JPH03208468A - 画像２値化方法 - 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、イメージスキャナ及び図形読取り装置等の画
像入力手段における画像２値化方式に関わり、特にシェ
ーディング補正処理を伴う画像２値化方式に関する。

［従来の技術］ 従来、画像信号を２値化する場合、例えば原稿レベルの
ピーク値を抵抗分割してスレッショルドレベルを決定し
たり、原稿レベルのピーク値に基づきＦＥＴ等のゲイン
をコントロールすることにより画像信号のレベルを所定
のスレッショルドレベルに合わせることがなされている
。

しかし、これらの画像２値化方式では、イメージセンサ
の感度及び光源の出力等のバラツキに起因したシェーデ
ィングの影響を排除することができない。

一方、白基準板を読み取った信号に基づいて画像信号の
シェーディング補正を行なうことは、従来から行なわれ
ているが、画像信号を２値化する場合、白基準板のレベ
ルと原稿のレベルとが相違して最適なスレッショルドレ
ベルを決定するのが難しい。

そこで、例えば前画素レベル及び前スレッシロ）Ｌｔ　
Ｐレベル等ヲ参照して現スレッショルドレベルをカウン
タ等によってダイナミックに変化させる方式、現画素の
周囲のｎＸｎ画素の多値データを参照して−ａＸ／Ｗｉ
ｎ演算又はテーブル等によりスレッショルドを決定する
方式、及び原稿レベルのピーク値に追従するピークフォ
ロワ回路の放電時定数の調整によりシェーディング補正
機能を付加した方式等も知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これらの方式のうち、前二者は専用ＬＳ
Ｉ及び周辺タイミング回路が必要になる等、回路が複雑
化し且つ高価になるという欠点があり、後者は時定数の
選択が難しく、複数のピーク値に正確に追従することが
困難である。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたちのであって
、シェーディング波形を考慮した適切な２値化処理が可
能で、しかも回路構成が簡単な画像２値化方式を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る画像２値化方式は、白基準板を読取ってシ
ェーディング波形及びそのピーク値を保持したのち、原
稿を読取って画像信号を得ると共に前記画像信号のピー
ク値を保持し、前記シェーディング波形を、前記シェー
ディング波形のピーク値と前記画像信号のピーク値とに
基づいて修正し、この修正されたシェーディング波形で
前記画像信号を補正したのち、前記補正された画像信号
を所定の閾値で２値化することを特徴とする。

［作用コ 本発明によれば、原稿の読取りに先立ち、白基準板を読
み取って得られたシェーディング波形を、そのピーク値
と原稿ピーク値とに基づいて修正するので、シェーディ
ング波形を原稿白レベルに適合させることができる。そ
して、この修正されたシェーディング波形によって画像
信号を補正することにより、シェーディングが除去され
ると共に、画像信号の振幅を常に一定の値にすることが
できる。このため、閾値の設定が容易になる。

また、本発明では、シェーディング波形及び画像信号に
対するゲイン調整がその処理の中心となり、スレッシｅ
ルドレベル決定のための演算を必要としないため、簡単
な回路で実現することができる。

なお、原稿ピーク値を複数のサンプルデータに基づいて
決定することにより、原稿の画像パターンによって、万
一、正しい原稿ピーク値が得られなかった場合でも、他
のサンプルデータによって正しい原稿ピーク値を推定す
ることができるので、２値化の信頼性を高めることがで
きる。

また、補正された画像信号を２値化する際に、２つの閾
値で量子化することにより、白画像中の黒の細線、黒画
像中の白の細線、薄い黒及び黒ずんだ白等のレベルを、
前記２つの閾値の内の少なくとも一方で検出することが
できる。そして、その検出結果である量子化パターンと
前画素の量子化パターン及び２値化結果とに基づいて現
画素を２値化することにより、上述した細線等について
も正確に２値化することができる。

［実施例コ 以下、添付の図面に基づいて本発明の実施例について説
明する。

第１図は、本発明の実施例に係る画像２値化方式を実施
するための画像処理装置の構成を示したブロック図であ
る。

画像入力回路１は、ラインイメージセンサ及び同期信号
発生回路等により構成されたもので、マイクロコンピュ
ータ２によって制御され、原稿３及び白基準板４を読取
り、画像信号ｖＩ＠を出力する。この画像信号ｖ１は、
増幅器５を介してＡ／Ｄ変換器６に入力されている。Ａ
／Ｄ変換器６は、白基準板４の読取り時はシェーディン
グ波形ＶｓをＡ／Ｄ変換し、原稿３の読取り時は画像信
号ＶｌｆｉをＡ／Ｄ変換する。このＡ／Ｄ変換器８の出
力は、シェーディングメモリ７に供給されている。

シェーディングメモリ７は、シェーディング波形Ｖｓを
保持するもので、データバス１ｏを介してマイクロコン
ピュータ２とデータの授受が行なえるようになっている
。また、このシェーディングメモリ７の出力は、Ｄ／Ａ
変換器１１及び増幅器１２を介して切替スイッチＳｗＩ
のＢ端子に供給されている。切替スイッチＳＷＩのＡ端
子には、後述するシェーディング波形Ｖｓのピーク値ｖ
ｓｐが与えられるようになっている。切替スイッチＳＷ
Ｉは、増幅器１２の出力とシェーディングピーク値ＶＳ
ｐとを切替えてＡ／Ｄ変換器６の基準電圧端子に供給す
る。

一方、増幅器５の出力はピークフォロワ回路１３にも供
給されている。ピークフォロワ回路１３は、リセット信
号ＲＥＳによってリセットされたのち、増幅器５の出力
ピーク値を保持する。ピークフォロワ回路１３の出力は
切替スイッチＳ　Ｗ　２のＢ端子に供給されている。切
替スイッチｓｗ２のＡ端子には増幅器５の出力が直接与
えられている。切替スイッチＳＷ２はピークフォロワ回
路１３と増幅器５の出力とを選択して、その出力をＡ／
Ｄ変換器１４に供給する。Ａ／Ｄ変換器１４の基準電圧
端子には、シェーディングピーク値Ｖ８Ｐと固定電圧Ｖ
。とが切替スイッチｓｗ３で切替えられて選択的に与え
られるようになっている。Ａ／Ｄ変換器１４の出力はデ
ータバス１ｏを介してマイクロコンピュータ２に供給さ
れている。

また、Ａ／Ｄ変換器１４の出力及びデータバス１０上の
データは、Ｄ／Ａ変換器１５に取り込めるようになって
いる。Ｄ／Ａ変換器１５は、固定電圧Ｖ。を基準電圧と
して入力データをＤ／Ａ変換し、その出力を増幅器１６
を介してＤ／Ａ変換器１１の基準電圧端子に与えるもの
となっている。

更に、マイクロコンピュータ２がらデータバス１０を介
して与えられるシェーディングピーク値ｖｓｐのデータ
は、固定電圧Ｖｃを基準電圧とするＤ／Ａ変換器１７に
与えられ、ここでＤ／Ａ変換されたのち、増幅器１８を
介して切替スイッチＳ　Ｗ　ｒ　、Ｓ　Ｗ３の各Ａ端子
に供給されている。なお、切替スイッチＳＷ１．ｓｗ２
．ｓｗ３は、夫々マイクロコンピュータ２からの切替信
号ＣＩ＋Ｃ２，Ｃ３により切替え制御される。

また、Ａ／Ｄ変換器６の出力は、２つの比較器２１．２
２の各一方の端子にも供給されている。

比較器２１．２２の他方の端子には、夫々マイクロコン
ピュータ２からスレッショルドレベルＴｕ＋ＴＬが与え
られている。比較器２１．２２の出力はパターン判定回
路２３に入力されている。パターン判定回路２３は、比
較器２１．２２の出力と内部に保持された前画素につい
ての上記比較器２１．２２の出力及び２値化結果とに基
づいて２値化出力を決定し出力する。

次に上記のように構成された本実施例に係る画像処理装
置の動作について説明する。

画像処理は、白基準板４によるシェーディング波形の取
り込み、用紙搬送前のイニシャライズ、及び画像データ
の２値化の順に行なわれる。

第２図はシェーディング波形の取り込み処理を示すフロ
ーチャートである。

先ず、マイクロコンピュータ２は切替スイッチｓｗ２．
ｓｗ３を夫々端子Ｂに接続する（ステップＳ、）。続い
て、マイクロコンピュータ２がら画像入力回路１に白基
準板４の読取りのためのトリガをかける（ステップ５１
２）。これにより、画像入力回路１によって白基準板４
が読み取られ、ピークフォロワ回路工３にシェーディン
グ波形のピーク値ＶＳＰが保持される。このピーク値ｖ
ｓｐは、Ａ／Ｄ変換器１４で固定電圧Ｖ０を基準電圧と
し”ｌ：Ａ／Ｄ変換されたのち、マイクロコンピュータ
２にリードされ（ステップＳ　１３）　、Ｄ　／　Ａ変
換器１７にセットされる（ステップｓ、４）。続いて、
切替スイッチＳＷ１が端子Ａに接続され（ステップ５１
５）、ピーク値ＶｓＰがＡ／Ｄ変換器６の基準電圧とし
て与えられる。

再びマイクロコンピュータ２がら画像入力回路１にシェ
ーディング波形の読取りのためのトリガをかけ、白基準
板４を読み取り（ステップＳ　ｔｏ）、Ａ／Ｄ変換器６
でＡ／Ｄ変換する。このとき、Ａ／Ｄ変換器６の基準電
圧としてシェーディング波形のピーク値Ｖ８Ｐが与えら
れているので、Ａ／Ｄ変換出力は、第５図にＶｓで示す
ように、ピーク値がフルレンジ［例えば８ビツトの場合
には（ＦＦ）ｈ］となるダイナミックレンジが確保され
た最大振幅のシェーディング波形データとなる。

このデータはシェーディングメモリ７に記憶されると共
に、図示しない他のメモリにもコピーされる（ステップ
５１７）。また、シェーディングメモリ７はマイクロコ
ンピュータ２からリード／ライトすることも可能である
ため、必要があればデータに補正をかけるようにしても
よい。

続いて、第３図に示す用紙搬送前のイニシャライズ処理
が行なわれる。

即チ、先ずマイクロコンピュータ２は切替スイッチＳＷ
１を端子Ｂに、また切替スイッチＳ　Ｗ　３を端子Ａに
接続する（ステップＳ２．）。次に、Ｄ／Ａ変換器１５
に原稿ピーク値Ｖｐのイニシャルデータをセットする（
ステップ８２２）。即ち、１ライン目では原稿ピーク値
Ｖｐがどのような値になるか不明であるため、イニシャ
ルデータとして予め予想される値を使用する。次に、ピ
ークフォロワ回路１３をリセットすると共に、切替スイ
ッチＳ　Ｗ　５１を端子Ａにセットする（ステップ５２
３）。

次に、画像データの２値化処理が開始される。

この処理のフローチャートを第４図に示す。

先ず、マイクロコンビニ−タ２からのスタートトリガに
よって用紙の搬送がスタートされる（ステップ８３１）
。同時に比較器２１．２２に夫々スレッシｅルドレベル
ＴＬＩ＝ＴＬがセットサレる（ステップ５３２）。

続いて、画像入力回路１から画像信号Ｖ２．．が順次読
み込まれ、Ａ／Ｄ変換器６において規定のサンプリング
周期でＡ／Ｄ変換が行なわれる（ステップ５３３）。こ
のとき、Ａ／Ｄ変換変換器基準電圧端子にはシェーディ
ング波形ｖ８ｍが与えられる。

このシェーディング波形ＶＳＩは、シェーディングメモ
リ７から読み出されたシェーディング波形ｖｓを、原稿
ピーク値ＶＰ（１ライン目ではイニシャルデータ）を基
準電圧として与えてＡ／Ｄ変換することによって求めら
れたもので、第５図にＶＢ２で示すように、シェーディ
ング波形ＶｓをＶ　ｐ　／　Ｖ　ｔａｐだけ振幅修正し
たものである。したがって、シェーディング波形ｖ、１
ｍを基準電圧としてＡ／Ｄ変換された画像信号ｖｌイは
、第６図にＶｌｖｔ８で示すように、シェーディングが
補正され、且つピーク値がフルレンジ［例えば８ビツト
の場合（ＦＦ）ｈ　］となるダダイナミックレンが確保
された最大振幅の信号となる。これより、シェーディン
グの影響、並びに白基準板と原稿とのレベル差が排除さ
れ、２値化のスレッシロルドレベルの設定が容易になる
。

次に、この信号は比較器２１．２２において、第５図に
示すように、２つのスレツシールドレベルＴｕ、Ｔｔに
よって量子化される。パターン判定回路２３では、比較
器２１．２２からの量子化出力が“００”のときは“Ｏ
”１１”のときは“１”を出力し、“０１”のときは、
前画素の量子化パターンを参照し、“００”のとき“１
”“１１”のとき“０”０１”のとき前画素の２値化デ
ータを夫々２値化データとして出力する。

これにより、第５図に示すように、薄い黒及び黒ずんだ
白、又は白背景中の黒細線及び黒背景中の白細線のよう
に画像信号のレベルが周囲の明度の影響を受は易い場合
でも、正確な２値化を行なうことができ−る（ステップ
８３３）。

１ライン分の２値化が終了したら（ステップ５３４）、
切替スイッチＳＷ２を端子Ｂにセットし、ピークフォロ
ワ回路１３に保持された原稿レベルのピーク値Ｖｐを、
ｖｓｐを基準電圧としてサンプリングする（ステップＳ
　３６）。続いてピークフォロワ回路１３をリセットす
ると共に、切替スイッチＳＷ２を端子Ａにセットする（
ステップ５３８）。

そして、次のラインの読取りの際に使用される原稿ピー
ク値Ｖｐを決定し、これをＤ／Ａ変換器１５にセットす
る（ステップ５３７）。これを原稿が全て読み取られる
まで繰り返す（ステップ５３８）。

このように、本実施例の回路によれば、Ａ／Ｄ変換器６
，１４及びＤ／Ａ変換器１１の基準電圧を変えることに
より、シェーディング波形及び画像信号に対するゲイン
調整を行い、画像信号Ｖ、□の振幅を正規化しているの
で、周囲の画素を参照してスレッシールドレベルをダイ
ナミックに変動させる従来の方式よりも回路構成が簡単
であり、しかもシェーディングを確実に除去することが
できるという利点がある。

なお、以上の処理では、原稿ピーク値Ｖｐが得られる位
置に白画素があることを前提としたが、その位置に黒画
素がある場合には、正しい原稿ピーク値Ｖｐを得ること
ができない。したがって、原稿ピーク値Ｖｐは１ライン
のデータだけで決定するのではなく、数ラインのデータ
を参照して決定するのが好ましい。

また、原稿ピーク値Ｖｐを決定するため、１ラインの画
像データのうちの複数のデータをサンプリングし、これ
らサンプリングデータを参照して原稿ピーク値Ｖｐを決
定するようにしても良い。

この処理を第８図に示す。

即ち、スタートトリガをかけて用紙の搬送をスタートさ
せたのち（ステップ５４１）、水平同期信号がＯＮ状態
でないときに（ステップＳ４□）、画像信号Ｖｌｔ＋の
Ａ／Ｄ変換及び２値化と同時に、規定時間毎に切替スイ
ッチＳＷ２及びＡ／Ｄ変換器１４を介して図示しないメ
モリに画像信号Ｖｌｆ、ｋ（ｋ＝１〜ｍ）をサンプリン
グする（ステップ５４３）。１ラインのサンプリングが
終了したら（ステップ５４４）、切替スイッチＳＷ２端
子Ｂにセットして、ピークフォロワ回路１３に保持され
た原稿ピーク値Ｖｐを、ｖｓｐを基準電圧としてサンプ
リングする（ステップ５４６）。そして、ピークフォロ
ワ回路１３をリセットすると共に、切替スイッチＳＷ２
を端子Ａにセットする（ステップ５４８）。続いて、原
稿ピーク値Ｖｐを次のように決定し、Ｄ／Ａ変換器１５
にセットする。これを用紙が終了するまで続行する（ス
テップ５４８）。

第７図は原稿ピーク値Ｖｐ決定方法の一例を示す図であ
る。

先ず、サンプルデータＶｌｎｋとこれに対応した位置の
シェーディングデータＶｓｋの比の分布を調べる（ステ
ップＳＩ５．）。そして、ｖＰ／ｖｓｐが、第８図に示
すように、Ｖｌに／ＶＥｌｋの値の最も大きなグループ
ｇに含まれるかどうかを調べ（ステップＳ５□）、もし
含まれない場合には、グループｇの代表値ａとＶｓＰと
の積を原稿ピーク値Ｖｐとする（ステップ５５３）。こ
の処理により、ピークフォロワ回路１３に正しい原稿ピ
ーク値Ｖｐが得られない場合でも、支障のない処理を行
なうことができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、白基準板を読み取
って得られたシェーディング波形を、そのピーク値と原
稿ピーク値とに基づき修正し、更に修正されたシェーデ
ィング波形によって画像信号を補正したのちに２値化を
行なうようにしたので、白基準板のレベルと原稿白レベ
ルとの間の不一致が是正されると共に、シェーディング
が除去されて、適切な閾値による２値化を行なうことが
できる。

また、本発明によれば、シェーディング波形及び画像信
号に対するゲイン調整を中心とした処理が行われるので
、回路構成が簡単であるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る画像処理装置のブロック
図、第２図は同装置におけるシェーディング波形の取込
処理の流れ図、第３図は同装置におけるイニシャライズ
処理の流れ図、第４図は同装置における画像データの２
値化処理の流れ図、第５図は同装置の動作を示す波形図
、第６図及び第７図は原稿ピーク値の決定方法の一例を
示す流れ図、第８図は同決定方法においてサンプリング
されたデータの分布を示すグラフ図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）白基準板を読取ってシェーディング波形及びその
   ピーク値を保持したのち、原稿を読取って画像信号を得
   ると共に前記画像信号のピーク値を保持し、前記シェー
   ディング波形を、前記シェーディング波形のピーク値と
   前記画像信号のピーク値とに基づいて修正し、この修正
   されたシェーディング波形で前記画像信号を補正したの
   ち、前記補正された画像信号を所定の閾値で２値化する
   ことを特徴とする画像２値化方式。
2. （２）前記画像信号のピーク値を、前記画像信号の複数
   のサンプルデータを参照して決定することを特徴とする
   請求項１に記載の画像２値化方式。
3. （３）前記補正された画像信号を２つの閾値で量子化し
   、その量子化パターンと前画素の量子化パターン及び２
   値化結果とに基づいて現画素を２値化することを特徴と
   する請求項１に記載の画像２値化方式。