段は卜ラックボールである、 請求の範囲 2の図形の周囲長計測装置。 周囲長演算手段は、 計算値の累積加算値を記憶する記憶手段を含む、 請求の範 囲 1の図形の周囲長計測装置。
    [0055] 表示画面を有する画像表示手段 （ 1 1 〉 と、
    [0056] この画像表示手段の表示画面に周囲長が計測されるべき原図形を表示させる撮
    [0057] Ο ΡΙ この画像表示手段の表示画面に周囲長が計測されるべき原図形を表示させる撮 像手段（12)と、
    [0058] 前記画像表示手段がその表示画面に表示している原図形の輪郭を手動操作によ り卜レースし、 卜レース部位の表示画面上の 2次元座標の各成分のそれぞれの変 化分信号を出力する卜レース手段（ 1 ) と、
    [0059] この卜レース手段が卜レースしている表示画面上の部位を前記画像表示手段に カーソルとして表示させるカーソル表示手段（2) , (4) , (9) ， (10) と、
    [0060] 前記卜レース手段の出力信号を 2次元座標の各成分ごとに計数する計数手段 (3) と、
    [0061] クロック信号によつて定まる一定時間ごとに前記計数手段の 2次元座標の各成 分ごとの計数値を読取るとともに、 それらを 0にリセッ卜し、 読取った計数値に 基づいて原図形に近似する多角形の一片の長さを計算し、 毎回の計算値を逐次累 積加算する図形の周囲長演算手段（5)， （6) . (7) と、
    [0062] を具備する図形の周囲長計測装置。
    [0063] カーソル表示手段は、 .
    [0064] 卜レース手段の出力信号に基づいて、 卜レース手段が卜レースしている部位の 表示画面上の 2次元座標を求める座標演算手段と、 ' この座標演算手段によって求められた座標に対応するアドレスにカーソル像情 報を記億するピデ才メモリ手段と、
    [0065] このビデオメモリ手段に記憶された力一ソル像情報をアナログの輝度信号に変 換して前記画像表示手段に供給するディジタルアナ πグ変換手段と、
    [0066] を含む請求の範囲 5の図形の周囲長計測装置。
    [0067] 座標演算手段は、 演算した座標を記億する座標記億手段を含む請求の範囲 6の 図形の周囲長計測装置。
    [0068] 表示画面を有する画像表示手段（ Ί 1 ) と、
    [0069] この画像表示手段の表示画面に周囲長が計測されるべき原図形を表示させる撮 像手段（12) と、 . ―
    [0070] O PI り卜レースし、 卜レース部位の表示画面上の 2次元座標の各成分のそれぞれの変 化分信号を出力する卜レース手段 （ 1 ) と、
    [0071] この卜レース手段の出力信号を 2次元座標の各成分ごとに計数する計数手段 (3) と、
    [0072] クロック信号によって定まる一定時間ごとに前記計数手段の 2次元座標の各成 分ごとの計数値を読取るとともに、 それらを 0にリセッ卜し、 読取った計数値に 基づいて原図形に近似する多角形の一片の長さを計算し、 毎回の計算値を逐次累 積加算する周囲長演算手段 （5) , (6) ， （7) と、
    [0073] この周囲長演算手 によって得られた周囲長計算値を前記画像表示手段の画面 に表示させる周囲長表示手段 （8) , (9〉 ， （ 10〉 と、
    [0074] を具備する図形の周囲長計測装置。
    [0075] 周囲長表示手段は、
    [0076] . 周囲長演算手段から周囲長計測値が与えられ、 この計測値を数値表示用のキヤ ラクタ信号に変換する 4:ヤシクタジ： rネレ一タ手段と、
    [0077] このキャラクタジェネレータ手段から'与えられるキャラクタ信号を記憶するビ デ才メモリ手段と、
    [0078] このビデオメモリ手段に記憶されたキャラクタ信号をアナログの輝度信号とし て前記画像表示手段に供給するディジタルアナログ変換手段と、
    [0079] を含む請求の範囲 8の図形の周囲長計測装置。
    [0080] 表示画面を有する画像表示手段 （ 1 Ί ) と、
    [0081] この画像表示手段の表示画面に周囲長が計測されるべき原図形を表示させる撮 像手段 （ 12) と、
    [0082] 前記画像表示手段がその表示画面に表示している原図形の 郭を手動操作によ り卜レースし、 卜レース部位の表示画面上の 2次元座標の各成分のそれぞれの変 化分信号を出力する卜レース手段 （ Ί ) と、
    [0083] この卜レース手段が卜レースしている表示画面上の部位を前記画像表示手段に カーソルとして表示させるカーソル表示手段 （2) , (4) , (9) ， (10) と、 と、
    [0084] 前記卜レース手段の出力信号を 2次元座標の各成分ごとに計数する計数手段 (3) と、
    [0085] クロック信号によつて定まる一定時間ごとに前記計数手段の 2次元座標の各成 分ごとの計数値を読取るとともに、 それらを 0にリセッ卜し、 読取った計致値に 基づいて原図形に近似する多角形の一片の長さを計算し、 毎回の計算値を逐次累 積加算する周囲^演算？段（ 5 ) , (6) , (7.) と、
    [0086] この周囲長演算手段によって得られた周囲長計算値を前記画像表示手段の画面 に表示させる周囲長表示手段（8)， （9) , (10) と、
    [0087] を具備する図形の周囲長計測装置。
    权利要求:
    Claims
    第 19条に基づく説明書
    請求の範囲 1の項については、 引例によって開示されている技術をすベてプリアン ブルに含むように補正した。
    請求の範囲の 3項については、 図面の引用符号を付加するとともに、 従属先を請求 の範囲の Ί項に変更した。
    請求の範囲の 4項については、 図面の引用符号を付加した。
    請求の範囲の 8項については、 請求の範囲の 1項に従属するように補正した。 請求の範囲の 2, 5, 6, 7, 9, 10項は、 それらの特徴部分が引例によって開 示されているので削除した。
    O PI
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    JPS60110084A|1985-06-15|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1985-05-23| AK| Designated states|Designated state(s): US |
    1985-05-23| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE GB |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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