JPH04302375A - 画像二値化装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像二値化装置、特に原
稿等の読取信号をしきい値と比較して白黒２値信号に変
換する画像二値化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光学的文字読取り装置（ＯＣ
Ｒ）やマーク読取り装置（ＯＭＲ）等、２次元画面内の
任意の位置にある原稿画像内における特定位置の図形を
二値化して処理する装置が知られている。画像を二値化
する方式には種々の方法が提案されているが、その基本
的な構成を図２に示す。

【０００３】図において、１はスキャナ等の撮像装置、
２は撮像装置１からの画像信号を増幅する増幅器、３は
増幅器２からの出力信号を多値デジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換器、４は３からの出力信号を二値化する比較
器、５は比較に用いるしきい値信号の設定回路である。

【０００４】ここで、しきい値設定回路５においては、
多値画像信号を白黒二値信号に変換するためのしきい値
が生成されるが、そのしきい値生成方式についてもまた
種々の方法が提案されている。最も簡単な方式としては
固定しきい値を用いる方式であり、画像の濃度レベルに
関係なく予め定めた固定値を用いるものから、さらに進
んで、二値化処理対象画像領域の特定部分の画像信号を
利用して適切な固定値を算出する方式等がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
式では、照明条件の変動等により画像の明るさが変化し
たり、また読取原稿自体の濃淡むらや背景に色のついた
紋様等がある場合には、しきい値が原稿上の対象物の濃
度レベルと背景の濃度レベルを適切に分離できないとい
う問題があった。

【０００６】一方、ぼけ画像や淡い画像において、原稿
上の対象物体の輪郭をより正確に再現する二値化方式と
して、二値化対象画素の近傍画素の平均濃度レベルに応
じて浮動しきい値を遂次算出する方式が知られている。 この浮動しきい値方式を用いれば、ぼけ画像においても
対象物体の輪郭を比較的正確に再現することができる。 　　ところが、このような浮動しきい値方式を用いて二
値化を行った場合、原稿内部の中間調画像領域に対して
はより正確な画像を再現することができる反面、原稿の
縁部分に存在する汚れ、影、紋様等も正確に再現してし
まうため、本来直線であるはずの原稿の縁がギザギザに
なったり欠けてしまったりするという問題があった。原
稿内の対象物の読取りにおいては二値化後の処理、例え
ば原稿内に存在する文字の切出し等に原稿の縁の画面上
の絶対位置を正確に知ることが必要であり、従って、こ
の問題が原稿の縁検出を行う際の障害となっていた。

【０００７】以上述べた問題を具体例を挙げて以下に説
明する。二値化する画像の一例が図３に示されている。 原稿の縁周辺部分に汚れ、影、色のついた紋様等が存在
し、かつ原稿上の対象物にぼけ等が存在する画像である
。これを図２に示される従来の画像二値化装置で固定し
きい値を用いて二値化した場合、その二値化画像は図４
のようになる。汚れ、影のあった原稿の縁部分や原稿上
の対象物のぼけていた輪郭部分が正しく再現されないこ
とがわかる。

【０００８】また、図５は対象物体の輪郭をより正確に
再現するため、図２の従来の画像二値化装置で二値化対
象画素の近傍画素の平均濃度レベルに応じた浮動しきい
値を遂次算出する方法を用いて二値化を行った場合の二
値化画像が示されている。この場合、対象物体の輪郭は
比較的正確に再現できる反面、原稿の緑部分に存在する
汚れ、影、紋様等も正確に再現してしまうため、本来直
線であるはずの原稿の縁がギザギザになったり欠けてし
まったりすることがわかる。

【０００９】もちろん、以上のような二値化の問題が発
生しないように、高速ＯＣＲ、ＯＭＲ等では高品質の紙
に高印字品質の文字を書くことが要求されており、また
ＪＩＳでその規格も定められているが、一般紙に書かれ
た原稿の文字、カーボンコピーの２枚目のような汚れの
ある原稿、色のついた原稿、薄い紋様の書かれている原
稿等を読むことは不可能であった。また高速動作させる
ために、複数の画像メモリを付加してこれを切り換える
ため、大容量メモリが必要でかつ動作が複数である問題
が生じていた。

【００１０】この発明は上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は原稿内に存在する輪
郭のぼけた対象物、淡い濃度の対象物を正確に再現する
ように二値化を行うと同時に、原稿の縁周辺部分に存在
する汚れ、紋様、照明むら等は無視し、原稿の縁の検出
を容易かつ正確に行い原稿内の対象物をより正確に抽出
することを両立させて特定の高品質の紙を使用すること
なく、一般の印刷品質の原稿を読み取ることを可能にす
るとともに画像の処理を高速かつ連続的に最少限のメモ
リ容量で可能にすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は背景が黒である２次元画像平面上の任意の
位置にある原稿を走査して読取った多値画像信号を白黒
２値信号に変換する画像二値化装置において、前記原稿
内部の中間調画像領域を画素の濃度レベルに応じた浮動
しきい値を用いて二値化する第１二値化部と、予め定め
られた固定しきい値を用いて二値化する第２二値化部と
、前記第２二値化部の二値化出力に基づき前記原稿の上
端及び原稿の左右いずれかの縁を連続的に検出する検出
手段とを有することを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明の画像二値化装置はこのような構成を有
しており、原稿内部の中間調画像領域に対しては、第１
二値化部にてその二値化画像の用途に応じた適切な二値
化を行い、同時に、第２二値化部にて原稿の縁の検出を
容易にするための縁抽出専用の低いレベル固定しきい値
による二値化を行うものである。

【００１３】

【実施例】以下、図面を用いながら本発明に係る画像二
値化装置の好適な実施例を説明する。

【００１４】図１には本実施例の構成が示されており、
スキャナ等の撮像装置１にて読み取られた画像信号は増
幅器２にて増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３に入力される
。Ａ／Ｄ変換器３では入力されたアナログ信号は多値デ
ジタル信号に変換され、この多値デジタル信号が二値化
のための比較器７およびしきい値設定回路８に入力され
る。

【００１５】比較器７およびその比較に用いるしきい値
設定回路８で構成される第１二値化部９は、原稿内部の
中間調画像領域に対しその二値化画像の用途に応じた適
切な二値化を行うことを目的とした二値化部であり、例
えば原稿上の対象物体が文字の場合には、その後の処理
、例えば文字の切出し、認識等に最適な二値化法を選ぶ
のである。本実施例ではこの二値化法として、二値化対
象画素の近傍画素の濃度レベルに応じた浮動しきい値を
遂次算出する方法を用いている。この方式を用いれば、
原稿内に書かれたぼけのある対象物や淡い濃度の対象物
の輪郭を正確に再現することができる。例えば図３のよ
うな画像を二値化する場合、この二値化部からは図５の
ような２値化画像が得られる。この画像では、対象物の
輪郭が正確に再現されている。しかしながら前述のよう
に、原稿の縁の位置は正確に取れない。

【００１６】一方、比較器１０およびその比較に用いる
しきい値設定回路１１で構成される第２二値化部１２は
原稿の縁を抽出することを目的とした二値化部である。 このしきい値設定回路１１では固定しきい値を発生させ
る。このとき、スキャナなどの撮像装置１において、原
稿のない部分の黒レベルは機械により一定で安定してい
るので、予めその濃度がどれくらいかを調べておいて、
この濃度より若干明るいレベルの濃度を固定しきい値レ
ベルＡとして設定する。

【００１７】図９には画面の画像信号レベルのヒストグ
ラムの一例が示されているが、原稿のないバックグラン
ドの信号レベルは撮像装置でほぼ一定なので、図に示す
ようにその装置の黒レベルよりやや高い固定しきい値レ
ベルＡを決めることができる。このように設定した低い
レベルしきい値を用いれば、原稿の縁周辺部分に汚れ、
影などが存在する場合、あるいは淡い縁模様の入った原
稿であっても、それらがＡより明るい濃度のものであれ
ばすべて白に二値化されるので、原稿のある領域とない
領域との境界を正確に抽出した二値化画像を得ることが
できる。

【００１８】第２二値化部１２により二値化された信号
は原稿の縁検出回路１３に入力され、縁の検出を行うの
に用いられる。縁検出回路１３で検出された縁位置の情
報は、前記第１二値化部９で二値化された画像信号とと
もに原稿内部領域の処理回路１４に入力され、ここで原
稿内の対象物体の切出し処理といった所定の処理が施さ
れる。

【００１９】ここで、既出の図３に示された原稿に対し
、本実施例の画像二値化装置で二値化を行った場合、図
２における第１二値化部９からは図５に示すような二値
化画像が得られると同時に、第２二値化部１２からは図
６に示すような二値化画像が得られる。そして、低レベ
ル固定しきい値を用いる第２二値化部１２からの画像は
縁検出回路１３に入力されて、原稿の縁検出が行われる
が、本実施例では図７に示すような縁検出窓を走査し半
分が白で半分が黒の窓パターン１９と画像のパターンが
一致する位置を捜すことによって原稿の縁の画面上の絶
対位置を検出する方法をとっており、検出された原稿の
縁の位置４点から直線近似で原稿の左上端を計算により
求めている。

【００２０】そして、原稿内部領域の処理回路１４では
、原稿の縁位置の情報から、例えば原稿が傾いていた場
合にその傾きを計算し画像の補正を行ったり、原稿の角
の画面上の絶対位置から原稿内の所定領域の切出しを行
ったりという処理が行われる。　　以上述べたように本
実施例の画像二値化装置では、ぼけ・かすれの少ない対
象物の画像を正確な位置で取り出すことができる。

【００２１】なお、従来の画像二値化装置では、前述し
たように一度、全画面をメモリに読み込み、その後その
画像を読み出しながら原稿の輪郭を捜し、必要部分を切
り出し処理することになり、次々に画像が入力されてく
る場合には連続処理が難しいとともに、複数画面を記録
する大容量メモリが必要となる。しかしながら、本実施
例の画像二値化装置を用いれば、固定二値化回路は実時
間動作が可能なため、縁検出回路１３により原稿の縁検
出を実時間で行えば、原稿から必要部分だけを記憶して
即処理できる。すなわち、まず原稿の上端が検出され、
これを直線近似する。また順次入力されてくる信号から
原稿の左または右端を何回か検出し、直線近似する。こ
の２つの直線より原稿の左または右上の角を計算し、原
稿内の対象物の存在する領域の２次元画像平面内のアド
レスを計算しておく。

【００２２】そして、画面の垂直方向の走査アドレスを
常にモニタしておき、目的の対象物のアドレスになった
時点でイメージメモリ１５を書き込み状態にし、また目
的のアドレスを過ぎた時点でＯＦＦにする。本実施例で
は上記垂直アドレスのモニタは３２ラインおきに左右端
を検出するようにし、この検出時のアドレスをモニタし
ている（図１０に２つの二値化回路の切り換えの様子を
示す）。従って、連続処理が可能であるとともに、メモ
リ容量が必要最小限ですみ、回路が簡単化できるので、
ＯＣＲ装置等、連続的に読み込まれる画像を即座に処理
してゆく機器に対し非常に有効である。

【００２３】なお、本実施例では原稿の縁検出窓の水平
走査方向を左から右とし、窓パターンと画像のパターン
が最初に一致した位置を左の縁位置とする場合を示した
が、窓パターンが白黒逆のものを用い、窓パターンと画
像のパターンが最後に一致した位置を記憶することによ
り右の縁位置として検出してもよい。

【００２４】また、本実施例では、２つの二値化部での
二値化処理が同時に進行する構成になっているが、実時
間で処理できない複雑な二値化（例えば比較的広い範囲
を使った誤差拡散法等）に対しては、図８に示されるよ
うにまず第２二値化部１２による二値化を原稿の縁があ
ると思われる特定の領域に対してだけ行い、縁検出回路
１３によって、原稿上の対象物体が存在する領域の画面
上の絶対位置を求めた後、この周辺領域だけをゲート回
路２０を通し多値メモリ２１に記録する。その後第１二
値化回路９により二値化を行えば必要部分だけをより効
率的に処理することが可能になる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る画像
二値化装置によれば、原稿等を走査により読取った多値
画像に対して原稿内の対象物の輪郭がぼけていたり、濃
度が淡かったりする場合でも、その輪郭を正確に再現で
き、かつ、原稿の縁周辺部分に影や汚れ、しみ、紋様等
が存在する場合でも、これらの影響を受けずに適切な縁
の検出ができるという効果がある。

【００２６】これは原稿上に書かれた文字などを認識す
るＯＣＲ等のシステムの画像二値化装置としては非常に
有効であり、ＯＣＲ用紙等、特別な用紙上に書かれた高
品質文字に限定することなく、一般の原稿あるいは特に
原稿の縁の部分に影や汚れを持ちやすいカーボンコピー
の伝票用紙上に書かれたぼけのある文字を処理するため
のＯＣＲには絶大な効果を有する。

【００２７】また２つの二値化回路を有効に使うことに
より、高速、連続動作が可能であるとともにメモリ容量
も節約できる効果がある。

【００２８】更に、原画のある特徴だけを抽出するよう
な特殊な二値化を行う場合にも、その二値化法にかかわ
らず原稿の縁を正確に検出することができるという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像二値化装置の構成図である。

【図２】従来の画像二値化装置の構成図である。

【図３】二値化する画像の一例を示す説明図である。

【図４】従来の固定二値化装置により二値化された二値
化画像の説明図である。

【図５】従来の適応二値化装置により二値化された二値
化画像の説明図である。

【図６】実施例の二値化画像の説明図である。

【図７】実施例の原稿の縁検出を示す説明図である。

【図８】本発明の他の実施例の構成図である。

【図９】１画面の画像信号レベルのヒストグラム図であ
る。

【図１０】２つの二値化部の切り換えの様子を示す説明
図である。

【符号の説明】

１　　撮像装置 ２　　増幅器 ３　　Ａ／Ｄ変換器 ７　　比較器 ８　　しきい値設定回路 ９　　第１二値化部 １０　　比較器 １１　　固定しきい値設定回路 １２　　第２二値化部 １３　　縁検出回路 １４　　処理回路 １５　　イメージメモリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　背景が黒である２次元画像平面上の任
   意の位置にある原稿を走査して読取った多値画像信号を
   白黒２値信号に変換する画像二値化装置において、前記
   原稿内部の中間調画像領域を画素の濃度レベルに応じた
   浮動しきい値を用いて二値化する第１二値化部と、予め
   定められた固定しきい値を用いて二値化する第２二値化
   部と、前記第２二値化部の二値化出力に基づき前記原稿
   の上端及び原稿の左右いずれかの縁を連続的に検出する
   検出手段と、を有することを特徴とする画像二値化装置
   。