JP2002290727A - 画像処理方法、その装置、その記憶媒体及びそのプログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】注目画素を２値化する画像処理方法に関し、小
さなマトリックスサイズで最適背景レベルを検出する。 【解決手段】背景レベルを計算するステップは、前記注
目画素のラインの前のラインでの前記領域に対する処理
結果を利用して、前記背景レベルを計算するステップか
らなる。前ラインのしきい値を次ラインに伝達する追従
処理することで、バッファメモリ容量を削減することが
できる。即ち、小さなマトリックスサイズで、大きなマ
トリックスサイズと同等の最適しきい値を求めることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドキュメント等か
ら読み取ったイメージ画像を２値化するための画像処理
方法、その装置、記憶媒体及びプログラムに関し、背景
レベルを検出し、イメージを２値化する画像処理方法、
その装置、記憶媒体及びプログラムに関する。

【０００２】

【従来の技術】イメージリーダにより、ドキュメント等
の媒体を読み取り、電子化データに変換することが広く
利用されている。特に、ドキュメントを電子化データに
変換し、電子化ファイルを作成するドキュメント・ファ
イリング市場では、ドキュメントの背景に色が付されて
いたり、あるいは濃淡の状態の悪い汚れた原稿・帳票を
読み取る必要がある。

【０００３】この場合、イメージスキャナでは、背景の
ノイズを除去しながら必要とされる文字部分を抽出する
ため、自動２値化という処理が必要となる。また背景が
網掛けなどでデザインされている場合もあり、これを除
去しながら必要な文字だけを抽出する必要があった。

【０００４】この自動２値化方法として、従来では、注
目画素の周辺の領域の読み取りレベルから、その注目画
素のしきち値を決定し、注目画素の画素値としきい値と
の大小関係から２値化する方法が提案されている（例え
ば、特開平６−３１１３５９号公報、特開平９−２１２
６４１号公報等）。例えば、図２０に示すように、主走
査方向網点背景を検出するために、２４×２４程度の大
きなサイズのマトリクスを使用し、８×８画素の小ブロ
ックａ０〜ａ８で大きな３ｘ３ブロックを形成し、中央
以外のブロックの平均値などから背景レベルを算出し、
中央の８ｘ８画素のブロックａ４内の２値化を行い、文
字等を検出していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような自動２値化
方法では、最適なしきい値（背景レベル）を設定するた
めには、注目画素周辺のできるだけ大きな局所領域から
しきい値を決定することが望ましい。

【０００６】しかし、大きな領域（マトリックス）を処
理するためには、バッファリングのためのメモリ容量を
必要とし、また演算のための高速化が必要であった。こ
のため、高速回路を必要とし、またメモリ容量も大とな
り、コスト的に不利であるという問題があった。

【０００７】このため、３×３または５×５程度の比較
的小さなマトリクス・サイズで対応可能な範囲でしか実
装されてこなかった。しかし、マトリクス・サイズを小
さくすると背景の網点が充分に平滑化されず文字として
検出されてしまうという問題があった。

【０００８】従って、本発明の目的は、回路規模が小さ
くても又は高速回路を使用しなくても、大きなマトリッ
クスサイズでしきい値を決定し、２値化処理するための
画像処理方法、装置、記憶媒体及びプログラムを提供す
るにある。

【０００９】又、本発明の他の目的は、ラインメモリを
増加することなく、大きなマトリックスサイズで背景レ
ベルを決定するための画像処理方法、装置、記憶媒体及
びプログラムを提供するにある。

【００１０】更に、本発明の他の目的は、小さなマトリ
ックスサイズの処理で、大きなマトリックスサイズの処
理と同等の背景レベルを決定するための画像処理方法、
装置、記憶媒体及びプログラムを提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的の達成のため、
本発明の画像処理方法は、注目画素を中心とする領域の
画素の画素値の平均を示す値を計算して、背景レベルを
求めるステップと、前記背景レベルにより、前記注目画
素を２値化するステップとを有する。そして、前記背景
レベルを計算するステップは、前記注目画素のラインの
前のラインでの前記領域に対する処理結果を利用して、
前記背景レベルを計算するステップからなる。

【００１２】本発明では、前ラインのしきい値を次ライ
ンに伝達する追従処理することで、バッファメモリ容量
を削減することができる。即ち、小さなマトリックスサ
イズで、大きなマトリックスサイズと同等の最適しきい
値を求めることができる。

【００１３】又、本発明は、好ましくは、前記背景レベ
ル計算ステップは、前記領域の縦方向の追従値と、前記
注目画素の手前の画素の前記背景レベルと、前記領域の
平均値とから前記背景レベルを計算するステップからな
る。これにより、縦横方向とも追従でき、より小さいマ
トリックスサイズを実現できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態をイメ
ージスキャナ、第１の実施の形態、第２の実施の形態、
他の実施の形態の順で説明する。

【００１５】［イメージスキャナ］図１は、本発明の一
実施の形態のイメージスキャナの外観図、図２は、図１
のイメージスキャナの画像処理回路のブロック図、図３
は、図１のイメージスキャナの構成図である。

【００１６】図１は、ＡＤＦ機能付きフラットベッドス
キャナを示し、読み取り原稿を収容するホッパ１０と、
読み取られた原稿を収容するスタッカ１４と、読み取り
原稿を置くフラットベッド１１とを有する。装置側面に
は、オペレータパネル１８が設けられている。

【００１７】図１の詳細を図３により説明する。ホッパ
１０に収容された原稿（ドキュメント）は、自動給紙機
構１５により、スタッカ１４に搬送される。自動給紙機
構１５は、フィードローラ１５−１、１５−２を有す
る。

【００１８】自動給紙機構１５の搬送路の両側に、裏面
光学機構（読み取り機構）１２と、表面光学機構（読み
取り機構）１３とが設けられている。裏面及び表面光学
機構１２、１３とも、搬送路の原稿からの反射光を受光
し、電気信号に変換する光電変換素子２０を有する。光
電変換素子２０は、ＣＣＤ（Charged Coupled Device)
によるラインセンサで構成される。

【００１９】従って、ホッパ１０に収容された原稿は、
自動給紙機構１５で１枚ずつ分離され、フィードローラ
１５−１、１５−２によりスタッカ１４に搬送される。
その搬送中に、表面光学機構１３は、原稿の表面（図の
原稿の下面）をライン毎に読み取る。更に、裏面の読み
取りが必要な時は、裏面光学機構１２は、原稿の裏面
（図の原稿の上面）をライン毎に読み取る。

【００２０】フラットベッド１１の原稿を読み取るた
め、表面光学機構１３をフラットベッド１１に沿って移
動するステップモータ１６とベルト１７が設けられてい
る。ステップモータ１６の駆動により、表面光学機構１
３は、フラットベッド１１に沿い、原稿の副走査方向に
移動し、フラットベッド１１の原稿の表面（図の原稿の
下面）をライン毎に読み取る。

【００２１】このイメージスキャナ１には、図２に示す
ような画像処理回路が内蔵されている。即ち、ＣＣＤ２
０のアナログ読み取り出力（画像）は、アナログ／デジ
タル変換器（Ａ／Ｄコンバータ）２１でデジタル値に変
換される。白レベル補正部２２は、デジタル変換された
画像の白レベルを補正する。

【００２２】γ補正部２３−１は、光学機構１２、１３
の光学レンズ等の光学系のγ補正を行う。２値化部２３
−２は、固定しきい値で２値化を行い、インターフェイ
ス部２５に出力する。この固定しきい値での２値化処理
部の他に、浮動しきい値を使用する自動２値化処理部２
４が設けられている。２値化処理を、固定２値化処理か
自動２値化処理かを選択するには、オペレータパネル１
８から選択する。

【００２３】前述の説明では、ＡＤＦ機能付きフラット
ベッドスキャナで説明したが、ＡＤＦスキャナ、フラッ
トベッドスキャナを使用しても良い。次に、浮動しきい
値を使用する自動２値化処理を説明する。

【００２４】［第１の実施の形態］図４は、本発明の第
１の実施の形態のブロック図、図５は、その背景ノイズ
除去処理の説明図、図６は、そのしきい値算出処理の説
明図、図７は、その２値化処理の説明図である。

【００２５】図４に示すように、自動２値化処理回路
（画像処理回路）は、背景ノイズ処理部３と、しきい値
算出部４と、２値化処理部５とから構成される。

【００２６】背景ノイズ処理部３は、背景ノイズを除去
するものであり、主に、ＣＣＤの感度のバラツキを補正
する。即ち、ＣＣＤ２０の感度は各画素毎に異なってお
り、一般に白レベルや黒レベルを各画素毎に調整してい
る。しかし、それでも感度リニアリティの差があること
から、各画素毎に微妙に出力レベルが異なる。黒領域で
は画像の引きずり込みなどがあり、この差はそれ程目立
たないが、図５に示すように、原稿背景部の白領域では
縦筋となって表れる。

【００２７】この縦筋は、図５に示すように、注目画素
ｐ３とその左右３画素程度を画素値を平均化することに
より、解消できる。しかし、全画像に対して適用する
と、横方向にボケた画像となるため、解像度の低化を招
き好ましく無い。このため、平均化する各画素の分散を
とり、これが所定値以内である時に、画像の平坦部であ
ると思われるため、注目画素の画素値を平均値で代替す
る。又、分散値が所定値範囲内にない場合は、平均値を
採用せず、注目画素の画素値をそのまま出力する。これ
により、画像のぼけを防止しつつ、原稿背景部のＣＣＤ
感度差の縦筋を除去することができる。

【００２８】図４により、背景ノイズ処理部３の構成を
説明する。７画素保持レジスタ３０は、水平方向隣接画
素の画素値を保持するレジスタであり、本例では注目画
素と左右３画素の７画素の画素値を保持する。平均化回
路３１は、このレジスタ３０の７画素の画素値の平均を
求める。分散値計算回路３２は、この７画素の分散値を
求めるものであり、各画素値と平均値との差分を取り、
各差分を絶対値化し、この絶対値を加算して、差分を平
均化する。平均化出力が注目画素を中央とする７画素の
分散値となる。

【００２９】背景判定部３３は、注目７画素の平均値が
原稿背景の白レベル以上であることを判定するものであ
り、平均値が白レベルの背景基準値以上かを判定する。
次に、分散の程度を調べる分散しきい値は、大きな分散
しきい値と小さな分散しきい値の２つを設けている。

【００３０】第１の分散判定部３４は、平均値が背景レ
ベル以上であると判定された場合に、分散値が大きな分
散しきい値以下かを判定し、分散値が大きな分散しきい
値以下なら、平坦と判定し、平均値選択指示を出力す
る。第２の分散判定部３５は、平均値が背景レベル以上
でないと判定された場合に、分散値が小さな分散しきい
値以下かを判定し、分散値が小さな分散しきい値以下な
ら、平坦と判定し、平均値選択指示を出力する。選択部
３６は、平均値選択指示を受けた場合には、平均値を注
目画素の画素値として、出力し、それ以外（平均値選択
指示がない）の場合は、注目画素の画素値を選択する。

【００３１】このように、平均化する各画素の分散をと
り、これが所定値以内である時に、画像の平坦部である
と思われるため、注目画素の画素値を平均値で代替す
る。又、分散値が所定値範囲内にない場合は、平均値を
採用せず、注目画素の画素値をそのまま出力する。これ
により、画像のぼけを防止しつつ、原稿背景部のＣＣＤ
感度差の縦筋を除去することができる。更に、平均値が
固定背景レベル以上か否かにより、平坦を判断する基準
である分散しきい値を変えている。これにより、白レベ
ルに近い画素値の平均値が大きい場合には、分散の度合
いが高くても、平坦とし、黒レベルに近い画素値の平均
値が小さい場合には、分散の度合いが高い場合には、平
坦としないため、背景部はより平均により平滑化し、文
字部は先鋭さを失わないように平滑化することができ
る。

【００３２】次に、しきい値算出処理部４を説明する。
浮動しきい値による自動２値化システムにおいて、最適
なしきい値を算出するためには、注目画素の周辺のでき
るだけ大きな領域の画素からしきい値を決定することが
望ましい。しかし、大きな領域を処理するため、メモリ
及び演算回路の規模が大きくなり、しかも、高速の処理
が要求される。一方、マトリックスサイズ（領域サイ
ズ）を小さくすると、最適なしきい値が得られない。本
発明のしきい値算出処理部４は、小さなマトリックスサ
イズで、大きなマトリックスサイズと同等の最適しきい
値を得るものである。

【００３３】先ず、ＣＣＤ等のラインセンサを使用した
場合、バッファメモリは１ライン単位（１主走査単位）
で必要であるため、主走査方向のマトリックスサイズを
小さくしても、メモリ容量は削減するのは難しい。従っ
て、副走査方向のマトリクス・サイズを小さくすれば、
それだけメモリ容量の削減ができる。主走査方向マトリ
クス・サイズはメモリ量には影響せず、演算時間と速度
にのみ影響されるため、ＬＳＩの大規模化が容易な今日
では主走査方向の画素数を大きくとることは容易であ
る。

【００３４】このため、副走査方向のマトリックスサイ
ズを小さくして、ｎ×ｍという縦横非対称なマトリクス
・サイズで構成することで、メモリ容量の削減が可能と
なる。単に、非対称マトリックスサイズで構成すると、
対称性がくずれるため、縦横方向性のある画像処理とな
ってしまう。これを補償するため、縦方向に前ラインで
の各画素の最大値・最小値を次ラインに伝播させる、い
わゆる追従という処理を加える。

【００３５】具体的には、現注目画素に対するｎ×ｍ画
素の最大値／最小値を所定の比率で前ライン迄の最大値
／最小値と足し合わせる。これにより不足している縦方
向の情報を、ラインメモリを増加させることなく、補う
ことができる。このｎ×ｍ画素の最大値／最小値と前ラ
イン迄の最大値／最小値とにより基準となるしきい値を
算出する。単純に平均により最大値と最小値の中央に設
定すると一般に適当な結果が得られる。濃くしたり、薄
くしたりするには最大値と最小値との加算の比率を変更
しても良い。

【００３６】図４により、しきい値算出処理部４の構成
を説明する。４０は、画像処理を行うマトリックスを形
成するレジスタであり、図４では、７ライン×１５画素
の処理マトリックス（図６参照）を構成する７×５のマ
トリックスレジスタの例を示す。

【００３７】４１は、ライン遅延回路であり、各画素の
入力毎に、注目画素を中心とする７×５のマトリックス
をレジスタ４０に形成するため、７ライン分の各画素の
画素値を保持する。

【００３８】最大値検出回路４２は、マトリックスレジ
スタ４０の垂直方向７画素、水平方向１５画素の最大値
を求め、（７×１５）最大値を算出する。最小値検出回
路４５は、レジスタ４０の垂直方向７画素、水平方向１
５画素の最小値を求め、（７×１５）最小値を算出す
る。

【００３９】第１の追従回路４３は、（７ｘ１５）最大
値を垂直方向に追従を行うため、前ラインまでの追従最
大値ｖｍａｘ（ｉ）と、最大値検出回路４２の（７×１
５）最大値ｍａｘ（７×１５）とを所定の比率で加え合
わせ、平均化する。ラインバッファ４４は、第１の追従
回路４３で計算された前ラインまでの追従最大値を保持
する。

【００４０】第２の追従回路４６は、（７ｘ１５）最小
値を垂直方向に追従を行うため、前ラインまでの追従最
小値ｖｍｉｎ（ｉ）と，最小値検出回路４５の（７×１
５）最小値ｍｉｎ（７×１５）とを所定の比率で加え合
わせ、平均化する。ラインバッファ４７は、第２の追従
回路４６で計算された前ラインまでの追従最小値を保持
する。

【００４１】自動しきい値算出回路４８は、（７×１
５）画素最大値と最小値と、前ライン迄の追従最大値と
追従最小値との平均を求め、自動しきい値を算出する。

【００４２】図６に従い、動作を説明する。最大値検出
回路４２は、（７×１５）画素の最大値ｍａｘ（７×１
５）を、最小値検出回路４５は、（７×１５）画素の最
小値ｍｉｎ（７×１５）を計算する。

【００４３】自動しきい値算出回路４８は、（７×１
５）画素最大値ｍａｘ（７×１５）と最小値ｍｉｎ（７
×１５）と、ラインバッファ４４、４７の前ライン迄の
追従最大値ｖｍａｘ（ｉ）と追従最小値ｖｍｉｎ（ｉ）
との相加平均を下記式（１）で求め、自動しきい値ｂｇ
を算出する。 ｂｇ＝［ｍａｘ（７×１５）＋ｍｉｎ（７×１５） ＋ｖｍａｘ（ｉ）＋ｖｍｉｎ（ｉ）］／４ （１）

【００４４】同時に、追従値計算回路４３、４６は、追
従最大値ｖｍａｘ（ｉ）と追従最小値ｖｍｉｎ（ｉ）
と、（７×１５）画素最大値ｍａｘ（７×１５）と最小
値ｍｉｎ（７×１５）との加重平均から、追従最大値ｖ
ｍａｘ（ｉ）と追従最小値ｖｍｉｎ（ｉ）とを、下記式
（２）、（３）で計算する。 ｖｍａｘ（ｉ）＝（ｖｍａｘ（ｉ）×７ ＋ｍａｘ（７×１５）／８ （２） ｖｍｉｎ（ｉ）＝（ｖｍｉｎ（ｉ）×７ ＋ｍｉｎ（７×１５）／８ （３）

【００４５】このようにして、縦方向の画素数が少ない
分、処理結果を伝播することで補足する。即ち、現注目
画素に対するｎ×ｍ（７×１５）画素の最大値／最小値
を所定の比率で前ライン迄の追従最大値／追従最小値と
足し合わせる。これにより不足している縦方向の情報
を、ラインメモリを増加させることなく、補うことがで
きる。（２）、（３）式では、８ライン分の追従値を計
算しているので、（７×１５）マトリックスで、（１５
×１５）マトリックスでのしきい値を計算することがで
きる。

【００４６】次に、２値化処理部５を説明する。図７に
示すように、自動しきい値ｂｇは、原稿の平均レベルに
対応するから、これにより、原稿の下地か否かを判定す
る。即ち、自動しきい値ｂｇが，原稿下地レベルと仮定
する所定値以下かを判定する。所定値以下なら、原稿の
下地でないと判定し、自動しきい値により２値化する。

【００４７】この場合、太い文字などでは、自動しきい
値が黒のレベルに対応してしまうため、中抜けが生じて
しまう。これを防止するため、注目画素の画素値と自動
しきい値との差が所定範囲内にあるかを判定する。注目
画素の画素値との差が所定範囲内である時は、画像の平
坦部であると判定し、固定２値化しきい値ｆｇと注目画
素の画素値とを比較し、２値化する。即ち、画像平坦部
は、注目画素値を黒に近い固定しきい値で２値化する。

【００４８】一方、自動しきい値ｂｇと注目画素の画素
値との差が所定範囲内でない時は、画像の平坦部でない
と判定し、注目画素を中心とする５×５の画素領域の画
素の平均値を計算し、平均値と自動しきい値ｂｇとを比
較し、２値化する。カーボン帳票などのかすれ文字は、
３×３または５×５程度のマトリクスの平均を取ること
で実線化できるため、単純に注目画素と比較するのでは
なく、５×５の平均値と比較することで、汚れなどで背
景が均一でない上に書かれたカーボンコピーの文字を分
離することができる。もし、これに加え画像の先鋭さが
望まれる場合、注目画素と自動しきい値を比較し、比較
結果を加え合わせても良い。

【００４９】又、自動しきい値ｂｇが，原稿下地レベル
と仮定する所定値以上である場合は、原則的に白である
と判定し、固定２値化しきい値ｆｇと注目画素の画素値
とを比較し、２値化する。即ち、強制的に白と判定す
る。

【００５０】図４により、２値化処理部５の構成を説明
する。下地判定部５０は、自動しきい値ｂｇが，原稿下
地レベルと仮定する所定値以下かを判定する。平坦検出
部５１は、所定値以下なら、原稿の下地でないと判定さ
れた時に、注目画素の画素値と自動しきい値との差の絶
対値がノイズレベル以下にあるかを判定する。

【００５１】第１の２値化部５２は、注目画素値との差
の絶対値がノイズレベル以下であり、画像の平坦部であ
ると判定された時に、固定２値化しきい値ｆｇと注目画
素の画素値とを比較し、２値化する。

【００５２】平均化回路５３は、レジスタ４０の（５×
５）の画素の画素値の平均値を計算する。第２の２値化
回路５４は、自動しきい値ｂｇと注目画素の画素値との
差が所定範囲内でなく、画像の平坦部でないと判定され
た時に、注目画素を中心とする５×５の画素領域の画素
の平均値と自動しきい値ｂｇとを比較し、２値化する。

【００５３】又、第３の２値化回路５５は、自動しきい
値ｂｇが，原稿下地レベルと仮定する所定値以上である
場合に、固定２値化しきい値ｆｇと注目画素の画素値と
を比較し、２値化する。

【００５４】図４に示す自動２値化回路は、ここのブロ
ックをハードウェアで構成することができる。この他
に、レジスタ、バッファ等のメモリを除き、プロセッサ
のソフトウェアで実現することができる。このソフトウ
ェアで実現した場合の各ブロックの処理を記述したソー
スコードを、図８乃至図１１に示す。

【００５５】このように、自動しきい値を算出するため
の最大値／最小値マトリクスを非対称ｍ×ｎ画素とし、
前ラインのしきい値を次ラインに伝達する追従処理する
ことで、バッファメモリ容量を削減することができる。
即ち、小さなマトリックスサイズで、大きなマトリック
スサイズと同等の最適しきい値を求めることができる。

【００５６】又、小領域の平均値を自動二値化しきい値
と比較することで、かすれ文字を実線化することができ
る。この二種類を同時に適用することで、カーボンコピ
ーのような背景に汚れのあるかすれ文字でも正しく二値
化することができる。

【００５７】更に、上記自動２値化方式では、原稿の白
地部分においてのわずかな濃淡を画像のレベル差として
感知し、ノイズを生ずる。これを防止するため、絶対的
な白領域を設け、強制的に完全な白としてしまうことで
対応できる。文字領域のような平坦な黒レベルであると
判定した場合、固定しきい値により二値化することで、
ノイズの影響を受けにくくかつ黒領域の中抜けを防止で
きる。

【００５８】［第２の実施の形態］図１２は、本発明の
第２の実施の形態のブロック図、図１３及び図１４は、
その背景ノイズ除去処理の説明図、図１５は、その縦方
向追従処理の説明図、図１６は、背景レベル算出処理の
説明図、図１７は、その２値化処理の説明図である。

【００５９】図１２に示すように、自動２値化処理回路
（画像処理回路）は、背景ノイズ処理部６と、しきい値
（背景レベル）算出部７と、２値化処理部８とから構成
される。

【００６０】背景ノイズ処理部６は、背景ノイズを除去
するものであり、主に、ＣＣＤの感度のバラツキを補正
する。即ち、図１３に示すように、注目画素ｐ９を中心
とする主走査方向１９画素ｐ０〜ｐ１９の平均ａｖｅｈ
をとり、この平均値ａｖｅｈと各１９画素の画素値との
差の絶対値をとり、絶対値を平均して分散値を得る。こ
の分散値が所定値以下である時は、ノイズと判定し、注
目画素値を平均値で置き換える。これにより原稿背景部
のノイズを平滑化し、ＣＣＤ各画素の感度差の影響を軽
減できる。

【００６１】又、背景ノイズ処理部６は、前処理とし
て、縦方向追従値を計算する。即ち、計算した１９画素
平均値と前ライン迄の追従値を所定の比率で加え合わ
せ、現ラインのこの画素に対する追従値を計算する。こ
れにより原稿背景部のノイズを平滑化し、ＣＣＤ各画素
の感度差の影響を軽減できる。

【００６２】図１２により、背景ノイズ処理部６の構成
を説明する。１９画素保持レジスタ６０は、水平方向隣
接画素の画素値を保持するレジスタであり、本例では注
目画素と左右９画素の１９画素の画素値を保持する。平
均化回路６１は、このレジスタ６０の１９画素の画素値
の平均を求める。分散値計算回路６２は、この１９画素
の分散値を求めるものであり、各画素値と平均値との差
分を取り、各差分を絶対値化し、この絶対値を加算し
て、差分を平均化する。平均化出力が注目画素を中央と
する１９画素の分散値となる。

【００６３】分散判定部６３は、分散値が分散しきい値
以下かを判定し、分散値が分散しきい値以下なら、ノイ
ズと判定し、平均値選択指示を出力する。選択部６４
は、平均値選択指示を受けた場合には、平均値を注目画
素の画素値として、出力し、それ以外（平均値選択指示
がない）の場合は、注目画素の画素値を選択する。

【００６４】このように、平均化する各画素の分散をと
り、これが所定値以内である時に、画像のノイズである
と思われるため、注目画素の画素値を平均値で代替す
る。又、分散値が所定値範囲内にない場合は、平均値を
採用せず、注目画素の画素値をそのまま出力する。これ
により、画像のぼけを防止しつつ、原稿背景部のＣＣＤ
感度差の縦筋を除去することができる。

【００６５】又、追従値計算部６５は、下記（４）式に
より、計算した１９画素平均値ａｖｅｈと前ライン迄の
追従値ｖｆｌｗ（ｉ）を所定の比率で加え合わせ、現ラ
インのこの画素に対する追従値ｖｆｌｗ（ｉ）を計算す
る。

【００６６】 ｖｆｌｗ（ｉ）＝（ｖｆｌｗ（ｉ）・３＋ａｖｅｈ）／４ （４） ラインバッファ６６は、前ラインまでの追従値ｖｆｌｗ
（ｉ）を保持する。図１５に示すように、このようにし
て、縦方向の追従値が計算される。

【００６７】次に、しきい値（背景レベル）算出処理部
７を説明する。前述の第１の実施の形態と同様に、小さ
なマトリックスサイズで、大きなマトリックスサイズと
同等の最適しきい値を得るため、縦方向に前ラインでの
各画素の追従値を次ラインに伝播させる、いわゆる追従
という処理を加える。更に、主走査方向のマトリックス
サイズも小さくするため、横方向にも背景レベルを追従
する。具体的には、現注目画素に対する水平方向の前画
素のしきい値を、現注目画素のしきい値に反映する。こ
れにより不足している縦及び横方向の情報を、ラインメ
モリを増加させることなく、補うことができる。

【００６８】図１２により、しきい値算出処理部７の構
成を説明する。７０は、画像処理を行うマトリックスを
形成するレジスタであり、図１２では、３ライン×３画
素の処理マトリックス（図１６参照）を構成する３×３
のマトリックスレジスタの例を示す。

【００６９】７１は、ライン遅延回路であり、各画素の
入力毎に、注目画素を中心とする３×３のマトリックス
をレジスタ７０に形成するため、３ライン分の各画素の
画素値を保持する。

【００７０】最大値検出回路７２は、マトリックスレジ
スタ７０の垂直方向３画素、水平方向３画素の最大値を
求め、（３×３）最大値を算出する。最小値検出回路７
３は、レジスタ７０の垂直方向３画素、水平方向３画素
の最小値を求め、（３×３）最小値を算出する。

【００７１】３×３しきい値算出回路７４は、（３×
３）画素最大値と最小値とを加算し、「２」で割り、平
均値（３×３しきい値）ｐｐを計算する。自動しきい値
算出回路７５は、下記式（５）により、（３×３）画素
最大値と最小値と、縦方向追従値ｖｆｉｗ（ｉ）と水平
方向前画素（左画素）のしきい値ｂｇとの加重平均値を
計算し、自動しきい値ｂｇを算出する。

【００７２】 ｂｇ＝（ｐｐ・２＋ｖｆｌｗ（ｉ）＋ｂｇ）／４ （５） 図１６に従い、動作を説明する。最大値検出回路７２
は、（３×３）画素の最大値ｍａｘ（３×３）を、最小
値検出回路７３は、（３×３）画素の最小値ｍｉｎ（３
×３）を計算する。

【００７３】自動しきい値算出回路７５は、（３×３）
画素最大値ｍａｘ（３×３）と最小値ｍｉｎ（３×３）
と、縦方向追従値ｖｆｉｗ（ｉ）と水平方向前画素（左
画素）のしきい値ｂｇとの加重平均値を計算し、自動し
きい値ｂｇを算出する。

【００７４】このようにして、縦横方向の画素領域の補
足を、ラインメモリを増加させることなく、行うことが
できる。

【００７５】次に、２値化処理部８を説明する。前述の
ように、縦方向追従値は、原稿の平均レベルに対応する
から、これにより、原稿の下地か否かを判定する。即
ち、縦方向追従値が，原稿下地レベルと仮定する所定値
以下かを判定する。所定値以下なら、原稿の下地でない
と判定し、自動しきい値により２値化する。

【００７６】この場合、太い文字などでは、自動しきい
値が黒のレベルに対応してしまうため、中抜けが生じて
しまう。これを防止するため、図１７に示すように、３
×３画素の平均値を対象画素値とみなし、平均値が自動
しきい値ｂｇより小さいかを判定する。小さい場合に
は、黒として２値化する。小さくない場合は、３×３画
素の平均値と平均値（３×３しきい値）ｐｐとの差が所
定範囲内かを判定する。所定範囲内である時は、画像の
平坦部であると判定し、固定２値化しきい値ｆｇと注目
画素の３×３画素の平均値とを比較し、２値化する。即
ち、画像平坦部は、注目画素値を黒に近い固定しきい値
で２値化する。

【００７７】一方、差が所定範囲内でない時及び縦方向
追従値が背景白値以上では、画像の平坦部でないと判定
し、注目画素値と固定しきい値とを比較し、２値化す
る。即ち、強制的に白と判定する。

【００７８】図１２により、２値化処理部８の構成を説
明する。下地判定部８０は、縦方向追従値が，原稿下地
レベルと仮定する所定値以下かを判定する。第１の２値
化部８１は、所定値以下で、原稿の下地でないと判定さ
れた時に、３×３画素の平均値（平均値回路８２の出
力）と自動しきい値ｂｇとの大小関係を判定する。そし
て、平均値が自動しきい値以下なら、黒値を出力する。

【００７９】平坦検出部８３は、３×３画素の平均値と
平均値（３×３しきい値）ｐｐとの差が所定範囲内（分
散度しきい値以下）かを判定する。第２の２値化回路８
４は、所定範囲内である時は、画像の平坦部であると判
定し、固定２値化しきい値ｆｇと注目画素の３×３画素
の平均値とを比較し、２値化する。画像の平坦部である
と判定された時に、黒に近い固定２値化しきい値ｆｇと
注目画素の画素値とを比較し、２値化する。

【００８０】又、第３の２値化回路８５は、原稿下地レ
ベル以上又は平坦でないと判断した場合に、他の固定２
値化しきい値と注目画素の画素値とを比較し、２値化す
る。

【００８１】図１２に示す自動２値化回路は、ここのブ
ロックをハードウェアで構成することができる。この他
に、レジスタ、バッファ等のメモリを除き、プロセッサ
のソフトウェアで実現することができる。このソフトウ
ェアで実現した場合の各ブロックの処理を記述したソー
スコードを、図１８乃至図１９に示す。

【００８２】このように、２値化処理は、初めに背景の
追従値を所定しきい値と比較し絶対的な白値を除去す
る。次に、３×３最大値・最小値の平均値と追従値と前
画素のしきい値を所定の割合で加算し、しきい値を算出
する。実験では２：１：１くらいの割合が適当である。

【００８３】３×３平均値がこのしきい値より小さい
時、注目画素は黒であるとして黒値を出力する。更に、
３×３平均値と３×３最大値・最小値の差が充分に小さ
い時、画像の平坦部であると判断し、３×３平均値が充
分に黒である時、黒値を出力し黒平坦部での中抜けを防
止する。注目画素として３×３画素平均値を用いるの
は、注目画素のノイズ分を除去し、あるいはかすれ文字
を検出するためである。

【００８４】このように、１９画素の分散値により白平
坦部を検出し、３×３最小・最大の平均値と３×３平均
値とにより黒平坦部を検出することにより、３×３平均
値を注目画素としても、ノイズのでにくい二値化処理を
行うことができる。また、しきい値に１９画素平均値の
追従値を加算することで、３×３画素という小さいマト
リクスを対象とする二値化処理でも、１５×１５マトリ
クスを使用した場合と同程度の効果を得ることができ
る。

【００８５】又、しきい値は、(３×３最大値＋３×３
最小値)／２を「１」、追従背景値vflwを「１」、全画
素の基準しきい値ｂｇを「１」の割合で求めているが、
この比率は適宜変更できる。このように、３×３画素の
マトリクスと主走査１９画素の平均値から二値化するた
め、マトリクスを構成するラインメモリを削減すること
ができる。

【００８６】以上、本発明を実施の形態により説明した
が、本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形が可能
であり、これらを本発明の技術的範囲から排除するもの
ではない。

【００８７】（付記１）注目画素を２値化するための画
像処理方法において、前記注目画素を中心とする領域の
画素の画素値の平均を示す値を計算して、背景レベルを
求めるステップと、前記背景レベルにより、前記注目画
素を２値化するステップとを有し、前記背景レベルを計
算するステップは、前記注目画素のラインの前のライン
での前記領域に対する処理結果を利用して、前記背景レ
ベルを計算するステップからなることを特徴とする画像
処理方法。

【００８８】（付記２）前記背景レベル計算ステップ
は、前記領域の画素の最大値と最小値を計算するステッ
プと、前記前ラインまでの前記最大値と最小値と前記計
算した最大値と最小値との相加平均から前記背景レベル
を計算するステップからなることを特徴とする付記１の
画像処理方法。

【００８９】（付記３）前記背景レベル計算ステップ
は、前記前ラインまでの前記最大値と最小値を前記相加
平均で更新するステップを更に有することを特徴とする
付記２の画像処理方法。

【００９０】（付記４）前記２値化ステップは、前記注
目画素の画素値が前記背景レベルを基準とする所定の範
囲内にある時に、前記画素値と固定のしきい値との比較
で、２値化するステップと、前記注目画素の画素値が前
記背景レベルを基準とする所定の範囲内にない時に、前
記領域の画素の平均値と前記背景レベルとの比較で、２
値化するステップからなることを特徴とする付記１の画
像処理方法。

【００９１】（付記５）前記２値化ステップは、前記背
景レベルと背景部の白を決定する所定レベルとの比較に
より、強制的に白と判定するステップを更に有すること
を特徴とする付記５の画像処理方法。

【００９２】（付記６）前記背景レベル計算ステップ
は、前記注目画素と水平方向の隣接画素との画素値の分
散を計算するステップと、分散が小さい場合に、前記注
目画素の画素値を前記注目画素と水平方向の隣接画素と
の画素値の平均値に置き換えるステップとを更に有する
ことを特徴とする付記１の画像処理方法。

【００９３】（付記７）前記背景レベル計算ステップ
は、前記領域の縦方向の追従値と、前記注目画素の手前
の画素の前記背景レベルと、前記領域の平均値とから前
記背景レベルを計算するステップからなることを特徴と
する付記１の画像処理方法。

【００９４】（付記８）前記背景レベル計算ステップ
は、前記縦方向の追従値を前記領域の平均値と、前のラ
インまでの前記追従値との加重平均で更新するステップ
を更に有することを特徴とする付記７の画像処理方法。

【００９５】（付記９）前記２値化ステップは、前記縦
方向の追従値が前記背景レベルを規定する所定値以上で
ある時に、強制的に白値と判断して、２値化するステッ
プと、前記縦方向の追従値が所定値以上でない時に、前
記領域の画素の平均値と前記背景レベルとの比較で、２
値化するステップからなることを特徴とする付記７の画
像処理方法。

【００９６】（付記１０）注目画素を２値化するための
画像処理装置において、前記注目画素を中心とする領域
の画素の画素値の平均を示す値を計算して、背景レベル
を求めるレベル計算部と、前記背景レベルにより、前記
注目画素を２値化する２値化部とを有し、前記背景レベ
ル計算部は、前記注目画素のラインの前のラインでの前
記領域に対する処理結果を利用して、前記背景レベルを
計算することを特徴とする画像処理装置。

【００９７】（付記１１）前記背景レベル計算部は、前
記領域の画素の最大値と最小値を計算し、前記前ライン
までの前記最大値と最小値と前記計算した最大値と最小
値との相加平均から前記背景レベルを計算することを特
徴とする付記１０の画像処理装置。

【００９８】（付記１２）前記背景レベル計算部は、前
記前ラインまでの前記最大値と最小値を前記相加平均で
更新することを特徴とする付記１１の画像処理装置。

【００９９】（付記１３）前記２値化部は、前記注目画
素の画素値が前記背景レベルを基準とする所定の範囲内
にある時に、前記画素値と固定のしきい値との比較で、
２値化し、且つ前記注目画素の画素値が前記背景レベル
を基準とする所定の範囲内にない時に、前記領域の画素
の平均値と前記背景レベルとの比較で、２値化すること
を特徴とする付記１０の画像処理装置。

【０１００】（付記１４）前記２値化部は、前記背景レ
ベルと背景部の白を決定する所定レベルとの比較によ
り、強制的に白と判定することを特徴とする付記１３の
画像処理装置。

【０１０１】（付記１５）前記背景レベル計算部は、前
記注目画素と水平方向の隣接画素との画素値の分散を計
算し、且つ分散が小さい場合に、前記注目画素の画素値
を前記注目画素と水平方向の隣接画素との画素値の平均
値に置き換えることを特徴とする付記１０の画像処理装
置。

【０１０２】（付記１６）前記背景レベル計算部は、前
記領域の縦方向の追従値と、前記注目画素の手前の画素
の前記背景レベルと、前記領域の平均値とから前記背景
レベルを計算することを特徴とする付記１０の画像処理
装置。

【０１０３】（付記１７）前記背景レベル計算部は、前
記縦方向の追従値を前記領域の平均値と、前のラインま
での前記追従値との加重平均で更新することを特徴とす
る付記１６の画像処理装置。

【０１０４】（付記１８）前記２値化部は、前記縦方向
の追従値が前記背景レベルを規定する所定値以上である
時に、強制的に白値と判断して、２値化し、且つ前記縦
方向の追従値が所定値以上でない時に、前記領域の画素
の平均値と前記背景レベルとの比較で、２値化すること
を特徴とする付記１５の画像処理装置。

【０１０５】（付記１９）注目画素を２値化するための
プログラムを記憶した記憶媒体において、前記注目画素
のラインの前のラインでの前記領域に対する処理結果を
利用して、前記注目画素を中心とする領域の画素の画素
値の平均を示す値を計算して、背景レベルを求め、前記
背景レベルにより、前記注目画素を２値化する処理をコ
ンピュータに行わせるプログラムを記憶したことを特徴
とする記憶媒体。

【０１０６】（付記２０）注目画素を２値化するための
プログラムにおいて、前記注目画素のラインの前のライ
ンでの前記領域に対する処理結果を利用して、前記注目
画素を中心とする領域の画素の画素値の平均を示す値を
計算して、背景レベルを求め、前記背景レベルにより、
前記注目画素を２値化する処理をコンピュータに行わせ
ることを特徴とするプログラム。

【０１０７】

【発明の効果】注目画素のラインの前のラインでの前記
領域に対する処理結果を利用して、背景レベルを計算す
るので、前ラインのしきい値を次ラインに伝達する追従
処理することで、バッファメモリ容量を削減することが
できる。即ち、小さなマトリックスサイズで、大きなマ
トリックスサイズと同等の最適しきい値を求めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の画像処理装置の外観図
である。

【図２】図１の装置の画像処理回路のブロック図であ
る。

【図３】図１の装置の構成図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態のブロック図であ
る。

【図５】図４の背景ノイズ除去処理の説明図である。

【図６】図４のしきい値算出処理の説明図である。

【図７】図４の２値化処理の説明図である。

【図８】図４の実現のためのソースコードの説明図（そ
の１）ある。

【図９】図４の実現のためのソースコードの説明図（そ
の２）である。

【図１０】図４の実現のためのソースコードの説明図
（その３）である。

【図１１】図４の実現のためのソースコードの説明図
（その４）である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態のブロック図であ
る。

【図１３】図１２の背景ノイズ除去処理の説明図であ
る。

【図１４】図１２の背景ノイズ除去処理の動作説明図で
ある。

【図１５】図１２の縦方向追従値の説明図である。

【図１６】図１２のしきい値算出処理の説明図である。

【図１７】図１２の２値化処理の説明図である。

【図１８】図１２の実現のためのソースコードの説明図
（その１）である。

【図１９】図１２の実現のためのソースコードの説明図
（その２）である。

【図２０】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

３、６ 背景ノイズ除去部 ４、７ しきい値計算部 ５、８ ２値化処理部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B057 AA11 BA02 BA30 CA02 CA08 CA12 CA16 CB02 CB06 CB12 CB16 CC02 CE02 CE12 CH08 CH18 5C077 LL02 LL17 MM03 PP25 PP43 PP46 PP47 PP68 PQ08 RR02 RR14 RR15 TT06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】注目画素を２値化するための画像処理方法
   において、 前記注目画素を中心とする領域の画素の画素値の平均を
   示す値を計算して、背景レベルを求めるステップと、 前記背景レベルにより、前記注目画素を２値化するステ
   ップとを有し、 前記背景レベルを計算するステップは、前記注目画素の
   ラインの前のラインでの前記領域に対する処理結果を利
   用して、前記背景レベルを計算するステップからなるこ
   とを特徴とする画像処理方法。
2. 【請求項２】前記背景レベル計算ステップは、前記領域
   の縦方向の追従値と、前記注目画素の手前の画素の前記
   背景レベルと、前記領域の平均値とから前記背景レベル
   を計算するステップからなることを特徴とする請求項１
   の画像処理方法。
3. 【請求項３】注目画素を２値化するための画像処理装置
   において、 前記注目画素を中心とする領域の画素の画素値の平均を
   示す値を計算して、背景レベルを求めるレベル計算部
   と、 前記背景レベルにより、前記注目画素を２値化する２値
   化部とを有し、 前記背景レベル計算部は、前記注目画素のラインの前の
   ラインでの前記領域に対する処理結果を利用して、前記
   背景レベルを計算することを特徴とする画像処理装置。
4. 【請求項４】注目画素を２値化するためのプログラムを
   記憶した記憶媒体において、 前記注目画素のラインの前のラインでの前記領域に対す
   る処理結果を利用して、前記注目画素を中心とする領域
   の画素の画素値の平均を示す値を計算して、背景レベル
   を求め、前記背景レベルにより、前記注目画素を２値化
   する処理をコンピュータに行わせるプログラムを記憶し
   たことを特徴とする記憶媒体。
5. 【請求項５】注目画素を２値化するためのプログラムに
   おいて、 前記注目画素のラインの前のラインでの前記領域に対す
   る処理結果を利用して、前記注目画素を中心とする領域
   の画素の画素値の平均を示す値を計算して、背景レベル
   を求め、前記背景レベルにより、前記注目画素を２値化
   する処理をコンピュータに行わせることを特徴とするプ
   ログラム。