JP2851060B2

JP2851060B2 - 色識別装置

Info

Publication number: JP2851060B2
Application number: JP1175180A
Authority: JP
Inventors: 泰彦中野; 茂吉田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-07-06
Filing date: 1989-07-06
Publication date: 1999-01-27
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: JPH0340078A

Description

【発明の詳細な説明】〔目次〕概要産業上の利用分野従来の技術（第５図、第６図）発明が解決しようとする課題課題を解決するための手段（第１図）作用実施例（第２図、第３図、第４図）発明の効果〔概要〕色識別装置に係り、エッジ部分で無彩色については色がついたり、有彩色
については色が変化することによる書式分離情報に雑音
混入防止することを目的とし、原画像信号を色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）、輝度（Ｖ）に
より出力するHSV変換手段を備えた色識別装置におい
て、原画像の複数の画素で構成されるウインドウ区分内
の画素を前記彩度（Ｓ）について閾値を設けて彩度の高
い部分を有彩色部分の画素と定め、この有彩色部分の画
素の個数とこの画素部分の画素の色相値の和を求めて、
この有彩色部分の画素の色相を平均する色相平均化手段
を具備したことを特徴とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は色識別装置に係り、特にOCR伝票のようなカ
ラー文書の中で使用される文字とカラー書式とを正確に
分離するために使用される色識別装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

近年オフィスオートメーションが発展し、文書情報と
してカラー文書も取扱われるようになってきた。例えば
伝票の種類に応じて枠を異なるカラーで印刷すること等
が行われている。

ところで手書き文字読み取り用OCR等においては、文
字記入枠のような書式をドロップ・アウト・カラーと呼
ばれる特殊な色で印刷しており、読み取り時に光学的に
書式を除去し、文字だけ読み取って認識するようにして
いた。しかしこのような方式では、鉛筆、ボールペン等
の筆記用具とドロップ・アウト・カラーの分光特性に合
わせてフィルターを選ぶ必要があり、またドロップ・ア
ウト・カラーとして赤色系を使用するとき印鑑が見えな
くなることがある。また書式情報を活用できないことに
なる。

これを解決するため伝票等の原稿を３色の画像信号と
して読み取り、彩度；色相；輝度（以下S;Saturation,
H;Hue,V;Valueで表わす）に変換を行うとともに、彩度
で所定の閾値により無彩色と有彩色に分けた後、無彩色
の輝度を文字認識に用い、有彩色は色相を予め定めた複
数の閾値で２値または色数分の多値画像として出力する
HSV方式の識別方式が提案されている。

ところでHSV座標では、第５図に示す如きHSV座標領域
で背景、文字と文字記入枠領域等が示される。即ち、第
５図（Ａ）に示す如く、背景、文字は無彩色となるた
め、HSV座標内で内側の円筒の領域に入り、またカラー
の文字記入枠は有彩色となるため外側の中空円筒の領域
に入る。HSV交換後のこの性質を利用して、まずＳで閾
値をかけ無彩色である文字背景と、有彩色である文字記
入枠とを分離する。そして分離された無彩色からＶで閾
値をかけ、文字と背景とを区別する。一方、有彩色の方
は、伝票で用いる代表的な色について、第５図（Ｂ）に
示す如く、色相を分離する閾値を予め決めておき、この
閾値により予め定めた色数分の多値画像として識別す
る。

このため、従来では、第６図に示す如く、カラー伝票
の如き原稿43を読み取る画像読取部41と、色識別部42を
設ける。画像読取部41にはレンズL₁、L₂、L₃と、赤色光
を通過させる赤色フィルタRFと、緑色光を通過させる緑
色フィルタGFと、青色光を通過させた青色フィルタBF
と、赤色光を検出するチャージ・カップルド・デバイス
（CCD）C1、緑色光を検出するCCDC2、青色光を検出する
CCDC3の如き１画素単位の光電素子と、増幅器A1〜A3
と、アナログ信号をデイジタル信号に変換するADコンバ
ータADC1〜ADC3等が設けられ、また色識別部42にはHSV
変換回路50と、比較回路51〜53と、マルチプレクサ54、
55等が設けられる。

第６図において、画像読取部41のレンズL₁〜L₃、赤色
フィルタRF、緑色フィルタGF、青色フィルタBFと、CCDC
1〜CCDC3と、ADコンバータAD1〜AD3により、Ｒ、Ｇ、Ｂ
の３系統の光学信号系を構成して原稿43の３色分の画像
信号ライン単位に読み取り、ライン中の画像信号を１画
素単位のデイジタル信号に変換し、信号線Rl、Gl、Blに
よりこれらＲ、Ｇ、Ｂ信号をHSV変換回路50に伝達す
る。HSV変換回路50では、これらＲ、Ｇ、Ｂの３色分の
信号によりＳ信号、Ｈ信号、Ｖ信号に変換し、出力す
る。

次にＳ信号が比較回路51に入力され、予め定められた
閾値T_Sと比較される。第５図（Ａ）に示す如く、この閾
値T_Sは無彩色か有彩色かを分離するものであり、これよ
り小さいときは文字、背景とされ、大きいときカラー書
式とされる。即ち、比較回路51はＳ＜T_Sなら無彩色とみ
て例えば「０」を出力し、ＳT_Sなら有彩色とみて例え
ば「１」を出力する。

一方、Ｖ信号、Ｈ信号はそれぞれ比較回路52、53に入
力される。比較回路52には閾値T_Vが無彩色のうち文字と
背景の輝度を区別するため印加され、Ｖ信号がこれより
小さいとき黒部分即ち文字部分とする。比較回路53には
閾値T_Hが色を区別するため印加されている。第５図
（Ｂ）に示す如く、この閾値T_Hは、T₁が赤と黄を区別す
るもの、T₂が黄と緑を区別するもの、T₃が緑とシアンを
区別するもの、T₄がシアンと青を区別するもの、T₅が青
とマゼンタを区別するものである。そして閾値T₁以下で
赤であり、T₅以上がマゼンタである。従って第５図
（Ｂ）より類推されるように、文字記入枠が１色、つま
り書式のカラーが１色なら区別する必要はないが、２色
例えば２種類の書式を区別するときなら閾値１個、３色
なら閾値２個、以下同様に６色を区別するときなら閾値
５個というように伝票等に用いられる色数によりその閾
値と値と個数を決めておく。

なお、比較回路52は、入力されたＶ信号を閾値T_Vと比
較し、Ｖ＜T_Vなら文字とみて例えば「１」を出力し、Ｔ
T_Vなら背景とみて例えば「０」を出力する。さらにこ
の比較回路52の出力信号は、前記比較回路51の出力によ
り制御されるマルチプレクサ54により無彩色部分は、即
ちＳ＜T_Sの場合にはそのまま出力されるが、ＳT_Sつま
り有彩色の文字記入枠の部分は、マルチプレクサ53に伝
達されている「０」が出力され、ドロップ・アウト・カ
ラーを用いて読み取ったのと同様に除去される。なお、
マルチプレクサ54の出力信号S₄は、その後段の文字認識
部（図示省略）に伝達される。

マルチプレクサ55は、マルチプレクサ54と逆に、比較
回路51から「１」が伝達されるとき、比較回路53の出力
が、つまり文字記入枠情報がそのまま出力され、比較回
路51から「０」が伝達されたとき、即ちＳ＜T_Sつまり無
彩色のとき、マルチプレクサ55に伝達されている「０」
が出力される。

〔発明が解決しようとする課題〕

実際に原稿43を画像読取部41で読み取るとき、フラッ
トベッド型のスキャナが使用されるので、カラーで読み
取ると、通常３色（例えばRGB）の色間で２画素または
２ライン程度の位置ずれが生じる。これは、例えばRGB
の階調が等量であるとき、その画素の色は無彩色になる
が、例えば文字のエッジでは色バランスが崩れるため色
がつき、有彩色に変わる。一方、有彩色についてはエッ
ジで色が変化するが無彩色になることはない。従って前
記第４図に記載の手法により、彩度で閾値をかけると有
彩色として分離した書式情報に文字の輪郭（エッジ）部
分が雑音として混入し、文字切り出し情報としてそのま
までは使用しにくい欠点があった。また色ずれがあるた
め、特定の色の書式の抽出をするにも困難があった。

従って本発明の目的は、このような問題点を解決した
色識別装置を提供することである。

〔課題を解決するたの手段〕

前記目的を達成するため、本発明では、第１図（Ａ）
に示す如く、画像領域Ｐを例えば横方向16画素縦方向４
画素の如きウインドウW₀₀〜W₄₅に分割し、各ウインドウ
内における有彩色部分の色相を平均化する。なお第１図
（Ａ）は80×20画素を６×５の30ウインドウ分割した状
態を示す。

このような色相平均化のために、第１図（Ｂ）に示す
如く、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号からＨ、Ｓ、Ｖ信号を得るHSV変
換回路10、Ｓ信号を有彩色か無彩色に分離するための閾
値T_Sと比較する比較器11、ウインドウ内の有彩色の色相
を平均化する色相平均化部12を設ける。この色相平均化
部12は、アンドゲート13、加算器14、ラインメモリ15、
レジスタ16、メモリカウンタ17、メモリ制御部18、平均
化部19を具備している。

今、第１図（Ａ）の画素領域ＰをウインドウW₀₀からW
₀₅方向つまり主走査方向に走査する。このとき１ウイン
ドウ当たり４ラインで走査されるので、ウインドウW₀₀
〜W₀₅は走査ラインl₀〜l₃で走査される。

まず、走査ラインl₀で走査されたことにより得られた
Ｒ、Ｇ、Ｂ信号が、第１図（Ｂ）に示すHSV変換回路10
に入力され、各画素毎にＨ、Ｓ、Ｖ信号にそれぞれ変換
される。Ｓ信号は比較器11に入力され、閾値T_Sより大き
い画素部分つまり有彩色画素と判断された画素のみ比較
器11より「１」が出力される。したがってアンドゲート
13からこの有彩色のＨ信号つまりＨ値が加算器14に入力
される。加算器14の一方の入力は、初めのラインl₀につ
いては「０」であり、ラインメモリ15は画素領域の１ラ
イン分の画素に対するメモリ容量を持つので、ラインメ
モリ15に前記ウインドウB₀₀〜B₀₅の画素対応の有彩色の
Ｈ値が記入される。なお、このラインl₀方向の処理のと
き、メモリカウンタ17が比較器11の出力「１」の数をカ
ウントする。このときメモリ制御部18はラインl₀の16画
素毎にメモリカウンタ17のカウント値を読み保持する。

次にウインドウW₀₀〜W₀₅に対しラインl₁方向における
同様な処理が行われるが、このとき、ラインメモリ15は
前記ラインl₀方向の処理により得られた１ライン分の画
素に対するＨ値が保持されている。従って、ラインl₁方
向における処理について、まず第１図（Ａ）における画
素E₁₀のＨ値が、画素E₁₀に対して比較器11より「１」が
出力されるとき、アンドゲート13を経由して加算器14に
印加され、このとき、ラインメモリ15の画素E₀₀につい
てのＨ値がレジスタ16に一時保持される。これが加算器
14に伝達されるので、結局加算器14では画素E₀₀とE₁₀と
の加算値が出力され、ラインメモリ15に保持される。そ
して次にラインメモリ15から画素E₀₁のＨ値がレジスタ1
6に一時保持されるので、加算器14では画素E₀₁とE₁₁の
Ｈ値が加算され、ラインメモリ15に保持される。このよ
うにしてラインl₁方向の走査によりラインl₀との加算処
理が行われる。それからラインl₂方向の処理により画素
E₂₀のＨ値がアンドゲート13を経由して加算器14に伝達
され、今度は（E₀₀＋E₁₀）との加算が行われる。このよ
うにしてラインl₃方向の走査が行われたとき、ラインメ
モリ15には、この４回の加算結果が画素の走査位置対応
に応じて保持される。このとき、メモリ制御部18には、
走査ラインl₀〜l₃について、ブロック毎にその有彩色個
数に応じたデータが保持される。従って、メモリ制御部
18は、平均化部19に対し、各ウインドウ対応にラインメ
モリ15に保持したＨ値と有彩色個数に応じたデータを出
力するので、平均値化部19は、後述するように、これに
もとづき、各ウインドウ毎のＨ値の平均値つまり色相の
平均値が算出される。

〔作用〕

本発明により各ウインドウ毎に色相平均値が算出さ
れ、同一ウインドウ内の有彩色部分をこの平均値で置換
する。これにより色相が平均値化され、つまり、特定エ
ッジ部分に濃い色が離散的に存在する場合でもこれが薄
められること、即ち色分布が狭くなるので閾値で色分け
することが容易となる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第２図及び第３図にもとづき説明
する。

第２図は本発明の一実施例構成図、第３図（Ａ）はメ
モリ制御部と平均化部の詳細図、第３図（Ｂ）はテーブ
ルの詳細図である。

第２図において、第１図と同記号部分は同一部分を示
し、１は画像読取部であって第５図の画像読取部41に対
応するもの、２はカラー伝票の如き原稿であり第５図の
原稿33に対応するもの、20は比較器であって明度を示す
Ｖ信号を閾値T_Vと比較してこれより低ければ文字部分と
みて「１」を出力するもの、21はアンドゲートであって
比較器20が「１」を出力したときに比較器11より「０」
つまり無彩色と判別されたとき、インバータ22が「１」
を出力することにより「１」を出力するものであり、換
言すればこのアンドゲート21から文字信号「１」を出力
するものである。

23はヒストグラム用メモリであり、平均値部19により
平均値された値をウインドウサイズ分（第１図（Ａ）に
示す例では16×４）だけヒストグラム用メモリ23に出力
し、色相のヒストグラムを作成するもの、24は閾値設定
部であり、ヒストグラム用メモリ23に保持されたヒスト
グラムを基に、色相のヒストグラムの谷の部分の閾値を
設定し、ルックアップテーブル25を作成するもの、25は
ルックアップテーブルであり、２枚目の原稿からは平均
化部19を通ったＨ値がこのルックアップテーブル25を参
照しながら色（色番号）が決定されるものである。な
お、ヒストグラム設定及びルックアップテーブル作成手
順については、本出願人よりすでに特許出願済みであ
り、本発明の対象とする色にじみ補正に直接関係がない
ので詳細な説明については省略する。

本発明は、前記の如く、各ウインドウ毎の有彩色部分
の平均値を求めるものであるが、そのために各ウインド
ウの有彩色部分の画素の個数とこの画素部分のＨ値の和
との２つを求めることが必要である。

この、ウインドウ内の有彩色部分の画素の個数を求め
るため、例えば、第３図に示す如く、メモリ制御部18に
ウインドウの縦幅である画素数４（０〜３）をカウント
する第１カウンタ31と、ウインドウの横幅である画素数
16（０〜15）をカウントする第２カウンタ32と、テーブ
ル33と、制御部34を設ける。勿論この第１カウンタ31、
第２カウンタ32はラインl₀〜l₃の走査と同期してカウン
ト動作を行う。

メモリカウンタ17には比較器11より有彩色画素が
「１」として出力されるので、先ずラインl₀の状態で走
査されるとき、第１カウンタ31は０をカウントしてい
る。そして第２カウンタ32は０から起動し、15をカウン
トすると、制御部34はメモリカウンタ17を読み取り、そ
のカウント値をテーブル33に記入し、メモリカウンタ17
をリセットする。したがって、第１図（Ａ）のウインド
ウW₀₀、W₀₁……について走査ラインl₀のスキャンにもと
づき、第３図（Ｂ）に示す如く、初めの16画素について
メモリカウンタ17がカウントした有彩色数A₀がそのカウ
ント区分C₀に記入され、次の16画素についてメモリカウ
ンタ17がカウントした有彩色数B₀が２番目のカウント区
分C₁に記入される。このようにして走査ラインl₀に対す
る横方向のウインドウ数がＮのとき、走査ラインl₀に関
しＮ個のデータ（A₀〜N₀）がカウント区分C₀〜C_N-1に記
入される。同様に走査ラインl₁〜l₃についてもそれぞれ
の有彩色数カウント値がそれぞれのカウント区分に記入
され、第３図（Ｂ）に示す如き、データが得られる。な
おこのテーブル33へのデータの書き込みは、第１カウン
タ31によりl₀〜l₃が与えられ、また第２カウンタ32によ
りC₀〜C_N-1が与えられることによりそのアドレスが指定
される。

このようにして横方向の１列のウインドウに対し所定
の回数の走査（この実施例の例では４回）が行われたと
き、制御部34は今度はウインドウW₀₀における有彩色数
を求めるために、テーブル33より走査ラインl₀〜l₃に対
するカウント区分C₀のデータA₀、A₁、A₂、A₃を読み出し
てこれらを順次平均化部19の第２演算部36に送出する。
これにより第２演算部36はA₀＋A₁＋A₂＋A₃を演算し、こ
れを一旦保持する。

このとき、メモリ制御部18は、ラインメモリ15から前
記ウインドウW₀₀に対応する16画素のデータをレジスタ1
6を経由して第１演算部35に順次出力する。これはメモ
リ制御部18における制御部34の制御により行われる。第
１図について説明した如く、このときラインメモリ15の
各区分には、走査ラインl₀〜l₃による縦の画素のＨ値の
加算値がそれぞれ記入されているので、これらを第１演
算部35で加算することにより、ウインドウW₀₀における
Ｈ値の和が得られることになる。そしてこのＨ値の和を
第２演算部36に送出し、前記（A₁＋A₂＋A₃＋A₄）で割算
することによりこのウインドウW₀₀における閾値T_S以上
の有彩色画素のＨ値の平均値を得る。

次に制御部34はテーブル33よりカウント区分C₁のデー
タメモリ15よりウインドウW₀₁に対応する16画素の各Ｈ
値のデータを、同様に第１演算部35に送出してこれらを
加算し、ウインドウW₀₁における有彩色画素の和を求
め、これを第２演算部36において（B₀＋B₁＋B₂＋B₃）で
割算することによりウインドウW₀₁における閾値T_S以上
の有彩色画素のＨ値の平均値を求める。

このようにして横方向のウインドウW₀₀、W₀₁……に対
する平均値の算出が終わると、次の列のウインドウ
W₁₀、W₁₁、W₁₂……に対する走査ラインl₀〜l₃方向のス
キャンデータが順次出力される。そしてこれらに対して
同様な処理が行われ、各ウインドウに対してそのＨ値の
平均値が求められることになる。

なお、４ライン分の加算値がラインメモリ15に揃う
と、新しいＨ信号の入力を中断する。そして、前記の如
く、ウインドウW₀₀、W₀₁……に対する平均値が計算され
るが、１枚目のトレーニング原稿の読み取りでは、平均
化された値をウインドウサイズ分（この例では16×４）
だけヒストグラム作成部のヒストグラム用メモリ23へ出
力する。このようにして最初の４走査ラインの平均化が
終了すると、次の４ラインを同様にして平均化し、これ
によりウインドウW₁₀、W₁₁、W₁₂……の平均化処理が行
われる。そして画像全体の平均化が終了すると、色相の
ヒストグラムをヒストグラムメモリ23に作成する。閾値
設定部24では、ヒストグラム用メモリ23をもとにして色
相のヒストグラムの谷の部分に閾値を設定し、ルックア
ップテーブル25を作成することになる。そして２枚目の
原稿からは平均化部19を通ったのち、ルックアップテー
ブル25を参照しながら色が決定されることになるが、本
発明の目的とはあまり関係がないのでこのヒストグラム
作成やルックアップテーブルについては詳細説明を省略
する。

なお、本発明では、ウインドウ内の有彩色画素数算出
手段としては、前記第２図、第３図に示す手段に限定さ
れるものではなく、例えば第４図に示す如き手段により
行うこともできる。

即ち、メモリカウンタ37によりウインドウ内の有彩色
数を各走査ライン毎にカウントする。このときメモリ制
御部38ではアンドゲート39に16画素毎に「１」を出力し
てこれをオンにするので、アンドゲート39により、走査
ラインl₀については、例えば第３図（Ｂ）のA₀、B₀……
N₀が出力され、加算器40を経由して第２ラインメモリ41
は順次記入される。なお、第２ラインメモリ41は横方向
のウインドウ数の区分を有する。つまり第３図（Ｂ）に
ついてはC₀〜C_N-1のＮ区分有する。次に走査ラインl₁に
よるスキャンが行われると、まず、第２ラインメモリ41
の初めの区分C₀のデータA₀がレジスタ42に一時セットさ
れ、メモリカウンタ37によりカウントされたA₁がアンド
ゲート39を経由して加算器40に入力される。これにより
加算器40ではレジスタ42にセットされたA₀とこのA₁との
（A₀＋A₁）が計算され、これが第２ラインメモリ41の区
分C₀にセットされる。このような制御が走査ラインl₀〜
l₃に対して行われると、第２ラインメモリ４の区分C₀に
は（A₀＋A₁＋A₂＋A₃）が記入され、区分C₁には（B₀＋B₁
＋B₂＋B₃）が記入され、そして区分C_N-1には（N₀＋N₁＋
N₂＋N₃）が記入されることになる。従って、走査ライン
l₀〜l₃による制御が行われたとき、第２ラインメモリ41
にはこのように各ウインドウ毎の有彩色数がセットされ
ているので、平均化部19の第２演算部36では、単に前記
割算を行うのみで、平均値を求めることができる。

また、ハードウェア化を考えた場合、できるだけ少量
のメモリ構成で処理できることが望ましい。従ってHSV
色変換、平均化処理等のすべての処理はライン単位に行
うようにする。

なお、ウインドウサイズは16×４画素の例について説
明したが、勿論これのみに限定されるものではない。

〔発明の効果〕

伝票をカラーで読み取り、黒色の文字とカラーの書式
情報を分離するとき、本発明では、エッジ部分にある色
ずれ画素は少数であるため、複数画素のウインドウ毎に
有彩色を平均化することにより、色ずれの影響を減少さ
せ、色の識別精度が落ちるのを防ぐことができ、カラー
書式情報を文字切り出し情報として利用することができ
る。

しかも、彩度の値が閾値以上の有彩色の画素のみにつ
いて、有彩色の平均化したので、彩度の平均値を文字部
分等の無彩色画素を除いた正確なものとすることがで
き、その結果正確に文字、書式の色識別ができる。

また書式の色識別が必要でないときは、彩度Ｓと輝度
Ｖだけで文字と書式の分離ができる構成となるので、処
理速度の大幅な向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の一実施例構成図、第３図は本発明の要部説明図、第４図は本発明の他の実施例、第５図はHSV表示系説明図、第６図は従来例を示す。 10……HSV変換回路 11……比較器 12……色相平均化部 13……アンドゲート 14……加算器 15……ラインメモリ 16……レジスタ 17……メモリカウンタ 18……メモリ制御部 19……平均化部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06K 9/20 G06T 1/00 H04N 1/40 G06T 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原画像信号を色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）、輝
度（Ｖ）により出力するHSV変換手段を備えた色識別装
置において、原画像の複数の画素で構成されるウインドウ区分内の画
素を前記彩度（Ｓ）について閾値を設けて彩度の高い部
分を有彩色部分の画素と定め、この有彩色部分の画素の
個数とこの画素部分の画素の色相値の和を求めて、この
有彩色部分の画素の色相を平均する色相平均化手段を具備したことを特徴とする色識別装置。