JPH05199414A

JPH05199414A - 画信号２値化装置

Info

Publication number: JPH05199414A
Application number: JP4267916A
Authority: JP
Inventors: Tooru Shimotoono; 亨下遠野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-09-11
Filing date: 1992-09-11
Publication date: 1993-08-06
Anticipated expiration: 2009-11-14
Also published as: JPH0691614B2

Abstract

(57)【要約】【目的】原稿の地肌の濃度が変化しても、画信号を適
切に２値化できる画信号２値化装置を提供することを目
的としている。【構成】濃度信号の変化の大きい部分で順方向平均値
と逆方向平均値を切り換えているから、濃度信号の平均
値をより確実に得ることができる。その結果、閾値を濃
度信号の変化によく追従させることができ、濃度信号の
変化が大きい部分を適切に２値化できるという効果を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画素分解形スキャナか
ら順次出力される画信号を白黒画素に２値化する画信号
２値化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】貼り合わせ原稿、絵混じり文書、およ
び、カラー原稿等、地肌の色や濃度が部分的に変化して
いる原稿上の画像を画素に分解して２値化するために
は、２値化のための閾値を原稿の地肌の色や濃度に応じ
て変化する必要がある。

【０００３】そこで、従来、各画素の濃度レベル信号を
分割抵抗を用いて所定の割合で分割し、分割した信号を
低域ろ波していわゆる浮動閾値を形成し、この浮動閾値
によって濃度レベル信号を２値化する装置が実用化され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置では、低域ろ波する手段に時定数要素を用
いているため、原稿の貼り合わせ部の境界等地肌の濃度
が急激に変化する部分では、この濃度変化に充分追従で
きず、また、閾値を高精度に設定できないという問題が
あった。

【０００５】本発明は、かかる従来装置の不都合を解消
し、原稿の地肌の濃度が変化しても、画信号を適切に２
値化できる画信号２値化装置を提供することを目的とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、画素分解形ス
キャナから順次出力される画信号を白黒画素に２値化す
る画信号２値化装置において、２値化される注目画素お
よびこの注目画素に連続した複数個の参照画素の濃度の
平均値を、上記注目画素をスキャナの走査方向に移動し
ながら順次算出する第１の平均値演算手段と、注目画素
および参照画素の濃度の平均値を、上記注目画素をスキ
ャナの走査方向と逆方向に移動しながら順次算出する第
２の平均値演算手段と、上記第１の平均値演算手段が算
出した第１の平均値と上記第２の平均値演算手段が算出
した第２の平均値との差を各注目画素について順次算出
する差演算手段と、特定の画素を中心とした所定領域内
での上記差の変化に基づいて、上記所定領域内で、上記
特定の画素より走査開始位置側の部分で上記第１の平均
値を、注目画素より走査終了位置側の部分で上記第２の
平均値を選択する選択手段と、この選択手段の出力に基
づいて変更閾値を算出する変更閾値算出手段と、上記第
１の平均値および第２の平均値に基づいて閾値を算出す
る閾値算出手段を備え、上記変更閾値によって上記閾値
を修正するようにしたものである。

【０００７】また、前記選択手段は、前記注目画素を中
心とした所定領域内でこの注目画素にかかる上記差が最
大値をとるとき、この所定領域のうち上記注目画素より
走査開始位置側の部分で前記第１の平均値を、上記注目
画素より走査終了位置側の部分で前記第２の平均値を選
択するものを用いることができる。

【０００８】あるいは、前記選択手段は、前記差演算手
段が算出した差の絶対値の変動に注目して、ある一定値
以上の大きさをもつ差の絶対値が連続して続く場合、そ
の連続する上記差の絶対値の中で最大のものを検出し、
その最大の絶対値をもつ差に対応する画素を中心とした
所定領域内で、上記対応する画素より走査開始位置側の
部分で前記第１の平均値を、上記注目画素より走査終了
位置側の部分で前記第２の平均値を選択するものをもち
いることができる。また、前記第１の平均値演算手段お
よび第２の平均値演算手段は、前記注目画素からの距離
に応じて指数関数的に小さくなる重み係数を前記各参照
画素に割り当てた重み付け平均値演算を実行するものを
用いるとよい。

【０００９】

【作用】したがって、画素濃度の順方向平均値、逆方向
平均値、および、これらの平均値の各画素での差に基づ
いて閾値を算出しているので、濃度が急激に変化する部
分の画信号も適切に２値化することができる。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００１１】図１は、本発明の一実施例を示したブロッ
ク図である。

【００１２】同図において、図示しないスキャナより加
わる画素毎の濃度信号（画信号）Ｐｘは、いったんライ
ンメモリ１に複数走査線分が記憶される。

【００１３】ラインメモリ１に記憶した濃度信号Ｐｘ
は、１走査線毎、スキャナの走査方向に対応した順に順
方向平均値演算部２に加えられるとともに、反走査方向
に対応した順に逆方向平均値演算部３に加えられる。

【００１４】順方向平均値演算部２は、順次加えられる
濃度信号Ｐｘに基づき、各画素の周辺の濃度の順方向平
均値Ｍｆを次式（Ｉ）によって算出する。

【００１５】

【数１】

【００１６】ただし、Ｓ₀は順方向平均値を算出しよう
とする画素の濃度、ｍ₁は重み係数、Ｍｆ’は直前の画
素について求めた順方向平均値である。

【００１７】この式（Ｉ）について以下に説明する。

【００１８】一般に、２値化しようとする注目画素の濃
度と、この注目画素の近傍に位置する画素（以下、参照
画素という）の濃度の間には、相関関係があり、また、
注目画素の近くに位置する参照画素ほど、注目画素に強
く関係しており、濃度の相関も強い。

【００１９】したがって、注目画素からの距離が大きく
なるにつれて指数関数的に減少する重み係数を、おのお
のの距離に応じて各参照画素に割り当てて算出した重み
付け平均値は、注目画素近傍の画素の濃度分布すなわち
地肌濃度を反映したものとなる。

【００２０】そこで、この重み付け平均値に所定の演算
（例えば、１次関数による変換）を施すことにより、地
肌濃度を反映した閾値を得ることができる。

【００２１】さて、注目画素の濃度をＳ₀とし、注目画
素から距離（ｉ×ｒ）（ｉは整数、ｒは１画素の幅）だ
け離れた参照画素の濃度と重み係数をそれぞれ

【００２２】

【数２】

【００２３】（０＜ｍ１＜１）とすると、注目画素を含
む参照画素の重み付け平均値Ｍｆは次式（ＩＩ）のよう
になる。

【００２４】

【数３】

【００２５】この式（ＩＩ）を変形すると、次式（ＩＩ
Ｉ）を得る。

【００２６】

【数４】

【００２７】ここで、

【００２８】

【数５】

【００２９】であるから、上式（ＩＩＩ）は、次のよう
になる。

【００３０】

【数６】

【００３１】このようにして、上式（Ｉ）が得られた。

【００３２】逆方向平均値演算部３は、順方向平均値演
算部２と同様に、各画素の周辺の濃度の逆方向平均値Ｍ
ｒを次式（ＩＶ）によって算出する。

【００３３】

【数７】

【００３４】ただし、Ｓ₀は逆方向平均値を算出しよう
とする画素の濃度、ｍ₂は重み係数、Ｍｒ’は直前の画
素について求めた逆方向平均値である。

【００３５】順方向平均値演算部２が算出した順方向平
均値Ｍｆと、逆方向平均値演算部３が算出した逆方向平
均値Ｍｒは、１走査線分毎に平均値演算部４、差演算部
５、および、平均値選択部６に加えられる。

【００３６】平均値演算部４は、順方向平均値Ｍｆと逆
方向平均値Ｍｒの平均値Ｍｍを各画素について算出し、
この平均値Ｍｍを閾値演算部７に加える。

【００３７】閾値演算部７は、加えられる平均値Ｍｍに
基づいて次式（Ｖ）を実行し、各画素の閾値ＴＨを算出
し、これを閾値修正部８に加える。

【００３８】

【数８】

【００３９】だだし、ｋ₁，ｋ₂は定数である。

【００４０】さて、濃度信号Ｐｘが図２（ａ）のように
変化している場合を考える。同図において、左から右の
方向を走査方向とする。

【００４１】上述したように、順方向平均値演算部２は
式（Ｉ）により、また、逆方向平均値演算部３は式（Ｉ
Ｖ）によってそれぞれ順方向平均値Ｍｆおよび逆方向平
均値Ｍｒを算出している。

【００４２】これらの式（Ｉ），（ＩＶ）は、ともに漸
化式の形をとるため、演算回路の構成を非常に簡素に実
現できるという大きな利点がある一方、各画素の濃度状
態が直接あらわれないため、同図に示したように遅延特
性をもつ。

【００４３】すなわち、順方向平均値Ｍｆは濃度信号Ｐ
ｘの走査方向の変化に対して遅延し、逆方向平均値Ｍｒ
は濃度信号Ｐｘの反走査方向の変化に対して遅延する。

【００４４】したがって、走査方向に沿って考えると、
濃度信号Ｐｘの立ち上がり点Ｐ１および立ち下がり点Ｐ
２では、２つの平均値の差がその付近の状態に比べて著
しく大きい。

【００４５】そこで、各画素毎に順方向平均値Ｍｆと逆
方向平均値Ｍｒとの差を算出し、各画素を中心に前後
（Ａ＋Ｂ）の範囲内でこの差が最も大きい画素を探し、
その画素より反走査方向に距離Ａだけ離れた画素までの
部分では順方向平均値Ｍｆを選択する。一方、その画素
より走査方向に距離Ｂだけ離れた画素までの部分では逆
方向平均値Ｍｒを選択する。

【００４６】このようにすれば、濃度信号Ｐｘの立ち上
がり部と立ち下がり部、および、その付近でそれぞれ濃
度信号Ｐｘの平均をより的確にあらわした平均値を得る
ことができる。

【００４７】なお、距離Ａ，Ｂは、それぞれ逆方向平均
値演算部３、順方向平均値演算部２の遅延時間に相当す
る距離である。

【００４８】このような平均値の選択を、差演算部５お
よび平均値演算部６によって実現している。

【００４９】差演算部５は、順方向平均値Ｍｆと逆方向
平均値Ｍｒとの差Ｓｍを各画素毎に算出して、それを平
均値演算部６に出力する。

【００５０】平均値演算部６は、差Ｓｍをその画素から
前後（Ａ＋Ｂ）の範囲で比較して差Ｓｍが最大となる画
素を探し、上述のように、その画素の前後の部分で順方
向平均値Ｍｆと逆方向平均値Ｍｒを選択して、それを変
更閾値演算部９に加える。

【００５１】変更閾値演算部９は、平均値選択部６より
加わる平均値に基づき、閾値演算部７と同様にして各画
素の変更閾値ＴＨｖを算出し、これを閾値修正部８に出
力する。

【００５２】閾値修正部８は、変更閾値ＴＨｖが出力さ
れている画素についてはこの変更閾値ＴＨｖ、その他の
画素については閾値ＴＨからなる修正閾値ＴＨｍ（図２
（ｂ）参照）を形成してこれを２値化回路１０に出力す
る。

【００５３】２値化回路１０は、各画素毎に濃度信号Ｐ
ｘと修正閾値ＴＨｍを比較して２値化画信号ＳＢを形成
し、これを次段装置（図示せず）に出力する。

【００５４】ところで、順方向平均値Ｍｆと逆方向平均
値Ｍｒの選択する条件としては、上述したもののほか
に、次のようなものを用いることができる。

【００５５】すなわち、各画素毎に順方向平均値Ｍｆと
逆方向平均値Ｍｒとの差を算出し、この差の絶対値の変
動に注目して、ある一定値以上の大きさをもつ差の絶対
値が連続して続く部分があれば、その連続する部分の中
で、最大の絶対値を探し、その差に対応する画素を検出
して、その画素より反走査方向に距離Ａだけ離れた画素
までの部分では順方向平均値Ｍｆを選択する。一方、そ
の画素より走査方向に距離Ｂだけ離れた画素までの部分
では逆方向平均値Ｍｒを選択する。

【００５６】また、この場合、距離Ａ，Ｂは、それぞれ
逆方向平均値演算部３、および、順方向平均値演算部２
の出力の濃度信号Ｐｘの走査方向での急激な変化に対応
する応答遅延時間に相当する距離であり、その統計結果
に基づいて設定するか、あるいは、２つの平均値の差Ｓ
ｍに基づいて、例えば、次式（ＶＩ），（ＶＩＩ）のよ
うに可変設定する。

【００５７】

【数９】

【００５８】ただし、ｋ₃，ｋ₄，ｋ₅，ｋ₆は定数であ
る。

【００５９】また、この場合、平均値選択部６は、差の
絶対値｜Ｓｍ｜の走査方向での変動状態に注目して、あ
る一定値Ｓ以上の大きさをもつ差の絶対値が連続して続
く部分を探す。そして、その部分の中で最大の絶対値を
もつ差が対応する画素を検出し、上述のようにその画素
の前後の部分で順方向平均値Ｍｆと逆方向平均値Ｍｒを
選択して、それを変更閾値演算部９に加える。ただし、
一定値Ｓは、２値化された画像の品質によって統計的に
決められる定数である。

【００６０】なお、上述の実施例では順方向平均値Ｍｆ
と逆方向平均値Ｍｒの平均値Ｍｍをさらに算出し、この
平均値Ｍｍに基づいて閾値ＴＨを算出しているが、濃度
信号Ｐｘの変化がとくに大きい部分以外では順方向平均
値Ｍｆと逆方向平均値Ｍｒの差があまりないので、どち
らか一方を用いて閾値ＴＨを算出するようにしてもよ
い。

【００６１】また、一般に連続する走査線ではあまり濃
度信号が変動しないことが多い。そこで、順方向平均値
と逆方向平均値を１主走査線毎に交互に算出するように
してもよい。

【００６２】さらに、走査線と反走査線方向のみならず
第３の方向で画素の濃度信号の平均値を算出し、この平
均値の状態を閾値に反映するようにしてもよい。

【００６３】また、上述した実施例の各要素を機能ブロ
ックとして実現するマイクロコンピュータでも、本発明
を実施できる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
濃度信号の変化の大きい部分で順方向平均値と逆方向平
均値を切り換えているから、濃度信号の平均値をより確
実に得ることができる。その結果、閾値を濃度信号の変
化によく追従させることができ、濃度信号の変化が大き
い部分を適切に２値化できるという効果を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図。

【図２】濃度信号と順方向平均値および逆方向平均値の
関係を例示した波形図（（ａ））、および、濃度信号と
修正閾値を例示した波形図（（ｂ））。

【符号の説明】

２順方向平均値演算部３逆方向平均値演算部４平均値演算部５差演算部６平均値演算部７閾値演算部８閾値修正部９変更閾値演算部１０２値化回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画素分解形スキャナから順次出力される
画信号を白黒画素に２値化する画信号２値化装置におい
て、２値化される注目画素およびこの注目画素に連続した複
数個の参照画素の濃度の平均値を、上記注目画素をスキ
ャナの走査方向に移動しながら順次算出する第１の平均
値演算手段と、注目画素および参照画素の濃度の平均値を、上記注目画
素をスキャナの走査方向と逆方向に移動しながら順次算
出する第２の平均値演算手段と、上記第１の平均値演算手段が算出した第１の平均値と上
記第２の平均値演算手段が算出した第２の平均値との差
を各注目画素について順次算出する差演算手段と、特定の画素を中心とした所定領域内での上記差の変化に
基づいて、上記所定領域内で、上記特定の画素より走査
開始位置側の部分で上記第１の平均値を、注目画素より
走査終了位置側の部分で上記第２の平均値を選択する選
択手段と、この選択手段の出力に基づいて変更閾値を算出する変更
閾値算出手段と、上記第１の平均値および第２の平均値に基づいて閾値を
算出する閾値算出手段を備え、上記変更閾値によって上記閾値を修正することを特徴と
した画信号２値化装置。
【請求項２】前記選択手段は、前記注目画素を中心と
した所定領域内でこの注目画素にかかる上記差が最大値
をとるとき、この所定領域のうち上記注目画素より走査
開始位置側の部分で前記第１の平均値を、上記注目画素
より走査終了位置側の部分で前記第２の平均値を選択す
ることを特徴とする請求項１記載の画信号２値化装置。
【請求項３】前記選択手段は、前記差演算手段が算出
した差の絶対値の変動に注目して、ある一定値以上の大
きさをもつ差の絶対値が連続して続く場合、その連続す
る上記差の絶対値の中で最大のものを検出し、その最大
の絶対値をもつ差に対応する画素を中心とした所定領域
内で、上記対応する画素より走査開始位置側の部分で前
記第１の平均値を、上記注目画素より走査終了位置側の
部分で前記第２の平均値を選択することを特徴とする請
求項１記載の画信号２値化装置。
【請求項４】前記第１の平均値演算手段および第２の
平均値演算手段は、前記注目画素からの距離に応じて指
数関数的に小さくなる重み係数を前記各参照画素に割り
当てた重み付け平均値演算を実行することを特徴とする
請求項１、または、請求項２、または、請求項３記載の
画信号２値化装置。