JP2522310B2

JP2522310B2 - 光学的文字読取装置

Info

Publication number: JP2522310B2
Application number: JP62165419A
Authority: JP
Inventors: 俊史山内; 康博斉藤
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-07-03
Filing date: 1987-07-03
Publication date: 1996-08-07
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JPS6410394A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は多値レベル濃淡画像の２値化技術に関し、
特にラインプリンタなどで印字されたデータを認識する
光学的文字読取装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の光学的文字読取装置は例えば特公昭59
−98284号公報に示すように２値化を行なう際、背景部
の濃淡情報に応じて白黒検出用の３段階の閾値を自動的
に選択し、黒点部にある微少白点，白点部にある微少黒
点を検出する方式である。例えば第９図（ａ）のライン
プリンタなどで印字された文字データ“0"において斜線
で示す印字濃度がうすい部分が存在する、いわゆる印字
の濃淡のバラツキがある文字データを上記の光学的文字
読取装置で２値化すると、第９図（ｂ）に示すように２
値化データになる。そして、この第９図（ｂ）に示す入
力文字データの破線部Ａにおける断面濃度値ｙ（ｘ）を
とると第10図に示すように濃度値が大きくなだらかに変
化するA2に対応する領域L₃および濃度値が大きく急激に
変化するA3に対応する領域L₄では閾値は追随して２値化
することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の光学的文字読取方式は第10図に示すよ
うに濃度値が小さくなだらかに変化するA1に対応する領
域L₁では閾値は追随できず、２値化を行なつた場合、第
11図に示すように文字イメージをとらえることができな
いうえ、２値化された文字に欠けが生じる。このよう
に、スキヤン領域全体において２値化のための閾値を決
定し、局部的に濃淡レベルが急激に変化した微小点に対
して正確に２値化を行なつているにすぎない。しかも、
２値化された文字に欠けが生じるため誤読するという欠
点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の光学的文字読取装置は、スキヤナから得ら
れた入力文字の多値レベル濃度値データを全スキヤン領
域より求めた全域閾値により２値化した入力文字の２値
レベルデータに対し、距離変換として黒データからなる
各黒画素から黒データの集合で構成された文字の輪郭ま
での最小距離をデータとしてその黒画素に与える距離変
換回路と、入力文字の領域を所望の分割領域に分割し、
それぞれの分割領域毎に各黒画素の多値レベル濃度値デ
ータと距離変換値データの類似度計算を行う類似度計算
回路と、分割領域毎に、類似度計算回路により求めた類
似度の値に基づき全域閾値もしくは分割領域毎に求めた
２値化のための局所領域閾値どちらかを選択し再び２値
化を行う閾値選択回路とを有している。

〔作用〕

この発明は、所望の領域に分割した分割領域毎に、２
値化のための閾値を選択することにより、かすれた部分
のある文字も文字イメージを確実に検出することがで
き、認識性能を向上させることができる。

〔実施例〕

第１図（ａ）および第１図（ｂ）はこの発明に係る光
学的文字読取装置の一実施例を示すブロツク図である。
同図において、まず本発明の概要について説明する。１
は帳票に書かれた文字データのスキヤン，光電変換およ
びA/D変換を行なうスキヤナー部、２はこのデイジタル
値に変換された文字データを格納し、座標値xiのときの
多値レベル濃度値データｙ（xi）を出力する多値レベル
濃度値データメモリ、３は帳票データの位置座標を示す
アドレス信号xiを出力するメモリーアドレスレジスタ
（MAR）、４はスキヤンを行なつた全領域において濃度
値の最大値ymaxおよび濃度値の最小値yminを検出するMA
X・MIN検出回路、５は２値化のための閾値（y_max＋
y_min）/2を求める加算器、６はこの閾値（y_max＋y_min）
/2と濃度値ｙ（xi）を比較し、ｙ（xi）≧（y_max＋
y_min）/2のとき画像値ｚ（xi）＝１を出力し、ｙ（xi）
＜（y_max＋y_min）/2のとき画素値ｚ（xi）＝０を出力す
る比較器、９は２値画像ｚ（xi）を格納する２値レベル
データメモリ、29は２値画像に対して距離変換処理を行
う距離変換回路、15距離変換回路29において処理された
距離変換値を格納する距離変換値データメモリ、30は多
値レベル濃度値データメモリ２の内容と距離変換値デー
タメモリ15の内容の間の類似度を求めるための類似度計
算回路、31は類似度計算回路で得られた類似度に基づ
き、画像全体から求めた閾値と画像の局部領域から求め
た閾値のいずれかを選択するための閾値選択回路からな
る。

ここで、本発明において用いる距離変換処理につい
て、第２図を用いて説明する。第２図は、２値レベルデ
ータメモリに格納されている２値画像の例で、座標xiを
含む閉曲線によって囲まれている領域が黒領域で、閉曲
線の外側の領域を白領域とする。閉曲線内の各点は、デ
ィジタル画像の離散的な座標を示している。黒領域の座
標xiにおける画素値はｚ（xi）＝１とする。距離変換は
黒領域の座標xiに対して、黒領域と白領域の境界までの
距離を対応づける変換で、境界までの最短距離が、座標
xiを距離変換した値Ｐ（xi）である。第２図の例では、
座標値xiから最短距離をとる点は、第２図における７と
xiをむすぶ直線上と境界となる閉曲線との交点になる。

次ぎに、本発明における類似度計算について説明す
る。本発明では、各座標値xiにおける濃度値ｙ（xi）と
距離変換値ｐ（xi）との間の類似度の計算を行う。各座
標値（x1,…,xi,…,xN）に対する濃度値ベクトル（ｙ
（x1），…,y（xi），…,y（xN））、距離変換値ベクト
ルを（ｐ（x1），…,p（xi），…,p（xN））としたと
き、２つのベクトル間の類似度は、で求められる。類似度ｒは２つのベクトルのなす角をθ
としたとき、ｒ＝cosθを示すものであり、２つのベク
トルの相関が大きいとき１に近い値をとり、相関が小さ
いとき０に近い値をとる。次ぎに距離変換回路29、類似
度計算回路30の構成について詳細に説明する。前述した
距離変換は、第２図において座標xiの８の近傍点の画素
値の累積より求めることができる。第１図（ａ）におい
て、７は第２図に示すように、あるxiの周辺の８つの近
傍点uj（ただし、ｊ＝１〜８）を出力する周辺データ発
生部、８は前記座標xiと８つの近傍点uj（ただし、ｊ＝
１〜８）を加算し、xi＋ujを出力する加算器、９は２値
化されたデータｚ（xi）を格納して２値情報ｚ（xi＋u
j）を出力する２値レベルデータメモリ、10は加算器、1
1はvj（xj）＋ｚ（xi＋uj）を出力するレジスタ、12は
このvj（xi）＋ｚ（xi＋uj）を格納する連結黒点数デー
タメモリである。連結黒点とは、図２に示すように、黒
点のある座標xiから上下左右に加え、右上左上右下左下
の各８方向に連なる黒点を示している。そして、図２の
場合、座標xiの黒点より、右上の第１方向には５画素、
真上の第２方向には２画素、左上の第３方向には１画
素、左の第４方向には２画素、左下の第５方向には４画
素、真下の第６方向には１画素、右下の第７方向には黒
点がないので０画素、右の第８方向には１画素がある。
そして、ある画素xiの各方向vj（ｊ＝1,2,・・,8）毎の
上述した画素数を、連結黒点数vj（xi）で表すので、例
えば、上述の場合、連結黒点数v5（xi）＝４となる。ま
た、13は座標xiにおける連結黒点数vj（xj）に関し各方
向に対しを算出して出力するMIN検出回路、14は加算器、15は距
離変換値データメモリ、16は所望の局所領域に分割を行
うため、局所領域Ｌの座標データx_Liを発生するための
メモリアドレスレジスタである。メモリアドレスレジス
タ16に与える座標の集合を設定することで、局所領域Ｌ
は任意に変更可能であるが、以降の説明では、第３図〜
第11図に示すように、ｘ座標を等間隔に４分割した座標
の集合を与える場合として説明する。例えば、文字全体
のｘ座標が｛1,2,・・・,32｝の場合、x_L1＝｛1,2,・・
・,8｝、x_L2＝｛9,10,・・・,16｝、x_L3＝｛17,18,・・
・,24｝、x_L4＝｛24,25,・・・,32｝である。また、17
は局所領域Ｌ内の濃度値の最大値を求めるMAX・MIN検出回路、18は局所領域Ｌ内の２値化
のための閾値を生成する加算器、19a〜19cはそれぞれ｛ｙ
（x_Li）｝²,p（x_Li）ｙ（x_Li），および｛ｐ（x_Li）｝
^２を出力する乗算器、20a〜20cは加算器、21a〜21cはそ
れぞれを出力するレジスタ、22は前記レジスタ21aの出力とレジスタ21cの出力とを乗算し、を出力する乗算器、24はレジスタ21bの出力を乗算器22の出力で除算して類似度ｒを出力する除算器、25は値r_tがセツトされたレジスタ、
26は値r_tと類似度ｒとを比較しｒ≧r_tのとき“1"を出力
し、ｒ＜r_tとき０を出力する比較器、27はこの比較器28
から“1"が入力したとき全スキヤン領域において求めた
２値化のための閾値y_t＝（y_max＋y_min）/2を選択して出
力する一方、比較器26から“0"が入力したとき局所領域
において求めた２値化のための閾値を選択して出力する選択器、28は選択された２値化のた
めの閾値y_tと多値レベル文字データ濃度値ｙ（x_Li）と
を比較し、ｙ（x_Li）≧y_tのとき２値化データｂ（x_Li）
＝1,y（x_Li）＜y_tのとき２値化データｂ（x_Li）＝０を
出力する比較器である。

なお、29は前記の加算器10,レジスタ11,連結黒点数デ
ータメモリ12,MIN検出回路13,加算器14および距離変換
値データメモリ15から構成され、２値化されたデータに
対して距離変換回路、30は乗算器19a〜19c,加算器20a〜
20c,レジスタ21a〜21c,乗算器22および23,除算器24から
構成され、多値レベル濃度値データｙ（x_Li）と距離変
換値データｐ（x_Li）との類似度ｒを計算する類似度計
算回路、31はレジスタ25,比較器26,選択器27および比較
器28から構成された閾値選択回路である。また、第１図
（ｂ）において、メモリアドレスレジスタ16から局所領
域Ｌ（L₁〜L₄）の座標データを発生すると、多値レベル
濃度値データ２からその局所領域を示す座標データにお
ける多値レベル濃度値データｙ（x_Li）が出力し、距離
変換値データメモリ15からその局所領域を示す座標デー
タにおける距離変換値データｐ（x_Li）が出力し、加算
器18から局所領域Ｌ内の２値化のための閾値を出力する。

次に、上記構成による光学的文字読取装置の動作につ
いて第２図〜第８図を参照して説明する。まず、スキヤ
ナ部１は図示せぬ帳票に書かれた文字データを読取った
のち、デイジタル値に変換し、このデイジタル値に変換
された文字データD_inを座標値x_iのときの多値レベル濃
度値データｙ（x_i）として多値レベル濃度値データメモ
リ２に記憶する。そして、MAX MIN検出回路４はスキヤ
ンを行なつた全領域における濃度値の最大値y_maxと最小
値y_minを加算器５に出力する。このため、加算器５はこ
の濃度値の最大値y_maxと最小値y_minとから２値化のため
の閾値である（y_max＋y_min）/2を求めて比較器６に出力
する。したがつて、比較器６はこの閾値（y_max＋y_min）
/2と濃度値ｙ（x_i）と比較し、ｙ（x_i）≧（y_max＋
y_min）/2のときにはｚ（x_i）＝１を出力し、ｙ（x_i）＜
（y_max＋y_min）/2のときにはｚ（x_i）＝０を出力して２
値化し、この２値化されたデータｚ（x_i）は２値化レベ
ルデータメモリ９に格納される。一方周辺座標データ発
生部７および加算器８はある座標x_iの周辺の８近傍点に
対応する座標x_i＋u_j（ただし、ｊ＝１〜８）を作成す
る。このため、加算器10およびレジスタ11あある座標x_i
の８近傍点x_i＋u_iの２値情報ｚ（x_i＋u_i）を加算し、v_j
（x_i）＋ｚ（x_i＋u_i）を求めて連結黒点数データメモリ
12に格納する。そして、MIN検出回路13は座標x_iにおけ
る連結黒点数v_j（x_i）に関し各方向（ｊ＝１〜８）に対
してを求めて距離変換値データメモリ15に格納する。このよ
うにして、多値レベル濃度値データメモリ２には座標値
x_iのときの多値レベル濃度値データｙ（x_i）が格納さ
れ、距離変換値データメモリ15には座標x_iにおける連結
黒点数v_j（x_i）に関し、各方向（ｊ＝１〜８）におけるが格納される。すなわち、連結黒点数v_j（x_i）につい
て、第２図ではv₁（x_i）＝5,v₂（x_i）＝2,v₃（x_i）＝1,
v₄（x_i）＝2,v₅（x_i）＝4,v₆（x_i）＝1,v₇（x_i）＝０と
からなる距離変換値ｐ（x_i）は、となる。そして、第９図に示す入力データの濃度値を閾
値y_tに基づいて２値化した第11図に示すデータについて
領域分割すると第３図に示すことができる。そして、こ
の第３図に示す２値化データに対し距離変換値ｐ（ｘ）
を第４図に示すことができ、この各領域分割における濃
度値ｙ（ｘ）を第５図に示すことができる。ここで、y
_maxは全スキヤン領域における濃度値ｙ（ｘ）の最大値,
y_1maxは局所領域１における濃度値の最大値である。そ
して、類似度計算回路32は多値レベル濃度値データｙ
（x_Li）と距離変換値データｐ（x_Lj）との類似度ｒを計
算することにより、第６図に示すように各領域毎の類似
度ｒを示すことができる。なお、r_tは予め定めた値であ
る。そして、閾値選択回路33は第７図に示すように領域
１では局所領域より求めた２値化のための閾値（y_1max
＋y_1min）/2を選択し、領域２〜４では全スキヤン領域
より求めた２値化のための閾値（y_max＋y_min）/2を選択
することにより第８図に示すように領域１におけるイメ
ージを検出することができる。

本発明では、文字にかすれの発生していない領域で
は、濃度値と距離変換値の相関が大きくなるため、大局
的な領域から求めた閾値を選択する。そして、文字のか
すれの発生している領域では、濃度値と距離変換値の相
関が小さくなるため、居所的な領域ら求めた閾値を選択
するようにしている。

両者を選択する理由は、大局的な領域から求めた閾値
は、領域に対する適応性は小さいが安定性が高く、局所
的な領域から求めた閾値は、安定性が低いが適応性に優
れているためである。

なお、上述の説明ではかすれた部分のある文字の検出
について説明したが、これに限定せず、文字のつぶれに
ついても同様に検出できることはもちろんである。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、この発明に係る光学的文
字読取装置によれば、局所領域の濃淡データを考慮し類
似度の尺度を用い、２値化のための閾値を選択すること
により、かすれた部分がある文字イメージを検出するこ
とができるので認識性能を向上させることができる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および第１図（ｂ）はこの発明に係る光学
的文字読取装置の一実施例を示すブロツク図、第２図は
第１図（ａ）および第１図（ｂ）を説明するための連結
黒点数v_j（x_i）を説明するための図、第３図は領域分割
について説明するための図、第４図は各領域についての
距離変換値を示す図、第５図は各領域における多値レベ
ル濃度値データを示す図、第６図は各領域における距離
変換値と多値レベル濃度値データとの類似度を示す図、
第７図は各領域における２値化のための閾値選択を示す
図、第８図は第７図に示す閾値により入力文字データを
２値化した図、第９図（ａ）および第９図（ｂ）は入力
データおよび多値レベル入力文字データを示す図、第10
図は入力文字データの破線部Ａにおける断面濃度値を示
す図、第11図は濃度値を閾値y_tに基づいて２値化した図
である。１……スキヤナ部、２……多値レベル濃度値データメモ
リ、３……MAR、４……MAX・MIN検出回路、５……加算
器、６……比較器、７……周辺座標データ発生部、８…
…加算器、９……２値レベルデータメモリ、10……加算
器、11……レジスタ、12……連結黒点数データメモリ、
13……MIN検出回路、14……加算器、15……距離変換値
データメモリ、16……メモリアドレスレジスタ、17……
MAX・MIN検出回路、18……加算器、19a〜19c……乗算
器、20a〜20c……加算器、21a〜21c……レジスタ、22…
…乗算器、23……乗算器、24……除算器、25……レジス
タ、26……比較器、27……選択器、28……比較器、29…
…距離変換回路、30……類似度計算回路、31……閾値選
択回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】スキヤナから得られた入力文字の多値レベ
ル濃度値データを全スキヤン領域より求めた全域閾値に
より２値化した入力文字の２値レベルデータに対し、距
離変換として黒データからなる各黒画素から黒データの
集合で構成された文字の輪郭までの最小距離をデータと
してその黒画素に与える距離変換回路と、入力文字の領域を所望の分割領域に分割し、それぞれの
分割領域毎に前記各黒画素の多値レベル濃度値データと
前記距離変換値データの類似度計算を行う類似度計算回
路と、前記分割領域毎に、前記類似度計算回路により求めた類
似度の値に基づき前記全域閾値もしくは前記分割領域毎
に求めた２値化のための局所領域閾値どちらかを選択し
再び２値化を行う閾値選択回路とを備えたことを特徴とする光学的文字読取装置。