JPH0433176A - 画像処理方法およびその装置 - 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、撮像素子から入力された濃淡画像を、２値画
像に変換する画像処理方法とその装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 通常、画像処理を行なう時、濃淡画像を２値画像に変換
して、種々の解析を行なう。この様な２値化において従
来は、画面全体に対して、同一のしきい値を適用して、
２値化処理を行なっていた。

この様に、画面全体に対し、同一のしきい値を適用する
と、撮像素子から入力された濃淡画像が、２値画像に変
換された時、もとの濃淡画像の形状情報が失なわれ、以
後の解析ができないことが生じる。これは、濃淡画像が
、通常の撮像素子で撮像した時は、２５６階調の濃淡情
報をもっているのに対し、２値画像の濃淡情報が２階調
であることから生じる。つまり、２５６階調の濃淡情報
を２階調の濃淡情報に変換する時、情報が失なわれ、図
形の形状情報が失なわれるからである。

この様な、情報欠落を防ぐため、従来は、２値化処理の
前に、画像のコントラストを強調する処理を実施したり
、画像を撮像素子に入力するための照明の均一化が非常
に重要な技術であった。しかし、この様な細心の注意を
はらって、画像を撮像素子に入力し、またコントラスト
の強調処理を実施しても、２値化がうまくいかないこと
が、実際は多い。このことが、画像処理技術の応用展開
において、現在、重要な問題となっている。

従来の２値化処理を適用した例を第４図を用いて説明す
る。

第４図において、（ａ）は、撮像素子から入力さレタ濃
淡画像、（ｂ）はＸ−Ｘにおける１次元濃度ヒストグラ
ム、（ｃ）、　（ｄ）、（ｅ）は、夫々、しきい値がＡ
、Ｂ、Ｃの時の２値画像を示している。

第４図の例からも判る様に、従来の２値化処理において
は、濃淡画像の形状情報が失なわれ、２値画像は、本来
の画像とは、まったく異なったものになっている。この
様な、形状情報の喪失が生じると、画像処理は、正しい
結果が得られないことは、いうまでもない。上記問題を
解決する方法として、撮像素子等から入力された画像を
、各水平走査線または各垂直走査線ごとに、濃度値の極
大値および極小値を求め、となりあった極大値と極小値
の値から、２値化のしきい値を求め、該しきい値を該と
なりあった極大値極小値をとる画像のしきい値として２
値画像を求める方法が本発明者により既に提案されてい
る。本方法は、従来の方法に比べ、非常に優れた方法で
あるが、ノイズの多い画像に対しては、前処理として、
ノイズ除去を慎重に行なわないと、２値画像にノイズが
のったり、また、細い細線画像に対しては、画像の形状
情報が失なわれやすいという欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記の様な問題点に鑑み、撮像素子から入力
された濃淡画像の形状情報を失なうことなく、またノイ
ズに強い、２値画像検出方法またはその装置を提供する
ことを目的としている。

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、撮像素子等から入力された画像を、
２値化画像に処理する方法であって、入力された画像を
各水平走査線および各垂直走査線ごとに濃度値の極大値
および極小値を求め、となりあった極大値と極小値の値
から２値化のしきい値を求め、該しきい値を該となりあ
った極大値および極小値をとる画像のしきい値として、
２値画像を水平走査線および垂直走査線ごとに求め、該
求まった２値画像の対応する各画素間の２つの値の積ま
たは和をとることによって得た値により２値画像を得る
ことを特徴とする画像処理方法であり、撮像素子等から
入力された画像を２値化画像に処理する機構を少なくと
も有する画像処理装置であって、該機構が各水平走査線
および各垂直走査線ごとに入力された画像の濃度値の極
大値および極小値を求め、となりあった極大値と極小値
から２値化のためのしきい値を求め、該しきい値を該と
なりあった極大値および極小値のとる画像のしきい値と
して２値画像を水平走査線および垂直走査線ごとに求め
、該求まった２値画像の対応する各画素間の２つの値の
積または和を演算し、演算値をもって２値画像を得る機
構であることを特徴とする画像処理装置である。

本発明を第１図を用いて説明する。第１図は、撮像素子
によって得られたある画像のある水平（または垂直）走
査線における１次元濃度ヒストグラムを示したものであ
る。

Ｘ　ｌ＋　Ｘ　２　＋・・・ＨＸ　＋＋Ｘ　ｌ＋１＋・
・・は、濃度値が極値をとる画素を示し、Ｘ　Ｉ　！　
Ｘ　２１・・・、　Ｘ１＋Ｘ１＋１．・・・における濃
度値を示し、ａ　ｌ＋ａ　２＋”’　Ｉ　ａ　＋　＋ａ
　ｔｅｌｌ”’とすると、Ｘ　＋　〜Ｘ　＋＋＋　　（
ｔ＝ｏ、ｔ、２．−）の画素間におけるしきい値ＴＨＬ
は、次式により決定される。

尚、水平あるいは垂直走査線の端の要素を含むしきい値
は、 ａ）端の要素（図２ではＸ。で表示）の濃度値ａＯを用
いて、Ｘｏ　”Ｘ　Ｈまでのしきい値を（１）式より求
める方法。

ｂ）各水平あるいは垂直走査線ごとに端の要素に距離的
に最も近いしきい値を用いる方法Ｃ）あらかじめしきい
値を定めておく方法等、色々な方法が考えられるが、実
験によると、上記ａ）またはｂ）が良い結果が得られて
いる。

尚、上記の様な解析を行なう前に、通常、前処理をして
、ノイズ除去が行なわれる。従って、上記解析は、ノイ
ズが除去された濃淡画像を前提にして行なった。

例えば、第１図において、（１）式をに＝０．５として
、適用すると、第２図の様に２値画像が求まる。

また、第４図の画像に対し、本発明をに；０．５として
適用すると、第３図の様になる。

第２図、第３図より、しきい値は、画像周辺の濃度値に
より変動し、濃度が高ければ、しきい値が高くなり、濃
度が低ければ、しきい値が低くなっていく様子が判る。

この様に、画像周辺の濃度値により、しきい値は変動し
ていく。このことは、人間が、画像の境界を判断するの
と同様なことを行なっていることになる。以上から、本
発明を利用すれば、従来の方法に比べ、濃淡画像の画像
形状情報を失なわずに２値画像が得られることが判る。

この様にして、各水平あるいは垂直走査線ごとに、しき
い値ＴＨＬを求め、夫々の領域Ｘ＋　　〜Ｘ　＋＋＋（
１：０．１，２．・・・）において、求まったしきい値
ＴＨＬ以。Ｆの濃度をもった画素に対しては、白（また
は黒）とし、ＴＨＬ未溝の濃度を持った画素に対しては
、黒（または白）として処理する。

この結果、水平あるいは垂直走査線に対し、夫々１枚づ
つ２値画像が得られる。

この様にして求められた２枚の２値画像に対し、対応す
る画素間の論理積（ＡＮＤ）または、論理和（ＯＲ）を
とることにより、２値画像を求める。

今背景を０（白）、画像を１（黒）とした時、その論理
積、論理和をとった時の２値画像は１次の様にして求め
ることができる。

ＣＩＪは論理積、ＣＩｊは論理和による２値画像を示す
。ａｎｙは、水平走査により得られた２値画像、ｂｌＪ
は垂直走査により得られた２値画像、ＣＩｊ＊　Ｃ＋　
　は、それ等の２値画像の論理積、論理和をとることに
より得られる２値画像を示す。

Ｎ、Ｍは夫々、水平、垂直方向の画素数を示す。

上記の様な論理積、論理和をとることによる効果を第５
図を用いて説明する。

第５図において、（ａ）は撮像素子から入力された濃淡
画像、（ｂ）は、水平走査により得られた２値画像、（
Ｃ）は、垂直走査により得られた２値画像、（ｄ）は、
（ｂ）と（ｃ）の画像の論理積により得られた２値画像
（ｅ）は、（ｂ）と（ｃ）の画像の論理和とにより得ら
れた２値画像を表わしている。

第５図において、■、■は、ノイズレベルに近いコント
ラストを持った線画像で、■′、■′は、それの２値画
像を示し、■、■は、２値画像に変換した時に生じたノ
イズを示している。

水平方向の走査により得られた２値画像（ｂ）は、通常
、水平方向に対する感度が高くなり、このため、■で示
される様な水平方向のノイズをひろいやすい傾向にある
。また、水平方向の感度に比へ垂直方向の感度は逆に低
くなり、ノイズレベルに近いフントラストをもった線画
像■は、検出されにくい。

垂直方向の走査により得られた２値画像（ｃ）の場合は
水平方向の走査の場合とは逆に、垂直方向の感度が高（
、水平方向の感度は低くなる。

このため、（Ｃ）で示される様な２値画像が得られる。

従って、２値画像ａｌＪとｂｌＪの論理積を取ることに
より得られた画像ＣＩＪは、ノイズ■、■が除去された
きれいな像となるかわりに、ノイズレベルに近いコント
ラストを持った線画像の情報が失なわれる。２値画像ａ
ｌＪとｂ　ＩＪの論理和を取った時は、得られた画像Ｃ
’ｌＪは、ノイズレベルに近いコントラストを持った線
画像の情報は失なわれないが、ノイズ■、■が除去され
ずに残る。

この様に、論理積をとることにより、コントラストの悪
い線画像の情報は失なわれるが、ノイズが除去されたき
れいな２値画像が得られ、論理和をとると、コントラス
トの悪い線画像の情報も失なわれることなく２値画像が
得られるが、ノイズが除去されずに残る。

この様に、論理積、論理和をとることにより得られる２
値画像は、夫々、一長一短があるが、場合、場合により
、使い分けることにより、きわめて有効な処理が出来る
。

（実施例） 本発明の実施例を第６図を用いて説明する。

ＣＣＤカメラ■から入力された濃淡画像は、Ａ／Ｄ変換
回路（６）により、濃淡値をアナログ値からディジタル
値に変換され、画像メモリー回路（２）に記憶される。

画像メモリー回路■の濃淡画像は、ノイズを含んでいる
ため、ノイズ除去回路■を通り、ノイズが除去されたき
れいな画像として、画像メモリー回路（９）に記憶され
る。画像メモリー回路■の濃淡画像情報は、撮像素子の
水平走査線、垂直走査線の１走査線ごとに取り出され、
水平走査方向極値検出回路１０ａ１垂直走査方向極値検
出回路１０ｂで、水平方向、垂直方向の極値の値と位置
が検出される。検出された極値の値と位置は、夫々極値
記憶回路１２ａ、１２ｂと極値位置記憶回路１１ａ、１
１ｂで記憶される。

極値記憶回路１２ａ、１２ｂの情報から、しきい値演算
回路１３ａ、１３ｂにより、（１）式の演算が実施され
、しきい値が求められ、しきい値記憶回路１４ａ、１４
ｂに記憶される。白黒判定回路１５ａ、１５ｂでは、画
像メモリー９からの濃淡画像情報と、しきい値記憶回路
１４ａ、１４ｂからのしきい値の値と、極値位置記憶回
路１１ａ。

ｆｌｂからの極値の位置情報から濃淡画像が２値画像に
変換される、変換された２値画像は、水平走査２値画像
記憶回路ｌｅａ垂直走査２値画像記憶回路１６ｂに記憶
される。

論理積、論理和演算回路１７では、水平走査２値画像記
憶回路１６ａ１垂直走査２値画像記憶回路１８ｂからの
２値画像情報をもとに、０式、（３）式の演算が実施さ
れ、２値画像が求められ、２値画像に記憶回路１８で記
憶され、必要に応じ、出力回路１９から出力される。

本実施例による実際の適用例を第１図に示す。

第７図（ａ）は、ＣＣＤカメラが取り込んだ濃淡画像を
、第７図（ｂ）は、従来の２値化法による２値画像（本
例では判別分析法を使用）を、第７図（ｃ）は本発明の
２値化法（論理積を取った）による２値画像のそれぞれ
概容図を示す。

第７図より、従来の方法では、濃淡画像の画像形状情報
がかなり失なわれているのに対し、本発明によれば、は
とんど失なわれずに２値画像が得られていることが判る
。

（発明の効果） 本発明の画像処理によれば、濃淡画像から２値画像に処
理するさいに、ノイズ除去にすぐれ、また、ノイズに近
い画像をもとりこみ得る任意性をもった、処理を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、濃淡画像の１水平走査線上の１次元濃度ヒス
トグラムを表わした図、第２図は、第１図に示した濃淡
ヒストグラムと本発明法によってえられるしきい値との
関係およびそのときのしきい値によって決定される２値
画像を示したものである。第３図は、（ａ）に濃淡画像
を模型的に表示し、（ｂ）にそのときの１水平走査線上
の濃淡ヒストグラムと本発明のしきい値設定によるしき
い値の関係を示し、（Ｃ）に、（ｂ）による２値化され
た画像を模型的に示したものである。 第４図は、第３図と同様のことを従来法による場合を示
したものである。 第５図は、論理積、論理和をとる本発明の処理による２
値画像処理を示す図であり、第６図は、本発明の１実施
例の各回路（要素）の配列の概略を示したものであり、
第７図は、〜ａに濃淡画像の〜ｂに、従来法の２値化に
よる２値画像の〜Ｃに本発明の２値化による２値画像の
各々概容を示す図である。 第６図において、５はＣＣＤカメラ、６はＡ／Ｄ変換回
路、７は画像メモリー回路、８はノイズ除去回路、９は
画像メモリー回路、１０ａは水平走査方向極値検出回路
、１０ｂは垂直走査方向極値検出回路（以下、ａ、ｂの
添字は、ａは水平走査方向、ｂは垂直走査方向について
の回路を示す）、１１は極値位置記憶回路、１２は極値
記憶回路、１３はしきい値演算回路、１４はしきい値記
憶回路、１５は白黒判定回路、１６は２値画像記憶回路
、１７は論理積（論理和）演算回路、１８は２値画像記
憶回路、１９は出力回路を示すものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像素子等から入力された画像を、２値化画像に
   処理する方法であって、入力された画像を各水平走査線
   および各垂直走査線ごとに濃度値の極大値および極小値
   を求め、となりあった極大値と極小値の値から２値化の
   しきい値を求め、該しきい値を該となりあった極大値お
   よび極小値をとる画像のしきい値として、２値画像を水
   平走査線および垂直走査線ごとに求め、該求まった２値
   画像の対応する各画素間の２つの値の積または和をとる
   ことによって得た値により２値画像を得ることを特徴と
   する画像処理方法。
2. （２）撮像素子等から入力された画像を２値化画像に処
   理する機構を少なくとも有する画像処理装置であって、
   該機構が各水平走査線および各垂直走査線ごとに入力さ
   れた画像の濃度値の極大値および極小値を求め、となり
   あった極大値と極小値から２値化のためのしきい値を求
   め、該しきい値を該となりあった極大値および極小値の
   とる画像のしきい値として２値画像を水平走査線および
   垂直走査線ごとに求め、該求まった２値画像の対応する
   各画素間の２つの値の積または和を演算し、演算値をも
   って２値画像を得る機構であることを特徴とする画像処
   理装置。