JP2004135269A - 正確さをエンハンスするために空間コンテクストを用いる電子カラードロップアウト方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、電子画像が処理されるように、単に個々の画素というのではなく、画素の周りを考慮することにより、カラードロップアウトを改善することである。
【解決手段】正確さをエンハンスするために、空間コンテクストを利用する電子カラードロップアウトのための方法はカラーデジタル画像を形成するために文書を走査する段階から構成される。複調画像を形成するために前記カラーデジタル画像に閾値化プロセスが適用される。複調画像の特徴に対応する前記カラーデジタル画像の範囲が選択される。前記範囲のために平均カラーが演算され、所定のドロップアウトカラーと比較される。平均カラーが所定のドロップアウトカラーと適合する場合、前記範囲は複調画像から消去される。複調画像の全ての特徴が調べられた場合、プロセスが完了する。複調画像の全ての特徴が調べられていない場合、カラーデジタル画像の範囲は複調画像の特徴に対応して選択される。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、文書スキャナに関し、特に、文書スキャナ及び他のオフィスにおける画像形成装置に用いられる電子画像処理アルゴリズムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子カラードロップアウトは、オリジナルのデータエントリフォームのライン
及びバックグラウンドの範囲に対応する走査文書の着色範囲が画像から“脱落される”プロセスのことである。着色領域を分割するラインと着色領域名のテキストを含むオリジナルのデータエントリフォームを用いるとき、このタイプの処理はオリジナルのデータエントリフォームから全ての不必要な画像コンテンツを効果的に取り除き、入ってきたデータのみを残す。換言すれば、それは、処理画像のフォームの範囲を眼に見えない状態にし、オリジナルにおいて現れるテキストのみを残す。この段階を実行して、不必要な画像コンテンツを取り除くことにより、次の光学的特徴認識アルゴリズムがより効果的になり、必要とされる画像記憶スペースを減少させ、そして検索効率を改善する。
【０００３】
現在の技術は、入力画像の各々の画素を１つずつ調べることにより、このタスクを実行する。各々の画素は１つ又はそれ以上のドロップアウトカラーと比較され、画素を脱落させるか、任意の特別な方法により画素を処理するか又はそれを変更しないままにするかの決定が下される。方法によっては、ルックアップテーブルにデジタル化したカラー信号の値を適用し、ルックアップテーブルの内容に基づいて、画素に何をなすべきかを決定する。これは、本質的に、単一の画素カラーを尚も調べるものであるが、カラーのドロップアウトに関する判断は予め決定され、‘実行中’が決定される代わりに表形式にされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
開示された発明が技術の状態をどのように改善するかについて理解を深めるために、既存の技術を用いて認識された問題点を調べなければならない。一般に、ドロップアウトアルゴリズムは、フルカラーのデジタル入力画像を利用し、それをグレースケールに変換する。このプロセスの間に、標準的なグレースケールに直接対応するように殆どの画素はマッピングされるが、一部の画素はそれらのカラーに起因して画素から‘ドロップアウトした’とみなされ、それらの標準的なグレースケールの代わりにバックグラウンドカラーに対してマッピングされる。次いで、グレースケール画像は、グレースケール画像を複調画像（ｂｉｔｏｎａｌ　ｉｍａｇｅ）に変換する適応閾値化プロセス（Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ　Ｐｒｏｃｅｓｓ：ＡＴＰ）により処理される。所望の効果は、結果として得られる複調画像がブラックであることである。特に、‘ドロップアウトされた’範囲においては、複調画像はホワイトである。この技術の問題点を次に挙げる。
●　脱落されたカラーが検出されたとき、ドロップアウトプロセスは、一般にバックグラウンドカラー又はグレースケールのレベルに置き換えられる。しかし、実際のバックグラウンドは暗く、斑であり、単色のホワイトではない。それ故、どのカラーに置き換えられる必要があるのか？置き換えを間違えると、画像の局所的バックグラウンドに適合しない平坦なバックグラウンドは、次の適応閾値化プロセス（ＡＴＰ）をもたらす出力におけるエッジを生成することとなる。これは、オリジナルの何もない場合の最終出力において複調ブロッチを生成することとなる。
●　フェーディングされたフォームを用いる場合、脱落されるべき着色範囲の一部は、そのフォームにおけるラインの中心カラーと同じフェーディングではない。見かけ上　‘レッド’の範囲における一部の画素は、実際には、テキストより濃いレッドではなく、更に、一部の画素の輝度は、実際には、テキストより暗い。これらの画素は又、ドロップアウトすることなく、或いは、ドロップアウトの許容範囲がそれらを脱落させるために十分高く設定されている場合は、テキストの中にはボイドが存在する。
●　カラーが残りのフォームと同程度に鮮明でない場合は、フォームのラインにおいてギザギザのエッジがドロップアウトできない。極端な場合には、ラインの中心が脱落し、エッジが脱落しないとき、このことは、ラインを二重にすることとなり、二重線が残される。
【０００５】
個々の画素の処理に伴い、フォームの範囲の着色における非一貫性は、フォームの一部が維持される、即ちドロップアウトされない原因となり得る。許容範囲の設定がドロップアウトカラーにおいて高過ぎる（フォームの範囲の完全なドロップアウトを確実にするために模索した）場合、実際に所望のテキストの一部は、好ましくない状態で脱落され得る。更に、ドロップアウト範囲についての不正確なバックグラウンドカラーの置き換えは、バックグラウンド範囲のカラーにステップ状態をもたらし、出力において、ＡＴＰが不所望のアーチファクトを生成する原因になる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、電子画像が処理されるように、単に個々の画素というのではなく、画素の周りを考慮することにより、カラードロップアウトを改善することである。
【０００７】
手短に言えば、本発明の１つの特徴において、正確さをエンハンスするために空間的コンテクストを利用する電子カラードロップアウトのための方法は、カラーデジタル画像を形成するために文書を走査する段階から構成される。閾値化装置が、カラー複調画像を形成するために、カラーデジタル画像に適用される。カラーデジタル画像の範囲は、複調画像の特徴に対応して選択される。その範囲のための平均カラーが演算され、所定のドロップアウトカラーと比較される。平均カラーが所定のドロップアウトカラーに適合する場合、その範囲は複調画像から消去される。複調画像の全ての特徴が調べられたことが一旦確定されると、このプロセスは完了する。複調画像の全ての特徴が調べられていない場合、複調画像の特徴に対応するカラーデジタル画像の次の範囲が選択される。
【０００８】
空間的コンテクストを利用するカラードロップアウトは、装置に関して付随するコストへの影響と共に、システムの複雑さを増大させるが、それは、単一画素処理アルゴリズムを用いて生じる幾つかの重大な性能に関わる問題を著しく改善することが可能である。
【０００９】
隣接画素と、それらがカレントに評価されている画素に対してどのように幾何学的に接続されているかに関して考慮することにより、開示されるアルゴリズムは、オリジナルの文書における全体的な特徴（又はその特徴の近い部分）のために平均カラーを確定することが可能である。この平均カラーは、全体としてとられる特徴の全体的なカラーをよりよく表し、ドロップアウトカラー又は非ドロップアウトカラーとして非常にうまくカレントに判定されることが可能である。この開示されるアルゴリズムにおいて、評価される画素のカラーは、複調画像においてそれに接続された他の隣の画素のカラーと混合される。この混合されたカラーは、接続された画素の平均カラーを表す。
【００１０】
画像の複調バージョンにおけるブラックの画素の接続性は、何が“特徴”を構成するかを決定する。特徴を構成する画素が繋がって（隣接して）いるため、それらは、個別的にというのではなく、アルゴリズムのより集合的に考慮される。同様に、フォームのライン、ボックス又はバックグラウンド範囲を構成する画素は全て繋がり、それ故、それらは又、個別的にというのではなく、集合的に考慮される。これは、特徴のエッジの近く及びページを横切ってカラーにおいて生じる不一致性の平均化に役立つ。カラーにおける変動を平均化することと、特徴の平均カラーに基づくドロップアウトの確定を行うことにより、アルゴリズムは、特徴がドロップアウトされるべきか、又は出力画像の状態を保つべきかをより正確に確定する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
カラー画像を捕捉することが可能である電子走査システムはオリジナルのカラーデジタル画像を形成する。オリジナルのデジタル画像は、着色されたデータエントリフォームのライン、着色されたフォームテキスト、ユーザ入力テキスト及びカラーシェーディング範囲を含む、種々の部分及び特徴から構成される。
【００１２】
捕捉後、画像処理エレクトロニクス又はソフトウェアは、図１に示す操作シーケンスを実行し、オリジナルのデジタル画像１２から開始する。予備的カラースペース変換は、輝度クロミナンスフォームにおいて画像を表示するために必要である。オリジナル画像の輝度チャンネルは、基本複調画像１６を得るために、適応閾値化プロセス（ＡＴＰ）アルゴリズム１４を用いて処理される。オリジナル画像において表されるデータエントリフォームのカラー特徴を表すドロップアウト範囲は、ドロップアウト範囲識別プロセス１８により認識される。これらの範囲における全てのポイントの画素の座標は、ブラックからホワイトに基本複調画像において対応する画素が変化するドロップアウト範囲消去プロセス２０に移動され、これにより、システムにおける最終出力であるカラー脱落複調画像２２を生成する。
【００１３】
カラードロップアウトは、ＡＴＰに先立つバックグラウンドカラーに置き換えることによるのではなく、ＡＴＰがすでに実行された後に、基本複調画像におけるブラックの画素をホワイトに変化させることにより実行される。ＡＴＰのシーケンスの修正及びカラードロップアウトは、誤ったバックグラウンドレベルに置き換えることによりもたらされるアーチファクトについてのポテンシャルを削除する。
【００１４】
ドロップアウト画素識別のための第１方法
図２は、ドロップアウト範囲を識別するための第１の方法の処理フローを示している。輪郭トレーシングアルゴリズム３０は基本複調画像に適用される。輪郭トレーシングは、画像における繋がった（隣接した）ブラックの画素の位置を表すデータ構造のセットを構築するプロセスである。データ構造は、同じ特徴に属す画素のセットとして、画素をグループ分けする。各々の画素が調べられるとき、その位置は、すでに識別された各々の特徴を構成する画素の位置と比較される。カレントの画素に隣接する画素に含まれる特徴が確認されたとき、カレントの画素はそれに直結し、特徴の一部であるとみなされる。繋がった画素は既存の特徴に加えられ、処理は画像における次の画素に継続する。画素が、既に識別された何れの特徴にも属さないことが認識されたとき、それは新しい特徴が開始したものとみなされ、その新しい特徴を有効にするために新しいデータ構造が生成される。
【００１５】
完全な輪郭トレーシングアルゴリズムは、通常は、特徴を統合する能力を含んでいる。この能力は、Ｖ字状形状を含む特徴を操作する。Ｖ字状形状は、Ｖ字の上部において始まる２つの輪郭と、次いで、それらが下部において単一の輪郭に共に統合されなければならないそれに続く発見とをもたらす。カラードロップアウトの目的のためには、結果的にこの機能を実行しない方がよいことが判明した。カラードロップアウトにおける特徴の機能は特徴の範囲に亘ってカラーを平均化することであり、必ずしも全部の特徴を完全に識別することではない。特徴統合が含まれる場合、フォームのラインに重なり合う走査文書の特徴はそのフォームのラインと共に統合される。カラードロップアウトのためには、その特徴（非ドロップアウトの特徴）をフォームのライン（ドロップアウトの特徴）と統合しない方が明らかによい。更に、物理的寸法又は許容される輪郭のサイズの広がりを制限することにより、一部の性能向上が達成されることが認識された。これは、制限サイズにおける輪郭を壊すこと、又は次のカラードロップアウトの段階において輪郭に近い部分に亘りカラーを単に平均化することにより、実行される。
【００１６】
輪郭トレーシングが完了したとき、基本複調画像の輪郭とレーシングにより識別された各々の特徴を構成する座標における画素は、オリジナルのカラー画像において調べられる。オリジナルのカラー画像におけるカラーは、輪郭トレーシングにより識別された各々の特徴の範囲に亘って平均化され３２、結果として得られた平均は、特徴全体のカラーとして割り当てられる。次いで、全体的な特徴がドロップアウトされるべきかどうかを判定するために、各々の特徴の平均カラーをドロップアウトカラーと比較する３４。特徴の平均カラーが、識別されたドロップアウトカラーに十分近い（及び、この比較が幾つかのフォームをとることが可能である）場合、複調画像において、全体的な特徴を構成する座標は消去されるか、又はブラックからホワイトに変換される３６。これは、画像におけるそれぞれの特徴のために繰り返され、結果として得られる複調画像はこのアルゴリズムの最終的な出力となる。それは、本質的に、消去された全てのカラードロップアウト範囲をもつ基本複調画像である。これらの範囲は、ドロップアウトカラーに十分近い平均カラーを有するオリジナルにおける範囲から生じたものである。
【００１７】
アルゴリズムの更なるエンハンスメントとして、全体の特徴に対して１回というのではなく、特徴内の各々の画素においてカラーの平均化を実行することが可能であり、画素の座標からの距離に基づいて適用される重み付け（又は、選別プロセス）が評価される。これは、評価される位置に物理的に近い画素に対してその平均化を限定する役割を果たす。
【００１８】
ドロップアウト画素識別のための第２方法
ドロップアウト画素を識別するために開示する第２の方法においては、図３に示す評価ウィンドウにより基本複調画像が表される。各々の画素座標のセットのように、評価ウィンドウの中心の画素は、ドロップアウト画素であるか又はそうでないかを判定される。この判定は評価ウィンドウ内の画素のみに基づいている。その結果、この方法で用いられる空間的コンテクストは、ウィンドウのサイズにより、サイズの限定がなされる。評価ウィンドウはスキャナの解像度及び他の特徴に適合するとみなされるあらゆるサイズとすることが可能であるが、７ｘ７画素のサイズを既存のサンプル画像において用いることによりうまく機能することが認識されている。
【００１９】
評価ウィンドウにおける中央の画素４０は、それがブラックであるかどうかを決定するために調べられる。それがブラックでない場合、それ以上の操作は行われない。中央の画素がブラックである場合、それは脱落（消去又はホワイトへの変換）がなされる必要があるかもしれない。中央の画素を脱落させるための基準は、カラー画像において、即ち、中央の画素に直結する複調画像におけるブラックの画素により規定される範囲に亘り、カラーの平均化を図る。直結する画素を位置付けするために、このアルゴリズムは、中央の画素に隣接する各々の画素を考慮する。図３においては、これらの画素をグループＡ（４２）で表している。複調画像においてブラックである各々の隣接画素においては、オリジナルのカラー画像における対応する座標からのカラーは、平均カラーの加算器に加えられる。このシーケンスが、各々の隣接するブラックの画素それぞれにおいて繰り返される。この段階の間に、図３においてＢで表されるグループ４４における画素が考慮され、これにより、評価ウィンドウのエッジに向かって外側方向に考慮する範囲を広げていく。このようにして、評価は評価ウィンドウの中央において開始され、評価ウィンドウのエッジに到達するか、又は直結するブラックの画素が複調画像において認識されないかのどちらかになるまで、このシーケンスは中央から外側方向に向かう処置が繰り返される。全体の評価ウィンドウに対してこのシーケンスが完了したとき、平均カラーの加算器における値は、評価ウィンドウ内の全ての直結する画素の平均カラーを得るために加えられた画素の数で除される。
【００２０】
評価ウィンドウ内の複調画像における繋がったブラックの画素に亘るオリジナル画像のカラーの平均化の結果は、次いで、ドロップアウトカラーと比較される。平均化されたカラーが、意図されたドロップアウトカラーに十分近い（及び、この比較が幾つかのフォームをとることが可能である）場合、評価ウィンドウの中央の画素は出力の複調画像においてブラックからホワイトに変換される。
【００２１】
このプロセスが、画像のそれぞれの画素において実行されるとき、このアルゴリズムの出力としては、ホワイトに変換された（消去された）全てのドロップアウト範囲を用いて、ＡＴＰにより処理されたオリジナルの画像から構築された複調画像が結果的に得られる。更に、ドロップアウト範囲は、ドロップアウトカラーに十分近い局所的な平均カラーを有する複調画像における繋がったブラックの範囲であることが認識された画素である。
【００２２】
カラーのドロップアウトカラーとの比較
全てのカラードロップアウトアルゴリズムは、カラーを意図されたドロップアウトカラーと比較する必要性を分担する。意図されたドロップアウトカラーは、最終的な出力において現れる筈のない特徴をもつオリジナル画像におけるカラーである。データエントリフォームの場合、意図されたドロップアウトカラーはフォームのライン及びバックグラウンドのカラーである。比較のためには、種々のフォームをとることができ、次のようなものを含むが、それらに限定されるものではない。
●　カラーチャンネルは個別に比較され、二乗平均平方根（ＲＭＳ：Ｒｏｏｔ　Ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅ）の差が閾値と比較される。
●　カラーチャンネルは個別に比較され、最大の差が閾値と比較される。
●　カラーチャンネルは個別に比較され、各々のチャンネルにおける差が異なる閾値と比較される。次いで、個々のチャンネルの比較は、最終結果を生成するために論理的に結合される。
●　カラーチャンネルは輝度クロミナンスカラー空間に変換され、次いで、２つの閾値が輝度軸に沿った距離と輝度軸からの半径のために利用される。
●　ルックアップテーブルが利用され、カラーチャンネル入力値に基づいてドロップアウトを表にする。この方法は、上記の何れかを含む何れかの機能を実行するが、それらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】オリジナル画像の複調バージョンに基づく特徴を識別し且つ消去する、汎用の電子カラードロップアウトプロセスについてのフローチャートを示す図である。
【図２】脱落されるべきカラー特徴に対応するオリジナル画像における範囲を位置づけするための輪郭トレーシングアルゴリズムについてのフローチャートを示す図である。
【図３】ドロップアウトされるべきカラー特徴に対応するオリジナル画像における範囲を位置付けするためのウィンドウ化範囲アルゴリズムにより処理された、小さい画素範囲を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１２　　　オリジナル画像
１４　　　適応閾値化プロセス（ＡＴＰ）アルゴリズム
１６　　　基本複調画像
１８　　　ドロップアウト範囲識別プロセス
２０　　　ドロップアウト範囲消去プロセス
２２　　　カラー脱落複調画像
３０　　　輪郭トレースブロック
３２　　　平均化ブロック
３４　　　選択ブロック
３６　　　消去ブロック
４０　　　中央の画素
４２　　　画素グループＡ
４４　　　画素グループＢ

Claims (3)

1. 正確さをエンハンスするために空間コンテクストを利用する電子カラードロップアウトのための方法であって：
   ａ）カラーデジタル画像を形成するために文書を走査する段階；
   ｂ）複調画像を形成するために前記カラーデジタル画像に閾値化プロセスを適用する段階；
   ｃ）前記複調画像の特徴に対応する前記カラーデジタル画像の範囲を選択する段階；
   ｄ）前記範囲のために平均カラーを演算する段階；
   ｅ）前記範囲の前記平均カラーを１つ又はそれ以上の所定のドロップアウトカラーと比較する段階；
   ｆ）前記平均カラーが前記所定のドロップアウトカラーの何れかと適合する場合、前記複調画像から前記範囲を消去する段階；
   ｇ）前記複調画像の全ての特徴が調べられたかどうかを決定する段階；並びに
   ｈ）前記複調画像の全ての特徴が調べられていない場合、段階ｃ）に移り、全ての特徴が調べられた場合、プロセスが完了する段階；
   から構成されることを特徴とする電子カラードロップアウトのための方法。
2. 請求項１に記載の電子カラードロップアウトのための方法であって、前記閾値化プロセスは適応閾値化プロセスである、ことを特徴とする電子カラードロップアウトのための方法。
3. 請求項１に記載の電子カラードロップアウトのための方法であって、前記平均カラーと前記所定のドロップアウトカラーの前記適合は所定の許容範囲内にある、ことを特徴とする電子カラードロップアウトのための方法。

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