JPH07322060A

JPH07322060A - 像域分離装置とこれを備えるファクシミリ装置及び電子ファイル装置

Info

Publication number: JPH07322060A
Application number: JP6109700A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Nakamura; 敏明中村; Akihiro Asada; 昭広浅田; Shinichi Shinoda; 伸一篠田; Tomoo Kobori; 智生小堀
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-05-24
Filing date: 1994-05-24
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】文字と網点，写真等の絵柄とが混在する画像
を簡単な構成で高画質に２値化する。【構成】空間周波数特性と濃度情報から着目画素が文
字領域のエッジ部にあるか否かを検出し、エッジ部であ
ればエッジ強調と濃度補正を行ない、非エッジ部であれ
ば原稿の背景濃度を白にするガンマ補正と網点領域での
モアレ発生を抑圧するエッジ強調を行なってから、誤差
拡散処理を行ない２値化する。文字と網点，写真等の絵
柄とが混在する画像を２値化処理する際には、文字領域
では、濃度を濃く輪郭をはっきりさせ、網点，写真等の
絵柄領域では、モアレの発生がなく高階調表現し、しか
も原稿の背景濃度を白とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像を読み取る機能を備
えるファクシミリや電子ファイル等に係り、特に、文
字，網点，写真等の混在する画像を読み取ったときに文
字部のエッジ領域をそれ以外の領域から容易且つ良好に
分離するのに好適な像域分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イメージスキャナ等で読み取った画像
を、文字画像領域と絵柄画像領域とに区別する従来技術
として、特公平５ー５１２２５号公報に記載された方法
がある。この従来技術では、画像処理の対象となる画素
と、その周辺画素とで構成されるウインド内の平均濃度
値を求め、その値に対して着目画素の濃度値との差があ
る範囲内にあれば中間調画像とみなすようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、着
目画素の濃度値と平均濃度値のみの情報で像域の判別を
行なっているため、文字と同様に黒画素と白画素で表現
されている網点写真領域を文字領域と誤判定してしまう
という問題がある。

【０００４】本発明の目的は、網点写真領域を文字領域
と誤判定することのない像域分離装置とこれを用いたフ
ァクシミリ装置及び電子ファイル装置を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、文字画像と
中間調画像とが混在する画像を取り込み処理する像域分
離装置において、取り込まれた画像のうち文字領域のエ
ッジに属する画素であるか否かを判定するエッジ検出手
段と、取り込まれた画像のうちエッジと判定された画素
についてはエッジ強調処理および濃度補正処理を行なっ
た後の画素値として出力する第１手段と、取り込まれた
画像に対しガンマ補正処理および連続エッジにはエッジ
強調として働き孤立エッジには平滑化として働く処理を
行った後の画素値として出力する第２手段と、前記エッ
ジ検出手段が文字領域のエッジと判定したときは前記第
１手段から出力される画素値を選択し前記エッジ検出手
段が非エッジと判定したときは第２手段から出力される
画素値を選択する選択手段と、該選択手段で選択された
画素値を誤差拡散処理して２値化出力とする手段とを設
けることで、達成される。

【０００６】

【作用】文字領域のエッジと、網点領域のエッジとが存
在する場合、文字領域エッジは強調し、網点領域エッジ
はそれほど強調しない。これにより、文字は明確に表示
され、網点領域はエッジが強調されすぎてモアレ模様と
なるのが防止される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明の一実施例に係る像域分離装置の
要部構成図である。センサ１０１は例えばファクシミリ
で使われている密着ラインセンサであり、２０４８画素
分の光電変換素子を横に並べた構成となっており、原稿
１０３上の一走査線毎に画像情報を１画素単位にアナロ
グ電圧に変換する。Ａ／Ｄ変換器１０４は、センサ１０
１のアナログ信号出力をデジタル信号に変換する。

【０００８】センサ特性補正手段１０５は、センサの１
画素単位の光電変換素子の特性バラツキや温度変動及び
経時劣化特性を補正し画像信号を正規化した信号を出力
する。例えば、原稿の読取り以前に白基準板１０２をセ
ンサ１０１で読取り、主走査１ライン分のセンサ出力を
メモリに記憶しておく。この信号をＳ（ｘ）とする。次
に、原稿１０３の読取り時の主走査１ライン分のセンサ
出力をＰ（ｘ）とする。またＡ／Ｄ変換器１０４の出力
を８ビット精度とし、黒情報を“０”、白情報を“２５
５”の２５６階調出力とすると、センサ特性補正１０５
の出力Ｖ（ｘ）は、次の数１式で表わせる。ｘは画素位
置を示す変数で、主走査２０４８画素の左端の画素位置
を“０”、右端の画素位置を“２０４７”とする。

【０００９】

【数１】Ｖ（ｘ）＝２５５／Ｓ（ｘ）・Ｐ（ｘ）この機能は一般にシェーディング補正として良く知られ
ている。

【００１０】エッジ検出手段１０６は、詳細は後述する
様に、画像情報から文字領域のエッジ部を検出する。

【００１１】エッジ強調手段１０７は、１画素単位に入
力される画像情報がエッジ領域の画素であった場合、黒
に近ければより黒に、白に近ければより白の情報に変換
することによりエッジ領域のボケを補正し、２値出力に
メリハリを付ける機能を有する。例えば図４に示す様
に、太枠の四角で示されたエッジ強調の対象画素を中心
とした主走査３画素，副走査３画素で構成される画像領
域と、各画素位置に対応する係数１０７の様なデジタル
フィルタとの間でコンボリューション演算を行なうこと
でエッジ強調を実現する。画素位置ｘの濃度値をＶ
（ｘ）、エッジ強調出力をＥ（ｘ）とすると、画素位置
Ｐ１２のエッジ強調出力Ｅ（Ｐ１２）は次の数２式のコ
ンボリューション演算

【００１２】

【数２】Ｅ(Ｐ12)＝５・Ｖ(Ｐ12)−Ｖ(Ｐ02)−Ｖ(Ｐ11)
−Ｖ(Ｐ13)−Ｖ(Ｐ22) で表される。

【００１３】このエッジ強調フィルタの特性は、図４の
グラフに示す様に、空間周波数（１mm当りの濃淡変化
数）が上がるにつれ主走査，副走査，斜め４５度方向と
もに利得が高くなる。従って、文字領域，網点領域どち
らに於ても、濃度変化の急峻な箇所はエッジ強調され
る。

【００１４】濃度補正手段１０８は、エッジ強調された
出力に対し、ある一定値を加減算することで濃度の調整
を行なう。例えばエッジ強調出力の濃度を更に高くする
場合は、予め設定しておいた一定値を加算することで実
現する。

【００１５】ガンマ補正手段１０９は、正規化された画
像信号に対し、入力画素濃度に応じた濃度補正を行な
い、擬似中間調出力時の階調表現のコントラストの調整
や、明るさの調整を行なう。この機能は、例えば画素濃
度をランダムアクセスメモリのアドレスに入力し、その
アドレスのデータ出力にガンマ補正結果を割り当てるこ
とで実現できる。

【００１６】原稿背景濃度検出手段１１０は、原稿の読
取り開始時にセンサ１０１で原稿１０３の先端部分の主
走査線を数ライン読取り、その最小濃度値を検出する。
そして検出した最小濃度値が２値化時に白として出力さ
れる様にガンマ補正１０９の補正特性を修正する。この
結果、例えば新聞の様に原稿の背景が白でない場合でも
２値化出力は背景を白にでき、ファクシミリに於ける電
送時間の短縮に効果がある。

【００１７】モアレ抑圧エッジ強調手段１１１は、１画
素単位に入力される画像情報が文字領域や絵柄領域のエ
ッジ部の画素であった場合、黒に近ければより黒に、白
に近ければより白の情報に強調することによりエッジ領
域のボケを補正し、２値出力にメリハリを付ける。但
し、網点写真領域のエッジの画素であった場合は、エッ
ジ強調を小さくして、２値出力時に網点領域でのモアレ
発生を防止する。例えば図５に示す様に、太枠の四角で
示されたエッジ強調の対象画素を中心とした主走査５画
素，副走査３画素で構成される画像領域３０１と、各画
素位置に対応する係数１１１の様なデジタルフィルタと
の間でコンボリューション演算を行なうことで実現す
る。画素位置ｘの濃度値をＶ（ｘ）、モアレ抑圧エッジ
強調出力をＭ（ｘ）とすると、画素位置Ｐ１２のモアレ
抑圧エッジ強調出力Ｍ（Ｐ１２）は、次の数３式のコン
ボリューション演算

【００１８】

【数３】Ｍ(Ｐ12)＝５/２・Ｖ(Ｐ12)＋３/８(Ｖ(Ｐ02)
＋Ｖ(Ｐ11)＋Ｖ(Ｐ13)＋Ｖ(Ｐ22))−５/８・(Ｖ(Ｐ01)
＋Ｖ(Ｐ03)＋Ｖ(Ｐ21)＋Ｖ(Ｐ23))−１/８・(Ｖ(Ｐ00)
＋Ｖ(Ｐ04)＋Ｖ(Ｐ20)＋Ｖ(Ｐ24)) で表される。

【００１９】このモアレ抑圧エッジ強調フィルタ１１１
の特性は、図５のグラフに示す様に、空間周波数（１mm
当りの濃淡変化数）が上がるにつれ主走査，副走査方向
は利得が高くなるが、斜め４５度方向では空間周波数が
高くなると利得が低くなる特性をもつ。これは、文字や
絵柄の輪郭部の様に、縦方向，横方向等に高濃度画素が
連続する場合はエッジ強調度を高くし、網点領域の様に
高濃度と低濃度の画素が市松模様の様に交互に存在する
様な場合にはエッジ強調度を低くするためである。この
機能により、２値化出力に於て文字や絵柄の輪郭部はメ
リハリのある表現ができ、かつ網点領域のエッジ強調に
起因するモアレ発生が防止できる。

【００２０】選択手段１１２は、エッジ検出手段１０６
の出力結果に応じ２つの入力から１つを選択して出力す
る。エッジと判定された場合は、エッジ強調手段１０７
及び濃度補正手段１０８で処理された画素と、ガンマ補
正手段１１０及びモアレ抑圧エッジ強調手段１１１で処
理された画素のうち、濃度の高い方を選択する。非エッ
ジと判定された場合は、ガンマ補正手段１１０及びモア
レ抑圧エッジ強調手段１１１で処理された画素を選択す
る。

【００２１】誤差拡散手段１１３は、複数画素領域の平
均階調を黒画素数と白画素数の出力割合に変換すること
で、擬似的に中間調を表現する。

【００２２】次に、図１に示す像域分離装置の動作につ
いて説明する。最初に白基準板１０２をセンサ１０１で
読取り、センサ１０１の主走査１ライン分の特性をセン
サ特性補正手段１０５内のメモリに記憶する。原稿１０
３の入力が開始したら、センサ特性補正手段１０５に記
憶したセンサ特性を用いて正規化出力される原稿先端部
の画素濃度データから、原稿背景濃度検出手段１１０が
最小濃度値を検出する。

【００２３】そして、その最小濃度値が白に変換される
様に、ガンマ補正手段１０９の補正特性を変更する。以
後、原稿の読取り終了まで１画素単位にエッジ検出を行
ない、エッジと判定された場合は、エッジ強調手段１０
７でエッジ強調され更に濃度補正手段１０８で高い濃度
にシフトされた画素濃度と、ガンマ補正手段１０９でガ
ンマ補正され更にモアレ抑圧エッジ強調手段１１１で処
理された画素濃度のうち高い方を選択する。非エッジと
判定された場合は、ガンマ補正手段１０９で原稿の背景
濃度を白に、また絵柄領域のコントラストや明るさの補
正を行ない、そしてモアレ抑圧エッジ強調手段１１１で
絵柄内の輪郭部の画素がエッジ強調され、かつ網点内の
エッジ強調が防止された画素濃度を選択する。

【００２４】最後に、選択手段１１２から出力される画
素を一律に誤差拡散手段１１３で擬似中間調２値化処理
することにより、文字領域は濃くメリハリのある且つ中
間調領域，網点写真領域は高階調表現され、また原稿の
背景は白として２値出力することが可能となる。

【００２５】図２は、エッジ検出手段１０６で、着目画
素がエッジであるか否かを判定するための、主走査方向
５画素，副走査方向３画素で構成される参照領域を示し
た図である。着目画素の位置を仮にＰ１２とすると、Ｐ
００からＰ２４に位置する画素の濃度値を参照して、着
目画素Ｐ１２のエッジ検出を行なう。

【００２６】図３は、エッジ検出手段１０６の詳細機能
構成図である。背景濃淡値検出手段２０１は、エッジ判
定の対象となる画素の周辺の画素から２画素の平均の最
小値（最も白に近いレベル）を検出する。この目的は、
文字領域ではエッジの周辺に原稿の背景濃度が存在する
確率が高いことから、２画素の平均の最小値として原稿
の背景濃度を選択させるためである。周辺２画素の最小
平均値をＭＮＡとすると、次の数４式

【００２７】

【数４】ＭＮＡ=ＭＩＮ（Ｔｈ１、Ｔｈ２、Ｔｈ３、Ｔ
ｈ４、Ｔｈ５、Ｔｈ６）但しＴｈ１＝１／２（Ｐ00+Ｐ01）Ｔｈ２＝１／２（Ｐ03+Ｐ04）Ｔｈ３＝１／２（Ｐ10+Ｐ11）Ｔｈ４＝１／２（Ｐ13+Ｐ14）Ｔｈ５＝１／２（Ｐ20+Ｐ21）Ｔｈ６＝１／２（Ｐ23+Ｐ24）で表される。

【００２８】具体的には、エッジ検出手段の詳細回路図
である図６の符号２０１に示す様に、隣接２画素の濃度
値を平均化回路４０７に入力し、その最小値を最小値選
択回路４０８から出力すれば良い。平均化回路４０７は
加算器で実現でき、最小値選択回路４０８は比較器の組
み合わせで容易に実現できる。

【００２９】図３の空間周波数検出手段２０２は、エッ
ジ検出の対象となる画素を中心とした周辺画素領域の空
間周波数特性を検出する。具体的には、図２の着目画素
Ｐ１２に対するモアレ抑圧エッジ強調フィルタ１１１の
出力から、着目画素Ｐ１２の濃度値を減算した値を出力
する。対象画素Ｐ１２の濃度値をＶ（Ｐ１２）、モアレ
抑圧エッジ強調フィルタ出力値をＭ（Ｐ１２）、空間周
波数検出２０２の出力をＦ（Ｐ１２）とすると、次の数
５式で表わされる。なお、Ｍ（Ｐ１２）は上記の数３式

【００３０】

【数５】Ｆ（Ｐ12）=Ｍ（Ｐ12）−Ｖ（Ｐ12）で求められる。

【００３１】その結果、Ｆ（Ｐ１２）は文字領域では大
きな値を出力し、網点領域では小さな値を出力し、また
写真領域の様な濃淡変化の緩やかな領域ではほぼ“０”
を出力する。

【００３２】判定しきい値演算手段２０３は、着目画素
Ｐ１２が文字領域のエッジかどうかを判定するための判
定しきい値を決定する。空間周波数検出２０２の出力は
Ｆ（Ｐ１２)であるため、背景濃度値検出手段２０１の
出力をＫ（Ｐ１２)とし、定数設定レジスタ４０４の出
力をａとすると、判定しきい値ＴＨは、次の数６式

【００３３】

【数６】ＴＨ＝ａ−Ｆ（Ｐ12）＋Ｋ（Ｐ12）で表される。

【００３４】その結果、文字領域では、Ｆ（Ｐ１２）は
大きな値、Ｋ（Ｐ１２）は小さな値となるから、ＴＨは
小さな値となる。また、網点領域，写真領域では、Ｆ
（Ｐ１２）は小さな値、Ｋ（Ｐ１２）は大きな値となる
から、ＴＨは大きな値となる。具体的には、図６の符号
２０３に示す様に、定数設定レジスタ４０４の出力と空
間周波数検出２０２の出力を減算器４０５に入力し、次
にその出力と背景濃度値検出２０１の出力を加算器４０
６で加算した結果を判定しきい値とする。また、定数ａ
は、センサ１０１等の読取り系の特性に応じてＭＰＵ１
１４から自由に設定できる。

【００３５】判定対象値演算手段２０４は、着目画素Ｐ
１２と隣接する画素のそれぞれ２画素の平均値の最大値
ＭＸＶで置き換える。判定対象値演算出力ＰＢは、次の
数７式

【００３６】

【数７】ＭＸＶ＝１／２（Ｐ12＋ＰＰ）但しＰＰ＝ＭＡＸ（Ｐ01、Ｐ02、Ｐ03、Ｐ11、Ｐ13、Ｐ21、
Ｐ22、Ｐ23）で表わされる。

【００３７】この目的は、文字領域の様な縦，横，斜め
方向に高濃度画素が連続する領域では、２画素平均値の
最大値に置き換えても、対象画素と同等の濃淡値になる
のに対し、網点領域の様な高濃度画素と低濃度画素が交
互に存在する市松模様の様な領域では、２画素平均値の
最大値に置き換えても着目画素より低い濃度値になるこ
とを利用して、次に説明するエッジ判定手段２０５に於
て判定しきい値より小さな値になるように作用し、網点
領域のエッジ誤検出防止に寄与するためである。

【００３８】エッジ判定手段２０５は、判定対象値と判
定しきい値とを比較し、対象値Ｐ１２が文字領域のエッ
ジであるかどうかを判定する。判定対象値をＭＸＶ、判
定しきい値をＴＨとすると、判定は次の数８式

【００３９】

【数８】ＭＸＶ＞ＴＨならばＰ12＝エッジＭＸＶ≦ＴＨならばＰ12＝非エッジで表わせる。

【００４０】文字領域のエッジの場合、判定対象値ＭＸ
Ｖは大きな値となり、判定しきい値ＴＨは小さな値とな
るため、着目画素Ｐ１２はエッジとして判定される。一
方、網点領域及び中間調領域の場合、判定対象値ＭＸＶ
は小さな値となり、判定しきい値ＴＨは大きな値となる
ため、着目画素Ｐ１２は非エッジとして判定される。具
体的には、図６の符号２０６に示す様に、比較器４０９
で構成できる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、文字と網点，写真等の
絵柄とが混在する画像を２値化処理した際に、文字領域
では濃度が濃く、輪郭がはっきりしており、網点，写真
等の絵柄領域ではモアレの発生がなく、高階調表現さ
れ、かつ原稿の背景濃度を白とした高画質２値化出力が
簡単な回路構成で得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る像域分離装置の構成図
である。

【図２】エッジ検出の説明図である。

【図３】図１に示すエッジ検出手段の機能構成図であ
る。

【図４】エッジ強調処理の説明図である。

【図５】モアレ抑圧エッジ強調処理の説明図である。

【図６】エッジ検出部の具体的回路構成図である。

【符号の説明】

１０１…センサ、１０２…遮断白基準板、１０３…原
稿、１０４…Ａ／Ｄ変換器、１０５…センサ特性補正
部、１０６…エッジ検出部、１０７…エッジ強調部、１
０８…濃度補正部、１０９…ガンマ補正部、１１０…原
稿背景濃度検出部、１１１…モアレ抑圧エッジ強調部、
１１２…選択部、１１３…誤差拡散部、１１４…ＭＰ
Ｕ、２０１…背景濃度地検出部、２０２…空間周波数検
出部、２０３…判定しきい値演算部、２０４…判定対象
値演算部、２０５…エッジ判定部、３０１…参照画素領
域、３０２…参照画素領域、４０１…最大値選択回路、
４０２…平均化回路、４０３…減算器、４０４…定数設
定レジスタ、４０５…減算器、４０６…加算器、４０７
…平均化回路、４０８…最小値選択回路、４０９…比較
器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０６Ｋ 9/20 ３４０Ｌ 7459−5ＬＧ０６Ｆ 15/70 ３３０Ｚ (72)発明者小堀智生神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】文字画像と中間調画像とが混在する画像
を取り込み処理する像域分離装置において、取り込まれ
た画像のうち文字領域のエッジに属する画素であるか否
かを判定するエッジ検出手段と、取り込まれた画像のう
ちエッジと判定された画素についてはエッジ強調処理お
よび濃度補正処理を行なった後の画素値として出力する
第１手段と、取り込まれた画像に対しガンマ補正処理お
よび連続エッジにはエッジ強調として働き孤立エッジに
は平滑化として働く処理を行った後の画素値として出力
する第２手段と、前記エッジ検出手段が文字領域のエッ
ジと判定したときは前記第１手段から出力される画素値
を選択し前記エッジ検出手段が非エッジと判定したとき
は第２手段から出力される画素値を選択する選択手段
と、該選択手段で選択された画素値を誤差拡散処理して
２値化出力とする手段とを備えることを特徴とする像域
分離装置。
【請求項２】文字画像と中間調画像とが混在する画像
を取り込み処理する像域分離装置において、文字領域の
エッジに属する画素を判定するエッジ検出手段と、文字
領域のエッジと判定された画素に対してはガンマ補正を
行う前と後の画素濃度値のうち高い方の画素濃度値を選
択する手段と、文字領域のエッジでないと判定された画
素についてはガンマ補正を行った後の画素濃度値を選択
する手段とを備えることを特徴とする像域分離装置。
【請求項３】請求項１または請求項２において、エッ
ジ検出手段は、文字画像と中間調画像とが混在する画像
から像域を判定するしきい値を該判定の対象画素の周辺
画素の濃淡情報と空間周波数情報とから決定する手段を
備えることを特徴とする像域分離装置。
【請求項４】請求項３において、エッジ検出手段は、
像域判定の対象となる画素とその周辺画素との演算結果
を像域判定用のしきい値と比較することで対象画素の像
域を判定する手段を備えることを特徴とする像域分離装
置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれかにおい
て、エッジの判定および／またはエッジと判定された画
素の２値化を白基準面が白ピークとなる様に濃度補正し
た画像情報を用いて行ないそれ以外の部分の２値化処理
は原稿の背景濃度が白で出力される様に濃度補正した画
像情報を用いて行なう手段を備えることを特徴とする像
域分離装置。
【請求項６】請求項５において、原稿の先端部分で最
小濃度を検出しその最小濃度が白に補正される様にガン
マ補正特性を変更する手段を備えることを特徴とする像
域分離装置。
【請求項７】請求項３において、空間周波数情報の検
出は主走査方向の空間周波数と副走査方向の空間周波数
が大きく異なっている場合は高い値を出力し、両方向の
値が同じ位の値を示す場合は低い値を出力するフィルタ
の出力を用いることを特徴とする像域分離装置。
【請求項８】請求項３において、周辺画素の濃淡情報
は、判定対象画素周辺に位置する２画素以上の平均値の
中から最も白に近い値を採用することを特徴とする像域
分離装置。
【請求項９】文字画像と中間調画像とが混在する画像
を取り込み処理する像域分離置において、文字領域のエ
ッジに属する画素とそれ以外の画素で異なる画像処理を
行なう手段を備えることを特徴とする像域分離装置。
【請求項１０】請求項１乃至請求項９のいずれかに記
載の像域分離装置を備えることを特徴とするファクシミ
リ装置。
【請求項１１】請求項１乃至請求項９のいずれかに記
載の像域分離装置を備えることを特徴とする電子ファイ
ル装置。