JP2853141B2 - 画像領域識別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は文字線画像等で表される２値画像と、写真
画像等で表される中間調画像の混在した文書画像中から
２値領域と中間調領域とを識別する文書画像領域識別装
置に関する。

（従来の技術） 原稿中に含まれる２値画像と中間調画像をデジタル画
像として良好に再現させる場合には、２値領域と中間調
領域それぞれの特性に応じた処理を行う必要がある。そ
のため文字線画像と写真画像等の画像識別を行う必要が
ある。さらに通信における画像圧縮の向上等を考慮した
場合、画像識別は必須のものとなる。

従来の方式として例えば特開昭58−205376号公報記載
のものがある。文字線画像の濃度特性は第２図の上部に
示すように近接画素との濃度差が激しい特性を示す。一
方、写真画像の濃度特性は第３図の上部に示すように、
近接画素との濃度差がゆるやかな特性となる。上記従来
の方式はこのような２値画像と中間調画像の濃度特性の
相違を利用して画像を識別するものである。すなわちＭ
×Ｎ画素のブロックを単位にしてブロック内の最大濃度
差を求め、濃度差がしきい値よりも大きな場合は２値領
域、小さい場合は中間調領域として識別する方式であ
る。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上述のような従来の方式では、中間調領域に
も濃度差の激しい領域が存在するため誤認が生じ、画質
を劣化させる欠点があった。中間調領域において誤認す
る領域としては、文字領域に見られるような白から黒
（黒から白）へのエッジ領域と、薄い黒から濃い黒（濃
い黒から薄い黒）へのエッジ領域である。特に後者は画
質的に目立つため、中間調領域の画質が劣化してしまう
という欠点があった。

本発明は従来技術の欠点を解消するものであり、文書
画像中の文字線画像と写真画像の識別を簡単なハード構
成で行うことができるようにすることを目的とするもの
である。さらに、従来方式に対して、中間調領域の黒領
域内でのエッジ、すなわち薄い黒から濃い黒、濃い黒か
ら薄い黒へ変化するエッジの誤認を防ぐことができ、良
好な再生画像を得ることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、第１図に示すように、文字線画像および中
間調画像が混在する原画像に対して２値化を行う２値化
手段１と、２値化手段１により２値化された画像に対し
て輪郭検出処理を行う輪郭検出手段２と、前記原画像に
対してエッジ検出処理を行うエッジ検出手段３と、エッ
ジ検出手段３により検出されたエッジ成分の近傍領域に
輪郭検出手段２により検出された輪郭成分が存在した場
合はその領域を文字領域と判定し、それ以外の領域は中
間調領域と判定する領域判定手段４とを備えている。

（作用） 文字線画像と中間調画像の混在する入力されたｎビッ
トの画像データは２値化手段１において固定しきい値に
より２値化され、その後、輪郭検出手段２により白から
黒（黒から白）へ変わる点を求める輪郭検出処理（２値
画像エッジ検出処理）を行い、領域判定手段４に入力さ
れる。他方、入力されたｎビットの画像データはエッジ
検出手段３でエッジ成分が求められ、その結果は領域判
定手段４に入力される。領域判定手段４では入力された
両エッジ検出データをもとに注目画素が文字領域である
か中間調領域であるかが判定される。

本発明では、中間調領域における薄い黒から濃い黒、
あるいは濃い黒から薄い黒へ変化する領域は、エッジ検
出手段ではエッジと誤認されることがあっても、同じ画
像を２値化した画像の輪郭検出を行い、これと照合する
ので、そのような誤認は排除され、高画質の再現が可能
となる。

（実施例の説明） 以下、実施例に基づいて本発明の内容を詳細に説明す
る。

第２図および第３図の上方部に示すように、入力画像
信号はそれぞれの属性に応じた濃度特性を有し、このよ
うな特性を有する画像に対して輪郭検出処理あるいはエ
ッジ検出を行った結果は同図の下方部に示す。文字領域
ではほとんどの黒領域がエッジ領域として検出されるた
めエッジ領域近傍を文字処理することによってほぼ鮮明
な文字画像が再現される。一方、中間調領域にはエッジ
成分があまり含まれないため中間調領域は大部分が中間
調処理される。しかしエッジ領域がある程度含まれるた
め、その領域は文字処理され画質の劣化が生じる。中間
調領域のエッジには白から黒（黒から白）へ変わるエッ
ジの他に薄い黒から濃い黒（濃い黒から薄い黒）へのエ
ッジも多く含む特徴がある。

これを画質の面から考える。白から黒（黒から白）へ
のエッジが文字処理されるという現象は、いわゆる輪郭
強調に相当するため、画質を劣化させる要因とはならな
い。それに対して薄い黒から濃い黒（濃い黒から薄い
黒）へのエッジが文字処理された場合、その領域が輪郭
に相当する部分ではないため、白黒が不自然に目立つよ
うになり、画質を劣化させる要因となる。

そこで本発明は、領域識別のデータとして輪郭（２値
化画像のエッジ成分）の情報を併用することにより画質
劣化の要因である薄い黒から濃い黒、あるいは濃い黒か
ら薄い黒でのエッジの誤認を防ぐことができるようにし
たものである。

画像の輪郭成分を求める手法としては固定しきい値に
より２値化された画像のエッジ成分を求めることにより
輪郭抽出を行うことができる。輪郭抽出の結果とエッジ
検出結果の違いを第４図および第５図をもとに説明す
る。

文字領域においては、第４図に示すように、原画像を
２値化した後にエッジを検出して得られる輪郭成分は、
文字の濃度特性上、原画像に対し濃度差から直接求めた
エッジ成分とほぼ等しい。

一方、中間調領域においては、第５図に示すように、
原画像を２値化した後にエッジを検出して得られる輪郭
成分は白から黒（黒から白）へのエッジ成分のみであ
り、原画像に対し濃度差から直接求めたエッジ成分のう
ち薄い黒から濃い黒（濃い黒から薄い黒）へのエッジ成
分は含まない。そこでエッジ成分の結果をもとにその近
傍領域に画像の輪郭に相当する領域があるかどうかを調
べることにより、画像識別の精度を向上させることがで
きる。

輪郭抽出では黒領域の輪郭１画素のみしか抽出しない
ため、このままエッジ検出画像と輪郭抽出画像の結果の
AND（論理積）をとるだけでは文字領域の画質が著しく
悪化する。そこで輪郭検出された画像を領域拡大し、そ
の後エッジ検出結果とANDをとることにより高画質の領
域分離を行うことができる。

以上に詳述した領域識別の原理による本施例の画像領
識別装置のハード構成について説明する。

第６図に示すように、この画像領識別装置は、文字画
像および中間調画像の混在する原稿から読み取った多値
の入力画像を２値化する２値化回路11と、２値化回路11
の出力を３ラインずつ並列に輪郭検出回路13に供給する
ラインメモリ12と、２値化回路11の出力する２値画像の
輪郭を検出する輪郭検出回路13と、その輪郭検出回路13
の出力を５ラインずつ並列に領域拡大回路15に供給する
ラインメモリ14と、輪郭検出回路13で検出した輪郭領域
を拡大する領域拡大回路15と、入力画像を３ラインずつ
並列にエッジ検出回路17に供給するラインメモリ16と、
入力画像のエッジをラプラシアンフィルタのようなエッ
ジ検出フィルタを用いて検出するエッジ検出回路17と、
領域判定回路19への入力のタイミングを調整するための
ラインメモリ18と、エッジ検出されたデータと領域を拡
大されたデータにより領域判定を行う領域判定回路19
と、入力画像を文字画像とみなして、全て文字画像の属
性に適した処理を行い、処理結果を画像切替回路22に供
給する文字処理回路20と、入力画像を中間調画像とみな
して、全て中間調画像の属性に適した処理を行い、処理
結果を画像切替回路22に供給する中間調処理回路21と、
領域判定回路19の出力に基づきそれぞれの画像の属性に
適した画像を切り替えて出力する画像切替回路22とから
なっている。

２値化回路11によって２値化された画像は輪郭検出回
路13に供給され、輪郭検出回路13で輪郭検出処理が行わ
れる。輪郭検出処理において３ライン分のデータをもと
に周辺の画素を参照して輪郭が検出される。輪郭検出回
路の一例を第７図に示す。

第７図において、画像を走査して順次出力される２値
化されたデータが入力され、走査線の２ライン分をライ
ンメモリ12₁，12₂に記憶することによって、ラインメモ
リ12₁の出力を注目画素出力ｂとするとき、ラインメモ
リ12₂から注目画素の１ライン前の対応画素（上方向の
隣接画素）ｃを出力し、入力データを注目画素の１ライ
ン後の対応画素（下方向の隣接画素）ａとして出力す
る。また、ラインメモリ12₁の出力からラッチ30,31を用
いて注目画素ｅと１画素前の隣接画素ｄと１画素後の隣
接画素ｆとを出力する。

排他的論理和演算（EXOR）回路25により注目画素ｂと
下方向の隣接画素ａとの排他的論理和演算を行い、その
出力ｇと注目画素ｂとの論理積演算（AND）をAND回路６
により行うことによって、画像の下側の輪郭部を表わす
信号ｈを得る。また、EXOR回路27により注目画素ｂと上
方向の隣接画素ｃとの排他的論理和演算を行い、その出
力ｉと注目画素ｂとの論理積演算をAND回路28により行
うことによって、上側の輪郭部を表わす信号ｊを得る。
信号ｉおよびｊを論理和（OR）回路９によって混合する
ことにより画像の上下の輪郭部を表す信号ｋを得る。

EXOR回路32により注目画素ｅと１画素前の隣接画素ｄ
との排他的論理和演算を行い、その出力１と注目画素ｅ
との論理積演算をAND回路33により行うことによって、
画像の右側部の輪郭部分を表わす記号ｍを得る。また、
EXOR回路34により注目画素ｅと左隣の隣接画素ｆとの排
他的論理和演算を行い、その出力ｎと注目画素ｅとの論
理積演算をAND回路35により行うことによって、左側部
の輪郭部分を表す信号ｏを得る。信号ｍおよびｏをOR回
路36によって混合することにより画像の左右の輪郭部分
を表す信号ｐを得る。

OR回路38により画像の上下の輪郭を表す信号ｋと左右
の輪郭を表す信号ｐとの論理和演算により輪郭線を表す
信号を出力する。なお、ラッチ37は注目画素ｂとｅとが
１が画素分の時間のずれがあるので、そのタイミングの
調整を行うためのものである。

画像を走査しながら順次以上のような処理をすること
によって、輪郭部を正確に求めることができる。この輪
郭検出回路は、簡単な論理演算のみのハードウェアによ
る遂次処理を行うので、処理が高速であるとともに、リ
アルタイムの処理が可能である。

前述のように、輪郭抽出では黒領域の輪郭１画素のみ
しか抽出しないため、このままエッジ検出画像と輪郭抽
出画像の結果のANDをとるだけでは文字領域の画質が著
しく悪化する。そこで輪郭検出回路13により輪郭検出さ
れた画像を領域拡大回路15で領域拡大する。第８図は領
域拡大回路の一例を示すものである。この例では１ドッ
トの黒画素を５×５の25ドットに拡大する処理を行って
いる。即ち、４個のラインメモリ41を用いることにより
縦方向に隣接５ドットの画素値を得、これらに対してOR
回路42により論理和演算することにより縦方向に輪郭領
域拡大を行い、また、OR回路42の出力を４段シフトレジ
スタ43により横方向に５ドットの画素値を並列に取り出
し、OR回路44により論理和演算することにより横方向に
輪郭領域拡大を行う。

エッジ検出回路17は多値の画像入力に対し、濃度勾配
の大きい部分をエッジとして検出するもので、ラプラシ
アンフィルタのような公知のエッジ検出フィルタを用い
ることにより構成できる。

領域判定回路19は、エッジ検出回路17でエッジ検出さ
れたデータと領域拡大回路15により輪郭領域を拡大した
データのANDを求め、エッジ領域であり、かつ輪郭の領
域である場合は文字領域、それ以外の領域は中間領域で
あると判定する。

文字処理回路20は入力された画像データを文字の特性
に応じた処理を行い、中間調処理回路21は入力された画
像データを中間調画像の特性に応じた処理を行う。

画像切替回路22は、領域判定回路19の出力に基づき文
字処理回路20、中間調処理回路21の出力を切り替えて出
力し、それぞれの領域に適合した処理のなされた画像を
出力する。

（発明の効果） 本発明によって文字線画像、写真画像の混在した文書
画像に対して文字領域と中間調領域の識別が可能とな
る。とくに従来方式では画質の劣化を招いていた薄い黒
から濃い黒（濃い黒から薄い黒）へ変化するエッジの誤
認を防ぐことができるため、高品質の画像の再現が可能
になる。また、本発明によれば、文書画像中の文字線画
像と写真画像の識別を簡単なハード構成で行うことがで
きる

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を示すブロック図である。 第２図は文字線画像の濃度特性とエッジ検出結果の一例
を示すである。 第３図は中間調画像の濃度特性とエッジ検出結果の一例
を示すである。 第４図は文字線画像の領域判定の動作を説明するための
図である。 第５図は中間調画像の領域判定の動作を説明するための
図である。 第６図は本発明の一実施例の全体の構成を示すブロック
図である。 第７図は輪郭検出回路13の一例を示す図である。 第８図は領域拡大回路15の一例を示す図である。 11……２値化回路、12、14、16、18……ラインメモリ、
13……輪郭検出回路、15……勢域拡大回路、17……エッ
ジ検出回路、19……領域判定回路、20……文字処理回
路、21……中間調処理回路、22……画像切替回路。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06T 7/40 H04N 1/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】文字線画像および中間調画像が混在する原
   画像に対して２値化を行う２値化手段と、 ２値化手段により２値化された画像に対して輪郭検出処
   理を行う輪郭検出手段と、 前記原画像に対してエッジ検出処理を行うエッジ検出手
   段と、 エッジ検出手段により検出されたエッジ領域の近傍領域
   に輪郭検出手段により検出された輪郭成分が存在した場
   合はその領域を文字領域と判定し、それ以外の領域は中
   間調領域と判定する領域判定手段と を備えたことを特徴とする画像領域識別装置。