JPH07160815A - 輪郭強調による画像二値化処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内部と輪郭部の輝度が一定でない画像を対象に
二値化を行い、認識や読み取り処理を行っても、確実に
合否判定できる輪郭強調による画像二値化処理方法及び
装置を提供する。 【構成】多階調の文字画像の内部を自動二値化して第一
の二値画像を生成する第一の処理手段１３５と、多階調
の文字画像の輪郭部を強調処理した後、自動二値化して
第二の二値画像を生成する第二の処理手段１３７と、第
一の二値画像と第二の二値画像を、画像間論理和により
合成する画像合成処理手段１３９とから構成される。 【効果】輪郭部の輝度の低い、不鮮明な文字画像であっ
ても、輪郭部の情報を失うことなく、確実に認識や読み
取りができる、安定した文字画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、輪郭強調を利用した文
字等の画像二値化処理方法及び装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の画像二値化処理方法は、特開
平２−１９４１８１号公報記載のように、ビデオカメラ
等の撮像装置にて読み取った画像を二値化の基準になる
しきい値を背景部濃度レベルと、文字部の濃度レベルの
中間の濃度レベルを縮小領域毎に備えることによって、
二値化して認識処理や読み取り処理を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、文字
の内部と輪郭部の輝度が一定で明瞭に二値化ができる場
合に有効である。しかし輪郭部の輝度が内部に比べ低い
場合、輪郭部が出るしきい値で二値化を行うと文字以外
のノイズ情報が出てしまい、また、一方、ノイズが出な
いしきい値で二値化を行うと輪郭部の情報が失われて文
字が痩せてしまう。こうした場合に、文字認識処理や読
み取り処理を行おうとしたとき、たとえば、数字の
「１」と英字大文字の「Ｉ」とでは区別が付かないとい
う問題が生じる。

【０００４】本発明の目的は、内部と輪郭部の輝度が一
定でない画像を対象に二値化を行い、認識や読み取り処
理を行っても、確実に合否判定できる輪郭強調による画
像二値化処理方法及び装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明は、被検体に表示され、文字の内部と輪郭部
とに輝度差のある文字等を撮像装置にて文字映像として
読み取り、多階調の文字画像に変換し、二値化処理して
認識する画像二値化処理方法において、前記多階調の文
字画像の内部を自動二値化して第一の二値画像を生成す
る第一の処理ステップと、前記多階調の文字画像の輪郭
部を強調処理した後、自動二値化して第二の二値画像を
生成する第二の処理ステップと、前記第一の二値画像と
前記第二の二値画像を、画像間論理和により合成する合
成ステップとを備えたことを特徴とする輪郭強調による
画像二値化処理方法を提供する。

【０００６】また、本発明の他の解決手段として、被検
体に表示され、文字の内部と輪郭部とに輝度差のある文
字等を撮像装置にて文字映像として読み取り、多階調の
文字画像に変換し、二値化処理して認識する画像二値化
処理装置において、前記多階調の文字画像の内部を自動
二値化して第一の二値画像を生成する第一の処理手段
と、前記多階調の文字画像の輪郭部を強調処理した後、
自動二値化して第二の二値画像を生成する第二の処理手
段と、前記第一の二値画像と前記第二の二値画像を、画
像間論理和により合成する画像合成処理手段とを備えた
ことを特徴とする輪郭強調による画像二値化処理装置を
提供する。

【０００７】

【作用】本発明によれば、背景と文字部が分離できるう
る適度なしきい値を用いて二値化処理を行う。この処理
により文字輪郭部の輝度の低い部分の情報は失われてし
まい、文字内部の輝度の高い部分のみ抽出された文字内
部パターンを得る。これを内部抽出二値画像とする。

【０００８】一方、多階調の文字画像に微分処理を施す
と、輝度変化の大きい部分、即ち背景に対する文字輪郭
部付近に高い輝度分布が得られる。上記輝度分布を適度
なしきい値で二値化処理を行うと、文字の輪郭部のみ強
調された文字輪郭部パターンを得る。これを輪郭部抽出
二値画像とする。

【０００９】次にそれぞれの処理により得られた二値画
像の論理和（対象の二つの画像を重ね合せた状態）によ
り合成された二値出力画像を得る。

【００１０】これにより、輪郭部の輝度の低い文字画像
であっても確実に認識や読み取りができる安定した文字
画像を得ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る輪郭部強調に
よる画像二値化処理方法及び装置について説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施例に係る輪郭部強
調による画像二値化処理装置の構成を示す。被検体１１
の文字１０を撮像するビデオカメラ等の撮像装置１２
と、撮像された文字画像を処理する画像処理装置１３
と、処理画像を出力する画像出力装置１４から構成され
る。

【００１３】画像処理装置１３は、撮像装置１２からの
文字映像を映像信号として入力し、映像信号すなわちア
ナログ信号（輝度）をディジタル値（例えば２５６階
調）に変換するＡ／Ｄ変換部１３１と、変換された１画
素ごとの情報を、図３（ａ）に示す多階調の文字画像１
０ａとして格納する画像記憶部１３３と、多階調の文字
画像１０ａを二値化処理する第一の処理手段１３５及び
第二の処理手段１３７と、処理された二値画像を合成す
る画像合成処理手段１３９とを備える。

【００１４】第一の処理手段１３５は、多階調の文字画
像１０ａを、画像記憶部１３３から呼び出し、しきい値
を算出するしきい値自動算出処理部１３５１ａと、算出
されたしきい値を基に二値化して、図３（ｂ）に示す内
部抽出二値画像１０ｂを生成する二値化処理部１３５３
ａと、内部抽出二値画像１０ｂを保持する内部抽出二値
画像保持部１３５５とを備える。

【００１５】第二の処理手段１３７は、多階調の文字画
像１０ａを画像記憶部１３３から呼び出し、微分処理を
行い輪郭部を抽出する輪郭部抽出処理部１３７１と、輪
郭部を抽出された多階調の文字画像１０ａを基に適正な
しきい値を算出するしきい値自動算出処理部１３５１ｂ
と、算出されたしきい値を基に二値化して、図３（ｃ）
に示す輪郭部抽出二値画像１０ｃを生成する二値化処理
部１３５３ｂと、輪郭部抽出二値画像１０ｃを保持する
輪郭部抽出二値画像保持部１３７５とを備える。

【００１６】画像合成処理手段１３９は、内部抽出二値
画像保持部１３５５に保持された内部抽出二値画像１０
ｂと輪郭抽出二値画像保持部１３７５に保持された輪郭
部抽出二値画像１０ｃを、画像間論理和により合成し、
図３（ｄ）に示す二値出力画像１０ｄを生成する。

【００１７】図２は、本発明の一実施例に係る輪郭部強
調による画像二値化方法のフローチャートを示す。始め
に、ステップ４０２で被検体に表示された文字１０を多
階調の文字画像として画像記憶部１３３に入力する。次
に入力された多階調の文字画像を基に、しきい値を自動
算出して二値化処理を行い（４０４）、内部抽出二値化
画像として画像記憶部１３３に保存する（４０６）。次
にステップ４０２で入力された多階調の文字画像は輪郭
部の抽出処理を行い（４０８）、さらに、抽出処理され
た多階調の文字画像を基に、しきい値を自動算出して二
値化処理を行い（４１０）、輪郭部抽出二値化画像とし
て画像記憶部１３３に保存する（４１２）。最後に、ス
テップ４０６の内部抽出二値化画像とステップ４１２の
輪郭部抽出二値化画像との合成処理を行い（４１４）、
輪郭部強調二値化画像として画像記憶部１３３に保存す
る（４１６）。

【００１８】図３は、輪郭部強調による画像二値化方法
で生成した画像例を示し、たとえば、物体の表面の吹き
付け塗装又は捺印などで表記された文字で、輪郭部がぼ
やけた画像例である。

【００１９】（ａ）において、文字画像は多階調の文字
画像１０ａとして記憶され、文字内部は輪郭部より高い
輝度を有する。

【００２０】（ｂ）は、上記多階調の文字画像１０ａを
図１のしきい値自動算出処理部１３５１ａで算出された
しきい値を用いて二値化処理後の内部抽出二値画像１０
ｂとして記憶される二値画像で、実際の文字線幅よりも
痩せた画像である。

【００２１】（ｃ）は、多階調の文字画像１１ａを微分
処理後、算出されたしきい値を用いて二値化処理を行っ
た輪郭部抽出二値画像１０ｃとして記憶される二値画像
で、中抜きの輪郭部のみの画像である。

【００２２】（ｄ）は、内部抽出二値画像１０ｂと輪郭
部抽出二値画像１０ｃの画像間論理和により、合成され
た二値出力画像１０ｄである。

【００２３】図４で、さらに、図３の画像例の文字を構
成する線幅に対する輝度分布をヒストグラムで説明す
る。

【００２４】（ａ）は、多階調の文字画像１０ａの吹付
け塗装などで表記された輪郭がぼやけた文字のヒストグ
ラムで、背景部と文字部の境界部の輝度分布がだれた分
布となる。

【００２５】（ｂ）は、（ａ）を二値化レベル２２で二
値化したヒストグラムで、実際の文字線幅よりも痩せた
輝度分布となる。

【００２６】（ｃ）は、（ａ）に微分処理を施したヒス
トグラムで、文字輪郭部の輝度変化の大きい部分が高い
分布強度を示す。

【００２７】（ｄ）は、（ｃ）を二値化レベル３３で二
値化したヒストグラムで、輪郭部のみが抽出された中抜
きの輝度分布となる。

【００２８】（ｅ）は、（ｂ）と（ｄ）を画像間論理和
により合成したヒストグラムで、実際の文字幅に近い輪
郭がぼけない鮮明な二値出力画像１０ｄが得られる。

【００２９】図５は、第一の二値画像と第二の二値画像
を、画像間論理和により合成する方法を示す。それぞれ
白と黒の二色より表現される第一の二値画像と第二の二
値画像を合成する場合、（ａ）に示すように合成しよう
としている二つの二値画像の内どちらか一方が白である
と、合成結果は白になる。これを図を用いて表すと、
（ｂ）の様になり、すなわち、内部抽出二値画像１０ｂ
と輪郭部抽出二値画像１０ｃを合成することにより輪郭
部の情報を失うことなく二値出力画像１０ｄ生成するこ
とができる。

【００３０】上記画像例に示す如く、第一の処理ステッ
プだけでは文字が痩せてしまい、「Ｉ」と「１」の区別
がつかないなどの問題があり、また、上記第二の処理ス
テップだけでも中抜き文字となってしまい、判読できな
いという問題があるが、第一と第二の処理ステップの画
像を合成することにより、実際の文字に近い二値化画像
を得ることができ、文字読取精度が向上する。

【００３１】上記実施例は、１の文字の例を示したが、
文字列、記号、絵、パターン等であっても、本発明がそ
のまま適用される。また、文字等の輝度が一定である文
字、文字列、記号、絵、パターン等でも、何ら問題なく
本発明が適用できる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、輪郭部の輝度の低い、
不鮮明な文字画像であっても、輪郭部の情報を失うこと
なく、確実に認識や読み取りができる、安定した文字画
像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る輪郭部強調による画像
二値化処理装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例に係る輪郭部強調による画像
二値化方法のフローチャート図である。

【図３】輪郭部強調による画像二値化方法で生成した画
像例を示す図である。

【図４】図３の画像例の文字を構成する線幅に対する輝
度分布をヒストグラムで表す図である。

【図５】二つの二値画像を画像間論理和により合成する
方法を示す図である。

【符号の説明】

１０ 文字 １０ａ 多階調の文字画像 １０ｂ 内部抽出二値画像 １０ｃ 輪郭部抽出二値画像 １０ｄ 二値出力画像 １１ 被検体 １２ 撮像装置 １３ 画像処理装置 １３１ Ａ／Ｄ変換部 １３３ 画像記憶部 １３５ 第一の処理手段 １３５１ａ しきい値自動算出部 １３５３ａ 二値化処理部 １３５５ 内部抽出二値画像保持部 １３７ 第二の処理手段 １３７１ 輪郭部抽出処理部 １３５１ｂ しきい値自動算出部 １３５３ｂ 二値化処理部 １３７５ 輪郭抽出二値画像保持部 １３９ 画像合成処理手段

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体に表示され、文字の内部と輪郭部と
   に輝度差のある文字等を撮像装置にて文字映像として読
   み取り、多階調の文字画像に変換し、二値化処理して認
   識する画像二値化処理方法において、 前記多階調の文字画像の内部を自動二値化して第一の二
   値画像を生成する第一の処理ステップと、前記多階調の
   文字画像の輪郭部を強調処理した後、自動二値化して第
   二の二値画像を生成する第二の処理ステップと、前記第
   一の二値画像と前記第二の二値画像を、画像間論理和に
   より合成する合成ステップとを備えたことを特徴とする
   輪郭強調による画像二値化処理方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記第一の処理ステッ
   プは、前記多階調の文字画像を基にしきい値を自動算出
   するステップと、前記自動算出されたしきい値を基に前
   記多階調の文字画像を二値化して内部のみ抽出された第
   一の二値画像を生成するステップと、前記第一の二値画
   像を保持するステップとを備えたことを特徴とする輪郭
   強調による画像二値化処理方法。
3. 【請求項３】請求項１において、前記第二の処理ステッ
   プは、前記多階調の文字画像を基に微分処理を行い輪郭
   部を抽出するステップと、前記輪郭部を抽出された前記
   多階調の文字画像を基に適正なしきい値を自動算出する
   ステップと、前記自動算出されたしきい値を基に前記多
   階調の文字画像を二値化して輪郭部のみ抽出された第二
   の二値画像を生成するステップと、前記第二の二値画像
   を保持するステップとを備えたことを特徴とする輪郭強
   調による画像二値化処理方法。
4. 【請求項４】被検体に表示され、文字の内部と輪郭部と
   に輝度差のある文字等を撮像装置にて文字映像として読
   み取り、多階調の文字画像に変換し、二値化処理して認
   識する画像二値化処理方法において、 前記多階調の文字画像の内部を自動二値化して第一の二
   値画像を生成する第一の処理ステップと、前記多階調の
   文字画像の輪郭部を強調処理した後、自動二値化して第
   二の二値画像を生成する第二の処理ステップと、前記第
   一の処理ステップで生成され、文字部が白と黒の二色で
   表現される前記第一の二値画像と前記第二の処理ステッ
   プで生成され、文字部が白と黒の二色で表現される前記
   第二の二値画像を、重ね合わせて前記文字部を白色に合
   成する合成ステップとを備えたことを特徴とする輪郭強
   調による画像二値化処理方法。
5. 【請求項５】被検体に表示され、文字の内部と輪郭部と
   に輝度差のある文字等を撮像装置にて文字映像として読
   み取り、多階調の文字画像に変換し、二値化処理して認
   識する画像二値化処理装置において、 前記多階調の文字画像の内部を自動二値化して第一の二
   値画像を生成する第一の処理手段と、前記多階調の文字
   画像の輪郭部を強調処理した後、自動二値化して第二の
   二値画像を生成する第二の処理手段と、前記第一の二値
   画像と前記第二の二値画像を、画像間論理和により合成
   する画像合成処理手段とを備えたことを特徴とする輪郭
   強調による画像二値化処理装置。
6. 【請求項６】請求項５において、前記第一の処理手段
   は、前記多階調の文字画像を基にしきい値を自動算出す
   るしきい値自動算出処理部と、前記自動算出されたしき
   い値を基に前記多階調の文字画像を二値化して内部のみ
   抽出された第一の二値画像を生成する二値化処理部と、
   前記第一の二値画像を保持する内部抽出二値画像保持部
   とを備えたことを特徴とする輪郭強調による画像二値化
   処理装置。
7. 【請求項７】請求項５において、前記第二の処理手段
   は、前記多階調の文字画像を基に微分処理を行い輪郭部
   を抽出する輪郭部抽出処理部と、前記輪郭部を抽出され
   た前記多階調の文字画像を基に適正なしきい値を自動算
   出するしきい値自動算出処理部と、前記自動算出された
   しきい値を基に前記多階調の文字画像を二値化して輪郭
   部のみ抽出された第二の二値画像を生成する二値化処理
   部と、前記第二の二値画像を保持する輪郭部抽出二値画
   像保持部とを備えたことを特徴とする輪郭強調による画
   像二値化処理装置。
8. 【請求項８】被検体に表示され、文字の内部と輪郭部と
   に輝度差のある文字等を撮像装置にて文字映像として読
   み取り、多階調の文字画像に変換し、二値化処理して認
   識する画像二値化処理装置において、 前記多階調の文字画像の内部を自動二値化して第一の二
   値画像を生成する第一の処理手段と、前記多階調の文字
   画像の輪郭部を強調処理した後、自動二値化して第二の
   二値画像を生成する第二の処理手段と、前記第一の処理
   手段で生成され、文字部が白と黒の二色で表現される前
   記第一の二値画像と前記第二の処理手段で生成され、文
   字部が白と黒の二色で表現される前記第二の二値画像
   を、重ね合わせて前記文字部を白色に合成する画像合成
   処理手段とを備えたことを特徴とする輪郭強調による画
   像二値化処理装置。