JP4013060B2 - 画像補正方法および画像補正装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙面に罫線や文字が記入された帳票の画像データを読み取る画像補正装置及び画像補正方法に関し、特に、折れ曲がった帳票や反った帳票を読み取ったときに生じる歪みを含む画像を補正する画像補正装置及び画像補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、卓上に置かれた帳票を該帳票から離れた位置に該帳票に対向するように設置された非接触型スキャナにより画像データを撮影し、文字認識やデータとして保存することが多く行われるようになったが、帳票自体が変形(折れ曲り、反りなど)している場合には、帳票をできるだけ平面から浮かないようにするために読み取り時に手で押さえたりすると、撮影領域に指が入る可能性があるため、帳票を平面から浮かないようにすることができず、読み取られた画像に複雑な歪みが生じるという問題がある。
【0003】
上記のように折れ曲がった帳票や反った帳票など空間的に曲がった文書を非接触型スキャナによって読み取ったときに生ずる画像の歪みを補正する従来の技術としては、例えば、読み取ったブック原稿(製本された原稿)のエッジ位置と原稿面の高さを検出してブック原稿の形状を推定し、推定した形状面に基づいて画像を変倍して歪みを補正する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。また、焦点位置などの読み取り条件を変更して2枚の画像を読み取ることで、それら画像間から作成される分散画像より変位を解析し、その情報を使ってカメラから帳票までの距離を算出することにより、帳票の3次元形状を復元し、さらにこれを2次元平面に展開して歪みを補正する技術が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
【0004】
また、ある領域に含まれる全ての格子点情報を用いて格子点情報の実格子点が理想格子点に変換されるような変換行列Hのパラメータm1〜m8の算出方法が開示されている(例えば、非特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開平6−164852号公報
【特許文献2】
特開2000−115510号公報
【非特許文献1】
長尾著、「画像認識論」、近代科学社、p.24−27
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献1の技術内容によれば、原稿面の高さを測定する手段を必要とするため(3次元形状を復元)、専用の装置によらないと画像の歪み補正が行えないといった問題がある。また、処理対象が製本された原稿であり、それに特化した技術であるため、1枚〜数枚重ねの文書への適用は難しい。
【0007】
また上記特許文献2の技術内容によれば、焦点位置などの読み取り条件を変更して2枚以上の画像を読み取り、それら画像間から作成される分散画像より画像間の偏差の大きい部分を特徴点(この特徴点を帳票折れや帳票浮きなどによる端部)として抽出し、この特徴点における距離を算出することにより3次元形状の復元を行っている。しかし、帳票折れや帳票浮きなどによる変形が被写界深度内に収まるような場合は複数の画像の焦点が合ってしまい、画像間の偏差が小さくなるなり、帳票折れや帳票浮きなどによる端部が特徴点として抽出されない場合があるため正確な3次元形状の復元が行えず、画像の歪み補正ができないという問題がある。
【0008】
本発明の目的は、1枚〜数枚重ねの帳票などの文書に対して3次元形状を復元すること無しに、撮影された帳票イメージの形状から空間的に曲がった文書を撮影したときに生ずる画像の歪みを正確に補正し、文字認識において切り出し位置のずれが生じない良好な画像を得ることのできる画像補正装置及び画像補正方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像補正装置は、卓上に置かれて折れ曲がったり反ったりしている空間的な曲がりを有する帳票を帳票から離れた位置に帳票に対向するように設置された非接触型スキャナで読み取った画像に含まれる歪みを補正する画像補正装置であって、処理対象の帳票を帳票イメージとして入力するための帳票イメージ入力部と、入力された帳票イメージを保持する画像保存メモリと、帳票の寸法をあらかじめ保持した帳票情報保存メモリと、帳票上の正確な罫線(理想罫線)座標をあらかじめ保持した理想罫線保存メモリと、画像保存メモリ内の帳票イメージから帳票の4隅の点であるコーナー点(実コーナー点)座標を検出するとともに、帳票情報保存メモリ内の前記帳票の寸法からもコーナー点(理想コーナー点)座標を算出するコーナー点情報生成部と、帳票イメージから実コーナー点座標を手掛りとして複数のエッジ点(実エッジ点)座標を検出するとともに、実エッジ点に対応するエッジ点(理想エッジ点)座標を理想コーナー点座標から算出しエッジ点情報を生成するエッジ点情報生成部と、帳票イメージから罫線(実罫線)座標を検出するとともに、罫線を理想罫線保存メモリに保持された罫線(理想罫線)座標と対応付ける罫線情報生成部と、実コーナー点と実エッジ点と実罫線とを用いて算出される格子点(実格子点)座標と理想コーナー点と理想エッジ点と理想罫線とを用いて算出される格子点(理想格子点)座標が対となった格子点情報を生成する格子点情報生成部と、エッジ点情報を用いて歪みの状態を判定する歪みパターン判定部と、格子点情報と歪みの状態の判定の結果とを用いて変換行列を生成し、画像に含まれる歪みを補正するイメージ補正部とを備えている。
【0010】
従って、本発明の画像補正装置により歪みのない補正画像を生成する。これにより、文字読み取り装置において、撮影された画像が帳票浮きや帳票折れのために歪みが生じ読み取りが難しかった場合でも読み取りが可能になる。
【0011】
また、歪みパターン判定部は、画像保存メモリに格納されている帳票イメージとエッジ点情報生成部によって生成されたエッジ点情報とを用いて曲率を算出し、歪みパターン情報を生成し、歪みパターン情報は、「帳票歪み無し」と、「帳票浮きによる歪み有り」と、「帳票折れによる歪み有り」との3つのパターンを表すフラグと曲率が最大となるエッジ点情報とから構成され、歪みパターン情報は、イメージ補正部に出力され、イメージ補正部は、歪みパターン判定部の出力を受けて、歪み補正を行うか否かを決定してもよい。
【0012】
従って、歪みの有無を検証し、補正する必要があるときのみ画像補正を行うため、運用時の処理時間の軽減が可能となる。
【0013】
また、イメージ補正部は、格子点情報を複数の領域に分割し、歪みパターン情報のフラグが「帳票折れによる歪み有り」の場合、歪みパターン情報に登録されているエッジ点情報に対応する格子点情報が、領域と領域との境界となる格子点情報(境界格子点情報)になるように変更し、変更方法は、境界格子点情報にしたい格子点情報と今ある境界格子点情報の位置をそれぞれ比較し、最も近い今ある境界格子点情報を算出することにより変更してもよい。
【0014】
従って、格子点情報の領域分割において境界位置を変更することにより、歪みが大きい場合でも精度良い補正が可能となる。
【0015】
本発明の画像補正方法は、卓上に置かれて折れ曲がったり反ったりしている空間的な曲がりを有する帳票を帳票から離れた位置に帳票に対向するように設置された非接触型スキャナで読み取った画像に含まれる歪みを補正する画像補正方法であって、帳票イメージ入力部により、処理対象の帳票を帳票イメージとして入力し、入力された帳票イメージを画像保存メモリに保持し、帳票の寸法を帳票情報保存メモリにあらかじめ保持し、帳票上の正確な罫線(理想罫線)座標を理想罫線保存メモリにあらかじめ保持し、コーナー点情報生成部により、画像保存メモリ内の帳票イメージから帳票の4隅の点であるコーナー点(実コーナー点)座標を検出するとともに、帳票情報保存メモリ内の帳票の寸法からもコーナー点(理想コーナー点)座標を算出し、エッジ点情報生成部により、帳票イメージから実コーナー点座標を手掛りとして複数のエッジ点(実エッジ点)座標を検出するとともに、実エッジ点に対応するエッジ点(理想エッジ点)座標を理想コーナー点座標から算出しエッジ点情報を生成し、罫線情報生成部により、帳票イメージから罫線(実罫線)座標を検出するとともに、罫線を理想罫線保存メモリに保持された罫線(理想罫線)座標と対応付け、格子点情報生成部により、実コーナー点と実エッジ点と実罫線とを用いて算出される格子点(実格子点)座標と理想コーナー点と理想エッジ点と理想罫線とを用いて算出される格子点(理想格子点)座標が対となった格子点情報を生成し、歪みパターン判定部により、エッジ点情報を用いて歪みの状態を判定し、イメージ補正部により、格子点情報と歪みの状態の判定の結果とを用いて変換行列を生成し、画像に含まれる歪みを補正する。
【0016】
また、歪みパターン判定部は、画像保存メモリに格納されている帳票イメージとエッジ点情報生成部によって生成されたエッジ点情報とを用いて曲率を算出し、歪みパターン情報を生成し、歪みパターン情報は、「帳票歪み無し」と、「帳票浮きによる歪み有り」と、「帳票折れによる歪み有り」との3つのパターンを表すフラグと曲率が最大となるエッジ点情報とから構成され、歪みパターン情報は、イメージ補正部に出力され、イメージ補正部は、歪みパターン判定部の出力を受けて、歪み補正を行うか否かを決定してもよい。
【0017】
また、イメージ補正部は、格子点情報を複数の領域に分割し、歪みパターン情報のフラグが「帳票折れによる歪み有り」の場合、歪みパターン情報に登録されているエッジ点情報に対応する格子点情報が、領域と領域との境界となる格子点情報(境界格子点情報)になるように変更し、変更方法は、境界格子点情報にしたい格子点情報と今ある境界格子点情報の位置をそれぞれ比較し、最も近い今ある境界格子点情報を算出することにより変更してもよい。
【0018】
【発明の実施の形態】
(発明の第1の実施の形態)
次に、本発明の第1の実施の形態について図1を参照して説明する。本実施の形態は、非接触型スキャナ等の帳票イメージ入力部101と、帳票イメージ入力部101で得られた帳票を受け取って格納する画像保存メモリ107と、あらかじめ帳票登録時に測定していた帳票の幅と高さ(帳票情報)が格納されている帳票情報保存メモリ108と、あらかじめ帳票登録時に測定していた罫線(理想罫線)の始点・終点座標が格納されている理想罫線保存メモリ109と、画像保存メモリ107に格納されている帳票イメージ内から帳票の左上、右上、左下、右下の4つのコーナー点(実コーナー点)座標を抽出し、それぞれの実コーナー点に対応する本来存在すべき理想的なコーナー点(理想コーナー点)座標を帳票情報保存メモリ108に格納されている帳票情報から算出し、実コーナー点と理想コーナー点が対となったコーナー点情報を生成するコーナー点情報生成部102と、画像保存メモリ107に格納されている帳票イメージ内から前記実コーナー点を手掛りとして複数のエッジ点(実エッジ点)座標を抽出し、それぞれの実エッジ点に対応する本来存在すべき理想的なエッジ点(理想エッジ点)座標を前記理想コーナー点から算出し、実エッジ点と理想エッジ点が対となったエッジ点情報を生成するエッジ点情報生成部103と、理想罫線保存メモリ109に格納されている理想罫線の始点・終点座標を用いて画像保存メモリ107に格納されている帳票イメージ内から罫線(実罫線)の始点・終点を抽出し、実罫線と理想罫線が対となった罫線情報を生成する罫線情報生成部104と、前記実コーナー点と前記実エッジ点と前記実罫線を用いて格子点(実格子点)座標を算出し、ぞれぞれの実格子点に対応する本来存在すべき理想的な格子点(理想格子点)座標を前記理想コーナー点と前記理想エッジ点と前記理想罫線を用いて算出し、実格子点と理想格子点が対となった格子点情報を生成する格子点情報生成部105と、前記格子点情報を用いて部分的に変換行列を算出し、その変換行列を用いて画像の歪みを補正するイメージ補正部106から構成される。
【0019】
以下に図1における各構成要素の機能について図1と図11を用いて詳細に説明する。
【0020】
帳票イメージ入力部101は、処理対象となる帳票の画像を該帳票から離れた位置に該帳票に対向するように設置された非接触型スキャナを用いて帳票イメージが入力される。入力された帳票イメージは画像保存メモリ107に出力(格納)される。なお、撮影条件として帳票は黒色の台の上に置き、帳票イメージの背景が紙面中の背景輝度より低くなるようにする。
【0021】
画像保存メモリ107は、帳票イメージ入力部101で入力された帳票イメージが格納される。帳票イメージの形式は、256階調の多値イメージであり、紙面の白地部分(輝度が高い部分)の値は大きいとものする。帳票イメージはコーナー点情報生成部102,エッジ点情報生成部103,罫線抽出部104,イメージ補正部106へ各々入力される。
【0022】
帳票情報保存メモリ108には、あらかじめ帳票登録時に測定しておいた帳票の正確な幅と高さ情報(帳票情報)が格納されている。この帳票情報はコーナー点情報生成部102において帳票イメージから抽出される歪みを含んだコーナー点(実コーナー点)座標に対応する本来存在すべき歪みの無い場合の理想的なコーナー点(理想コーナー点)座標を生成するために用いられる。
【0023】
理想罫線保存メモリ109には、あらかじめ帳票登録時に測定しておいた歪みの無い状態の帳票の正確な罫線(理想罫線)の始点座標と終点座標が図11の1103に示す書式で格納されている。この理想罫線は罫線情報生成部103で用いられる。
【0024】
コーナー点情報生成部102は、画像保存メモリ107に格納されている帳票イメージと帳票情報保存メモリ108に格納されている帳票情報を用いて前記コーナー点情報を生成する。なお、コーナー点情報は図11の1101の書式で生成される。生成されたコーナー点情報はエッジ点情報生成部103と格子点情報生成部105に出力される。
【0025】
エッジ点情報生成部103は、画像保存メモリ107に格納されている帳票イメージとコーナー点情報生成部102で生成されたコーナー点情報を用いて前記エッジ点情報を生成する。なお、エッジ点情報は図11の1102の書式で生成される。生成されたエッジ点情報は格子点情報生成部105に出力される。
【0026】
罫線情報生成部104は、画像保存メモリ107に格納されている帳票イメージと理想罫線保存メモリ109に格納されている理想罫線を用いて前記罫線情報を生成する。なお、罫線情報は図11の1103の書式で生成される。生成された罫線情報は格子点情報生成部105に出力される。
【0027】
格子点情報生成部105は、コーナー点情報生成部102で生成されたコーナー点情報とエッジ点情報生成部103で生成されたエッジ点情報と罫線情報生成部104で生成された罫線情報を用いて前記格子点情報を生成する。なお、格子点情報は図11の1104の書式で生成される。生成された格子点情報はイメージ補正部106に出力される。
【0028】
イメージ補正部106は、画像保存メモリ107に格納されている帳票イメージと格子点情報生成部105で生成された格子点情報を用いて歪みを補正した画像を出力する。
【0029】
次に、本発明の画像補正装置の動作について図1〜図12、図15〜図17を用いて順を追って説明する。
【0030】
まず、帳票イメージ入力部101では、帳票イメージを入力する(ステップ201)。次に、コーナー点情報生成部102では、画像保存メモリ107に格納されている帳票イメージ内から抽出される左上、右上、左下、右下の実コーナー点(図3の301a〜304a)と帳票情報保存メモリ108に格納されている帳票情報から算出されるそれぞれの実コーナー点に対応した理想コーナー点(図3の301b〜304b)が対となった4つのコーナー点情報を生成する。以下にコーナー点情報生成部102の動作を図4と図5のフローチャートを用いて詳細に説明する。
【0031】
まず、帳票イメージからの左上実コーナー点の抽出を行う(ステップ501)。抽出方法は、図4の(a)に示す番号の順に探索を行う。探索の結果、最初に濃度T(約50)より大きい濃度値を持つ画素が図4の番号39〜43のようにL(約5)以上連続して検出された場合、番号39の座標を(x39,y39)とし、番号43の座標を(x43,y43)とすると、左上実コーナー点は(x43、y39)となる(図4の番号13)。なお、読み取る帳票の傾きは0°〜10°程度とする。以降同様の抽出方法を適用し、図4の(b)に示す番号の順に探索して右上実コーナー点を抽出(ステップ502),図4の(c)に示す番号の順に探索して左下実コーナー点を抽出(ステップ503)、図4の(d)に示す番号の順に探索して右下実コーナー点を抽出(ステップ504)する。
【0032】
次に、抽出された実コーナー点のそれぞれに対応する理想コーナー点を帳票情報保存メモリ108の帳票情報を用いて生成する。帳票情報の帳票幅をW,帳票高さをHとすると理想コーナー点(x,y)は、左上理想コーナー点(0,0)、右上理想コーナー点(W,0)、左下理想コーナー点(0,H)、右下理想コーナー点(W,H)となる。そして、これらに平行移動成分として301aの座標を付加する。すなわち、左上実コーナ点と左上理想コーナー点を同じ値にする。
【0033】
次に、エッジ点情報生成部103では、画像保存メモリ107に格納されている帳票イメージ内から前記実コーナー点を用いて抽出される実エッジ点(図3の305a〜316a)と前記理想コーナー点座標から算出されるそれぞれの実エッジ点に対応した理想エッジ点(図3の305b〜316b)が対となったエッジ点情報を生成する。以下にエッジ点情報生成部の動作を図3、図7と図6のフローチャートを用いて詳細に説明する。
【0034】
まず、帳票イメージから左上実コーナー点と右上実コーナー点を用いて、上端実エッジ点(図3の305a〜307a)の抽出を行う(ステップ601)。抽出方法は、まず図7のように左上実コーナー点と右上実コーナー点を結ぶ線分をN(A4帳票の場合で約128)個に等分割する。図7では説明の簡略化のためN=4として等分割している。そして、図7の点701〜703のそれぞれの位置を中心として画像上を下から上にスキャンして濃度T(約50)以下の画素を探索(Y方向に探索)することにより上端実エッジ点を検出する。次に、帳票イメージから左下実コーナー点と右下実コーナー点を用いて、下端実エッジ点(図3の314a〜316a)の抽出を行う(ステップ602)。抽出方法は上端実エッジ点の抽出(ステップ601)と同様である。次に、帳票イメージから左上実コーナー点と左下実コーナー点を用いて、左端実エッジ点(図3の308a〜310a)の抽出を行う(ステップ603)。抽出方法は、まず図8のように左上実コーナー点と左下実コーナー点を結ぶ線分をM(A4帳票の場合で約128)個に等分割する。図8では説明の簡略化のためM=4として等分割している。そして、図8の点801〜803のそれぞれの位置を中心として画像上を左から右にスキャンして濃度T(約50)以下の画素を探索(X方向に探索)することにより左端実エッジ点を検出する。次に、帳票イメージから右上実コーナー点と右下実コーナー点を用いて、右端実エッジ点(図3の311a〜313a)の抽出を行う(ステップ604)。抽出方法は左端実エッジ抽出(ステップ603)と同様である。
【0035】
次に、抽出されたそれぞれの実エッジ点に対応する理想エッジ点を理想コーナー点を用いて生成する(ステップ605)。上端理想エッジ点(図3の305b〜307b)は左上理想コーナー点と右上理想コーナー点を結ぶ線分をN個に等分割する点を求めることにより生成される。下端理想エッジ点(図3の314b〜316b)は左下理想コーナー点と右下理想コーナー点を結ぶ線分をN個に等分割する点を求めることにより生成される。左端理想エッジ点(図3の308b〜310b)は左上理想コーナー点と左下理想コーナー点を結ぶ線分をM個に等分割する点を求めることにより生成される。右端理想エッジ点(図3の311b〜313b)は右上理想コーナー点と右下理想コーナー点を結ぶ線分をM個に等分割する点を求めることにより生成される。これによりエッジ点情報生成部103では“2(M-1)+2(N-1)”個のエッジ点情報が生成される。
【0036】
次に、罫線情報生成部104では、前記帳票イメージ内から抽出される実罫線(図3のH1a〜H3a,V1a〜V3a)とあらかじめ理想罫線保存メモリ109に格納されているそれぞれの実罫線に対応した理想罫線(図3のH1b〜H3b,V1b〜V3b)が対となった罫線情報を生成する。以下に罫線情報生成部の動作を図15と図9のフローチャートを用いて詳細に説明する。まず、理想罫線保存メモリ109に格納されている理想罫線位置を用いて前記帳票イメージ内から実罫線が存在する矩形領域(罫線存在領域)を推定する(ステップ901)。次に罫線存在領域に対して二値化処理を行い、図15(a)の1501に示す二値画像を生成する(ステップ902)。次に図15(a)のように生成された二値画像から実罫線の方向に対して垂直方向に探索し、図15(b)の黒ランの長さ(黒ラン長)に関するヒストグラムを生成する。そして、図15(b)の1502に示すこのヒストグラムの最頻値を標準罫線幅とする(ステップ903)。 次に、罫線存在領域内の黒画素部分のうち標準罫線幅に等しい黒ラン長の黒画素部分をHough空間に投票する(ステップ904)。ここで使用するHough空間は直線の式
【0037】
【数1】
【0038】
から変換される(ρ,θ)平面である。次にHough空間内の最大投票数の位置(ρmax,θmax)を求める(ステップ905)。そして、(ρmax,θmax)と数式1を用いて実罫線の始点と終点を求める(ステップ906)。横方向の実罫線(横実罫線)の場合は、求める実罫線の始点を(sx1,sy1)、終点を(ex1,ey1)とし、対応する横方向の理想罫線(横理想罫線)の始点を(sx2,sy2)、終点を(ex2,ey2)とすると、数式2より求める。すなわち、実罫線の始点・終点のX座標は理想罫線の始点・終点のX座標を同じにし、実罫線の始点・終点のY座標のみ求める。
【0039】
【数2】
【0040】
縦方向の実罫線(縦実罫線)の場合は、求める実罫線の始点を(sx3,sy3)、終点を(ex3,ey3)とし、対応する縦方向の理想罫線(縦理想罫線)の始点を(sx4,sy4)、終点を(ex4,ey4)とすると、数式3より求める。すなわち、実罫線の始点・終点のY座標は理想罫線の始点・終点のY座標を同じにし、実罫線の始点・終点のX座標のみ求める。
【0041】
【数3】
【0042】
これにより、実罫線の始点と終点が抽出され、実罫線と理想罫線が対となった罫線情報が生成される。
【0043】
次に、格子点生成部105では、前記実コーナー点と前記実エッジ点と前記実罫線を用いて算出される実格子点(図3の317a〜341a)と前記理想コーナー点と前記理想エッジ点と前記理想罫線を用いて算出されるそれぞれの実格子点に対応した理想格子点(図3の317b〜341b)が対となった格子点情報を生成する。以下に格子点情報生成部の動作を図10のフローチャートを用いて詳細に説明する。まず、コーナー点情報とエッジ点情報を用いて格子点情報を生成する(ステップ1001)。
【0044】
格子点情報は図11の1104に示す(M+1)×(N+1)の行列の形式で生成される。ここで、格子点情報の表記を簡略化するためにs行t列の格子点情報を [s,t]と表記する。ここで、0<s<Mであり、0<t<Nである。[s,t]には実格子点の座標(X,Y)と理想格子点の座標(X,Y)が格納される。
【0045】
最初にコーナー点情報とエッジ点情報が行列に格納される。格納方法は、実コーナー点の場合は実コーナー点の座標(X,Y)が実格子点の座標(X,Y)に、理想コーナー点の座標(X,Y)が理想格子点の座標(X,Y)にそれぞれ格納される。すなわち、左上コーナー点情報が[0,0]に、右上コーナー点情報が[0,N]に、左下コーナー点情報が[M,0]に、右下コーナー点情報が[M,N]に格納される。また、エッジ点情報の場合は実エッジ点の座標(X,Y)が実格子点の座標(X,Y)に、理想エッジ点の座標(X,Y)が理想格子点の座標(X,Y)にそれぞれ格納される。すなわち、上端エッジ情報が[0,1]〜[0,N-1]に、下端エッジ情報が[M,1]〜[M,N-1]に、左端エッジ情報が[1,0]〜[M-1,0]に、右端エッジ情報が[1,N]〜[M-1,N]に図11の1102の番号順に格納される。
【0046】
次に上記以外の格子点情報を生成する。 [s,0]の実格子点のX,Y座標をそれぞれx1,y1とし、 [s,N]の実格子点のX,Y座標をそれぞれx2,y2とすると、 [s,t]の実格子点のX座標は数式4より求める。
【0047】
【数4】
【0048】
また、 [0,t]の実格子点のX,Y座標をそれぞれx3,y3とし、 [M,t]の実格子点のX,Y座標をそれぞれx4,y4とすると、 [s,t]の実格子点のY座標は数式5より求める。
【0049】
【数5】
【0050】
理想格子点についても実格子点と同様の方法で求めることができる。これにより、全ての格子点情報が生成される。
【0051】
次に、以上のように生成された格子点情報を前記罫線情報を用いて精度を向上させる方法について説明する。最初に罫線情報の実罫線を用いて格子点情報の実格子点の位置を調整する。まず、横実罫線による実格子点の位置を調整する。i番目の横実罫線hiの中点を求め、その中点と最も近い [Si,Ti]を実格子点を用いて求める(ステップ1002)。次に、 [Si-1,Ti]の実格子点と [Si+1,Ti]の実格子点を結ぶ線分と横実罫線hiとの交点dを求める(ステップ1003)。次に [Si,Ti]の実格子点と交点dとのY方向の変化量を求める(ステップ1004)。そして、求めたY方向の変化量をSi行全ての実格子点のY座標に加算する(ステップ1005)。全ての横実罫線が終了していなければステップ1002からi+1番目の横実罫線に対して同様の処理を行う(ステップ1006)。全ての横実罫線が終了すると、ステップ1002で求めたSi行とSi+1行の間に位置する実格子点のY座標について位置を調整する(ステップ1007)。調整方法は、[Si,t](0≦t≦N)の実格子点のX,Y座標をそれぞれx1,y1とし、 [Si+1,t]の実格子点のX,Y座標をそれぞれx2,y2すると、 [s,t]の実格子点のY座標は数式6より求める。
【0052】
【数6】
【0053】
横実罫線による実格子点の位置調整が終了すると、次に縦実罫線による実格子点の位置を調整する。j番目の縦実罫線vjの中点を求め、その中点と最も近い[Sj,Tj]を実格子点を用いて求める(ステップ1008)。次に、 [Sj,Tj-1]の実格子点と[Sj,Tj+1]の実格子点を結ぶ線分と縦実罫線viとの交点dを求める(ステップ1009)。次に[Sj,Tj]の実格子点と交点dとのX方向の変化量を求める(ステップ1010)。そして、求めたX方向の変化量をTj列全ての実格子点のX座標に加算する(ステップ1011)。全ての縦実罫線が終了していなければステップ1008からj+1番目の縦実罫線に対して同様の処理を行う(ステップ1012)。全ての縦実罫線が終了すると、ステップ1008で求めたTj列とTj+1列の間に位置する実格子点のX座標について位置を調整する(ステップ1013)。調整方法は、[s,Ti ](0≦s≦M)の実格子点のX,Y座標をそれぞれx3,y3とし、 [s,Ti+1]の実格子点のX,Y座標をそれぞれx4,y4すると、 [s,t]の実格子点のX座標は数式7より求める。
【0054】
【数7】
【0055】
これにより、罫線情報の実罫線を用いて格子点情報の実格子点の位置が調整される。次に罫線情報の理想罫線を用いて格子点情報の理想格子点の位置を調整する。調整方法は、上記の実格子点の調整方法と同様の処理を行うことにより調整することができる。
【0056】
以上の処理を実行して格子点情報の実格子点と理想格子点の位置を調整することにより、精度を向上させた格子点情報が生成される。
【0057】
次に、イメージ補正部106では、格子点情報生成部105で生成された格子点情報を用いて画像の補正を行う(ステップ206)。以下にイメージ補正部の動作を図12のフローチャートを用いて詳細に説明する。
【0058】
まず、格子点情報を複数の領域に分割する(ステップ1201)。分割方法は図16に示すように行列の形式で生成された格子点情報について行をK1(約16)個に分割し、列をK2(約16)個に分割する。すなわち、K1×K2個の領域に分割する。なお、領域内に含まれる格子点情報の個数は後述する変換行列を算出するために8個以上の格子点情報が含まれる必要があるが、各領域の格子点情報の個数が一定である必要はない。また、領域と領域との境界となる格子点情報(境界格子点情報)は、両方の領域に含まれるようにする。次に、ある領域に含まれる全ての格子点情報を用いて格子点情報の実格子点が理想格子点に変換されるような数式8に示す変換行列Hを算出する(ステップ1202)。
【0059】
【数8】
【0060】
以下に8個のパラメータm1〜m8の算出方法を示す。実格子点の座標を(xi,yi)、理想格子点の座標を(ui,vi)とし、その関係を数式9の線形の式で与えられるとする。ここで数式9のRは格子点情報の個数であり、(M+1)×(N+1)個である。
【0061】
【数9】
【0062】
全ての格子点情報を数式9に代入すると数式10となる。
【0063】
【数10】
【0064】
数式10のそれぞれについて最小2乗法を用いて求めることによりm1〜m8を算出できる(非特許文献1より)。そして、得られた変換行列を用いて数式11により部分画像の補正(変換)を行う(ステップ1203)。ここで、(x’,y’)は歪みを含んだ(補正前)座標系の点であり、(x,y)が歪みの無い(補正後)座標系の点である。
【0065】
【数11】
【0066】
なお、境界格子点情報の理想格子点の座標に位置する画素については関係するそれぞれの領域の変換行列から求まる濃度値の平均とする。全ての領域が完了していない場合、ステップ1202から他の領域に対して同様の処理を行い、全ての領域が完了した場合は処理を終了する。これにより、帳票イメージの歪みが補正される。
【0067】
(発明の第2の実施の形態)
図13は本発明の第2の実施の形態における画像補正装置の構成を示すブロック図である。図14はこの画像補正装置における動作を示すフローチャートである。上記第1の実施の形態との装置構成における相違点は、図13において、歪みパターン判定部110が追加されている点である。また、イメージ補正部106が歪みパターン判定部110の出力を受けて、歪み補正を行うか否かを決定する点である。
【0068】
歪みパターン判定部110は画像保存メモリ107に格納されている帳票イメージとエッジ点情報生成部103によって生成されたエッジ点情報を用いて曲率を算出し、歪みパターン情報を生成する。歪みパターン情報は、「帳票歪み無し」,「帳票浮きによる歪み有り」,「帳票折れによる歪み有り」,の3つのパターンを表すフラグと曲率が最大となるエッジ点情報から構成されている。なお、歪みパターン情報は、イメージ補正部106に出力される。
【0069】
次に、本発明の第2の実施の形態の動作を説明する。動作はステップ201〜205まで第1の実施の形態と同じである。以下では動作の相違点についてのみ説明する。図14において、ステップ207とステップ208が新たに追加されたステップであり、ステップ206aが上記ステップ206に歪みパターン情報を利用するように変更したステップである。
【0070】
ステップ207では、まずエッジ点情報生成部103によって生成されたエッジ点情報を用いて曲率を算出する。曲率Cの算出方法は、曲率を求めようとする実エッジ点の左右(上下)にそれぞれk(約5)個のエッジ点を取り、数式12より求める。
【0071】
【数12】
【0072】
これを全ての実エッジ点に対して行い、それらの曲率の最大値を算出する。なお、左右(上下)にk個のエッジ点が取れないエッジ点についてはC=0とする。曲率の最大値がT1(約2.0)より小さければ歪みパターンフラグを1(帳票歪み無し)にする。曲率の最大値がT1より大きくT2(約10.0)より小さければ歪みパターンフラグを2(帳票浮きによる歪み)とする。曲率の最大値がT2より大きければフラグ3(帳票折れによる歪み)とする。また、曲率の最大値となったエッジ点情報も歪みパターン情報に登録する。以上の処理は歪みパターン判定部110で実行される。
【0073】
ステップ208では、歪みパターン情報のフラグが1であれば、補正処理を行わずに帳票イメージをそのまま出力する。歪みパターン情報のフラグが1以外の場合はステップ204以降の処理を実行する。
【0074】
ステップ206aでは、上記ステップ206に歪みパターン情報を利用するように図12のステップ1201に示す格子点情報の領域分割の方法を変更する。まず、ステップ1201の通りに格子点情報を分割する。次に、歪みパターン情報のフラグが3(帳票折れによる歪み有り)の場合、歪みパターン情報に登録されているエッジ点情報に対応する格子点情報が図16の1601であるとき、図17に示すように1601の格子点情報が領域と領域との境界となる格子点情報(境界格子点情報)になるように変更する。変更方法は、境界格子点情報にしたい格子点情報と今ある境界格子点情報の位置をそれぞれ比較し、最も近い今ある境界格子点情報を算出することにより変更する。以上の処理はイメージ補正部106で行われる。
【0075】
以上に述べたように、第1の実施の形態では歪みが無く、補正する必要がなくても画像補正を行っていたが、第2の実施の形態では歪みの有無を検証し、補正する必要があるときのみ画像補正を行うため、運用時の処理時間の軽減が可能となる。また、格子点情報の領域分割において境界位置を変更することにより、歪みが大きい場合でも第1の実施の形態に比べて精度良い補正が可能となる。
【0076】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明には以下の効果がある。
【0077】
第1の効果は、文字読み取り装置において、撮影された画像が帳票浮きや帳票折れのために歪みが生じている場合でも読み取り可能な画像を提供できる点である。その理由は、図1に示すように非線形の歪みに対して精度良く補正を行う手段を有しているためである。
【0078】
第2の効果は、文字読み取り装置において、撮影された画像がずれたり、傾いたり、伸縮などの歪みが生じる場合でも読み取り可能な画像を提供できる点である。その理由は、図1に示すように線形の歪みに対しても精度良く補正を行う手段を有しているためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による画像補正装置のブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の処理手順を示すフローチャートである。
【図3】コーナー点情報とエッジ点情報を例示する図である。
【図4】コーナー点を抽出するときの探索方法を示す図である。
【図5】コーナー点情報生成部の処理手順を示すフローチャートである。
【図6】エッジ点情報生成部の処理手順を示すフローチャートである。
【図7】エッジ点情報生成部で水平方向のエッジ点の抽出方法を例示した図である。
【図8】エッジ点情報生成部で垂直方向のエッジ点の抽出方法を例示した図である。
【図9】罫線情報生成部の処理手順を示すフローチャートである。
【図10】格子点情報生成部の処理手順を示すフローチャートである。
【図11】コーナー点情報、エッジ点情報、罫線情報、格子点情報の書式を例示した図である。
【図12】イメージ補正部の処理手順を示すフローチャートである。
【図13】本発明の第2の実施の形態による画像補正装置のブロック図である。
【図14】本発明の第2の実施の形態の処理手順を示すフローチャートである。
【図15】罫線情報生成部での実罫線の抽出方法を例示した図である。
【図16】イメージ補正部での領域分割の方法を例示した図である。
【図17】イメージ補正部での歪みパターン情報を用いた領域分割の方法を例示した図である。
【符号の説明】
101 帳票イメージ入力部
102 コーナー点情報生成部
103 エッジ点情報生成部
104 罫線情報生成部
105 格子点情報生成部
106 イメージ補正部
107 画像保存メモリ
108 帳票情報保存メモリ
109 理想罫線保存メモリ
110 歪みパターン判定部
301a〜304a 実コーナー点
301b〜304b 理想コーナー点
305a〜316a 実エッジ点
305b〜316b 理想エッジ点
317a〜340a 実格子点
317b〜340b 理想格子点
701〜703、801〜803 点
1101 コーナー点情報の書式
1102 エッジ点情報の書式
1103 罫線情報の書式
1104 格子点情報の書式
1501 二値画像
1502 ヒストグラムの最頻値
1601 格子点情報(境界格子点情報)
H1a〜H3a 実罫線
H1b〜H3b 理想罫線
V1a〜V3a 実罫線
V1b〜V3b 理想罫線
Claims (6)
- 卓上に置かれて折れ曲がったり反ったりしている空間的な曲がりを有する帳票を該帳票から離れた位置に該帳票に対向するように設置された非接触型スキャナで読み取った画像に含まれる歪みを補正する画像補正装置であって、
処理対象の帳票を帳票イメージとして入力するための帳票イメージ入力部と、
入力された帳票イメージを保持する画像保存メモリと、
前記帳票の寸法をあらかじめ保持した帳票情報保存メモリと、
前記帳票上の正確な罫線(理想罫線)座標をあらかじめ保持した理想罫線保存メモリと、
前記画像保存メモリ内の帳票イメージから帳票の4隅の点であるコーナー点(実コーナー点)座標を検出するとともに、前記帳票情報保存メモリ内の前記帳票の寸法からもコーナー点(理想コーナー点)座標を算出するコーナー点情報生成部と、
前記帳票イメージから前記実コーナー点座標を手掛りとして複数のエッジ点(実エッジ点)座標を検出するとともに、該実エッジ点に対応するエッジ点(理想エッジ点)座標を前記理想コーナー点座標から算出しエッジ点情報を生成するエッジ点情報生成部と、
前記帳票イメージから罫線(実罫線)座標を検出するとともに、該罫線を前記理想罫線保存メモリに保持された罫線(理想罫線)座標と対応付ける罫線情報生成部と、
前記実コーナー点と前記実エッジ点と前記実罫線とを用いて算出される格子点(実格子点)座標と前記理想コーナー点と前記理想エッジ点と前記理想罫線とを用いて算出される格子点(理想格子点)座標が対となった格子点情報を生成する格子点情報生成部と、
前記エッジ点情報を用いて歪みの状態を判定する歪みパターン判定部と、
前記格子点情報と前記歪みの状態の判定の結果とを用いて変換行列を生成し、画像に含まれる歪みを補正するイメージ補正部とを備えている画像補正装置。 - 前記歪みパターン判定部は、前記画像保存メモリに格納されている帳票イメージと前記エッジ点情報生成部によって生成されたエッジ点情報とを用いて曲率を算出し、歪みパターン情報を生成し、該歪みパターン情報は、「帳票歪み無し」と、「帳票浮きによる歪み有り」と、「帳票折れによる歪み有り」との3つのパターンを表すフラグと曲率が最大となるエッジ点情報とから構成され、前記歪みパターン情報は、前記イメージ補正部に出力され、
該イメージ補正部は、前記歪みパターン判定部の出力を受けて、歪み補正を行うか否かを決定する、請求項1に記載の画像補正装置。 - 前記イメージ補正部は、前記格子点情報を複数の領域に分割し、
前記歪みパターン情報のフラグが「帳票折れによる歪み有り」の場合、前記歪みパターン情報に登録されているエッジ点情報に対応する格子点情報が、領域と領域との境界となる格子点情報(境界格子点情報)になるように変更し、該変更方法は、境界格子点情報にしたい格子点情報と今ある境界格子点情報の位置をそれぞれ比較し、最も近い今ある境界格子点情報を算出することにより変更する、請求項2に記載の画像補正装置。 - 卓上に置かれて折れ曲がったり反ったりしている空間的な曲がりを有する帳票を該帳票から離れた位置に該帳票に対向するように設置された非接触型スキャナで読み取った画像に含まれる歪みを補正する画像補正方法であって、
帳票イメージ入力部により、処理対象の帳票を帳票イメージとして入力し、
入力された帳票イメージを画像保存メモリに保持し、
前記帳票の寸法を帳票情報保存メモリにあらかじめ保持し、
前記帳票上の正確な罫線(理想罫線)座標を理想罫線保存メモリにあらかじめ保持し、
コーナー点情報生成部により、前記画像保存メモリ内の帳票イメージから帳票の4隅の点であるコーナー点(実コーナー点)座標を検出するとともに、前記帳票情報保存メモリ内の前記帳票の寸法からもコーナー点(理想コーナー点)座標を算出し、
エッジ点情報生成部により、前記帳票イメージから前記実コーナー点座標を手掛りとして複数のエッジ点(実エッジ点)座標を検出するとともに、該実エッジ点に対応するエッジ点(理想エッジ点)座標を前記理想コーナー点座標から算出しエッジ点情報を生成し、
罫線情報生成部により、前記帳票イメージから罫線(実罫線)座標を検出するとともに、該罫線を前記理想罫線保存メモリに保持された罫線(理想罫線)座標と対応付け、
格子点情報生成部により、前記実コーナー点と前記実エッジ点と前記実罫線とを用いて算出される格子点(実格子点)座標と前記理想コーナー点と前記理想エッジ点と前記理想罫線とを用いて算出される格子点(理想格子点)座標が対となった格子点情報を生成し、
歪みパターン判定部により、前記エッジ点情報を用いて歪みの状態を判定し、
イメージ補正部により、前記格子点情報と前記歪みの状態の判定の結果とを用いて変換行列を生成し、画像に含まれる歪みを補正する、画像補正方法。 - 前記歪みパターン判定部は、前記画像保存メモリに格納されている帳票イメージと前記エッジ点情報生成部によって生成されたエッジ点情報とを用いて曲率を算出し、歪みパターン情報を生成し、該歪みパターン情報は、「帳票歪み無し」と、「帳票浮きによる歪み有り」と、「帳票折れによる歪み有り」との3つのパターンを表すフラグと曲率が最大となるエッジ点情報とから構成され、前記歪みパターン情報は、前記イメージ補正部に出力され、
該イメージ補正部は、前記歪みパターン判定部の出力を受けて、歪み補正を行うか否かを決定する、請求項4に記載の画像補正方法。 - 前記イメージ補正部は、前記格子点情報を複数の領域に分割し、
前記歪みパターン情報のフラグが「帳票折れによる歪み有り」の場合、前記歪みパターン情報に登録されているエッジ点情報に対応する格子点情報が、領域と領域との境界となる格子点情報(境界格子点情報)になるように変更し、該変更方法は、境界格子点情報にしたい格子点情報と今ある境界格子点情報の位置をそれぞれ比較し、最も近い今ある境界格子点情報を算出することにより変更する、請求項5に記載の画像補正方法。
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