KR930003482B1 - 영상 및 문자 혼재 문서의 간이 식별 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

영상 및 문자 혼재 문서의 간이 식별 방법

제 1 도는 팩시밀리 시스템도.

제 2 도는 종래의 영상 및 문자 혼재 문서의 식별 제어 흐름도.

제 3 도는 종래방법의 식별에 의한 일예도.

제 4 도는 본 발명의 제어 흐름도.

제 5 도는 본 발명에 따른 연속성 고려 마스크도.

본 발명은 팩시밀리(Facsimile) 시스템의 혼재 문서 식별 방법에 관한 것으로 특히 영상 및 문자가 혼재된 문서에 대한 화질 개선과 하드웨어의 량을 기존에 비해 감소시킬 수 있는 영상 및 문자 혼재 문서의 간이 식별방법에 관한 것이다.

통상적으로 원 문서를 흑백의 이치 정보만을 이용하여 효과적으로 표현하는 방법에 대한 관심은 팩시밀리의 발전과 더불어 증가되어 왔으며, 이러한 가운데 영상문서에 대해 공간적인 흑백의 분포를 이용해 실제 연속적인 밝기를 의사(pseudo) 밝기로 표현하는 디더링(dithering) 방법과 문자 문서에 대해 문자의 판독이 용이하도록 문자와 배경을 적절히 분할하는 이치 분할법(Bi-level segmentation)에 대한 것으로 크게 분류되어진다.

그러나 이러한 방법들은 실제로 흔히 접하게 되는 문자와 영상이 혼재된 문서에 대해서는 효율적인 방법이 될 수 없는데, 이는 즉 상기 이치 분할법의 적용 경우에는 영상에서 오 경계(false contour) 등의 문제가 발생하며, 상기 디더링 방법에서는 의사 밝기가 에지(edge)를 몽롱화(smoothing)시켜 문자 부분의 판독성을 저하하는 경향이 있다.

따라서 최근 이러한 경우에서도 효과적인 표현을 위한 방법이 대두되고 있다.

제 1 도는 팩시밀리 시스템의 하드웨어 블럭도로서, 소정의 프로그램에 의해 프로세싱하여 시스템의 제반 동작을 수행하여 각종 연산을 수행하는 CPU(central processing unit)(10)와, 상기 CPU(10)의 제어에 의해 입력 원고를 스캐닝(scanning)하여 아나로그 영상 신호를 생성하고 생성된 아나로그 영상 신호를 디지탈 영상 데이타로 변환하여 출력하는 원고 주사부(20)와, 상기 CPU(10)의 제어를 받아 상기 원고주사부(20)로 부터 출력되어지는 영상데이타 또는 수신된 영상데이타 및 디더 매트릭스(matrix)를 저장하여 타 시스템과의 영상 데이타 송수신시 엔코딩 및 디코딩을 행하는 신호 처리부(30)와, 상기 신호처리부(30)에 저장된 영상데이타를 상기 CPU(10)의 제어에 의해 입력하여 감열 용지에 기록하기 위한 기록부(40)와, 상기 신호처리부(30)에 저장된 영상데이타를 상기 CPU(10)의 제어에 의해 공중망(PSTN)을 통하여 타 시스템으로 송신하거나 타시스템으로부터 입력되는 영상 데이타를 수신하는 전송부(50)로 구성되어 있다.

상기 제 1 도의 시스템 구성을 가진 종래의 영상 및 문자 혼재 문서의 식별 방법에 대한 제어 흐름도는 제 2 도에 나타나 있다.

제 2 도의 (2a)단계는 입력원고 즉 처리하고자 하는 문서를 N×N(여기서 N은 자연수) 화소들로 구성되는 블럭들로 서로 겹치지 않게 분리하는 단계이다.

(2b)단계는 상기 (2a)단계에서 분리된 각 블럭에 대해 그 블럭에 속하는 화소들의 밝기 값들중 최대값과 최소값을 구하는 단계이다.

(2c)단계는 상기(2b)단계에서 구하여진 최대값과 최소값의 차가 미리 정의된 역치값 P보다 큰가를 판단하는 단계이다.

상기 (2c)단계에서 크면 (2d)단계를 수행하는데 이는 문자 부분이라고 식별하여 해당 블럭내 각 화소를 2차 분할법을 적용하는 단계이다.

한편 상기 (2c)단계에서 구하여진 최대값과 최소값의 차가 미리 정의된 역치값 P보다 작으면 (2e)단계에서 이를 영상 부분이라고 식별하여 해당 블럭내 각 화소를 디더링하는 것이다.

(2f)단계에서는 상기 N×N 블럭의 처리 완료인가를 판단하여 모든 처리가 끝이나면 종료하고 처리 완료가 아니면 상기 (2b)단계로 리턴하여 다시 상술한 단계들을 수행한다.

제 3 도는 종래 방법의 식별에 의한 일예도를 나타낸 것으로 종래방법의 문제점을 도시하기 위한 것이다.

상기 제 3 도는 다수의 블럭(K1-K15)들상에 경계축(a-a')을 기준으로 영상영역과 문자 영역으로 혼재된 문서이다.

상기 제 3 도에서 영상 영역의 블럭들은 각각 K1,K2,K6,K7,K11,K12,K13,K14이고 문자영역의 블럭들은 각각 K3,K4,K5,K8,K9,K10,K15이다.

여기서 입력 문서의 문자 부분은 영상부분과는 달리 문자와 배경의 경계에서 큰 밝기 변화를 가진다는 사실에 기반을 둔 종래의 제어흐름도인 제 2 도는 (2c)단계와 같이 블럭 단위로 각 화소들은 식별하므로 상기 제 3 도의 예에서 볼 수 있듯이 서로 다른 부분으로 식별된 인접한 블럭간의 경계에서 블럭화 현상이 나타나는 경향이 있다. 또한, 블럭 K3,K8과 같이 한 블럭이 문자 부분에 속하는 특성을 가진 화소들과 영상 부분에 속하는 특성을 가진 화소들은 구성될때, 블럭내의 화소들을 각각의 특성에 맞는 부분으로 구별할 수 없으므로 적절히 처리할 수 없다. 그리고, 블럭내에 역치 P보다 큰 밝기값의 변화가 없다면, 그 블럭을 영상 부분으로 식별하여 블럭내부 화소들을 디더링한다. 따라서, 보통의 문서에서 흔히 발생하는 경우로 블럭 K14와 같이 블럭이 문자를 포함하지 않는 배경 부분에 설정될때, 블럭내의 화소가 갖는 밝기 값이 디더 행렬의 가장 높은 역치값보다 낮다면 그 블럭내의 화소들을 디더링한 결과 영상은 배경에서 흑점을 갖는다. 또한, 어떤 블럭의 크기보다 큰 폭을 갖는 문자의 내부에 설정될때, 블럭내의 화소가 갖는 밝기 값이 디더 행렬의 가장 낮은 역치값보다 높다면 앞과 마찬가지로 그 블럭내의 화소들을 디더링한 결과 영상은 문자 내부에서 백점을 갖는다. 따라서, 이들을 문자와 배경에서의 명확한 대비를 감쇠시켜 결과적으로 시각적인 측면에서의 화질을 손상시킨다. 또한, 이치 데이타의 부호화를 위하여 일반적으로 널리 사용되고 있는 런장 부호화시, 이들의 발생을 효과적으로 방지한 경우에 비하여 전체적인 문서의 평균 백런장(white run-length)과 흑런장의 길이가 작아지므로 높은 압축률을 저해하는 문제점이 된다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 감안하여 영상 및 문자가 혼재된 문서에 대한 화질을 개선시킬 수 있는 영상 및 문자 혼재 문서의 간이 식별 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 영상 및 혼재 문서의 간이 식별 방법을 제공함으로서 기존에 비해 하드웨어의 량을 감축시킴에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기존의 문제점을 일소시키고 입력 문서를 화소단위로 처리함을 그 특징으로 한다.

상기의 화소 단위의 처리 방법은 현재 처리하고자 하는 화소에 대해 MXL(여기서 M 및 L은 자연수)의 국부적인 창(window)를 설정하여 그 창내의 화소들이 갖는 최대 밝기값과 최소 밝기값을 이용하여 현재 화소가 문자 부분에 있는지 영상 부분에 있는지를 식별하는 것이다. 또한 문자를 창내에 포함하지 않는 배경과 창보다 큰 폭을 갖는 문자 내부의 화소들을 효과적으로 처리하기 위하여 현재 화소가 배경 부분에 있는지와 문자 내부 부분에 있는지도 식별하여 그 특성에 맞게 처리를 한다. 그리고 영역식별의 정확도를 보다 향상시키기 위하여 현재 화소가 영상 부분에 존재하는 것으로 식별될때에는 영상 영역에 속하는 화소는 독립적으로 존재할 수 없다는 전제하에 인접한 화소들과 동일한 특성을 갖는지 연속성을 아울러 조사한다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제 1 도는 본 발명에 적용되는 시스템도로서, 전술한 제 1 도와 동일 구성으로 되어 있으며 다만 신호처리부(30)의 메모리의 양이 기존에 비해 감축되어 있다.

제 4 도는 본 발명의 제어 흐름도로서, 처리하고자 하는 원 문서의 좌측 상단부터 우측 하단까지 순서대로 한 화소씩 스캐닝하여 현재의 화소에 대해 M×L(M 및 L은 자연수)의 국부적인 창을 씌우는 제 1 과정과, 상기 제 1 과정에서 창내의 화소들이 갖는 밝기 값들 중에서 최대값과 최소값을 구하는 제 2 과정과, 상기 제 2 과정으로부터 구하여진 최소값이 미리 정의된 제 1 역치 Tmax보다 크면 현재의 화소가 배경 부분에 속한다고 식별하여 그 화소를 백으로 처리한 후 상기 제 1 과정으로 리턴하는 제 3 과정과, 상기 제 2 과정으로부터 구하여진 최대값이 미리 정의된 제 2 역치 Tmin보다 작으면 현재 화소가 문자 내부에 존재한다고 식별하여 그 화소를 흑으로 처리한 후 상기 제 1 과정으로 리턴하는 제 4 과정과, 상기 제 2 과정으로부터 구하여진 최대값과 최소값의 차가 미리 정의된 제 3 역치 P보다 크면 현재 화소가 문자 영역에 속한다고 식별하여 그 화소를 국부 적응 2치 분할법으로 처리한 후 상기 제 1 과정으로 리턴하는 제 5 과정과, 상기 제3-5과정으로부터 각 조건을 만족하지 않았다면 현재 화소를 영상 영역으로 간주하고 다음 처리될 화소들을 위하여 그 화소의 연속성 상태 비트를 온으로 만든 후, 모든 연속성 상태 비트가 온인가를 판단하는 제 6 과정과, 상기 제 6 과정으로부터 모두 온이면 현재 화소가 실 영상 영역에 속한다고 판단하여 디더링 처리후 제 1 과정으로 리턴하는 제 7 과정과, 상기 제 6 과정으로부터 모두 온이 아니면 현재의 화소를 미리 정의된 제 4 역치 T와 비교하여 2치 분할법으로 처리하는 제 8 과정으로 이루어진다.

제 5 도는 본 발명에 따른 연속성 고려 마스크(mask)도로서, A,B,C는 i-1행의 화소를 나타내고 D,X는 i행의 화소를 나타내는 것이다. 그리고 여기서 i는 현재 행(row)을 나타내며 X는 현재 화소를 나타낸다.

또한 상기 연속성 고려 마스크는 본 명세서에서 국부(local)적인 창(window)가 동일 의미로 사용된다.

이하 본 발명을 상술한 구성에 의거 제 1 도 및 제4-5도를 참조하여 상세히 설명하면, 우선 본 발명은 종래의 식별 방법에서 발생하는 블럭화 현상을 방지하기 위하여 블럭 단위의 식별이 아닌 화소 단위의 식별을 행한다. 그리고 종래의 방법보다 효과적으로 각 화소들을 처리하기 위하여 현재 화소가 어떤 부분에 속하는지를 보다 세밀히 하여 문자부분, 영상부분, 배경부분, 그리고 문자 내부부분으로 식별하는 것이다.

또한 영상 부분은 공간적으로 인접 화소들간에 연속성을 가진다는 전제 아래 일단 영상 부분으로 간주되는 화소에 대해서는 그 화소와 인접한 화소들의 특성이 동일할때만 실(real) 영상 영역으로 식별하는 것이다.

영상 및 문자가 혼재된 입력문서(document)는 상기 제 1 도에서 CPU(10)의 제어를 받는 원고주사부(20)에 의해 디지탈 영상 데이타로 변환되어 신호처리부(30)로 입력된다.

여기서 상기 신호처리부(30)내에는 도시하지 않은 라인 메모리들이 내장되어 있다.

상기 메모리는 두개의 라인 메모리 즉 8비트와 1비트로 구성되며, 이는 기존에 비해 7개의 라인메모리가 감소된다. 또한 상기 신호처리부(30)내의 라인 메모리들에 저장되는 데이타는 입력문서의 표본화되고 흔히 8비트로 양지화된 화소 데이타이다.

상기 CPU(10)는 상기 화소데이타들에 대하여 제 5 도의 국부적인 창을 화소 단위의 식별을 하게 되는데 그 제어 흐름은 제 4 도에 나타난 바와 같다.

제 4 도에서 (4a)→(4b)→(4c)단계는 상기 제 1 과정에 해당되어 초기화를 행한 후 처리하고자 하는 원 문서의 좌측 상단부터 우측 하단까지 순서대로 한 화소씩 스캐닝한다. 그리고 현재 스캐닝하는 화소를 현재 화소라하고 현재 화소에 대해 M×L의 국부적인 창을 씌우는단계이다. 여기서 상기 M×L(여기서 M, L은 자연수)을 본 발명에서는 2×3으로 하였으며 제 5 도에 나타내었다. 상기 2×3의 국부적인 창은 하드웨어의 감소에 효과가 나타난다.

(4c)단계는 상기 제 2 과정에 해당되며 상기 M×L 창내의 화소들이 갖는 밝기값들 중에서 최대값과 최소값을 구한다. 여기서 최대값 및 최소값은 8비트로 양자화할 경우 0-255레벨의 범위내에서 값을 가지게 된다.

(4c)단계 및 (4f)단계는 상기 제 3 과정에 해당하여, 상기에서 구하여진 최소값이 미리 정의된 제 1 역치 Tmax보다 크면 현재의 화소가 배경 부분에 속한다고 식별하여 그 화소를 벡(white)으로 처리한다. 여기서 상기 제 1 역치 Tmax를 본 발명에서는 220으로 하였으나 반드시 220의 값에 한정되지 않는다.

(4g)단계 및 (4h)단계는 상기 제 4 과정에 해당하며, 상기에서 구하여진 최대값이 미리 정의된 제 2 역치 Tmin보다 작으면 현재 화소가 문자 내부에 존재한다고 식별하여 그 화소를 흑으로 처리한다. 여기서 상기 제 2 역치 Tmin은 15로 하였다. 또한 상기 Tmax 및 Tmin값은 0-255값 사이에 존재해야 한다.

(4i) 및 (4j)단계는 상기 제 5 과정에 해당하며, 상기 국부적인 창내에서 밝기값의 최대값과 최소값의 차이가 제 3 역치 P보다 큰가를 판단하여 크면 현재의 화소를 국부적응 2치 분할법으로 처리한다. 여기서 제 3 역치 P를 본 발명에서는 80으로 하였다. 이는 기존의 P=100보다 20을 줄인 값이며 에지(edge)를 강조하기 위한 것이다.

또한 상기 국부 적응 2치 분할법으로 처리하는 이유는 제 3 역치 P보다 크면 현재 화소가 문자 영역에 속한하고 식별하기 때문이다.

(4k)단계는 상기 제 6 과정에 해당되며 (4i)단계는 상기 제 7 과정에 해당하고 (4m)단계는 상기 제 8 과정에 해당한다.

상기 (4k) 및 (4l),(4m)단계를 설명하면, 상기 이전 단계들의 각 조건을 만족하지 않는다면 현재 화소를 일단 영상 영역으로 간주하고, 다음 처리될 화소들을 위하여 그 화소의 연속성 상태 비트를 1로 만든후, 연속성을 조사한다. 여기서 연속성은 제 5 도의 연속성 고려 마스크에서 X가 현재 화소라 할때 이미 처리된 인접한 네 화소인 A,B,C 및 D의 연속성 상태 비트가 모두 1일때만 존재하는것으로 판단한다. 여기서 "0"를 오프(off)라 하면 상기 "1"은 온(ON)에 해당한다.

따라서 연속성을 가지면 현재의 화소가 실영상 영역에 속한다고 판단하여 디더일 법으로 처리한다. 이는 (4l)단계이다. 한편 연속성이 아니면 즉 모두 온이 아니라면 현재의 화소를 제 4 역치 T와 비교하여 2치 분할법으로 처리한다.

상기 (4f),(4h),(4j),(4l)단계는 자신의 단계를 수행후 상기 (4b)단계로 항상 리턴(return)한다.

상기 (4n)단계는 입력문서의 처리가 끝인가를 판단하여 끝이면 종료하는 단계이다.

이하 본 발명의 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면, 제 1 도의 원고주사부(20)를 통하여 수평 수직 방향으로 각각 밀리미터(mm)당 7.7화소로 표본화(sampling)되고, 8비트로 양자화(quantization)된 512×512화소 크기를 가진 입력 문서를 사용하여 상기 제 4 도의 각 과정을 통해 영상 부분으로 식별된 화소들에 적용하기 위해 하기의 표와 같은 4×4 BAYER 디더 행렬을 사용한다.

[표 1]

상기 표-1의 각 좌표에 있는 숫자는 미리 설정된 역치값들이다.

상기 표-1의 디더 행렬은 16단계의 의사 밝기를 표현한다.

그리고 문자 부분으로 식별된 화소들에 대해 적용하는 2치 분할법은 국부적인 밝기 분포 특성을 무시하고 전 문서에 대해 단일 역치값을 적용하는 방법 대신에, 하기의 제 1 식과 같이 국부적인 밝기 특성에 따라 역치값이 자동적으로 변하는 국부 적응(local adaptive) 역치화를 사용하여 복잡도의 증가없이 문자와 배경의 분리를 보다 세밀하고 정확하게 하도록 한다.

IF I(X, Y) A(국부 MAX+국부 min/2,0(x, y)=255 ; (백)

ELSE 0(x, y)=0 ; (흑)……………………………………………………식(1)

상기 식(1)에서 I(X, Y)는 처리하고자 하는 문서에 있어서 X행 Y열에 위치하는 화소가 갖는 밝기값(0I(x, y)255)이며, 0(x, y)는 처리된 문서의 밝기값(0 또는 255)를 말한다.

그리고 국부 MAX 및 국부 MIN은 x행 y열 위치의 화소가 포함되는 블록 또는 그 화소가 중심이 되는 창내의 화소들이 갖는 밝기값들의 최대 및 최소값이다.

여기서, 기존의 방법에서의 블록의 크기는 블록화 현상과 문자의 선명화를 고려하여 8×8를 사용하였으나 본 발명에서는 창의 크기는 하드웨어 구성시 소요 메모리의 감소와 계산량의 감소를 위하여 각 화소의 식별시 제 5 도와 같은 창을 사용하였지만, 이 결과는 보다 확장된 창을 이용한 경우에 비하여 거의 유사할 것이다.

다음으로 각 처리 방법이 부호화시의 압축물에 어떠한 영향을 미치는가를 조사하기 위하여 이치 데이타의 부호화법으로 널리 사용되고 있는 런장 부호화시의 이론적인 최고 압축률을 제공하는 평균 엔트로 피 H를 계산해 보면 종래의 방법에 비해 약 18퍼센트 감소하게 된다.

이상에서와 같이 팩시밀리 또는 카피(copy)기기 등에 본 발명을 사용하면 우수한 화질을 얻게 되며 하드웨어 감축할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 영상 및 문자가 혼재된 문서에 대한 화질 개선과 하드웨어 량을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 팩시밀리 시스템의 혼재 문서 식별방법에 있어서, 처리하고자 하는 원 문서의 좌측 상단부터 우측 하단까지 순서대로 한 화소씩 스캐닝하여 현재의 화소에 대해 M×L(M 및 L은 자연수)의 국부적인 창을 씌우는 제 1 과정과, 상기 제 1 과정에서 창내의 화소들이 갖는 밝기 값들 중에서 최대값과 최소값을 구하는 제 2 과정과, 상기 제 2 과정으로부터 구하여진 최소값이 미리 정의된 제 1 역치 Tmax보다 크면 현재의 화소가 배경 부분에 속한다고 식별하여 그 화소를 백으로 처리한후 상기 제 1 과정으로 리턴하는 제 3 과정과, 상기 제 2 과정으로부터 구하여진 최대값이 미리 정의된 제 2 역치 Tmin보다 작으면 현재 화소가 문자 내부에 존재한다고 식별하여 그 화소를 흑으로 처리한후 상기 제 1 과정으로 리턴하는 제 4 과정과, 상기 제 2 과정으로 부터 구하여진 최대값과 최소값의 차가 미리 정의된 제 3 역치 P보다 크면 현재 화소가 문자 영역에 속한다고 식별하여 그 화소를 국부 적응 2치 분할법으로 처리한후 상기 제 1 과정으로 리턴하는 제 5 과정과, 상기 제3-5과정으로부터 각 조건을 만족하지 않았다면 현재 화소를 영상 영역으로 간주하고 다음 처리될 화소들을 위하여 그 화소의 연속성 상태 비트를 온으로 만든후, 모든 연속성 상태 비트가 온인가를 판단하는 제 6 과정과, 상기 제 6과정으로부터 모두 온이면 현재 화소가 실 영상 영역에 속한다고 판단하여 디더링 처리 후 제 1 과정으로 리턴하는 제 7 과정과, 상기 제 6 과정으로부터 모두 온이 아니면 현재의 화소를 미리 정의된 제 4 역치 T와 비교하여 2치 분할법으로 처리하는 제 8 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 영상 및 문자 혼재 문서의 간이 식별방법.