JP3348167B2 - 画像2値化装置 - Google Patents

画像2値化装置

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JP3348167B2
JP3348167B2 JP06975796A JP6975796A JP3348167B2 JP 3348167 B2 JP3348167 B2 JP 3348167B2 JP 06975796 A JP06975796 A JP 06975796A JP 6975796 A JP6975796 A JP 6975796A JP 3348167 B2 JP3348167 B2 JP 3348167B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、陰影を含む画像か
ら陰影を除去し、陰影の影響を受けることなく文字や線
図形などの対象を抽出する画像2値化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の代表的な画像の2値化手法は、ま
ず濃度値とその頻度数との関係を示す濃度ヒストグラム
を作成し、判別分析法などにより2値化閾値を計算し、
その閾値によって画像を2値化するものであった。この
方法は、画像内のすべての画素に対し同一の閾値によっ
て2値化するため、背景濃度が均一な画像に対しては有
効であるが、陰影などにより背景濃度が不均一な画像に
対しては適切な閾値が得られにくいという問題を有して
いる。
【0003】このような問題に対し、従来、(1) デ
ジタル複写機において、ブック状原稿のとじ代部の浮き
による陰影を検出し、陰影領域を消去する手法(特開平
3−79158号公報)、(2) 入力画像中の各画素
について、その画素の近傍にある一定数の画素の濃度値
の分散を求め、これより得られる分散値画像を2値化す
ることにより、陰影と線が混在した入力画像を2値化す
る手法(特開平6−301775号公報)、などが提案
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、前者の
特開平3−79158号公報の手法では、文字や線など
の抽出する対象自体に陰影がかかっている場合には、陰
影消去により抽出する対象まで消去されてしまうという
問題がある。
【0005】また、後者の特開平6−301775号公
報の手法では、分散値画像を2値化して対象を抽出する
ため、同一画像内に抽出の対象の境界がぼやけているも
のとはっきりしているものが混在する場合には、境界の
ぼやけている対象の抽出に失敗するという問題がある。
【0006】ここで、文字や線図形などの抽出する対象
よりも背景の濃度値の方が大きい(明るい)画像につい
て考えると、抽出対象部の濃度値は、抽出対象の境界の
状態や陰影の有無にかかわらず、近辺に限れば背景の濃
度値よりも必ず小さく(暗く)なる性質をもっている。
逆に、抽出する対象よりも背景の濃度値の方が小さい
(暗い)画像について考えると、抽出対象部の濃度値
は、抽出対象の境界の状態や陰影の有無にかかわらず、
近辺に限れば背景の濃度値よりも必ず大きく(明るく)
なる性質をもっている。そこで本発明では、この性質に
基づいて背景の濃度値を計算することにより、まず画像
の陰影を計算した後、文字や線などの抽出する対象自体
に陰影がかかっている場合においても抽出する対象を消
去することなく入力画像から陰影の影響を取り除き、同
一画像内に抽出の対象の境界がぼやけているものとはっ
きりしているものが混在する場合においても境界のぼや
けている対象を良好に抽出し、適切な2値化画像を生成
することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項1の
画像2値化装置は、2値化対象の画素を入力する画像入
力部と、入力した画素に対して一定画素毎にサンプル点
を設定するサンプル点設定部と、その設定したサンプル
点毎にサンプル点を中心とした固定サイズの参照ブロッ
クを設け参照ブロック内の画素の濃度分布からそのサン
プル点での陰影濃度を計算するサンプル点陰影計算部
と、求めた各サンプル点での陰影濃度をもとにサンプル
点以外の全画素の陰影濃度を補間計算することによって
求め、陰影画像を生成する陰影計算部と、生成した陰影
画像を用いて入力画像から陰影を除去した陰影除去画像
を生成する陰影除去部と、求めた陰影除去画像を2値化
する2値化部、とを備えたことを特徴としている。
た、請求項2の画像2値化装置は、請求項1の画像2値
化装置であって、前記サンプル点設定部は、前記入力し
た画像に対して格子状にサンプル点を設定し、陰影計算
部は、サンプル点以外の画素の陰影濃度を、その画素に
近接する4つのサンプル点の陰影濃度から補間計算によ
り求めることによって、陰影画像を計算することを特徴
としている。文字や線など抽出対象自体に陰影がかかっ
ている場合においても抽出対象を消去することなく入力
画像から陰影の影響を取り除き、同一画像内に抽出の対
象の境界がぼやけているものとはっきりしているものが
混在する場合においても境界のぼやけている対象を良好
に抽出して適切な2値画像を生成することができる。
【0008】本発明に係る請求項3の画像2値化装置
は、2値化対象の画像を入力する画像入力部と、入力し
た画像に対して一定画素毎にサンプル点を設定するサン
プル点設定部と、その設定したサンプル点毎に、サンプ
ル点近辺に存在する前記画像の背景部分の画素が含まれ
るように参照ブロックを設定する参照ブロック計算部
と、前記サンプル点設定部により設定したサンプル点毎
に前記参照ブロック計算部で設定した参照ブロック内の
画素の濃度分布からそのサンプル点での陰影濃度を計算
するサンプル点陰影計算部と、求めた各サンプル点での
陰影濃度をもとにサンプル点以外の全画素の陰影濃度を
補間計算することによって求め、陰影画像を生成する陰
影計算部と、生成した陰影画像を用いて入力画像から陰
影の影響を除去した陰影除去画像を生成する陰影除去部
と、求めた陰影除去画像を2値化する2値化部、とを備
えたことを特徴としている。また、請求項4に係る発明
は、請求項3の画像2値化装置であって、前記参照ブロ
ック計算部は、背景部分の画素が参照ブロックに含まれ
るようにするため、サンプル点に一番近いエッジ点を含
むように参照ブロックを設定することを特徴としてい
る。文字や線図形などの抽出対象の大きさが正確に把握
できていない場合、請求項1や請求項2の場合の画像2
値化装置ではすべてのサンプル点の参照ブロックが背景
領域を含んでいることを必ずしも保証できないのに対
し、この請求項3および請求項4の画像2値化装置では
すべてのサンプル点の参照ブロックが必ず背景領域を含
んでいることを保証できるため、請求項1および請求項
に比べてより正確な陰影画像を生成でき、ひいてはよ
り適切な2値画像を生成することができる。
【0009】本発明に係る請求項5の画像2値化装置
は、2値化対象の画像を入力する画像入力部と、入力し
た画像に対して一定画素毎に初期サンプル点を設定する
初期サンプル点設定部と、前記初期サンプル点毎に、初
期サンプル点近辺に存在する前記画素の背景部分の画素
が含まれるように参照ブロックを設定する参照ブロック
計算部と、前記初期サンプル点毎に前記参照ブロック計
算部で設定した参照ブロック内の画素の濃度分布からそ
のサンプル点での陰影濃度を計算するサンプル点陰影計
算部と、隣接する初期サンプル点における陰影濃度の変
化の度合いに応じて、追加サンプル点を設定する追加サ
ンプル点設定部と、追加された追加サンプル点毎に、参
照ブロック計算部により、サンプル点近辺に存在する前
記画像の背景部分の画素が含まれるように参照ブロック
を設定した後、サンプル点陰影計算部により、求められ
た参照ブロック内の画素の濃度分布からそのサンプル点
での陰影濃度を計算し、求めた初期サンプル点および追
加サンプル点での陰影濃度をもとにサンプル点以外の全
画素の陰影濃度を補間計算することによって求め、陰影
画像を生成する陰影計算部と、生成した陰影画像を用い
て入力画像から陰影の影響を除去した陰影除去画像を生
成する陰影除去部と、求めた陰影除去画像を2値化する
2値化部、とを備えたことを特徴とを特徴としている。
陰影の状況に応じて適宜必要なサンプル点を追加して陰
影画像を生成することができるため、入力画像にかかっ
ている陰影を、請求項1ないし請求項4よりも正確に求
めることができる。また、抽出する文字や線図形などの
対象の大きさが把握できずサンプル点間隔を大きく設定
せざるを得ない場合でも、適宜サンプル点を追加して陰
影画像を計算するため、より正確な陰影画像を生成し
て、より適切な2値画像を生成することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕図1は実施の形態1(請求項1に対
応)の画像2値化装置の構成を示すブロック図である。
同図において、101は2値化対象の画像を入力するC
CDカメラなどの画像入力部、102は読み込まれた入
力画像に対して一定画素毎にサンプル点30を設定する
サンプル点設定部、103は設定されたサンプル点毎に
サンプル点近傍の画素の濃度分布からサンプル点での陰
影濃度を計算するサンプル点陰影計算部、104はサン
プル点での陰影濃度からサンプル点以外の陰影濃度を補
間計算することにより陰影画像を生成する陰影計算部、
105は陰影計算部104で生成した陰影画像を用いて
入力画像から陰影の影響を除去した陰影除去画像を生成
する陰影除去部、106は陰影除去部105で生成した
陰影除去画像を2値化する2値化部、107は2値化部
106で求めた2値画像を表示や印字によって出力する
画像出力部、108は上記の101〜107の各部を制
御する制御部、109は各処理部で生成される画像を蓄
積する画像メモリである。
【0011】次に、上記構成の画像2値化装置の動作に
ついて、図2に示したフローチャートを参照して説明す
る。なお以下、説明を簡単にするため、抽出する対象以
外の部分である背景の濃度値が抽出する対象の濃度値よ
りも明るい(濃度値が大きい)画像を想定して説明す
る。逆の場合には、画像の濃淡を反転させて考えればよ
い。また、以下の説明では、2値化の対象として自動車
のナンバープレートを例に挙げる。それは図5に例示さ
れている。
【0012】まず、CCDカメラなどの画像入力部10
1によって2値化の対象となる画像を入力する(S10
1)。これは例えば図5(a)に示されており、この入
力画像は、文字に陰影を含んだ画像となっている。この
画像での背景とは、文字(数字)の部分以外の部分を指
す。つまり、抽出する対象である「奈良33」および
「94−00」以外の下地の部分のことである。
【0013】次に、サンプル点設定部102で、入力画
像内に図3のように一定画素毎にサンプル点30を設定
する(S102)。横方向および縦方向のサンプル点間
隔sx,syについては、「入力画像内の任意の箇所か
らsx×syの大きさの矩形領域を取り出してきたと
き、その矩形内には必ず背景が含まれている」ことを条
件に、できる限り小さい値に設定する。例えば、抽出す
る対象が自動車のナンバープレート内の文字(数字)の
ように、全体のサイズ(プレートサイズ)から文字サイ
ズが限定できる場合には全体のサイズから文字幅を推定
して設定する。もし抽出する対象の大きさが正確に把握
できない場合には、ユーザーにサイズを指定してもらう
ようなインターフェースを設けるか、予想される大きさ
よりも大きい値を用いる。
【0014】次に、サンプル点陰影計算部103で、サ
ンプル点設定部102で設定したサンプル点毎にサンプ
ル点30での陰影濃度を計算する(S103)。まず、
図3に示すように、サンプル点毎にサンプル点30を中
心とするsx×syの大きさの矩形を参照ブロック40
として設置する。ただし、サンプル点が画像の端にある
場合には参照ブロックの一部が画像外となるため、画像
内にある部分のみをそのサンプル点の参照ブロックとす
る。そして、各サンプル点30毎に、 参照ブロック40内の画素の濃度値を調べ、濃度値
とその頻度数の関係を表す濃度ヒストグラムを作成す
る、 求めた濃度ヒストグラムの頻度数を濃度値の高いも
のから順に足していき、頻度数の合計が総画素数のp
back%になる濃度値tupper を求める、 濃度値がtupper 以上の画素の濃度平均tbackを求
める、という計算を行い、のtbackをサンプル点30
での陰影濃度とする。これは近辺の画素に限れば、陰影
の有無にかかわらず、背景画素の濃度が文字や線などの
対象画素の濃度よりも大きくなるという性質に基づいて
いる。また、sx×syの矩形の参照ブロック40内に
は必ず背景領域が含まれていることが前提となっている
ので、サンプル点が文字や線などの対象領域上にある場
合にも、サンプル点での背景の濃度を適切に求めること
ができる。
【0015】次に、陰影計算部104で、サンプル点陰
影計算部103で求めた各サンプル点30での陰影濃度
から、サンプル点30以外の画素の陰影濃度を補間計算
することにより求め、陰影画像を生成する(S10
4)。図5(a)の入力画像の場合に生成された陰影画
像が図5(b)に示されている。
【0016】次の実施例では線形補間法に基づいて計算
する例を示すが、Bスプライン曲面やベジェ曲面などの
曲面補間法を利用して、濃度値を補間してもよい。
【0017】線形補間法に基づいて補間する場合、図4
に示すように、サンプル点以外の任意の画素Xにおける
陰影濃度は、Xを囲む4つの近接するサンプル点A,
B,C,Dの陰影濃度によって求める。もし、図4のよ
うにベクトルAXが、ベクトルAD,ABとの関係にお
いて、
【0018】
【数1】
【0019】であれば、画素Xの濃度値I(X)は、
【0020】
【数2】
【0021】により求める。ただし、I(A),I
(B),I(C),I(D)はサンプル点A,B,C,
Dでの陰影濃度である。この処理をサンプル点以外の全
ての画素に適用することにより、陰影画像を生成する
(S104)。
【0022】陰影除去部105では、陰影計算部104
で生成した陰影画像の濃度を基準にして入力画像の濃度
変換を行い、入力画像から陰影の影響を除去した陰影除
去画像を生成する(S105)。図5(a)の入力画像
の場合、この入力画像から図5(b)の陰影画像の影響
を除去して、図5(c)に示す陰影除去画像が生成され
る。
【0023】入力画像の画像データをI(x,y)、陰
影画像の画像データをG(x,y)、陰影除去画像の画
像データをR(x,y)とするとき、画像内の各画素毎
に、
【0024】
【数3】
【0025】の計算をし、陰影除去画像の画像データR
(x,y)を計算する。もし、G(x,y)が正確に背
景部の陰影を表している場合には、I(x,y)の背景
の濃度値はすべてLに変換されることになり、図5
(c)のように背景の濃度が均一な陰影除去画像が生成
される。なお、Lは定数であり、R(x,y)の値が画
像の濃度レベル内(256階調の画像なら0〜255)
に収まるように適切に設定する。
【0026】そして最後に、2値化部106で、陰影除
去部105で生成した陰影除去画像に対し、判別分析法
などの単純な2値化処理を行う(S106)。図5
(c)の陰影除去画像からは図5(d)のような2値画
像が得られる。
【0027】そして、このようにして得られた2値画像
を画像出力部107で出力して(S107)、一連の処
理を終了する。画像出力部107からの2値画像の出力
は、表示部における表示でもよいし、プリンタによる印
字でもよい。
【0028】図5は自動車のナンバープレート画像に対
して適用した例を示すが、ここで再度説明すると、
(a)は入力画像、(b)は(S104)で生成された
陰影画像、(c)は(S105)で生成された陰影除去
画像、(e)は(S106)で(c)の陰影除去画像を
判別分析法により2値化した2値画像を示す。なお、
(d)は(a)の入力画像を濃度補正をせずにそのまま
判別分析法により2値化した画像である。
【0029】以上のようにして、文字や線など抽出対象
自体に陰影がかかっている場合においても抽出対象を消
去することなく入力画像から陰影の影響を取り除き、同
一画像内に抽出の対象の境界がぼやけているものとはっ
きりしているものが混在する場合においても境界のぼや
けている対象を良好に抽出して適切な2値画像を生成す
ることができる。
【0030】〔実施の形態2〕図6は実施の形態2(請
求項2に対応)の画像2値化装置の構成を示すブロック
図である。同図において、201は2値化対象の画像を
入力するCCDカメラなどの画像入力部、202は読み
込まれた入力画像に対して一定画素毎にサンプル点30
を設定するサンプル点設定部、204はサンプル点での
陰影濃度を計算する上で適切な参照ブロック40をサン
プル点毎に設定する参照ブロック計算部、203はサン
プル点毎に参照ブロック計算部204で設定した参照ブ
ロック内の画素の濃度分布からサンプル点での陰影濃度
を計算するサンプル点陰影計算部、205はサンプル点
での陰影濃度を用いてサンプル点以外の陰影濃度を補間
計算することにより陰影画像を生成する陰影計算部、2
06は陰影計算部205で生成した陰影画像を用いて入
力画像から陰影の影響を除去した陰影除去画像を生成す
る陰影除去部、207は陰影除去部206で生成した陰
影除去画像を2値化する2値化部、208は2値化部2
07で求めた2値画像を表示や印字によって出力する画
像出力部、209は上記の201〜208の各部を制御
する制御部、210は各処理部で生成される画像を蓄積
する画像メモリである。
【0031】次に、上記構成の画像2値化装置の動作に
ついて、図7に示したフローチャートを参照して説明す
る。なおここでも実施の形態1と同様に、抽出対象以外
の部分である背景の濃度値が抽出対象の濃度値よりも明
るい(濃度値が大きい)画像を想定して説明する。逆の
場合には、画像の濃淡を反転させて考えればよい。
【0032】まず、CCDカメラなどの画像入力部20
1より2値化対象の画像を入力し(S201)、実施の
形態1で示したサンプル点設定部102の処理と同様に
して、サンプル点設定部202でサンプル点30を横、
縦それぞれsx,syの間隔で設定する(S202)。
【0033】次に、参照ブロック計算部204ではソー
ベルフィルタなどを用い、入力画像からエッジ画像を計
算し、2値化してエッジ(抽出対象と背景との境界)を
抽出する。このエッジの2値画像を用いて、図8に示す
ように、各サンプル点30毎にサンプル点から一番近い
エッジ点を探し、そのエッジ点を含み、かつサンプル点
を中心とするようなできるだけ面積の小さな矩形をその
サンプル点30の参照ブロック40とする(S20
3)。つまり、エッジ点で画像は(1)背景→対象、もし
くは(2)対象→背景と変化するため、上記手法により求
められた参照ブロックは、背景と抽出対象の両領域を含
むような矩形となり、背景領域を必ず含む参照ブロック
が求められる。図8で、左側のサンプル点ではエッジ点
が対角線方向位置にあるため参照ブロックが縦辺、横辺
ともに長い矩形となっている。中央のサンプル点ではエ
ッジ点が横方向位置にあるため参照ブロックが横長の矩
形となっている。右側のサンプル点ではエッジ点が縦方
向位置にあるため参照ブロックが縦長の矩形となってい
る。
【0034】そしてサンプル点陰影計算部203で、参
照ブロック計算部204で計算した参照ブロック内の入
力画像の画素の濃度分布から各サンプル点での陰影濃度
を計算する(S204)。サンプル点30での陰影濃度
の計算方法は、参照ブロック40が異なる点以外は実施
の形態1で示したサンプル点陰影計算部103が行う計
算方法と同様であるので説明を省略する。
【0035】次に、実施の形態1の陰影計算部104、
陰影除去部105、2値化部106の処理と同様にし
て、陰影計算部205でサンプル点30以外の陰影濃度
を補間計算することにより陰影画像を生成し(S20
5)、陰影除去部206で入力画像から陰影の影響を除
去した陰影除去画像を生成し(S206)、2値化部2
07で陰影除去画像の2値画像を生成し(S207)、
画像出力部208より出力し(S208)、処理を終了
する。
【0036】したがって、文字や線図形などの抽出対象
の大きさが正確に把握できていない場合、実施の形態1
の場合の画像2値化装置ではすべてのサンプル点の参照
ブロックが背景領域を含んでいることを必ずしも保証で
きないのに対し、この実施の形態2の画像2値化装置で
はすべてのサンプル点30の参照ブロック40が必ず背
景領域を含んでいることを保証できるため、実施の形態
1に比べてより正確な陰影画像を生成でき、ひいてはよ
り適切な2値画像を生成することができる。ただし、実
施の形態1に比べて計算時間がかかるといった問題点
や、参照ブロック計算部204でエッジの2値画像を計
算するための画像メモリが余分に必要となるといった問
題点もあるため、抽出する対象の大きさが正確に把握で
きている場合には実施の形態1の方が適切である。
【0037】〔実施の形態3〕図9は実施の形態3(請
求項3に対応)の画像2値化装置の構成を示すブロック
図である。同図において、301は2値化対象の画像を
入力するCCDカメラなどの画像入力部、302は取り
込まれた入力画像に対して一定画素毎に初期サンプル点
30aを設定する初期サンプル点設定部、303は取り
込んだ入力画像の陰影の状況に応じて適宜、追加サンプ
ル点30bを設定する追加サンプル点設定部、305は
初期サンプル点設定部302、追加サンプル点設定部3
03で設定したサンプル点30a,30bでの陰影濃度
を計算する上で適切な参照ブロックをサンプル点毎に設
定する参照ブロック計算部、304は初期サンプル点設
定部302、追加サンプル点設定部303で設定したサ
ンプル点毎に参照ブロック計算部305で設定した参照
ブロック内の画素の濃度分布からサンプル点での陰影濃
度を計算するサンプル点陰影計算部、306は上記の各
部301〜305で求めたサンプル点での陰影濃度を用
いてサンプル点以外の陰影濃度を補間計算することによ
り陰影画像を生成する陰影計算部、307は陰影計算部
306で生成した陰影画像を用いて入力画像から陰影の
影響を除去した陰影除去画像を生成する陰影除去部、3
08は陰影除去部307で生成した陰影除去画像を2値
化する2値化部、309は2値化部308で求めた2値
画像を表示や印字によって出力する画像出力部、310
は上記の301〜309の各部を制御する制御部、31
1は各処理部で生成される画像を蓄積する画像メモリで
ある。
【0038】次に、上記構成の画像2値化装置の動作に
ついて、図10に示したフローチャートを参照して説明
する。なおここでも実施の形態1と同様に、抽出対象以
外の部分である背景の濃度値が抽出対象の濃度値よりも
明るい(濃度値が大きい)画像を想定して説明する。逆
の場合には、画像の濃淡を反転させて考えればよい。
【0039】まず、CCDカメラなどの画像入力部30
1より2値化対象の画像を入力し(S301)、実施の
形態1で示したサンプル点設定部102の処理と同様に
して、初期サンプル点設定部302で横、縦それぞれs
x,syの間隔で初期サンプル点30aを設定する(S
302)。実施の形態3の場合にもsx,syの値は対
象の大きさに応じて設定することが望ましいが、対象の
大きさが正確に分からない場合には予想される対象の大
きさより十分に大きい値に設定しても構わない。
【0040】次に、サンプル点陰影計算部304、参照
ブロック計算部305により、初期サンプル点30a毎
に参照ブロックを設定し(S303)、その参照ブロッ
ク内の画素の濃度値を求めることを通じて、その初期サ
ンプル点30aでの陰影濃度を計算する(S304)。
サンプル点陰影計算部304、参照ブロック計算部30
5の処理は、実施の形態2で示したサンプル点陰影計算
部203、参照ブロック計算部204の処理と同様であ
るので、説明を省略する。
【0041】次に、追加サンプル点設定部303では、
互いに隣接する4つの初期サンプル点30aでの陰影濃
度を比較し、濃度差に比例した数の追加サンプル点30
bを設定する(S305)。
【0042】図11のように、ある隣接する4つの初期
サンプル点をA,B,C,Dとし、A,B,C,Dの濃
度をそれぞれI(A),I(B),I(C),I(D)
とする。ただし、長方形ABCD内には他の初期サンプ
ル点は存在しないものとする。このとき、
【0043】
【数4】
【0044】
【数5】
【0045】を計算し、長方形ABCDを横方向にDX
個、縦方向にDy 個に分割してDX ×Dy 個の矩形を生
成する。この矩形の頂点のうち点A,B,C,D以外の
頂点に追加サンプル点30bを設定する。ただし、Ma
x(x,y)はx,yのうち大きい方の値を示し、IN
T(i)はiの整数部の値を返し、BASEは追加する
サンプル点の数を制御する定数とする。例えば、図11
において、点A,B,C,Dを初期サンプル点とし、I
(A)=50、I(B)=55、I(C)=70、I
(D)=90、BASE=20とするとき、
【0046】
【数6】
【0047】
【数7】
【0048】により、DX =3、Dy =2となり、
【0049】
【数8】
【0050】より、合計8個の追加サンプル点30bが
図11の白丸の位置に設定される。
【0051】この処理を互いに隣接する4つの初期サン
プル点のペア毎に行い、追加サンプル点を設定した後、
サンプル点陰影計算部304と参照ブロック計算部30
5により、追加サンプル点30b毎に参照ブロックを設
定し(S306)、その参照ブロック内の画素の濃度ヒ
ストグラムを求めることを通じて、その追加サンプル点
30bでの陰影濃度を計算する(S307)。サンプル
点陰影計算部304、参照ブロック計算部305の処理
は、初期サンプル点30aでの陰影濃度計算と同じで、
実施の形態2で示したサンプル点陰影計算部203、参
照ブロック計算部204の処理と同様であるので、説明
を省略する。
【0052】そして、実施の形態1で示した陰影計算部
104、陰影除去部105、2値化部106の処理と同
様にして、陰影計算部306でサンプル点以外の陰影濃
度を補間計算することにより陰影画像を生成し(S30
8)、陰影除去部307で入力画像から陰影の影響を除
去した陰影除去画像を生成し(S309)、2値化部3
08で陰影除去画像の2値画像を生成し(S310)、
その2値画像を画像出力部309より出力し(S31
1)、処理を終了する。
【0053】したがって、実施の形態1,2の画像2値
化装置と異なり、陰影の状況に応じて適宜必要なサンプ
ル点を追加して陰影画像を生成することができるため、
入力画像にかかっている陰影を、実施の形態1,2より
も正確に求めることができる。また、抽出する文字や線
図形などの対象の大きさが把握できずサンプル点間隔s
x,syを大きく設定せざるを得ない場合でも、適宜サ
ンプル点を追加して陰影画像を計算するため、正確な陰
影画像を生成することができ、ひいてはより適切な2値
画像を生成することができるという利点がある。
【0054】
【発明の効果】本発明に係る請求項1および請求項2
画像2値化装置によれば、入力画像の一定画素毎にサン
プル点を設定し、サンプル点毎にサンプル点を中心とし
た固定サイズの参照ブロックを設け、参照ブロック内の
画素の濃度分布からそのサンプル点での陰影濃度を計算
し、また、その各サンプル点での陰影濃度をもとにサン
プル点以外の画素の陰影濃度を補間計算して陰影画像を
生成し、陰影画像を用いて入力画像から陰影の影響を除
去した陰影除去画像を生成し、その陰影除去画像を2値
化するように構成したので、文字や線など抽出対象自体
に陰影がかかっている場合においても抽出対象を消去す
ることなく入力画像から陰影の影響を取り除き、同一画
像内に抽出の対象の境界がぼやけているものとはっきり
しているものが混在する場合においても境界のぼやけて
いる対象を良好に抽出して適切な2値画像を生成するこ
とができる。
【0055】本発明に係る請求項3および請求項4の
像2値化装置によれば、設定したサンプル点毎にサンプ
ル点での陰影濃度を計算する上で適切な参照ブロックを
設定する参照ブロック計算部を設けたので、文字や線図
形などの抽出対象の大きさが正確に把握できていない場
合、請求項1および請求項2の場合の画像2値化装置で
はすべてのサンプル点の参照ブロックが背景領域を含ん
でいることを必ずしも保証できないのに対し、この請求
項3および請求項4の画像2値化装置ではすべてのサン
プル点の参照ブロックが必ず背景領域を含んでいること
を保証できるため、請求項1および請求項2に比べてよ
り正確な陰影画像を生成でき、ひいてはより適切な2値
画像を生成することができる。
【0056】本発明に係る請求項5の画像2値化装置に
よれば、初期サンプル点での画像の陰影状況に応じて適
宜必要なサンプル点を追加して陰影画像を生成するよう
にしたので、入力画像にかかっている陰影を、請求項1
ないし請求項4よりも正確に求めることができ、また、
抽出する文字や線図形などの対象の大きさが把握できず
サンプル点間隔を大きく設定せざるを得ない場合でも、
適宜サンプル点を追加して陰影画像を計算するため、よ
り正確な陰影画像を生成して、より適切な2値画像を生
成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る画像2値化装置の
構成を示すブロック図である。
【図2】実施の形態1の動作説明に供するフローチャー
トである。
【図3】実施の形態1においてサンプル点と参照ブロッ
クの設定に関する説明図である。
【図4】実施の形態1における陰影計算部においてサン
プル点以外の画素の陰影を補間計算する際の画素(X)
と近傍サンプル点(A,B,C,D)との位置関係を示
した図である。
【図5】本発明を自動車のナンバープレート画像に適用
した例を示す処理説明図である。
【図6】本発明の実施の形態2に係る画像2値化装置の
構成を示すブロック図である。
【図7】実施の形態2の動作説明に供するフローチャー
トである。
【図8】実施の形態2,3でサンプル点毎に設定される
参照ブロックの例を表した図である。
【図9】本発明の実施の形態3に係る画像2値化装置の
構成を示すブロック図である。
【図10】実施の形態3の動作説明に供するフローチャ
ートである。
【図11】実施の形態3の初期サンプル点と追加された
追加サンプル点を示した図である。
【符号の説明】
30……サンプル点 30a…初期サンプル点 30b…追加サンプル点 40……参照ブロック 101,201,301……画像入力部 102,202……サンプル点設定部 103,203,304……サンプル点陰影計算部 104,205,306……陰影計算部 105,206,307……陰影除去部 106,207,308……2値化部 107,208,309……画像出力部 108,209,310……制御部 109,210,311……画像メモリ 204,305……参照ブロック計算部 302……初期サンプル点設定部 303……追加サンプル点設定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 義弘 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−322069(JP,A) 特開 平4−65973(JP,A) 特開 平5−122521(JP,A) 特開 平5−135166(JP,A) 特開 平7−264409(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2値化対象の画素を入力する画像入力部
    と、 入力した画素に対して一定画素毎にサンプル点を設定す
    るサンプル点設定部と、 その設定したサンプル点毎にサンプル点を中心とした固
    定サイズの参照ブロックを設け参照ブロック内の画素の
    濃度分布からそのサンプル点での陰影濃度を計算するサ
    ンプル点陰影計算部と、 求めた各サンプル点での陰影濃度をもとにサンプル点以
    外の全画素の陰影濃度を補間計算することによって求
    め、陰影画像を生成する陰影計算部と、 生成した陰影画像を用いて入力画像から陰影を除去した
    陰影除去画像を生成する陰影除去部と、 求めた陰影除去画像を2値化する2値化部、とを備えた
    ことを特徴とする画像2値化装置。
  2. 【請求項2】 前記サンプル点設定部は、前記入力した
    画像に対して格子状にサンプル点を設定し、 陰影計算部
    は、サンプル点以外の画素の陰影濃度を、その画素に近
    接する4つ のサンプル点の陰影濃度から補間計算により求めること
    によって、陰影画像を計算することを特徴とする請求項
    1に記載の 画像2値化装置。
  3. 【請求項3】 2値化対象の画像を入力する画像入力部
    と、 入力した画像に対して一定画素毎にサンプル点を設定す
    るサンプル点設定部と、 その設定したサンプル点毎に、サンプル点近辺に存在す
    る前記画像の背景部分の画素が含まれるように参照ブロ
    ックを設定する参照ブロック計算部と、 前記サンプル点設定部により設定したサンプル点毎に前
    記参照ブロック計算部で設定した参照ブロック内の画素
    の濃度分布からそのサンプル点での陰影濃度を計算する
    サンプル点陰影計算部と、 求めた各サンプル点での陰影濃度をもとにサンプル点以
    外の全画素の陰影濃度を補間計算することによって求
    め、陰影画像を生成する陰影計算部と、 生成した陰影画像を用いて入力画像から陰影の影響を除
    去した陰影除去画像を生成する陰影除去部と、求めた陰影除去画像を2値化する2値化部、とを備えた
    ことを特徴と する画像2値化装置。
  4. 【請求項4】 前記参照ブロック計算部は、背景部分の
    画素が参照ブロックに含まれるようにするため、サンプ
    ル点に一番近いエッジ点を含むように参照ブロックを設
    定することを特徴とする請求項3に記載の画像2値化装
    置。
  5. 【請求項5】 2値化対象の画像を入力する画像入力部
    と、 入力した画像に対して一定画素毎に初期サンプル点を設
    定する初期サンプル点設定部と、 前記初期サンプル点毎に、初期サンプル点近辺に存在す
    る前記画素の背景部分の画素が含まれるように参照ブロ
    ックを設定する参照ブロック計算部と、 前記初期サンプル点毎に前記参照ブロック計算部で設定
    した参照ブロック内の画素の濃度分布からそのサンプル
    点での陰影濃度を計算するサンプル点陰影計算部と、 隣接する初期サンプル点における陰影濃度の変化の度合
    いに応じて、追加サンプル点を設定する追加サンプル点
    設定部と、 追加された追加サンプル点毎に、参照ブロック計算部に
    より、サンプル点近辺に存在する前記画像の背景部分の
    画素が含まれるように参照ブロックを設定した後、サン
    プル点陰影計算部により、求められた参照ブロック内の
    画素の濃度分布からそのサンプル点での陰影濃度を計算
    し、 求めた初期サンプル点および追加サンプル点での陰影濃
    度をもとにサンプル点以外の全画素の陰影濃度を補間計
    算することによって求め、陰影画像を生成する陰影計算
    部と、 生成した陰影画像を用いて入力画像から陰影の影響を除
    去した陰影除去画像を生成する陰影除去部と、 求めた陰影除去画像を2値化する2値化部、とを備えた
    ことを特徴とする画像2値化装置。
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