JP2602124B2 - 画像認識装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は紙面に記載された文字あるいは図形を光学的
に読み取りその文字または図形を認識する画像認識装置
として利用する。本発明は多色刷りで印刷されたカラー
印刷の文書を各色の画像に分離し、分離された各々の色
ごとに文字または図形認識を行う画像認識装置に利用す
るもので、特に入力された色が分からない場合や着色な
どの認識した色にばらつきがある場合にも自動的に入力
された色ごとに分離して認識できるようにするものであ
る。

本発明は、多色印刷された印刷文書の文字を読み取っ
てデータベースを構築するための文字認識装置あるいは
地図や図面などの多色印刷された図形を含む印刷文書を
認識して、必要な図形あるいは文字を認識抽出して画像
処理を行う装置に利用できる。

〔概要〕

本発明は、紙面を走査して得たカラー画像信号を処理
して文字または図形認識を行う装置において、 光学的に読み取るカラー紙面を各色毎の画像に分離し
てそれぞれの色の紙面毎に文字または図形認識を行うこ
とにより、 カラー印刷された文書に対しても文字または図形認識
ができるようにするものである。

〔従来の技術〕

印刷された文書の文字を読み取るための文字認識装置
が知られている。この文字認識装置は、白を背景として
黒で印刷された文字を読み取るものである。このような
文字認識装置で、例えばカラーの紙面上の文書を処理し
ようとすると、読み取り装置で入力した結果が白背景と
する黒文字と見なせる場合には正常に文字認識を行うこ
とができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、白背景に黒で文字が印刷され、その背景に赤
で例えばイラストが描かれている紙面では、読み取り結
果では文字とイラストが重なって正しく文字認識ができ
ない問題がある。また緑の背景に赤い文字で印刷された
紙面では、読み取り結果がすべて同じ色となるため正し
く文字を認識することができない。

さらに印刷された文書では、印刷の状態や印刷後の褐
色などによって同じ色であることは少ない。このため、
カラー画像信号として入力されても、読み取られた色は
文書ごとにばらつきがあり、このばらつきのため、読み
取られた画像信号がどの色に属するかを判定し分離する
ことが難しく、外部から色の数値を入力してそれぞれの
色に分離することはできても、読み取ったカラー画像信
号をそれぞれの色に自動的に分離することは難しい問題
があった。

本発明は上述の問題を解決するもので、複数の色で印
刷され、その印刷された部分が重なり合っていても、背
景や文字の色に関わりなく正しく文字または図形認識を
行うことができる画像認識装置を提供することを目的と
する。

さらに本発明の目的は、入力された画像信号の色の分
布にばらつきがあっても、どの色に属するかを自動的に
決定でき、自動的に各画素を色ごとに分離して文字また
は図形認識ができるようにするものを提供することにも
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、紙面を走査して画像信号を得る読み取り手
段と、この読み取り手段で得た画像信号から文字または
図形認識を行う画像認識手段とを備えた画像認識装置に
おいて、 上記読み取り手段は、カラー紙面を読み取って色情報
を含む画像信号を得る手段を含み、上記読み取り手段で
得た画像信号の色空間での分布に基づいて上記読み取っ
た画像信号を色ごとに分離する色分離手段を備え、上記
画像認識手段は、この分離された色毎の画像信号から個
別に文字または図形認識を行う手段を含むことを特徴と
する。

上述の色分離手段は、読み取った画像信号をRGB空間
上に展開する第一演算手段と、展開された画像信号を分
離すべき色数の色の集合に分離しこの集合の重心を求め
る第二演算手段と、求めた重心を中心点として、どの中
心点に各画素が属するかを判定して色ごとの画像信号に
分離する第三演算手段とを含むことを特徴とする。

さらに色集合の重心を求める第二演算手段は、色集合
に分離するための中心点を初期値として設定する手段
と、この中心点とそれぞれの画像信号のRGB空間上での
距離を演算し、その距離に基づいて各画像信号を色集合
に群分けする手段と、群分けされた色集合の重心を演算
する手段とを含み、求めた重心と設定された中心点とが
収束するまで上記演算過程を繰り返す手段を含むことが
できる。

〔作用〕

紙面を走査して得たカラー画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの各
成分を含む色情報とする。この色情報のRGB空間におけ
る分布から、RGB空間での識別すべき色の重心を求め
る。この重心を識別すべき色の中心点として、上述の画
像信号の各点がどの色の中心点に最も近いかを計算し
て、最も近い中心点の色に属すると判定して画像信号を
色ごとに分離する。

判定された色ごとの集合をその色の画像とすることに
より、各色ごと紙面に分離されるので、分離された色毎
に周知の文字または図形認識を行うことによりカラー紙
面の文字または図形認識を行う。

〔実施例〕 以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。

なお、以下の実施例の説明では文字認識を行う装置の
例で説明するが、カラー印刷された図面などの図形認識
を行うものにおいても同様に実施できる。

第１図は、本発明一実施例の文字認識装置の構成を示
すブロック図である。この実施例は、多色印刷された紙
面を光学的に走査してカラー画像信号を得る画像入力部
１と、入力された画像信号を色ごとに分離する処理を行
うプロセッサ部２と、各種処理後の画像記憶を行うメモ
リ部３と、各色ごとに分離された画像信号から文字認識
を行う文字認識部４とを備えている。このプロセッサ部
２は、入力された画像信号の色情報をRGB空間にプロッ
トしてRGB空間分布を演算するRGB空間分布演算手段21、
各画像信号を各色ごとに分離する分離手段22を備えてい
る。また、メモリ部３は、入力されたカラー画像信号を
記憶するカラー画像メモリ31と、RGB分布情報を記憶す
るRGB分布メモリ32と、各色ごとに分離された分離画像
信号を記憶する分離画像メモリ33とを備える。

すなわち、本実施例は、紙面を走査して画像信号を得
る読み取り手段の画像入力部１と、この画像入力部１で
得た画像信号から文字認識を行う文字認識手段として文
字認識部４を備えた文字認識装置において、 上記画像入力部１は、カラー紙面を読み取って色情報
を含む画像信号を得る手段を含み、上記読み取り手段で
得た画像信号の色空間での分布に基づいて上記読み取っ
た画像信号を色ごとに分離する色分離手段としてとプロ
セッサ部２とメモリ部３とを備え、文字認識手段として
の文字認識部４は、この分離された色毎の画像信号から
文字認識を行う手段を含むことを特徴としている。

さらに、上記プロセッサ部２は、読み取った画像信号
をRGB空間上に展開する第一演算手段と、展開された画
像信号を分離すべき色数の色の集合に分離したこの集合
の重心を求める第二演算手段と、求めた重心を中心点と
して、どの中心点に各画素が属するかを判定して色ごと
の画像信号に分離する第三演算手段とを含むものであ
る。

次に本実施例の動作を第２図ないし第４図のフローチ
ャートを参照して説明する。まず、第２図に示すよう
に、本実施例による処理は、次のステップによって行わ
れる。

画像入力部１で読み取った紙面の各画素ごとのカラ
ー画像信号を得る（S1）。

入力されたカラー画像信号の色情報をRGB空間上に
展開する（S2）。

入力された色情報をそれぞれの色の集合に分離する
ために、色の中心点を設定して色の集合の重心を求める
演算を行い、この演算を別途外部から指示される識別す
べき色数のＮ個の色集合の重心に収束するまで行う（S
3）。

求めた色集合の重心との距離によって、各画素の画
素信号がどの色に属するかを判定して各画素の画像信号
を色ごとに分離する（S4）。

分離された色ごとの画像信号を文字認識してその認
識結果を出力する（S5）。

次に第３図に基づいて詳細にその処理動作を説明す
る。

まず、画像入力部１で多色印刷されたカラー紙面を光
学的に走査して読み取り、赤、緑、青の３色（RGB）各
々256階調で表現される画像信号に変換する（S11）。こ
の画像信号への変換は通常のカラー画像の読み取り装置
を用いて行う。そして、この画像信号はカラー画像メモ
リ31に読み取ったページ毎に記憶する（S12）。以下の
色分離および文字認識はページごとに処理するものであ
るため、上述の読み取り処理はページ単位に行う。

カラー画像メモリ31に記憶されたページ単位の画像信
号をRGB空間に展開し、その結果をRGB分布メモリ32に記
憶する（S13）。このRGB空間への展開は、各画素の画像
信号をRGB空間上にプロットするものである。このRGB空
間での座標位置から以下の処理により、画像信号を各色
の画像に分離する。

すなわち、読み取った各画素の画像信号をRGB空間上
に展開すると、各色ごとに色集合が形成される。この色
集合は読み取った画像の色のばらつきなどにより、ある
分布を形成する。この色集合の重心位置を求め、各画像
信号がどの色集合に属するかを決定すれば読み取った画
像を色ごとに分離することができる。本実施例では、こ
の色集合の重心位置を１色の場合の中心位置を求めてこ
れを初期値とすることから始めて、印刷された色に対応
して入力される識別すべきＮ個の色集合の重心位置を順
次演算して求めることによって、分離すべき色ごとの重
心位置を求める。

そこで、各画素の画像信号をそれぞれの色ごとに分離
する処理を以下で説明する。

まず、分離する色数Ｎが入力される（S14）。この色
数Ｎは読み取る文書に印刷されている色数を示すもの
で、例えば赤、黒、白の３色である場合にはＮは３であ
り、これはプロセッサ部２に対して別途指示される。

そして、Ｎ＝１のときの色集合の重心の位置を演算し
て求め、これをｎ＝１のときの中心点Ｃ（１）とする
（S15）。この場合の色集合の重心位置は、例えばRGB空
間に展開された各画素全体の座標位置の平均を求めるこ
とにより得られる。

このステップS15で色数を１としたときの重心位置が
求められたので、次にｎにｎ＋１を代入して色数を２と
するときの重心位置を求める（S16）。まず、最初に求
めた中心点Ｃ（１）から少しずらした点を中心点Ｃ
（２）とする（S17）。そして、この中心点Ｃ（１）と
中心点Ｃ（２）とに、RGB空間に展開された各点が中心
点Ｃ（１）と中心点Ｃ（２）とのどれに属するかを求め
る（S18）。

第４図はこのステップS18をさらに詳しく説明するも
ので、各点とこの中心点Ｃ（１）〜Ｃ（ｎ）との距離を
計算して、最も距離の短い点をその色の中心点として中
心点の数にRGB空間上の点を分離するものである。すな
わち、RGB空間上に分布する１点をＰとする（S181）。
そして、その点Ｐと中心点Ｃ（１）〜Ｃ（ｎ）との距離
の２乗を求め、その値をｄ（１）〜ｄ（ｎ）とする（S1
82）。この求めたｄ（１）〜ｄ（ｎ）のうち最小のもの
がｄ（ｋ）であるとき、点Ｐは中心点Ｃ（ｋ）の色に属
するものとする（S183）。

これにより例えば２色であれば、全体が２つの色の重
合に分離できるので、２つの色集合の重心位置を演算
し、その重心位置をＣ′（１）、Ｃ′（２）とする（S1
9）。この重心位置を求める方法は前述の重心位置を求
める方法と同じである。

そして、中心位置Ｃ（１）、Ｃ（２）と重心位置Ｃ′
（１）、Ｃ′（２）とが一致して収束するまでこれを繰
り返す（S20、S21）。

上記の中心点Ｃ（１）〜Ｃ（ｎ）が分離すべき色数Ｎ
個のそれぞれの色集合の重心位置に収束するまで、この
演算を繰り返す（S23）。

Ｎ個の色集合の中心点が演算によって求まると、求め
た中心点Ｃ（１）〜Ｃ（ｎ）を各色の中心点とする（S2
4）。例えば赤、黒、白の場合は、それぞれRGB空間上の
赤、黒、白に属するRGB空間上の一点が中心点として決
定される。

分離すべき色の中心点が求まったので、読み取った各
画素の画像信号がどの色の中心点に属するかを決定する
（S25）。これは、各画素の画像信号のRGB空間上の位置
と求めた各色の中心点との距離を計算して、その距離の
２乗の値が最も小さい点とその画像信号の中心点とす
る。この処理はステップ18での処理と同様である。これ
により、各画素の画像信号が何色であるかが決定された
ので、カラー画像メモリ31に記憶されたページ単位の画
像信号を各色ごとの分離画像に分離して、分離画像メモ
リ33に記憶する（S26）。

この分離画像メモリ33に色ごとに分離されて記憶され
た画像信号を取り出し、文字認識部４で切り出して文字
認識を行う（S27）。このとき、背景色を除外して文字
認識を行う。これは例えば赤、黒、白印刷であると、白
は背景色となり、黒と赤を引いたものであるため、文字
認識するまでもないからである。文字認識部４は従来の
単色画像の文字認識装置を用いる。

なお、文字認識部４として図形認識を行うことが可能
な装置を利用すれば、文字だけでなく求める図形を抽出
する図形認識装置を構成することができる。この図形認
識装置は、多色印刷された地図の読み取りやあるいは多
色の図面の読み取りに利用でき、たとえばCAD装置など
の図面データベースを作成する際に利用することができ
る。

〔発明の効果〕

上述のように構成したため、本発明によれば異なる色
が重なりあって印刷されたような紙面でも、各色ごとに
紙面を分離することができるため、多色に印刷された文
書でも印刷された色ごとに文字あるいは図形認識をする
ことができる。

さらに本発明では、分離すべき色数に読み取った画像
を自動的に分離するため、外部から分離する色をRGB値
で指定することなく、各色に分離することができ、印刷
むらや褐色などがあってもそれぞれの色の集合の分布に
合致して分離した画像で文字や図形認識することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の文字認識装置の構成を示すブ
ロック図。 第２図は実施例文字認識装置の処理動作の概要を示すフ
ローチャート。 第３図は実施例処理動作を説明するフローチャート。 第４図は第３図のステップS18の詳細を示すフローチャ
ート。 １……画像入力部、２……プロセッサ部、３……メモリ
部、４……文字認識部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紙面を走査して画像信号を得る読み取り手
   段と、 この読み取り手段で得た画像信号から文字または図形認
   識を行う画像認識手段と を備えた画像認識装置において、 上記読み取り手段は、カラー紙面を読み取って色情報を
   含む画像信号を得る手段を含み、 上記読み取り手段で得た画像信号の色空間での分布に基
   づいて上記読み取った画像信号を色ごとに分離する色分
   離手段を備え、 上記画像認識手段は、この分離された色毎の画像信号か
   ら個別に文字または図形認識を行う手段を含み、 上記色分離手段は、 読み取った画像信号をRGB空間上に展開する第一演算手
   段と、 展開された画像信号を分離すべき色数の色の集合に分離
   しこの集合の重心を求める第二演算手段と、 求めた重心を中心点として、どの中心点に各画素が属す
   るかを判定して色ごとの画像信号に分離する第三演算手
   段と を含み、 前記第二演算手段は、 色集合に分離するための中心点を初期値として設定する
   手段と、 この中心点とそれぞれの画像信号のRGB空間上での距離
   を演算し、その距離に基づいて各画像信号を色集合に群
   分けする手段と、 群分けされた色集合の重心を演算する手段と を含み、 求めた重心と設定された中心点とが収束するまで上記演
   算過程を繰り返す手段を含む ことを特徴とする画像認識装置。