JPH0743754B2

JPH0743754B2 - 文字画像２値化装置

Info

Publication number: JPH0743754B2
Application number: JP60292252A
Authority: JP
Inventors: 正夫仁藤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1985-12-26
Filing date: 1985-12-26
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPS62152093A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、光学的文字読取装置において、読取の対象と
する文字画像領域を走査するセンサ（画像入力センサ）
から得られる画像信号について、文字の記録されている
記録媒体の他の部分を表わす信号は“0"、文字パターン
の部分を表わす信号は“1"、のように２値化するのに用
いる文字画像２値化装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は文字画像２値化装置の従来例を示す回路図であ
る。同図において、１は画像入力センサ、２は比較器、
３は抵抗、４はコンデンサ、５は可変定電圧源、６は抵
抗、である。

第4A図は、第４図における各部信号の波形図であり、第
4B図は読取の対象となる画像の一例を示した説明図、で
ある。第4B図において、７は記録カード、８はバーコー
ド、Ｓは走査方向を示す。

第４図、第4A図、第4B図を参照して入力画像信号を２値
化するための回路動作を説明する。

すなわち、第４図において、画像入力センサ１が、第4B
図に示す如き記録カード７上のバーコード８をＳ方向に
沿って走査したときに得られる生の画像入力信号（イ）
を比較器101の（＋）入力側に入れると共に、他方、該
生信号（イ）を抵抗３とコンデンサ４により構成される
ロウパスフィルタに通すことにより、高調波成分を除去
して、比較の基準に用いられる基準信号（ロ）を作成
し、これを比較器101の（−）入力側に入れる。（−）
入力側には、また可変定電圧源５から抵抗６を介して予
め一定電圧を加えてある。

このようにすると、バーコード８を走査して得られる線
画像信号（イ）は比較器２の（−）入力側においては、
上述のように高調波成分を除去された滑らかな信号とな
るので、信号（イ）と（ロ）を比較器２においてレベル
比較することにより、２値化信号（ハ）がバーコード８
の読取出力として得られる。

ところで以上、説明したような従来の２値化装置では、
バーコードのような複数の平行な線分からなる画像を、
それと直角をなす方向から画像入力センサにより走査す
るような場合には有効であるが、画像入力センサの走査
方向がバーコードをなす線分と平行であるような場合に
は、その線分の長さにより２値化できる場合とできない
場合がでてくる。

極端な例として、画像入力センサの走査方向と一致する
方向に延びる直線の場合には、これを２値化することが
できない。読取の対象がバーコードのような線分ではな
く、文字であるような場合、文字を構成する線分として
は、センサ走査方向に対して平行な成分，垂直な成分，
斜め成分，点成分などが混在しており、第４図に示した
ような従来の２値化装置でこれを２値化しようとする
と、その動作が不安定となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本発明においては、読取対象がバーコードのよう
な一方向に平行に揃った線分からなる画像ではなく、一
般の文字のように、それを構成する線分がセンサによる
走査方向に対して様々な角度をなす線分から成っている
ような画像パターンを対象として、センサから得られる
画像信号につき、パターン部分と他の部分で安定な２値
化動作を、照明、地、センサ感度などの位置むらなどに
もかかわりなく、可能にすること、を解決すべき問題点
としている。従って本発明は、上述のことを可能にする
文字画像２値化装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

上記目的を達するために、本発明においては、２次元局
部メモリを利用する。この２次元局部メモリというの
は、例えばテレビカメラの如き、２次元撮像装置により
撮像して得られた２次元的な画像信号を画素化し量子化
して２次元的にメモリに記憶しておき、該メモリの任意
所望の局部領域にある画素データを取り出し可能にした
ものである（なお、２次元局部メモリとしては、そのと
り得る局部領域を可変自在とした便利なものを本発明が
特願昭60−223697号において提案している）。

そこで本発明では、２次元局部メモリにおける局部領域
として、対象とする文字パターンを構成する線の幅より
大きい程度の局部領域を考え、該領域における中心画素
とその複数周辺画素を代表画素として読み出し得るよう
にし、これらの代表画素のそれぞれの濃淡値を調べ、そ
の中から最大値、最小値を得、さらにその最大値と最小
値の中間値を算出し、中心画素の濃淡値とこの中間値と
の差（絶対値）が所定値以上あるかどうかにより、当該
中心画素の“0"または“1"を判定し、その２値化を行お
うとするものである。

すなわち、本発明において想定する局部領域において
は、その中心画素が文字パターンを構成する線分上の画
素であった場合、その周辺画素には必ず背景つまり地に
相当する部分の画素が含まれると考えている。

〔実施例〕

次に図を参照して本発明の実施例を説明する。

第５図は、本発明による２値化装置が２値化の対象と考
えている文字画像の一例を示すと共に、該画像を走査し
て得られる画像信号の波形を示す説明図である。

すなわち、本発明による２値化装置が２値化の対象とす
る画像信号は、第５図に示した如き、一般的な文字（ア
ルフアベットやひらがな等）を走査して得られる画像信
号である。

例えば、主走査方向に沿う線x₁上を光学的に走査して得
られる画像信号の波形はSxの如くであり、また副走査方
向に沿う線y₁上を光学的に走査して得られる画像信号の
波形はSyの如くであるが、いずれも、第4A図に示した如
き、コードバーを走査して得られる画像信号とは異な
り、文字を構成する線分上の直流レベルが文字位置によ
り大きく変動しており、従来の２値化装置によっては、
先にも説明したように２値化困難なものであることが認
められるであろう。

第１図は本発明による２値化装置を取り入れた光学的文
字読取装置（OCR）全体構成を示すブロック図である。

同図において、11は紙などの記録媒体に書かれた文字画
像を光学的に走査して画像信号を出力するセンサ（画像
入力センサ）であり、具体的にはテレビカメラやファッ
クスの画像読取部などに相当するものと考えてよい。12
はセンサ11からの画像信号を量子化して複数ビット（例
えば６ビット、64階調）のデイジタル信号として出力す
るA/D変換器、13は前述した２次元局部メモリ、14は２
値化部、15は文字認識部、である。

２次元局部メモリ13は、先にも述べたように、特願昭60
−223697号の明細書において詳しく説明されているが、
ここでは、本発明の理解に必要な程度において、以下、
第２図を参照して説明する。

第２図は２次元局部メモリ13においてとり得る局部領域
と該領域を代表する画素配置の一例を示す説明図であ
る。

すなわち、（Ｍドット）×（Ｎドット）の部分的文字画
像領域を局部領域として指定し、その中の中心画素D
₀（黒丸印で表わす）とその周辺の任意に選択可能な周
辺画素D₁（白丸印で表わす）を前記局部領域を代表する
代表画素と考えて、それら各画素の量子化された値を同
時に読み出して参照可能としたのが２次元局部メモリで
ある。従って走査画面において、走査方向に沿って中心
画素を１ドットずつずらしてゆけば、該中心画素を中心
とする局部領域も同様に移動してゆくので、画面全体に
ついて、どの画素も、それを中心画素としたときの周辺
画素が考えられ、そのときの各画素の量子化された値を
知り得ることになる。

第３図は、第１図における２値化部14（本発明の一実施
例）の詳細を示すブロック図である。同図において、14
1は最大値算出回路、142は最小値算出回路、143は平均
値算出回路、144は絶対差算出回路、145は比較回路、で
ある。

第１図に戻って光学的文字読取装置の全体的回路動作を
簡単に説明する。画像入力センサ11が文字画像を走査し
て得られる画像信号は、A/D変換器12において各画素毎
に量子化されて２次元局部メモリ13に入力され記憶され
る。次に、２次元局部メモリ13から、局部領域を代表す
る代表画素としての中心画素とその複数周辺画素につい
て量子化された値（記録媒体における画素の濃淡値）を
読み出し、２値化部14において、該中心画素の２値化を
行い、結果を文字認識部15へ送る。文字認識部15は、以
上のようにして得られる２値化されたドット（画素）の
パターンから、センサ11により走査された対象画像の文
字認識を行う。

次に、第３図を参照して本発明の一実施例としての２値
化部14の回路動作を説明する。

２値化部14は、すでに説明したように第３図に示す如き
構成になっている。最大値算出回路141は、２次元局部
メモリ13の出力すなわち着目中心画素と、該画素から所
定距離だけ離れた位置にある周辺複数画素の濃淡値を同
時に参照し、それらの中の最大濃淡値を知る。最小値算
出回路142は、同様に最小濃淡値を知る。対象画像が紙
などの白地に黒で書かれた文字などであるときは、最大
値算出回路141には、着目中心画素近傍の紙の色の濃淡
値が最大値として、また最小値算出回路142には文字の
色（黒）の濃淡値が最小値として、それぞれ算出されセ
ットされる。

平均値算出回路143は、上述のようにして算出された最
大値と最小値の中間値、すなわち平均値を算出する。絶
対差算出回路144は平均値算出回路143からの平均値と着
目中心画素の濃淡値との絶対差を算出する。このように
絶対差を用いることにより、白地に黒文字か黒字に白文
字のいずれの場合でも文字部と背景部を区別できる２値
化が行える。

次に比較回路145は、絶対差算出回路144からの出力に対
し、S/Nを考慮して背景部（地の部分）中の僅かな濃淡
値の変動を誤って、文字部と認識しないように、所定の
スレッショルド値αを差し引き、その残りの値の有無に
より２値化を行う。

なお、絶対差算出回路144により絶対差を求めた場合、
局部領域に文字が含まれるような文字近傍の背景部に関
しては、この背景部を中心画素として２値化を行った場
合に文字と同じように２値化されてしまう。しかし、こ
れは単に文字が太く認識されるだけであり、局部領域が
全て背景部となる位置になると、“0"となって文字部と
判別できるようになるため、実用上は問題ない。

以上のようにして、地の部分に存在することのある、ゆ
るやかな濃淡値変化などにまどわされることなく、文字
部を地の部分と有効に区別可能な安定した２値化ができ
る。

ところで、本発明による２値化方式を式で表現すると以
下のようになる。

着目中心画素をp₀、周辺画素をp₁，p₂…p₈とする。p₀〜
p₈は局部領域ALを代表する画素である。

局部領域AL中の最大濃淡値をp_maxとすると p_max＝max｛ｐ_０,p_１,p_２…ｐ_８｝局部領域AL中の最小濃淡値をp_minとすると p_mix＝min｛ｐ_０,p_１,p_２…ｐ_８｝ p_maxとp_minの平均濃淡値をp_mとすると p_m＝（p_max＋p_min）/2 p_mと着目中心画素p₀との間の濃淡差をp_dとすると p_d＝｜p₀−p_m｜着目中心画素p₀における２値化出力をp_bとし、設定入力
（スレッショルド値）をαとすると、p_bは次のようにな
る。

｛０……（p_d＜α｝ p_b＝｛１……（p_d≧α｝〔発明の効果〕この発明によれば、文字を構成する線分の幅より十分大
きな幅、広さをもつ局部領域における中心画素と、複数
周辺画素の濃淡値を参照しながら局部領域中の背景部，
文字部の濃淡レベルを知り、その平均値に対する中心画
素の濃淡レベルの変化の程度を知り、それにより２値化
を行っているので、画像中の背景部の濃淡レベルの変
動、文字部の濃淡レベルの変動などがあっても、文字部
と背景を区別できる安定な２値化が行えるという利点が
ある。

また、この発明によれば、絶対差を用いているため、白
文字と黒文字が混在している場合でも、２値化のための
スレッショルド値を変更することなく安定な２値化を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による２値化装置を取り入れた光学的文
字読取装置（OCR）の全体構成を示すブロック図、第２
図は２次元局部メモリにおいてとり得る局部領域と該領
域を代表する画素配置の一例を示す説明図、第３図は第
１図における２次元局部メモリ13の詳細を示すブロック
図、第４図は文字画像２値化装置の従来例を示す回路
図、第4A図はその入力信号と出力信号（２値化出力）の
波形を示す波形図、第4B図は読取の対象となる画像の一
例を示した説明図、第５図は本発明による２値化装置が
２値化の対象と考えている文字画像の一例と、該画像を
走査して得られる画像信号の波形を示す説明図、であ
る。符号の説明１…画像入力センサ、２…比較器、３…抵抗、４…コン
デンサ、５…可変定電圧源、６…抵抗、７…記録カー
ド、８…バーコード、11…画像入力センサ、12…A/D変
換器、13…２次元局部メモリ、14…２値化部、15…文字
認識部、141…最大値算出回路、142…最小値算出回路、
143…平均値算出回路、144…絶対差算出回路、145…比
較回路、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象とする文字画像領域を画素に分解し、
主走査方向、副走査方向に走査して各画素毎に文字画像
信号を感知して出力する文字画像入力センサと、該センサから出力された前記文字画像信号を入力され量
子化して出力するA/D（アナログ／デイジタル）変換器
と、該変換器からの量子化信号を入力され、前記文字画像領
域上に、着目画素を中心画素として、前記文字画像を構
成する線分の幅よりも大きな幅，広さに設定された２次
元局部領域における当該中心画素とその周辺複数画素に
ついての量子化信号を、前記走査と同期して、着目画素
毎に逐次出力する２次元局部メモリと、前記局部領域毎に中心画素と周辺画素についての量子化
信号の中から最大値、最小値を選んでその平均値を求
め、かつ該平均値と前記中心画素の量子化信号との間の
絶対差を求める演算手段と、該絶対差と或る設定値を比較し、その大小関係により当
該中心画素の２値化判定を行う２値化手段と、を具備してなることを特徴とする文字画像２値化装置。