JP2000181992A - カラー文書画像認識装置 - Google Patents

カラー文書画像認識装置

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JP2000181992A
JP2000181992A JP10353045A JP35304598A JP2000181992A JP 2000181992 A JP2000181992 A JP 2000181992A JP 10353045 A JP10353045 A JP 10353045A JP 35304598 A JP35304598 A JP 35304598A JP 2000181992 A JP2000181992 A JP 2000181992A
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克仁 藤本
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    • G06V30/10—Character recognition

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力カラー文書の背景色または描画色の色数
が２以上ある場合や、背景色または描画色にグラデーシ
ョンがかかっている場合であっても、背景領域と描画領
域を適切に識別可能とすることにある。 【解決手段】 グレースケール画像抽出部１０２が入力
文書画像１０１をグレースケール画像に変換した後、多
値画像二値化部１０３が、その画像を、各画素がその画
像中の背景領域と描画領域のいずれかを意味する値を持
つ二値画像に変換し、二値画像認識部１０７に出力す
る。多値画像二値化部１０３において、部分領域抽出部
１０４は、グレースケール画像中の１つ以上の部分領域
を抽出する。部分画像二値化部１０５は、グレースケー
ル画像のそれぞれの部分領域に対して、二値化処理を実
行する。二値画像合成部１０６は、１つ以上の部分二値
画像を組み合わせてグレースケール画像全体に対する二
値画像を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー文書画像の
認識技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】文書画像認識装置は、文書画像を入力と
し、文書画像中の文字などを認識することによるコード
化処理を行う装置であり、現在は二値文書画像を入力と
する製品がある。近年、画像ファイリング装置が普及し
てきており、その装置でファイリングした画像を文書画
像認識装置に入力して認識する需要も増加している。カ
ラー文書画像認識装置は、カラー文書画像やグレースケ
ール文書画像をも認識対象とする。
【０００３】パーソナルコンピュータの普及と情報通信
ネットワークの整備により、電子化文書が多くなってい
る。しかし、情報流通の主要媒体は依然として紙文書で
あり、既存の紙文書も多く存在する。そこで、紙文書か
ら電子化文書への変換を行い、変換結果を編集する文書
画像認識装置の需要が拡大している。特に、写真を含む
グレースケール文書やカラー文書が多くなっているた
め、二値文書のみならず、グレースケール文書やカラー
文書を認識する需要が拡大している。
【０００４】従来のカラー文書画像認識装置は、入力文
書画像が二値画像でなくグレースケール画像やカラー画
像である場合、各画素の明度成分を一定のしきい値で二
値化して、各画素が罫線や文字・図形のストロークなど
の描画領域にあることを表す値あるいは背景領域にある
ことを表す値の二種類のいずれかの値をとる二値画像を
求め、得られた二値画像をもとに文書認識を行ってい
た。
【０００５】従来のカラー文書画像認識装置の第１の構
成を図２２に示す。
【０００６】グレースケール画像抽出部２２０２は、入
力文書画像２２０１がカラー画像である場合、画素ごと
に明度成分などのグレースケール値を抽出することによ
り、グレースケール画像を出力する。
【０００７】一定しきい値二値化部２２０３は、グレー
スケール画像が入力された場合、それに対して一定のし
きい値で二値化処理を実行することによって、二値画像
を求める。このしきい値は、外部から指示されて入力さ
れる値、あるいは大津の二値化しきい値（文献：電子情
報通信学会論文誌'80/4 Vol.J63-D No.4, p.349-356参
照）のように、グレースケール画像の画素値から計算に
より求められる値である。
【０００８】局所的二値化部２２０４は、一定しきい値
二値化部２２０３により出力された二値画像の描画領域
内の各画素について、文字ストロークの数倍あるいは文
字の大きさの半分程度の領域の画素値を用いて、それぞ
れ可変のしきい値を求めて二値化を行うことにより、よ
り精密な描画領域を表す二値画像を求める。
【０００９】二値画像認識部２２０５は、二値画像を認
識して、認識結果２２０６を出力する。
【００１０】局所的二値化部２２０４は、大津の二値化
しきい値などの単一しきい値を用いて明度画像から得ら
れた二値画像を、入力されたカラー文書画像の描画領域
を粗く求めたものとみなし、粗い描画領域の各画素につ
いて可変しきい値によるさらに精密な二値化を行うこと
により、さらに精密な描画領域を求めることを狙いとし
ている。局所的二値化部２２０４を備えず、一定しきい
値二値化部２２０３の出力する二値画像をそのまま二値
画像認識部２２０５に入力する簡易な構成も考えられて
いる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図２２に示さ
れる従来のカラー文書画像認識装置では、入力カラー文
書において、文書の背景色あるいは描画色の色数が２以
上ある場合や、背景色あるいは描画色にグラデーション
がかかっている場合に、生成された二値画像において入
力カラー文書の描画領域の一部が背景領域となったり背
景領域の一部が描画領域となってしまい、認識精度が低
くなる、という欠点を有している。
【００１２】上記従来のカラー文書画像認識装置は、一
定しきい値二値化部２２０３によりグレースケール画像
を一定のしきい値を用いて二値化し、入力カラー文書の
描画領域を粗く抽出した二値画像をその後の処理に活用
することを特徴としている。このため、文書の背景色あ
るいは描画色の色数が２以上ある場合や、背景色あるい
は描画色にグラデーションがかかっている場合には、グ
レースケール画像の背景領域の画素値と描画領域の画素
値の大小関係が必ずしも一定ではなくなるため、単一の
しきい値で二値化すると、生成した二値画像において入
力カラー文書の描画領域の一部が背景領域となったり背
景領域の一部が描画領域となってしまうのである。
【００１３】仮に、一定しきい値による二値化が行われ
ず、グレースケール画像の全画素に対して局所的二値化
が行われる場合には、しきい値は各画素に対して変化し
たものが用いられることになるが、画素の近傍が全てほ
ぼ同じ背景色あるいは描画色である場合に、二値化結果
に背景色と描画色が細かく混在したごま塩状のノイズが
発生してしまう。そこで、従来は、ごま塩状ノイズ発生
の防止のために局所的二値化を行う対象を描画領域周辺
に限定する目的で、一定しきい値による二値化が前段に
導入されているのであるが、そのことが上述した問題点
の発生原因となってしまうのである。
【００１４】本発明の課題は、入力カラー文書の背景色
または描画色の色数が２以上ある場合や、背景色または
描画色にグラデーションがかかっている場合であって
も、背景領域と描画領域を適切に識別可能とすることに
ある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、入力カラー文
書画像の描画領域を覆う単一背景色・単一描画色の部分
領域の集合を求め、それぞれの部分領域に対して従来技
術による二値化を行って部分二値画像を生成し、部分二
値画像を組み合わせてグレースケール画像全体に対する
二値画像を構成するようにした。
【００１６】単一背景色・単一描画色の部分領域を求め
るためには、入力カラー文書画像の描画領域の輪郭をエ
ッジ抽出により取り出し、近接したエッジ画素をまとめ
ることにより、ほぼ単一の背景色・ほぼ単一の描画色を
持つ文字周辺領域などの部分領域を抽出する。
【００１７】上記の手段により、入力カラー文書の背景
色あるいは描画色の色数が２以上ある場合や、背景色あ
るいは描画色にグラデーションがかかっている場合であ
っても、一定しきい値の二値化の対象が単一背景色・単
一描画色の部分領域となっているために、従来技術のよ
うな問題点は発生しない。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態にお
けるカラー文書画像認識装置の構成図である。
【００１９】本実施の形態は、グレースケール画像抽出
部１０２と多値画像二値化部１０３を備える。入力文書
画像１０１は、カラー画像あるいはグレースケール画像
である。
【００２０】入力文書画像１０１がカラー画像である場
合には、グレースケール画像抽出部１０２が入力文書画
像１０１をグレースケール画像に変換した後、多値画像
二値化部１０３が、グレースケール画像を、各画素がグ
レースケール画像中の背景領域と描画領域のいずれかを
意味する値を持つ二値画像に変換する。
【００２１】一方、入力文書画像１０１がグレースケー
ル画像であれば、多値画像二値化部１０３が入力文書画
像１０１を二値画像に変換して出力する。
【００２２】二値画像認識部１０７は、多値画像二値化
部１０３が出力する二値画像を認識し、電子コード化さ
れた認識結果１０８を出力する。
【００２３】多値画像二値化部１０３は、部分領域抽出
部１０４と、部分画像二値化部１０５と、二値画像合成
部１０６を備える。部分領域抽出部１０４は、グレース
ケール画像中の１つ以上の部分領域を抽出する。部分画
像二値化部１０５は、グレースケール画像のそれぞれの
部分領域に対して、二値化処理を実行する。二値画像合
成部１０６は、１つ以上の部分二値画像を組み合わせて
グレースケール画像全体に対する二値画像を構成する。
【００２４】図２２に示される従来装置では、グレース
ケール画像全体が一定しきい値二値化部２２０３により
一括して二値化されている。これに対して、本実施の形
態は、多値画像二値化部１０３中の部分領域抽出部１０
４により抽出された各部分領域ごとに、二値化処理が木
目細かく実行されるように構成されている。なお、従来
装置における一定しきい値二値化部２２０３および局所
的二値化部２２０４の持つ機能を、入力情報がグレース
ケール画像中の部分領域に限定された部分画像を処理す
る部分画像二値化部１０５に持たせることが可能であ
る。
【００２５】グレースケール画像抽出部１０２におい
て、入力文書画像１０１であるカラー文書からグレース
ケール画像を抽出する具体的方法としては、カラー画素
の明度成分、彩度成分、色相成分のいずれか、赤、緑、
青の３原色のいずれか、あるいはそれらを何らかの計算
式に代入して求めた値をグレースケール値として出力す
ることによりグレースケール画像を生成する技術が考え
られる。明度成分は、多くのカラー文書の持つ情報を保
持する点で、最も典型的なグレースケール画像を抽出す
ることのできる成分である。
【００２６】多値画像二値化部１０３の部分領域抽出部
１０４は、入力文書画像１０１であるカラー文書におい
て、その描画領域を覆う単一背景色・単一描画色の部分
領域の集合を抽出する。この処理の具体的方法として
は、グレースケール画像中の背景色および描画色がそれ
ぞれほぼ一定のグレースケール値を持つ部分領域を１つ
以上抽出する方法が考えられる。ここで、部分領域の形
状を記述するうえで簡易な矩形領域を用いる方法も考え
られる。
【００２７】より具体的には、部分領域抽出部１０４
が、グレースケール画像に対してエッジ抽出処理を実行
し、その結果得られたエッジ強度画像あるいはエッジ方
向画像を用いて１つ以上の部分領域を抽出する方法が考
えられる。エッジ抽出処理においては、画像処理の分野
で良く知られているソーベルフィルタあるいはラプラシ
アンフィルタなどを用いることができる。
【００２８】さらに、部分領域抽出部１０４が、エッジ
抽出処理により描画ストロークの輪郭を表すエッジ二値
画像を求め、このエッジ二値画像をもとに１つ以上の部
分領域を抽出する方法が考えられる。エッジ二値画像を
得るにあたり、グレースケール画像のエッジ強度画像に
対して大津の二値化などの大局的二値化法を用いて二値
化処理を実行してエッジ二値画像を得る方法が考えられ
る。また、エッジ二値画像を得るにあたり、グレースケ
ール画像のエッジ強度画像に対して大局的二値化などに
より二値化処理を実行して暫定的なエッジ二値画像を求
め、暫定的なエッジ二値画像の各エッジ画素をエッジ方
向画像の示す方向あるいはその反対方向に数画素分移動
して、エッジ画素により形成される輪郭を収縮させたエ
ッジ画像を生成することにより、エッジ輪郭の若干収縮
したエッジ二値画像を得る方法が考えられる。
【００２９】さらに、部分領域抽出部１０４が、エッジ
二値画像のエッジ画素の連結成分を求め、それぞれの連
結成分をもとにそれぞれの部分領域を求める方法が考え
られる。ここで、連結成分の外接矩形をそれぞれの部分
領域とすることにより、部分領域をさらに簡易に記述す
ることもできる。あるいは、エッジ二値画像のエッジ画
素の連結成分の外接矩形の重なり矩形をそれぞれの部分
領域とする方法も考えられる。
【００３０】部分領域抽出部１０４の第１の構成例を図
２に示す。
【００３１】まず、グレースケール画像に対して、ソー
ベルフィルタなどを用いたエッジ抽出処理が実行され、
エッジ強度画像が抽出される（図２の２０１）。
【００３２】次に、エッジ強度画像に対して、大津の二
値化などに基づく一定しきい値による二値化処理が実行
され、エッジ二値画像が抽出される（図２の２０２）。
このエッジ二値画像は、入力文書画像１０１であるカラ
ー文書の描画領域の輪郭を描画領域として持っている。
【００３３】そして、エッジ二値画像の描画領域の連結
成分の集合が、ラベリングなどの手法により抽出され、
連結成分の外接矩形の集合が部分領域の集合として出力
される（図２の２０３）。
【００３４】描画領域が文字のみであるようなカラー文
書の場合には、入力文書画像１０１の描画領域の輪郭で
互いに近接した部分の周辺は、ほぼ単一の背景色とほぼ
単一の描画色を持つ場合が多いと考えられる。このた
め、本構成を有する部分領域抽出部１０４により得られ
た部分領域は、従来技術を基本とした部分画像二値化部
１０５の入力に適したグレースケール部分画像を指示す
ることができる。
【００３５】部分領域抽出部１０４の第２の構成例を図
３に示す。
【００３６】本構成例においては、図２に示される第１
の構成例におけるエッジ画像二値化処理（２０１）とエ
ッジ連結成分抽出処理（２０３）の間に、エッジ画像収
縮処理（図３の３０１）が挿入される。
【００３７】この処理では、エッジ二値画像の各エッジ
画素からエッジ方向画像の示す方向あるいはその反対方
向に数画素分移動して、エッジ画素により形成される輪
郭を収縮させた画像が生成されることにより、エッジ輪
郭の若干収縮した新たなエッジ二値画像が得られる。
【００３８】そして、このエッジ二値画像の描画領域の
連結成分の集合が抽出され、連結成分の外接矩形の集合
が部分領域の集合として出力される（２０３）。
【００３９】このように、エッジ画像の収縮処理を加え
ることにより、複数文字の輪郭がくっついてしまい、エ
ッジの連結成分が大きくなってしまうことを防止でき
る。この結果、描画領域が文字のみであるようなカラー
文書の場合には、入力文書画像１０１の描画領域の輪郭
で互いに近接した部分の周辺はほぼ単一の背景色とほぼ
単一の描画色を持つことが、より強く保証できるように
なる。
【００４０】さらに、部分領域抽出部１０４が、エッジ
二値画像中のエッジ画素の構成する輪郭のうちで、長さ
の極端に長い輪郭を罫線と見なして除去し、のこったエ
ッジ画素のみからなるエッジ二値画像をもとに部分領域
を抽出する方法が考えられる。また、エッジ二値画像中
のエッジ画素を構成する輪郭のうちで、横方向または縦
方向にある程度の長さでほぼ連続している輪郭を罫繰と
見なして除去し、残ったエッジ画素のみからなるエッジ
二値画像をもとに部分領域を抽出する方法も考えられ
る。
【００４１】部分領域抽出部１０４の第３の構成例を図
４に示す。
【００４２】本構成例においては、図３に示される第２
の構成例におけるエッジ画像収縮処理（３０１）とエッ
ジ連結成分抽出処理（２０３）の間に、罫線除去処理
（図４の４０１）が挿入される。
【００４３】この処理では、エッジ輪郭の若干収縮した
エッジ二値画像において、横方向または縦方向にある程
度以上の長さを持つエッジ輪郭が罫線と見なされて除去
される。
【００４４】そして、このエッジ二値画像の描画領域の
連結成分の集合が抽出され、連結成分の外接矩形の集合
が部分領域の集合として出力される（２０３）。
【００４５】このような罫線除去を加えることにより、
文字のみでなく罫線で横成される表が含まれるカラー文
書や、背景領域が入れ子状になっているようなカラー文
書に対して、表の罫線部分や２つの背景領域の境界部分
で発生する長い輪郭を構成するエッジ画素を除去できる
ため、長い輪郭から得られるエッジ連結成分のような大
きな部分領域を抽出してしまうことを防止できる。この
ため、２つ以上の背景色あるいは描画色を持つ部分領域
を出力しにくくでき、文字のみでなく罫線で構成される
表が含まれるカラー文書や背景領域が入れ子状になって
いるようなカラー文書に対して、文章領域を覆う部分領
域の集合を得ることができ、文章領域について高精度な
二値画像を得ることができる。
【００４６】さらに、部分領域抽出部１０４が、エッジ
二値画像中のエッジ画素の構成する輪郭のうちで、極端
に短い輪郭をノイズと見なして除去し、のこったエッジ
画素のみからなるエッジ二値画像をもとに部分領域を抽
出する方法が考えられる。
【００４７】部分領域抽出部１０４の第４の構成例を図
５に示す。
【００４８】本構成例においては、図４に示される第３
の構成例におけるエッジ画像二値化処理（２０１）とエ
ッジ画像収縮処理（３０３）の間に、ノイズ除去処理
（図５の５０１）が挿入される。
【００４９】この処理では、エッジ二値画像に対し上述
のノイズ除去処理が実行される。
【００５０】このようなノイズ除去を加えることによ
り、入力文書画像１０１の裏映りや画像入力時の撹乱に
より発生するエッジ抽出により誤って抽出されてしまう
ノイズのエッジを除去でき、ほぼ単一の背景色とほぼ単
一の描画色を持つ部分領域を出力することをより強く保
証できるようになる。
【００５１】さらに、部分領域抽出部１０４が、エッジ
二値画像中のエッジ画素を構成する輪郭に対して罫線除
去処理を実行する場合に、除去した罫線を別の罫線二値
画像として保存して出力する方法も考えられる。そし
て、二値画像合成部１０６が、生成した二値画像と保存
してある罫線二値画像とで論理和を演算して得られる二
値画像を出力する方法も考えられる。この方法を用いる
と、表やストロークで構成される図、文字を含むカラー
画像に対しても、良好な二値画像を合成することが可能
となり、高精度な文書認識ができる。
【００５２】多値画像二値化部１０３の部分画像二値化
部１０５は、部分領域抽出部１０４により抽出されたお
のおのの部分領域に対応したグレースケール部分画像に
対して、二値化処理を実行することにより、１つ以上の
部分二値画像を生成する。
【００５３】この処理の具体的な方法としては、従来装
置においても用いられている二値化機能のように、単一
背景色・単一描画色の文書画像に適した種々の手法が考
えられる。
【００５４】部分画像二値化部１０５の第１の構成例を
図６に示す。
【００５５】本構成例では、部分画像二値化部１０５
が、グレースケール画像の指定された部分領域に対し、
大津の二値化しきい値などの一定しきい値による二値化
処理（図６の６０１）が実行されることによって、部分
二値画像が得られる。一定しきい値として、指定された
部分領域の画素値の平均、標準偏差、分散の線型和を用
いることも考えられる。下記数１式に例を示す。大局処
理パラメータは定数である。
【００５６】
【数１】しきい値＝全画素値の平均＋大局処理パラメー
タ×全画素値の標準偏差 標準偏差は、下記数２式に示されるようにして分散値か
ら求められ、分散値は、下記数３式に示されるようにし
て平均、自乗平均から求められる。
【００５７】
【数２】標準備差＝分散**1/2
【００５８】
【数３】分散＝自乗平均一平均**2 部分画像二値化部１０５の第２の構成例を図７に示す。
【００５９】本構成例では、部分画像二値化部１０５
が、図６の場合と同様にして描画領域が粗く抽出された
後（６０１）、描画領域内の画素ごとに可変しきい値を
求める局所的二値化処理が実行されることにより（図７
の７０１）、部分二値画像が得られる。この局所的二値
化処理に用いられる可変しきい値としては、部分領域に
対応するグレースケール部分画像の二値化対象画素を含
む局所領域における画素値の平均、標準備差、分散の線
型和を用いる方法がある。例えば、画素毎に局所的な範
囲（注目画素を中心とした正方形領域）で、下記数４式
を用いてしきい値が算出される。局所二値化パラメータ
は定数である。
【００６０】
【数４】しきい値＝局所領域のグレスケール画素値の平
均＋局所二値化パラメータ×グレースケール画素値の標
準偏差 上記第２の構成例による部分画像二値化部１０５を用い
ると、第１の構成例と比較して、部分領域中の背景色あ
るいは文字色の変動にさらに強い部分二値化を行うこと
ができ、さらに高精度なカラー文書認識が可能となる。
【００６１】部分画像二値化部１０５の第３の構成例を
図８に示す。
【００６２】本構成例では、部分画像二値化部１０５
が、図７の場合と同様の一定しきい値による二値化処理
（６０１）の前に、グレースケール画像に対してその画
素値を補間して画素数を増加させるサブピクセル化処理
が実行される。この処理においては、例えば画素値の線
型補間処理が実行される。
【００６３】この第３の構成例を用いると、保存容量や
処理速度の制限によりカラー文書画像で多く存在する15
0dpiや100dpiといった低解像度文書に対しても、グレー
スケール画像には保存されている情報を二値化処理によ
り失うことなく良好に、二値化画像を得ることができる
ため、上記第１または第２の構成例と比較して、さらに
高精度なカラー文書認識を行うことが可能となる。
【００６４】さらに、上述の局所的二値化処理に用いる
可変しきい値を求めるにあたり、部分領域に対応するグ
レースケール部分画像の二値化対象画素を含む局所領域
の大きさを、部分領域に含まれる描画領域の太さや部分
領域自身の大きさを用いて、部分領域ごとに変化させる
方法が考えられる。この方法を用いると、タイトル文字
などのように文字ストロークの太い描画領域を局所的二
値化により取り出す場合に、ある画素に対してすべての
局所領域が描画領域に含まれてしまわないようにするこ
とでごま塩状ノイズの発生を防止することができ、第３
の構成例と比較して、さらに高精度なカラー文書認識を
行うことが可能となる。
【００６５】図１に示される多値画像二値化部１０３の
二値画像合成部１０６が、得られた１つ以上の部分二値
画像を合成してグレースケール画像全体に対する二値画
像を構成する具体的な方法としては、次のようなものが
考えられる。
【００６６】まず、二値画像合成部１０６が、グレース
ケール画像中ですべての部分領域に含まれない画素に対
応した出力されるべき二値画像中の画素値を背景色の値
にし、グレースケール画像中で１つ以上の部分領域に含
まれる画素に対応した出力されるべき二値画像中の画素
値を、それぞれの部分領域から得られた部分二値画像中
の対応する画素値を組み合わせた論理和などの何らかの
演算により得る方法が考えられる。
【００６７】また、二値画像合成部１０６が、グレース
ケール画像中で１つ以上の部分領域に含まれる画素に対
応した出力されるべき二値画像中の画素値として、部分
領域の大きさなどにより定量化した部分領域の優先度に
より決定した最も優先度の高い部分領域から得られた部
分二値画像中の対応する画素値を割り当てる方法が考え
られる。この方法は、前記方法よりもノイズを合成して
しまう可能性を低減でき、より高品質な二値画像を構成
できる。
【００６８】以上説明した本実施の形態の処理例を以下
に示す。
【００６９】図９は、複数の描画色および複数の背景色
を持つ150dpiのカラー文書例（その１）を示す図、図１
０は、図２２に示される構成を有する従来装置による図
９の例に対する二値化結果の例を示す図、図１１は、図
１及び図５に示される構成を有する本実施の形態の部分
領域抽出部１０４による図９の例に対する部分領域抽出
例（その１）を示す図である。この図では、エッジ二値
画像中のエッジの連結成分の外接矩形が部分領域として
抽出されている。この図では、ノイズ除去（図５の５０
１）、エッジ画像収縮（図５の３０１）、罫線除去（図
５の４０１）の各処理を実行して得られるエッジ二値画
像と、部分領域を表す外接矩形集合とが重ねて表示され
ている。
【００７０】図１０では、背景色が入れ子構造になって
いる場所において、背景領域の一部が描画領域として誤
って抽出されてしまっているのに対して、図１２では、
そのような誤抽出がないことがわかる。
【００７１】図１２に、図９の例に対する図１及び図５
に示される構成を有する本実施の形態による二値化結果
例を示す。カラー画像中の文字領域が良好に抽出できて
いることがわかる。罫線が除去されているため、図示し
ないが、罫線情報のみ別の二値画像として出力したり、
本画像と合成して出力することも可能である。
【００７２】図１３は、グラデーションのかかった背景
色を持つ150dpiのカラー文書例（その２）を示す図であ
る。図１４は、図２２に示される構成を有する従来装置
による図１３の例に対する二値化結果の例を示す図であ
る。図１５は、図１及び図５に示される構成を有する本
実施の形態の部分領域抽出部１０４による図１３の例に
対するエッジ抽出処理（図５の２０１）後のエッジ強さ
画像を示す図である。図１６は、上記エッジ強さ画像に
対するエッジ画像二値化処理（図５の２０２）後のエッ
ジ二値画像を示す図である。図１７は、上記エッジ二値
画像に対するエッジ画像収縮処理（図５の３０１）後の
画像を示す図である。図１８は、上記収縮された画像に
対するノイズ除去処理（図５の５０１）後の画像を示す
図である。なお、図５の５０１と３０１の処理順序は逆
でもよい。図１９は、上記ノイズ除去された画像に対す
る罫線除去処理（図５の４０１）後の画像を示す図であ
る。図２０は、上記罫線が除去された画像に対するエッ
ジ連結成分抽出処理（図５の２０３）後の部分領域抽出
例（その２）を示す図である。
【００７３】図１４では、背景色にグラデーションがか
かっている場所において、背景領域の一部が描画領域と
して誤って抽出されてしまっているのに対して、図１５
〜図２０を経て、図２１では、そのような誤抽出がない
ことがわかる。
【００７４】図２１に、図１３の例に対する上記本実施
の形態による二値化結果例を示す。カラー画像中の文字
領域が良好に抽出できていることがわかる。罫線が除去
されているため、図示しないが、罫線情報のみ別の二値
画像として出力したり、本画像と合成して出力すること
も可能である。
【００７５】以上の処理結果例から、本発明の実施の形
態により高精度なカラー文書認識が可能となることがわ
かる。
【００７６】
【発明の効果】本発明によれば、文書の背景色あるいは
描画色の色数が２以上ある場合や、背景色あるいは描画
色にグラデーションがかかっている場合でも、高精度に
カラー文書画像を二値化できるので、高精度な認識をで
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるカラー文書画像認識
装置の構成図である。
【図２】部分領域抽出部の第１の構成例を示す図であ
る。
【図３】部分領域抽出部の第２の構成例を示す図であ
る。
【図４】部分領域抽出部の第３の構成例を示す図であ
る。
【図５】部分領域抽出部の第４の構成例を示す図であ
る。
【図６】部分画像二値化部の第１の構成例を示す図であ
る。
【図７】部分画像二値化部の第２の構成例を示す図であ
る。
【図８】部分画像二値化部の第３の構成例を示す図であ
る。
【図９】カラー文書例（その１）を示す図である。
【図１０】従来装置による二値化処理例（その１）を示
す図である。
【図１１】本実施の形態による部分領域抽出例（その
１）を示す図である。
【図１２】本実施の形態による二値化処理例（その１）
を示す図である。
【図１３】カラー文書例（その２）を示す図である。
【図１４】従来装置による二値化処理例（その２）を示
す図である。
【図１５】本実施の形態によるエッジ抽出後のエッジ強
さ画像を示す図である。
【図１６】本実施の形態によるエッジ２値画像を示す図
である。
【図１７】本実施の形態によるエッジ２値画像の収縮画
像を示す図である。
【図１８】本実施の形態による、収縮画像に対しノイズ
除去した画像を示す図である。
【図１９】本実施の形態による罫線除去後の画像を示す
図である。
【図２０】本実施の形態による部分領域抽出例（その
２）を示す図である。
【図２１】本実施の形態による二値化処理例（その２）
を示す図である。
【図２２】従来のカラー文書画像認識装置の構成図であ
る。
【符号の説明】
１０１ 入力文書画像 １０２ グレースケール画像抽出部 １０３ 多値画像二値化部 １０４ 部分領域抽出部 １０５ 部分画像二値化部 １０６ 二値画像合成部 １０７ 二値画像認識部 １０８ 認識結果
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B029 AA02 CC21 CC29 DD08 DD10 EE06 EE08 5L096 AA02 AA06 AA07 BA17 EA05 EA07 EA35 EA43 FA06 FA14 FA15 FA42 FA43 FA44 FA45 FA53

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カラー文書画像を認識するための装置で
    あって、 入力されたカラー文書画像からグレースケール画像を抽
    出するグレースケール画像抽出手段と、 該グレースケール画像を、各画素が該グレースケール画
    像中の背景領域と描画領域の何れかを意味する値を持つ
    二値画像に変換する多値画像二値化手段と、 を含むことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  2. 【請求項２】 グレースケール画像を認識するための装
    置であって、 入力されたグレースケール画像を、各画素が該グレース
    ケール画像中の背景領域と描画領域の何れかを意味する
    値を持つ二値画像に変換する多値画像二値化手段を含
    む、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  3. 【請求項３】 カラー文書画像を認識するための装置で
    あって、 入力された文書画像がカラー文書画像である場合には、
    該カラー文書画像からグレースケール画像を抽出するグ
    レースケール画像抽出手段と、 入力された文書画像がカラー文書画像である場合に前記
    グレースケール画像抽出手段が抽出したグレースケール
    画像、又は入力された文書画像がグレースケール画像で
    ある場合に当該グレースケール画像を、各画素が該グレ
    ースケール画像中の背景領域と描画領域の何れかを意味
    する値を持つ二値画像に変換する多値画像二値化手段
    と、 を含むことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れか１項に記載の装
    置であって、 前記多値画像二値化手段が出力する二値画像を認識して
    電子コード化する二値画像認識手段を更に含む、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至４の何れか１項に記載の装
    置であって、 前記多値画像二値化手段は、 前記グレースケール画像中の１つ以上の部分領域を抽出
    する部分領域抽出手段と、 前記グレースケール画像のそれぞれの前記部分領域に対
    して二値化処理を実行し部分二値画像を抽出する部分画
    像二値化手段と、 １つ以上の該部分二値画像を組み合わせて前記グレース
    ケール画像全体に対する前記二値画像を構成する二値画
    像合成手段と、 を含むことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の装置であって、 前記二値画像合成手段は、前記グレースケール画像中で
    全ての前記部分領域に含まれない画素に対応した出力さ
    れるべき前記二値画像中の画素値を背景色の値に設定す
    る、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  7. 【請求項７】 請求項５又は６の何れか１項に記載の装
    置であって、 前記二値画像合成手段は、前記グレースケール画像中で
    １つ以上の部分領域に含まれる画素に対応した出力され
    るべき前記二値画像中の画素値を、それぞれの部分領域
    から得られた部分二値画像中の対応する画素値を組み合
    わせた論理演算により算出する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  8. 【請求項８】 請求項５又は６の何れか１項に記載の装
    置であって、 前記二値画像合成手段は、前記グレースケール画像中で
    １つ以上の部分領域に含まれる画素に対応した出力され
    るべき前記二値画像中の画素値として、所定の基準に従
    って定量化した優先度に基づいて決定した最も優先度の
    高い部分領域から得られた部分二値画像中の対応する画
    素値を割り当てる、 ことを特徴とするカラ←文書画像認識装置。
  9. 【請求項９】 請求項５乃至８の何れか１項に記載の装
    置であって、 前記部分領域抽出手段は、前記グレースケール画像中の
    背景色および描画色がそれぞれほぼ一定のグレースケー
    ル値を持つ部分領域を１つ以上抽出する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  10. 【請求項１０】 請求項５乃至９の何れか１項に記載の
    装置であって、 前記部分領域抽出手段は、１つ以上の矩形領域を前記部
    分領域として出力する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  11. 【請求項１１】 請求項５乃至１０の何れか１項に記載
    の装置であって、 前記部分領域抽出手段は、前記グレースケール画像に対
    してエッジ抽出処理を行って得られたエッジ強度画像あ
    るいはエッジ方向画像を用いて、１つ以上の前記部分領
    域を抽出する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の装置であって、 前記エッジ抽出処理として、ソーベルフィルタ又はラプ
    ラシアンフィルタの何れかを用いた処理である、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１１又は１２の何れか１項に記
    載の装置であって、 前記部分領域抽出手段は、前記エッジ抽出処理により描
    画ストロークの輪郭を表すエッジ二値画像を算出し、こ
    のエッジ二値画像に基づいて１つ以上の前記部分領域を
    抽出する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の装置であって、 前記部分領域抽出手段は、前記グレースケール画像に対
    応するエッジ強度画像に対して二値化処理を実行するこ
    とにより前記エッジ二値画像を算出する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１３に記載の装置であって、 前記部分領域抽出手段は、前記グレースケール画像に対
    応するエッジ強度画像に対して二値化処理を実行して暫
    定的なエッジ二値画像を算出し、その各エッジ画素をエ
    ッジ方向画像の示す方向あるいは反対方向に数画素分移
    動することにより、該各エッジ画素により形成される輪
    郭を収縮させて得られるエッジ画像を生成することによ
    り、エッジ輪郭の若干収縮した前記エッジ二値画像を算
    出する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１３乃至１５の何れか１項に記
    載の装置であって、 前記部分領域抽出手段は、前記エッジ二値画像のエッジ
    画素の連結成分を算出し、それぞれの連結成分に基づい
    てそれぞれの前記部分領域を算出する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の装置であって、 前記部分領域抽出手段は、前記各連結成分の外接矩形を
    それぞれの前記部分領域として算出する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１６に記載の装置であって、 前記部分領域抽出手段は、前記各連結成分の外接矩形の
    重なり矩形をそれぞれの部分領域として算出する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１３乃至１８の何れか１項に記
    載の装置であって、 前記部分領域抽出手段は、前記エッジ二値画像中のエッ
    ジ画素が構成する輪郭のうちで、長さの極端に長い輪郭
    を罫線と見なして除去し、残ったエッジ画素のみからな
    るエッジ二値画像に基づいて前記部分領域を抽出する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１３乃至１９の何れか１項に記
    載の装置であって、 前記部分領域抽出手段は、前記エッジ二値画像中のエッ
    ジ画素が構成する輪郭のうちで、横方向または縦方向に
    所定の長さでほぼ連続している輪郭を罫線と見なして除
    去し、残ったエッジ画素のみからなるエッジ二値画像に
    基づいて前記部分領域を抽出する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  21. 【請求項２１】 請求項１３乃至２０の何れか１項に記
    載の装置であって、 前記部分領域抽出手段は、前記エッジ二値画像中のエッ
    ジ画素が構成する輪郭のうちで、極端に短い輪郭をノイ
    ズと見なして除去し、残ったエッジ画素のみからなるエ
    ッジ二値画像に基づいて前記部分領域を抽出する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  22. 【請求項２２】 請求項５乃至２１の何れか１項に記載
    の装置であって、 前記部分画像二値化手段は、前記グレースケール画像の
    指定された部分領域に対して単一しきい値に基づく二値
    化処理を実行することにより、前記部分二値画像を抽出
    する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  23. 【請求項２３】 請求項５乃至２１の何れか１項に記載
    の装置であって、 前記部分画像二値化手段は、前記グレースケール画像の
    指定された部分領域に対して単一しきい値に基づく二値
    化処理を実行することにより描画領域を粗く抽出し、該
    描画領域内の画素ごとに可変しきい値を求める局所的二
    値化処理を実行することにより、前記部分二値画像を抽
    出する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  24. 【請求項２４】 請求項２２又は２３の何れか１項に記
    載の装置であって、 前記単一しきい値は、指定された部分領域の画素値の平
    均、標準偏差、分散の線型和として決定される、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  25. 【請求項２５】 請求項５乃至２４の何れか１項に記載
    の装置であって、 前記部分画像二値化手段は、前記グレースケール画像に
    対してその画素値を補間して画像の画素数を増加させる
    サブピクセル化処理を実行することにより、指定された
    部分領域に対応したグレースケール部分画像を算出し、
    該グレースケール部分画像に対して前記二値化処理を実
    行し前記部分二値画像を抽出する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  26. 【請求項２６】 請求項２５に記載の装置であって、 前記サブピクセル化処理は、前記画素値に対する線型補
    間処理を含む、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  27. 【請求項２７】 請求項２３乃至２６の何れか１項に記
    載の装置であって、 前記可変しきい値は、指定された部分領域に対応するグ
    レースケール画像中の二値化対象画素を含む局所領域に
    おける画素値の平均、標準備差、分散の線型和として決
    定される、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  28. 【請求項２８】 請求項２７に記載の装置であって、 前記部分画像二値化手段は、前記可変しきい値の算出時
    に、前記局所領域の大きさを、前記部分領域に含まれる
    描画領域の太さに応じて変化させる、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  29. 【請求項２９】 請求項２７に記載の装置であって、 前記部分画像二値化手段は、前記可変しきい値の算出時
    に、前記局所領域の大きさを、前記部分領域の大きさに
    応じて変化させる、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  30. 【請求項３０】 請求項１９又は２０の何れか１項に記
    載の装置であって、 前記部分領域抽出手段は、前記罫線と見なして除去した
    輪郭部分を、罫線二値画像として保存して出力する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
  31. 【請求項３１】 請求項３０に記載の装置であって、 前記二値画像合成手段は、それが生成した二値画像と前
    記保存して出力した罫線二値画像の間で論理演算を実行
    して得られる二値画像を出力する、 ことを特徴とするカラー文書画像認識装置。
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