JP2991734B2

JP2991734B2 - 画像２値化方法

Info

Publication number: JP2991734B2
Application number: JP2003875A
Authority: JP
Inventors: 光洋中島
Original assignee: Mutoh Industries Ltd
Current assignee: Mutoh Industries Ltd
Priority date: 1990-01-11
Filing date: 1990-01-11
Publication date: 1999-12-20
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: JPH03208468A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、イメージスキャナ及び図形読取り装置等の
画像入力手段における画像２値化方式に関わり、特にシ
ェーディング補正処理を伴う画像２値化方法に関する。

［従来の技術］従来、画像信号を２値化する場合、例えば原稿レベル
のピーク値を抵抗分割してスレッショルドレベルを決定
したり、原稿レベルのピーク値に基づきFET等のゲイン
をコントロールすることにより画像信号のレベルを所定
のスレッショルドレベルに合わせることがなされてい
る。

しかし、これらの画像２値化方式では、イメージセン
サの感度及び光源の出力等のバラツキに起因したシェー
ディングの影響を排除することができない。

一方、白基準板を読み取った信号に基づいて画像信号
のシェーディング補正を行なうことは、従来から行なわ
れているが、画像信号を２値化する場合、白基準板のレ
ベルと原稿のレベルとが相違して最適なスレッショルド
レベルを決定するのが難しい。

そこで、例えば前画素レベル及び前スレッショルドレ
ベル等を参照して現スレッショルドレベルをカウンタ等
によってダイナミックに変化させる方式、現画素の周囲
のｎ×ｎ画素の多値データを参照してmax/min演算又は
テーブル等によりスレッショルドを決定する方式、及び
原稿レベルのピーク値に追従するピークフォロワ回路の
放電時定数の調整によりシェーディング補正機能を付加
した方式等も知られている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、これらの方式のうち、前二者は専用LS
I及び周辺タイミング回路が必要になる等、回路が複雑
化し且つ高価になるという欠点があり、後者は時定数の
選択が難しく、複数のピーク値に正確に追従することが
困難である。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであっ
て、シェーディング波形を考慮した適切な２値化処理が
可能で、しかも回路構成が簡単な画像２値化方法を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係る画像２値化方法は、白基準板を読取って
シェーディング波形及びそのピーク値を保持したのち、
原稿を読取って画像信号を得ると共に前記画像信号の最
大値、又は前記画像信号から推定された無地原稿読取り
時の画像信号の最大値をピーク値として決定し、前記シ
ェーディング波形を、前記シェーディング波形のピーク
値と前記画像信号のピーク値とに基づいて修正し、この
修正されたシェーディング波形で前記画像信号を補正し
たのち、前記補正された画像信号を２つの閾値で量子化
し、その量子化パターンが同一の値からなる場合にはそ
の値を２値化結果とし、前記量子化パターンが異なる値
からなる場合には、前画素の量子化パターンを参照し
て、前画素の量子化パターンが同一の値からなる場合に
はその値とは異なる値を２値化結果とし、前画素の量子
化パターンが異なる値からなる場合には前画素の２値化
結果を現画素の２値化結果とするように現画素を２値化
することを特徴とする。

［作用］本発明によれば、原稿の読取りに先立ち、白基準板を
読み取って得られたシェーディング波形を、そのピーク
値と原稿ピーク値とに基づいて修正するので、シェーデ
ィング波形を原稿白レベルに適合させることができる。
そして、この修正されたシェーディング波形によって画
像信号を補正することにより、シェーディングが除去さ
れると共に、画像信号の振幅を常に一定の値にすること
ができる。このため、閾値の設定が容易になる。

また、本発明では、シェーディング波形及び画像信号
に対するゲイン調整がその処理の中心となり、スレッシ
ョルドレベル決定のための演算を必要としないため、簡
単な回路で実現することができる。

なお、原稿ピーク値を複数のサンプルデータに基づい
て決定することにより、原稿の画像パターンによって、
万一、正しい原稿ピーク値が得られなかった場合でも、
他のサンプルデータによって正しい原稿ピーク値を推定
することができるので、２値化の信頼性を高めることが
できる。

また、補正された画像信号を２値化する際に、２つの
閾値で量子化することにより、白画像中の黒の細線、黒
画像中の白の細線、薄い黒及び黒ずんだ白等のレベル
を、前記２つの閾値の内の少なくとも一方で検出するこ
とができる。そして、その検出結果である量子化パター
ンと前画素の量子化パターン及び２値化結果とに基づい
て現画素を２値化することにより、上述した細線等につ
いても正確に２値化することができる。

［実施例］以下、添付の図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。

第１図は、本発明の実施例に係る画像２値化方法を実
施するための画像処理装置の構成を示したブロック図で
ある。

画像入力回路１は、ラインイメージセンサ及び同期信
号発生回路等により構成されたもので、マイクロコンピ
ュータ２によって制御され、原稿３及び白基準板４を読
取り、画像信号V_inを出力する。この画像信号V_inは、増
幅器５を介してA/D変換器６に入力されている。A/D変換
器６は、白基準板４の読取り時はシェーディング波形V_S
をA/D変換し、原稿３の読取り時は画像信号V_inをA/D変
換する。このA/D変換器６の出力は、シェーディングメ
モリ７に供給されている。シェーディングメモリ７は、
シェーディング波形V_Sを保持するもので、データバス10
を介してマイクロコンピュータ２とデータの授受が行な
えるようになっている。また、このシェーディングメモ
リ７の出力は、D/A変換器11及び増幅器12を介して切替
スイッチSW₁のＢ端子に供給されている。切替スイッチS
W₁のＡ端子には、後述するシェーディング波形V_Sのピー
ク値V_SPが与えられるようになっている。切替スイッチS
W₁は、増幅器12の出力とシェーディングピーク値V_SPと
を切替えてA/D変換器６の基準電圧端子に供給する。

一方、増幅器５の出力はピークフォロワ回路13にも供
給されている。ピークフォロワ回路13は、リセット信号
RESによってリセットされたのち、増幅器５の出力ピー
ク値を保持する。ピークフォロワ回路13の出力は切替ス
イッチSW₂のＢ端子に供給されている。切替スイッチSW₂
のＡ端子には増幅器５の出力が直接与えられている。切
替スイッチSW₂はピークフォロワ回路13と増幅器５の出
力とを選択して、その出力をA/D変換器14に供給する。A
/D変換器14の基準電圧端子には、シェーディングピーク
値V_SPと固定電圧V_Cとが切替スイッチSW₃で切替えられて
選択的に与えられるようになっている。A/D変換器14の
出力はデータバス10を介してマイクロコンピュータ２に
供給されている。

また、A/D変換器14の出力及びデータバス10上のデー
タは、D/A変換器15に取り込めるようになっている。D/A
変換器15は、固定電圧V_Cを基準電圧として入力データを
D/A変換し、その出力を増幅器16を介してD/A変換器11の
基準電圧端子に与えるものとなっている。

更に、マイクロコンピュータ２からデータバス10を介
して与えられるシェーディングピーク値V_SPのデータ
は、固定電圧V_Cを基準電圧とするD/A変換器17に与えら
れ、ここでD/A変換されたのち、増幅器18を介して切替
スイッチSW₁,SW₃の各Ａ端子に供給されている。なお、
切替スイッチSW₁,SW₂,SW₃は、夫々マイクロコンピュー
タ２からの切替信号C₁,C₂,C₃により切替え制御される。

また、A/D変換器６の出力は、２つの比較器21,22の各
一方の端子にも供給されている。比較器21,22の他方の
端子には、夫々マイクロコンピュータ２からスレッショ
ルドレベルT_U,T_Lが与えられている。比較器21,22の出力
はパターン判定回路23に入力されている。パターン判定
回路23は、比較器21,22の出力と内部に保持された前画
素についての上記比較器21,22の出力及び２値化結果と
に基づいて２値化出力を決定し出力する。

次に上記のように構成された本実施例に係る画像処理
装置の動作について説明する。

画像処理は、白基準板４によるシェーディング波形の
取り込み、用紙搬送前にイニシャライズ、及び画像デー
タの２値化の順に行なわれる。

第２図はシェーディング波形の取り込み処理を示すフ
ローチャートである。

先ず、マイクロコンピュータ２は切替スイッチSW₂,SW
₃を夫々端子Ｂに接続する（ステップS₁₁）。続いて、マ
イクロコンピュータ２から画像入力回路１に白基準板４
の読取りのためのトリガをかける（ステップS₁₂）。こ
れにより、画像入力回路１によって白基準板４が読み取
られ、ピークフォロワ回路13にシェーディング波形のピ
ーク値V_SPが保持される。このピーク値V_SPは、A/D変換
器14で固定電圧V_Cを基準電圧としてA/D変換されたの
ち、マイクロコンピュータ２にリードされ（ステップS
₁₃）、D/A変換器17にセットされる（ステップS₁₄）。続
いて、切替スイッチSW₁が端子Ａに接続され（ステップS
₁₅）、ピーク値V_SPがA/D変換器６の基準電圧として与え
られる。

再びマイクロコンピュータ２から画像入力回路１にシ
ェーディング波形の読取りのためのトリガをかけ、白基
準板４を読み取り（ステップS₁₆）、A/D変換器６でA/D
変換する。このとき、A/D変換器６の基準電圧としてシ
ェーディング波形のピーク値V_SPが与えられているの
で、A/D変換出力は、第５図にV_Sで示すように、ピーク
値がフルレンジ［例えば８ビットの場合には（FF）_ｈ］
となるダイナミックレンジが確保された最大振幅のシェ
ーディング波形データとなる。このデータはシェーディ
ングメモリ７に記憶されると共に、図示しない他のメモ
リにもコピーされる（ステップS₁₇）。また、シェーデ
ィングメモリ７はマイクロコンピュータ２からリード／
ライトすることも可能であるため、必要があればデータ
に補正をかけるようにしてもよい。

続いて、第３図に示す用紙搬送前にイニシャライズ処
理が行なわれる。

即ち、先ずマイクロコンピュータ２は切替スイッチSW
₁を端子Ｂに、また切替スイッチSW₃を端子Ｂに接続する
（ステップS₂₁）。次に、D/A変換器15に原稿ピーク値V_P
のイニシャルデータをセットする（ステップS₂₂）。即
ち、１ライン目では原稿ピーク値V_Pがどのような値にな
るか不明であるため、イニシャルデータとして予め予想
される値を使用する。次に、ピークフォロワ回路13をリ
セットすると共に、切替スイッチSW₂を端子Ａにセット
する（ステップS₂₃）。

次に、画像データの２値化処理が開始される。この処
理のフローチャートを第４図に示す。

先ず、マイクロコンピュータ２からのスタートトリガ
によって用紙の搬送がスタートされる（ステップ
S₃₁）。同時に比較器21,22に夫々スレッショルドレベル
T_U,T_Lがセットされる（ステップS₃₂）。

続いて、画像入力回路１から画像信号V_inが順次読み
込まれ、A/D変換器６において規定のサンプリング周期
でA/D変換が行なわれる（ステップS₃₃）。このとき、A/
D変換器６の基準電圧端子にはシェーディング波形V_S1が
与えられる。このシェーディング波形V_S1は、シェーデ
ィングメモリ７から読み出されたシェーディング波形V_S
を、原稿ピーク値V_P（１ライン目ではイニシャルデー
タ）を基準電圧として与えてA/D変換することによって
求められたもので、第５図にV_S1で示すように、シェー
ディング波形V_SをV_P/V_SPだけ振幅修正したものである。
したがって、シェーディング波形V_S1を基準電圧としてA
/D変換された画像信号V_inは、第５図にV_inSで示すよう
に、シェーディングが補正され、且つピーク値がフルレ
ンジ［例えば８ビットの場合（FF）_ｈ］となるダイナミ
ックレンジが確保された最大振幅の信号となる。これよ
り、シェーディングの影響、並びに白基準板と原稿との
レベル差が排除され、２値化のスレッショルドレベルの
設定が容易になる。

次に、この信号は比較器21,22において、第５図に示
すように、２つのスレッショルドレベルT_U,T_Lによって
量子化される。パターン判定回路23では、比較器21,22
からの量子化出力が“00"ときは“0"、“11"のときは
“1"を出力し、“01"のときは、前画素の量子化パター
ンを参照し、“00"のとき“1"、“11"のとき“0"、“0
1"のとき前画素の２値化データを夫々２値化データとし
て出力する。これにより、第５図に示すように、薄い黒
及び黒ずんだ白、又は白背景中の黒細線及び黒背景中の
白細線のように画像信号のレベルが周囲の明度の影響を
受け易い場合でも、正確な２値化を行なうことができる
（ステップS₃₃）。

１ライン分の２値化が終了したら（ステップS₃₄）、
切替スイッチSW₂を端子Ｂにセットし、ピークフォロワ
回路13に保持された原稿レベルのピーク値V_Pを、V_SPを
基準電圧としてサンプリングする（ステップS₃₅）。続
いてピークフォロワ回路13をリセットすると共に、切替
スイッチSW₂を端子Ａにセットする（ステップS₃₆）。そ
して、次のラインの読取りの際に使用される原稿ピーク
値V_Pを決定し、これをD/A変換器15にセットする（ステ
ップS₃₇）。これを原稿が全て読み取られるまで繰り返
す（ステップS₃₈）。

このように、本実施例の回路によれば、A/D変換器6,1
4及びD/A変換器11の基準電圧を変えることにより、シェ
ーディング波形及び画像信号に対するゲイン調整を行
い、画像信号V_inの振幅を正規化しているので、周囲の
画素を参照してスレッショルドレベルをダイナミックに
変動させる従来の方式よりも回路構成が簡単であり、し
かもシェーディングを確実に除去することができるとい
う利点がある。

なお、以上の処理では、原稿ピーク値V_Pが得られる位
置に白画素があることを前提としたが、その位置に黒画
素がある場合には、正しい原稿ピーク値V_Pを得ることが
できない。したがって、原稿ピーク値V_Pは１ラインのデ
ータだけで決定するのではなく、数ラインのデータを参
照して決定するのが好ましい。

また、原稿ピーク値V_Pを決定するため、１ラインの画
像データのうちの複数のデータをサンプリングし、これ
らサンプリングデータを参照して原稿ピーク値V_Pを決定
するようにしても良い。この処理を第６図に示す。

即ち、スタートトリガをかけて用紙の搬送をスタート
させたのち（ステップS₄₁）、水平同期信号がON状態で
ないときに（ステップS₄₂）、画像信号V_inのA/D変換及
び２値化と同時に、規定時間毎に切替スイッチSW₂及びA
/D変換器14を介して図示しないメモリに画像信号V
_ink（ｋ＝１〜ｍ）をサンプリングする（ステップ
S₄₃）。１ラインのサンプリングが終了したら（ステッ
プS₄₄）、切替スイッチSW₂端子Ｂにセットして、ピーク
フォロワ回路13に保持された原稿ピーク値V_Pを、V_SPを
基準電圧としてサンプリングする（ステップS₄₅）。そ
して、ピークフォロワ回路13をリセットすると共に、切
替スイッチSW₂を端子Ａにセットする（ステップS₄₆）。
続いて、原稿ピーク値V_Pを次のように決定し、D/A変換
器15にセットする。これを用紙が終了するまで続行する
（ステップS₄₈）。

第７図は原稿ピーク値V_P決定方法の一例を示す図であ
る。

先ず、サンプルデータV_inkとこれに対応した位置のシ
ェーディングデータV_Skの比の分布を調べる（ステップS
₅₁）。そして、V_P/V_SPが、第８図に示すように、V_ink/V
_Skの値の最も大きなグループｇに含まれるかどうかを調
べ（ステップS₅₂）、もし含まれない場合には、グルー
プｇの代表値ａとV_SPとの積を原稿ピーク値V_Pとする
（ステップS53）。この処理により、ピークフォロワ回
路13に正しい原稿ピーク値V_Pが得られない場合でも、支
障のない処理を行なうことができる。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、白基準板を読み
取って得られたシェーディング波形を、そのピーク値と
原稿ピーク値とに基づき修正し、更に修正されたシェー
ディング波形によって画像信号を補正したのちに２値化
を行なうようにしたので、白基準板のレベルと原稿白レ
ベルとの間の不一致が是正されると共に、シェーディン
グが除去されて、適切な閾値による２値化を行なうこと
ができる。

また、本発明によれば、シェーディング波形及び画像
信号に対するゲイン調整を中心とした処理が行われるの
で、回路構成が簡単であるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る画像処理装置のブロック
図、第２図は同装置におけるシェーディング波形の取込
処理の流れ図、第３図は同装置におけるイニシャライズ
処理の流れ図、第４図は同装置における画像データの２
値化処理の流れ図、第５図は同装置の動作を示す波形
図、第６図及び第７図は原稿ピーク値の決定方法の一例
を示す流れ図、第８図は同決定方法においてサンプリン
グされたデータの分布を示すグラフ図である。 1;画像入力回路、2;マイクロコンピュータ、3;原稿、4;
白基準板、5,16,18;増幅器、6,14;A/D変換器、7;シェー
ディングメモリ、10;データバス、11,15,17;D/A変換
器、13;ピークフォロワ回路、21,22;比較器、23;パター
ン判定回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】白基準板を読取ってシェーディング波形及
びそのピーク値を保持したのち、原稿を読取って画像信号を得ると共に前記画像信号の最
大値、又は前記画像信号から推定された無地原稿読取り
時の画像信号の最大値をピーク値として決定し、前記シェーディング波形を、前記シェーディング波形の
ピーク値と前記画像信号のピーク値とに基づいて修正
し、この修正されたシェーディング波形で前記画像信号を補
正したのち、前記補正された画像信号を２つの閾値で量子化し、その
量子化パターンが同一の値からなる場合にはその値を２
値化結果とし、前記量子化パターンが異なる値からなる
場合には、前画素の量子化パターンを参照して、前画素
の量子化パターンが同一の値からなる場合にはその値と
は異なる値を２値化結果とし、前画素の量子化パターン
が異なる値からなる場合には前画素の２値化結果を現画
素の２値化結果とするように現画素を２値化することを特徴とする画像２値化方法。
【請求項２】前記画像信号のピーク値を、前記画像信号
の複数のサンプルデータを参照して決定することを特徴
とする請求項１記載の画像２値化方法。