JP2001134773A

JP2001134773A - 画像処理装置およびその方法

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Publication number: JP2001134773A
Application number: JP31723199A
Authority: JP
Inventors: Yukari Toda; ゆかり戸田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2001-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】二値画像に基づき領域分割する場合、多値画
像を処理するには二値化する必要がある。しかし、通常
の二値化処理をしたのでは、カラー画像に低輝度の下地
（例えば黒地）上の高輝度の文字（例えば白文字）を文
字領域として検出することが不可能になる。【解決手段】入力されるカラー多値画像をその色成分
画像ごとに微分処理し、微分処理された色成分画像を論
理和して得られる微分処理画像を二値化して、領域分割
用の二値画像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像処理装置および
その方法に関し、例えば、多値画像を領域分割する画像
処理装置およびその方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ、スキャナおよびプリンタ
の普及により文書の電子化が進んでいる。電子化された
文書はまるまる画像として保管するよりも、OCR(Optica
l Character Recognition)により、その文字部を文字コ
ードとして保管した方が再利用および検索に便利であ
る。また、OCRを行わないとしても、文字部および絵部
を判別して圧縮方法を変えるなどすれば、高画質で、か
つ、データサイズの小さい電子文書の保存が可能にな
る。従って、文書の文字部、絵部、図形部および表部な
どを判別する領域判別技術は非常に重要である。

【０００３】図1は画像の領域判別技術の一例を示す図
である。図1(a)に示す処理すべき画像の解像度を落と
し、解像度を落とした画像を走査して黒画素を発見した
ら輪郭追跡を行うことにより、黒画素の固まりであるオ
ブジェクトを検出する。これを繰り返せば、図1(b)に示
すように、複数のオブジェクトを検出することができ
る。検出された複数のオブジェクトは、その大きさ、周
囲のオブジェクトとの相関関係などが考慮されてグルー
プ化され、そして最終的に図1(c)に示すように、文字領
域、絵の領域および表の領域などに分類される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の領域判別技術に
よる領域分割、また、その他の領域分割もすべて二値画
像に基づき領域を分割する方法であるから、多値画像を
処理するには、やはり二値化する必要がある。しかし、
通常の二値化処理をしたのでは、カラー画像にありがち
な図2に示すような低輝度の下地（例えば黒地）上の高
輝度の文字（例えば白文字）を、文字領域として検出す
ることが不可能になる。さらに、下地を除去するような
二値化手法を使用すると、図3に示すような、掠れた線
でつながっている絵があると、掠れた線が消去されて絵
が分解される傾向があり、誤った領域分割が行われるこ
とがある。

【０００５】さらに、スキャナで原稿画像を読み取る際
に、原稿が浮くことにより発生する影や、薄手の原稿の
場合に透けた裏面の画像により、うまく二値化できない
こともある。

【０００６】本発明は、上述の問題を解決するためのも
のであり、多値画像を精度よく領域分割するための二値
画像を提供することが可能な画像処理装置およびその方
法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成する一手段として、以下の構成を備える。

【０００８】本発明にかかる画像処理装置は、入力され
る多値画像を微分処理する微分処理手段と、微分処理さ
れた画像を二値化して領域分割用の二値画像を得る二値
化手段とを有することを特徴とする。

【０００９】本発明にかかる画像処理方法は、入力され
る多値画像を微分処理し、微分処理された画像を二値化
して領域分割用の二値画像を得ることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる一実施形態
の画像処理装置を図面を参照して詳細に説明する。

【００１１】以下では、原画像として、RGBで表される
カラー多値画像を説明するが、CMYKやLabなど、どのよ
うな色空間で表される多値画像でも構わない。また、本
実施形態における微分処理、二値化処理および領域分割
処理はすべてパーソナルコンピュータなどのコンピュー
タへプログラムを供給すること、または、そのようなプ
ログラムが組み込まれた画像処理用ICを使用することで
実現可能である。

【００１２】図4および図5は微分処理フィルタを説明す
る図である。中心画素を注目画素として、横方向および
縦方向に三画素を参照するウィンドウを設けて、図3に
示すたようなフィルタ係数を各画素の値に掛け、得られ
た値を閾値で二値化する。

【００１３】図4は二次微分フィルタの例で、図4には縦
横対称のフィルタ例を示すが、対称でなくても構わな
い。また、図5は一次微分フィルタの例である。一次微
分フィルタの場合は方向性をもつので、最低二つの一次
微分フィルタを用いてフィルタ処理し、それらの結果を
足して得られる値を閾値で二値化した方が、向きに依存
しない結果を得ることができる。なお、図5(c)は横方
向、図5(d)は縦方向、図5(e)は斜め方向1、図5(f)は斜
め方向2の一次微分フィルタを示している。

【００１４】図6に示すように、その縦横の画素数が偶
数のウィンドウも可能であり、原画像の画像解像度に合
わせてウィンドウサイズを変えた方がよい結果が得られ
る。しかし、解像度にかかわらず同一のウィンドウサイ
ズのフィルタを利用しても、勿論構わない。

【００１５】多値画像を処理するためのバンドメモリ
や、演算時間を削減したい場合は、図7に示すような最
小のフィルタで処理してもよい。図7(a)(b)は一次微分
フィルタであり、図7(c)(d)は二次微分フィルタであ
る。例えば、図7(b)の一次微分フィルタを使用すれば、
多値画像を処理するためのメモリは、注目画素のライン
および1ライン前の画素を保持するだけで済む。

【００１６】以下では、図5(c)および(d)に示す一次微
分フィルタを使用する例を説明する。

【００１７】図8(a)は処理する画像の画素値の一例を示
している。画素値は8ビットであり、0から255までの値
をとる。図8(a)の画像を図5(c)の一次微分フィルタで処
理すると図8(b)に示す微分値が得られる。なお、3×3画
素のフィルタ処理を行う場合、画像の上下左右辺に位置
する画素に対応する値を得ることはできない。もし、原
画像と画素数を揃える必要があれば、図9に示すよう
に、原画像には存在しない画素を追加して、最も近い位
置にある画素の値を追加画素の値としてフィルタ処理す
ればよい。なお、図9の例は、原画像の上辺および左辺
に位置する画素に対応する値を得る場合を示している。

【００１８】一方、図8(a)の画像を図1(d)の一次微分フ
ィルタで処理すると図8(c)に示す微分値が得られる。図
8(a)の画像を図1(c)または(d)の一次微分フィルタで処
理した場合、得られる微分値はプラス765からマイナス7
65の範囲である。図8(b)および(c)に示す微分値の絶対
値を加算したものが図8(d)である。本実施形態では、二
値化閾値を300とし、その値が300を超える画素を‘1’
（黒画素）、超えないものを‘0’（白画素）にすると
図8(e)の結果が得られる。なお、後段の領域分割処理に
よっては、黒画素を‘0’に、白画素を‘1’にする場合
もある。

【００１９】本実施形態ではRGBカラー画像を処理する
ので、RGB色成分をそれぞれ処理して、図10の結果が得
られる。これらを論理和して領域分割処理用の二値画像
にする。

【００２０】もし、図11(a)に示すような画像が入力さ
れたとすると、上記の一次微分フィルタ処理を行うこと
で図11(b)の結果が得られる。つまり、原画像を微分す
ることによりエッジ画像が得られるので、輝度が高い下
地に輝度が低い文字だろうが、輝度が低い下地に輝度が
高い文字だろうが関係なく同じように二値化される。

【００２１】例えば、図11(c)に示す、微分処理を使用
せずに閾値で二値化した二値画像では、青地（輝度が低
い下地）上の白抜き文字（輝度が高い文字）である「世
界最少最軽量」は期待どおりに領域分割されない。ま
た、本実施形態によれば、スキャン時に原稿が浮いたこ
とで発生したグラデーションをもつ影はきれいに消え
る。というのも、微分処理は、なだらかな輝度の変化を
検知しないからである。同様に、原稿裏面の文字などが
透けていてもきれいに消去される。

【００２２】以上のようにして得られた二値画像を領域
分割する。本実施形態では、図1を用いて説明した領域
分割方法を使用する。微分画像における文字は縁取文字
のようになる傾向があるが、領域分割処理において通常
の文字とかわりなく検知することができる。先述したよ
うに、図1(a)に示す処理すべき画像の解像度を落とした
画像を走査して黒画素を発見し、発見された黒画素の周
囲で輪郭追跡を行うことにより、黒画素の塊であるオブ
ジェクトを検出する。これを繰り返して、図1(b)に示す
ように、複数のオブジェクトを得る。検出されたオブジ
ェクトは、その大きさや周囲のオブジェクトとの相関関
係などに基づきグループ化され、最終的に、図1(c)に示
すように、文字領域、絵の領域および表の領域などを得
ることができる。

【００２３】このように、多値の原画像に微分処理を施
して二値化し、その二値画像を領域分割することで良好
な領域分割結果を得ることができる。そして、領域分割
結果に基づき、原画像の文字部は二値化してMMR(Modifi
ed Modified READ)符号化し、絵部はADCT(Adoped Descr
ete Cosine Transform)符号化するなどの処理も可能に
なる。さらに、文字部は単純二値化または下地を除去す
る二値化によって得られる二値画像をOCRして文字コー
ド化することも可能である。二値化の際は、その領域の
ヒストグラムを得るなどして高輝度の下地上の低輝度文
字（普通の関係）なのか、低輝度の下地上の高輝度文字
なのかを判断して、後者の場合は、通常の二値化処理で
得られる二値画像を反転、または、原画像である多値画
像自体を反転してから二値化する必要がある。

【００２４】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、多値画像を微分処理して二値化し、その二値画像を
領域分割することで、多値の原画像の領域を良好に分割
することが可能になる。とくに、分割が難しかった低輝
度の下地上の高輝度の文字領域も問題なく分割すること
ができる。さらに、二値化することによりばらばらに分
離され易かった絵領域も一塊の絵として処理可能にな
り、原稿スキャン時に原稿が浮きあがったことによる影
の発生や、裏地の文字などの透けにも影響されずに、良
好な領域分割結果が得られる。

【００２５】

【変形例】上記の説明では、注日画素を一画素ずつずら
して微分処理を行ったが、後に行う領域分割処理で解像
度を例えば1/8に落とす場合は、八画素ピッチで微分処
理を行ってもよい。

【００２６】上記では、二値画像に輪郭追跡を行って領
域分割を行ったが、例えば、ウィンドウを開きウィンド
ウ内における二値‘0’‘1’の変化点の数から文字部か
絵部かを判断してもよい。その概念を図12に示す。図12
(a)は、図11(b)に対応する本実施形態の微分処理による
二値画像をウィンドウ処理して、さらに‘0’‘1’の変
化量を示している。そして、図12(a)の情報から図12(b)
の領域分割結果が得られる。このウィンドウ処理は、ウ
ィンドウの大きさだけずらして（すなわち重なることな
く一つの画素は一つのウィンドウにしか影響しない）も
よいし、ウィンドウの大きさの半分だけずらしてウィン
ドウがオーバラップするようにしてもよい。

【００２７】また、他の領域分割処理として、画素値を
横軸あるいは縦軸に投影して領域分割する方法がある。
図13は図7(b)に示す二値画像の画素値を縦軸および横軸
に投影した結果を示している。図13において、横軸への
投影結果からは何も判定できないが、縦軸への投影結果
からは符号901、902および903で示す部分にそれぞれ文
字領域が存在すると推測することができる。また、符号
902で示す部分については、文字部でない領域も存在し
ていることが推測される。そこで、図14に示すように、
符号902で示す部分のみを切り出して横軸に画素値を投
影すると、符号904で示す部分に文字が存在しているこ
と推測される。以上の方法で領域分割することも可能で
ある。

【００２８】

【他の実施形態】なお、本発明は、複数の機器(例えば
ホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プ
リンタなど)から構成されるシステムに適用しても、一
つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ
装置など)に適用してもよい。

【００２９】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるいは
装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュー
タ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラム
コードを読み出し実行することによっても、達成される
ことはいうまでもない。この場合、記憶媒体から読み出
されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能
を実現することになり、そのプログラムコードを記憶し
た記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コン
ピュータが読み出したプログラムコードを実行すること
により、前述した実施形態の機能が実現されるだけでな
く、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュー
タ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)など
が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっ
て前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる
ことはいうまでもない。

【００３０】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示
に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備
わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることはいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多値画像を精度よく領域分割するための二値画像を提供
することが可能な画像処理装置およびその方法を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像の領域判別技術の一例を示す図、

【図２】低輝度の下地（例えば黒地）上の高輝度の文字
（例えば白文字）の一例を示す図、

【図３】掠れた線でつながっている絵がある画像の例を
示す図、

【図４】微分処理フィルタを説明する図、

【図５】微分処理フィルタを説明する図、

【図６】微分処理フィルタを説明する図、

【図７】微分処理フィルタを説明する図、

【図８】処理する画像の画素値の一例を示す図、

【図９】フィルタ処理結果と原画像との画素数を揃える
必要がある場合の処理を説明する図、

【図１０】RGBカラー画像をフィルタ処理する場合を説
明する図、

【図１１】フィルタ処理による二値化を具体的に説明す
る図、

【図１２】ウィンドウ内における二値‘0’‘1’の変化
点の数から領域を判断する処理の概念を示す図、

【図１３】他の領域分割処理を示す図、

【図１４】他の領域分割処理を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力される多値画像を微分処理する微分
処理手段と、微分処理された画像を二値化して領域分割用の二値画像
を得る二値化手段とを有することを特徴とする画像処理
装置。
【請求項２】前記微分処理手段は、前記入力多値画像
がカラー画像である場合、その色成分画像それぞれを微
分処理し、それら微分処理された色成分画像を画素ごと
に論理和することを特徴とする請求項1に記載された画
像処理装置。
【請求項３】さらに、得られた二値画像に基づき領域
分割処理を行う領域分割手段を有することを特徴とする
請求項1または請求項2に記載された画像処理装置。
【請求項４】前記領域分割手段は輪郭追跡により領域
を分割することを特徽とする請求項3に記載された画像
処理装置。
【請求項５】さらに、前記領域分割手段により文字領
域として分割された領域にOCR処理を施すOCR手段を有す
ることを特徴とする請求項3または請求項4に記載された
画像処理装置。
【請求項６】さらに、前記領域分割手段により分割さ
れた領域に、その領域の特性に応じた符号化を施す符号
化手段を有することを特徴とする請求項3または請求項4
に記載された画像処理装置。
【請求項７】入力される多値画像を微分処理し、微分処理された画像を二値化して領域分割用の二値画像
を得ることを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】前記微分処理ステップは、前記入力多値
画像がカラー画像である場合、その色成分画像それぞれ
を微分処理し、それら微分処理された色成分画像を画素
ごとに論理和することを特徴とする請求項7に記載され
た画像処理方法。
【請求項９】さらに、得られた二値画像に基づき領域
分割処理を行うことを特徴とする請求項7または請求項8
に記載された画像処理方法。
【請求項１０】前記領域分割ステップは輪郭追跡によ
り領域を分割することを特徽とする請求項9に記載され
た画像処理方法。
【請求項１１】さらに、前記領域分割ステップで文字
領域として分割された領域にOCR処理を施すことを特徴
とする請求項9または請求項10に記載された画像処理方
法。
【請求項１２】さらに、前記領域分割ステップで分割
された領域に、その領域の特性に応じた符号化を施すこ
とを特徴とする請求項9または請求項10に記載された画
像処理方法。
【請求項１３】画像処理のプログラムコードが記録さ
れた記録媒体であって、前記プログラムコードは少なく
とも、入力される多値画像を微分処理するステップのコード
と、微分処理された画像を二値化して領域分割用の二値画像
を得るステップのコードとを有することを特徴とする記
録媒体。