JPH0492982A - ２値画像読取方法及び装置 - 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】 【概要】

試料の画像を読取って２値画像に変換する２値画像読取
方法及び装置に関し、 画像の明るさのピストグラムにおいて、文字・図形部の
ピークが存在せずまたは文字・図形部と背景部との間に
谷部が存在しなくても、適当な２値化閾値を自動的に求
めて画像を２値化することを目的とし、 試料の画像を読取って画像データを出力する画像読取手
段と、該画像データについて明るさのヒストグラムを作
成するヒストグラム作成手段と、該ヒストグラムから画
像の背景部の明るさの平均値Ｘａを推定する背景部明る
さ平均値推定手段と、該背景部のみの明るさの度数分布
は、該平均値Ｘａから最小明るさＸ　ａｌ　ｖ＋までの
度数分布が、該平均値Ｘａを軸とし、該平均値Ｘａから
検出された最大明るさＸａ１．までの度数分布と対称に
なっていると仮定して、該背景部の明るさの最小近傍値
Ｘ　１１１１　ｉｎを推定する背景部明るさ最小近傍値
推定手段と、推定された該背景部明るさ最小近傍値Ｘ　
１１１１　Ｉｌｌに基づいて、２値化閾値ＳＬを算出す
る２値化閾値算出手段と、該２値化閾値ＳＬにより該画
像データを２値化する画像２値化手段と、を備えて構成
する。

【産業上の利用分野】

本発明は、試料の画像を読取って２値画像に変換する２
値画像読取方法及び装置に関する。 ｒ従来の技術】 例えば、紙面に黒色文字が印刷された原稿をイメージセ
ンサで読取り、読取った各画素の輝度Ｂを横軸としてヒ
ストグラムを作成すると、ｈＩＪ９図に示す如く、文字
部と背景部とに対応した２つのピークが現れる。そこで
従来では、両ピーク間の中点又はピーク間の谷部の付近
の輝度Ｂを２値化閾値として、画像を２値化していた。 この方法によれば、紙面の明度や色や淡い模様等を変え
ても、自動的に最適の２値化閾値を決定することができ
る。

【発明が解決しようとする課題】

ところが、印字が掠れている場合には、第１０図に示す
如く、文字部の度数分布のピーク幅が広くなって、背景
部の裾の部分と重なり、文字部のピークや文字部と背景
部のピークの間の谷部が無くなる場合がある。このよう
な場合、上記従来法では、画像データのヒストグラムを
用いて２値化閾値を自動的に決定することができなくな
る。 本発明の目的は、このような問題点に鑑み、画像の明る
さのヒストグラムにおいて、文字・図形部のピークが存
在せずまたは文字・図形部と背景部との間に谷部が存在
しなくても、適当な２値化閾値を自動的に求めて画像を
２値化することができる２値画像読取方法及び装置を提
供することにある。

【課題を解決するための手段】

第１図は本発明に係る２値画像読取装置の原理構成を示
す。 図中、１は画像読取手段であり、試料２、例えば原稿の
画像を読取って、画像データを出力する。 ３はヒストグラム作成手段であり、この画像データにつ
いて、明るさのヒストグラムを作成する。 ここに、明るさとは、輝度またはこれに対応したもので
ある。 ４は背景部明るさ平均値推定手段であり、このヒストグ
ラムから画像の背景部の明るさの平均値Ｘａを推定する
。この背景部明るさ平均値推定手段４は、例えば、ヒス
トグラムの度数最大値ｈ□オを検出し、度数ａ　ｈｕｍ
ａｎ　　（０＜ａ　＜　１）なる明るさの平均値を背景
部明るさ平均値と推定し、または、ヒストグラムの度数
最大値り、１．を検出し、度数最大値り１４．に対応す
る明るさを背景部明るさ平均値と推定する ５は背景部明るさ最小近傍値推定手段であり、背景部の
みの明るさの度数分布は、平均値Ｘａから最小明るさＸ
　＋ａｌ　ｎまでの度数分布が、平均値ｘｍを軸とし、
平均値Ｘａから検出された最大明るさＸ　ａａイまでの
度数分布と対称になっていると仮定して、背景部の明る
さの最小近傍値Ｘ　ｈ＠　ｌ。を推定する。この背景部
明るさ最小近傍値推定手段５は、例えば、背景部明るさ
の前記対称形度数分布について、標準偏差Ｓを算出し、
最小近傍値Ｘ　ｍｕ　ＩｌｌをＸ　、、、ｔ−＝　Ｘ　
−ｋ　ｓ　（ｋ　は正の定数）　として算出し、または
、最小近傍値Ｘ　１１１１　ＩｎをＸゎｍ１ｎ＝２Ｘａ
−Ｘａ、、とじて算出する。 ６は２値化閾値算出手段であり、推定された背景部明る
さ最小近傍値Ｘ　Ｂ＊　Ｉｎに基づいて、２値化閾値Ｓ
Ｌを算出する。 ７は画像２値化手段であり、２値化閾値ＳＬにより画像
データを２値化する。 また、本発明に係る２値画像読取方法は、上記２値画像
読取装置を動作させることにより実行され、次の第１〜
６ステップを備えている。 （１）第１ステップでは、試料の画像を読取る。 （２）第２ステップでは、該画像の明るさデータのヒス
トグラムを作成する。。 （３）第３ステップでは、該ヒストグラムから画像の背
景部の明るさの平均値Ｘａを推定する。 （４）第４ステップでは、該背景部のみの明るさの度数
分布は、該平均値Ｘａから最小明るさＸ　ｍｌ　ｍまで
の度数分布が、該平均値Ｘａを軸とし、該平均値ｘ１か
ら検出された最大明るさＸ　ａａ　ｗまでの度数分布と
対称になっていると仮定して、該背景部の明るさの最小
近傍値Ｘ　１１１１　Ｉｎを推定する。 （５）第５ステップでは、推定された該背景部明るさ最
小近傍値Ｘ　ｂ＋ａ　１ｍに基づいて、２値化閾値ＳＬ
を算出する。 （６）第６ステップでは、該２値化閾値ＳＬにより該画
像データを２値化する。

【作用】

上記仮定の正当性は、次のことから裏付けられる。 ■文字部のみの度数分布は一般に、背景部のみの度数分
布のＸ≧Ｘａなる領域まで延びている部分はほんの僅か
であり無視できると考えられること。 ■背景部のみの度数分布の対称性は一般に成立すると考
えられること。 このことから、上記背景部明るさ最小近傍値Ｘ　ｎ＋ａ
　ｉｎは、背景部のみのヒストグラムにおいて、度数最
小値Ｘ　１１１＋１の近傍の値となる。 したがって、画像の明るさのヒストグラムにおいて、文
字・図形部のピークが存在せずまたは文字・図形部と背
景部との間に谷部が存在しなくても、適当な２値化閾値
を自動的に求めて画像を２値化することができる。

【実施例】

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説胡する。 （１）第１実施例 第２図は第１実施例の２値画像読取装置を示す。 この２値画像読取装置は、搬送ローラ１０と密着形イメ
ージセンサ１２との間に原稿１４を挟持した状態で、搬
送ローラ１０を回転駆動することにより、原稿１４を送
り出しながら密着形イメージセンサ１２で原稿１４上の
画像を読取り可能となっている。密着形イメージセンサ
１２は、長手方向を紙面垂直方向にして配置されていて
、読取部に光を照射するための発光ダイオードアレイ１
２ａと、ラインセンサ１２ｂと、原稿１４上の光照射部
をラインセンサ１２ｂに結像させるための集束性ファイ
バアレイ１２ｃとを備えている。ラインセンサ１２ｂは
、ドライバ１６からの駆動パルスにより電気的に走査さ
れて、各画素の蓄積電荷が順に取出され、アンプ１８で
増幅されかつ電圧に変換された後、Ａ／Ｄ変換器２０で
デジタル化され、輝度Ｂとしてマイクロコンピュータ２
２に読込まれる。このデジタル化は、ドライバ１６から
ラインセンサ１２ｂへ供給される駆動パルスに同期した
パルスのタイミングで行われる。 マイクロコンピュータ２２は、輝度Ｂの２値化閾値を決
定し、この閾値で輝度Ｂを２値化して出力する。第２図
では、マイクロコンピュータ２２を、メモリブロック２
２ａ、２２ｄ及び２２ｅと、機能ブロック２２ｂ、２２
ｃ、２２ｆ及び２２ｇとで表している。 マイクロコンピュータ２２は、Ａ／Ｄ変換器２０から出
力される輝度Ｂを、バッファメモリ２２ａに読み込む。 バッファメモｊ１２２ａは、例えば１ライン分の輝度Ｂ
を格納する記憶容量を持っている。文字・図形領域認識
部２２ｂは、バッファメモ！１２２ａから１ライン分の
輝度Ｂを読み込んで、文字・図形領域、例えば原稿１４
の両端部を検出し、これをヒストグラム作成部２２ｃに
知らせる。 ヒストグラムメモリ２２ｄは、ｎ個の度数カウンタｈｔ
（ｉ＝１〜ｎ）を有しており、ｉはアドレス及び輝度Ｂ
の値に対応している。すなわち、度数カウンタｈ、は輝
度Ｂ＋＝（ｉ　　１）ΔＢ〜ｉΔＢの度数を示す。 ヒストグラム作成部２２ｃは、文字・図形領域認識部２
２ｂで検出された範囲内の輝度Ｂをバッファメモリ２２
ａから読み取り、その値に応じた度数カウンタｈ、をイ
ンクリメントする。一方、輝度Ｂは、バッファメモ！Ｊ
２２ａから画像メモリ２２ｅにも格納される。一定個数
の輝度已について輝度のヒストグラムがヒストグラムメ
モリ２２ｄに作成されると、２値化閾値検出部２２ｆは
、このヒストグラムに基づいて、２値化閾値ＳＬを検出
する。 ２値化部２２ｇは、この２値化閾値ＳＬにより、画像メ
モ！Ｊ２２ｅに格納された輝度Ｂを２値化して出力する
。 次に、２値化閾値検出部２２ｆでの処理の詳細を第３図
に基づいて説明する。 （３０）度数カウンタｈ　、　　（ｉ　＝　１〜ｎ　）
の計数値のうち、最大値り１，８を検出する（第４図）
。 （３２）ｈ□。／２なる輝度Ｂ＝Ｂ、　、Ｂアを求める
（第４図）。 （３４）輝度Ｂ８とＢ、との平均値を背景部の輝度の平
均値Ｂ、と推定する（第４図）。 （３６）背景部のみの輝度の度数分布を次のように仮定
する。すなわち、第５図に示す如く、輝度Ｂ＝Ｂ、が対
称軸となっており、輝度平均値Ｂ、から輝度最小値Ｂ　
ｍｌ　ｍまでの度数分布（点線）は、輝度平均値Ｂ、か
ら輝度最大値Ｂ　＋ａａ　ｗまでの度数分布を輝度Ｂ＝
Ｂ、で折返した形になっていると仮定する。 文字部のみの度数分布は一般に、背景部のみの度数分布
のＢ≧Ｂ、なる領域までは延びていないと考えられる。 また、背景部のみの度数分布の対称性は一般に成立する
と考えられる。したがって、前記仮定は一般に、はぼ正
しいと言える。 このような背景部のみのヒストグラムから、標準偏差Ｓ
を算出する。 （３８）輝度最小近傍値Ｂ　ｈａ　ｓ、、＝　Ｂ　ａ　
　ｋ　Ｓ（ｋは正の定数）を算出する。 背景部のみのヒストグラムについて、Ｂ、　−ｋＳ”−
Ｂａ＋ｋＳの範囲に含まれる度数の全度数に対する割合
は、例えばに＝３とすると、一般に次のようになる。す
なわち、度数分布が正規分布の場合には９９．７％とな
る。また、任意の形の度数分布の場合には、チエビシエ
フの定理により、８８．９％以上となる。さらに、本実
施例のようにピークが１つで両側に連続して裾を引きか
つピークの頂点がほぼ平均値に近い分布の場合には、キ
ャンプ・マイデルの定理により、９５．１％以上となる
。 したがって、Ｂ　ｎａ　ｌｒ＋は、背景部のみのヒスト
グラムにおいて、最小値Ｂ　ｍｉ　ｈの近傍の値となる
。 （４０）２値化閾値ＳＬをＢ　、、　Ｉｎ　十すとする
。 ここに、ｂは補正値であって、定数である。このｂの値
は、不図示のインクリメントキー又はデクリメントキー
を操作することにより変更自在にすることができる。 このような処理により、輝度のヒストグラムにおいて、
文字部のピークが存在せずまたは文字部と背景部との間
に谷部が存在しなくても、適当な２値化閾値を自動的に
求めることができる。 なお、上記ステップ３２及び３４において、第６図に示
す如く、Ｑ　＜　ａ　Ｈ＜　ｌなるａｔ（ｉ＝１〜ｍ）
をｈ　１ＩａＸに乗じた値ａｌ）ｌａａｍでヒストグラ
ムをスライスしたときの輝度Ｂ。１、Ｂ、ｌを求め、こ
れら全ての輝度の平均値を輝度平均値Ｂ、とじてもよい
。また、輝度平均値Ｂ、はモード（最頻値）、メジアン
（中央値）等の代表値とすることもできる。 また、２値化閾値ＳＬ検出処理は、原稿１４の一部のみ
について行っても、数ライン毎に行って更新するように
してもよい。 （２）第２実施例 第７図は第２実施例の２値画像読取装置を示す。 この２値画像読取装置では、第２図のヒストグラム作成
部２２ｃをハードウェアで構成している。 すなわち、Ａ／Ｄ変換器２０の出力をデコーダ４２へ供
給してデコードし、デコーダ４２のｎ個の出力をそれぞ
れアンドゲート４４１〜４４ｎの一方の入力端子に供給
している。アンドゲート４４１〜４４ｎの他方の入力端
子には、ドライバ１６からＡ／Ｄ変換器２０へ供給され
る変換開始パルスを遅延素子１７で一定時間遅延させた
ものが共通に供給される。アンドゲート４４１〜４４ｎ
の出力はそれぞれ、カウンタ４６１〜４６ｎに供給され
て計数される。カウンタ４６１〜４６ｎの計数値は、マ
ルチプレクサ４８を介してマイクロコンピュータ５０へ
順次供給される。 次ニ、マイクロコンピュータ５０による２値化閾値検出
手順を第８図に基づいて説明する。 （６０）ｉをｎに初期設定し、また、度数最大値り１２
．を０に初期設定する。 （６２）カウンタ４６１からマルチプレクサ４８を介し
て度数ｈｔを読み込む。 （６４）度数ｈｔと０とを比較し、 （６６）ｈ、＝０であればｌをデクリメントして上記ス
テップ６２へ戻る。 （６８）ｈ＋≠０であれば度数り、に対応した輝度Ｂ１
の値を輝度最大値Ｂ１１．に代入する。 （７０）ｉをデクリメントし、 （７２）度数り、を読み込む。 （７４）度数ｈＩと度数最大値ｈ　ｎａ　Ｘとを比較し
、 （７６）ｈｌ　＞ｈ、、、であれば、度数ｈ、に対応し
た輝度Ｂ＋の値を輝度平均値Ｂ、に代入する。 （７８）ｉと１を比較し、ｌ≠１であれば上記ステップ
７０へ戻る。 ｉ＝１となれば、 （８０）２値化閾値５Ｌ＝２Ｂ、−Ｂ、、、＋ｂを算出
する。 この第２実施例は、第１実施例よりも２値化閾値を高速
に検出できる点で優れている。

【発明の効果】

以上説明した如く、本発明に係る２値画像読取方法及び
装置によれば、画像の明るさのヒストグラムにおいて、
文字・図形部のピークが存在せずまたは文字・図形部と
背景部との間に谷部が存在しなくても、適当な２値化閾
値を自動的に求めて画像を２値化することができるとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る２値画像読取装置のブロック図で
ある。 第２図乃至第６図は本発明に係る２値画像読取方法及び
装置の第１実施例に係り、 第２図は２値画像読取装置のブロック図、第３図は第２
図の２値化閾値検出部２２ｆでの処理の詳細を示すフロ
ーチャート、 第４図は背景部輝度平均値Ｂ１検出方法を説明するため
の線図、 第５図は２値化閾値ＳＬ検出方法を説明するための線図
、 第６図は他の背景部輝度平均値Ｂ１検出方法を説明する
ための線図である。 第７図及び第８図は本発明の第２実施例に係り、第７図
は２値画像読取装置のブロック図、第８図は第７図のマ
イクロコンピュータ５０による２値化閾値検出手順を示
すフローチャートである。 第９図及び第１０図は従来技術の問題点説明に係り、画
像データのヒストグラムを示す線図である。 図中、 １０は搬送ローラ １２は密着形イメージセンサ １２ａは発光ダイオードアレイ １２ｂはラインセンサ １２ｃは集束性ファイバアレイ １４は原稿 ２２．５０はマイクロコンピュータ ４６１〜４６ｎはカウンタ ４８はマルチブレクサ 度数り 度数ｈ 第８図 度数り 画像データのヒストグラム 第９図 度数り 画像データのヒストグラム 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、試料（２）の画像を読取る第１ステップ（１）と
   、 該画像の明るさデータのヒストグラムを作成する第２ス
   テップ（３）と、 該ヒストグラムから画像の背景部の明るさの平均値Ｘ＿
   ａを推定する第３ステップ（４）と、該背景部のみの明
   るさの度数分布は、該平均値Ｘ＿ａから最小明るさＸ＿
   ｍ＿ｉ＿ｎまでの度数分布が、該平均値Ｘ＿ａを軸とし
   、該平均値Ｘ＿ａから検出された最大明るさＸ＿ｍ＿ａ
   ＿ｘまでの度数分布と対称になっていると仮定して、該
   背景部の明るさの最小近傍値Ｘ＿ｎ＿ｍ＿ｉ＿ｘを推定
   する第４ステップ（５）と、推定された該背景部明るさ
   最小近傍値Ｘ＿ｎ＿ｍ＿ｉ＿ｎに基づいて、２値化閾値
   ＳＬを算出する第５ステップ（６）と、 該２値化閾値ＳＬにより該画像データを２値化する第６
   ステップ（７）と、 を有することを特徴とする２値画像読取方法。 ２）、試料（２）の画像を読取って画像データを出力す
   る画像読取手段（１）と、 該画像データについて明るさのヒストグラムを作成する
   ヒストグラム作成手段（３）と、 該ヒストグラムから画像の背景部の明るさの平均値Ｘ＿
   ａを推定する背景部明るさ平均値推定手段（４）と、 該背景部のみの明るさの度数分布は、該平均値Ｘ＿ａか
   ら最小明るさＸ＿ｍ＿ｉ＿ｎまでの度数分布が、該平均
   値Ｘ＿ａを軸とし、該平均値Ｘ＿ａから検出された最大
   明るさＸ＿ｍ＿ａ＿ｘまでの度数分布と対称になってい
   ると仮定して、該背景部の明るさの最小近傍値Ｘ＿ｎ＿
   ｍ＿ｉ＿ｎを推定する背景部明るさ最小近傍値推定手段
   （５）と、 推定された該背景部明るさ最小近傍値Ｘ＿ｎ＿ｍ＿ｉ＿
   ｎに基づいて、２値化閾値ＳＬを算出する２値化閾値算
   出手段（６）と、 該２値化閾値ＳＬにより該画像データを２値化する画像
   ２値化手段（７）と、 を有することを特徴とする２値画像読取装置。 ３）、前記背景部明るさ平均値推定手段（４）は、前記
   ヒストグラムの度数最大値ｈ＿ｍ＿ａ＿ｘを検出し、度
   数ａｈ＿ｍ＿ａ＿ｘ（０＜ａ＜１）なる明るさの平均値
   を背景部明るさ平均値と推定することを特徴とする請求
   項２記載の装置。 ４）、前記背景部明るさ平均値推定手段（４）は、前記
   ヒストグラムの度数最大値ｈ＿ｍ＿ａ＿ｘを検出し、該
   度数最大値ｈ＿ｍ＿ａ＿ｘに対応する明るさを背景部明
   るさ平均値と推定することを特徴とする請求項２記載の
   装置。 ５）、前記背景部明るさ最小近傍値推定手段（５）は、
   前記背景部明るさの対称形度数分布について、標準偏差
   ｓを算出し、前記最小近傍値Ｘ＿ｎ＿ｍ＿ｉ＿ｎをＸ＿
   ｎ＿ｍ＿ｉ＿ｘ＝Ｘ＿ａ−ｋｓ（ｋは正の定数）として
   算出することを特徴とする請求項２記載の装置。 ６）、前記背景部明るさ最小近傍値推定手段（５）は、
   前記最小近傍値Ｘ＿ｎ＿ｍ＿ｉ＿ｘをＸ＿ｎ＿ｍ＿ｉ＿
   ｘ＝２Ｘ＿ａ−Ｘ＿ｍ＿ａ＿ｘとして算出することを特
   徴とする請求項２記載の装置。