KR100296596B1 - 4방향 일차원 고역 통과 필터링에 의한 윤곽선 강조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주목 화소의 상하좌우 방향으로 유클리디언 거리(euclidean distance)가 2인 화소점에 위치한 4개의 인접 화소와 45。 및 135。방향의 유클리디언 거리가인 화소점에 위치한 4개의 인접 화소 및 상기 주목 화소를 포함하는 9개의 화소를 윈도우 마스크로 마스킹하고, 마스킹된 주변 화소들의 최대 차분치가 기설정된 기준 차분치보다 크면, 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 화소값들을 이용하여 상기 주목 화소를 중심으로 수직 방향, 수평 방향 및 45。 및 135。 대각선 방향에 대한 일차원 고역 통과 필터링을 취하여 각각의 윤곽선 강조값을 산출한 후, 상기 주목 화소가 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 화소들의 평균값보다 크면, 상기 주목 화소를 상기 각각의 윤곽선 강조값들 중에서 최대 윤곽선 강조값으로 대체하고 그렇지 않으면, 상기 주목 화소를 최소 윤곽선 강조값으로 대체하여 출력하는 4방향 일차원 고역 통과 필터링에 의한 윤곽선 강조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 영상과 문자가 혼재된 문서에서 윤곽선 성분을 강조해 문자를 더욱 선명하게 보일 수 있는 이점이 있다.

Description

4방향 일차원 고역 통과 필터링에 의한 윤곽선 강조 방법{Edge Enhancement Method by 4-Directional 1-D High Pass Filtering}

본 발명은 4방향 일차원 고역 통과 필터링에 의한 윤곽선 강조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고주파 영역으로 판정된 영역에서 수평과 수직 및 대각선 방향의 4방향에 대한 일차원 고역 통과 필터링을 수행하여 4 방향에 대한 윤곽선 강조값을 산출한 후, 주목 화소가 윈도우 마스크 내의 화소들의 평균값보다 큰지 여부에 따라 각각 최대 윤곽선 강조값 및 최소 윤곽선 강조값을 출력하도록 한 4방향 일차원 고역 통과 필터링에 의한 윤곽선 강조 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 날로 발전의 기로에 있는 사무 자동화에 편승하여 프린터, 스캐너 및 팩시밀리 등과 같은 사무 자동화 기기에 대한 수요가 급증하고 있음에 따라 각각의 사무 자동화 기기들은 각기 고유의 기능을 확장하기 위해 고성능으로 개발되고 있으며, 이와 더불어, 독자적으로 사용되던 각각의 사무 자동화 기기를 일체형으로 개발하여 사용자에게 경제적 부담과 설치 공간을 경감시켜주면서 동시에 복합 문서 출력 기능을 수행하는 제품이 생산·제공되고 있는 추세이다.

특히, 팩시밀리, 복합기 등과 같이 내부에 문서에 대한 독취가 가능한 스캐너를 내장한 장치들에 있어서, 다단계의 계조를 갖는 화상을 스캐너를 통해 독취한 후, 독취된 데이터에 대한 이치화 방법의 특성은 스캐너의 성능을 평가함에 있어 주요한 평가 항목이 되고 있다. 또한, 이러한 이치화 기술은 프린터에서도 문서 출력 시 인쇄 화질을 결정하는 가장 핵심적인 기술이 되고 있다.

『화상 이치화(image binarization)』는 화상 시스템에서 다단계 계조(multi-step gray level)로 표현된 계조 화상(gray level image)을 양자화수가 1비트, 즉, '1'과 '0'의 이진 화상(binary image, 또는 이치 화상)으로 표현하고자 할 시에 이용하는 화상 처리 기법으로, 대상 화상의 특징 정보를 보존할 수 있으면서도 처리 데이터량을 현격하게 줄일 수 있는 신호처리적인 특성에 입각하여 화상 압축, 화상 출력, 화상 인식 등의 분야에서 광범위하게 이용되고 있다.

이와 같이 응용 분야가 광범위함에 힘입어 다양한 화상 이치화 방법이 공지되어 있다. 가장 일반적인 이치화 방법은 임의의 역치를 결정해 놓고, 이 역치 보다 큰 화소값에는 '1'을 할당하고 역치 보다 작은 화소값에는 '0'을 할당함으로써 이치화된 영상을 얻는 것이다. 이처럼 화상 이치화 처리는 역치를 기준삼아 계조를 상하로 분류하는 역치 처리의 일종이며, 이러한 역치 처리에서 가장 중요한 것은 역치의 결정에 있는 데, 가장 단순하게는 화상 계조의 중간값을 역치로 취하는 방법이 있으며, 농도 히스토그램을 통해 더욱 더 정확한 역치를 결정하는 방법이 있기도 하다. 최근 들어서는 이러한 방법보다 좀 더 진보된 방법인 오차 확산법(error diffusion method)이나 도트 확산법(dot diffusion method)과 같은 중간조 처리 방법이 공지되어 다수의 제품에 채택되어 적용되고 있다.

이와 같은 이치화 처리를 수행하기에 전에 이치화 결과를 좀 더 좋게 하기 위해 전처리 기법의 일종으로서, 소정의 윤곽선 강조 필터(edge enhancement filter)를 통해 원영상의 윤곽선을 강조한 후에 이치화를 수행하는 방법이 다수 공지되어 있는데, 이러한 방법은 윤곽선 강조 과정을 포함하지 않는 방법에 비해 양호한 이치화 영상을 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다.

이에 대한 일례를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

원화상의 계조값이 표 1과 같이 주어질 경우,

78

77

76

93

152

176

227

222

표 2와 같은 1×3 윤곽선 강조 마스크(1×3 edge enhancement mask)를 이용하여 공간 필터링(spatial filtering)을 수행하면,

-1

3

-1

표 3과 같은 윤곽선이 강조된 결과를 얻을 수 있다.

77

58

51

187

149

255

도 1은 원화상의 계조값과 윤곽선이 강조된 계조값을 도시한 것으로, 여기서, 실선은 원화상의 계조값을 나타낸 것이며, 점선은 윤곽선을 강조한 결과 화상의 계조값을 나타낸다.

도 2는 표 2에 나타낸 바와 같은 1차원 윤곽선 강조 필터를 2차원 윤곽선 강조 필터로 확장한 윈도우 마스크를 도시한 것이다. 도 2에 예시한 윤곽선 강조 필터는 널리 알려진 2차원 컴벌루션 고역 통과 필터로, 하드웨어로 구현하기에 간단할 뿐만 아니라 다양한 응용이 가능하다는 장점이 있다.

그러나, 윤곽선의 방향성이 고려되어 있지 않을 뿐만 아니라 저주파 특성이무시됨으로 인해 노이즈가 두드러져 보이는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 윤곽선 강조를 수행하기 위한 주목 화소 주변의 공간 윈도우 마스크의 크기를 확장시켜 적용한 상태에서 윈도우 마스크에 마스킹된 주변 화소들 중의 최대값과 최소값간의 차분치를 산출하여 고주파 영역인지 저주파 영역인지 여부를 판단한 후, 고주파 영역으로 판정된 영역에서는 수평과 수직 및 대각선 방향의 4방향에 대한 일차원 고역 통과 필터링을 수행하여 4 방향에 대한 윤곽선 강조값을 산출한 후, 주목 화소가 윈도우 마스크 내의 화소들의 평균값보다 큰지 여부에 따라 각각 최대 윤곽선 강조값 및 최소 윤곽선 강조값을 출력함으로써 영상과 문자가 혼재된 문서에서 윤곽선 성분을 강조해 문자를 더욱 선명하게 보일 수 있도록 한 4방향 일차원 고역 통과 필터링에 의한 윤곽선 강조 방법에 관한 것이다.

도 1은 원화상의 계조값과 윤곽선이 강조된 계조값을 도시한 예시도,

도 2는 1차원 윤곽선 강조 필터를 2차원 윤곽선 강조 필터로 확장한 윈도우 마스크를 도시한 예시도,

도 3은 본 발명에 따른 4방향 일차원 고역 통과 필터링에 의한 윤곽선 강조 방법의 바람직한 실시예를 나타낸 순서도

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에서 이용하는 2차원 윤곽선 강조 필터의 윈도우 마스크를 도시한 예시도이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 주목 화소의 상하좌우 방향으로 유클리디언 거리(euclidean distance)가 2인 화소점에 위치한 4개의 인접 화소와 45。 및 135。방향의 유클리디언 거리가인 화소점에 위치한 4개의 인접 화소 및 상기 주목 화소를 포함하는 9개의 화소를 윈도우 마스크로 마스킹하고, 마스킹된 주변 화소들의 최대 차분치가 기설정된 기준 차분치보다 크면, 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 화소값들을 이용하여 상기 주목 화소를 중심으로 수직 방향, 수평 방향 및 45。 및 135。 대각선 방향에 대한 일차원 고역 통과 필터링을 취하여 각각의 윤곽선 강조값을 산출한 후, 상기 주목 화소가 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 화소들의 평균값보다 크면, 상기 주목 화소를 상기 각각의 윤곽선 강조값들 중에서 최대 윤곽선 강조값으로 대체하고 그렇지 않으면, 상기 주목 화소를 최소 윤곽선 강조값으로 대체하여 출력하는 것이 특징이다.

이하, 본 발명에 따른 4방향 일차원 고역 통과 필터링에 의한 윤곽선 강조 방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 4방향 일차원 고역 통과 필터링에 의한 윤곽선 강조 방법의 바람직한 실시예를 나타낸 순서도이다.

윤곽선 강조 처리를 수행할 주목 화소를 래스터 스캐닝 순으로 선정하는 단계(S10)와;

상기 주목 화소의 상하좌우 방향으로 유클리디언 거리(euclidean distance)가 2인 화소점에 위치한 4개의 인접 화소와 45。 및 135。방향의 유클리디언 거리가인 화소점에 위치한 4개의 인접 화소 및 상기 주목 화소를 포함하는 9개의 화소를 윈도우 마스크로 마스킹하는 단계(S20)와;

상기 윈도우 마스크에 마스킹된 주변 화소들 중의 최대값과 최소값간의 최대 차분치를 산출하는 단계(S30)와;

상기 최대 차분치가 기설정된 기준 차분치보다 큰지 여부를 판단하는 제 1판단 단계(S40)와;

상기 제 1 판단 단계(S40)의 판단 결과, 상기 최대 차분치가 기설정된 기준 차분치보다 크지 않으면, 상기 주목 화소를 그대로 출력하는 단계(S50)와;

상기 제 1 판단 단계(S40)의 판단 결과, 상기 최대 차분치가 기설정된 기준 차분치보다 크면, 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 화소값들을 이용하여 상기 주목 화소를 중심으로 수직 방향, 수평 방향 및 45。 및 135。 대각선 방향에 대한 일차원 고역 통과 필터링을 취하여 각각의 윤곽선 강조값을 산출하는 단계(S60)와;

상기 주목 화소가 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 화소들의 평균값보다 큰지 여부를 판단하는 제 2 판단 단계(S70)와;

상기 제 2 판단 단계(S70)의 판단 결과, 상기 주목 화소가 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 화소들의 평균값보다 크면, 상기 주목 화소를 상기 각각의 윤곽선 강조값들 중에서 최대 윤곽선 강조값으로 대체하고 그렇지 않으면, 상기 주목 화소를 최소 윤곽선 강조값으로 대체하여 출력하는 단계(S80); 및

상기 출력된 주목 화소를 대상으로 오차 확산 연산을 수행하여 이치화 영상을 획득하는 단계(S90)를 수행하도록 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 4방향 일차원 고역 통과 필터링에 의한 윤곽선 강조 방법의 바람직한 실시예의 작용을 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에서 이용하는 2차원 윤곽선 강조 필터의 윈도우 마스크를 도시한 예시도이다.

우선, 단계 S10에서 윤곽선 강조 처리를 수행할 주목 화소를 래스터 스캐닝(raster scanning) 순으로 선정하면, 단계 S20에서는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 주목 화소의 상하좌우 방향으로 유클리디언 거리(euclidean distance)가 2인 화소점에 위치한 4개의 인접 화소와 45。 및 135。방향의 유클리디언 거리가인 화소점에 위치한 4개의 인접 화소 및 상기 주목 화소를 포함하는 9개의 화소를 윈도우 마스크로 마스킹한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 도 2와 같은 일반적인 3 ×3 윈도우 마스크를 이용하지 않고 도 4에 예시한 바와 같이 마스킹되는 화소수는 동일하면서도 공간적으로는 다소 확장된 윈도우 마스크를 이용함으로써 주목 화소를 중심으로 형성된 윤곽선의 방향성을 좀 더 전역적으로 파악할 수 있는 이점이 있다.

이때, 본 발명의 다른 실시예에서는 도 2에 도시한 바와 같은 전형적인 3 ×3 윈도우 마스크를 이용하더라도 무방하며 윈도우 마스크의 크기를 도 4보다도 더욱 더 확장된 형태를 이용할 수도 있으나, 후자의 경우에는 주목 화소로부터 주변 화소간의 유클리디언 거리가 상대적으로 멀어지기 때문에 주변 화소들로부터 획득된 윤곽선 정보의 신뢰도가 떨어진다.

이후, 단계 S30에서 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 주변 화소들 중의 최대값과 최소값간의 최대 차분치를 산출하면, 제 1 판단 단계(S40)에서는 상기 최대 차분치가 기설정된 기준 차분치보다 큰지 여부를 판단한다.

상기 제 1 판단 단계(S40)의 판단 결과, 상기 최대 차분치가 기설정된 기준 차분치보다 크지 않으면, 단계 S50에서는 상기 주목 화소를 그대로 출력한다.

반면, 상기 제 1 판단 단계(S40)의 판단 결과, 상기 최대 차분치가 기설정된 기준 차분치보다 크면, 단계 S60에서는 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 화소값들을 이용하여 상기 주목 화소를 중심으로 수직 방향, 수평 방향 및 45。 및 135。 대각선 방향에 대한 일차원 고역 통과 필터링을 취하여 각각의 윤곽선 강조값을 산출한다. 이때, 사용할 수 있는 일차원 고역 통과 필터는 표 1에 나타낸 바와 같은 일반적인 1차원 컨벌루션 필터를 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 필터 탭의 계수가 순차적으로 -1, 3, -1인 고역 통과 필터를 이용하는 것이 바람직하다.

이후, 제 2 판단 단계 S70에서는 상기 주목 화소가 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 화소들의 평균값보다 큰지 여부를 판단한다.

단계 S80에서는 상기 제 2 판단 단계(S70)의 판단 결과, 상기 주목 화소가 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 화소들의 평균값보다 크면, 상기 주목 화소를 상기 각각의 윤곽선 강조값들 중에서 최대 윤곽선 강조값으로 대체하고 그렇지 않으면, 상기 주목 화소를 최소 윤곽선 강조값으로 대체하여 출력한다.

최종적으로, 단계 S90에서는 상기 출력된 주목 화소를 대상으로 오차 확산 연산을 수행하여 이치화 영상을 획득한다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 영상과 무자가 혼재하는 문서에서 문자 부분의 윤곽선만을 효과적으로 강조할 수 있어 더 뚜렷한 문자 부분의 출력을 얻을 수 있고 영상 부분에서는 왜곡이 일어나지 않는 장점을 갖는다.

본원에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여정의내려진 용어들로써 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본원의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 특정한 실시예가 설명·도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

또한, 본원에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 설명했으므로 본 발명의 기술적인 난이도 측면을 고려할 때, 당분야에 통상적인 기술을 가진 사람이면 용이하게 본 발명에 대한 또 다른 실시예와 다른 변형을 가할 수 있으므로, 상술한 설명에서 사상을 인용한 실시예와 변형은 모두 첨부된 본 발명의 청구 범위에 귀속됨은 명백하다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 주목 화소의 상하좌우 방향으로 유클리디언 거리(euclidean distance)가 2인 화소점에 위치한 4개의 인접 화소와 45。 및 135。방향의 유클리디언 거리가인 화소점에 위치한 4개의 인접 화소 및 상기 주목 화소를 포함하는 9개의 화소를 윈도우 마스크로 마스킹하고, 마스킹된 주변 화소들의 최대 차분치가 기설정된 기준 차분치보다 크면, 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 화소값들을 이용하여 상기 주목 화소를 중심으로 수직 방향, 수평 방향 및 45。 및 135。 대각선 방향에 대한 일차원 고역 통과 필터링을 취하여 각각의 윤곽선 강조값을 산출한 후, 상기 주목 화소가 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 화소들의 평균값보다 크면, 상기 주목 화소를 상기 각각의 윤곽선 강조값들 중에서 최대 윤곽선 강조값으로 대체하고 그렇지 않으면, 상기 주목 화소를 최소 윤곽선 강조값으로 대체하여 출력하는 본 발명에 따르면, 영상과 문자가 혼재된 문서에서 윤곽선 성분을 강조해 문자를 더욱 선명하게 보일 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 윤곽선 강조 처리를 수행할 주목 화소를 래스터 스캐닝 순으로 선정하는 단계와;

   상기 주목 화소의 상하좌우 방향에 위치한 4개의 인접 화소와 45。 및 135。방향에 위치한 4개의 인접 화소 및 상기 주목 화소를 포함하는 9개의 화소를 윈도우 마스크로 마스킹하는 단계와;

   상기 윈도우 마스크에 마스킹된 주변 화소들 중의 최대값과 최소값간의 최대 차분치를 산출하는 단계와;

   상기 최대 차분치가 기설정된 기준 차분치보다 큰지 여부를 판단하는 제 1 판단 단계와;

   상기 제 1 판단 단계의 판단 결과, 상기 최대 차분치가 기설정된 기준 차분치보다 크지 않으면, 상기 주목 화소를 그대로 출력하는 단계와;

   상기 제 1 판단 단계의 판단 결과, 상기 최대 차분치가 기설정된 기준 차분치보다 크면, 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 화소값들을 이용하여 상기 주목 화소를 중심으로 수직 방향, 수평 방향 및 45。 및 135。 대각선 방향에 대한 일차원 고역 통과 필터링을 취하여 각각의 윤곽선 강조값을 산출하는 단계와;

   상기 주목 화소가 상기 윈도우 마스크에 마스킹된 화소들의 평균값보다 큰지 여부를 판단하는 제 2 판단 단계; 및

   상기 제 2 판단 단계의 판단 결과, 상기 주목 화소가 상기 윈도우 마스크에마스킹된 화소들의 평균값보다 크면, 상기 주목 화소를 상기 각각의 윤곽선 강조값들 중에서 최대 윤곽선 강조값으로 대체하고 그렇지 않으면, 상기 주목 화소를 최소 윤곽선 강조값으로 대체하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 4방향 일차원 고역 통과 필터링에 의한 윤곽선 강조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 출력된 주목 화소를 대상으로 오차 확산 연산을 수행하여 이치화 영상을 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 4방향 일차원 고역 통과 필터링에 의한 윤곽선 강조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 윈도우 마스크는,

   상기 주목 화소의 상하좌우 방향으로 유클리디언 거리(euclidean distance)가 2인 화소점에 위치한 4개의 인접 화소와 45。 및 135。방향의 유클리디언 거리가인 화소점에 위치한 4개의 인접 화소 및 상기 주목 화소로 구성된 9개의 화소를 포함하는 것을 특징으로 하는 4방향 일차원 고역 통과 필터링에 의한 윤곽선 강조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 일차원 고역 통과 필터는,

   필터 탭의 계수가 순차적으로 -1, 3, -1인 고역 통과 필터를 이용하는 것을 특징으로 하는 4방향 일차원 고역 통과 필터링에 의한 윤곽선 강조 방법.