JPH04189069A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、文字画像と写真画像が混在している文書画像
を対象として二値化処理等の画像処理を施す画像処理装
置に関する。

（従来の技術） 一般に、コード情報だけでなくイメージ情報も扱える画
像処理装置においては、スキャナなどの読取手段で読取
った画像に対し、文字や線図等のコントラストのある画
像は、固定閾値により単純二値化処理を行い、又、写真
などの階調を有する画像は、デイザ法などの疑似階調化
手法によって二値化処理を行っている。しかしながらこ
の二値化処理方法では、読取った画像情報に対して固定
閾値により単純二値化処理を行うと、文字、線画像の領
域は解像性が保存されるため画素劣化は生じないが、写
真画像の領域では階調性が保存されないために画質劣化
は生じた画像となる。

また一方、読取った画像を組織的デイザ法などで階調化
処理を行うと、写真゛画像の領域は階調性が保存される
ため画質劣化は生じないが、文字、線画像の領域では解
像性が低下するため画質が劣化したものとなる。

すなわち、スキャナ等で読取った画像情報に対して、単
一の二値化処理を施す場合には、特徴の異なる夫々の画
像領域における画質を同時に満足することは不可能では
ない。これは、各種の画像処理においても同様であり、
例えば、二値化画像の拡大・縮小処理においても、画像
の特徴にあった処理を施さないと画質が低下し、又、符
号化処理においても、画像の特徴にあった圧縮方式にて
処理を行ないと効率の悪いデータ圧縮となる。

従って、画像処理を施される画像情報に対しては、画像
の特徴に応じた領域に分離し、各画像領域に適応的な処
理を行うことが必須となっている。

そこで、従来、文字画像の解像性と写真画像の階調性を
同時に満足する方式として、画像平面内の局所領域での
画像の濃度（ここでは読取手段で読み取った画像信号レ
ベルを意味し、以下、この画像信号レベルを画像の濃度
と称す）の最大濃度差（△Ｄｍａｘ）を求め、この最大
濃度差（△Ｄｍａｘ）と判定閾値（Ｔｈ）とを比較する
ことにより、文字、線画像の領域と写真画像の領域に分
離し、各画像領域の特徴に応じて、二値化処理を切替る
方式が提案されている（例えば、特開昭５８−３３７４
号公報参照）。

しかしながら、この方式においては、文字画像の細かい
文字の内部などにおいては、所望の解像度を得ることが
できないために濃度の変化が小さくなるたため、写真画
像と誤判定して階調処理を施す場合があり、この場合、
文字画像の解像性が劣化してしまうといった欠点があっ
た。例えば、１０．５ボ位の文字の大きさでは、文字の
細部でも濃度差が大きく文字画像と判定されるが、５ポ
位の文字においては、細部は解像性まで正確に読取るこ
とが困難であるため、濃度変化が小さくなり、その結果
、文字画像を写真画像と誤判定して階調処・理を施すた
め、文字画像の劣化が生じるもこのように従来の画像処
理装置においては、文字画像と写真画像が混在する画像
に対して、文字画像に対する解像性及び写真画像に対す
る階調性を同時に満足させなから二値化処理するに際し
、所定範囲の画像の濃度差を用いて、文字画像と写真画
像とを識別する場合に、文字画像の細部において所定範
囲内に濃度変化が小さくなり、この領域が写真画像と誤
判定され、又、写真画像の濃度変化の大きな領域では、
文字画像と誤判定される場合がある。そのため、例えば
文字画像と誤判定された写真画像の場合には、文字画像
に適した二値化処理が施されるため、階調性の低下を招
いて著しい画質劣化が生し、又、写真画像と誤判定され
た文字画像の場合には、デイザ処理が施されるために解
像性の劣化が生じてしまうといった問題があった。

そこで本発明は、上記事情に基づいてなされたものであ
り、文字画像と写真画像との識別を確実に行い、文字画
像と写真画像が混在する画像に対して、文字画像に対す
る解像性及び写真画像に対する階調性を同時に満足させ
なから二値化処理を行い、高画質の画像を得ることので
きる画像処理装置を提供することを目的とするものであ
る。

本発明の上記目的を達成するために、第１の発明におい
ては、文字画像及び写真画像を有する画像情報における
注目画素を含む第１の範囲内の画像情報から前記注目画
素の画像としての第１の特徴情報を抽出する第１の抽出
手段と、この第１の抽出手段にて抽出された第１の特徴
情報を第１の閾値を用いて前記注目画素が構成する画１
象の種別を行う第１の判定手段と、前記注目画素を含む
前記第１の範囲とは異なる第２の範囲内の画像情報から
前記注目画素の画像としての第２の特徴情報を抽出する
第２の抽出手段と、この第２の抽出手段にて抽出された
第２の特徴情報に対し第２の閾値を用いて前記第１の判
定手段にて文字画像及び写真画像以外の画像と判定され
たものに対して前記注目画素が構成する画像の種別を判
定する第２の判定手段と具備した画像処理装置を提供す
るものである。

また第２の発明においては、文字画像と写真画像とか混
在する処理対象画像における注目画素を含む第１の範囲
内の画像情報から前記注目画素の画像としての第１の特
徴情報を抽出する第１の抽出手段と、この第１の抽出手
段にて抽出された第１の特徴情報を第１の閾値を用いて
前記注目画素が構成する画像を文字画像、写真画像又は
中間画像のいずれかに判別して第１の判別信号を出力す
る第］の判定手段と、前記注目画素を含む前記第１の範
囲とは異なる第２の範囲内の画像情報から前記注目画素
の画像としての第２の特徴情報を抽出する第２の抽出手
段と、この第２の抽出手段にて抽出された第２の特徴情
報を第２の閾値を用いて前記注目画素が構成する画像を
文字画像又は写真画像のいずれかに判別して第２の判別
信号を出力する第２の判定手段と、前記第１の判定手段
にて文字画像又は写真画像であると判定されものに対し
ては第１の判別信号を選択し前記第１の判定手段にて中
間画像と判別されたものに対しては前記第２の判定手段
で判定された第２の判別信号を選択する選択手段と、こ
の選択手段にて選択された判別信号に基づいて処理対象
画像に対して文字画像及び写真画像各々に対応した二値
化処理を施す処理手段とを具備した画像処理装置を提供
するものである。

（作用） 本発明の画像処理装置によって処理される画像情報は、
−射的に、文字画像の領域では、所定範囲内の濃度変化
が大きく、また、写真画像の領域では濃度変化が小さい
という特徴があるが、文字画像の細部における濃度変化
の小さい部分や写真画像における濃度変化の大きい部分
など、文字画像と写真画像とが同じような濃度変化を生
じる部分が存在する場合がある。しかしながら、このよ
うな濃度変化が生じた場合でも、写真画像においては、
濃度変化は連続的になり、文字画像の場合は、局所的な
濃度変化となる・。そこで、本発明においては、文字画
像並びに写真画像がともに存在するような濃度変化か生
じたものに関しては、中間画像であると判定し、この中
間画像に対しては、注目画素の種別を判定する際の所定
範囲を変化させて、再度、画像の種別の判定を行うよう
にしたものである。

（実施例） 以下、本発明の画像処理装置の一実施例につき図面を参
照しながら説明する。

第１図は、本発明の画像処理装置の構成を示す概略ブロ
ック図である。この画像処理装置においては、イメージ
スキャナ等の読取装置（図示せす）にて読取った画像情
報を例えば１画素当り８ビツトのディジタル・データと
して入力し、この入力データを二値化処理するものであ
る。この画像処理装置においては、３つのラインバッフ
ァｌａ。

ｌｂ、ｌｃと、これらラインバッフｙ　１　ａ　ｓ　１
　ｂ、ＩＣに接続された抽出手段（第１の抽出手段）２
並びに抽出手段（第２の抽出手段）５を有している。ラ
インバッファｌａ、ｌｂ、ｌｃは、スキャナ等で読取っ
た画像データを一時的に格納して、抽出手段２．５に対
し、列方向に数画素ずつ並列に入力するものである。

抽出手段２は、ラインバッフｙｌａｓ　ｘｂ、ＩＣから
所定のクロックに同期して画像データを入力し、その画
像データから注目画素を含む局所領域（ｍＸｍマトリッ
クス、例えば４Ｘ４マトリツクス）における最大濃度Ｄ
　ｍａｘｉと最小濃度Ｄ　ｍ１ｎｌの特徴情報を求める
ものである。この抽出手段２には、注目画素を含む局所
領域としての（ｍＸｍ）画素の領域にて、その画素の特
徴情報を求める場合、３ラインバッファｌａ、ｌｂ、Ｉ
Ｃから列方向にｍ画素分ずつ並列に画像データが入力さ
れる。

この抽出手段２で求められた最大濃度Ｄ■ａｘｌの特徴
情報２１と最少濃度Ｄ　ｍ１ｎｉの特徴情報２２とは、
減算器３に入力され、この減算器３によって最大濃度差
が求められる。

次に、減算器３から出力される最大濃度差信号３１は、
判定手段（第１の判定手段）４に入力される。この判定
手段４は、抽出手段２にて抽出された注目画素を含む局
所領域の画像の種類（文字画像、写真画像等）を判定す
るもので、最大濃度差信号３１を所定の閾値Ｔｈｌ、閾
値Ｔｈ２と比較し、この比較結果に応じて、画像の種類
を判定した画像判定信号４１を２ｂｉｔで出力するもの
である。例えば、この判定手段４は、入力された最大濃
度差信号３１が、閾値Ｔｈｌより大きければ注目画素は
文字画像であると判定し、画像判定信号４１として、文
字画像であることを示す“１１”を出力する。また、最
大濃度差信号３１が閾値Ｔｈ２より小さい場合には、注
目画素は写真画像であると判定し、画像判定信号４１と
して、写真画像であることを示す“００゛を出力する。

さらに、最大濃度差信号３１が、閾値Ｔｈｌより小さく
かつ閾値Ｔｈ２より大きい場合には、注目画素は中間画
像であると判定し、画像判定信号４１として“０１°を
出力するものである。

一方、抽出手段５においては、抽出手段２とは異なるマ
トリックスサイズ（ｎｘｎ　（ｎ＜ｍ）、例えば３Ｘ３
マトリツクス）にて、注目画素を含む領域の最大濃度Ｄ
■ａｘ２と最小濃度Ｄ　ｍ１ｎ２を算出し、最大濃度Ｄ
　ｔｓａｘ２の特徴情報５１と最小濃度Ｄ■ｉｎ２の特
徴情報５２を出力するものである。この特徴情報５１と
特徴情報５２とは、減算器６に入力され、この減算器６
によって最大濃度差信号６１が求められる。

次に、この減算器６から出力される最大濃度差信号６１
は、判定手段（第２の判定手段）７に入力される。この
判定手段７は、抽出手段５にて抽出された注目画素を含
む局所領域の画像の種類（文字画像、写真画像）を判定
するもので、最大濃度差信号６１を所定の閾値Ｔｈ３と
比較し、この比較結果に応じて、画像の種類を判定した
画像判定信号７１を１ｂｉｔで出力するものである。

例えば、この判定手段７は、入力された最大濃度差信号
６１が、閾値Ｔｈ３より大きければ注目画素は文字画像
であると判定し、画像判定信号７１として“１゛を出力
する。また、最大濃度差信号６１が閾値Ｔｈ３より小さ
い場合には、注目画素は写真画像であると判定し、画像
判定信号７１として“０”を出力する。

次に、判定手段４．７から出力された同一の注目画素の
画像判定信号４１．７１は、選択器（選択手段）８に入
力される。この選択器８においては、入力される画像判
定信号４１又は画像判定信号７１に対応して、二値化処
理する際に使用される閾値を選択するための閾値選択信
号８１を出力するものである。例えば、判定手段４から
入力された画像判定信号４１が“１１°　（文字画像）
の場合には、閾値選択信号８１として、文字画像である
ことを示す“１“を出力し、画像判定信号４１が“００
″　（写真画像）であるならば閾値選択信号８１として
、写真画像であることを示す“０゛を出力する。また、
画像判定信号４１が“０１゛（中間画像）である場合に
は、判定手段７から入力された画像判定信号７１をその
まま閾値選択信号８１として出力するものである。

そして、この選択器８から出力された閾値選択信号８１
は、選択器１２に入力される。この選択器１２には、固
定閾値等の第１の閾値を記憶した第１の閾値発生手段（
メモリ）１０とデイザ・マトリックス等の第２の閾値が
記憶された第２の閾値発生手段（メモリ）１１とが接続
されており、閾値選択信号８１が“１′つまり文字画像
である場合には、第１の閾値発生手段１０に記憶されて
いる第１の閾値１０１を出力し、又、閾値選択信号８〕
が０“つまり写真画像である場合には、第２の閾値発生
手段］１に記憶されている第２の閾値１１１が二値化処
理するための閾値として選択的に出力するものである。

そして、この選択器１２によって選択された閾値１２１
は、比較回路（二値化処理手段）に入力され、スキャナ
等て読取られた画像情報の二値化処理に利用される。

このような構成を有することにより、ラインバッファ１
ａ〜ＩＣから読出され、遅延手段９を介して所定のタイ
ミング分遅延して比較回路１３に導かれる画像情報９１
か、この比較回路１３にて、選択器１２によって選択さ
れた閾値１２１にて二値化処理が実行されるものである
。

次に、第１図に示した画像処理装置の一部の構成につい
てその概略を説明する。

まず第１に、抽出手段２の概略構成について第２図を参
照しながら説明を行う。

抽出手段２は上述した通り、ラインバッファ１８〜ＩＣ
から読出される画像情報の処理対象画像中の注目画素に
対して、第３図に示すように、その注目画素（斜線で示
す画素）を含む（４Ｘ４）画素の領域内における最大濃
度値と最小濃度値とをそれぞれ求めるものであり、セレ
クタ５　］、　ａ　。

６つの比較器５１ｂ〜５１ｇ並びにカウンタ５１ｈとか
ら構成されているものである。

しかしてこの抽出手段２においては、例えば第４図に示
す動作タイミングにて、ラインバッファ１ａ〜１ｃから
クロックＣＬＫに同期して列方向に４画素単位で順次入
力される（８ｂｉｔ／画素）画像情報をセレクタ５１ａ
を介して比較器５１．　ｂ、５１　ｃ、５１ｄ、５１．
ｅに順次分配するものである。尚、この列単位に入力さ
れる画像情報のセレクタ５１Ｈによる比較器５　ｌ　ｂ
、　５１　ｃ、　５１　ｄ、５１ｅへの分配は、クロッ
クＣＬＫを受けて動作する２ｂｉｔカウンタ５１ｈから
の選択信号５ＥＯ５ＳＥ】により動作制御して行なわれ
る。これらの比較器５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅは
、画像情報を４画素単位でそれぞれ列方向に比較し、そ
の列における最大濃度と最小濃度とをそれぞれ求めるも
のである。さらに、比較器５１ｆ、５１ｇは、比較器５
１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅからの信号をＥＤＧ　１
のタイミングで入力し、列方向にそれぞれ求めた最大濃
度値と最小濃度値とを行方向に比較し、その中での最大
濃度値と最小濃度値をそれぞれ求めるものである。

以上の処理により、第３図に示す（４Ｘ４）画素の領域
内における最大濃度値ＤＩＩｌａｘと最小濃度値Ｄ　ｗ
ｉｎがそれぞれ求められ、ＥＤＧ２のタイミングで出力
されるものである。

このようにして抽出手段２にて抽出された最大濃度値Ｄ
ＩＩｌａｘと最少濃度値Ｄ　ｗｉｎは、減算器３に入力
されて、この減算器３によって、注目画素の第１の特徴
情報である最大濃度差 △Ｄｍａｘ　　−Ｄｍａｘ　　−Ｄｍｉｎか求められる
ものである。

また抽出手段５に関しては、」二連した通り、注目画素
を含む局所領域として（３Ｘ３）画素の領域について、
その画素の特徴情報を求めること以外は、抽出手段２と
全く同じ作用を行うものであり、ラインバッファ１ａ〜
ＩＣから入力される列方向の画素数が異なるだけで、基
本的には同じ構成を有している。そこで、（３Ｘ３）画
素の領域に関しても、上述したのと同様の処理が実行さ
れることにより、抽出手段５によって特徴量情報である
最大濃度差△Ｄ　ｗａｘが算出される。

次に、第１及び第２の閾値メモリ１０．１１に記憶され
ている閾値について説明する。

第１の閾値メモリ１０に記憶されている文字画像の二値
化処理に用いられる第一の閾値は、固定閾値である定数
Ｃである。これに対し、写真画像を二値化処理するため
に用いられる第２の閾値は、例えば第５図に示すような
デイザパターン情報（デイザマトリックス）として与え
られているものである。このような閾値Ｃ（第１の閾値
）またはデイザパターンにより示される閾値（第２の閾
値）が、判定手段４．７並びに選択器８を介して判定さ
れた識別判定結果に基づいて、選択器１２を介して選択
的に抽出され、文字画像又は写真画像に対応した二値化
処理が行なわれる。

以上説明した通り、本発明の画像処理装置においては、
注目画素を含む第１の範囲内の画像情報から、抽出手段
２”にて（ｍ　Ｘ　ｍ）マトリックスでの最大濃度Ｄｉ
ａｘｌ、最少濃度Ｄ　ｍ１ｎ２を算出する。

さらに、これらの濃度値から最大濃度差△Ｄｍａｘｌを
算出し、判定手段４によって、この濃度差△ＤＩＩｌａ
ｘｌをある閾値Ｔｈｌ、Ｔｈ２　（Ｔｈｌ＞Ｔｈ２）と
、下記に示すような比較を行う。

△Ｄｍａｘｌ＞　Ｔ　ｈ　１　・・−−（１）Ｔｈｌ≧
△ＤｒＡａｘｌ＞Ｔｈ　２・−−−−−（２）△Ｄ　Ｉ
Ｉａｘｉ≦Ｔ　ｈ　２−・−（３）すなわち、式（１）
で示すように、閾値Ｔｈｌより最大濃度差△Ｄ　ａａｘ
Ｌが大きいときは文字画像、又、式（３）で示すように
閾値Ｔｈ２より最大濃度差が△ＤＩＩｌａｘが小さい場
合は写真画像とする。

さらに、式（２）で示すように最大濃度差△Ｄ１１ａｘ
１が閾値Ｔｈｌより小さくて、閾値Ｔｈ２より大きいと
きは中間画像と判定する。

そして、上記比較の結果、文字画像と判定された場合に
は、文字画像の解像性を保持するような二値化処理であ
る固定閾値Ｃで二値化を行う。又、上記比較の結果、写
真画像であると判定された場合には、写真画像としての
階調性を保持するようなデイザ処理を施すものである。

そして、上記比較の結果、中間画像であると判定された
場合には、マトリックスサイズをｎＸｎ（ｍ　＞　ｎ　
）に変更して、抽出手段５並びに減算器６によって算出
した濃度差Ｄ　ｍａｘ２に対して、判定手段７にて閾値
Ｔｈ３と比較して、文字画像又は写真画像であると判定
した判定結果によって処理される。すなわち、この判定
手段７では、下記（４）、（５）式に示す通り、濃度差
Ｄ　ｔｂａｘ２が閾値Ｔｈ３より大きければ文字画像と
判定し、閾値Ｔｈ３より小さければ写真画像と判定する
。

△ＤＩＩａｘ２　　＞　　Ｔｈ’１−−（４）△Ｄ　＋
ｔａｘ２　　≦　Ｔ　ｈ　３−・・−・（５）この比較
においては、写真画像の場合には、濃度変化が連続的に
変化しているため、所定範囲を小さくすると濃度差もそ
れに応じて小さくなるが、文字画像の場合には、濃度変
化が小さくても局所的なものであるため、所定範囲を変
更しても濃度差の相違は小さい。そのため、従来、文字
画像と写真画像の分離が困難だった領域においても、文
字画像と写真画像の分離が容品に行うことができ、文字
画像と写真画像の誤判定を減少させ、文字／写真混在原
稿の画質を向上させるものである。

この結果、本発明の画像処理装置においては、文字画像
と写真画像とを正確に判定することができ、複数種類の
情報が存在する文書画像においても、文字画像について
は解像性を良く保ったままで二値化処理することができ
、また写真画像については階調性を保存して二値化する
ことができる。

尚、本発明の画像処理装置においては、上記実施例に限
定されるものではなく、例えば、判定手段にて判定され
る局所領域は、（４Ｘ４）並びに（３Ｘ　３）のマトリ
ックスサイズに限定されるものではなく、処理対象画像
に応じて可変設定するように装置を構成することができ
る。また、閾値に関しても、特に限定されるものではな
く、写真画像の二値化処理に用いられるデイザパターン
並びにデイザマトリックスの大きさも同様である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の画像処理装置においては、
文字画像と写真画像とが混在するような領域に関して、
文字画像と写真画像との識別を確実に行い、文字画像に
対する解像性及び写真画像に対する階調性を同時に満足
させなから二値化処理を行い、高画質の画像を得ること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる画像処理装置を示す
概念構成ブロック図、第２図は第１図に示した画像処理
装置の抽出手段の構成例を示す図、第３図は画像処理に
おける画像領域の概念を示す図、第４図は第１図に示す
画像処理装置の処理動作のタイミングを示す図、第５図
は写真画像を二値化処理するためのデイザ・パターンの
例を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）文字画像及び写真画像を有する画像情報における
   注目画素を含む第１の範囲内の画像情報から前記注目画
   素の画像としての第１の特徴情報を抽出する第１の抽出
   手段と、 この第１の抽出手段にて抽出された第１の特徴情報に対
   し第１の閾値を用いて、前記注目画素が構成する画像の
   種別を行う第１の判定手段と、前記注目画素を含む前記
   第１の範囲とは異なる第２の範囲内の画像情報から前記
   注目画素の画像としての第２の特徴情報を抽出する第２
   の抽出手段と、 この第２の抽出手段にて抽出された第２の特徴情報に対
   し第２の閾値を用いて、前記第１の判定手段にて文字画
   像及び写真画像以外の画像と判定されたものに対して、
   前記注目画素が構成する画像の種別を判定する第２の判
   定手段と、 を具備したことを特徴とする画像処理装置。
2. （２）文字画像と写真画像とが混在する処理対象画像に
   おける注目画素を含む第１の範囲内の画像情報から前記
   注目画素の画像としての第１の特徴情報を抽出する第１
   の抽出手段と、 この第１の抽出手段にて抽出された第１の特徴情報を第
   １の閾値を用いて、前記注目画素が構成する画像を文字
   画像、写真画像又は中間画像のいずれかに判別して第１
   の判別信号を出力する第１の判定手段と、 前記注目画素を含む前記第１の範囲とは異なる第２の範
   囲内の画像情報から前記注目画素の画像としての第２の
   特徴情報を抽出する第２の抽出手段と、 この第２の抽出手段にて抽出された第２の特徴情報を第
   ２の閾値を用いて、前記注目画素が構成する画像を文字
   画像又は写真画像のいずれかに判別して第２の判別信号
   を出力する第２の判定手段と、 前記第１の判定手段にて文字画像又は写真画像であると
   判定されものに対しては第１の判別信号を選択し、前記
   第１の判定手段にて中間画像と判別されたものに対して
   は前記第２の判定手段で判定された第２の判別信号を選
   択する選択手段と、この選択手段にて選択された判別信
   号に基づいて、処理対象画像に対して文字画像及び写真
   画像各々に対応した二値化処理を施す処理手段と、を具
   備したことを特徴とする画像処理装置。