JP2514309B2

JP2514309B2 - バイレベル画像表現を生成する方法及び装置

Info

Publication number: JP2514309B2
Application number: JP5293422A
Authority: JP
Inventors: イッタイ・ギラト; ヨアブ・メダン; ユージン・ワラク
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1992-11-28
Filing date: 1993-11-24
Publication date: 1996-07-10
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: EP0600613A3; EP0600613A2; JPH06223177A; GB9224952D0

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像処理に関し、詳しく
はバイレベル画像表現を生成する改善された方法及び装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】どのようなコンピュータ化画像処理プロ
セスでも、その最初のステップとして各画像を走査して
ディジタル化しなければならない。このディジタル化は
必ずではないが一般に記憶又は後続の処理のためにディ
ジタル形式の画像をコンピュータに供給する画像走査装
置によって実施される。

【０００３】文字認識装置に供給するための文書の読込
みなど画像処理技術の最新のアプリケーションには、許
容できるディジタル形式の走査画像を一貫して生成する
信頼性のある堅固な走査及びディジタル化技術が必要で
ある。

【０００４】画像のディジタル化は通常画像を小さな矩
形区域に分割し、各区域に対応する輝度レベルをしきい
値パラメータと比較することによって達成され、しきい
値より上のレベルの画素は1に設定され、下のレベルの
画素は0に設定される。画像全体の品質はしきい値の選
択により影響され、最新の画像走査装置では一般にある
範囲の感度設定値を提供する。

【０００５】この技術に伴う1つの問題はどのしきい値
パラメータの選択が最適であるかを予測するのが困難な
ことである。さらに、画像全体にわたって画像密度に変
動があるので、画像全体の良好な品質を得るには単一の
感度選択では不十分なこともある。

【０００６】しきい値選択の問題に対する唯一の信頼で
きる既存の解決法は人手による画像の品質管理を行うこ
とである。オペレータは各走査画像を見なければなら
ず、不十分な品質の場合には、異なるしきい値パラメー
タ設定値によって走査を繰り返すことができる。このよ
うな人手による方法は労働集約型で費用がかかるので、
ディジタル画像処理技術を利用できるはずの大きなアプ
リケーションが確固とした走査技術がないために不経済
になることがある。

【０００７】確固とした走査及びディジタル化が極めて
重要である画像処理技術の1つのアプリケーションはデ
ィジタル化された宛名ラベル又は出荷情報の光学式文字
認識を用いる郵便物の自動分類である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は改良さ
れた画像品質を持つバイレベル走査画像の生成を可能に
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は画像を1回又は複数回走査してそれぞれ複
数の画素を含み、第2のバイレベル表現(HS)が第1表現(L
S)より高い感度で発生する画像の第1及び第2のバイレベ
ル表現(LS、HS)を生成するステップと、画像の第2バイ
レベル表現(HS)から画像の第1バイレベル表現(LS)を減
算するステップと、減算の結果(D)と第1バイレベル表現
(LS)との画素ごとの2進ORを実施して出力バイレベル表
現を生成するステップとを特徴とする、画像のバイレベ
ル表現を生成する方法を提供する。

【００１０】本発明は画像の位置ずれ及びそこに存在す
るノイズに対して堅固な最新の画像減算法を利用できる
ようにし、また濃い区域も淡い区域もはっきり見える高
ダイナミック・レンジ画像の生成を可能にする。異なる
感度設定値を用いてページを複数回走査し、その結果得
られた画像を組み合わせる。このような組合せは各画像
がこの良好な区域に寄与するように継ぎ目なしに行われ
る。

【００１１】ここに記載する特定の実施態様はヨーロッ
パ特許出願公開第0411231号に記載されている元来はフ
ォーム・ドロップアウト・アプリケーション用に開発さ
れた減算技術を使用して、走査ノイズ及び走査画像間の
位置ずれの存在下で良好な品質の画像減算を達成する。

【００１２】本発明はまた上記の方法を実施するように
構成された走査装置を含む画像処理装置を提供する。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を添付の図面を参照して説
明する。

【００１４】ここに記述する実施例は各画素が2つの可
能な値の1つをとるディジタル化されたバイレベル画像
の処理に関するものである。ここで使用する「黒」と
「白」及び"1"と"0"の語は2進状態を示すもので、必ず
しもそれが表示又は印刷されるときの画素の実際の色を
示すものではない。

【００１５】本発明の実施例で使用される装置の概略を
図1に示す。この装置は走査装置20に接続されたパーソ
ナル・コンピュータ10を含む。図2はコンピュータ10の
関連部分と走査装置20を示す概略図である。プロセッサ
30はバス40を介してディスク記憶装置50、表示装置60、
ユーザ入力装置であるキーボード及びマウス70に接続さ
れている。プロセッサ30はバス40と入出力アダプタ80を
介して走査装置20に接続されている。

【００１６】走査装置20は当技術分野で周知のタイプの
従来型の装置である。これは走査装置中に置いた文書の
ページを走査し、そのディジタル画像をコンピュータ10
に送るために使用され、その画像は記憶装置50に記憶さ
れる。画像のディジタル化は走査装置20中でページ全体
を覆うように行と列に配列された小さな矩形区域から反
射された光の輝度を測定し、各区域に対応する輝度レベ
ルをしきい値パラメータと比較することによって行われ
る。走査装置によって生成されたディジタル化された画
像では、しきい値よりレベルが上の画素は1にしきい値
より下の画素は0に設定される。しきい値パラメータは
やはり当技術分野で周知の方法で、ユーザによる手動又
はコンピュータ10の制御下で変更することができる。

【００１７】この装置の操作方法は下記の通りである。
異なるしきい値パラメータ値を用いて同じページを2回
走査する。これらの走査で生成されたディジタル化画像
を記憶装置50に記憶する。次に画像をプロセッサ30によ
って処理して組合せ画像を生成し、これも記憶装置50に
記憶する。

【００１８】全体としてこの方法は図3に示す4段階から
成る。

【００１９】a.低感度(LS)走査各画素の輝度値を走査装置20中で第1しきい値と比較
し、第1中間画像LSにおける対応する画素値を輝度が第1
しきい値を超える場合は黒に設定する。LSを記憶装置50
に記憶する。

【００２０】b.高感度(HS)走査各画素の輝度値を走査装置20中で第1しきい値より低い
第2しきい値、即ちより高い感度を与える第2しきい値と
比較し、第2中間画像MSにおける対応する画素値を輝度
が第2しきい値を超える場合は黒に設定する。MSを記憶
装置50に記憶する。

【００２１】より高品質の出力画像を生成するための画
像の処理がやはり記憶装置50に記憶されている適当なプ
ログラムの制御下でプロセッサ30によって実施される。
この処理は2つのステップc及びdから成る。

【００２２】c.高感度画像HSからの低感度画像LSの減算この減算を行うには、フォーム・ドロップアウトとして
知られているヨーロッパ特許出願公開第0411231号に記
載の技術を使用する。この技術は同じ種類のすべてのフ
ォームに共通のテンプレート情報を除去することによっ
て高い圧縮率を達成するための走査されたペーパー・フ
ォームの圧縮/圧縮解除方式として開発された。この方
法を用いたフォームの圧縮の結果は充てんされた情報の
みから成る圧縮画像である。この方法では、ラン・エン
ド・コード化やラン・レングス・コード化などの従来の
方法を用いて画像をコード化するとき、圧縮された形式
の情報内容が減少するので、画像の占める空間が減るよ
うになる。

【００２３】本発明者等は走査ノイズが存在するために
反復区域が互いに僅かに異なるときでもこの技術が働く
ので、この技術を本アプリケーションに有利に使用でき
ることを発見した。

【００２４】ヨーロッパ特許出願公開第0411231号に詳
しく記載された位置決め段階では、高感度画像HSをHSに
適用された変換のパラメータの最適化によって低感度画
像LSに適合するように幾何的に位置合せし、この位置決
め段階の後に減算段階を使用して低感度画像LSを位置指
定し、高感度画像HSから除去する。使用される方法はN
ｘN画素近傍に基づくものである。

【００２５】減算結果画像中の画素はHS内の対応する画
素が黒であり、且つLS内の対応する画素が白であり、且
つLS内のその近傍が完全に白である又は結果画像中のそ
の近傍に黒の画素が存在する場合にのみ黒となる。これ
は結果画素が変わらなくなるまで3つの条件についてテ
ストを繰り返し適用することによって決定することがで
きる。

【００２６】しかし、この実施例では図4に示すような
より効率的な1回法を使用する。LSをまずN画素だけ拡張
して中間画像LSnを形成する。即ち、近傍(LS,i,j,N)＝
白ならばLSn(i,j)＝黒、そうでなければLSn(i,j)＝白と
いう演算を画像の画素(i,j)について実施し、その際にi
−N≦k≦i＋N及びj−N≦l≦j＋Nとなるすべての画素a
(k,l)が白であれば、近傍(a,i,j,N)は白に戻る。次にMS
からLSnを減算して中間画像Aを形成する。即ち、MS(i,
j)＝黒且つLSn(i,j)＝白ならばA(i,j)＝黒、そうでなけ
ればA(i,j)＝白という演算を実施する。次に中間画像A
をLSについて上述したのと同様にNだけ拡張して、中間
画像Anを形成する。最後にAnとMSの間でAND演算を行っ
て結果画像Dを形成する。

【００２７】この減算プロセスの結果、LS画像上に見え
るすべての画像フィーチャがHSから消え、淡い区域のみ
が最終段階に残る。

【００２８】d.ドロップアウト画像DをLS画像と組み合
わせて単一の出力画像にするこれは両方の画像を画素ごとにORすることによって達成
される。即ち、出力画像中の画素はそれがLSとDのどち
らかで黒である場合は黒になる。黒い濃い区域はすべて
LS画像及びHS画像上に現れることに留意されたい。従っ
てDでは、これらの区域は白であり、LS及び出力画像で
同時に起る。有効な結果は低感度を用いて濃い区域を走
査した場合と同様である。しかし、淡い区域はHS上には
現れるが、LS上には現れない。従って、これらの区域は
HSからDに移動した。この結果、望み通り出力画像はそ
れがHSに現れたとき淡い区域も含むことになる。

【００２９】例として、図5の画像を考えてみる。図5の
画像は低感度を用いて所得申告書のあるページを走査し
て作ったものである。印刷された区域は小さな文字を含
めて鮮明に読めるが、手書きの部分はほとんど消えてい
る。手書き部分は走査感度を高めると見えるようにな
る。その結果を図6に示す。今度は手書き部分は鮮明で
あるが、濃い区域はひどくゆがんでいる。図5と図6の画
像はそれぞれの理由でどちらも満足できるものではな
い。

【００３０】既に述べたように、図6の画像から図5の画
像を減算すると、図7の差画像が得られる。図5の画像と
図7の画像を組み合わせると、濃い区域と淡い区域がど
ちらもはっきり見える図8の画像が得られる。

【００３１】ヨーロッパ特許出願公開第0411231号に記
載のフォーム・ドロップアウト技術がこの実施例に有利
に使用できるが、類似の性質を持つ他の減算法も使用で
きることを理解されたい。

【００３２】この実施例を従来型の走査装置と共に使用
する適切にプログラムされた汎用コンピュータに関して
説明したが、実際には本発明は走査装置の一部又はコン
ピュータ又は独立型ハードウェア装置と共に使用される
専用のアダプタとしてハードウェアで実施することがで
き、あるいはソフトウェアとハードウェアの任意の組合
せとして実施できることを理解されたい。

【００３３】この実施例では、同じ画像について2回の
走査を逐次行うが、2つの異なるセンサを有する走査装
置でこれを行って、走査を1回だけで済ませることもで
き、処理は走査中に動的に実施することが可能である。
さらに本発明の方法はグレースケール画像を走査し、グ
レースケール画素を異なるしきい値と比較してHS画像と
LS画像を生成することにより、グレースケール画像から
バイレベル画像を生成できることも理解されたい。従っ
て本明細書で使用する「輝度」の用語は記憶されたグレ
ースケール値を指すこともできる。

【００３４】この実施例では、良い品質の結果を得るの
に2つの感度だけで十分であることがわかったが、必要
ならば類似の概念を3つ又はそれ以上の感度設定値を持
つ走査の組合せに拡張することもできる。

【００３５】

【発明の効果】本発明により改良された画像品質を持つ
バイレベル走査画像の生成が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する装置の全体図である。

【図２】図1の装置の概略図である。

【図３】本方法の主要ステップを示す流れ図である。

【図４】本実施例で使用する減算法を示す流れ図であ
る。

【図５】この方法を特定の文書に適用した例を示す図で
ある。

【図６】この方法を特定の文書に適用した例を示す図で
ある。

【図７】この方法を特定の文書に適用した例を示す図で
ある。

【図８】この方法を特定の文書に適用した例を示す図で
ある。

【符号の説明】

10 パーソナル・コンピュータ 20 走査装置 30 プロセッサ 40 バス 50 ディスク記憶装置 60 表示装置 70 キーボード及びマウス 80 入出力アダプタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ユージン・ワラクイスラエル、モツキン、キルヤト、ネタニャフ・ストリート 11 (56)参考文献特開平３−208468（ＪＰ，Ａ) 特開平２−216974（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バイレベル画像表現を生成するための方法
において、画像を1回又は複数回走査して複数の画素を含む第1バイ
レベル画像表現及び複数の画素を含み前記第1バイレベ
ル画像表現より高い感度の第2バイレベル画像表現を生
成するステップと、前記第2バイレベル画像表現から前記第1バイレベル画像
表現を減算するステップと、減算の結果及び前記第1バイレベル画像表現の間で画素
ごとに2進OR演算を実施して出力バイレベル表現を生成
するステップとを含み、前記第1バイレベル画像表現及び前記第2バイレベル画像
表現を生成するステップは、各画素の輝度値をしきい値
と比較し、輝度値がしきい値を超える場合は画像表現中
の対応する画素値を黒に設定し、前記第2バイレベル画
像表現を生成するために使用されるしきい値は前記第1
バイレベル画像表現を生成するために使用されるしきい
値より低く、前記減算するステップは、各画素について、前記第1バ
イレベル画像表現における対応する画素が白であり且つ
前記第2バイレベル画像表現における対応する画素が黒
であり且つ前記第2バイレベル画像表現における対応す
る画素の近傍が黒であるか又はその画素の近傍に黒の画
素がある場合に、減算結果の画素に黒を割り当てること
を特徴とする、バイレベル画像表現を生成する方法。
【請求項２】前記減算するステップは、 (i)前記第1バイレベル画像表現中で所定距離以内の近傍
に黒画素を有する各画素を黒に設定することによって前
記第1バイレベル画像表現を拡張して拡張画像表現を形
成するステップと、 (ii)前記拡張画像表現を前記第2バイレベル画像表現か
ら画素ごとに減算して第3バイレベル画像表現を形成す
るステップと、 (iii)前記第3バイレベル画像表現中で前記所定距離以内
の近傍に黒画素を有する各画素を黒に設定することによ
って拡張して拡張第3バイレベル画像表現を形成するス
テップと、 (iv) 前記拡張第3バイレベル画像表現及び前記第2バイ
レベル画像表現の間で画素ごとに2進AND演算を実施する
ステップとを含むことを特徴とする請求項1に記載のバ
イレベル画像表現を生成する方法。
【請求項３】前記第1バイレベル画像表現及び前記第2バ
イレベル画像表現がグレイスケール画像表現から生成さ
れることを特徴とする請求項1又は2に記載のバイレベル
画像表現を生成する方法。
【請求項４】バイレベル画像表現を生成するための装置
において、画像を1回又は複数回走査して複数の画素を含む第1バイ
レベル画像表現及び複数の画素を含み前記第1バイレベ
ル画像表現より高い感度の第2バイレベル画像表現を生
成する手段と、前記第2バイレベル画像表現から前記第1バイレベル画像
表現を減算する手段と、減算の結果及び前記第1バイレベル画像表現の間で画素
ごとに2進OR演算を実施して出力バイレベル表現を生成
する手段とを含み、前記第1バイレベル画像表現及び前記第2バイレベル画像
表現を生成する手段は、各画素の輝度値をしきい値と比
較し、輝度値がしきい値を超える場合は画像表現中の対
応する画素値を黒に設定する手段を含み、前記第2バイ
レベル画像表現を生成するために使用されるしきい値は
前記第1バイレベル画像表現を生成するために使用され
るしきい値より低く、前記減算する手段は、各画素について、前記第1バイレ
ベル画像表現における対応する画素が白であり且つ前記
第2バイレベル画像表現における対応する画素が黒であ
り且つ前記第2バイレベル画像表現における対応する画
素の近傍が黒であるか又はその画素の近傍に黒の画素が
ある場合に、減算結果の画素に黒を割り当てる手段を含
むことを特徴とする、バイレベル画像表現を生成する方
法。
【請求項５】前記減算する手段は、 (i)前記第1バイレベル画像表現中で所定距離以内の近傍
に黒画素を有する各画素を黒に設定することによって前
記第1バイレベル画像表現を拡張して拡張画像表現を形
成する手段と、 (ii)前記拡張画像表現を前記第2バイレベル画像表現か
ら画素ごとに減算して第3バイレベル画像表現を形成す
る手段と、 (iii)前記第3バイレベル画像表現中で前記所定距離以内
の近傍に黒画素を有する各画素を黒に設定することによ
って拡張して拡張第3バイレベル画像表現を形成する手
段と、 (iv) 前記拡張第3バイレベル画像表現及び前記第2バイ
レベル画像表現の間で画素ごとに2進AND演算を実施する
手段とを含むことを特徴とする請求項4に記載のバイレ
ベル画像表現を生成する装置。
【請求項６】前記第1バイレベル画像表現及び前記第2バ
イレベル画像表現がグレイスケール画像表現から生成さ
れることを特徴とする請求項4又は5に記載のバイレベル
画像表現を生成する装置。