JP2800199B2 - 画像領域識別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は文字線画像等で表される２値画像と、写真
画像等で表される中間調画像の混在した文書画像中から
２値領域と中間調領域とを識別する文書画像領域識別装
置に関する。

（従来技術） 原稿中に含まれる２値画像と中間調画像をデジタル画
像として良好に再現させる場合には、２値領域と中間調
領域それぞれの特性に応じた処理を行う必要がある。そ
のため文字線画像と写真画像等の画像識別を行う必要が
ある。さらに通信における画像圧縮の向上等を考慮した
場合、画像識別は必須のものとなる。

従来の方式として例えば特開昭58−205376号公報記載
のものがある。文字線画像の濃度特性は第２図に示すよ
うに近接画素との濃度差が激しい特性を示す。一方、写
真画像の濃度特性は第３図に示すように、ゆるやかな濃
度変化を示す特性となる。上記従来の方式はこのような
２値画像と中間調画像の濃度特性の相違を利用して画像
を識別するものである。すなわちＭ×Ｎ画素のブロック
を単位にしてブロック内の最大濃度差を求め、濃度差が
しきい値よりも大きな場合は２値領域、小さい場合は中
間調領域として識別する方式である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この従来の方式は、基本構成部分に多
値データを用いてＭ×Ｎ画素内の濃度差を求めるためハ
ード構成が大きくなってしまう。さらに、中間調画像中
に存在するエッジ成分も検出し、文字領域と誤認するた
め中間調画像の画品質が劣化する。また、小さな文字の
ように濃度特性が中間調画像と似ているものに対しては
中間調処理を行うため小さな文字の画品質が劣化すると
いう欠点があった。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消するものであ
り、文書画像中の文字線画像と写真画像の識別を簡単な
ハード構成で行うことができるようにすることを目的と
するものである。さらに従来方式に対して、中間調領域
のエッジの誤認を防ぎ、さらに小さな文字の再現性を高
めて、良好な再生画像を得ることを目的とするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、２値画像と中
間調画像の混在する多値の文書画像を複数のしきい値で
２値化処理をする２値化手段１と、その２値化手段１に
より２値化して得られた複数の画像に対してそれぞれエ
ッジを検出するエッジ検出手段２と、そのエッジ検出手
段２によって得られた複数のエッジ検出画像の論理積演
算を行う論理積演算手段３と、その論理積演算手段３に
よって得られた画像を各Ｍ×Ｎ画素のブロック内に存在
する黒画素の数により２値画像領域と中間調領域を識別
する領域判定手段４とを備えている。

本発明の一態様によれば、領域判定手段４は、論理積
演算手段３によって得られた画像を着目画素を中心とす
るＭ×Ｎ画素のブロックで扱い、Ｍ×Ｎ画素内に存在す
る黒画素の数により着目画素の２値画像領域と中間調領
域を識別するよう構成される。

（作用） 文字、線画像等で表される２値画像と、写真画像等で
表される中間調画像の混在した多値の入力画像は、２値
化手段１により２値化する。第５図あるいは第６図に示
すように、しきい値１およびしきい値２の２つのしきい
値（一般的には複数のしきい値）により、それぞれ２値
化処理を行なう。

異なるしきい値で２値化された２つの画像のエッジを
エッジ検出手段２により検出する。

エッジ検出手段２の２つの画像出力は論理積演算手段
３により論理積（AND）の演算が施される。

第５図に示すように文字画像は２つのしきい値による
２値化の結果はほとんど変らず、それらの２値化画像の
エッジ検出結果もほぼ一致する。従って、AND演算によ
ってもエッジは残り、しかもエッジの数は多い。他方、
中間調画像は第６図に示すように文字画像は２つのしき
い値による２値化の結果は大幅に変っており、それらの
２値化画像のエッジ検出結果も一致しない。従って、AN
D演算によってエッジ成分はなくなってしまう。これら
の特性の相違を利用して領域の判定を行なう。

即ち、領域判定手段４は論理積演算手段３によって得
られた画像を各Ｍ×Ｎ画素のブロック内に存在するエッ
ジ成分の数即ち黒画素の数により、２値画像領域と中間
調領域を識別する。

本発明は、入力された画像の初期の段階で２値化し、
エッジ検出処理、論理積演算処理、領域判定処理等の画
像領域識別処理の大部分を２値データとして取り扱うの
で、それらの処理を行なうハード構成を簡略化すること
ができ、速度も速くなってリアルタイム処理が可能とな
る。また、本発明によれば、複数のしきい値により２値
化し、それぞれのエッジ成分を求め、これらの論理積演
算処理により文字のエッジ成分を確実に検出すると共
に、中間調画像中に存在するエッジ成分をほぼ完全に除
去するので、小さな文字の再現性がよくなり、中間調画
像の画品質が従来に比べ大幅に向上する。

また、領域判定手段を、論理積演算手段によって得ら
れた画像を着目画素を中心とするＭ×Ｎ画素のブロック
で扱い、Ｍ×Ｎ画素内に存在する黒画素の数により着目
画素の２値画像領域と中間調領域を識別するよう構成し
た本発明の態様においては、領域判定を画素ごとに行な
うため、領域判定に対する誤判定が少なくなると共に、
小さな文字の再現性が一層高くなり、高画質の再現が可
能となる。

（実施例） 以下、実施例に基づいて本発明の内容を詳細に説明す
る。

第４図は、本発明の画像領域識別装置の実施例である
文字／写真識別処理部を含む画像処理装置の一例を示す
ものである。

入力画像は文字／写真識別処理部11、文字処理部12お
よび中間調処理部13にそれぞれ入力される。文字／写真
識別処理部11は、文字領域と写真領域の識別行ない、そ
の識別結果を画像合成部14へ与える。文字処理部12は、
入力画像を文字画像とみなして、全て文字画像の属性に
適した処理を行ない、処理結果を画像合成部14へ入力す
る。また、中間調処理部13は、入力画像を中間調画像と
みなして、全て中間調画像の属性に適した処理を行な
い、処理結果を画像合成部14へ入力する。

画像合成処理部14は、文字／写真識別処理部11の領域
判定の結果をもとに、判定結果が文字領域である画素に
対しては文字処理部12の出力を画像出力として選択し、
判定結果が写真領域である画素に対しては中間調処理部
13の出力を画像出力として選択するよう画像出力を切り
替えることにより、それぞれの画像の属性に適した画像
を出力する。

文字／写真識別処理部11の領域判定の原理をまず説明
する。

入力画像信号は第２図および第３図に示すようにそれ
ぞれの属性に応じた濃度特性を有する。このような特性
を有する画像に対して２種類のしきい値を適用した場合
の模式図を第５図および第６図に示す。この図でしきい
値１は通常の文字に対するしきい値であり、しきい値２
はしきい値１よりも低濃度を再生する値とする。文字画
像においては第５図に示すように文字と背景の部分で濃
度値に大きな差がある。そのため、しきい値１で２値化
した場合としきい値２で２値化した場合の２値特性はほ
とんど変わらない。

それに対して、中間調画像は第６図に示すように濃度
特性がゆるやかに変化するため、しきい値を変えること
により出力画像が異なる。

以上の特性の違いを利用して文字線画像と中間調画像
を識別することができる。具体的な手法としてエッジ検
出を用いる。第５図および第６図を用いて２値画像に対
してエッジ検出処理を行った場合の結果を示す。文字線
画像の場合はしきい値レベルを変えて２値化した画像の
間に変化が少ないため、エッジ検出の結果はほぼ同じ特
性を示す。それに対して中間調画像の場合はしきい値レ
ベルを変えて２値化した画像のエッジの位置は異なる。
従って、得られた２値画像に対してエッジ検出を行うと
エッジ検出結果は大きく異なる。そこで得られた２つの
エッジの出力結果に対してAND（論理積）をとる。文字
線画像は２つのエッジ検出位置に変化が少ないためAND
をとっても得られる画像はあまり変わらない。それに対
して中間調画像はエッジの検出位置が異なるため、AND
をとるとほとんどのエッジ成分は消えてしまう。

以上の様子を第７図に示す画像で説明する。第７図
（ａ）はオリジナル画像であり文字領域と中間調領域を
含んでいる。この画像に対して２種類の２値化を行い、
エッジ検出した画像を第７図（ｂ）（ｃ）に示す。中間
調画像においてはエッジ成分とともに疑似輪郭が検出さ
れている。それに対して文字領域は画像の変化が少な
い。第７図（ｄ）は第７図（ｂ）（ｃ）のANDをとった
結果である。中間調領域はエッジの一部が検出されるに
すぎないが文字領域は文字の輪郭が保持された形となっ
て抽出される。以上の処理の結果、中間調領域はほぼ除
去され、文字領域はエッジ成分、すなわち輪郭が保存さ
れた状態となって出力される。そのため、中間調領域は
黒画素の数が少ないのに対して、文字領域では黒画素の
数が多い特徴を示す。

領域判定処理においては上記の特徴を利用してＭ×Ｎ
画素内の黒画素数により文字領域と中間調領域を識別す
る。具体的な例を第８図で示す。同図（ａ）に示すよう
に中間調領域はほとんどエッジ成分を含まないが、同図
（ｂ）に示すように文字領域は輪郭が抽出されるため黒
画素を多く含む。以上の特徴により、領域内の黒画素の
数がしきい値よりも大きければ文字領域、少なければ中
間調領域とする。この場合のしきい値はＭ×Ｎ画素に対
してmax［M,N］即ち、ＭとＮの内の大きい方の値、が目
安となる。通常はこのような領域判定を一律固定的に分
割したＭ×Ｎ画素ブロック単位で行なうが、本実施例に
おいては注目画素を中心としたブロックを参照した画素
単位で行う。つまり注目画素の画像領域を判定するため
に近傍領域であるＭ×Ｎ画素を参照し、黒画素の数によ
り注目画素が文字領域であるか中間調領域であるかを判
定する。このように画素単位に領域判定をする理由は第
９図（ａ）に示すように、ブロック単位ではブロックの
位置によっては本来ならば文字領域と判定すべき領域を
中間調領域と判定する場合があるからである。それに対
して本実施例のように画素単位に判定する場合を考え
る。本実施例において文字領域は第９図（ｂ）に示すよ
うに、エッジの保持された状態、すなわち輪郭線の保持
された形となる。そのため、注目画素が文字領域であれ
ばそのエッジ成分の長さは最低でもブロックの１辺以上
になる。そのため、第９図（ａ）のブロック処理にみら
れるように、文字領域を中間調領域と誤認することを防
ぐことができる。

以上に詳述した領域識別の原理による文字／写真識別
処理部11の構成について説明する。

第10図は文字／写真識別処理部11の構成を示すもの
で、第１のしきい値により入力画像データを２値化する
２値化回路21と、第２のしきい値により入力画像データ
を２値化する２値化回路22と、２値化回路21,22の出力
を３ラインずつ並列にエッジ検出回路24,25に供給する
ためのラインメモリ23と、２値化回路21,22の出力画像
のエッジをエッジ検出フィルタで検出するエッジ検出回
路24,25と、そのエッジ検出回路24,25の出力のANDをと
るAND回路26と、AND回路26の出力を５ラインずつ並列に
領域識別回路28に供給するためのラインメモリ27と、着
目画素を中心とするＭ×Ｎ（この例は５×５）のブロッ
ク領域内の画素数により着目画素の画像領域を判定する
領域識別回路28とから成っている。

第12図はエッジ検出回路24,25の構成の一例を示すも
ので、３行３列（３×３）の画素のブロックのパターン
によってそのブロックの中央の画素がエッジ部分である
かを判定する。２値化回路21,22の出力にラインメモリ2
31,232、および233,234（第10図）を設けて並列な３行
のデータを作成し、さらにラッチ31,32によって２列分
のデータを蓄えて３列分のデータを同時に得ることによ
って、エッジ検出に必要な３×３画素のブロックを切り
出すことができる。３×３画素の中央の画素以外の８画
素はOR回路33およびNAND回路34の入力に供給され、OR回
路の出力はAND回路37の一方の入力に接続され、NAND回
路34の出力はAND回路36の一方の入力に接続されてい
る。３×３画素の中央の画素であるラッチ31の真中の出
力は、AND回路36の他方の入力に接続され、また、反転
回路35を介してAND回路37の他方の入力に接続され、AND
回路36,37の出力はOR回路38の入力に接続されている。
この論理演算によって、３×３画素が全て白画素の場合
と全て黒画素の場合、換言すれば３×３画素の領域内に
濃度差が存在しない場合にはエッジ出力はなく、それ以
外の濃度差が存在する白画素と黒画素の混合したパター
ンの場合には全てエッジ出力がある。このエッジ出力は
３×３画素の中央の画素がエッジ成分であるか否かを表
す信号である。

第11図に一例を示すような従来の多値画像のエッジ検
出フィルタではすべてのデータに対して積和演算が必要
であるが、本実施例の方式では２値データで処理するた
め特に積和演算を必要とせず、論理演算のみの簡単な構
成でエッジ検出をすることができる。

２つのエッジ検出回路24,25の出力はAND回路26によっ
てAND演算を行ない、前述のように中間調領域のエッジ
成分を除去し、文字領域のエッジ成分を残す。

第13図は領域識別回路28の構成例を示すもので、これ
はＭ×Ｎ（この例は５×５）画素の領域内の黒画素数に
よりその領域の中心画素の属する画像領域を判定するも
のである。第10図のAND回路26の出力は５ライン分のデ
ータを順次並列に供給するためにラインメモリ27を介し
て領域識別回路28に供給される。この５ライン分のデー
タに対して、カウンタ40は副走査方向の黒画素数をカウ
ントする。カウント結果の３ビットデータをラッチ41,4
2,43,44で遅延させ、主走査５ドット分の黒画素数をカ
ウンタ45でカウントする。このようにして５×５画素毎
の黒画素数をカウントすることができる。最後にこの画
素数をコンパレータ46でしきい値設定回路47に設定した
しきい値と比較して、しきい値よりも高い場合は５×５
画素内の中心画素は文字領域、低い場合は中間調領域と
判定する。

（発明の効果） 本発明は、入力された画像を初期の段階で２値化し、
エッジ検出処理、論理積演算処理、領域判定処理等の画
像領域識別処理の大部分を２値データとして取り扱うの
で、それらの処理を行なうハード構成を簡略化すること
ができ、速度も速くなってリアルタイム処理が可能とな
る。また、本発明によれば、複数のしきい値により２値
化し、それぞれのエッジ成分を求め、これらの論理積演
算処理により文字のエッジ成分を確実に検出すると共
に、中間調画像中に存在するエッジ成分をほぼ完全に除
去するので、小さな文字の再現性がよくなり、中間調画
像の画品質が従来に比べ大幅に向上する。

また、領域判定手段を、論理積演算手段によって得ら
れた画像を着目画素を中心とするＭ×Ｎ画素のブロック
で扱い、Ｍ×Ｎ画素内に存在する黒画素の数により着目
画素の２値画像領域と中間調領域を識別するよう構成し
た本発明の態様においては、領域判定を画素ごとに行な
うため、領域判定に対する誤判定が少なくなると共に、
小さな文字の再現性が一層高くなり、高画質の再現が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像領域識別装置の基本構成を示す図
である。 第２図は文字線画像の濃度特性を表した図である。 第３図は写真画像の濃度特性を表した図である。 第４図は本発明の一実施例の文字／写真識別処理部を含
む画像処理装置の概略の構成を示す図である。 第５図は文字画像の特性を表す模式図である。 第６図は中間調画像の特性を表す模式図である。 第７図は本発明の効果を説明するための図である。 第８図（ａ）および（ｂ）は中間調領域と文字領域のブ
ロック内のエッジ画像の相違の例を示す図である。 第９図（ａ），（ｂ）および（ｃ）はブロック識別の従
来方式と本発明の相違を説明するための図である。 第10図は本発明の実施例の文字／写真領域識別部の回路
構成を示す図である。 第11図はエッジ検出フィルタの一例を示す図である。 第12図はエッジ検出回路の構成の一例を示す図である。 第13図はブロック内の画素数により領域を判定する領域
識別回路の一例を示す図である。 １……２値化手段、２……エッジ検出手段、３……論理
積演算手段、４……領域判定手段、11……文字／写真識
別処理部、12……文字処理部、13……中間調処理部、14
……画像合成部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２値画像と中間調画像の混在する多値の文
   書画像を複数のしきい値で２値化処理をする２値化手段
   と、 ２値化手段により２値化して得られた複数の画像に対し
   てそれぞれエッジを検出するエッジ検出手段と、 エッジ検出手段によって得られた複数のエッジ検出画像
   の論理積演算を行う論理積演算手段と、 論理積演算手段によって得られた画像を各Ｍ×Ｎ画素の
   ブロック内に存在する黒画素の数により２値画像領域と
   中間調領域を識別する領域判定手段と を備えたことを特徴とする画像領域識別装置。
2. 【請求項２】領域判定手段が、論理積演算手段によって
   得られた画像を着目画素を中心とするＭ×Ｎ画素のブロ
   ックで扱い、Ｍ×Ｎ画素内に存在する黒画素の数により
   着目画素の２値画像領域と中間調領域を識別するもので
   あることを特徴とする請求項（１）項記載の画像領域識
   別装置。