JPH09305754A

JPH09305754A - 画像処理方法

Info

Publication number: JPH09305754A
Application number: JP8123341A
Authority: JP
Inventors: Tetsuomi Tanaka; 哲臣田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 1997-11-28
Anticipated expiration: 2016-05-17
Also published as: JP3673598B2

Abstract

(57)【要約】【課題】多値画像を２値化するための２値化閾値を決
定して、２値化処理を行う画像処理方法において、閾値
の決定及び２値化処理を高速に行うことができる画像処
理方法の提供を目的とする。【解決手段】複数画素からなる所定の大きさのブロッ
ク単位で２値化処理を行う際に、ブロック内の多値画像
から輝度頻度を求め、その輝度頻度の平均値及びスキュ
ー値から閾値を求める。そして、ライン順次でのデータ
入力とブロック順次での閾値決定処理と、ライン順次で
の２値化処理をパイプライン処理で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像処理装置及びそ
の方法に関し、例えば、多値画像から２値化閾値を決定
して２値化を行う画像処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の画像処理技術の発展はめざまし
く、フルカラー画像等の多値画像の処理や、多値画像内
の文字認識処理等が可能な画像処理装置も普及してきて
いる。

【０００３】このような画像処理技術において、多値画
像の２値化処理は不可欠の技術となっている。従来の２
値化方法としては、予め設定してある固定閾値による単
純２値化法をはじめとして、ある閾値でヒストグラムを
２クラスに分割した場合のクラス間分散が最大になる時
の閾値を２値化閾値とする大津法（大津、“判別および
最小２乗基準に基づく自動しきい値選定方”、電子通信
学会論文誌、ｖｏｌ．Ｊ６３−Ｄ，ｎｏ．４，ｐｐ．３
４９−３５６，１９８０）や、また、階調をもつ画像に
対して、局所的濃度に応じて閾値を設定する２値化方法
等があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の画像処理装置における２値化方法におい
ては、以下のような問題点があった。

【０００５】固定閾値による単純２値化方法では、画像
内の対象物濃度と背景濃度との間に適切な閾値を設定す
ることが難しく、その結果、画像一面が黒く潰れてしま
ったり、逆に白くなってしまっていた。また、大津法で
は、２クラスの分布が極端に異なる場合においては、大
きい方のクラスに閾値が寄ってしまうという性質があ
り、従ってノイズの多い２値画像が生成されてしまって
いた。

【０００６】そこで、画像内の対象物濃度と背景濃度と
の間に適切な２値化閾値を自動的に設定可能な方法を、
本出願人は特願平７−２２８９５号公報で出願してい
る。

【０００７】前記出願における閾値決定の流れを以下に
説明する。

【０００８】図２０において、まずステップＳ１で８ビ
ットの多値画像を入力する。尚、該多値画像は、スキャ
ナ等の画像入力装置により、入力される。そして、ステ
ップＳ２において、入力画像全体のヒストグラムを算出
する。ここでは、画像中の全画素を用い、８ビット、即
ち「０」から「２５５」までの各デジタル値に対する頻
度を計算する。これにより、例えば図２１に示すヒスト
グラムが得られる。

【０００９】次にステップＳ３において、パラメータＳ
ＴＡＲＴ，ＥＮＤにそれぞれ「０」、「２５５」をセッ
トする。ＳＴＡＲＴ，ＥＮＤはそれぞれ、後段のステッ
プＳ４やステップＳ５で求める輝度値の統計量の始点及
び終点に対応する。

【００１０】ステップＳ４では、ＳＴＡＲＴからＥＮＤ
までのデジタル値に対応する画素の平均値ＡＶを算出す
る。例えば、ＳＴＡＲＴ＝０，ＥＮＤ＝２５５であれば
「０」から「２５５」の値を持つ画素（この場合、全画
素）の平均値ＡＶを算出し、ＳＴＡＲＴ＝０，ＥＮＤ＝
１７７であれば「０」から「１７７」の値を持つ画素の
平均値ＡＶを算出する。

【００１１】ステップＳ５では、ＳＴＡＲＴからＥＮＤ
までの輝度値に対応する画素のスキュー値ＳＫを算出す
る。スキュー値とは、ヒストグラム分布の偏りを示す統
計量である。スキュー値の算出には、以下に示す式を用
いる。

【００１２】ＳＫ＝（Σ（Ｘｉ−ＡＶ）＾３）／Ｄ（尚、Ｒ＾３の表記によってＲの３乗を示すものとす
る。）

【００１３】ここで、Ｘｉは画素の輝度値である。ま
た、Ｄは画像全体の分散値であり、下記式により算出さ
れる。

【００１４】Ｄ＝Σ（Ｘｉ−ＡＶ）＾２（尚、Ｒ＾２の表記によってＲの２乗を示すものとす
る。）

【００１５】上述した式において、スキュー値は各画素
の輝度値と、その平均値との差分を３乗することにより
算出されるが、奇数乗であれば３乗に限定されるもので
はない。

【００１６】続いてステップＳ６、Ｓ７では、ヒストグ
ラムの偏りの方向を判断する。まずステップＳ６では、
以下に示す式によりヒストグラムの偏りの方向を判断す
る。これは、ヒストグラムの偏りが平均値ＡＶよりも小
さい値の範囲にあるか否かの判断となる。

【００１７】ＳＫ＜−１．０

【００１８】ステップＳ６において上記式が真ならばス
テップＳ１０へ進み、偽ならばステップＳ７へ進む。ス
テップＳ１０では、ＳＴＡＲＴは変化させず、ＥＮＤに
平均値ＡＶをセットする。そしてステップＳ４に戻り、
再びＳＴＡＲＴ値からＥＮＤ値までの平均値ＡＶを算出
する。

【００１９】一方、ステップＳ７では以下に示す式によ
りヒストグラムの偏りの方向を判断する。これは、ヒス
トグラムの偏りが平均値ＡＶより大きい値の範囲にある
か否かの判断となる。

【００２０】ＳＫ＞１．０

【００２１】ステップＳ７において上記式が真ならばス
テップＳ１１へ進み、偽ならばステップＳ８へ進む。ス
テップＳ１１では、ＳＴＡＲＴに平均値ＡＶをセット
し、ＥＮＤは変化させない。そしてステップＳ４に戻
り、再びＳＴＡＲＴ値からＥＮＤ値までの平均値ＡＶを
算出する。

【００２２】一方、ステップＳ８ではステップＳ６，Ｓ
７における条件が共に偽である場合の平均値ＡＶを、２
値化閾値ＴＨとして設定する。そして、ステップＳ９で
２値化閾値ＴＨを用いた単純２値化処理を行う。

【００２３】以下、具体的な画像の例を参照して、特願
平７−２２８９５号公報における２値化処理について更
に詳細に説明する。

【００２４】上述した図２１に示すヒストグラムの例を
用いて、２値化閾値ＴＨの決定処理について説明する。

【００２５】図２１は、ある画像（８ビット入力）のヒ
ストグラムを示したものである。図２１において、横軸
は左端が「０」即ち黒、右端が「２５５」即ち白を表す
輝度のデジタル値であり、縦軸は各デジタル値の頻度を
表している。図２２は、図２１に示す様なヒストグラム
を有する画像に対して、上述した図２０で示す２値化処
理においてステップＳ４及びＳ５で示した処理の際の、
各パラメータの値の変化を示す図である。尚、図２２に
おいて示される各パラメータ値は、ステップＳ４及びＳ
５を通過する回数によって、それぞれ示されている。

【００２６】まず、ステップＳ４及びＳ５を通過する１
回目の処理では、ＳＴＡＲＴ＝０，ＥＮＤ＝２５５で平
均値ＡＶ，統計量ＳＫを計算し、それぞれ「１７７」，
「−７８．９」という値を得る。の場合、統計量ＳＫが
「−１．０」未満であるため、ステップＳ１０において
ＳＴＡＲＴ＝０，ＥＮＤ＝１７７が設定される。

【００２７】続いて２回目の処理ではＳＴＡＲＴ＝０，
ＥＮＤ＝１７７における平均値ＡＶ，統計量ＳＫを計算
し、それぞれ「９１」，「−８．６」という値を得る。
これも、統計量ＳＫが「−１．０」未満であるため、ス
テップＳ１０においてＳＴＡＲＴ＝０，ＥＮＤ＝９１が
設定される。

【００２８】続いて３回目の処理では、ＳＴＡＲＴ＝
０，ＥＮＤ＝９１における平均値ＡＶ，統計量ＳＫを計
算し、それぞれ「４３」，「９．６」という値を得る。
この場合は、統計量ＳＫが「１．０」を超えるため、ス
テップＳ１１においてＳＴＡＲＴ＝４３，ＥＮＤ＝９１
が設定される。

【００２９】続いて４回目の処理では、ＳＴＡＲＴ＝４
３，ＥＮＤ＝９１における平均値ＡＶ，統計量ＳＫを計
算し、それぞれ「７２」，「−７．０」という値を得
る。これも、統計量ＳＫが「−１．０」未満であるた
め、ステップＳ１０においてＳＴＡＲＴ＝４３，ＥＮＤ
＝７２が設定される。

【００３０】続いて５回目の処理では、ＳＴＡＲＴ＝４
３，ＥＮＤ＝７２における平均値ＡＶ，統計量ＳＫを計
算し、それぞれ「５８」，「−２．２」という値を得
る。これも、統計量ＳＫが「−１．０」未満であるた
め、ステップＳ１０においてＳＴＡＲＴ＝４３，ＥＮＤ
＝５８が設定される。

【００３１】そして６回目の処理では、ＳＴＡＲＴ＝４
３，ＥＮＤ＝５８における平均値ＡＶ，統計量ＳＫを計
算し、それぞれ「５０」，「−０．４」という値を得
る。ここで、統計量ＳＫが「−１．０」以上かつ「１．
０」以下であるため、ステップＳ６，Ｓ７の条件を満た
さず、ステップＳ８へ進んで２値化閾値ＴＨとして、
「５０」が設定される。そしてステップＳ９において２
値化閾値ＴＨを用いた単純２値化処理が行われる。

【００３２】この様に、スキュー値が所定値まで収束す
るようにして２値化閾値を決定し、２値化を行う。即
ち、入力された多値画像において、輝度頻度とその偏り
に基づいて、画像内の背景と対象物とを分離するために
最も適した閾値が存在する領域を特定した後、該特定領
域の平均輝度値をもって閾値とする。

【００３３】特願平７−２２８９５号公報の閾値決定方
法によれば、対象物濃度と背景濃度との間に適切な閾値
を設定できるが、図２０の処理フローをそのまま実行す
る場合、輝度頻度情報の演算範囲の収束の仕方が入力画
像によって異なるため閾値算出のための演算量が最小の
場合と最大の場合で大きく異なる。そのため所定の時間
でこの演算を行うためには処理周波数を高くしなければ
ならないので高速化のボトルネックになっていた。

【００３４】また、従来からコンピュータ上の数値演算
方法には整数演算と浮動小数点演算がある。整数演算は
コンピュータの扱える整数有効数値（１６ｂｉｔ整数で
３２７６７〜−３２７６８）内で高速に演算され、さら
にコンピュータ内部の整数有効数値（ＣＰＵやシステム
などの処理環境に依存する）内では、より高速に演算さ
れる。浮動小数点演算は数値部と指数部を持った型の数
値で行われるので、大きな数値から、小数点以下の数値
まで表現できる。

【００３５】またコンピュータプログラムによる計算で
はなく演算器により演算するブロックを構成するにあた
って浮動小数点演算器を用いて構成する方法と整数演算
器を用いて構成する方法があった。

【００３６】しかしながら、上述したような画像処理の
数値演算装置における２値化閾値決定の演算方法におい
ては、以下のような問題があった。

【００３７】整数演算で画像処理の数値演算を行ってい
る場合、浮動小数点演算に比べ圧倒的に高速であるが、
割り算などで少数部が切り捨てられることによる誤差が
発生し、繰り返し演算に割り算が含まれている場合など
には誤差が大きくなりやすく精度が保てない。また整数
の幅に制限があり、制限を超えた大きな数値や、小数点
以下の数値は扱えなかった。

【００３８】浮動小数点演算で画像処理の数値演算を行
っている場合、高精度を保つことができるが、演算処理
が遅く処理時間がかかってしまっていた。またＣＰＵの
中には浮動小数点演算ユニットを持たないのも少なから
ずあるため、その場合はさらに処理時間がかかることに
なる。

【００３９】ハードによる演算では、まず浮動小数点演
算器で構成した場合において演算速度が遅く回路規模が
大きくなり、整数演算器で構成した場合は切り捨てによ
る演算誤差が大きくなるという点があった。

【００４０】これは、浮動小数点演算の場合、必ず演算
毎に仮数部を正規化して指数部の値を更新するという操
作がはいる。この操作は乗除算ではそれほどではないが
加減算ではかなりのクロック数を必要とし、これを少な
いクロック数で実行しようとした場合にそのハード量が
大きくなってしまうという欠点がある。対して整数演算
または固定小数演算ではオーバーフローの危険と丸め誤
差による演算精度の低下の恐れが生ずる。整数演算で浮
動小数点演算の時と同等の演算精度を得るためには演算
器の桁数を大きくするしかなく、この場合にはハード量
の増大または動作可能周波数の低下が避けられない。

【００４１】本発明は上述した技術に鑑みなされたもの
であり、多値画像を２値化するための２値化閾値を決定
して２値化処理を行う際に、処理を極めて高速化するこ
とができる画像処理方法の提供を目的とする。

【００４２】また、本発明は多値画像の画像処理の演算
において、限られたコンピュータの扱える整数の有効数
値内で一定の精度を保ち、特に、大きな数値から小さい
数値まで収束させるような繰り返し演算の高速化ができ
る画像処理方法の提供を目的とする。

【００４３】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため本発明の画像処理方法は多値画像を２値化するため
の２値化閾値を決定して、２値化処理を行う画像処理方
法において、複数画素からなる所定の大きさのブロック
単位で２値化処理を行う際に、ライン順次でのデータ入
力とブロック順次での閾値決定処理とライン順次での２
値化処理をパイプライン処理で行う。

【００４４】また、本発明は画像を入力し、入力画像に
数値演算を行う画像処理方法において、数値演算の演算
式と演算に用いる数値データにより演算値のとりえる値
を予測し、その予測値から演算の小数点位置を決定して
演算値の桁数の切り捨ておよび繰り上げを行い、最終演
算値を予め設定した有効桁数内に収める。

【００４５】

【発明の実施の形態】図１は、本実施の形態における２
値化処理を実行するシステム構成を示すブロック図であ
る。図１において、１は画像の２値化処理、文字認識処
理などを行う画像処理装置であり、２は画像を入力する
スキャナ等の画像入力装置、３は処理後の画像を表示す
る画像表示装置である。

【００４６】画像処理装置１において、４は画像入力装
置２とのインターフェースとなる入力インターフェース
部、５は入力された多値画像からの二値化閾値を演算
し、多値画像を二値化処理する閾値演算二値化部であ
る。６は画像データを記憶する記憶部、７は画像処理装
置全体を制御するＣＰＵ部で、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ
等からなる。８は文字領域として抽出された領域に対
し、文字認識処理を行う文字認識部、９は文字領域以外
の領域に分離された領域に対する各種画像処理や画像の
レイアウト処理を行う画像処理部、１０は画像表示装置
３とのインターフェースとなる出力インターフェース部
である（文字認識部８と画像処理部９の処理はＣＰＵ部
７がプログラムによって実行されてもよい）。

【００４７】画像入力装置２から入力インターフェース
部４を通じて入力された多値の画像データは閾値演算二
値化部５に入力される。閾値演算二値化部５は所定領域
（６４×６４画素）毎の二値化閾値を演算して６４×６
４画素の多値画像データを二値画像に変換する。閾値演
算二値化部内部５の詳細は後で説明する。変換された二
値画像データは記憶部６に格納される。記憶部６に格納
された画像のうち文字領域と識別された画像には文字認
識処理がなされて文字コードに変換される。

【００４８】図２は閾値演算二値化部５の内部を表した
図である。

【００４９】閾値演算二値化部５において、２０１は多
値画像データを入力する入力部であり、２０７は入力部
２０１からの画像データを所定領域のライン数分格納す
るバッファメモリである。２０６はバッファメモリ２０
７のデータ入出力を制御するメモリ制御部であり、２０
５は入力画像の所定領域毎の輝度頻度とそれに対する二
値化閾値を算出する二値化閾値演算部である。２０４は
二値化閾値演算部２０５が得られた閾値データを複数バ
ンド分記憶することのできる結果記憶部であり、２０３
は多値画像より二値画像の作成を行う画像変換処理部で
あり、２０２は変換された二値画像を出力する出力部で
ある。２０８は制御部でありＣＰＵ部７から指示を受け
て閾値演算二値化部５の全体の制御を行う。なお閾値演
算二値化部５では多値画像を輝度で扱う。よって８ビッ
ト輝度データが意味するものは最も濃い黒が０で最も淡
い白が２５５になる。画像入力装置２や画像表示装置３
ではこの意味が異なることが考えられるが、この場合は
入力部２０１と出力部２０２において反転処理を行う。

【００５０】図３は二値化閾値演算部２０５の詳細を示
した図である。

【００５１】３０１は輝度頻度演算部、３０２は閾値演
算部、３０３はマルチプレクサ、３０４、３０５は輝度
頻度記憶ＲＡＭである。輝度頻度記憶ＲＡＭ３０４、３
０５は２ポートＲＡＭで構成され１つのポートは読み出
し専用、他ポートは書き込み専用でともにマルチプレク
サ３０３に接続されている。ＲＡＭ３０４、３０５はマ
ルチプレクサ３０３を介して輝度頻度演算部３０１と閾
値演算部３０２に交互に接続される。

【００５２】図４はこれらの動作タイミングを示した図
である。まず図２において、入力部２０１を通してラス
タ順次に入力された多値画像データはメモリ制御部２０
６を介してバッファメモリ２０７に書き込まれる。６４
ライン分のデータが入力されると、その後順次６４×６
４のブロックデータをバッファメモリ２０７から読み出
し、メモリ制御部２０６を介して二値化閾値演算部２０
５へ入力する。輝度頻度演算部３０１はメモリ制御部２
０６から６４×６４画素のブロック内の輝度毎の頻度を
カウントする。各輝度の頻度は輝度頻度記憶ＲＡＭの輝
度値をアドレスとする箇所に計数される。最初のブロッ
クの輝度頻度は輝度頻度記憶ＲＡＭ３０４に生成される
とすると次の輝度頻度は輝度頻度記憶ＲＡＭ３０５に生
成される。閾値演算部３０２は輝度頻度演算部３０１の
処理に対して１ブロック遅れて動作する。即ち輝度頻度
演算部３０１が第Ｎブロックを処理している時間には閾
値演算部３０２は第Ｎ−１ブロックの処理をする。この
輝度頻度演算部３０１と閾値演算部３０２の詳細は後で
述べる。閾値演算部３０２で演算された閾値は結果記憶
部２０４に格納される。二値化処理は多値画像入力に対
して約１２８ライン遅れたところから開始される。

【００５３】図５はバッファメモリ２０７でのデータ入
出力の流れである。入力部からバッファメモリへの流れ
（多値画像入力）はライン順次であり、バッファメモリ
から二値化閾値演算部への出力は６４画素×６４ライン
のブロック順次で、バッファメモリから画像変換処理部
への多値画像はライン順次で流れる。従って、画像変換
処理部２０３から二値画像出力もライン順次で出力され
る。

【００５４】図６は画像の入力に対するバッファメモリ
２０７の入出力を示す図である。入力、演算、出力の各
処理は小分割してアクセスされる。説明すると、３２画
素（３２バイト）単位にアクセスする場合、多値画像の
入力３２画素分の画像入力クロックを処理の単位として
その時間内に入力３２バイト、演算３２バイト、出力３
２バイトの入出力を行う（３アクセスが競合した場
合）。

【００５５】画像入力レートに対してバッファメモリの
入出力レートは３倍であるが、バッファメモリのデータ
幅が１６ビットであるとすると１．５倍となる。この様
にバッファメモリのデータ幅を調整すれば、メモリ速度
に適した入出力レートにすることができる。メモリ制御
部２０６には画像入力の速度とバッファメモリの入出力
の速度の差を吸収する小バッファ（ＦＩＦＯメモリ）が
６４バイト（３２バイト×２）程度内部に持っている。
また入力、演算、出力の各処理バッファをバンクに分割
している場合は各バンクの処理が終わらないと切り換え
できないが分離していないため各処理の開始を自由にで
きる。図６で説明すると入力、演算、出力の開始の間隔
は等間隔でなければならないが、図から分かるように出
力処理の開始を少し早めている。これにより、各ライン
の入力に対する出力時間差を小さくすることを可能にし
ている。

【００５６】図７は輝度頻度演算部３０１の構成と輝度
頻度記憶ＲＡＭ３０４／３０５との関係を示した図で、
図８は輝度頻度の演算処理タイミングを示した図であ
る。

【００５７】５０１は同じ輝度データが連続して入力さ
れたかどうかをチェックする値チェック部、５０２は入
力された輝度値に対応する輝度頻度記憶ＲＡＭ３０４、
３０５の部分のデータを読み出すＲＡＭリード部、５０
３は５０２で読み出されたデータに＋１を加算する＋１
加算部、５０４は＋１加算されたデータを輝度頻度記憶
ＲＡＭ３０４、３０５に書き戻すＲＡＭライト部、５０
５はパイプライン処理の不整合を回避するデータマルチ
プレクサである。図８に示されているように輝度頻度演
算部３０１は同一アドレス（輝度値）のチェック、メモ
リ読み出し、＋１加算処理、書き込み処理をパイプラン
で処理する。しかし輝度頻度記憶ＲＡＭから読み出され
たデータが＋１加算処理されて書き戻される間に同じ輝
度データが入力された場合、そのままでは＋１加算する
前のデータが処理されるため正しく輝度頻度を計数でき
ない。そこで同一アドレスのチェック部５０１によって
パイプラインの段数内に同一データがないかどうかチェ
ックする。例えば、値チェック部５０１でＮ番目のデー
タを処理する場合、その値と前のＮ−１とＮ−２番目の
データの値を比較して同一の値がないかチェックする。
もし同じ輝度データがあった場合マルチプレクサ５０５
によってデータをフィードバックしてデータ読み出し手
段によって輝度頻度記憶ＲＡＭからデータを無視するよ
うにして正しく輝度頻度を計数できるようにしている。
また同一アドレスに対し同時にリード動作とライト動作
をするパターンになった場合はリード動作を禁止する。
処理ブロックを６４×６４画素とすると輝度頻度は０か
ら４０９６で１３ビット幅のメモリが必要であるが、４
０９５に制限する。その１２ビットの他に１ビットを初
期化フラグに使用する。初期化フラグは動作開始時に１
に設定され、初期化フラグが１のデータは他の１２ビッ
トがいかなる値でも０として扱う。初期化フラグの設定
は次の閾値演算部３０２で行う。

【００５８】図９は閾値演算部３０２の構成及び輝度頻
度記憶ＲＡＭ３０４／３０５との関係を示した図であ
る。３０４／３０５は輝度頻度記憶ＲＡＭであり０から
２５５の値をとる輝度をアドレス値としたＲＡＭであ
る。

【００５９】６０１はクリア処理部であり、輝度頻度記
憶ＲＡＭ３０４、３０５の初期化フラグの処理をする。
６０２は指示された範囲の輝度頻度からその平均輝度を
算出する平均値演算部であり、６０３は同じく指示され
た範囲の輝度頻度からそのスキューを算出するスキュー
演算部である。輝度頻度記憶ＲＡＭ３０４／３０５の出
力はこの平均値演算部６０２とスキュー演算部６０３に
接続され、読み出されたデータは並列に入力される。６
０４は判定部であり平均値演算部６０２とスキュー演算
部６０３の出力を受けて終了判定を行う。６０５は全体
の制御を行う制御部であり主にレンジの管理を行う。６
０６は閾値演算部であり、閾値の上限と下限の処理を行
う。

【００６０】次に、本実施の形態における２値化の閾値
決定処理の流れについて、図１０〜図１４のフローチャ
ートを参照して詳細に説明する。

【００６１】ステップＳ７０１において、パラメータＳ
ＴＡＲＴ、ＥＮＤにそれぞれ「０」、「２５５」をセッ
トする。同時に後述する画像特徴判別、かすれ文字処
理、つぶれ文字処理で使用するＭＦ、ＫＦ、ＴＦの各フ
ラグを「ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ」に初期化し、また、閾
値決定処理ループ回数ｉに「１」をセットする。ＳＴＡ
ＲＴ、ＥＮＤはそれぞれ、後段のステップＳ７０２やス
テップＳ７０４で求める輝度値の統計量（平均値、スキ
ュー値）の始点及び終点に対応する。

【００６２】ステップＳ７０２では、ＳＴＡＲＴからＥ
ＮＤまでのデジタル値に対応する画素の平均値ＡＶを算
出する。例えば、ＳＴＡＲＴ＝０、ＥＮＤ＝２５５であ
れば、「０」から「２５５」までの値を持つ画素の平均
値ＡＶを算出し、ＳＴＡＲＴ＝０、ＥＮＤ＝１０９であ
れば「０」から「１０９」までの値を持つ画素の平均値
ＡＶを算出する。

【００６３】ｋを０から２５５の輝度値、ＰｋまたはＰ
（ｋ）をその輝度値に対応した分布量とすると平均値Ａ
Ｖは、ＡＶ＝Σ（ｋ×Ｐ（ｋ））÷ΣＰ（ｋ）（ｋ＝ＳＴＡＲＴ‥ＥＮＤ）…（１）となる。

【００６４】Ｓ７０３では、閾値決定処理ループ回数ｉ
の判断を行い、ｉが「１０」ならばステップＳ７１８
へ、「１０」以外ならステップＳ７０４へ進む。

【００６５】ステップＳ７０４では、ＳＴＡＲＴからＥ
ＮＤまでの輝度値に対応する画素のスキュー値ＳＫを算
出する。スキュー値とは、ヒストグラム分布の偏りを示
す統計量である。スキュー値の算出には、以下に示す
（２）式を用いる。

【００６６】ＳＫ＝Σ（（ｋ−ＡＶ）³ ×Ｐ（ｋ））÷Σ（（ｋ−ＡＶ）² ×Ｐ（ｋ））（ｋ＝ＳＴＡＲＴ‥ＥＮＤ） …（２）スキュー値を求める（２）式において分母部分は画像全
体の分散値であり、分子は各画素の輝度値と、その平均
値との差分を３乗することにより算出されるが、奇数乗
であれば３乗に限定されるものではない。

【００６７】ステップＳ７０５では、１つの処理ブロッ
クにおける閾値決定処理ループ回数ｉの判断（ｉ＝１、
つまり最初のループかどうかの判断）を行う。ｉが
「１」であればステップＳ７０６へ、ｉが「１」以外で
あればステップＳ７０９へ進む。ステップＳ７０６で
は、処理中のブロックが「文字ブロック」かどうかの画
像特徴判別を行い、ステップＳ７１８へ進む。画像特徴
判別の詳細（Ｓ７２８〜Ｓ７２９、Ｓ７０７〜Ｓ７０
８）は後述するが文字ブロックであると判断された場合
はＭＦが「ＯＮ」に設定される。

【００６８】ステップＳ７０９では（３）式に示す様に
ヒストグラムの偏りの大きさを判断する。

【００６９】｜ＳＫ｜＜０．１２５ …（３）つまり、スキュー値ＳＫの絶対値が「０．１２５」未満
かの判断を行う。ステップＳ７０９が真ならばステップ
Ｓ７１９へ、偽ならばステップＳ７１０へ進む。

【００７０】ステップＳ７１０ではかすれ文字処理を行
う。Ｓ７１０の条件が成立した場合はＳ７１９へ、成立
しなかった場合はＳ７１１へ進む。かすれ文字処理の詳
細（Ｓ７１０、Ｓ７３０〜Ｓ〜７３１、Ｓ７１２〜Ｓ７
１３）は後述する。

【００７１】ステップＳ７１１では、閾値決定処理ルー
プ回数ｉの判定を行い、ｉが「２」ならばステップＳ７
１２へ、「２」以外ならステップＳ７１６へ進む。ｉが
「２」の場合に進むステップＳ７１４では、処理中のブ
ロックが「つぶれ文字ブロック」かどうの判断と処理を
行いステップＳ７１６で合流する。つぶれ文字処理の詳
細（Ｓ７１４、Ｓ７３２〜Ｓ７３３、Ｓ７１５）は後述
するがつぶれ文字ブロックであると判断された場合はつ
ぶれ文字フラグＴＦが「ＯＮ」に設定される。

【００７２】ステップＳ７１６では、以下に示す（４）
式によりヒストグラムの偏りの方向を判断する。

【００７３】ＳＫ＞＝０ …（４）

【００７４】ステップＳ７１６において（４）式が真
（ヒストグラムの偏りが平均値ＡＶよりも大きい値の範
囲にある事を意味する）ならばステップＳ７１７へ進
み、偽（ヒストグラムの偏りが平均値ＡＶよりも小さい
値の範囲にある事を意味する）ならばステップＳ７１８
へ進む。

【００７５】ステップＳ７１７では、ＳＴＡＲＴに平均
値ＡＶをセットし、ＥＮＤは変化させない。そして、ス
テップＳ７３４へ進む。ステップＳ７１８では、ＳＴＡ
ＲＴは変化させず、ＥＮＤに平均値ＡＶをセットする。
そして、ステップＳ７３４へ進む。ステップＳ７３４で
は、閾値決定処理ループ回数ｉに「１」を加え、そして
ステップＳ７０２に戻り、再びＳＴＡＲＴ値からＥＮＤ
値までの平均値ＡＶを算出する。この様にスキュー値Ｓ
Ｋが所定値まで収束する様にして２値化閾値を設定する
ことで、下地を除去し、鮮明な２値画像を得ることがで
きる。

【００７６】ステップＳ７１９では平均値ＡＶを、２値
化閾値ＴＨとして設定する。ステップＳ７２０からＳ７
２７は得られた二値化閾値ＴＨの制限処理であり、詳細
は後述する。この閾値制限の処理を行うと閾値決定処理
が終了する。

【００７７】以上説明したようにして本実施例における
２値化処理が行われるが、式（３）、（４）で示した範
囲は、これに限定されるものではない。

【００７８】このフローチャートにより説明した二値化
閾値決定処理を図９における回路で実行するのである
が、演算精度を確保するために以下の様に変形する。

【００７９】輝度値ｋの範囲は０から２５５であるため
平均値ＡＶも０から２５５の範囲の値となる。しかしス
キューＳＫを演算する場合、輝度ｋは平均値ＡＶの差分
（ｋ−ＡＶ）の値が基本となっている。１０回の演算の
繰り返しにおいて演算領域であるＳＴＡＲＴ、ＥＮＤ間
が狭くなるため、その差分の値が次第に小さくなり、ま
たΣＰｉも同様に小さくなる。よって（２）式における
分母および分子部分の値が小さくなっていくためスキュ
ーＳＫの有効桁数を１回目のループと同程度確保する場
合に分母／分子の演算桁を大きくすることが必要とな
る。即ち小数点以下の桁数を増やしていくしかない。

【００８０】（１）式においてＸを（１４−（（ＥＮＤ
−ＳＴＡＲＴ）のビット数））とすると、ＡＶ′＝（Σ（（ｉ−ＳＴＡＲＴ）×Ｐ（ｋ）））×２^X ÷ΣＰ（ｋ）（ｉ＝０‥（ＥＮＤ−ＳＴＡＲＴ））（３）となり、本来の平均値ＡＶとの関係は、ＡＶ＝ＡＶ′÷２^X ＋ＳＴＡＲＴ（４）となる。

【００８１】初回のループのＳＴＡＲＴ＝０、ＥＮＤ＝
２５５の時（ＥＮＤ−ＳＴＡＲＴが８ビット範囲で収ま
る）に平均値ＡＶを整数部分８ビット、小数部分を７ビ
ットで求められるとすると、２回目以降において（ＥＮ
Ｄ−ＳＴＡＲＴ）が７ビット範囲であれば整数部分は７
ビットであるため小数点部分を８ビットまで求めても同
じ演算器で処理が可能になる。説明すると（３）式にお
いて（ｋ−ＳＴＡＲＴ）によってオフセット処理してＸ
によってスケーリングを行っているために同じ除算部分
は２７ビット割る１３ビットで演算されても小数点以下
の桁数が７から１４まで変化する。小数点以下の桁数が
大きくなるのは（２）の分母／分子の値が小さくなるの
と歩調があっている。

【００８２】同じようにＹを（１２−（Σｐ（ｉ）のビ
ット数））（ただしＹがマイナス値の場合は０）として
（２）式はｔｍｐＡ＝（ｋ−ＳＴＡＲＴ）×２^X −ＡＶ′ （５）ｔｍｐＢ＝（（ｔｍｐＡ×ｔｍｐＡ）÷２⁷ ）×（ｐ（ｋ）×２^Y ）（６）ｔｍｐＣ＝Σ（ｔｍｐＡ×（ｔｍｐＢ÷２³ ））（７）Ｄ＝（ΣｔｍｐＢ）÷２⁷ （８）Ｅ＝｜ｔｍｐＣ｜÷２^X+5 （９）Ｓ…ｔｍｐＣの符号（１０）ＳＫ′＝Ｅ÷Ｄ（１１）と変形される。ここでＳＫ′は｜ＳＫ｜に等しい。

【００８３】図９の各部の内部構成を説明する前に図１
０〜１４の閾値算出の処理フローを図１５に示す。大き
く分けて平均値演算部６０２とスキュー演算部６０３と
判定部６０４の動作の流れを示しているが、同時に動作
する部分は横並びで表し、時間経過を上下で図示してい
る。

【００８４】最初にｎ回目の平均値、スキューをそれぞ
れＡＶｎ、ＳＫｎ（その前段階がＤｎ、Ｅｎ、Ｓｎ）と
して説明を行う。まずフェーズＰ８０１としてＳＴＡＲ
Ｔ＝０、ＥＮＤ＝２５５と初期化される。フェーズＰ８
０２としてＥＮＤ〜ＳＴＡＲＴの範囲のデータが輝度頻
度記憶ＲＡＭ３０４／３０５から読み出されて平均値演
算部６０２に入力される。これにより輝度２５５から０
までの輝度の平均値ＡＶ′１が算出される。次にフェー
ズＰ８０３でやはり２５５から０の範囲のデータが輝度
頻度記憶ＲＡＭ３０４／３０５から読み出されてスキュ
ー演算部６０３に入力されてＤ１、Ｅ１、Ｓ１が演算さ
れる。この時同時に０からＡＶ１の範囲の平均輝度Ａ
Ｖ′２が平均演算部６０２によって演算される。次のフ
ェーズＰ８０４でＥＮＤをＡＶ１に設定し、フェーズＰ
８０５においてＡＶ２−ＥＮＤ間の平均値ＡＶ′３ｂと
ＳＴＡＲＴ−ＡＶ２間の平均値ＡＶ′３ａが平均値演算
部６０２によって演算され、ＥＮＤ−ＳＴＡＲＴ間のス
キューＤ２、Ｅ２、Ｓ２がスキュー演算部６０３によっ
て算出される。このフェーズＰ８０４からＰ８０５の間
に同時に判定部６０４によってＤ１／Ｅ１の演算を行っ
て得られたＳＫ′１を用いて画像特徴判別が行われる。

【００８５】フェーズＰ８０５ではＡＶ３としてＡＶ３
ａとＡＶ３ｂの二つが求められるが、続くフェーズＰ８
０６で次の演算範囲を決定するのにＳＫ２の符号すなわ
ちＳ２が正であればＡＶ３ａがＡＶ３となり負であれば
ＡＶ３ｂがＡＶ３となる。本来であればＳ２すなわちＳ
Ｋ２の演算が終了するまでＡＶ３を求めるための領域が
ＳＴＡＲＴ−ＡＶ２間であるかＡＶ２−ＥＮＤ間である
かが決定されていないが、ＳＫ２（Ｄ２、Ｅ２、Ｓ２）
の演算にＳＴＡＲＴ−ＡＶ２−ＥＮＤ間のデータをアク
セスするため、平均値演算部６０２においてＳＴＡＲＴ
−ＡＶ２間の平均値ＡＶ３ａとＡＶ２−ＥＮＤ間の平均
値ＡＶ３ｂの二つの値を求めておく。輝度頻度記憶ＲＡ
Ｍ３０４／３０５のデータはＳＴＡＲＴ−ＡＶ２、ＡＶ
２−ＥＮＤのように時間的にずれて入力されるため平均
値演算部６０２を複数持つ必要はない。このＡＶ′３
ａ、ＡＶ′３ｂ、Ｄ２、Ｅ２、Ｓ２が判定部６０４に入
力され、Ｓ２の符号によりＡＶ３を決定して制御部に出
力する。制御部６０５は受けた平均値によりＳＴＡＲＴ
とＥＮＤの再設定を行って次の演算範囲を決定し次の平
均値とスキュー（ＡＶ４、Ｄ３、Ｅ３、Ｓ３）の演算を
行わせる。それと平行して判定部６０４ではＤ２／Ｅ２
の演算がなされ、｜ＳＫ２｜＜０．１の終了判定やつぶ
れ文字処理またはかすれ文字処理が行われる。詳しくは
後述するがつぶれ文字とかすれ文字は相対する性質であ
るためどちらか一方の処理が行われる。これらの処理に
より終了条件が成立した場合はＡＶ２を閾値ＴＨとして
出力し、制御部６０５は演算中の平均値演算部６０２と
スキュー演算部６０３の動作を停止させて全処理を終了
する。

【００８６】終了条件が成立しなかった場合は同様の処
理を続行していき、最後に１０回目の平均値ＡＶ１０の
演算が終わってＳＫ９に対する終了判定をして終了条件
が成立した場合はＡＶ９を閾値ＴＨとして成立しなかっ
た場合はＡＶ１０を閾値ＴＨとして終わる。

【００８７】このように平均値演算部６０２、スキュー
演算部６０３、判定部６０４が同時に動作して演算を行
っており、判定部６０４がｎ回目の演算を行っていると
するとスキュー演算部６０３は（ｎ＋１）回目の演算で
あり、平均値演算部６０２は（ｎ＋２）回目の演算をパ
イプラインで行っていることになる。しかし単純なパイ
プライン動作ではなく、平均値演算部６０２とスキュー
演算部６０３の演算は同期を取って行われるため輝度頻
度記憶ＲＡＭ３０４／３０５は一つで処理することがで
きる。

【００８８】ところで平均値演算部６０２においてＳＴ
ＡＲＴ、ＡＶｎ、ＥＮＤの三つの値が与えられた場合、
ＳＴＡＲＴ−ＡＶｎ間とＡＶｎ−ＥＮＤ間の平均値を求
めるためにＡＶｎに該当する箇所の輝度データを２度ア
クセスしなければならないが、例として図１６に示すよ
うな構成にすれば１回のアクセスですむ。

【００８９】図１６は平均値演算部６０２の詳細な構成
を示したブロック図である。

【００９０】輝度頻度記憶ＲＡＭ３０４／３０５のデー
タは２５５から０へアクセスされる。９０１は入力され
たＳＴＡＲＴとＥＮＤの値からＥＮＤ−ＳＴＡＲＴとＸ
の値を求める演算器である。この平均値演算部６０２で
は平均値を２つ演算するため、入力ＡとＢにはＳＴＡＲ
Ｔ、ＡＶｎ、ＥＮＤの値が実際には入力される。

【００９１】９０２はＥＮＤ−ＳＴＡＲＴの値を入力し
て０までダウンカウントするカウンタ、９０３は入力
Ａ、Ｂの乗算を行う乗算器であり、乗算器９０３の入力
Ａには輝度すなわち輝度頻度記憶ＲＡＭ３０４／３０５
のデータを読み出す時のアドレスの値−ＳＴＡＲＴの値
即ちカウンタ９０２の出力が入力され、入力Ｂにはその
読み出された頻度データが入力される。この乗算器９０
３によって（ｋ−ＳＴＡＲＴ）×Ｐ（ｋ）の演算が行わ
れる。９０４は加算器でありΣ（ｋ−ＳＴＡＲＴ）×Ｐ
（ｋ）の演算を行う。９０５はレジスタであり、加算器
９０４の出力を２つ分保持する。９０６はシフタであ
り、演算器９０１によって得られたＸの値によってレジ
スタ９０５の出力をシフトさせる。このシフト量によっ
てＡＶ′ｎの小数点以下の桁数が決定される。９０７は
テンポラリのレジスタであり、輝度がＡＶｎに相当する
箇所のデータを一時的に保持するものである。９０８は
マルチプレクサであり、９０９は加算器である。マルチ
プレクサ９０８は加算器９０９への入力をレジスタ９０
７のデータにするか加算器９０９の出力をフィードバッ
クさせるかを選択するもので、通常は出力をフィードバ
ックさせるように選択されている。加算器９０９により
ΣＰ（ｋ）が演算される。

【００９２】９１０はレジスタであり、加算器９０９の
データが確定したところでその値を保持するものであ
る。平均値は二つ求めなければならないためその出力を
２つ分記憶する容量を持つ。９１１は除算器でありレジ
スタ９０５、９１０からデータを入力し、平均値を求め
る。

【００９３】レジスタ９０７はＰ（ｋ）のデータをディ
レイさせるものである。最初に加算器９０４と９０９は
初期化され０に設定されｋ＝ＥＮＤから演算を開始し、
ｋ＝ＡＶｎのデータを演算したところで加算器９０４と
９０９の出力をレジスタ９０５、９１０にセーブする。
ｋ＝ＡＶｎ＋１の演算時にマルチプレクサ９０８はレジ
スタ９０７のデータを選択することにより、加算器５０
７ではＰ（ＡＶｎ）＋Ｐ（ＡＶｎ＋１）の演算を行う。
加算器９０４においては重複するデータの値は入力Ａ側
が０であるためディレイ目的のテンポラリのレジスタは
必要ない。その後ｋ＝ＳＴＡＲＴまでの演算が終わると
その結果をまたレジスタ９０５、９１０に出力する。

【００９４】このようにすることによってデータに読み
出しが各１回になるので平均値演算部６０２とスキュー
演算部６０３が動作を始めてから、同期をとるためにス
キュー演算部６０３を止める必要はなくなる。

【００９５】図１７はスキュー演算部６０３の構成図で
ある。

【００９６】１００１はカウンタであり、ＥＮＤ−ＳＴ
ＡＲＴの値をロードして０までカウントダウンを行う。
１００２はシフタであり、平均値演算部６０２で演算さ
れたＸを受けて（ｋ−ＳＴＡＲＴ）×２Ｘの演算を行
う。１００３は減算器であり、（ｋ−ＳＴＡＲＴ）×２
Ｘ−ＡＶ′すなわちｔｍｐＡの演算を行う。１００４は
乗算器でありｔｍｐＡ×ｔｍｐＡの演算を行う。１００
５は演算器であり平均値演算部６０２で演算されたΣＰ
（ｋ）の値からＹを求める。１００６はシフタでありＹ
の値で輝度分布量Ｐ（ｋ）から（Ｐ（ｋ）×２^Y ）の演
算を行う。１００７は乗算器であり、（ｔｍｐＡ×ｔｍ
ｐＡ÷２⁷ ）×（Ｐ（ｋ）×２^Y ）即ちｔｍｐＢの演算
を行う。１００８はディレイであり、減算器１００３の
出力を乗算器１００４と１００７の演算クロック数分遅
れさせる。１００９は乗算器であり、ｔｍｐＡ×（ｔｍ
ｐＢ÷２² ）の演算を行う。１０１０は加算器であり、
ΣｔｍｐＢの演算をしてＤの結果を出力する。１０１１
は加算器であり、ΣｔｍｐＡ×（ｔｍｐＢ÷２² ）の演
算を行う。１０１２は演算器であり、｜ΣｔｍｐＡ×
（ｔｍｐＢ÷２² ）｜÷２^X+5 の演算をしてＥとその符
号Ｓの出力を行う。

【００９７】図１８は閾値算出の終了条件を判定する判
定部６０４の詳細を示したブロック図である。

【００９８】１１０１は比較器であり、スキュー演算部
６０３で得られたＤ、Ｅの値からＥ×８＜Ｄ即ち｜ＳＫ
｜＜０．１２５の判定を行う。１１０２は除算器であ
り、同じくＤ＜Ｅの値からＥ÷Ｄを演算してＳＫ′ｎ即
ち｜ＳＫｎ｜の値を求める。１１０３は画像特徴判定部
であり、１１０４はかすれ文字処理部であり、１１０５
はつぶれ文字処理部である。１１０３、１１０４、１１
０５内には図１０〜図１４のＭＦ、ＫＦ、ＴＦ、ＳＫ１
があって共通に管理されている。

【００９９】では、画像特徴判別部１１０３について、
図１０、図１２に戻って説明する。ステップＳ７０１で
は、動作開始時に処理中のブロックが「文字ブロック」
かどうかを示す、文字フラグＭＦに「０」をセットし、
ステップＳ７０４にて一回目のスキュー値の演算がなさ
れるのを待つ。一回目のスキュー値（この段階ではＤ
１、Ｅ１）が演算されると画像特徴判別Ｓ７０６に入
り、そのスキュー値の符号Ｓが負である場合（Ｓ７２
８）、ステップＳ７２９へ進み符号Ｓが負でない場合ス
テップＳ７１８へ進み画像特徴判別を終了する。ステッ
プＳ７２９では除算器１１０２によって演算されるスキ
ュー値ＳＫ′１を用い、処理中のブロックが「文字ブロ
ック」かどうかの判断を（１２）式により行う。

【０１００】ＳＫ′＞ＭＨ …（１２）ここで、ＭＨは処理中のブロックが「文字ブロック」か
どうかを示す値であり、制御部２０８にＣＰＵ部７が設
定した値である。ここでは、「ＭＨ＝２０」とする。ス
テップＳ７２９において（１２）式が真ならばステップ
Ｓ７０７へ、偽ならばこの画像特徴判別処理を終える。
ステップＳ７０７では、処理中のブロックが「文字ブロ
ック」であることを示す、文字フラグＭＦに「１」をセ
ットし、次のステップＳ７０８で得られたスキュー値を
ＳＫ１に保持してこの画像特徴判別処理を終える。

【０１０１】以上説明したようにして本実施の形態にお
ける画像特徴判別処理が行われるが、式（１２）で示し
た条件は、これに限定されるものではない。

【０１０２】次に、つぶれ文字処理部について、同じく
図１０、図１４を用い詳細に説明する。

【０１０３】ここで、つぶれ文字とは、１文字の画数が
多い等のため、つぶれている文字のことであり、つぶれ
文字と判断されるとそれを良好に再現できる閾値を割り
当てる。

【０１０４】ステップＳ７０１では、処理中のブロック
が「つぶれ文字ブロック」かどうかを示す、つぶれ文字
フラグＴＦに「ＯＦＦ」をセットする。２回目のスキュ
ー演算（Ｄ２、Ｅ２）が終わるとステップＳ７１４に進
み、文字フラグＭＦが「ＯＮ」であり符号Ｓが正である
場合、ステップＳ７０８で保持されたＳＫ１と除算器１
１０２によって演算されるスキュー値ＳＫ′２を用い、
ステップＳ７３３では、処理中のブロックが「つぶれ文
字ブロック」かどうかの判断を（１３）式により行う。

【０１０５】ＳＫ１＞＝ＳＲ×ＳＫ′２ …（１３）ここで、ＳＲは処理中のブロックが「つぶれ文字ブロッ
ク」かどうかを示す値であり、ここでは、「ＳＲ＝３．
０」とする。ステップＳ７３３において（１３）式が真
ならばステップＳ７１５へ、偽ならばこのつぶれ文字処
理を終える。ステップＳ７１５では、処理中のブロック
が「つぶれ文字ブロック」であることを示す、つぶれ文
字フラグＴＦに「ＯＮ」をセットし、このつぶれ文字処
理を終える。

【０１０６】以上説明したようにして本実施の形態にお
ける、つぶれ文字処理が行われるが、式（１３）で示し
た条件は、これに限定されるものではない。

【０１０７】さらに、かすれ文字処理について、図１
０、図１３を用い詳細に説明する。かすれ文字とはうす
くなってしまった文字のことであるが、本例ではこのう
すれ文字にも最適な閾値を割り当てる。ステップＳ７０
１では、処理中のブロックが「かすれ文字ブロック」か
どうかを示す、かすれ文字フラグＫＦに「ＯＦＦ」をセ
ットする。２回目以降のスキュー値に対して文字フラグ
ＭＦが「ＯＮ」で符号Ｓが負である場合、ステップＳ７
０８で保持されたＳＫ１と除算器１１０２によって演算
されるスキュー値ＳＫ′ｎを用い、ステップＳ７３１で
は、処理中のブロックが「かすれ文字ブロック」かどう
かの判断を（１３）式により行う。ここで、ＳＲは処理
中のブロックが「かすれ文字ブロック」かどうかを示す
値であり、ここでは、「ＳＲ＝３．０」とする。ステッ
プＳ７１０において（１３）式が真ならばステップＳ７
１９へ進む。偽ならばステップＳ７１１へ進み、ループ
回数が２の場合のみＳ７１２へ進む。ステップＳ７１２
において符号Ｓが正の場合はかすれ文字フラグＫＦを
「ＯＦＦ」にする。

【０１０８】ＳＲは処理中のブロックが「かすれ文字ブ
ロック」かどうかを示す値であり、ここでは、「ＳＲ＝
３．０」とする。

【０１０９】以上説明したようにして本実施の形態にお
ける、かすれ文字処理が行われるが、式（６）で示した
条件は、これに限定されるものではない。

【０１１０】図１０の２回目のループにおいて、かすれ
文字処理とつぶれ文字処理が重なるが処理の本体である
Ｓ７３１とＳ７３３は同じ処理であり、Ｓ７３０とＳ７
３２から分かるように２回目のスキューの符号によって
どちらが実行されるか決まる。よって２つの処理は排他
的でありかつ同一処理であるため回路規模や実行時間に
対する影響は小さい。

【０１１１】終了判定が行われると判定部６０４から閾
値制限部６０６に平均値ＡＶが出力され、閾値制限部６
０６ではその時の平均値ＡＶを閾値ＴＨに設定してＳ７
２０に進む。処理ブロックが文字ブロックでない場合す
なわち文字フラグＭＦが「ＯＦＦ」の時は閾値ＴＨを下
限値Ｌと上限値Ｈによる制限を行う。つまり、ステップ
Ｓ７１９で決定された閾値ＴＨが、下限値Ｌよりも小さ
いときは閾値ＴＨをＬで代表させ、上限値Ｈよりも大き
いときは閾値ＴＨをＨで代表させるような制限処理を行
う。尚、この下限値Ｌと上限値Ｈは、画像入力装置２の
特性により決定される値である。文字ブロックである場
合、ステップＳ７２５へ進んでつぶれ文字フラグＴＦが
「ＯＮ」かどうかの判断（処理中のブロックがつぶれ文
字ブロックかどうかの判断）をする。その結果が、つぶ
れ文字ブロックであればステップＳ７２６へ行く。ステ
ップＳ７２６において閾値ＴＨが上限値Ｈに達しない場
合はＳ７２７へ進み閾値ＴＨに文字つぶれ防止用の定数
ＴＰをかけるような制限処理を行う。定数ＴＰは０．８
７５としているが画像入力装置２の特性により決定され
る値である。

【０１１２】図１９は図２の結果記憶部２０４と画像変
換処理部２０３の詳細を示したブロック図である。

【０１１３】結果記憶部２０４は二値化閾値演算部２０
５で決定された各ブロックの閾値とそのブロックが文字
ブロックであるかどうかを示す文字フラグＭＦを受け取
り内部に格納する。二値化閾値演算部２０５からは６４
×６４＝４０９６画素入力の時間間隔で閾値が入力され
る。内部のメモリ容量は扱う画像の１ラインの最大画素
数を８１９２画素とすると１２８×２×９ビット（８１
９２÷６４＝１２８）である。メモリ制御部２０６から
は二値化する画像がライン順次で入力されるため結果記
憶部２０４から画像変換処理部２０３（後述の１２０１
から１２１１）への出力は６４画素分の時間間隔があり
入出力の競合を調停する。画像変換処理部２０３の内部
は１２０１から１２１１である。１２０１は１６ビット
レジスタであり、メモリ制御部２０６より読み出された
２画素分のデータを一時的に記憶する。１２０２、１２
０３は比較器であり、２画素データを同時に閾値と大小
比較を行い出力する。１２０４は２ビット→４ビット変
換レジスタであり、１２０５は４ビット幅のＦＩＦＯメ
モリである。レジスタ１２０４は比較器１２０２、１２
０３からの２画素分の二値化データ（２ビット）を２回
受け取り４ビットそろったところでＦＩＦＯメモリ１２
０５へ出力する。１２０１から１２０４は内部動作クロ
ックに同期し１２０６から１２１１は画像の入出力クロ
ックに同期して動作するのであるがＦＩＦＯメモリ１２
０５はこのクロック速度の違いを吸収するものである。
１２０６は二値画像を２ライン分ディレイさせるメモリ
で２ｋ×８ｂｉｔの容量を持つ。働きは８ｋ×２ｂｉｔ
のＦＩＦＯメモリと等価であるがバス幅を４倍の８ビッ
ト幅にしていることにより１ポートＲＡＭで処理してい
る。画像のクロックにして２クロックに１回アクセスさ
れる。１２０７、１２０８、１２０９はシフトレジスタ
であり、３画素×３画素のウインドウを作る。１２１０
は文字フラグのディレイメモリであり、１２８＋αビッ
トの容量を持つ。１２１１は孤立点除去部であり、シフ
トレジスタ１２０８の注目画素即ち３×３画素の中心画
素のまわりの画素を調べて、孤立点であれば白画素
「１」に変換して出力する。ディレイメモリ１２１０か
ら孤立点除去部１２１１への出力はこの注目画素が含ま
れたブロックの文字フラグＭＦの値であり、文字フラグ
が「１」であれば孤立点除去を働かせ、「０」であれば
休止させて注目画素をスルー出力させる。

【０１１４】尚、６４×６４の処理ブロックからはずれ
る部分の二値化閾値はその近傍の６４×６４のブロック
の二値化閾値を用いる。

【０１１５】前述の実施の形態ではブロックのサイズを
６４×６４としたが、画像の解像度が倍になった場合は
１２８×１２８であり、１／２の場合は３２×３２とす
る。ブロックサイズが小さくなった場合でも（５）式か
ら（１１）式にある全画素数によって変化するＹによっ
て同じハードで演算精度を確保できる。ブロックサイズ
を大きくする場合は、輝度頻度記憶ＲＡＭのビット幅
（容量）を大きくしてかつ閾値を演算する平均値演算部
とスキュー演算部の演算器のビット数も大きくする。即
ち、演算系は処理する画像の解像度の最大値によって設
計される。

【０１１６】しかし、十分なサンプリング数（輝度頻度
を構成する画素数）が必要であれば、データを間引いて
処理できる。例えば４０９６画素で十分であれば、１２
８×１２８の領域から輝度頻度は飛び飛びに４０９６画
素でとるのである。この場合は閾値演算部の構成は変わ
らない。また、輝度頻度記憶ＲＡＭのビット幅を２ビッ
ト増やして、閾値を演算する平均値演算部とスキュー演
算部には輝度頻度記憶ＲＡＭの下位２ビットを除いて入
力しても閾値演算部の構成は変わらない。

【０１１７】この必要とするサンプリング数は画像入力
装置の特性等によって決定される。

【０１１８】また、前記実施の形態ではブロックの大き
さを縦横同じにしたが長方形でもよい。

【０１１９】また、前記実施の形態ではブロックと判定
されたブロックのみ孤立点除去を行うとしたが、全ブロ
ックに行ってもよく、全ブロックに対して処理をスルー
させてもよい。

【０１２０】また、動作周波数に余裕がある場合は輝度
頻度記憶ＲＡＭを１ポートＲＡＭで構成してもよい。輝
度値に対応するメモリデータの読み出し、＋１加算、メ
モリデータの書き込みの一連の動作をすることになるの
で処理クロック数が３倍程度になるが、パイプラインの
不整合を監視する回路が不要になる。

【０１２１】また、同じく輝度頻度を記憶するものをカ
ウンタで構成してもよい。回路規模は大きくなるが１画
素を１クロックで処理できるので動作周波数を高くでき
る。

【０１２２】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、各処理ごとに必要であったバンドメモリが１ブロッ
クに統一されるため、メモリ制御信号が１組ですみ信号
の数を少なくできるためＩＣ化しやすい。また各処理バ
ッファが物理的に分離されていないため各処理の開始の
タイミングを自由に設定できる。

【０１２３】また、輝度頻度記憶メモリを多ポートＲＡ
Ｍで構成することによって輝度頻度累計のための周波数
を低減することができ、より高速動作が可能になる。

【０１２４】また、二値化閾値を演算する平均値演算部
とスキュー演算部の演算の同期をとってパイプライン化
されているため、本来であればシーケンシャルに実行す
るか、平均値演算部とスキュー演算部のそれぞれに必要
な輝度頻度記憶ＲＡＭが１個ですむため、処理の高速化
と回路規模増加の回避を同時に実現できる。

【０１２５】また、画像の文字及び線画部分の孤立点が
除去されるため見やすくなり、かつ文字認識の認識率が
向上する。また、圧縮効率も向上するので画像の格納ス
ペースとＦＡＸ等の転送速度の向上がなされる。

【０１２６】また、本実施の形態によれば、数値演算の
演算式と演算に用いる数値データにより演算値のとり得
る値の予測から、演算の小数点位置を決定して演算値の
桁数を切り捨て及び繰り上げを行い、最終演算値を予め
設定した有効桁数内に収めることを特徴とする。

【０１２７】更に、演算の小数点位置は、処理単位ごと
に決定することを特徴とする。

【０１２８】更に、前記決定処理単位は、前記画像の輝
度頻度の平均値を求め、前記画像の輝度頻度の偏りを求
める単位を処理単位とする決定手段を有することを特徴
とする。

【０１２９】例えば、有効桁数は演算値の必要精度によ
って決定されることを特徴とする。

【０１３０】以上の構成により、多値画像の画像処理の
演算において、限られたコンピュータの扱える整数の有
効数値内で一定の精度を保ち、特に、大きな数値から小
さい数値まで収束させるような繰り返し演算の高速化が
できるという特有の作用効果が得られる。

【０１３１】即ち全計算を複数に分割してそれを処理単
位とし、演算処理単位毎にデータ範囲を調べて必要とす
る演算精度を得られる桁数を決定する。この決定した桁
数によって整数演算の小数点位置を移動させて演算する
のである。このことにより各処理範囲中は整数演算で行
うためハード演算の場合はハード量を少なくできる。か
つ処理単位毎に最適な小数点位置にするため桁数を少な
くして精度を高めることができる。

【０１３２】

【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、多値
画像を２値化するための２値化閾値を決定して２値化処
理を行う際に、処理を極めて高速化することができる。

【０１３３】また、多値画像の画像処理の演算におい
て、限られたコンピュータの扱える整数の有効数値内で
一定の精度を保ち、特に、大きな数値から小さい数値ま
で収束させるような繰り返し演算を高速化ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態における画像処理装置の全体構成
を示した図である。

【図２】閾値演算二値化部の構成を示したブロック図で
ある。

【図３】二値化閾値演算部２０５の内部構成を示した図
である。

【図４】二値化閾値演算部におけるパイプライン処理を
説明するための図である。

【図５】二値化閾値演算部におけるパイプライン処理を
説明するための図である。

【図６】画像入力に対するバッファメモリの入出力を示
す図である。

【図７】輝度頻度演算部の構成を示した図である。

【図８】輝度頻度演算部における処理タイミングを示し
た図である。

【図９】閾値演算部の構成を示したブロック図である。

【図１０】閾値演算処理を示したフローチャート図であ
る。

【図１１】閾値演算処理を示したフローチャート図であ
る。

【図１２】閾値演算処理を示したフローチャート図であ
る。

【図１３】閾値演算処理を示したフローチャート図であ
る。

【図１４】閾値演算処理を示したフローチャート図であ
る。

【図１５】閾値演算部におけるタイミングチャート図で
ある。

【図１６】平均値演算部の構成を示したブロック図であ
る。

【図１７】スキュー演算部の構成を示したブロック図で
ある。

【図１８】判定部の構成を示したブロック図である。

【図１９】結果記憶部と画像変換処理部の構成を示した
ブロック図である。

【図２０】閾値決定処理を説明するための図である。

【図２１】閾値決定処理を説明するための図である。

【図２２】閾値決定処理を説明するための図である。

【符号の説明】

１画像処理装置２画像入力装置３画像表示装置４入力Ｉ／Ｆ部５閾値演算二値化部６記憶部７ＣＰＵ部８文字認識部９画像処理部１０出力Ｉ／Ｆ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多値画像を２値化するための２値化閾値
を決定して、２値化処理を行う画像処理方法において、複数画素からなる所定の大きさのブロック単位で２値化
処理を行う際に、ライン順次でのデータ入力とブロック
順次での閾値決定処理とライン順次での二値化処理をパ
イプライン処理で行うことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】前記データ入力、閾値決定処理、二値化
処理の際用いられる処理バッファを単一のメモリブロッ
クで構成し、単一のメモリブロックを所定の処理単位毎
に時分割でアクセスすることを特徴とする請求項１記載
の画像処理方法。
【請求項３】前記閾値決定処理は、所定の大きさのブ
ロック内の輝度毎の頻度を計数し、その輝度頻度に基づ
き、二値化閾値を演算することを特徴とする請求項１記
載の画像処理方法。
【請求項４】輝度頻度を計数するためのメモリと二値
化閾値を演算するために用いるメモリを、それぞれ切り
替えて使用し、輝度頻度の計数処理と二値化閾値の演算
処理をパイプラインで動作させることを特徴とする請求
項３記載の画像処理方法。
【請求項５】輝度頻度を計数するためのメモリをマル
チポートＲＡＭで構成し、輝度頻度の計数をパイプライ
ン動作で処理するとともに、パイプライン動作で生じる
計数処理の不整合を回避することを特徴とする請求項３
記載の画像処理方法。
【請求項６】更に、二値化処理後の二値画像から弧立
点を除去することを特徴とする請求項１記載の画像処理
方法。
【請求項７】更に、計数された輝度頻度の偏りから画
像の特徴を判別し、文字領域と判別された領域に弧立点
の除去処理を行うことを特徴とする請求項６記載の画像
処理方法。
【請求項８】前記閾値決定処理は、輝度頻度から平均
値及びスキュー値を演算し、各演算をパイプライン処理
で同期させながら実行することを特徴とする請求項３記
載の画像処理方法。
【請求項９】前記ブロック単位の大きさは処理する画
像の解像度に応じて変化することを特徴とする請求項１
記載の画像処理方法。
【請求項１０】画像を入力し、入力画像に数値演算を
行う画像処理方法において、数値演算の演算式と演算に
用いる数値データにより演算値のとりえる値を予測し、
その予測値から演算の小数点位置を決定して演算値の桁
数の切り捨て及び繰り上げを行い、最終演算値を予め設
定した有効桁数内に収めることを特徴とする画像処理方
法。
【請求項１１】前記演算の少数点位置は、処理単位毎
に決定することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】前記処理単位は、前記画像の輝度頻度
の平均値と、前記画像の輝度頻度の偏りを求める単位で
あることを特徴とする請求項１１記載の画像処理方法。
【請求項１３】前記有効桁数は演算値の必要精度によ
って決定されることを特徴とする請求項１０記載の画像
処理方法。