JP3348167B2

JP3348167B2 - 画像２値化装置

Info

Publication number: JP3348167B2
Application number: JP06975796A
Authority: JP
Inventors: 裕司沢田; 尚史斎鹿; 三津明中村; 義弘北村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 2002-11-20
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: DE69715076T2; EP0803842B1; JPH09261464A; DE69715076D1; US5912992A; EP0803842A3; EP0803842A2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陰影を含む画像か
ら陰影を除去し、陰影の影響を受けることなく文字や線
図形などの対象を抽出する画像２値化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の代表的な画像の２値化手法は、ま
ず濃度値とその頻度数との関係を示す濃度ヒストグラム
を作成し、判別分析法などにより２値化閾値を計算し、
その閾値によって画像を２値化するものであった。この
方法は、画像内のすべての画素に対し同一の閾値によっ
て２値化するため、背景濃度が均一な画像に対しては有
効であるが、陰影などにより背景濃度が不均一な画像に
対しては適切な閾値が得られにくいという問題を有して
いる。

【０００３】このような問題に対し、従来、（１）デ
ジタル複写機において、ブック状原稿のとじ代部の浮き
による陰影を検出し、陰影領域を消去する手法（特開平
３−７９１５８号公報）、（２）入力画像中の各画素
について、その画素の近傍にある一定数の画素の濃度値
の分散を求め、これより得られる分散値画像を２値化す
ることにより、陰影と線が混在した入力画像を２値化す
る手法（特開平６−３０１７７５号公報）、などが提案
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
特開平３−７９１５８号公報の手法では、文字や線など
の抽出する対象自体に陰影がかかっている場合には、陰
影消去により抽出する対象まで消去されてしまうという
問題がある。

【０００５】また、後者の特開平６−３０１７７５号公
報の手法では、分散値画像を２値化して対象を抽出する
ため、同一画像内に抽出の対象の境界がぼやけているも
のとはっきりしているものが混在する場合には、境界の
ぼやけている対象の抽出に失敗するという問題がある。

【０００６】ここで、文字や線図形などの抽出する対象
よりも背景の濃度値の方が大きい（明るい）画像につい
て考えると、抽出対象部の濃度値は、抽出対象の境界の
状態や陰影の有無にかかわらず、近辺に限れば背景の濃
度値よりも必ず小さく（暗く）なる性質をもっている。
逆に、抽出する対象よりも背景の濃度値の方が小さい
（暗い）画像について考えると、抽出対象部の濃度値
は、抽出対象の境界の状態や陰影の有無にかかわらず、
近辺に限れば背景の濃度値よりも必ず大きく（明るく）
なる性質をもっている。そこで本発明では、この性質に
基づいて背景の濃度値を計算することにより、まず画像
の陰影を計算した後、文字や線などの抽出する対象自体
に陰影がかかっている場合においても抽出する対象を消
去することなく入力画像から陰影の影響を取り除き、同
一画像内に抽出の対象の境界がぼやけているものとはっ
きりしているものが混在する場合においても境界のぼや
けている対象を良好に抽出し、適切な２値化画像を生成
することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１の
画像２値化装置は、２値化対象の画素を入力する画像入
力部と、入力した画素に対して一定画素毎にサンプル点
を設定するサンプル点設定部と、その設定したサンプル
点毎にサンプル点を中心とした固定サイズの参照ブロッ
クを設け参照ブロック内の画素の濃度分布からそのサン
プル点での陰影濃度を計算するサンプル点陰影計算部
と、求めた各サンプル点での陰影濃度をもとにサンプル
点以外の全画素の陰影濃度を補間計算することによって
求め、陰影画像を生成する陰影計算部と、生成した陰影
画像を用いて入力画像から陰影を除去した陰影除去画像
を生成する陰影除去部と、求めた陰影除去画像を２値化
する２値化部、とを備えたことを特徴としている。ま
た、請求項２の画像２値化装置は、請求項１の画像２値
化装置であって、前記サンプル点設定部は、前記入力し
た画像に対して格子状にサンプル点を設定し、陰影計算
部は、サンプル点以外の画素の陰影濃度を、その画素に
近接する４つのサンプル点の陰影濃度から補間計算によ
り求めることによって、陰影画像を計算することを特徴
としている。文字や線など抽出対象自体に陰影がかかっ
ている場合においても抽出対象を消去することなく入力
画像から陰影の影響を取り除き、同一画像内に抽出の対
象の境界がぼやけているものとはっきりしているものが
混在する場合においても境界のぼやけている対象を良好
に抽出して適切な２値画像を生成することができる。

【０００８】本発明に係る請求項３の画像２値化装置
は、２値化対象の画像を入力する画像入力部と、入力し
た画像に対して一定画素毎にサンプル点を設定するサン
プル点設定部と、その設定したサンプル点毎に、サンプ
ル点近辺に存在する前記画像の背景部分の画素が含まれ
るように参照ブロックを設定する参照ブロック計算部
と、前記サンプル点設定部により設定したサンプル点毎
に前記参照ブロック計算部で設定した参照ブロック内の
画素の濃度分布からそのサンプル点での陰影濃度を計算
するサンプル点陰影計算部と、求めた各サンプル点での
陰影濃度をもとにサンプル点以外の全画素の陰影濃度を
補間計算することによって求め、陰影画像を生成する陰
影計算部と、生成した陰影画像を用いて入力画像から陰
影の影響を除去した陰影除去画像を生成する陰影除去部
と、求めた陰影除去画像を２値化する２値化部、とを備
えたことを特徴としている。また、請求項４に係る発明
は、請求項３の画像２値化装置であって、前記参照ブロ
ック計算部は、背景部分の画素が参照ブロックに含まれ
るようにするため、サンプル点に一番近いエッジ点を含
むように参照ブロックを設定することを特徴としてい
る。文字や線図形などの抽出対象の大きさが正確に把握
できていない場合、請求項１や請求項２の場合の画像２
値化装置ではすべてのサンプル点の参照ブロックが背景
領域を含んでいることを必ずしも保証できないのに対
し、この請求項３および請求項４の画像２値化装置では
すべてのサンプル点の参照ブロックが必ず背景領域を含
んでいることを保証できるため、請求項１および請求項
２に比べてより正確な陰影画像を生成でき、ひいてはよ
り適切な２値画像を生成することができる。

【０００９】本発明に係る請求項５の画像２値化装置
は、２値化対象の画像を入力する画像入力部と、入力し
た画像に対して一定画素毎に初期サンプル点を設定する
初期サンプル点設定部と、前記初期サンプル点毎に、初
期サンプル点近辺に存在する前記画素の背景部分の画素
が含まれるように参照ブロックを設定する参照ブロック
計算部と、前記初期サンプル点毎に前記参照ブロック計
算部で設定した参照ブロック内の画素の濃度分布からそ
のサンプル点での陰影濃度を計算するサンプル点陰影計
算部と、隣接する初期サンプル点における陰影濃度の変
化の度合いに応じて、追加サンプル点を設定する追加サ
ンプル点設定部と、追加された追加サンプル点毎に、参
照ブロック計算部により、サンプル点近辺に存在する前
記画像の背景部分の画素が含まれるように参照ブロック
を設定した後、サンプル点陰影計算部により、求められ
た参照ブロック内の画素の濃度分布からそのサンプル点
での陰影濃度を計算し、求めた初期サンプル点および追
加サンプル点での陰影濃度をもとにサンプル点以外の全
画素の陰影濃度を補間計算することによって求め、陰影
画像を生成する陰影計算部と、生成した陰影画像を用い
て入力画像から陰影の影響を除去した陰影除去画像を生
成する陰影除去部と、求めた陰影除去画像を２値化する
２値化部、とを備えたことを特徴とを特徴としている。
陰影の状況に応じて適宜必要なサンプル点を追加して陰
影画像を生成することができるため、入力画像にかかっ
ている陰影を、請求項１ないし請求項４よりも正確に求
めることができる。また、抽出する文字や線図形などの
対象の大きさが把握できずサンプル点間隔を大きく設定
せざるを得ない場合でも、適宜サンプル点を追加して陰
影画像を計算するため、より正確な陰影画像を生成し
て、より適切な２値画像を生成することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕図１は実施の形態１（請求項１に対
応）の画像２値化装置の構成を示すブロック図である。
同図において、１０１は２値化対象の画像を入力するＣ
ＣＤカメラなどの画像入力部、１０２は読み込まれた入
力画像に対して一定画素毎にサンプル点３０を設定する
サンプル点設定部、１０３は設定されたサンプル点毎に
サンプル点近傍の画素の濃度分布からサンプル点での陰
影濃度を計算するサンプル点陰影計算部、１０４はサン
プル点での陰影濃度からサンプル点以外の陰影濃度を補
間計算することにより陰影画像を生成する陰影計算部、
１０５は陰影計算部１０４で生成した陰影画像を用いて
入力画像から陰影の影響を除去した陰影除去画像を生成
する陰影除去部、１０６は陰影除去部１０５で生成した
陰影除去画像を２値化する２値化部、１０７は２値化部
１０６で求めた２値画像を表示や印字によって出力する
画像出力部、１０８は上記の１０１〜１０７の各部を制
御する制御部、１０９は各処理部で生成される画像を蓄
積する画像メモリである。

【００１１】次に、上記構成の画像２値化装置の動作に
ついて、図２に示したフローチャートを参照して説明す
る。なお以下、説明を簡単にするため、抽出する対象以
外の部分である背景の濃度値が抽出する対象の濃度値よ
りも明るい（濃度値が大きい）画像を想定して説明す
る。逆の場合には、画像の濃淡を反転させて考えればよ
い。また、以下の説明では、２値化の対象として自動車
のナンバープレートを例に挙げる。それは図５に例示さ
れている。

【００１２】まず、ＣＣＤカメラなどの画像入力部１０
１によって２値化の対象となる画像を入力する（Ｓ１０
１）。これは例えば図５（ａ）に示されており、この入
力画像は、文字に陰影を含んだ画像となっている。この
画像での背景とは、文字（数字）の部分以外の部分を指
す。つまり、抽出する対象である「奈良３３」および
「９４−００」以外の下地の部分のことである。

【００１３】次に、サンプル点設定部１０２で、入力画
像内に図３のように一定画素毎にサンプル点３０を設定
する（Ｓ１０２）。横方向および縦方向のサンプル点間
隔ｓｘ，ｓｙについては、「入力画像内の任意の箇所か
らｓｘ×ｓｙの大きさの矩形領域を取り出してきたと
き、その矩形内には必ず背景が含まれている」ことを条
件に、できる限り小さい値に設定する。例えば、抽出す
る対象が自動車のナンバープレート内の文字（数字）の
ように、全体のサイズ（プレートサイズ）から文字サイ
ズが限定できる場合には全体のサイズから文字幅を推定
して設定する。もし抽出する対象の大きさが正確に把握
できない場合には、ユーザーにサイズを指定してもらう
ようなインターフェースを設けるか、予想される大きさ
よりも大きい値を用いる。

【００１４】次に、サンプル点陰影計算部１０３で、サ
ンプル点設定部１０２で設定したサンプル点毎にサンプ
ル点３０での陰影濃度を計算する（Ｓ１０３）。まず、
図３に示すように、サンプル点毎にサンプル点３０を中
心とするｓｘ×ｓｙの大きさの矩形を参照ブロック４０
として設置する。ただし、サンプル点が画像の端にある
場合には参照ブロックの一部が画像外となるため、画像
内にある部分のみをそのサンプル点の参照ブロックとす
る。そして、各サンプル点３０毎に、参照ブロック４０内の画素の濃度値を調べ、濃度値
とその頻度数の関係を表す濃度ヒストグラムを作成す
る、求めた濃度ヒストグラムの頻度数を濃度値の高いも
のから順に足していき、頻度数の合計が総画素数のｐ
_back％になる濃度値ｔ_upperを求める、濃度値がｔ_upper以上の画素の濃度平均ｔ_backを求
める、という計算を行い、のｔ_backをサンプル点３０
での陰影濃度とする。これは近辺の画素に限れば、陰影
の有無にかかわらず、背景画素の濃度が文字や線などの
対象画素の濃度よりも大きくなるという性質に基づいて
いる。また、ｓｘ×ｓｙの矩形の参照ブロック４０内に
は必ず背景領域が含まれていることが前提となっている
ので、サンプル点が文字や線などの対象領域上にある場
合にも、サンプル点での背景の濃度を適切に求めること
ができる。

【００１５】次に、陰影計算部１０４で、サンプル点陰
影計算部１０３で求めた各サンプル点３０での陰影濃度
から、サンプル点３０以外の画素の陰影濃度を補間計算
することにより求め、陰影画像を生成する（Ｓ１０
４）。図５（ａ）の入力画像の場合に生成された陰影画
像が図５（ｂ）に示されている。

【００１６】次の実施例では線形補間法に基づいて計算
する例を示すが、Ｂスプライン曲面やベジェ曲面などの
曲面補間法を利用して、濃度値を補間してもよい。

【００１７】線形補間法に基づいて補間する場合、図４
に示すように、サンプル点以外の任意の画素Ｘにおける
陰影濃度は、Ｘを囲む４つの近接するサンプル点Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの陰影濃度によって求める。もし、図４のよ
うにベクトルＡＸが、ベクトルＡＤ，ＡＢとの関係にお
いて、

【００１８】

【数１】

【００１９】であれば、画素Ｘの濃度値Ｉ（Ｘ）は、

【００２０】

【数２】

【００２１】により求める。ただし、Ｉ（Ａ），Ｉ
（Ｂ），Ｉ（Ｃ），Ｉ（Ｄ）はサンプル点Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄでの陰影濃度である。この処理をサンプル点以外の全
ての画素に適用することにより、陰影画像を生成する
（Ｓ１０４）。

【００２２】陰影除去部１０５では、陰影計算部１０４
で生成した陰影画像の濃度を基準にして入力画像の濃度
変換を行い、入力画像から陰影の影響を除去した陰影除
去画像を生成する（Ｓ１０５）。図５（ａ）の入力画像
の場合、この入力画像から図５（ｂ）の陰影画像の影響
を除去して、図５（ｃ）に示す陰影除去画像が生成され
る。

【００２３】入力画像の画像データをＩ（ｘ，ｙ）、陰
影画像の画像データをＧ（ｘ，ｙ）、陰影除去画像の画
像データをＲ（ｘ，ｙ）とするとき、画像内の各画素毎
に、

【００２４】

【数３】

【００２５】の計算をし、陰影除去画像の画像データＲ
（ｘ，ｙ）を計算する。もし、Ｇ（ｘ，ｙ）が正確に背
景部の陰影を表している場合には、Ｉ（ｘ，ｙ）の背景
の濃度値はすべてＬに変換されることになり、図５
（ｃ）のように背景の濃度が均一な陰影除去画像が生成
される。なお、Ｌは定数であり、Ｒ（ｘ，ｙ）の値が画
像の濃度レベル内（２５６階調の画像なら０〜２５５）
に収まるように適切に設定する。

【００２６】そして最後に、２値化部１０６で、陰影除
去部１０５で生成した陰影除去画像に対し、判別分析法
などの単純な２値化処理を行う（Ｓ１０６）。図５
（ｃ）の陰影除去画像からは図５（ｄ）のような２値画
像が得られる。

【００２７】そして、このようにして得られた２値画像
を画像出力部１０７で出力して（Ｓ１０７）、一連の処
理を終了する。画像出力部１０７からの２値画像の出力
は、表示部における表示でもよいし、プリンタによる印
字でもよい。

【００２８】図５は自動車のナンバープレート画像に対
して適用した例を示すが、ここで再度説明すると、
（ａ）は入力画像、（ｂ）は（Ｓ１０４）で生成された
陰影画像、（ｃ）は（Ｓ１０５）で生成された陰影除去
画像、（ｅ）は（Ｓ１０６）で（ｃ）の陰影除去画像を
判別分析法により２値化した２値画像を示す。なお、
（ｄ）は（ａ）の入力画像を濃度補正をせずにそのまま
判別分析法により２値化した画像である。

【００２９】以上のようにして、文字や線など抽出対象
自体に陰影がかかっている場合においても抽出対象を消
去することなく入力画像から陰影の影響を取り除き、同
一画像内に抽出の対象の境界がぼやけているものとはっ
きりしているものが混在する場合においても境界のぼや
けている対象を良好に抽出して適切な２値画像を生成す
ることができる。

【００３０】〔実施の形態２〕図６は実施の形態２（請
求項２に対応）の画像２値化装置の構成を示すブロック
図である。同図において、２０１は２値化対象の画像を
入力するＣＣＤカメラなどの画像入力部、２０２は読み
込まれた入力画像に対して一定画素毎にサンプル点３０
を設定するサンプル点設定部、２０４はサンプル点での
陰影濃度を計算する上で適切な参照ブロック４０をサン
プル点毎に設定する参照ブロック計算部、２０３はサン
プル点毎に参照ブロック計算部２０４で設定した参照ブ
ロック内の画素の濃度分布からサンプル点での陰影濃度
を計算するサンプル点陰影計算部、２０５はサンプル点
での陰影濃度を用いてサンプル点以外の陰影濃度を補間
計算することにより陰影画像を生成する陰影計算部、２
０６は陰影計算部２０５で生成した陰影画像を用いて入
力画像から陰影の影響を除去した陰影除去画像を生成す
る陰影除去部、２０７は陰影除去部２０６で生成した陰
影除去画像を２値化する２値化部、２０８は２値化部２
０７で求めた２値画像を表示や印字によって出力する画
像出力部、２０９は上記の２０１〜２０８の各部を制御
する制御部、２１０は各処理部で生成される画像を蓄積
する画像メモリである。

【００３１】次に、上記構成の画像２値化装置の動作に
ついて、図７に示したフローチャートを参照して説明す
る。なおここでも実施の形態１と同様に、抽出対象以外
の部分である背景の濃度値が抽出対象の濃度値よりも明
るい（濃度値が大きい）画像を想定して説明する。逆の
場合には、画像の濃淡を反転させて考えればよい。

【００３２】まず、ＣＣＤカメラなどの画像入力部２０
１より２値化対象の画像を入力し（Ｓ２０１）、実施の
形態１で示したサンプル点設定部１０２の処理と同様に
して、サンプル点設定部２０２でサンプル点３０を横、
縦それぞれｓｘ，ｓｙの間隔で設定する（Ｓ２０２）。

【００３３】次に、参照ブロック計算部２０４ではソー
ベルフィルタなどを用い、入力画像からエッジ画像を計
算し、２値化してエッジ（抽出対象と背景との境界）を
抽出する。このエッジの２値画像を用いて、図８に示す
ように、各サンプル点３０毎にサンプル点から一番近い
エッジ点を探し、そのエッジ点を含み、かつサンプル点
を中心とするようなできるだけ面積の小さな矩形をその
サンプル点３０の参照ブロック４０とする（Ｓ２０
３）。つまり、エッジ点で画像は(1)背景→対象、もし
くは(2)対象→背景と変化するため、上記手法により求
められた参照ブロックは、背景と抽出対象の両領域を含
むような矩形となり、背景領域を必ず含む参照ブロック
が求められる。図８で、左側のサンプル点ではエッジ点
が対角線方向位置にあるため参照ブロックが縦辺、横辺
ともに長い矩形となっている。中央のサンプル点ではエ
ッジ点が横方向位置にあるため参照ブロックが横長の矩
形となっている。右側のサンプル点ではエッジ点が縦方
向位置にあるため参照ブロックが縦長の矩形となってい
る。

【００３４】そしてサンプル点陰影計算部２０３で、参
照ブロック計算部２０４で計算した参照ブロック内の入
力画像の画素の濃度分布から各サンプル点での陰影濃度
を計算する（Ｓ２０４）。サンプル点３０での陰影濃度
の計算方法は、参照ブロック４０が異なる点以外は実施
の形態１で示したサンプル点陰影計算部１０３が行う計
算方法と同様であるので説明を省略する。

【００３５】次に、実施の形態１の陰影計算部１０４、
陰影除去部１０５、２値化部１０６の処理と同様にし
て、陰影計算部２０５でサンプル点３０以外の陰影濃度
を補間計算することにより陰影画像を生成し（Ｓ２０
５）、陰影除去部２０６で入力画像から陰影の影響を除
去した陰影除去画像を生成し（Ｓ２０６）、２値化部２
０７で陰影除去画像の２値画像を生成し（Ｓ２０７）、
画像出力部２０８より出力し（Ｓ２０８）、処理を終了
する。

【００３６】したがって、文字や線図形などの抽出対象
の大きさが正確に把握できていない場合、実施の形態１
の場合の画像２値化装置ではすべてのサンプル点の参照
ブロックが背景領域を含んでいることを必ずしも保証で
きないのに対し、この実施の形態２の画像２値化装置で
はすべてのサンプル点３０の参照ブロック４０が必ず背
景領域を含んでいることを保証できるため、実施の形態
１に比べてより正確な陰影画像を生成でき、ひいてはよ
り適切な２値画像を生成することができる。ただし、実
施の形態１に比べて計算時間がかかるといった問題点
や、参照ブロック計算部２０４でエッジの２値画像を計
算するための画像メモリが余分に必要となるといった問
題点もあるため、抽出する対象の大きさが正確に把握で
きている場合には実施の形態１の方が適切である。

【００３７】〔実施の形態３〕図９は実施の形態３（請
求項３に対応）の画像２値化装置の構成を示すブロック
図である。同図において、３０１は２値化対象の画像を
入力するＣＣＤカメラなどの画像入力部、３０２は取り
込まれた入力画像に対して一定画素毎に初期サンプル点
３０ａを設定する初期サンプル点設定部、３０３は取り
込んだ入力画像の陰影の状況に応じて適宜、追加サンプ
ル点３０ｂを設定する追加サンプル点設定部、３０５は
初期サンプル点設定部３０２、追加サンプル点設定部３
０３で設定したサンプル点３０ａ，３０ｂでの陰影濃度
を計算する上で適切な参照ブロックをサンプル点毎に設
定する参照ブロック計算部、３０４は初期サンプル点設
定部３０２、追加サンプル点設定部３０３で設定したサ
ンプル点毎に参照ブロック計算部３０５で設定した参照
ブロック内の画素の濃度分布からサンプル点での陰影濃
度を計算するサンプル点陰影計算部、３０６は上記の各
部３０１〜３０５で求めたサンプル点での陰影濃度を用
いてサンプル点以外の陰影濃度を補間計算することによ
り陰影画像を生成する陰影計算部、３０７は陰影計算部
３０６で生成した陰影画像を用いて入力画像から陰影の
影響を除去した陰影除去画像を生成する陰影除去部、３
０８は陰影除去部３０７で生成した陰影除去画像を２値
化する２値化部、３０９は２値化部３０８で求めた２値
画像を表示や印字によって出力する画像出力部、３１０
は上記の３０１〜３０９の各部を制御する制御部、３１
１は各処理部で生成される画像を蓄積する画像メモリで
ある。

【００３８】次に、上記構成の画像２値化装置の動作に
ついて、図１０に示したフローチャートを参照して説明
する。なおここでも実施の形態１と同様に、抽出対象以
外の部分である背景の濃度値が抽出対象の濃度値よりも
明るい（濃度値が大きい）画像を想定して説明する。逆
の場合には、画像の濃淡を反転させて考えればよい。

【００３９】まず、ＣＣＤカメラなどの画像入力部３０
１より２値化対象の画像を入力し（Ｓ３０１）、実施の
形態１で示したサンプル点設定部１０２の処理と同様に
して、初期サンプル点設定部３０２で横、縦それぞれｓ
ｘ，ｓｙの間隔で初期サンプル点３０ａを設定する（Ｓ
３０２）。実施の形態３の場合にもｓｘ，ｓｙの値は対
象の大きさに応じて設定することが望ましいが、対象の
大きさが正確に分からない場合には予想される対象の大
きさより十分に大きい値に設定しても構わない。

【００４０】次に、サンプル点陰影計算部３０４、参照
ブロック計算部３０５により、初期サンプル点３０ａ毎
に参照ブロックを設定し（Ｓ３０３）、その参照ブロッ
ク内の画素の濃度値を求めることを通じて、その初期サ
ンプル点３０ａでの陰影濃度を計算する（Ｓ３０４）。
サンプル点陰影計算部３０４、参照ブロック計算部３０
５の処理は、実施の形態２で示したサンプル点陰影計算
部２０３、参照ブロック計算部２０４の処理と同様であ
るので、説明を省略する。

【００４１】次に、追加サンプル点設定部３０３では、
互いに隣接する４つの初期サンプル点３０ａでの陰影濃
度を比較し、濃度差に比例した数の追加サンプル点３０
ｂを設定する（Ｓ３０５）。

【００４２】図１１のように、ある隣接する４つの初期
サンプル点をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとし、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの濃
度をそれぞれＩ（Ａ），Ｉ（Ｂ），Ｉ（Ｃ），Ｉ（Ｄ）
とする。ただし、長方形ＡＢＣＤ内には他の初期サンプ
ル点は存在しないものとする。このとき、

【００４３】

【数４】

【００４４】

【数５】

【００４５】を計算し、長方形ＡＢＣＤを横方向にＤ_X
個、縦方向にＤ_y個に分割してＤ_X×Ｄ_y個の矩形を生
成する。この矩形の頂点のうち点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ以外の
頂点に追加サンプル点３０ｂを設定する。ただし、Ｍａ
ｘ（ｘ，ｙ）はｘ，ｙのうち大きい方の値を示し、ＩＮ
Ｔ（ｉ）はｉの整数部の値を返し、ＢＡＳＥは追加する
サンプル点の数を制御する定数とする。例えば、図１１
において、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを初期サンプル点とし、Ｉ
（Ａ）＝５０、Ｉ（Ｂ）＝５５、Ｉ（Ｃ）＝７０、Ｉ
（Ｄ）＝９０、ＢＡＳＥ＝２０とするとき、

【００４６】

【数６】

【００４７】

【数７】

【００４８】により、Ｄ_X＝３、Ｄ_y＝２となり、

【００４９】

【数８】

【００５０】より、合計８個の追加サンプル点３０ｂが
図１１の白丸の位置に設定される。

【００５１】この処理を互いに隣接する４つの初期サン
プル点のペア毎に行い、追加サンプル点を設定した後、
サンプル点陰影計算部３０４と参照ブロック計算部３０
５により、追加サンプル点３０ｂ毎に参照ブロックを設
定し（Ｓ３０６）、その参照ブロック内の画素の濃度ヒ
ストグラムを求めることを通じて、その追加サンプル点
３０ｂでの陰影濃度を計算する（Ｓ３０７）。サンプル
点陰影計算部３０４、参照ブロック計算部３０５の処理
は、初期サンプル点３０ａでの陰影濃度計算と同じで、
実施の形態２で示したサンプル点陰影計算部２０３、参
照ブロック計算部２０４の処理と同様であるので、説明
を省略する。

【００５２】そして、実施の形態１で示した陰影計算部
１０４、陰影除去部１０５、２値化部１０６の処理と同
様にして、陰影計算部３０６でサンプル点以外の陰影濃
度を補間計算することにより陰影画像を生成し（Ｓ３０
８）、陰影除去部３０７で入力画像から陰影の影響を除
去した陰影除去画像を生成し（Ｓ３０９）、２値化部３
０８で陰影除去画像の２値画像を生成し（Ｓ３１０）、
その２値画像を画像出力部３０９より出力し（Ｓ３１
１）、処理を終了する。

【００５３】したがって、実施の形態１，２の画像２値
化装置と異なり、陰影の状況に応じて適宜必要なサンプ
ル点を追加して陰影画像を生成することができるため、
入力画像にかかっている陰影を、実施の形態１，２より
も正確に求めることができる。また、抽出する文字や線
図形などの対象の大きさが把握できずサンプル点間隔ｓ
ｘ，ｓｙを大きく設定せざるを得ない場合でも、適宜サ
ンプル点を追加して陰影画像を計算するため、正確な陰
影画像を生成することができ、ひいてはより適切な２値
画像を生成することができるという利点がある。

【００５４】

【発明の効果】本発明に係る請求項１および請求項２の
画像２値化装置によれば、入力画像の一定画素毎にサン
プル点を設定し、サンプル点毎にサンプル点を中心とし
た固定サイズの参照ブロックを設け、参照ブロック内の
画素の濃度分布からそのサンプル点での陰影濃度を計算
し、また、その各サンプル点での陰影濃度をもとにサン
プル点以外の画素の陰影濃度を補間計算して陰影画像を
生成し、陰影画像を用いて入力画像から陰影の影響を除
去した陰影除去画像を生成し、その陰影除去画像を２値
化するように構成したので、文字や線など抽出対象自体
に陰影がかかっている場合においても抽出対象を消去す
ることなく入力画像から陰影の影響を取り除き、同一画
像内に抽出の対象の境界がぼやけているものとはっきり
しているものが混在する場合においても境界のぼやけて
いる対象を良好に抽出して適切な２値画像を生成するこ
とができる。

【００５５】本発明に係る請求項３および請求項４の画
像２値化装置によれば、設定したサンプル点毎にサンプ
ル点での陰影濃度を計算する上で適切な参照ブロックを
設定する参照ブロック計算部を設けたので、文字や線図
形などの抽出対象の大きさが正確に把握できていない場
合、請求項１および請求項２の場合の画像２値化装置で
はすべてのサンプル点の参照ブロックが背景領域を含ん
でいることを必ずしも保証できないのに対し、この請求
項３および請求項４の画像２値化装置ではすべてのサン
プル点の参照ブロックが必ず背景領域を含んでいること
を保証できるため、請求項１および請求項２に比べてよ
り正確な陰影画像を生成でき、ひいてはより適切な２値
画像を生成することができる。

【００５６】本発明に係る請求項５の画像２値化装置に
よれば、初期サンプル点での画像の陰影状況に応じて適
宜必要なサンプル点を追加して陰影画像を生成するよう
にしたので、入力画像にかかっている陰影を、請求項１
ないし請求項４よりも正確に求めることができ、また、
抽出する文字や線図形などの対象の大きさが把握できず
サンプル点間隔を大きく設定せざるを得ない場合でも、
適宜サンプル点を追加して陰影画像を計算するため、よ
り正確な陰影画像を生成して、より適切な２値画像を生
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る画像２値化装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】実施の形態１の動作説明に供するフローチャー
トである。

【図３】実施の形態１においてサンプル点と参照ブロッ
クの設定に関する説明図である。

【図４】実施の形態１における陰影計算部においてサン
プル点以外の画素の陰影を補間計算する際の画素（Ｘ）
と近傍サンプル点（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）との位置関係を示
した図である。

【図５】本発明を自動車のナンバープレート画像に適用
した例を示す処理説明図である。

【図６】本発明の実施の形態２に係る画像２値化装置の
構成を示すブロック図である。

【図７】実施の形態２の動作説明に供するフローチャー
トである。

【図８】実施の形態２，３でサンプル点毎に設定される
参照ブロックの例を表した図である。

【図９】本発明の実施の形態３に係る画像２値化装置の
構成を示すブロック図である。

【図１０】実施の形態３の動作説明に供するフローチャ
ートである。

【図１１】実施の形態３の初期サンプル点と追加された
追加サンプル点を示した図である。

【符号の説明】

３０……サンプル点３０ａ…初期サンプル点３０ｂ…追加サンプル点４０……参照ブロック１０１，２０１，３０１……画像入力部１０２，２０２……サンプル点設定部１０３，２０３，３０４……サンプル点陰影計算部１０４，２０５，３０６……陰影計算部１０５，２０６，３０７……陰影除去部１０６，２０７，３０８……２値化部１０７，２０８，３０９……画像出力部１０８，２０９，３１０……制御部１０９，２１０，３１１……画像メモリ２０４，３０５……参照ブロック計算部３０２……初期サンプル点設定部３０３……追加サンプル点設定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北村義弘大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (56)参考文献特開平７−322069（ＪＰ，Ａ) 特開平４−65973（ＪＰ，Ａ) 特開平５−122521（ＪＰ，Ａ) 特開平５−135166（ＪＰ，Ａ) 特開平７−264409（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】２値化対象の画素を入力する画像入力部
と、入力した画素に対して一定画素毎にサンプル点を設定す
るサンプル点設定部と、その設定したサンプル点毎にサンプル点を中心とした固
定サイズの参照ブロックを設け参照ブロック内の画素の
濃度分布からそのサンプル点での陰影濃度を計算するサ
ンプル点陰影計算部と、求めた各サンプル点での陰影濃度をもとにサンプル点以
外の全画素の陰影濃度を補間計算することによって求
め、陰影画像を生成する陰影計算部と、生成した陰影画像を用いて入力画像から陰影を除去した
陰影除去画像を生成する陰影除去部と、求めた陰影除去画像を２値化する２値化部、とを備えた
ことを特徴とする画像２値化装置。
【請求項２】前記サンプル点設定部は、前記入力した
画像に対して格子状にサンプル点を設定し、陰影計算部
は、サンプル点以外の画素の陰影濃度を、その画素に近
接する４つのサンプル点の陰影濃度から補間計算により求めること
によって、陰影画像を計算することを特徴とする請求項
１に記載の画像２値化装置。
【請求項３】２値化対象の画像を入力する画像入力部
と、入力した画像に対して一定画素毎にサンプル点を設定す
るサンプル点設定部と、その設定したサンプル点毎に、サンプル点近辺に存在す
る前記画像の背景部分の画素が含まれるように参照ブロ
ックを設定する参照ブロック計算部と、前記サンプル点設定部により設定したサンプル点毎に前
記参照ブロック計算部で設定した参照ブロック内の画素
の濃度分布からそのサンプル点での陰影濃度を計算する
サンプル点陰影計算部と、求めた各サンプル点での陰影濃度をもとにサンプル点以
外の全画素の陰影濃度を補間計算することによって求
め、陰影画像を生成する陰影計算部と、生成した陰影画像を用いて入力画像から陰影の影響を除
去した陰影除去画像を生成する陰影除去部と、求めた陰影除去画像を２値化する２値化部、とを備えた
ことを特徴とする画像２値化装置。
【請求項４】前記参照ブロック計算部は、背景部分の
画素が参照ブロックに含まれるようにするため、サンプ
ル点に一番近いエッジ点を含むように参照ブロックを設
定することを特徴とする請求項３に記載の画像２値化装
置。
【請求項５】２値化対象の画像を入力する画像入力部
と、入力した画像に対して一定画素毎に初期サンプル点を設
定する初期サンプル点設定部と、前記初期サンプル点毎に、初期サンプル点近辺に存在す
る前記画素の背景部分の画素が含まれるように参照ブロ
ックを設定する参照ブロック計算部と、前記初期サンプル点毎に前記参照ブロック計算部で設定
した参照ブロック内の画素の濃度分布からそのサンプル
点での陰影濃度を計算するサンプル点陰影計算部と、隣接する初期サンプル点における陰影濃度の変化の度合
いに応じて、追加サンプル点を設定する追加サンプル点
設定部と、追加された追加サンプル点毎に、参照ブロック計算部に
より、サンプル点近辺に存在する前記画像の背景部分の
画素が含まれるように参照ブロックを設定した後、サン
プル点陰影計算部により、求められた参照ブロック内の
画素の濃度分布からそのサンプル点での陰影濃度を計算
し、求めた初期サンプル点および追加サンプル点での陰影濃
度をもとにサンプル点以外の全画素の陰影濃度を補間計
算することによって求め、陰影画像を生成する陰影計算
部と、生成した陰影画像を用いて入力画像から陰影の影響を除
去した陰影除去画像を生成する陰影除去部と、求めた陰影除去画像を２値化する２値化部、とを備えた
ことを特徴とする画像２値化装置。