JP4553297B2

JP4553297B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP4553297B2
Application number: JP2004225653A
Authority: JP
Inventors: 真一若原; 秀人宮崎; 進哉増田; 正幸藤井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2024-08-02
Also published as: JP2006048225A

Description

本発明は、画像処理装置に関し、特に、背景濃度が異なる原稿に対して、それぞれの背景にあわせて背景濃度を下げる画像処理装置に関する。

一般に、原稿画像のコピーをとる際、その背景の濃度が高い原稿の場合、これを読み取ってそのまま出力させると、全体的に暗めの出力画像となるので、操作部において、コピー濃度を下げる等の操作が必要となる。しかし、新聞、雑誌等の切り貼り原稿のように、画像位置によって背景濃度の異なるような原稿の場合、原稿全体に一様な処理を行う方式では、背景を完全に除去することはできない。これを改善するために、以下のような方法が提案されている。

特許文献１に開示された画像データ処理装置は、１ライン上でも地肌レベル変動があるような、高レベル広範囲の地肌レベルを自動除去するものである。白地用紙に切貼りした青焼き部の文字、線画を、鮮明にコピーできるようにするものである。原稿画像の地肌バラエティに対応した最適地肌除去処理を選択可能とする。注目画像データと先行画像データに適用した地肌レベルの重み付け加算により、注目画像データ宛ての地肌レベルを算出し、地肌除去データを算出する。データが取りうる最大値を分子とし、地肌レベルを分母に含む分数で表しうる第１の比又は第２の比を地肌除去データに乗じて、コントラスト補正する。

すなわち、この画像データ処理装置では、注目画像データとその先行画像データで決定される背景濃度レベルを、重み付け加算することにより、注目画像データに対応する背景濃度レベルを算出している。このようにすることにより、１ライン上でも背景濃度レベル変動があるような、背景濃度レベル変動が比較的広範囲に及ぶ画像の背景を、有効に除去することができる。
特開2002-84423号公報

しかし、従来の方法では、以下のような問題がある。第１に、再現文字の濃度が薄くなるという問題がある。注目画像データとその先行画像データから背景濃度を求める際に、文字情報等を含んだまま平均化処理を行っている。そのため、文字情報が密集した画像領域においては、文字部分と背景部分が平均化される。その結果、文字部分の濃度に背景濃度が引きずられて背景濃度が高くなる。したがって、背景濃度を一定にすると、再現文字の濃度が薄くなってしまう。太文字や黒ベタなどのような、本来再現させるべき画像まで白飛びしてしまう。

第２に、大容量のメモリを必要とし、全体のハードウェア量が増大するという問題がある。注目画像データとその先行画像データから背景濃度を求めるためには、注目画像データに先行する画像データを蓄積する必要がある。この際に、１ライン分の画像データを記憶する必要がある。このため、大容量のメモリを必要とする。

本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、画像処理装置において、背景の濃度を下げて目的の画像を再現する際に、少ないハードウェア量で適切に目的画像を再現することである。白紙上にジアゾ原稿や新聞原稿を切り貼りしたような背景濃度が異なる原稿でも、背景濃度にあわせて背景濃度を下げて、ジアゾ原稿や新聞原稿上の画像を適切に再現できるようにする。

上記の課題を解決するために、本発明では、画像処理装置を、画像から背景以外の文字データ等の目的情報画像を検出する手段と、画像から前記目的情報画像を除外して画像の任意の画素ブロック毎に背景濃度レベルを算出する手段と、任意の画素ブロックで処理された背景濃度を隣接画素ブロック間で補正して背景濃度補正値を算出する背景濃度補正手段と、算出された背景濃度補正値を任意に設定可能な閾値と比較し、前記背景濃度補正値を前記閾値で飽和させる背景濃度飽和手段と、前記背景濃度レベルに基づいて画像から背景を除去して目的情報画像を再現する手段とを具備する構成とした。
このように構成したことにより、背景濃度が異なる原稿に対して、背景以外の文字データ等の情報を除外することにより、適切な背景濃度を算出でき、それぞれの背景にあわせて背景を除去した画像を再現することができる。

また、前記背景濃度補正手段で、画素ブロック毎の背景濃度レベルを、隣接画素ブロック間の背景濃度レベルの段差が小さくなるように背景濃度レベルを調整するようにした。このように構成したことにより、メモリなどのハードウェア量を少なくできる。

背景の濃度レベルを算出する際に、背景以外の文字データ等の情報を除外することにより、適切な背景濃度が算出でき、文字の再現性が向上する。また、任意の画素ブロック毎に背景濃度レベルを算出することにより、メモリ使用量を低減できる。また、画素ブロック間で背景濃度レベルを調整して補正することにより、画素ブロック単位での濃度段差を減らして、滑らかな画像を再現できる。また、背景濃度レベルを一定の閾値濃度で飽和させることにより、黒ベタなどの画像の再現性が向上する。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図５を参照しながら詳細に説明する。

本発明の実施例は、画像の任意の画素ブロック毎に、背景以外の文字データ等の目的画像を除外して、背景濃度レベルを算出し、隣接画素ブロック間で背景濃度レベルの段差が小さくなるように補正して、１画素単位の背景濃度を算出し、背景濃度を、任意に設定可能な閾値と比較し、閾値以上の背景濃度を閾値に置き換え、背景濃度が異なる原稿のそれぞれの背景にあわせて背景を除去して、一定濃度以上の文字データ等の目的画像を再現する画像処理装置である。

図１は、本発明の実施例における画像処理装置の概要を示す概念図である。図１において、文字情報検出部１は、入力画像から文字情報などの目的情報画像を検出する手段である。平均化処理部２は、任意の画素ブロック毎に背景濃度の平均値を算出する手段である。背景濃度算出部３は、入力画像の背景濃度を算出する手段である。ライン遅延部４は、背景濃度データを１ライン分蓄積する装置である。背景濃度補正部５は、隣接ブロック間で背景濃度レベルの段差が小さくなるように補正する手段である。背景濃度飽和部６は、背景濃度が一定以上にならないようにする手段である。背景濃度除去部７は、背景を除去した画像を算出する手段である。コントラスト補正部８は、最終的な濃度補正の処理を行う手段である。

図２は、本発明の実施例における画像処理装置のうちの、文字情報の検出処理装置の概念図である。図２において、平均値算出処理部９は、任意の画素ブロック単位の平均値を算出する手段である。エッジ強調処理部10は、入力画像データのエッジを強調する手段である。２値化処理部11は、エッジ強調結果を２値化処理する手段である。文字領域検出手段12は、画像変化が密集している領域を文字情報領域と判定する手段である。文字情報検出手段13は、文字部分を検出する手段である。図３は、背景以外の文字データ等の目的情報画像を除外する方法を示す説明図である。図４は、背景濃度補正処理の方法を説明する図である。図５は、本発明の実施例に適用できる画像処理装置の構成を示すブロック図である。

上記のように構成された本発明の実施例における画像処理装置の動作を説明する。最初に、図１を参照しながら、動作の概要を説明する。文字情報検出部１では、入力画像(ID_n)から文字情報(CHOD_n)の検出を行う。この文字情報(CHOD_n)は、平均化処理部２において、文字部を平均化処理の対象から除外するために用いられる。平均化処理部２では、文字情報(CHOD_n)及び入力画像(ID_n)の任意の画素ブロック毎に、背景濃度の平均値(AVG)の算出を行う。背景濃度算出部３では、平均値(AVG)及び先行する背景濃度(JOD_n-1)を用いて、入力画像(ID_n)の背景濃度(JOD_n)の算出を行う。ここで算出された背景濃度(JOD_n)は、次ラインの背景濃度算出時に、先行データ(JOD_n-1)として使用するため、ライン遅延部４で、ライン遅延処理を行う。

背景濃度補正部５では、任意の画素ブロックで処理された背景濃度(JOD_n)を、隣接ブロック間で補正し、１画素毎の背景濃度補正値(JHOD_n)を算出する。背景濃度飽和部６では、背景濃度補正値(JHOD_n)を任意に設定可能な閾値(JTH)で飽和させ、背景濃度が一定濃度以上にならないように制限する。背景濃度除去部７では、ここまでに算出した背景濃度補正値(JHOD_n)を、入力画像(ID_n)から減算し、背景を除去した画像(ROD_n)を算出する。コントラスト補正部８では、背景を除去した画像(ROD_n)に対して、濃度補正の処理を行い、背景の除去を行った目的画像(COD_n)を得る。

次に、図２と図３を参照しながら、背景濃度の平均化方法について説明する。図２に、文字情報の検出処理装置の構成を示す。図３に、背景以外の文字データ等の目的情報画像を除外する方法を示す。背景濃度の平均化処理は、図１の文字情報検出部１と平均化処理部２により実行される。文字情報検出部１は、入力画像データ(ID_n)について、注目画像データと、注目画像データ周辺の画像データより、文字情報を検出する処理装置である。平均化処理部２は、注目画像データを含む任意の画素単位の画像ブロックにおける平均化を行う処理装置である。

まず、平均値算出処理部９により、入力画像データ(ID_n)について、図３（ａ）に示すように、注目画素を含めた任意の画素ブロック単位の平均値(PAVG)を算出する。この例では、白地に黒字などのように、濃度の低い背景に、濃度の高い文字がある画像とする。この平均値算出処理部９は、図１の平均化処理部２とは異なる処理装置である。

次いで、エッジ強調処理部10により、入力画像データ(ID_n)に対して、以下の式により、エッジ強調処理を施す。
Ａ＝(a,b,c,d,e)＝(-1,-1,0, 1, 1) （フィルタ係数）
Ｂ＝(ID_n(x-2), ID_n(x-1), ID_n(x), ID_n(x+1), ID_n(x+2))
Ｓ＝0.5 （フィルタ強度）
FODn(x)＝(Ａ・Ｂ)×Ｓ（内積）
＝{a・ID_n(x-2)＋b・ID_n(x-1)＋c・ID_n(x)＋d・ID_n(x+1)＋e・ID_n(x+2)}×Ｓ

次いで、２値化処理部11により、エッジ強調結果(FOD_n)を、図３（ｂ）に示すように、任意に設定可能な閾値(ETH)と比較し、画像を２値化処理する。文字領域検出手段12により、この２値画像において画像変化が密集している領域を、文字情報領域と判定する。

次いで、文字情報検出手段13により、図３（ｃ）に示すように、文字情報領域と判定した入力画像ID_n内において、ID_n＞PAVGとなった箇所を１、それ以外の箇所を０とし、この値を文字情報(CHOD_n)とする。この文字情報(CHOD_n)を用いて、図１の平均化処理部２において、平均値を算出する際に、文字情報画素を平均化処理から除外することにより、文字情報を含まない、適切な背景濃度を算出することが可能となる。

次に、図１と図３と図４を参照しながら、背景濃度の補正方法を説明する。背景の除去処理は、図１の平均化処理部２と、背景濃度算出部３と、ライン遅延部４と、背景濃度補正部５により実行される。平均化処理部２は、入力画像(ID_n)の任意の画素単位の画像ブロックにおける平均化により、平均値(AVG)を算出する処理装置である。背景濃度算出部３は、ブロック毎の平均値(AVG)および注目画像位置に先行する画素ブロック毎の背景濃度(JOD_n-1)より、背景濃度(JOD_n)の算出を行う処理装置である。ライン遅延部４は、注目画像データ位置の背景濃度(JOD_n)を１ライン分蓄積する装置である。背景濃度補正部５は、隣接する背景濃度(JOD_n)により背景濃度補正値(JHOD_n)を算出する装置である。

まず、平均化処理部２により、入力画像データ(ID_n)を用い、図３（ｄ）に示すように、任意の画素ブロックの単位で平均値(AVG_n)を算出する。この際に、文字情報CHOD_n＝１となる箇所は、平均化処理の対象から除外する。次いで、背景濃度算出部３により、注目画素を含めた位置のブロックの平均値(AVG_n)と、注目画素の位置に先行するブロックの画像データJOD_n-1を用い、次の式により背景濃度(JOD_n)を算出する。
JOD_n＝Ｋ・AVG_n＋(１−Ｋ)・JOD_n-1

この式において、Ｋは注目画素を含む平均値（AVG_n）に与える重み値であり、この値を調整することにより、画像対応の各画素あるいは数画素群単位のレベル変動以外の、変動周期が長い背景濃度変化のみに追従した背景濃度（JOD_n）が得られる。次いで、ライン遅延部４により、背景濃度（JOD_n）を１ライン遅延処理することで、次ラインの背景濃度算出処理に用いる。これらの処理においては、任意の画素ブロック単位で平均値(AVG)と背景濃度(JOD_n)を算出しているため、ライン遅延に用いるメモリなどのハードウェアが少なくてすむ。

しかし、この段階では、背景濃度(JOD_n)は、図４(ａ)に示すように、ブロック単位で矩形的な変化をしている。この状態のまま、次の背景除去処理を行うと、画像にブロック単位で段差が発生してしまう。そこで、図４(ｂ)に示すような補正係数を用いて、背景濃度補正部５により、隣接する背景濃度との補正処理を行い、図４(ｃ)に示すような滑らかな背景濃度(JHOD_n)を算出する。これにより、背景除去処理後の画像において、ブロック間の段差を低減することができる。

次に、背景濃度を飽和させる方法について説明する。図１の背景濃度飽和部６により、背景濃度補正値(JHOD_n)に基づいて、背景濃度を任意の閾値(JTH)で飽和させる。背景濃度補正値(JHOD_n)を、任意に設定可能な背景濃度閾値(JTH)と比較する。JOD_n＞JTHとなる場合、JOD_n＝JTHと置き換える処理を行う。この処理を行うことで、背景濃度を一定の濃度に飽和させることになり、黒ベタ部の画像が白飛びすることを抑えることが可能である。背景濃度閾値(JTH)を調整することにより、背景除去処理後の画像において再現させたい背景濃度を調整することができる。

図１に示した文字情報検出部１〜コントラスト補正部８における処理と、図２に示した平均値算出処理部９〜文字情報検出手段13における処理は、図５に示す汎用の画像処理装置により実行することができる。また、汎用のコンピュータとソフトウェアにより実行することも可能である。具体的な基本ハードウェアと基本ソフトウェアについては、周知の汎用のものを利用できるので、詳しい説明は省略する。

上記のように、本発明の実施例では、画像処理装置を、画像の任意の画素ブロック毎に、背景以外の文字データ等の目的画像を除外して、背景濃度レベルを算出し、隣接画素ブロック間で背景濃度レベルの段差が小さくなるように補正して、１画素単位の背景濃度を算出し、背景濃度を、任意に設定可能な閾値と比較し、閾値以上の背景濃度を閾値に置き換え、背景濃度が異なる原稿のそれぞれの背景にあわせて背景を除去して、一定濃度以上の文字データ等の目的画像を再現する構成としたので、少ないメモリ量で目的画像を適切に再現することができる。

本発明の画像処理装置は、デジタル複写機、FAX、スキャナなどにおいて背景を除去するための手段として最適である。また、一般的な画像処理装置の一部の背景除去手段としても利用できる。

本発明の実施例における画像処理装置の概念図である。本発明の実施例における画像処理装置のうちの、文字情報の検出処理装置の概念図である。背景以外の文字データ等の情報を除外する方法を示す説明図である。背景濃度補正処理の方法を説明する図である。本発明の実施例に用いることができる汎用の画像処理装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１・・・文字情報検出部、２・・・平均化処理部、３・・・背景濃度算出部、４・・・ライン遅延部、５・・・背景濃度補正部、６・・・背景濃度飽和部、７・・・背景濃度除去部、８・・・コントラスト補正部、９・・・平均値算出処理部、10・・・エッジ強調処理部、11・・・２値化処理部、12・・・文字領域検出手段、13・・・文字情報検出手段。

Claims

画像から背景以外の文字データ等の目的情報画像を検出する手段と、
画像から前記目的情報画像を除外して画像の任意の画素ブロック毎に背景濃度レベルを算出する手段と、任意の画素ブロックで処理された背景濃度を隣接画素ブロック間で補正して背景濃度補正値を算出する背景濃度補正手段と、算出された背景濃度補正値を任意に設定可能な閾値と比較し、前記背景濃度補正値を前記閾値で飽和させる背景濃度飽和手段と、前記背景濃度レベルに基づいて画像から背景を除去して目的情報画像を再現する手段とを具備することを特徴とする画像処理装置。
前記背景濃度補正手段は、前記画素ブロック毎の背景濃度レベルを、隣接画素ブロック間の背景濃度レベルの段差が小さくなるように前記背景濃度レベルを調整することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
画像から背景以外の文字データ等の目的情報画像を検出する工程と、
画像から前記目的情報画像を除外して画像の任意の画素ブロック毎に背景濃度レベルを算出する工程と、
任意の画素ブロックで処理された背景濃度を隣接画素ブロック間で補正して背景濃度補正値を算出する背景濃度補正工程と、
算出された背景濃度補正値を任意に設定可能な閾値と比較し、前記背景濃度補正値を前記閾値で飽和させる背景濃度飽和工程と、
前記背景濃度レベルに基づいて画像から背景を除去して目的情報画像を再現する工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
前記背景濃度補正工程は、前記画素ブロック毎の背景濃度レベルを、隣接画素ブロック間の背景濃度レベルの段差が小さくなるように前記背景濃度レベルを調整する補正処理を行うことを特徴とする請求項３記載の画像処理方法。