JP3927171B2 - ノイズ除去装置及び方法、プログラム、並びに記録媒体 - Google Patents

ノイズ除去装置及び方法、プログラム、並びに記録媒体 Download PDF

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本発明は、ノイズ除去装置及び方法、プログラム、並びに記録媒体に関し、特に、画像読取装置から読取った二値画像に生じた微小な黒点状のノイズを除去するノイズ除去装置及び方法、プログラム、並びに記録媒体に関する。
スキャナ等の画像読取装置により帳票等の用紙から二値画像を読取る際に、ホコリや機器の汚れ等によって画像に微小な黒点状のノイズが生じることがある。
このようなノイズを除去するために、各黒画素と連結した黒画素群の画素数を計数し、黒画素群の画素数が一定値以下であるときに、その黒画素塊をノイズとして除去する第1のノイズ除去方法が知られている(例えば、特許文献1)。
また、ある黒画素を着目画素とし、該着目画素が孤立点であるか否かを判定し、孤立点であるときは、該着目画素に隣接する白画素の連続量を算出して、隣接する白画素の連続量が所定値以上のときに該着目画素をノイズとして除去する第2のノイズ除去方法が知られている(例えば、特許文献2)。
特開平2−254574号公報 特開平10−229497号公報
しかしながら、上記第1のノイズ除去方法では、図13及び図14に示すように、文字や線がかすれて孤立点の集合体になっているような場合には、該孤立点を誤ってノイズと判断して除去する可能性がある。上記第2のノイズ除去方法においても、文字や線がかすれて孤立点の集合体になっており、孤立点となった黒画素に隣接する白画素の面積が大きい場合には、該孤立点を誤ってノイズと判断して除去する可能性がある。
孤立点を誤ってノイズと判断して除去すると、図13に示すように、文字のかすれが大きくなり、ノイズ除去後にOCR処理や帳票認識処理等を行うと、誤認識が生じることがある。また、図14に示すように、線のかすれが大きくなり、表の枠や罫線部分が消えることがある。
本発明の目的は、かすれた文字や線等の一部を誤って除去するのを防止し、ノイズ除去後のOCR処理や帳票認識処理における認識精度を向上させることができるノイズ除去装置及び方法、プログラム、並びに記録媒体を提供することにある。
上述の目的を達成するために、請求項1記載のノイズ除去装置は、二値画像データに含まれるノイズを除去するノイズ除去装置であって、前記二値画像データの解像度から着目する黒画素を中心とする略円である近傍領域の半径を算出する半径算出手段と、前記算出された半径により求まる前記近傍領域の総画素数から前記着目する黒画素をノイズと判定するための近傍領域内の黒画素数の第1の閾値を算出する第1の閾値算出手段と、前記算出された近傍領域の半径から着目点が直線の一部であるか否かを判定するための直線判定領域内の黒画素数の第2の閾値を算出する第2の閾値算出手段と、記近傍領域内における黒画素数が前記第1の閾値以上であるか否かを判別する第1の判別手段と、前記近傍領域内における前記着目する黒画素を含む水平方向の直線からなる水平直線判定領域及び垂直方向の直線からなる垂直直線判定領域内における黒画素数がいずれも第2の閾値以上であるか否かを判別する第2の判別手段と、前記第1の閾値以上でないと判別され、かつ前記第2の閾値以上でないと判別された場合、前記着目する黒画素を前記二値画像データから消去する消去手段とを備えることを特徴とする。
請求項記載のノイズ除去装置は、請求項記載のノイズ除去装置において、前記水平及び垂直直線判定領域の幅を前記二値画像データの解像度から算出する幅算出手段を更に備えることを特徴とする。
請求項記載のノイズ除去装置は、請求項1又は2記載のノイズ除去装置において、前記近傍領域の半径又は前記二値画像データの解像度から近傍領域内の辺及び頂点を共有する連続した黒画素の数の第3の閾値を算出する第3の閾値算出手段と、前記近傍領域内の連続した黒画素数が第3の閾値以上であるか否かを判別する第3の判別手段を更に備え、前記第1の閾値以上でないと判別され、かつ前記第2の閾値以上でないと判別された場合において、前記第3の閾値以上でないと判別された場合、前記消去手段は、前記着目する黒画素を前記二値画像データから消去することを特徴とする。
請求項記載のノイズ除去方法は、二値画像データに含まれるノイズを除去するノイズ除去方法であって、前記二値画像データの解像度から着目する黒画素を中心とする略円である近傍領域の半径を算出する半径算出工程と、前記算出された半径により求まる前記近傍領域の総画素数から前記着目する黒画素をノイズと判定するための近傍領域内の黒画素数の第1の閾値を算出する第1の閾値算出ステップと、前記算出された近傍領域の半径から着目点が直線の一部であるか否かを判定するための直線判定領域内の黒画素数の第2の閾値を算出する第2の閾値算出ステップと、前記近傍領域内における黒画素数が前記第1の閾値以上であるか否かを判別する第1の判別ステップと、記近傍領域内における前記着目する黒画素を含む水平方向の直線からなる水平直線判定領域及び垂直方向の直線からなる垂直直線判定領域内における黒画素数がいずれも第2の閾値以上であるか否かを判別する第2の判別ステップと、前記第1の判別ステップにより前記第1の閾値以上でないと判別され、かつ前記第2の判別ステップにより前記第2の閾値以上でないと判別された場合、前記着目する黒画素を前記二値画像データから消去する消去ステップとを備えることを特徴とする。
請求項1記載のノイズ除去装置、請求項記載のノイズ除去方法、請求項記載のプログラム、及び請求項記載の記録媒体によれば、二値画像データの解像度から着目する黒画素を中心とする略円である近傍領域の半径を算出し、算出された半径により求まる近傍領域の総画素数から着目する黒画素をノイズと判定するための近傍領域内の黒画素数の第1の閾値を算出し、算出された近傍領域の半径から着目点が直線の一部であるか否かを判定するための直線判定領域内の黒画素数の第2の閾値を算出する。近傍領域内における黒画素数が第1の閾値以上でないと判別され、かつ前記近傍領域内における前記着目する黒画素を含む水平方向の直線からなる水平直線判定領域及び垂直方向の直線からなる垂直直線判定領域内における黒画素数がいずれも第2の閾値以上でないと判別された場合は、着目する黒画素を二値画像データから消去する。これによりノイズ除去の際に、かすれた文字や線等の一部を誤って除去するのを防止し、ノイズ除去後のOCR処理や帳票認識処理における認識精度を向上させることができる。また、ずれた直線の一部を誤って除去するのを防止することができる。
請求項記載のノイズ除去装置によれば、水平及び垂直直線判定領域の幅を二値画像データの解像度から算出するので、ノイズの除去をより正確に行うことができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。
図1は、本発明の実施の形態に係るノイズ除去装置の内部構成を示すブロック図である。
図1において、本発明の実施の形態に係るノイズ除去装置100は、ノイズ除去装置100全体の制御を行うCPU101と、CPU101が実行するプログラムが格納されたROM102と、プログラム実行時の作業用記憶領域等を有するRAM103と、帳票等の原稿から画像データを読取るスキャナ等の画像読取装置108と、読取られた画像データ等を記憶する磁気ディスク等の外部記憶装置104と、ディスプレイ105と、キーボード106と、マウス等のポインティングデバイス107とを備え、これらはバスによって互いに接続されている。
本発明の実施の形態に係るノイズ除去処理のプログラムはROM102又は外部記憶装置104に記憶され、CPU101によって実行される。
図2は、図1のノイズ除去装置100によって実行される画像処理のフローチャートである。
図2において、ノイズ除去装置100は、画像読取装置108等によって読取られたJPEG、PDF等の画像データ、又は既に読取られて外部記憶装置104に記憶されている画像データを読込み(ステップS1)、読込んだ画像データが白黒用である(二値である)か否かを判別し(ステップS2)、画像データが白黒用でない(多値である)ときは、画像データを二値化することにより白黒用に変換する(ステップS3)。ステップS3の二値化は、例えば、各画素の濃度によってその点を黒又は白に置き換える単純二値化のような手段を用いて行う。
次いで、後述する図3のノイズ除去処理を実行して、読込んだ画像データから微小な黒点状のノイズを除去し(ステップS4)、本処理を終了する。
図2の処理によれば、画像読取装置108によって読取られた画像データ、又は既に読取られて外部記憶装置104に記憶されている画像データから微小な黒点状のノイズを除去する(ステップS4)ので、画像データからノイズを除去することができる。
図3は、図2のステップS4のノイズ除去処理のフローチャートである。
図3において、読込んだ画像データの解像度から後述する図4の着目点の近傍領域(図4における太線で囲まれた領域)の半径を算出し(ステップS101)(半径算出手段)、算出した近傍領域の半径により求められる近傍領域の総画素数から着目点をノイズと判定するための近傍領域内の黒画素数の閾値(第1の閾値)を算出し(ステップS102)(第1の閾値算出手段)、近傍領域の半径から着目点が直線の一部であるか否かを判定するための後述する図5及び図6の直線判定領域内(図4及び図5における網掛けの領域)の黒画素数の閾値(第2の閾値)を算出する(ステップS103)(第2の閾値算出手段)。
ステップS101〜ステップS103は、例えば、画像データの解像度が300DPIの場合、近傍領域の半径は300(DPI)÷100+1=4ドット(ステップS101)、近傍領域の総画素数は(4(ドット)−0.5)×3.14−1≒37ドットであるので近傍領域内の黒画素数の閾値は37(ドット)÷7≒5ドット(ステップS102)、近傍領域の半径が4ドットであるので直線判定領域内の黒画素数の閾値は4(ドット)×6÷7≒3ドット(ステップS103)のように求める。
図4において、読込んだ画像データ内の黒画素の1つを着目点とし、着目点を中心とした円内を近傍領域とする。図7に示すように、近傍領域内の黒画素数が閾値以上であれば、着目点の黒画素はノイズではないと判断し、近傍領域内の黒画素数が閾値未満であれば、着目点の黒画素はノイズである可能性があると判断し、図4及び図5の直線判定領域を用いて着目点の黒画素が直線の一部であるか否かを判断する。
図5において、着目点の近傍領域内で、着目点を含む行と、その前後の行を水平方向の直線判定領域とし、図6において、着目点の近傍領域内で、着目点を含む列と、その前後の列を垂直方向の直線判定領域とする。図8に示すように、直線判定領域内の黒画素数が閾値以上であれば、着目点の黒画素はかすれた直線の一部でありノイズではないと判断し、図9に示すように、直線判定領域内の黒画素数が閾値未満であれば、着目点の黒画素はノイズであると判断する。図5及び図6に示すように、水平方向の直線判定領域及び垂直方向の直線判定領域は、一定の幅を有するので、ずれた直線の一部を誤って除去するのを防止することができる。
図3に戻り、ステップS104でノイズ除去後の画像データ用のバッファメモリを確保して該バッファメモリに読込んだ画像データをコピーし(複製手段)、画像データ内の黒画素の1つを着目点とし、着目点の近傍領域内の黒画素数と、水平方向及び垂直方向の直線判定領域内の黒画素数とをカウントする(ステップS105)。なお、画像データを展開した画像イメージの左上から右下までの全ての黒画素を着目点とする。近傍領域内の各画素の座標は、円の方程式(x−a)+(y−b)=r(a,bはそれぞれ着目点のX座標,Y座標、rは近傍領域の半径)を満たすすべてのx及びyの整数値で求められる。
次いで、近傍領域内の黒画素数が閾値以上であるか否かを判別し(ステップS106)(第1の判別手段)、近傍領域内の黒画素数が閾値以上でないときは、水平方向及び垂直方向の直線判定領域内の黒画素数が閾値以上であるか否かを判別し(ステップS107)(第2の判別手段)、水平方向及び垂直方向の直線判定領域内の黒画素数が共に閾値以上でないときは、着目点の黒画素をノイズと判断して、コピーした画像データにおいて着目点の黒画素を消去して白画素に変更し(ステップS108)(消去手段)、読込んだ画像データ内の全ての黒画素についてステップS105〜ステップS108の処理を終了したか否かを判別し(ステップS109)、終了していないときは、ステップS105以降の処理を繰り返し、終了したときは、本処理を終了する。
ステップS106の判別の結果、近傍領域内の黒画素数が閾値以上であるとき、又はステップS107の判別の結果、水平方向及び垂直方向の直線判定領域内の黒画素数の少なくとも一方が閾値以上であるときは、着目点の黒画素はノイズではないと判断して、着目点の黒画素を消去することなくステップS109以降の処理を実行し、本処理を終了する。
図3の処理によれば、近傍領域内の黒画素数が閾値以上でない(ステップS106でNO)場合において、水平方向及び垂直方向の直線判定領域内の黒画素数が共に閾値以上でないときは(ステップS107でNO)、着目点の黒画素をノイズと判断して、コピーした画像データにおいて着目点の黒画素を消去して白画素に変更する(ステップS108)ので、かすれた文字や線等の一部を誤って除去するのを防止し、ノイズ除去後のOCR処理や帳票認識処理における認識精度を向上させることができる。
図10は、図3のノイズ除去処理の変形例のフローチャートである。
図10の処理は、図3の処理と基本的に同じであり、図3のステップと同一のステップには同一符号を付してその説明を省略し、図3の処理と異なる部分についてのみ説明する。図10の処理は、ステップS101とステップS102の間にステップS201が配されている点でのみ図3のものと異なる。
図10において、読込んだ画像データの解像度から着目点の近傍領域の半径を算出した後(ステップS101)、読込んだ画像データの解像度から直線判定領域の幅を算出し(ステップS201)(幅算出手段)、ステップS102以降の処理を実行する。ステップS201は、例えば、画像データの解像度が300DPIの場合は、直線判定領域の幅は300÷100=3ドット、画像データの解像度が400DPIの場合は、直線判定領域の幅は400÷100=4ドットのように求める。
図10の処理によれば、読込んだ画像データの解像度から直線判定領域の幅を算出する(ステップS201)ので、かすれた直線の一部をより確実に検出することができ、もってかすれた文字や線等の一部を誤って除去するのを防止し、ノイズ除去後のOCR処理や帳票認識処理における認識精度を向上させることができる。
図11は、図3のノイズ除去処理の他の変形例のフローチャートである。
図11の処理は、図3の処理と基本的に同じであり、図3のステップと同一のステップには同一符号を付してその説明を省略し、図3の処理と異なる部分についてのみ説明する。図11の処理は、ステップS103とステップS104の間にステップS301が配されている点、及びステップS107とステップS108の間にステップS302が配されている点でのみ図3のものと異なる。
図11において、近傍領域の半径から直線判定領域内の黒画素数の閾値を算出した後(ステップS103)、近傍領域の半径から近傍領域内の連続した黒画素数の閾値(第3の閾値)を算出し(ステップS301)(第3の閾値算出手段)、ステップS104以降の処理を実行する。連続した黒画素とは、辺を共有する黒画素及び頂点を共有する黒画素をいう。なお、近傍領域内の連続した黒画素数の閾値は、画像データの解像度から算出してもよい。例えば、2ポイント以上(1ポイントは1/72インチ)連続する黒画素を閾値とする場合において、解像度が300DPIのときは、近傍領域内の連続した黒画素数の閾値は2×300÷72≒8ドットのように求める。
ステップS107において、水平方向及び垂直方向の直線判定領域内の黒画素数が共に閾値以上でないときは、近傍領域内の連続した黒画素数が閾値以上であるか否かを判別し(ステップS302)(第3の判別手段)、近傍領域内の連続した黒画素数が閾値以上でないときは、着目点の黒画素をノイズと判断して、コピーした画像データにおいて着目点の黒画素を消去し(ステップS108)、近傍領域内の連続した黒画素数が閾値以上であるときは、着目点の黒画素はノイズではないと判断して、着目点の黒画素を消去することなくS109以降の処理を実行し、本処理を終了する。
図11の処理によれば、近傍領域内の連続した黒画素数が、近傍領域の半径から算出した閾値以上でないときは(ステップS302でNO)、着目点の黒画素をノイズと判断して、コピーした画像データにおいて着目点の黒画素を消去する(ステップS108)ので、例えば、図12に示すような、かすれた直線以外の線の一部を検出することができ、もってかすれた文字や線等の一部を誤って除去するのを防止し、ノイズ除去後のOCR処理や帳票認識処理における認識精度を向上させることができる。
図12において、着目点は直線以外の線の一部であるが、近傍領域内の黒画素と水平方向及び垂直方向の直線判定領域内の黒画素数とは共に閾値未満であるので、図3の処理ではノイズと判断される。
本実施の形態において、ノイズ除去後の画像データ用のバッファメモリに読込んだ画像データをコピーし、コピーした画像データにおいてノイズと判断された着目点の黒画素を消去して白画素に変更するとしたが、バッファメモリを予め全て白画素で埋めておき、ノイズではないと判断された着目点の黒画素の位置を黒画素に置き換えていくようにしてもよい。
また、計算式は一例であり、これに限るものではない。
また、本発明の目的は、上記実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(又は記録媒体)を、システム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出して実行することによっても達成されることは言うまでもない。
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
また、上記プログラムは、上述した実施の形態の機能をコンピュータで実現することができればよく、その形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給されるスクリプトデータ等の形態を有するものでもよい。
プログラムを供給する記録媒体としては、例えば、RAM、NV−RAM、フロッピー(登録商標)ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、MO、CD−R、CD−RW、DVD(DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RW)、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のROM等の上記プログラムを記憶できるものであればよい。又は、上記プログラムは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより供給される。
本発明の実施の形態に係るノイズ除去装置の内部構成を示すブロック図である。 図1のノイズ除去装置100によって実行される画像処理のフローチャートである。 図2のステップS4のノイズ除去処理のフローチャートである。 図3のノイズ除去処理で用いられる着目点の近傍領域の一例を示す図である。 図3のノイズ除去処理で用いられる水平方向の直線判定領域の一例を示す図である。 図3のノイズ除去処理で用いられる垂直方向の直線判定領域の一例を示す図である。 図3のノイズ除去処理でノイズではないと判定される着目点の一例を示す図である。 図3のノイズ除去処理でノイズではないと判定される着目点の一例を示す図である。 図3のノイズ除去処理でノイズであると判定される着目点の一例を示す図である。 図3のノイズ除去処理の変形例のフローチャートである。 図3のノイズ除去処理の他の変形例のフローチャートである。 図11のノイズ除去処理でノイズではないと判定される着目点の一例を示す図である。 従来のノイズ除去装置によるノイズ除去処理を説明するのに用いられる図である。 従来のノイズ除去装置によるノイズ除去処理を説明するのに用いられる図である。
符号の説明
100 ノイズ除去装置
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 外部記憶装置
108 画像読取装置

Claims (6)

  1. 二値画像データに含まれるノイズを除去するノイズ除去装置であって、
    前記二値画像データの解像度から着目する黒画素を中心とする略円である近傍領域の半径を算出する半径算出手段と、
    前記算出された半径により求まる前記近傍領域の総画素数から前記着目する黒画素をノイズと判定するための近傍領域内の黒画素数の第1の閾値を算出する第1の閾値算出手段と、
    前記算出された近傍領域の半径から着目点が直線の一部であるか否かを判定するための直線判定領域内の黒画素数の第2の閾値を算出する第2の閾値算出手段と、
    記近傍領域内における黒画素数が前記第1の閾値以上であるか否かを判別する第1の判別手段と、
    前記近傍領域内における前記着目する黒画素を含む水平方向の直線からなる水平直線判定領域及び垂直方向の直線からなる垂直直線判定領域内における黒画素数がいずれも第2の閾値以上であるか否かを判別する第2の判別手段と
    記第1の閾値以上でないと判別され、かつ前記第2の閾値以上でないと判別された場合、前記着目する黒画素を前記二値画像データから消去する消去手段とを備えることを特徴とするノイズ除去装置。
  2. 前記水平及び垂直直線判定領域の幅を前記二値画像データの解像度から算出する幅算出手段を更に備えることを特徴とする請求項記載のノイズ除去装置。
  3. 前記近傍領域の半径又は前記二値画像データの解像度から近傍領域内の辺及び頂点を共有する連続した黒画素の数の第3の閾値を算出する第3の閾値算出手段と、
    前記近傍領域内の連続した黒画素数が第3の閾値以上であるか否かを判別する第3の判別手段を更に備え、
    前記第1の閾値以上でないと判別され、かつ前記第2の閾値以上でないと判別された場合において、前記第3の閾値以上でないと判別された場合、前記消去手段は、前記着目する黒画素を前記二値画像データから消去することを特徴とする請求項1又は2記載のノイズ除去装置。
  4. 値画像データに含まれるノイズを除去するノイズ除去方法であって、
    前記二値画像データの解像度から着目する黒画素を中心とする略円である近傍領域の半径を算出する半径算出工程と、
    前記算出された半径により求まる前記近傍領域の総画素数から前記着目する黒画素をノイズと判定するための近傍領域内の黒画素数の第1の閾値を算出する第1の閾値算出ステップと、
    前記算出された近傍領域の半径から着目点が直線の一部であるか否かを判定するための直線判定領域内の黒画素数の第2の閾値を算出する第2の閾値算出ステップと、
    前記近傍領域内における黒画素数が前記第1の閾値以上であるか否かを判別する第1の判別ステップと、
    記近傍領域内における前記着目する黒画素を含む水平方向の直線からなる水平直線判定領域及び垂直方向の直線からなる垂直直線判定領域内における黒画素数がいずれも第2の閾値以上であるか否かを判別する第2の判別ステップと、
    前記第1の判別ステップにより前記第1の閾値以上でないと判別され、かつ前記第2の判別ステップにより前記第2の閾値以上でないと判別された場合、前記着目する黒画素を前記二値画像データから消去する消去ステップとを備えることを特徴とするノイズ除去方法。
  5. 請求項記載のノイズ除去方法を情報処理装置に実行させるためのプログラム。
  6. 請求項記載のノイズ除去方法を情報処理装置に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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