JP4525787B2 - 画像抽出装置、及び画像抽出プログラム - Google Patents

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Description

本発明は、画像抽出装置、及び画像抽出プログラムに関する。
1又は複数の原稿を同時にスキャンして得たスキャン画像の中から各原稿の画像を分離して抽出するための技術は数多く提案されている。例えば、下記の特許文献1には、ハフ変換により求めた直線の候補の組み合わせから矩形領域を設定し、その矩形領域から各原稿の画像を抽出する技術が開示されている。また、下記の特許文献2には、スキャン画像から検出したエッジに沿って矩形領域を検索し、検索された矩形領域から原稿画像を抽出する技術が開示されている。
米国特許第7058224号明細書 米国特許第6298157号明細書
しかしながら、上記の従来技術では、スキャン画像において原稿の輪郭部のエッジが欠けていたり、エッジの並びに不規則な箇所が含まれていたりする等の雑音の影響により、原稿画像が写し出された矩形領域を抽出する精度が落ちてしまうことがあった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的の一つは、スキャン画像から矩形画像を抽出する際の雑音耐性を強化した画像抽出装置及び画像抽出プログラムを提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の画像抽出装置の発明は、対象物をスキャンしたスキャン画像を取得する手段と、前記取得したスキャン画像の二値画像を生成するとともに、当該生成された二値画像から連結画素を検出する検出手段と、前記検出手段により検出した連結画素に対して設定した外接矩形の各辺において、前記連結画素との接点から当該接点の属する辺の一方の頂点へと至る線分上の複数の点から、前記接点の属する辺に対して垂直方向に走査してエッジ画素を検出するエッジ画素検出手段と、前記エッジ画素検出手段により検出されたエッジ画素が前記スキャン画像に写し出された前記対象物の輪郭部に位置するか否かを判断する判断手段と、前記判断手段により前記対象物の輪郭部に位置すると判断されたエッジ画素に基づいて矩形領域を設定する矩形領域設定手段と、前記矩形領域設定手段により設定された矩形領域から画像を抽出する手段と、を含むことを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画像抽出装置において、前記判断手段は、前記外接矩形の対角線を超えて検出されたエッジ画素は前記対象物の輪郭部に位置しないと判断する、ことを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の画像抽出装置において、前記判断手段は、前記検出されたエッジ画素のうち、隣り合うエッジ画素との距離が閾値より大きいエッジ画素については前記対象物の輪郭部に位置しないと判断する、ことを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の画像抽出装置において、前記判断手段は、前記検出されたエッジ画素と前記辺との距離が、前記連結画素との接点から前記一方の頂点に向かうに連れて小さくなるエッジ画素については、前記対象物の輪郭部に位置しないと判断する、ことを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の画像抽出装置において、前記一方の頂点は、前記連結画素との接点が属する辺の頂点のうち、前記接点から遠い方の頂点とする、ことを特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の画像抽出装置において、前記判断手段により前記対象物の輪郭部に位置する画素であると判断されたエッジ画素の位置座標に基づいて、前記エッジ画素が構成する少なくとも3以上の線分の傾きを算出する手段をさらに含み、前記矩形領域設定手段は、前記算出された線分の傾きの整合性に基づいて前記矩形領域を設定する、ことを特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、請求項1乃至6のいずれかに記載の画像抽出装置において、前記検出された連結画素と前記外接矩形との傾きを検出する手段をさらに含み、前記検出された傾きが所定の値よりも大きい場合に、前記エッジ画素検出手段、前記判断手段、及び前記矩形領域設定手段による各処理を実行する、ことを特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7のいずれかに記載の画像抽出装置において、前記対象物は、矩形の原稿画像である、ことを特徴とする。
また、請求項9に記載の画像抽出プログラムの発明は、コンピュータを、対象物をスキャンしたスキャン画像を取得する手段と、前記取得したスキャン画像の二値画像を生成するとともに、当該生成された二値画像から連結画素を検出する検出手段と、前記検出手段により検出した連結画素に対して設定した外接矩形の各辺において、前記連結画素との接点から当該接点の属する辺の一方の頂点へと至る線分上の複数の点から、前記接点の属する辺に対して垂直方向に走査してエッジ画素を検出するエッジ画素検出手段と、前記エッジ画素検出手段により検出されたエッジ画素が前記スキャン画像に写し出された前記対象物の輪郭部に位置するか否かを判断する判断手段と、前記判断手段により前記対象物の輪郭部に位置すると判断されたエッジ画素に基づいて矩形領域を設定する矩形領域設定手段と、前記矩形領域設定手段により設定された矩形領域から画像を抽出する手段として機能させることを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、スキャン画像に写し出された対象物の画像を抽出する際の雑音耐性を強化することができる。
請求項2に記載の発明によれば、対象物画像の輪郭部のエッジでない画素を排除することによりスキャン画像に写し出された対象物の画像を抽出する際の雑音耐性を強化することができる。
請求項3に記載の発明によれば、対象物画像の輪郭部のエッジでない画素を排除することによりスキャン画像に写し出された対象物の画像を抽出する際の雑音耐性を強化することができる。
請求項4に記載の発明によれば、対象物画像の輪郭部のエッジでない画素を排除することによりスキャン画像に写し出された対象物の画像を抽出する際の雑音耐性を強化することができる。
請求項5に記載の発明によれば、検出するエッジ画素の数が増加するため、スキャン画像にノイズが含まれていても画像抽出に与える悪影響を軽減させることができる。
請求項6に記載の発明によれば、エッジ画素により構成される各辺の傾きに基づいて対象物が写し出されていると推定される部分に矩形領域を設定することで、スキャン画像の中から対象物画像を抽出する精度を向上させることができる。
請求項7に記載の発明によれば、スキャン画像に対して傾いている対象物についてのみ処理対象とすることで、不要な処理を省略することができる。
請求項8に記載の発明によれば、スキャン画像に写し出された矩形の原稿画像を精度良く抽出することができる。
請求項9に記載の発明によれば、スキャン画像に写し出された対象物の画像を抽出する際の雑音耐性を強化するようにコンピュータを機能させることができる。
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態(以下、実施形態という)を、図面に従って説明する。
図1には、本実施形態に係る画像抽出装置10の機能ブロック図を示す。本実施形態に係る画像抽出装置10は、スキャン機能を備えたマルチファンクションプリンタ(複合機)に適用したものであるが、スキャナが接続されたパーソナルコンピュータ等の情報処理機器に適用することとしてもよい。本実施形態では、画像抽出装置10は、1又は複数枚の原稿(例えば名刺やレター等)をスキャンして得たスキャン画像の中から、各原稿の画像を抽出する処理を行う。以下、画像抽出装置10が備える各機能についての詳細を説明する。
図1に示されるように、画像抽出装置10は、スキャン部12、画像取得部14、二値化処理部16、外接矩形設定部18、原稿傾き判断部20、エッジ画素検出部22、有効エッジ判断部24、辺傾き算出部26、抽出画像領域設定部28、及び画像抽出部30を含む。各部の機能は、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体に格納された画像抽出プログラムが、図示しない媒体読取装置を用いてコンピュータシステムたる画像抽出装置10に読み込まれ、画像抽出装置10により実行されることで実現されるものとしてよい。なお、ここでは情報記憶媒体によってプログラムが画像抽出装置10に供給されることとしたが、インターネット等のデータ通信ネットワークを介して遠隔地から画像抽出プログラムが画像抽出装置10にダウンロードされてもよい。
スキャン部12は、光学式読み取り装置を含み、光学式読み取り装置の所定の画像読み取り位置にセットされた原稿を光学処理により走査し、原稿のスキャン画像を生成する。スキャン画像に含まれる原稿の数は、1枚であってもよいし複数枚あってもよい。
画像取得部14は、スキャン部12により生成されたスキャン画像を取得する。スキャン部12が外部装置として構成される場合には、画像取得部14はUSB等のインターフェースを介してスキャン画像を取得する。
二値化処理部16は、画像取得部14により取得されたスキャン画像に二値化処理を施して、スキャン画像の二値画像を生成する。二値化処理部16では、スキャン画像のエッジを強調した二値化処理を行うことにより、よりスキャン画像に含まれる原稿の輪郭部が抽出されやすくしている。
外接矩形設定部18は、二値化処理部16により生成された二値画像に含まれる黒画素の連結画素毎にラベルを付与し(ラベリング処理)、ラベルが付与された各連結画素に外接矩形を設定する。以下、図2を参照しながら外接矩形設定部18の処理を具体的に説明する。
図2には、外接矩形設定部18によりスキャン画像の二値画像に含まれる各連結画素に設定された外接矩形の一例を示す。図2に示した例では、二値画像40内に3つの原稿画像が含まれている。ここで、外接矩形設定部18は、二値画像40の中に含まれる各原稿画像の輪郭エッジを表す連結画素42,44,46のそれぞれについて外接矩形52,54,56を設定する。
原稿傾き判断部20は、外接矩形設定部18により各連結画素について設定された外接矩形の領域内に含まれている連結画素(原稿画像)が、設定された外接矩形に対して傾いているか否かを判断する。原稿傾き判断部20により外接矩形に対して傾いていないと判断された原稿画像については、そのままその外接矩形の領域を原稿画像が含まれる画像領域として設定することとしてよい。一方で、外接矩形に対して傾いていると判断された原稿画像については、以下に説明するように外接矩形の中から原稿画像の輪郭部を検出して原稿画像の輪郭に沿った領域を原稿画像の抽出画像領域として設定する。この傾いた原稿画像の抽出画像領域の設定処理の詳細については後述する。
ここで、図3を参照しつつ、原稿傾き判断部20において用いられる、原稿画像が傾いているか否かの判断基準の一例を説明する。図3に示されるように、原稿傾き判断部20は、外接矩形52の各辺において、外接矩形52の1辺から、当該辺に近接する連結画素42により構成される1辺が所定の距離(Th)内に収まっている場合に、外接矩形に含まれる原稿画像が傾いていないと判断する。上記の条件に合致しないものは原稿画像が傾いてスキャン画像に含まれているものと判断される。上記Thの値は辺の長さ毎に予め定めておくこととしてもよい。
エッジ画素検出部22は、外接矩形設定部18により設定された各外接矩形内の画像領域から、以下説明する規則に従って原稿画像のエッジ画素を検出する。すなわちエッジ画素検出部22は、まず外接矩形の1つの辺を処理対象として選択し、当該辺において連結画素と接する点から、当該辺の遠い方の頂点へと至る線分上の複数の各点から、当該辺に対して垂直方向に走査して最初に検出される画素をエッジ画素として検出する。上記複数の各点は、例えば線分上の1画素毎に取ることとしてもよいし、所定の間隔毎に取ることとしてもよい。
図4を参照しつつエッジ画素検出部22による処理を具体的に説明すると、まずエッジ画素検出部22は、外接矩形54の上辺54−1に対して、連結画素44との接点44−Aを起点とし、44−Aから遠い方の頂点、すなわち54−Bに至るまで以下の処理を行う。まずエッジ画素検出部22は、起点とした接点44−Aとの接点の位置座標を記録し、次に54−Bの方向に所定の画素数(例えば1画素)移動して、その点から上辺54−1に対して垂直方向に走査して黒画素を検出し、検出した黒画素の位置座標を記録する。こうして検出された黒画素をエッジ画素とする。エッジ画素検出部22は、上記の処理を接点44−Aから頂点54−Bに至るまで繰り返し行う。そして、同様の処理を各辺54−2,3,4についても行い、各辺においてエッジ画素の位置座標を得る。なお、スキャン画像にはノイズが含まれることがあるため、上記検出されたエッジ画素は必ずしも原稿画像の輪郭部を構成するとはいえない。そこで、本実施形態では以下説明する機能を設け、エッジ画素のうち輪郭部を構成する蓋然性が高いものを選別して画像抽出精度を向上させることとしている。
有効エッジ判断部24は、エッジ画素検出部22により検出されたエッジ画素が原稿画像の輪郭部に位置する画素であるか否かを判断する。有効エッジ判断部24により原稿画像の輪郭部に位置すると判断されたエッジ画素を有効エッジ画素とする。有効エッジ判断部24は、以下の3つの判断基準のいずれかに合致するエッジ画素は原稿画像の輪郭部に位置しない、すなわち有効エッジ画素でないと判断し、いずれの判断基準にも合致しないエッジ画素を有効エッジ画素であると判断する。
第1の判断基準は、走査の開始点たる外接矩形の辺から外接矩形の対角線を超えて検出されたエッジ画素は有効エッジ画素としないとするものである。これは、矩形の原稿画像の4辺がスキャン画像中に正しく写し出されているのであれば、対角線を越えて原稿画像の辺が検出されることはないことによる。
第2の判断基準は、隣り合ったエッジ画素との位置の差が所定正値よりも大きいエッジ画素は有効エッジ画素としないとするものである。これは、本実施形態では外接矩形と原稿画像とのそれぞれの辺とがなだらかな傾斜対の関係にあるため、急激な位置の差があるような場合にはノイズである可能性が高いと判断されることによる。
第3の判断基準は、エッジ画素が接点側に隣接するエッジ画素よりも外接矩形の辺に近づく場合には、そのエッジ画素は有効エッジ画素としないとするものである。これは、本実施形態では、外接矩形の辺における接点から頂点へと至るにつれて検出されるエッジ画素は外接矩形の辺から遠くなるはずであるため、逆に外接矩形の辺に近づくエッジ画素はノイズである可能性が高いと判断されることによる。
ここで図5に示した例を参照しつつ、上記の各判断基準により、スキャン画像に各種のノイズが含まれていた場合に、原稿画像の領域を特定する際のノイズ耐性が強化されることについて説明する。
図5(A)に示された例では、原稿画像の上部のエッジが欠けているとする。このとき、外接矩形の上辺に対応して検出されるエッジ画素は、60−A及び60−Bとなる。ただし、60−Aのエッジ画素は、対角線61を超えて検出されたため第1の判断基準により、そして60−Bのエッジ画素は頂点56−Aに近づくにつれて上辺に近づくため第3の判断基準により有効エッジ画素とは判断されない。
図5(B)に示された例では、原稿画像の辺の一部に突起48−A,Bがノイズとして付加されているとする。このとき、突起48−A,Bはそれぞれエッジ画素として検出されるが、突起48−A,Bはそれぞれ隣り合うエッジ画素との位置の差が大きく、また、頂点56−B側で検出されたエッジ画素に比べて上辺に近いため、第2又は第3の判断基準により有効エッジ画素とは判断されない。
図5(C)に示された例では、二値化処理の際に原稿画像の内部がエッジとされてしまったとする。このとき、原稿画像の内部に入り込んだエッジ画素の一部は、大きく位置が変動し、また頂点56−Aに向かうにつれて上辺に近づくものであるため、第2及び第3の判断基準により有効エッジ画素とは判断されない。
以上説明したように、上記の第1乃至第3の基準に基づいて、エッジ画素として検出されたもののうち、原稿画像の輪郭部には位置しないエッジ画素を排除して、原稿画像の輪郭部に位置するエッジ画素を有効エッジ画素として選別することができる。
辺傾き算出部26は、有効エッジ判断部24により有効エッジ画素であると判断された黒画素の位置座標に基づいて、これらの有効エッジ画素により構成される各辺の傾きを算出する。辺傾き算出部26は、外接矩形の辺に対応して取得された有効エッジ画素を1つのグループとして、各グループについて例えば最小二乗法により線分を特定し、特定した各線分と対応する外接矩形の辺との傾きを算出する。
抽出画像領域設定部28は、有効エッジ画素により構成される辺の座標と、辺傾き算出部26で算出された有効エッジ画素により構成される各辺の傾きの整合性とに基づいて、原稿画像が写し出されている矩形領域たる抽出画像領域を設定する。ここで、抽出画像領域は外接矩形設定部18により設定された外接矩形の内部に限定されるものではなく、外接矩形の外部にまで拡張してもよい。ここで図6を参照しつつ上記の拡張された抽出画像領域の設定処理を説明する。
図6(A)には、一部の輪郭が欠けた二値画像(頂点70−A,B,C,D,Eの各点を連結してなる連結画素)について外接矩形(頂点72−A,B,C,Dにより表される矩形)が設定された様子が描かれている。ここで、外接矩形の画像に対して上述した処理を行い有効エッジ画素を取得する。ここで、各辺の傾きの整合性が確認されると、図6(B)に示されるように、対向する辺について長い方の辺の長さに合うように連結画素を拡張して、抽出画像領域(頂点70−A,B,F,Dを結んでなる矩形領域)を設定する。
画像抽出部30は、抽出画像領域設定部28により設定された矩形の抽出画像領域から画像を抽出する。
次に、図7に示されたフローチャートを参照しながら、本実施形態に係る画像抽出装置10により行われる画像抽出処理の流れを説明する。
図7に示されるように、画像抽出装置10は、画像読み取り部にセットされた1又は複数枚の原稿を読み取りスキャン画像を生成して取得する(S101)。画像抽出装置10は、取得したスキャン画像に対してエッジを強調した二値化処理を施して、二値画像を生成する(S102)。画像抽出装置10は、生成した二値画像に含まれる連結画素毎にラベルを付与して(S103)、ラベルが付与された連結画素毎に外接矩形を設定する(S104)。
画像抽出装置10は、設定された外接矩形に対して、その外接矩形に含まれる連結画素が外接矩形に対して傾いているか否かを判断する(S105)。ここで、傾いていないと判断された外接矩形についてはその外接矩形を抽出画像領域として設定する(S109)。一方で、傾いていると判断された外接矩形については以下の処理を行う。
画像抽出装置10は、外接矩形の各辺において、連結画素との接点から当該接点から遠い方の頂点へと至る線上の各点から、当該辺に対して垂直方向に走査してエッジ画素を検出する(S106)。画像抽出装置10は検出されたエッジ画素の中から原稿画像の輪郭部を構成する有効エッジ画素を選択する(S107)。
画像抽出装置10は、外接矩形の各辺において上記の有効エッジ画素の検出処理を行い、得られた有効エッジ画素により形成される各辺の傾きを算出する(S108)。そして、画像抽出装置10は有効エッジ画素により形成される辺と、各辺について算出された傾きとの整合性に基づいて矩形の抽出画像領域を設定する(S109)。画像抽出装置10は、外接矩形のそれぞれについて上記の各処理を行い、設定された矩形領域について画像を抽出する(S110)。こうして、スキャン画像に写し出された各原稿画像を抽出するものである。
以上説明したように、本実施形態に係る画像抽出装置10によれば、スキャン画像から矩形原稿等の矩形画像を抽出する際の雑音耐性を強化することができる。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、この分野の通常の知識を有する当業者によって多様な変更、変形又は置換が可能であることはもちろんである。
本実施形態に係る画像抽出装置10の機能ブロック図である。 二値画像に含まれる各連結画素に設定された外接矩形の一例を示す図である。 原稿画像が傾いているか否かの判断基準の一例を説明する図である。 連結画素と外接矩形の一例を示す図である。 原稿画像の領域を特定する際のノイズ耐性の強化について説明する図である。 拡張された抽出画像領域の設定処理を説明する図である。 画像抽出装置10により行われる画像抽出処理の流れを示したフローチャートである。
符号の説明
10 画像抽出装置、12 スキャン部、14 画像取得部、16 二値化処理部、18 外接矩形設定部、20 原稿傾き判断部、22 エッジ画素検出部、24 有効エッジ判断部、26 辺傾き算出部、28 抽出画像領域設定部、30 画像抽出部、40 二値画像、42,44,46 連結画素、52,54,56 外接矩形、44−A,B,C,D 接点、54−A,B,C,D 頂点、54−1,2,3,4 辺、46−A,B,C,D 接点、48−A,B 突起、56−A,B,C,D 頂点、61 対角線、70−A,B,C,D,E,F 点、72−A,B,C,D,E,F 点。

Claims (7)

  1. 対象物をスキャンしたスキャン画像を取得する手段と、
    前記取得したスキャン画像の二値画像を生成するとともに、当該生成された二値画像から連結画素を検出する検出手段と、
    前記検出手段により検出した連結画素に対して設定した外接矩形の各辺において、前記連結画素との接点から当該接点の属する辺の一方の頂点へと至る線分上の複数の点から、前記接点の属する辺に対して垂直方向に走査してエッジ画素を検出するエッジ画素検出手段と、
    前記エッジ画素検出手段により検出されたエッジ画素のうち前記外接矩形の対角線を超えて検出されるか、又は前記検出されたエッジ画素と前記辺との距離が前記連結画素との接点から前記一方の頂点に向かうに連れて小さくなるものを排除して、前記スキャン画像に写し出された前記対象物の輪郭部に位置する有効エッジ画素を選別する選別手段と、
    前記有効エッジ画素に基づいて矩形領域を設定する矩形領域設定手段と、
    前記矩形領域設定手段により設定された矩形領域から画像を抽出する手段と、
    を含むことを特徴とする画像抽出装置。
  2. 前記選別手段は、前記検出されたエッジ画素のうち、隣り合うエッジ画素との距離が閾値より大きいものをさらに排除して前記有効エッジ画素を選別する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像抽出装置。
  3. 前記一方の頂点は、前記連結画素との接点が属する辺の頂点のうち、前記接点から遠い方の頂点とする、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像抽出装置。
  4. 前記有効エッジ画素の位置座標に基づいて、前記有効エッジ画素が構成する少なくとも3以上の線分の傾きを算出する手段をさらに含み、
    前記矩形領域設定手段は、前記算出された線分の傾きの整合性に基づいて前記矩形領域を設定する、
    ことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の画像抽出装置。
  5. 前記検出された連結画素と前記外接矩形との傾きを検出する手段をさらに含み、
    前記検出された傾きが所定の値よりも大きい場合に、前記エッジ画素検出手段、前記選別手段、及び前記矩形領域設定手段による各処理を実行する、
    ことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の画像抽出装置。
  6. 前記対象物は、矩形の原稿画像である、
    ことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の画像抽出装置。
  7. コンピュータを、
    対象物をスキャンしたスキャン画像を取得する手段と、
    前記取得したスキャン画像の二値画像を生成するとともに、当該生成された二値画像から連結画素を検出する検出手段と、
    前記検出手段により検出した連結画素に対して設定した外接矩形の各辺において、前記連結画素との接点から当該接点の属する辺の一方の頂点へと至る線分上の複数の点から、前記接点の属する辺に対して垂直方向に走査してエッジ画素を検出するエッジ画素検出手段と、
    前記エッジ画素検出手段により検出されたエッジ画素のうち前記外接矩形の対角線を超えて検出されるか、又は前記検出されたエッジ画素と前記辺との距離が前記連結画素との接点から前記一方の頂点に向かうに連れて小さくなるものを排除して、前記スキャン画像に写し出された前記対象物の輪郭部に位置する有効エッジ画素を選別する選別手段と、
    前記有効エッジ画素に基づいて矩形領域を設定する矩形領域設定手段と、
    前記矩形領域設定手段により設定された矩形領域から画像を抽出する手段として機能させるための画像抽出プログラム。
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