JP2008136116A - 画像形成装置および文字色判別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】彩度を算出する際の彩度の感応精度をカスタマイズすることを可能とし、文字色の判別精度を向上させること。
【解決手段】カラー画像データに基づいて画像の明度を算出する明度算出手段２２と、カラー画像データに基づいて画像の文字領域を特定する文字領域判別手段２４と、カラー画像データに基づいて画像の彩度を算出する彩度算出手段２５と、算出された明度および彩度に基づいて文字領域の文字色を判別する文字色判別手段２６とを有し、彩度算出手段２５は、カラー画像データの示す各パラメータについて格子点における彩度データを格納したＮ次元ルックアップテーブル３１と、Ｎ次元ルックアップテーブルの格子点補間を行う補間手段３２とを有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像に含まれる文字が無彩色文字であるか色文字であるかを判別してそれぞれに対応した適切な処理を行うことのできる画像形成装置、およびそのための文字色判別装置に関する。

従来より、画像形成装置においては、画像中の文字のエッジを強調したり、文字の色を純色によって再現するなど、文字をより一層鮮明なものとするための種々の処理が行われている。そのために、画像の中から文字領域を抽出し、抽出した文字領域の文字色を判別する必要がある。

従来における文字色の判別の方法として、特許文献１に示されるように、画像の赤−緑成分Ｗｒと黄−青成分ＷｂとをＲＧＢ信号の線形結合によって生成し、彩度を（Ｗｒ＋Ｗｂ）／２の演算式に基づいて算出し、算出した彩度と検出された明度とを用いて文字色を判別する方法が提案されている。
特開２０００−３５７２３７

ところが、上述した従来の文字色の判別方法では、演算式に基づいて一律で算出される彩度を基にして文字色が判別されるため、特定の色相で彩度の感応精度が下がる箇所においても、同じ条件で彩度の算出が行われる。そのため、文字色の判別精度が十分でないという問題があった。

例えば、濃いブルー（青色）では文字色の判別が一般に困難である。これは、Ｌａｂなどの等色色空間においても、ａｂ平面上ではブルー色の彩度の広がりが小さいため、他の色に比べてブルーは彩度が低く算出されるためである。そのため、低彩度のブルーの文字を色文字として判別するようにした場合には、レッド（赤色）などでグレー（灰）に近い文字も色文字として判別してしまうなどの問題が生じる。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、彩度を算出する際の彩度の感応精度をカスタマイズすることを可能とし、文字色の判別精度を向上させることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、カラー画像データに基づいて画像の明度を算出する明度算出手段と、前記カラー画像データに基づいて画像の文字領域を特定する文字領域判別手段と、前記カラー画像データに基づいて画像の彩度を算出する彩度算出手段と、算出された明度および彩度に基づいて前記文字領域の文字色を判別する文字色判別手段と、を有し、前記彩度算出手段は、前記カラー画像データの示す各パラメータについて格子点における彩度データを格納したＮ次元ルックアップテーブルと、前記Ｎ次元ルックアップテーブルの格子点補間を行う補間手段と、を有する。

前記Ｎ次元ルックアップテーブルは、例えば３次元または２次元で構成することが可能である。

前記Ｎ次元ルックアップテーブルは、ブルー色がそれ以外の色に対して彩度感応度が高くなるように修正しておくことが好ましい。

文字色判別において、例えば、明度に対応するリファレンス彩度を格納した文字領域しきい値テーブルを用い、算出された明度に基づいてそれに対応するリファレンス彩度を求め、前記彩度算出手段によって算出された彩度が前記文字領域しきい値テーブルから求められたリファレンス彩度よりも低い場合に無彩色文字であると判別することが可能である。

本発明によると、彩度を算出する際の彩度の感応精度をカスタマイズすることが可能となり、文字色の判別精度を向上させることができる。

図１は本発明に係る画像形成装置１のブロック図である。

画像形成装置１は、スキャナユニット３、画像処理部４、プリンタユニット５、その他図示しない制御回路、種々のインタフェース回路、および操作パネルなどからなる。

スキャナユニット３は、原稿に描かれてた写真、文字、絵、図表などの画像を光学的に読み取り、Ｒ（レッド），Ｇ（グリーン），Ｂ（ブルー）のカラーの画像データを生成する。プリンタユニット５は、スキャナユニット３で得られた画像データまたは通信インタフェース回路などを経由して送信された画像データなどに基づいて、画像を用紙に印刷する。

画像処理部４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク、周辺回路素子などを有し、入力された画像データＤ１に種々の処理を施し、処理を施した画像データＤ２をプリンタユニット５に出力し、または通信インタフェース回路を経由して外部へ送信する。

画像処理部４においては、画像の中から文字領域を抽出し、抽出した文字領域の文字色を判別する処理、その他の種々の処理を行う。機能については後で詳しく説明する。

画像形成装置１は、インターネット、イントラネット、公衆回線、または専用線などに接続可能であり、コピー、スキャナ、ファックス、ネットワークプリンティング、およびドキュメントサーバなどの様々な機能を備えることができる。画像形成装置１は、複合機またはＭＦＰ（Multi Function Peripherals）などとして構成することも可能である。

以下において、画像処理部４における文字色判別処理について説明する。

文字色判別処理では、例えば、カラーの画像データに基づいて画像の明度を算出し、算出された明度から画像のエッジ部を抽出し、抽出されたエッジ部に基づいて文字領域を特定する。また、入力された画像データに基づいて画像の彩度を算出し、算出された明度および彩度に基づいて文字領域の文字色を判別する。また、画像データの示す各パラメータについて格子点における彩度データを格納したＮ次元ルックアップテーブルが設けられる。Ｎ次元ルックアップテーブルは、ブルー色がそれ以外の色に対して彩度感応度が高くなるように修正される。

彩度の算出に際して、このＮ次元ルックアップテーブルが用いられ、またその格子点補間が行われる。また、文字色の判別に際し、明度に対応するリファレンス彩度を格納した文字領域しきい値テーブルを用い、算出された明度に基づいてそれに対応するリファレンス彩度を求め、先に算出された彩度が文字領域しきい値テーブルから求められたリファレンス彩度よりも低い場合に、無彩色文字であると判別する。これらの処理は、ＣＰＵが適当なプログラムを実行することによってソフト的に、または回路素子などによってハード的に、またはそれらの組み合わせによって実現される。

このように、Ｎ次元ルックアップテーブルを用いて彩度を生成するため、テーブルを書き換えることによって彩度算出時の彩度の感応精度をカスタマイズすることができ、文字色の判別性能を向上させることができる。以下においてさらに詳しく説明する。

図２は画像処理部４の一部の機能である文字色判別処理の機能を示すブロック図、図３は領域判別部１２の機能を示すブロック図、図４は文字領域しきい値テーブルＴＭの内容を示す図、図５はＬａｂのａｂ平面におけるＲ，Ｇ，Ｂ各色の分布を示す図、図６は３次元のルックアップテーブル３１の構造の例を示す図、図７は４面体補間方法を説明するための図、図８は２次元のルックアップテーブルの構造の例を示す図である。

図２において、画像処理部４は、ＲＧＢ入力部１１、領域判別部１２、色変換部１３、画像補正部１４、およびＹＭＣＫ出力部１５などを有する。

ＲＧＢ入力部１１は、スキャナユニット３からの画像データＤ１を入力し、必要に応じてそれを一時的に記憶する。画像データＤ１は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色からなるカラーの画像データであり、それぞれ１画素当たり８ビットの濃度階調を有する。なお、画像データＤ１を構成するＲ，Ｇ，Ｂの各画素の画像データについても、「画像データＤ１」と記載することがある。また、画像データＤ１によって表現される全体または一部の画像を、「画像」と記載する。

領域判別部１２は、画像について領域判別処理を行い、文字領域、網点領域などを特定し、領域判別データＤＲを出力する。領域判別データＤＲには、文字領域における文字色も含まれる。

色変換部１３は、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像データＤ１をＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像データＤ１１に変換する。

画像補正部１４は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像データＤ１１と領域判別データＤＲとに基づいて、画像処理ブロックで文字領域の強調、網点領域のスムージングどの画像補正を行い、ＹＭＣＫ出力部１５からＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像データＤ１２として出力する。

図３において、領域判別部１２は、ガンマ補正部２１、明度算出部２２、文字エッジ抽出部２３、文字判別部２４、彩度算出部２５、文字色判別部２６、および文字属性出力部２７などを有する。

ガンマ補正部２１は、入力されたＲ，Ｇ，Ｂの画像データＤ１に対して色補正を行い、補正された画像データＤ２１を出力する。色補正では、γテーブルを用いたり、ＲＧＢ線形演算を行う。ＲＧＢ線形演算では、例えば次の式（１）によって演算を行う。

Ｒ’＝α１・Ｒ＋β１・Ｇ＋γ１・Ｂ
Ｇ’＝α２・Ｒ＋β２・Ｇ＋γ２・Ｂ
Ｂ’＝α３・Ｒ＋β３・Ｇ＋γ３・Ｂ ……（１）
明度算出部２２は、入力された画像データＤ２１から、明度Ｖを、例えばＲＧＢの線形結合によって算出する。算出のために、例えば，ａ，ｂ，ｃを係数として、次の式（２）を用いる。

Ｖ＝ａ・Ｒ＋ｂ・Ｇ＋ｃ・Ｂ ……（２）
または、Ｍｉｎ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と呼ばれる公知の手法を用いることでもよい。これは、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれの階調のうち、最も小さいものを明度Ｖとして用いる手法である。算出された明度Ｖは明度データＤＶとして出力される。

文字エッジ抽出部２３は、明度データＤＶに基づいて、１次微分フィルタまたは２次微分フィルタなどを用いて画像のエッジ部分を抽出する。文字判別部２４は、抽出されたエッジ部分から文字領域を特定する。文字領域の特定の方法としては、例えばエッジ部分をダイレーション（Dilation）により拡張し、近接する文字同士を結合させた領域の階調ヒストグラムに基づいて文字か否かを判別する方法など、公知の方法を用いることができる。特定された文字領域についてのデータは、文字領域データＤＲＭとして出力される。

彩度算出部２５は、入力された画像データＤ２１から彩度値を算出する。彩度値の算出に当たって、一般には、例えば、ＲＧＢの線形結合によってＹＣｒＣｂまたはＬａｂなどに変換し、色成分平面の原点からの距離を彩度値とする。例えばＹＣｒＣｂの場合は、ＣｒとＣｂの平面が色成分平面となり、（Ｃｒ² ＋Ｃｂ² ）^1/2 が原点からの距離であり、これを彩度値とする。しかし、そのようにして得られた彩度値をそのまま彩度データＤＷとして出力した場合には、その彩度データＤＷに基づいた文字色の判別精度が十分でない。そこで、本実施形態においては、彩度値を求めるのにルックアップテーブル３１を用い、かつ、ルックアップテーブル３１から得られた彩度値に対して補間を行う。

すなわち、彩度算出部２５には、ルックアップテーブル３１および格子点補間部３２が設けられている。ルックアップテーブル３１は、入力データについてのＮ次元の色空間を有限個のメッシュに分割し、入力データから、特定のメッシュの頂点を割り当てるものである。

つまり、ルックアップテーブル３１は、図６に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の画像データＤ２１を入力パラメータとし、それらに対応する彩度値（図６に星印で示す）を格納したテーブルである。つまり、ルックアップテーブル３１は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の画像データＤ２１を３次元座標の各軸とした３次元ルックアップテーブルである。ルックアップテーブル３１は、ブルー色（Ｂ）の彩度感応度がそれ以外の色（Ｒ，Ｇ）に対して高くなるように修正されている。

背景技術の項において述べたように、濃いブルー（青色）では文字色の判別が一般に困難である。これは、例えば図５に示すようにａｂ平面上でのブルー色の彩度の広がりが他の色に比べて低く算出されることによる。そこで、本実施形態においては、ルックアップテーブル３１では、ブルー色の階調が低い場合に彩度値が従来よりも高くなるように修正されている。なお、ルックアップテーブル３１は、用いる色空間に応じてＮ次元のものを用いることが可能である。

さて、本実施形態において、画像データＤ２１は、１画素当たりＲＧＢが各８ビットのデータであり、１画素当たりＲＧＢ全体で２４ビットである。２４ビットのアドレスに対して８ビット（２５６階調）の彩度値を割り当てた場合には、そのメモリ容量が膨大となる。そこで、メモリ容量の削減のために、入力データのＲＧＢが各８ビットのうち、それぞれ上位４ビットをアドレスとして使用する。上位４ビットを使用することによって、ＲＧＢ全体で１２ビットとなり、４０９６個のアドレスに対して彩度値を割り当てればよいこととなる。

ルックアップテーブル３１を用いることによって、入力される画像データＤ２１から彩度値を得ることが可能であるが、ルックアップテーブル３１ではＲＧＢのそれぞれ４ビットしか使用していないため、精度が低い。これを補うため、格子点補間部３２において格子点補間を行う。

つまり、格子点補間部３２は、ルックアップテーブル３１において、入力データに対応するメッシュの頂点とそれに隣接する頂点とを含む立方体から、使用しなかったＲＧＢの下位４ビットを用いて各頂点（格子点）の補間を行い、ＲＧＢの各８ビットに対応する彩度値を算出するのである。格子点補間の手法として、種々の手法を用いることが可能である。以下において４面体補間の手法を説明する。

図７において、特定したメッシュの頂点つまり格子点に隣接し、ＲＧＢの各々下位４ビットを含む真の算出値（彩度値）ｑを含む立方体を求める。この立方体を６個の４面体に分割し、ｑを含む４面体を特定する。この４面体を、図７に示すようにさらに４個の小４面体ω１，ω２，ω３，ω４に分割する。この４個の４面体の体積比率を求め、それを小４面体の頂点ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４に加重してｑの値を求める。このようにして求めたｑが彩度値であり、彩度データＤＷとして出力される。

なお、４面体の体積は、底面積×高さ÷３で求めることができ、この体積の比率を４個の４面体の体積比率とすればよい。また、加重する際に、ルックアップテーブル３１から読み出した各頂点ｑ１〜ｑ４の値（彩度値）をＱ１〜Ｑ４とし、頂点ｑ１〜ｑ４の反対側に位置する４面体ω１〜ω４の体積比率をΩ１〜Ω４とすると、最終的なｑの値ｆ（ｑ）は、次の式（３）によって求められる。

ｆ（ｑ）＝Ω１・Ｑ１＋Ω２・Ｑ２＋Ω３・Ｑ３＋Ω４・Ｑ４ ……（３）
この場合に、頂点の反対側の４面体の体積比率を求めるのは、４面体の面積が小さい場合にはその反対側の頂点からｑが遠いので、その影響が小さいということを意味する。

なお、ＲＧＢの下位４ビットは、ｑの位置の確定に用いられている。そのｑの位置に対応する値（彩度値）であるｆ（ｑ）は、上の式（３）によって求められる。

なお、ルックアップテーブル３１の各格子点に設定される値（彩度値）は、ＲＧＢをＹＣｒＣｂに変換した際の（Ｃｒ² ＋Ｃｂ² ）^1/2 、またはＬａｂに変換した際の（ａ² ＋ｂ² ）^1/2 が基本となるが、テーブル方式であるため、これらの値を種々変更してカスタマイズを行うことが容易である。

例えば、彩度感応度が高いレッド色などでは、通常の（ａ² ＋ｂ² ）^1/2 により彩度を算出し、彩度感応度が低いブルー色などでは、ｂ軸のマイナス側（ブルー色側）に係数αを掛けて、ブルー色の彩度感応度を見かけ上高くしたルックアップテーブルを作成することが可能である。

なお、その場合の係数αは、たとえばＬａｂ空間におけるａ軸の絶対値Ｍａｘ＝Ａとし、ｂ軸の絶対値Ｍａｘ＝Ｂとした場合に、α＝Ａ／Ｂとし、このαをｂ値に乗算することにより、ｂ軸の絶対値Ｍａｘがａ軸の絶対値Ｍａｘと等しくなる。したがって、この場合には、色相に依存することなく規格化した彩度を使用可能となる。

文字色判別部２６は、明度データＤＶ、彩度データＤＷ、および文字領域データＤＲＭに基づいて、文字色ＣＪを判別する。文字色判別部２６には、文字領域しきい値テーブルＴＭが格納されている。文字領域しきい値テーブルＴＭを用いて、明度データＤＶからリファレンス彩度ＷＲが求められる。

図４に示すように、文字領域しきい値テーブルＴＭによると、入力された明度Ｖからリファレンス彩度ＷＲが求められる。求められたリファレンス彩度ＷＲと、彩度算出部２５から出力された彩度データ（彩度）ＤＷとを比較し、彩度データＤＷがリファレンス彩度ＷＲよりも低い場合には無彩色文字（グレー文字）であると判別し、高い場合には色文字であると判別する。

文字属性出力部２７は、文字色判別部２６で判別された文字色ＣＪ、その他の属性データを含む文字領域データＤＲＭを出力する。

上に述べたように、彩度算出部２５において、彩度データＤＷの算出にルックアップテーブル３１を用い、例えばブルー色の彩度感応度が高くなるようにテーブルの内容を修正しておくことによって、従来に用いられている通常の演算では彩度が低く算出されてしまい色文字と黒文字とを判別しにくいブルー色の文字であっても、ブルー色の彩度が高く算出されて色文字と判別され易くなり、色文字と黒文字の判別精度が向上する。

上に述べた実施形態において、３次元のルックアップテーブル３１に代えて２次元のルックアップテーブル３１を用いる場合には、例えば図８に示すように、その格子点に設定する値を、ＲＧＢから求めたＹＣｒＣｂのＣｒＣｂ成分としておく。そして、彩度算出部２５において、３次元の場合と同様に、対応するＣｒＣｂのメッシュの頂点を求め、隣接する平面から補間して彩度値を求める。この場合に、Ｙ成分は、算出した彩度値に対する乗算ファクターとして使用する。

上に述べた実施形態におけるルックアップテーブル３１、格子点補間部３２、彩度算出部２５、文字色判別部２６、領域判別部１２、画像処理部４、または画像形成装置１の全体または各部の構成、処理の内容または順序、ビット数、階調数などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明に係る画像形成装置のブロック図である。 画像処理部の文字色判別処理の機能を示すブロック図である。 領域判別部の機能を示すブロック図である。 文字領域しきい値テーブルの内容を示す図である。 Ｌａｂのａｂ平面におけるＲ，Ｇ，Ｂ各色の分布を示す図である。 ３次元のルックアップテーブルの構造の例を示す図である。 ４面体補間方法を説明するための図である。 ２次元のルックアップテーブルの構造の例を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
４ 画像処理部
１２ 領域判別部
２２ 明度算出部（明度算出手段）
２４ 文字判別部（文字領域判別手段）
２５ 彩度算出部（彩度算出手段）
２６ 文字色判別部（文字色判別手段）
３１ ルックアップテーブル（Ｎ次元ルックアップテーブル）
３２ 格子点補間部（補間手段）

Claims (5)

1. カラー画像データに基づいて画像の明度を算出する明度算出手段と、
   前記カラー画像データに基づいて画像の文字領域を特定する文字領域判別手段と、
   前記カラー画像データに基づいて画像の彩度を算出する彩度算出手段と、
   算出された明度および彩度に基づいて前記文字領域の文字色を判別する文字色判別手段と、を有し、
   前記彩度算出手段は、
   前記カラー画像データの示す各パラメータについて格子点における彩度データを格納したＮ次元ルックアップテーブルと、
   前記Ｎ次元ルックアップテーブルの格子点補間を行う補間手段と、を有し、
   てなることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記Ｎ次元ルックアップテーブルが３次元で構成されている、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記Ｎ次元ルックアップテーブルが２次元で構成されている、
   請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記Ｎ次元ルックアップテーブルは、ブルー色がそれ以外の色に対して彩度感応度が高くなるように修正されている、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 入力されたカラー画像データについて、文字領域における明度を算出する明度算出手段と、
   前記文字領域における彩度を算出する彩度算出手段と、
   算出された明度および彩度に基づいて前記文字領域が黒文字であるか色文字であるかを判別する文字色判別手段と、を有し、
   前記彩度算出手段は、
   前記カラー画像データの示す各パラメータについて格子点における彩度データを格納したものであって、ブルー色がそれ以外の色に対して彩度感応度が高くなるように修正されたＮ次元ルックアップテーブルと、
   前記Ｎ次元ルックアップテーブルの格子点補間を行う補間手段と、を有し、
   前記文字色判別手段は、
   明度に対応するリファレンス彩度を格納した文字領域しきい値テーブルを用い、算出された明度に基づいてそれに対応するリファレンス彩度を求め、
   前記彩度算出手段によって算出された彩度が前記文字領域しきい値テーブルから求められたリファレンス彩度よりも低い場合に無彩色文字であると判別する、
   ことを特徴とする文字色判別装置。

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