JP3705405B2 - ２値化閾値決定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキャナ等において原稿に印刷された文字や画像等のイメージデータを２値化する方法に関するもので、更に詳しくは、イメージセンサにより光学的に検出したイメージデータを２値化する場合に用いる閾値の決定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、この種の画像読取装置であるスキャナの構成の一例を示す図であり、図において１０は図の主走査方向に複数の読み取り画素が配列されるイメージセンサ、１１はイメージセンサ１０の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１２はイメージセンサ１０の出力を主走査方向について１ライン毎のデータとして順次保持するラインバッファ、２はラインバッファ１２のデータより閾値を算出する閾値演算部、３は閾値演算部２とラインバッファ１２のデータより着目画素における２値データを出力する２値化処理部、４はメモリである。
【０００３】
この種の画像読み取り装置において、イメージセンサ１０からの読み取りデータを白黒の２値に量子化する場合は、この読み取りデータ（ＩＭＧＤ）と所定の閾値（Ｔｈ）とを比較して、着目画素における画像が黒データか或いは白データかを決定するよう構成されている。
この２値化を行う基準となる閾値を一定のレベルとすると、例えば原稿６の下地、即ち画像が形成されていない余白部分の濃度が変化するような場合は、本来読み取るべき画像を抽出することができなくなるという不具合が生じる。
そこで、２値化を行うための閾値を一定とせず、下地の濃度に応じてその都度決定すること（動的閾値）により、読み取るべき画像を良好に抽出する方法が知られている。この方法としては、例えば図６に示すように、閾値演算部２において、ラインバッファ１２より読み取るべき着目画素（図の×印）を中心とし、その前後のラインデータを含む周辺画素（３×３マトリクス上の９画素分）のデータを読み出し、得られたデータの平均値を求めてこれを閾値（Ｔｈ）とし、２値化処理部３において算出した閾値Ｔｈと着目画素における読み取りデータＩＭＧＤとを比較して、着目画素における白黒２値データの決定を行う、等が考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の着目画素周辺のデータより平均値を求め、これを閾値とする方法においては、下地濃度と抽出した画像との濃度差が少ない場合、或いは図７に示すように、細線等の濃度の低い画像の近辺に太線等の濃度の高い画像がある場合は、閾値として算出されるデータの平均値が抽出すべき画像の濃度に近似或いはこれを越えてしまうこととなり、これにより抽出すべき画像（細線）を抽出できなくなるといった不具合を生じていた。
【０００５】
本発明は、これらの不具合を解決するためになされたもので、抽出すべき画像データ部分を取り除いて原稿等の下地濃度に追従した閾値を算出し、これにより正確な２値化を行うものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の２値化閾値決定方法においては、２値化すべき着目画素（Ｎ）およびその周辺画素における画像データより、着目画素（Ｎ）における平均濃度値を算出し、この平均濃度値と２値化すべき着目画素（Ｎ）の直前画素（Ｎ−１）における閾値の差を求めてこれを変化値とし、この変化値に基づいて着目画素（Ｎ）における閾値の変化度を示す追従値を算出し、この追従値と平均濃度を加算することにより、着目画素（Ｎ）における閾値を求めるよう構成した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の２値化閾値決定方法を詳細に説明する。
本発明の２値化閾値決定方法が適用される画像読み取り装置の構成は、図５に示される従来の装置と同様な構成でよいので、従来の装置と同等な構成は同符号をもって記載する。
【０００８】
図１は本願発明の閾値決定方法を行う閾値演算部２の構成を示す図で、平均値演算部２１，変化値演算部２２，追従値演算部２３，和演算部２４，閾値保持部２５により構成されている。
【０００９】
次に、図２に基づいて、本発明の閾値決定方法を説明する。本発明の画像読み取り装置において画像データの取り込みを行う場合も、上述の従来の装置と同様にラインバッファ１２に１ライン毎のデータとして格納されている画素データを順次読み出し、２値に量子化しようとする単位画素（着目画素）およびその周辺画素の画像データより閾値演算部２において閾値Ｔｈを算出し、この算出した閾値Ｔｈと着目画素における画像データＩＭＧＤとを２値化処理部３で比較することにより２値データを作成するよう構成されている。
【００１０】
閾値演算部２において閾値Ｔｈを算出する場合、先ず、平均値演算部２１により着目画素（Ｎ）の画像データＩＭＧＤ（Ｎ）と、この着目画素（Ｎ）を中心とした複数の周辺画素における画像データをラインバッファ１２より読み出す。（ＳＴＥＰ１）
次に読み出したこれらｎ個の画像データより、着目画素（Ｎ）における平均濃度値Ｍｎ（Ｎ）を下記の数式１により算出する。（ＳＴＥＰ２）
Ｍｎ（Ｎ） ＝ Σ（IMGD） ／ ｎ ・・・数式１
【００１１】
続いて変化値演算部２２において、着目画素（Ｎ）の直前画素（Ｎ−１）における閾値Ｔｈ（Ｎ−１）とＳＴＥＰ２において算出した着目画素（Ｎ）における平均濃度値Ｍｎ（Ｎ）との差を算出（下記数式２）し、これを変化値ΔＴＭｎ（Ｎ）とする。（ＳＴＥＰ３）
ΔＴＭｎ（Ｎ） ＝ Ｔｈ（Ｎ−１） − ＭｎＮ（Ｎ） ・・・数式２
【００１２】
この算出した変化値ΔＴＭｎ（Ｎ）に、任意の係数である追従係数ｆｋを乗算して、追従値Ｆ（Ｎ）を算出（下記数式３）する。（ＳＴＥＰ４）
Ｆ（Ｎ） ＝ ΔＴＭｎ（Ｎ） × ｆｋ ・・・数式３
【００１３】
算出した追従値Ｆ（Ｎ）と平均値演算部２１において算出した着目画素（Ｎ）における平均濃度値Ｍｎ（Ｎ）を加算して、着目画素（Ｎ）における閾値Ｔｈ（Ｎ）を算出（下記数式４）する。（ＳＴＥＰ５）
Ｔｈ（Ｎ） ＝ Ｆ（Ｎ） ＋ Ｍｎ（Ｎ） ・・・数式４
【００１４】
算出した閾値Ｔｈ（Ｎ）は、２値化処理部３に出力されて、着目画素（Ｎ）における画像データの２値化処理に供される。同時に、閾値Ｔｈ（Ｎ）は閾値演算部２の閾値保持部２５に格納され、続く着目画素（Ｎ＋１）における閾値の算出に利用される。
算出した閾値Ｔｈ（Ｎ）を２値化処理部３に出力すると、ＳＴＥＰ６において続く着目画素、即ち読み込むべき画像があるか否かを判断し、続く画像がある場合はＳＴＥＰ１に復帰して閾値決定処理を行い、続く画像がない場合には、閾値決定処理を終了する。
【００１５】
本発明の２値化閾値決定方法においては、着目画素の閾値を決定する場合に、この着目画素とその周辺画素の画像データの平均濃度値と、着目画素に隣接する直前画素における閾値との差を変化値として算出するようにしたので、図４に示されるように、これにより画像データ（黒データ）の存在により閾値の変化量が大きくなるという影響を低減することができ、下地の濃度の変化のみに追従させ、画像データの抽出を良好に行うことができる。
即ち、下地部分から画像領域に移る部分であっても、その濃度変化値が、着目画素の周辺の平均濃度値と直前画素（即ち下地部分）における閾値の差を求めて、さらにこの変化値に任意の係数である追従係数を適正な値に設定して乗算することにより、閾値の変化分を小さくすることができる。
この追従係数ｆｋは、０＜ｆｋ≦１の任意の数値で、図３に示すように、追従係数ｆｋを１に近い値に設定して追従値Ｆ（Ｎ）を大きくすることにより、閾値Ｔｈの変化量を小さくすることができ、画像データが現れることにより平均値濃度Ｍｎの変化が大きくなっても、閾値Ｔｈの変化量を抑えることができ、閾値を原稿の下地濃度のみに追従させることができる。
また、この追従係数ｆｋを適正に設定することにより、閾値を平均値濃度Ｍｎの変化に追従させ、これにより例えば細線が密となるような画像データ領域においても良好に２値化することができる。
即ち、追従係数ｆｋを０に近い値に設定すると追従値Ｆ（Ｎ）は小さくなって、算出される閾値Ｔｈ（Ｎ）は平均値濃度Ｍｎに近い値となり、これによりその変化に追従することとなる。従って、原稿の画像が白と黒のデータが狭い範囲で多数存在するような場合は、追従係数を１に近い値に設定し、逆の場合は０に近い値に設定することにより、画像データに応じた閾値Ｔｈの変化量を適宜設定することができる。
これらの追従係数の設定は、操作者が読み取るべき原稿の画像状態を確認して決定すればよい。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明の２値化閾値決定方法においては、２値化すべき着目画素（Ｎ）およびその周辺画素における画像データより、着目画素（Ｎ）における平均濃度値を算出し、この平均濃度値と２値化すべき着目画素（Ｎ）の直前画素（Ｎ−１）における閾値の差を求めてこれを変化値とし、この変化値に基づいて着目画素（Ｎ）における閾値の変化度を示す追従値を算出し、この追従値と平均濃度を加算することにより、着目画素（Ｎ）における閾値を求めるようなしたので、抽出すべき画像データ部分を取り除いて原稿の下地濃度に追従した閾値を算出し、これにより正確な２値化ができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の閾値決定方法を行う閾値演算部の構成を示す図である。
【図２】本発明の閾値決定方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の閾値決定方法における閾値，平均濃度値，追従値，変化値を示す図である。
【図４】本発明の閾値決定方法により得られる閾値を示す図である。
【図５】画像読み取り装置の構成を示す図である。
【図６】従来の閾値決定方法を示す説明図である。
【図７】従来の閾値決定方法により得られる閾値を示す図である。
【符号の説明】
１０ イメージセンサ
１１ Ａ／Ｄ変換器
２ 閾値演算部
３ ２値化処理部
４ メモリ
５ 処理回路
６ 原稿

Claims (1)

1. イメージセンサからの画像データについて、主走査方向に複数の画素データを配列して格納することによりラインデータを構成し、更に副走査方向に複数のラインデータを格納することにより、原稿画像のデータを２次元的に格納し、この格納した各画素のデータを２値化するための閾値の決定方法において、
   ２値化すべき着目画素（Ｎ）およびその周辺画素のデータより、着目画素（Ｎ）における平均濃度を算出し、
   この平均濃度値と２値化すべき着目画素（Ｎ）の直前画素（Ｎ−１）における閾値との差を求めてこれを変化値とし、
   算出した変化値に基づいて、着目画素（Ｎ）における閾値の変化度を示す追従値を算出し、
   この追従値と上記平均濃度値を加算することにより、着目画素（Ｎ）における閾値を求めることを特徴とする２値化閾値決定方法。

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