JP2812619B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原稿（入力帳票）に記
録されたバーコードデータ、文字データ、写真などの異
なる画像特性をもつ情報領域を識別して分離し、各領域
の画像特性に応じた画像処理を可能にする画像処理装置
に関する。また特に、分離されたバーコードデータを高
精度に２値コード化する手段も提供される。

【０００２】

【従来の技術】バーコード、文字、点画、写真などの画
像特性の異なる複数種類のデータが記録されている原稿
をＣＣＤなどで一律に読み取り、多値のビデオ信号に変
換した後、それぞれのデータに応じた画像処理を行う場
合、読み取り結果の画像の領域を、データの画像特性別
に切り分けることが必要とされる。

【０００３】たとえばバーコード領域については、バー
コードを走査して各バーコードの幅、間隔を検出し、２
値コードに変換する処理が行われる。また文字、点画の
データ領域では画素単位での単純な２値化処理が行われ
る。そして写真領域では、ディザ法などによる２値化を
行って擬似中間調変換処理が行われる。

【０００４】図１０は、画像特性別領域識別機能を備え
た従来の画像処理装置の構成を示す。図において、１
は、画像特性の異なる複数種類のデータが記録されてい
る原稿である。２は、原稿１をラスタ走査してビデオ信
号に変換するＣＣＤである。３は、ビデオ信号を各ライ
ンの画素単位で多値の画像データに変換するＡ／Ｄ変換
器である。４は、１ラインあるいは複数ライン分の画像
データを一時的に保持する入力バッファである。５は、
入力バッファ４に入力される順次のラインの画像データ
を調べて、画像特性別の領域切り出しを行う領域識別部
である。６は、領域識別部５が区分した画像特性別の各
領域の座標と画像特性種別（バーコード、文字、点画、
写真など）を登録する領域管理テーブルである。７は、
入力バッファ４に保持されていたラインごとの画像デー
タを順次格納する画像ファイルである。８，９，１０は
画像特性別の処理を行う画像処理部である。

【０００５】次に領域識別部５の機能について説明す
る。図１１は、ＣＣＤ出力のビデオ信号波形を示し、
（ａ）はバーコード領域の波形、（ｂ）は文字領域の波
形、（ｃ）は点画の波形、（ｄ）は写真領域の波形を表
している。図示の（ａ），（ｂ），（ｃ）のように、黒
インクの有無だけで表されるバーコード、文字、点画の
領域の画像は濃度の最大値と最小値の幅が大きく、濃度
勾配（波形のエッジ）が急峻であり、それぞれ固有の長
さの周期性をもっている。これに対して写真領域の画像
は、濃度の最大値と最小値の差が比較的小さく濃度勾配
がゆるやかであるという画像特性をもっている。

【０００６】領域識別部５は、これらの画像特性を利用
して画像領域の識別を行うソフトウェア機能であり、濃
度の最大値と最小値の差の検出、濃度勾配の検出、周期
性の検出などを行う複数のプログラムからなっている。
そして入力バッファ４に画像データが書き込まれるたび
に、これらの各機能を順次動作させて画像特性を調べ、
同じ画像特性をもつ領域を識別して、その領域の座標と
画像特性種別とを領域管理テーブル６に登録する。

【０００７】この領域識別部５の処理が済むと、入力バ
ッファ４の画像データは画像データファイル７に格納さ
れ、次のラインの処理が行われる。原稿１について全て
のラインの処理が済み、画像特性別の領域が決定される
と、各画像処理部８，９，１０は、それぞれが受け持つ
画像特性の領域を領域管理テーブル６から認識して、画
像データファイル７から該当する画像特性の領域のみを
取り出し処理する。たとえば画像処理部８はバーコード
領域のバーコードについてコード化処理を行い、画像処
理部９は文字領域についての２値化処理を行い、画像処
理部１０は写真領域についての２値化処理を行う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像処理装置に
おける画像特性別領域識別機能は、濃度の変化幅や勾配
などを検出して領域識別を行うためにいくつかのプログ
ラムを順次実行しなければならず、プログラム量が多く
なるとともに処理に時間がかかるという問題があった。

【０００９】本発明は従来よりも簡単な機構で高速高精
度に画像特性別の領域識別を行う手段を提供することを
目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、画像特性別の
領域識別を行う手段として、ニューロ機構（あるいはニ
ューロコンピュータ）を使用することにより課題の解決
を図るものである。

【００１１】図１は、本発明の原理図である。図におい
て、１１は入力画像データであり原稿面に対応する画像
空間が、濃度値をもつ画素のマトリックスによって構成
されている。

【００１２】１２はニューロ機構であり、入力画像デー
タ１１から順次小領域を切り出して画像特性を識別し、
画像特性種別を出力する。小領域は、１ライン上の連続
する８画素単位、あるいは８ライン上の８×８の画素マ
トリックス単位などの大きさで選択される。ＣＣＤ出力
信号波形の忠実なプロットに支障がない限り適当な画素
間隔でサンプリングしたものを入力とすることができ
る。

【００１３】１３は、画像特性識別データであり、入力
画像データ１１の画像空間に対応する画像空間を画像特
性別に区分けして示すデータである。

【００１４】

【作用】図１において、入力画像データ１１は、原稿を
ＣＣＤ等でラスタ走査し、読み取った画像信号をディジ
タル信号に変換して得られるものであり、画素マトリッ
クスのサイズは、解像度に応じて定まる。ニューロ機構
１２は、予め識別が必要な画像特性の種別についてサン
プル画像を用いた学習付けが行われている。ニューロ機
構１２の構成およびその学習付けの方法については、周
知の技術が利用できる。

【００１５】複数種の画像特性を識別するニューロ機構
１２は、学習付けされた複数種の画像特性を検出するフ
ィルタとして機能し、入力画像データ１１から順次切り
出して与えられる小領域の画素値に基づいて画像特性を
判定し、判定結果をその小領域に対応する画像特性識別
データ１３として出力する。入力画像データ１１の画像
空間を小領域で全て走査しつくし、画像特性の判定が終
了したとき、画像特性識別データ１３は図示されている
例のように、地図状に同一画像特性領域が区画された画
像空間を示すことができる。

【００１６】ニューロ機構を用いて画像特性識別するこ
とにより識別処理が高速化され、また処理対象の原稿の
画像に基づく動的な学習が可能であるため、実際の運用
における状況に対応して常に高精度の識別性能を保持さ
せることができる。

【００１７】

【実施例】図２は、図１におけるニューロ機構１２の実
施例概念図である。図２の（ａ）はニューロ構造を示
し、入力層１２ａと、中間層１２ｂと、出力層１２ｃと
で構成されている。中間層１５は複数層とすることがで
きる。入力層１４は、入力画像データのライン（主走査
方向）上の変位と濃度の成分をもつよう２次元に配列さ
れていて、変位に対する濃度変化の情報が与えられる。

【００１８】図２の（ｂ）は、ニューロの入力層１４に
与えるＣＣＤの出力信号波形を示し、適当にサンプリン
グされた複数のプロット点の信号が入力層１４に同時に
与えられる。このときのサンプリングでは、波形の極大
値と極小値が必ず選択されるようにサンプリング位置を
部分的に変更可能にする。

【００１９】出力層１６からは、識別された画像特性と
してバーコード、文字、点画、写真の４つの画像特性種
別が選択的に出力される。本発明実施例の全体構成は、
図１０に示される従来装置の領域識別部５を図１のニュ
ーロ機構１２で置き換えることによって容易に実現でき
る。ただしＣＣＤ出力信号波形をサンプリングする手段
が、入力バッファ４の後に付加され、また図１の画像特
性識別データ１３は、図１０の領域管理テーブル６に格
納される。

【００２０】次に、このようにして領域識別が行われた
結果に基づく画像処理の実施例として、バーコードの読
み取り処理について説明する。図３は、バーコード読み
取り処理を行う実施例装置の構成図である。図におい
て、１は原稿、２はＣＣＤ、３はＡ／Ｄ変換器、６はバ
ーコード領域の座標をもつ領域管理テーブル、７は画像
データファイル、８はバーコード読み取りを行う画像処
理部、１２は領域識別を行うニューロ機構、１４はディ
ジタルコンパレータ、１５はヒストグラム算出部、１６
は浮動スライス部、１７は平均スライス部、１８はバー
コードデコーダを示す。

【００２１】次に図４を用いて図３の画像処理部８の機
能について概略的な説明を行う。図４の（ａ）は原稿１
に記録されているバーコードの例であり、汚れやつぶれ
の雑音によってバーの幅が太くなったり、バー間がブリ
ッジされている状態を示す。図４の（ｂ）は、（ａ）に
示された読み取り位置でバーコードを走査して２値化し
た場合の読み取りエラーによる結果データを示す。また
図４の（ｃ）は、図４の（ａ）のような雑音の影響がな
い場合の正しい読み取り結果データである。

【００２２】図４の（ｄ）は、図３のディジタルコンパ
レータ１４によって単純２値化処理を行った後、ヒスト
グラム算出部１５によって垂直方向の画素の値を累積し
て作成した垂直ヒストグラムと、このヒストグラムを対
象に浮動スライス部１６が実行した浮動スライスを示
す。この場合雑音の影響がかなり軽減された読み取りが
可能であることがわかる。

【００２３】図４の（ｅ）は、ヒストグラム算出部１５
によってまず水平方向に画素値を累積し、水平ヒストグ
ラムを作成し、平均スライス部１７で雑音の影響を受け
る領域（斜線を付して示す）を検出する過程を示す。図
４の（ｆ）は、ヒストグラム算出部１５に、図４の
（ｅ）に示す斜線領域を除いた残りの領域で垂直方向に
画素値を累積させて垂直ヒストグラムを作成し、その結
果に平均スライス部１７が平均化スライスを実行した状
態を示す。この場合はさらに信頼性の高い読み取り結果
が得られる。

【００２４】バーコードデコーダ１８は、浮動スライス
部１６あるいは平均化スライス部１７のスライス出力を
選択してバーコード変換し出力する。原稿１の画像品質
が良好である場合は処理の速い浮動スライス部１６を使
用し、原稿１の画像品質が悪い場合は処理時間は長くな
っても信頼性の高い平均スライス部１７を選択する。

【００２５】図５、図６、図７を用いて浮動スライス処
理の詳細を説明する。図５は浮動スライス処理のフロ
ー、図６はヒストグラム例、図７は図６のヒストグラム
例に基づく浮動スライス処理結果を示している。

【００２６】図５においては垂直方向のヒストグラム
生成の処理段階を示す。ここで、Ｘ座標番号をｉ、Ｙ座
標番号をｊとし、ｖ_ijを座標Ｘ_i Ｙ_ijの画素の値（１／
０）、Ｖ_i を座標Ｘ_i における黒画素のカウント値（ヒ
ストグラムの高さ）を表すものとする。まずｉ，ｊの初
期値を０とし、ｖ_ijの値をＶ_i に加算する処理Ｖ_i ＝Ｖ
_i ＋ｖ_ijを、ｊの値がバーコードのバーの高さである最
大値に達するまで繰り返す。ｊがバーの高さに達したと
き、Ｖ_i の値をヒストグラム値として格納し、さらにｉ
＝ｉ＋１としてＸ座標を１つ進め、再び上記の処理を繰
り返し、ｉがバーコードの幅に達したときの浮動スラ
イス処理に移る。

【００２７】の浮動スライス処理の段階では、バーコ
ードの白黒交互の領域の幅をカウントする白カウントと
黒カウントが用いられる。まず白カウントと黒カウント
の格納アドレスを初期設定し、図示の式により浮動スラ
イスレベルＡを算出する。ここでｎは図６の２１に示さ
れるスライスレベル算出対象データを決定するための作
業番号である。

【００２８】ｎ＝０のときのスライス対象位置のヒスト
グラム値Ｖ０がＡよりも小さければ黒、大きければ白と
判定し、白カウントあるいは黒カウントの値は初めは０
なのでそれぞれの場合に１を設定し、ｎの値を＋１して
スライスレベルＡを再び算出し、Ｖ１をＡと比較してそ
の結果が黒のとき白カウントが０でなければ白から黒の
領域に切り替わったものとして、直前の白領域のカウン
ト値（白バー幅）を格納し、比較結果が白のときは同様
にして直前の黒領域のカウント値（黒バー幅）を格納す
る。次に現領域に対応する黒あるいは白のカウントを＋
１し、ｎを＋１更新してスライスレベル算出処理に戻
り、以後、バーコードの全領域がスライス処理されるま
で同じ処理を繰り返す。

【００２９】図６の例では、１９のバーコードイメージ
データから２０のヒストグラムが生成され、２１のＶ
_n-2 〜Ｖ_n+2 のスライスレベル算出対象データをｎにし
たがって順次選択しながらスライスレベルＡを算出し、
図７に示す例のように白／黒判定を行い、結果として
白、黒交互の領域の幅がカウントデータを用いて得られ
ることになる。この結果に基づき、バーコードデコード
処理が行われる。

【００３０】次に図８および図９を用いて、平均スライ
ス処理の詳細を説明する。図８は平均スライス処理のフ
ローであり、図９はヒストグラム例を示す。図８におい
て′は主走査方向（水平方向）のヒストグラム生成処
理段階、′は′で生成したヒストグラムから雑音影
響領域を判定する処理段階、′は雑音影響領域を除い
た残りの領域で垂直方向ヒストグラムを生成する処理段
階である。

【００３１】′の処理は、図５のの処理と生成する
ヒストグラムの水平／垂直の相違はあっても動作は類似
している。′ではヒストグラムＨ_j を求めると同時に
ヒストグラムの合計ＳＵＭを算出し、ヒストグラム平均
を求める準備も行っている。′の処理では、ＳＵＭの
値をバーの高さで除算して、ヒストグラム平均を求め、
この値をヒストグラムＨ_j が超えているときは雑音の影
響を受けているものとしてフラグをセットする処理をバ
ーの高さまで繰り返して、雑音影響領域を決定する。
′の処理では、フラグがセットされた雑音影響領域を
除いて黒画素をカウントし、垂直方向のヒストグラム生
成を行っている。点以外は、図５のの処理と同じであ
る。

【００３２】図９の例では、バーコードのイメージデー
タ１９に対して′の処理で２２の走査方向ヒストグラ
ムが生成され、′の処理で雑音影響領域２３が検出さ
れ、′の処理で垂直方向のヒストグラム２４が生成さ
れている。

【００３３】

【発明の効果】本発明により、多様な画像特性の情報が
混在している原稿の読み取りにおいて、任意の画像特性
をもつ領域の切り出しを迅速かつ高精度に行うことがで
き、画像処理の信頼性を高めることができる。

【００３４】またバーコード領域の読み取りにおいて、
雑音による画質の劣化があっても、エラーの少ない読み
取りが可能にされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】ニューロ機構の実施例概念図である。

【図３】バーコード読取り処理を行う実施例装置の構成
図である。

【図４】実施例装置のバーコード読取り機能の説明図で
ある。

【図５】本発明実施例における浮動スライス処理のフロ
ー図である。

【図６】浮動スライス処理のヒストグラム例の説明図で
ある。

【図７】浮動スライス処理結果の説明図である。

【図８】本発明実施例における平均スライス処理のフロ
ー図である。

【図９】平均スライス処理のヒストグラム例の説明図で
ある。

【図１０】従来の画像処理装置の構成図である。

【図１１】ＣＣＤ出力のビデオ信号波形図である。

【符号の説明】

１１ 入力画像データ １２ ニューロ機構 １３ 画像特性識別データ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06K 7/10 G06F 15/18 G06T 1/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿をライン走査して画素単位に読み取
   り、得られた画像情報中のバーコード領域を識別して２
   値化処理をする画像処理装置において、 バーコード領域内のバーコードを複数のラインで走査
   し、当該バーコード領域の画素の値をラインごとに累積
   して水平方向のヒストグラムを作成し、作成されたヒス
   トグラムの値から雑音の多いラインを識別し、当該雑音
   の多いラインを除いた残りの各ラインについて、ライン
   上の各対応する同一画素位置の画素の値を累積して垂直
   方向のヒストグラムを作成し、作成されたヒストグラム
   の値を固定の閾値でスライスしてバーコードを２値化す
   ることを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 原稿をライン走査して画素単位に読み取
   り、得られた画像情報中のバーコード領域を識別し２値
   化処理する画像処理装置において、 バーコード領域内のバーコードを複数のラインで走査
   し、当該バーコード領域の各ラインについてライン上の
   各対応する同一画素位置の画素の値を累積することによ
   って垂直方向のヒストグラムを作成し、作成されたヒス
   トグラムの値を浮動スライスすることにより２値化する
   ことを特徴とする画像処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、原稿を
   読み取り得られた画像情報中のバーコード領域を識別し
   て切り出すためにニューロ機構を設け、バーコード領域
   と他の情報領域のそれぞれの画像特性をニューロ機構と
   学習させて各領域を識別させることを特徴とする画像処
   理装置。