JPS63316566A

JPS63316566A - 画像入力装置

Info

Publication number: JPS63316566A
Application number: JP62151108A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Murakami; 達也村上; Masaaki Fujinawa; 藤縄　雅章; Hiromichi Fujisawa; 浩道藤澤; Toshihiro Hananoi; 花野井　歳弘
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1988-12-23
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: JP2702928B2; US4893188A

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】〔産業上の利用分野〕本発明は文書画像を入力する方式に係わり、特に文字と
写真が混在する文書の画像を２値化する場合に、画像の
各部分が、擬似中間調処理の必要な部分と、それ以外の
部分のどちらに属するかを実時間で判定して各適切な処
理を行う機能を有する画像入力装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、文書画像を擬似中間調処理が必要な部分（以後中
間調領域と呼ぶ）と、それ以外の部分（以後２値領域と
呼ぶ）のどちらに属するかを実時間で判定する装置とし
ては、画像をメツシュと呼ばれる３嘲３画素、５＊５画
素といった局所的な部分に区切り、そのメツシュごとに
内部の画素の濃度から特徴量を求め、その特徴量の値に
よって判定を行う方式が各種提案されていた。

なお、以後画像の各部分が中間調領域と２値領域のどち
らに属するかを判定することを領域判定と呼ぶ。

従来の例として、たとえば従来例１（特開昭５８−３３
７４）では、メツシュ中の画素の濃度の最大値と最小値
の濃度差をメツシュごとの特徴量とする方式が提案され
ている。

この方式は、濃度差が一定の値以上ならば２値領域、そ
れ以外の場合は中間調領域と見なすことにより、メツシ
ュごとに領域判定を行っている。

また、上記の濃度差による領域判定の後、周囲のメツシ
ュの判定結果を調べ、その判定結果により各メツシュの
判定結果を書き換えて最終的な判定結果を得る方式につ
いても述べられている。なおこれ以後、ここで述べたよ
うに１度得た判定結果を周囲の状況によって書き換える
ことを、書き換え処理と呼ぶ。

この従来例１の方式は、文字の輪郭部分では濃度が大き
く変化することに注目した方式である。

しかし、この方式で２値領域と見なされるのは文字の輪
郭部分だけで、他の部分はすべて中間調領域と判定され
てしまう。そのため、文書画像を２値領域と中間調領域
に分離する目的には適用できない。

また、従来例２（特開昭６Ｏ−１９６０６８）では、画
像を異なった２種類のしきい値で２値化して２枚の２値
画像を作り、その２枚の画像の差をメツシュごとに求め
て、特徴量とする方式が提案されている。これは、特徴
量が一定値より小さければ２値領域、さもなければ中間
調領域と見なし、さらに従来例１と同様に書き換え処理
を行なう方式である。

この方式は、２値領域の画素は白または黒の濃度のみを
有し、中間調領域の画素は灰色の濃度を有することを前
提としている。

しかし、中間調領域である写真にも真っ白または真っ黒
の部分が存在するし、２値領域でも文字の輪郭上の画素
の濃度は中間的な値をとる。また、鉛筆で書いた文字な
どは色が薄いため、濃度は中間的な値となる。したがっ
てこの方式は、これら色の薄い文字やコントラストの高
い写真が存在する画像に対して判定精度が低い。

一方、従来例３（特開昭６１−３５６８）では、画像を
複数画素ごとのブロックに区切り、隣接画素との濃度差
が特定の値を以上である画素の数をブロックごとにカウ
ントし、その数が一定以上ならばブロック全体を２値領
域、一定以下ならば中間領域と判定する方式が提案され
ている。

しかし、写真領域中でも対象物の輪郭部分などは濃度変
化が大きい。また、文字の領域でも鉛筆などで書いた文
書は、文字の色が薄くかつ輪郭がボケるため、輪郭部分
でも濃度変化が少ない。そのためこの方式は前述の文字
や写真を含む画像に対しては判定精度が低い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術において、従来例１および２のメツシュご
とに領域判定を行う方式は、３傘３画素などのきわめて
局所的なデータのみから領域判定を行う、しかし一般に
個々画素は細かいため、メツシュの面積は非常に狭い。

たとえば一般にＦＡＸなどで用いられる走査密度２００
本／インチ（８本／圃）の画像では３喰３画素のメツシ
ュの面積は０．４＄０．４ａｎ２以下、走査密度４００
本／インチ（１６本／ｍｕ）の高精細画像では０．２−
０．２ｍｎ”以下となる。この範囲のデータのみから２
値領域であるか中間調領域であるかを正確に判定するこ
とは困難である。

しかしながら、単にメツシュの画素数を増してメツシュ
の面積を増やすだけでは、処理が複雑になるばかりで判
定精度の向上は望めない。

たとえば、従来例１のメツシュ内の濃度差によって領域
判定を行う方式では、２値領域でも中間調領域でもメツ
シュ内の濃度差の最大値は、そのメツシュ面積が増加す
るにしたがって増大する。

そのため、２値領域と中間調領域の領域の違いる特徴量
の差が少なくなる。

また、従来例２に示した２種類のしきい値で２値化した
結果を比較する方式ではメツシュ面積の増加にともない
、２枚の２値画像の違いが領域にかかわらず増大する。

しかし、メツシュが小さな場合、書き換え処理を行うた
めには多数のメツシュの状況を参照しなければならない
。

たとえば２００本／インチ（８本／　ｍｎ　）でサンプ
リングした画像で３−３画素のメツシュを使って領域判
定を行った場合を考える。この場合メツシュの周囲３＋
１３ｍｍの状態を参照するにも６４個のメツシュを調べ
る必要がある。しかし、６４個のメツシュに対する判定
結果は全部で２６番通り存在する。したがって高速な処
理、特に実時間処理を行うことは困難である。

これに対して、従来例３の方式は、処理量を増やさず広
い範囲の状況を参照することができる。

しかし、画素間の濃度差のみを特徴量とすると、前述の
ように文字などの線図形の輪郭部分しか抽出できない。

したがってこの方式で領域を分離するには２値領域と見
なされたブロックの周辺を、広い範囲に渡って２値領域
に書き換える必要がある。

この処理を以後２値領域の拡張処理と呼ぶ。しかし、前
にのべたように中間調領域中にも濃度が急激に変化する
部分は存在するにの場合の領域判定結果の一例を第２図
（ａ）に示す。ここで斜線を引いた部分（１０および２
０など）は２値領域と判定された部分である。また太い
枠線で囲まれた矩形部分３０は写真など中間調領域と判
定すべき領域である。この第２図（ａ）の状態から線図
形の輪郭部分１０と、中間調領域と判定すべき領域であ
りながら誤って２値領域と判定した部分２０を区別する
ことは困難である。

そのため、この第２図（ａ）の状態から２値領域の拡張
処理を実行すると、斜線部１１の範囲を２値領域と見な
すと同時に、誤って２値領域と見なされた領域２０も拡
張されて斜線部２１の範囲が２値領域と見なされてしま
う。

また、文書では第２図（ａ）に示す様に２値領域中に中
間調領域３０が存在する場合が多い。ところが、この場
合線図形が２値領域全体に渡って存在することはまれで
ある。そのため輪郭部分１０に拡張処理を実行しても、
２値領域全体を正しく２値領域と判定することはできな
い。

輪郭部分の拡張によって領域が分離できるのはたとえば
第２図（ｃ）のように中間調領域３０の一部に２値領域
４０が存在し、その全面に線図形が記されている場合の
みである。

この方式は書き換え処理を２段階あるいてそれ以上の処
理によって行っている。しかし各段階の処理は、それぞ
れ画像全面にわたって判定結果が変化しなくなるまで繰
り返す必要がある。

したがって、画像全体のデータが入力された後でなけれ
ば最終的な領域判定結果は得られない。

そのため、たとえばｉ＃像の内２値領域は固定しきい値
で２値化し、中間調領域には擬似中間調処理を行なう場
合など、領域判定の終了まで、２種類の２値画像を保存
しておく必要があり、多くのメモリを必要とする。

本発明はこれらの問題を解決し、鉛筆書きの文書などコ
ントラストの低い文字や濃度変化の大きな写真を含む文
書の画像に対しても、部分的なデータから、実時間で精
度よく画像の領域を分離することのできる画像入力装置
を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は達成するため以下の処理を実行する。

まず画像データに対して各画素とその周辺画素間の濃度
の変化などから、文字などの線図形もしくはその輪郭部
分を画素単位で抽出する。この処理を輪郭抽出と呼ぶ。

それと並行して、各画素の濃度または隣接する複数画素
ごとの平均濃度から線図形の背景とみなしうる画素を抽
出する。この処理を背景抽出と呼ぶ。ここで背景と呼ぶ
画素は、２値領域中の線図形以外の画素をさす。

背景抽出では、画素ごとの濃度データにより領域判定を
行なうと濃度データに含まれるノイズの影響を受は易い
。しかし複数画素の単なる平均濃度を用いると、線図形
の近傍で判定の誤りが生じ易くなる。

この問題の対策として、前述の輪郭抽出結果を利用して
背景抽出を行えば、背景抽出の精度を向上することがで
きる。

次に画像を比較的多くの画素からなるブロックに区切り
、その中の画素のうち軸郭と判定された画素と背景と判
定された画素の分布状態から、各ブロックが２値ブロツ
クであるか中間調ブロックであるかの領域判定を行う。

次にブロックごとに１周辺のブロックが２値領域と判定
されたか中間調領域と判定されたかを調べる。そして中
間調領域を周囲の状態に応じて膨張・収縮する処理を一
定回数くりかえす。この一連の処理をパイプライン的に
行うことによって上記目的が達成できる。

〔作用〕

文書上の２値領域は線図形とその背景部分であるといえ
る。したがってこの両者を抽出することにより、文書の
画像を２値領域と中間調領域に分離することができる。

また前に述べた様に局所的なデータのみから領域判定を
行っただけでは判定精度は低い。しかし単にメツシュの
面積を広げるだけでは、処理量が多くなるばかりで判定
精度の向上にはあまり効果がない。

この問題は一度局所的なデータを参照して画素単位に判
定を行い、その結果によって比較的広いブロック単位で
大局的な領域判定を行うといった階層的な処理を行うこ
とにより解決できる。

階層的な領域判定を行う本方式の場合、濃度変化などの
局所的な特徴量を求めるメツシュの大きさと、大局的な
領域判定を行うブロックの大きさは無関係に決められる
。そしてブロックの大きさは、領域判定に求められる空
間分解能のみによって決めることができる。一般に中間
調領域の周辺は数冊幅の無地の空間であることが多いの
で、領域判定に求められる空間分解能はそれより小さけ
ればよい。つまりブロックの大きさは、従来例１や２な
どで用いるメツシュと比べて、大きくすることができる
。そのため、少ない処理量で広い範囲のデータを参照し
た書き換え処理が実行できる。

また、濃度変化の大きな部分は中間調領域でも２値領域
と判定されてしまう問題は、輪郭抽出だけでなく背景抽
出も組み合わせた局所的判定を行うことにより解決でき
る。

従来例１や従来例３などの、濃度変化の大きな部分のみ
を２値領域と判定する方式で、領域判定を行った場合の
結果例を第３図（ａ）に示す。この方式では前述のよう
に、線図形の部分１０と中間調領域でありなから２値領
域と判定された部分２０の区別ができなかった。

これに対して、輪郭抽出と背景抽出を組み合わせると、
局所的判定でも第３図（ｂ）に示す領域判定結果が得ら
れる。

ここでも斜線を引いた部分が２値領域と見なされた部分
で、それ以外は中間調領域と見なされた部分である。そ
して太い枠線で囲まれた部分３０は中間調領域、２０は
中間調領域でありなから２値領域と見なされた部分、１
５は２値領域でありながら中間調領域と見なされた部分
をそれぞれ示す。

この状態からならば、大局的判定により微小な領域を書
き換えれば、２０および１５を除去できる。

一方、本方式での大局的判定は、隣接ブロックの状態を
参照した膨張・収縮処理をパイプライン的に繰り返すこ
とによって実行することができる。

さらに平均濃度を検出するときに、輪郭抽出結果を利用
することにより背景の抽出精度を高めることもできる。

具体的には線図形の近傍では平均濃度を求める範囲の一
部が線を含む。すると平均濃度は大幅に変化してしまう
。そこで、平均濃度を検出する時に、輪郭部分の画素と
判定された画素を除いて平均することにより背景をより
正確に抽出できる。

上記の通り本方式では、処理において多値データを必要
とするのは局所的判定の段階だけである。

したがって、多値データは輪郭抽出及び背景抽出で参照
する範囲（以後ウィンドウと呼ぶ）の幅のみ保存してお
けばよい。そして、大局的判定も全体がパイプライン的
に動作するため、画像の一部分のデータのみから処理が
実行できる。そのため、画像を読み取りながら一定の幅
（ブロックの画素数串大局的判定の繰り返し回数）遅れ
るだけで画像の各部分に対する領域判定結果が得られる
。

したがって、たとえば前述のように、領域の違いにより
処理を切り替える場合など２種類の処理結果は一部分だ
け保存しておけばよい。そのため、メモリなどを大幅に
節約できる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を一実施例にもとづいて詳細に説明する。

第１図が本方式によって領域判定をおこなう画像入力装
置全体の構成図である。

図中の１００は文書を既知の手段で読みとり多値のデジ
タル画像データとする画像読み取り部、１１０は画像デ
ータから背景の濃度レベルを検出する濃度レベル検出部
、１２０は画像データもしくは外部からの指示によって
各処理段階でのしきい値を定めそれぞれの構成要素に指
示するしきい値決定部、２００は読み取られた多値のデ
ジタル画像データを一時保存するラインメモリ、３００
はラインメモリ２００中のデータを用いて線図形の輪郭
部分及びその近傍の画素を抽出する輪郭抽出部、３５０
は輪郭抽出部３００の出力を一時保存するラインメモリ
、４００はラインメモリ２００中の画像データとライン
メモリ３５０中の輪郭抽出結果を用いて画像上より背景
部分を抽出する背景抽出部、４５０は背景抽出部からの
出力を一時保存するラインメモリ５００はラインメモリ
３５０中の輪郭抽出結果とラインメモリ４５０中の背景
抽出結果によってブロック単位の領域判定を行うブロッ
ク判定部、６００はブロック判定部５００の出力を一時
保存し必要な回数だけ中間調領域の膨張収縮処理を行う
書き換え処理部、８００は最終的な領域判定結果を出力
する出力端子である。

各部分は、クロックパルス発生器（本図では図示せず）
の発生するクロック信号を基準として動作する。

画像読み取り部１００によって読み取られたデフタは、
ラインメモリ２００中に次々記録される。

画像の読み取りは、たとえば第４図の矢印に示す順序で
行われる。この図は横方向が主走査方向、縦方向が副走
査方向を示す。第４図中の破線で示された小さな正方形
は、それぞれ画素を示す。本実施例では、その大きさは
各画素１．　／　１６　ｗｎとする。

第５図は画像の濃度データを記録するラインメモリ２０
０の構造を示すにこで図中の小さな正方形（たとえば２
１１，２１２，２１３など）は各画素に対応するメモリ
を表す。１本のラインメモリのサイズは、読み取り装置
１００の主走査線１本分の画素数である。一方ラインメ
モリの本数りは輪郭抽出部３００が各画素の判定を行う
場合に参照するウィンドウは背景検出部４００が背景抽
出を行う際に用いるウィンドウの画素数により定める。

輪郭抽出に用いるウィンドウの大きさをＭｚ傘Ｎｚ画素
（主走査方向の画素数Ｍ　１　）背景判定に用いるウィ
ンドウの大きさをＭｘ傘Ｎｘ画素（主走査方向の画素数
Ｍ２）とすると、ラインメモリ２００のライン本数りは、となる。

（ただしＭｌ　、　Ｍｘ　ｔ　Ｎｓ　ｖ　Ｎｚは整数）
本来ＮとＮはそれぞれ独立した値なので異なってもかま
わない。しかし、ハードウェアの構成はＮ　１：　Ｎ　
ｘの場合に特に単純にできる。そこで、ここではＮｌ：
Ｎｚ＝３の場合について述べる。ラインメモリ２００は
、画像読み取り部１００より送られてきた画像データを
１本目のラインメモリ２１０の先頭２１１から順に主走
査方向に沿って記録する。１本目のデータを全て読みお
えると、次に２本目の画像データを読み取り、２本目の
ラインメモリ２２０に先頭２２１がら記録する。こうし
て最後の３本目のラインメモリ２３０の最終番地２３９
まで３本分の画像データが読みこまれると次には再び先
頭番地２１１よりデータを記録する。

次にこのラインメモリ２００中の画像データを用いて画
像上から輪郭抽出を行う輪郭抽出部３００の動作につい
て詳細に述べる。第６図に輪郭抽出部３００の構成と、
抽出部３００の出力を一時保存するラインメモリ３５０
との関係を示す。

ここでは−例として注目画素の周辺３廖３画素（Ｍｚ＝
３．Ｎ１＝３）をウィンドウとして定め、そのウィンド
ウ中の濃度変化を参照して輪郭を行う場合について述べ
る。

実際にはウィンドウの画素数Ｍｚ＊Ｎｔは、Ｍ　ｘ　：
　Ｎ　ｓ　＝　１以外であれば同様に処理ができる。

さて、変数１ｙｊをそれぞれ整数とした場合、画像上の
座標（ｉ、ｊ）の画素を注目画素とするためには、その
周辺３申３画素の濃度データが必要である。したがって
その時点では、画像上の画素（ｉ＋１．ｊ＋１）の濃度
データＤ　（ｉ＋１゜ｊ＋１）がすでに読み取られてい
る必要がある。

したがって座標（ｉ、ｊ）画素を読みこんだ時点で、座
標（１１ｔｊ　１）の画素を注目画素とする。

また、画像の外周部分を注目画素とする場合はウィンド
ウの一部が画像からはみだすので、後に述べる対策が必
要である。

輪郭抽出部は、信号線３１１，３１２，３１３を通じて
ラインメモリ２００中の画像データを読む。各信号線３
１１，３１２，３１３は、それぞれメモリ２１０，２２
０，２３０に接続されている。

また、信号線７１０からは、クロックパルス発生器７０
０からクメック信号が入力される。座標（ｉ、ｊ）の画
素の濃度データＤ　（ｘ　ｔ　ｊ）がラインメモリに記
録された時点で、ラインメモリ２００からは信号線３１
１，３１２，３１３を通して３画素分の画像データｎ（
ｉ、ｊ）ｔ　Ｄ（ｉｔｊ−１）ｔＤ（ｉ、ｊ　　２）が
入力される。

３本の信号線３１１，３１２，３１３は、それぞれシフ
トレジスタなど既知のデータ保持回路３２１．３２２，
３２３につながっている。各デ−タ保持回路は、それぞ
れその直前に入力された３画素分の画像データを保持す
る。

すると、濃度データＤ　（ｉｔ　ｊ）が読み取られた時
点で保持回路３２１，３２２，３２３には座標（１１＊
　ｊ　１）の画素を中心とした、３＊３画素分の画像デ
ータＤ　（ｘ　ｖ　ｙ　）ｘ：ｉ−２≦Ｘ≦ｉ　　（ｘ
は整数）ｙ：ｊ−２≦ｙ≦ｊ　　（ｙは整数）が保持される。

次に、保持されている９画素の濃度データを最大値抽出
部３３０と、最小値抽出部３３５にそれぞれ入力する。

その結果９画素中の濃度の最大値Ｄｍａｘと最小値Ｄｍ
１ｎが、それぞれ差分検出部３４０に入力される。差分
検出部３４０では最大値と最小値の差を検出し、比較器
３４５に送る。

比較器３４５は入力された濃度差Ｄ　ｍ　ａ　ｘＤ　ｍ
　ｉ　ｎと信号線１１１より入力されたしきい値Ｔ１を
比較し判定結果Ｓ１を出力する。このしきい値Ｔ１は、
しきい値決定部１２０より出される。しきい値決定部１
２０は、外部からの指示や背景濃度検山部１１０の出力
により、装置の各部分で用いる各種のしきい値を決定し
出力する。

今仮に注目画素の座標を（ｘ、ｙ）とすると、注目画素
に対する判定結果８１（ｘ、ｙ）は以下の式で定められ
る。

注目画素が輪郭画素であれば５ｌ（ｘ＋ｙ）＝１となる。

判定結果Ｓ１はラインメモリ３５０中に記録される。ラ
インメモリ３５０は扱うデータが１ビツトである。そし
てメモリ１本当たりのサイズはラインメモリ２００と同
じく画像読み取り部１００の主走査方向の画素数である
。一方、ラインの本数は１ブロツク当たりの画素数（Ｐ
＊Ｑ画素：ただしＰ、Ｑは整数）によって決められる。

アドレスカウンタ３６０および３７０の出力は、それぞ
れ注目画素の座標（ｘｔ　ｙ）に対応した値となる。

この処理により画像を読み取りながらｌラインの遅れで
輪郭抽出結果がラインメモリ上に記録することができる
。

注目画素が画像の外周部分の場合、ウィンドウの一部が
画像の外にはみだす場合が生じる。この場合、特別な処
理を必要とする。−例としてここでは、画像の外周部分
では判定結果Ｓ１を無条件に１とする。その他にも、実
際の画像データの外側に特定の値のデータを仮想的に記
録することもできる。

次に背景抽出部４００の動作について詳細に述べる。第
７図に輪郭抽出部４００の構成と、抽出部４００の出力
を一時保存するラインメモリ４５０との関係を示す。

背景抽出を輪郭抽出同様、注目画素を中心としたウィン
ドウをさだめる。そしてウィンドウ中の平均濃度によっ
て判定を行う。

ここでは−例としてウィンドウサイズを３申３画素にし
た場合について述べる。

実際にはウィンドウのサイズ（Ｍ　ｚ皐Ｎ２画素）は任
意の値でよい。ただし前述の様に、ウィンドウサイズと
輪郭抽出部での参照範囲を一致させれば、構成が単純で
すむ。背景抽出部でも、画像データの読み取りは、前述
の輪郭抽出部と同様の処理にて行う。まず、信号線４１
１．４−１２，４１３から３本のラインメモリ２１０，
２２０，２３０中の濃度データを読む。データ保持回路
４２１゜４２２．４２３は、それぞれその前に入力され
た３画素分の画像データを保持する。クロックパルス発
生器７００からのクロック信号は信号線７１０を通して
入力される。

濃度データＤ　（ｉｔ　ｊ）がラインメモリに記録され
た時点で、保持回路４２１，４２２，４２３には座標（
ｉ−１，ｊｌ）の画素を中心とした、３本３画素分の濃
度データが保持される。

輪郭抽出部と同様にここでも仮りに注目画素の座標を（
ｘ、ｙ）とする。

平均抽出部４３０は９画素分の濃度平均値Ｂ　（ｘ　ｙ
　ｙ　）を検出し、比較器４４０に送る。比較器４４０
は入力された濃度平均値Ｂ（ｘ　＋　ｙ　）と信分線１
１１より入力された背景濃度Ｔ２を比較し判定結果Ｓ　
２　（ｘ　＊　ｙ　）を出力する。背景濃度は背景濃度
検出器１１０により検出される。背景濃度検出部１１０
は文書の読み取り開始直後に入力された濃度データや、
外部からの指示によって各文書の背景の濃度を決定する
機能を有する。

判定結果Ｓ　２　（ｘ　ｙ　ｙ　）は以下の式で定めら
れる。

このＳ２（ｘｔ　ｙ　）は（ｘｔ　ｙ）の注目画素対す
る背景抽出結果で、注目画素が背景であると判定された
場合は５２（ｘ　ｔ　ｙ　）　＝　１となる。

次に判定結果Ｓ２をラインメモリ４５０中に記録する。

ラインメモリ４５０の構成は、輪郭抽出のラインメモリ
と同じである。

背景抽出では上述の通りウィンドウ中の複数画素の平均
濃度を用いる。したがって文字の近傍などで、線の一部
がウィンドウ中に含まれると、平均濃度が大幅に変化し
てしまう。

そこでその対策を組み込んだ回路の一例を第８図に示す
。

この方式は輪郭抽出結果を用いる。座標（ｉ、ｊ）の画
素が読みこれまれだ時点で、輪郭抽出結果は座標（１１
ｔＪ　　１）の画素までの分しか得られていない。そこ
で、データ保存部４２１　、４２２゜４２３にそれに応
じた画像データＤ　（ｘ　ｙ　ｙ　）ｘ：ｉ−３≦Ｘ≦
１−１ｙ：ｊ−３≦ｙ≦ｊ−１が保存されるようにラインメモリ部２００を変更する。

データ保存部４２１，４２２，４２３から平均濃度抽出
部４３０に信号を送る途中に論理ゲート４８０を設ける
。論理ゲートには濃度データとともに信号線４８１から
各画素の輪郭抽出結果５Ｌ（ｘ、ｙ）ｘ：ｉ−３≦Ｘ≦１−１ｙ：ｊ−３≦ｙ≦ｊ−１が入力される。

そして輪郭抽出部において輪郭画素であると見なされた
画素（８１（ｘ、ｙ）＝１となる画素）の濃度データは
平均抽出部４３０にはＯとして送る。

また、カウンタ４９０にて各ウィンドウ中の輪郭画素数
をカウントし、平均抽出部に入力する。

この処理によって平均抽出部では、ウィンドウ中の画素
の内、輪郭画素を除いた画素の平均濃度を求めることが
できる。

背景判定結果は前出の方法と同様にラインメモリ４５０
に記録する。

次にラインメモリ３５０中の輪郭抽出結果とラインメモ
リ４５０中の背景抽出結果によってブロック単位の領域
判定を行うブロック判定部５００の動作を詳細に説明す
る。

第９図にブロック判定部周辺の構成を示す。第１図に示
されたブロック判定部５００は、特徴量抽出部５３０と
比較器５４０により構成されている。

１ブロツクはＰ＊Ｑ画素からなる。（ただしＰ。

Ｑは整数）ここでは、−例としてＰ＝Ｑ＝１６の場合を示す。

このブロックのサイズが本領域判定方式の空間分解能に
当たる。ラインメモリ３５０中の輪郭抽出結果のデータ
は、ブロックごとに区切られ、必要に応じて１ブロツク
分ずつ信号線５１０を通って特徴量抽出部５３０に読み
こまれる。また、背景抽出結果も同様にラインメモリ４
５０から信号線５２０を通って特徴量抽出部５３０に送
られる。

特徴量抽出部５３０では読み取られたデータより、ブロ
ックごとに特徴量Ｕを出力する。なお、以後座標（ｉ、
ｊ）の画素を含むブロックの座標を（Ｉ、Ｊ）と示す。

ここで■およびＪはそれぞれ以下式を満たす整数である
。

ｉ＝Ｉ＋ｋ１６＋ｋｔ　　（ｏ≦に１≦１５）、ｊ＝Ｊ
ｗｓ　１６＋ｋｉ　　（０≦に１≦１５）（ただしに、
には整数）特徴量抽出の処理の一例を以下に述べる。

今、座標（ｉ、ｊ）の画素の濃度データＤ　（１ｐ　ｊ
）が読みこまれたとすると、前述の様に輪郭抽出結果Ｓ
１および背景抽出結果Ｓ２は、それぞれ座標（ｉ−１，
ｊ　　１）と（１２１Ｊ　　２）の画素の分まで得られ
る。そこで、特徴量抽出部５３０に以下の範囲の８１　
（Ｘ　ｒ　ｙ　）および８２　（Ｘｔ　Ｖ）を入力する
。

ｘ：１−１７≦Ｘ≦１−２ｙ：ｊ−１７≦ｙ≦ｊ−２ここでこの範囲の画素を含むブロックの座標を（ｘ、ｙ
）とする。

Ｘ＝１＋ｘ／１６　　（ただし又は整数）Ｙ＝１＋ｙ／
１６　　（ただしＹは整数）ここでブロックの特徴量Ｕ
（Ｘ、Ｙ）は以下の式％式％最も単純な場合、α＝β＝１である。特徴量Ｕ（Ｘ、Ｙ
）は特徴量抽出部５３０から比較器５４０に送られる。

比較器５４０はＵ（Ｘ、Ｙ）を、しきい値決定部１２０
より信号線１２２を通して送られたしきい値Ｔ３と比較
し、その結果によって領域判定結果■（Ｘ、Ｙ）を出力
する。

ここで座標（ｘ、ｙ）のブロックが２値領域と判定され
た場合ｌＸ、、Ｙ）−１となる。

この処理部こより画焔を読み取りながら最小１７ライン
、最大３２ラインの遅れでブロック単位の領域判定結果
が得られる。

次にブロック判定部５００の出力を一時保存し、中間調
領域の膨張・収縮を行い、これまでの最終的な領域判定
結果を得る書き換え処理部６００の動作について詳細に
述べる。

書き換え処理部では複数回の書き換え処理をパイプライ
ン的に実行し、中間調領域の膨張収縮を行う。第１０図
が各段の書き換え処理を行う部分の基本構成である。

前段の出力は、ラインメモリ６１０に保存される。ライ
ンメモリ１本のサイズは主走査線方向のブロック数であ
る。書き換え判定部６２０では。

ブロックごとに周囲のブロックに対する判定結果を調べ
て、その状態によって中心ブロックを書き換える。、書
き換え判定部６２０の出力は、次の段のラインメモリに
書き込まれる。なお、以後各段の処理部分をユニットと
呼び、Ｈ段目のラインメモリに書かれているデータをＥ
　（Ｈ）　、出力Ｆ（ｏ）で表す。

１段目の処理ユニットのラインメモリにはブロック判定
部５００の出力ｖ（Ｘ、Ｙ）が記録されている。したが
ってＥ（ｒ）（Ｘ、Ｙ）＝Ｖ［Ｘ、Ｙ）である。

次に中間調領域の膨張を例に処理方式の一例を述べる。

第１１図はラインメモリ上のデータの配列である。今こ
こで座標（Ｘ、Ｙ）のブロック６３０を処理する場合に
ついて述べる。まず、これまで述べてきたのと同様の手
法にて、注目ブロックと、それに隣接する８ブロツク６
３１〜６３８に対するそれまでの判定結果Ｅ（Ｈ）（Ｘ
−１，Ｙ−１）　。

Ｅ（ｕ）（Ｘ、Ｙ−１，）、Ｅ（）ｌ）（Ｘ＋１．Ｙ−
１）。

Ｅ（Ｈ）（Ｘ−１，Ｙ）、Ｅ（Ｈ）（Ｘ−＋１．Ｙ）。

Ｅ（Ｈ）（Ｘ−１，Ｙ＋１）、Ｅ（Ｈ）（Ｘ、Ｙ＋１）
。

Ｅ（）（）（Ｘ＋１．Ｙ＋１）をそれぞれラインメモリ
中より読みだす。

ここで、Ｅ（Ｈ）（Ｘ、Ｙ）＝Ｏならば注目ブロックは
すでに中間調ブロックと判定されているので、出力Ｆ　
（）Ｉ）　（Ｘ　、　Ｙ　）は０とする。

一方、Ｅ（Ｈ）（Ｘ、Ｙ）＝１の場合は周囲の状況によ
りＦ（Ｈ）（Ｘ、Ｙ）を決定する。この処理を以後中間
調領域の膨張処理と呼ぶ。

中間調領域の膨張処理の具体例として、Ｅ　（Ｈ）とＦ
（ｏ）の関の一例を第１２図に示す。

この第１２図の例は第１−１図中の注目ブロック６３０
に対する判定を注目ブロックの４方向の連結ブロック６
３２，６３４，６３５，６３７の状態によって決定する
方式である。第１４図は、この条件を具体的に示したも
のである。第１４図（ａ）は注目ブロックの４連結ブロ
ツク中に中間調ブロックが１つもない場合を示す。以下
第１４図（ｂ）から第１４図（ｆ）は、それぞれ中間調
ブロックが１．２，２，３．４個存在する場合を示す。

また第１４図（ｃ）と第１４図（ｄ）は中間調ブロック
の接続形態の違いをしめす。第１２図により書き換えは
周辺画素の状態が、第１４図（ａ）、第１４図（ｂ）、
第１４図（ｃ）の場合Ｆ（ｏ）（Ｘ、Ｙ）をＯとし、第
１４図ｃｄ）、第１４図（ｅ）、第１４図（ｆ）の場合
Ｆ（Ｈ）（Ｘ、Ｙ）＝Ｅ（Ｈ）（Ｘ、Ｙ）とするもので
ある。

この条件を用いると中間調領域は、何度膨張処理を行っ
ても、始めの領域の外接矩形以上には広がらない。

したがって２値領域でありながら、ここまで中間調領域
と見なされていた領域が、膨張処理によって無制限に広
がったり、連結したりすることが避けられる。

この中間調ブロックの膨張処理を繰り返すことにより、
微小な２値領域を書き換えることができる。そのため、
たとえば写真領域中にコ〉″トラストの強い部分が存在
しても、正しく領域判定を行うことが可能になる。

第１５図に中間調膨張を繰り返し、中間調領域を膨張し
ていく過程を示す。

本図では膨張を２回繰り返した場合を示している。

図中の小さな正方形が個々のブロックを示す。

ここで６６０及び６７０は、中間調領域でありながら、
ここまで誤って２値領域と見なされていた部分６８０お
よび６９０は２値領域でありながら、ここまで誤って中
間調領域と見なされていた部分をそれぞれ示す。

初期状態（第１５図（ａ））に対し、中間調膨張を１回
行った結果が第１５図（ｂ）である。２値領域と見なさ
れていた部分６６０が正しく中間調領域と判定され、領
域６７０も縮小して領域６７１となっている。

さらにもう一度中間調膨張を行った結果が第１５図（ｃ
）である。領域６７１も除去され中間開領域６３０が正
しく判定された。

一方中間調領域と見なされていた領域６８０および６９
０は、１回の膨張処理によってそれぞれ領域６８１およ
び６９１となり、２回目の処理によってそれぞれ領域６
８２および６９２となる。

しかし、いずれの領域６８２，６９２とも初期状態（第
１５図（ａ））での領域６８０，６９０の外接矩形以上
には広がっていない。

中間調領域の膨張を必要回数繰り返したならば、次に収
縮（２値領域の膨張）を行う。

処理方式は膨張と同様であり、書き換え条件のみ異なる
。この書き換え条件を第１３図に示す。

この処理より、たとえば６８０や６９０のように、２値
領域でありながら中間調領域と見なされていた部分を書
き換える。

上記の中間調領域の膨張処理と中間調領域の収縮処理を
、１回または交互に複数回行うことにより大局的判定が
実行される。

中間調領域の収縮は、微小な中間調領域を書き換えるだ
けでなく、写真などの角の部分も２値領域と書き換えて
しまう。したがって最後に再び中間調領域を膨張して、
領域の境界線を再構成する。

以上の膨張収縮処理を行う回路構成を第１６図に示す。

信号線６２１，６２２，６２３，６２４゜６２５からは
それぞれＥ（）ｌ）（Ｘ、Ｙ）、Ｅ（Ｈ）（Ｘ−１、Ｙ
）、Ｅ（ｏ）（Ｘ＋１．Ｙ）、Ｅ（Ｈ）（Ｘ、Ｙ−１）
。

Ｅ（ｏ）（Ｘ、Ｙ＋１）が入力される。

６２６から入力される信号は膨張・収縮処理の切り替え
を制御する制御信号である。

なお、６３５及び６４５はデコーダであり、特定の出力
ラインのみを、ゲート６３６および６３７に接続する。

また、Ｅ（ｕ）（Ｘ、Ｙ）、Ｅ（Ｈ）（Ｘ−１゜Ｙ）、
Ｅ（ｏ）（Ｘ＋１．Ｙ）、Ｅ（Ｈ）（Ｘ、Ｙ−１）。

Ｅ（Ｈ）（Ｘ、Ｙ＋１）およびＦＬＧをアドレスライン
として第１２図および第１３図の内容を書き込んだメモ
リを使うことも可能である。

以上の処理により画像は２イ直領域と中間調領域に分離
できるが、その空間分離能はブロックの大きさである。

したがって領域の境界付近の画素は本来の領域と異なっ
て判定される危険が生じる。

そこで最後に中間調領域を無条件に１ブロック分膨張あ
るいは収縮する。どちらの処理を行うかは分離の目的に
よる。たとえば、２値化方式の切り替えのためには膨張
処理が適する。

以上の処理の結果最終的な領域判定結果を得る。

領域判定結果を出力端子８００より出力される。

本実施例によれば、画像を読み取りながら、画像の各部
分が２値領域か中間調領域かの領域判定を高い精度で行
うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく本発明によれば、鉛筆書きの文字や
、コントラストの強い部分を有する写真などを含んだ文
書に対しても、その文書の読み取りながら、文字などの
２値領域と写真などの中間調領域を実時間処理によって
高い精度で分離することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は装置の全体構成を示す図、第２図は従来の方式
の問題点を示す図、第３図は本方式の特徴の１つである
背景抽出を行う事による効果を示す図、第４図は画像の
読み取り順序を示す図、第５図は画像濃度を一時保存す
るラインメモリを示す図、第６図は輪郭抽出部の構成を
示す図、第７図は背景抽出部の構成を示す図、第８図は
背景抽出部の１つの例を示す図、第９図はブロック判定
部の構成を示す図、第１０図は書き換え処理ユニットの
１つを示す図、第１１図は書き換え処理ユニットのライ
ンメモリ中のデータの状態を示す図、第１２図は中間調
領域の膨張を行う場合の入出力関係の１例を説明する図
、第１３図は中間調領域の収縮を行う場合の入出力関係
の１例を説明する図、第１４図は書き換え処理の１つの
具体例を示す図、第１５図は中間調領域の膨張を実行し
たことによる効果を示す図、第１６図は書き換え処理の
回路構成の１例を示す図である。１０・・・２値領域と見なされた部分、１１・・・２値
領域と見なされた部分を拡張した結果、１２・・・２値
領域と見なされた部分、１５・・・２値調領域でありな
がら中間調２値領域と見なされた部分、２０・・・中間
調領域でありなから２値領域と見なされた部分、２１・
・・中間調領域でありなから２値領域と見なされた部分
を拡張した結果、３０・・・中間調領域、４０・・・２
値領域、１００・・・画偉読み取り部、２００・・・ラ
インメモリ、１１０・・・背景濃度検出部、１２０・・
・しきい値決定部、２１０・・・ラインメモリ（１木目
）、２２０・・・ラインメモリ（２本日）、２３０・・
・ラインメモリ（３本口）、３００・・・輪郭抽出部、
３１１・・・画像データ入力用信号線、３２１・・・デ
ータ保持部、３３０・・・最大値抽出部、３３５・・・
最小値抽出部、３４０・・・差分検出部、３４５・・・
比較器、３５０・・・ラインメモリ（輪郭抽出結果保存
用）、３６０・・・アドレスカウンタ、３７０・・・ア
ドレスカウンタ、４００・・・背景抽出部、４３０・・
・平均濃度検出部、４５０・・・ラインメモリ（背景抽
出結果保存用）、４８０・・・論理ゲート、４９０・・
・カウンタ、５００・・・ブロック判定部、５３０・・
・特徴斌抽山部、５４０・・・比較器、６００・・・書
き換え処理部、６１０・・・ラインメモリ（書き換え処
理データ一時保存用）、６２０・・・書き換え判定部、
６２２・・・書き換え処理データ入力用信号線、６２６
・・・膨張・収縮切り替え信号用信号線、６３５・・・
デコーダ、６５０・・・中間調領域、６６０・・・中間
調領域でありなから２値領域と見なされた領域、６７０
・・・中間調領域でありなから２値領域と見なされた領
域、６７１・・・中間調領域でありなから２値領域と見
なされた領域が中間調領域の膨張により収縮した結果、
６８０・・・２値調領域でありながら中間調２値領域と
見なされた部分、６８１・・・２値領域でありながら中
間調領域と見なされた領域が中間調領域の膨張により膨
張した結果、６８２・・・２値領域でありながら中間調
領域と見なされた領域が２回の中間調領域の膨張により
膨張した結果、６９０・・・２値調領域でありながら中
間調２値領域と見なされた部分、６９１・・・２値領域
でありながら中間調領域と見なされた領域が中間調領域
の膨張により膨張した結果、６９２・・・２値領域であ
りながら中間調領域と見なされた領域が２回の中間調領
域の膨張により膨張した結果、７００・・・クロックパ
ルス発生器、８００・・・出力端子。（久）３　　図寥４１ｔｖ間Ｃ馬々９羽に乙４【り’：ｔ＋ｈｎづ２計・第　１２　　ｆｆａ策　ｌ・（Ｃ）（ｅ）１　図（回（ｄ〕（ｆ）（Ｃ）６ｇ２　　、（り２　　　汀ρ ■ ５図

Claims

【特許請求の範囲】１、紙面を走査して該紙面上の光学的画像を多値のデジ
タル画像信号に変換する画像読み取り部と、画像をＭ×
Ｎ画素（Ｍ、Ｎは整数）のウィンドウで走査しウィンド
ウ内の画素の濃度分布の特徴を特徴量として抽出し該特
徴量によつて各画素が２値画像領域と中間調画像領域の
どちらに属するかを判定する局所判定部と、画像をＰ×
Ｑ画素（Ｐ、Ｑは整数；Ｐ＞Ｍ、Ｑ＞Ｎ）ごとのブロッ
クに区切り該ブロック内の各画素に対する上記局所判定
部からの出力結果を該ブロックごとの特徴量として抽出
し該ブロックごとの特徴量によつて各ブロックが２値画
像領域と中間調画像領域のどちらに属するかを実時間処
理によつて判定する大局的判定部を有し、該画像の部分
的なデータのみから画像の各部分が２値領域と中間調領
域のどちらに属するかを判定することを特徴とする画像
入力装置。２、上記第１項記載の画像入力装置において、上記大局
的判定部は、ブロックごとの特徴量によつて各ブロック
が２値領域と中間調領域のどちらに属するかを判定する
ブロック判定部と、周囲のブロックに対する上記判定部
の判定結果により各ブロックに対する判定結果を書き換
える処理をパイプライン的動作により複数回繰り返す書
き換え処理部とを有することを特徴とする画像入力装置
。３、上記第１項または第２項記載の画像入力装置におい
て、上記局所判定部は異なつた特徴量を対象とする複数
の判定部を有することを特徴とする画像入力装置。４、上記第３項記載の画像入力装置において、上記局所
判定部は各画素と該画素の近傍の画素の間の濃度の変化
を特徴量する輪郭抽出部と、１画素ないしは近傍の複数
画素の平均濃度を特徴量とする背景判定部とを有するこ
とを特徴とする画像入力装置。５、上記第４項記載の画像入力装置において、上記背景
抽出部は輪郭抽出部の出力を利用して特徴量抽出を行う
ことを特徴とした画像入力装置。６、上記第４項記載の画像入力装置において、上記背景
抽出部は入力された画像情報または外部からの指示によ
りしきい値を決定する背景濃度抽出部を有することを特
徴とする画像入力装置。