(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主走査方向に複数の画素データを配列して格納することによりラインデータを構成し、更に副走査方向に複数のラインデータを格納することにより、画像のデータを２次元的に格納し、この格納した各画素のデータを２値化するための閾値の決定方法において、
２値化すべき着目画素（Ｎ）およびその周辺画素のデータより、着目画素（Ｎ）における平均濃度を算出し、
この平均濃度値と２値化すべき着目画素（Ｎ）の直前画素（Ｎ−１）における閾値との差を求めてこれを変化値とし、
算出した変化値に基づいて、着目画素（Ｎ）における閾値の変化度を示す追従値を算出し、
この追従値と上記平均濃度値を加算し、更に所定の加算値を加算して、着目画素（Ｎ）における閾値を求めることを特徴とする２値化閾値決定方法。
【請求項２】
上記加算値は、２値化すべき着目画素（Ｎ）を含む主走査方向の画素データ列における平均濃度と、その直前の主走査方向の画素データ列における平均濃度の差を求め、これに基づいて副走査方向の平均濃度の変化度を示す副走査濃度追従値を算出し、この算出した副走査平均追従値と予め設定される固定加算値とを加算することにより決定することを特徴とする請求項１記載の２値化閾値決定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキャナ等において原稿に印刷された文字や画像等のイメージデータを２値化する方法に関するもので、更に詳しくは、イメージセンサにより光学的に検出したイメージデータを２値化する場合に用いる閾値の決定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、この種の画像読取装置であるスキャナの構成の一例を示す図であり、図において１０は図の主走査方向に複数の読み取り画素が配列されるイメージセンサ、１１はイメージセンサ１０の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１２はイメージセンサ１０の出力を主走査方向について１ライン毎のデータとして順次保持するラインバッファ、２はラインバッファ１２のデータより閾値を算出する閾値演算部、３は閾値演算部２とラインバッファ１２のデータより着目画素における２値データを出力する２値化処理部、４はメモリ、５は処理回路、６は原稿である。
【０００３】
この種の画像読み取り装置において、イメージセンサ１０からの読み取りデータを白黒の２値に量子化する場合は、この読み取りデータ（ＩＭＧＤ）と所定の閾値（Ｔｈ）とを比較して、着目画素における画像が黒データか或いは白データかを決定するよう構成されている。
この２値化を行う基準となる閾値を一定のレベルとすると、例えば原稿６の下地、即ち画像が形成されていない余白部分の濃度が変化するような場合は、本来読み取るべき画像を抽出することができなくなるという不具合が生じる。
そこで、２値化を行うための閾値を一定とせず、下地の濃度に応じてその都度決定すること（動的閾値）により、読み取るべき画像を良好に抽出する方法が知られている。この方法としては、例えば図８に示すように、閾値演算部２において、ラインバッファ１２より読み取るべき着目画素（図の×印）を中心とし、その前後のラインデータを含む周辺画素（３×３マトリクス上の９画素分）のデータを読み出し、得られたデータの平均値を求めてこれを閾値（Ｔｈ）とし、２値化処理部３において算出した閾値Ｔｈと着目画素における読み取りデータＩＭＧＤとを比較して、着目画素における白黒２値データの決定を行う、等が考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の着目画素周辺のデータより平均値を求め、これを閾値とする方法においては、下地濃度と抽出した画像との濃度差が少ない場合、或いは図９に示すように、細線等の濃度の低い画像の近辺に太線等の濃度の高い画像がある場合は、閾値として算出されるデータの平均値が抽出すべき画像の濃度に近似或いはこれを越えてしまうこととなり、これにより抽出すべき画像（細線）を抽出できなくなるといった不具合を生じていた。
【０００５】
上記のような不具合を解決するために、抽出すべき画像データ部分を取り除いて原稿等の下地濃度に追従した閾値を算出し、これにより正確な２値化を行うことができるよう、本出願人は特願平１１−１７２１４５号に次の２値化閾値決定方法を提案した。
すなわち、この先の出願に関わる２値化閾値決定方法は、２値化すべき着目画素（Ｎ）およびその周辺画素における画像データより、着目画素（Ｎ）における平均濃度値を算出し、この平均濃度値と２値化すべき着目画素（Ｎ）の直前画素（Ｎ−１）における閾値の差を求めてこれを変化値とし、この変化値に基づいて着目画素（Ｎ）における閾値の変化度を示す追従値を算出し、この追従値と平均濃度を加算することにより、着目画素（Ｎ）における閾値を求めるよう構成し、これにより画像データ（黒データ）の存在により閾値の変化量が大きくなるという影響を低減させ、閾値の変化を下地の濃度の変化のみに追従させて、画像データの抽出を良好に行うことができるようにした。
【０００６】
しかしながら、この２値化閾値決定方法においては、閾値の変化を下地の濃度の変化のみに追従させているので、抽出すべき画像がない背景部分で且つ下地の濃度が抽出すべき画像と近似した濃度にまで変化する箇所においては、これを画像データとして出力し、これがノイズとなる場合が生じていた。すなわち、先の出願の２値化閾値決定方法においては、閾値の変化を下地濃度の変化に追従させるために、変化値ΔＴＭｎをその直前画素（Ｎ−１）における閾値Ｔｈ（Ｎ−１）に基づいて算出し、この変化値により着目画素（Ｎ）における閾値を決定するため、図１０に示されるように抽出すべき画像がない背景部分で且つ下地の濃度が抽出すべき画像と近似した濃度にまで変化する箇所においては、下地の濃度変化に対して閾値の変化が遅れてしまい、この結果、図のＡに示すように入力画像データが閾値を超えて画像データが出力され、これがノイズとなるといった場合があった。
【０００７】
本発明は、これらの不具合を解決するためになされたもので、抽出すべき画像データ部分を取り除いて原稿等の下地濃度に追従した閾値を算出し、これにより正確な２値化を行うことができるとともに、抽出すべき画像がない背景部分で且つ下地の濃度が抽出すべき画像と近似した濃度にまで変化する箇所であってもノイズを生じないよう閾値を決定するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の２値化閾値決定方法においては、２値化すべき着目画素（Ｎ）およびその周辺画素における画像データより、着目画素（Ｎ）における平均濃度値を算出し、この平均濃度値と２値化すべき着目画素（Ｎ）の直前画素（Ｎ−１）における閾値の差を求めてこれを変化値とし、この変化値に基づいて着目画素（Ｎ）における閾値の変化度を示す追従値を算出し、この追従値と平均濃度を加算し、更に所定の加算値を加算して、着目画素（Ｎ）における閾値を求めるよう構成した。
また、加算値は、２値化すべき着目画素（Ｎ）を含む主走査方向の画素データ列における平均濃度と、その直前の主走査方向の画素データ列における平均濃度の差を求め、これに基づいて副走査方向の平均濃度の変化度を示す副走査濃度追従値を算出し、この算出した副走査濃度追従値と予め設定される固定加算値とを加算することにより決定されるよう構成した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の２値化閾値決定方法を詳細に説明する。
本発明の２値化閾値決定方法が適用される画像読み取り装置の構成は、図７に示される従来の装置と同様な構成でよいので、従来の装置と同等な構成は同符号をもって記載する。
【００１０】
図１は本願発明の閾値決定方法を行う閾値演算部２の構成を示す図で、平均値演算部２１，変化値演算部２２，追従値演算部２３，和演算部２４，閾値保持部２５および加算値設定保持部２６により構成されている。
【００１１】
次に、図２に基づいて、本発明の閾値決定方法を説明する。本発明の画像読み取り装置において画像データの取り込みを行う場合も、上述の従来の装置と同様にラインバッファ１２に１ライン毎のデータとして格納されている画素データを順次読み出し、２値に量子化しようとする単位画素（着目画素）およびその周辺画素の画像データより閾値演算部２において閾値Ｔｈを算出し、この算出した閾値Ｔｈと着目画素における画像データＩＭＧＤとを２値化処理部３で比較することにより２値データを作成するよう構成されている。
【００１２】
閾値演算部２において閾値Ｔｈを算出する場合、先ず、平均値演算部２１において、着目画素（Ｎ）の画像データＩＭＧＤ（Ｎ）と、この着目画素（Ｎ）を中心とした複数の周辺画素における画像データを、ラインバッファ１２より読み出す。（ＳＴＥＰ１）
次に読み出したこれらｎ個の画像データより、着目画素（Ｎ）における平均濃度値Ｍｎ（Ｎ）を下記の数式１により算出する。（ＳＴＥＰ２）
Ｍｎ（Ｎ） ＝ Σ（IMGD） ／ ｎ      ・・・数式１
【００１３】
続いて変化値演算部２２において、着目画素（Ｎ）の主走査方向における直前画素（Ｎ−１）の閾値Ｔｈ（Ｎ−１）とＳＴＥＰ２において算出した着目画素（Ｎ）における平均濃度値Ｍｎ（Ｎ）との差を算出（下記数式２）し、これを変化値ΔＴＭｎ（Ｎ）とする。（ＳＴＥＰ３）
ΔＴＭｎ（Ｎ） ＝ Ｔｈ（Ｎ−１） − ＭｎＮ（Ｎ）      ・・・数式２
【００１４】
この算出した変化値ΔＴＭｎ（Ｎ）に、任意の係数である追従係数ｆｋを乗算して、追従値Ｆ（Ｎ）を算出（下記数式３）する。（ＳＴＥＰ４）
Ｆ（Ｎ） ＝ ΔＴＭｎ（Ｎ） × ｆｋ      ・・・数式３
【００１５】
以上のＳＴＥＰ４までは、先の出願における２値化閾値決定方法と同等である。
次に、ＳＴＥＰ４で算出した追従値Ｆ（Ｎ）と平均値演算部２１において算出した着目画素（Ｎ）における平均濃度値Ｍｎ（Ｎ）、並びに予め加算値設定保持部に格納されている加算値Ｓｋを加算して、着目画素（Ｎ）における閾値Ｔｈ（Ｎ）を算出（下記数式４）する。（ＳＴＥＰ５）
Ｔｈ（Ｎ） ＝ Ｆ（Ｎ） ＋ Ｍｎ（Ｎ） ＋ Ｓｋ      ・・・数式４
【００１６】
算出した閾値Ｔｈ（Ｎ）は、２値化処理部３に出力されて、着目画素（Ｎ）における画像データの２値化処理に供される。同時に、閾値Ｔｈ（Ｎ）は閾値演算部２の閾値保持部２５に格納され、続く着目画素（Ｎ＋１）における閾値の算出に利用される。
算出した閾値Ｔｈ（Ｎ）を２値化処理部３に出力すると、ＳＴＥＰ６において続く着目画素、即ち読み込むべき画像があるか否かを判断し、続く画像がある場合はＳＴＥＰ１に復帰して閾値決定処理を行い、続く画像がない場合には、閾値決定処理を終了する。
【００１７】
この２値化閾値決定方法によれば、着目画素の閾値を決定する場合に、この着目画素とその周辺画素の画像データの平均濃度値と、着目画素に隣接する直前画素における閾値との差を変化値として算出するようにしたので、画像データ（黒データ）の存在により閾値の変化量が大きくなるという影響を低減することができ、下地の濃度の変化のみに追従させ、画像データの抽出を良好に行うことができる。
即ち、下地部分から画像領域に移る部分であっても、その濃度変化値が、着目画素の周辺の平均濃度値と直前画素（即ち下地部分）における閾値の差を求めて、さらにこの変化値に任意の係数である追従係数を適正な値に設定して乗算することにより、閾値の変化分を小さくすることができる。
この追従係数ｆｋは、０＜ｆｋ≦１の任意の数値で、図３に示すように、追従係数ｆｋを１に近い値に設定して追従値Ｆ（Ｎ）を大きくすることにより、閾値Ｔｈの変化量を小さくすることができ、画像データが現れることにより平均値濃度Ｍｎの変化が大きくなっても、閾値Ｔｈの変化量を抑えることができ、閾値を原稿の下地濃度のみに追従させることができる。
また、この追従係数ｆｋを適正に設定することにより、閾値を平均値濃度Ｍｎの変化に追従させ、これにより例えば細線が密となるような画像データ領域においても良好に２値化することができる。
即ち、追従係数ｆｋを０に近い値に設定すると追従値Ｆ（Ｎ）は小さくなって、算出される閾値Ｔｈ（Ｎ）は平均値濃度Ｍｎに近い値となり、これによりその変化に追従することとなる。従って、原稿の画像が白と黒のデータが狭い範囲で多数存在するような場合は、追従係数を１に近い値に設定し、逆の場合は０に近い値に設定することにより、画像データに応じた閾値Ｔｈの変化量を適宜設定することができる。
【００１８】
更に本発明の２値化閾値決定方法においては、予め設定した所定の加算値Ｓｋを加算することにより、各画素毎に決定した動的閾値を増減することにより、抽出すべき画像がない背景部分で且つ下地濃度が抽出すべき画像と近似した濃度まで変化する箇所であっても、不要な画像データを出力してノイズを発生することがない。
即ち、図４の場合は、抽出すべきではない部分を除去するため、加算値Ｓｋを負の値（その絶対値は図に示すａ）として設定，加算し、閾値を「黒」方向にシフトする。これにより、抽出すべき画像だけを読み取り、ノイズを除去することが出来る。逆に、画像がかすれる等、抽出すべき画像部の画素数が少ない場合は、加算値Ｓｋを正の値として設定，加算し、閾値を「白」方向にシフトする。これにより、抽出すべき画像部の画素数を増加させることが出来る。
この加算値Ｓｋは、上記数式４で算出されるＴｈ（Ｎ）が
濃度最小値≦Ｔｈ（Ｎ）≦濃度最大値
を満足させる範囲において、予め下地濃度に応じてその値を設定しておき、操作者が読み取るべき原稿の画像状態や下地の濃度を確認して、追従係数ｆｋと同様に、適宜加算値設定保持部２６を操作して選択，決定するよう構成する。
【００１９】
以上の実施例においては、操作者が予め選択，決定した加算値Ｓｋを原稿の読み取り範囲全域に対して一定の値として加算するよう構成しているが、例えば、青焼きコピー図面の如く、その全域にわたって下地濃度にムラのある原稿、即ち副走査方向（原稿の搬送方向）について下地濃度が大局的に変化するような場合には、加算値Ｓｋを一定値として加算すると、下地濃度の変化具合に依存して抽出すべき画像でない不要部分をノイズとして発生させたり、逆に抽出すべき画像部の画素数が少なくなり、画像がかすれてしまうといった不具合を生じることとなる。
この不具合を解決するために、本発明の第２実施例においては、上記加算値Ｓｋを原稿の副走査方向についての濃度変化に追従させて変化するよう構成した。
【００２０】
図５は、本発明の第２実施例を示す閾値演算部２の構成を示す図で、上述の第１実施例と同等な構成については同一符号をもって示されている。
この第２実施例において、２７はラインバッファ１２より２値化すべき着目画素（Ｎ）が含まれる１ライン分の画像データＬＩＮＥＩＭＧＤ（Ｎ）を読み出してその平均値を演算する平均濃度値演算部、２８は２値化すべき着目画素（Ｎ）が含まれる副走査方向についての直前のラインにおける平均濃度値を格納，保持する平均濃度値保持部、２９は２値化すべき着目画素（Ｎ）が含まれるラインにおける加算値Ｓｋ＿Ｌｉｎｅ（Ｎ）を算出する加算値演算部である。
なお、この第２実施例においても、原稿の下地濃度の変化に対する閾値Ｔｈ（Ｎ）の変化（追従）の度合いを決める追従係数ｆｋおよび固定加算値Ｓｋは、上述の第１実施例と同様に予め操作者により選択，設定されているものとする。
【００２１】
次に図６に基づいて、本発明の第２実施例における閾値決定方法を説明する。この第２実施例においても、閾値Ｔｈ（Ｎ）を算出する際の処理方法について、上述の第１実施例と同等な部分については、図２に示す処理方法と同一の符号をもって示されている。
本発明の第２実施例における閾値決定方法においては、２値化すべき着目画素（Ｎ）の閾値を算出する前に、この着目画素（Ｎ）が含まれる１ライン（即ち主走査方向の画素データ列）における平均濃度値を算出すると共に、この算出した平均濃度値とその直前ラインにおける平均濃度値とに基づいて、副走査方向の下地濃度変化に応じた加算値Ｓｋ＿Ｌｉｎｅ（Ｎ）を算出するよう構成した。
即ち、閾値演算部２において閾値Ｔｈを算出する前に、平均値演算部２７は２値化すべき着目画素（Ｎ）が含まれる１ライン分の画像データＬＩＮＥＩＭＧＤ（Ｎ）をラインバッファ１２より読み出し（ＳＴＥＰ１１）、これらｎ個のデータより読み取りラインにおける平均濃度Ｌｉｎｅ＿Ａｖ（Ｎ）を下記数式５により算出する。（ＳＴＥＰ１２）
Line_Av(N) ＝ Σ（LINEIMGD(N)） ／ ｎ      ・・・数式５
【００２２】
次に、加算値演算部２９において、上記平均濃度値演算部２７により算出したＬｉｎｅ＿Ａｖ（Ｎ）と平均濃度値保持部２８に格納保持されている直前ラインの平均濃度Ｌｉｎｅ＿Ａｖ（Ｎ−１）（読み取りラインが第１ライン（Ｎ＝１）の場合、即ち初期状態においては、Ｌｉｎｅ＿Ａｖ（Ｎ）＝Ｌｉｎｅ＿Ａｖ（Ｎ−１）とする（Ｎ＝Ｎ−１））より、当該１ラインにおける平均濃度の副走査方向の変化度を示す値を算出し、これに予め設定されている追従係数ｆｋを乗算して副走査濃度追従値を算出し、更に固定加算値Ｓｋを加算して、副走査方向の平均濃度の変化度に応じた加算値Ｓｋ＿Ｌｉｎｅ（Ｎ）を次式により算出する。（ＳＴＥＰ１３）
Sk_Line(N)＝｛Line_Av(N)−Line_Av(N-1)｝×fk＋Sk      ・・・数式６
また、当該ラインにおける加算値Ｓｋ＿Ｌｉｎｅ（Ｎ）を算出するとともに、平均濃度値保持部２８の値をＳＴＥＰ１２により算出した平均濃度値Ｌｉｎｅ＿Ａｖ（Ｎ）に更新してこれをＬｉｎｅ＿Ａｖ（Ｎ−１）とし、着目画素（Ｎ）の２値化閾値決定動作（ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ５）に移行する。このＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ５の２値化閾値決定動作については、上述した第１実施例と同様であるので説明は省略するが、この第２実施例においては、加算値としてＳＴＥＰ１３により算出したＳｋ＿Ｌｉｎｅ（Ｎ）を用いるので、ＳＴＥＰ５においては次式により閾値を算出することとなる。
Th(N) = F(N) + Mn(N) + Sk_Line(N)      ・・・数式７
【００２３】
２値化閾値決定動作において、着目画素における閾値を算出する（ＳＴＥＰ５）と、ＳＴＥＰ１４に移行して１ライン分の２値化閾値決定動作が完了したか否かの検出を行う。
ここで、当該１ラインにおいて続く読み取るべき着目画素があると判断した場合は、ＳＴＥＰ１に復帰して次の画素についての２値化閾値決定動作を行う。また、読み取るべき着目画素がないと判断した場合は、ＳＴＥＰ１５に移行して続くラインがあるか否かの検出を行う。
ＳＴＥＰ１５において続くラインデータが存在すると判断した場合は、ＳＴＥＰ１１に復帰して、次の１ライン分のデータをラインバッファ１２より読み込み、当該ラインにおける加算値Ｓｋ＿Ｌｉｎｅ（Ｎ）の算出と２値化閾値決定動作を行う。
また、ＳＴＥＰ１５において続くラインデータがないと判断した場合は、２値化閾値決定動作を終了する。
【００２４】
以上のように、本発明の第２実施例に関わる２値化閾値決定方法においては、各読み取りライン毎の平均濃度の変化率、即ち原稿の副走査方向についての濃度変化に追従させて加算値を変化するよう構成したので、副走査方向について下地濃度が大局的に変化するような場合であってもノイズの発生或いは抽出画素数の減少等を生じることがない。
また、上述の本発明の第２実施例においては、副走査濃度追従値を算出する際に、主走査方向の濃度変化追従に関わる追従係数ｆｋを用いた例を説明したが、副走査方向の追従係数を主走査方向の追従係数とは別に設定するよう構成しても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明の２値化閾値決定方法においては、２値化すべき着目画素（Ｎ）およびその周辺画素における画像データより、着目画素（Ｎ）における平均濃度値を算出し、この平均濃度値と２値化すべき着目画素（Ｎ）の直前画素（Ｎ−１）における閾値の差を求めてこれを変化値とし、この変化値に基づいて着目画素（Ｎ）における閾値の変化度を示す追従値を算出し、この追従値と平均濃度を加算し、更に所定の加算値を加算することにより、着目画素（Ｎ）における閾値を求めるようなしたので、これにより正確な２値化を行うことができるとともに、抽出すべき画像がない背景部分で且つ下地の濃度が抽出すべき画像と近似した濃度にまで変化する箇所であってもノイズを生じないよう閾値を決定することができるという効果を奏する。
また、加算値を、２値化すべき着目画素（Ｎ）を含む主走査方向の画素データ列における平均濃度と、その直前の主走査方向の画素データ列における平均濃度の差を求め、これに基づいて副走査方向の平均濃度の変化度を示す副走査濃度追従値を算出し、この算出した副走査濃度追従値と予め設定される固定加算値とを加算するよう構成したので、副走査方向について下地濃度が大局的に変化するような場合であってもノイズの発生或いは抽出画素数の減少等を生じることがないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の閾値決定方法を行う閾値演算部の構成を示す図である。
【図２】本発明の閾値決定方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の閾値決定方法における閾値，平均濃度値，追従値，変化値を示す図である。
【図４】本発明の閾値決定方法により得られる閾値を示す図である。
【図５】本発明の第２実施例の閾値決定方法を行う閾値演算部の構成を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例の閾値決定方法を示すフローチャートである。
【図７】画像読み取り装置の構成を示す図である。
【図８】従来の閾値決定方法を示す説明図である。
【図９】従来の閾値決定方法により得られる閾値を示す図である。
【図１０】先の出願の閾値決定方法により得られる閾値を示す図である。
【符号の説明】
１０    イメージセンサ
１１    Ａ／Ｄ変換器
２      閾値演算部
３      ２値化処理部
４      メモリ
５      処理回路
６      原稿
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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