区域分割方法以及检查装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于从图像中提取期望的区域的技术。
【背景技术】
[0002]已知有如下被称为区域分割(segmentat1n)的技术:利用计算机的数字图像处理将提供的图像分离成前景(希望提取的部分)和背景(其以外的部分)。虽然目前为止对区域分割的算法提出了各种各样的方案，但大致分为以下两种方法:针对每个像素判别前景或背景的基于像素(pixel-based)的方法以及搜索前景与背景的边界的基于轮廓的方法。作为前者，有单纯的二进制化、颜色区域提取或基于聚集(clustering)的颜色分割等。另外，在专利文献I中，提出了通过进一步聚集由颜色区域提取获得的像素组来细致地识别对象颜色(人的肌肤颜色等)的像素和其以外的颜色的像素的方法。作为后者的方法，已知蛇形(Snakes)、水平集(Level Sets)、图分割(Graph Cuts)等(例如参照非专利文献Do这些方法是将前景区域的轮廓(前景与背景的边界)的最优解作为能量最小化问题来解开的方法。
[0003]在区域分割中，为了算法的简单化和分割精度的提高，大多采用用户示教前景与背景各自的代表性颜色的方法(称为交替分割(Interactive segmentat1n))。例如在非专利文献I中公开了以下这样的方法，当用户针对显示图像在前景的一部分和背景的一部分上分别描绘线时，从该线上对前景与背景的代表颜色进行采样。
[0004]交替分割在前景或背景的颜色未知、图像中含有多个颜色或图案或者前景与背景的颜色相似等难以自动划分前景与背景的情况下是非常有效的。但是，用户有可能对于指定前景与背景双方的作业感到麻烦或者为了搜索适当的背景而耗费时间。另外，作为人的一般感觉，指定关心的对象物(前景)的一部分是直观的，但指定不关心的区域(背景)的操作是非直观的，从而大多用户感到有不协调感。
[0005]作为使用户的指定作业简化的方法，在专利文献2中提出了以下这样的方法，作为预备知识预先设定对象物的大小(可存在的范围)，当用户指定对象物(前景)的I点时，根据该点的坐标和对象物的大小来估计存在于对象物外侧的点(背景)，并提取前景与背景各自的颜色。但是，该方法存在当对象物大小未知的情况下无法应用、缺乏通用性这样的课题。
[0006]另外，在装载于Adobe公司的Photoshop中的“自动选择工具”以及“快速选择工具”中，当用户指定图像的一部分时，自动地选择位于该指定处的周围的相似颜色的像素。即，仅仅指定前景的一部分就能够进行区域提取，节省了指定背景的时间。但是，在该软件中仅评价与指定处的颜色(前景的代表颜色)的相似性，因此提取结果的精度不太高。例如，在前景与背景的颜色近似的情况或前景部分的颜色流畅地持续进行变化等的情况下，用户无法选择想要的范围，从而需要范围的追加或削除这样的修整作业。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2007-193553号公报
[0010]专利文献2:日本特开2008-245719号公报
[0011]非专利文献
[0012]非专利文献1:Y.Boykov and Μ.-P.Jolly-"Interactive Graph Cuts forOptimal Boundary&Reg1n Segmentat1n of Objects in N-D images”，ICCV2001，01，p.105(2001).
【发明内容】
[0013]发明所要解决的课题
[0014]本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于，提供一种用户通过仅示教前景的一部分就能够将图像高精度地分割成前景和背景的技术。
[0015]解决问题的手段
[0016]为了达成上述目的，本发明的主旨是，根据由用户指定的前景指定像素的颜色来估计前景的颜色分布与背景的颜色分布，将这些颜色分布用作条件进行区域分割。
[0017]具体地说，本发明是将图像分割为前景和背景的区域分割方法，该区域分割方法包含以下的步骤:前景指定步骤，计算机使用户指定所述图像中的应该作为前景的区域内的一部分像素，作为前景指定像素；估计步骤，计算机根据由用户指定的所述前景指定像素的颜色，来估计前景的颜色分布和背景的颜色分布；以及区域分割步骤，计算机将所估计的所述前景的颜色分布与所述背景的颜色分布用作条件，将所述图像分割为前景区域和背景区域，所述估计步骤包含以下的步骤:将所述图像的颜色分布分为多个聚类；以及选择所述多个聚类中的、与由用户指定的所述前景指定像素的关联性大的一个以上的聚类，作为所述前景的颜色分布，选择与所述前景指定像素的关联性小的一个以上的聚类，作为所述背景的颜色分布。
[0018]根据此结构，用户仅指定前景的一部分既可(不需要指定背景)，因此用户的操作变得直观且简易。并且，因为根据由用户指定的前景指定像素的颜色来估计前景的颜色分布和背景的颜色分布，并将前景与背景双方的颜色分布用作条件进行区域分割，所以与仅采用前景的条件的方法相比，可进行精度高的区域分割。另外，因为不需要提供对象物(前景)的大小等预备知识，所以还具有通用性良好这样的优点。
[0019]在所述区域分割步骤中优选，针对作为前景区域的候选解的多个候选区域，评价候选区域的内侧的各像素的颜色相对于所述前景的颜色分布的前景似然度和候选区域的外侧的各像素的颜色相对于所述背景的颜色分布的背景似然度，由此从所述多个候选区域中求出前景区域的最优解。根据这样的最优解搜索，可进行精度良好的区域分割。
[0020]在所述区域分割步骤中优选，按照包含由用户指定的所述前景指定像素的方式设定所述多个候选区域。这样，不仅仅是由用户指定的前景指定像素的颜色的信息，还将位置的信息也作为初始条件进行利用，由此能够缩小搜索范围，因此可期待最优解搜索的精度提高和处理时间的缩短。
[0021]在所述估计步骤中优选，关于所述多个聚类，分别根据对聚类中包含的所述前景指定像素进行计数的结果来评价与所述前景指定像素的关联性的大小。在对聚类所包含的前景指定像素进行计数时，可直接对前景指定像素进行计数，或者可赋予与前景指定像素的位置对应的权重而进行计数。
[0022]在所述估计步骤中，从与所述前景指定像素的关联性是阈值以上的聚类或与所述前景指定像素的关联性大的聚类中依次选择预定数量的聚类，作为所述前景的颜色分布。另外，在所述估计步骤中，从不包含所述前景指定像素的聚类、与所述前景指定像素的关联性小于阈值的聚类或与所述前景指定像素的关联性小的聚类中，依次选择预定数量的聚类，作为所述背景的颜色分布。这里，阈值或预定数可采用I个以上的任意值，可由用户进行变更，或可由计算机动态地进行变更。
[0023]在所述前景步骤中优选，通过在显示装置所显示的所述图像上描绘图形的操作，进行所述前景指定像素的指定。通过采用这样的用户接口，可直观且简易地指定前景指定像素。这里，描绘的图形的形式可以是任意的。例如，上述图形可以是直线、曲线、圆、椭圆、多边形或封闭图形。
[0024]此外，本发明可捕捉为包含上述处理的至少任意一个的区域分割方法，或者还可以捕捉为具有上述处理(功能)的至少任意一个的区域分割装置或图像处理装置。另外，本发明还可以捕捉为通过将经由上述处理提取的前景区域设定为检查区域并分析该检查区域内的图像来进行检查对象物的检查的检查装置或检查方法。此外，本发明还可以捕捉为用于使计算机执行上述区域分割方法或检查方法的各步骤的程序或者记录该程序的存储介质。上述处理以及功能只要没有技术上的矛盾，就可以任意组合后构成本发明。
[0025]发明效果
[0026]根据本发明，用户通过仅示教前景的一部分，就能够将图像高精度地分割成前景与背景。
【附图说明】
[0027]图1是示意性示出图像检查装置的结构的图。
[0028]图2是示出检查处理的流程的流程图。
[0029]图3是用于说明检查处理中的检查区域的提取过程的图。
[0030]图4是示出采用设定工具103来设定