JPH0456509B2 - - Google Patents

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JPH0456509B2
JPH0456509B2 JP60201913A JP20191385A JPH0456509B2 JP H0456509 B2 JPH0456509 B2 JP H0456509B2 JP 60201913 A JP60201913 A JP 60201913A JP 20191385 A JP20191385 A JP 20191385A JP H0456509 B2 JPH0456509 B2 JP H0456509B2
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median
image
background
histogram
extreme
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International Business Machines Corp
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/11—Region-based segmentation
    • G—PHYSICS
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    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は、図形のデイジタル処理に関するもの
であり、特に、伝送および再生する情報の内容を
減少させるため、像データの閾値処理方法および
装置に関するものである。
Ｂ 開示の概要 伝送および再生する情報の内容を減少させるた
め図形像の閾値を求め、多数の明暗度レベルを有
する表示像を求めるために用いられる特別の像デ
ータ閾値処理を用いる装置について開示する。第
一に、符号化すべき像のヒストグラムを発生さ
せ、重要なパラメータを決定するため解析する。
特に、像の背景色を、分布のメジアン、すなわち
全画素の合計の半分に達する点を求めるため、ヒ
ストグラム要素を合計することによつて決定す
る。ヒストグラムの極値を計算し、極値に関する
メジアンの位置から歪みを決定する。メジアンと
黒の極値との差が、メジアンと白の極値の差の半
分より小さい場合は、像の背景は黒とみなされ、
それ以外の場合は、像の背景は白と定義する。背
景色が決定された後、背景領域の幅、すなわち、
メジアンと前景色の極値との差を、背景領域と前
景領域の境界を画定するのに用い、この境界はメ
ジアンから、背景色の極値の方向へ、背景の幅の
半分の位置に生じる。次に、この境界を基礎にし
て限界レベルを、境界と背景色の極値の間の異な
る分数値の距離の点に設定することにより、閾値
レベルの順序を決定することができる。このレベ
ルは、画定した距離の1/8、1/4および1/2の点、
または1/16、3/8および3/4の点に設定することが
好ましい。選定した点はそれぞれ、白／灰白、灰
白／灰黒、灰黒／黒等の間の限界値を画定する。
この結果得られた像を、符号化、伝送後、復号し
て適当なテレコンフアレンス装置または４つの明
暗度レベルを持つフアクシミリ上に表示される。
Ｃ 従来技術 像の情報の内容を、本質的に白黒の形に還元す
るため、像データ処理に関して閾値処理する一般
原理はよく知られている。関連する多くの従来技
術は、主としていかに閾値の決定をするかを扱
い、その代表的な方法は、Janewayの米国特許
第4251837号明細書、Chowらのアイ・ビー・エ
ム・テクニカル・デイスクロージヤ・ブリテン、
第14巻、第４号（1971年９月）、1301〜1304ペー
ジ、Cahillの米国特許第4439789号明細書、三谷
らの米国特許第4238768号明細書、およびde la
Guardiaの米国特許第4326258号明細書等に開示
されている。
Ｄ 発明が解決しようとする問題点 閾値処理における主要な問題点は、(1)背景と考
えられる像の明暗度範囲、(2)背景、すなわちテキ
スト・エリアと考えられる明暗度範囲、(3)背景
色、すなわち黒か白かを確認することである。閾
値処理の方法はいずれも計算の点で簡単で、しか
も信頼性のあるものであることが好ましい。この
方法で、明暗度範囲を解析する便利な方法は、像
ヒストグラム、すなわち像の明暗度分布のプロツ
トを使用することである。ヒストグラムによる閾
値処理の従来技術の１例は、Chowらのアイ・ビ
ー・エム・テクニカル・デイスクロージヤ・ブリ
テンに開示されている。この方法は、像の各領域
のヒストグラムを計算し、次に最尤法により推定
分布から閾値を決定することにより計算するもの
である。de la Guardiaの特許も、第８図のヒス
トグラムを用いた閾値の設定を論じている。しか
しこれらの方法はいずれもかなり複雑である。ヒ
ストグラムのピーク位置を用いた方法もあるが、
これは複雑性は少いかもしれないが、信頼性に欠
ける。
これに対して、本発明は非常に容易に得ること
のできるヒストグラムのパラメータのみを用いる
簡単で、かつ信頼性があり、シエージング補正と
組合せた場合、非常に強力な技術となる。
Ｅ 問題点を解決するための手段 本発明は、像の４つの明暗度レベルを作成する
ために用いる像ヒストグラム中に３つの閾値レベ
ルを決定することにより、像データを閾値処理す
る方法および装置に関するものである。第一に像
のヒストグラムを発生させ、合計の半分になるま
でヒストグラム要素を合計することにより分布の
メジアンを計算する。明暗度範囲の各端部からそ
れぞれ小さく、しかし有効な数が見出されるまで
合計し、次に各明暗度範囲の境界へ向けて、ゼロ
要素がヒストグラム中に見出されるまで逆に走査
することにより、極値を計算する。次に、背景色
を決定するために、ヒストグラムの歪み
（Skew）を極値に関するメジアンの位置から決
定する。文書の背景が明確に黒と分類されない限
り、すなわちメジアンと黒の極値の差が、白の極
値とメジアンの差の半分未満でない限り、像の背
景は白であると定義する。次に背景領域の幅を、
メジアンと背景色の極値との差から求め、背景領
域と前景領域との境界は、メジアンから前景色の
極値に向つて測定した背景の幅の半分の距離にあ
ると定義される。次にこの便利な境界決定法を、
境界と前景の極値との差の分数として設定する閾
値の順序を計算するための基礎として用いる。非
直線性スケールを用いるのが好ましく、境界と前
景の極値との差の1/8、1/4および1/2の位置、ま
たは3/16、3/8および3/4の位置に、３つのレベル
が決定される。この差は、白い背景像に対して、
白／灰白、灰白／灰黒、灰黒／黒として閾値レベ
ルを画定する。この方法は特に、本出願と同一の
譲受人に譲渡された出願中の米国特許出願番号第
429653号および第553216号明細書に記載されたよ
うな像を２ビツト／画素の形に閾値処理するテレ
コンフアレンス装置に使用するのに適している。
Ｆ 実施例 本発明は図形像（グラフイツク・イメージ）を
扱うものであり、特に像が走査され、デイジタル
符号化され、伝送、処理後、テレコンフアレンス
装置またはフアクシミリ装置におけるように、い
くつかの型式で再生される装置に有効である。こ
のような装置では通常像を処理し、次に使用可能
な形式に再生するのに便利なように、像の情報の
内容を減少させる必要がある。上述のごとく、こ
の目的を達成させる方法は、デイジタル化したデ
ータを扱うために、予め選んだ明暗度レベルを設
定する閾値処理を用いることである。基本的な閾
値処理法は、背景および前景と考えられる明暗度
範囲を明確化し、背景化を決定することにより行
われる。背景色は黒または白に決定され、前景は
それぞれ白または黒で、テキスト資料または他の
像の詳細を含む領域である。
本発明によれば、処理の第１段階は図形像のヒ
ストグラム、たとえば第１図に示すような形のヒ
ストグラムを発生させることである。このヒスト
グラムは、水平軸に沿つた明暗度の値と比較し
て、垂直軸に沿つた各明暗度における画素の分布
または数を説明する。公知のように、ヒストグラ
ムの広いピークは、像の白い背景によつて生じ、
暗いテキストはテールを右へ動かす。解析のため
には、点Ｇは像の黒の極値を、点Ａは白の極値を
示し、メジアンは点Ｂで示す。背景領域と前景領
域との境界はＣで示す。説明のために、像を４つ
の明暗度レベルに閾値処理する３つの閾値を定義
することがのぞましい。３つの閾値レベルは点
Ｄ，Ｅ，Ｆで示すことができる。この３つの点の
位置を計算する本発明による方法は、第２図のフ
ローチヤートに示す下記の段階によつて行う。
最初に、全画素の和の半分になるまでヒストグ
ラム要素を合計することにより、分布のメジアン
Ｂを計算する。第３図に示すように、通常、ヒス
トグラムは、適当な信号を従来のヒストグラム発
生器１２に供給する従来のラスタ・スキヤナ１０
等により、伝送すべき文書を走査することにより
発生させる。次に発生したヒストグラムを、
IBMシリーズ／Ｉのような汎用コンピユータ等
のアナライザ１４に送る。
次に、黒の極値Ｇと、白の極値Ａとを、アナラ
イザ１４により、各境界から、それぞれ小さいが
有効な数が見出されるまで合計した後、各明暗度
範囲の境界に向つて、ゼロ要素がヒストグラム中
に見出されるまで逆に走査することにより計算す
る。これにより、分離された誤差が極値の位置の
決定に影響を与えるのが防止される。
次に、極値ＡおよびＧの位置に対するメジアン
Ｂの位置から、ヒストグラムの歪み（Skew）を
決定する。この関係は、背景色を決定するのに用
いる。この決定は対称的ではない。これは、ダイ
ナミツク・レンジが低い場合、全部白い文書か
ら、全部黒い文書を区別するのが困難なためであ
る。したがつて、文書の背景が明らかに黒である
と分類されない限り、すなわち、メジアンと黒の
極値との差がメジアンと白の極値との差の距離の
半分未満でない限り、像の背景は白であると定義
される。
次に背景の幅を決定する。実験により、背景領
域の幅は、メジアンＢと背景の境界の差、すなわ
ち第１図のヒストグラムでＢ−Ａから求められる
ことが判明した。背景領域と前景領域との境界
は、したがつてＣにおいてＢ＋１／２（Ｂ−Ａ）
と定義される。しかし、前景領域のすべての明暗
度が非背景として限界値化させるわけではない。
これは単に限界値レベルの順序を計算する基礎を
設定するための便法である。メジアンＢは通常分
布のピークから非背景明暗度領域にわずかにシフ
トしている。
次に、閾値レベルＤ，ＥおよびＦを、点Ｃと点
Ｇとの差の分数として求める。非直線型スケール
が最適であることが判明しており、そのレベルは
点Ｃと点Ｇとの距離の1/8、1/4および1/2に設定
することが好ましい。3/16、3/8および3/4の距離
も適していることが判明しており、その選択はあ
まり重要ではない。これにより、レベルＤ，Ｅ，
Ｆ、すなわち白／灰白、灰白／灰黒、灰黒／黒の
閾値レベルができる。
このように閾値処理した像データは、たとえば
適当なエンコーダ１６により符号化し、伝送後適
当なデコーダ１７により復号してテレコンフアレ
ンス装置等のデイスプレイ表示１８に表示するこ
とができる。代りに第３図に示すように、閾値処
理したデータを直接表示装置１８、記憶装置１
９、またはプリンタ２０に伝送することも、デコ
ーダ１７から後の２つの装置に伝送することもで
きる。この結果生じた表示像は４つの明暗度レベ
ルを有する。
Ｇ 発明の効果 本発明の方法は、非常に容易に得られるヒスト
グラムのパラメータのみによるものであり、ピー
ク位置による方法のように、ヒストグラムの異常
な山や谷により著しい影響を受けることがない。
また計算も非常に容易で、シエージング補正法と
組合わせると非常に有効である。さらに、前述の
米国特許出願第429658号および第553216号明細書
に記載されたような、２ビツト／画素に像を閾値
処理するテレコンフアレンス装置に用いるのに特
に適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明により解析される図形像の代
表的なヒストグラムを示す図である。第２図は、
本発明の１実施例のフロー・チヤートである。第
３図は、本発明を実施するための装置のブロツク
線図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 像のヒストグラムを発生させ、 全画素の和の半分に達するまでヒストグラム要
    素を合計することにより、像の分布のメジアンを
    計算し、 上記の分布の極値を計算し、 上記の極値に対する上記のメジアンの相対位置
    から上記の分布の歪を決定し、上記分布の歪から
    像の背景色と前景色を決定し、 メジアンと前景色極値との間に、メジアンから
    の距離がメジアンと背景色極値間の距離の半分に
    等しい点を決定することにより、像の背景領域と
    前景領域の境界を画定し、 上記境界点と上記前景色極値との間に複数の点
    を異なる間隔で設定することにより、上記ヒスト
    グラムの前景領域に一連の閾値レベルを決定する
    ことを特徴とする像データの閾値処理方法。 ２ 像のヒストグラムを発生させる手段と、全画
    素の和の半分に達するまでヒストグラム要素を合
    計することにより、像の分布のメジアンを計算す
    る手段と、 上記の分布の極値を計算する手段と、 上記の極値に対する上記のメジアンの相対位置
    から上記の分布の歪を決定し、上記分布の歪から
    像の背景色と前景色を決定する手段と、 メジアンと前景色極値との間に、メジアンから
    の距離がメジアンと背景色極値間の距離の半分に
    等しい点を決定することにより、像の背景領域と
    前景領域の境界を画定する手段と、 上記境界点と上記前景色極値との間に複数の点
    を異なる間隔で設定することにより、上記ヒスト
    グラムの前景領域に一連の閾値レベルを決定する
    手段からなることを特徴とする像データの閾値処
    理装置。
JP60201913A 1985-01-15 1985-09-13 ヒストグラム解析を用いた図形像の閾値処理方法及びその装置 Granted JPS61267791A (ja)

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US692008 1985-01-15
US06/692,008 US4656665A (en) 1985-01-15 1985-01-15 Thresholding technique for graphics images using histogram analysis

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JPS61267791A JPS61267791A (ja) 1986-11-27
JPH0456509B2 true JPH0456509B2 (ja) 1992-09-08

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EP (1) EP0187911B1 (ja)
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DE (1) DE3581388D1 (ja)

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