JP3850488B2 - 文字抽出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像中より文字を抽出する文字抽出装置に関し、例えば交通標識や看板等から文字を自動的に抽出し認識するために利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の文字抽出装置、つまり文字以外の領域を持つ画像中より文字を抽出する文字抽出装置としては、特開平２−２４５８８２号公報に示されているような、文字と文字以外の領域をテクスチャの違いから分離するものや、特開平２−２０６８９４号公報に示されているような、領域間の相対位置関係とピッチ整合度を利用して文字を抽出するものなどが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の文字抽出装置においては、例えばテクスチャによって文字抽出を行なう方法は、処理量が多く、計算時間が長くかかるという問題がある。
また、ピッチ整合度を利用する方法は、あらかじめ対象となる画像の文字ピッチ情報が既知である必要がある。
【０００４】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、対象画像に対する知識を必要とせず、少ない処理量で文字と文字以外の領域が混在している画像から文字を抽出することが可能な文字抽出装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、文字を含んだ領域を撮像してデジタル信号に変換する撮像手段と、撮像手段によって撮像された画像を黒画素と白画素とに２値化する２値化手段と、２値化された画像中から黒画素連結成分を抽出し、抽出した黒画素連結成分ごとに外接矩形の座標値を求める座標値獲得手段と、組み合わせ可能な全ての外接矩形のペアに関して座標値を比較し、２つの外接矩形の縦方向のずれと２つの外接矩形間の横方向の距離が２つの外接矩形の大きさに比して小さい場合には、２つの外接矩形の高さがほぼ同じで、かつ２つの外接矩形間に存在する外接矩形の数が所定数以下であれば、それら２つの外接矩形が横方向に配列された文字領域であると判定する一方、２つの外接矩形の横方向のずれと２つの外接矩形間の縦方向の距離が２つの外接矩形の大きさに比して小さい場合には、２つの外接矩形の幅がほぼ同じで、かつ２つの外接矩形間に存在する外接矩形の数が所定数以下であれば、それら２つの外接矩形が縦方向に配列された文字領域であると判定する判定手段と、文字領域と判定された領域を画像として抽出する抽出手段を備えてなる文字抽出装置である。
【０００６】
すなわち、文字を含んだ領域を撮像し、得られた画像を２値化し、２値化した画像中の白連結領域または黒連結領域の中の２領域において、２領域間の相対位置関係及び２領域間に存在する領域数を利用して、各領域が文字領域かどうかを判定し、文字と判定された領域を画像として得るものである。
【０００７】
この発明において、撮像手段としては、市販のＣＣＤカメラやスキャナ等の各種の撮像装置を利用することができる。
２値化手段、判定手段及び抽出手段としては、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏポートからなるマイクロコンピュータを用いるのが便利である。
【０００８】
この発明によれば、文字列が横書きの場合には同じような高さ、縦書きの場合には同じような幅を持つ文字で構成されていることを利用するため、２領域が横に並んでいる場合は、同じような高さであるかを調べ、縦に並んでいる場合は、同じような幅であるかを調べ、この条件を満たす場合には、２領域を文字であると判定する。これにより、文字と文字以外の領域が近接している場合にも文字領域のみを抽出することができる。
【０００９】
上記構成においては、判定手段を、ある２領域が文字の領域と判定された場合に、２領域間に存在する領域の大きさを調べ、それらの大きさと以前に判定した２領域の大きさとの比較により、それら２領域間に存在する領域が文字領域であるかどうか判定する機能をさらに備えた構成とすることが好ましい。
【００１０】
このように構成した場合には、文字列中に「っ」や「ぁ」など、他の文字と大きさが異なる文字が存在する場合でも、文字領域として抽出することが可能となる。
【００１１】
また、上記構成においては、ある２領域及び２領域間に存在する領域が文字領域と判定された場合に、それらの領域を同一グループに分類する分類手段をさらに備えた構成とし、撮像された画像中の文字領域を複数のグループに分類するようにすることが好ましい。
【００１２】
このように構成した場合には、隣接した同じ大きさの文字の並びを一つの文字列として分類し、異なる大きさの文字の並びはそれぞれ別の文字列として分類することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
図１はこの発明による文字抽出装置の一実施例の構成を示すブロック図である。この文字抽出装置は、ＣＣＤカメラ等と組み合わせて、単独の文字抽出装置として使用することも可能であるし、日本語ワードプロセッサやパーソナルコンピュータなどの各種の情報処理装置に組み込んで使用することも可能である。
【００１５】
この図において、１は領域を撮像するＣＣＤカメラ、２はカメラ１からの映像信号をデジタル信号にするＡ／Ｄ変換部、Ｍ１は入力画像用メモリ、Ｍ２は２値画像用メモリ、Ｍ３はラベル画像用メモリ、Ｍ４は外接矩形座標用メモリ、Ｍ５は文字領域画像用メモリ、Ｍ６は文字分類ラベル用メモリ、３はプログラム用ＲＯＭ、４はプログラム用ＲＯＭ３内のプログラムに従って処理の流れを制御する制御部である。
【００１６】
図７は制御部４の処理内容を示すフローチャートである。
この文字抽出装置においては、画像より文字を次のように抽出する。
まず、カメラ１で、例えば交通標識や看板等の文字を含む領域を撮像する。
【００１７】
〔ステップＳ１〕
カメラ１で撮像した画像は、Ａ／Ｄ変換部２でＡ／Ｄ変換後、入力画像用メモリＭ１に転送する。画像の格納方法は、画像（横：Ｘ画素，縦：Ｙ画素）に対し、画像左上の画素から画像右下の画素へと順に、画素の輝度値（０〜２５５）を１バイトずつメモリに格納していく。すなわち、座標（ｘ，ｙ）の輝度値を、メモリの（ｘ＋Ｘ×ｙ）番目のアドレスに１バイト単位で格納する。画像１枚につきメモリ容量は（Ｘ×Ｙ）バイト必要である。
【００１８】
〔ステップＳ２〕
制御部４は、入力画像用メモリＭ１内の画像を２値化して、２値画像用メモリＭ２に０（黒）または１（白）を格納する。以下、文字領域が黒の場合を示すが、黒の場合１、白の場合０を格納すれば、文字領域が白の場合も同様に処理可能である。２値化の方法としては、あらかじめしきい値Ｔｈの値を決めておき、
Ｍ１（ｘ，ｙ）＜Ｔｈ ならば Ｍ２（ｘ，ｙ）←０
Ｍ１（ｘ，ｙ）≧Ｔｈ ならば Ｍ２（ｘ，ｙ）←１
とするしきい値法や、画像の位置によってしきい値を変える動的しきい値法（例えば特開昭６１−１９４５８０号公報参照）等がある。図２は２値化した画像の一例である。
【００１９】
〔ステップＳ３〕
制御部４は、２値画像用メモリＭ２に格納された画像に対し、黒画素連結成分のラベリングを行ない、求めたラベル画像をラベル画像用メモリＭ３に格納する。
【００２０】
図３は２値化画像に対するラベル画像用メモリＭ３内の記憶内容の一例である。図中の“１”，“２”，“３”は格納されたラベル値を表している。ラベリングの方法としては、例えば特開昭６１−２１４０８２号公報の方法などを用いることができる。
【００２１】
格納方法は、メモリに左上画素のラベル値から右下画素のラベル値へ順に１画素につき２バイト単位で格納する。メモリ容量は（Ｘ×Ｙ×２）バイト必要である。
【００２２】
〔ステップＳ４〕
制御部４は、ラベル画像用メモリＭ３内の全体を走査し、ラベル値毎に最大・最小横座標、最大・最小縦座標を求めると、（最小横座標，最小縦座標）がそのラベル値を持つ黒画素連結成分の外接矩形の左上座標値となり、（最大横座標，最大縦座標）が外接矩形の右下座標値となる。
求めた左上・右下座標値を外接矩形座標用メモリＭ４に格納する。図４は図２で示した画像中の黒画素連結成分の外接矩形を示す説明図である。
【００２３】
〔ステップＳ５〕
制御部４は、文字領域画像用メモリＭ５の全体に値０を格納する。そして、以降の処理で値が１になった領域を文字領域と判定する。
〔ステップＳ６〕
制御部４は、文字分類ラベル用メモリＭ６に対し、Ｍ６〔ｉ〕（ｉ：１〜領域数）に値ｉを格納する。
【００２４】
〔ステップＳ７〕
制御部４は、ラベル値がｉとなった黒画素領域（以降領域ｉと記述）とラベル値がｊとなった黒画素領域（以降領域ｊと記述）を文字領域かどうか判定する。このとき、ｉ：１〜領域数−１、ｊ：ｉ＋１〜領域数とすることにより、すべての黒画素領域に対して判定を行なうことができる。
【００２５】
図８〜図１９は図７のステップＳ７の詳細な処理内容を示すフローチャートであり、以下、このフローチャートに従って、文字判定処理を詳細に説明する。なお、以下の説明においては、
ｘil………領域ｉの外接矩形の左上ｘ座標
ｙil………領域ｉの外接矩形の左上ｙ座標
ｘir………領域ｉの外接矩形の右下ｘ座標
ｙir………領域ｉの外接矩形の右下ｙ座標
ｘio………領域ｉの外接矩形の中心ｘ座標
ｙio………領域ｉの外接矩形の中心ｙ座標
Ｈi ………領域ｉの外接矩形の高さ
Ｗi ………領域ｉの外接矩形の幅
ｘjl………領域ｊの外接矩形の左上ｘ座標
ｙjl………領域ｊの外接矩形の左上ｙ座標
ｘjr………領域ｊの外接矩形の右下ｘ座標
ｙjr………領域ｊの外接矩形の右下ｙ座標
ｘjo………領域ｊの外接矩形の中心ｘ座標
ｙjo………領域ｊの外接矩形の中心ｙ座標
Ｈj ………領域ｊの外接矩形の高さ
Ｗj ………領域ｊの外接矩形の幅
Ｄijx ……領域ｉの外接矩形と領域ｊの外接矩形のｘ軸方向の距離
Ｄijy ……領域ｉの外接矩形と領域ｊの外接矩形のｙ軸方向の距離
ｘkl………領域ｋの外接矩形の左上ｘ座標
ｙkl………領域ｋの外接矩形の左上ｙ座標
ｘkr………領域ｋの外接矩形の右下ｘ座標
ｙkr………領域ｋの外接矩形の右下ｙ座標
Ｈk ………領域ｋの外接矩形の高さ
Ｗk ………領域ｋの外接矩形の幅
として説明する。
【００２６】
〔ステップＳ１１，Ｓ１２〕
制御部４は、外接矩形座標用メモリＭ４より領域ｉ及び領域ｊの外接矩形座標を取り出し、次の条件式が成立するかどうかを調べる。
｜ｙio−ｙjo｜≦ｍｉｎ（Ｈi ，Ｈj ）／α１ かつ
Ｄijx ≦ｍａｘ（Ｈi ，Ｈj ，Ｗi ，Ｗj ）
（α１は定数であり、例えば：α１＝１６）
この条件式が成立するのは、領域ｉが横方向に近接して並んでいる場合である。例えば、図４の場合、領域Ａと領域Ｂの間のみにこの条件式が成立する。
【００２７】
〔ステップＳ１３〕
制御部４は、ステップＳ１１，Ｓ１２の条件式が成立する場合、次の条件式が成立するかどうかを調べる。
｜ｙil−ｙjl｜＋｜ｙir−ｙjr｜＜ｍｉｎ（Ｈi ，Ｈj ）／α２
（α２は定数であり、例えば：α２＝１．５）
この条件式が成立するのは、領域ｉと領域ｊの高さが等しい場合である。
【００２８】
〔ステップＳ１４〜Ｓ２２〕
制御部４は、ステップＳ１３の条件式が成立する場合、領域ｉと領域ｊ以外の領域ｋ（ｋ≠ｉ，ｊ）の外接矩形座標を外接矩形座標メモリＭ４より読み出し、領域ｋの外接矩形座標が以下の条件式を満たすかどうかを調べ、条件式を満たし、かつ領域ｉや領域ｊに含まれていない領域ｋの個数がα３（α３は定数であり、例えば：α３＝６）以下となるかどうかを調べる（図５参照）。
ｔｓｐ．ｘ←ｍｉｎ（ｘil，ｘjl）
ｔｅｐ．ｘ←ｍａｘ（ｘir，ｘjr）
ｉｓｐ．ｙ←ｍａｘ（ｙil，ｙjl）
ｉｅｐ．ｙ←ｍｉｎ（ｙir，ｙjr）とし
ｉｓｐ．ｙ≦ｙklかつ
ｉｅｐ．ｙ≧ｙkrかつ
ｔｓｐ．ｘ≦ｘklかつ
ｔｅｐ．ｘ≧ｘkr
を判定する。ここで、領域ｋの個数＞α３の場合、領域ｉと領域ｊは隣接する文字の対ではないものと判定する。
【００２９】
〔ステップＳ２３〜Ｓ３３〕
制御部４は、ステップＳ１４〜Ｓ２２の条件式が成立する場合、領域ｉと領域ｊは文字領域であると判定するとともに、ステップＳ１４〜Ｓ２２の領域ｋの探索範囲に存在する領域が、次の条件式を満たすかどうか調べ、条件式を満たすものを文字領域と判定する。
（Ｗi ≦Ｗk ×α４ または Ｈi ≦Ｈk ×α４）かつ
（Ｗj ≦Ｗk ×α４ または Ｈj ≦Ｈk ×α４）
（α４は定数であり、例えば：α４＝８）
【００３０】
〔ステップＳ３４〜Ｓ５１〕
制御部４は、文字領域と判定された領域ｉ，ｊ，ｋ、及びその領域の外接矩形内に含まれる領域ｌに対して、文字領域画像用メモリＭ５に
Ｍ５（ｘ，ｙ）←１
を行なうと共に、文字分類ラベル用メモリＭ６から値Ｍ６〔ｉ〕，Ｍ６〔ｊ〕，Ｍ６〔ｋ〕，Ｍ６〔ｌ〕を取り出し、その中の最小値Ｌを求め、Ｍ６〔ｍ〕（ｍ：１〜領域数）に対して
Ｍ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｉ〕またはＭ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｊ〕または
Ｍ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｋ〕またはＭ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｌ〕の場合、
Ｍ６〔ｍ〕にＬを格納する。
これは領域ｉ，ｊ，ｋ，ｌが同じ大きさで隣接した文字のグループであることを表す。
【００３１】
〔ステップＳ５２，Ｓ５３〕
制御部４は、外接矩形座標用メモリＭ４より領域ｉ及び領域ｊの外接矩形座標を取り出し、次の条件式が成立するかどうか調べる。
｜ｘio−ｘjo｜≦ｍｉｎ（Ｗi ，Ｗj ）／α５ ……（１）
かつ
Ｄijy ≦ｍａｘ（Ｈi ，Ｈj ，Ｗi ，Ｗj ）
（α５は定数であり、例えば：α５＝１６）
この条件式が成立するのは、領域ｉと領域ｊが縦方向に近接して並んでいる場合である。例えば、図４の場合、領域Ａと領域Ｃ、領域Ｂと領域Ｃの間には、条件式（１）が成立しないため、縦方向に並んでいないと判定される。
【００３２】
〔ステップＳ５４〕
制御部４は、ステップＳ５２，Ｓ５３の条件式が成立する場合、次の条件式が成立するかどうか調べる。
｜ｘil−ｘjl｜＋｜ｘir−ｘjr｜＜ｍｉｎ（Ｗi ，Ｗj ）／α６
（α６は定数であり、例えば：α６＝１．５）
この条件式が成立するのは、領域ｉと領域ｊの幅が等しい場合である。
【００３３】
〔ステップＳ５５〜Ｓ６３〕
制御部４は、ステップＳ５４の条件式が成立する場合、領域ｋ（ｋ≠ｉ，ｊ）の外接矩形座標を外接矩形座標メモリＭ４より読み出し、領域ｋの外接矩形座標が以下の条件式を満たすかどうか調べ、条件式を満たし、かつ領域ｉや領域ｊに含まれていない領域ｋの個数がα７（α７は定数であり、例えば：α７＝６）以下となるかどうかを調べる。
ｔｓｐ．ｙ←ｍｉｎ（ｙil，ｙjl）
ｔｅｐ．ｙ←ｍａｘ（ｙir，ｙjr）
ｉｓｐ．ｘ←ｍａｘ（ｘil，ｘjl）
ｉｅｐ．ｘ←ｍｉｎ（ｘir，ｘjr）とし
ｉｓｐ．ｘ≦ｘklかつ
ｉｅｐ．ｘ≧ｘkrかつ
ｔｓｐ．ｙ≦ｙklかつ
ｔｅｐ．ｙ≧ｙkr
領域ｋの個数＞α７の場合、領域ｉと領域ｊは隣接する文字の対ではないものと判定する。
【００３４】
〔ステップＳ６４〜Ｓ７４〕
制御部４は、ステップＳ５５〜Ｓ６３の条件式が成立する場合、領域ｉと領域ｊは文字領域であると判定するとともに、ステップＳ５５〜Ｓ６３の領域ｋの探索範囲に存在する領域が、次の条件式を満たすかどうか調べ、条件式を満たすものを文字領域と判定する。
（Ｗi ≦Ｗk ×α８ または Ｈi ≦Ｈk ×α８）かつ
（Ｗj ≦Ｗk ×α８ または Ｈj ≦Ｈk ×α８）
（α８は定数であり、例えば：α８＝８）
【００３５】
〔ステップＳ７５〜Ｓ９２〕
制御部４は、文字領域と判定された領域ｉ，ｊ，ｋ、及びその領域の外接矩形内に含まれる領域ｌに対して、文字領域画像用メモリＭ５に
Ｍ５（ｘ，ｙ）←１
を行なうと共に、文字分類ラベル用メモリＭ６から値Ｍ６〔ｉ〕，Ｍ６〔ｊ〕，Ｍ６〔ｋ〕，Ｍ６〔ｌ〕を取り出し、その中の最小値Ｌを求め、Ｍ６〔ｍ〕（ｍ：１〜領域数）に対して
Ｍ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｉ〕またはＭ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｊ〕または
Ｍ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｋ〕またはＭ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｌ〕の場合、
Ｍ６〔ｍ〕にＬを格納する。
これは、領域ｉ，ｊ，ｋ，ｌが同じ大きさで隣接した文字のグループであることを表す。
このようにして文字判定処理を終えた後、図７のステップＳ８に進む。
【００３６】
〔ステップＳ８〕
得られた文字領域画像用メモリＭ５（ｘ，ｙ）＝１の領域を、文字領域であるとする。
図６は図２で示した画像から得られた文字領域を示す説明図であり、領域ｉと領域ｊがＭ６〔ｉ〕＝Ｍ６〔ｊ〕の場合、領域ｉと領域ｊは同じ大きさで隣接した文字のグループに分類されたことを示している。
【００３７】
【発明の効果】
この発明によれば、文字列が横書きの場合には同じような高さ、縦書きの場合には同じような幅を持つ文字で構成されていることを利用して文字を抽出するようにしている。すなわち、２領域が横に並んでいる場合には同じような高さであるか否かを調べ、縦に並んでいる場合には同じような幅であるか否かを調べ、条件を満たす場合は、２領域を文字であると判定するようにしたので、文字と文字以外の領域が近接している場合にも、文字領域のみを抽出することができ、このようにして得られた画像を文字認識することにより、文字と文字以外の領域が混在した画像でも文字認識の対象とすることができる。
【００３８】
また、２領域間に存在する領域の大きさによりその領域が文字領域であるかどうか判定するようにした場合には、文字列中に「っ」や「ぁ」など、他の文字と大きさが異なる文字が存在する場合でも、文字領域として抽出することができる。
【００３９】
さらに、分類手段をさらに備えた構成とした場合には、隣接した同じ大きさの文字の並びを一つの文字列として分類し、異なる大きさの文字の並びはそれぞれ別の文字列として分類することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による文字抽出装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例における２値化した画像の一例を示す説明図である。
【図３】実施例におけるラベル画像用メモリの記憶内容の一例を示す説明図である。
【図４】実施例における画像中の黒画素連結成分の外接矩形を示す説明図である。
【図５】実施例における領域ｋの探索範囲を示す説明図である。
【図６】実施例における抽出した文字領域を示す説明図である。
【図７】実施例の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図９】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１０】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１１】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１２】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１３】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１４】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１５】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１６】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１７】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１８】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１９】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ カメラ
２ Ａ／Ｄ変換部
Ｍ１ 入力画像用メモリ
Ｍ２ ２値画像用メモリ
Ｍ３ ラベル画像用メモリ
Ｍ４ 外接矩形座標用メモリ
Ｍ５ 文字領域画像用メモリ
Ｍ６ 文字分類ラベル用メモリ
３ プログラム用ＲＯＭ
４ 制御部
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像中より文字を抽出する文字抽出装置に関し、例えば交通標識や看板等から文字を自動的に抽出し認識するために利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の文字抽出装置、つまり文字以外の領域を持つ画像中より文字を抽出する文字抽出装置としては、特開平２−２４５８８２号公報に示されているような、文字と文字以外の領域をテクスチャの違いから分離するものや、特開平２−２０６８９４号公報に示されているような、領域間の相対位置関係とピッチ整合度を利用して文字を抽出するものなどが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の文字抽出装置においては、例えばテクスチャによって文字抽出を行なう方法は、処理量が多く、計算時間が長くかかるという問題がある。
また、ピッチ整合度を利用する方法は、あらかじめ対象となる画像の文字ピッチ情報が既知である必要がある。
【０００４】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、対象画像に対する知識を必要とせず、少ない処理量で文字と文字以外の領域が混在している画像から文字を抽出することが可能な文字抽出装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、文字を含んだ領域を撮像してデジタル信号に変換する撮像手段と、撮像手段によって撮像された画像を黒画素と白画素とに２値化する２値化手段と、２値化された画像中から黒画素連結成分を抽出し、抽出した黒画素連結成分ごとに外接矩形の座標値を求める座標値獲得手段と、組み合わせ可能な全ての外接矩形のペアに関して座標値を比較し、２つの外接矩形の縦方向のずれと２つの外接矩形間の横方向の距離が２つの外接矩形の大きさに比して小さい場合には、２つの外接矩形の高さがほぼ同じで、かつ２つの外接矩形間に存在する外接矩形の数が所定数以下であれば、それら２つの外接矩形が横方向に配列された文字領域であると判定する一方、２つの外接矩形の横方向のずれと２つの外接矩形間の縦方向の距離が２つの外接矩形の大きさに比して小さい場合には、２つの外接矩形の幅がほぼ同じで、かつ２つの外接矩形間に存在する外接矩形の数が所定数以下であれば、それら２つの外接矩形が縦方向に配列された文字領域であると判定する判定手段と、文字領域と判定された領域を画像として抽出する抽出手段を備えてなる文字抽出装置である。
【０００６】
すなわち、文字を含んだ領域を撮像し、得られた画像を２値化し、２値化した画像中の白連結領域または黒連結領域の中の２領域において、２領域間の相対位置関係及び２領域間に存在する領域数を利用して、各領域が文字領域かどうかを判定し、文字と判定された領域を画像として得るものである。
【０００７】
この発明において、撮像手段としては、市販のＣＣＤカメラやスキャナ等の各種の撮像装置を利用することができる。
２値化手段、判定手段及び抽出手段としては、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏポートからなるマイクロコンピュータを用いるのが便利である。
【０００８】
この発明によれば、文字列が横書きの場合には同じような高さ、縦書きの場合には同じような幅を持つ文字で構成されていることを利用するため、２領域が横に並んでいる場合は、同じような高さであるかを調べ、縦に並んでいる場合は、同じような幅であるかを調べ、この条件を満たす場合には、２領域を文字であると判定する。これにより、文字と文字以外の領域が近接している場合にも文字領域のみを抽出することができる。
【０００９】
上記構成においては、判定手段を、ある２領域が文字の領域と判定された場合に、２領域間に存在する領域の大きさを調べ、それらの大きさと以前に判定した２領域の大きさとの比較により、それら２領域間に存在する領域が文字領域であるかどうか判定する機能をさらに備えた構成とすることが好ましい。
【００１０】
このように構成した場合には、文字列中に「っ」や「ぁ」など、他の文字と大きさが異なる文字が存在する場合でも、文字領域として抽出することが可能となる。
【００１１】
また、上記構成においては、ある２領域及び２領域間に存在する領域が文字領域と判定された場合に、それらの領域を同一グループに分類する分類手段をさらに備えた構成とし、撮像された画像中の文字領域を複数のグループに分類するようにすることが好ましい。
【００１２】
このように構成した場合には、隣接した同じ大きさの文字の並びを一つの文字列として分類し、異なる大きさの文字の並びはそれぞれ別の文字列として分類することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
図１はこの発明による文字抽出装置の一実施例の構成を示すブロック図である。この文字抽出装置は、ＣＣＤカメラ等と組み合わせて、単独の文字抽出装置として使用することも可能であるし、日本語ワードプロセッサやパーソナルコンピュータなどの各種の情報処理装置に組み込んで使用することも可能である。
【００１５】
この図において、１は領域を撮像するＣＣＤカメラ、２はカメラ１からの映像信号をデジタル信号にするＡ／Ｄ変換部、Ｍ１は入力画像用メモリ、Ｍ２は２値画像用メモリ、Ｍ３はラベル画像用メモリ、Ｍ４は外接矩形座標用メモリ、Ｍ５は文字領域画像用メモリ、Ｍ６は文字分類ラベル用メモリ、３はプログラム用ＲＯＭ、４はプログラム用ＲＯＭ３内のプログラムに従って処理の流れを制御する制御部である。
【００１６】
図７は制御部４の処理内容を示すフローチャートである。
この文字抽出装置においては、画像より文字を次のように抽出する。
まず、カメラ１で、例えば交通標識や看板等の文字を含む領域を撮像する。
【００１７】
〔ステップＳ１〕
カメラ１で撮像した画像は、Ａ／Ｄ変換部２でＡ／Ｄ変換後、入力画像用メモリＭ１に転送する。画像の格納方法は、画像（横：Ｘ画素，縦：Ｙ画素）に対し、画像左上の画素から画像右下の画素へと順に、画素の輝度値（０〜２５５）を１バイトずつメモリに格納していく。すなわち、座標（ｘ，ｙ）の輝度値を、メモリの（ｘ＋Ｘ×ｙ）番目のアドレスに１バイト単位で格納する。画像１枚につきメモリ容量は（Ｘ×Ｙ）バイト必要である。
【００１８】
〔ステップＳ２〕
制御部４は、入力画像用メモリＭ１内の画像を２値化して、２値画像用メモリＭ２に０（黒）または１（白）を格納する。以下、文字領域が黒の場合を示すが、黒の場合１、白の場合０を格納すれば、文字領域が白の場合も同様に処理可能である。２値化の方法としては、あらかじめしきい値Ｔｈの値を決めておき、
Ｍ１（ｘ，ｙ）＜Ｔｈ ならば Ｍ２（ｘ，ｙ）←０
Ｍ１（ｘ，ｙ）≧Ｔｈ ならば Ｍ２（ｘ，ｙ）←１
とするしきい値法や、画像の位置によってしきい値を変える動的しきい値法（例えば特開昭６１−１９４５８０号公報参照）等がある。図２は２値化した画像の一例である。
【００１９】
〔ステップＳ３〕
制御部４は、２値画像用メモリＭ２に格納された画像に対し、黒画素連結成分のラベリングを行ない、求めたラベル画像をラベル画像用メモリＭ３に格納する。
【００２０】
図３は２値化画像に対するラベル画像用メモリＭ３内の記憶内容の一例である。図中の“１”，“２”，“３”は格納されたラベル値を表している。ラベリングの方法としては、例えば特開昭６１−２１４０８２号公報の方法などを用いることができる。
【００２１】
格納方法は、メモリに左上画素のラベル値から右下画素のラベル値へ順に１画素につき２バイト単位で格納する。メモリ容量は（Ｘ×Ｙ×２）バイト必要である。
【００２２】
〔ステップＳ４〕
制御部４は、ラベル画像用メモリＭ３内の全体を走査し、ラベル値毎に最大・最小横座標、最大・最小縦座標を求めると、（最小横座標，最小縦座標）がそのラベル値を持つ黒画素連結成分の外接矩形の左上座標値となり、（最大横座標，最大縦座標）が外接矩形の右下座標値となる。
求めた左上・右下座標値を外接矩形座標用メモリＭ４に格納する。図４は図２で示した画像中の黒画素連結成分の外接矩形を示す説明図である。
【００２３】
〔ステップＳ５〕
制御部４は、文字領域画像用メモリＭ５の全体に値０を格納する。そして、以降の処理で値が１になった領域を文字領域と判定する。
〔ステップＳ６〕
制御部４は、文字分類ラベル用メモリＭ６に対し、Ｍ６〔ｉ〕（ｉ：１〜領域数）に値ｉを格納する。
【００２４】
〔ステップＳ７〕
制御部４は、ラベル値がｉとなった黒画素領域（以降領域ｉと記述）とラベル値がｊとなった黒画素領域（以降領域ｊと記述）を文字領域かどうか判定する。このとき、ｉ：１〜領域数−１、ｊ：ｉ＋１〜領域数とすることにより、すべての黒画素領域に対して判定を行なうことができる。
【００２５】
図８〜図１９は図７のステップＳ７の詳細な処理内容を示すフローチャートであり、以下、このフローチャートに従って、文字判定処理を詳細に説明する。なお、以下の説明においては、
ｘil………領域ｉの外接矩形の左上ｘ座標
ｙil………領域ｉの外接矩形の左上ｙ座標
ｘir………領域ｉの外接矩形の右下ｘ座標
ｙir………領域ｉの外接矩形の右下ｙ座標
ｘio………領域ｉの外接矩形の中心ｘ座標
ｙio………領域ｉの外接矩形の中心ｙ座標
Ｈi ………領域ｉの外接矩形の高さ
Ｗi ………領域ｉの外接矩形の幅
ｘjl………領域ｊの外接矩形の左上ｘ座標
ｙjl………領域ｊの外接矩形の左上ｙ座標
ｘjr………領域ｊの外接矩形の右下ｘ座標
ｙjr………領域ｊの外接矩形の右下ｙ座標
ｘjo………領域ｊの外接矩形の中心ｘ座標
ｙjo………領域ｊの外接矩形の中心ｙ座標
Ｈj ………領域ｊの外接矩形の高さ
Ｗj ………領域ｊの外接矩形の幅
Ｄijx ……領域ｉの外接矩形と領域ｊの外接矩形のｘ軸方向の距離
Ｄijy ……領域ｉの外接矩形と領域ｊの外接矩形のｙ軸方向の距離
ｘkl………領域ｋの外接矩形の左上ｘ座標
ｙkl………領域ｋの外接矩形の左上ｙ座標
ｘkr………領域ｋの外接矩形の右下ｘ座標
ｙkr………領域ｋの外接矩形の右下ｙ座標
Ｈk ………領域ｋの外接矩形の高さ
Ｗk ………領域ｋの外接矩形の幅
として説明する。
【００２６】
〔ステップＳ１１，Ｓ１２〕
制御部４は、外接矩形座標用メモリＭ４より領域ｉ及び領域ｊの外接矩形座標を取り出し、次の条件式が成立するかどうかを調べる。
｜ｙio−ｙjo｜≦ｍｉｎ（Ｈi ，Ｈj ）／α１ かつ
Ｄijx ≦ｍａｘ（Ｈi ，Ｈj ，Ｗi ，Ｗj ）
（α１は定数であり、例えば：α１＝１６）
この条件式が成立するのは、領域ｉが横方向に近接して並んでいる場合である。例えば、図４の場合、領域Ａと領域Ｂの間のみにこの条件式が成立する。
【００２７】
〔ステップＳ１３〕
制御部４は、ステップＳ１１，Ｓ１２の条件式が成立する場合、次の条件式が成立するかどうかを調べる。
｜ｙil−ｙjl｜＋｜ｙir−ｙjr｜＜ｍｉｎ（Ｈi ，Ｈj ）／α２
（α２は定数であり、例えば：α２＝１．５）
この条件式が成立するのは、領域ｉと領域ｊの高さが等しい場合である。
【００２８】
〔ステップＳ１４〜Ｓ２２〕
制御部４は、ステップＳ１３の条件式が成立する場合、領域ｉと領域ｊ以外の領域ｋ（ｋ≠ｉ，ｊ）の外接矩形座標を外接矩形座標メモリＭ４より読み出し、領域ｋの外接矩形座標が以下の条件式を満たすかどうかを調べ、条件式を満たし、かつ領域ｉや領域ｊに含まれていない領域ｋの個数がα３（α３は定数であり、例えば：α３＝６）以下となるかどうかを調べる（図５参照）。
ｔｓｐ．ｘ←ｍｉｎ（ｘil，ｘjl）
ｔｅｐ．ｘ←ｍａｘ（ｘir，ｘjr）
ｉｓｐ．ｙ←ｍａｘ（ｙil，ｙjl）
ｉｅｐ．ｙ←ｍｉｎ（ｙir，ｙjr）とし
ｉｓｐ．ｙ≦ｙklかつ
ｉｅｐ．ｙ≧ｙkrかつ
ｔｓｐ．ｘ≦ｘklかつ
ｔｅｐ．ｘ≧ｘkr
を判定する。ここで、領域ｋの個数＞α３の場合、領域ｉと領域ｊは隣接する文字の対ではないものと判定する。
【００２９】
〔ステップＳ２３〜Ｓ３３〕
制御部４は、ステップＳ１４〜Ｓ２２の条件式が成立する場合、領域ｉと領域ｊは文字領域であると判定するとともに、ステップＳ１４〜Ｓ２２の領域ｋの探索範囲に存在する領域が、次の条件式を満たすかどうか調べ、条件式を満たすものを文字領域と判定する。
（Ｗi ≦Ｗk ×α４ または Ｈi ≦Ｈk ×α４）かつ
（Ｗj ≦Ｗk ×α４ または Ｈj ≦Ｈk ×α４）
（α４は定数であり、例えば：α４＝８）
【００３０】
〔ステップＳ３４〜Ｓ５１〕
制御部４は、文字領域と判定された領域ｉ，ｊ，ｋ、及びその領域の外接矩形内に含まれる領域ｌに対して、文字領域画像用メモリＭ５に
Ｍ５（ｘ，ｙ）←１
を行なうと共に、文字分類ラベル用メモリＭ６から値Ｍ６〔ｉ〕，Ｍ６〔ｊ〕，Ｍ６〔ｋ〕，Ｍ６〔ｌ〕を取り出し、その中の最小値Ｌを求め、Ｍ６〔ｍ〕（ｍ：１〜領域数）に対して
Ｍ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｉ〕またはＭ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｊ〕または
Ｍ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｋ〕またはＭ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｌ〕の場合、
Ｍ６〔ｍ〕にＬを格納する。
これは領域ｉ，ｊ，ｋ，ｌが同じ大きさで隣接した文字のグループであることを表す。
【００３１】
〔ステップＳ５２，Ｓ５３〕
制御部４は、外接矩形座標用メモリＭ４より領域ｉ及び領域ｊの外接矩形座標を取り出し、次の条件式が成立するかどうか調べる。
｜ｘio−ｘjo｜≦ｍｉｎ（Ｗi ，Ｗj ）／α５ ……（１）
かつ
Ｄijy ≦ｍａｘ（Ｈi ，Ｈj ，Ｗi ，Ｗj ）
（α５は定数であり、例えば：α５＝１６）
この条件式が成立するのは、領域ｉと領域ｊが縦方向に近接して並んでいる場合である。例えば、図４の場合、領域Ａと領域Ｃ、領域Ｂと領域Ｃの間には、条件式（１）が成立しないため、縦方向に並んでいないと判定される。
【００３２】
〔ステップＳ５４〕
制御部４は、ステップＳ５２，Ｓ５３の条件式が成立する場合、次の条件式が成立するかどうか調べる。
｜ｘil−ｘjl｜＋｜ｘir−ｘjr｜＜ｍｉｎ（Ｗi ，Ｗj ）／α６
（α６は定数であり、例えば：α６＝１．５）
この条件式が成立するのは、領域ｉと領域ｊの幅が等しい場合である。
【００３３】
〔ステップＳ５５〜Ｓ６３〕
制御部４は、ステップＳ５４の条件式が成立する場合、領域ｋ（ｋ≠ｉ，ｊ）の外接矩形座標を外接矩形座標メモリＭ４より読み出し、領域ｋの外接矩形座標が以下の条件式を満たすかどうか調べ、条件式を満たし、かつ領域ｉや領域ｊに含まれていない領域ｋの個数がα７（α７は定数であり、例えば：α７＝６）以下となるかどうかを調べる。
ｔｓｐ．ｙ←ｍｉｎ（ｙil，ｙjl）
ｔｅｐ．ｙ←ｍａｘ（ｙir，ｙjr）
ｉｓｐ．ｘ←ｍａｘ（ｘil，ｘjl）
ｉｅｐ．ｘ←ｍｉｎ（ｘir，ｘjr）とし
ｉｓｐ．ｘ≦ｘklかつ
ｉｅｐ．ｘ≧ｘkrかつ
ｔｓｐ．ｙ≦ｙklかつ
ｔｅｐ．ｙ≧ｙkr
領域ｋの個数＞α７の場合、領域ｉと領域ｊは隣接する文字の対ではないものと判定する。
【００３４】
〔ステップＳ６４〜Ｓ７４〕
制御部４は、ステップＳ５５〜Ｓ６３の条件式が成立する場合、領域ｉと領域ｊは文字領域であると判定するとともに、ステップＳ５５〜Ｓ６３の領域ｋの探索範囲に存在する領域が、次の条件式を満たすかどうか調べ、条件式を満たすものを文字領域と判定する。
（Ｗi ≦Ｗk ×α８ または Ｈi ≦Ｈk ×α８）かつ
（Ｗj ≦Ｗk ×α８ または Ｈj ≦Ｈk ×α８）
（α８は定数であり、例えば：α８＝８）
【００３５】
〔ステップＳ７５〜Ｓ９２〕
制御部４は、文字領域と判定された領域ｉ，ｊ，ｋ、及びその領域の外接矩形内に含まれる領域ｌに対して、文字領域画像用メモリＭ５に
Ｍ５（ｘ，ｙ）←１
を行なうと共に、文字分類ラベル用メモリＭ６から値Ｍ６〔ｉ〕，Ｍ６〔ｊ〕，Ｍ６〔ｋ〕，Ｍ６〔ｌ〕を取り出し、その中の最小値Ｌを求め、Ｍ６〔ｍ〕（ｍ：１〜領域数）に対して
Ｍ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｉ〕またはＭ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｊ〕または
Ｍ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｋ〕またはＭ６〔ｍ〕＝Ｍ６〔ｌ〕の場合、
Ｍ６〔ｍ〕にＬを格納する。
これは、領域ｉ，ｊ，ｋ，ｌが同じ大きさで隣接した文字のグループであることを表す。
このようにして文字判定処理を終えた後、図７のステップＳ８に進む。
【００３６】
〔ステップＳ８〕
得られた文字領域画像用メモリＭ５（ｘ，ｙ）＝１の領域を、文字領域であるとする。
図６は図２で示した画像から得られた文字領域を示す説明図であり、領域ｉと領域ｊがＭ６〔ｉ〕＝Ｍ６〔ｊ〕の場合、領域ｉと領域ｊは同じ大きさで隣接した文字のグループに分類されたことを示している。
【００３７】
【発明の効果】
この発明によれば、文字列が横書きの場合には同じような高さ、縦書きの場合には同じような幅を持つ文字で構成されていることを利用して文字を抽出するようにしている。すなわち、２領域が横に並んでいる場合には同じような高さであるか否かを調べ、縦に並んでいる場合には同じような幅であるか否かを調べ、条件を満たす場合は、２領域を文字であると判定するようにしたので、文字と文字以外の領域が近接している場合にも、文字領域のみを抽出することができ、このようにして得られた画像を文字認識することにより、文字と文字以外の領域が混在した画像でも文字認識の対象とすることができる。
【００３８】
また、２領域間に存在する領域の大きさによりその領域が文字領域であるかどうか判定するようにした場合には、文字列中に「っ」や「ぁ」など、他の文字と大きさが異なる文字が存在する場合でも、文字領域として抽出することができる。
【００３９】
さらに、分類手段をさらに備えた構成とした場合には、隣接した同じ大きさの文字の並びを一つの文字列として分類し、異なる大きさの文字の並びはそれぞれ別の文字列として分類することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による文字抽出装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例における２値化した画像の一例を示す説明図である。
【図３】実施例におけるラベル画像用メモリの記憶内容の一例を示す説明図である。
【図４】実施例における画像中の黒画素連結成分の外接矩形を示す説明図である。
【図５】実施例における領域ｋの探索範囲を示す説明図である。
【図６】実施例における抽出した文字領域を示す説明図である。
【図７】実施例の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図９】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１０】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１１】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１２】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１３】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１４】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１５】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１６】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１７】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１８】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１９】実施例における文字判定処理を詳細に示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ カメラ
２ Ａ／Ｄ変換部
Ｍ１ 入力画像用メモリ
Ｍ２ ２値画像用メモリ
Ｍ３ ラベル画像用メモリ
Ｍ４ 外接矩形座標用メモリ
Ｍ５ 文字領域画像用メモリ
Ｍ６ 文字分類ラベル用メモリ
３ プログラム用ＲＯＭ
４ 制御部
Claims (3)
- 文字を含んだ領域を撮像してデジタル信号に変換する撮像手段と、
撮像手段によって撮像された画像を黒画素と白画素とに２値化する２値化手段と、
２値化された画像中から黒画素連結成分を抽出し、抽出した黒画素連結成分ごとに外接矩形の座標値を求める座標値獲得手段と、
組み合わせ可能な全ての外接矩形のペアに関して座標値を比較し、２つの外接矩形の縦方向のずれと２つの外接矩形間の横方向の距離が２つの外接矩形の大きさに比して小さい場合には、２つの外接矩形の高さがほぼ同じで、かつ２つの外接矩形間に存在する外接矩形の数が所定数以下であれば、それら２つの外接矩形が横方向に配列された文字領域であると判定する一方、２つの外接矩形の横方向のずれと２つの外接矩形間の縦方向の距離が２つの外接矩形の大きさに比して小さい場合には、２つの外接矩形の幅がほぼ同じで、かつ２つの外接矩形間に存在する外接矩形の数が所定数以下であれば、それら２つの外接矩形が縦方向に配列された文字領域であると判定する判定手段と、
文字領域と判定された領域を画像として抽出する抽出手段を備えてなる文字抽出装置。 - 判定手段が、ある２つの外接矩形が文字領域と判定された場合に、それら２つの文字領域間に存在する外接矩形の大きさを調べ、その外接矩形の大きさと２つの文字領域の大きさとの比較により、２つの文字領域間に存在する外接矩形が文字領域であるかどうか判定する機能をさらに備えてなる請求項１記載の文字抽出装置。
- ある２つの外接矩形及びそれら２つの外接矩形間に存在する外接矩形が文字領域と判定された場合に、それらの文字領域を同一グループに分類する分類手段をさらに備え、撮像された画像中の文字領域を複数のグループに分類することを特徴とする請求項２記載の文字抽出装置。
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