JPH04257980A - 画像二値化方式 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像二値化方式、特に文
字や記号などを含む文書を光学的に読み取る文書読取装
置における画像二値化方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、文書などのドキュメントを読
み取る文書読取装置が周知であり、近年の情報量の増大
と共に文書読取装置の高速化が求められている。文書読
取装置により光学的に読み取られた画像は蓄積、伝送乃
至印刷されるが、いずれの処理においても白あるいは黒
に二値化したほうがコストやスピードの点で有利なため
、二値化処理が広く行われている。そして、装置の高速
化にともない、読み取られた画像を逐一確認することが
困難となり、薄パターンも確実に二値化できる方式の開
発が要望されている。

【０００３】光学手段により読み取られた画像信号を白
あるいは黒に二値化する方式としては、読み取った画像
信号を予め定められた基準値と比較し、その大小関係か
ら二値信号を得る固定閾値方式と、読み取った画像の二
値化すべき画像とその周囲の画素との明るさの差を求め
、その差がある基準値を超えたか否かにより、二値化す
る適応二値化方式の２方式が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固定閾
値方式においては、入力画像の種類に応じその都度閾値
を代える必要があり、多種類の文書を高速に読み取るこ
とができないという問題があった。また、適応二値化方
式においては、隣接画素との差を求めた結果、用紙に含
まれる背景ノイズが強調され、この結果二値化された画
像に粒状のノイズパターンが含まれることとなり、二値
化されたパターンを判読し難い問題があった。

【０００５】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、多種類かつ薄パターンの文書をも高速かつ確
実に二値化することができる画像二値化方式を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の画像二値化方式は、入力多値画像情
報の所定領域内における縦、横、斜め各方向のエッジ成
分を抽出するエッジ成分抽出ステップと、抽出された各
エッジ成分のうち、最大絶対値を有するエッジ成分を選
択する選択ステップと、選択されたエッジ成分と所定の
基準値とを比較する比較ステップと、比較結果に応じて
白、あるいは黒画像情報に変換する変換ステップとを有
することを特徴とする。

【０００７】また、上記目的を達成するために、請求項
２記載の画像二値化方式は、入力多値画像情報の所定領
域内における縦、横、斜め各方向のエッジ成分を抽出す
るエッジ成分抽出ステップと、抽出された各エッジ成分
と所定の基準値とを比較する比較ステップと、各エッジ
成分の比較結果の論理和を演算する演算ステップと、論
理和に応じて白、あるいは黒画像情報に変換する変換ス
テップとを有することを特徴とする。

【０００８】更に、上記目的を達成するために、請求項
３記載の画像二値化方式は、入力多値画像情報の所定領
域内における縦、横、斜め各方向のエッジ成分を抽出す
るエッジ成分抽出ステップと、抽出された各エッジ成分
のうち、最大絶対値を有するエッジ成分を選択する選択
ステップと、入力多値画像情報に選択エッジ成分及び所
定のディザ信号を付加する付加ステップと、選択エッジ
成分及びディザ信号が付加された入力画像情報と所定の
基準値とを比較する比較ステップと、比較結果に応じて
白、あるいは黒画像情報に変換する変換ステップとを有
することを特徴とする。

【０００９】更に、上記目的を達成するために、請求項
４記載の画像二値化方式は、入力多値画像情報の所定領
域内における縦、横、斜め各方向のエッジ成分を抽出す
るエッジ成分抽出ステップと、抽出された各エッジ成分
のうち、最大絶対値を有するエッジ成分を選択する選択
ステップと、この選択ステップにていずれか一のエッジ
成分のみが選択されなかった場合に入力多値画像情報と
所定の基準値とを比較する比較ステップと、比較結果に
応じて白、あるいは黒画像情報に変換する変換ステップ
とを有することを特徴とする。

【００１０】

【作用】このように、本発明はまず入力多値画像情報の
所定領域内における縦、横、斜め各方向のエッジ成分を
抽出する。すなわち、原稿上のほとんどの文字や記号は
局部的にみれば縦、横、斜めの直線から成り立っている
ことに着目し、縦、横、斜めの各方向のエッジを抽出す
ることにより、文字や記号などのパターンの有無を判別
するのである。そして、請求項１記載の画像二値化方式
においては抽出された各エッジ成分のうち、最大絶対値
を有するエッジ成分を選択して所定の基準値と比較する
ことにより、この方向に文字や記号パターンが存在する
か否かを判別し、白あるいは黒画像情報に変換する。

【００１１】また、請求項２記載の画像二値化方式にお
いては、抽出された各エッジ成分をそれぞれ所定の基準
値と比較し、その論理和を演算することにより、いずれ
の方向に文字や記号パターンが存在しているかを判定し
、白あるいは黒画像情報に変換するものである。

【００１２】更に、請求項３記載の画像二値化方式にお
いては、抽出された各エッジ成分のうち、請求項１と同
様に最大絶対値を有するエッジ成分を選択して文字や記
号パターンが存在する方向を判別し、この選択されたエ
ッジ成分と予め定められたディザ信号（高周波雑音信号
）を入力多値画像情報に付加して所定の基準値と比較す
ることにより、中間調を擬似的に白あるいは黒の二値レ
ベルで表現する。

【００１３】更に、請求項４記載の画像二値化方式にお
いては、抽出された各エッジ成分のうち、最大絶対値を
有するエッジ成分を選択するが、この二値化すべき画素
と周囲画素とが同一の明るさ情報を有する場合、いずれ
か一のエッジ成分を選択することは不可能となるが、こ
のような場合にはエッジによる二値化処理は行わず、通
常の入力多値画像情報の明るさに基づく二値化処理を行
うものである。

【００１４】

【実施例】以下、図面を用いながら本発明に係る画像二
値化方式の好適な実施例を説明する。

【００１５】第１実施例 図１には本発明の第１実施例の構成ブロック図が示され
ている。図において、光源２からの光は、図中矢印方向
に移動する原稿１の表面で反射され、集光レンズ３を経
て一次元撮像素子４上に結像される。ここで、光源２と
しては蛍光灯や複数の発光ダイオードを一次元配列した
ＬＥＤアレイ等を用いることができる。一次元撮像素子
４では各画素に入力された光をその明るさに応じて電気
信号に変換し、各画素信号を順次出力する。

【００１６】一次元撮像素子４から出力された多値画像
信号はＡ／Ｄ変換器５に入力し、ディジタル信号に変換
される。そして、ディジタル信号に変換された多値画像
信号は縦、横、斜め各方向のエッジ成分を抽出するため
のエッジ抽出回路６〜９に入力される。

【００１７】ここで、エッジ抽出回路６〜９はそれぞれ
一次元撮像素子４の配列方向を基準として０°、４５°
、９０°、１３５°の各方向におけるエッジを抽出する
ものであり、図２には０°方向のエッジ成分を抽出する
エッジ抽出回路６の回路構成が示されている。

【００１８】図２において、エッジ抽出回路６に入力さ
れたディジタル画像情報は一次元撮像素子４の素子数と
同一段数を有するシフトレジスタ１０１に入力される。 このシフトレジスタ１０１の出力は同一段数を有するシ
フトレジスタ１０２に入力されシフトレジスタ１０２の
出力は同一段数を有するシフトレジスタ１０３に入力さ
れ、以下同様にして順次シフトレジスタ１０５まで接続
されている。

【００１９】そして、シフトレジスタ１０１のａ段及び
ｂ段に格納されたディジタル画像情報は加算器１０６に
入力され、ａ＋ｂが出力される。一方、シフトレジスタ
１０１のｃ段及びｄ段は加算器１０７に入力され、ｃ＋
ｄが出力される。加算器１０６及び加算器１０７からの
出力信号は共に加算器１０８に入力され、結局この加算
器１０８からはａ＋ｂ＋ｃ＋ｄの画像信号が出力される
。更に、加算器１０９にてシフトレジスタ１０１のｅ段
の画像信号と加算され、最終的にａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ信
号となって減算器１１４に出力される。

【００２０】また、シフトレジスタ１０５のｌ段及びｍ
段は加算器１１１に、そしてシフトレジスタ１０５のｎ
段及びｏ段の画像信号は加算器１１０に入力され、更に
加算器１１２および１１３を経て結局ｌ＋ｍ＋ｎ＋ｏ＋
ｐ信号が減算器１１４の他の入力端子に出力される。

【００２１】減算器１１４では入力された２信号の差を
演算して（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）−（ｌ＋ｍ＋ｎ＋ｏ＋
ｐ）を出力する。

【００２２】そして、減算器１１４の出力は直接切替回
路１１５の一方の端子に入力されると同時に反転回路１
１６を経て切替回路１１５の他方の端子に入力される。 切替回路１１５は減算器１１４の符号ビットに従い出力
を切り替えることにより減算器１１４にて得られた減算
結果の絶対値を０°方向のエッジ成分として出力する。 　　このように、エッジ抽出回路６はシフトレジスタ１
０１〜１０５及び加減算器１０６〜１１４、切替回路１
１５及び反転回路１１６を用いて 　　Ｅ０＝｜（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）−（ｌ＋ｍ＋ｎ＋
ｏ＋ｐ）｜を演算することにより０°方向のエッジ成分
を抽出する。

【００２３】一方、エッジ抽出回路７〜９はそれぞれ以
下の演算を行うことにより、それぞれ、４５°、９０°
、１３５°方向のエッジ成分を絶対値として抽出する。

【００２４】 （エッジ抽出回路７）　　Ｅ４５＝｜（ｃ＋ｂ＋ａ＋ｆ
＋ｈ）−（ｉ＋ｋ＋ｐ＋ｏ＋ｎ）｜ （エッジ抽出回路８） 　　Ｅ９０＝｜（ａ＋ｆ＋ｈ＋ｊ＋ｌ）−（ｅ＋ｇ＋ｉ
＋ｋ＋ｐ）｜（エッジ抽出回路９） 　　Ｅ１３５＝｜（ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｇ＋ｉ）−（ｈ＋ｊ＋
ｌ＋ｍ＋ｎ）｜そして、これらエッジ抽出回路６〜９の
出力はそれぞれ比較・選択回路１０、１１に入力され、
いずれか大きな値が出力される。更に、比較・選択回路
１０、１１の出力は比較・選択回路１２に入力され、最
終的に０°、４５°、９０°、１３５°の各方向のエッ
ジ成分のうち、最大絶対値を有するエッジ成分が出力さ
れることとなる。

【００２５】図３にこれら比較・選択回路１０〜１２の
一例を示す。例えば、比較・選択回路１０の場合、エッ
ジ抽出回路６、７からの出力信号Ａ，Ｂはそれぞれ比較
回路２０１及び切替回路２０２に入力される。そして、
比較回路２０１での比較結果は切替回路２０２の制御端
子に入力され、入力信号Ａが入力信号Ｂよりも大きい場
合にも切替回路２０２から入力信号Ａが出力され、逆に
入力信号Ａが入力信号Ｂよりも小さい場合には入力信号
Ｂが出力される構成である。従って、切替回路２０２か
らは２つの入力信号Ａ，Ｂの内いずれか大なる信号が出
力されることが理解される。

【００２６】このように、比較・選択回路１０〜１２に
て最大絶対値を有するエッジ成分が選択された後、この
選択エッジ信号は比較回路１３に入力され、所定の基準
値との大小比較が行われる。そして、選択エッジ成分が
所定の基準値以上であると判定された場合には、文字や
記号などのパターンが存在すると判定し、背景と反対の
値（背景が白である場合には黒）を出力することにより
、二値化画像を出力する。

【００２７】第２実施例 図４には本発明の第２実施例の回路構成ブロック図が示
されている。前述の第１実施例と同様に、光源２から出
射され、原稿１の表面にて反射された光は、集光レンズ
３により一次元撮像素子４上に結像される。そして、一
次元撮像素子４にて明るさに応じて電気信号に変換され
た多値画像情報は、Ａ／Ｄ変換器５にてディジタル信号
に変換された後、エッジ抽出回路６〜９に入力され、各
方向のエッジ成分が抽出される。

【００２８】本第２実施例においては、前述した第１実
施例における比較・選択回路１０〜１２の代わりに比較
回路１４〜１７を設け、いずれかの方向に強いエッジ成
分が存在する場合には“真”を、そうでない場合には“
偽”を出力する。すなわち、比較回路１４〜１７にてそ
れぞれのエッジ成分と所定の基準値とを比較し、基準値
以上である場合には“真”を、基準値以下である場合に
は“偽”を出力する。そして、各比較回路１４〜１７の
出力は、ＯＲ回路１８に入力され、比較回路１４〜１７
の出力の論理和が算出される。従って、各方向のエッジ
成分のいずれかが“真”であると判定された場合にはＯ
Ｒ回路１８からは“真”が出力され、パターンが存在す
るとして背景と反対の値が出力され二値画像が出力され
る。

【００２９】以上のように、本第２実施例においては、
第１実施例のような構成が複雑な比較・選択回路１０〜
１２を省略することができ、簡易な構成で前述の第１実
施例とほぼ同様の結果を得ることができ、高速かつ確実
に多値画像情報を二値画像情報に変換することができる
。

【００３０】第３実施例 図５には本発明の第３実施例における構成ブロック図が
示されている。０°、４５°、９０°、１３５°各方向
のエッジ成分を抽出する構成は前述の第１及び第２実施
例と同様であるが本第３実施例においては比較・選択回
路１２と比較回路１３との間に加算器１９，２０とディ
ザパターン記憶素子２１を設けており、加算器１９にて
入力多値画像信号に最大絶対値を有するエッジ成分信号
を付加し、更に加算器２０によりディザパターン記憶素
子２１から出力されるディザ信号を加える構成である。 ここで、ディザパターン記憶素子２１のアドレス線には
主走査及び副走査位置を示すアドレス信号の下位３ビッ
トが接続されており、主及び副走査のそれぞれ８画素毎
に計６４通りの異なった値を出力する。図５（Ｂ）には
このような６４通りのディザパターンデータの一例を示
す。

【００３１】このように、入力多値画像信号にディザ信
号を加え、比較器１３にて所定の基準値と比較すること
により、多値画像情報を白あるいは黒の二値レベルで中
間調の擬似表現が可能となる。そして、この表現の際に
おいても、従来のエッジ強調がない場合に比べてパター
ンの鮮明さが増し、また方向性を考慮しないエッジ強調
で問題となった用紙の背景ノイズも抑制することができ
、判読しやすい擬似階調二値画像を得ることができる。

【００３２】第４実施例 図６には本発明の第４実施例の構成ブロック図が示され
ている。本第４実施例においては、第１実施例の構成に
、更に比較回路２２と切替回路２３が付加されており、
この比較回路２２と切替回路２３によりエッジ成分抽出
による二値変換か、あるいは従来の固定閾値方式による
二値変換かの選択を可能としている。

【００３３】すなわち、比較回路２２の一方の入力端子
にはＡ／Ｄ変換器５にてディジタル化された入力画像信
号が入力され、他方の入力端子には所定の基準値が入力
され、その比較結果は切替回路２３の一方の入力端子に
入力される。また、切替回路２３の他方の入力端子には
比較回路１３からの出力が入力される。そして、比較回
路１３の出力は切替回路２３の切換制御端子にも入力さ
れ、縦、横、斜め各方向の内、いずれかの方向に強いエ
ッジ信号が検出された場合には切替回路２３をＡ側に切
り替えて第１実施例に示されたエッジによる二値化結果
を出力する。

【００３４】一方、いずれの方向にも強いエッジ成分が
検出されなかった場合には、切替回路２３をＢ側に切り
替え、従来の固定閾値方式による二値変換、すなわち入
力多値画像信号と基準値との比較による二値化結果を出
力する。

【００３５】このように、本第４実施例においては、縦
、横、斜めいずれの方向にもエッジ成分が検出されなか
った場合、すなわち文字や記号パータンが存在しないと
判定された場合には従来の入力多値画像の明るさに応じ
た二値化変換が行われるため、大きな文字パターン等の
中心部が誤変換により白く抜けてしまうという問題をも
確実に回避することが可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る画像
二値化方式によれば、原稿に記載された文字や記号など
のパターンも局部的に見た場合に縦、横、斜めの直線か
ら成り立っていることに着目し、これら各方向のエッジ
成分のうち最大絶対値を有するエッジ成分を選択して画
像を二値化するものであり、用紙の背景ノイズに起因す
る粒状のノイズを確実に抑止でき、文字や記号の薄いパ
ターンの場合においても高速かつ確実に二値化すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成ブロック図。

【図２】同実施例の比較・選択回路の構成ブロック図。

【図３】同実施例における比較回路の構成ブロック図。

【図４】本発明の第２実施例の構成ブロック図。

【図５】本発明の第３実施例の構成ブロック図。

【図６】本発明の第４実施例の構成ブロック図。

【符号の説明】

１　　原稿 ２　　光源 ３　　レンズ ４　　一次元撮像素子 ５　　Ａ／Ｄ変換器 ６〜９　　エッジ抽出回路 １０〜１２　　比較・選択回路 １３，２２　　比較回路 ２３　　切替回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　多値の明るさ情報を有する画像情報を
   入力して白、あるいは黒の二値化画像情報に変換する画
   像二値化方式において、入力多値画像情報の所定領域内
   における縦、横、斜め各方向のエッジ成分を抽出するエ
   ッジ成分抽出ステップと、抽出された各エッジ成分のう
   ち、最大絶対値を有するエッジ成分を選択する選択ステ
   ップと、選択されたエッジ成分と所定の基準値とを比較
   する比較ステップと、比較結果に応じて白、あるいは黒
   画像情報に変換する変換ステップと、を有することを特
   徴とする画像二値化方式。
2. 【請求項２】　　多値の明るさ情報を有する画像情報を
   入力して白、あるいは黒の二値化画像情報に変換する画
   像二値化方式において、入力多値画像情報の所定領域内
   における縦、横、斜め各方向のエッジ成分を抽出するエ
   ッジ成分抽出ステップと、抽出された各エッジ成分と、
   所定の基準値とを比較する比較ステップと、各エッジ成
   分の比較結果の論理和を演算する演算ステップと、論理
   和に応じて白、あるいは黒画像情報に変換する変換ステ
   ップと、を有することを特徴とする画像二値化方式。
3. 【請求項３】　　多値の明るさ情報を有する画像情報を
   入力して白、あるいは黒の二値化画像情報に変換する画
   像二値化方式において、入力多値画像情報の所定領域内
   における縦、横、斜め各方向のエッジ成分を抽出するエ
   ッジ成分抽出ステップと、抽出された各エッジ成分の内
   、最大絶対値を有するエッジ成分を選択する選択ステッ
   プと、入力多値画像情報に選択エッジ成分及び所定のデ
   ィザ信号を付加する付加ステップと、選択エッジ成分及
   び所定のディザ信号が付加された入力画像情報と所定の
   基準値とを比較する比較ステップと、比較結果に応じて
   白、あるいは黒画像情報に変換する変換ステップと、を
   有することを特徴とする画像二値化方式。
4. 【請求項４】　　多値の明るさ情報を有する画像情報を
   入力して白、あるいは黒の二値化画像情報に変換する画
   像二値化方式において、入力多値画像情報の所定領域内
   における縦、横、斜め各方向のエッジ成分を抽出するエ
   ッジ成分抽出ステップと、抽出された各エッジ成分の内
   、最大絶対値を有するエッジ成分を選択する選択ステッ
   プと、この選択ステップにていずれか一つのエッジ成分
   のみが選択されなかった場合に入力多値画像情報と所定
   の基準値とを比較する比較ステップと、比較結果に応じ
   て白、あるいは黒画像情報に変換する変換ステップと、
   を有することを特徴とする画像二値化方式。