JP2001312726A - 画像処理装置および方法 - Google Patents

画像処理装置および方法

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JP2001312726A
JP2001312726A JP2000130395A JP2000130395A JP2001312726A JP 2001312726 A JP2001312726 A JP 2001312726A JP 2000130395 A JP2000130395 A JP 2000130395A JP 2000130395 A JP2000130395 A JP 2000130395A JP 2001312726 A JP2001312726 A JP 2001312726A
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Akira Murakawa
彰 村川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の内の特定パターンを高速で精度よく認
識する。 【解決手段】 特定色の特定パターンを認識するため、
入力カラー画像の各画素について、画素の多値画像デー
タが特定色を指定する範囲内であればその画素をオン画
素とする。次に、得られた2値化画像を複数の画素から
なる画素領域に分割し、領域内のオン画素の数が所定の
閾値を越えるとその領域に対応する低解像度の画像の画
素をオン画素とする。ここに、前記の閾値を、画素領域
におけるオン画素の特定の分布について他の分布と異な
る値に設定する。得られた低解像度データから特定の形
状で構成されるパターンを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特定パターンを認
識する画像認識技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年カラー複写機の機能と性能が上が
り、紙幣、有価証券などの有効な偽造防止方法が検討さ
れ続けている。偽造防止方法のひとつに、紙幣などの模
様の内に特定パターンを入れておき、スキャンされた画
像を解析し、画像内に特定パターンを検出したならば正
常な像生成を禁止する方法がある。その際、画像読取に
おいて紙幣などが任意角の状態で置かれた場合や、紙幣
などの流通過程において生じる局部的な汚れ、傷がある
場合にも、スキャンされた画像から特定パターンを認識
する必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】スキャナなどの入力機
器からのデータの多くは情報量の多いカラー画像であ
り、また入出力機器はますます高速で高解像度になって
きている。しかし、それにもかかわらず偽造防止のため
実時間内での画像処理(特定パターンの検出)が求めら
れている。それゆえ、高速でノイズに強い画像認識手法
の開発が重要な課題であった。画像処理の高速化の手段
の一つとして、解像度を落として画素数を減らしたぼか
し画像を生成し、ぼかし画像に対して認識処理する方法
がある。この場合、特定パターンが認識できるように、
精度良く解像度を落とすことが重要なポイントとなる。
【0004】本発明の目的は、特定パターンを高速で精
度よく認識できる画像処理装置及び方法を提供すること
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る画像処理装
置では、2値化手段は、入力カラー画像の各画素につい
て、画素の多値画像データが特定色を指定する範囲内で
あればその画素をオン画素とする。解像度変換手段は、
2値化手段により得られた2値化画像を複数の画素から
なる領域に分割し、領域内のオン画素の数が所定の閾値
を越えるとその領域に対応する低解像度の画像の画素を
オン画素とする。(すなわち、低解像度画像は、2値化
画像の複数の画像からなる領域を1つの画素で表した画
像である。)さらに、検出手段は、解像度変換手段によ
り得られた2値データから特定の形状で構成されるパタ
ーンを検出する。ここで、前記の解像度変換手段は、複
数の画素からなる領域におけるオン画素の特定の分布に
ついて閾値を他の分布と異なる値に設定する。
【0006】本発明に係る画像処理方法では、入力カラ
ー画像の各画素について、画素の多値画像データが特定
色を指定する範囲内であればその画素をオン画素とし、
2値化手段により得られた2値化画像を複数の画素から
なる領域に分割し、領域内のオン画素の数が所定の閾値
を越えるとその領域に対応する低解像度の画像の画素を
オン画素とし、得られた2値データから特定の形状で構
成されるパターンを検出する。ここに、前記の閾値を、
複数の画素からなる領域におけるオン画素の特定の分布
について他の分布と異なる値に設定する。
【0007】また、本発明に係るコンピュータ読取可能
な記録媒体は、入力カラー画像の各画素について、画素
の多値画像データが特定色を指定する範囲内であればそ
の画素をオン画素とし、2値化手段により得られた2値
化画像を複数の画素からなる領域に分割し、領域内のオ
ン画素の数が所定の閾値を越えるとその領域に対応する
低解像度の画像の画素をオン画素とし、得られた2値デ
ータから特定の形状で構成されるパターンを検出し、前
記の閾値を、低解像度画像の所定の領域におけるオン画
素の特定の分布について他の分布と異なる値に設定する
ことを特徴とする画像処理プログラムを記録する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施の形態を説明する。なお、図面において、同じ
参照記号は同一または同等のものを示す。
【0009】図1に本実施形態の画像処理装置(以下、
「システム」という。)の概略構成図を示す。図1に示
すように、システムは中央演算処理(以下、CPUとい
う)を備え、システム全体を制御する制御装置10を中
心として構成される。この制御装置10には、画像、文
字等の表示や、操作のための表示等を行うディスプレイ
12と、各種入力、指示操作等を行うためのキーボード
14およびマウス16が備えられる。記録媒体として、
フレキシブルディスク18、ハードディスク20、CD
−ROM26が用いられ、フレキシブルディスク装置1
8b、CD−ROM装置26bおよびハードディスク装
置(図示しない)が備えられる。さらに、文字や画像デ
ータ等を印刷するプリンタ22と、画像データを取り込
むためのスキャナ24と、音声出力のためのスピーカ2
8と、音声入力のためのマイクロホン30とが接続され
る。
【0010】図2に本システムの制御系のブロック図を
示す。CPU200には、データバス202を介して、
本システムを制御するプログラムが格納されているRO
M204と、CPU200が制御のために実行するプロ
グラムやデータを一時的に格納するRAM206とが接
続される。また、CPU200にデータバス202を介
して接続される回路には、画像あるいは文字等の表示の
ためディスプレイ12を制御する表示制御回路208
と、キーボード14からの入力を転送制御するキーボー
ド御回路210と、マウス16からの入力を転送制御す
るマウス制御回路212と、フレキシブルディスク装置
18bを制御するフレキシブルディスク装置制御回路2
14と、ハードディスク装置を制御するハードディスク
装置制御回路216と、プリンタ22への出力を制御す
るプリンタ制御回路218と、スキャナ24を制御する
スキャナ制御回路220と、CD−ROM装置26bを
制御するCD−ROM装置制御回路222と、スピーカ
28を制御するスピーカ制御回路224と、マイクロホ
ン30を制御するマイクロホン制御回路226とがあ
る。さらに、CPU200には、システムを動作させる
ために必要な基準クロックを発生させるためのクロック
228が接続され、また、各種拡張ボードを接続するた
めの拡張スロット230がデータバス202を介して接
続される。
【0011】なお、このシステムでは、画像認識のプロ
グラムをROM204に格納する。しかし、本プログラ
ムの一部または全部をフレキシブルディスク18、ハー
ドディスク20、CD−ROM26などの情報記録媒体
に格納しておき、必要に応じて情報記録媒体よりプログ
ラムをRAM206に読み出し、これを実行させてもよ
い。また、記録媒体は、光磁気ディスク(MO)等の他
の情報記録媒体でもよい。また、画像データ入力装置と
してスキャナ24を用いているが、スチルビデオカメラ
やデジタルカメラ等の他のデータ入力装置であってもよ
い。また、拡張スロット230にネットワーク用ボード
を接続して、ネットワークを介してプログラムや画像デ
ータを受け取ることもできる。
【0012】図3は、上述のシステムにおけるデータ処
理の流れを示す。画像処理装置が起動されると、まずス
テップS10において、以下の処理で必要なフラグの初
期化や初期画面表示などが行われる。次に、ユーザーが
メニューを選択するのを待つ(S12)。選択が行われ
ると、選択に応じて、画像認識処理(S14)、その他
メニュー(S16)、終了(S18)のいずれかの処理
を行う。画像認識処理(S14)の詳細な処理について
は後述する。その他のステップについては、本発明に直
接関係ないので、これ以上の説明は省略する。
【0013】図4は、画像認識処理(図3、S14)の
大きな流れを示す。まず、認識処理対象のカラー画像を
システムに入力する(S100)。本システムの場合、
カラー画像を入力対象とする。次に、入力画像の2値化
を行う(S102)。2値化において、画像の各画素の
RGB値が指定の範囲内であれば画素のビットをオンに
し、それ以外の範囲の色であればビットをオフにする。
たとえば、以下の条件に合致すれば画素のビットをオン
にする。 RedMin ≦Red ≦RedMax かつ GreenMin≦Green≦GreenMax かつ BlueMin ≦Blue ≦BlueMax ここで、Red、Green、Blueは、注目画素のRGBの画素
値をあらわし、RedMaxとRedMinはRedの上限と下限を表
わし、GreenMaxとGreenMinはGreenの上限と下限を表わ
し、BlueMaxとBlueMinはBlueの上限と下限を表わす。検
出したい特定色に対応して、これらの上限値と下限値を
設定する。次に、処理を高速化するために、認識対象の
2値化画像に対して、画像処理に必要な解像度(画像の
細かさ)に解像度を低くする(S104)。この解像度
変換については後で説明する。
【0014】次に、2値化画像を所定のフィルタでスキ
ャンして、特定の大きさの円形形状を検出する(S10
6)。次に、検出した円形形状の内部のパターンマッチ
ングを行い(S108)、パターンマッチングの結果に
基づき、一致度を算出する(S110)。一致度の算出
においては、全N画素中で一致した画素をn画素とし
て、一致した確率を算出する。
【0015】解像度変換(図4、S104)において
は、元の画像を複数の画素からなる領域に分割し、各領
域において、領域内の画素データの分布によりオン画素
かオフ画素かを決定する。こうして、複数の画素からな
る各領域を1つの画素で表わした低解像度画像を得る。
ここで、認識対象のパターンを見つけやすくするため、
注目画素の周辺画素を参照しながら、領域内のオン画素
の分布により閾値を変更する。以下に説明する例では、
図5に示すように、解像度を1/3にする。ここで、元
の画像を3×3画素の単位に分割し、各々の3×3画素
領域内でのオン画素の数を数え、オン画素の数nが閾値
5より多ければ、低解像度の画像におけるその領域に対
応する画素をオン画素とする。
【0016】さらに、画素領域内の特定のオン画素の分
布において、オン判定の条件を厳しくする。具体的に
は、3×3画素領域での注目画素とオン画素を示す図6
に示すように、3×3画素領域の中央にある注目画素に
関し、左及び左上の画素がともにオン画素である場合、
左及び上の画素がともにオン画素である場合、または、
左上及び上の画素がともにオン画素である場合、閾値を
大きくし、注目画素をオンにする条件を厳しくする。図
6に示す条件は、注目画素に対し非対称的である。オン
にする条件を厳しくしているのは、注目画素の左側、上
側、左上側でのオン画素の分布に関する場合であり、注
目画素の右側、下側、右下側については厳しくしていな
い。すなわち、オン画素の分布について注目画素に関し
て閾値を非対称的に設定する。このようにオン画素にす
る条件を厳しくする場合を設けることにより、円形パタ
ーン、特に円形パターンの穴が見つけやすい低解像度画
像が得られる。このように、画像中から特定の色と形状
で形成されるパターンを認識するとき、低解像度に変換
する過程において、オン画素の分布状況に応じて解像度
変換をすることで、ノイズに強い認識処理が行える。
【0017】図7により、解像度変換による結果を従来
例と比較して説明する。図7の左側に示す300dpi
の元の画像の例において、この画像を3×3の画素領域
に分割して、解像度を1/3(100dpi)にする。
ここで、従来は、各画素領域についてオン画素の数を判
断し、オン画素の数が半分を越えれば(n≧5)、低解
像度画像においてオンとしていた。この中空の円形パタ
ーンの例の場合、中央の4つの画素領域のデータは全て
オンである。これに対し、先に説明したように、本実施
形態の手法によれば、3×3の画素領域の中央の画素を
注目画素とし、図6に示すいずれかの条件に合致する場
合に、注目画素をオンにする条件をn≧6と厳しくす
る。図6に示す条件は、注目画素に対し非対称的である
ため、中央の4つの画素領域はいずれも同じオン画素の
数であるが、そのうち1つの画素領域のみがオンとな
る。したがって、円形パターンなどについて中央部にオ
フ画素が存在することになり、元の画像に近似した低解
像度化2値化画像が得られる。このため、認識対象の円
形パターン、特に円形パターンの穴が見つけやすくな
る。
【0018】図8は、解像度変換(図4、S104)の
フローチャートである。画像データにおいて、変数x、
yは低解像度画像における2次元での画素の位置を表わ
す座標であり、また、xSizeとySizeは、低解像度画像で
の横方向の画素数と縦方向の画素数を表わす。まず、変
数y、xをゼロで初期化する(S200、S202)。
【0019】次に、解像度を1/3にする場合、低解像
度画像の座標x、yに対応する元の画像の3x〜3x+
2かつ3y〜3y+2の画素領域でオン画素の数nをカ
ウントする(S204)。元の画像の3×3画素領域で
のオン画素の数nを基に、低解像度画像でオン画素かオ
フ画素かが決定される。ここで、以下に説明するよう
に、オン画素かオフ画素かの決定の判断において、注目
画素の周辺の画素を考慮する。画素がオン画素かどうか
の決定では、y=0のときのxの0からxSizeまでを順
に、次に、yを+1インクリメントし、xの0からxSiz
eまでを順に座標を変化して決定を行う。よって、図6
に示す3×3画素領域では、注目画素の座標よりyが小
さい3つの画素と注目画素の座標yが同じでxが小さい
1つの画素の計4画素について、既に2値化の値が決定
されている。図6に示すように、3×3画素領域の中央
にある注目画素に関し、左及び左上の画素がともにオン
画素である場合(S206)、左及び上の画素がともに
オン画素である場合(S210)、または、左上及び上
の画素(S214)がともにオン画素である場合に該当
するかを判定し、該当すると判定する場合は(S20
8、S212、S216)、注目画素(x、y)をオン
にする条件をn≧6と厳しくする(S218)。そうで
なければ、注目画素をオンにする条件を、n≧5とする
(S220)。ステップS218またはS220の条件
に合う場合は、注目画素(x, y)をオン画素とし(S22
2)、そうでない場合は、注目画素(x, y)をオフ画素と
する(S224)。
【0020】次に、画像のx座標をインクリメントし
(S226)、x<xSizeであれば(S228でYE
S)、S202に戻り、上述の処理を繰り返す。さら
に、画像のy座標をインクリメントし(S230)、y
<ySizeであれば(S232でYES)、S202に戻
り、上述の処理を繰り返す。全画素に対して処理を終え
たら、低解像度変換処理を終了する。
【0021】
【発明の効果】注目画素の周辺画素を参照しながら解像
度変換を行うので、認識対象のパターンを見つけやすい
低解像度画像が得られ、ノイズに強く精度の高い認識処
理が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る画像処理装置の構成の概略を示
す図
【図2】 画像処理装置の制御装置を中心としたブロッ
ク図
【図3】 画像処理装置におけるメインルーチンのフロ
ーチャート
【図4】 画像認識処理のフローチャート
【図5】 解像度を1/3にする解像度変換を説明する
【図6】 注目画素の周辺の画素を考慮する条件を示す
【図7】 解像度変換による結果を説明するための図
【図8】 解像度変換のフローチャート
【符号の説明】
10 制御装置、 18 フレキシブルディスク、
20 ハードディスク、 22 プリンタ、 2
4 スキャナ、 26 CD−ROM、200 CP
U、 204 ROM。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 1/46 H04N 1/40 103C 1/46 Z Fターム(参考) 5B057 AA11 BA24 BA29 CA01 CA16 CB01 CB16 CC03 CD05 CE12 CH11 DA08 DB06 DB08 5C076 AA22 AA36 BA06 BB13 CB05 5C077 LL14 LL18 MP08 PP20 PP21 PP55 PP61 PP65 PQ08 PQ20 RR02 RR16 5C079 LA08 LA10 LA34 LA39 MA17 NA04 NA11 NA29 5L096 AA02 BA07 EA43 FA15 FA42 GA38 GA51 JA18

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力カラー画像の各画素について、画素
    の多値画像データが特定色を指定する範囲内であればそ
    の画素をオン画素とする2値化手段と、 2値化手段により得られた2値化画像を複数の画素から
    なる領域に分割し、領域内のオン画素の数が所定の閾値
    を越えるとその領域に対応する低解像度画像の画素をオ
    ン画素とする解像度変換手段と、 解像度変換手段により得られた2値データから特定の形
    状で構成されるパターンを検出する検出手段とを備え、 前記の解像度変換手段は、複数の画素からなる領域にお
    けるオン画素の特定の分布について閾値を他の分布と異
    なる値に設定することを特徴とする画像処理装置。
  2. 【請求項2】 入力カラー画像の各画素について、画素
    の多値画像データが特定色を指定する範囲内であればそ
    の画素をオン画素とし、 2値化手段により得られた2値化画像を複数の画素から
    なる領域に分割し、領域内のオン画素の数が所定の閾値
    を越えるとその領域に対応する低解像度画像の画素をオ
    ン画素とし、 得られた2値データから特定の形状で構成されるパター
    ンを検出し、 前記の閾値を、複数の画素からなる領域におけるオン画
    素の特定の分布について他の分布と異なる値に設定する
    ことを特徴とする画像処理方法。
  3. 【請求項3】 入力カラー画像の各画素について、画素
    の多値画像データが特定色を指定する範囲内であればそ
    の画素をオン画素とし、 2値化手段により得られた2値化画像を複数の画素から
    なる領域に分割し、領域内のオン画素の数が所定の閾値
    を越えるとその領域に対応する低解像度画像の画素をオ
    ン画素とし、 得られた2値データから特定の形状で構成されるパター
    ンを検出し、 前記の閾値を、複数の画素からなる領域におけるオン画
    素の特定の分布について他の分布と異なる値に設定する
    ことを特徴とする画像処理プログラムを記録するコンピ
    ュータ読取可能な記録媒体。
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