JPH01158577A - 線図形画像の背景消去および２値化処理方法およびその装置ならびに指紋画像用画像処理装置 - Google Patents

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１ 本発明は、線図形画像の２値化処理方法および装置に係
り、特に線図形の濃淡画像を線の連続性を損なうことな
く、２値化する際に採用するのに好適な線図形画像の２
値化処理方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ディジタル画像、すなわち画素と呼ばれる単位
の集合として画像を表し明暗に応じて各画素に離散的な
値（画像レベル）を与えた画像を２値化する場合、何ら
かの方法でしきい値を設定し、各画素の値がそのしきい
値を超えているか否かにより、２値の内の何れを与える
かを決める方法が取られているのが通常である。

しかしながら、線図形画像にこの方法を適用した場合、
線がかすれている部分では、画像レベルがしきい値以下
になり、２値画像ではその部分で線が途切れてしまうこ
とが生じる。逆に２本以上の線が近接している部分では
、線の間の部分の画像レベルがしきい値を超え、本来能
れている複数本の線が２値画像では１本につながってし
まうことも生じる。

これに対して、例えば特開昭６２−２９２６７号公報に
おいて、低品質線図形画像の２値化方式が開示されてい
る。この特開昭６２−２９２６７号で提案される２値化
方式は、隣接する画素で囲まれた面を１つの局所平面と
して、各局所平面について、その濃淡の傾斜を求め、該
傾斜をラベル化したラベル画像を作成し、該ラベル画像
を利用して線図形候補画素を抽出し、抽出した線図形候
補画素をもとにしきい値を決定し、画像を２値化するも
のである。

すなわち、この発明は線図形を抽出してその画像レベル
に基づいてしきい値を決定し、得られたしきい値をその
近傍のみに適用して２値化することにより、汚れた画像
に対して良好な２値画像を得ようとするものである。

しかしながら、各画素の１つ１つに対してしきい値との
大小を比較しなから２値化を行うことは従来と変わらな
いため、線図形中にノイズのためのしきい値以下の部分
があれば、線は途切れてしまう。また、線と線との間に
ブリッジ状にしきい値以上の部分があれば本来能れてい
る線がつながってしまうことも起こり得る。さらに線図
形の品質が悪く、線が断続している場合には、このよう
な隣接画素同士の情報だけではノイズのために良好な線
図形抽出を行うことができず、良好な２値化処理を行う
ことができないという欠点を依然として含んでいた。

線図形を含むディジタル化された濃淡画像を２値化する
場合、全画像に同じしきい値を適用するにせよ、局所的
に異なったしきい値を適用するにせよ、線がかすれてい
る部分では線が途切れてしまったり、逆に２本以上の線
が近接している部分では、本来能れている線がつながっ
てしまうことも生じる。

また、線図形を含む画像に背景像が重畳している場合に
線図形の２値化像を得ようとする場合、先ず背景像を消
去して線図形を抽出した後、２値化処理を行う必要があ
る。

何らかの方法で顕在化を行った指紋をテレビカメラで撮
影する場合はその典型的な例であるが、従来上記の背景
消去および２値化処理を連続して行える装置はなく、撮
影した指紋を人がトレースしているのが現状である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記のような事情に迄みてなされたものであっ
て、いかなる場合にも良好な２値化像を得ることを可能
とする線図形画像の２値化処理方法および装置を提供す
ることを目的とする。

【課題を解決するための手段１ 本発明の第１の発明は、線図形を含むディジタル化され
たａ製画像から線図形画像の２値画像を得る線図形画素
の２値化処理方法であって、次の工程から構成されてい
る。

（ａ）　　線図形がその領域内では平行な直線群とみな
し得る局所領域に全画像を分割すること。

（ｂ）　　次いで前記各局所領域ごとに直線群とみなし
た線図形の方向を算出すること。

（ｃ）　　各方向ごとに定められたマスクパターンを用
いて各画素を中心とした重み付き平均値を求めること。

（ｄ）　　これら重み付き平均値が予め設定しておいた
しきい値を超えているか否かにより、２値の内の何れか
を前記マスクパターンの中心となる画素に与え、この処
理を前記各局所領域ごとの全画素について行うこと。

次に本発明の第１の発明の好ましい具体的手段としては
、前記各局所領域ごとに線図形の方向の算出方法として
、各方向ごとに定められたマスクパターンを順次用いて
各画素を中心にしてそのマスクパターンと画素との積和
演算を行い、その結果が最大となるマスクパターンの方
向によってその画素近傍における線図形の方向を算出す
ることを全画素について行い、各局所領域ごとにそれに
含まれる画素について算出された方向の数を計算し、最
多となった方向をその局所領域における線図形の方向と
することである。

さらにある局所領域において、最多となった方向の数が
、各方向の数の平均値と比較し、その差が予め設定して
おいたしきい値以上でない時は、その局所領域は無方向
であり、線図形を含まない領域と判断しその局所領域内
の全画素について２値のうちの何れかを一様に与えるこ
とである。

さらにこの場合、必要に応じ領域を分割して同様の繰返
しを行うとよい。

例えば、指紋画像のように、場所によって線図形画像の
曲率が異なったり、分岐がある画像に対して、前記の局
所領域を、無方向と判断する２値処理方法を適用し、全
画像を−様な大きさの局所領域に分割し、その１つ１つ
の領域に線図形の方向を割当てようとすると、領域内で
線図形の方向が一定でなく、そのために最多となった方
向の数と各方向の数の平均値がしきい値を上まわらず、
そのためにその局所領域が無方向性と判断されてしまう
ことがある。

第１８図はこの様な場合の２値化処理手順をフローチャ
ートで示す。すなわち、線図形を含むディジタル化され
た濃淡画像から線図形画像の２値画像を得るに際し、 （ａ）　　線図形がその領域内では平行な直線群とみな
し得る局所領域に全画像を分割し。

（ｂ）　　各方向ごとに定められたマスクパターンを順
次用いて各画素を中心にしてそのマスクパターンと画素
との積和演算を行い、 （ｃ）　　その積和演算の結果が最大となるマスクパタ
ーンの方向によってその画素近傍における線図形の方向
を算出し、 （ｄ）　　前記各局所領域ごとに各画素について前記線
図形の方向の算出を行い、その結果を前記局所領域ごと
に集計し。

（ｅ）　　その集計の結果、最多となった方向の数を各
方向の数の平均値と比較し、その差が予め設定しておい
たしきい値以上であれば、各方向ごとに定められたマス
クパターンを用いて各画素を中心とした重み付き平均値
を求め、 これら重み付き平均値が予め設定しておいたしきい値を
超えているか否かにより、２値のうちの何れかを前記マ
スクパターンの中心となる画素に与え、この処理を前記
各局所領域ごとの全画素について行い、前記最多となっ
た方向の数と各方向の数の平均値の差が、前記予め設定
しておいたしきい値以上でない場合はその局所領域をさ
らに小領域に分割し。

（ｆ）該分割した小領域ごとに前記局所領域に対して行
ったのと同様に、前記各画素ごとの線図形の算出結果の
集計を行い、最多となった方向の数が各方向の数の平均
値と比較し、その差が予め設定しておいたしきい値以上
であれば、該最多となった方向をその小領域における線
図形の方向とし、該方向のマスクパターンを用いて各画
素を中心とした重み付き平均値を求め、 （ｇ）これら重み付き平均値が予め設定しておいたしき
い値を超えているか否かにより、２値のうちの何れかを
前記マスクパターンの中心となる画素に与え、 （ｈ）前記最多となった方向の数が各方向の数の平均値
差が再びしきい値以下となった場合はその小領域をさら
に分割し、分割した領域について同様°の操作を１４つ
ことを、分割した領域が方向を持つか、分割した領域の
大きさが予め設定しておいたしきい値以下になるまで繰
り返し行うこと、によって適正に処理することができる
。

本発明の第２の発明は、上記第１の発明を好適に実施す
ることができる装置であって、次の■〜［相］から構成
される装置である。

■線図形を撮像する画像入力装置 ■この画像入力装置に入力された線図形の濃淡画像を格
納する第１の画像メモリ ■この濃淡画像を局所領域に分割し、領域ごとに線図形
の方向を算出する方向算出回路■この算出された方向を
記録する方向記録用メモリ ■この記録された方向を読み出して前記第１の画像メモ
リに格納された濃淡画像を２値化すＺ２値化回路 ■この２値化信号を格納する第２の画像メモリ■前記し
た画像入力装置、第１の画像メモリおよび第２の画像メ
モリのそれぞれの出力信号を選択する出力切換回路 ■この選択された出力信号をアナログ信号に変換するＤ
／Ａ変換器 ［相］このアナログ信号を表示するモニタ次に本発明の
第３の発明について説明する。

一般にＣＣＤ　（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅ
ｖｉｃｅ　）カメラなどで物体に付着した物質が発する
蛍光を図形として捉えようとする時、必然的に付着して
いる物体表面の模様が背景として重畳する。

例えば、レーザ光を指紋付着物体に照射し、指紋が発す
る蛍光により指紋を検出するレーザ蛍光法による指紋検
出装置では、指紋画像を撮影しようとすると、必然的に
指紋が付着している物体の模様も重畳して背景画像とし
て撮影されてしまう。

このように、関心のある線図形に背景画像が重畳してい
る場合には、上述の線図形画像の２値化処理方法あるい
は線図形画像の２値化処理装置を直ちに適用することは
できない。

このような場合は背景画像を消去して、線図形画像を抽
出し、この抽出した線図形画像に対して上述の線図形画
像の２値化処理方法あるいは装置を適用する必要がある
。

本発明の第３の発明はこのような場合に適用して好適な
線図形画像の背景消去および２値化処理方法であって、
第１９図にその手順をフローチャートで示すように、抽
出すべき線図形に背景が重畳している濃淡画像（以下画
像Ａと表す）と、背景だけの濃淡画像（以下画像Ｂと表
す）とから、背景を消去して抽出すべき線図形だけを抽
出し、さらに該抽出した線図形の濃淡画像を２値化する
背景消去および２値化処理方法において、次の工程から
なるものである。

（イ）画像Ａから背景画像の一部分画像を分離すること
。

（ロ）分離した背景画像の部分画像から適当数の画素の
集合Ｃを抽出すること。

（ハ）画像Ｂで集合Ｃに対応する画素の集合りを抽出す
ること。

（ニ）集合Ｃと集合りとで対応する画素の階調について
回帰分析を行い、その結果から画像Ａの背景部分と画像
Ｂのそれに対応する部分の階調間の変換係数を求めるこ
と。

（ホ）該変換係数を用いて画像Ｂを補正しつつ、画像Ａ
から画像Ｂを減算し、線図形を抽出すること。

（へ）線図形がその領域内では平行な直線群とみなし得
る局所領域に全画像を分割すること。

（ト）前記各局所領域ごとに直線群とみなした線図形の
方向を算出すること。

（チ）各方向ごとに定められたマスクパターンを用いて
各画素を中心とした重み付き平均値を求めること。

（す）これら重み付き平均値が予め設定しておいたしき
い値を超えているか否かにより、２値のうちの何れかを
前記マスクパターンの中心となる画素に与え、この処理
を前記各局所領域ごとの全画素について行うこと。

ここで、前記画像Ａから背景画像の部分画像を分離する
手段として画像レベルにしきい値を設定し、このしきい
値以下の部分を背景とすればよし）。

また、前記画像Ａから背景画像の部分画像を分離する手
段として線図形部分と背景部分のテキスチャの違いを利
用するのが好適である。

次に本発明の第４の発明は、上記第３の発明方法を好適
に実施することができる線図形画像の背景消去及び２値
化処理装置であって、次のｉ）〜ｘｉｖｌから構成され
ている。

ｉ）　画像を盪像する画像入力装置。

ｌｉ）　　この画像入力装置に入力された線図形画像に
背景が重畳した画像（画像Ａ）を格納する第１の画像メ
モリ。

１ｉｉ１　　画像入力装置に入力された背景だけの画像
（画像Ｂ）を格納する第２の画像メモリ。

ｉｖ）　　画像Ａの背景画像の部分画像を分離する手段
。

■）　この部分画像から適当数の画素の集合Ｃを抽出す
る手段。

ｖｉ）　　画像Ｂで集合Ｃに対応する画素の集合りを抽
出する手段。

ｖｉｉｌ　　集合Ｃと集合りで対応する画素の階調につ
いて回帰分析を行い、その結果から画像Ａの背景部分と
画像Ｂのそれに対応する部分の階調間の変換係数を求め
る回帰分析回路。

ｖｉｉｉｌ　　変換係数を用いて画像Ｂを補正しつつ画
像Ａから画像Ｂを減算する四則演算を行い、その結果を
第１の画像メモリまたは第２の画像メモリに格納する背
景画像減算回路。

ｉｘ）　　この背景消去を施された濃淡画像を局所領域
に分割し、領域ごとに線図形の方向を算出する方向算出
回路。

Ｘ）　算出された方向を記録する方向記録用メモリ。

ｘｉ）　　この記録された方向を読み出して前記第１の
画像メモリあるいは第２の画像メモリに格納された濃淡
画像を２値化して、他方の画像メモリに格納する２値化
回路。

ｘｉｉ）　　前記した画像入力装置、第１の画像メモリ
および第２の画像メモリのそれぞれの出力信号を選択す
る出力切換回路。

ｘｉｉｉ）　　選択された出力信号をアナログ信号に変
換するＤ／Ａ変換器。

ｘｉｖｌ　　このアナログ信号を表示するモニタ６なお
、前述の本発明の第４の発明装置を指紋画像用画像処理
装置に応用する場合の装置は、線図形画像の背景消去お
よび２値化処理装置およびその周辺機器から構成される
装置の方向算出回路は、全画像を局所領域に分割する際
に、指紋画像の１本１本の線（隆線と称する）の曲率や
間隔を考慮し、分割した領域内で隆線が平行した直線群
となるようにした回路とし、局所領域の大きさを指紋画
像に適したものとする。

〔作用１ 以下に、本発明の構成を作用と共に具体的に説明する。

第１図は、本発明の手順を示すフローチャートである。

以下、その各項目について詳述する。

先ず、第２図に示すように、線図形がその領域内では、
平行な直線群とみなせるような局所領域に分割する。す
なわち、ここでは小さな矩形が１つの局所領域である。

線図形の曲率に注目し、それが大きい部分でも直線とみ
なせるような領域の大きさに分割すれば良い。

次に各局所領域ごとに直線群とみなした線図形の方向を
算出する。方向算出には種々の公知の方法を採用するこ
ともできるが、線のとぎれ、かすれがあるような低品質
の画像に対しては以下に述べる方法が有効である。

先ず方向を第３図に示す如く４方向、あるいは第４図に
示す如く８方向に量子化する。ここでは、４方向に量子
化した場合について説明するが、８方向の場合について
も考え方は同様である。

第３図の４方向に対して、例えば第５図に示すようにそ
れぞれ対応した４つのマスクパターンを作成する。なお
、マスクパターンの大きさや数値は線図形の線の太さ、
曲率、間隔によって適当に変えれば良い。そこで１局所
領域内の各画素に対し、４つのマスクパターンを用いて
加重和を求め、その絶対値が最大となった方向をその画
素近傍の線図形の方向とする。

これをその局所領域内の全ての画素について行う。例え
ば、局所領域が゛縦１６画素、横１６画素の矩形領域と
すれば、計２５６画素について方向が算出される。４方
向のうち、最多となった方向をその局所領域における線
図形の方向とする。これを局所領域ごとに画面全体につ
いて行う。例えば、第２図の場合は第６図のようになる
。第６図において数値は算出された方向を表す。この場
合、最多となった方向の数と４方向の数の平均値との差
が予め設定しておいたしきい値以下であればその局所領
域は無方向であり、すなわち線図形を含まない領域と判
断することができる。

ここで、前記の画素近傍の線図形の方向に第３図のＯ，
１，２，３の内の何れかを必ず割当てるのならば、前記
４方向の数の平均値は必ず局所領域内の画素数／４（こ
の場合は２５６／４　＝６４）になるが、画素近傍の線
図形の方向を判定する際に何らかの基準（例えば加重和
の絶対値が最大となった方向と最小になった方向とで、
その値が予め設定しておいたしきい値以下である等）を
用いて、画素無方向という属性を与え、その画素を前記
局所領域内で行う集計から除外するならば、局所領域内
の画素数／４にはならない。そこで４方向の数の平均値
という表現を用いた。

また、指紋画像のように線図形の曲率が場所によって異
っていたり、分岐がある場合等は全画像を一様な大きさ
の局所領域に分割したのでは適当でない場合がある。例
えば第す図（ａ）の右下の領域では曲率が大きいために
、この領域内の線図形の方向を一つの方向で代表させる
ことは困難である。

このような場合は、前記最多となった方向の数と４方向
の数の平均値の差がしきい値以下となり、無方向と判定
されることより知ることができるから、第６図（ｂ）の
ごとく、右下の局所領域ｍｌさらに小領域に分割し、こ
の小領域内で前記各画素近傍の線図形の方向の集計を行
い、最多となった方向をその小領域の方向とし、小領域
を次の工程での処理単位とすることより、適切な領域の
大きさを自動的に選択することができる。また、小領域
に分割してもなお、領域が大き過ぎて無方向と判定され
た場合はさらに分割を進めてい（こともできる。その場
合、分割を停止する判断基準としては、分割した領域が
無方向でなくなるか、あるいは分割した領域の大きさが
予め設定したしきい値以下になったか、の何れかを用い
ることができる。

次に、各方向ごとに作成したマスクパターンを用いて、
局所領域内の各画素に対し、その画素を中心とした重み
付き平均値を求め、それが予め設定しておいたしきい値
を超えているか否かにより２値のうちの何れかをその画
素の値として与えることを各領域ごとに全画素について
行う。

その場合、前工程において、無方向と判断された領域に
ついては重み付き平均値を求める演算を行わず、２値の
うちの何れかを場合に応じて一様に与えることにより、
背景部分の雑音が２値画像に表われるのを防ぐことがで
きる。

マスクパターンは、例えば４方向に方向を量子化した場
合には、第８図のものを用いることができる。これも線
図形の太さ、曲率、間隔によって適当に変えて用いるこ
とができる。数値も全てｌと０である必要はなく、場合
に応じて他の数値を用いて重み付き平均値を求めれば良
い。

この平均値を求める操作は、ある画素を中心として、前
工程で求めた方向に線図形が続いているかを調べること
に相当し、そのために雑音に対して強い２値化処理方法
になっている。

また、２値化する時に用いるしきい値は局所領域ごとに
変えることもできるが、全画面で同じものを一様に用い
ても本発明を実施すれば十分な効果が得られ、むしろ−
様なしきい値の方がしきい値が場所によって異なること
による図形の途切れ、線の太さの段差などの発生を防ぐ
ことができる点で優れている。

［実施例］ 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

実施例１ 第９図は、本発明を実施するのに好適な線図形画像の２
値化処理装置の構成の一例を示すブロック図である。

第９図において、■は画像入力装置である。場合に応じ
て、ＣＣＤ　（ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖ
ｉｃｅ　）カメラあるいはドラムスキャナ等を用いるこ
とができる。入力された線図形の濃淡画像は第１の画像
メモリ２に格納される。

方向算出回路７は、第１の画像メモリ２に格納された画
像を局所領域に分割し、領域ごとに線図形の方向を算出
する。算出された方向は方向記録用メモリ１０に記録さ
れる。

２値化回路１２は、算出された方向を方向記録用メモリ
１０から読み出しつつ、第１の画像メモリ２の濃淡画像
を２値化し、その結果を第２の画像メモリ９に格納する
。

出力切換回路３は画像入力装置ｌ、第１の画像メモリ２
．第２の画像メモリ９からの信号を選択し、この信号は
Ｄ／Ａ変換器４を経て、モニタ５に表示される。

アドレス発生回路６は、前記した各回路の処理ごとに、
第１の画像メモリ２のデータを順序よく適切なタイミン
グをとって各回路に送り、また処理されたデータを第２
の画像メモリ９に格納し、第１の画像メモリ２あるいは
第２の画像メモリ９に格納されたデータを切換回路３に
送るためのものである。

タイミング・コントローラ８は、前記した各回路の処理
を順序よく行うために各回路に制御信号を送るためのも
のであり、操作スイッチ１１の指令によって、操作する
ことができる。なお、これらの操作の結果はモニタ５で
見ることができる。

実施例２ 次に、本発明を実施して線図形の濃淡画像を２値化した
例を説明する。

第１Ｏ図は、処理対象の画像の中から７×７画素を取り
出したものであり、それぞれの数値は２５６階調に量子
化された画像レベルを表す。この画素が含まれる局所領
域の方向は第３図の０であり、上から１．３．４．６．
７段目のレベルが高く、レベルが高い部分を図形とする
と横方向に３本の線図があることが分る。この画像では
画素（３，Ｄ）、画素（４，Ｄ）の画像レベルがノイズ
のために低下しており、しきい値をどのように選んでも
通常の処理では線の途切れを防ぐことはできない。なぜ
なら、途切れさせないためには２値化のしきい値を１１
７以下にする必要があるが、そうすると、２段目にしき
い値以上となる画素（２，Ｂ）、（２，Ｃ）、（２，Ｅ
）、（２゜Ｆ）があり、２本の線がくっついてしまうか
らである。

本発明を適用して、第８図の方向Ｏのマスクを用いて平
均値をとると、画素（３，Ｄ）は、（３，８）、（３，
Ｃ）、（３，Ｄ）、（３゜Ｅ）、（３，Ｆ、）の５画素
を平均して（１３２＋１３０＋１１８＋１２８ ＋　１３４１５）　＝　１２８．４　　また１画素（４
゜Ｄ）は、（４，Ｂ）、（４，Ｃ）、（４，０）、（４
，Ｅ）、（４，Ｆ）の５画素を平均して、（１３３＋１
３０＋１１８＋１３２＋ １３６１５＝　１２９．８ となり、しきい値を１２８にしたとしても線は途切れる
ことなく２値化される。

逆に、２段目、５段目にノイズによって画像レベルの高
い画素があっても、本発明を適用すれば、本来２本の線
をつなげることなく２値化することができる。

実施例３ 指紋画像に対し、線画像の背景゛消去および２値化方法
を適用した例を示す。

第１１図はレーザ蛍光法により写真に付着した指紋を検
出したものである。指紋にレーザ光を照射すると、指紋
成分が蛍光を発し、指紋像が撮影できるが、写真自体が
背景像として重畳する。

レーザ光の照射を止めると、第１２図のように背景像だ
けが得られる。第１１図と第１２図から本発明による背
景消去を行うと第１３図のように線図形（指紋像）だけ
が抽出できる。第１３図に対して本発明による２値化処
理を行うと第１４図のように良好な２値化像が得られる
。

これに対し、第１３図に対して一様なしきい値で２値化
を行うと、第１５図のようになり、中央部ではつぶれ、
周辺部ではかすれてしまい、良い２値画像は得られない
。また、第１１図に直ちに本発明を適用しても重畳して
いる背景像のために正しく線図形の方向を算出すること
ができず、第１６図のようになり、良い２値画像は得ら
れない。これらから本発明の優れた効果が分る。

実施例４ 第１７図は本発明の第５の発明を実施するのに好適な線
図形の背景消去および２値化処理装置の構成の一例を示
すブロック図である。

第７図において、２１は画像入力装置、４１は入力切換
回路であり、先ず図形画像に背景が重畳した画像（画像
Ａ）が第１の画像メモリ２２に記録される。次に背景だ
けの画像（画像Ｂ）が第２゜の画像メモリ２９に記録さ
れる。アドレス発生回路２６は、シーケンシャルな書き
込みあるいは読み出しを行うときは、インクリメンタル
カウンタとして働く６ しきい値算出回路３７は、画像Ａから背景画像の部分画
像を分離するためのしきい値を算出する。しきい値は例
えば濃淡画像を２値化する時のしきい値設定法として公
知である大津の判別しきい傾注で算出されるものを用い
ることができる。

算出されたしきい値しｈは出力端Ｔから比較回路３８に
送られる。

乱数発生回路３４で発生した乱数は、アドレス発生回路
２６に送られ第１の画像メモリ２２のアドレスをランダ
ムに発生させて、画像Ａの画素を無作為に抽出する。

抽出された画素の階調ｇａは比較回路３８に送られ、ｇ
ａがｔｈよりも小さければ背景部分であるとみなし、回
帰分析用データバッファ３９にストアされ、また対応す
る画像Ｂの画素の階調ｇｂデータバッファ３９も１９に
送られてストアされる。

このようなデータの抽出はバッファ３９が満たされるま
で行われる。データの抽出が終ると、回帰分析回路４０
で回帰分析が行われる。

この例では３’＝ｐＸ＋ｑの形の関数を仮定してＩおり
、画像Ａの背景部分と画像Ｂの対応する部分との変換係
ｆｉｐ、ｑがそれぞれ出力端Ｐ、Ｑから乗算器３５、加
算器３６に送られる。次いで画像メモリ２２ｉ３よび２
９から逐次画素の階調を読み出し、メモリ２９からの値
については乗算器３５、加算器３６で補正を行った後、
減算器３３で減算処理を行い、背景を消去する。

処理後の値は切換回路４１を経由して第１の画像メモリ
２２に記録される。

これで背景消去が行われた。続いて２値化処理を行う６ 方向算出回路２７は、第１の画像メモリ２２に格納され
た背景消去後の画像を局所領域に分割し、領域ごとに線
図形の方向を算出する。算出された方向は方向記録用メ
モリ３０に記録される。

２値化回路３２は、算出された方向を方向記録用メモリ
３０から読み出しつつ、第１の画像メモリ２２の濃淡画
像を２値化し、その結果を第２の画像メモリ２９に格納
する。

出力切換え回路２３は画像入力装置２１、第１の画像メ
モリ２２、第２の画像メモリ２９からの信号を選択し、
この信号はＤ／Ａ変換器２４を経て、モニタ２５に表示
される。

アドレス発生回路２６は、前記した各回路の処理ごとに
、第１の画像メモリ２２のデータを順序よ（適切なタイ
ミングをとって各回路に送り、また処理されたデータを
第２の画像メモリ２９に格納し、第１の画像メモリ２２
あるいは第２の画像メモリ２９に格納されたデータを切
換回路２３に送るためのものである。

タイミング・コントローラ２８は、前記した各回路の処
理を順序よく行うために各回路に制御信号を送るための
ものであり、操作スイッチ３１の指令によって、操作す
ることができる。なお、これ“らの操作の結果はモニタ
２５で見ることができる。

以上は背景消去方法において、線図形画像に背景が重畳
している画像から背景画像の部分画像を分離する方法と
して、画像レベルにしきい値を設定する方法を採ってい
るが、図形部分と背景部分のテキスチャの違いを利用す
る方法を採ることももちろん可能である。

〔発明の効果］ 以上説明したように、線図形の濃淡画像を２値化するに
あたり、線図形がその領域内では平行な直線群とみなせ
るような局所領域に画像を分割した後、各局所領域ごと
に線図形の方向を算出し、各方向ごとのマスクパターン
を用いて局所領域ごとに各画素を中心とした重み付平均
値を求め、それとしきい値とを比較して２値化を行うこ
とにより、すなわち２値化を行う場合にただ１つの画素
の画像レベルでなく、その近傍の画素の画像レベルの情
報も利用して線図形がその方向に続いているかを判断し
なから２値化を行うことにより、雑音に対して強い２値
化処理を行うことができ低品質の濃淡画像に対しても良
好な２値画像を得ることができる。

また上記線図形の２値化処理に当って、背景消去を行っ
て２値化処理を行うことができ、例えば指紋検出を適正
に処理することができる。

本発明の装置は、上記の効果を有する方法を好適に実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の手順を示すフローチャート、第２
図は線図形を含む画像を局所領域に分割した一例を示す
図、第３図は４方向に量子化した方向を示す図、第４図
は８方向に量子化した方向を示す図、第５図は線図形の
方向を算出するためのマスクパターンの一例を示す図、
第６図は第２図の線図形の方向を局所領域ごとに算出し
た一例を示す図、第７図は曲線の大きい領域を含む画像
の説明図、第８図は方向ごとに各画素を中心とした重み
付き平均値を算出するためのマスクパターンの一例を示
す図、第９図は本発明の実施に好適な線図形の２値化処
理装置の一例を示すブロック図、第１Ｏ図は本発明を実
施した濃淡画像の一例を示す図、第１１図〜第１６図は
指紋の写真、第１７図は本発明の第５の発明のブロック
図、第１８図は本発明の第３発明のフローチャート、第
１９図は本発明の第４発明のフローチャートである。 ｌ・・・画像入力装置 ２・・・第１の画像メモリ ３・・・出力切換回路 ４・・・Ｄ／Ａ変換器 ５・・・モニタ ６・・・アドレス発生回路 ７・・・方向算出回路 ８・・・タイミング・コントローラ ９・・・第２の画像メモリ １０・・・方向記録用メモリ １１・・・操作スイッチ １２・・・２値化回路 ２１・・・画像入力装置 ２２・・・第１の画像メモリ ２３・・・出力切替回路 ２４・・・Ｄ／Ａ変換器 ２５・・・モニター ２６・・・アドレス発生回路 ２７・・・方向算出回路 ２８・・・タイミングコントローラ ２９・・・第２の画像メモリ ３０・−・方向記録用メモリ ３１・・・操作スイッチ ３２・・・２値化回路 ３３・・・減算器 ３４−−・乱数発生回路 ３５−・・乗算器 ３６・・・加算器 ３７・・・しきい値算出回路 ３８・−比較回路 ３９・・・回帰分析用データバッファ ４０・・・回帰分析回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　線図形を含むディジタル化された濃淡画像から線図
   形画像の２値画像を得るに際し、 （ａ）線図形がその領域内では平行な直線群とみなし得
   る局所領域に全画像を分割し、 （ｂ）次いで前記各局所領域ごとに直線群とみなした線
   図形の方向を算出し、 （ｃ）各方向ごとに定められたマスクパターンを用いて
   各画素を中心とした重み付き平均値を求め、 （ｄ）これら重み付き平均値が予め設定しておいたしき
   い値を超えているか否かにより、２値の内の何れかを前
   記マスクパターンの中心となる画素に与え、この処理を
   前記各局所領域ごとの全画素について行うことを特徴と
   する線図形画素の２値化処理方法。 ２　前記各局所領域ごとに直線群とみなした線図形の方
   向の算出方法が、 （イ）各方向ごとに定められたマスクパターンを順次用
   いて各画素を中心にしてそのマスクパターンと画素との
   積和演算を行い、 （ロ）その積和演算の結果が最大となるマスクパターン
   の方向によってその画素近傍における線図形の方向を算
   出し、 （ハ）前記各局所領域ごとに全画素について前記線図形
   の方向の算出を行い、その結果を前記局所領域ごとに集
   計して最多となった方向をその局所領域における線図形
   の方向とすることを特徴とする請求項１記載の線図形画
   像の２値化処理方法。 ３　前記各局所領域ごとの全画素についてのしきい値を
   もとにした２値の与え方がその近傍の線図形の方向の算
   出を行った結果を局所領域ごとに集計し、最多となった
   方向の数が、各方向の数の平均値と比較し、その差が予
   め設定しておいたしきい値以上でない時は、その局所領
   域は無方向であり、線図形を含まない領域と判断し、そ
   の局所領域内の全画素について２値のうちの何れかを一
   様に与えることを特徴とする請求項１もしくは２記載の
   線図形画像の２値化処理方法。 ４　請求項２において、各画素ごとに、線図形の方向の
   算出を行った結果を局所領域ごとに集計し、最多となっ
   た方向の数が、各方向の数の平均値と比較し、その差が
   予め設定しておいたしきい値以上でない時は、その局所
   領域をさらに小領域に分割し、該小領域ごとに前記各画
   素ごとの線図形の算出結果の集計を行い、最多となった
   方向の数が各方向の数の平均値と比較し、その差が予め
   設定しておいたしきい値以上であれば、該最多となった
   方向をその小領域における線図形の方向とし、該方向の
   マスクパターンを用いて各画素を中心とした重み付き平
   均値を求め、 これら重み付き平均値が予め設定しておい たしきい値を越えているか否かにより、２値のうちの何
   れかを前記マスクパターンの中心となる画素に与え、前
   記最多となった方向の数の平均値の差が再びしきい値以
   下となつた場合は、その小領域をさらに分割し、分割し
   た領域について同様の操作を行うことを、分割した領域
   が方向を持つか、または分割した領域の大きさが予め設
   定しておいたしきい値以下になるまで繰り返し行うこと
   を特徴とする線図形画像の２値化処理方法。 ５　線図形を撮像する画像入力装置と、この画像入力装
   置に入力された線図形の濃淡画像を格納する第１の画像
   メモリと、 この濃淡画像を局所領域に分割し、領域ご とに線図形の方向を算出する方向算出回路 と、 この算出された方向を記録する方向記録用 メモリと、 この記録された方向を読み出して前記第１ の画像メモリに格納された濃淡画像を２値化する２値化
   回路と、 この２値化信号を格納する第２の画像メモ リと、前記した画像入力装置、第１の画像メモリおよび
   第２の画像メモリのそれぞれの出力信号を選択する出力
   切換回路と、 この選択された出力信号をアナログ信号に 変換するＤ／Ａ変換器と、 このアナログ信号を表示するモニタと、 から構成されることを特徴とする線図形画像の２値化処
   理装置。 ６　抽出すべき線図形に背景が重畳している濃淡画像（
   以下画像Ａと表す）と、背景だけの濃淡画像（以下画像
   Ｂと表す）とから、背景を消去して抽出すべき線図形だ
   けを抽出し、該抽出した線図形を含む濃淡画像から線図
   形の２値化画像を得るに際し、 （ａ）画像Ａから背景画像の部分画像を分離し、 （ｂ）該部分画像から適当数の画素の集合Ｃを抽出し、 （ｃ）画像Ｂで集合Ｃに対応する画素の集合Ｄを抽出し
   、 （ｄ）集合Ｃと集合Ｄで対応する画素の階調について回
   帰分析を行い、その結果から画像Ａの背景部分と画像Ｂ
   のそれに対応する部分の階調間の変換係数を求め、 （ｅ）該変換係数を用いて画像Ｂを補正しつつ、画像Ａ
   から画像Ｂを減算することによ り、線図形の背景を消去して抽出すべき線図形だけを含
   む画像を得、 （ｆ）該抽出した線図形を含む濃淡画像に請求項１、２
   、３もしくは４記載の線図形画像の２値化処理方法を施
   すことを特徴とする線図形画像の背景消去および２値化
   方法。 ７　前記画像Ａから背景画像の部分画像を分離する手段
   が、画像レベルにしきい値を設定 し、該しきい値以下の部分を背景とすることである請求
   項６記載の図形画像の背景消去および２値化処理方法。 ８　前記画像Ａから背景画像の部分画像を分離する手段
   が、図形部分と背景部分のテキス チャの違いを利用することである請求項６記載の図形画
   像の背景消去および２値化処理方法。 ９　画像を撮像する画像入力装置と、 この画像入力装置に入力された線図形画像 に背景が重畳した画像（画像Ａ）を格納する第１の画像
   メモリと、 次いで画像入力装置に入力された背景だけ の画像（画像Ｂ）を格納する第２の画像メモリと、 画像Ａの背景画像の部分画像を分離する手 段と、 該部分画像から適当数の画素の集合Ｃを抽 出する手段と、 画像Ｂで集合Ｃに対応する画素の集合Ｄを 抽出する手段と、 集合Ｃと集合Ｄで対応する画素の階調につ いて回帰分析を行い、その結果から画像Ａの背景部分と
   画像Ｂのそれに対応する部分の階調間の変換係数を求め
   る回帰分析回路と、 該変換係数を用いて画像Ｂを補正しつつ画 像Ａから画像Ｂを減算する四則演算を行い、その結果を
   第１の画像メモリまたは第２の画像メモリに格納する背
   景画像減算回路と、 該背景消去を施された濃淡画像を局所領域 に分割し、領域ごとに線図形の方向を算出する方向算出
   回路と、 この算出された方向を記録する方向記録用 メモリと、 この記録された方向を読み出して前記第１ の画像メモリあるいは第２の画像メモリに格納された濃
   淡画像を２値化して、他方の画像メモリに格納する２値
   化回路と、 前記した画像入力装置、第１の画像メモリ および第２の画像メモリのそれぞれの出力信号を選択す
   る出力切換回路と、 この選択された出力信号をアナログ信号に 変換するＤ／Ａ変換器と、 このアナログ信号を表示するモニタと、 から構成されることを特徴とする線図形画像の背景消去
   および２値化処理装置。 １０　請求項５記載の線図形画像の２値化処理装置およ
   びその周辺機器からなり、前記方向算出回路が、指紋画
   像に適した大きさの領域になるように局所領域に分割す
   る回路であることを特徴とする指紋画像用画像処理装置
   。 １１　請求項９記載の線図形画像の背景消去および２値
   化処理装置およびその周辺機器からなり、前記方向算出
   回路が、指紋画像に適した大きさの領域になるように局
   所領域に分割する回路であることを特徴とする指紋画像
   用画像処理装置。