JP3585143B2 - 文字列抽出方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキャナーあるいはテレビカメラ等で入力された画像中から文字列を抽出する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の文字列抽出技術は、画像内の物体領域画素数等の文字分布に関する特徴を画像の周辺に投影し、該投影された特徴量に基づき投影軸に沿った文字列の切れ目を探して画像を分割していって文字列を抽出する方法(例えば、信学論(D)Vol.J69−D,No.8,pp.1187〜1196(昭和61−08)参照)、局所的に文字領域を統合していき、該統合された結果を文字列として抽出する方法(例えば、Proceeding of International Conference on Document Analysis and Recognition,Vol.1,pp.138−141(1995)を参照)の2種類に分類することができる。
【0003】
画像を分割する方法では、画像の周辺部に投影された特徴に依存するため、2次元情報が失われる。そのため、画像内の文字列の方向がほぼ同じである場合には有効であるが、画像内に横書きと縦書きが混在する場合には、必ずしも文字列の切り目が投影軸にそろわないため、文字列の切れ目を探すことができない。一方、局所的に文字領域を統合する方法では、様々な方向の文字列が混在する場合でも局所的には文字列の方向が一定であることを利用して、局所的な文字列の切れ目の候補を抽出することができる。しかし、領域統合を繰り返して正しい文字列を抽出するためには、統合結果が文字列と一致した階段で文字領域の統合を終了させる必要がある。この統合処理の終了条件は画像内の文字の大きさや配置に依存するが、終了条件を入力画像毎に最適化することが困難で、事前に与えた固定的な条件を使うため、対処可能な文字配置が事前にあたえる領域統合処理終了条件により制限される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の投影された特徴量に基づき画像を分割していく方法では、画像内に様々な方向の文字列が混在する場合には、対処できないという問題点があった。また、局所文字領域を統合していく方法では、文字の大きさや配置の異なる様々な画像に対して、同一条件で領域統合を終了させることが困難であるという問題点があった。
【0005】
本発明の目的は、従来技術が、対処可能な文字配置が事前にあたえる領域統合処理終了条件により制限されるという問題を除去し、文字の大きさ・配置が多様な様々な画像に対して対処できる文字列抽出方法および文字列抽出装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、スキャナーあるいはテレビカメラ等で画像を入力し、文字領域を含む物体領域が第1の値を、背景領域が第2の値をとるように2値化された入力2値画像に対して、まず、物体領域を拡大する処理を行い、次に、前記処理を行った結果画像の各連結成分ごとに、当該連結成分に属する画素に対して、あらかじめ指定した方向毎に当該連結領域の広がりを計測し、該指定した方向毎の連結画素の広がり具合を比較し、特定の一方向に対応する方向フラグあるいは方向未定に対応する方向フラグを当該画素に与え、次に、各方向フラグの種類毎に、対応する方向フラグ及び方向未定フラグが立っている画素を当該方向フラグに対応する領域として取り出し、該取り出された領域の連結成分毎に対応する入力2値画像の対応する領域から当該方向フラグに対応する方向の文字列を抽出する処理を行い、該抽出された各文字列の位置を出力するようにする。
【0007】
具体的には、文字領域を含む物体領域が値1を、背景領域が値0をとるように2値化された入力2値画像に対して、まず、物体領域を拡大する処理を行う。次に、入力画像と同じサイズの方向フラグ画像を生成し、2値画像の値1の画素に対して、当該画素からあらかじめ指定した方向毎に連続する値1の画素の数を数えて、ある特定の一方向の連続画素数が前記一方向以外の他の方向の連続画素数をあらかじめ指定した定数倍した値以上である場合に、当該特定方向に対応する方向フラグを、当該画素に対応する方向フラグ画像の画素に立て、そうでない場合には、方向未定に対応する方向フラグを、当該画素に対応する方向フラグ画像の画素に立てる処理を画像全体に対して行う。次に、前記方向フラグ画像の方向フラグを与えられた画素に対して、前記方向未定以外のフラグが与えられている場合には、当該画素からあらかじめ指定した方向毎に走査を行い、該画素と同じ方向フラグを持つ画素が連続する数を数えて、当該画素に与えられた方向フラグに対応する方向の連続画素数が他の方向の連続画素数をあらかじめ指定した定数倍した値以上である場合には、当該画素の方向フラグをそのまま変更せず、そうでない場合には当該画素の方向フラグを方向未定の方向フラグに変更し、前記方向未定のフラグが与えられている場合には、あらかじめ指定した方向へ方向未定以外の方向フラグが立っている画素あるいは方向フラグが立っていない画素を検出するまで走査を行い、走査方向と一致する方向未定以外の方向フラグが複数の方向で得られた場合には、そのまま方向未定フラグを立て、一方向にだけ走査方向と一致する方向未定以外の方向フラグが得られた場合には、その方向フラグを与え、どの方向にも走査方向と一致する方向未定以外の方向フラグが得られなかった場合には、不定フラグを立てる処理を画像全体に対して行う。次に、各方向フラグの種類毎に入力画像を同じサイズの方向別画像を生成し、各方向別画像に対して、前記方向フラグ画像に基づき、対応する方向フラグ及び方向未定フラグが立っている方向フラグ画像の画素に対応する方向別画像の画素の値を1とし、それ以外の画素を0とする処理を行う。次に、前記各方向別画像に対して、連結成分を取り出し、該抽出された連結成分と、方向フラグ画像において不定フラグが立っている画素から構成される連結成分とを、当該方向別画像に対応する方向に文字列が存在するとして、連結成分毎に対応する入力2値画像の領域から文字列を抽出する処理を行い、該抽出された各文字列の位置を出力する。
【0008】
このように、発明では、局所的物体領域を統合する処理を行った後に、統合された領域内で方向別に再分割を行うという2段階構成になっていることを最も主要な特徴とする。このために、物体領域統合処理の結果、実際に文字列の境界を越えて統合されても再分割処理により文字列抽出が行える。従って、文字列抽出結果の物体領域統合処理の終了条件への依存を減らすことができ、文字の大きさ・配置が多様な様々な画像に対して文字抽出ができるようになる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明による文字列抽出装置の一実施例の形態を示すブロック図である。図1において、1はスキャナーあるいはテレビカメラ等から処理対象の画像を入力し、物体領域が値1をとり、背景領域が値0をとるように2値化した2値画像を得る入力部、2は入力2値画像に対して物体領域を拡大する文字領域拡大処理部、3は文字領域拡大処理部2で拡大処理を行って得られた領域の各点(画素)において、その点を含む領域の広がり方向を求める文字列方向検出部、4は文字列方向検出部3で求めた各点での領域の広がり方向を周囲の点での領域の広がり方向と整合性をとるように修正する処理をおこなう文字列方向修正部、5は文字列方向修正部4で得られた文字列方向に基づき、各方向に画素を取り出して方向別画素を抽出する方向別文字列画像抽出部、6は方向別文字列画像抽出部5で得られた各方向別画像に対して、連結成分を抽出し、該抽出された連結成分を当該方向をもっ文字列が存在するとして、連続成分毎に文字列を抽出する処理を行う文字列切り出し部、7は文字列切り出し部6で抽出された各文字列の位置を出力する出力部、10は全体の制御を行う制御部である。
【0010】
図2は、本発明による文字列抽出処理の一実施例を説明するためのフローチャートである。
【0011】
まず、ステップ21において、文字列抽出処理を継続するか終了するか判定し、処理対象の画像が存在する場合はステップ22へ移り、処理対象の画像が存在しない場合には、本文字列抽出処理を終了とする。
【0012】
ステップ22は処理対象の画像を入力する処理であり、図1の入力部1の処理に該当する。該ステップ22では、画像を入力して2値化を行い、入力2値パターンとして記憶するとともに、該入力2値パターンのコピーをステップ23へ渡す。画像の2値化は、例えば、入力画像の各画素に対して、画素の輝度と閾値を比較し、その結果に応じて値0または1を2値画像の対応する画素に与えることで行う。即ち、入力の画素において文字領域に対応する画素の輝度値が背景より明るいか暗いかは事前の処理で分かっているとし、文字領域を含む物体領域が値1となるように2値化を行う。また、上記2値化画像の連結領域の外接矩形内を全て値1に変更して、新たな2値画像としてステップ23に渡してもよい。
【0013】
ステップ23は物体領域を拡大する処理であり、図1の文字領域拡大処理部2の処理に該当する。該ステップ23では、物体領域を拡大し、結果の2値画像をステップ24へ渡す。ここで、物体領域を拡大する処理は、従来法で提案された方法を用いればよい。例えば、単純な太め処理を用いることやRun Length Smoothing Algorithm(例えばK.Y.Wong et.al.”Document Analysis System”,IBM Jour.On Research and Development,Vol.26,No.6,pp647−656,1982を参照)を用いることが考えられる。また、物体領域を拡大するルールを決めて、そのルールを各画素に対して適用していく方法(例えば、Proceeding of International Conference on Document Analysis and Recognition,Vol.1,pp.138−141(1995)を参照)等も考えられる。また、それらを組み合わせて用いてもよい。
【0014】
ステップ24は、ステップ23から渡される2値画像に対して各画素単位に領域の方向を検出する処理であり、図1の文字列方向検出部3の処理に該当する。該ステップ24では、入力画像と同じサイズの方向フラグ画像を生成し、上記ステップ23から渡される2値画像の値1の画素に対して、当該画素からあらかじめ指定した方向毎に連続する値1の画素の数を数えて、特定の方向の連続画素数が他の連続画素数のあらかじめ指定した定数倍以上である場合に、当該方向に対応する方向フラグを当該画素に対応する方向フラグ画像の画素に立て、そうでない場合は方向未定に対応する方向フラグを対応する方向フラグ画像の画素に立てる処理を画像全体に行い、結果をステップ25へ渡す。図3は、方向を縦横の2方向とした場合の方向フラグ画像の具体例を示したもので、「縦」、「横」、「未定」が各画素に立てられた方向フラグである。
【0015】
ステップ25は、ステップ24から渡される方向フラグ画像と2値画像に対して、方向フラグを修正する処理で、図1の文字列方向修正部4の処理に該当する。該ステップ25では、ステップ24から渡された方向フラグ画像で方向フラグを与えられた画素に対して、方向未定のフラグ以外のフラグが与えられている場合(図3の例では、「縦」、「横」の方向フラグの画素)には、当該画素からあらかじめ指定した方向毎に当該画素と同じ方向フラグを持つ画素が連続する数を数えて、与えられた方向フラグに対応する方向の連続画素数が他の方向の連続画素数のあらかじめ指定した定数倍以上である場合には、当該方向フラグをそのまま保存し、そうでない場合には方向未定の方向フラグに変更する。また、当該画素に方向未定のフラグが与えられている場合には、あらかじめ指定した方向へ方向未定以外の方向フラグが立っている画素あるいは方向フラグが立っていない画素を検出するまで走査を行い、走査方向と一致する方向未定以外の方向フラグが複数の方向で得られた場合には、そのまま方向未定のフラグを立て、一方向にだけ走査方向と一致する方向未定以外の方向フラグが得られた場合には、その方向フラグを与え、どの方向にも走査方向と一致する方向未定以外の方向フラグが得られなかった場合には、不定フラグを立てる。この処理を画像全体に対して行うことで、方向フラグの修正された方向フラグを得る。図4は、図3の例について、修正後の方向フラグ画像を示したものである。
【0016】
ステップ26は、当該入力画像に対する文字列抽出処理を継続するか終了するか判断する処理で、ステップ25で得られた修正後の方向フラグ画像の中で、後述のステップ27〜31の処理が未処理の方向が存在する場合はステップ27へ移り、ステップ27〜31の処理が未処理の方向が存在しない場合にはステップ21へ戻る。
【0017】
ステップ27は、方向を指定する処理であり、ステップ25で得られた修正後の方向フラグ画像の中で、ステップ28〜31の処理が未処理の方向の中から処理対象を指定する。文字抽出結果は処理対象の方向に依存しないため、例えば、あらかじめ指定された方向に対して時計回りに順番を付けて、その順番に方向を指定していけばよい。
【0018】
ステップ28は、指定された方向の方向別画像を抽出する処理であり、図1の方向別文字列画像抽出部5の処理に該当する。該ステップ28では、ステップ27で指定された各方向に対して入力画像と同じサイズの方向別画像を生成し、指定された方向に対応する方向フラグ及び方向未定フラグが立っている方向フラグ画像の画素に対応する方向別画像の画素の値を1とし、それ以外の画素を0とする処理を行って、各方向別画像を抽出し、該抽出した方向別画像をステップ29へ渡す。図5及び図6は、図4の修正後の方向フラグ画像に対して、それぞれ横方向及び縦方向の方向別画像の抽出結果を示したものである。
【0019】
ステップ29は、ステップ28から渡される方向別画像から連結成分を抽出する処理、また、ステップ30は、ステップ29で得られた各連結成分毎に、当該連結成分と対応するステップ22で記憶された入力2値パターンの領域に対して文字列切り出しを行う処理であり、図1の文字列切り出し部6の処理に該当する。ここで、各連結成分に対応する入力2値パターンの領域は、含まれる文字列の方向は一定で既知であるため、文字切り出し手法としては従来法の画像内の物体領域画素数等の文字分布に関する特徴を画像の周辺に投影し、該投影された特徴量に基づき投影軸に沿った文字列の切れ目を探して画像を分割していき文字列を抽出する方法(例えば、信学論(D)Vol.J69−D,No.8,pp1187〜1196(昭和61−08)を参照)を適用すればよい。
【0020】
ステップ31はステップ30の結果を出力する処理であり、ステップ30で得られて文字列抽出結果を出力してステップ26へ戻る。該ステップ31は図1の出力部7の処理に該当する。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、局所的物体領域を統合する処理を行った後に、統合された領域内で方向別に再分割を行うという2段階構成になっているため、物体領域統合処理の結果、実際に文字列の境界を越えて統合されても再分割処理により文字列抽出が行え、文字列抽出結果の物体領域統合処理の終了条件への依存を減らすことができるため、文字の大きさ・配置が多様な様々な画像に対して文字抽出ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による装置構成の一実施例を示すブロック図である。
【図2】本発明による文字列抽出処理の一実施例を説明するためのフローチャートである。
【図3】方向フラグ修正前の方向フラグ画像の具体例を示す図である。
【図4】図3の例における方向フラグ修正後の方向フラグ画像を示す図である。
【図5】図4の修正後の方向フラグ画像から抽出された横方向の方向別画像を示す図である。
【図6】図4の修正後の方向フラグ画像から抽出された縦方向の方向別画像を示す図である。
【符号の説明】
1 入力部
2 文字領域拡大処理部
3 文字列方向検出部
4 文字列方向修正部
5 方向別文字列画像抽出部
6 文字列切り出し部
7 出力部
10 制御部
Claims (2)
- 画像を入力し、文字領域を含む物体領域が値1を、背景領域が値0をとる入力2値画像から、当該画像内の文字列を抽出する方法において、
まず、当該入力2値画像に対して、物体領域を拡大する処理を行い、
次に、入力画像と同じサイズの方向フラグ画像を生成し、前記処理を行った2値画像の値1の画素に対して、当該画素からあらかじめ指定した方向毎に連続する値1の画素の数を数えて、ある特定の一方向の連続画素数が前記一方向以外の他の方向の連続画素数をあらかじめ指定した定数倍した値以上である場合に、当該特定方向に対応する方向フラグを、当該画素に対応する方向フラグ画像の画素に立て、そうでない場合には、方向未定に対応する方向フラグを、当該画素に対応する方向フラグ画像の画素に立てる処理を画像全体に対して行い、
次に、前記処理を行った方向フラグ画像の方向フラグを与えられた画素に対して、前記処理により方向未定のフラグ以外のフラグが与えられている場合には、当該画素からあらかじめ指定した方向毎に走査を行い、当該画素と同じ方向フラグを持つ画素が連続する数を数えて、当該画素に与えられた方向フラグに対応する方向の連続画素数が他の方向の連続画素数をあらかじめ指定した定数倍した値以上である場合には、当該画素の方向フラグをそのまま変更せず、そうでない場合には当該画素の方向フラグを方向未定の方向フラグに変更し、前記処理により方向未定のフラグが与えられている場合には、あらかじめ指定した方向へ方向未定以外の方向フラグが立っている画素あるいは方向フラグが立っていない画素を検出するまで走査を行い、走査方向と一致する方向未定以外の方向フラグが複数の方向で得られた場合には、そのまま方向未定フラグを立て、一方向にだけ走査方向と一致する方向未定以外の方向フラグが得られた場合には、その方向フラグを与え、どの方向にも走査方向と一致する方向未定以外の方向フラグが得られなかった場合には、不定フラグを立てる処理を画像全体に対して行い、
次に、各方向フラグの種類毎に入力画像と同じサイズの方向別画像を生成し、各方向別画像に対して、前記処理により得られた方向フラグ画像に基づき、対応する方向フラグ及び方向未定フラグが立っている方向フラグ画像の画素に対応する方向別画像の画素の値を1とし、それ以外の画素を0とする処理を行い、
次に、前記処理を行った各方向別画像に対して、連結成分を取り出し、抽出された連結成分と、方向フラグ画像において不定フラグが立っている画素から構成される連結成分とを、当該方向別画像に対応する方向に文字列が存在するとして、連結成分毎に対応する入力2値画像の領域から文字列を抽出する処理を行い、該抽出された各文字列の位置を出力する、
ことを特徴とする文字列抽出方法。 - スキャナーあるいはテレビカメラ等から画像を入力し、文字領域を含む物体領域が値1を、背景領域が値0(1)をとるように2値化した入力2値画像を得る入力手段と、
当該入力2値画像に対して、物体領域を拡大する処理を行う文字領域拡大手段と、
入力画像と同じサイズの方向フラグ画像を生成し、前記2値画像の値1の画素に対して、当該画素からあらかじめ指定した方向毎に連続する値1の画素の数を数えて、ある特定の一方向の連続画素数が前記一方向以外の他の方向の連続画素数をあらかじめ指定した定数倍した値以上である場合に、当該方向に対応する方向フラグを、当該画素に対応する方向フラグ画像の画素に立て、そうでない場合には、方向未定に対応する方向フラグを当該画素に対応する方向フラグ画像の画素に立てる処理を画像全体に対して行う文字列方向検出手段と、
前記方向フラグ画像の方向フラグを与えられた画素に対して、前記方向未定のフラグ以外のフラグが与えられている場合には、当該画素からあらかじめ指定した方向毎に走査を行い、当該画素と同じ方向フラグを持つ画素が連続する数を数えて、与えられた方向フラグに対応する方向の連続画素数が他の方向の連続画素数をあらかじめ指定した定数倍した値以上である場合には、方向フラグをそのまま変更せず、そうでない場合には方向未定の 方向フラグに変更し、前記方向未定のフラグが与えられている場合には、あらかじめ指定した方向へ方向未定以外の方向フラグが立っている画素あるいは方向フラグが立っていない画素を検出するまで走査を行い、走査方向と一致する方向未定以外の方向フラグが複数の方向で得られた場合には、そのまま方向未定フラグを立て、一方向にだけ走査方向と一致する方向未定以外の方向フラグが得られた場合には、その方向フラグを与え、どの方向にも走査方向と一致する方向未定以外の方向フラグが得られなかった場合には、不定フラグを立てる処理を画像全体に対して行う文字列方向修正手段と、
各方向フラグの種類毎に入力画像と同じサイズの方向別画像を生成し、各方向別画像に対して、前記方向フラグ画像に基づき、対応する方向フラグ及び方向未定フラグが立っている方向フラグ画像の画素に対応する方向別画像の画素の値を1とし、それ以外の画素を0とする処理を行う方向別文字列画像抽出手段と、
前記各方向別画像に対して、連結成分を取り出し、抽出された連結成分と、方向フラグ画像において不定フラグが立っている画素から構成される連結成分とを、当該方向別画像に対応する方向に文字列が存在するとして、連結成分毎に対応する入力2値画像の領域から文字列を抽出する処理を行う文字列抽出手段と、
前記抽出された各文字列の位置を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする文字列抽出装置。
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JP18792496A JP3585143B2 (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 文字列抽出方法および装置 |
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JP18792496A JP3585143B2 (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 文字列抽出方法および装置 |
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JPH1031715A JPH1031715A (ja) | 1998-02-03 |
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JP18792496A Expired - Lifetime JP3585143B2 (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 文字列抽出方法および装置 |
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