JPH01502312A - 多重グレイレベルのビデオタイプの初期画像を二進画像に変換する方法 - 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】 重グレイレベルのビデオタイプの 其画　を二進　像に・換する　法 本発明は、多数の異なるグレイレベル（ｇｒｅｙ　１ｅｖｅｌｓ）、例えば１２ ８又は２５６のグレイレベルを含む初期ビデオ式画像を二進画像（ｂｉｎａｒｙ 　ｉｍａｇｅ）に変換する方法及び装置に関するものであって、この初期画像の 最も暗い像点は変換画像で黒色であり、初期画像の最も明るい像点は変換画像で 白色になっている。

このような画像変換は様々な分野で、特に多少暗い色合いをもっていて多少明る い支持体で維持されるグラフィックスに含まれている情報の収集、例えばテレコ ビイのために、印刷文字又は手書きの通信文を光学読取り装置に入れるための前 処理、或いは一般の書式の認識のための前処理に対して、書類及び図面を電子形 式で記憶する情報の収集に関連して必要である。

このような方法では、初期像の各像点又は「画素」が、変換画像の「白色」又は 「黒色」の何れの画素に対応すべきかを決定することが必要である。

これは、グレイレベルのしきい値を決定する方法により行なわれ得る。

最も簡単な考えでは、しきい値を前取って決めて、画像全体に対して同じにして おく、これは、明るいはずのバックグランドの一部がしきい値レベルより暗く、 又はその代わりにグラフィックスの一部に同じしきい値レベルより薄いか、或い はその逆の場合、初期画像に含まれるメツセージを異なるものにすることがある 。

各画像に対して異なるしきい値を選定すれば、この危険を限定することができ、 このしきい値レベルは初期画像のグレイレベルのヒストグラムから決定される。

このヒストグラムは通常二つの異なる最大値を有する復モード式（ｂｉｍｏｄａ ｌ　）で、その一つはバンクグランドに、他はグラフィックスに対応しており、 しきい値はヒストグラムの二つの最大値を分ける最小値の位置に定められている 。しかし、この最小値は、特にコントラストが低く、且つバックグランドが不均 一の場合、明瞭性を欠くか、又は好ましくない結果になる。

初期画像をある数の異なるエレメント又は窓に分けてこの方法を゛改良し、グレ イのヒストグラムと各窓のしきい値を決定することが知られている。これは計算 の複雑化を招き、一つの窓から他の窓へ通る際、情報と干渉する異常を示す。

もう一つの方法は、グレイ強度しきい値の考えによるものではなくて、グラフィ ックスからバックグランドを分離する［等高線Ｊ　（ｃｏｎｔｏｕｒ　）の考え によるものである。

等高線はグレイ強度の空間導関数の図を初期画像と関連せしめて決定される０等 高線はこの導関数が最小値を越えているすべての画素に対して限定されている。

そして、簡単な比較を行って閉塞等高線の内部が白か、又は黒かを見出すのに十 分なものになっている。

この方法は可変コントラスト画像によく適合するが、数多くの複雑な計算が必要 になる。

従って、コントラストが弱くても、多重グレイレベルを有する画像を二進画像に 高い信転性で変換することができ、上記の方法のような複雑な計算を必要としな い方法が必要になる。

この目的を達成するために、本発明は、多重グレイレベルを有する初期ビデオ式 画像を二進画像に変換し、この初期画像が一定数の部分画像に分けられ、各部分 画像に対してグレイレベルしきい値が決定されて、変換される画像の黒色又は白 色に相当する値がしきい値以上又は以下のグレイレベルを有するかどうかによっ て部分画像の中央画素に割り当てられる方法を提供する０本発明によれば、この 方法の特徴は、初期画像の各画素に、この画素の中心にあって少なくとも一つの 次元に複数の画素から成る部分画像が関連し、この部分画像のグレイレベルのヒ ストグラムが復モード式とみなされる場合は、このヒストグラムに関して中間し きい値が決定され、ヒストグラムが単モード式（−ｏｎｏｍｏｄａｌ　）とみな される場合には、このヒストグラムの外部のしきい値が選定され、ヒストグラム に関してこのしきい値の位置はこのヒストグラムと所定のバックグランド平均値 とを比較して決定される。

かなり単純化された手順によれば、ヒストグラムが復モード式又は単モード式の 何れとみなされるかを決定するために、部分画像の最高グレイレベルと最低グレ イレベル間の差が測定され、この差が予め選定された差の値と比較される。従っ て、最高と最低のグレイレベルを示す像間の差を測定して、この差を所定の値と 比較するだけでよい。

好都合にも、ヒストグラムが復モード式とみなされる場合には、しきい値は一定 値を最高グレイレベルから差し引くことで決定され、この値は上記差の値より小 さく、或いはその代わりにこの一定値が最低グレイレベルに加えられる。こうし てしきい値の決定も単純化される。

部分画像がｎ個の分岐を有する星形のものであって、これが対象となっている画 素の中心にあり、その分岐が画素の幅を有するようにしてこの方法を更に簡単に することができ、画像の関連部分が平行線、例えばバーコードで形成されている 場合でも、部分画像が、グラフィックスのラインに垂直であって対象となってい る画素の中心にある一連の連続画素から成るラインであるようにすることもでき るが、これは二つだけの向かい合った分岐を有する星形に相当している。

好ましくは、部分画素の寸法又はその最大寸法は、伝違又は保持することが望ま しい情報を有するグラフィックスの最大空間周波数にほぼ等しくするとよい。

好都合にも、バンクグランド平均値は、部分画素によりかなり大きく、且つこの 画像を含んでいる初期画像全体又はこの初期画像の一部から得られる０例えば、 部分画像の寸法が約１ミリの場合、画像部分の寸法は１センチメートル台である 。

好ましくは、初期画像が「明るいバックグランド上の暗い表示」の様式の場合に は、採用される平均バックグランドは初期画像の部分画像の最も明るいグレーの 平均、又はこの画像の対象となる部分の平均であり、「暗いバックグランド上の 明るい表示」の様式の場合には逆になる。

以下の図面に示されている限定されない実例に関して、本発明を更に詳細に説明 する。

第１図は初期画像のラインに沿った明るさ線図である。

第２図は方法の工程を示す機構図である。

第３図、第４図及び第５図はしきい値を決定する三つのモードを示す図である。

第６図は本発明を実施するために配線された装置のブロフク図である。

第１図は暗い表示が記入された明るい支持体を表している初期画像の一部を通る ラインに沿った光度の図である。実線で示された曲線は、この光度の変化、曲線 の高部に相当する明るいバンクグランド、及びくぼみ部に相当する表示を示す、 この曲線は、小さく変動しているが全体に滑らかでバンクグランドに相当する部 分へを示している。この変動は支持体又は検出装置の不均一によるバックグラン ドノイズを構成している。この曲線は更に狭いくぼみ部Ｂ、Ｃと広いくぼみ部り を示している。これらのくぼみ部はグラフィックスの部分を通過するのに相当す る０曲線の各部には小さな矩形１．２があって部分画像又は「ベイピングＪ　（ ｐａｖｉｎｇｓ　）　、即ち各部の最大値及び最小値に対応している。

部分Ａに位置している矩形１．４．１１及び１４の高さは非常に小さく、本質的 にバンクグランドノイズに原因している。これは単モード式ヒストグラムに相当 する。

一方、狭いくぼみ部Ｂ及びＣに相当する矩形２．３及び１２の高さは非常に大き い、同じことが広い（ぼみ部りの二つの縁部に位置している矩形５．６．９及び ｌＯにも当てはまる。他方、このくぼみ部の底部に位置している矩形７及び８も それ自身高さが低い。

この図を観察すると、先ず、第１図の長さより著しく小さな寸法を有する窓が選 定されない限り、バックグランドの全体が滑らかなために、画像全体又は窓に単 一のしきい値を使用している通常の寸法では小さなくぼみ部Ｃの検出ができない ということがわかる。他方、本発明の方法ではこのくぼみ部の検出を確実に行な うことができる。

広いくぼみ部りの場合には、ヒストグラムの単モード又は復モードの単一な考察 でくぼみ部の輪郭を区別することだけができる。くぼみ部の底部の矩形７及び８ と部分Ａの矩形を区別するために、「平均基準」の考え方に鎖らなければならず 、これは初期画像全体又はその一部からめられる。一般には、明るいバックグラ ンド上の暗い表示を処理することが必要な場合、最も数の多い部分Ａが最大の光 度を有している。「平均バンクグランド」は、好ましくは、初期画像又は対象と なる初期画像部分の矩形の最大値の平均とみなすとよい、これにより、小さなく ぼみ部と広いくぼみ部の縁部の計算を除くことができる。

暗いバンクグランドの場合には、対称に作動が行なわれる。

第２図の機構図は方法の工程の経過を示す。

必要なデータは前辺って記憶装置に入れられるが、これらのデータはＥ、ＦＭ及 びＫであり、その意義と使用について以下に述べる。

対象とする画素のグレイレベルｎｏに次いで対象とする画素を含む部分画像の他 の画素のグレイレベルｎｌ。

ｎ２．・・・・、ｎｎの処理を行なう、最大及び最小レベルＭＡＸ及びＭＩＮが Ｄ−ＭＡＸ−Ｍ　Ｉ　Ｎと同様にそこから抽出される。この時りとＥが比較され る。ＤがＥより大きい場合には、復モード式ヒストグラムであると考えることが できる。しきい値Ｓは次式によってめられる。

Ｓ−（１−ｋ）ＭＡＸ＋ｋＭＩＮ ここで、ｋは通常０．３〜０．７の範囲内にある係数である。特にｋ　−０，５ ならば、次式が得られる。

Ｓ−−（ＭＡＸ＋ＭＩＮ） ＤがＥより小さい場合には、単モード式モノダラムである。従って、第１図の区 域Ａの場合が含まれるか、又は区域りの場合かを知ることが必要である。

これを達成するために、ＭＥＮを予め記憶装置に収納されている平均バックグラ ンドＦＭと比較し、更にされを達成するためにＦＭ−Ｍ　Ｉ　Ｎが計算される。

ＦＭ−Ｍ　Ｉ　ＮがＥより小さい場合には、記憶位置がバンクグランド（区域Ａ ）上にある。ＦＭ−ＭＩＮをＥと比較するということは簡素化のためであるとい うことに留意しておく必要があり、他の場合に使用される値Ｅと異なる値Ｅ′を 選定することが可能である。

区域へに関して、Ｓは次式によってめられる。

Ｓ冨ＭＡＸ−２Ｅ 数字２の選定もそれ自身任意である。

ＦＭ−Ｍ　Ｉ　ＮがＥより大きい場合には、記憶位置は広い（ぼみ部（区域Ｄ） 内にある。

次いで、次式が採用される。

Ｓ−ＦＭ 次に、対象となる画素が変換された画像で黒になるが、又は白になるかを明確に するためにｎｏとＳを比較すればよい。

第３図、第４図及び第５図はＳを決定する三つのモードを示す。

本発明は、ソフトウェア又はハードウェア装置により実施される。

配線式ハードウェアシステムの場合には、二進形式にあるドキュメントの、コン トラスト、グラフィックスの空間周波数等のような公知の特性の函数として簡素 化を達成することが可能である。

説明のために、第６図に簡素化された実施例のブロック図を示す。

同期ブロック２１は必要な信号を発生して装置の他の構成要素へこの信号を伝達 する。同期ブロック２１はクロック２２によって駆動される。デジタルビデ第２ ３はｎ個のビット（例えばｎ＝６）を存していて、一方において十分な数のビデ オラインを含む電流画像領域のバッファメモリー２５にバス２４を介して接続し 、他方において連続して存在する二つの値の中の最大値を維持するコンパレータ ２６に接続している。ビデ第２３は、画素に相当する８組みのメモリー２７にも 接続している。

この装置はプログラム可能メモリー２８を更に含んでおり、その信号をビデ第２ ９へ送り、一方ではメモリー２７から、また他方では同期ブロック２１から、更 にコンパレータ２６からも信号を受け入れている。この装置の作動は当業者によ ってすでに理解されているものである。

デジタルビデ第２３によって供給される各種画素はバス２４を経てバッファメモ リー２５へ向かう、各種ビデオ画素の記憶アドレスを漸次供給するのは同期ブロ ック２１である。

ビデオ画素の二つの記憶サイクルの中で、同期ブロック２１は、一方ではコンパ レータ２６に、他方ではメモリー２７にバス２４を経て確実に画素が伝達される ために、部分画像のｎ個の画素とこの画像の中央画像とのアドレスを処理する。

コンパレータ２６は、最大値を決定するために続けて提供される画素を二つづつ 比較する。

次いで同期ブロック２１がプログラム可能メモリー２８を駆動し、メモリー２７ において記憶された画素が黒又は白とみなされることになるのかを決定するため に、メモリー２８がコンパレータ２６から出力した最大値の函数として、且つメ モリー２７から出力した電流画素の値からしきい値を限定し、信号を発生して二 進ビデ第２９へ伝達する。

上記提案がＭＩＮ計算用回路とＦＭ計算用回路とによって補足されることは、当 業者にとってすでに理解されているところである。この場合、プログラム可能メ モリー２８はカスケード式プログラム可能メモリーで置き換えられ、入力ビット の数がこのようにして得られるようにメモリーに接続される一連の回路と適合で きるようにしている。

ＦＩＧ、：３　ＦＩＧ、：４　ＦＩＧ、：５国際調査報告 国際調査報告 ＦＲ８７００３６８ ＳＡ　１８９６１

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．多重グレイレベルを有する初期ビデオ式画像を二進画像に変換する方法にお いて、 初期画像の各画素に、該画素の中心にあって少なくとも一つの次元に複数の画素 から成る部分画像が関連し；この部分画像のグレイレベルのヒストグラムが復モ ード式とみなされる場合には、このヒストグラムに関して中間しきい値が選定さ れ、ヒストグラムが単モード式とみなされる場合には、このヒストグラムの外部 のしきい値が選定され、ヒストグラムに対してこのしきい値の位置はこのヒスト グラムと所定のバックグランド平均等とを比較して決定され； 変換される画像の黒色又は白色に相当する値が該しきい値以上又は以下のグレイ レベルを有するかどうかにより該画素に割り当てられる、 工程を含む方法。
2. ２．ヒストグラムが復モード式又は単モード式の何れにみなされるかを決定する ために、部分画像の最高及び最低グレイレベル間の差が測定され、この差が所定 の差の値と比較されることを特徴とする、請求の範囲１に従う方法。
3. ３．ヒストグラムが復モード式とみなされる場合、しきい値は一定値を最高グレ イレベルから差し引くことで決定され、この値は該差の値より小さく、或いはそ の代わりにこの一定値が最低グレイレベルに加えられることを特徴とする、請求 の範囲１に従う方法。
4. ４．部分画像が、対象となる画素の中心にあるｎ個の分岐を有する星形のもので あって、その分岐が画素の幅を有していることを特徴とする、請求の範囲１に従 う方法。
5. ５．部分画像がグラフィックスのラインに垂直であって対象となる画素の中心に ある一連の連続画素から成るラインであることを特徴とする、関連部分のみが平 行線で形成されているグラフイックスに関する画像を処理するようになっている 、請求の範囲１に従う方法。
6. ６．部分画像の最大寸法が、伝達又は保持することが望ましい情報を有するグラ フイックスの空間周波数にほぼ等しいことを特徴とする、請求の範囲１に従う方 法。
7. ７．バックグランド平均値が、部分画像よりかなり大きく且つこの画像を含んで いる初期画像全体又はこの初期画像の一部から得られることを特徴とする、請求 の範囲１に従う方法。
8. ８．初期画像が「明るいバックグランド上の暗い表示」様式の場合には、初期画 像の部分画像の最も明るいグレーの平均、又はこの画像の対象なる方法の平均が 平均バックグランドとして採用され、「暗いバックグランド上の明るい表示」様 式の画像の場合には逆になることを特徴とする、請求の範囲７に従う方法。