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Image thresholding for optical character recognition

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Publication number
DE19536170A1
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Authority
DE
Grant status
Application
Patent type
Prior art keywords
image
value
threshold
thresholding
required
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE1995136170
Other languages
German (de)
Inventor
Winfried Bruegmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Filing date
Publication date

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
    • G06KRECOGNITION OF DATA; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K9/00Methods or arrangements for reading or recognising printed or written characters or for recognising patterns, e.g. fingerprints
    • G06K9/36Image preprocessing, i.e. processing the image information without deciding about the identity of the image
    • G06K9/38Quantising the analogue image signal, e.g. histogram thresholding for discrimination between background and foreground patterns
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING; COUNTING
    • G06KRECOGNITION OF DATA; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K2209/00Indexing scheme relating to methods or arrangements for reading or recognising printed or written characters or for recognising patterns, e.g. fingerprints
    • G06K2209/01Character recognition

Abstract

The thresholding involves processing the image qualities of the sheet. The image is scanned with a preselected threshold value or a black/white or gray scale image is formed. The image characteristics are analysed, the image data, image content and image distortions, selective for specific areas of the image or for the entire image. The spatial and local spread of the image characteristics are analysed. A threshold value from the results of the analysis is transmitted. The threshold value is selected on the basis that the required image has a more pronounced amplitude and distribution characteristic. The area scanned yield signals ABC that relate to the required signature signal A, background B and image distortion effects C.

Description

Gebiet der Erfindung Field of the Invention

Die Erfindung betrifft die Ermittlung von Schwellwerten bei der Digitalisierung von Bildern. The invention relates to the determination of threshold values ​​during the digitization of images.

Stand der Technik State of the art

Um eine Bild- oder Zeichenerkennung (Optical Character Recognition) in einem elektronisch abgetasteten und digitalisierten Dokument durchführen zu können, müssen häufig in einem ersten Vorverarbeitungsschritt (image preprocessing), die Informationen des Vordergrundes von den Informationen des Hintergrundes getrennt werden. To an image or character recognition (optical character recognition) to carry out in an electronically scanned and digitized document must frequently in a first pre-processing (image preprocessing), the information of the foreground are separated from the information of the background. Dabei stellen die Informationen des Vordergrundes oftmals die eigentlichen, für die Zeichenerkennung zu betrachtenden (wichtigen) Bilddaten dar, während die Informationen des Hintergrundes vielfach störend wirken und zu Fehlinterpretationen der Vordergrundinformationen führen können. The information of the foreground often represent the actual, for character recognition to be considered (major) image data, while the information of the background often be distracting and can lead to misinterpretation of the foreground information. Auch tragen die Daten des Hintergrund des Bildes häufig zu einer Herabsetzung der Erkennungsleistung der Vordergrundinformation bei einer durchzuführenden Zeichenerkennung bei. The data support the background of the image often contribute to a reduction in the detection performance of the foreground information in a character recognition to be implemented. Die Informationen des Hintergrundes sollten daher möglichst vor der Bild- oder Zeichenerkennung entfernt werden. The information of the background should be removed if possible before the image or character recognition.

Die Hintergrunddaten in einem Bild setzen sich zumeist aus Störungen bei der Digitalisierung (wie Rauschen) und optisch nicht herausfilterbare Bestandteile des digitalisierten Dokumentes (z. B. Verschmutzungen, Schriftteile, Stempel, usw.) zusammen. The background data in an image set mostly composed of disorders in the digitization (such as noise) and optically non herausfilterbare components of the digitized document (z. B. contaminants header parts, stamps, etc.). Um eine optimale Erkennungsrate in einer anschließenden Bildverarbeitung erreichbar zu machen, sollten die Bilddaten nach einer Bildaufbereitung idealerweise nur noch die Daten enthalten, die später durch die Zeichenerkennung verarbeitet werden sollen. In order to make optimum detection rate in a subsequent image processing available, the image data after image processing should ideally contain only the data that will later be processed by the character recognition. Je besser die Bildaufbereitung vor der Erkennung ist, desto günstiger sind auch die Erkennungsergebnisse zu erwarten. The better the image processing prior to recognition, the more favorable the recognition results are to be expected.

Viele Bildverarbeitungseinheiten erwarten als Eingangsinformation ein in den Graustufen reduziertes Bild, z. Many image processing units expected as input information a reduced in the grayscale image for. B. ein binarisiertes Schwarz/Weiß Bild. As a binarized black / white image. Zur Erzeugung eines elektronisch abgetasteten Bildes von einer Vorlage werden vielfach Lesegeräte (Scanner) herangezogen, die mit einer vorgegebenen Abtastfrequenz (z. B. 200 bis 300 Bildpunkte pro Quadratzoll) Bilder mit einer Vielzahl von Graustufen (z. B. 16 oder 256 Graustufen) liefern. Reading devices (scanner) are often used to generate an electronically scanned image from an original, with a predetermined sampling frequency (for. Example, 200 to 300 pixels per square inch) images having a plurality of gray levels (eg., 16 or 256 levels of gray) deliver.

Bedingt durch eine Reihe von Fehlermöglichkeiten beim elektronischen Einlesen einer Vorlage, wie beispielsweise Scannertoleranzen oder einen mangelhaften Abgleich einzelner Lese-Elemente eines Scanners, können bereits hier eine Reihe von Einflußgrößen auftreten, die eine Bilderkennung nachteilig beeinträchtigen können. Due to a number of possible errors in the electronic reading of a document, such as scanners tolerances or a lack of balance of individual reading elements of a scanner, a number of influencing factors can already occur here that may affect image recognition disadvantageous. Bei dem Vorgang der elektronischen Umsetzung der Vorlage in ein elektronisches Bild werden Bildstörungen insbesondere durch unzureichende Justierungen der Einlesevorrichtung hervorgerufenen. In the process of implementation of the electronic document into an electronic image image faults are caused in particular by inadequate adjustments of the reading device. Wird beispielsweise eine Vorlage in horizontaler Richtung eingelesenen, so kann das elektronische Grauwert-Bild der Vorlage horizontale Streifen aufweisen, wenn die Lesezellen der Einlesevorrichtung in vertikaler Richtung angeordnet sind und diese unterschiedlich justiert wurden. For example, if an original scanned in the horizontal direction, the electronic gray scale image of the document may include horizontal stripes, when the read cells of the retention device are arranged in the vertical direction, and these were adjusted differently. Die horizontalen Streifen werden durch die unterschiedlichen Empfindlichkeiten bzw. Justagen der einzelnen Lesezellen bedingt. The horizontal strips are due to the different sensitivities or adjustments of the individual read-out cell.

Auch Art und Qualität der Vorlage selbst können die Bilderkennung entscheidend prägen. The type and quality of the documents themselves can shape the image recognition important. So gehen bei einer Wandlung eines Farbbildes in ein Graubild eventuell vorhandene Farbkontraste verloren. So go for a conversion of a color image into a gray image may be lost existing color contrasts. Bei handschriftlichen, aber auch bei maschinellen Eintragungen auf einer Vorlage hängt die Les- und Erkennbarkeit auch insbesondere von deren Kontrastierung, bedingt beispielsweise durch mehr oder minder starkes Andrücken beim Schreiben, ab. In handwritten, but also for machine entries on a template, the readability and visibility also depends in particular on their contrast, caused for example by a more or less strong pressing when writing from.

Für eine Reihe von Anwendungen besteht die Anforderung, zusätzlich zu der Erzeugung eines Bildes für eine Zeichenerkennung - das sogenannte Netto-Bild - ein Bild für eine Archivierung - das sogenannte Brutto-Bild - zu erzeugen. For a number of applications there is a requirement, in addition to an image for a character recognition generation - the so-called net-image - an image for archiving - to produce - the so-called gross image. Es müssen also zwei elektronische Bilder erzeugt werden, was aus Zeitgründen nach Möglichkeit ohne Durchsatzverlust durchgeführt werden sollte. It must be created two electronic images, which should be carried out for reasons of time, if possible without loss of throughput. Von den momentan verfügbaren Anwendungen werden hierfür Schwarz/Weiß Bilder, sowohl für die Erkennungseinheit als auch für Archivierungszwecke, verwendet, da Graustufenbilder rechenintensiv komprimiert und dekomprimiert werden müssen und dennoch einen höheren Speicherbedarf als Schwarz/Weiß Bilder haben. this are black / white images, both for the recognition unit as well as for archiving purposes, used as grayscale images must be computationally intensive compressed and decompressed, yet a higher memory footprint than black / white have pictures of the currently available applications.

Durch eine elektronische Abtastung einer Vorlage erhält man ein elektronisches Bild der Vorlage, worin jedem Bildpunkt (Pixel) ein Bildwert, beispielsweise ein Grauwert, ein Schwarz- oder Weißwert oder ein Farbwert, zugeordnet ist. By an electronic scan of an original is obtained an electronic image of the original, wherein each image point (pixel) of an image value, for example, a gray value, a black or white value or a color value is assigned. Durch die Verwendung von Filtern lassen sich diese Zuordnungen beeinflussen. By using filters, these assignments can be influenced. Bei Anwendung eines Schwellwert-Filters lassen sich beispielsweise die Bildwerte ober- bzw. unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes aus dem elektronischen Bild herausfiltern. When using a threshold filter, the image values ​​can be, for example, above or below a predetermined threshold value to filter out from the electronic image. So lassen sich z. Thus, for leave. B. die für eine Bildverarbeitung nicht gewünschten Hintergrundinformationen oder Störeffekte eliminieren. B. eliminate the undesirable for an image processing background information or interference effects.

Die herausgefilterten Bildwerte stehen jedoch danach weder für ein Archivbild noch für eine Bilderkennung zur Verfügung. The filtered image values ​​are but then neither an archive image even for an image detection. Eventuell unbeabsichtigt ausgefilterte Vordergrundinformationen können so das Ergebnis einer anschließenden Bilderkennung verfälschen. May inadvertently filtered out foreground information can thus falsify the result of a subsequent image recognition. Je nach Wert des Schwellwertes gehen mehr oder minder viele Informationen verloren. Depending on the value of the threshold go more or less lost much information. Der Wahl des Schwellwertes kommt so eine eminente Bedeutung für die Qualität der Bilderkennung zu. The choice of the threshold so is of eminent importance for the quality of image recognition.

Zur Erzeugung von Binärbildern aus Graustufenbildern werden vielfach statische oder dynamische Konvertierungsalgorithmen verwendet. static or dynamic conversion algorithms are widely used for the generation of binary images from gray-scale images. Aus dem Buch von Peter Haberäcker, "Digitale Bildverarbeitung", Carl Hanser Verlag München Wien, ISBN 3-446- 14442-0, 1985, sind eine Reihe von Verfahren zur Bildverarbeitung bekannt, die auch für eine Bildvorverarbeitung angewandt werden können. From the book by Peter Haberäcker, "Digital Image Processing", Carl Hanser Verlag, Munich, Vienna, ISBN 3-446- 14442-0, 1985, a number of methods for image processing are known, which can also be used for image pre-processing. Es werden dort insbesondere als Operationen im Ortsbereich (Kap. 8) Verfahren zur Glättung der Grauwerte (Kap. 8.1) und die Anwendung von Differenzenoperatoren (Kap. 8.2), sowie Verfahren zur dynamischen Schwellwertbestimmung (Kap. 12.3) vorgestellt. There are there particular as operations in the spatial domain presented (ch. 8) A process for the smoothing of the gray values ​​(Sec. 8.1) and the application of difference operators (Sec. 8.2), and methods for dynamic thresholding (chap. 12.3).

Eine Übersicht über die bekanntesten Verfahren zur Ermittlung eines Schwellwertes ist in PKSahoo, S.Soltani and AKCWong "A Survey of Thresholding Techniques", Computer Vision, Graphics and Image Processing 41, 233-260, 1988 zu finden. An overview of the most well-known method for determining a threshold value can be found in PKSahoo, S.Soltani and AKCWong "A Survey of Thresholding Techniques", Computer Vision, Graphics and Image Processing 41, 233-260., 1988 Es wird dort zwischen Histogramm-Transformations-Methoden, die zur Ermittlung des Schwellwertes die Form eines Histogramms einer Grauwertverteilung verändern und Algorithmen zur Schwellwertberechnung unterschieden. A distinction is made here between the change of the threshold value for determining the shape of a histogram of a gray value distribution histogram transform methods, and algorithms for threshold value calculation.

Aus US-A-4,590,606 und US-A-5,038,381 sind weitere Verfahren zur Bildverarbeitung, wie z. From US-A-4,590,606 and US-A-5,038,381 describe other processes for image processing such. B. Vordergrundfilter durch Laufzeitverhalten, bekannt. B. foreground filter through runtime behavior is known.

EP-A-0.505.729 beschreibt ein System zur Binarisierung von Bildern, das ein Lesen von Dokumenten mit einer normalen Printqualität ermöglicht. EP-A-0505729 describes a system for binarizing images, which allows reading documents with a normal print quality.

Allen Verfahren mit einer Ausfilterung von Informationen aus einer elektronischen Vorlage ist jedoch gemein, daß durch das Filtern auch eventuell solche Informationen, die für eine Bilderkennung notwendig sind, verlorengehen können. Allen process with a filtering information from an electronic document, however, have in common that such information may be necessary for an image recognition lost, possibly also through the filters.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the Invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Prozeß der Vorbereitung von Bildern für eine Bilderkennung zu verbessern, um so eine erhöhte Erkennbarkeit der gewonnenen Bilder zu gewährleisten. The object of the invention to improve the process of preparing images for image recognition, so as to ensure increased visibility of the images obtained. Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. The object is solved by the independent claims.

Erfindungsgemäß erfolgt eine Ermittlung eines Schwellwertes für die Erzeugung eines elektronischen Bildes aus einer Vorlage unter Berücksichtigung der jeweiligen Bildeigenschaften der Vorlage. According to the invention, a determination of a threshold value for an electronic image of a document taking into account the image characteristics of the template. Die Bildeigenschaften werden dabei insbesondere durch den Bildinhalt, also die eigentlichen Bilddaten, und Bildstörungen, also ungewollte Veränderungen des Bildinhaltes, geprägt. The image properties are influenced in particular by the image content, so the actual image data, and image distortion, so unwanted changes in the image. Bei den Bildstörungen ist zu unterscheiden zwischen solchen, die durch den Vorgang der elektronischen Umsetzung der Vorlage in ein elektronisches Bild hervorgerufen werden und solchen, die bereits in der Vorlage vorhanden sind. In the image distortion is to distinguish between those which are caused by the operation of the electronic implementation of the template into an electronic image and those which are already present in the template.

In einem ersten Schritt erfolgt eine erste Erfassung der Bildeigenschaften der Vorlage, z. In a first step a first acquisition of the image properties of the template is performed such. B. durch ein Einscannen der Vorlage mit einem vorgewählten Schwellwert oder durch eine beliebige andere Erfassungsweise. Example, by scanning the original with a preselected threshold value, or by any other sensing means. Vorzugsweise wird für die Erfassung bereits mindestens ein Schwellwert z. Preferably, already at least a threshold value z for detection. B. aufgrund von Erfahrungen oder als Mittelwert vorgewählt. B. selected based on experience or from the average. Insbesondere eignet sich auch die Erzeugung eines Schwarz-/Weißbildes oder eines Grauwertbildes aus der Vorlage zur Erfassung der Bildeigenschaften. In particular, the generation of a black / white image or a gray scale image from the template to capture the image properties suitable.

In einem zweiten Schritt erfolgt eine Analyse der Bildeigenschaften der Vorlage. In a second step an analysis of image characteristics of the original is performed. Zu diesen vorlagenbedingten Bildeigenschaften gehören beispielsweise die eigentlichen Bilddaten, der Bildinhalt aber auch Bildstörungen. These template-related image properties but include, for example, the actual image data, the image content and image distortion. Die Analyse der Bildeigenschaften der Vorlage kann entweder selektiv für einzelne Bereiche der Vorlage oder integral für die gesamte Vorlage durchgeführt werden. The analysis of image characteristics of the template may either be selective for individual areas of the template or integrally performed for the entire template.

In einem dritten Schritt wird dann mindestens ein Schwellwert aus dem Ergebnis bzw. den Ergebnissen der Analyse der vorlagenbedingten Bildeigenschaften ermittelt. In a third step, at least one threshold value from the result and the results of the analysis of the original image-related characteristics is then determined. Entsprechend der durchgeführten Analyse der Bildeigenschaften der Vorlage kann entweder jeweils mindestens ein Schwellwert selektiv für die einzelnen Bereiche der Vorlage oder ein Schwellwert integral für die gesamte Vorlage ermittelt werden. According to the performed analysis of the image properties of the template in each case at least one threshold value can either be selectively determined for the individual regions of the template or a threshold integral for the entire template.

Wurde in dem ersten Schritt bereits ein Schwellwert vorgegeben, so kann dieser vorgegebene Schwellwert aufgrund der Analyse der Bildeigenschaften der Vorlage an die ermittelten Bildeigenschaften angepaßt werden. a threshold value has already been set in the first step, this predetermined threshold value may be adapted to the determined image characteristics due to the analysis of the image properties of the template. Der vorgegebene Schwellwert wird dann entsprechend der Ergebnisse der Analyse der Bildeigenschaften der Vorlage verändert, bzw. auch gleich gelassen falls eine Änderung nicht notwendig ist. The predetermined threshold value is then changed according to the results of analysis of image characteristics of the document, or even equal to left if a change is not necessary.

Die Ermittlung des Schwellwertes aus den vorlagenbedingten Bildeigenschaften erfolgt durch eine Analyse der räumlichen bzw. The determination of the threshold value from the original image-related properties through an analysis of the spatial or

örtlichen Verteilung der Bildeigenschaften, die auch als lokale Bildfrequenzen bezeichnet werden. local distribution of the image properties, which are also referred to as a local frame rates. Aus der Verteilungsanalyse läßt sich wiederum auf einen möglichen, zu erwartenden Bildinhalt zurückschließen. From the distribution analysis can again be a possible, the expected image content back close. Wird beispielsweise bei einem Schwarz-/Weißbild eine Verteilungsdichte der schwarzen Bildpunkte in einem Bereich oberhalb eines vorgebbaren Grenzwertes der Verteilungsdichte ermittelt, so liegt voraussichtlich in diesem Bereich eine wesentliche Bildinformation, wie z. A distribution density of black pixels detected in an area above a predeterminable limit value of the distribution density for example in a black / white image, there is expected to be within this range, a significant picture information such. B. eine Schrift, ein Bild oder jeweils Teile davon, vor. As a font, image, or parts thereof, respectively, above. Der Schwellwert kann für diesen Bereich nun so verändert werden, daß durch die Schwellwertfilterung weniger Informationen verloren gehen. The threshold value can now be changed in this area so that will be lost by the thresholding less information. Wird in einem anderem Bereich in diesem Schwarz-/Weißbild eine Verteilungsdichte der schwarzen Bildpunkte unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes ermittelt, so liegt in diesem Bereich voraussichtlich keine wesentliche Bildinformation oder nur eine Bildstörung vor. Is in a different area in this black / white image a distribution density of black pixels detected below the predetermined limit value, is in this range expected to have no substantial or only image information, an image disturbance. Der Schwellwert kann für diesen Bereich nun so verändert werden, daß durch die Schwellwertfilterung mehr Informationen eliminiert werden. The threshold value can now be changed for this range so that more information will be eliminated by the thresholding.

Die Verteilungsanalyse erfolgt vorzugsweise durch eine Ermittlung der örtlichen Variation der Grau- bzw. Farbwerte, z. The distribution analysis is preferably done by a determination of the local variation of the gray or color values, z. B. entlang einer Zeile. B. along a row. Bei einem erzeugten Schwarz-/Weißbild der Vorlage lassen sich so beispielsweise die Anzahl der Schwarzwerte entlang einer Zeile - oder eines Zeilenausschnittes - ermitteln. or a line cutout - - in a signal generated black / white image of the original, for example, the number of black levels along a line can thus be determined. Bei einem erzeugten Grauwertbild der Vorlage kann beispielsweise die Anzahl der Änderungen der Grauwerte entlang einer Zeile oder eines Zeilenausschnittes ermittelt werden. When a generated gray scale image of the document the number of changes of the gray values ​​along a row or a line cut-out may for example be determined.

Die örtliche Variation der Grau- bzw. Farbwerte, also beispielsweise die ermittelte Anzahl oder Dichte der Schwarzwerte oder der Anzahl der Änderungen der Grauwerte, ist vielfach ein Maß für den Informationsgehalt des betrachteten Bereiches in der Vorlage. The local variation of the gray or color values, ie for example the determined number or density of the black levels or the number of changes of the gray values ​​is often a measure of the information content of the subject region in the template. Die ermittelte örtliche Variation der Grau- bzw. Farbwerte kann nun mit vorgebbaren Werten verglichen werden, die so einen Rückschluß auf den wahrscheinlichen Inhalt des Bereiches zulassen, also beispielsweise, ob der Bereich voraussichtlich ein Bild oder eine Schrift enthält. The determined local variation of the gray or color values ​​can then be compared with predetermined values ​​so permit a conclusion on the likely content of the area, so for example, if the area expected to contain an image or a font. Wird so ein Bereich der voraussichtlich ein Bild oder eine Schrift beinhaltet erkannt, kann der Schwellwert für diesen Bereich so angepaßt werden, daß die Gefahr eines Informationsverlusts durch die Schwellwertfilterung reduziert wird. so, a region which is expected to an image or a font recognized involves the threshold value in this field can be adjusted so that the risk of information loss is reduced by thresholding. Analog dazu kann der Schwellwert in Bereichen, in denen keine wesentliche Bildinformation oder nur eine Bildstörung vermutet wird, so angepaßt werden, daß durch die Schwellwertfilterung mehr Informationen herausgefiltert werden. Similarly, the threshold value can in areas where no significant picture information or only a picture disturbance is believed to be adjusted so that more information is filtered out by the thresholding.

Ist beispielsweise in einem Schwarz-/Weißbild eine ermittelte Anzahl der Schwarzwerte pro Längen- oder Flächeneinheit, bzw. in einem Graubild die Anzahl der Änderungen der Grauwerte pro Längen- oder Flächeneinheit größer als ein vorgegebener Wert, deutet dies auf eine Schrift oder ein Bild in diesem Bereich hin. For example, in a black / white image a determined number of black values ​​per length or unit area, or in a grayscale image, the number of changes in the gray values ​​per length or unit area greater than a predetermined value, this indicates a font or a picture in this portion. Entsprechend deutet eine ermittelte Anzahl der Schwarzwerte bzw. die Anzahl der Änderungen der Grauwerte pro Längen- oder Flächeneinheit kleiner als ein vorgegebener Wert auf eine Bildstörung oder zumindest auf eine unwesentliche Bildinformation in diesem Bereich hin. Accordingly, a determined number of the black levels or the number of changes in the gray values ​​per length or unit area indicated less than a predetermined value indicates a picture disturbance or at least an insignificant image information in this area.

Aus der Verteilungsanalyse lassen sich also insbesondere die für eine Bilderkennung interessante Bereiche, wie eine Schrift oder ein Bild, erkennen. From the distribution analysis thus can be particularly interesting for image detection areas, such as a signature or an image seen. Weiterhin ermöglicht die Verteilungsanalyse eine Hintergrunderkennung bei einem regelmäßigen Hintergrund. Furthermore, the distribution analysis enables a background detection for a regular background. Besteht die Vorlage nun aus Bildteilen mit ausschließlicher Vorder- und/oder Hintergrundinformation, lassen sich die einzelnen Bereiche mit unterschiedlichen Schwellwerten bearbeiten. Is there a template now from Image Share with exclusive front and / or background information, can the individual regions with different thresholds to edit. Hintergrundbereiche können so bereinigt werden, während die für die Bilderkennung interessanten Bereiche sicherer, im Sinne der Gefahr von Informationsverlusten, verarbeitet werden. Background areas can be adjusted so while interesting for image recognition areas are safer, in terms of the risk of loss of information processed.

Der oder die Schwellwerte können weiterhin an die systembedingten Bildeigenschaften durch eine geeignete Wahl der Bereiche für eine Untersuchung lokaler Bildeigenschaften angepaßt werden. The one or more threshold values ​​may further be adapted to the system-related image properties by an appropriate choice of areas for analysis of local image characteristics. Zu den systembedingten Bildeigenschaften gehören ua die durch den Einlesevorgang hervorgerufenen Bildstörungen oder die Vorlagentyp-spezifischen Bildeigenschaften, die von Vorlage zu Vorlage eines Vorlagentyps gleich bleiben. Among the systemic image properties include, but are the caused by the read-Interference or the original type-specific image properties, which remain the same from submission to submission of an original type. Die vorlagentyp-spezifischen Bildeigenschaften werden insbesondere durch den Bildaufbau und die Bildeinteilung des jeweiligen Vorlagentyps geprägt. The original type-specific image properties are characterized in particular by the image drawing and the image classification of each original type. Bei einer Vorlage, die in horizontaler Richtung eingelesen wird, werden die Untersuchungsbereiche vorzugsweise horizontal länglich (z. B. zeilenweise) - entsprechend der horizontalen Einleseweise - angenommen. A template, which is read in the horizontal direction, the scan areas are preferably horizontally elongated (. For example line by line) - corresponding to the horizontal Einleseweise - adopted. Entsprechend werden bei Vorlagen, bei denen die Informationen überwiegend zeilenweise (oder vertikal) auftreten, die Bereiche ebenfalls zeilenhaft (oder vertikal) ausgeprägt. Accordingly, in documents in which the information occur predominantly row by row (or vertical), the areas also by way of lines (or vertical) pronounced.

Die Erfindung findet Anwendung bei der (Vor-)verarbeitung von Dokumenten für eine Bilderkennung und/oder für eine Archivierung der Dokumente. The invention finds application in the (pre-) processing of documents for image recognition and / or archiving of documents.

Weitere, vorteilhafte Ausführungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen. Further advantageous embodiments of the invention are found in the dependent claims.

Beschreibung der Zeichnungen Description of the Drawings

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sind im folgenden Ausführungsbeispiele mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. For further explanation of the invention are described with reference to the drawings in the following embodiments. Funktionsgleiche Elemente sollen gleiche Bezugszeichen tragen. Functionally identical elements are given identical numbers.

Fig. 1 zeigt eine Vorlage mit einer Schrift und einer zufälligen Bildstörung, Fig. 1 shows a template with a signature and a random image disturbance,

Fig. 2 zeigt ein elektronisches Grauwertbild der Vorlage, aus Fig. 1, das mit einem einheitlichen, mittleren Schwellwert aus der Vorlage gewonnen wurde, Fig. 2 shows an electronic image of the original gray value, from Fig. 1, which was obtained with a single, central threshold value from the template,

Fig. 3 zeigt die Grauwertverteilung in horizontaler Richtung für 3 exemplarisch ausgewählte Zeilenbereiche A, B und C mit einer Länge L in dem Grauwertbild aus Fig. 2, Fig. 3 shows the gray value distribution in the horizontal direction for 3 exemplarily selected row areas A, B and C having a length L in the gray scale image of FIG. 2,

Fig. 4 zeigt ein gemäß der Erfindung aus der Vorlage in Fig. 1 gewonnenes Bild, Fig. 4 is a according to the invention from the template in Fig. 1 obtained image,

Fig. 5 erläutern die Erfindung an einem Beispiel eines Scanners, der eine 4-Bit-Wandlung durchführt. Fig. 5 illustrate the invention using an example of a scanner that performs 4-bit conversion.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed Description of the Invention

Fig. 1 zeigt eine Vorlage 10 mit einer Schrift 20 und einer zufälligen Bildstörung 30 . Fig. 1 shows a template 10 with a magazine 20 and a random image disturbance 30th Fig. 2 zeigt ein elektronisches Grauwertbild 40 der Vorlage 10 , das mit einem einheitlichen, mittleren Schwellwert SW mittel aus der Vorlage 10 gewonnen wurde. Fig. 2 shows an electronic gray scale image 40 of the original 10 which has been obtained with a uniform, medium threshold value SW medium from the template 10. Der mittlere Schwellwert SW mittel kann beispielsweise aus einer Mittelung der Grauwertverteilung der Vorlage oder eines Bereiches davon stammen oder als Erfahrungswert einfach vorgegeben werden. The average threshold value SW medium may for example come from an averaging of the gray value distribution of the template or a portion thereof, or simply be given as an experience value. Das Grauwertbild 40 weist ein Bild 20 ′ der Schrift 20 und ein Bild 30 ′ der zufälligen Bildstörung 30 auf. The gray scale image 40 has an image 20 'of the magazine 20 and an image 30' of the random image disturbance 30th Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, sind durch die Schwellwertfilterung Informationen verloren gegangen, die im ungünstigsten Fall eine Erkennbarkeit der Schrift 20 erschweren können. As can be seen from Fig. 2, information is by thresholding lost that can make a recognition of the signature 20 in the worst case.

Fig. 3 zeigt die Grauwertverteilung in horizontaler Richtung für 3 exemplarisch ausgewählte Zeilenbereiche A, B und C mit einer Länge L in dem Grauwertbild 40 . Fig. 3 shows the gray value distribution in the horizontal direction for 3 exemplarily selected row areas A, B and C having a length L in the gray value Figure 40. Innerhalb des Zeilenbereiches A werden 8 Peaks oberhalb und 1 Peak unterhalb eines vorgegebenen Grauwertes G ermittelt. Within said line area A 8 peaks above and determines 1 peak below a predetermined gray value G. Innerhalb des Zeilenbereiches B wird kein Peak oberhalb und es werden 2 Peaks unterhalb des Grauwertes G gefunden. Within the line range B no peak is above and there are 2 peaks below the gray value G found. Innerhalb des Zeilenbereiches C werden 2 Peaks oberhalb und 1 Peak unterhalb des Grauwertes G ermittelt. Within the line range C 2 peaks are determined above and below the peak 1 gray value G.

Als Grenzwert für die Erkennung bild-relevanter Bereiche innerhalb der Vorlage 10 sei eine Anzahl von 4 Peaks oberhalb des vorgegebenen Grauwertes G für einen Zeilenbereich der Länge L gegeben. As a threshold value for the detection image-relevant areas within the template 10 is given for a line portion of the length L is a number of 4 peaks above the predetermined gray value G. Dementsprechend wird nur der Zeilenbereich A als ein Bild-relevanter Bereich erkannt. Accordingly, only the line area A is recognized as an image-related area. Für diesen Zeilenbereich A wird für einen zweiten Einlesevorgang ein Schwellwert SW information , der gegenüber dem mittleren Schwellwert SW mittel weiter in Richtung "weiß" verschoben ist, also weniger Informationen herausfiltern wird, eingestellt. For this range of rows A, is set for a second reading process, a threshold value SW information, the more "white" compared to the average threshold value SW medium in the direction shifted, so less information is filtered out. Die Zeilenbereiche B und C hingegen werden als nicht-bild-relevante Bereiche eingestuft und es wird für einen zweiten Einlesevorgang ein Schwellwert SW hinergrund , der gegenüber dem mittleren Schwellwert SW mittel weiter in Richtung "schwarz" verschoben ist, also mehr Informationen herausfiltern wird, eingestellt. The line areas B and C, however, are classified as non-image-related areas and it is for a second reading process, a threshold value SW Hinergrund that is shifted relative to the middle threshold SW medium in the direction of "black", so more information will filter set ,

Der oben dargestellte Vorgang zur Erkennung bild-relevanter Bereiche wird entsprechend zeilenweise für das gesamte Bild 40 durchgeführt, die Schwellwerte der einzelnen Bereiche werden an die erkannten Bereiche angepaßt und ein neues Bild 50 mit Hilfe der neu angepaßten Schwellwerte erzeugt. The process illustrated above for detecting image-relevant areas is performed line by line in accordance with for the entire image 40, the threshold values of the different areas to be adapted to the identified regions and a new image 50 generated with the aid of the newly adjusted threshold values. Fig. 4 zeigt das neue Bild 50 . Fig. 4 shows the new Figure 50. Die Schrift 20 der Vorlage 10 wurde als bild-relevanter Bereich erkannt und in dem Bild 50 als Schrift 20 ′′ abgebildet. The signature 20 of the original 10 has been identified as image-related area and displayed in the image 50 as font 20 ''. Die zufällige Bildstörung 30 aus der Vorlage 10 konnte durch diesen Prozeß vollständig eliminiert werden. The random interference image 30 from the template 10 could be completely eliminated by this process.

Die Erfindung soll an einem weiteren Beispiel eines Scanners, der eine 4-Bit-Wandlung durchführt, erläutert. The invention is to a further example of a scanner that performs 4-bit conversion will be explained. Eine 4-Bit- Wandlung bedeutet, daß als Vorlage ein Graubild mit 16 Graustufen vorliegt, das in ein Schwarz-Weiß-Bild gewandelt werden soll. A 4-bit conversion means that as a template a gray image with 16 gray levels is present, which is to be converted into a black-and-white image. Der Grauwert 15 soll in diesem Beispiel der Graustufe "weiß" entsprechen und der Grauwert 0 der Graustufe "schwarz". The gray level 15 is to "know" in this example, the gray level match and the gray scale 0 to the gray level "black".

Fig. 5a zeigt einen Bildausschnitt eines ersten eingescannten Testbildes einer (hier nicht gezeigten) Vorlage. Fig. 5a shows a detail of a first image scanned test image (not shown here) template. Fig. 5b stellt die Verteilung der Bilddaten (Grauwert-Histogramm) für einen Bereich des Testbildes dar. Aus diesem Histogramm ergibt sich ein mittlerer Grauwert von 11,23. Fig. 5b represents the distribution of the image data (gray level histogram) for a range of the test image. For this histogram results in a mean gray value of 11.23. Wird als Schwellwert für die Wandlung der Vorlage in ein Schwarz-Weiß-Bild dieser mittlere Grauwert, oder durch die Abrundung auf gerade Werte (Integer) ein entsprechender Schwellwert von 11, verwendet, werden nicht ausreichend Bildinformationen der Vorlage in dem gezeigten Bildausschnitt in schwarze Bildpunkte umgewandelt werden. Is used as threshold value for the conversion of the template in a black and white image of this average gray value, or by rounding down to even values ​​(Integer) a corresponding threshold value of 11 is used, are not sufficient image information of the template in the shown image section in black pixels being transformed. Die Schwellwertfilterung bewirkt, daß Werte, die kleiner als der vorgegebene Schwellwert sind, in signifikante, schwarze Bildpunkte umgewandelt werden. The thresholding causes values ​​that are smaller than the predetermined threshold value, are converted in significant and black pixels. Störinformation (Rauschen, Digitalisierungsfehler), aber auch tatsächliche Bildinformationen mit Grauwerten größer als der Schwellwert werden als weiße Bildpunkte dargestellt. Spurious (noise, digitization errors), but also actual image information with gray values ​​greater than the threshold are displayed as white pixels.

Aus dem Histoprogramm in Fig. 5b ist nicht ersichtlich, ob es sich bei den Bildpunkten um verwertbare Informationen oder um Rauschen handelt. From the Histoprogramm in Fig. 5b is not clear whether it is usable information or noise in the image points. Daher ist hier eine Schwarz-Weiß-Wandlung immer mit dem Risiko des Auslöschens von Informationen behaftet. Therefore, a black and white conversion here is always fraught with the risk of extinction of information.

Erfindungsgemäß wird nun eine Verteilungsanalyse durchgeführt, dh es wird die "Frequenz" der vorliegenden Bilddaten in horizontaler Richtung untersucht. According to the invention, a distribution analysis is performed now, that is, examines the "frequency" of the present image data in the horizontal direction. Die horizontale Bildrichtung bietet sich insbesondere dann an, wenn Schriften in horizontaler Richtung erwartet werden. The horizontal direction is particularly appropriate when securities are expected in the horizontal direction. Fig. 5c zeigt einen Verlauf 100 der Grauwerte für einen Bereich in horizontaler Richtung innerhalb der Schrift "Konto-Nr" in Fig. 5a, wobei diese in der Vorlage rot gedruckt wurde. Fig. 5c shows a plot 100 of the gray scale values for a region in the horizontal direction within the publication "account number" in Fig. 5a, which has been printed in red on the template. Der Verlauf 100 der Grauwerte wird mathematisch differenziert und führt zu einem Verlauf 110 der Ableitung. The curve 100 of the gray values is differentiated mathematically and leads to a course of 110 the derivative. Durch Aufsummieren der vorkommenden Wendepunkte oder Maxima in der Ableitung 110 , bezogen auf die Längeneinheit, ergibt sich eine "Frequenz" für diesen Bereich. By summing up the occurring turning points or maxima in the derivative of 110, based on the unit length, results in a "frequency" in this area. Die so ermittelte "Frequenz" wird mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen. The thus determined "frequency" is compared with a predetermined limit value. Dabei wurde der Grenzwert aufgrund vorangegangener Bilduntersuchungen so eingestellt, daß signifikante Textbereiche erkannt werden können. Here, the limit value due to previous studies image was adjusted so that significant areas of text can be recognized.

In dem Beispiel in Fig. 5c liegt die ermittelte "Frequenz" oberhalb des vorgegebenen Grenzwertes, so daß ein signifikanter Textbereich angenommen wird. In the example in Fig. 5c, the resulting "frequency" is above the predetermined limit value, so that a significant range of text is assumed. Der Schwellwert für die Schwarz-Weiß-Wandlung wird entsprechend angepaßt und in diesem Beispiel um eine Graustufe (also von 11 auf 12) nach oben festgelegt. The threshold value for black and white conversion is adjusted accordingly and in this example, a gray level (that is, from 11 to 12) is set up. Fig. 5d zeigt das Ergebnis der durchgeführten Schwarz-Weiß-Wandlung mit dem angepaßten Schwellwert. Fig. 5d shows the result of performing monochrome conversion with the adjusted threshold value.

Der Einfachheit halber wurde in Fig. 5d die Schwarz-Weiß-Wandlung für den ganzen in Fig. 5a gezeigten Bereich mit dem angepaßten Schwellwert durchgeführt. For simplicity, was carried out the black and white conversion for all shown in Fig. 5a area with the adjusted threshold value in Fig. 5d. Entsprechend könnte jedoch auch eine Schwarz-Weiß-Wandlung mit einer Vielzahl von an einzelne Bereiche angepaßten Schwellwerten durchgeführt werden. Accordingly, however, a black and white conversion may also be carried out with a plurality of individual areas adapted to threshold values.

Claims (17)

1. Verfahren zur Ermittlung eines Schwellwertes für die Erzeugung eines elektronischen Bildes ( 50 ) von einer Vorlage ( 10 ), mit: 1. A method for determining a threshold value for an electronic image (50) from an original (10) production, comprising:
einem ersten Schritt der Erfassung der Bildeigenschaften der Vorlage ( 10 ); a first step of detecting the image characteristics of the original (10);
einem zweiten Schritt der Analyse der räumlichen und/oder örtlichen Verteilung der Bildeigenschaften der Vorlage ( 10 ); a second step of analyzing the spatial and / or local distribution of the image properties of the template (10); und and
einem dritten Schritt des Ermittelns eines Schwellwertes aus der Verteilungsanalyse der Bildeigenschaften der Vorlage ( 10 ). a third step of determining a threshold value from the distribution analysis of the image properties of the template (10).
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Verteilungsanalyse der Bildeigenschaften durch eine Ermittlung der räumlichen und/oder örtlichen Variation der Grau- bzw. Farbwerte erfolgt. 2. The method of claim 1, wherein the distribution analysis of the image properties are evaluated by a determination of the spatial and / or local variation of the gray or color values.
3. Verfahren nach Anspruch 2, worin die Verteilungsanalyse der Bildeigenschaften zeilenweise erfolgt. 3. The method of claim 2, wherein the distribution analysis of the image characteristics is performed line by line.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, worin die ermittelte örtliche Variation der Grau- bzw. Farbwerte mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird. 4. The method of claim 2 or 3, wherein the determined local variation of the gray or color values ​​with a predetermined value is compared.
5. Verfahren nach Anspruch 4, worin der vorgegebene Wert so gewählt wird, daß ein Rückschluß auf den wahrscheinlichen Bildinhalt ermöglicht wird, vorzugsweise, ob die Vorlage ( 10 ) voraussichtlich ein Bild und/oder eine Schrift enthält. 5. The method of claim 4, wherein the predetermined value is selected so that a conclusion is made possible on the likely image content, preferably, whether the template (10) expected to contain a picture and / or a signature.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin der erste Schritt der Erfassung der Bildeigenschaften der Vorlage ( 10 ) ein Einlesen der Vorlage ( 10 ) mit einem vorgewählten Schwellwert beinhaltet, und der vorgewählte Schwellwert in dem dritten Schritt angepaßt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first step of detecting the image characteristics of the template (10) includes a reading of the original (10) with a preselected threshold value and the preselected threshold value is adjusted in the third step.
7. Verfahren nach Anspruch 6, worin der vorgewählte Schwellwert so verändert wird, daß, wenn aufgrund der Verteilungsanalyse der Bildeigenschaften in der Vorlage ( 10 ) relevante Informationen vermutet werden, durch die Schwellwertfilterung weniger Informationen verloren gehen, oder wenn in der Vorlage ( 10 ) keine relevante Informationen vermutet werden, durch die Schwellwertfilterung mehr Informationen verloren gehen. 7. The method of claim 6, wherein the preselected threshold value is changed so that, if relevant information is due to the distribution analysis of the image properties in the template (10) presumed lost less information by thresholding, or if in the template (10) no relevant information is presumed lost more information by thresholding.
8. Verfahren nach Anspruch 7, worin eine relevante Informationen dann vermutet wird, wenn eine Verteilungsdichte von zu betrachtenden Bildpunkten einen vorgegebenen Grenzwert der Verteilungsdichte überschreiten. 8. The method of claim 7, wherein a relevant information is then presumed when a distribution density of pixels to be considered exceeding a predetermined limit value of the distribution density.
9. Verfahren entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Ermittlung des Schwellwertes entweder selektiv für einzelne Bereiche der Vorlage ( 10 ) oder integral für die gesamte Vorlage ( 10 ) durchgeführt wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the determination of the threshold value is carried out either selectively to individual areas of the original (10) or integral to the entire document (10).
10. Verfahren entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Verteilungsanalyse der Bildeigenschaften für lokale Bereiche innerhalb der Vorlage durchgeführt wird. 10. The method according to any of the preceding claims, wherein the distribution analysis of the image characteristics for local areas is performed within the template.
11. Verfahren nach Anspruch 10, mit einem Schritt der Anpassung der lokalen Bereiche an systembedingte Bildeigenschaften. 11. The method of claim 10, comprising a step of adjusting the local regions of system-related image properties.
12. Verfahren nach Anspruch 11, worin die lokalen Bereiche entsprechend der Einleseweise der Vorlage ( 10 ) und/oder einer bestimmten Auftretensform der Informationen in der Vorlage ( 10 ) angepaßt werden. 12. The method of claim 11, wherein the local areas corresponding to the Einleseweise the template (10) and / or a particular shape of the occurrence of the template information (10) to be adjusted.
13. Verwendung des Verfahrens entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche für eine Vorverarbeitung der Vorlage ( 10 ) vor einer nachfolgenden Bildverarbeitung. 13. Use of the method according to one of the preceding claims for preprocessing of the template (10) prior to a subsequent image processing.
14. Verwendung des Verfahrens entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche für eine Bilderkennung und/oder für eine Archivierung von Dokumenten. 14. Use of the method according to any preceding claim for an image recognition and / or for archiving documents.
15. Verwendung des Verfahrens entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche in einem Programm für eine elektronische Datenverarbeitung. 15. Use of the method according to any preceding claim in a program for an electronic data processing.
16. Verwendung des Verfahrens entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche für eine Erkennung von Bereichen, die eine Schrift und/oder ein Bild und/oder einen regelmäßigen Hintergrund aufweisen. 16. Use of the method according to any preceding claim for detection of areas having a font and / or image and / or a regular background.
17. Vorrichtung zur Ermittlung eines Schwellwertes für die Erzeugung eines elektronischen Bildes ( 50 ) von einer Vorlage ( 10 ), mit: 17. An apparatus for determining a threshold value for generating an electronic image (50) from an original (10), comprising:
einem Mittel zur Erfassung der Bildeigenschaften der Vorlage ( 10 ); a means for detecting image characteristics of the original (10);
einem Mittel zur Analyse der räumlichen und/oder örtlichen Verteilung der Bildeigenschaften der Vorlage ( 10 ); a means for analyzing the spatial and / or local distribution of the image properties of the template (10); und and
einem Mittel zur Ermittlung des Schwellwertes aus der Verteilungsanalyse der Bildeigenschaften der Vorlage ( 10 ), wobei das Mittel zur Ermittlung des Schwellwertes ein Mittel zur Auswertung und Bewertung der Analyse der räumlichen Verteilung der Bildeigenschaften aufweist. a means for determining the threshold from the distribution analysis of the image properties of the template (10), wherein the means for determining the threshold value comprises means for evaluation and evaluation of the analysis of the spatial distribution of the image properties.
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