JP4321666B2 - 画像データ補正装置 - Google Patents

Description

本発明は、帳票を読み取って得た画像データの輝度を補正する画像データ補正装置に関するものである。

従来、ＯＣＲ（文字読取装置）等では、読み取り対象の帳票に光を照射し、反射した光の強度をＣＣＤ（電荷結合素子）センサ等で読み取り、読み取った光のレベルを所定の閾値で２値化して文字認識等の処理を行うようにしている。

特開平８−２５１４０２号公報

しかしながら、従来のＯＣＲ等では、次のような課題があった。
例えば、ディジタルカメラ等のＣＣＤセンサを使用して帳票を読み取る場合、外来光等の影響によって帳票から反射される光の強度が変化し、このＣＣＤセンサで検出される光のレベルが全体にずれ、正しく２値化できなくなることがあった。また、帳票の一部に影が入り込んで、部分的に読み取り誤りが生ずるという場合もあった。

本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、帳票を読み取って得た画像データの輝度の分布を所定のレベルに補正する画像データ補正装置を提供するものである。

前記課題を解決するために、本発明は、画像データ補正装置において、読み取り対象の帳票を画素に分解して光学的に読み取り、該帳票上の各画素座標（ｘ，ｙ）の画素の輝度ｋ（ｘ，ｙ）を画像データとして画像メモリに格納する画像読取手段と、前記画像データを縦ｍ画素、横ｎ画素からなる複数の矩形の画像ブロックに分割し、各画像ブロック中の画素の最大輝度をその画像ブロックの中心座標（Ｘ，Ｙ）の輝度Ｐ（Ｘ，Ｙ）とするブロック画像データを生成するブロック画像生成手段と、前記画像メモリに格納された画素の輝度ｋ（ｘ，ｙ）を、前記ブロック画像データの内で該画素を取り囲む４個の画像ブロックの中心座標の輝度Ｐ１（Xa，Ya），Ｐ２（Xa，Yb），Ｐ３（Xb，Ya），Ｐ４（Xb，Yb）及び予め定められた基準輝度Ｍを使用して次式、Ｋ（ｘ，ｙ）＝ｋ（ｘ，ｙ）＋Ｍ−｛（Xb−ｘ）（Yb−ｙ）Ｐ１＋（Xb−ｘ）（ｙ−Ya）Ｐ２＋（ｘ−Xa）（Yb−ｙ）Ｐ３＋（ｘ−Xa)(ｙ−Ya）Ｐ４｝／｛（Xb−Xa）（Yb−Ya）｝に従って補正して補正輝度Ｋ（ｘ，ｙ）を算出する輝度補正手段とを備えている。

本発明によれば、次のような作用が行われる。
画像読取手段によって画素に分解されて読み取られた帳票の画像データは、ブロック画像生成手段によってｍ×ｎ画素の矩形の画像ブロックに分割され、各画像ブロック中の画素の最大輝度が、その画像ブロックの中心座標の輝度とみなされる。更に、輝度補正手段において、画像データの各画素の輝度が、その画素を取り囲む４個の画像ブロックの中心座標の輝度に従って、所定の計算式に基づいて補正される。

本発明によれば、帳票の画像データを複数の画素で構成される矩形の画像ブロックに分割し、その最大輝度を中心座標の輝度とするブロック画像データを生成するブロック画像生成手段と、このブロック画像データを用いて画像データを距離の比率による計算方法で補正する輝度補正手段を有している。

また、予め定められた基準輝度Ｍにブロックのヒストグラムから検出した値を使用することもできる。この場合は、影の部分が大きくなると、ヒストグラムから検出した帳票地色が影の色となり、帳票地色部分が暗い色に均一に補正される。そこで、この第２の発明で処理した画像を第１の発明で補正することにより、影の範囲が広くなっても所定のレベルで帳票地色を補正することができる。従って、画像読取手段の読み取り状態にかかわらず、読み取った画像データの輝度の分布を所定のレベルに補正できる。

本発明を実施するための最良の形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

（参考例）
図１は、本発明の実施例１における参考例を示す画像データ補正装置の構成図である。

この画像データ補正装置は、読み取り対象の帳票１の画像を画素に分解して光学的に読み取る画像読取手段（例えば、ＣＣＤセンサ）１１を有している。ＣＣＤセンサ１１は、帳票１の画像を構成する各画素の輝度を、例えば２５６階調の画像データに変換して出力するものである。ＣＣＤセンサ１１の出力側には、画像データを格納するための画像メモリ１２が接続されている。

画像メモリ１２には、頻度分布生成手段（例えば、頻度分布生成部）１３が接続されている。頻度分布生成部１３は、画像メモリ１２に格納された画像データの輝度の頻度分布を生成するものであり、この頻度分布生成部１３の出力側に生成した頻度分布を格納するための頻度分布メモリ１４が接続されている。頻度分布メモリ１４には、帳票濃度検出手段（例えば、帳票濃度検出部）１５が接続されている。帳票濃度検出部１５は、頻度分布メモリ１４に格納された頻度分布に基づいて、帳票１の地色の濃度を検出するものである。この帳票濃度検出部１５は、白レベルに近くかつ頻度が最大の階調を、帳票１の地色の濃度として検出するようになっている。

帳票濃度検出部１５には、輝度補正手段（例えば、輝度補正部）１６が接続され、この輝度補正部１６には、更に画像メモリ１２及び補正値テーブル１７が接続されている。輝度補正部１６は、画像メモリ１２に格納された画素の輝度と、帳票濃度検出部１５で検出された帳票の地色の濃度の比に基づいて画素毎の補正値を求め、この補正値と予め定められた基準輝度を乗算して画像データの輝度を補正するものである。

即ち、輝度補正部１６は、画像メモリ１２に格納された各画素の輝度と帳票濃度検出部１５で検出された帳票の地色の濃度の比を計算して正規化輝度を算出する。更に、輝度補正部１６では、正規化輝度を変数として補正値テーブル１７を参照して画素毎の補正値を求め、この補正値と予め定められた基準輝度を乗算して画像データの輝度を補正する。そして、輝度補正部１６から補正された画像データＤＡＴＡが出力されるようになっている。

図２（ａ），（ｂ）は、図１中の補正値テーブル１７の例を示す説明図であり、同図（ａ）はリニア補正用の補正テーブル、及び同図（ｂ）は正負のガンマ補正を組み合わせた場合の補正テーブルを示している。

図２（ａ）のリニア補正では、横軸に示した正規化輝度に対して、これと同じ補正値が出力されるようになっている。また、図２（ｂ）のガンマ補正では、横軸に示した正規化輝度に対して、正負のガンマ関数の組み合わせによって算出される補正値が出力されるようになっている。

図３（ａ），（ｂ）は、図１の動作の説明図である。以下、この図３（ａ），（ｂ）を参照しつつ、図１の動作を説明する。

読み取り対象の帳票１の画像は、ＣＣＤセンサ１１によって画素に分解して読み取られる。読み取られた各画素毎の輝度は、黒レベル（０）から、白レベル（２５５）までの２５６階調の画像データに変換され、順次画像メモリ１２に格納される。ＣＣＤセンサ１１による帳票１の読み取りが終了すると、頻度分布生成部１３が起動される。

頻度分布生成部１３では、画像メモリ１２に格納された画像データの輝度が順次読み出され、各輝度毎の画素の頻度分布が生成され、頻度分布メモリ１４に格納される。帳票１の画素の頻度分布は、図３（ａ）に示すように、文字等の輝度に対応したほぼ黒レベルのピークと、地色の濃度に対応した比較的白レベルに近いピークを有している。頻度分布生成部１３によって帳票１の頻度分布の生成が終了すると、帳票濃度検出部１５が起動される。

帳票濃度検出部１５では、頻度分布メモリ１４に格納された頻度分布に基づいて、白レベルに近くかつ画素の頻度が最大であるレベルＰ（例えば、Ｐ＝２００）が、帳票１の地色の濃度として検出される。帳票濃度検出部１５によって帳票１の地色の濃度Ｐが検出されると、輝度補正部１６が起動される。

輝度補正部１６によって、画像メモリ１２に格納されている各画素の輝度ｋが順次読み出され、この輝度ｋの値に応じて次の（１）〜（３）のような補正処理が行われ、補正された輝度Ｋが出力される。

（１） ｋ≦Ｐの場合
まず、画素の輝度ｋと帳票の地色の濃度Ｐの比（＝ｋ／Ｐ）が、正規化輝度として算出される。更に、正規化輝度を変数として補正値テーブル１７が参照され、予め定められた補正方法（例えば、リニア補正、ガンマ補正等）に従って画素毎の補正値ＴＢＬ（ｋ／Ｐ）が求められる。更に、補正値ＴＢＬ（ｋ／Ｐ）と、予め定められた基準輝度Ｍ（例えば、Ｍ＝２３０）が乗算される。そして、乗算結果の輝度Ｋが補正された画像データＤＡＴＡとして出力される。即ち、補正された輝度Ｋは、次のように表すことができる。
Ｋ＝ＴＢＬ（ｋ／Ｐ）×Ｍ

（２） Ｐ＜ｋ≦２５５−Ｍ＋Ｐの場合
画素の輝度ｋを（Ｍ−Ｐ）だけシフトする。即ち、補正された輝度Ｋは、次のように表すことができる。
Ｋ＝ｋ＋Ｍ−Ｐ

（３） ｋ＞２５５−Ｍ＋Ｐの場合
すべて、Ｋ＝２５５とする。

この輝度補正部１６の補正処理により、補正後の画素の輝度Ｋの頻度分布は、図３（ｂ）に示すように、地色の濃度Ｐが基準輝度Ｍに一致するように補正される。そして、輝度補正部１６から、補正された輝度Ｋが画像データＤＡＴＡとして出力される。
以上のように、この参考例の画像データ補正装置は、読み取った帳票１の画素の輝度の頻度分布に基づいて、この帳票１の地色の濃度Ｐを検出する帳票濃度検出部１５と、地色の濃度Ｐが基準輝度Ｍに変換されるように、補正値テーブル１７を用いて各画素の輝度を補正する輝度補正部１６を有している。これにより、帳票１の地色や、ＣＣＤセンサ１１の読み取り状態にかかわらず、画像データの輝度の分布を所定のレベルに補正できるという利点がある。

（実施例１の構成）
図４は、本発明の実施形態を示す画像データ補正装置の構成図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

この画像データ補正装置は、読み取り対象の帳票１の画像を、例えば縦３０００×横２０００の画素に分解して読み取るＣＣＤセンサ１１を有している。ＣＣＤセンサ１１は、帳票１の画像を構成する各画素の輝度を、例えば２５６階調の画像データとして出力するものである。ＣＣＤセンサ１１の出力側には、画像データを格納するための画像メモリ１２が接続されている。

画像メモリ１２には、ブロック画像生成手段（例えば、画像分割部）１８が接続されている。画像分割部１８は、画像メモリ１２に格納された画像データを、縦ｍ（例えば、１００）画素、横ｎ（例えば、１００）画素からなる３０×２０個の矩形の画像ブロックに分割するものである。また、画像分割部１８では、分割してできた各画像ブロック中の画素の最大輝度を、その画像ブロックの中心座標（Ｘ，Ｙ）の輝度Ｐ（Ｘ，Ｙ）とするブロック画像データを生成するようになっている。画像分割部１８の出力側には、生成されたブロック画像データを格納するためのブロックメモリ１９が接続されている。

ブロックメモリ１９には、輝度補正手段（例えば、輝度補正部）２０が接続され、この輝度補正部２０には、更に画像メモリ１２が接続されている。輝度補正部２０は、画像メモリ１２に格納された各画素座標（ｘ，ｙ）の画素の輝度ｋ（ｘ，ｙ）を、ブロック画像データの内でこの画素を取り囲む４個の画像ブロックの中心座標の輝度Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を使用して、距離の比率による計算方法で補正するものである。

即ち、輝度補正部２０は、帳票地色のヒストグラム上の補正位置（即ち、輝度）を表す予め定められた基準輝度Ｍ、４個の画素ブロックの中心座標をＰ１（Xa，Ya），Ｐ２（Xa，Yb），Ｐ３（Xb，Ya），Ｐ４（Xb，Yb）として、次式（１）に従って補正輝度Ｋ（ｘ，ｙ）を算出する。
Ｋ（ｘ，ｙ）＝ｋ（ｘ，ｙ）＋Ｍ−｛（Xb−ｘ）（Yb−ｙ）Ｐ１＋（Xb−ｘ）（ｙ−Ya）Ｐ２＋（ｘ−Xa）（Yb−ｙ）Ｐ３＋（ｘ−Xa)(ｙ−Ya）Ｐ４｝／｛（Xb−Xa）（Yb−Ya）｝ ・・・（１）

そして、輝度補正部２０から補正された輝度Ｋ（ｘ，ｙ）の画像データＤＡＴＡが出力されるようになっている。

(実施例１の動作)
図５（ａ）〜（ｃ）は、図４の動作の説明図である。以下、この図５（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、図４の動作を説明する。

読み取り対象の帳票１の画像は、ＣＣＤセンサ１１によって画素に分解して読み取られる。読み取られた各画素毎の輝度は、黒レベル（０）から、白レベル（２５５）までの２５６階調の画像データに変換され、順次画像メモリ１２に格納される。ＣＣＤセンサ１１による帳票１の読み取りが終了すると、画像分割部１８が起動される。

画像分割部１８では、画像メモリ１２に格納された画像データが、縦・横それぞれ１００画素毎に縦線と横線で格子状に区切られ、３０×２０個の矩形の画像ブロックに分割される。図５（ａ）には、画像分割部１８で分割された画像データが簡略化されて模式的に示されている。この図５（ａ）では、中央部が影によって暗くなった（輝度が低くなった）画像データが示されている。

更に、画像分割部１８では、分割してできた各画像ブロック中の画素の最大輝度を、その画像ブロックの中心座標（Ｘ，Ｙ）の輝度Ｐ（Ｘ，Ｙ）としてブロック画像データが生成される。生成されたブロック画像データは、ブロックメモリ１９に格納される。図５（ｂ）には、ブロックメモリ１９に格納されたブロック画像データが模式的に示されている。この図５（ｂ）では、影の影響で中央部の画像ブロックの輝度が低いため、この画像ブロックの輝度はその周囲の画像ブロックに比べて低くなっている。画像分割部１８によってブロック画像データが生成されると、輝度補正部２０が起動される。

輝度補正部２０によって、画像メモリ１２中の各画素座標（ｘ，ｙ）の輝度ｋ（ｘ，ｙ）が順次読み出され、ブロックメモリ１９中のブロック画像データに基づいて、この輝度ｋ（ｘ，ｙ）に対する補正処理が行われる。即ち、輝度補正部２０において、画像メモリ１２から読み出された画素座標（ｘ，ｙ）に対応する画像ブロックの中心座標（Xa，Ya），（Xa，Yb），（Xb，Ya），（Xb，Yb）が算出される。図５（ｃ）に示すように、Ｘ座標Xa，Xbは、画像データを分割する縦線の内で、補正対象画素の両側の縦線のＸ座標値である。同様に、Ｙ座標Ya，Ybは、画像データを分割する横線の内で、補正対象画素の上下の横線のＹ座標値である。

次に、これらの中心座標における各画像ブロックの輝度Ｐ１（Xa，Ya），Ｐ２（Xa，Yb），Ｐ３（Xb，Ya），Ｐ４（Xb，Yb）が、ブロックメモリ１９から読み出される。そして、補正対象画素の輝度ｋ（ｘ，ｙ）が、前記（１）式によって補正され、輝度Ｋ（ｘ，ｙ）が算出される。算出された輝度Ｋ（ｘ，ｙ）は、補正された画像データＤＡＴＡとして逐次出力される。

なお、補正対象画素が帳票１の周辺部の画素の場合、これに対応する４つの画像ブロックの中心座標を得ることができない。このような場合には、同じ輝度の画像ブロックが存在すると仮定して処理を行うこともできるが、補正処理を行わずそのままの輝度を画像データＤＡＴＡとして出力するようにしても良い。

（実施例１の効果）
以上のように、この実施例１の画像データ補正装置は、読み取った帳票１の画像データを複数の画素で構成される矩形の画像ブロックに分割し、その最大輝度を中心座標の輝度とするブロック画像データを生成する画像分割部１８と、このブロック画像データを用いて画像データを距離の比率による計算方法で補正する輝度補正部２０を有している。これにより、影の無い画像ブロックの画素はほとんど補正されない。一方、暗くなった部分がその周囲の画像ブロックの輝度の影響を受け、影のない帳票の地色に近い輝度に補正される。従って、ＣＣＤセンサ１１の読み取り状態にかかわらず、読み取った画像データの輝度の分布を所定のレベルに補正できるという利点がある。

（変形例）
なお、本発明は、上記参考例や実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次の（ａ）〜（ｅ）のようなものがある。

（ａ） 画像データの階調は２５６に限定されない。１６，６４，１２８，５１２等の任意の階調に対して同様に適用することができる。

（ｂ） 図１中の補正テーブル１７における補正は、リニア補正やガンマ補正に限定されない。

（ｃ） 図１では予め補正用の変換表を格納した補正テーブル１７を用いているが、補正テーブル１７を使用せずに、補正関数を用いて計算するようにしても良い。例えば、リニア補正の場合には補正テーブル１７は不要である。

（ｄ） 図１の動作説明では、輝度補正部１６において画像メモリ１２に格納された各画素毎に輝度レベルの補正処理を行うように説明したが、例えば、画像メモリ１２に格納される輝度レベル０〜２５５に対する各補正値を予め算出し、輝度レベルをこの補正値で置き換えるようにしても良い。これにより、ルックアップテーブルを用いたビットマップ方式の画像処理等の場合に、処理時間の短縮が可能になる。

（ｅ） 図２中の画像分割部１８で分割する画像ブロックのサイズは、１００×１００画素に限定されない。実際の使用環境に応じて適切な値を使用することができる。

本発明の参考例を示す画像データ補正装置の構成図である。 図１中の補正値テーブル１７の例を示す説明図である。 図１の動作の説明図である。 本発明の実施形態を示す画像データ補正装置の構成図である。 図４の動作の説明図である。

符号の説明

１ 帳票
１１ ＣＣＤセンサ
１２ 画像メモリ
１３ 頻度分布生成部
１４ 頻度分布メモリ
１５ 帳票濃度検出部
１６，２０ 輝度補正部
１７ 補正値テーブル
１８ 画像分割部
１９ ブロックメモリ

Claims (1)

1. 読み取り対象の帳票を画素に分解して光学的に読み取り、該帳票上の各画素座標（ｘ，ｙ）の画素の輝度ｋ（ｘ，ｙ）を画像データとして画像メモリに格納する画像読取手段と、
   前記画像データを縦ｍ画素、横ｎ画素からなる複数の矩形の画像ブロックに分割し、各画像ブロック中の画素の最大輝度をその画像ブロックの中心座標（Ｘ，Ｙ）の輝度Ｐ（Ｘ，Ｙ）とするブロック画像データを生成するブロック画像生成手段と、
   前記画像メモリに格納された画素の輝度ｋ（ｘ，ｙ）を、前記ブロック画像データの内で該画素を取り囲む４個の画像ブロックの中心座標の輝度Ｐ１（Xa，Ya），Ｐ２（Xa，Yb），Ｐ３（Xb，Ya），Ｐ４（Xb，Yb）及び予め定められた基準輝度Ｍを使用して次式、
   Ｋ（ｘ，ｙ）＝ｋ（ｘ，ｙ）＋Ｍ−｛（Xb−ｘ）（Yb−ｙ）Ｐ１＋（Xb−ｘ）
   （ｙ−Ya）Ｐ２＋（ｘ−Xa）（Yb−ｙ）Ｐ３＋（ｘ−Xa)(ｙ−Ya）Ｐ４｝／｛（
   Xb−Xa）（Yb−Ya）｝
   に従って補正して補正輝度Ｋ（ｘ，ｙ）を算出する輝度補正手段とを、
   備えたことを特徴とする画像データ補正装置。

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