JPH01243667A - 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） 本発明は文字部と写真部とが混在した文書画像を、文字
部の解像性と写真部の階調性を高く維持して２値化し得
る画像処理装置に関する。

（従来の技術） コード情報のみならずイメージ情報をも取扱い得る画像
処理装置（文書画像処理装置）では、スキャナ等により
読取入力した文書画像について、例えば文字や線図等の
コントラストの高い画像部分（文字部）を予め設定され
た固定閾値を用いて２値化処理し、また写真等の階調を
有する画像部分（写真部）をデイザ法等の擬似階調の手
法を用いて２値化している。

ちなみに文字部をデイザ法を用いて２値化するとその解
像度が劣化し、また写真部を固定閾値を用いて２値化す
るとその階調性が損われてしまうと云う問題がある。こ
のような不具合を回避するべく、従来ではその画像的特
徴に応じた画像領域に分離し、各領域毎に上述した固定
閾値やデイザ法によって定められる閾値を適応的に用い
てその２値化を行なうものとなっている。

しかして従来では、読取人力された画像情報の局所領域
での画像濃度の最大濃度差ΔＤ　　を検ａＸ 出し、この最大濃度差ΔＤ　　を所定の閾値ＴｈとａＸ 比較して該局所領域が文字部であるか写真部であるかを
識別判定し、その２値化処理の形態を切替えるものとな
っている。

ところがこのような処理方式にあっては、所謂かすれ文
字等の低コントラストの文字部については、ここで検出
される最大濃度差ΔＤ　ｗａｘの値が小さいので、写真
部であるとして誤識別判定されることかある。この結果
、コントラストの低い文字部の解像性が著しく損われる
と云う問題が生じた。

例えば第１３図に示すように読取入力された原稿Ｐが、
コントラストの高い文字部Ａ１階調性を有する写真部Ｂ
、そしてかすれ文字等のコントラストの低い文字部Ｃと
からなる場合、上記原稿Ｐの各領域Ａ、Ｂ、Ｃにおける
画像情報の典型的な信号レベルは第１４図に示すように
なる。しかして画像濃度のダイナミックレンジが８ビツ
ト［０〜ＰＦＩ　ｈで与えられるものとすると、例えば
（４×４）画素の局所領域における最大濃度差ΔＤ　　
は、ａＸ 上記領域Ａでは［ＤＤ−ＦＰ］、領域Ｂでは［１０〜４
０］、領域Ｃでは［ｌＯ〜４０］ｈ程度となる。この為
、判定閾値Ｔｈとして［８０］ｈを用い、ΔＤ　　　＞
Ｔｈ　　　　・・・文字部ａＸ ΔＤ　　≦Ｔｈ　　　　・・・写真部 ａＸ として局所領域の画像の種別を判定すると、前記領域Ｂ
のみならず領域Ｃまでが写真部として誤判定されると云
う不具合が生じる。また判定閾値Ｔｈとして［ａＯ］ｈ
を用いると、今度は領域Ｂが文字部として判定され虞れ
が生じると云う不具合が生じた。

このように最大濃度差ΔＤ　　を所定の閾値に寵ａｘ て判定して領域の種別を識別する従来の装置にあっては
、コントラストの低い文字部を含む文書画像等に対して
、その文字部を解像度良く２値化し、また写真部を階調
性良く２値化することが非常に困難である等の問題があ
った。

（発明が解決しようとする課題） このように従来装置では、文字部と写真部とが混在する
画像情報を、文字部に対する解像度および写真部に対す
る階調性を同時に満足させなから２値処理するに際し、
特にコントラストの低い文字部が含まれるような場合、
その２値化処理の形態を適応的に制御することが非常に
困難である等の問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、コントラストの低い文字部が含
まれる画像情報であっても、文字部については解像度良
く、また写真部については階調性良くそれぞれ２値化す
ることのできる画像処理装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係る画像処理装置は、所定範囲内の画像情報を
平滑化し、この平滑化された画像情報から画像のエツジ
部分を検出し、エツジ部分として求められるラプラシア
ンの間の絶対値の最大値を判定し、上記所定範囲内の画
像情報が写真部としての性質を示すか、或いは文字とし
ての性質を示すかを識別する。そしてこの判定結果に従
って前記所定範囲内の画像情報から求められる閾値、ま
たは予め設定された閾値（デイザ閾値）を選択し、この
選択された閾値を用いて前記所定範囲内の画像情報を２
値化することを特徴とするものである。

つまり局所的な画像部分のエツジ部分における画像的特
徴を利用して画像の種別を識別し、その画像種別に応じ
た２値化処理をそれぞれ効果的に施し得るようにしたこ
とを特徴とするものである。

（作用） 本発明によれば、局所領域として定められる所定範囲内
の画像情報から検出される画像エツジ部分を示すラプラ
シアンの値から、そのラプラシアン値の絶対値の最大値
を求め、その値を判定してエツジ部分の濃度変化が急峻
であるか否かを調べて画像としての性質を識別するので
、低コントラストの文字部であってもそのエツジ部分の
濃度変化が急峻であることから写真部であるとして誤識
別されることがなくなる。この結果、種々の文字部と写
真部とが混在した文書画像であっても、それらの文字部
と写真部とをそれぞれ正確に識別して２値化の為の閾値
をそれぞれ適応的に設定することができるので、文字部
については解像度良く、また写真部については階調性良
く２値化処理を施すことが可能となる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。

第１図は実施例に係る画像処理装置における画像処理の
概念を示す図である。この画像処理装置にはイメージ・
スキャナ等の読取装置にて読取入力された画像情報が、
例えば１画素当り８ピツ°トのディジタル・データとし
て入力される。ラインバッファｌはこのような画像情報
を一時的に格納して以下に示す画像処理に供する。

しかして識別手段２は上記ラインバッファ２から所定の
クロックに同期して出力される画像情報から、その画像
エツジ部分を検出し、そのエツジ部分での濃度の変化が
急峻であるか否かを判定して前記局所領域の画像の種別
を識別判定するものである。この識別判定結果に従って
選択手段５が選択切替えされ、第１の閾値発生手段３か
ら与えられる第１の閾値、または第２の閾値発生手段４
から与えられる第２の閾値が前記画像情報を２値処理す
る為の閾値として選択的に抽出される。そして前記ライ
ンバッファｌから読出され、遅延手段７を介して所定タ
イミング遅延されて比較手段Ｂに導かれる画像情報が、
上記選択手段５を介して抽出された閾値にて２値化処理
されて出力される。

ここで上記画像種別の識別処理を実行する識別手段２は
、第１図に示すようにラインバッファ１から読出される
画像情報を平滑化する平滑化回路２０、平滑化された画
像信号からそのエツジ成分を検出するエツジ検出部２１
．　　このエツジ検出部２１にて求められた画像のエツ
ジ部分を示すラプラシアンの値からその絶対値の最大値
を求める最大値算出回路２２．およびラプラシアンの絶
対値の最大値を所定の弁別閾値と比較して選択制御信号
を生成する比較回路２３を備えて構成される。

上記平滑化回路２０．エツジ検出部２１による前処理は
、例えば第２図に示すように注目画素が斜線部のように
特定されたとき、その注目画素を含む周囲゛の（４Ｘ４
）画素を局所領域として後述する識別処理を行なうべく
、更にその周囲の（８８８）画素の領域を対象として行
なわれる。この処理によって画像情報のノイズ分が除去
され、その後、エツジ検出回路２１におけるラプラシア
ン処理等によってエツジ成分の検出（抽出）が行なわれ
る。

しかして最大値検出回路２２はエツジ成分を示す情報と
して求められた前記画像情報のラプラシアンから、その
絶対値の最大値ΔＤを検出している。

このようにして求められる最大値ΔＤが比較回路２３に
て所定の弁別閾値Ｔｈにて判定されて前記局所領域の画
像情報の種別の判定が行なわれる。この判定は、 ΔＤ＞Ｔｈ　　　　・・・文字領域の画素ΔＤ≦Ｔｈ　
　　　・・・非文字領域の画素として行なわれる。

尚、前記第１の閾値発生手段３は、例えば前記ラインバ
ッファｌに格納された画像情報から、その濃度の最大濃
度値Ｄ　　と最小濃度値Ｄ　　とｓａｘ　　　　　　　
　ｍ１ｎ をそれぞれ検出する最大値・最小値算出回路３０と、こ
の検出結果に従って画像情報を２値化する為の閾値Ｂｈ
を、例えば Ｂｈ　−（Ｄ　　　＋Ｄ　　　）　／２濡ａｘ　　　　
　ｓｉｎ として動的に算出する動的閾値算出手段３１を備えて構
成される。また第２の閾値発生手段４は、例えばデイザ
パターン情報（デイザマトリックス）を格納したメモリ
からなり、その情報を前記選択手段５に出力するものと
なっている。そして上記閾値Ｂｈまたはデイザパターン
により示される閾値が前述した識別判定結果に基づいて
選択的に抽出され、前記画像情報の２値処理が行なわれ
る。

次に本装置の特徴的な部分である上述した識別処理につ
いて第３図乃至第１２図を参照して更に詳しく説明する
。

第３図は上記識別手段２の構成を更に詳しく示すもので
ある。前述した如く平滑化処理およびエツジ検出処理が
（８Ｘ８）画素の領域を対象として行なわれることから
、ラインバッファ１としては８ラインバツフアが用いら
れ、識別手段２はこの８ラインバツフアｌから画像情報
を入力して動作する。

８ラインバツフアｌに格納された１画素当り８ｂｉｔの
画像情報は、第６図にそのタイミング・チャートを示す
ように所定周期のクロックＣＬＫに従って３画素単位で
信号旧Ｎに示すように時系列に平滑化部２０に入力され
る。この平滑化部２ｏは複数（６個）の平滑回路２０ａ
４０ｂ、　〜２０１’　ｌ；ｌ：　テ（３Ｘ　３）（７
）メデイアン・フィルタを構成するもので、第１０図に
示す（３Ｘ３）画素の濃度をソートしたとき、゛その中
央に位置する濃度（ここでは５番目の濃度）を平滑化さ
れた基準画素の濃度とすることにより行なわれる。具体
的には第１のクロック時に第２図に示す　（Ｊ−３）列
　（＋−３）行の画素から　（Ｊ−３）列（＋４４）行
の画素までの８画素の情報を並列的に人力し、隣接する
３画素間でそれぞれ平滑化する。

続いて第２のクロック時には　（Ｊ−２）列（＋−３）
行の画素から　（Ｊ−３）列　（＋＋４）行の画素まで
の８画素の情報を入力し、第３のクロック時には　（Ｊ
−１）列（＋−３）行の画素から　（Ｊ−１）列（１＋
４）行の画素までの８画素の情報を入力する。そして列
方向に隣接する３画素の平滑化情報が得られる都度、そ
れらの間で再び平滑化処理を施し、これにより画像情報
を平面的（２次元的）に平滑化する。

このようにして平滑化された画像情報がＳＵＮなるタイ
ミングでエツジ検出部２１に入力される。このエツジ検
出部２１は上下左右に隣接する画素との間の平滑化され
た基準画素の濃度差から、基準となる画素を中心とする
（３Ｘ３）画素領域内の画素情報に対して、ラプラシア
ン・フィルタによるエツジ検出を次のようにして施すも
のである。

２Ｆ（１，０−Ｆ（国、Ｊ）　＋　Ｆ　（１−１，Ｊ）
十Ｆ　（１，＋＋１）　十Ｆ　（１，Ｊ−１）−４ｘ　
Ｆ　（１，Ｊ） として実行するものである。尚、Ｆ（１，Ｊ）は１行Ｊ
列の人力画像信号、２Ｆ（１，０は入力画像Ｆ　（＋、
Ｊ）の２次微分であるラプラシアンを示している。この
ラプラシアン２Ｆ＜１．Ｊ）によって示される画像のエ
ツジ部分の情報が、第５図に示すようにして複数のエツ
ジ検出回路２１ａ、２１ｂ、２１ｃ　。

２１ｄにて求められる。そしてこのようにして求められ
るラプラシアンの値が第６図に示すＥＤＧＩのタイミン
グで最大値算出回路２２に与えられる。

この最大値算出回路２２は、例えば第４図に示すように
クロックＣＬＫに同期して４画素単位で入力されるラプ
ラシアンの値をセレクタ２２ａを介して比較器２２ｂ、
２２ｃ、２２ｄ、２２ｅに順次列方向単位で分配する。

この際、セレクタ２２ａはラプラシアンの最上位ビット
を削除することでその値の絶対値化を行なっている。尚
、前記セレクタ２２ａは、クロックＣＬＫを受けて動作
する２ｂｉｔ力ウンタ２２ｇにより動作制御され、列単
位に入力される画像情報の比較器２２ａ、２２ｂ、２２
ｃ、２２ｄへの分配を行なう。

しかして上述した各比較器２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２
２ｅは、絶対値化されてセレクタ２２ａから与えられる
列方向に連続した４画素間での最大値を列単位でそれぞ
れ求めている。そしてこれらの比較器２２ｂ、２２ｃ。

２２ｄ、２２ｃからの信号をＰＤＧ２のタイミングで入
力する次段の比較器２２ｆ’は、これらの列方向での最
大値の中の最大値を検出することで、（４Ｘ４）画素の
領域内においてその絶対値が最大となるラプラシアン値
：　ｆｌ　　を算出している。

■ａｘ このようにして求められるラプラシアンの絶対値の最大
値１　ｆｌ　　が第６図に示すＰＴＨのａＸ タイミングで出力される。尚、ここではラプラシアンの
絶対値の最大値１　ｆｌ　　を除算回路ａＸ ２６に与え、平均値算出回路２５にて求められる所定の
画像領域における平均濃度にて正規化した後、その値を
所定の閾値Ｔｈで弁別して画像の種別を判定するものと
なっている。・ この平均値算出回路２５は第８図に示すように前記ライ
ンバッファｌから並列に出力される画像情報を列単位で
複数の加算器２５ａ、　２５ｂ、　２５ｃ、　２５ｄに
分配出力するセレクタ２５ｅと、このセレクタ２５ｅの
分配動作をクロックＣＬＫに同期して制御するカウンタ
２５ｒと、前記各加算器２５ａ、　２５ｂ、　２５ｃ、
　２５ｄにて列方向４画素に亙って加算された濃度値の
和を、行方向に４列に亙って加算する加算器２５ｇと、
これらの加算器２５ｇによって求められた所定領域の濃
度の総和をその画素数で除算して平均濃度を求める除算
器２５ｈとによって構成される。第１２図はこの平均値
算出回路２５の動作タイミングを示すもので、ｉｏ、〜
３はセレクタ２５ｃへの入力タイミング、Ａｏ、　〜３
　、　　Ｂｏ、　〜３　、　　Ｃｏ、　〜３　、　Ｄｏ
＋　〜３はセレクタ２５ｅから加算器２５ａ、２５ｂ、
２５ｃ、２５ｄ　ヘのデータ出力タイミングをそれぞれ
示している。また＾ＤＤＩは前段の加算器２５ａ、２５
１ｒ、２５ｃ、２５ｄからの加算データ出力タイミング
であり、ＡＤＤ２は次段の加算器２５ｇからの加算デー
タ出力タイミング、そして旧Ｖは除算器２５ｈからの平
均濃度出力タイミングを示している。

以上のように構成された識別手段２にて、局所的な所定
範囲内での注目画素が構成する画像の種別が識別判定さ
れる。

ところで前記第１の閾値は画像情報に応じて動的に生成
される。第７図は第１の閾値を動的に生成するための前
記最大値・最小値検出回路３０の具体的な構成例を示す
図であり、第１１図に示すタイミングで動作する。

しかしてこの最大値・最小値検出回路８０におけるセレ
クタＢｏａは、クロックＣＬＫに同期して動作する２ｂ
ｉｔのカウンタ２０ｂの出力信号ＳＥｏ、ＳＥＬの制御
を受け、その人カポ−）ｉｏ、〜１３の人力データを出
力ボート群Ａｏ、　〜３　、　　Ｂｏｏ　〜３　、　　
Ｃｏｏ　〜ａ　。

Ｄｏ＋〜３の１つに順次選択的に出力する。このセレク
タ３０ａから選択的に出力されるデータが比較器３０ｃ
、３０ｄ、３０ｅ、ｌｏｔにそれぞれ与えられ、列方向
４画素中の最大濃度値ｄ　　と最小濃度値ｄ１□囮ａｘ とがそれぞれ求められる。

次段の比較器３０ｇ、３０ｈは上記各比較器３０ｃ、　
３０ｄ　。

３θｅ、３０ｒにおいてそれぞれ求められた最大濃度値
ｄ　　および最小濃度値ｄ　　を行方向４列に亙ｗａｘ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｓｉｎって
それぞれ比較し、その中の最大値Ｄ　　と最ａＸ 小値Ｄ　　をそれぞれ求めるものである。

ｓｌｎ 以上の２段階に亙る比較処理によって前述した（４Ｘ４
）画素からなる所定範囲内での最大濃度値Ｄ　　と最小
濃度値Ｄ　　とがそれぞれ求められ・ｗａｘ　　　　　
　　　　　　　　　　　ｓｌｎることになる。

動的閾値算出回路３１は上記最大濃度値Ｄ　　とａｘ 最小濃度値Ｄ　　とから、前述したようにして閾ｉｎ 値を生成し、これを入力画像情報に応じた第１の閾値と
して前記第１の閾値発生手段３に与えることになる。

かくしてこのように構成された本装置によれば、最大濃
度差の値が小さく、低コントラストの文字画像であって
も、その文字画像にあってはそのエツジ部分において急
峻な濃度変化を持つと云う特徴を有効に利用して、上記
低コントラストな文字画像を確実に文字部として判定し
、文字部の２値化に適切な閾値を設定することができる
。しかもラプラシアンの絶対値の最大値から上記エツジ
部分の特徴を検出し、画像種別を判定しているので、非
常に信頼性良く画像種別の識別を行ない得る。

この結果、複数種類の情報が存在する文書画像であって
も、文字部については解像度良く２値化することができ
、また写真部については階調性良く２値化することがで
きる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。例えば局所領域の大きさを処理対象画像に応じて可変
設定するように装置を構成することもできる。また閾値
の適応的な発生手段も種々変形可能であり、写真部の２
値化に用いるデイザ・パターンも特に限定されない。ま
たそのデイザ−マトリックスの大きさも限定されるもの
ではなく、デイザ・パターンもドツト分散型に閾値配置
することのみならずドツト集中形式で閾値配置すること
も可能である。更には実施例では読取入力された画像情
報からそのまま濃度情報を求めたが、この量を画像濃度
（反射率の逆数の対数）に変換した値を用いてその特徴
量を求めることも可能である。

また実施例ではラプラシアンの絶対値の最大値を平均濃
度にて正規化し、この正規化された値を判定して画像種
別を識別したが、上記ラプラシアンの絶対値の最大値を
直接的に判定して画像種別を識別することも勿論可能で
ある。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施することが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、画像情報の局所領
域におけるエツジ部分の特徴をラブラシアンの絶対値の
最大値から判定し、その画像部分の種別を識別して上記
画像情報を２値化処理する為の閾値を選択設定するので
、文字部についてはそのコントラストの如何んに拘らず
解像度良く′　２値化することができ、また写真部につ
いては階調性良く２値化することができる等の実用上多
大なる効果が奏せられる。この結果、各種の画像処理の
基礎となる２値化画像を高品質に得、その処理効率の向
上を図ることが可能となる等の多大なる効果が奏せられ
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処理装置の要部概
略構成図、第２図は処理対象画像の画素領域の概念を模
式的に示す図、第３図は実施例装置における識別手段の
具体的な構成例を示す図、第４図は識別手段におけるラ
プラシアンに対する最大値算出回路の構成例を示す図、
第５図はラプラシアンの概念を示す図、第６図は実施例
装置の処理動作タイミングを示す図、第７図は最大値・
最小値算出回路の構成例を示す図、第８図は平均値算出
回路の構成例を示す図、第９図はデイザ・パターンの例
を示す図、第１０図は平均濃度の概念奔示す図、第１１
図は最大値・最小値算出回路の動作タイミングを示す図
、第１２図は平均値算出回路の動作タイミングを示す図
である。そして第１３図は処理対象となる文書画像の例
を示す図で、第１４図は第１３図に示す処理対象画像の
典型的な画像信号の濃度レベルを示す図である。 １・・・ラインバッファ、２・・・識別手段、３・・・
第１の閾値発生手段、４・・・第２の閾値発生手段、５
・・・選択手段、Ｂ・・・比較手段、２ｏ・・・平滑化
回路、２１・・・エツジ検出部、２２・・・ラプラシア
ンに対する最大値算出回路、２３・・・比較回路、２５
・・・平均値算出回路、２６・・・除算回路、３０・・
・最大値・最小値検出回路、３１・・・動的閾値算出手
段。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 筈１図 第２ｙ！Ｊ 第４図 第５図 第１０図 ＊９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定範囲内の画像情報を平滑化する手段と、この平滑化
   された画像情報から画像のエッジ部を検出する手段と、
   両像のエッジ部として検出されたラプラシアン値の絶対
   値の最大値を求める手段と、このラプラシアン値の絶対
   値の最大値を判定し、この判定結果に従って前記所定範
   囲内の画像情報を２値化する為の閾値を設定する手段と
   を具備したことを特徴とする画像処理装置。