JPH01169581A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、文書画像に混在する文字画像等の二値化画像
および写真画像等の非二値化画像、すなわち濃淡画像を
それぞれ文字の解像度および写真の階調度を同時に満足
するように画像処理する画像処理装置に関する。

（従来の技術） 文字だけでなく、文字に写真等のようなｍ淡白像が混在
した文書画像を画像処理し得る画像処理装置においては
、スキャナ等の読取り装置で読み取った文字や線図等の
ようにコントラストのある画像情報は固定量値によって
単純二値化を行ない、写真等の階調を有する画像情報は
デイザ法等の疑似階調化手段により二値化を行なってい
る。

更に詳しく、この画像処理装置では、読み取った画像情
報を固定閾値により単純二値化処理すると、文字や線画
像の領域は解像度が保存されるため画質劣化は生じない
が、写真画像の領域では階調度が保存されないため画質
劣化が生じた画像になってしまい、また読み取った画像
情報を組織的デイザ法等で階調化処理すると、写真画像
の領域では階調度が保存されるため画質劣化は生じない
が、文字や線画像の領域では解像度が低下するため画質
が劣化した画像となってしまうのを防止するために固定
閾値による単純二値化および疑似階調化による二値化の
２種類の二値化手段を使用しているのである。

すなわち、読み取った画像情報に対して単一の二値化処
理では、文字画像と写真画像のように特徴が異なるそれ
ぞれの領域の画質を同時に満足することは不可能である
。これは、各種の画像処理にもあてはまり、例えば画像
の特徴に合った処理を行なわないと二値化画像の拡大お
よび縮小処理において画質が低下したり、あるいは符号
化処理においては画像の特徴に合った圧縮方式で処理を
行なわないと効率の悪いデータ圧縮となってしまう。従
って、画像情報を画像の特徴に応じた領域に分割し、各
領域に適応的な処理を行なうことが必須となっている。

そこで、従来、文字部の解像度と写真部の階調度を同時
に満足する方式として画像平面内の局所領域で画像濃度
の最大濃度差ΔＤＩＩｌａ×を求め（なお、この画像濃
度は読取り手段で読み取った画像信号レベルを意味し、
一般に用いるｒａ度」とは異なる。従って、以下、特に
断わらない限り濃度をこの意味として使用する）、この
最大濃度差Δ［）ｍａｘと判定１１１１ｉａＴｈとを比
較して、文字および線画像の領域と写真画像の領域とに
分割し、各画像領域の特徴に応じて二値化処理を切り替
える方式が提案されている（例えば、特開昭５８−３３
７４　）。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来の画像処理方式では、例えば鉛筆ｍきのよ
うなかすれ文字部等である低コントラスト文字部は最大
濃度差が小さいため写真領域と判定され、文字部の解像
度が著しく損われるという問題がある。

更に詳しくは、第８図に示すように、原稿Ｐがコントラ
ストのある文字や線画像の領域Ａと、濃度変化がなだら
かな写真画像の領域Ｂと、かすれ文字部等である低コン
トラスト文字部の領域Ｃとから構成されている場合、前
記原稿Ｐの各領域における画像情報の典型的な信号レベ
ルは第９図に示すようになる。今、画像濃度のダイナミ
ックレンジを８ビツト（０〜２５５．１６進数では０〜
ｆｆ）として、前記各画像領域Ａ、Ｂ、Ｃに対してそれ
ぞれ画像平面内の所定の範囲内、例えば４Ｘ４のマトリ
ックスからなる１６画素の範囲内で最大濃度差Δ［）　
ｔａａｘを求めると、へ領域における最大濃度差ΔＤｍ
ａｘ　＝ｄｄ　〜ｒｆ　（ｈｅｘ　）　、Ｂ領域におけ
６ΔＤｍａｘ　＝　１０〜４０　（ｈｅｘ　）　、Ｃ領
域における△Ｄｍａｘ　＝　１０〜４０　（ｈｅＸ　）
となる。

従って、文字部と写真部とを識別する判定閾値Ｔｈを８
０（ｈｅｘ）として、次に示す判定条件：△［）ｍａｘ
＞Ｔｈ・・・・・・文字部△Ｄｗａｘ≦Ｔｈ・・・・・
・写真部 により各画像領域を識別すると、Ａ領域は文字部と識別
され、ＢＳＣ領域は写真部と識別される。

この結果、Ａ領域では固定閾値による単純二値化処理が
行なわれ、Ｂ、Ｃ領域ではデイザ処理が行なわれるため
、ＡおよびＢ領域はそれぞれ文字の解像度と写真の階調
度を満足するが、Ｃ領域では誤識別されて階調度を保存
した処理を行なうため、Ｃ領域では文字の解像度が茗し
く損われる。また、Ｃ領域を正確に識別するために、判
定閾値を３０（ｈｅｘ）または１０　（ｈｅｘ　）と小
さい値に設定すると、逆に８領域が文字部として識別さ
れ、階調度が保存されない写真画像となってしまう。す
なわち、従来の方式では、文字や線画像のへ領域、写真
画像の８領域および低コントラスト文字部のＣ領域をそ
れぞれ正確な画像領域に分割できないため、文字領域の
解像度と写真領域の階調度とを同時に満足するように各
領域毎に画像の特徴に応じた画像処理を適応的に行なう
ことができないという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、文字部と写真部とが混在した画像情報を文
字部の解像度と写真部の階調度とを同時に満足するよう
に画像領域毎に画像の特徴に応じた画像処理を適応的に
行なうことができる画像処理８置を提供することにある
。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、本発明の画像処理装置は、
画像情報の画像濃度に関連する情報における隣接画素間
の差を算出する差算出手段と、この差梓出手段で算出さ
れる隣接画素間の差の最大値および最小値を検出する検
出手段と、この検出手段で検出した最大値および最小値
から一方の値に対して他方の値を規格化した規格値を算
出する規格値算出手段と、この規格値算出手段で算出し
た前記規格値を所定の基準値と比較し、前記画像情報か
ら二値画像部および非二値画像部とを識別する比較識別
手段とを有することを要旨とする。

（作用） 本発明の画像処理装置では、画像情報の画像濃度に関連
する情報における隣接画素間の差の最大値および最小値
を検出し、この最大値および最小値から一方を他方で規
格化し、この規格値を所定の基準値と比較し、画像情報
から二値画像部および非二値画像部を識別している。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る画像処理装置の全体構
成を示すブロック図である。同図に示す画像処理装置は
、図示しない読取り手段であるスキャナで読み取った１
画素当り８ビツトの画像信号１１をラインバッファ１に
一時的に蓄え、このラインバッファ１に蓄えられた画像
信号を図示しないクロック信号に同期して識別回路２に
入力するとともに、遅延メモリ等からなる遅延回路１０
を介して比較回路９に供給している。識別回路２は、画
像信号に対して画素単位の識別を行ない、識別結果であ
る識別信号１２を選択回路８に制御信号として供給する
。この選択回路８は第１の閾値発生回路５、第２の閾値
発生回路６からそれぞれ第１の閾値信号１５ａ１第２の
閾値信号１５ｂを入力され、前記識別信号１２に基づい
て前記第１、第２の閾値信号１５ａ、１５ｂから最適な
閾値信号を選択して選択閾値信号１６として比較回路９
に出力する。比較回路９はこの選択閾値信号１６と前記
遅延回路１０を介した当該画素の画像信号１７とを比較
し、当該画素の画像信号レベルが選択閾値信号１６より
大きいとき「１」の出力画像信号１８を出力し、当該画
素の画像信号レベルが選択閾値信号１６以下のとぎ「０
」の出力画像信号１８を出力する。

次に、識別回路２を詳細に説明するに当りまず識別回路
２において参照するウィンドウ領域について第５図を参
照して説明する。第５図において、斜線で示す画素を識
別するのに破線で示す４Ｘ４の領域を参照する。更に破
線で示した４×４の領域を平滑化およびエツジ強調する
ために同図で示す８×８の画素を参照する。

第２図は第１図の画像処理装置の詳細な回路ブロック図
である。同図において、識別回路２は、濃度の低い低コ
ントラスト文字部においては写真領域と識別される領域
内では局所領域での最大隣接画素濃度差は小さいが、最
小隣接画素濃度差は比較的大きいといった特徴を利用し
て低コントラスト文字部を含む文字部であるかまたは非
文字部、すなわち写真部であるかを識別する回路であり
、ラインバッファ１からの画像信号は平滑化回路４０に
供給され、画像のノイズ成分が除去される。

平滑化回路４０はノイズ成分を除去した平滑化画像信号
をエツジ強調回路４１に供給する。エツジ強調回路４１
はラプラシアンフィルタを使用しており、平滑化回路４
０から供給される平滑化画像信号のエツジ部を抽出し、
エツジ強調画像信号を出力する。このエツジ強調画像信
号は減算回路４３に供給される。減算回路４３はエツジ
強調画像信号を元にブロック内における隣接画素の濃度
差、すなわち隣接画素濃度差信号を出力する。該隣接画
素濃度差信号は第１の最大１ｉ１最小値検出回路４２に
供給され、ブロック内における隣接画素濃度差の最大値
△［）ｍａ−ｘおよび最小値△［）　１ｎが検出され、
この隣接画素濃度差の最大値△Ｄ　ｗａｘおよび最小値
ΔＱ　ｍｉｎは除算回路４４に供給される。

除算回路４４は、次式に示すようにブロック内における
隣接画素濃度差の最小値ΔＤｓｉｎを最大値ΔＷａＸで
割って、規格化した画像性微量信号Ｆを算出する。

Ｆ＝八へｍｉｎ／△［）　ｎ＋ａｘ　・−・・・・（１
）この除痒回路４４からの画像性微量信号Ｆは、比較回
路４５に供給され、図示しないレジスタ等に予め格納さ
れている判定閾値Ｔｈと比較される。

この比較の結果、比較回路４５は次に示すように画像性
微量信号Ｆが判定閾値Ｔｈよりも大きいときには画像信
号が文字画素であると判定して「１」レベルの識別信号
１２を出力し、また画像性微量信号Ｆが判定閾値Ｔｈ以
下のときには非文字画素、すなわち写真画素であると判
定して「０」レベルの識別信号１２を出力する。

Ｆ＞Ｔｈ・・・・・・文字画素 Ｆ≦Ｔｈ・・・・・・非文字画素 次に、以上のように識別回路２によって文字画素である
かまたは写真画素であると識別された各画素の二値化処
理について説明する。

ラインバッファ１から供給される画像信号は、第２の最
大値最小値検出回路２０に供給されているが、該最大値
最小値検出回路２０は当該ウィンドウ４Ｘ４−１６画素
内の画像濃度の中から最大画像濃度［）　１ｌａＸおよ
び最小画像濃度Ｑ　ｗｉｎを検出し、この最大画像濃度
［）　ｍａｘおよび最小画像濃度Ｑ　ｓｉｎは動的閾値
算出回路３３に供給される。動的閾値算出回路３３は最
大値最小値検出回路２０で検出した当該ウィンドウ内の
最大画像濃度［）ｍａＸおよび最小画像濃度Ｑ　ｍｉｎ
から次式に従って二値化閾値Ｂｈを算出する。

Ｂｈ　＝　（Ｄｍａｘ　＋Ｄｍｉｎ　）　／２・＝　（
２）この二値化閾値Ｂｈは第１の閾値発生回路５に供給
され、第１の閾値発生回路５はの二値化閾値ａｈに基づ
いて第１の閾値信号１５ａを選択回路８に出力する。第
２の閾値発生回路６は、非文字部、すなわち写真部の二
値化閾値を発生するものであり、第６図に示すデイザ閾
値に基づいて第２の閾値信号１５ｂを選択回路８に出力
する。

選択回路８は、識別信号１２を制御信号として前記第１
および第２の同値信号１５ａ、１５ｂから次に示す条件
下で選択閾値信号１６を決定する。

条件　　　　　　　　　　値ＦＰ１６ １、識別信号１２＝“１″　第１の閾値信号の時　　　
　　　　　　１５ａ （文字と識別時）　　（二値化閾値Ｂｈ）２、識別信号
１２＝゛ＯＩｔ　　第２の閾値信号のＲ１５ｂ （写真と識別時）　　　（写真用閾値）選択回路８は、
以上のように決定される選択間値信＠１６と遅延回路１
０を介して供給される当該画素の画像信号１７とを比較
し、出力画像信号１８を出力し、これによりかすれ文字
等の低コントラスト文字部等を含む文字の解像度を保存
すると同時に、写真部の階調度を満足した画像処理を行
なうことができるようになっている。

次に、識別回路２の更に詳細な回路について説明する。

第３図は識別回路２の詳細な回路図であり、第４図はそ
のタイミング図である。第３図において平滑回路２０１
〜２０６は前記平滑化回路４０を構成し、エツジ強調回
路２１１〜２１４は前記エツジ強調回路４１を構成する
。第４図において、ＣＬＫは読取りり０ツクであり、Ｄ
ＩＮはラインバッファ１から平滑回路２０１〜２０６へ
画像データが入力されるタイミングを示す。また、ここ
で行なう平滑化は基準となる画素を中心として３×３の
ブロック内の画素を参照して行なう。

まず、第１クロツクの（Ｊ−３，）は第５図に示す（Ｊ
−３）列の（１−３）行から（１＋４）行の８画素が平
滑回路２０１〜２０６に供給されるタイミングである。

平滑回路２０１には（Ｉ−３＞行から（１−１）行の３
画素を入力する。平滑回路２０２には（１−２）行から
（１）行の３画素を入力する。他の平滑回路についても
同様に３画素ずつ入力する。続いて、第２クロツク、第
３クロツクで第５図に示す（Ｊ−２）、（Ｊ−１）列の
８画素が入力すると、（Ｊ−２）行の（１−２）行から
（１＋３）行について平滑化が行なわれる。

すなわち、第３クロツクで平滑回路２０１では（Ｊ−２
）列の（１−２）行の画素の平滑化が行なわれ、平滑回
路２０２では（Ｊ−２）列の（Ｉ−１）行の画素の平滑
化が行なわれる。平滑回路２０３〜２０６についても同
様である。以下同様に、第４クロツクで（Ｊ）列が入力
すると、（Ｊ−１）列の（１−２）行から（１＋３）行
の平滑化が行なわれる。

ＳＵＭは平滑回路２０１〜２０６で平滑化された画像デ
ータがエツジ強調回路２１１〜２１４に供給されるタイ
ミングである。ここでは、基準となる画素を中心して３
×３のブロック内の画素を参照してエツジ強調が行なわ
れる。第４クロツクの（Ｊ−２）は第５図に示す（Ｊ−
２）列の（Ｉ−２）行から（１＋３）行の平滑化された
６画素の画像データがエツジ強調回路２１１〜２１４に
供給されるタイミングである。エツジ強調回路２１１に
は（Ｊ−２）列の（１−２）行から（１）行の平滑化さ
れた３画素の画像データを入力する。

エツジ強調回路２１２には（Ｊ−２）列の（１−１）行
から（Ｉ＋１＞行の３画素の画像データを供給する。他
のエツジ強調回路についても同様に３図素ずつ入力する
。続いて、第５クロツク、第６クロツクで第５図に示す
（Ｊ−１）列、ＬＪ）列の６画素が入力すると、（Ｊ−
１）列の（Ｉ〜１）行から（１＋２）行についてエツジ
強調を行なう。すなわち、エツジ強調回路２１１では（
Ｊ−１）列、（１−１）行の画素についてエツジ強調を
行なう。エツジ強調回路２１２では（Ｊ−１）列、（１
）行の画素についてエツジ強調を行なう。

他のエツジ強調回路についても同様である。以下同様に
、第７クロツクで（Ｊ＋１）列が入力すると、（Ｊ）列
の（１−１）行から（Ｉ＋２）行のエツジ強調を行なう
。

ＥＤＧｌはエツジ強調回路４１でエツジ強調されたエツ
ジ強調画像データが減算回路４３に供給されるタイミン
グである。第７りＯツクの（Ｊ−１）は第５図に示すＬ
ｌ−１）列、（Ｉ−１）行から（１＋２）行のエツジ強
調された４画素の画像データが減算回路４３に供給され
るタイミングである。ここで減算回路４３は第５図に示
す（Ｊ−１）列の４画素について隣接する画素間の濃度
差を検出する。次に第８クロツクで（Ｊ）列、（Ｉ−１
）行から（１＋２）行の４画素のデータが入力すると、
（Ｊ）列の４画素についての隣接する画素間の濃度差お
よび第７クロツクで入力した（Ｊ−１）列の４画素とＬ
Ｊ）列の４画素について横方向に隣接する画素間の濃度
差も算出する。

５ｔＪＢは減算回路４３で算出された隣接画素間濃度差
信号が第１の最大値最小値検出回路４２に供給されるタ
イミングである。まず第８クロツクで第５図に示す（Ｊ
−１＞列の（１−１）行から（１＋２）行の４画素間の
隣接画素間濃度差信号を入力する。続いて、第９クロツ
ク、第１０クロツクでｌＩ）、（Ｊ＋１）行の隣接画素
間濃度差信号を入力し、第１１クロツクで、入力した第
５図の破線で示す４×４のウィンドウ内のすべての隣接
画素間濃度差信号から隣接画素濃度差の最大値ΔＤＩＩ
ｌａｘおよび最小値Δ［）　ｍｉｎを算出する。

ＤＩＶは第１の最大値最小値検出回路４２で算出された
ブロック内における隣接画素濃度差の最大値Δ［）　ｍ
ａＸおよび最小値△［）　ｌｌ１ｎが除算回路４４に供
給されるタイミングである。第１２クロツクのＬＪ）で
第５図に示す（Ｊ）列（１）行、すなわち図の斜線部分
の画像特徴■信号Ｆを算出する。また、ＦＴＰは除算回
路４４からの除算結果が比較回路４５に供給されるタイ
ミングである。

第１３クロツクの（Ｊ）で除算回路４４からの除算結果
と判定閾値Ｔｈとを比較し、第５図に示すＬＪ）列（Ｉ
）行く図の斜線部分）の画素が文字画素であるかまたは
非文字画素であるかを識別し、識別信号１２を出力する
。

なお、上記実施例においては、参照画像範囲を４×４の
所定範囲の画像領域として説明しているが、本発明はこ
れに限定されるものでなく、任意の範囲の画像領域を取
ることができる。更に、木実施例では、１画素中位での
識別の例を示したが、（ＮＸＮ）のブロック単位での識
別を行なってもよい（但し、Ｎ２２なる正の整数）。ま
た、動的閾値処理における二値化閾値ｓｈとしては前述
した閾値に限定されるものでなく、任意の値、例えば所
定範囲内の平均画像濃度［）ａを使用することもできる
。更に、各々の値に対して正または負の許容値αを付加
し、例えば二値化閾値ＢｈをＢｈ＋αにしてもよい。デ
イザ閾値に対しても、ドツト分散型以外の閾値配置、例
えばドツト集中型閾値配置に自由に設定してもよい。

更に、本実施例では、画像情報から文字画像および写真
画像、すなわち二値画像および非二値画像を識別するた
めの特徴量の値および判定閾値として読取り手段で読み
取った画像信号、すなわち画像情報の反射率に対応した
量を使用しているが、このｍを画像濃度、すなわち反射
率の逆数の対数に変換した値、または人間の視覚特性を
考慮した変換信号をもとに識別してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、画像情報の画像
濃度に関連する情報における隣接画素間の差の最大値お
よび最小値を検出し、この最大値および最小値から一方
を他方で規格化し、この規格値を所定の耕準値と比較し
、画像情報から二値画像部および非二値画像部を識別し
ているので、従来写真領域と判定されて解像度が著しく
損われた例えば鉛筆書きのようなかすれ文字等の低コン
トラスト文字部でも、その解像度を保存しながら適確な
画像処理を行なうことができ、画質の向上および各種画
像処理における処理効率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に係る画像部３！ｌ！装置の
構成図、第２図は第１図の画像処理装置の詳細構成図、
第３図は第１図の画像処理装置に使用される識別回路の
詳細なブロック図、第４図は第３図の回路のタイミング
図、第５図は前記識別回路で参照するウィンドウ領域を
示す図、第６図はデイザ閾値の一例を示す図、第７図は
各画像領域を示す図、第８図は各画像領域における画像
信号レベルを示す模式図である。 ２・・・・−・識別回路 ５・・・・・・・・・第１の閾値発生回路６・・・・・
・・・・第２の閾値発生回路８・・・・・・・・・選択
回路 ９・・・・・・・・・比較回路 ２０・・・・・・第２の最大値最小値検出回路３３・・
・・・・仙的閾値綽出回路 ４０・・・・・・平滑化回路 ４１・・・・・・エツジ強調回路 ４２・・・・・・第１の最大値最小値検出回路４３・・
・・・・減綽回路 ４４・・・・・・除算回路 ４５・・・・・・比較回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像情報の画像濃度に関連する情報における隣接
   画素間の差を算出する差算出手段と、この差算出手段で
   算出される隣接画素間の差の最大値および最小値を検出
   する検出手段と、この検出手段で検出した最大値および
   最小値から一方の値に対して他方の値を規格化した規格
   値を算出する規格値算出手段と、この規格値算出手段で
   算出した前記規格値を所定の基準値と比較し、前記画像
   情報から二値画像部および非二値画像部を識別する比較
   識別手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
2. （２）前記差算出手段は、所定範囲内の画像情報を平滑
   化する平滑化手段と、該平滑化手段からの平滑化画像信
   号をエッジ強調するエッジ強調手段と、該エッジ強調手
   段のエッジ強調画像信号の所定範囲内の画像情報から隣
   接画素の画像濃度の最大濃度差および最小濃度差を算出
   する手段とを有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の画像処理装置。