JPH01158879A - 二値画像形成装置 - 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］ 本発明は、画像処理装置の前処理装置として用いられる
二値画像形成装置に関し、特に対象物と背景の間に所定
のコントラストがある画像に対して最適な二値画像を得
る手段の改良に関する。

［従来の技術］ 従来から知られている二値化手段として、固定スレショ
ルドによる二値化手段、ｐ−タイル法及びモード法等に
よる二値化手段等がある。以下これらの二値化手段につ
いてその概要と問題点を記す。

（１）固定スレショルドによる二値化手段照明条件が一
定な工場内などで用いられる手段であって、常に一定の
スレショルド値を用いて閾値処理を行なうものである。

（２）ｐ−タイル法による二値化手段 対象物が、画像の中に占める割合が既知なときに有効な
手段であって、「１」となる画素の数が全画素に対して
ｐの割合になるように閾値を定めるものである。

（３）モード法による二値化手段 対象物と背景の間にコントラストがあるときに、濃度値
のヒストグラムを作成してみると、対象物に相当する山
の部分と背景に相当する山の部分とが現れる。そこで、
この二つの山の間の谷部に閾値を設定することにより対
象物と背景とをに分離するものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 固定スレショルドによる手段は、照明条件が一定でなけ
ればならず、屋外等において使用される場合は適用困難
である。

ｐ−タイル法による手段は、対象物が画像の中に占める
割合ｐが予め分っているときにしが適用できない。また
モード法による手段は、対象物と背景の間にコントラス
トが有るときでも、濃度値のヒストグラムをとって物体
に相当する山部分と背景に相当する山の部分との二つの
山が同時に現われることは希であるため、各種画像につ
いて広く適用することは難しい。以上のように従来の手
段では限定された条件の下でしか適用できず、汎用性に
乏しいという問題があった。

そこで本発明は、ナンバープレート中の文字（数字）の
ように対象物が横に複数並んでいて背景と対象物の濃度
値がそれぞれほぼ均一であるような画像に対しては、背
景と対象の境界部すなゎち最適な二値化スレショルド値
付近の濃度値領域の占める面積が大きかったり、画像の
明るさが一定でない場合であっても、最適な二値画像を
得ることのできる二値画像形成装置を提供することを目
的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を解決し目的を達成するために次
のような手段を講じた。

アナログ映像信号をデジタル原画像に変換するＡ／Ｄ変
換器と、このＡ／Ｄ変換器から出力されるディジタル原
画像を格納する原画像蓄積部と、この原画像蓄積部に蓄
積された原画像を微分しかつ二値化してエツジ画像を得
る手段と、この手段で得られたエツジ画像を格納するエ
ツジ画像蓄積部と、このエツジ画像蓄積部に格納された
エツジ画像と前記原画像蓄積部に格納された原画像とに
基づいて最適な二値化閾値を設定する手段とを備えた。

［作用コ このような手段を講じたことにより次のような作用を呈
する。最適な二値化閾値を求めるには、対象物の濃度と
背景の濃度の差の最も小さいところをみつけて、その中
間に閾値を設定すればよい。

そこで上述の如く原画像の微分値から対象物と背景との
境界部分をみつけ、原画像から境界部分を取除き、残っ
た領域の背景部と対象部とのそれぞれの濃度値より最適
な二値化スレショルド値を求めて二値画像を得るように
すれば、前記目的を達成可能である。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。第１図に示すように本装置は、Ａ／Ｄ変換器１、原
画像蓄積部２、第１の切替器３、微分回路４、二値化回
路５、第２の切替器６、エツジ画像蓄積部７、二値画像
蓄積部８、処理制御部９、から構成されている。

Ａ／Ｄ変換器１は、ＴＶ左カメラ０からのアナログ映像
信号をアナログ−デジタル変換するものであり、通常２
５６ｘ２５６ｘ８ｂ　ｉ　ｔまたは５１２Ｘ５１２Ｘ８
ｂ　ｉ　ｔのデジタル画像を出力する。

原画像蓄積部２は、Ａ／Ｄ変換器１から出力されたデジ
タル画像を１画面（１フレーム）分だけ記憶するための
メモリ素子（ＲＡＭ）を有し、新たに画像が入力さると
その内容が書き換るものとなっている。

第１の切替器３は、原画像蓄積部２がらのデジタル画像
を微分回路４又は２値化回路５のいずれかに入力するた
めの切替えを行なうスイッチで構成されており、処理制
御部９の制御信号によって制御される。

微分回路４は、入力されたデジタル画像の水平方向に隣
り合う画素の濃度の差分をとって、その絶対値を微分画
像として出力する。この微分画像は、差分の絶対値をと
っているため、その出力データは、原画像と同じサイズ
（データ量）となる。

２値化回路５は、１画素８ｂｉｔの値を所定の閾値と比
較し、閾値より大きな値であれば「１」、小さな値であ
れば「０」として１画素１ｂｉｔの二値画像のデータに
圧縮する。その結果、データー　　６　　＝ 量は、原画像や微分画像の１／８のデータ量となる。ま
た上記閾値は、制御部９によって設定可能となっている
。

第２の切替器６は、二値化回路５から出力される二値画
像をエツジ画像蓄積部７又は二値画像蓄積部８のいずれ
に入力するかを切替えるスイッチであり、処理制御部９
の制御信号によって制御される。

エツジ画像蓄積部７は、メモリ素子で構成されている。

このエツジ画像蓄積部７には、原画像蓄積部２から出力
されたデジタル画像（原画像）が第１の切替器３を通っ
て微分回路４で微分処理され（微分画像となる）、二値
値化回路５によって二値化された画像（エツジ画像）の
みが第２の切替器６を通って入力される。この際の第１
の切替器３及び第２の切替器６の切替操作は、既に述べ
たように制御部９によって制御される。

二値画像蓄積部８は、メモリ素子で構成されている。こ
の二値画像蓄積部８には、原画像蓄積部２から出力され
たデジタル画像（原画像）が第１の切替器３を通って直
接二値化回路５によって二値化された画像（原画像の二
値化画像）のみが第２の切替器６を通って入力される。

この際の切替器３，６の切替操作も、制御部９によって
制御される。

制御部９は、中央処理演算装置（ＣＰＵ）及び専有メモ
リ等から構成されており、切替器３，６等の制御及び原
画像蓄積部２の原画像とエツジ画像蓄積部７のエツジ画
像とから最適な二値画像を得るための閾値の設定等を行
なうものとなっている。なお上記専用メモリは、中央処
理演算装置のプログラムエリアおよびワークエリアとし
て用いる。

第２図は、第１図に示す如く構成された本装置の処理の
流れを示すフロー図、第３図は要部の信号波形図である
。以下第２図及び第３図を適時参照して本装置の作用を
説明する。

（ステップ２１）「画像入力」 ＴＶ左カメラ０からのアナログ映像信号は、Ａ／Ｄ変換
器１によってアナログ−デジタル変換され、デジタル画
像として原画像蓄積部２に入力する。ここでＴＶ左カメ
ラ０で撮影するものとしては、対象物が横に並んでいて
背景と対象物との濃度値（明るさ）が、それぞれほぼ均
一であるようなものに限定する。

（ステップ２２）「微分及び二値化」 原画像蓄積部２に入力された原画像は、直ちに第１の切
替器３へ出力される。この出力は、制御部９によって制
御された第１の切替器３を介して微分回路４に入る。微
分回路４では入力された原画像の水平方向に隣り合う画
素の濃度の差分が得られ、その絶対値が出力される。今
、原画像の水平方向の濃度変化が第３図の８１のような
ものであるとすると、微分値の水平方向の変化は、第３
図の８２のようになる。この微分値は、原画像の濃度変
化の大きいところで正又は負の大きな値、すなわち微分
値の絶対値（微分画像）は、大きな値をとる。ここで、
原画像の濃度変化が大きい箇所、即ち微分画像の値が大
きいところは、対象物と背景部との境界部分と考えられ
る。このような境界部分で大きな値を示す微分画像は、
二値化回路５によって制御部９により設定された所定の
閾値θ１で二値化され、第２の切替器６に出力される。

このようにして得られた画像（エツジ画像）は、第３図
の８３のように境界部分（エツジ部分）が「１」、非境
界部分すなわち対象物又は背景の部分が「０」となる。

このように二値化された画像は、制御部９によって制御
された第２の切替器６を介してエツジ画像蓄積部７に入
る。

（ステップ２３）「閾値設定」 エツジ画像蓄積部７ヘエツジ画像が入力し終了ると、直
ちに制御部９が作動し、原画像蓄積部２の原画像及びエ
ツジ画像蓄積部７のエツジ画像の濃度値を調べた上、最
適な二値画像を得るための閾値θ２を求め、これを二値
化回路５に設定する。

この閾値θ２の求め方は次の通りである。画像入力の対
象物は、水平方向に複数並んでいて背景と対象物の濃度
値がそれぞれほぼ均一であることから、原画像、微分値
及びエツジ画像の水平方向の濃度変化は、それぞれ第３
図のＳｌ、Ｓ２’、Ｓ３−１０　＝ のようになる。そこで先ず、エツジ画像の適当なライン
について水平方向に値を調べ、値が「１」と「０」に変
化している箇所、即ちエツジの部分「１」とエツジでは
ない部分「０」　（対象物又は背景の部分）との境界部
を検出する。これは、制御部９の中央処理演算装置によ
り、エツジ画像蓄積部７のアドレスを指定して読出し、
比較することによって検出できる。上記境界部は、第３
図のＳ３におけるａｌ　＋　　ａ２　＋　ｂｌ　＋　ｂ
２　＋　　ｃｌ　＋０２の部分にあたる。次に成るエツ
ジ部分例えば第３図の８３におけるＡの部分の二つの境
界部分ａ１．ａ２に対応する原画像の画素の濃度値すな
わち第３図のＳｌにおけるｆａｎ、ｆａ２の大きさを比
、エツジ部分Ａでは、ｆ　ａｌ＞　ｆ　ａ２であること
を検知する。次のエツジ部分Ｂでは同様にエツジ両端ｂ
１．ｂ、、、に対応する原画像の濃度値ｆｂ１．ｆｂ２
を比べ、ｆｂｌ＜ｆ’ｂ２であることを検知する。した
がってエツジ部分ＡとＢの間の部分ＡＢは、原画像の濃
度値の低い谷部であることがわかる。また、同様にして
エツジ部分Ｂの両端ｂｌ、ｂ２では、ｆｂｌくｆｂ２、
次のエツジ部分Ｃの両端ＣＩ、Ｃ２ではｆｃｌ＜ｆｃ２
であるので、ＢとＣの間の部分ＢＣは、原画像の濃度値
の高い山部であることがわかる。上記動作は、制御部９
の中央処理演算装置によりエツジ画像のアドレスに対応
する原画像蓄積部２のアドレスを計算し、その内容を読
出して比較することによって実現することができる。原
画像の濃度値の高い山部は「１」、低い谷部は「０」と
するような値を閾値θ２として設定すれば、対象物と背
景を完全に分離するような最適な二値画像を得ることが
できる。そのために、エツジ部分とエツジ部分との間の
部分について、山部（例えば第３図の８３におけるＢＣ
部分）であれば濃度値の最大値を求め、谷部（例えば第
３図の８３におけるＡＢ部分）であれば濃度値の最小値
を求める。これを複数の山部、谷部について求め、「山
部の最大値」の集合の中の最小値と、「谷部の最小値」
の集合の中の最大値との中間値を閾値θ２とする。

（ステーツブ２４）「二値化」 ステップ２３で閾値θ２が設定されると、制御部９は二
値化回路５に閾値θ２をセットし、第１の切替器３を二
値化回路５側に切替制御し第２の切替器６を二値化画像
蓄積部８側に切替制御する。

更に原画像蓄積部２からデータ（原画像）を第１の切替
器３に出力させ二値化回路５を動作させる。

そうすると原画像は、第１の切替器３を通って二値化回
路５に直接入力され、ステップ２３で設定された閾値θ
２によって二値化され、更に第２の切替器６を通って二
値画像蓄積部８に最適な二値画像が蓄積される。

このように本実施例によれば、対象物が横に複数並んで
いて背景と対象物の濃度値がそれぞれほぼ均一であるよ
うな画像に対し、明るさが一定とは限らない場合であっ
ても、最適な二値化画像を得ることが出来る。二値画像
は、一般に処理が容易でかつ処理時間が短いために非常
に有効であり、ワーク判別、物体認識、欠損検出等の多
用途に用いることが可能である。

なお本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であ
るのは勿論である。

［本発明の効果］ 本発明によれば、アナログ映像信号をデジタル原画像に
変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器から出力さ
れるディジタル原画像を格納する原画像蓄積部と、この
原画像蓄積部に蓄積された原画像を微分しかっ二値化し
てエツジ画像を得る手段と、この手段で得られたエツジ
画像を格納するエツジ画像蓄積部と、このエツジ画像蓄
積部に格納されたエツジ画像と前記原画像蓄積部に格納
された原画像とに基づいて最適な二値化閾値を設定する
手段を備えたので、ナンバープレート中の文字（数字）
のように対象物が横に複数並んでいて背景と対象物の濃
度値がそれぞれほぼ均一であるような画像に対しては、
背景と対象の境界部すなわち最適な二値化スレショルド
値付近の濃度値領域の占める面積が大きかったり、画像
の明るさが一定でない場合であっても、最適な二値画像
を得ることのできる二値画像形成装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は同実施例の処理の流れを示すフロー図、第３図は
同実施例の要部の信号波形図である。 １・・・Ａ／Ｄ変換器、２・・・原画像蓄積部、３・・
・第１の切替器、４・・・微分回路、５・・・２値化回
路、６・・・第２の切替器、７・・・エツジ画像蓄積部
、８・・２値画像蓄積部、９・・・処理制御部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アナログ映像信号をデジタル原画像に変換するＡ／Ｄ変
   換器と、このＡ／Ｄ変換器から出力されるディジタル原
   画像を格納する原画像蓄積部と、この原画像蓄積部に蓄
   積された原画像を微分しかつ二値化してエッジ画像を得
   る手段と、この手段で得られたエッジ画像を格納するエ
   ッジ画像蓄積部と、このエッジ画像蓄積部に格納された
   エッジ画像と前記原画像蓄積部に格納された原画像とに
   基づいて最適二値化閾値を設定する手段とを具備したこ
   とを特徴とする。