JP2867337B2 - 色採読取り識別装置 - Google Patents

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６〜９図） 発明が解決しようとする課題（第８図） 課題を解決するための手段（第１図） 作用（第１図） 実施例（第２〜５図） 発明の効果 〔概要〕 色彩毎階調読取り手段により所定の色彩に関し、所定
の画像領域について、当該領域を形成する各画素の階調
値を読み取り、階調値に基づいて最終的に識別すべき色
彩を表す色彩情報を対応付ける色彩読取り識別装置に関
し、 大きな容量を必要としない色彩読取り識別装置を提供
することを目的とし、 第１の色彩での階調値に基づき画像領域の各画素が属
する予め定めた第１の階調領域を表す第１の情報を発生
させる第１の手段と、第ｉ（＝２…ｎ）の色彩での階調
値及び格納部から読み出された第ｉ−１の情報に基づ
き、画像領域の各画素が属する予め定めた第ｉの階調領
域を表す第ｉの情報を発生させる第ｉの手段と、発生し
た各情報について、画像領域毎に発生順に入れ換えて順
次格納する格納部と、第ｎの色彩での階調値及び読み出
された第ｎ−１の情報に基づき各画素が属する予め定め
た第ｎの階調領域に対応する色彩情報を発生させる手段
とを有する構成である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は色彩読取り識別装置に係り、特に色彩毎階調
読取り手段により所定のｎ個の色彩に関し、第１から第
ｎの色彩順に所定の画像領域毎に、当該領域を形成する
各画素の階調値を読み取り、当該階調値に基づいて各画
素毎に最終的に識別すべき色彩を表す色彩情報を対応付
けて色彩の識別を行う色彩読取り識別装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、第８図に示すような色彩読取り識別装置があっ
た。

本装置は第８図に示すように、分光特性（スペクトル
特性）の異なる複数個のフィルタを介して読み取った、
カラー画像データから色を識別して、予め定められた色
数分を表す多値化信号に直すものである。

本装置は３個の色彩（加法混色の３原色RGB）に関
し、各色彩毎に順次１画面を形成する各画素の階調値を
読み取る色彩毎階調読取り手段81と、読み取られた各画
素の各階調値を閾値と比較して、当該画素が何色に対応
するか否かを識別する識別回路82とを有していた。

また前記色彩毎階調読取り手段81は集光レンズ812a
と、３個のフィルタ813aと、当該フィルタの切換を順次
１画面分毎に切り換える切換え機構811aと、CCDイメー
ジセンサ814aとを有し色彩の読取り及び識別の対象とな
る原稿の各画素から階調を得るために移動可能な光学系
81aと、得られた階調をデジタル化するADC（アナログ・
デジタル・コンバータ）81bと、各色彩毎に得られた階
調値を表す色彩データの振分けを行うマルチプレクサ81
cと、各色彩毎に前記階調値の格納を行う画像メモリ81
d,81e,81fとを有する。

さらに、前記回路82は第９図に示すように色変換回路
82a及び閾値比較回路82bを有する。

色変換回路82aは前記色彩毎階調読取り手段81により
得られたRGBに関する階調値を表すデータを色相
（Ｈ）、彩度（Ｓ）、輝度（Ｖ）に変換するものであ
り、予め定めた閾値と比較することにより色の識別を行
い、対応する信号を出力する閾値比較回路82bとを有す
る。

また当該閾値は第６図に示すように彩度の閾値により
無彩色の文字（黒）、背景（白）と、有彩色の書式を分
離する。さらに有彩色については第７図に示すように0,
T₁,T₂，…T₅の閾値６色を識別する。

このように、従来の色彩読取り識別装置にあっては、
各３原色に関して得たデータを、一旦人間の感覚で捕え
やすい彩度、明度、色相に変換した後に閾値と比較し
て、色彩情報としての多値化信号を得るようにしてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来の色彩読取り識別装置にあっては、一
旦、RGBに関して得られた階調値を表すデータを人間の
感覚で捕えやすい彩度、明度、色彩に変換してから最終
的に対応すべき色彩情報としての多値化信号を得るよう
にしているため、各画素毎に複数色彩分の階調数を表す
データを同時に参照する必要があった。

例えば、明度Ｖを算出するには Ｖ＝（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）/3 という演算が必要である。

したがって、面順次に３原色により色彩の読取り及び
識別を行う場合には、各色彩毎のデータを並行して格納
すべき３画面分の画像メモリを用意する必要があり、大
きな記憶容量を要するという問題点を有していた。

例えば、原稿をA4サイズとし、解像度８本/mm、各色8
bit/画素で読み取ると、1728画素／ライン、2376ライン
となり第８図に示した画像メモリは３色分で12MByteに
もなる。

そこで、本発明は以上の問題点を解決することを目的
としてなされたものであり、簡単な構成により大きな記
憶容量を必要としない色彩読取り識別装置を提供するこ
とを目的としてなされたものである。

〔課題を解決するための手段〕

以上の技術的課題を解決するため本発明は第１図に示
すように、所定のｎ個の色彩に関し、第１から第ｎの色
彩順に所定の画像領域について、当該領域を形成する各
画素の階調値を読み取る色彩毎階調読取り手段１を有す
るとともに、読み取られた階調値に基づいて各画素毎に
最終的に識別すべき色彩を表す色彩情報を対応付けて色
彩の識別を行う色彩読取り識別装置において、前記ｎ個
の色彩の内、第１の色彩に関する階調値に基づいて前記
画像領域を形成する各画素が属する予め定めた第１の階
調領域を表す第１の中間色彩情報を発生させる第１の中
間色彩情報発生手段21と、前記ｎ個の色彩の内、第ｉ
（ｉ＝2,3…ｎ）の色彩に関して、その時点までに中間
色彩情報格納部（４）に格納されている第ｉ−１の中間
色彩情報を読み出して、前記画像領域を形成する各画素
が属する予め定めた第ｉの階調領域を表す第ｉの中間色
彩情報を発生させる第ｉ（ｉ＝2,3…ｎ−１）の中間色
彩情報発生手段2i（ｉ＝2,3…ｎ−１）と、発生した前
記第１の中間色彩情報を画像領域分格納するとともに、
発生した前記第ｉ（ｉ＝2,3…ｎ）の中間色彩情報と第
ｉ−１（ｉ＝2,3…ｎ）までに求めた中間色彩情報と
を、入れ換えながら画像領域分を順次格納する中間色彩
情報格納部４と、第ｎの色彩に関する階調値及び前記格
納部４から読み出された第ｎ−１の中間色彩情報に基づ
いて前記画像領域を形成する各画素が属する予め定めた
第ｎの階調領域に対応する色彩情報を発生させる色彩情
報発生手段３とを有するものである。

〔作用〕

本発明に係る色彩読取り識別装置は次のように動作す
る。

前記色彩毎階調読取り手段１はｎ個の所定の色彩に関
して、第１から第ｎの色彩順に、所定の画像領域毎に、
当該画像領域を形成する各画素の階調値を読み取る。

ここで、「ｎ個の所定の色彩」とは例えばR,G,Bのよ
うに少なくとも加法混色の３原色であれば十分であり、
通常はｎ＝３である。

尚、当該所定のｎ個の色彩に関して階調値を得るには
通常、分光特性（スペクトル特性）の異なるｎ個のフィ
ルタを介して階調値を観測することにより行うことにな
る。

また、「所定の画像領域」とは例えば１画面分または
１ライン分等の画素により形成される領域である。

「階調値」とは各色彩に関して得られる、明度、濃度
等の数である。

前記第１の中間色彩情報発生手段21は第１の前記色彩
に関する階調値に基づいて、前記画像領域を形成する各
画素が属する予め定めた第１の階調領域を表す第１の中
間色彩情報を発生する。言い換えれば、階調値を量子化
して、必ずしも等間隔ではない重複しない有限個の領域
（第１の階調領域）に分割し、画素が属する当該領域に
割り当てられた値を第１の中間色彩情報として発生させ
るものである。

ここで、「予め定めた」とは例えば色彩の読取り及び
識別の対象となる典型的な原稿等について階調値を当該
原稿の特徴が現れるように色空間を分割しておくことを
いう。

色空間の分割は、例えば使用頻度の高い階調値の領域
に関しては階調値を細かく分割し、使用頻度の低い場合
には階調値を粗く分割しておけば、色彩の認識を精度良
く行うことができる。

当該第１の中間色彩情報は前記画像領域分前記格納部
４に送出され、当該格納部４に当該画像領域分の第１の
色彩情報が格納されることになる。

続いて、第２の前記色彩について各画素毎に、当該画
素の階調値が前記色彩毎階調読取り手段１により読み取
られ、第２の中間色彩情報発生手段22は当該階調値及び
前記格納部４から読み出された第１の中間色彩情報に基
づいて、前記画像領域を形成する当該各画素が属する第
２の階調領域を表す第２の中間色彩情報を発生させ、前
記画像領域分の画素が前記格納部４に送出され、前記第
１の中間色彩情報と入れ換えて格納されることになる。

ここで、階調領域を第１、第２、…というように区別
したのは、階調値の分割の仕方は読み取られた各色彩の
階調値を順次考慮することにより変化するからである。

各段階毎の階調領域の変化は当然各画素について中間
色彩情報の変化を伴い、第２の中間色彩情報は前記第１
の色彩情報に比較して、前記２色を考慮している分だ
け、より最終的な色彩情報に近付き、段階が進むにつれ
てさらに一層最終的な色彩情報に漸次近付くことにな
る。

このようにして、前記色彩毎階調読取り手段１で読み
取った色彩（ｎ個）毎に以上の手順を繰り返す。

前記色彩情報発生手段３は前記格納部４に格納された
第ｎ−１の中間色彩情報及び前記読取り手段１により読
み取られた第ｎの色彩に関する階調数に基づいて各画素
が属する予め定めた第ｎの階調領域に対応する色彩情報
を各画素に対応付けて発生することになる。

ここで、「色彩情報」は第ｎの各階調領域に割り当て
られた最終的に識別すべき色彩を表示する情報であっ
て、“第ｎの中間色彩情報”に相当するものである。

本発明によると、最終的な色彩情報を得るためには前
記色彩毎階調読取り手段１により読み取った全色彩に関
する階調値を同時に使用することなく、各階調値を順次
使用して中間色彩情報を得て、当該中間色彩情報を順次
更新していくことになるので、前記格納部４に格納すべ
きものは、前記画像領域分の各画素に関する中間色彩情
報を格納する容量で足りることになる。

〔実施例〕

続いて、本発明の実施例を説明する。

第２図は実施例に係る色彩読取り識別装置である。

本実施例は第２図に示すように、色彩毎階調読取り手
段11と、第１の中間情報発生手段21として、第１の色彩
であるＲ（赤）に関して読み取られた階調値を表す色彩
データに基づいて、予め定めた表より第１の中間色彩情
報を発生させるROM121と、第２の色彩であるＧ（緑）に
関して読み取られた色彩データ及び第１の中間色彩情報
に基づいて、予め定めた表より当該階調値の属する第２
の階調領域を判断して対応する第２の中間色彩情報を発
生させる第２の中間色彩情報発生手段としてのROM122
と、後述する色彩情報発生手段13と、１画面分の各画素
に対応する第１及び第２の中間色彩情報を発生順に入れ
換えて格納する中間色彩情報格納部14とを有する。

前記色彩毎階調読取り手段11は同図に示すように色彩
の読取り及び認識の対象となる原稿から所定の色彩とし
て加法混色の３原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青）に関して各画素の階調値を読み取るものであっ
て、集光レンズ112aと、RGBの各色彩に関するフィルタ1
13aと、前記所定の画像領域として１画面分の画素毎にR
GBの各フィルタを切り換えるためのフィルタ切換え機構
111aと、CCDラインイメージセンサ114aとを有する移動
可能な光学系11aと、前記フィルタを介して読み取った
アナログ値で表示された階調値をデジタル変換するADC
（アナログ・デジタル変換器）11bと、各色彩毎に読み
取った階調値を表わす色彩データ（色彩R,G,Bに対して
各々X,Y,Zで表わす）を前記色彩毎に振り分けるマルチ
プレクサ11cとを有している。

さらに、前記色彩情報発生手段13は前記格納部15に格
納された第２の中間色彩情報及び前記読取り手段11が第
３の色彩としてのＢ（青）に関して読み取った階調値に
関する色彩データＺに基づいて、予め定めた表より当該
画素が属する第３の階調領域を表すインデックスを発生
させるROM13aと、当該インデックスに基づいて最終的に
識別すべき色彩に対応付けた色彩情報としての色番号を
発生させるROM13bとを有している。

また、前記中間色彩情報格納部14は１画面分毎に各中
間色彩情報を発生順に切り換えるマルチプレクサ14a
と、切り換えられた各中間色彩情報を切換え順に入れ換
えて格納する画像メモリ14bとを有する。

続いて、本実施例に係る色彩読取り識別装置の動作を
説明する。

本装置により対象となる原稿から色彩を読み取って、
色彩の認識を行う場合には、トレーニングにより予め典
型的な原稿について色彩を読み取って、順次、第１〜３
の階調領域に階調値に基づいて色空間を分割して前記RO
M121,122,13aに各階調領域と階調値との対応を表として
格納することになる。

第３図に示すような色分布をもつトレーニング用原稿
について、トレーニングによる色空間の各階調領域への
分割は次のように行う。

色彩の読取り及び識別の対象として典型的な原稿につ
いて、前記階調読取り手段11により第１の色彩Ｒに関し
て階調値を１画面分の各画素について読み取り、色彩デ
ータＸが得られたとする。すると、当該色彩データＸに
基づいて一次元色空間を第１の階調領域に分割すること
になる。

この分割は、最終的に識別すべき色彩の数を得るのに
必要な精度に、前記階調のビット数を削減することによ
り行われる。また、最終的に識別すべき色彩の数は画像
メモリの深さのビット数分にとっておき、分割の数は一
般には最終的な分割の数より多めにとっておく必要があ
る。

第１の階調領域への分割の方法としては例えばＫ平均
アルゴリズム（例えば、長尾真著「画像認識論」コロナ
社p122〜124参照）により行われる。

例えば、前記読取り手段11による読取りの結果256個
の画素について第４図に示すような階調値のヒストグラ
ムが得られたとする。

同図に示すように階調値の頻度の高い一次元色空間の
領域は分割を細かくし、頻度の低い領域は分割を粗くし
て、色彩の対象となる原稿に使用される色彩に合わせて
量子化を行うことにより識別精度を向上させる（非線形
量子化）。

こうして、各領域に割り当てられたインデックスで表
し、前記第１の中間色彩情報発生手段としてのROM121に
表として格納しておく。

次に、第２の色彩により二次元色空間を第２の階調領
域に分割することになる。

第２の色彩に関する分割は第１の色彩の分割結果を利
用することになる。

すなわち、第５図に示すように各画素が属する、第１
の色彩に関して分割された第１の階調領域を識別する情
報、すなわち第１の中間色彩情報を離散的な値としてＸ
軸に取り、第２の色彩について読み取られた連続的な階
調値をＹ軸にとり、各画素を第１の色彩と同様にＫ平均
アルゴリズムにより画像メモリの深さのビット数の個数
分の領域を非線形量子化して、二次元色空間を第２の階
調領域に分割して当該階調領域を識別するインデックス
を前記第２の中間色彩情報発生手段22としてのROM122に
格納することになる。

同様に、第３の色彩に関しても三次元色空間を第３の
階調領域に分割し、非線形量子化のインデックスが与え
られることになる。

第３の色彩に関しては、第１の色彩と第２の色彩で得
られた結果を利用することになる。

尚、前記階調読取り手段11により色彩を読み取る順序
は次元が増すごとに分割が粗くなるので精度の必要な色
彩の順にするのが適当である。

続いて、第２図に示した色彩読取り識別装置を使用し
て原稿から色彩の読取りを行う場合について説明する。

前記階調数色彩読取り手段11は対象となる原稿に対し
て、第１の色彩としてのＲ（赤）に関して前記光学系11
aにより、所定の画像領域として１画面分の各画素に対
する階調値を読み取り、前記ADC11bによりディジタル変
換されて、色彩データＸとして出力される。

読み出された１つの画素についての当該色彩データＸ
は前記マルチプレクサ11cにより振り分けられてROM121
のアドレスとして入力する。

すると、当該ROM121は格納されている表により前記色
彩データＸが表す階調値が属する第１の階調領域を表す
第１の中間色彩情報としての一次元量子化されたインデ
ックスが出力されることになる。

この量子化されたインデックス（第１の中間色彩情
報）は前記マルチプレクサ14aにより切り換えられて１
画面分が前記画像メモリ14bに送出され、書き込まれる
ことになる。

次に、前記階調読取り手段11で面順次に読み取られた
第２の色彩Ｇに関する階調値を表わす色彩データＹは前
記マルチプレクサ11cを介してROM122の一方のアドレス
として入力する。

これと同時に、画像メモリ14bから対応する各画素に
ついての前記第１の中間色彩情報としての一次元量子化
インデックスが読み出され前記ROM122の他方のアドレス
として入力する。

これらのアドレスで指定される位置に格納された二次
元量子化されたインデックスが当該ROM122から各画素毎
に第２の中間色彩情報として出力され、前記マルチプレ
クサ14aにより切り換えられて前記画像メモリ14bに送出
され、当該第２の中間色彩情報は前記第１の中間色彩情
報と入れ換えられて１画面分が対応する画素位置に書き
込まれることになる。

続いて、第３の色彩Ｂに関して、前記階調読取り手段
11により面順次に階調値を読み取り、色彩データＺとし
てマルチプレクサ11cを介して色彩情報発生手段13のROM
13aの一方のアドレスとして入力する。同時に画像メモ
リ15から対応する画素の第２の中間色彩情報としての二
次元量子化インデックスが読み出されROM13aの他方のア
ドレスとして入力する。

当該ROM13aからは第３の中間色彩情報として、三次元
量子化した各階調領域のインデックスが出力されること
になる。

するとROM13bからは当該インデックスに対応する、最
終的に表示されるべき色彩情報としての色番号が多値信
号として出力されることになる。

以上説明したように本実施例では、予め色彩の読取り
及び識別の対象となる原稿に対して予めトレーニング用
の典型的な原稿について各色彩の階調値の頻度を調べ、
当該頻度に適した分割を行うようにしているため、色彩
の読取り及び識別の精度を向上させることになる。

尚、以上の説明では、R,G,Bの順に順次階調値を読み
取るようにしているが、Ｙ（輝度）,R,Bの順に階調値を
読み取るとともに、読み取った色彩データに基づいて、
Ｙ（輝度）,U（＝Ｙ−Ｒ）,V（＝Ｂ−Ｙ）空間を分割し
て順次第1,2,3の中間色彩情報及び最終的な色彩情報を
得るようにしても良い。

また、本実施例では前記第１及び第２中間色彩情報発
生手段並びに色彩情報発生手段としてROM121,122,13a,1
3bを使用したが、ROMの代わりに演算手段を用いて、第
１、第２及び第３の中間色彩情報ならびに色彩情報を発
生させるようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、複数の色彩に
ついて所定の画像領域（例えば１画面）毎に順次読み取
った各色彩毎の階調値から最終的な色彩情報を得る際
に、これらの各色彩毎の階調値（及び中間色彩情報）を
同時に使用することなく、階調値を順次使用しながら最
終的な色彩情報を得るようにしている。

したがって、中間色彩情報を格納するために使用する
中間色彩情報格納部は当該情報を入れ替えながら使用す
れば足り、前記画像領域分の情報を格納する大きさの容
量で足り、経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、第２図は実施例に係
るブロック図、第３図は実施例に係る三次元色空間にお
けるトレーニング画像の色分布を示す図、第４図は実施
例に係る一次元量子化を示す図、第５図は実施例に係る
二次元色空間の色分布と量子化を示す図（８個の領域に
分割する例）、第６図はHSV表色系での色の分布を示す
図、第７図は色相の分布と色相を分割する閾値を示す図
（T₁,T₂，…T₅）、第８図は従来例に係る色彩読取り識
別装置、第９図は従来例に係る色識別回路を示す図であ
る。 1,11……色彩毎階調読取り手段 2i（ｉ＝1,2,…ｎ−１）……第ｉの中間色彩情報発生手
段 3,13……色彩情報発生手段 4,14……中間色彩情報格納部

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

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のｎ個の色彩に関し、第１から第ｎの
   色彩順に所定の画像領域について、当該領域を形成する
   各画素の階調値を読み取る色彩毎階調読取り手段（１）
   を有するとともに、読み取られた階調値に基づいて各画
   素毎に最終的に識別すべき色彩を表す色彩情報を対応付
   けて色彩の識別を行う色彩読取り識別装置において、 前記ｎ個の色彩の内、第１の色彩に関する階調値に基づ
   いて前記画像領域を形成する各画素が属する予め定めた
   第１の階調領域を表す第１の中間色彩情報を発生させる
   第１の中間色彩情報発生手段（21）と、 前記ｎ個の色彩の内、第ｉ（ｉ＝2,3…ｎ）の色彩に関
   して、その時点までに中間色彩情報格納部（４）に格納
   されている第ｉ−１の中間色彩情報を読み出して、前記
   画像領域を形成する各画素が属する予め定めた第ｉの階
   調領域を表す第ｉの中間色彩情報を発生させる第ｉ（ｉ
   ＝2,3…ｎ−１）の中間色彩情報発生手段（2i）（ｉ＝
   2,3…ｎ−１）と、 発生した前記第１の中間色彩情報を画像領域分格納する
   とともに、発生した前記第ｉ（ｉ＝2,3…ｎ）の中間色
   彩情報と第ｉ−１（ｉ＝2,3…ｎ）までに求めた中間色
   彩情報とを、入れ換えながら画像領域分を順次格納する
   中間色彩情報格納部（４）と、 第ｎの色彩に関する階調値及び前記格納部（４）から読
   み出された第ｎ−１の中間色彩情報に基づいて前記画像
   領域を形成する各画素が属する予め定めた第ｎの階調領
   域に対応する色彩情報を発生させる色彩情報発生手段
   （３）とを有することを特徴とする色彩読取り識別装
   置。