JPH05252397A - ２値画像生成方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像に存在する／ノイズや、背景の濃度ムラ
をなくして、改良された２値画像を得る。 【構成】 対象画像と１画素ずらした画像との差画像を
求め、一定値以下の差画像を除いた修正差画像を積分
し、得られた画像にしきい値処理をなして２値画像を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各画素毎の濃度（任意
の信号値の）の一連でもって表示される画像の中のノイ
ズや背景の濃度ムラの影響を受けない２値画像生成方法
と装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の２値化方法としては、判別分析
法、Ｐタイル法、モード法等があるがいずれも、画像に
対し、単一のしきい値を決定する方法で、背景の濃度ム
ラがある画像に対しては、うまく２値化できず、従っ
て、この様な画像に対しては、画像の形状抽出ができ
ず、解析できないという問題が生じていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の様な問題点に鑑
み、本発明の目的は、ノイズや背景の濃度ムラのある画
像に対しても、きれいに２値化できる方法とその装置を
提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに達成した本発明は、濃淡画像を２値画像に変換する
２値画像生成方法であって、対象画像と、対象画像に対
して少なくとも１画像ずらした画像との間の引き算によ
り差画像を求め、差画像の濃度から、一定の濃度以下の
ものを除去した得た、修正差画像の濃度を積分すること
によって、画質の改善された画像を求め、該画像に対
し、しきい値処理を施し２値画像を得ることを特徴とす
る２値画像生成方法であり、また濃淡画像を２値画像に
変換する２値画像生成装置であって、対象画像と、対象
画像に対して少なくとも１画素ずらした画像間の引き算
により差画像を求める手段と、該差画像の濃度から、一
定の濃度以下のものを除去して修正差画像を得る手段
と、該修正差画像の濃度値を積分することにより画質の
改善された画像を得る手段と、該画像に対し、しきい値
処理を施すことにより２値画像を得る手段とを少なくと
も有することを特徴とする２値画像生成装置である。

【０００５】本発明において、上記の手段および方法
は、基本的な一方法または一手段を表わしたものであ
り、画素が水平方向およびまたは垂直方向に配されてな
るものであるとき、前記の方法およびまたは手段を、各
水平方向毎、各垂直方向毎に任意に実行するものであっ
てよいし、また両方向に対して実行してもよいものであ
る。

【０００６】従来の２値化方法は、濃淡画像の情報をそ
のまま利用し、しきい値処理を施し、２値画像を得てい
た。しかし、画像にノイズやシェーディング、背景の濃
度ムラがある場合を考えた時、濃淡画像の情報をそのま
ま利用するより、濃度画像をコントラスト画像（差画
像）に変換した方が、画像とノイズ、シェーディング、
背景の濃度ムラとの区別が明確になり都合が良い。ここ
でいうコントラスト画像とは、近傍画像との濃度の差画
像のことで、（１）式、（２）式により定義される。画
像の大きさを水平方向にＭ画素、垂直方向にＮ画素と
し、ｆ（ｉ，ｊ）を２次元画像の画素（ｉ，ｊ）におけ
る濃度、ｘ（ｉ，ｊ）、ｙ（ｉ，ｊ）を水平方向、垂直
方向における画素（ｉ，ｊ）におけるコントラストと
し、 ｘ（ｉ，ｊ）＝ｆ（ｉ，ｊ）−ｆ（ｉ−１，ｊ） …（１） ｙ（ｉ，ｊ）＝ｆ（ｉ，ｊ）−ｆ（ｉ，ｊ−１） …（２） （ｉ＝１，２，…，Ｍ、Ｊ＝１．２．…Ｎ） 但し、ｆ（０，ｊ）＝０、ｆ（ｉ，０）＝０とする。に
より、水平方向、垂直方向におけるコントラスト画像を
定義する。さて、コントラスト画像上で、２値化処理の
ために画質を改善する処理を実行する場合、処理が終わ
ったコントラスト画像から濃淡画像が再生できなくては
ならない。以下に再生方法について説明する。すなわち
下記の数１、と数２、の関係が成り立つ。

【０００７】

【数１】

【０００８】

【数２】

【０００９】数１、数２、は各々水平方向、垂直方向に
おけるコントラスト画像（の濃度）を積分すれば、濃淡
画像が再生できることを示すものである。上記のこと
は、離散値系で説明とたものであるが、同様に連続系で
も下記の数３、と数４が成り立つ。

【００１０】

【数３】

【００１１】

【数４】

【００１２】本発明の２値化処理のための画像の画質改
善方法および手段について、図を用いてより具体的に説
明する。 （１）図１は対象画像の１走査ラインにおける濃度を示
すものであり、点線は実線で表わした対象画像より、１
画素ずらしたときの仮画像の濃度をしめしている。図１
において、Ｎはノイズ、Ａはシェーディングや背景の濃
度ムラ、Ｇは画像を表わしている。この様に、ノイズや
シェーディングや背景の濃度ムラは、画像のコントラス
トに比べ小さいという特徴がある。

【００１３】図２は、図１の濃度画像のコントラスト画
像（実線の濃度から点線の濃度を引いたもの）すなわち
差画像を表わしている。図２において、コントラストの
絶対値がある値（図２では破線で示す）以下のコントラ
ストを零とおいたコントラスト画像が図３で表わされて
いる修正コントラスト画像である。図４は、図３の修正
コントラスト画像を積分したもので、数１〜数４の関係
から、もとの濃淡画像が再生される。この時、再生され
た画像は、ノイズやシェーディング、背景の濃度ムラが
取り除かれた非常にきれいな画像が得られる。

【００１４】（２）さて、シェーディングや背景の濃度
ムラによる濃度勾配が、水平方向と垂直方向の両方にま
たがる場合は、１方向だけに上記の方法を適用しても、
シェーディングや背景の濃度ムラを取り除くことはでき
ない、この場合、２方向に対し、上記の方法を適用す
る。つまり、最初に水平走査（または、垂直走査）ライ
ン方向に、上記の方法を適用し、得られた画像に対し、
次に、垂直走査（または水平走査）ライン方向に、上記
の方法を適用すれば、シェーディングや背景の濃度ムラ
が除去されたきれいな画像を得ることができる。

【００１５】（３）また、上記（２）の簡易的な方法と
して、水平走査（または垂直走査）ラインの最初の走査
ラインに対し、（１）項で述べた方法を適用し、最初の
走査ラインの画像ｆ（ｉ，ｌ）（またはｆ（１，ｊ））
を求め、この画像を最初の走査ラインの画像として、上
記（１）項記載の方法を、垂直走査（または水平走査）
ライン方向に適用する方法がある。この方法は、上記
（２）項の方法に比べ画質の改善は劣るが、処理速度が
速いという利点がある。

【００１６】さて、上記の様な方法で、ノイズやシェー
ディング、背景の濃度ムラが取り除かれたきれいな画像
が得られるが、この後、しきい値処理（濃度がある値以
上を像（または背景）、それ以外を背景（または像）と
する処理）を施せば、きれいな２値画像が得られる。図
４において、１点鎖線（−・−）以上の濃度を像とし
て、しきい値処理を施したのが、図５の２値画像で、ノ
イズやシェーディング、背景の濃度ムラの影響を受けな
い、きれいな２値画像が得られる。これい対し、図１の
もとの画像に、−・−の値でしきい値処理を施した例が
図６で、ノイズやシェーディング、背景の濃度ムラの影
響を受け、画像だけではなく、ノイズや背景も抽出し画
像の形状抽出ができないという結果となる。この様に、
本発明を利用すれば、従来２値化処理が難しかったノイ
ズやシェーディング、背景の濃度ムラのある画像も２値
化処理が可能となる。このため、従来解析できなかった
画像に対しても、解析できる様になり、画像処理の技術
を飛躍的に向上させるものと考える。

【００１７】（実施例１）図７を用いて実施例を説明す
る。図７において、ＣＣＤカメラ等の撮影装置からの１
画像信号は、ホールド回路（１）により、各走査ライン
の最初の画素ｆ（ｉ，１）（またはｆ（１，ｊ））の濃
度が記憶される。また、遅延回路（２）では画像信号が
画素分遅延させられる。遅延回路（２）を出た信号とも
との画像信号は、減算回路（３）に送られ、もとの画像
信号と１画素分遅延した画像信号が引き算され、（１）
式または（２）式で表わされるコントラスト画像が求め
られる。求められたコントラスト画像は、しきい値回路
（４）で、コントラストの絶対値がある値以下のコント
ラストが零で、それ以外はもとの値を出力する。これに
より、ノイズ、シェーディング、背景の濃度ムラが取り
除かれる。しきい値回路（４）を出た信号は、積分回路
（５）に入り、ホールド回路（１）からの各走査ライン
の最初の画素ｆ（ｉ，ｌ）（またはｆ（１，ｊ）の濃度
信号を初期値として積分され、数１〜数４式の関係から
画質が改善された画像信号が出力される。積分回路
（５）からの画像信号は、しきい値回路（９）に入り、
ある濃度以上を白（像）とし、それ以外を黒（背景）と
して処理される。なお、積分回路（５）は、１走査ライ
ンごとにリセットされる。

【００１８】（実施例２）実施例２を図８を用いて説明
する。図８において、回路（１）〜（５）、（１）′〜
（５）′は、実施例１とまったく同じ動作をするので、
個々の回路の動きの説明は省略する。図８において、水
平走査（または垂直走査）ライン方向の画像信号は、回
路（１）〜（５）を通り、水平走査（または垂直走査）
ライン方向に改質された画像信号が積分回路（５）から
出力される。出力された画像信号は、記憶回路（６）に
記憶され、走査方向が垂直方向（または水平方向）に変
えられ、記憶回路（６）から画像信号が出力される。出
力された画像信号は、回路（１）′〜（５）′を通り、
積分回路（５）′から、画質が改善された画像信号が出
力される。積分回路（５）′からの画像信号は、しきい
値回路（９）にはいり、ある濃度以上を白（像）とし、
それ以外を黒（背景）として処理される。

【００１９】（実施例３）実施例３を図９を用いて説明
する。図９において、回路（１）〜（５）、（２）′〜
（５）′は、実施例１とまったく同じ動作をするので、
個々の回路の働きの説明は省略する。画像信号は、記憶
回路（６）に入り、各走査ラインの最初の画素の濃度値
が記憶される。記憶された濃度信号は、回路（１）〜
（５）を通り、積分回路（５）から各走査ラインの最初
の画素に関する改質信号が出力され、記憶回路（８）に
記憶される。また、画像信号は、回路（２）′〜
（４）′を通り、しきい値回路（４）′から、コントラ
スト画像信号が出力される。遅延回路（７）は、記憶回
路（８）からの画像信号と同期をとるために、ある時間
信号の遅延を行なう。遅延回路（７）を出たコントラス
ト画像信号は、記憶回路（８）からの画像信号を初期値
とし、成分回路（５）′で積分され、積分回路（５）′
から、改質された画像信号が出力される。積分回路
（５）′からの画像信号は、しきい値回路（９）に入
り、ある濃度以上を白（像）とし、それ以外を黒（背
景）として処理される。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、画像の中にノイズやシ
ェーディング、背景の濃度ムラが含まれた画像もきれい
に２値化でき、従来解析が難しかったこの様な画像も解
析できる様になり、画像処理の技術を飛躍的に向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像の１走査ラインにおける画像濃度と１画素
ずらしたときの仮画像の濃度を示す図である。

【図２】図１における画像とその仮画像の濃度差を示す
差画像（コントラスト）を示す。

【図３】図２の差濃度から一定値以下の濃度のものを除
去した、修正差画像を示す。

【図４】図３の修正差画像を積分した濃淡画像を示す。

【図５】図４にしきい値処理をした本発明の１例の２値
画像を示す。

【図６】図１の画像をいきなりしきい値処理をなした従
来方式の２値画像を示す。

【図７】実施例１を示す概略図である。

【図８】実施例２を示す概略図である。

【図９】実施例３を示す概略図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 濃淡画像を２値画像に変換する２値画像
   生成方法であって、対象画像と、対象画像に対して少な
   くとも１画素ずらした画像との間の引き算により差画像
   を求め、差画像の濃度から、一定の濃度以下のものを除
   去して得た、修正差画像の濃度を積分することによっ
   て、画質の改善された画像を求め、該画像に対し、しき
   い値処理を施し２値画像を得ることを特徴とする２値画
   像生成方法。
2. 【請求項２】 濃淡画像を２値画像に変換する２値画像
   生成装置であって、対象画像と、対象画像に対して少な
   くとも１画素ずらした画像間の引き算により差画像を求
   める手段と、該差画像の濃度から、一定の濃度以下のも
   のを除去して修正差画像を得る手段と、該画像に対しし
   きい値処理を施し２値画像を得る手段とを少なくとも有
   することを特徴とする２値画像生成装置。