JP2015119431A - 頁画像補正装置、頁画像補正方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
そこで本発明の課題は、湾曲した紙面を撮像した場合であっても、切り取った画像が判読しやすくなるように適切に効率よく補正可能とすることである。
本の頁を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が取得した画像内から前記頁の輪郭を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記頁の輪郭の四隅に基づいて歪み補正を施すことにより、前記頁の画像全体を補正する輪郭補正手段と、
前記輪郭補正手段により補正された前記頁の画像全体を、当該頁の画像の上端から下端まで綴じ目方向に沿って延在する略矩形状の分割領域が前記綴じ目方向に直交する幅方向にn個配列されるように分割する分割手段と、
前記分割手段によって分割された前記分割領域毎に、前記綴じ目方向の長さを補正する第一補正手段と、
前記第一補正手段によって補正された前記分割領域毎に、実際の頁における前記分割領域の法線方向の撓み量を推定する推定手段と、
前記推定手段によって推定された前記撓み量に基づいて前記分割領域毎の前記幅方向の長さを補正する第二補正手段と、
前記第一補正手段及び前記第二補正手段で補正されたn個の前記分割領域を合成する合成手段とを備えることを特徴とする頁画像補正装置が提供される。
パソコン4のCPU45にて画像読み取り用のプログラムが実行されると、操作手段42の所定のボタンが撮影ボタンとして対応付けされる。この撮影ボタンを操作することに連動してカメラ22が本Bの画像を撮影するようになっている。
まず、ユーザーは、操作手段42を操作して画像読み取り用のプログラムをパソコン4に実行させる。これにより、まずは画像撮影モードが実行される。画像撮影モードにおいては、まずユーザーは、本Bの最初の頁P1を開いて頁P1を押さえる。この状態のまま、撮影ボタンを操作することにより、現在開いている左右の頁P1をカメラ22によって一画像として撮影する。
これを本Bの最後の頁P1まで繰り返すことにより、一冊の本Bの全ての頁P1の基準画像がパソコン4の記録部41に記録されることになる。
最後の頁P1の撮影が終了すると、ユーザーは操作手段42を操作して、画像撮影モードの終了をパソコン4に促す。パソコン4は、画像撮影モードの終了に伴って、画像処理モードに切り替える。
ステップS1では、CPU45は、基準画像を記録部41から読み込む。
ステップS2では、CPU45は、基準画像内の頁P1の輪郭を周知の画像処理を用いて抽出する。つまり、CPU45が本発明に係る抽出手段である。この際、基準画像内にある左右の頁P1を分割し、一つの頁P1毎に輪郭を抽出する。図4は基準画像から抽出された左側の頁P1の輪郭R及び頁P1の画像全体Gを示す説明図である。
ステップS4では、CPU45は、ステップS3で取得した四隅r1,r2,r3,r4の座標値を基に、頁P1の輪郭Rに対して周知の歪補正を施す。つまり、CPU45が本発明に係る輪郭補正手段である。なお、この歪補正おいては、頁P1の輪郭Rのみが台形されるのではなく、台形補正による輪郭Rの変形に追従して頁P1の画像全体が補正される。
図5は台形補正後の輪郭R1及び頁P1の画像G1を示す説明図である。
ステップS6では、CPU45は、台形補正後の輪郭R1に基づいて台形補正後の画像G1に対して縦方向補正処理を実行する。つまり、CPU45が本発明に係る第一補正手段である。
台形補正後の輪郭R1及び画像G1においては、綴じ目方向(Y方向)における湾曲は残ったままである。頁P1が湾曲していると頁P1の中央部分がカメラ22に近くなるため、頁P1の左右端部と比べて大きく撮影される。例えば、画像G1の幅方向の略中央付近で当該画像G1の上端から下端まで綴じ目方向に沿って延在する領域Uは、矩形輪郭R2よりも綴じ目方向に大きい(長い)。つまり、頁P1の綴じ目方向の長さは頁P1の幅方向でばらつくことになる。これを均一化し矩形輪郭R2内に収めるべく、縦方向補正処理を実行する。
図中Fは便宜上置かれた焦点である。A’は台形補正後の輪郭R1における任意の領域Uの上点、B’は領域Uにおける任意の領域Uの下点、P’はA’−B’線上における任意の点、Aは矩形輪郭R2内で領域Uに対応する部分の上点、Bは矩形輪郭R2内で領域Uに対応する部分の下点、PはA−B線上における点Pに対応する点を示している。
ΔA’FB’∝ΔAFB
∴FP:FP’=h:H
ΔAFP∝ΔA’FP’
∴AP:A’P’=h:H
∴AP=h/H・A’P’
ここで、A点のY座標値をyaとし、P点のY座標値をypとし、A’点のY座標値をya’とし、P’点のY座標値をyp’とすると、
A’P’=ya’-yp’
AP= ya -yp
となる。
∴yp=h/H・(yp’ -ya’)+ya’・・・(2)
この式(2)によって任意の点Pの変換後のPのY座標値を求めることができる。
実際には、矩形輪郭R2内のメッシュ内の各点の階調に、対応する輪郭R1の点における階調を当てはめていく補正を行う。
ステップS61では、CPU45は矩形輪郭R2の綴じ目方向の長さhを取得する。具体的には、台形補正後の輪郭R1の右側若しくは左側の上下の角部の間隔を長さhとする。
ステップS62では、CPU45は台形補正後の輪郭R1を幅方向にn分割し、各分割領域U1の横座標x(i)を設定する。つまり、CPU45が本発明に係る分割手段である。
ステップS64では、CPU45は台形補正後の輪郭R1を基にx(i)での縦方向の長さHを取得する。
ステップS65では、CPU45は分割領域U1間の境目のP’点に対応するY座標値(yp’)を、式(1)を用いて算出し、当該P’点の画像を変換する。
ステップS66では、CPU45は、x(i)での綴じ目方向全ての点で変換処理が終わったか否かを判断し、終わっていない場合はステップS65に移行して、終わっている場合はステップS67に移行する。
ステップS68では、CPU45は、i=i+1としてステップS64に移行する。これによってn−1個ある分割領域U1間の境目の全てに対して縦方向補正が実行される。
図9は台形補正後の輪郭R1及び画像G1と、台形補正後の四隅r1,r2,r3,r4からなる矩形輪郭R2とを示す説明図である。
台形補正後の輪郭R1及び画像G1においては、綴じ目方向の湾曲が残ったままであるので、図9に示すように湾曲W1を直線L1に戻す処理を行う必要がある。この際、幅方向の場所によって補正量が変動するため、ステップS7での幅方向補正を実行する。
ステップS71では、CPU45は矩形輪郭R2の綴じ目方向の長さhを取得する。
ステップS72では、CPU45は台形補正後の輪郭R1を幅方向にn分割し、各分割領域U1の横座標x(i)を設定する。
ステップS74では、CPU45はx(i)での撓み量dz(i)を推定する。つまり、CPU45が本発明に係る推定手段である。
図11は分割領域U1における撓み量d(z)を示す説明図であり、(a)は実際の頁P1の断面図、(b)は輪郭補正後の画像を示す正面図である。
図11(a)に示すように、実際の頁P1の法線方向(Z方向)の撓み量dz(i)は、厳密に言うとi番目の分割領域U1と、i−1番目の分割領域U1とのZ方向の差分によって求まる。しかしながら、この算出にはカメラ22から紙面までの距離や、角度が必要であり、それらの測定が手間となる。ここで、分割領域U1の幅が微小であれば、i番目の分割領域U1の綴じ目方向の長さH(i)と、i−1番目の分割領域U1の長さH(i−1)との差分が撓み量dz(i)と近似的に等しくなる。この関係性を用いて、分割領域U1の撓み量dz(i)を推定する。
具体的には、式(1)により撓み量dz(i)を推定する。
dz(i)=k・{H(i)−H(i−1)}・・・(1)
なお、ここでkは任意の係数である。この係数kを用いることで、幅方向補正処理後の画像を幅方向で調整することができる。ここで暫定的にk=1で計算していく。
dx(i)は台形補正後におけるi番目の分割領域U1の幅である。
dx(i)=x(i)−x(i−1)={x(n)−x(0)}/n
実際の幅dx’(i)は、x(i)の高さz(i)によって修正を受けている。z(i)が高い場合、Hが大きくなると同様に幅も大きくなっている。つまり、実際の幅dx’(i)は小さい。この関係は以下の式にまとめられる。
dx’(i)=h/H(i)・dx(i)
ds(i)は、i番目の分割領域U1における実際の頁P1の微小長さである。
図12は、ds(i)、dz(i)及びdx’(i)の関係を示す説明図である。
図12に示すように、ds(i)は、ステップS74で求めたZ方向の長さdz(i)とステップS75で求めたX方向の長さdx’(i)とを基にした三平方の定理によって算出される。
ds(i)={dz(i)2+dx’(i)2}1/2
ステップS78では、CPU45は、i=i+1としてステップS74に移行する。これによってn個ある分割領域U1の全てに対してdz(i)、dx’(i)及びds(i)が求められる。
ステップS80では、CPU45は、iを再び1に設定する。
図13は、幅方向補正処理前のx’(i)と、幅方向補正処理後のx(i)との関係を示す説明図である。図13に示すように、頁P1の実際のSとS(i)との比は、x(0)からx(n)までの長さとx(0)からx(i)までの長さの比と同値であるから、以下の式のような関係となる。
S:S(i)=x(n)−x(0):x(i)−x(0)
この関係性を基に、x’(i)をx(i)に変換することにより、任意の点Pの画像を変換する。なお、変換式はx(i)=f(x’(i))であるが、この式については明確なものはなく、S(i)に対応するx’(i)を逐次的に見つけ出してx(i)と対応させている。
ステップS85では、CPU45は、i=i+1としてステップS81に移行する。これによってn個ある分割領域U1の全てに対して幅方向補正が実行される。
そして、これらの処理を基準画像に含まれる右側の頁P1に実行し、さらには全ての基準画像に対して上記処理を繰り返すことで、撮影した複数の基準画像に含まれる全ての頁P1を歪みのない状態で取得することができる。
そして、分割領域U1毎に綴じ目方向の長さを補正した後に、実際の頁P1における分割領域U1の法線方向の撓み量を推定し、当該推定した撓み量に基づいて幅方向の長さも補正されているので、綴じ目方向の補正と幅方向の補正とを効率的に行うことができる。
したがって、湾曲した紙面を撮像した場合であっても、切り取った画像が判読しやすくなるように適切に効率よく補正することができる。
すなわち、実際は、頁P1のアスペクト比(例えば規定の紙サイズ)がわかっているので、ステップS8で求められた画像の横幅と頁P1のアスペクト比から求められる横幅との比が係数kに相当する。
したがって、ステップS8で求められた画像をこの比に対応して幅方向に拡縮することにより、所望のアスペクト比で歪みのない画像を求めることができる。
具体的には、補正後の画像が所定のサイズ(例えば規定の紙サイズ)になるように幅方向に拡縮することが好ましい。
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
<請求項1>
本の頁を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が取得した画像内から前記頁の輪郭を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記頁の輪郭の四隅に基づいて歪み補正を施すことにより、前記頁の画像全体を補正する輪郭補正手段と、
前記輪郭補正手段により補正された前記頁の画像全体を、当該頁の画像の上端から下端まで綴じ目方向に沿って延在する略矩形状の分割領域が前記綴じ目方向に直交する幅方向にn個配列されるように分割する分割手段と、
前記分割手段によって分割された前記分割領域毎に、前記綴じ目方向の長さを補正する第一補正手段と、
前記第一補正手段によって補正された前記分割領域毎に、実際の頁における前記分割領域の法線方向の撓み量を推定する推定手段と、
前記推定手段によって推定された前記撓み量に基づいて前記分割領域毎の前記幅方向の長さを補正する第二補正手段と、
前記第一補正手段及び前記第二補正手段で補正されたn個の前記分割領域を合成する合成手段とを備えることを特徴とする頁画像補正装置。
<請求項2>
請求項1記載の頁画像補正装置において、
前記推定手段は、前記分割領域の前記撓み量を、当該分割領域の前記綴じ目方向の長さに基づいて推定することを特徴とする頁画像補正装置。
<請求項3>
請求項2記載の頁画像補正装置において、
i番目の前記分割領域の前記撓み量をdz(i)とし、前記i番目の前記分割領域の前記綴じ目方向の長さをH(i)とし、前記i−1番目の前記分割領域の前記綴じ目方向の長さをH(i−1)とし、任意の係数をkとすると、
前記推定手段は、i番目の前記分割領域の前記撓み量を式(1)にて推定することを特徴とする頁画像補正装置。
dz(i)=k・{H(i)−H(i−1)}・・・(1)
<請求項4>
請求項1〜3のいずれか一項に記載の頁画像補正装置において、
前記合成手段は、前記第二補正手段により補正された前記幅方向の長さを累積加算することにより、前記第一の補正手段により前記綴じ目方向の長さが補正されたn個の前記分割領域を合成することを特徴とする頁画像補正装置。
<請求項5>
請求項1〜4のいずれか一項に記載の頁画像補正手段装置において、
前記合成手段により合成された画像を、前記頁のアスペクト比に対応するように幅方向に拡縮する第三補正手段をさらに備えることを特徴とする頁画像補正装置。
<請求項6>
本の頁を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で取得した画像内から前記頁の輪郭を抽出する抽出工程と、
前記抽出工程で抽出した前記頁の輪郭の四隅に基づいて歪み補正を施すことにより、前記頁の画像全体を補正する輪郭補正工程と、
前記輪郭補正工程で補正した前記頁の画像全体を、当該頁の画像の上端から下端まで綴じ目方向に沿って延在する略矩形状の分割領域が前記綴じ目方向に直交する幅方向にn個配列されるように分割する分割工程と、
前記分割工程で分割した前記分割領域毎に、前記綴じ目方向の長さを補正する第一補正工程と、
前記第一補正工程で補正した前記分割領域毎に、実際の頁における前記分割領域の法線方向の撓み量を推定する推定工程と、
前記推定工程で推定した前記撓み量に基づいて前記分割領域毎の前記幅方向の長さを補正する第二補正工程と、
前記第一補正工程及び前記第二補正工程で補正したn個の前記分割領域を合成する合成工程とを含むことを特徴とする頁画像補正方法。
<請求項7>
本の頁を撮像する撮像手段と通信自在なコンピュータを、
前記撮像手段が取得した画像内から前記頁の輪郭を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記頁の輪郭の四隅に基づいて歪み補正を施すことにより、前記頁の画像全体を補正する輪郭補正手段と、
前記輪郭補正手段により補正された前記頁の画像全体を、当該頁の画像の上端から下端まで綴じ目方向に沿って延在する略矩形状の分割領域が前記綴じ目方向に直交する幅方向にn個配列されるように分割する分割手段と、
前記分割手段によって分割された前記分割領域毎に、前記綴じ目方向の長さを補正する第一補正手段と、
前記第一補正手段によって補正された前記分割領域毎に、実際の頁における前記分割領域の法線方向の撓み量を推定する推定手段と、
前記推定手段によって推定された前記撓み量に基づいて前記分割領域毎の前記幅方向の長さを補正する第二補正手段と、
前記第一補正手段及び前記第二補正手段で補正されたn個の前記分割領域を合成する合成手段として機能させることを特徴とするプログラム。
2 書画カメラ(撮像手段)
3 載置台
4 パソコン
21 スタンド部
22 カメラ
41 記録部
42 操作手段
43 ROM
44 RAM
45 CPU(抽出手段、輪郭補正手段、分割手段、第一補正手段、推定手段、第二補正手段、合成手段)
B 本
U1 分割領域
Claims (7)
- 本の頁を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が取得した画像内から前記頁の輪郭を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記頁の輪郭の四隅に基づいて歪み補正を施すことにより、前記頁の画像全体を補正する輪郭補正手段と、
前記輪郭補正手段により補正された前記頁の画像全体を、当該頁の画像の上端から下端まで綴じ目方向に沿って延在する略矩形状の分割領域が前記綴じ目方向に直交する幅方向にn個配列されるように分割する分割手段と、
前記分割手段によって分割された前記分割領域毎に、前記綴じ目方向の長さを補正する第一補正手段と、
前記第一補正手段によって補正された前記分割領域毎に、実際の頁における前記分割領域の法線方向の撓み量を推定する推定手段と、
前記推定手段によって推定された前記撓み量に基づいて前記分割領域毎の前記幅方向の長さを補正する第二補正手段と、
前記第一補正手段及び前記第二補正手段で補正されたn個の前記分割領域を合成する合成手段とを備えることを特徴とする頁画像補正装置。 - 請求項1記載の頁画像補正装置において、
前記推定手段は、前記分割領域の前記撓み量を、当該分割領域の前記綴じ目方向の長さに基づいて推定することを特徴とする頁画像補正装置。 - 請求項2記載の頁画像補正装置において、
i番目の前記分割領域の前記撓み量をdz(i)とし、前記i番目の前記分割領域の前記綴じ目方向の長さをH(i)とし、前記i−1番目の前記分割領域の前記綴じ目方向の長さをH(i−1)とし、任意の係数をkとすると、
前記推定手段は、i番目の前記分割領域の前記撓み量を式(1)にて推定することを特徴とする頁画像補正装置。
dz(i)=k・{H(i)−H(i−1)}・・・(1) - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の頁画像補正装置において、
前記合成手段は、前記第二補正手段により補正された前記幅方向の長さを累積加算することにより、前記第一の補正手段により前記綴じ目方向の長さが補正されたn個の前記分割領域を合成することを特徴とする頁画像補正装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の頁画像補正手段装置において、
前記合成手段により合成された画像を、前記頁のアスペクト比に対応するように幅方向に拡縮する第三補正手段をさらに備えることを特徴とする頁画像補正装置。 - 本の頁を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で取得した画像内から前記頁の輪郭を抽出する抽出工程と、
前記抽出工程で抽出した前記頁の輪郭の四隅に基づいて歪み補正を施すことにより、前記頁の画像全体を補正する輪郭補正工程と、
前記輪郭補正工程で補正した前記頁の画像全体を、当該頁の画像の上端から下端まで綴じ目方向に沿って延在する略矩形状の分割領域が前記綴じ目方向に直交する幅方向にn個配列されるように分割する分割工程と、
前記分割工程で分割した前記分割領域毎に、前記綴じ目方向の長さを補正する第一補正工程と、
前記第一補正工程で補正した前記分割領域毎に、実際の頁における前記分割領域の法線方向の撓み量を推定する推定工程と、
前記推定工程で推定した前記撓み量に基づいて前記分割領域毎の前記幅方向の長さを補正する第二補正工程と、
前記第一補正工程及び前記第二補正工程で補正したn個の前記分割領域を合成する合成工程とを含むことを特徴とする頁画像補正方法。 - 本の頁を撮像する撮像手段と通信自在なコンピュータを、
前記撮像手段が取得した画像内から前記頁の輪郭を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記頁の輪郭の四隅に基づいて歪み補正を施すことにより、前記頁の画像全体を補正する輪郭補正手段と、
前記輪郭補正手段により補正された前記頁の画像全体を、当該頁の画像の上端から下端まで綴じ目方向に沿って延在する略矩形状の分割領域が前記綴じ目方向に直交する幅方向にn個配列されるように分割する分割手段と、
前記分割手段によって分割された前記分割領域毎に、前記綴じ目方向の長さを補正する第一補正手段と、
前記第一補正手段によって補正された前記分割領域毎に、実際の頁における前記分割領域の法線方向の撓み量を推定する推定手段と、
前記推定手段によって推定された前記撓み量に基づいて前記分割領域毎の前記幅方向の長さを補正する第二補正手段と、
前記第一補正手段及び前記第二補正手段で補正されたn個の前記分割領域を合成する合成手段として機能させることを特徴とするプログラム。
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