JPS5914793B2 - アナログ信号の二値信号化回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アナログ信号の二値化回路、特に光学的文字
読取あるいは符号読取装置等において、光電変換装置よ
り得られたアナログ電気信号を、背景領域と文字、符号
領域に対応する二値信号に１０量子化する二値信号化回
路に関するものである。

光学的文字読取装置あるいは符号読取装置等において、
文字あるいは符号を走査して、そのパターンの存在によ
り反射光の強弱が検出されると、光電変換装置から光の
強弱に比例したアナログ電１５気信号が得られる。その
アナログ電気信号を背景領域と文字あるいは符号領域に
対応する二値の信号に変換する場合、差動増幅器の一つ
の入力端子には二値化しようとするアナログ電気信号を
、他の入力端子には二値化のための基準電圧をそれぞ加
れ入力し、両者を差動的に作用させて、これらの電圧
を比較し、アナログ信号電圧が文字、符号領域からの反
射光に相当するレベルであれば、あらかじめ設定された
第一の電圧を出力し、これを論理上の“１゛とする。ま
た、背景領域からの反射５ 光に相当するレベルであれ
ば、あらかじめ設定された第二の電圧を出力し、これを
論理上の“０゛とする。このように、反射光を光電変換
装置で受光し、その出力信号を基準電圧と比較して、ア
ナログ信刃 号電圧の絶対値の大小関係により 値化す
るような従来の方法では、文字あるいは符号等が記載さ
れた用紙の反射率あるいは光源の光量変動等による受光
レベルの変動または光学系と用紙の間の距離変動による
ボケ等により、文字等のパターンを万 忠実に再現しう
る二値信号パターンを得ることは容易ではなかつた。

本発明は、上記のような従来の問題点を解決すハウーる
ため、用紙のよごれ、光源の光量変動、あるいは走査装
置と用紙との間の距離変動等によつて生ずる光電変換装
置の受光レベル変動に対しても、文字、符号パターンを
忠実に二値信号パターンに再現しうるような回路の実現
を目的とするものである。

以下、図面により、本発明を詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す二値信号化回路のプ
ロツク図である。図において、１はＡ−Ｄ変換装置であ
り、光学的文字あるいは符号読取装置において、文字あ
るいは符号を走査して光電変換装置から得られるアナロ
グ信号ＳＩを受け、これをデイジタル信号に変換して、
変換出力１を取出す。２および３はバツフア・レジスタ
であつて、いずれもＡ−Ｄ変換装置１の出力信号１を記
憶するものであるが、このうちバツフア・レジスタ２は
直前のＡ−Ｄ変換信号１ｔ，ｉを記憶し、バツフア・レ
ジスタ３は前々回のＡ−Ｄ変換信号Ｉｔ，ｉ−１を記憶
する。

４は加算器であつて、バツフア・レジスタ２の内容１ｔ
，ｉとバツフア・レジスタ３の内容１ｔ，ｉ−，を加え
合せた値を出力信号Ｊｔ，ｉとしている。

５は最大値検出回路であつて、Ｊｔ，ｌの一垂直走査内
の最大値を検出し、検出した最大値ＭＡＸｔをその出力
としている。

最大値検出回路５は、最大値記憶装置および最大値記憶
装置の内容とＪｔ，ｉの大小を比較する比較回路から構
成され、最大値記憶装置の内容ＭＡＸｔ＜Ｊｔ，ｌのと
き、最大値記憶装置の内容をＪｔ，ｌに更新するもので
ある。６は最小値検出回路であり、Ｊｔ，ｌの一垂直走
査内の最小値を検出し、検出した最小値ＭＩＮｔをその
出力としている。

最小値検出回路６は、最小値記憶装置および最小値記憶
装置の内容とＪｔ，ｉの大小を比較する比較回路によつ
て構成することができ、最小記憶装置の内容ＭＩＮｔ〉
Ｊｔ，ｉのとき、最小値記憶装置の内容をＪｔ，ｉに更
新するものである。７はシフト・レジスタであつて、一
列走査分のＡ−Ｄ変換信号１ｔを記憶するだけの容量を
有しており、バツフア・レジスタ２にＡ−Ｄ変換信号１
が新しくセツトされる度ごとにバツフア・レジスタ２の
出力信号１ｔ，ｉをシフト・レジスタＴに取込む。

したがつて、現在の垂直走査のｉ番目のＡ−Ｄ変換信号
１ｔ，ｉをシフト・レジスタ７に取込む直前のシフト・
レジスタ７の出力信号は、直前の垂直走査によつて得ら
れたｉ番目の受光エレメントの出力信号のＡ−Ｄ変換信
号１ｔ−１，ｉとなる。Ｉｔ，ｉをシフト・レジスタ７
に取込むと、シフト・レジスタ７の出力信号はＩｔ−１
，ｉ＋１となる。８は演算回路であつて、最大値検出回
路５の出力信号ＭＡＸｔと最小値検出回路６の出力信号
ＭＩＮｔから閾値ＴＨｔを求め、出力信号とするもので
ある。

演算回路８は、の演算を行う。９は閾値を記憶するため
の閾値レジスタであつて、演算回路８の出力信号ＴＨｔ
を後述のタイミングで取込み、その値を保持する。

１０は比較回路であつて、閾値レジスタ９の出力信号Ｔ
Ｈｔ−１とシフト・レジスタ７の出力信号Ｉｔっ，ｉを
比較し、ＴＨｔ−１〉Ｉし１，ｉ・・・・・・・・・・
・・・・・（１１）のとき、出力信号Ｅを論理“１″′
とする。

ＴＨｔ−１〈Ｉｔ−１，ｉ・・・・・・・・・・・・・
・・（ＪｉＤのとき、出力信号Ｆを論理″１”とする。
したがつて、ＴＨｔ−にＩｔ−１，ｉのときは、出力信
号Ｅ、Ｆはともに論理″０″となる。１１は黒白フリツ
プ・フロツプであり、比較回路１０の出力信号Ｅ″１７
のときセツトし、出力信号Ｆ二″１″のときりセツトし
て、二値化判定結果ＢＷｔ−１，ｉを出力しようとする
。

したがつて、比較回路１０の出力信号Ｅ．Ｆともに論理
″０゛のときは、直前の二値化判定結果Ｂｗｔ−１，１
−１を持続し、ＢＷｔ一！，ｉとする。次に、第２図、
第３図を用いて、第１図における各部の動作を説明する
。

第２図に示すように、文字あるいは符号パターンを光電
変換装置上に結像させ、光電変換装置内の各受光エレメ
ントをＣＯ，Ｃｌ，Ｃ２・・・・・・・・・Ｃ２９とし
て、各受光エレメントの出力信号を順次走査した場合に
得られた各受光エレメントのアナログ出力信号を、第３
図のＳＩに示す。

第３図におけるＰｔ−１の間の信号は、光電変換装置が
第２図の文字像のＰｔ−１の位置にあつたときの各受光
エレメントＣｉの出力信号を示し、また第３図における
Ｐｔの間の信号は、光電変換装置が第２図の文字像のＰ
ｔの位置にあつたときの各受光エレメントＣｉの出力信
号を示している。

第３図の例では、Ｐｔ−１の位置で走査して得られた信
号ＳＩと、Ｐｔの位置で走査して得られた信号のレベル
が何らかの原因で大幅に変化した場合を示している。垂
直走査Ｐｔの開始直前の第１図の各部の状態を説明する
と、バツフア・レジスタ２には直前の垂直走査Ｐｔ−１
の最後の受光エレメントＣ２９の出力信号をデイジタル
化した値１ｔ−１，２９が記憶されており、バツフア・
レジスタ３にはＰｔ−１垂直走査時の受光エレメントＣ
２８の出力信号をデイジタル化した値１ｔ−１，２８が
記憶されている。

また、シフト・レジスタ７にはＰｔ−１垂直走査時のす
べての受光エレメントの出力信号１ｔ−１，８、Ｉし，
，１、・・・・・・・・・Ｉし，，２，が記憶されてお
り、ンフト・レジスタ７の出力信号はＰし，垂直走査時
の最上端の受光エレメントＣＯの出力信号１ｔ一，，ｏ
を示している。閾値レジスタ９には、Ｐｔ−，垂直走査
中の最上端と最下端の受光エレメントＣＯ，Ｃ２９の出
力信号を除いたＭｔ−１の間の連続する２エレメントの
出力信号の和の最大値と最小値によつて決定された閾値
ＴＨｔ−１が記憶されている。この状態から、Ｐｔの垂
直走査時には次の動作を行う。

１）黒白フリツプ・フロツプ１１をりセツト（イニシヤ
ライズ）する。

２）比較回路１０の出力信号Ｅ，Ｆによつて、黒白フリ
ツプ・フロツプ１１をセツト、りセツトあるいは前の状
態を保持する（Ｉｔ−１，０の二値化）。

（３）受光エレメントＣＯの出力信号を走査し、Ａ−Ｄ
変換装置１でデイジタル信号化した後、バツフア・レジ
スタ２に格納するとともに、バツフア・レジスタ２の内
容をバッファ・レジスタ３に転送する。

４）バツフア・レジスタ２の内容１ｔ，０をシフト・レ
ジスタモ取込む。

シフト・レジスタ８の出力信号はＰｔ−１垂直走査時の
受光エレメントＣ１の出力信号１ｔ−，， ｉとなる。
５）最大値検出回路５内の最大値記憶装置の内容ＭＡＸ
ｔとバツフア・レジスタ２，３の内容の加算値Ｊｔ，Ｏ
を比較し、Ｊｔ，Ｏ＞ＭＡＸｔのとき、Ｊｔ，Ｏを最大
値記憶装置に記憶する。

同時に、最小値検出回路６内の最小値記憶装置の内容Ｍ
ＩＮｔとＪｔ，Ｏを比較し、Ｊｔ，Ｏ＜ＭＩＮｔのとき
、Ｊｔ，Ｏを最小値記憶装置に記憶する。

（６）比較回路１０の出力信号Ｅ，Ｆによつて、黒白フ
リツプ・フロツプ１１をセツト、クリアあるいは保持す
る（Ｉｔ−１，１の二値化）。（７）受 レメントＣ
１の出力信号を走査し、ＡＤ装置１でデイジタル信号化
した後、バツフ レジスタ２に格納するとともに、バ
ツフア・レジスタ２の内容をバツフア・レジスタ３に転
送する。

８）バツフア・レエスタ２の内容（Ｃ１の出力信号１ｔ
，１）をツフト・レジスタ７に取込む。

シフト・レジスタ７の出力信号はＰｔ−１垂直走査時の
受光エレメノトＣ２の出力信号１ｔ−１，２となる。９
）最大値検出回路５内の最大値記憶装置をクリアする。

同時に最小値検出回路６内の最小値記憶装置へ最大の値
をセツトする。１０）比較回路１０の出力信号Ｅ，Ｆに
よつて、黒白フリツプ・フロツプをセツト、クリアある
いは保持するよＩｔ−１，２の二値化）。

１１）次の受光エレメントＣｉの出力信号を走査し、Ａ
−Ｄ変換装置１でデイジタル信号化（Ｉｔ，ｉ）した後
、バツフア・レジスタ２に格納するとともに、バツフア
・レジスタ２の内容（Ｉｔ，ｉ−１）をバツフア・レジ
スタ３に転送する。

１つ バツフア・レジスタ２の内容１ｔ，ｉをシフト・
レジスタ７に取込む。

シフト・レジスタ７の出力信号はＩｔ−１，ｉ＋１とな
る。１３）最大値検出回路５内の最大値記憶装置の内容
ＭＡＸｔとバツフア・レジスタ２，３の内容の加算値Ｊ
ｔ，ｉを比較し、Ｊｔ，ｌ＞ＭＡＸｔのときＪｔ，ｉを
最大値記憶装置に記臆する。

また、Ｊｔ，ｉ≦ＭＡＸｔのときには、記憶内容ＭＡＸ
ｔを変更しない。同時に最小値検出回路６内の最小値記
憶装置の内容ＭＩＮｔと、Ｊｔ，ｉとを比較し、Ｊｔ，
ｌ〈ＭＩＮｔのときＪｔ，ｉを最小値記憶装置に記憶す
る。また、Ｊｔ，ｉ≧ＭＩＮｔのときには、記憶内容Ｍ
ＩＮｔを変更しない。１ａＣ２８の走査を終了するまで
、上記１１−掬を繰返す。

Ｃ２８の走査を終了すると、１５）に移る。１５）比較
回路１０の出力信号Ｅ，Ｆによつて黒白フリツブ・フリ
ツプ１１をセツト、クリアあるいは保持する（［ｔ−１
，２，の二値化）。

１６）受光エレメントＣ２９の出力信号を走査し、Ａ−
Ｄ変換装置１でデイジタル信号化（Ｔ，２，）した後、
バツフア・レジスタ２に格納すると同時にバツフア・レ
ジスタ２の内容１ｔ，２８をバツフア・レジスタ３に転
送する。

１７）バツフア・レジスタ２の内容１ｔ，２，をシフト
・レジスタｒに取込む。

シフト・レジスタｒの出力信号はＩｔ，Ｏとなる。渇
最大値検出回路５内の最大値記憶装置の内容ＭＡＸｔと
、最小値検出回路６内の最小値記憶装置の内容ＭＩＮｔ
から、閾値ＴＨｔを演算回路８でなる演算を行い、閾値
ＴＨｔを求め、閾値レジスタ９に格納する〇以上で、一
垂直走査Ｐｔのアナログ信号の二値化が終了する。

したがつて、第１図の回路で上記１）〜１樽の動作を順
次行うことにより、アナログ信号を二値信号に量子化す
ることができる。前記説明から明らかなように、本発明
の二値化回路は、一垂直走査内の各受光［レメントＣｉ
の走査出力アナログ信号ＳＩｉの最上端と最下端の受光
エレメントＣＯ，Ｃ２９の出力信号Ｔｔ，Ｏ、Ｉｔ，２
，以外のＩｔ，ｌ〜Ｉｔ，２８の連続する二つの受光エ
レメント分の信号を加えてＪｔ，ｉとし、このＪｔ，ｉ
の一垂直走査内の最大値ＭＡＸｔおよび最小値ＭＩＮｔ
を求め、この値から閾値ＴＨｔ（＝ＭＡＸｔ＋ＭＩＮｔ
ｌ×−）を求めて、このＴＨｔと 受光エレメントＣＯ，Ｃｌ，Ｃ２・・・・・・Ｃ２９の
出力信号１ｔ，０の大小を比較し、二値信号化している
。

このように、走査して得られたデータを一垂直走査分蓄
えるとともに、その最大値と最小値を求め、得られた最
大値と最小値によつて蓄えられているデータを二値化す
ることにより、用紙のヨゴレ、あるいは光源の光量変動
等による受光レベル変動を吸収し、忠実に原文字、符号
パターンを二値化電気信号パターンとして取出すことが
可能となる０ ＼ 上記説明中のＪｔ，ｉの最大値、最小値を求めるとき、
連続する二つの受光エレメント分の信号を加え合せるの
は、イメージ・センサの各受光セルを走査して、ビデオ
信号を取出すときに、２相クロツク信号を使用すると、
クロツクによる雑音がビデオ信号に入るので、クロツク
の相数分のビデオ信号を加え合せて最大値を求めること
により、クロツク信号による雑音の影響を少くするため
であつて、半導体集積回路のイメージ・センサを光電変
換装置として使用する場合ｖこ有効である。

また、最上端の受光エレメントと最下端の受光エレメン
トの出力信号を最大値検出の対象から外しているのは、
例えば半導体集積回路イメージ・センサ等の場合のよう
に、光電変換装置内の件件が両端の受光エレメントのみ
若干異なつており、両端の受光エレメントの出力信号の
信頼性が低いためであり、両端の受光エレメントの出力
信号以外の部分から最大値、最小値を検出すれば、高精
度の最大値（背景領域の最も光量の大きい部分）を求め
ることができる。最大値、最小値から閾値を求めるとき
、前記の例では、なる演算を行つているが、ここで％の
値は、連続する２つの受光エレメントの出力を加え合せ
て最大値ＭＡＸ．最小値ＭＩＮを求めたために、除算さ
れるものである。

したがつて、４相クロツクのイメージ・センサを使用し
、連続する４受光エレメントの出力を加え合せて最大値
ＭＡＸ、最小値ＭＩＮを求める場合には、上式の値は％
となる。このように、本発明によれば、用紙のヨゴレ、
照明の変動、あるいは走査装置と用紙間の距離変動等に
よつて生ずる光電変換装置の受光レベルの変動を効率よ
く吸収するので、文字または符号パターンを忠実に二値
信号パターンに再現することができる。また、光電変換
装置の各受光エレメントの出力信号がＮ相のクロツク信
号で走査されるとき連続するＮ個分の受光エレメント出
力信号を加算して加算値の最大値及び最小値を各垂直走
査内で求めているので、クロツク信号による雑音の影響
を少なくすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す二値信号化回路のプロ
ツク図、第２図は第１図における光電変侠装置の受光エ
レメントと文字パターンの説明図、第３図は第１図にお
ける動作タイム・チヤートである。 １：Ａ−Ｄ変換装置、２，３：バツフア・レジスタ、４
：加算器、５：最大値検出回路．．６：最小値検出回路
、７リシフト・レジスタ、８：加算回路、９：閾値レジ
スタ、１０：比較回路、１１：黒白フリツプ・フリツプ
、ＣＯ〜Ｃ２９：受光エレメント、ＭＡＸｔ：最大値検
出回路５の出力信号、ＭＩＮｔ：最小値検出回路６の出
力信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光学的文字読取り或は符号読取り装置等の光電変換
   装置の出力信号を、背景領域と文字或は符号領域とに対
   応する二値化信号に量子化する回路において、一垂直走
   査分の光電変換装置の出力信号を記憶する手段、前記光
   電変換装置の各受光エレメントの出力信号がＮ相のクロ
   ック信号で走査されるとき連続するＮ個分の受光エレメ
   ント出力信号を加算して加算値の最大値及び最小値を各
   垂直走査内で求める手段、該最大値及び最小値の函数と
   して閾値を算出し該閾値と前記記憶された一垂直走査分
   の光電変換装置の出力信号データとを比較する手段とを
   有することを特徴とするアナログ信号の二値信号化回路
   。 ２ 光電変換装置の一垂直走査分の出力信号の最大値及
   び最小値を求める手段は、一垂直走査分の信号データの
   中央部近傍のデータの最大値及び最小値を検出すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアナログ信号
   の二値信号化回路。