JPH06223177A

JPH06223177A - 画像処理の改良

Info

Publication number: JPH06223177A
Application number: JP5293422A
Authority: JP
Inventors: Gilat Ittai; イッタイ・ギラト; Yoav Medan; ヨアブ・メダン; Eugene Walach; ユージン・ワラク
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1992-11-28
Filing date: 1993-11-24
Publication date: 1994-08-12
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: EP0600613A2; JP2514309B2; EP0600613A3; GB9224952D0

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、改良された画像品質を持つ
バイレベル走査画像の生成を可能にすることである。【構成】画像のバイレベル表現を生成する方法は、
（ａ）画像の低感度走査を行うステップ、（ｂ）画像の
高感度走査を行うステップ、（ｃ）高感度走査画像から
低感度走査画像を減算するステップ、及び（ｄ）高感度
走査画像と減算結果との間で画素ごとに２進ＯＲ演算を
実施して、バイレベル表現を形成するステップを含む。【効果】本発明によって、画像の位置ずれおよびそこ
に存在するノイズに対して確固とした最新の画像減算法
を利用することができ、また濃い区域も淡い区域もはっ
きり見える「高ダイナミック・レンジ画像」の生成が可
能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像処理に関し、詳しく
は、画像のバイレベル表現を生成する改善された方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】どんなコンピュータ化画像処理プロセス
でも、その最初のステップとして、各画像を走査してデ
ィジタル化しなければならない。このディジタル化は、
必ずではないが一般に、記憶または後続の処理あるいは
その両方のためにディジタル化された形の画像をコンピ
ュータに供給する、画像走査装置によって実施される。

【０００３】文字認識装置に供給するための文書の読込
みなど画像処理技術の最新のアプリケーションには、許
容できるディジタル化された形の走査画像を一貫して生
成する、信頼性のある堅固な走査及びディジタル化技術
が必要である。

【０００４】画像のディジタル化は通常、画像を小さな
矩形区域に分割し、各区域に対応する輝度レベルをしき
い値パラメータと比較することによって達成され、しき
い値より上のレベルの画素は１に設定され、下のレベル
の画素は０に設定される。画像全体の品質はしきい値の
選択に左右され、最新の画像走査装置では一般に、ある
範囲の感度設定値を提供する。

【０００５】この技術に伴う１つの問題は、どのしきい
値パラメータの選択が最適であるかを予測するのが困難
なことである。さらに、画像全体にわたって画像密度に
変動があるので、画像全体の良好な品質を得るには単一
の感度選択では不十分なこともある。

【０００６】しきい値選択の問題に対する唯一の信頼で
きる既存の解決法は、人手による画像の品質管理を行う
ことである。オペレータは各走査画像を見なければなら
ず、不十分な品質の場合には、異なるしきい値パラメー
タ設定値によって走査を繰り返すことができる。このよ
うな人手による方法は労働集約型で費用がかかるので、
そうでなければディジタル画像処理技術を利用できるは
ずの大きなアプリケーションが、確固とした走査技術が
ないために不経済になることがある。

【０００７】確固とした走査およびディジタル化が極め
て重要である画像処理技術の１つの適用例は、ディジタ
ル化された宛名ラベルまたは出荷情報の光学式文字認識
を用いる、郵便物の自動分類である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改良
された画像品質を持つバイレベル走査画像の生成を可能
にすることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、画像を１回または複数回走査して、それ
ぞれ複数の画素を含み、第２のバイレベル表現（ＨＳ）
が第１表現（ＬＳ）より高い感度で発生する、画像の第
１及び第２のバイレベル表現（ＬＳ、ＨＳ）を生成する
ステップと、画像の第２バイレベル表現（ＨＳ）から画
像の第１バイレベル表現（ＬＳ）を減算するステップ
と、減算の結果（Ｄ）と第１バイレベル表現（ＬＳ）と
の画素ごとの２進ＯＲを実施して、出力バイレベル表現
を生成するステップとを特徴とする、画像のバイレベル
表現を生成する方法を提供する。

【００１０】本発明は、画像の位置ずれおよびそこに存
在するノイズに対して堅固な最新の画像減算法を利用で
きるようにし、また濃い区域も淡い区域もはっきり見え
る「高ダイナミック・レンジ画像」の生成を可能にす
る。異なる感度設定値を用いてページを複数回走査し、
その結果得られた画像を組み合わせる。このような組合
せは、各画像がこの「良好な区域」に寄与するように、
継ぎ目なしに行われる。

【００１１】ここに記載する特定の実施態様は、ヨーロ
ッパ特許出願公開第０４１１２３１号に記載されてい
る、元来はフォーム・ドロップアウト・アプリケーショ
ン用に開発された減算技術を使用して、走査ノイズ及び
走査画像間の位置ずれの存在下で良好な品質の画像減算
を達成する。

【００１２】本発明はまた、上記の方法を実施するよう
に構成された、走査装置を含むことのできる画像処理装
置を提供する。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を、添付の図面を参照し
て、例として説明する。

【００１４】ここに記述する実施例は、各画素が２つの
可能な値の１つをとる、ディジタル化されたバイレベル
画像の処理に関するものである。ここで使用する「黒」
と「白」及び"１"と"０"の語は２進状態を示すもので、
必ずしもそれが表示または印刷されるときの画素の実際
の色を示すものではない。

【００１５】本発明の実施例で使用される装置の概略を
図１に示す。この装置は、走査装置２０に接続されたパ
ーソナル・コンピュータ１０を含む。図２は、コンピュ
ータ１０の関連部分と走査装置２０を示す概略図であ
る。プロセッサ３０は、バス４０を介してディスク記憶
装置５０、表示装置６０、ユーザ入力装置であるキーボ
ードおよびマウス７０に接続されている。プロセッサ３
０は、バス４０と入出力アダプタ８０を介して走査装置
２０に接続されている。

【００１６】走査装置２０は当技術分野で周知のタイプ
の従来型の装置である。これは、その中に置いた文書の
ページを走査し、そのディジタル化された画像をコンピ
ュータ１０に送るために使用され、その画像は記憶装置
５０に記憶される。画像のディジタル化は、走査装置２
０中で、ページ全体を覆うように行と列に配列された小
さな矩形区域から反射された光の輝度を測定し、各区域
に対応する輝度レベルをしきい値パラメータと比較する
ことによって行われる。走査装置によって生成されたデ
ィジタル化された画像では、しきい値よりレベルが上の
画素は１に、しきい値より下の画素は０に設定される。
しきい値パラメータは、やはり当技術分野で周知の方法
で、ユーザによる手動またはコンピュータ１０の制御下
で変更することができる。

【００１７】この装置の操作方法は下記の通りである。
異なるしきい値パラメータ値を用いて同じページを２回
走査する。これらの走査で生成されたディジタル化画像
を記憶装置５０に記憶する。次に画像をプロセッサ３０
によって処理して、組合せ画像を生成し、これも記憶装
置５０に記憶する。

【００１８】全体として、この方法は図３に示す４段階
から成る。

【００１９】ａ．低感度（ＬＳ）走査各画素の輝度値を、走査装置２０中で第１しきい値と比
較し、第１中間画像ＬＳにおける対応する画素値を、輝
度が第１しきい値を超える場合は黒に設定する。ＬＳを
記憶装置５０に記憶する。

【００２０】ｂ．高感度（ＨＳ）走査各画素の輝度値を、走査装置２０中で第１しきい値より
低くてより高い感度を与える第２しきい値と比較し、第
２中間画像ＭＳにおける対応する画素値を、輝度が第２
しきい値を超える場合は黒に設定する。ＭＳを記憶装置
５０に記憶する。

【００２１】より高品質の出力画像を生成するための画
像の処理は、やはり記憶装置５０に記憶されている適当
なプログラムの制御下で、プロセッサ３０によって実施
される。この処理は２つのステップｃ及びｄから成る。

【００２２】ｃ．高感度画像ＨＳからの低感度画像ＬＳの減算この減算を行うには、フォーム・ドロップアウトとして
知られてきた、ヨーロッパ特許出願公開第０４１１２３
１号に記載の技術を使用する。この技術は、同じ種類の
すべてのフォームに共通のテンプレート情報を除去する
ことによって高い圧縮率を達成するための、走査された
ペーパー・フォームの圧縮／圧縮解除方式として開発さ
れた。この方法を用いたフォームの圧縮の結果は、充て
んされた情報のみから成る圧縮画像である。この方法で
は、ラン・エンド・コード化やラン・レングス・コード
化などの従来の方法を用いて画像をコード化するとき、
圧縮された形式の情報内容が減少するので、画像の占め
る空間が減るようになる。

【００２３】本発明者等は、走査ノイズが存在するため
に反復区域が互いに僅かに異なるときでもこの技術が働
くので、この技術を本アプリケーションに有利に使用で
きることを発見した。

【００２４】ヨーロッパ特許出願公開第０４１１２３１
号に詳しく記載された位置決め段階では、高感度画像Ｈ
Ｓを、ＨＳに適用された変換のパラメータの最適化によ
って低感度画像ＬＳに適合するように幾何的に位置合せ
し、この位置決め段階の後に、減算段階を使用して、低
感度画像ＬＳを位置指定し、高感度画像ＨＳから除去す
る。使用される方法はＮｘＮ画素近傍に基づくものであ
る。

【００２５】減算結果画像中の画素は、ＨＳ内の対応す
る画素が黒であり、ＬＳ内の対応する画素が白であり、
ＬＳ内のその近傍が完全に白である、または結果画像中
のその近傍に黒の画素が存在する場合にのみ黒となる。
後者は、結果画素が変わらなくなるまで３つの条件につ
いてテストを繰り返し適用することによって、決定する
ことができる。

【００２６】しかし、この実施例では図４に示すような
より効率的な１回法を使用する。ＬＳをまずＮ画素だけ
拡張して、中間画像ＬＳｎを形成する。すなわち、近傍
（ＬＳ，ｉ，ｊ，Ｎ）＝白ならばＬＳｎ（ｉ，ｊ）＝
黒、そうでなければＬＳｎ（ｉ，ｊ）＝白、という演算
を、画像の画素（ｉ，ｊ）について実施し、その際に、
ｉ−Ｎ≦ｋ≦ｉ＋Ｎ及びｊ−Ｎ≦１≦ｊ＋Ｎとなるすべ
ての画素ａ（ｋ，ｌ）が白であれば、近傍（ａ，ｉ，
ｊ，Ｎ）は、白を戻す。次にＭＳからＬＳｎを減算し
て、中間画像Ａを形成する。すなわち、ＭＳ（ｉ，ｊ）
＝黒かつＬＳｎ（ｉ，ｊ）＝白ならばＡ（ｉ，ｊ）＝
黒、そうでなければＡ（ｉ，ｊ）＝白、という演算を実
施する。次に中間画像ＡをＬＳについて上述したのと同
様にＮだけ拡張して、中間画像Ａｎを形成する。最後
に、ＡｎとＭＳの間でＡＮＤ演算を行って、結果画像Ｄ
を形成する。

【００２７】この減算プロセスの結果、ＬＳ画像上に見
えるすべての画像フィーチャがＨＳから消え、淡い区域
のみが最終段階に残る。

【００２８】ｄ．ドロップアウト画像ＤをＬＳ画像と組
み合わせて単一の出力画像にするこれは、両方の画像を画素ごとに"ＯＲ"することによっ
て達成される。すなわち、出力画像中の画素は、それが
ＬＳとＤのどちらかで黒である場合は、黒になる。黒い
濃い区域はすべてＬＳ画像及びＨＳ画像上に現れること
に留意されたい。したがってＤでは、これらの区域は白
であり、ＬＳおよび出力画像で同時に起る。有効な結果
は、低感度を用いて濃い区域を走査した場合と同様であ
る。しかし、淡い区域はＨＳ上には現れるが、ＬＳ上に
は現れない。したがって、これらの区域はＨＳからＤに
移動した。この結果、望み通り、出力画像は、それがＨ
Ｓに現れたとき淡い区域も含むことになる。

【００２９】例として、図５の画像を考えてみる。図５
の画像は、低感度を用いて米国国税庁の所得申告書のあ
るページを走査して作ったものである。印刷された区域
は、小さな文字を含めて、鮮明で読めるが、手書きの部
分はほとんど消えている。手書き部分は、走査感度を高
めると見えるようになる。その結果を図６に示す。今度
は手書き部分は鮮明であるが、濃い区域はひどくゆがん
でいる。図５と図６の画像は、それぞれの理由でどちら
も満足できるものではない。

【００３０】既に述べたように、図６の画像から図５の
画像を減算すると、図７の差画像が得られる。図５の画
像と図７の画像を組み合わせると、濃い区域と淡い区域
がどちらもはっきり見える、図８の画像が得られる。

【００３１】ヨーロッパ特許出願公開第０４１１２３１
号に記載のフォーム・ドロップアウト技術がこの実施例
に有利に使用できるが、類似の性質を持つ他の減算法も
使用できることを理解されたい。

【００３２】この実施例を、従来型の走査装置と共に使
用する適切にプログラムされた汎用コンピュータに関し
て説明したが、実際には、本発明は、走査装置の一部、
またはコンピュータまたは独立型ハードウェア装置と共
に使用される専用のアダプタとしてハードウェアで実施
することができ、あるいはソフトウェアとハードウェア
の任意の組合せとして実施できることを理解されたい。

【００３３】この実施例では、同じ画像について２回の
走査を逐次行うが、２つの異なるセンサを有する走査装
置でこれを行って、走査を１回だけで済ませることもで
き、処理は走査中に動的に実施することが可能である。
さらに本発明の方法は、グレースケール画像を走査し、
グレースケール画素を異なるしきい値と比較してＨＳ画
像とＬＳ画像を生成することにより、グレースケール画
像からバイレベル画像を生成できることも理解された
い。したがって本明細書で使用する「輝度」の用語は、
記憶されたグレースケール値を指すこともできる。

【００３４】この実施例では、良い品質の結果を得るの
に２つの感度だけで十分であることがわかったが、必要
ならば、類似の概念を３つまたはそれ以上の感度設定値
を持つ走査の組合せに拡張することもできる。

【００３５】

【発明の効果】本発明により、改良された画像品質を持
つバイレベル走査画像の生成が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する装置の全体図である。

【図２】図１の装置の概略図である。

【図３】本方法の主要ステップを示す流れ図である。

【図４】本実施例で使用する減算法を示す流れ図であ
る。

【図５】この方法を特定の文書に適用した例を示す図で
ある。

【図６】この方法を特定の文書に適用した例を示す図で
ある。

【図７】この方法を特定の文書に適用した例を示す図で
ある。

【図８】この方法を特定の文書に適用した例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０パーソナル・コンピュータ２０走査装置３０プロセッサ４０バス５０ディスク記憶装置６０表示装置７０キーボード及びマウス８０入出力アダプタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヨアブ・メダンイスラエル、ハイファ、ハンキン・ストリート 25 (72)発明者ユージン・ワラクイスラエル、モツキン、キルヤト、ネタニャフ・ストリート 11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像のバイレベル表現を生成するための方
法において、画像を１回または複数回走査して、それぞれ複数の画素
を含み、第２バイレベル表現（ＨＳ）が第１バイレベル
表現（ＬＳ）より高い感度で発生する、画像の第１バイ
レベル表現（ＬＳ）と第２バイレベル表現（ＨＳ）を生
成するステップと、画像の第２バイレベル表現（ＨＳ）から画像の第１バイ
レベル表現（ＬＳ）を減算するステップと、減算の結果（Ｄ）と第１バイレベル表現（ＬＳ）との間
で画素ごとに２進ＯＲ演算を実施して、出力バイレベル
表現を生成するステップとを特徴とする前記の方法。
【請求項２】第１及び第２バイレベル表現を生成するス
テップが、各画素の輝度値をしきい値と比較するステッ
プと、輝度がしきい値を超える場合は、表現中の対応す
る画素値を黒に設定するステップとを含み、該しきい値
が、第２バイレベル表現（ＨＳ）を生成するために使用
され、第１バイレベル表現（ＬＳ）を生成するために使
用されるしきい値より低いことを特徴とする、請求項１
に記載の方法。
【請求項３】減算ステップが、各画素について画素が追
加画素であるかどうか判定し、そうである場合は減算結
果（Ｄ）において画素に黒を割り当てるステップとを含
み、第１バイレベル表現（ＬＳ）における対応する画素
が白であり、第２バイレベル表現（ＨＳ）における対応
する画素が黒であり、第２バイレベル表現（ＨＳ）にお
ける対応する画素の近傍が黒である、またはその画素の
近傍にやはり追加画素である画素がある場合に、画素が
追加画素となることを特徴とする、請求項１または請求
項２に記載の方法。
【請求項４】各画素について、その画素が追加画素であ
るかどうかを判定するステップが、（ｉ）第１バイレベ
ル表現（ＬＳ）を、その中の、Ｎ以下の距離に黒の近傍
を有する各画素を黒に設定することによって拡張して、
拡張表現（ＬＳｎ）を形成するステップと、（ｉｉ）拡
張表現（ＬＳｎ）を第２バイレベル表現（ＨＳ）から画
素ごとに減算して、第３バイレベル表現（Ａ）を形成す
るステップと、（ｉｉｉ）第３バイレベル表現（Ａ）
を、その中の、Ｎ以下の距離に黒の近傍を有する各画素
を黒に設定することによって拡張して、拡張第３バイレ
ベル表現（Ａｎ）を形成するステップと、（ｉｖ）拡張
第３バイレベル表現（Ａｎ）と第２バイレベル表現（Ｈ
Ｓ）との間で画素ごとに２進ＡＮＤ演算を実施して、黒
の画素が追加画素である画像を形成するステップとを含
む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】第１及び第２バイレベル画像が、画像のグ
レイスケール表現から生成されることを特徴とする、上
記いずれかの請求項に記載の方法。
【請求項６】上記いずれかの請求項に記載の方法を実施
するように配置された、画像処理装置。
【請求項７】文書を走査して第１及び第２バイレベル画
像（ＬＳ、ＨＳ）を生成する走査装置を含む、請求項６
に記載の画像処理装置。