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JP3178102B2 - 画像の傾き検出方法及びその装置 - Google Patents

画像の傾き検出方法及びその装置

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JP3178102B2
JP3178102B2 JP22823692A JP22823692A JP3178102B2 JP 3178102 B2 JP3178102 B2 JP 3178102B2 JP 22823692 A JP22823692 A JP 22823692A JP 22823692 A JP22823692 A JP 22823692A JP 3178102 B2 JP3178102 B2 JP 3178102B2
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Japan
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inclination
image
measurement angles
measurement
angles
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善彦 松川
雅通 中川
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Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、文書画像の傾き補正装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、文書画像の傾きを検出する技術と
しては、文書中の文字列基線はほぼ一直線上にあること
を利用して傾きを検出するものが多かった。たとえば、
中野、藤澤、東野:「文書画像の傾き補正のための一方
式」電子情報通信学会論文誌,Vol.J69-D,No.11,pp.1833
-1834に掲載されているものがある。この方法では、ま
ず文書画像の黒画素の輪郭を抽出し、その輪郭の外接矩
形の底辺の長さを任意の方向に積分する。この処理を多
方向から行ない、積分値が最も尖鋭となる方向を文書画
像の傾きと検出する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、文書
画像に含まれる全ての黒画素の輪郭を抽出する処理や、
積分、積分値の最も尖鋭となる方向の探索など多くの過
程を必要とするため、処理に時間を多く要した。また、
この方法は文字列が一直線上に並ぶことを利用している
ため、文字の少ない文書では傾き検出の精度が下がる可
能性がある。さらに、従来は考え得る全ての方向からの
走査を行なっているために処理時間が長くなっていた。
【0004】本発明は、複雑な処理を含まずに、また考
え得る全ての方向からの処理を避けて文書画像の傾きを
短時間で検出し、また文字の少ない文書の傾きを検出で
きることを可能とする文書画像の傾き補正装置を提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】画像に対して測定すべき
角度の初期値θα、θβ、θγとし、前記3つの測定角
度に対応する傾き特徴量s(θα)、s(θβ)、s
(θγ)を求め、前記3つの測定角度θα、θβ、θγ
と対応する傾き特徴量s(θα)、s(θβ)、s(θ
γ)から新たな3つの測定角度を求め、前記新たな3つ
の測定角度が予め定めた収束条件を満たすかを判定し、
前記収束条件を満たすまで前記3つの測定角度を変化さ
せ、前記収束条件が満たされれば前記3つの測定角度の
いずれか1つを画像の傾きとして出力する。
【0006】
【作用】本発明は上記の構成において、文書画像を画像
入力メモリに格納し、傾き検出部で前記画像入力メモリ
内の文書画像から傾きを検出し、傾き補正部で前記傾き
検出部で検出された傾きを用いて前記画像入力メモリ内
の文書画像の傾きを補正し、前記傾き補正部で傾き補正
された文書画像を画像出力メモリに格納するように作用
する。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を用い
て説明する。図1(a)は本発明の基本ブロック図であ
る。画像入力装置101によって入力された文書画像
は、画像入力メモリ102に格納され、画像縮小部10
3において縮小される。そして、傾き検出部104にお
いて縮小された文書画像の傾きを検出し、検出された傾
きを用いて傾き補正部105において画像入力メモリ1
02内の文書画像の傾きを補正し、傾き補正された文書
画像を画像出力メモリ106に格納する。画像出力メモ
リ106に格納された文書画像は画像出力装置107に
よって出力される。
【0008】図1(b)は傾き検出部104の基本ブロッ
ク図である。まず、特徴量抽出部108において文書画
像の傾きの度合を示す特徴量を複数の測定角度に対して
抽出し、収束条件判定部109においてこれらの特徴量
を用いてさらに測定を行なうか否かを決定する。ここで
収束条件を満たせば、所望の文書画像の傾きが傾き出力
部110によって出力される。一方、収束条件を満たさ
なければ、次に測定する測定角度が測定角度選択部11
1において選ばれる。
【0009】以上のような構成においてつぎに動作を説
明する。ここでは上記の特徴量を黒画素射影幅と考え、
傾き検出部について説明する。ここでは、黒画素射影幅
とは現在測定を行なっている角度すなわち測定角度
査した時に黒画素にあたる走査回数とし、不完全走査回
数と呼ぶことにする。そうしたとき、最適角度または最
適角度に直交する角度走査した時に不完全走査回数は
極小となる。図2は測定角度θが負の時の走査を行なう
範囲を示す図である。x'軸201、y'軸202はそれぞ
れx軸203、y軸204を時計回りに|θ|ラジアン2
05だけ回転したものである。206、207はそれぞ
れx-y座標、x'-y'座標の原点である。またw208、h
209はそれぞれ文書画像の横幅及び縦幅である。各走
査はy'軸を始点として行なわれる。y'がy'0=wsin(|θ
|)210よりも小さい時は走査する範囲はx'=(y0'-y')/
tan(|θ|)211からx≦w又はy≦hとなる点212ま
でである。また、y'がy'0よりも大きい時はx'=(y'-y'0)
tan(|θ|)213からx≦w又はy≦hとなる点214ま
でである。そして、x,yからx',y'への変換式は、 x = x'cos(θ)+(y'-y'0)sin(θ) y = -x'sin(θ)+(y'-y'0)cos(θ) となる。
【0010】同様に図3は測定角度θが正の時の走査す
る範囲を示す説明図である。x'軸302,y'軸303は
それぞれx軸304,y軸305を反時計回りにθラジア
ン301だけ回転したものである。306,307はそ
れぞれx-y座標、x'-y'座標の原点である。またw30
8、h309はそれぞれ文書画像の横幅および縦幅であ
る。各走査はy'軸を始点として行なわれる。y'がy'0=h
sin(θ)310よりも小さい時は走査する範囲はx'=(y0'
-y')tan(θ)311からx≦w又はy≧0となる点312ま
でである。また、y'がy'0よりも大きい時はx'=(y'-y'0)
/tan(θ)313からx≦w又はy≧0となる点314まで
である。そして、x,yからx',y'への変換式は、 x = (x'-x'0)cos(θ)+y'sin(θ) y = -(x'-x'0)sin(θ)+y'cos(θ) となる。ただし、x'0=hsin(θ)315である。θが正
負どちらの場合もy'は0から(hcos(θ)+w|sin(θ)
|)まで変化させる。以上のように文書画像を走査をして
ゆき、不完全走査回数をカウントする。そして、図4の
ように測定角度に対する不完全走査回数をプロットする
と極小値401が現れ、その極小値における測定角度の
値402が文書画像の傾きとなる。
【0011】つぎに図5を用いて、測定角度を適応的に
選択する方法、すなわち図1(b)の収束条件判定部およ
び測定角度選択部について述べる。501は図4のグラ
フの最適角度付近を示している。人が画像入力装置に文
書を置く際にはほとんど文書は傾かないと考え、まず測
定角度0度付近の3点θα502、θβ503、θγ5
04を選ぶ。つぎにθαとθβ、θβとθγによって得
られる傾きをそれぞれ求めSα505、Sβ506とす
る。最適角度507においては不完全走査回数は図4の
ように下に尖鋭となるために、上記の3点を図5のよう
にうまく選べばSα<0、Sβ>0とすることができ
る。もしSα,Sβ<0であれば、上記の3点をそれぞ
れ一定量増加させることによって図5の状態にもってゆ
くことができる。逆に、Sα,Sβ>0であれば、3点
を一定量減少させることによって図5の状態にすること
ができる。
【0012】このようにして図5のような状態になった
3点間に存在する最適角度を探索する方法をつぎに述べ
る。最適角度の両側の傾きは大きさが等しくなるとみな
せば、|Sα|、|Sβ|のうち小さい方の傾きを生成して
いる角度間に最適角度は存在する。図5においては、|
Sα|>|Sβ|となるために最適角度はθβとθγの間
に存在する。このとき、θγにおける点508から水平
に直線をのばし、傾きSαの直線と交わる点509のθ
座標をθγ’510とした時、(θγ+θγ’)/2を
新たなθβ511とする。また、新しいθα,θγはそ
れぞれ古いθβ503、θγ504を用いる。|Sα|<
|Sβ|となるときも同様に新しい3点を計算することが
できる。このようにして得られた新たな3点を用いて、
上記の手順を再び実行する。ここで、収束条件判定部1
09において(θγ−θα)512が十分小さくなった
時に上記の処理を終えるとθβは最適角度507に十分
近い値となる。
【0013】なお、最終的に得られたθα,θγ間をさ
らにあるステップで区切り最小値を求めることにより、
より精度良く最適角度を求めることができる。また、図
5で新しいθβを求めるために、θβ503とθγ50
4の中点513を用いても良い。上記では、収束条件を
(θγ−θα)の値がある閾値より小さくなった時とし
たが、(θγ−θβ)や(θβ−θα)でもよい。ま
た、上記では図5中の最適角度1点を探索していたが、
もう1点90度隔てたところに同じく極小になる点が現
れるはずであるから、これらの2点の組合せで最適角度
を探索した方が精度良く文書画像の傾きを求めることが
できる。つまり、上記の方法で90度離れた2点を常に
見ておき、両方の不完全走査回数の平均値が最小となっ
たところを最適角度とすることもできる。
【0014】つぎに図6を用いて画像縮小部103にお
ける文書画像の縮小方法について述べる。原画像のN×
Nのサブブロック601に対して縮小画像の1画素60
2に対応させる。ここで、原画像のサブブロック内の黒
画素の占める割合がt以上であれば縮小画像の対応する
画素602を黒画素とし、そうでなければ白画素とす
る。ここで、上記のサブブロック601をs画素ずつ移
動させることにより任意の大きさの縮小画像が得られ
る。ここでは、各変数の値を実験的に次のように定め
た。すなわち、N=5、t=1/5、s=4とした。こ
のように縮小画像を用いることによって、多方向からの
文書画像の走査による負担を軽減することができる。た
だし、縮小画像を用いて検出した傾きは精度が悪くなる
可能性があるので、得られた傾き角度の近傍で原画像を
用いて再度傾きを測定し、精度をあげることもできる。
【0015】なお、上記では黒画素射影幅として不完全
走査回数を用いてきたが、逆に空白領域に着目し、完全
に文書画像の端から端まで走査できる回数すなわち完全
走査回数としてもよい。この場合は図4のグラフが逆さ
になるので、極大値を探索することになる。だし、画
像縮小部103は無くてもかまわない。さらに、上記で
は構成をハードウェアとして考えたが、画像縮小部10
3、傾き検出部104、傾き補正部105はソフトウェ
アとして実現しても同じ動作をする。
【0016】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、請求項
1、2、9及び10記載の発明により、文書画像の大局
的な傾き特徴である空白領域情報や黒画素射影情報を用
いるので文字が少ない文書であっても傾きを精度良く検
出することが可能となる。請求項3、4、11及び12
記載の発明により、直交する2つの測定角度に対する傾
き特徴を用いるので、得られる傾きの精度が良くなる。
請求項7及び15記載の発明により、文章中の空白領域
も考慮することができるので、文書の黒画素を囲むおお
よその形が矩形とかけはなれていても正しく傾きを検出
することができる。請求項8及び16記載の発明により
画像を縮小させて傾きを検出するので処理時間が短縮さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明による文書画像の傾き補正装置の
基本ブロック図 (b)同じくその傾き検出部の基本ブロック図
【図2】同じく傾きを検出するために走査する範囲の説
明図
【図3】同じく図2同様、傾きを検出するために走査す
る範囲の説明図
【図4】同じく測定角度に対する空白領域情報の関係図
【図5】同じく図4において最適角度を探索する方法の
説明図
【図6】同じく文書画像を縮小する方法の説明図
【符号の説明】
101 画像入力装置 102 画像入力メモリ 103 画像縮小部 104 傾き検出部 105 傾き補正部 106 画像出力メモリ 107 画像出力装置 108 特徴量抽出部 109 収束条件判定部 110 傾き出力部 111 測定角度選択部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−180180(JP,A) 特開 平1−156887(JP,A) 特開 昭61−166685(JP,A) 特開 平1−163885(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06K 9/32 G06T 7/60

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像に対して、最適角度付近の3つの角
    度をθα、θβ、θγとし、前記3つの測定角度に対応
    する傾き特徴量s(θα)、s(θβ)、s(θγ)を
    求め、前記3つの測定角度θα、θβ、θγと対応する
    傾き特徴量s(θα)、s(θβ)、s(θγ)から新
    たな3つの測定角度を求め、前記新たな3つの測定角度
    が予め定めた収束条件を満たすかを判定し、前記収束条
    件を満たすまで前記3つの測定角度を変化させ、前記収
    束条件が満たされれば前記3つの測定角度のいずれか1
    つを画像の傾きとして出力することを特徴とする画像の
    傾き検出方法であって、前記特徴量は、それを求めた時
    の前記測定角度が最適角度に一致した時に最小となるも
    のであり、前記測定角度選択部は、前記3つの測定角度
    θα、θβ、θγと対応する前記傾き特徴量s(θ
    α)、s(θβ)、s(θγ)から2つの値Sα=(s
    (θβ)−s(θα))/(θβ−θα)及びSβ=
    (s(θγ)−s(θβ))/(θγ−θβ)を求め、
    前記SαとSβの符号が異なればその絶対値が小さい方
    の値を求めるのに用いた2つの測定角度及びその中間の
    点を新たな3つの測定角度とし、前記SαとSβの符号
    が共に負であればθβ、θγ、及びθγより予め定めた
    量だけ大きい点を新たな3つの測定角度とし、前記Sα
    とSβの符号が共に正であればθα、θβ、及びθαよ
    り予め定めた量だけ小さい点を新たな3つの測定角度と
    する画像の傾き検出方法。
  2. 【請求項2】 画像に対して、最適角度付近の3つの角
    度をθα、θβ、θγとし、前記3つの測定角度に対応
    する傾き特徴量s(θα)、s(θβ)、s(θγ)を
    求め、前記3つの測定角度θα、θβ、θγと対応する
    傾き特徴量s(θα)、s(θβ)、s(θγ)から新
    たな3つの測定角度を求め、前記新たな3つの測定角度
    が予め定めた収束条件を満たすかを判定し、前記収束条
    件を満たすまで前記3つの測定角度を変化させ、前記収
    束条件が満たされれば前記3つの測定角度のいずれか1
    つを画像の傾きとして出力することを特徴とする画像の
    傾き検出方法であって、前記特徴量はそれを求めた時の
    前記測定角度が最適角度に一致した時に最大となるもの
    であり、前記測定角度選択部は、前記3つの測定角度θ
    α、θβ、θγと対応する前記傾き特徴量s(θα)、
    s(θβ)、s(θγ)から2つの値Sα=(s(θ
    β)−s(θα))/(θβ−θα)及びSβ=(s
    (θγ)−s(θβ))/(θγ−θβ)を求め、前記
    SαとSβの符号が異なればその絶対値が小さい方の値
    を求めるのに用いた2つの測定角度及びその中間の点を
    新たな3つの測定角度とし、前記SαとSβの符号が共
    に正であればθβ、θγ、及びθγより予め定めた量だ
    け大きい点を新たな3つの測定角度とし、前記SαとS
    βの符号が共に負であればθα、θβ、及びθαより予
    め定めた量だけ小さい点を新たな3つの測定角度とする
    画像の傾き検出方法。
  3. 【請求項3】 前記画像は、傾きを検出する画像を縮小し
    た縮小画像であることを特徴とする請求項1または
    記載の画像の傾き検出方法。
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