JPH05276365A - 文書の背景レベルを決定するためのプログラム可能な装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】画像信号の処理中にまた予備走査動作の必要性
なしに、画像のサンプリングに基づいて画像の背景レベ
ルを効率的に決定するための装置を提供する。 【構成】画像処理モジュール２０内の背景決定モジュー
ル２６は画像信号がビデオ経路上に存在する時点を示す
ためのプログラム可能なサンプリングカウンタと画像の
背景領域を代表しない信号を排除するための画像信号検
証装置を含み、また、サンプリングした画像信号に基づ
いて背景レベルを計算するためと、背景レベルに基づい
てさらなる閾値レベルを決定するための計算回路も含
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は一般にデジタル信号処理装置に関
するもので、より特定すれば一行程走査システムにおけ
る文書の背景レベルの決定に関する。

【０００２】本発明の特徴は印刷技術において、またよ
り特定すればデジタル画像処理ならびに電子写真式印刷
において使用することが出来る。デジタル画像処理にお
いて、文書の実際の走査と同期して文書の背景レベルの
決定または検出が可能となる明白な利点が存在する。効
率に関しては、予備走査動作を実行する必要なしにこう
した特徴を提供でき、それによって走査またはデジタル
化システムの利用効率を増加することが出来るので有利
である。したがって、本発明は走査処理の最初の部分の
間に動作して、走査中の文書の背景レベルのリアルタイ
ムの指標を提供する文書背景検出装置を提供するもので
ある。

【０００３】走査した文書の背景レベルについての知識
は走査中に生成されるビデオ信号について実行しうる多
数の画像処理走査において有用であり得るが、最も明ら
かな使用方法は背景の補償であると言える。文書の背景
レベルが一旦決定されると、自動処理を用いてデジタル
化した信号の利得またはオフセットレベルを調節するこ
とで、例えば色付きの紙シート上に作成された文書の高
い背景レベルを補償することが出来る。

【０００４】背景レベル情報のもう一つの考えうる使用
方法は文書のさまざまな領域における画像内容の決定で
ある。例えば、文書分析または画像断片化システムは背
景レベル情報を用いて、画像信号から原稿文書に含まれ
る画像の形式（例えば文章、線画、ハーフトーン、およ
び連続トーン）をより高い信頼性で決定することが出来
る。ハーフトーン検出システムの一実施例は、「ハーフ
トーン画像データの頻度を検出するために近似自動相関
関数を用いる画像処理装置（Image ProcessingApparatu
s Using Approximate Auto Correlation Function to D
etect the Frequency of Half-tone Image Data）」と
題するリン（Lin)らの１９８９年３月７日付け米国特許
第４，８１１，１１５号明細書に存する。さらに、ゼロ
ックス（Xerox ：商標）のドキュテックプロダクション
パブリッシャ(Docutech Production Publisher：商標)
などの公知の電子写真式システムは本発明の背景レベル
決定能力から利益を得られる形式の画像断片化システム
を使用することが出来る。画像の背景レベルの決定のた
めにその他の方法が考案されており、その中で以下のよ
うな開示が本開示と関連を有しうる：

【０００５】フォガロリ（Fogaroli) らの米国特許第
４，９７０，６０５号明細書では、画像の背景色を含む
複数のパラメータに依存して閾値信号を自動的に調節す
るための自動背景補償回路を有するデジタル画像走査装
置が開示されている。

【０００６】マツイ（Matsui) らの米国特許第４，９３
１，８８１号明細書では、調節可能な２進化閾値を有す
る画像２進化システムを開示している。

【０００７】ミヤガワ（Miyagawa) らの米国特許第４，
８８５，７８４号明細書では２進信号にオブジェクトの
ビデオ信号を符号化するための方法ならびにその装置が
開示されている。

【０００８】本発明は文書の実際の走査または処理中
に、一般に複数のビデオ画像信号より構成される電子化
文書の背景レベルを自動的に決定するための装置を提供
することによって、関連する参考文献および商業的に利
用可能な製品に見られる制約を克服しようとなすもので
ある。さらに、本発明は座標を外部供給源からプログラ
ムしうる文書上の領域を用いて高度に正確な方法で背景
レベルの決定を提供することにより装置の柔軟性を向上
させようと努めるものである。

【０００９】本発明の一つの態様において、複数のビデ
オ信号により表現されるビデオ画像を使用するのに適し
た画像処理システムが提供される。信号はグレースケー
ル値の所定の領域を有し画像の内容と背景領域の両方を
表現する。本画像処理システムはさらに背景領域のグレ
ースケール・レベルを決定するための装置を含む。背景
決定装置は画像信号中の画素信号の所定部分をサンプリ
ングするための窓あけ回路と背景領域を表すと決定され
ない画素信号を排除するための比較回路を含む。続けて
算術論理回路を使用して残っている画素信号に基づいて
背景レベルを計算する。

【００１０】図１は本発明の背景決定装置を含む画像処
理ハードウェアモジュールの一般的略図である。

【００１１】図２は本発明において使用するサンプリン
グウインドウの配置の例の略図である。

【００１２】図３は図２のサンプリングウインドウ内に
入る画像信号を検出するために本発明で使用するハード
ウェア部材を示すハードウェアのブロック図である。

【００１３】図４は図３に図示した信号間の関連性を図
示した典型的なタイミングの摸式図である。

【００１４】図５は背景決定ハードウェアに追加して、
背景レベルの決定以前にサンプリングした信号を修正す
るために使用する部材を示すハードウェアのブロック図
である。

【００１５】図６は図１の画像断片化装置によって使用
される２つの相対背景値の計算の為に使用する部材を図
示したハードウェアの別のブロック図である。

【００１６】図７は図６に図示した信号間の関連性を図
示した典型的なタイミングの摸式図である。

【００１７】図８は本発明の背景決定ハードウェアの動
作に関連する等価段階を示す流れ図である。

【００１８】以下の詳細な説明では、背景決定回路によ
って使用されるウインドウ座標とサンプリング信号の方
向を議論する際に、低速走査および高速走査のデジタル
画像データについての基準を含むものとする。明確にす
る目的で、高速走査方向に沿って収集したデータは画像
情報の走査線に沿って連続的に位置する個々の画素を基
準とすることを意図しており、一方低速走査方向に沿っ
て収集されたデータは複数のラスタまたは走査線を横断
して共通の走査線位置から導いたデータを基準とする。
一例として、低速走査データは、線型の感光アレイが文
書に相対して動作することでアレイに沿って複数の素子
から取り込んだ信号を記述するために使用される。一
方、高速走査データは単一の露光期間中に線型の感光ア
レイの長さ方向に沿って収集された順次信号を示すこと
になり、これはまたデータの走査線として一般に参照さ
れるものである。

【００１９】以下の詳細な説明は、適切な供給源から提
供された、画像のアナログまたはデジタル電圧表現のい
ずれかでありうるビデオ画像信号または画素についての
基準も含むものである。例えば、画像データ画素は、一
般的にＣＣＤと呼ばれる電荷結合素子を用いる複数の光
電アレイなど、一つまたはそれ以上の感光素子により原
稿に含まれる画像の線ごと走査を通じて得ることが出来
る。画像データの供給のための原稿に含まれる画像の線
ごと走査は周知であり本発明の部分をなすものではな
い。さらに、以下の説明の目的で、ビデオ信号がグレー
スケールを表す値の特定領域内に収まるデジタル信号で
あると仮定し、ここで低い信号レベルは一般に内容を有
する画像の領域を表現し、高い信号レベルにより反映さ
れることが一般的な背景領域に対向するものとする。

【００２０】ここで図１を参照すると、本発明にかかる
画像処理ハードウェアモジュールが図示してある。画像
処理モジュール２０は一般に線２２上のビデオ信号を受
信し、続いてこのビデオ信号を処理して出力信号を生成
し、これを線２４に沿って送出する。多数の画像処理動
作を画像処理モジュール２０内で実行することが可能で
あるが、図示した実施例において、背景決定モジュール
２６との関連において２つの画像処理動作だけが図示さ
れている。２つの画像処理動作ブロック、オフセットお
よび利得調整ブロック３０と画像断片化ブロック３２
は、入力ビデオの処理中に単独、並列に使用することが
でき、または完全に迂回することができる。

【００２１】オフセットおよび利得補正ブロックである
ブロック３０からの典型的な出力は補正されたビデオ信
号で、利得補正回路を経由してビデオ領域の広い範囲
を、またはオフセット補正回路を経由して領域のより集
中した部分を使用する可能性がある。比較すると、線３
４経由の画像断片化ブロックからの出力は一般に、入力
ビデオ信号で定義された画像の何らかの領域の画像内容
を表すデータの形態をなす。一例として、高頻度ハーフ
トーン領域の存在を検出するように設計された画像断片
化ブロックによるデータ出力は、ハーフトーン領域を表
す全ての画像信号にスクリーン排除フィルタ（例えばロ
ーパスフィルタ）を適用するような画像処理ハードウェ
アを次に選択的に動作させるために使用することができ
る。

【００２２】さらに、本発明によって決定された背景レ
ベルは、画像の領域を分類するために使用できるような
２つの相対的背景レベルの計算を行なうためにさらに変
更されることがある。より特定すれば、さらなる背景レ
ベルは、決定された背景レベルを分数値で乗算してさら
なる分数背景レベルを生成することによって計算され
る。一度決定されれば、画像断片化ブロックはこれらの
さらなるレベルを閾値として使用し、原稿文書中で
「白」または背景画素を表す画像信号または灰色の画素
を表す画像信号を識別する。２つの分数値背景レベルは
White1およびWhite2と称し、図６において出力として示
されている。さらに、White1およびWhite2の背景レベル
を計算するために使用される分数は、White1について９
０％またWhite2について８２％の基準値でプログラムす
ることができる。これらの値は背景レベルに近い値を有
する画像画素を検証または確認するために使用される。
例えば、画像断片化ブロック３２は画像領域の予備的分
類を行なうことができ、続けて領域内の画素を、White1
より大きなレベルを有している場合には「白」または背
景画素として、またはWhite2より小さいレベルを有して
いる場合にはグレーまたはハーフトーン画素として識別
することによって、分類を確認することができる。した
がって、さらなる分数背景レベルによって、背景を表す
画素を決定するために単に背景レベルに依存するのでは
なく、より強力な分類方法を使用することができるよう
になる。

【００２３】図２を参照すると、本発明で使用するサン
プル用ウインドウの位置が図示してあり、方形のウイン
ドウ４２は画像の背景レベルを決定するために画素信号
が分析されるべき画像内の領域４４を定義している。境
界はウインドウの開始位置とウインドウの長さおよび幅
によって画像内に定義される。例えば、ウインドウ４２
は、図２で参照番号４６によって示される位置（５１
２，１２８）に開始位置を有することができる。開始位
置は１２８走査線分の低速走査オフセット、距離５０と
５１２画素分の高速走査用オフセット、距離５２を有す
ることになる。ウインドウ４２の対角線方向に対向する
隅角の位置はウインドウの低速走査幅およびウインドウ
の高速走査長、それぞれ距離５６および５８で定義され
る。これら双方は開始位置４６から参照される。通常動
作において、背景決定ウインドウ４２の位置は背景決定
ブロック２６内の４つのレジスタの組をプログラムする
ことによって定義されるものである。続いて入力ビデオ
の処理中に、４つのカウンタの組を用いて、個々の画素
信号が背景決定ウインドウの境界内に入るのがいつかを
決定する。

【００２４】背景決定ウインドウの寸法と位置は完全に
プログラム可能であると見なされるものであるが、本発
明はウインドウの制御またはサンプリング動作を実現す
るために必要な経費と部品点数をさらに最小限に押える
目的で、とりうる値の範囲ならびにカウンタの解像度を
制限した。またサンプリングウインドウの寸法と背景決
定値の正確度の間での妥協を行なう必要もある。言い替
えると、色付きの背景を有する文書から生成された画像
信号は、大きな背景決定ウインドウを用いて処理される
ことになり、大きなウインドウに起因する正確な背景レ
ベルの決定の遅れの結果として、所望しない出力または
画像領域の誤分類を示すことがある。さらに、大きなウ
インドウは背景サンプリング領域と画像の非背景領域の
重複を起こす場合があり、正確度の劣る背景レベルを招
来する可能性もある。

【００２５】図３および図４を次に参照すると、ここで
は背景決定ウインドウ内の存在についての決定を行なう
ために使用するデジタル論理回路が詳解してある。ウイ
ンドウ信号７０は背景決定ブロックを通過する画像信号
がウインドウの境界内にはいる場合は常に活動高値であ
る。図示したように、信号７０は５つの個別の信号を統
合するＮＯＲ動作、ブロック７２の積である。第１の信
号、StartWindow'はカウンタ７４により生成され、カウ
ンタ７４が所定の低速走査開始位置の値、StartWindVal
に達した場合は常に出力される。実現されているよう
に、カウンタ７４は画像処理モジュール２０を通って処
理されたビデオ画像信号１６個ごとに一つのパルスを生
成するmod-16画素クロックによって増分される。カウン
タは基本的に画素クロックPixClkの解像度の１６分の１
のクロックによって刻時されることから、カウンタの解
像度も減少し、それによって１６で除することによって
StartWindValの値を調節する必要性が出てくる。この場
合では、図２のウインドウ開始位置４６は走査線の開始
位置から５１２画素であるとして記述した。これを例に
とると、StartWindValはその距離の１６分の１、または
３２となる。StartWindVal値に到達すると、カウンタ７
４は結果出力StartWindow'線上に活動低値信号を出力
し、画像信号の走査線の終端に到達するまでこれ以上の
計数を行なわないようになす。その時点で、カウンタは
リセットされ読み込み直しされてそのウインドウについ
ての開始位置のオフセットを求めるための計数をもう一
度開始する。

【００２６】カウンタ７４で詳述したのと同様の方法
で、カウンタ７８を用いて高速走査方向における背景決
定ウインドウの終端を追跡する。カウンタ７８は、これ
がEndWindVal値に達した場合はいつでも活動低値の結果
出力信号EndWindow'を出力する。EndWindValの実際の値
は図２の距離５８で図示したウインドウの長さの値の１
６分の１で、カウンタ７４について上述したのと理由は
同じである。より重要なことは、カウンタ７８は停止さ
れる、つまりカウンタ７４の結果が活動状態になるまで
増分されないということである。言い替えると、カウン
タ７４が計数を停止した後でカウンタ７８が計数を開始
し、これによって高速走査開始位置を基準としたウイン
ドウの長さが構成されることになる。カウンタ７８の出
力EndWindow'はＮＯＲブロック７２とＯＲゲート８０へ
の入力として反転して使用される。

【００２７】背景決定ウインドウの高速走査方向の境界
を定義するためにカウンタ７４および７８が一斉に動作
している間、カウンタ８０および８２は低速走査方向に
沿ってウインドウの境界を決定するために使用される信
号の生成を制御している。カウンタ８０は処理が開始さ
れる前に、低速走査オフセット距離、図２の距離５０を
表す値WinOffVal で予めプログラムされている。画像信
号の処理を起動した後、カウンタ８０は画像信号の走査
線を一本処理する度に増加される。予めプログラムして
あった走査線数が処理されると、WinOffset 出力値は活
動高値状態へ移行し、低速走査方向に沿ってウインドウ
の開始点に到達したことを示す。高速走査ウインドウカ
ウンタにおけるのと同様に、カウンタ８０の出力WinOff
set を用いてこれに続く低速走査幅カウンタ８２の動作
を起動することができる。

【００２８】低速走査方向における背景決定ウインドウ
の終端を追跡するカウンタであるカウンタ８２は、ウイ
ンドウの低速走査方向の長さに等しい値SSWinValに到達
するまで走査線ごとに一回増分される。その時点で、カ
ウンタ８２は結果出力線ＣＯ上に活動高値信号を出力す
る。そのあとＣＯ線上の信号は、画像信号の走査線が現
在処理されつつあることを示す活動高値信号であるLine
Sync' 信号とともにＡＮＤゲート８４へ渡される。さら
に重要なことは、ＡＮＤゲート８４の出力がフリップフ
ロップ回路８６へ渡されて、図３の窓あけハードウェア
および図５の平均化ハードウェアが背景レベルを決定し
またこれが有効である場合に信号するために使用するパ
ルス化信号である出力SSWindowを生成する。フリップフ
ロップ回路８６からの活動低値出力SSWind' はＯＲゲー
ト８０への第２の入力として使用され、これの出力がフ
リップフロップ回路９０のイネーブル線を制御すること
によってフリップフロップ回路９０の出力BkgLtchEn を
背景決定ウインドウの終端に続く第１の走査線の先端で
活動レベルへ遷移させることになる。

【００２９】図４に表現した信号が示すように、サンプ
リング領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３はＮＯＲゲート７２からの
出力であるWindow信号によって識別される。またタイミ
ング図では、一般に参照矢印１０２で示される低速走査
方向のオフセットと矢印１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ
のそれぞれの走査線での高速走査方向のオフセットが明
瞭に図示されている。よって、タイミング図は、画像の
先端から１走査線分オフセットがついており３走査線分
の長さのサンプリングウインドウにおいて背景決定ハー
ドウェアを動作させた場合にサンプリングまたはウイン
ドウの制御論理回路内に観察されうる信号を示してい
る。さらに、寸法の制約が画素解像度への信号を示すこ
とを不可能となしているが、サンプリングウインドウが
それぞれの走査線の先端からオフセット量１０４ａ、１
０４ｂ、１０４ｃだけオフセットされ、それぞれの走査
線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の残りの一部をサンプリングしてい
ることは明らかである。

【００３０】図５を参照すると、ビデオ画像信号を検証
するためと信号の相加平均を計算するために使用される
論理ブロックが図示してある。線１１４は回路へ信号を
供給し、ここではラッチ１１６に一時的に信号が保存さ
れる。ラッチ１１６はWindow信号により起動され、図３
および図４のWindow信号が活動状態にない限りデータは
ラッチされない。これによってハードウェアをウインド
ウの境界内に含まれる画像信号についてだけ動作するよ
うにできる。画像信号が背景決定ウインドウ内部に存在
すると仮定すれば、ラッチされる値WinVidは閾値BkgExc
ludeに対してコンパレータ（比較回路）１１８で比較さ
れる。WinVidの値がBkgExcludeの値以下であれば、その
信号は画像のマークされた領域、または、言い替えれ
ば、背景領域の相加平均から除外されるべき非背景信号
を表しているものと決定される。コンパレータ１１８の
出力はVideo 信号がマルチプレクサ（ＭＵＸ）１２０の
選択線を制御することによってそれ以降の計算に使用さ
れるか否かを決定する。ＭＵＸ１２０は入力されるビデ
オ信号Video 、または積算された相加平均AccAvgを選択
し、値VideoIn を線１２２上に出力する。

【００３１】続いて、算術処理回路１２６が線１２２上
の信号を次の式（ａ）に従って処理する： AccAvg＝Ｘ（AccAvg）＋（１−Ｘ）VideoIn （ａ） ここで、AccAvgは背景レベルについての相加平均であ
る。VideoIn は入力されるビデオ信号の値である。Ｘは
相加平均と入力ビデオ信号の間の相対的重みを表す定数
である。本実施例において、Ｘが８分の７（７／８）で
あると仮定して、それぞれのビデオ信号の相加平均への
関連を最小化するのみならず、ハードウェアの実現をよ
り単純にまたより安価になすようになしてある。しかし
相加平均と入力ビデオ信号についてのこれに代わる重み
付けが考慮され、また本発明によって使用されうるもの
であることは理解されよう。式（ａ）におけるＸの値に
ついて８分の７を代入して式を単純化すると、式（ｂ）
が得られる。 AccAvg＝Ｘ（AccAvg）＋１／８（VideoIn −AccAvg） （ｂ）

【００３２】符号つきの２の補数の計算を用いる算術回
路１２６で実現されているように、減算／除算回路１２
８はVideoIn 値からAccAvgを減算し、続いて結果の低位
側３ビットを落すことによってその結果を８で除算す
る。繰り返すと、ハードウェアの実現を単純にするた
め、減算／除算回路１２８は、実際には符号つきの２の
補数値について演算する加算回路の一つであり、ここで
相加平均AccAvgは１に設定した符号ビット（９番目のビ
ット）を有する８ビットの数であり、VideoIn は０にな
した符号ビットを有する８ビットの数である。次に、６
ビット（上位側５ビットと符号１ビット）が減算／除算
回路１２８から得られ、この値Sub が加算ブロック１３
０へ渡され、ここでAccAvgオペランドに加算される。得
られた和信号Sumは加算ブロック１３０から出力されて
ラッチ１３２に保存され、前述のように、相加平均を計
算するためにこの後で使用できるようになしている。図
示したように、ラッチ１３２はWindow信号によって起動
されることによって、ビデオ信号がサンプリングウイン
ドウ内に存在する間、連続的に得られた相加平均Sum を
ラッチする。検証回路１１２と算術回路１２６の論理回
路部品は一般にWindow信号が活動状態にある場合に限っ
て動作状態となり、これによって図２の背景決定ウイン
ドウ４２の境界内に発生するものに処理された画像信号
サンプルを制限している。サンプリングと背景レベルの
計算が完了した後、AccAvg値は取り出されてラッチ１３
４内に保存される。

【００３３】最終的相加平均を決定しこれをラッチ１３
４に保存することに続いて、AccAvgの値がコンパレータ
１３８で低位側閾値に対して比較される。この検査は計
算値が妥当な値の範囲内であることを確認し、また極め
て低い背景レベルによって起こりうる有害な効果を防止
するために実現されている。よって、コンパレータ１３
８の出力は、ＭＵＸ１４０で、実際の相加平均AccAvgま
たは初期設定の背景レベルDefBkgの間での選択に使用さ
れる。ＭＵＸ１４０からの出力は図６および図７に図示
したように各種の背景の比率の決定のために残りのデジ
タル論理回路へ渡されることになる背景レベルというこ
とになる。

【００３４】ここで図６および図７を参照すると、２つ
のさらなる背景レベルWhite1およびWhite2を決定するた
めに使用されるデジタル論理演算が図示してある。図５
のＭＵＸ１４０からのBkGndVal信号出力はこの後でさら
なる背景値を決定するために使用され、これが線１６８
および線１７０上の出力となる。２つの異なる背景レベ
ルを生成するために、BkGndVal値が２つの独自の分数fB
kg1およびfBKg2 で乗算される。これらの値は両方とも
プログラム可能なレジスタ（図示していない）に保存さ
れ、ＭＵＸ１５０経由で論理回路が利用できるようにな
る。背景値White1およびWhite2の分数表現を生成するた
めに使用される値はMuxSel線経由で求められ、これが、
図７においてMuxSel信号レベルの高値から低値への遷移
で図示したように、第１にfBkg1 の処理を起動し、つい
でfBkg2 を起動する。一旦選択されれば、５ビットの分
数値BkgPctはＭＵＸ１５０からシフトレジスタ１５２へ
出力され、ここで並列データが単一のビット列fract0か
らfract4へ直列化され、また順次に直列乗算ブロック１
５４へ渡される。

【００３５】直列乗算ブロック１５４の動作は図７のタ
イミング図に図示してあるとおりで、第１にＡＮＤブロ
ック１５６で背景レベル信号BkGndValを受信し、シフト
レジスタ１５２からの出力である分数値の直列ビットの
一つとＡＮＤ演算（論理積）される。ＡＮＤ演算の結果
は次に加算ブロック１５８へ渡され、ここでラッチ１６
２に保存されていた直前の結果に加算される。次の例は
直列乗算回路１５４によって実行される直列乗算演算の
段階を図示したものである。BkGndVal＝２４０、または
（１１１１０００ｂ）、およびBkgPct ＝１５／３２、
または（０１１１１ｂ）と仮定すると、直列２進乗算演
算は次の５段階によって完了することとなる。

【数１】 よって、処理のそれぞれの段階で、ラッチ１６２は加算
ブロック１５８により出力され保存してある結果を右へ
１ビットづつ位置シフトして２進分数を計算する。

【００３６】MuxSelとShift 両方の線は、一般に復号回
路として実現されるデジタル論理ブロック１７６によっ
て制御され、このブロックはクロック周期カウンタ１７
４からの出力に応答して出力値White1およびWhite2を生
成するために使用される論理回路部材の順列を制御す
る。さらに、論理回路ブロック１７６はそれぞれラッチ
１６４および１６６へ出力されるラッチ・イネーブル信
号White1EnおよびWhite2Enも提供し、ラッチ１６２が有
効な分数背景値を含む場合にこれらのラッチへ信号す
る。上述の例および図７のタイミング図によって図示し
たように、ラッチ・イネーブル信号が立ち上がる前に、
MultiplierおよびAccum/Sum 信号で示す直列乗算回路の
５周期が実行される。本好適実施例は５ビット分数に制
限されているが、大きな分数を使用することもできる。
しかしこれには直列乗算処理にさらなる段階を必要とす
ることが明らかであろう。このあと、White1およびWhit
e2分数背景レベルは、前述のように図１の画像断片化ブ
ロックによる個々の画像画素の分類のために使用するこ
とができる。

【００３７】本発明の背景決定装置の一つの実施例を実
現するために使用するデジタル論理回路を解説したが、
本装置の動作段階は図８の流れ図を参照して以下に詳述
する。好適実施例において、背景決定装置は、画像が走
査装置により生成されつつあるときに画像の背景領域内
の信号の大きさを検出しまた出力するために使用され
る。背景レベルの指標または背景信号を提供するため背
景決定装置は実際の背景レベルを決定するために充分な
画像内容が分析されるまで「代用」の、または初期設定
のレベルを使用する必要がある。したがって、本発明は
所望の値でプログラムすることができるレジスタを提供
することによって、初期設定値DefBkgの決定において最
大限の柔軟性が得られる。同様に、サンプリングウイン
ドウのデータ（StartWinVal 、WinOffVal 、EndWinVal
、SSWinVal）、背景分数（fBkg1、fBkg2）および閾値
（BkgExclude、BkgLow）は、何らかの適切なマイクロプ
ロセッサまたはマイクロコントローラを使用して、メモ
リー内のレジスタに値を書き込むことによりプログラム
することができる。初期設定の背景レベル、閾値、背景
分数、およびウインドウ座標がプログラムされてしまえ
ば、本装置は背景ビデオレベルの決定のために画像信号
を受信し始める準備ができていることになる。

【００３８】前述のように、背景決定装置はサンプリン
グウインドウ内に存在する画像信号が処理されるまで、
最初に初期設定の背景レベルDefBkgを出力する。実際の
背景レベルが決定されるまでの暫定期間中に発生する処
理動作は図８に図示してある。循環処理は段階２００か
ら始まり、ここでは、図１のビデオ信号で表現したよう
に、画像信号は背景決定装置へ渡される。画素またはビ
デオ信号が一旦受信されると、段階２０２でサンプルの
信号がサンプリングウインドウによって定義される領域
内からのものであるかについての決定が行なわれる。こ
の段階は図５のWindow信号を用いてこの決定を行なって
いる。違う場合、処理は段階２００で続行し、ここでシ
ステムは次のサンプルを待つ。しかし、サンプルがウイ
ンドウ内にある場合は、段階２０４で黒の閾値レベルBk
gExcludeに対して比較が行なわれてこれが相加平均内に
含まれるべきかが決定される。サンプルがBkgExcludeよ
り大きい値の場合、可能な背景値を反映しているものと
決定し、段階２０６で新しい相加平均の計算に使用され
ることになる。しかし、サンプルがBkgExcludeより小さ
い値の場合、これは使用されず、また直前の相加平均値
が段階２０８でサンプリングした信号の値に代用され
る。別の好適実施例においては、サンプリングした信号
がBkgExclude以下である場合にこれを単純に除外する
か、または、その他のこれに代わる値や、BkgExcludeな
どのプログラム可能な定数などで代用することも可能で
ある。

【００３９】図５に関してすでに示したように、相加平
均は図５の算術処理回路１２６を用いて計算される。サ
ンプルのウインドウの終端が段階２１０で検出されれ
ば、またSSWindow信号パルスで示されることで、処理は
段階２１２へ続くことになる。それ以外では、相加平均
は段階２００を続行することによりサンプリングウイン
ドウ内部に見つかる次の画素サンプルについて計算され
る。段階２１２で、背景レベルAccAvgの相加平均が最小
背景レベルBkgLowに対して比較され、ハードウェアによ
って決定された背景レベルが有効かを決定する。最小背
景レベルより大きい場合、実際の背景レベルAccAvgは段
階２１４で分数背景レベルの計算に使用される。それ以
外の場合、初期設定の背景レベルが段階２１６で図６の
直列乗算回路１５４へ分数背景レベルの計算のために渡
される。段階２１４で分数背景レベルの対が求まれば、
背景決定装置は段階２１８の画像断片化装置３２に割り
込みをかけ、有効な分数背景レベルが生成されたことを
示す。続いて、ラッチ１６４およびラッチ１６６（図
６）内の分数背景値が画像断片化装置へ渡されることに
なる。さらに、サンプルのウインドウについて求めた背
景レベルはシステムによる取込みにも利用できるように
なる。最後に、背景レベルが一旦決定されれば、本装置
は画像の終端に到達したことを示す信号によってリセッ
トされるまで待機状態を保つ。

【００４０】要約すれば、本発明はデジタル論理回路を
用いる背景の決定または検出処理を実現するものであ
る。本発明により画像入力中の画像の背景レベルの決定
が可能となり、これによって画像信号の分析および処理
のために一つまたはそれ以上の背景レベルの即時使用が
可能となる。さらに、本発明はプログラム可能な特徴お
よび有効性の論理回路を含み、本装置が信頼性の高い背
景レベルの結果を生成することを保証しつつ、装置に柔
軟性を付与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の背景決定装置を含む画像処理ハード
ウェアモジュールの一般的略図である。

【図２】 本発明において使用するサンプリングウイン
ドウの配置の例の略図である。

【図３】 図２のサンプリングウインドウ内に入る画像
信号を検出するために本発明で使用するハードウェア部
材を示すハードウェアのブロック図である。

【図４】 図３に図示した信号間の関連性を図示した典
型的なタイミングの摸式図である。

【図５】 背景決定ハードウェアに追加して、背景レベ
ルの決定以前にサンプリングした信号を修正するために
使用する部材を示すハードウェアのブロック図である。

【図６】 図１の画像断片化装置によって使用される２
つの相対背景値の計算の為に使用する部材を図示したハ
ードウェアの別のブロック図である。

【図７】 図６に図示した信号間の関連性を図示した典
型的なタイミングの摸式図である。

【図８】 本発明の背景決定ハードウェアの動作に関連
する等価段階を示す流れ図である。

【符号の説明】

２０ 画像処理モジュール、２６ 背景決定モジュー
ル、３０ オフセットおよび利得補正ブロック、３２
画像断片化ブロック、４２ 背景決定用ウインドウ、４
６ 開始位置、５０ 低速走査用オフセット距離、５２
高速走査用オフセット距離、７０ ウインドウ信号、
７２ ＮＯＲブロック、７４，７８ カウンタ、８０
ＯＲゲート、８２ カウンタ、８４ ＡＮＤゲート、８
６，９０ フリップフロップ回路、１１２ 検証回路、
１１６ ラッチ、１１８ コンパレータ、１２０ マル
チプレクサ、１２６ 算術処理回路、１２８ 減算／除
算回路、１３０ 加算ブロック、１３２，１３４ ラッ
チ、１３８ コンパレータ、１４０，１５０ マルチプ
レクサ、１５４ 直列乗算ブロック、１５６ ＡＮＤブ
ロック、１５８ 加算ブロック、１６２ ラッチ、１７
４ クロック周期カウンタ、１７６ デジタル論理回路
ブロック

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のビデオ信号により表現される画像
   を処理するために好適な画像処理システムであって、前
   記ビデオ信号が前記画像の内容領域ならびに前記画像の
   背景領域の双方を表現するシステムにおいて、前記画像
   の背景レベルを決定するための装置が、次のものを含む
   前記システム：前記画像内のビデオ信号の選択した部分
   をサンプリングするためのサンプリング手段と、 前記サンプリング手段に結合され、前記背景レベルを代
   表しないサンプリングされたビデオ信号を求め、前記代
   表しないビデオ信号を排除するためのビデオ信号検証手
   段と、そして前記ビデオ信号検証手段に結合され、排除
   されないサンプリングされたビデオ信号のレベルの関数
   として背景レベルを計算するための手段。