KR960008379B1 - 다수의 휘도준위를 갖는 화상의 이진화 처리방법 - Google Patents

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Description

다수의 휘도준위를 갖는 화상의 이진화 처리방법

제1도는 아니셜화상의선을 따라 밝기를 표시한 도면.

제2도는 처리과정을 보인 계통도.

제3,4,5도는 드레숄드 결정의 세가지 방식을 나타낸 도면.

제6도는 본 발명의 실시를 위해 장치를 결선한 도면.

본 발명은 이니셜 비디오형 화상(inital video-type image)을 이진화상으로 변환시키는장치 및 그 처리에 관한 것이며, 상기 이니셜 비디오형 화상은 예를들어 128 또는 256개의 많은 휘도준위(grey level)를 갖고 있고 상기 이진화상은 이니셜화상의가장 어두운 화상위의 점에 대해 흑색으로 변환되고, 가장 밝은 화상위의 점에 대해서는 백식으로 변환된 화상을 의미한다.

이러한 변환은 여러분야에서 필요한데 특히 어두운 색조의그래픽스내에포함된 정보의 수집분야에서 필요하며, 상기 그래픽스는 다소 밝은 써포트(support)에 의하여 전송복사시, 서류와 도면을 전자적인 형태로 기억시킬때,인쇄된 문자 혹은 원고 등을 광학판독기에 보내기 위한 전처리과정 또는 일반적인 패턴인식을 위한 전처리 과정에서 필요하게 된다.

이와 같은 처리에서 이니셜화상의 화상점 즉 화소 각가에 대하여 변환된 화상이 흑색인지 백색인지를 결정해야 한다. 이것은 휘도준위애 대한 드레숄드(threshold)를 결정하여 처리하는 방법으로 처리된다. 개념만을 말하면 드레숄드 준위가 미리 설정되고 화상 전체에 대해서도 마찬가지이다. 그러나 밝음으로 간주된 배경의 어떤 일부분이 드레숄드 준위보다 어둡거나 그래픽스의 일부가 그 드레숄드 준위보다 더 흐릴 때 또는그 반대일 경우에는 이니셜화상에 포함된 메시지가 잘못될 우려가 있다. 이러한 위험은 각각의 화상에 대하여 서로다른 드레숄드 준위를선택함으로써 극복할 수 있고 드레숄드 준위는이니셜화상의 휘도준위에 대한 히스토그램(histogram)에서 결정된다. 이 히드토그램은 보통 두 개의 서로다른 최대값을 갖는 바이모들( bimodal)이며 이중 하나는 배경, 또다른 하나는 그래픽스에대응하며 드레숄드는 히스토그램의 두 최대값을 분리시키는 최소값의 위치에서 결정된다. 그런, 특히 콘트라스트가 낮고 배경이 고르지 못할 때 사익 최소값은 명확도가 부족하거나 좋지 않은 결과를초래할 우려가잇다.

상기 방법을 개선하기 위하여 이니셜화상을 임의의 많은 별개요소 또는 창으로 분리시키고, 휘도의 히스토그램가 각 창에 대한 드레숄드를 결정하는 방법이 알려지고 있고, 이 방법은 계산이 복잡하고 하나의 창에서 다른 창으로의 정보 전송을 간섭하는 변칙이 일어난다.

또 다른 방법은 휘도강도 드레숄드의 개념에 의존하는 것이 아닌그래픽스로부터 내경을 분리시키는 이른바 등고(contour) 개념에의한 것이다. 등고는 이니셜화상을 휘도의 강도에 대한 공감 미분지도와 관련시킴으로서 결정된다. 등고는 이미 분이 초소값을초과하는모든 화소에 대해 정하여 지고 그때에 폐쇄된 등고 내부가 백색인지 흑색인지를 알아내기위한 간단한 비교의 수행이 가능해진다. 이 방법은 가변콘트라스트 화상에잘 맞아 들어가지만 게산량이 많고 복잡하게 된다.

그러므로 콘트라스트가 빈약하더라도 좋은 신뢰도를 갖고 상기 방법과 같이 복잡한 계산을 필요로 하지 않으면서 다수의 휘도준위를 갖고 있는화상을 이진화상으로 변환시키는 방법이 요구된다.

이 목적을 위해 본 발명은 다수의 휘도준위를 갖고 있는 이니셜 비디오형 화상을 이진화상으로 변환시키는 처리방법을 제공하고 이 방법에서 이니셜화상은 임으의 많은 부분화상(partial image)으로 분리되고 휘도준위 드레숄드는각각의 부분화상에 대해 결정되며, 변환된 화상인 흑색 또는 백색에 대응하는어떤 값이 상기 드레숄드보다 작거나 큰 휘도준위를 부분화상이 갖는지 여부에 따라 부분화상의중심화소에 할당된다. 본 발명에 따르면 이 처리의 특징은 이니셜화상의 각 화소가 그 화소의중심에 위치된 부분화상과 관련이 있고 적어도 일차원이내에 다수의 화소를 포함하고 있다는 것이며, 또 상기 부분화상의 휘도준위에 애한 히모노모들(monomodal)로 간주되면 이 히스토그램밖의 드레숄드가 선택된다는 것이다. 히스토그램에 대한 상기 드레숄드의 위치는 그 히스토그램과 미리 설정한 평균 배경값과 비교하여 결정한다. 중요한 요소인 간이화를 가능케하는과정으로서 히스토그램이 바이모들인지 모노모들이지 결정하기 위해서는 부분화상의최대 휘도준위와 최소 휘도준위와의 차를 결정하고 이차를 미리 설정한 차분치와 비교한다. 이처럼 휘도준위의 최대지수와 최소지수간의 차를 결정하고 이 차와 미리 설정한 값을 비교하는 것으로 충분하다.

히스토그램이 바이모들 간주되면, 드레숄드는상수와 최대 휘도준위와의 차에 의해 결정되고, 이 값은 상기 차분치 보다는작은 값이 되며 혹은 이 상수값이 최소 휘도준위에 더해져서 드레숄드의결정이 또한 단순해진다. 또한 간이화된 방법을 얻기 위하여 부분화상을 n의 가지를 갖는 별형으로 하고 별형은 관련된 화소중아에 위치에 있으며 그 가지들의 폭은 한 개의 화소폭과 같고 화상에 관계된 부분이 평행선으로 형성된 경우 예를들면 막대코드(bar code)인 경우에도 부분화상이 그래픽스의 여러선에 수직하고 일련의 연소된 화소들로 형성된 한 개의 선을 공급할 수 있고 상기 일련의 화소들은 관계된 화송의 중심에 위치해 있고 이것은 단지 두 개의 서로 반대인 가지를 갖고 있는 별형에 상응한다. 부분화상의 크기 혹은 부분화상의 가장 큰 크기는 보존하거나 전송될 정보를 나르는 그래픽스의 가장 큰 공간주기와 거의 같다.

평균 배경치는 전체 이니셜화상 혹은 부분화상보다 훨씬 더크고 부분화상을 포함하는 이니셜화상의 일부분에서 얻어진다. 예를들면 부분화상의 크기가 약 1mm이면, 하상부위의크기는 1cm 정도로 된다. 밝은 배경위에 어둡게 새겨진형태의 이니셜화상에 대해 채택되는 평균배경치는이니셜화상 혹은 그 화상의 관련된 부분의 여러부분화상의가장밝은 휘도들의 평균값이고, 어두운 배경위에 밝게 새겨진형태의것에 대해선 그역으로 된다.

이제 본 발명을 도면에 보인 비제한성 실시예를 참조하여 좀더 자세히 설명한다.

제1도는밝은 서포트에 어둡게 표시를 새긴 것을 나타낸 이니셜화상의일부를 횡단하는 선을 따라 광도를 표시한 도면이다. 실선으로 표시한 곡선은 광도의 변화를 보여주는 것으로밝은색의 배경은 곡선의 높은 부분이며 새겨이음을 표시하는 것은 함몰부분이다. 그 곡선에서 A부분은 작은 변동을 하고 있으나 전체적으로 드리프트되며 이는배경에 해당한다. 그 변동은 서포트나 검출수단의 비균일성에 의한 배경잡음을 형성한다.

곡선은 좁은 합몰(B,C)과 넓은 합몰(D)을 보이고 있다. 이들 함몰부분은 그래픽 부분을 횡단함을 표시한다. 작은 사각형(1,2)은 부분화상 즉 페이빙(paving)에 대응하는 곡선의 여러부분에 대해 각 부분의 최대와 최소를 확실하게 하여 준다.

사각형(1,4,11,14)의높이(A부분)는 매우 작고 근본적으로 배경잡음에 기인한 것임을 쉽게 할 수 있다. 이것은 모노모들 히스토그램에 해당한다. 좁은 함몰(B,C)에 해당하는 사각형(2,3,12)의 높이는매우 크고 넓은 함몰(D)의 양끝에있는 사각형(5,6,10)에대해서도 마찬가지이다. 한편으로 상기 함몰의 바닥부분에 위치한 사각형(7,8)은 또한 작은 높이를 갖고 있다.

상기 도면을 보면 먼저 전체화상 또는 창에 대한 싱글드레숄드의사용에 근거한 종래의기술로는 작은 함몰(C)을 검출해 낼 수 없다. 왜냐하면 제1도의 길이보다 현저히 작은 크기로 창을 선택하지 않는 한 배경의 일반적인 드레숄드 때문에 작은 함몰(C)을 검출할 수 없기 때문이다. 반면에 본 발명의 처리기술은 이 함몰을 확실하게 검출할 수 있게 한다. 넓은 함몰(D)의경우에 있어서 히스토그램의 모노모들 혹은 바이모들의 고찰만으로도 함몰의 등고를 구별해 낼수 있다.

A부분과 함몰 바닥에 있는 사각형(7,8)을 구별하려면 평균 베이스(mean base)의 개념을 이용하고 이것은 이니셜화상의전체 혹은 일부로부터 결정된다. 일반적인 경우에 있어서 밝은 배경위에 어둡게 새겨진 것을 처리할 필요가있는데 A부분은 가장수가 많고 최대광도를 갖고 있다. 평균배경은 이니셜화상의 여러 사각형중 최대의 평균 혹은 상기 화상의 일부분에 대한 평균으로 취해질 것이다. 이렇게 하면 작은함몰과 넓은 함몰의 엣지를 계산하지 않아도 된다.

배경이 어두울때에는 대칭방법으로 수행된다. 제2도는처리과정을 보인 것이다. 필요한 데이터가 미리 메모리내에 저장되고 이 데이터는 E, FM, K로 표시되며, 이것의의미와 용도느 다음에 서술되었다. 데이타 저장후 화소의히스토그램(n₂)와 부분화상이 갖고 있는 화소의 히스토그램(n₁,n₂,…n.n.)를 처리한다.

최대와 최소 준위 즉 MAX와 MIN 및 D=MAX-MIN을 구한후 D와 E가 비교된다. D가 E보다 크면 바이모들 히스토그램이며 드레숄드(S)는 다음과 같이 결정된다.

S=(1-K)MAX+K MIN

여기서 K는 정상적으로는 0.3과 0.7의 범이에 있는 계수이다.

특히, K=0.5이면 S=1/2(MAX+MIN)이다.

D가 보다 작으면 모노모들 히스토그램이며 제1도의 A 부분 혹은 D부분의경우가 포함되는지의 여부가 결정되야 한다.

이를 위하여 MIN 과 메모리에 미리 기억되어 있는 평균 배경 FM과 비교하고 FM-MIN을 계산한다.

FM-MIN이 E보다 작으면 배경(A부분)에 위치한다. 여기서 간이하를 위해 FM-MIN을 E와 비교할 필요가 있으며, E와는 E'를 선택할 수도 있다.

A 부분에 대해 S는 다음과 같이 결정된다.

S=MAX-2E

상기 식에서 2는 임의의 숫자이다.

FM-MIN이 E보다 크면 넓은 함몰(D부분)내에 위치한다. 이때에는 S=FM이 채택되고 화소가변형된 화상내에서흑색인지 백색인지를 확정짓기 위해서 n₀과 S를 비교한다. 제3,4,5도에 S를 결정하기 위한 3가지 방식이 나타난 있다.

본 발명은 소프트웨어나 하드웨어로 실시될 수 있고 후자의 경우 이진형으로 저장될 서류의 그래픽스 등에 대한 콘트라스트, 특정주파수와 같은 공지의 특성함수로 간단히 실시할 수 있다. 실시예로서 제6도는 간단한 실시예의 도면의 보인 것이다. 동기블록(21)에서 필요한 신호가 만들어지고 이 신호는 장치의 다른 부분에 전달된다. 동기블록(21)은 클럭(22)에 의하여 구동된다. n비트(예를들면 n=6)의 디지탈비디오(23)는 버스(24)를 통해 충분한 양의 비디오선을 갖고 있는 현 화상영역인 버퍼메모리(25)의일측에 연결되고 한편 연속적으로 나타나는 두 값 사이엥서 최대치를 유지하는 비교기(26)에 또한 연결된다. 비디오(23)는한개의 화소에 대하여 8비트인 메모리(27)에 또한 연결된다.

장치는 프로그래머블 메모리(28)를 또한 포함하고, 그 신호는 이진비디오(29)에공급되며 프로그래머블 메모리(28)는 메모리(27)와동기블록(21) 및 비교기(26)로부터 신호을 받는다. 이 장치의 동작은 기술에 숙련된 사람이면 쉽게 이해가 가능한 정도의것이다.

디지탈비디오(23)에 의해 공급된 여러 화소는 버스(24)를 통해 직접 버퍼메모리(25)에 연결된다. 전진적으로 여러 비디오 화소의 메모리 번지를 공급하는 것은 동기블록(21)이다.

비디오 화소를 저장하는 두 싸이클사이에서 동기블록(21)은 부분화상의 n개의 화소번지와 이 화상의 중앙화소의 먼지를 처리하며, 이는 버스(24)를통하여 비교기(26)와 메모리(27)로의전송을 확실히 하기 위해서이다. 비교기(26)를 순차적으로 제공받는 화소들을 비교하고 이것은 2 : 2초 발생하며 최대값을 결정한다.

다음에 동기블록(21)은 프로그래머블 메모리(28)를 동작시키고 프로그래머블 메모리(28)에서는 메로리(27)에서 나온 현재 화소값과 비교기(26)로부터의 최대값의 함수로써 드레숄드를 결정하고이것은 메모리(27)에 저장된 화소가 흑색인지 백색인지의 결정하기 위한 것이며 이진 비디오(29)로 전달된 신호를 발생시키기위한 것이다.

기술에 숙련된 사람은 제거된 발명이 MIN을 계산하는 회로와 FM를 계산하는 회로를 보충할 수 있다는 것을 쉽게 알 수 잇다. 이 경우에 프로그래머블 메모리(28)는중속연결된 프로그래머블 메모리로 대체되고 그 입력비트수는 이와 같이 하여 얻어진 회로의 세트에 일치시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 다수의 휘도준위를 갖고 있는 이니셜 비디오형 화상을 이진화상으로 변환시키는처리방법에 잇어서 이니셜화상의 각 화소가 상기 화소에 중심된 부분화상과 결합되고 적어도 일차원에서 다수의화소를 포함하는 단계와, 이 부분화상의 휘도준위에 대한 히스토그램이 바이모들일 때 상기 히스토그램에 대해 중앙드레숄드가 선택되고, 히스토그램이 모노모들일때는상기 히스토그램 밖의 드레숄드가 선택되며 히스토글램에 관한여 이 드레숄드의 위치는 기설정된 평균 배경값과 상기 히스토그램을 비교함으로써 결정하는 단계와, 변환된 화상의 백색 또는 흑색에 대응하는값은 상기 드레숄드를초과한 휘도준위를 갖는지 또는 미달되는휘도준위를 갖는지에 따라서상기 화소에할당하느 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리방법.
2. 제1항에 있어서, 히스토그램이 바이모들인지 모노모들인지를 결정하기 위하여 부분화상의 최대 휘도준위와 최고 휘도준위와 차를 결정하고 이차는기설정된 차분치와 비교됨을 특징으로 하는 처리방법.
3. 제2항에 있어서, 히스토그램이 바이모들이면 드레숄드는최대 휘도준위에서 상수값을 제하여 결정하는데, 이 값은 상기 차분치보다 적고, 혹은 다른 방법으로서 상기 상수값을 최소 휘도준위에 더하는 것을 특징으로 하는 처리방법.
4. 제1항에 있어서, 부분화상은 예상화소에 중심된 n개의 가지를 갖는 별형이고 그 가지는 화소의폭과 같은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 처리방법
5. 관련된 사항이 단지 평행선으로 형성된 그래픽스에 관계되는 화상처리에 저합한 제1항의 처리방법에 있어서, 부분화상는 그래픽스의 선에 수직하고 예상된 화소에 중심되는 일련의 연소화소로 형성된 선인 것을 특징으로 하는 처리방법.
6. 제1항에 있어서, 부분화상의가장 큰 크기는 보존 또는 전송하고자 하는 정보를 이송하는 그래픽스의 공간주기와 건의 같은 것을 특징으로 하는 처리방법.
7. 제1항에 있어서, 평균배경치는 부분화상보다 훨씬 크고 부분화상을 포함하는 이니셜화상의전체 또는 일부로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 처리방법.
8. 제7항에 있어서, 이니셜화상이 밝은 배경상의 어두운 새김형태의 것이면, 이니셜화상의 부분화상 또는 이니셜화상의 예상부분의 가장 밝은 휘도들의 평균으로 평균배경을 채택하고, 어두운 배경상의 밝은 새김형태의 화상인 경우에는 상기와 반대임을 특징으로 하는 처리방법.

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