JPS61267791A - ヒストグラム解析を用いた図形像の閾値処理方法及びその装置 - Google Patents

ヒストグラム解析を用いた図形像の閾値処理方法及びその装置

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JPS61267791A
JPS61267791A JP60201913A JP20191385A JPS61267791A JP S61267791 A JPS61267791 A JP S61267791A JP 60201913 A JP60201913 A JP 60201913A JP 20191385 A JP20191385 A JP 20191385A JP S61267791 A JPS61267791 A JP S61267791A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 本発明は、図形のディジタル処理に関するものであり、
特に、伝送および再生する情報の内容を減少させるため
、像データの閾値処理方法および装置に関するものであ
る。
B、開示の概要 伝送および再生する情報の内容を減少させるため図形像
の閾値を求め、多数の明暗度レベルを有する表示像を求
めるために用いられる特別の像データ閾値処理を用いる
装置について開示する。第一に、符号化すべき像のヒス
トグラムを発生させ。
重要なパラメータを決定するため解析する。特に、像の
背景色を、分布のメジアン、すなわち全画素の合計の半
分に達する点を求めるため、ヒストグラム要素を合計す
ることによって決定する。ヒストグラムの極値を計算し
、極値に関するメジアンの位置から歪みを決定する。メ
ジアンと黒の極値との差が、メジアンと白の極値の差の
半分より小さい場合は、像の背景は黒とみなされ、それ
以外の場合は、像の背景は白と定義する。背景色が決定
された後、背景領域の幅、すなわち、メジアンと前景色
の極値との差を、背景領域と前景領域の境界を画定する
のに用い、この境界はメジアンから、背景色の極値の方
向へ、背景の幅の半分の位置に生じる。次に、この境界
を基礎にして限界レベルを、境界と背景色の極値の間の
異なる分数値の距離の点に設定することにより、閾値レ
ベルの順序を決定することができる。このレベルは、画
定した距離の1/8.1/4および1/2の点、または
3/16.3/8および3/4の点に設定することが好
ましい6選定した点はそれぞれ、白/灰白、灰白/灰黒
、灰黒/黒等の間の限界値を画定する。この結果得られ
た像を、符号化、伝送後、復号して適当なテレコンブァ
レンス装置または4つの明暗度レベルを持つファクシミ
リ上に表示される。
C1従来技術 像の情報の内容を、本質的に白黒の形に還元するため、
像データ処理に関して閾値処理する一般原理はよく知ら
れている。関連する多くの従来技術は、主としていかに
閾値の決定をするかを扱い、その代表的な方法は、Ja
nevayの米国特許第4251837号明細書、Ch
ovらのアイ・ビー・エム・テクニカル・ディスクロー
ジャ・プリテン、第14巻、第4号(1971年9年)
、1301〜1304ページ、Cahillの米国特許
第4439789号明細書、三谷らの米国特許第423
8768号明細書、およびda la Guardia
の米国特許第4326258号明細書等に開示されてい
る。
D0発明が解決しようとする問題点 閾値処理における主要な問題点は、(1)背景と考えら
れる像の明暗度範囲、(2)背景、すなわちテキスト・
エリアと考えられる明暗度範囲、(3)背景色、すなわ
ち黒か白かを確認することである。
閾値処理の方法はいずれも計算の点で簡単で、しかも信
頼性のあるものであることが好ましい。この方法で、明
暗度範囲を解析する便利な方法は、像ヒストグラム、す
なわち像の明暗度分布のプロットを使用することである
。ヒストグラムによる閾値処理の従来技術の1例は、C
howらのアイ・ビー・エム・テクニカル・ディスクロ
ージャ・プリテンに開示されている。この方法は、像の
各領域のヒストグラムを計算し、次に最尤法により推定
分布から閾値を決定することにより計算するものである
。da la Guardiaの特許も、第8図のヒス
トグラムを用いた閾値の設定を論じている。しかしこれ
らの方法はいずれもかなり複雑である。ヒストグラムの
ピーク位置を用いた方法もあるが。
これは複雑性は少いかもしれないが、信頼性に欠ける。
これに対して、本発明は非常に容易に得ることのできる
ヒストグラムのパラメータのみを用いる簡単で、かつ信
頼性があり、シェージング補正と組合せた場合、非常に
強力な技術となる。
E0問題点を解決するための手段 本発明は、像の4つの明暗度レベルを作成するために用
いる像ヒストグラム中に3つの閾値レベルを決定するこ
とにより、像データを閾値処理する方法および装置に関
するものである。第一に像のヒストグラムを発生させ、
合計の半分になるまでヒストグラム要素を合計すること
により分布のメジアンを計算する。明暗度範囲の各端部
からそれぞれ小さく、しかし有効な数が見出されるまで
合計し1次に各明暗度範囲の境界へ向けて、ゼロ要素が
ヒストグラム中に見出されるまで逆に走査することによ
り、極値を計算する。次に、背景色を決定するために、
ヒストグラムの歪み(Skew)を極値に関するメジア
ンの位置から決定する。文書の背景が明確に黒と分類さ
れない限り、すなわちメジアンと黒の極値の差が、白の
極値とメジアンの差の半分未満でない限り、像の背景は
白であると定義する。次に背景領域の幅を、メジアンと
背景色の極値との差から求め、背景領域と前景領域との
境界は、メジアンから前景色の極値に向って測定した背
景の幅の半分の距離にあると定義される。次にこの便利
な境界決定法を、境界と前景の極値との差の分数として
設定する閾値の順序を計算するための基礎として用いる
。非直線性スケールを用いるのが好ましく、境界と前景
の極値との差の1/8.1/4および1/2の位置、ま
たは3/16.3/8および3/4の位置に、3つのレ
ベルが決定される。この差は、白い背景像に対して、白
/灰白、灰白/灰黒、灰黒/黒として閾値レベルを画定
する。この方法は特に1本出願と同一の譲受人に譲渡さ
れた出願中の米国特許出願番号第429653号および
第553216号明細書に記載されたような像を2ビッ
ト/画素の形に閾値処理するテレコンファレンス装置に
使用するのに適している。
F、実施例 本発明は図形像(グラフィック・イメージ)を扱うもの
であり、特に像が走査され、ディジタル符号化され、伝
送、処理後、テレコンファレンス装置またはファクシミ
リ装置におけるように、いくつかの型式で再生される装
置に有用である。このような装置では通常像を処理し1
次に使用可能な形式に再生するのに便利なように、像の
情報の内容を減少させる必要がある。上述のごとく、こ
の目的を達成させる方法は、ディジタル化したデータを
扱うために、予め選んだ明暗度レベルを設定する閾値処
理を用いることである。基本的な閾値処理法は、背景お
よび前景と考えられる明暗度範囲を明確化し、背景色を
決定することにより行われる。背景色は黒または白に決
定され、前景はそれぞれ白または黒で、テキスト資料ま
たは他の像の詳細を含む領域である。
本発明によれば、処理の第1段階は図形像のヒストグラ
ム、たとえば第1図に示すような形のヒストグラムを発
生させることである。このヒストグラムは、水平軸に沿
った明暗度の値と比較して、垂直軸に沿った各明暗度に
おける画素の分布または数を説明する。公知のように、
ヒストグラムの広いピークは、像の白い背景によって生
じ、暗いテキストはテールを右へ動かす。解析のために
は。
点Gは像の黒の極値を1点Aは白の極値を示し、メジア
ンは点Bで示す。背景領域と前景領域との境界はCで示
す。説明のために、像を4つの明暗度レベルに閾値処理
する3つの閾値を定義することがのぞましい。3つの閾
値レベルは点り、E、Fで示すことができる。この3つ
の点の位置を計算する本発明による方法は、第2図のフ
ローチャートに示す下記の段階によって行う。
最初に、全画素の和の半分になるまでヒストグラム要素
を合計することにより1分布のメジアンBを計算する。
第3図に示すように、通常、ヒストグラムは、適当な信
号を従来のヒストグラム発生器12に供給する従来のラ
スタ・スキャナ10等により、伝送すべき文書を走査す
ることにより発生させる。次に発生したヒストグラムを
、IBMシリーズ/工のような汎用コンピュータ等のア
ナライザ14に送る。
次に、黒の極値Gと、白の極値Aとを、アナライザ14
により、各境界から、それぞれ小さいが有効な数が見出
されるまで合計した後、各明暗度範囲の境界に向って、
ゼロ要素がヒストグラム中に見出されるまで逆に走査す
ることにより計算する。これにより、分離された誤差が
極値の位置の決定に影響を与えるのが防止される。
次に、極値AおよびGの位置に対するメジアンBの位置
から、ヒストグラムの歪み(Skew)を決定する。こ
の関係は、背景色を決定するのに用いる。この決定は対
称的ではない。これは、ダイナミック・レンジが低い場
合、全部白い文書から、全部黒い文書を区別するのが困
難なためである。
したがって、文書の背景が明らかに黒であると分類され
ない限り、すなわち、メジアンと黒の極値との差がメジ
アンと白の極値との差の距離の半分未満でない限り、像
の背景は白であると定義される。
次に背景の幅を決定する。実験により、背景領域の幅は
、メジアンBと背景の境界の差、すなわち第1図のヒス
トグラムでB−Aから求められることが判明した。背景
領域と前景領域との境界は。
したがってCにおいてB+1/2 (B−A)と定義さ
れる。しかし、前景領域のすべての明暗度が非背景とし
て限界値化させるわけではない。これは単に限界値レベ
ルの順序を計算する基礎を設定するための便法である。
メジアンBは通常分布のピークから非背景明暗度領域に
わずかにシフトしている。
次に、閾値レベルD、EおよびFを、点Cと点Gとの差
の分数として求める。非直線型スケールが最適であるこ
とが判明しており、そのレベルは点Cと点Gとの距離の
1/8.1/4および1/2に設定することが好ましい
。3/16.3/8および3/4の距離も適しているこ
とが判明しており、その選択はあまり重要ではない。こ
れにより、レベルD、E、F、すなわち白/灰白、灰白
/灰黒、灰黒/黒の閾値レベルができる。
このように閾値処理した像データは、たとえば適当なエ
ンコーダ16により符号化し、伝送後適当なデコーダ1
7により復号してテレコンファレンス装置等のディスプ
レイ表示18に表示することができる。代りに第3図に
示すように、閾値処理したデータを直接表示袋[18、
記憶装置19、またはプリンタ2oに伝送することも、
デコーダ17から後の2つの装置に伝送することもでき
る。
この結果生じた表示像は4つの明暗度レベルを有する。
G0発明の効果 本発明の方法は、非常に容易に得られるヒストグラムの
パラメータのみによるものであり、ピーク位置による方
法のように、ヒストグラムの異常な山や谷により著しい
影響を受けることがない。
また計算も非常に容易で、シェージング補正法と組合わ
せると非常に有効である。さらに、前述の米国特許出願
第429658号および第553216号明細書に記載
されたような、2ビット/画素形に像を閾値処理するテ
レコンファレンス装置に用いるのに特に適している。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明により解析される図形像の代表的なヒ
ストグラムを示す図である。 第2図は1本発明の1実施例のフロー・チャートである
。 第3図は、本発明を実施するための装置のブロック線図
である。 出願人  インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 復代理人  弁理士  合  1)   潔台    
    1111F1[′黒第1図 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)像のヒストグラムを発生させ、 全画素の和の半分に達するまでヒストグラム要素を合計
    することにより、像の分布のメジアンを計算し、 上記の分布の極値を計算し、 像の背景色を決定するため、上記の極値に対する上記の
    メジアンの相対位置から上記の分布の歪みを決定し、 メジアンと背景色極値の中間に、メジアンと前景色極値
    間の距離の半分に等しい距離の点を決定することにより
    、像の背景領域と前景領域の境界を画定し、この境界点
    を閾値レベルの順序を計算する基礎として用い、上記の
    境界点と上記の前景色極値間の距離に沿つて複数の点を
    異なる間隔で設定することにより、上記のヒストグラム
    の前景領域中の閾値レベルの順序を決定することを特徴
    とする 像データの閾値処理方法。
  2. (2)像のヒストグラムを発生させる手段と、全画素の
    和の半分に達するまでヒストグラム要素を合計すること
    により、像の分布のメジアンを計算する手段と、 上記の分布の極値を計算する手段と、 像の背景色を決定するため、上記の極値に対する上記の
    メジアンの相対位置から上記の分布の歪みを決定する手
    段と、 メジアンと背景色極値の中間に、メジアンと前景色極値
    間の距離の半分に等しい距離の点を決定することにより
    、像の背景領域と前景領域の境界を画定し、この境界点
    を閾値レベルの順序を計算する基礎として用いる手段と
    、 上記の境界点と上記の前景色極値間の距離に沿つて複数
    の点を異なる間隔で設定することにより、上記のヒスト
    グラムの前景領域中の閾値レベルの順序を決定する手段
    からなることを特徴とする像データの閾値処理装置。
JP60201913A 1985-01-15 1985-09-13 ヒストグラム解析を用いた図形像の閾値処理方法及びその装置 Granted JPS61267791A (ja)

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US06/692,008 US4656665A (en) 1985-01-15 1985-01-15 Thresholding technique for graphics images using histogram analysis
US692008 1991-04-26

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JPS61267791A true JPS61267791A (ja) 1986-11-27
JPH0456509B2 JPH0456509B2 (ja) 1992-09-08

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