JP2000508461A - スキャン原画の幾何学的データの決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 スキャナタブレットないしスキャナドラム上に取り付けられる原画の、位置、寸法及び角度位置のような幾何学的データを自動的に決定する方法が記載されている。このためにスキャンされたスキャン面のスキャンデータから明度像ないし明度画像が取得され、分析される。デジタルエッジフィルタリングにより、主に、水平及び垂直エッジが強調される。フィルタリングされた明度像ないし明度画像から、限界値判定により、２進画像が取得され、該２進画像にて、輪郭が調べられる。輪郭により囲まれた面の長さ及び幅並びに高さに基づき輪郭が原画輪郭として識別される。原画輪郭に対するハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換を用いて適合された直線が求められ、この適合された直線から原画の幾何学的データが求められる。

Description

【発明の詳細な説明】 スキャン原画の幾何学的データの決定方法 本発明は、電子的複製技術の分野の対象に係わり、そして、スキャナタブレッ トないしスキャナドラム上に取り付けられる原画の、位置、寸法及び角度位置の ような幾何学的データを自動的に決定する方法に関する。 複製技術では、テキスト、グラフィック及び画像のようなすべての被印刷エレ メントを含む印刷ページに対して印刷原画が作製されている。１つの画像に対し てデータは例えば次のようにして生ぜしめられる、即ち、画像がスキャナにて点 状及びライン状にスキャンされ、各画点が色成分に分解され、当該成分の色値が デジタル化されるのである。通常画像は、スキャナにて、色成分、赤、緑、青（ Ｒ，Ｇ，Ｂ）に分解される。４色刷りに対して、当該の色成分は、更に、印刷イ ンキシアン、マゼンタ、黄及び黒（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）に変換される。黒白画像に 対してスキャナは、同じようにグレイ値を有する唯一のコンポーネントを生じさ せるか、又は差し当たり、スキャンされたＲＧＢコンポーネントは事後的に印刷 黒へ換算される。 スキャナは、そこにてスキャンすべき原画がスキャナタブレット上に取り付け られるフラットベッド形機 器であり得る。原画は透明であり得（スライド又はカラーネガ）、又は反射的（ 反射画像）であり得る。スキャナタブレットは照射され、１つのスキャンライン の透過又は反射光がカラーフィルタにより色成分に分解される。色成分の光が、 例えば、ＣＣＤラインを介して、さらに離散的画点に分解され、電気信号に分解 され、該電気信号は引き続いてデジタル化される。代替選択的ドラムスキャナを 使用することもでき、このドラムスキャナでは原画が透明なスキャナドラム上へ 取付られる。スキャナドラムは、原画に応じて（透明か又は反射的）点状に内方 又は外方から照射され、そして、色コンポーネントの透過、ないし反射光は、ス キャナヘッドにて光センサへフォーカシングされ、電気信号に変換される。ここ でスキャナドラムは、回転すると共に、照射装置及びスキャナヘッドはスキャナ ドラムの軸に沿って動かされ、その結果スキャナドラムの表面は、点状及びライ ン状にスキャンされる。 原画のスキャンを一層より合理的に実施するため、複数の原画がスキャナタブ レットないしスキャナドラムへ取付られ、それらの複数の原画をスキャナは自動 的に相次いでスキャンし、デジタル化し、記憶するものである。このために、作 業準備プロセスにて、スキャナタブレットないしスキャナドラム上での画像の位 置、それの寸法及び角度位置を入力しなければならない。それにより、スキャナ によりスキャンされ、個々 の画像に対応付けるべき利用可能なスキャン面のセクションが規定される。 従来技術によれば、各々の個々の原画に対する当該の幾何学的データの測定及 び入力は時間がかかる。屡々そのために、スキャン面全体の全体的ないしオーバ ーオール（overall）スキャンが粗い分解能で実施される。全体的ないしオーバ ーオール（overall）スキャンのスキャンデータはモニタ上にて表示され、そし て、次いでカーソルにより手動的に画像スクリーン上にスキャンすべき原画のコ ーナ点がマーキングされる。他の方法によれば、画像は、取付装着シート上に取 り付けられ、この取付装着シートは、デジタル化タブレットへセッティングされ る。そこでは、画像の座標が求められる。それに引き続いて、取付装着シートが スキャナタブレットないしスキャナドラム上に被着される。このために、座標を 求めるための装置がスキャナタブレット内に統合化されるようにした手段も存す る。いずれにしろ、座標検出には手動的作業及び所要時間を伴う。 画像をできるだけ真っ直ぐスキャン面上へ取り付けるべく努力がなされている 一方、画像の角度位置の検出は有意義である。取付の際の画像の精確な配向が作 業コストを要し、時間を要するので、画像をたんに近似的に真っ直ぐに取り付け 、精確な配向を事後的に実施すると一層より経済的である。幾つかのフラットベ ッドスキャナは、それにより、スキャナタブレットを任意の所定の角度だけ回転 できる装置を有する。それにより、スキャンの際スキャン面上での画像の斜めの 取り付けを補正できる。そのような回転装置が設けられていない場合、スキャン された画像データを後に１つの計算プロセスで、回転して、斜めの取り付けを補 正するものである。 本発明の課題とするところは、幾何学的データの前述の手動的検出を回避し、 スキャンすべき原画の、位置寸法及び角度位置のような幾何学的データを自動的 に求めるための方法を提供することにある。前記課題は請求項１の構成要件及び 従属形式請求項２〜１３の構成要件により解決される。 次に本発明を図１〜図９を用いて詳述する。 図１は、原画の取付られたスキャン面を示し、 図２は、ヒストグラムにおける白点及び黒点の決定の様子を示し、 図３は、水平及び垂直エッジに対するエッジフィルタを示し、 図４は、２進画像生成のための限界値判定の様子を示し、 図５はエッジフィルタリング及び２進画像生成の結果の例を示し、 図６は、輪郭の追跡トラッキングのためのパイクセルマスクを示し、 図７は、輪郭分析の結果の例を示し、 図８は、ハフ変換を用いての適合された直線のサーチの様子を示し、 図９は、処理結果の例を示す。 図１は、幾つかの原画の取り付けられたスキャン面１を示す。原画は、一般的 にカラー又は黒白スライド、ネガ又は反射形画像である。図１には、簡単な複製 の理由からたんに黒白の画点のみを有する２進画像として示してある。スキャン 面は、フラットベッド−スキャナにおけるスキャナタブレットの表面、又は、ド ラムスキャナにおけるスキャナドラムの表面である。 第１の処理ステップでは、減少された分解能、例えば６０パイクセルＰｉｘｅ ｌ／ｃｍでの原画の全体的ないしオーバーオール（overall）スキャン（Uebersi chtabtastung）が実施される。当該のスキャンの記憶されたＲＧＢ−スキャンデ ータから本発明により、可及的に明瞭に取り付けられた原画の輪郭４を表す画像 信号が算出される。有利には、それは、ＲＧＢデータを、ＣＩＥＬＡＢ（ＣＩＥ ＝Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄ（Ｅｃｌａｉｒａ ｇｅ）色空間のＬＡＢデータへ変換する場合取得されるＬコンポーネントである 。明度コンポーネントは、ＲＧＢ色空間の重み付けられた加算によっても取得す ることができる。代替的に個別の色コンポーネント、例えばＲＧＢデータの緑成 分を、明度コンポーネント として使用することもできる。 本発明の第２の処理ステップにて、白点Ｌw―及び黒点Ｌsが、明度コンポーネ ントの値から求められる。有利には、すべての値の頻度が明度像にて求められ、 累積的ヒストグラムにてプロットされる。白点Ｌwとして、すべての明度値の５ ％に到達するような明度値が定義される。黒点Ｌsとして、相応にそこにて、ヒ ストグラム中すべての明度値の９５％に到達するような明度値が定義付けられる 。それらの％値のもとで本発明により、画像を代表する白及び黒点が得られる。 黒点と白点との差から、明度像のダイナミックレインジＤが得られる。 Ｄ＝Ｌs―Ｌw （１） 図２は、白点Ｌw及び黒点Ｌsを有する累積的ヒストグラムを示す。本発明にと って、どの％値のもとで、ヒストグラム中、白点及び黒点が設定されるかは重要 でない。０％ないし１００％の近くでの任意の％値を選定できる。基本的に０％ 及び１００％のもとで明度値を選定できる、換言すれば、明度像にて、絶対的に 最も明るい、そして、最も暗い値を色及び黒点として選定できる。但し、極度の 明度値が画像中０％及び１００％のもとでたんに稀にわずかしか現れない場合に は白点及び黒点が画像を代表しない可能性がある。 原画がスキャン面全体に比して相対的に小である場合、ヒストグラムにおいて ０％にて著しく大きな値が 生じ、この著しく大きな値は、原画外での空の面を反映し、原画内での白値を代 表していない。この影響を次のようにして補正できる、即ち、ヒストグラムを分 析する前に、ヒストグラムにて０％のもとで極めて高い値を所定の係数分だけ低 減し、白及び黒点を設定するものである。 本発明の次の処理ステップでは、デジタルエッジフイルタリングを明度コンポ ーネントに施す。有利には、近似的に水平及び垂直のエッジにて高い出力値を生 じさせ、それにより、そのようなエッジを強調するフィルタが使用される。 図３は、水平エッジ５及び垂直エッジ６に対する簡単フィルタを例示する。水 平フィルタは２×５パイクセルに亘って及んでいる。丸く囲んだ点Ｐは、実際の パイクセルの位置を表す。フィルタ窓の各位置における値ｈijがフィルタ係数で ある。フィルタリングは次のようにして実施される、即ち、フィルタ窓の点Ｐが 、明度画像Ｌｇの各パイクセル上にセッティングされ、それぞれの窓位置下にあ るパイクセル値Ｌijが係数ｈijと乗算され加算されるのである。結果は、ダイナ ミックレインジＤに規準化され、この規準化のため、当該結果は１／（Ｋ１×Ｄ ）に乗算され、ここで、Ｋ１は定数である。各パイクセルのフィルタ値Ｆｈは、 次のようにして得られる、即ち、 Ｆh＝〔Σ（ｈijｘＬij）〕／（ｋ１ｘＤ）（２） 水平フィルタ５の、９０°回転されたバージョンである垂直フィルタに対して 、フィルタ値Ｆｖは相応して次のようにして得られる。 Ｆｖ＝〔Σ（ｖijｘＬij）〕/（ｋ１ｘＤ） （３） 水平方及び垂直エッジフィルタリングのフィルタ値Ｆｈ及びＦｖは本発明によ り引き続いて、１つの生成フィルタ値にまとめられる。有利には各パイクセルに 対して、Ｆｈ及びＦｖの大きさ及びその都度比較的大きな値が合成フィルタ値Ｆ としてとられる。Ｆは次のようにして求める Ｆ＝Ｖｚ_max×ｍａｘ（｜Fh｜.｜Fv｜） （４） 但しＶｚｍａｘは、選定された最大値の極性である。 本発明にとって、図３に示すエッジフィルタの形状及び係数は、重要でない。 ２×５より多い、又は少ないパイクセル及び他の係数を有するフィルタ窓を使用 することもできる。重要なことは、フィルタリングにより主に、水平及び垂直エ ッジを強調することである。同様に、式（５）によるのとは別の関数を使用でき 、例えば、大きさ｜Ｆｈ｜及び｜Ｆｖ｜の和に比較的大きい値の極性を与えたも のを使用できる。 本発明の次の処理ステップにて、フィルタリングされた明度像Ｆは、次のよう に、たんに２つの値０及び１のみを有する２進画像Ｂに変換される、即ち、フィ ルタ値Ｆを限界値と比較するのである。例えば上限限 界値ｓ１及び下限限界値ｓ２が次のように形成されるのである。 ｓ１＝＋ｋ２ｘＤ （５） ｓ２＝−ｋｘＤ 但し、Ｄは明度像Ｌのダイナミックレインジ、Ｋ２は定数である。次いで、ｓ１ を上回るか下回るフィルタ値Ｆは、２進値１に変換され、そして、ｓ１とｓ２と の間に位置するフィルタ値２進値０に変換される。 Ｂ＝１ Ｆ＜ｓ２又はＦ＞ｓ１に対して Ｂ＝０ ｓ２≦Ｆ≦ｓ１に対して （６） 図４は、フィルタリングされた画像Ｆの１つのライン、限界値判定及び２進画 像Ｂの生成の様子を示す。限界値判定の目標は２進画像中で、水平及び垂直エッ ジを代表する大きさ的に最も高いフィルタ値を表現、表示し、その他のフィルタ 値を抑圧することである。 図５は、図１の例に対する生成された２進画像を示し、個々で２進値０は白点 として、そして、２進値１は、黒点として表される。本発明にとって、限界値判 定が、精確に式（５）及び（６）により実施されることは重要でない。唯重要な ことは２進画像Ｂがヒストグラム画像Ｌにて水平及び垂直エッジに相応するフィ ルタ値Ｆのみを表すように限界値を選定することである。亦、２つの限界値Ｂ１ ，Ｂ２を選定しなくてもよい。それにより、例えばフィルタ値Ｆの大きさを比較 する１つの限界値で十分である。 次の処理ステップにて、２進画像Ｂにて輪郭が分析される。このために先ず例 えば、左上方エッジから出発して、ラインごと及びパイクセルごとに、第１の輪 郭点、即ち２進値１を有する１つのパイクセルがサーチされる。このスタート点 から、１つの輪郭がパイクセルごとにトラッキング追跡され、そしてついにはス タート点と再び到達するようにする。輪郭トラツキングのため種々の公知方法を 使用できる。 図６は、輪郭トラッキング追跡の有利な方法に対する３ｘ３パイクセルを越え るマスクの例を示す。中央点Ｐは、輪郭の中央点にセットされ、隣接パイクセル は時計針方向で順次２進値１を有するか否かが調べられる。２進値を有する第１ のパイクセル１が見出されると直ちに、検査マスクはそちらの方に向かってシフ トされ、そして、８つの隣接パイクセルの検査が新たに始まる。このことはスタ ート点に再び達するまで継続される。図６には、そこにて隣接パイクセルが調べ られる順序がエントリされた数１…８により表される。 スタート点に再び達すると、本発明により種々の判定尺度を用いて、見出され た輪郭が、１つの原画の輪郭であるか、何か別のものであるか、例えば掻き傷か 又は接着テープの残滓の汚れであるか否かが調べられる。有利な判定尺度は、輪 郭として解釈されるためには有利には輪郭が最小長さを有しなければならない、 例えば１５０ｍｍを有しなければならないというものである。 長さ（輪郭）≧長さｍｉｎ （７） さらなる有利な判定尺度は輪郭により包囲された面が最小の幅及び高さ、例え ば２０ｍｍを有しなければならないということである。 幅（輪郭）≧幅ｍｉｎ 高さ（輪郭）≧高さｍｉｎ （８） 長さ、幅及び高さに対する最小の値は、次のように選定される、即ち、最小の 可能な原画がなお確実に、当該の判定尺度により捕捉されるように選定される。 同様に見出された画像輪郭の内部が消去される、というのは、その中に含まれて いる画像輪郭がさらなる検査に対して該当しないからである。それに引き続いて 、新たなスター点がサーチされ、そして、次の輪郭が分析されて、遂にはすべて の輪郭が２進画像中で処理されるようにするのである。 図７は、図１の例に対する輪郭分析の結果を示す。図５における２進画像Ｂに 比してたんに、原画の輪郭である輪郭のみが残る。 図８は、本発明の次の処理ステップを示し、この処理ステップでは１つの見出 された原画輪郭の４辺の各々に対して１つの最適に適合された直線が求められる 。このために、本発明により使用され得得る方法は、画像処理技術上ハフ変換と して公知である（Ｈ．Ｂａ ｅｓｓｍａｎｎ，Ｐ．Ｗ．Ｂｅｓｓｌｉｃｈ： Ｂｉｌｄｖｅｒａｒｂｅｉｔｕｎｇ Ａｄ Ｏｃｕｌｏｓ、ｓ．１０１−１２１ ，ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｃｅｒａｇ １９９３）．。先ず、コーナ点Ａ，Ｂ，Ｃ， Ｄを有する輪郭の書き直しをする矩形５が形成され、前記輪郭の辺が主ないし副 スキャン方向にパラレルである。次いで、輪郭の各辺に対して１つの所定のサー チ領域にて、種々の位置を有し、種々の角度をなす直線に対して、幾つの輪郭点 がそれらの直線上に存在位置するかが調べられる。その上に、大半、大抵の輪郭 点が位置する直線が当該の輪郭ページに対する最適適合された直線として選択さ れる。 図８は、輪郭の左側に対するサーチ領域を示す。１つの水平区間に沿って点Ａ から間隔ｓをおいて点Ｇが設定される。点Ｇを通って、種々の角度αをなして、 直線６が引かれる。直線の各々に対して、輪郭の幾つかの点が当該の直線上にあ るかがチェックされる。この数は、α、ｓマトリクス７にて、αとｓにより定め られた列と行のもとでエントリされる。マトリクスの各セルは、チェックされる 直線の１つに相応する。ｓ及びαの変化により、多数の直線が調べられる。この 場合において、近似的に垂直の直線がサーチされるので、パラメータを１つのス リップに制限し、αを小さな角度領域に制限して所要の処理時間を低減できる。 限定に対して例えば ｓmax＝１０ｍｍ及びαmax＝１５° が選定される。サーチ動作の後、α、ｓマトリクス７のどのセルが最適の数値を 含むかが調べられる。ｓ及びαの所属の値は、原画輪郭の相応の辺を最も精確に 表す１つの直線を規定する。書き替えをする矩形５のコーナ点Ｂ，Ｃ，Ｄから出 発して、画像輪郭に対する最適適合された直線のサーチ及び決定を、図８に対し て説明したのと同じように行われる。 ハフ変換を用いての最適に適合された直線のサーチに対するストラテジィは、 勿論多様に変化させ得る。それを通ってサーチ直線が通る点Ｇは、図５に示すの とは異なって書き直しをする矩形７の上縁に位置しなくてもよい。その点は、例 えば、下縁に位置してもよいし、又は矩形７の半分の高さのところに位置しても よい。ただ重要なことは、注目関連した画像輪郭の適合されるべきページの周り の所定のサーチ領域にて、位置及び角度に関して可能なすべての直線が、ハフ変 換に従って調べなければならないことである。サーチストラテジイを更に処理時 間に鑑みて次のようにして最適化することもできる、即ち、例えば、パラメータ ｓ及びαを先ず粗いステップで変化させ、次いで、ハフ変換値の正ないし負の最 大値の周りに比較的精細なステップでチェックを継続するのである。 画像輪郭の４辺に対する見出された直線は、一般に直角を有する４辺形ではな い。従って、本発明の最後ステップでは、適合された直線から、１つの画像セク ション−矩形が形成される。このことは、多様に行われ得る。或１つの有利な方 法メソッドは次の通りである； ａ）すべての４つの直線の角度の平均化（ここで、２つの直線に対して９０° が加算ないし減算される）。ここで、角度は、ハフ変換の値で重み付けされる。 それというのは、相応の直線に対するハフ変換の（正ないし負）値が大であれば ある程、角度はそれだけ益々“確実”になる。 ｂ）平均値から、所定の大きさより多くの偏差のずれがあるか否かのチェック 。そうである場合には、平均値は、残りの３つの直線により形成される。 ｃ）平均角度使用下での４つの直線を有するスキャン−矩形の決定（２つの直 線に対して９０°モディファイされている）。 スキャン面上でのすべの原画に対するスキャン区間の決定後、見出された座標 及び角度が、高分解能を以てのスキャナの調整セッティングのため、ないしスキ ャンされた画像データの事後の回転角補正のため使用される。図９は、図１の例 について述べた処理の結果を示す。最後の処理ステップにてスキャン区間の角度 が強制的に生ぜしめられたのでスキャン矩形の各辺が 、必ずしも原画の各辺とは全く一致するとは限らない。

【手続補正書】 【提出日】１９９９年７月１４日（１９９９．７．１４） 【補正内容】 明細書 スキャン原画の幾何学的データの決定方法 本発明は、電子的複製技術の分野の対象に係わり、そして、スキャナタブレッ トないしスキャナドラム上に取り付けられる原画の、位置、寸法及び角度位置の ような幾何学的データを自動的に決定する方法に関する。 複製技術では、テキスト、グラフィック及び画像のようなすべての被印刷エレ メントを含む印刷ページに対して印刷原画が作製されている。１つの画像に対し てデータは例えば次のようにして生ぜしめられる、即ち、画像がスキャナにて点 状及びライン状にスキャンされ、各画点が色成分に分解され、当該成分の色値が デジタル化されるのである。通常画像は、スキャナにて、色成分、赤、緑、青（ Ｒ，Ｇ，Ｂ）に分解される。４色刷りに対して、当該の色成分は、更に、印刷イ ンキシアン、マゼンタ、黄及び黒（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）に変換される。黒白画像に 対してスキャナは、同じようにグレイ値を有する唯一のコンポーネントを生じさ せるか、又は差し当たり、スキャンされたＲＧＢコンポーネントは事後的に印刷 黒へ換算される。 スキャナは、そこにてスキャンすべき原画がスキャナタブレット上に取り付け られるフラットベッド形機 器であり得る。原画は透明であり得（スライド又はカラーネガ）、又は反射的（ 反射画像）であり得る。スキャナタブレットは照射され、１つのスキャンライン の透過又は反射光がカラーフィルタにより色成分に分解される。色成分の光が、 例えば、ＣＣＤラインを介して、さらに離散的画点に分解され、電気信号に分解 され、該電気信号は引き続いてデジタル化される。代替選択的ドラムスキャナを 使用することもでき、このドラムスキャナでは原画が透明なスキャナドラム上へ 取付られる。スキャナドラムは、原画に応じて（透明か又は反射的）点状に内方 又は外方から照射され、そして、色コンポーネントの透過、ないし反射光は、ス キャナヘッドにて光センサへフォーカシングされ、電気信号に変換される。ここ でスキャナドラムは、回転すると共に、照射装置及びスキャナヘッドはスキャナ ドラムの軸に沿って動かされ、その結果スキャナドラムの表面は、点状及びライ ン状にスキャンされる。 原画のスキャンを一層より合理的に実施するため、複数の原画がスキャナタブ レットないしスキャナドラムへ取付られ、それらの複数の原画をスキャナは自動 的に相次いでスキャンし、デジタル化し、記憶するものである。このために、作 業準備プロセスにて、スキャナタブレットないしスキャナドラム上での画像の位 置、それの寸法及び角度位置を入力しなければならない。それにより、スキャナ によりスキャンされ、個々 の画像に対応付けるべき利用可能なスキャン面のセクションが規定される。 従来技術によれば、各々の個々の原画に対する当該の幾何学的データの測定及 び入力は時間がかかる。屡々そのために、スキャン面全体の全体的ないしオーバ ーオール（overall）スキャンが粗い分解能で実施される。全体的ないしオーバ ーオール（overall）スキャンのスキャンデータはモニタ上にて表示され、そし て、次いでカーソルにより手動的に画像スクリーン上にスキャンすべき原画のコ ーナ点がマーキングされる。他の方法によれば、画像は、取付装着シート上に取 り付けられ、この取付装着シートは、デジタル化タブレットへセッティングされ る。そこでは、画像の座標が求められる。それに引き続いて、取付装着シートが スキャナタブレットないしスキャナドラム上に被着される。このために、座標を 求めるための装置がスキャナタブレット内に統合化されるようにした手段も存す る。いずれにしろ、座標検出には手動的作業及び所要時間を伴う。 画像をできるだけ真っ直ぐスキャン面上へ取り付けるべく努力がなされている 一方、画像の角度位置の検出は有意義である。取付の際の画像の精確な配向が作 業コストを要し、時間を要するので、画像をたんに近似的に真っ直ぐに取り付け 、精確な配向を事後的に実施すると一層より経済的である。幾つかのフラットベ ッドスキャナは、それにより、スキャナタブレットを任意の所定の角度だけ回転 できる装置を有する。それにより、スキャンの際スキャン面上での画像の斜めの 取り付けを補正できる。そのような回転装置が設けられていない場合、スキャン された画像データを後に１つの計算プロセスで、回転して、斜めの取り付けを補 正するものである。 国際出願ＷＯ９５／１２２７に記載されている方法では画像座標が自動的に求 められる。その上に画像が取り付けられているスキャン面がスキャンされ、各ス キャンラインに沿って、明度変化がサーチされ、短い明度変化がノイズ抑圧フィ ルタにより考慮外におかれている。そのようにして見出された画像の像点が直線 により適合され、この直線の位置状態は、最小誤差−判定尺度により最適化され る。そのように見出された直線を用いてスキャン面上で画の位置、大きさ及び角 度位置が求められる。 米国特許第５０５４０９８号明細書に記載されている方法では、１つの定式的 パターンの角度位置が自動的に求められる。１つの２進画像へのスキャン及び変 換の後、定式的パターンの輪郭が、ベクトルのチェーンにより近似化される。次 いで、ハフ変換を用いて、ベクトルのヒストグラムが形成され、次いで、十分長 くそして、相互に垂直になっているベクトルが見出される。それらのベクトルか ら角度位置が求められる。 本発明の課題とするところは、幾何学的データの前述の手動的検出を回避し、 スキャンすべき原画の、位置寸法及び角度位置のような幾何学的データを自動的 に求めるための方法を提供することにある。前記課題は請求項１の構成要件及び 従属形式請求項２〜１３の構成要件により解決される。 次に本発明を図１〜図９を用いて詳述する。 図１は、原画の取付られたスキャン面を示し、 図２は、ヒストグラムにおける白点及び黒点の決定の様子を示し、 図３は、水平及び垂直エッジに対するエッジフィルタを示し、 図４は、２進画像生成のための限界値判定の様子を示し、 図５はエッジフィルタリング及び２進画像生成の結果の例を示し、 図６は、輪郭の追跡トラッキングのためのパイクセルマスクを示し、 図７は、輪郭解析の結果の例を示し、 図８は、ハフ変換を用いての適合された直線のサーチの様子を示し、 図９は、処理結果の例を示す。 図１は、幾つかの原画の取り付けられたスキャン面１を示す。原画は、一般的 にカラー又は黒白スライド、ネガ又は反射形画像である。図１には、簡単な複製 の理由からたんに黒白の画点のみを有する２進画像として示してある。スキャン 面は、フラットベッド−スキャナにおけるスキャナタブレットの表面、又は、ド ラムスキャナにおけるスキャナドラムの表面である。 第１の処理ステップでは、減少された分解能、例えば６０パイクセルＰｉｘｅ ｌ／ｃｍでの原画の全体的ないしオーバーオール（overall）スキャン（Uebersi chtabtastung）が実施される。当該のスキャンの記憶されたＲＧＢ―スキャンデ ータから本発明により、可及的に明瞭に取り付けられた原画の輪郭４を表す画像 信号が算出される。有利には、それは、ＲＧＢデータを、ＣＩＥＬＡＢ（ＣＩＥ ＝Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄ‘Ｅｃｌａｉｒａ ｇｅ）色空間のＬＡＢデータへ変換する場合取得されるＬコンポーネントである 。明度コンポーネントは、ＲＧＢ色空間の重み付けられた加算によっても取得す ることができる。代替的に個別の色コンポーネント、例えばＲＧＢデータの緑成 分を、明度コンポーネントとして使用することもできる。 本発明の第２の処理ステップにて、白点Ｌw―及び黒点Ｌsが、明度コンポーネ ントの値から求められる。有利には、すべての値の頻度が明度像にて求められ、 累積的ヒストグラムにてプロットされる。白点Ｌwとして、すべての明度値の５ ％に到達するような明度値が定義される。黒点Ｌsとして、相応にそこにて、 ヒストグラム中すべての明度値の９５％に到達するような明度値が定義付けられ る。それらの％値のもとで本発明により、画像を代表する白及び黒点が得られる 。黒点と白点との差から、明度像のダイナミックレインジＤが得られる。 Ｄ＝Ｌs―Ｌw （１） 図２は、白点Lw及び黒点Lsを有する累積的ヒストグラムを示す。本発明にとっ て、どの％値のもとで、ヒストグラム中、白点及び黒点が設定されるかは重要で ない。０％ないし１００％の近くでの任意の％値を選定できる。基本的に０％及 び１００％のもとで明度値を選定できる、換言すれば、明度像にて、絶対的に最 も明るい、そして、最も暗い値を色及び黒点として選定できる。但し、極度の明 度値が画像中０％及び１００％のもとでたんに稀にわずかしか現れない場合には 白点及び黒点が画像を代表しない可能性がある。 原画がスキャン面全体に比して相対的に小である場合、ヒストグラムにおいて ０％にて著しく大きな値が生じ、この著しく大きな値は、原画外での空の面を反 映し、原画内での白値を代表していない。この影響を次のようにして補正できる 、即ち、ヒストグラムを解析する前に、ヒストグラムにて０％のもとで極めて高 い値を所定の係数分だけ低減し、白及び黒点を設定するものである。 本発明の次の処理ステップでは、デジタルエッジフ ィルタリングを明度コンポーネントに施す。有利には、近似的に水平及び垂直の エッジにて高い出力値を生じさせ、それにより、そのようなエッジを強調するフ ィルタが使用される。 図３は、水平エッジ５及び垂直エッジ６に対する簡単フィルタを例示する。水 平フィルタは２×５パイクセルに亘って及んでいる。丸く囲んだ点Ｐは、実際の パイクセルの位置を表す。フィルタ窓の各位置における値ｈijがフィルタ係数で ある。フィルタリングは次のようにして実施される、即ち、フィルタ窓の点Ｐが 、明度画像Ｌｇの各パイクセル上にセッティングされ、それぞれの窓位置下にあ るパイクセル値Ｌijが係数ｈijと乗算され加算されるのである。結果は、ダイナ ミックレインジＤに規準化され、この規準化のため、当該結果は１／（Ｋ１×Ｄ ）に乗算され、ここで、Ｋ１は定数である。各パイクセルのフィルタ値Ｆｈは、 次のようにして得られる、即ち、 Ｆｈ＝〔Σ（ｈijｘＬij）〕／（ｋ１ｘＤ）（２） 水平フィルタ５の、９０°回転されたバージョンである垂直フィルタに対して 、フィルタ値Ｆｖは相応して次のようにして得られる。 Ｆｖ＝〔Σ（ｖijｘＬij）〕／（ｋ１ｘＤ） （３） 水平方及び垂直エッジフィルタリングのフィルタ値Ｆｈ及びＦｖは本発明によ り引き続いて、１つの生成フィルタ値にまとめられる。有利には各パイクセルに 対して、Ｆｈ及びＦｖの大きさ及びその都度比較的大きな値が合成フィルタ値Ｆ としてとられる。Ｆは次のようにして求める Ｆ＝Ｖｚ_max×ｍａｘ（｜Fh｜.｜Fv｜） （４） 但しＶｚｍａｘは、選定された最大値の極性である。 本発明にとって、図３に示すエッジフィルタの形状及び係数は、重要でない。 ２×５より多い、又は少ないパイクセル及び他の係数を有するフィルタ窓を使用 することもできる。重要なことは、フィルタリングにより主に、水平及び垂直エ ッジを強調することである。同様に、式（５）によるのとは別の関数を使用でき 、例えば、大きさ｜Ｆｈ｜及び｜Ｆｖ｜の和に比較的大きい値の極性を与えたも のを使用できる。 本発明の次の処理ステップにて、フィルタリングされた明度像Ｆは、次のよう に、たんに２つの値０及び１のみを有する２進画像Ｂに変換されるのである、即 ち、フィルタ値Ｆを限界値と比較するのである。例えば上限限界値ｓ１及び下限 限界値ｓ２が次のように形成される。 ｓ１＝＋ｋ２ｘＤ （５） ｓ２＝−ｋｘＤ 但し、Ｄは明度像Ｌのダイナミックレインジ、Ｋ２は定数である。次いで、ｓ１ を上回るか下回るフィルタ値Ｆは、２進値１に変換され、そして、ｓ１とｓ２と の間に位置するフィルタ値２進値０に変換される。 Ｂ＝１ Ｆ＜ｓ２又はＦ＞ｓ１に対して Ｂ＝０ ｓ２≦Ｆ≦ｓ１に対して （６） 図４は、フィルタリングされた画像Ｆの１つのライン、限界値判定及び２進画 像Ｂの生成の様子を示す。限界値判定の目標は２進画像中で、水平及び垂直エッ ジを代表する大きさ的に最も高いフィルタ値を表現、表示し、その他のフィルタ 値を抑圧することである。 図５は、図１の例に対する生成された２進画像を示し、個々で２進値０は白点 として、そして、２進値１は、黒点として表される。本発明にとって、限界値判 定が、精確に式（５）及び（６）により実施されることは重要でない。唯重要な ことは２進画像Ｂがヒストグラム画像Ｌにて水平及び垂直エッジに相応するフィ ルタ値Ｆのみを表すように限界値を選定することである。亦、２つの限界値Ｂ１ ，Ｂ２を選定しなくてもよい。それにより、例えばフィルタ値Ｆの大きさを比較 する１つの限界値で十分である。 次の処理ステップにて、２進画像Ｂにて輪郭が解析される。このために先ず例 えば、左上方エッジから出発して、ラインごと及びパイクセルごとに、第１の輪 郭点、即ち２進値１を有する１つのパイクセルがサーチされる。このスタート点 から、１つの輪郭がパイクセルごとにトラッキング追跡され、そしてついにはス タート点と再び到達するようにする。輪郭トラッキン グのため種々の公知方法を使用できる。 図６は、輪郭トラッキング追跡の有利な方法に対する３ｘ３パイクセルを越え るマスクの例を示す。中央点Ｐは、輪郭の中央点にセットされ、隣接パイクセル は時計針方向で順次２進値１を有するか否かが調べられる。２進値を有する第１ のパイクセル１が見出されると直ちに、検査マスクはそちらの方に向かってシフ トされ、そして、８つの隣接パイクセルの検査が新たに始まる。このことはスタ ート点に再び達するまで継続される。図６には、そこにて隣接パイクセルが調べ られる順序がエントリされた数１…８により表される。 スタート点に再び達すると、本発明により種々の判定尺度を用いて、見出され た輪郭が、１つの原画の輪郭であるか、何か別のものであるか、例えば掻き傷か 又は接着テープの残滓の汚れであるか否かが調べられる。有利な判定尺度は、輪 郭として解釈されるためには有利には輪郭が最小長さを有しなければならない、 例えば１５０ｍｍを有しなければならないというものである。 長さ（輪郭）≧長さｍｉｎ （７） さらなる有利な判定尺度は輪郭により包囲された面が最小の幅及び高さ、例え ば２０ｍｍを有しなければならないということである。 幅（輪郭）≧幅ｍｉｎ 高さ（輪郭）≧高さｍｉｎ （８） 長さ、幅及び高さに対する最小の値は、次のように選定される、即ち、最小の 可能な原画がなお確実に、当該の判定尺度により捕捉されるように選定される。 同様に見出された画像輪郭の内部が消去される、というのは、その中に含まれて いる画像輪郭がさらなる検査に対して該当しないからである。それに引き続いて 、新たなスター点がサーチされ、そして、次の輪郭が解析されて、遂にはすべて の輪郭が２進画像中で処理されるようにするのである。 図７は、図１の例に対する輪郭解析の結果を示す。図５における２進画像Ｂに 比してたんに、原画の輪郭である輪郭のみが残る。 図８は、本発明の次の処理ステップを示し、この処理ステップでは１つの見出 された原画輪郭の４辺の各々に対して１つの最適に適合された直線が求められる 。このために、本発明により使用され得得る方法は、画像処理技術上ハフ変換と して公知である（Ｈ．Ｂａｅｓｓｍａｎｎ，Ｐ．Ｗ．Ｂｅｓｓｌｉｃｈ： Ｂｉｌｄｖｅｒａｒｂｅｉｔｕｎｇ Ａｄ Ｏｃｕｌｏｓ、ｓ．１０１−１２１ ，ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｃｅｒａｇ １９９３）．。先ず、コーナ点Ａ，Ｂ，Ｃ， Ｄを有する輪郭の書き直しをする矩形５が形成され、前記輪郭の辺が主ないし副 スキャン方向にパラレルである。次いで、輪郭の各辺に対して１つの所定 のサーチ領域にて、種々の位置を有し、種々の角度をなす直線に対して、幾つの 輪郭点がそれらの直線上に存在位置するかが調べられる。そこにて、大抵の輪郭 点が位置する直線が当該の輪郭ページに対する最適適合された直線として選択さ れる。 図８は、輪郭の左側に対するサーチ領域を示す。１つの水平区間に沿って点Ａ から間隔ｓをおいて点Ｇが設定される。点Ｇを通って、種々の角度αをなして、 直線６が引かれる。直線の各々に対して、輪郭の幾つの点が当該の直線上にある かがチェックされる。この数は、α、ｓマトリクス７にて、αとｓにより定めら れた列と行のもとでエントリされる。マトリクスの各セルは、チェックされる直 線の１つに相応する。ｓ及びαの変化により、多数の直線が調べられる。この場 合において、近似的に垂直の直線がサーチされるので、パラメータを１つのスリ ップに制限し、αを小さな角度領域に制限して所要の処理時間を低減できる。 限定に対して例えば ｓmax＝１０ｍｍ及びαmax＝１５° が選定される。サーチ動作の後、α、ｓマトリクス７のどのセルが最適の数値を 含むかが調べられる。ｓ及びαの所属の値は、原画輪郭の相応の辺を最も精確に 表す１つの直線を規定する。書き替えをする矩形５の コーナ点Ｂ，Ｃ，Ｄから出発して、画像輪郭に対する最適適合された直線のサー チ及び決定を、図８に対して説明したのと同じように行われる。 ハフ変換を用いての最適に適合された直線のサーチに対するストラテジィは、 勿論多様に変化させ得る。それを通ってサーチ直線が通る点Ｇは、図５に示すの とは異なって書き直しをする矩形７の上縁に位置しなくてもよい。その点は、例 えば、下縁に位置してもよいし、又は矩形７の半分の高さのところに位置しても よい。ただ重要なことは、注目関連した画像輪郭の適合されるべきページの周り の所定のサーチ領域にて、位置及び角度に関して可能なすべての直線が、ハフ変 換に従って調べなければならないことである。サーチストラテジイを更に処理時 間に鑑みて次のようにして最適化することもできる、即ち、例えば、パラメータ ｓ及びαを先ず粗いステップで変化させ、次いで、ハフ変換値の正ないし負の最 大値の周りに比較的精細なステップでチェックを継続するのである。 画像輪郭の４辺に対する見出された直線は、一般に直角を有する４辺形ではな い。従って、本発明の最後ステップでは、適合された直線から、１つの画像セク ション−矩形が形成される。このことは、多様に行われ得る。或１つの有利な方 法メソッドは次の通りである； ａ）すべての４つの直線の角度の平均化（ここで、 ２つの直線に対して９０°が加算ないし減算される）。ここで、角度は、ハフ変 換の値で重み付けされる。それというのは、相応の直線に対するハフ変換の（正 ないし負）値が大であればある程、角度はそれだけ益々“確実”になる。 ｂ）平均値から、所定の大きさより多くの偏差のずれがあるか否かのチェック 。そうである場合には、平均値は、残りの３つの直線により形成される。 ｃ）平均角度使用下での４つの直線を有するスキャン−矩形の決定（２つの直 線に対して９０°モディファイされている）。 スキャン面上でのすべの原画に対するスキャン区間の決定後、見出された座標 及び角度が、高分解能を以てのスキャナの調整セッティングのため、ないしスキ ャンされた画像データの事後の回転角補正のため使用される。図９は、図１の例 について述べた処理の結果を示す。最後の処理ステップにてスキャン区間の角度 が強制的に生ぜしめられたのでスキャン矩形の各辺が、必ずしも原画の各辺とは 全く一致するとは限らない。 本発明を要約的に述べると、次の通りである。 スキャナタブレットないしスキャナドラム上に取り付けられる原画の、位置、 寸法及び角度位置のような幾何学的データを自動的に決定する方法が記載されて いる。このためにスキャンされたスキャン面のスキャ ンデータから明度像が取得され、解析される。デジタルエッジフィルタリングに より、主に、水平及び垂直エッジが強調される。フィルタリングされた明度像か ら、限界値判定により、２進画像が取得され、該２進画像にて、輪郭が調べられ る。輪郭により囲まれた面の長さ及び幅並びに高さに基づき輪郭が原画輪郭とし て識別される。原画輪郭に対するハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換を用いて適合された直 線が求められ、この適合された直線から原画の幾何学的データが求められる（図 ８）。 請求の範囲 1. スキャン面のスキャン及びスキャンデータの解析により、スキャン面上に取 り付けられた原画の、位置、寸法及び角度位置のような幾何学的データを求める 方法において、 −スキャン面のスキャンデータから明度像ないし明度画像を取得し、 −近似的に水平及び垂直方向であるエッジを強調するエッジフィルタリングを 明度像ないし明度画像に施し −エッジフィルタリングされた画像から、限界値判定により、２進画像が取得 されるようにし、 −２進画像にて閉じられた輪郭を求め、 −閉じられた輪郭の解析により原画輪郭を識別し、 −当該の原画輪郭に対して、原画輪郭の周りの限られたサーチ領域にてハフ（ Ｈｏｕｇｈ）変換を用いて適合された直線を求め、 −適合された直線から原画の幾何学的データを求めることを特徴とするスキャ ン原画の幾何学的データの決定方法。 2. エッジフィルタリングは明度像ないし明度画像のダイナミックレインジに適 合されるようにしたことを特徴とする請求項１項記載の方法。 3. 原画輪郭を閉じられた輪郭の長さに基づき、識別 することを特徴とする請求項１項記載の方法。 4. 原画輪郭を、輪郭により囲まれた面の幅及び高さに基づき識別することを特 徴とする請求項１項記載の方法。 5. 直線のハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換値を求め、前記の直線の位置及び角度が原画 輪郭の周りのサーチ領域内で変化されるものであるようにしたことを特徴とする 請求項１記載の方法。 6. 適合された直線を、ハフ変換値の最大値を有する直線として求めることを特 徴とする請求項１及び５記載の方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. スキャン面上に取り付けられた原画の、位置、寸法及び角度位置のような幾 何学的データを求める方法において、 幾何学的データを、自動的に、スキャン面のスキャン及びスキャンデータの 解析により求めることを特徴とするスキャン原画の幾何学的データの決定方法。 2. スキャン面のスキャンデータから明度像ないし明度画像を取得することを特 徴とする請求項１記載の方法。 3. 明度像ないし明度画像にエッジフィルタリングを施すことを特徴とする請求 項１及び２記載の方法。 4. エッジフィルタリングは、近似的に水平及び垂直方向であるエッジを強調す るものであることを特徴とする請求項１から３までのうち１項記載の方法。 5. エッジフィルタリングは明度像ないし明度画像のダイナミックレインジに適 合されるようにしたことを特徴とする請求項１から４までのうち１項記載の方法 。 6. エッジフィルタリングされた画像から、限界値判定により、２進画像が取得 されるようにしたことを特徴とする請求項１から５までのうち１項記載の方法。 7. ２進画像にて閉じられた輪郭を求めることを特徴とする請求項１から６まで のうち１項記載の方法。 8. 閉じられた輪郭の分析により原画輪郭を識別することを特徴とする請求項１ から７までのうち１項記載の方法。 9. 原画輪郭を閉じられた輪郭の長さに基づき、識別することを特徴とする請求 項１から８までのうち１項記載の方法。 10． 原画輪郭を、輪郭により囲まれた面の幅及び高さに基づき識別することを 特徴とする請求項１から９までのうち１項記載の方法。 11． 画像輪郭に対して適合された直線を求めることを特徴とする請求項１から １０までのうち１項記載の方法。 12．適合された直線をハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換により求めることを特徴とする請 求項１から１１までのうち１項記載の方法。 13． 適合化された直線から原画の幾何学的データを求めることを特徴とする請 求項１から１２までのうち１項記載の方法。