画像処理装置および画像処理プログラム
【課題】文字の線幅に依存することなく、また色背景中の文字や色枠等についても、良好に再現した二値画像を取得することができる画像処理装置を提供する。
【解決手段】境界抽出部１は処理対象画像から濃度境界や色境界などの境界を抽出する。第１距離取得部２は、注目画素から境界までの最短距離を第１距離として取得する。参照領域設定部３は、第１距離取得部２で取得した第１距離に応じた大きさの注目画素を含む参照領域を設定する。例えば第１距離にある境界を跨ぐ大きさの注目画素を設定する。二値化部４は、処理対象画像から参照領域設定部３で設定した参照領域の画素値を読み出し、その画素値の平均値を閾値として注目画素を二値化する。
【解決手段】境界抽出部１は処理対象画像から濃度境界や色境界などの境界を抽出する。第１距離取得部２は、注目画素から境界までの最短距離を第１距離として取得する。参照領域設定部３は、第１距離取得部２で取得した第１距離に応じた大きさの注目画素を含む参照領域を設定する。例えば第１距離にある境界を跨ぐ大きさの注目画素を設定する。二値化部４は、処理対象画像から参照領域設定部３で設定した参照領域の画素値を読み出し、その画素値の平均値を閾値として注目画素を二値化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置および画像処理プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、カラー画像や多値画像を二値画像に変換することが行われている。二値化の一般的な方法として、固定閾値を用いた二値化方法がある。例えば特許文献１では、２つの固定閾値とともに文字境界を検出して文字領域の判定を行っている。この固定閾値を用いた方法では、例えば色背景中に文字が描かれていると、背景が反映されないか、あるいは背景と文字が区別できなくなる。
【０００３】
別の方法として、注目画素を含み、予め決められた大きさの参照領域を設定し、その参照領域の画素の平均値に従って閾値を設定し、この閾値を用いて注目画素を二値化する浮動二値化法がある。この方法では、例えば色背景中に文字が描かれている場合、色背景の輪郭が残るとともに文字が現れ、従って色背景が存在することも、その中の文字も二値画像に反映されることになる。
【０００４】
例えば画像読取装置等によって読み取った多値画像を浮動二値化法により二値化すると、読取の際の雑音成分やぼけなどによって、つぶれが発生してしまう場合がある。このつぶれは、参照領域の大きさをこれまでよりも小さくすることで解消されるが、今度は太線部分で線の内部が抜けてしまう現象が発生する場合がある。また、太線部分の内部抜けを防ぐために、内部抜けが生じていた場合よりも参照領域の大きさを大きくすると、上述の例えば色背景中に文字が描かれている場合に、色背景の枠線が相対的に太くなってしまう。これらは画像読取装置で読み取った画像に限らず、非可逆圧縮された画像を復元した場合や、各種のフィルタリング処理が施された画像などでも生じる。そのため、細かな文字がつぶれずに、太線や太文字についても内部抜けが生じないように二値化することが望まれている。
【０００５】
特許文献２は画像中の目標像と背景とを分離するものであり、一種の二値化と言える。この特許文献２では、注目画素について周囲方向に濃度勾配方向を求め、その濃度勾配方向から濃度の境界の有無を判定し、周囲方向に境界が存在していれば、その注目画素は目標であると判定している。この技術では、細かい文字のように細線が入り組んだ構造の場合には境界の判定が行えず、抽出されない場合がある。また、色背景中に文字が存在する場合では、色背景と文字が区別されない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１９１４００号公報
【特許文献２】特開平２−２１７９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、文字の線幅に依存することなく、また色背景中の文字や色枠等についても、良好に再現した二値画像を取得することができる画像処理装置および画像処理プログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願請求項１に記載の発明は、処理対象画像から境界を抽出する境界抽出手段と、注目画素から境界までの距離を第１距離として取得する第１距離取得手段と、前記第１距離取得手段で取得した前記第１距離に応じた大きさの前記注目画素を含む参照領域を設定する参照領域設定手段と、前記参照領域設定手段で設定された参照領域の画素値を用いて前記注目画素の二値化を行う二値化手段を有することを特徴とする画像処理装置である。
【０００９】
本願請求項２に記載の発明は、本願請求項１に記載の発明の構成に、さらに、前記第１距離取得手段が前記第１距離を取得する際に検出した境界を第１境界とし、前記注目画素から前記第１境界への方向に次の境界を第２境界として検出して前記注目画素から前記第２境界までの距離を第２距離として取得する第２距離取得手段を有し、前記参照領域設定手段は、前記第１距離より大きく前記第２距離より小さい参照領域を設定することを特徴とする画像処理装置である。
【００１０】
本願請求項３に記載の発明は、本願請求項１または請求項２に記載の発明の構成に、さらに、前記第１距離取得手段が前記第１距離を取得する際に検出した境界を第１境界とし、前記注目画素から前記第１境界とは異なる方向に存在する境界を他方向境界として検出する他方向境界検出手段を有し、前記参照領域設定手段は、前記注目画素から前記第１境界への方向とは異なる方向については前記他方向境界検出手段で検出した他方向境界を含まないように前記参照領域を設定することを特徴とする画像処理装置である。
【００１１】
本願請求項４に記載の発明は、本願請求項３に記載の発明の構成に、さらに、前記第１境界及び他方向境界における前記注目画素の色との変化方向を検出する変化方向検出手段と、前記第１境界における変化方向と前記他方向境界における変化方向の組み合わせを判定する組み合わせ判定手段を有し、前記参照領域設定手段は、前記組み合わせ判定手段による判定結果を用いて参照領域を設定することを特徴とする画像処理装置である。
【００１２】
本願請求項５に記載の発明は、本願請求項２に記載の発明における前記二値化手段が、参照領域の画素に対して重み付けした平均値に従って閾値を設定して前記注目画素の二値化を行うものであって、前記第１境界と前記第２境界に挟まれた領域の画素の重みを他の画素よりも大きくすることを特徴とする画像処理装置である。
【００１３】
本願請求項６に記載の発明は、本願請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発明における前記二値化手段が、参照領域の画素に対して重み付けした平均値に従って閾値を設定して前記注目画素の二値化を行うものであって、境界となる画素に対する重みを他の画素よりも小さくすることを特徴とする画像処理装置である。
【００１４】
本願請求項７に記載の発明は、本願請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明における前記二値化手段が、参照領域のうち境界以外の画素から算出した平均値に従って閾値を設定して前記注目画素の二値化を行うことを特徴とする画像処理装置である。
【００１５】
本願請求項８に記載の発明は、本願請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発明における前記参照領域設定手段が、前記第１距離取得手段で取得した前記第１距離が予め決められた値よりも大きい場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定することを特徴とする画像処理装置である。
【００１６】
本願請求項９に記載の発明は、本願請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発明における前記二値化手段が、前記第１距離取得手段で取得した前記第１距離が予め決められた値よりも大きい場合には、前記注目画素の二値化結果として予め決められた値を出力することを特徴とする画像処理装置である。
【００１７】
本願請求項１０に記載の発明は、本願請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発明における前記参照領域設定手段が、前記注目画素が境界の画素である場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定することを特徴とする画像処理装置である。
【００１８】
本願請求項１１に記載の発明は、コンピュータに、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の画像処理装置の機能を実行させるものであることを特徴とする画像処理プログラムである。
【発明の効果】
【００１９】
本願請求項１に記載の発明によれば、文字の線幅に依存することなく、また色背景中の文字や色枠等についても、良好に再現した二値画像を取得することができる。
【００２０】
本願請求項２に記載の発明によれば、注目画素から最短距離に位置する境界の外側に他の境界が存在する場合にも、高品質な二値画像を取得することができる。
【００２１】
本願請求項３に記載の発明によれば、注目画素から最短距離に位置する境界以外の方向にも境界が存在する場合にも、高品質な二値画像を取得することができる。
【００２２】
本願請求項４に記載の発明によれば、色背景中に文字が存在する場合でも、文字を均一に再現しつつ、色背景の内部を均一に再現することができる。
【００２３】
本願請求項５に記載の発明によれば、注目画素から最短距離に位置する境界の外側に他の境界が存在し、かつ二つの境界が接近している場合でも、高品質な二値画像を取得することができる。
【００２４】
本願請求項６に記載の発明によれば、境界付近に存在する雑音成分の影響を低減した二値画像を取得することができる。
【００２５】
本願に請求項７記載の発明によれば、境界付近に存在する雑音成分に影響されることなく、二値画像を取得することができる。
【００２６】
本願請求項８に記載の発明によれば、境界が周囲に存在しない場合についても対応することができる。
【００２７】
本願請求項９に記載の発明によれば、境界が周囲に存在しない場合についての処理を簡素化することができる。
【００２８】
本願請求項１０に記載の発明によれば、注目画素が境界の画素である場合についても不具合を発生せずに二値画像を取得することができる。
【００２９】
本願請求項１１に記載の発明によれば、本願請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の発明の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における動作の一例を示す流れ図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の動作の一例における具体例の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の動作の一例における参照領域の設定方法の具体例の説明図である。
【図５】第１距離の取得方法の別の例と参照領域の設定の一例の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の動作の一例における参照領域の設定方法の別の具体例の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における動作の一例を示す流れ図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の動作の一例における具体例の説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における動作の一例を示す流れ図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態の動作の一例における具体例の説明図である。
【図１３】本発明の各実施の形態で説明した機能をコンピュータプログラムで実現した場合におけるコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体とコンピュータの一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。図中、１は境界抽出部、２は第１距離取得部、３は参照領域設定部、４は二値化部である。境界抽出部１は、処理対象画像から濃度境界や色境界などの境界を抽出する。境界の抽出方法としては従来から用いられている方法を使用すればよい。境界の抽出は、予め処理対象画像全体に対して行っておいてもよいし、注目画素を含む予め決めておいた領域に対して逐次行ってもよい。
【００３２】
第１距離取得部２は、注目画素から境界までの距離（最短距離）を第１距離として取得する。第１距離の取得方法についても種々の方法が公知となっており、いずれの方法を用いてもよい。例えば、注目画素から画像の上下左右の４方向、あるいはさらに斜め方向を含む８方向に境界を探索してもよいし、注目画素を囲む画素領域を、その画素領域に境界が含まれるまで順次大きくしてゆく方法など、種々の方法を適用してよい。
【００３３】
参照領域設定部３は、第１距離取得部２で取得した第１距離に応じて参照領域の大きさを決定し、注目画素を含む参照領域を設定する。その際に、参照領域は境界を含む領域として設定する。後述するが、参照領域は注目画素を中心とする場合に限られず、また、非対称の形状であってもよい。なお、注目画素が境界の画素である場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定するとよい。また、第１距離取得部２で取得した第１距離が予め決められた値よりも大きい場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定するように構成してもよい。あるいは、二値化部４に第１距離が予め決められた値よりも大きい旨を通知するように構成してもよい。
【００３４】
二値化部４は、処理対象画像から参照領域設定部３で設定された参照領域の画素値を読み出し、その画素値を用いて注目画素の二値化を行う。例えば、参照領域の画素値の平均値、あるいは画素値に重み付けを行った平均値を算出し、その平均値に従って閾値を設定し、この閾値を用いて注目画素を二値化すればよい。平均値を算出する際には、境界の画素を除いて、境界以外の画素の値から平均値を算出するとよい。また、重み付けした平均値を算出する際には、境界の画素の重みを他の画素よりも小さくして算出するとよい。なお、参照領域設定部３から第１距離が予め決められた値よりも大きい旨が通知される構成では、その通知を受け取った場合に、注目画素の二値化結果として予め決められた値を出力するように構成するとよい。
【００３５】
図２は、本発明の第１の実施の形態における動作の一例を示す流れ図、図３は、本発明の第１の実施の形態の動作の一例における具体例の説明図である。図３（Ａ）には処理対象画像の一部を示しており、斜線を施した画素と斜線を施していない画素とは濃度や色が異なることを示している。
【００３６】
Ｓ１１において、境界抽出部１は処理対象画像から濃度境界や色境界などの境界を抽出する。図３（Ａ）に示した処理対象画像から境界を抽出した結果を図３（Ｂ）に示しており、斜線を施した画素が境界として抽出された画素である。
【００３７】
Ｓ１２において、第１距離取得部２は、注目画素から境界までの最短距離を第１距離として取得する。図３（Ｃ）において斜線を交差させて示した画素を注目画素とすると、境界として抽出された斜線を施した画素までの最短距離は１画素となる。
【００３８】
Ｓ１３において、参照領域設定部３は、Ｓ１２で第１距離取得部２により取得した第１距離に応じて、注目画素を含む参照領域を設定する。図３（Ｄ）においては、Ｓ１２で取得した第１距離が１画素であったので、境界の画素を含むように１画素を加算し、注目画素を囲む２画素の領域として５×５画素の参照領域を設定した例を示しており、設定された参照領域を太線により示している。なお、注目画素が境界の画素である場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定する。
【００３９】
Ｓ１４において、二値化部４は、処理対象画像からＳ１３で参照領域設定部３により設定された参照領域の画素値を読み出し、その画素値の平均値や重み付き平均値を算出して閾値とし、その閾値を用いて注目画素の二値化を行う。平均値を算出する際には、境界の画素を除いた画素の値を用いて平均値を算出するとよい。また、重み付けを行う場合には、境界の画素については他の画素よりも重みを小さく設定して重み付き平均値を算出するとよい。それぞれの画素を注目画素として二値化した結果を図３（Ｅ）に示している。
【００４０】
図４は、本発明の第１の実施の形態の動作の一例における参照領域の設定方法の具体例の説明図である。図２のＳ１３において設定する参照領域についてさらに説明する。図４（Ａ）には、太線部分と細線部分における色濃度の変化の一例を示している。破線によって原稿上の色濃度の変化を示している。例えば、このような太線と細線が描かれた画像を画像読取装置で読み取ると、読取の際の劣化により境界部分での読取誤差などによって例えば実線で示した色濃度の変化となる。さらに、非可逆の圧縮を行って伸張すると、圧縮の際に欠落した情報、例えば高周波成分の欠落により雑音成分が重畳され、例えば細線で示した色濃度の変化となる場合がある。
【００４１】
実線あるいは細線で示した色濃度の変化を参照すると、太線部分では境界での濃度変化に劣化が存在するものの、濃度差は確保されている。この場合に設定する参照領域の大きさを図４（Ｂ）に示す大きさとする。一方、細線部分では各線の隙間では濃度差が確保されていない。そのため、図４（Ｂ）に示す大きさの参照領域を設定すると、濃度差が確保されていない隙間部や隣の線の画素までが含まれて細線部分全体として太線であるかのように処理され、隙間部がつぶれる要因となる。上述の構成では、境界までの距離に応じた参照領域を設定するので、例えば図４（Ｃ）に示す大きさの参照領域が設定される。これにより、線の部分と隙間の部分を含む参照領域の画素に従って二値化される。この場合、参照領域内では線の部分と隙間での濃度差が確保されていないが、線の部分と線以外の部分が存在している状態での閾値が設定されるので、二値化結果はそれぞれの部分が反映されることになる。
【００４２】
図５は、第１距離の取得方法の別の例と参照領域の設定の一例の説明図である。第１距離取得部２が第１距離を取得する方法として、注目画素からいくつかの方向に境界を探索する方法がある。別の方法として、図５に示す方法では、注目画素を囲む画素領域を、その画素領域に境界が含まれるまで順次大きくしてゆく方法を示している。なお、注目画素を黒く塗りつぶして示しており、第１距離を取得する際の画素領域には斜線を付して示している。
【００４３】
図５（Ａ）では、注目画素を囲む８画素あるいは注目画素を含む９画素の領域を参照し、この領域に境界の画素が存在するか否かを判定する。１画素でも境界の画素が存在していれば、第１距離取得部２はその旨を参照領域設定部３に伝え、参照領域設定部３は例えば図５（Ａ）の領域を含む図５（Ｂ）に示す大きさの参照領域を設定する。
【００４４】
図５（Ａ）に示した領域に境界の画素が存在しない場合には、その領域を囲む図５（Ｃ）に示す領域を参照し、この領域に境界の画素が存在するか否かを判定する。１画素でも境界の画素が存在していれば、第１距離取得部２はその旨を参照領域設定部３に伝え、参照領域設定部３は例えば図５（Ｃ）の領域を含む図５（Ｄ）に示す大きさの参照領域を設定する。
【００４５】
図５（Ｃ）に示した領域にも境界の画素が存在しない場合には、その領域を囲む図５（Ｅ）に示す領域を参照し、この領域に境界の画素が存在するか否かを判定する。１画素でも境界の画素が存在していれば、参照領域設定部３は例えば図５（Ｆ）に示す大きさの参照領域を設定する。このようにして、順に領域を変更しながら境界の画素の存在を判定してゆき、存在していた領域に対応する大きさの参照領域を設定すればよい。この方法でも、注目画素からの最短距離に応じた参照領域が設定される。
【００４６】
図６は、本発明の第１の実施の形態の動作の一例における参照領域の設定方法の別の具体例の説明図である。図６（Ａ）に示す例では、斜線を付した着色領域が存在する。この着色領域中の×印が注目画素である。この注目画素から境界までの第１距離を両矢印で示しているが、この第１距離が予め決められた値よりも大きい場合を示している。このような場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定するとよい。図６（Ａ）では矩形により設定された参照領域を示している。
【００４７】
境界を含む参照領域を設定することにより、例えば着色領域については内部の画素まで背景とは異なる値、例えば背景を０とすれば着色領域の内部は１に二値化される。図６（Ａ）で示した例では着色領域に文字「Ａ」が存在するため、文字「Ａ」を境界として含む参照領域が設定された場合には着色領域の画素の二値化結果は０となる。着色領域をどのように二値化するかにもよるが、着色領域の二値化結果としては、例えば図６（Ｂ）に示すように文字は二値化結果に残し、着色領域については、着色領域が存在していることを示す意味でその外郭を二値化結果に反映させるとよい。この外郭としてどの程度の画素数を残すかによって、第１の距離に対して予め決めておく値を設定しておけばよい。なお、この予め決めておく値は、太い文字について中抜けを生じない値としておくことが望ましい。
【００４８】
図６（Ｂ）を参照すると、着色領域のうち第１距離が予め決められた値よりも大きい画素については、二値化により背景部分の値に変換されている。このことから、第１距離が予め決められた値よりも大きい場合には、二値化部４は着色領域の画素であっても背景について出力する値を出力すればよい。
【００４９】
図６（Ｃ）には参照領域の大きさを固定した場合を示しており、文字「Ａ」につぶれが見られる。また、図６（Ｄ）には参照領域の大きさを図６（Ｃ）の場合よりも小さい大きさで固定した場合を示しており、この場合には文字「Ａ」が白抜けしている。上述の第１の実施の形態により二値化すれば、文字のつぶれや白抜けが生じずに図６（Ｂ）に示す二値化結果が得られる。
【００５０】
図７は、本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。図中、５は第２距離取得部、６は他方向境界検出部である。上述の第１の実施の形態と異なる部分について主に説明してゆく。この第２の実施の形態では、上述の第１の実施の形態の構成に、さらに第２距離取得部５、他方向境界検出部６を有している。なお、このうちいずれかを有する構成であってもよい。
【００５１】
第２距離取得部５は、第１距離取得部２が第１距離を取得する際に検出した境界を第１境界とし、注目画素から第１境界への方向に次の境界を第２境界として検出して、注目画素から第２境界までの距離を第２距離として取得する。
【００５２】
他方向境界検出部６は、注目画素から上述の第１境界とは異なる方向に存在する境界を他方向境界として検出する。
【００５３】
参照領域設定部３は、上述の第１の実施の形態では第１距離より大きい参照領域を設定したが、この第２の実施の形態において第２距離取得部５を有する構成では、上限として第２距離取得部５で取得した第２距離を用い、第１距離より大きく第２距離より小さい参照領域を設定する。また、他方向境界検出部６を有する構成では、注目画素から前記第１境界への方向とは異なる方向については、他方向境界検出部６で検出した他方向境界を含まないように、参照領域を設定する。第２距離取得部５と他方向境界検出部６を有する構成では、これらを組み合わせた参照領域を設定することになる。
【００５４】
二値化部４は、上述の第１の実施の形態で説明したとおり、参照領域の画素値を用いて注目画素の二値化を行う。参照領域の画素に対して重み付けした平均値に従って閾値を設定して注目画素の二値化を行う場合には、その重みとして、第１境界と第２境界に挟まれた領域の画素の重みを他の画素よりも大きくする。もちろん、境界の画素について他の画素よりも重みを小さくし、あるいは境界の画素を用いずに平均値を算出してもよいことは上述の通りである。
【００５５】
図８は、本発明の第２の実施の形態における動作の一例を示す流れ図である。ここでは第２距離取得部５と他方向境界検出部６をともに有する構成として説明する。Ｓ２１において、境界抽出部１は処理対象画像から濃度境界や色境界などの境界を抽出する。Ｓ２２において、第１距離取得部２は、注目画素から境界までの最短距離を第１距離として取得する。なお、第１距離を取得する際に検出した境界を第１境界とする。Ｓ２１およびＳ２２の処理は上述の第１の実施の形態で説明したとおりである。
【００５６】
Ｓ２３において、第２距離取得部５は、注目画素から第１境界への方向に、第１境界の次の境界を探索して、見つけた境界を第２境界とし、注目画素から第２境界までの距離を第２距離として取得する。
【００５７】
Ｓ２４において、他方向境界検出部６は、注目画素から第１境界とは異なる方向に存在する境界を他方向境界として検出する。第１境界とは異なる方向として、複数の方向について他方向境界を検出するとよい。
【００５８】
Ｓ２５において、参照領域設定部３は、Ｓ２２で取得した第１距離より大きくＳ２３で取得した第２距離より小さい大きさの参照領域を設定する。設定した参照領域に、Ｓ２４で検出した他方向境界が含まれる場合には、その他方向境界を含まないように参照領域を変更する。あるいは、第１境界への方向についてはＳ２２で取得した第１距離より大きくＳ２３で取得した第２距離より小さい大きさとするとともに、他の方向については他方向境界を含まない大きさの参照領域を設定してもよい。
【００５９】
Ｓ２６において、二値化部４は、処理対象画像からＳ２５で参照領域設定部３により設定された参照領域の画素値を読み出し、ここでは画素値の重み付き平均値を算出して閾値とし、その閾値を用いて注目画素の二値化を行う。重みは、第１境界と第２境界に挟まれた領域の画素の重みを他の画素よりも大きくし、境界の画素について他の画素よりも重みを小さくする。境界の画素については、重みを０とし、あるいは使用しないようにしてもよい。
【００６０】
処理対象画像におけるそれぞれの画素を順に注目画素として上述の処理によって二値化することにより、二値画像が得られる。
【００６１】
図９は、本発明の第２の実施の形態の動作の一例における具体例の説明図である。図９（Ａ）には文字「Ｈ」が描かれており、×印が注目画素である。この例では、図中に上と記載した方向に注目画素から最短距離となる境界が存在しており、この境界が第１境界となり、この境界までの距離が第１距離となる。Ｓ２３では、注目画素から第１境界への方向に、次の境界を探索して第２境界とする。この例では、文字線の注目画素側の境界が第１境界、反対側の境界が第２境界となる。
【００６２】
一方、Ｓ２４では注目画素から第１境界とは異なる方向に境界を探す。図中の左と右に文字「Ｈ」の線が存在することから、この境界が他方向境界として検出される。
【００６３】
Ｓ２５では、Ｓ２２で取得した第１距離、Ｓ２３で取得した第２距離、Ｓ２４で検出した他方向境界を用いて参照領域を設定する。注目画素から図中の上方向については、第１距離より大きく第２距離より小さい範囲で参照領域を設定する。他の方向については、他方向境界を含まない大きさで参照領域を設定する。なお、図中の下方向には他方向境界が見つからないが、この場合には予め決めておいた大きさ、あるいは反対方向である図中の上方向と同じ大きさとすればよい。設定された参照領域の一例を図中に太線の矩形で示している。
【００６４】
Ｓ２５で参照領域が設定されたら、Ｓ２６において、参照領域内の画素の値を用いて閾値を算出し、その閾値を用いて注目画素の値を二値化する。この例では、閾値を算出する際にそれぞれの画素に重み付けを行って平均値を算出する。図９（Ｂ）には図９（Ａ）に示した参照領域の一例を示している。この参照領域には、第１境界と第２境界に挟まれた領域ａと、第１境界の領域ｃと、それ以外の領域ｂがある。平均値を算出する際の重みとして、領域ａの重みをＷａ、領域ｂの重みをＷｂ、領域ｃの重みをＷｃとすると、Ｗａ＞Ｗｂ＞Ｗｃとなるように設定する。なお、第１境界の領域ｃに対する重みＷｃは０としてもよい。注目画素が存在する領域ｂと第１境界を挟んだ領域ａとは、濃度や色が異なる領域であり、注目画素とは異なる濃度や色の領域について重み付けして平均値を算出し，閾値として使用することで、濃度や色の違いが二値化結果に反映されることになる。
【００６５】
なお、参照領域を第２距離よりも小さくしているので、注目画素から第２境界よりも遠い画素の値に影響されることはない。また、他方向境界を含まないようにしているので、他方向の境界で隔てられた濃度や色が異なる画素の影響を受けない。例えば上述の図４（Ａ）に示した細線部分においても、線内の画素であれば隣接する隙間領域までしか参照せず、隙間の領域の画素であれば隣接する線内の画素までしか参照しないので、線と隙間の濃度差あるいは色の差によって二値化される。これにより、細線部分のそれぞれの線が、つぶれることなく二値化された画像に反映されることになる。
【００６６】
図１０は、本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。図中、７は変化方向検出部、８は組み合わせ判定部である。上述の第１及び第２の実施の形態と異なる部分について主に説明してゆく。この第３の実施の形態では、例えば着色背景に文字や他の着色領域が存在する場合などにおいて、文字や他の着色領域を残しながら、着色背景の外郭を生成し、そのほかの部分を抜くように構成している。この第３の実施の形態では、上述の第２の実施の形態において第２距離取得部５及び他方向境界検出部６を有する構成に、さらに変化方向検出部７、組み合わせ判定部８を有している。
【００６７】
変化方向検出部７は、第１距離取得部２で第１距離を取得する際に検出した第１境界及び他方向境界検出部６で検出したそれぞれの他方向境界における注目画素の色との変化方向を検出する。変化方向は、注目画素から境界に向けて濃度や色がどのように変化しているかを示すものである。以下の説明では、一例として、注目画素から境界へ向けて濃度が増加する場合に正の変化方向、濃度が減少する場合に負の変化方向とする。もちろん逆でもよいし、色相や彩度の変化についても含めてもよい。
【００６８】
組み合わせ判定部８は、第１境界における変化方向とそれぞれの他方向境界における変化方向が、どのような組み合わせになっているかを判定する。以下の説明では、一例として第１距離も用い、第１境界への変化方向が負で、かつ、他方向境界への変化方向については正と負が混在し、かつ、第１距離が予め決められた距離以上であるという組み合わせ条件を満たしているか否かを判定することとしている。
【００６９】
参照領域設定部３は、第１距離、第２距離、他方向境界などを用いるとともに、組み合わせ判定部８による判定結果を用いて参照領域を設定する。より具体的には、組み合わせ判定部８により第１境界への変化方向が負で、かつ、他方向境界への変化方向については正と負が混在し、かつ、第１距離が予め決められた距離以上であるという組み合わせ条件を満たしていると判定された場合には、変化方向が正の境界を跨ぎ、そのほかの境界を跨がないように参照領域を設定する。変化方向が正の境界を跨いで設定する方向の参照領域の大きさは、注目画素または境界から予め決められた大きさとするほか、次の境界を跨がない範囲で設定してもよい。組み合わせ条件を満たしていないと判定された場合には、上述の第２の実施の形態で説明した方法により参照領域を設定する。
【００７０】
二値化部４は、例えば上述の第２の実施の形態で説明した重み付き平均値を算出して閾値とし、注目画素を二値化すればよい。組み合わせ判定部８で組み合わせ条件を満たしていると判定して参照領域設定部３が参照領域を設定した場合には、第１境界を参照領域に含めていないので、例えば第１の実施の形態で説明した境界の画素の重みを他の画素の重みよりも小さくし、あるいは境界の画素を用いずに、平均値を算出して閾値とする方法を用いればよい。
【００７１】
図１１は、本発明の第３の実施の形態における動作の一例を示す流れ図である。図中の図８に示した番号についてはすでに説明したので、ここでは概要のみの説明とする。Ｓ２１において、境界抽出部１は処理対象画像から濃度境界や色境界などの境界を抽出する。Ｓ２２において、第１距離取得部２は、注目画素から境界までの最短距離を第１距離として取得する。また、Ｓ２３において、第２距離取得部５は、注目画素から第２境界までの距離を第２距離として取得する。さらに、Ｓ２４において、他方向境界検出部６は、注目画素から第１境界とは異なる方向に存在する境界を他方向境界として検出する。
【００７２】
Ｓ３１において、変化方向検出部７は、Ｓ２２で第１距離取得部２が第１距離を取得する際に検出した第１境界、及び、Ｓ２４で他方向境界検出部６が検出したそれぞれの他方向境界において、注目画素の色との変化方向を検出する。
【００７３】
Ｓ３２において、組み合わせ判定部８は、Ｓ３１で変化方向検出部７が検出した第１境界における変化方向とそれぞれの他方向境界における変化方向の組み合わせが、予め決められた条件を満たしているか否かを判定する。Ｓ３３において、Ｓ３２の判定結果に従って処理を切り替える。
【００７４】
変化方向の組み合わせが予め決められた条件を満たしていると判定された場合には、Ｓ３４において、参照領域設定部３は他方向境界のうち変化方向が正の境界を跨ぎ、そのほかの境界を跨がないように参照領域を設定する。
【００７５】
Ｓ３５において、二値化部４は処理対象画像からＳ３４で参照領域設定部３により設定された参照領域の画素値を読み出し、その画素値の平均値や重み付き平均値を算出して閾値とし、その閾値を用いて注目画素の二値化を行う。平均値を算出する際には、境界の画素を除いた画素の値を用いて平均値を算出するとよい。また、重み付けを行う場合には、境界の画素については他の画素よりも重みを小さく設定して重み付き平均値を算出するとよい。
【００７６】
Ｓ３２で変化方向の組み合わせが予め決められた条件を満たしていないと判定された場合には、第２の実施の形態で説明した参照領域の設定及び二値化の処理を行う。すなわち、概要としてはＳ２５において参照領域設定部３が第１距離より大きく第２距離より小さい大きさであって、他方向境界が含まれない参照領域を設定し、Ｓ２６において、二値化部４は参照領域の画素値を読み出して重み付き平均値を算出し、その重み付き平均値を閾値として用いて注目画素の二値化を行う。この場合の重みは、第２の実施の形態で説明したとおりである。
【００７７】
処理対象画像におけるそれぞれの画素を順に注目画素として上述の処理によって二値化することにより、二値画像が得られる。
【００７８】
図１２は、本発明の第３の実施の形態の動作の一例における具体例の説明図である。図１２（Ａ）には処理対象画像の一例を示しており、白の背景上に着色領域ｐと、その着色領域ｐの中に着色領域ｑが設けられている。背景の濃度に比べて着色領域ｐの濃度が濃く、さらに着色領域ｐの濃度よりも着色領域ｑの濃度が濃いものとする。濃度の違いを斜線の間隔により示している。また、着色領域ｐには文字「ＣＢ」が、着色領域ｑには文字「ＥＤ」が、それぞれ描かれている。これらの文字は、着色領域ｑの濃度よりも濃いものとする。この処理対象画像から境界を抽出すると、着色領域ｐの外縁部、着色領域ｑの外縁部、それぞれの文字の外縁部が抽出される。なお、組み合わせ判定部８において判定する組み合わせ条件は、一例として、第１境界への変化方向が負で、かつ、他方向境界への変化方向については正と負が混在し、かつ、第１距離が予め決められた距離以上であるという条件であるものとする。
【００７９】
まず、一例として点ａが注目画素である場合を考える。点ａから最短距離にある境界（第１境界）は図中の左方向にある着色領域ｐの外縁部であり、第１距離を矢線により示している。また、他方向境界としては図中の上方向及び下方向には着色領域ｐの外縁部が、また図中の右方向には着色領域ｑの外縁部がそれぞれ検出される。
【００８０】
点ａは着色領域ｐ内の点であることから、左方向、上方向、下方向については背景との濃度差から、薄くなる方向の変化方向（負方向とする）が存在し、右方向については着色領域ｐと着色領域ｑとの濃度差から、濃くなる方向の変化方向（正方向とする）が存在している。このような濃度の変化方向を変化方向検出部７で検出する。
【００８１】
組み合わせ判定部８では、上述の組み合わせ条件を満たすか否かを判定する。注目画素ａの第１距離が予め決められた距離よりも小さいとすると、注目画素ａについては組み合わせ条件を満たしていないことになる。この場合、上述の第２の実施の形態に従い、第１境界の方向に第２境界（この例では画像の端になる）を求め、第１距離より大きく第２距離より小さく、他方向境界を含まない参照領域を設定する。設定された参照領域の一例を太線の矩形で示している。
【００８２】
この参照領域には、着色領域ｐと、着色領域ｐよりも濃度が薄い背景の画素が含まれていることから、重み付き平均値を求めると着色領域ｐの濃度よりも低い値となり、この重み付き平均値を閾値として注目画素ａが二値化されることにより、例えば二値のうちの有意側の値（例えば１）となる。
【００８３】
点ｂについても、点ｂから最短距離にある境界（第１境界）は図中の左方向にある着色領域ｐの外縁部であり、第１距離を矢線により示している。また、他方向境界としては図中の上方向及び下方向には着色領域ｐの外縁部が、また図中の右方向には文字「Ｂ」の外縁部がそれぞれ検出される。
【００８４】
点ｂは着色領域ｐ内の点であることから、左方向、上方向、下方向については背景との濃度差から、薄くなる方向の変化方向（負方向とする）が存在し、右方向については文字「Ｂ」との濃度差から、濃くなる方向の変化方向（正方向とする）が存在している。このような濃度の変化方向を変化方向検出部７で検出する。
【００８５】
組み合わせ判定部８では、上述の組み合わせ条件を満たすか否かを判定する。注目画素ｂの第１距離が予め決められた距離以上であるとすると、第１境界の方向（図中の左方向）の変化方向は負であり、他方向境界への方向については、図中の上、下への変化方向が負で、図中の右への変化方向が正であることから、組み合わせ条件を満たす。
【００８６】
この場合、参照領域設定部３は他方向境界のうち変化方向が正の境界を跨ぎ、そのほかの他方向境界を跨がないように参照領域を設定する。この例では、図中の右方向にある文字「Ｂ」の境界を跨ぎ、他の方向の境界を跨がないように参照領域を設定する。設定された参照領域の一例を太線の矩形で示している。
【００８７】
この参照領域には、着色領域ｐと、着色領域ｐよりも濃度が濃い文字「Ｂ」の画素が含まれていることから、平均値あるいは重み付き平均値を求めると着色領域ｐの濃度よりも高い値となり、これを閾値として注目画素ｂが二値化されることにより、例えば二値のうちの無意側の値（例えば０）となる。
【００８８】
点ｃは着色領域ｑ内の点であり、点ｃから最短距離にある境界（第１境界）は図中の左方向にある着色領域ｐと着色領域ｑとの境界であり、第１距離を矢線により示している。また、他方向境界としてはいずれも着色領域ｑと着色領域ｐとの境界がそれぞれ検出される。
【００８９】
点ｃは着色領域ｑ内の点であることから、いずれの方向についても着色領域ｐとの濃度差から、薄くなる方向の変化方向（負方向とする）が存在している。組み合わせ判定部８で上述の組み合わせ条件を満たすか否かを判定すると、他方向境界への変化方向には負方向しか存在せず、また、注目画素ｃの第１距離が予め決められた距離よりも小さいとすると、注目画素ｃについては組み合わせ条件を満たしていない。この場合、上述の第２の実施の形態に従い、第１境界の方向に第２境界（この例では着色領域ｐの外縁部）を求め、第１距離より大きく第２距離より小さく、他方向境界を含まない参照領域を設定する。設定された参照領域の一例を太線の矩形で示している。
【００９０】
この参照領域には、着色領域ｑと、着色領域ｑよりも濃度が薄い着色領域ｐの画素が含まれていることから、重み付き平均値を求めると着色領域ｑの濃度よりも低い値となり、この重み付き平均値を閾値として注目画素ｃが二値化されることにより、例えば二値のうちの有意側の値（例えば１）となる。
【００９１】
点ｄは着色領域ｑ内の点であり、左方向、上方向、下方向については着色領域ｐとの濃度差から、薄くなる方向の変化方向（負方向とする）が存在し、右方向については文字「Ｄ」との濃度差から、濃くなる方向の変化方向（正方向とする）が存在している。
【００９２】
組み合わせ判定部８で上述の組み合わせ条件を満たすか否かを判定すると、注目画素ｄの第１距離が予め決められた距離以上であるとすれば、第１境界の方向（図中の左方向）の変化方向は負であり、他方向境界への方向については、図中の上、下への変化方向が負で、図中の右への変化方向が正であることから、組み合わせ条件を満たす。
【００９３】
この場合、参照領域設定部３は図中の右方向にある文字「Ｄ」の境界を跨ぎ、他の方向の境界を跨がないように参照領域を設定する。設定された参照領域の一例を太線の矩形で示している。
【００９４】
この参照領域には、着色領域ｑと、着色領域ｑよりも濃度が濃い文字「Ｄ」の画素が含まれていることから、平均値あるいは重み付き平均値を求めると着色領域ｑの濃度よりも高い値となり、これを閾値として注目画素ｄが二値化されることにより、例えば二値のうちの無意側の値（例えば０）となる。
【００９５】
なお、文字内の画素については、第２の実施の形態で説明した処理によって、文字の境界を跨ぐ参照領域が設定されて注目画素の二値化を行うことになり、文字線は二値化結果に反映される。
【００９６】
このようにして二値化された結果の一例を図１２（Ｂ）に示している。図１２（Ｂ）では、有意側の値の領域を黒く、無意側の値の領域を白く示している。着色領域ｐ及び着色領域ｑの外縁部が予め決められた距離に対応した太さで残り、着色領域の存在が示されているとともに、各文字が二値化結果に反映されている。
【００９７】
なお、上述の説明では組み合わせ条件を満たしていると判定された場合に変化方向が正の境界を含むように参照領域を設定し、注目画素の二値化を行った。図１２（Ｂ）からも分かるように、組み合わせ条件を満たさない場合には二値化の結果として無意側の値となることから、組み合わせ判定部８で組み合わせ条件を満たさないと判定した場合には、二値化部４が注目画素の二値化結果として無意側の値を出力するように構成してもよい。この場合について、図１０では破線で示している。
【００９８】
図１３は、本発明の各実施の形態で説明した機能をコンピュータプログラムで実現した場合におけるコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体とコンピュータの一例の説明図である。図中、４１はプログラム、４２はコンピュータ、５１は光磁気ディスク、５２は光ディスク、５３は磁気ディスク、５４はメモリ、６１はＣＰＵ、６２は内部メモリ、６３は読取部、６４はハードディスク、６５はインタフェース、６６は通信部である。
【００９９】
上述の本発明の各実施の形態で説明した各部の機能を全部あるいは部分的に、コンピュータが実行するプログラム４１によって実現してもよい。その場合、そのプログラム４１およびそのプログラムが用いるデータなどは、コンピュータが読み取る記憶媒体に記憶させておけばよい。記憶媒体とは、コンピュータのハードウェア資源に備えられている読取部６３に対して、プログラムの記述内容に応じて、磁気、光、電気等のエネルギーの変化状態を引き起こして、それに対応する信号の形式で、読取部６３にプログラムの記述内容を伝達するものである。例えば、光磁気ディスク５１、光ディスク５２（ＣＤやＤＶＤなどを含む）、磁気ディスク５３、メモリ５４（ＩＣカード、メモリカード、フラッシュメモリなどを含む）等である。もちろんこれらの記憶媒体は、可搬型に限られるものではない。
【０１００】
これらの記憶媒体にプログラム４１を格納しておき、例えばコンピュータ４２の読取部６３あるいはインタフェース６５にこれらの記憶媒体を装着することによって、コンピュータからプログラム４１を読み出し、内部メモリ６２またはハードディスク６４（磁気ディスクやシリコンディスクなどを含む）に記憶し、ＣＰＵ６１によってプログラム４１を実行することによって、上述の本発明の各実施の形態として説明した機能が全部あるいは部分的に実現される。あるいは、通信路を介してプログラム４１をコンピュータ４２に転送し、コンピュータ４２では通信部６６でプログラム４１を受信して内部メモリ６２またはハードディスク６４に記憶し、ＣＰＵ６１によってプログラム４１を実行することによって実現してもよい。
【０１０１】
コンピュータ４２には、このほかインタフェース６５を介して様々な装置と接続してもよい。例えば、画像読取装置がインタフェース６５を介して接続され、画像読取装置で読み取った画像あるいは該画像に処理を施した画像を処理対象画像として本発明の各実施の形態で説明した処理を行ってもよい。処理後の二値画像は、他のプログラムに渡してもよいし、ハードディスク６４に記憶させ、またはインタフェース６５を介して記憶媒体に記憶させ、あるいは通信部６６を通じて外部へ転送してもよい。さらに、画像形成装置がインタフェース６５を介して接続されていてもよく、処理後の二値画像を画像形成装置により形成してもよい。
【０１０２】
もちろん、部分的にハードウェアによって構成することもできるし、全部をハードウェアで構成してもよい。あるいは、他の構成とともに本発明の各実施の形態で説明した機能の全部あるいは部分的に含めたプログラムとして構成してもよい。もちろん、他の用途に適用する場合には、その用途におけるプログラムと一体化してもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１…境界抽出部、２…第１距離取得部、３…参照領域設定部、４…二値化部、５…第２距離取得部、６…他方向境界検出部、７…変化方向検出部、８…組み合わせ判定部、４１…プログラム、４２…コンピュータ、５１…光磁気ディスク、５２…光ディスク、５３…磁気ディスク、５４…メモリ、６１…ＣＰＵ、６２…内部メモリ、６３…読取部、６４…ハードディスク、６５…インタフェース、６６…通信部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置および画像処理プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、カラー画像や多値画像を二値画像に変換することが行われている。二値化の一般的な方法として、固定閾値を用いた二値化方法がある。例えば特許文献１では、２つの固定閾値とともに文字境界を検出して文字領域の判定を行っている。この固定閾値を用いた方法では、例えば色背景中に文字が描かれていると、背景が反映されないか、あるいは背景と文字が区別できなくなる。
【０００３】
別の方法として、注目画素を含み、予め決められた大きさの参照領域を設定し、その参照領域の画素の平均値に従って閾値を設定し、この閾値を用いて注目画素を二値化する浮動二値化法がある。この方法では、例えば色背景中に文字が描かれている場合、色背景の輪郭が残るとともに文字が現れ、従って色背景が存在することも、その中の文字も二値画像に反映されることになる。
【０００４】
例えば画像読取装置等によって読み取った多値画像を浮動二値化法により二値化すると、読取の際の雑音成分やぼけなどによって、つぶれが発生してしまう場合がある。このつぶれは、参照領域の大きさをこれまでよりも小さくすることで解消されるが、今度は太線部分で線の内部が抜けてしまう現象が発生する場合がある。また、太線部分の内部抜けを防ぐために、内部抜けが生じていた場合よりも参照領域の大きさを大きくすると、上述の例えば色背景中に文字が描かれている場合に、色背景の枠線が相対的に太くなってしまう。これらは画像読取装置で読み取った画像に限らず、非可逆圧縮された画像を復元した場合や、各種のフィルタリング処理が施された画像などでも生じる。そのため、細かな文字がつぶれずに、太線や太文字についても内部抜けが生じないように二値化することが望まれている。
【０００５】
特許文献２は画像中の目標像と背景とを分離するものであり、一種の二値化と言える。この特許文献２では、注目画素について周囲方向に濃度勾配方向を求め、その濃度勾配方向から濃度の境界の有無を判定し、周囲方向に境界が存在していれば、その注目画素は目標であると判定している。この技術では、細かい文字のように細線が入り組んだ構造の場合には境界の判定が行えず、抽出されない場合がある。また、色背景中に文字が存在する場合では、色背景と文字が区別されない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１９１４００号公報
【特許文献２】特開平２−２１７９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、文字の線幅に依存することなく、また色背景中の文字や色枠等についても、良好に再現した二値画像を取得することができる画像処理装置および画像処理プログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願請求項１に記載の発明は、処理対象画像から境界を抽出する境界抽出手段と、注目画素から境界までの距離を第１距離として取得する第１距離取得手段と、前記第１距離取得手段で取得した前記第１距離に応じた大きさの前記注目画素を含む参照領域を設定する参照領域設定手段と、前記参照領域設定手段で設定された参照領域の画素値を用いて前記注目画素の二値化を行う二値化手段を有することを特徴とする画像処理装置である。
【０００９】
本願請求項２に記載の発明は、本願請求項１に記載の発明の構成に、さらに、前記第１距離取得手段が前記第１距離を取得する際に検出した境界を第１境界とし、前記注目画素から前記第１境界への方向に次の境界を第２境界として検出して前記注目画素から前記第２境界までの距離を第２距離として取得する第２距離取得手段を有し、前記参照領域設定手段は、前記第１距離より大きく前記第２距離より小さい参照領域を設定することを特徴とする画像処理装置である。
【００１０】
本願請求項３に記載の発明は、本願請求項１または請求項２に記載の発明の構成に、さらに、前記第１距離取得手段が前記第１距離を取得する際に検出した境界を第１境界とし、前記注目画素から前記第１境界とは異なる方向に存在する境界を他方向境界として検出する他方向境界検出手段を有し、前記参照領域設定手段は、前記注目画素から前記第１境界への方向とは異なる方向については前記他方向境界検出手段で検出した他方向境界を含まないように前記参照領域を設定することを特徴とする画像処理装置である。
【００１１】
本願請求項４に記載の発明は、本願請求項３に記載の発明の構成に、さらに、前記第１境界及び他方向境界における前記注目画素の色との変化方向を検出する変化方向検出手段と、前記第１境界における変化方向と前記他方向境界における変化方向の組み合わせを判定する組み合わせ判定手段を有し、前記参照領域設定手段は、前記組み合わせ判定手段による判定結果を用いて参照領域を設定することを特徴とする画像処理装置である。
【００１２】
本願請求項５に記載の発明は、本願請求項２に記載の発明における前記二値化手段が、参照領域の画素に対して重み付けした平均値に従って閾値を設定して前記注目画素の二値化を行うものであって、前記第１境界と前記第２境界に挟まれた領域の画素の重みを他の画素よりも大きくすることを特徴とする画像処理装置である。
【００１３】
本願請求項６に記載の発明は、本願請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発明における前記二値化手段が、参照領域の画素に対して重み付けした平均値に従って閾値を設定して前記注目画素の二値化を行うものであって、境界となる画素に対する重みを他の画素よりも小さくすることを特徴とする画像処理装置である。
【００１４】
本願請求項７に記載の発明は、本願請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発明における前記二値化手段が、参照領域のうち境界以外の画素から算出した平均値に従って閾値を設定して前記注目画素の二値化を行うことを特徴とする画像処理装置である。
【００１５】
本願請求項８に記載の発明は、本願請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発明における前記参照領域設定手段が、前記第１距離取得手段で取得した前記第１距離が予め決められた値よりも大きい場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定することを特徴とする画像処理装置である。
【００１６】
本願請求項９に記載の発明は、本願請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発明における前記二値化手段が、前記第１距離取得手段で取得した前記第１距離が予め決められた値よりも大きい場合には、前記注目画素の二値化結果として予め決められた値を出力することを特徴とする画像処理装置である。
【００１７】
本願請求項１０に記載の発明は、本願請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発明における前記参照領域設定手段が、前記注目画素が境界の画素である場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定することを特徴とする画像処理装置である。
【００１８】
本願請求項１１に記載の発明は、コンピュータに、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の画像処理装置の機能を実行させるものであることを特徴とする画像処理プログラムである。
【発明の効果】
【００１９】
本願請求項１に記載の発明によれば、文字の線幅に依存することなく、また色背景中の文字や色枠等についても、良好に再現した二値画像を取得することができる。
【００２０】
本願請求項２に記載の発明によれば、注目画素から最短距離に位置する境界の外側に他の境界が存在する場合にも、高品質な二値画像を取得することができる。
【００２１】
本願請求項３に記載の発明によれば、注目画素から最短距離に位置する境界以外の方向にも境界が存在する場合にも、高品質な二値画像を取得することができる。
【００２２】
本願請求項４に記載の発明によれば、色背景中に文字が存在する場合でも、文字を均一に再現しつつ、色背景の内部を均一に再現することができる。
【００２３】
本願請求項５に記載の発明によれば、注目画素から最短距離に位置する境界の外側に他の境界が存在し、かつ二つの境界が接近している場合でも、高品質な二値画像を取得することができる。
【００２４】
本願請求項６に記載の発明によれば、境界付近に存在する雑音成分の影響を低減した二値画像を取得することができる。
【００２５】
本願に請求項７記載の発明によれば、境界付近に存在する雑音成分に影響されることなく、二値画像を取得することができる。
【００２６】
本願請求項８に記載の発明によれば、境界が周囲に存在しない場合についても対応することができる。
【００２７】
本願請求項９に記載の発明によれば、境界が周囲に存在しない場合についての処理を簡素化することができる。
【００２８】
本願請求項１０に記載の発明によれば、注目画素が境界の画素である場合についても不具合を発生せずに二値画像を取得することができる。
【００２９】
本願請求項１１に記載の発明によれば、本願請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の発明の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における動作の一例を示す流れ図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の動作の一例における具体例の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の動作の一例における参照領域の設定方法の具体例の説明図である。
【図５】第１距離の取得方法の別の例と参照領域の設定の一例の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の動作の一例における参照領域の設定方法の別の具体例の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における動作の一例を示す流れ図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の動作の一例における具体例の説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における動作の一例を示す流れ図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態の動作の一例における具体例の説明図である。
【図１３】本発明の各実施の形態で説明した機能をコンピュータプログラムで実現した場合におけるコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体とコンピュータの一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。図中、１は境界抽出部、２は第１距離取得部、３は参照領域設定部、４は二値化部である。境界抽出部１は、処理対象画像から濃度境界や色境界などの境界を抽出する。境界の抽出方法としては従来から用いられている方法を使用すればよい。境界の抽出は、予め処理対象画像全体に対して行っておいてもよいし、注目画素を含む予め決めておいた領域に対して逐次行ってもよい。
【００３２】
第１距離取得部２は、注目画素から境界までの距離（最短距離）を第１距離として取得する。第１距離の取得方法についても種々の方法が公知となっており、いずれの方法を用いてもよい。例えば、注目画素から画像の上下左右の４方向、あるいはさらに斜め方向を含む８方向に境界を探索してもよいし、注目画素を囲む画素領域を、その画素領域に境界が含まれるまで順次大きくしてゆく方法など、種々の方法を適用してよい。
【００３３】
参照領域設定部３は、第１距離取得部２で取得した第１距離に応じて参照領域の大きさを決定し、注目画素を含む参照領域を設定する。その際に、参照領域は境界を含む領域として設定する。後述するが、参照領域は注目画素を中心とする場合に限られず、また、非対称の形状であってもよい。なお、注目画素が境界の画素である場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定するとよい。また、第１距離取得部２で取得した第１距離が予め決められた値よりも大きい場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定するように構成してもよい。あるいは、二値化部４に第１距離が予め決められた値よりも大きい旨を通知するように構成してもよい。
【００３４】
二値化部４は、処理対象画像から参照領域設定部３で設定された参照領域の画素値を読み出し、その画素値を用いて注目画素の二値化を行う。例えば、参照領域の画素値の平均値、あるいは画素値に重み付けを行った平均値を算出し、その平均値に従って閾値を設定し、この閾値を用いて注目画素を二値化すればよい。平均値を算出する際には、境界の画素を除いて、境界以外の画素の値から平均値を算出するとよい。また、重み付けした平均値を算出する際には、境界の画素の重みを他の画素よりも小さくして算出するとよい。なお、参照領域設定部３から第１距離が予め決められた値よりも大きい旨が通知される構成では、その通知を受け取った場合に、注目画素の二値化結果として予め決められた値を出力するように構成するとよい。
【００３５】
図２は、本発明の第１の実施の形態における動作の一例を示す流れ図、図３は、本発明の第１の実施の形態の動作の一例における具体例の説明図である。図３（Ａ）には処理対象画像の一部を示しており、斜線を施した画素と斜線を施していない画素とは濃度や色が異なることを示している。
【００３６】
Ｓ１１において、境界抽出部１は処理対象画像から濃度境界や色境界などの境界を抽出する。図３（Ａ）に示した処理対象画像から境界を抽出した結果を図３（Ｂ）に示しており、斜線を施した画素が境界として抽出された画素である。
【００３７】
Ｓ１２において、第１距離取得部２は、注目画素から境界までの最短距離を第１距離として取得する。図３（Ｃ）において斜線を交差させて示した画素を注目画素とすると、境界として抽出された斜線を施した画素までの最短距離は１画素となる。
【００３８】
Ｓ１３において、参照領域設定部３は、Ｓ１２で第１距離取得部２により取得した第１距離に応じて、注目画素を含む参照領域を設定する。図３（Ｄ）においては、Ｓ１２で取得した第１距離が１画素であったので、境界の画素を含むように１画素を加算し、注目画素を囲む２画素の領域として５×５画素の参照領域を設定した例を示しており、設定された参照領域を太線により示している。なお、注目画素が境界の画素である場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定する。
【００３９】
Ｓ１４において、二値化部４は、処理対象画像からＳ１３で参照領域設定部３により設定された参照領域の画素値を読み出し、その画素値の平均値や重み付き平均値を算出して閾値とし、その閾値を用いて注目画素の二値化を行う。平均値を算出する際には、境界の画素を除いた画素の値を用いて平均値を算出するとよい。また、重み付けを行う場合には、境界の画素については他の画素よりも重みを小さく設定して重み付き平均値を算出するとよい。それぞれの画素を注目画素として二値化した結果を図３（Ｅ）に示している。
【００４０】
図４は、本発明の第１の実施の形態の動作の一例における参照領域の設定方法の具体例の説明図である。図２のＳ１３において設定する参照領域についてさらに説明する。図４（Ａ）には、太線部分と細線部分における色濃度の変化の一例を示している。破線によって原稿上の色濃度の変化を示している。例えば、このような太線と細線が描かれた画像を画像読取装置で読み取ると、読取の際の劣化により境界部分での読取誤差などによって例えば実線で示した色濃度の変化となる。さらに、非可逆の圧縮を行って伸張すると、圧縮の際に欠落した情報、例えば高周波成分の欠落により雑音成分が重畳され、例えば細線で示した色濃度の変化となる場合がある。
【００４１】
実線あるいは細線で示した色濃度の変化を参照すると、太線部分では境界での濃度変化に劣化が存在するものの、濃度差は確保されている。この場合に設定する参照領域の大きさを図４（Ｂ）に示す大きさとする。一方、細線部分では各線の隙間では濃度差が確保されていない。そのため、図４（Ｂ）に示す大きさの参照領域を設定すると、濃度差が確保されていない隙間部や隣の線の画素までが含まれて細線部分全体として太線であるかのように処理され、隙間部がつぶれる要因となる。上述の構成では、境界までの距離に応じた参照領域を設定するので、例えば図４（Ｃ）に示す大きさの参照領域が設定される。これにより、線の部分と隙間の部分を含む参照領域の画素に従って二値化される。この場合、参照領域内では線の部分と隙間での濃度差が確保されていないが、線の部分と線以外の部分が存在している状態での閾値が設定されるので、二値化結果はそれぞれの部分が反映されることになる。
【００４２】
図５は、第１距離の取得方法の別の例と参照領域の設定の一例の説明図である。第１距離取得部２が第１距離を取得する方法として、注目画素からいくつかの方向に境界を探索する方法がある。別の方法として、図５に示す方法では、注目画素を囲む画素領域を、その画素領域に境界が含まれるまで順次大きくしてゆく方法を示している。なお、注目画素を黒く塗りつぶして示しており、第１距離を取得する際の画素領域には斜線を付して示している。
【００４３】
図５（Ａ）では、注目画素を囲む８画素あるいは注目画素を含む９画素の領域を参照し、この領域に境界の画素が存在するか否かを判定する。１画素でも境界の画素が存在していれば、第１距離取得部２はその旨を参照領域設定部３に伝え、参照領域設定部３は例えば図５（Ａ）の領域を含む図５（Ｂ）に示す大きさの参照領域を設定する。
【００４４】
図５（Ａ）に示した領域に境界の画素が存在しない場合には、その領域を囲む図５（Ｃ）に示す領域を参照し、この領域に境界の画素が存在するか否かを判定する。１画素でも境界の画素が存在していれば、第１距離取得部２はその旨を参照領域設定部３に伝え、参照領域設定部３は例えば図５（Ｃ）の領域を含む図５（Ｄ）に示す大きさの参照領域を設定する。
【００４５】
図５（Ｃ）に示した領域にも境界の画素が存在しない場合には、その領域を囲む図５（Ｅ）に示す領域を参照し、この領域に境界の画素が存在するか否かを判定する。１画素でも境界の画素が存在していれば、参照領域設定部３は例えば図５（Ｆ）に示す大きさの参照領域を設定する。このようにして、順に領域を変更しながら境界の画素の存在を判定してゆき、存在していた領域に対応する大きさの参照領域を設定すればよい。この方法でも、注目画素からの最短距離に応じた参照領域が設定される。
【００４６】
図６は、本発明の第１の実施の形態の動作の一例における参照領域の設定方法の別の具体例の説明図である。図６（Ａ）に示す例では、斜線を付した着色領域が存在する。この着色領域中の×印が注目画素である。この注目画素から境界までの第１距離を両矢印で示しているが、この第１距離が予め決められた値よりも大きい場合を示している。このような場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定するとよい。図６（Ａ）では矩形により設定された参照領域を示している。
【００４７】
境界を含む参照領域を設定することにより、例えば着色領域については内部の画素まで背景とは異なる値、例えば背景を０とすれば着色領域の内部は１に二値化される。図６（Ａ）で示した例では着色領域に文字「Ａ」が存在するため、文字「Ａ」を境界として含む参照領域が設定された場合には着色領域の画素の二値化結果は０となる。着色領域をどのように二値化するかにもよるが、着色領域の二値化結果としては、例えば図６（Ｂ）に示すように文字は二値化結果に残し、着色領域については、着色領域が存在していることを示す意味でその外郭を二値化結果に反映させるとよい。この外郭としてどの程度の画素数を残すかによって、第１の距離に対して予め決めておく値を設定しておけばよい。なお、この予め決めておく値は、太い文字について中抜けを生じない値としておくことが望ましい。
【００４８】
図６（Ｂ）を参照すると、着色領域のうち第１距離が予め決められた値よりも大きい画素については、二値化により背景部分の値に変換されている。このことから、第１距離が予め決められた値よりも大きい場合には、二値化部４は着色領域の画素であっても背景について出力する値を出力すればよい。
【００４９】
図６（Ｃ）には参照領域の大きさを固定した場合を示しており、文字「Ａ」につぶれが見られる。また、図６（Ｄ）には参照領域の大きさを図６（Ｃ）の場合よりも小さい大きさで固定した場合を示しており、この場合には文字「Ａ」が白抜けしている。上述の第１の実施の形態により二値化すれば、文字のつぶれや白抜けが生じずに図６（Ｂ）に示す二値化結果が得られる。
【００５０】
図７は、本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。図中、５は第２距離取得部、６は他方向境界検出部である。上述の第１の実施の形態と異なる部分について主に説明してゆく。この第２の実施の形態では、上述の第１の実施の形態の構成に、さらに第２距離取得部５、他方向境界検出部６を有している。なお、このうちいずれかを有する構成であってもよい。
【００５１】
第２距離取得部５は、第１距離取得部２が第１距離を取得する際に検出した境界を第１境界とし、注目画素から第１境界への方向に次の境界を第２境界として検出して、注目画素から第２境界までの距離を第２距離として取得する。
【００５２】
他方向境界検出部６は、注目画素から上述の第１境界とは異なる方向に存在する境界を他方向境界として検出する。
【００５３】
参照領域設定部３は、上述の第１の実施の形態では第１距離より大きい参照領域を設定したが、この第２の実施の形態において第２距離取得部５を有する構成では、上限として第２距離取得部５で取得した第２距離を用い、第１距離より大きく第２距離より小さい参照領域を設定する。また、他方向境界検出部６を有する構成では、注目画素から前記第１境界への方向とは異なる方向については、他方向境界検出部６で検出した他方向境界を含まないように、参照領域を設定する。第２距離取得部５と他方向境界検出部６を有する構成では、これらを組み合わせた参照領域を設定することになる。
【００５４】
二値化部４は、上述の第１の実施の形態で説明したとおり、参照領域の画素値を用いて注目画素の二値化を行う。参照領域の画素に対して重み付けした平均値に従って閾値を設定して注目画素の二値化を行う場合には、その重みとして、第１境界と第２境界に挟まれた領域の画素の重みを他の画素よりも大きくする。もちろん、境界の画素について他の画素よりも重みを小さくし、あるいは境界の画素を用いずに平均値を算出してもよいことは上述の通りである。
【００５５】
図８は、本発明の第２の実施の形態における動作の一例を示す流れ図である。ここでは第２距離取得部５と他方向境界検出部６をともに有する構成として説明する。Ｓ２１において、境界抽出部１は処理対象画像から濃度境界や色境界などの境界を抽出する。Ｓ２２において、第１距離取得部２は、注目画素から境界までの最短距離を第１距離として取得する。なお、第１距離を取得する際に検出した境界を第１境界とする。Ｓ２１およびＳ２２の処理は上述の第１の実施の形態で説明したとおりである。
【００５６】
Ｓ２３において、第２距離取得部５は、注目画素から第１境界への方向に、第１境界の次の境界を探索して、見つけた境界を第２境界とし、注目画素から第２境界までの距離を第２距離として取得する。
【００５７】
Ｓ２４において、他方向境界検出部６は、注目画素から第１境界とは異なる方向に存在する境界を他方向境界として検出する。第１境界とは異なる方向として、複数の方向について他方向境界を検出するとよい。
【００５８】
Ｓ２５において、参照領域設定部３は、Ｓ２２で取得した第１距離より大きくＳ２３で取得した第２距離より小さい大きさの参照領域を設定する。設定した参照領域に、Ｓ２４で検出した他方向境界が含まれる場合には、その他方向境界を含まないように参照領域を変更する。あるいは、第１境界への方向についてはＳ２２で取得した第１距離より大きくＳ２３で取得した第２距離より小さい大きさとするとともに、他の方向については他方向境界を含まない大きさの参照領域を設定してもよい。
【００５９】
Ｓ２６において、二値化部４は、処理対象画像からＳ２５で参照領域設定部３により設定された参照領域の画素値を読み出し、ここでは画素値の重み付き平均値を算出して閾値とし、その閾値を用いて注目画素の二値化を行う。重みは、第１境界と第２境界に挟まれた領域の画素の重みを他の画素よりも大きくし、境界の画素について他の画素よりも重みを小さくする。境界の画素については、重みを０とし、あるいは使用しないようにしてもよい。
【００６０】
処理対象画像におけるそれぞれの画素を順に注目画素として上述の処理によって二値化することにより、二値画像が得られる。
【００６１】
図９は、本発明の第２の実施の形態の動作の一例における具体例の説明図である。図９（Ａ）には文字「Ｈ」が描かれており、×印が注目画素である。この例では、図中に上と記載した方向に注目画素から最短距離となる境界が存在しており、この境界が第１境界となり、この境界までの距離が第１距離となる。Ｓ２３では、注目画素から第１境界への方向に、次の境界を探索して第２境界とする。この例では、文字線の注目画素側の境界が第１境界、反対側の境界が第２境界となる。
【００６２】
一方、Ｓ２４では注目画素から第１境界とは異なる方向に境界を探す。図中の左と右に文字「Ｈ」の線が存在することから、この境界が他方向境界として検出される。
【００６３】
Ｓ２５では、Ｓ２２で取得した第１距離、Ｓ２３で取得した第２距離、Ｓ２４で検出した他方向境界を用いて参照領域を設定する。注目画素から図中の上方向については、第１距離より大きく第２距離より小さい範囲で参照領域を設定する。他の方向については、他方向境界を含まない大きさで参照領域を設定する。なお、図中の下方向には他方向境界が見つからないが、この場合には予め決めておいた大きさ、あるいは反対方向である図中の上方向と同じ大きさとすればよい。設定された参照領域の一例を図中に太線の矩形で示している。
【００６４】
Ｓ２５で参照領域が設定されたら、Ｓ２６において、参照領域内の画素の値を用いて閾値を算出し、その閾値を用いて注目画素の値を二値化する。この例では、閾値を算出する際にそれぞれの画素に重み付けを行って平均値を算出する。図９（Ｂ）には図９（Ａ）に示した参照領域の一例を示している。この参照領域には、第１境界と第２境界に挟まれた領域ａと、第１境界の領域ｃと、それ以外の領域ｂがある。平均値を算出する際の重みとして、領域ａの重みをＷａ、領域ｂの重みをＷｂ、領域ｃの重みをＷｃとすると、Ｗａ＞Ｗｂ＞Ｗｃとなるように設定する。なお、第１境界の領域ｃに対する重みＷｃは０としてもよい。注目画素が存在する領域ｂと第１境界を挟んだ領域ａとは、濃度や色が異なる領域であり、注目画素とは異なる濃度や色の領域について重み付けして平均値を算出し，閾値として使用することで、濃度や色の違いが二値化結果に反映されることになる。
【００６５】
なお、参照領域を第２距離よりも小さくしているので、注目画素から第２境界よりも遠い画素の値に影響されることはない。また、他方向境界を含まないようにしているので、他方向の境界で隔てられた濃度や色が異なる画素の影響を受けない。例えば上述の図４（Ａ）に示した細線部分においても、線内の画素であれば隣接する隙間領域までしか参照せず、隙間の領域の画素であれば隣接する線内の画素までしか参照しないので、線と隙間の濃度差あるいは色の差によって二値化される。これにより、細線部分のそれぞれの線が、つぶれることなく二値化された画像に反映されることになる。
【００６６】
図１０は、本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。図中、７は変化方向検出部、８は組み合わせ判定部である。上述の第１及び第２の実施の形態と異なる部分について主に説明してゆく。この第３の実施の形態では、例えば着色背景に文字や他の着色領域が存在する場合などにおいて、文字や他の着色領域を残しながら、着色背景の外郭を生成し、そのほかの部分を抜くように構成している。この第３の実施の形態では、上述の第２の実施の形態において第２距離取得部５及び他方向境界検出部６を有する構成に、さらに変化方向検出部７、組み合わせ判定部８を有している。
【００６７】
変化方向検出部７は、第１距離取得部２で第１距離を取得する際に検出した第１境界及び他方向境界検出部６で検出したそれぞれの他方向境界における注目画素の色との変化方向を検出する。変化方向は、注目画素から境界に向けて濃度や色がどのように変化しているかを示すものである。以下の説明では、一例として、注目画素から境界へ向けて濃度が増加する場合に正の変化方向、濃度が減少する場合に負の変化方向とする。もちろん逆でもよいし、色相や彩度の変化についても含めてもよい。
【００６８】
組み合わせ判定部８は、第１境界における変化方向とそれぞれの他方向境界における変化方向が、どのような組み合わせになっているかを判定する。以下の説明では、一例として第１距離も用い、第１境界への変化方向が負で、かつ、他方向境界への変化方向については正と負が混在し、かつ、第１距離が予め決められた距離以上であるという組み合わせ条件を満たしているか否かを判定することとしている。
【００６９】
参照領域設定部３は、第１距離、第２距離、他方向境界などを用いるとともに、組み合わせ判定部８による判定結果を用いて参照領域を設定する。より具体的には、組み合わせ判定部８により第１境界への変化方向が負で、かつ、他方向境界への変化方向については正と負が混在し、かつ、第１距離が予め決められた距離以上であるという組み合わせ条件を満たしていると判定された場合には、変化方向が正の境界を跨ぎ、そのほかの境界を跨がないように参照領域を設定する。変化方向が正の境界を跨いで設定する方向の参照領域の大きさは、注目画素または境界から予め決められた大きさとするほか、次の境界を跨がない範囲で設定してもよい。組み合わせ条件を満たしていないと判定された場合には、上述の第２の実施の形態で説明した方法により参照領域を設定する。
【００７０】
二値化部４は、例えば上述の第２の実施の形態で説明した重み付き平均値を算出して閾値とし、注目画素を二値化すればよい。組み合わせ判定部８で組み合わせ条件を満たしていると判定して参照領域設定部３が参照領域を設定した場合には、第１境界を参照領域に含めていないので、例えば第１の実施の形態で説明した境界の画素の重みを他の画素の重みよりも小さくし、あるいは境界の画素を用いずに、平均値を算出して閾値とする方法を用いればよい。
【００７１】
図１１は、本発明の第３の実施の形態における動作の一例を示す流れ図である。図中の図８に示した番号についてはすでに説明したので、ここでは概要のみの説明とする。Ｓ２１において、境界抽出部１は処理対象画像から濃度境界や色境界などの境界を抽出する。Ｓ２２において、第１距離取得部２は、注目画素から境界までの最短距離を第１距離として取得する。また、Ｓ２３において、第２距離取得部５は、注目画素から第２境界までの距離を第２距離として取得する。さらに、Ｓ２４において、他方向境界検出部６は、注目画素から第１境界とは異なる方向に存在する境界を他方向境界として検出する。
【００７２】
Ｓ３１において、変化方向検出部７は、Ｓ２２で第１距離取得部２が第１距離を取得する際に検出した第１境界、及び、Ｓ２４で他方向境界検出部６が検出したそれぞれの他方向境界において、注目画素の色との変化方向を検出する。
【００７３】
Ｓ３２において、組み合わせ判定部８は、Ｓ３１で変化方向検出部７が検出した第１境界における変化方向とそれぞれの他方向境界における変化方向の組み合わせが、予め決められた条件を満たしているか否かを判定する。Ｓ３３において、Ｓ３２の判定結果に従って処理を切り替える。
【００７４】
変化方向の組み合わせが予め決められた条件を満たしていると判定された場合には、Ｓ３４において、参照領域設定部３は他方向境界のうち変化方向が正の境界を跨ぎ、そのほかの境界を跨がないように参照領域を設定する。
【００７５】
Ｓ３５において、二値化部４は処理対象画像からＳ３４で参照領域設定部３により設定された参照領域の画素値を読み出し、その画素値の平均値や重み付き平均値を算出して閾値とし、その閾値を用いて注目画素の二値化を行う。平均値を算出する際には、境界の画素を除いた画素の値を用いて平均値を算出するとよい。また、重み付けを行う場合には、境界の画素については他の画素よりも重みを小さく設定して重み付き平均値を算出するとよい。
【００７６】
Ｓ３２で変化方向の組み合わせが予め決められた条件を満たしていないと判定された場合には、第２の実施の形態で説明した参照領域の設定及び二値化の処理を行う。すなわち、概要としてはＳ２５において参照領域設定部３が第１距離より大きく第２距離より小さい大きさであって、他方向境界が含まれない参照領域を設定し、Ｓ２６において、二値化部４は参照領域の画素値を読み出して重み付き平均値を算出し、その重み付き平均値を閾値として用いて注目画素の二値化を行う。この場合の重みは、第２の実施の形態で説明したとおりである。
【００７７】
処理対象画像におけるそれぞれの画素を順に注目画素として上述の処理によって二値化することにより、二値画像が得られる。
【００７８】
図１２は、本発明の第３の実施の形態の動作の一例における具体例の説明図である。図１２（Ａ）には処理対象画像の一例を示しており、白の背景上に着色領域ｐと、その着色領域ｐの中に着色領域ｑが設けられている。背景の濃度に比べて着色領域ｐの濃度が濃く、さらに着色領域ｐの濃度よりも着色領域ｑの濃度が濃いものとする。濃度の違いを斜線の間隔により示している。また、着色領域ｐには文字「ＣＢ」が、着色領域ｑには文字「ＥＤ」が、それぞれ描かれている。これらの文字は、着色領域ｑの濃度よりも濃いものとする。この処理対象画像から境界を抽出すると、着色領域ｐの外縁部、着色領域ｑの外縁部、それぞれの文字の外縁部が抽出される。なお、組み合わせ判定部８において判定する組み合わせ条件は、一例として、第１境界への変化方向が負で、かつ、他方向境界への変化方向については正と負が混在し、かつ、第１距離が予め決められた距離以上であるという条件であるものとする。
【００７９】
まず、一例として点ａが注目画素である場合を考える。点ａから最短距離にある境界（第１境界）は図中の左方向にある着色領域ｐの外縁部であり、第１距離を矢線により示している。また、他方向境界としては図中の上方向及び下方向には着色領域ｐの外縁部が、また図中の右方向には着色領域ｑの外縁部がそれぞれ検出される。
【００８０】
点ａは着色領域ｐ内の点であることから、左方向、上方向、下方向については背景との濃度差から、薄くなる方向の変化方向（負方向とする）が存在し、右方向については着色領域ｐと着色領域ｑとの濃度差から、濃くなる方向の変化方向（正方向とする）が存在している。このような濃度の変化方向を変化方向検出部７で検出する。
【００８１】
組み合わせ判定部８では、上述の組み合わせ条件を満たすか否かを判定する。注目画素ａの第１距離が予め決められた距離よりも小さいとすると、注目画素ａについては組み合わせ条件を満たしていないことになる。この場合、上述の第２の実施の形態に従い、第１境界の方向に第２境界（この例では画像の端になる）を求め、第１距離より大きく第２距離より小さく、他方向境界を含まない参照領域を設定する。設定された参照領域の一例を太線の矩形で示している。
【００８２】
この参照領域には、着色領域ｐと、着色領域ｐよりも濃度が薄い背景の画素が含まれていることから、重み付き平均値を求めると着色領域ｐの濃度よりも低い値となり、この重み付き平均値を閾値として注目画素ａが二値化されることにより、例えば二値のうちの有意側の値（例えば１）となる。
【００８３】
点ｂについても、点ｂから最短距離にある境界（第１境界）は図中の左方向にある着色領域ｐの外縁部であり、第１距離を矢線により示している。また、他方向境界としては図中の上方向及び下方向には着色領域ｐの外縁部が、また図中の右方向には文字「Ｂ」の外縁部がそれぞれ検出される。
【００８４】
点ｂは着色領域ｐ内の点であることから、左方向、上方向、下方向については背景との濃度差から、薄くなる方向の変化方向（負方向とする）が存在し、右方向については文字「Ｂ」との濃度差から、濃くなる方向の変化方向（正方向とする）が存在している。このような濃度の変化方向を変化方向検出部７で検出する。
【００８５】
組み合わせ判定部８では、上述の組み合わせ条件を満たすか否かを判定する。注目画素ｂの第１距離が予め決められた距離以上であるとすると、第１境界の方向（図中の左方向）の変化方向は負であり、他方向境界への方向については、図中の上、下への変化方向が負で、図中の右への変化方向が正であることから、組み合わせ条件を満たす。
【００８６】
この場合、参照領域設定部３は他方向境界のうち変化方向が正の境界を跨ぎ、そのほかの他方向境界を跨がないように参照領域を設定する。この例では、図中の右方向にある文字「Ｂ」の境界を跨ぎ、他の方向の境界を跨がないように参照領域を設定する。設定された参照領域の一例を太線の矩形で示している。
【００８７】
この参照領域には、着色領域ｐと、着色領域ｐよりも濃度が濃い文字「Ｂ」の画素が含まれていることから、平均値あるいは重み付き平均値を求めると着色領域ｐの濃度よりも高い値となり、これを閾値として注目画素ｂが二値化されることにより、例えば二値のうちの無意側の値（例えば０）となる。
【００８８】
点ｃは着色領域ｑ内の点であり、点ｃから最短距離にある境界（第１境界）は図中の左方向にある着色領域ｐと着色領域ｑとの境界であり、第１距離を矢線により示している。また、他方向境界としてはいずれも着色領域ｑと着色領域ｐとの境界がそれぞれ検出される。
【００８９】
点ｃは着色領域ｑ内の点であることから、いずれの方向についても着色領域ｐとの濃度差から、薄くなる方向の変化方向（負方向とする）が存在している。組み合わせ判定部８で上述の組み合わせ条件を満たすか否かを判定すると、他方向境界への変化方向には負方向しか存在せず、また、注目画素ｃの第１距離が予め決められた距離よりも小さいとすると、注目画素ｃについては組み合わせ条件を満たしていない。この場合、上述の第２の実施の形態に従い、第１境界の方向に第２境界（この例では着色領域ｐの外縁部）を求め、第１距離より大きく第２距離より小さく、他方向境界を含まない参照領域を設定する。設定された参照領域の一例を太線の矩形で示している。
【００９０】
この参照領域には、着色領域ｑと、着色領域ｑよりも濃度が薄い着色領域ｐの画素が含まれていることから、重み付き平均値を求めると着色領域ｑの濃度よりも低い値となり、この重み付き平均値を閾値として注目画素ｃが二値化されることにより、例えば二値のうちの有意側の値（例えば１）となる。
【００９１】
点ｄは着色領域ｑ内の点であり、左方向、上方向、下方向については着色領域ｐとの濃度差から、薄くなる方向の変化方向（負方向とする）が存在し、右方向については文字「Ｄ」との濃度差から、濃くなる方向の変化方向（正方向とする）が存在している。
【００９２】
組み合わせ判定部８で上述の組み合わせ条件を満たすか否かを判定すると、注目画素ｄの第１距離が予め決められた距離以上であるとすれば、第１境界の方向（図中の左方向）の変化方向は負であり、他方向境界への方向については、図中の上、下への変化方向が負で、図中の右への変化方向が正であることから、組み合わせ条件を満たす。
【００９３】
この場合、参照領域設定部３は図中の右方向にある文字「Ｄ」の境界を跨ぎ、他の方向の境界を跨がないように参照領域を設定する。設定された参照領域の一例を太線の矩形で示している。
【００９４】
この参照領域には、着色領域ｑと、着色領域ｑよりも濃度が濃い文字「Ｄ」の画素が含まれていることから、平均値あるいは重み付き平均値を求めると着色領域ｑの濃度よりも高い値となり、これを閾値として注目画素ｄが二値化されることにより、例えば二値のうちの無意側の値（例えば０）となる。
【００９５】
なお、文字内の画素については、第２の実施の形態で説明した処理によって、文字の境界を跨ぐ参照領域が設定されて注目画素の二値化を行うことになり、文字線は二値化結果に反映される。
【００９６】
このようにして二値化された結果の一例を図１２（Ｂ）に示している。図１２（Ｂ）では、有意側の値の領域を黒く、無意側の値の領域を白く示している。着色領域ｐ及び着色領域ｑの外縁部が予め決められた距離に対応した太さで残り、着色領域の存在が示されているとともに、各文字が二値化結果に反映されている。
【００９７】
なお、上述の説明では組み合わせ条件を満たしていると判定された場合に変化方向が正の境界を含むように参照領域を設定し、注目画素の二値化を行った。図１２（Ｂ）からも分かるように、組み合わせ条件を満たさない場合には二値化の結果として無意側の値となることから、組み合わせ判定部８で組み合わせ条件を満たさないと判定した場合には、二値化部４が注目画素の二値化結果として無意側の値を出力するように構成してもよい。この場合について、図１０では破線で示している。
【００９８】
図１３は、本発明の各実施の形態で説明した機能をコンピュータプログラムで実現した場合におけるコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体とコンピュータの一例の説明図である。図中、４１はプログラム、４２はコンピュータ、５１は光磁気ディスク、５２は光ディスク、５３は磁気ディスク、５４はメモリ、６１はＣＰＵ、６２は内部メモリ、６３は読取部、６４はハードディスク、６５はインタフェース、６６は通信部である。
【００９９】
上述の本発明の各実施の形態で説明した各部の機能を全部あるいは部分的に、コンピュータが実行するプログラム４１によって実現してもよい。その場合、そのプログラム４１およびそのプログラムが用いるデータなどは、コンピュータが読み取る記憶媒体に記憶させておけばよい。記憶媒体とは、コンピュータのハードウェア資源に備えられている読取部６３に対して、プログラムの記述内容に応じて、磁気、光、電気等のエネルギーの変化状態を引き起こして、それに対応する信号の形式で、読取部６３にプログラムの記述内容を伝達するものである。例えば、光磁気ディスク５１、光ディスク５２（ＣＤやＤＶＤなどを含む）、磁気ディスク５３、メモリ５４（ＩＣカード、メモリカード、フラッシュメモリなどを含む）等である。もちろんこれらの記憶媒体は、可搬型に限られるものではない。
【０１００】
これらの記憶媒体にプログラム４１を格納しておき、例えばコンピュータ４２の読取部６３あるいはインタフェース６５にこれらの記憶媒体を装着することによって、コンピュータからプログラム４１を読み出し、内部メモリ６２またはハードディスク６４（磁気ディスクやシリコンディスクなどを含む）に記憶し、ＣＰＵ６１によってプログラム４１を実行することによって、上述の本発明の各実施の形態として説明した機能が全部あるいは部分的に実現される。あるいは、通信路を介してプログラム４１をコンピュータ４２に転送し、コンピュータ４２では通信部６６でプログラム４１を受信して内部メモリ６２またはハードディスク６４に記憶し、ＣＰＵ６１によってプログラム４１を実行することによって実現してもよい。
【０１０１】
コンピュータ４２には、このほかインタフェース６５を介して様々な装置と接続してもよい。例えば、画像読取装置がインタフェース６５を介して接続され、画像読取装置で読み取った画像あるいは該画像に処理を施した画像を処理対象画像として本発明の各実施の形態で説明した処理を行ってもよい。処理後の二値画像は、他のプログラムに渡してもよいし、ハードディスク６４に記憶させ、またはインタフェース６５を介して記憶媒体に記憶させ、あるいは通信部６６を通じて外部へ転送してもよい。さらに、画像形成装置がインタフェース６５を介して接続されていてもよく、処理後の二値画像を画像形成装置により形成してもよい。
【０１０２】
もちろん、部分的にハードウェアによって構成することもできるし、全部をハードウェアで構成してもよい。あるいは、他の構成とともに本発明の各実施の形態で説明した機能の全部あるいは部分的に含めたプログラムとして構成してもよい。もちろん、他の用途に適用する場合には、その用途におけるプログラムと一体化してもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１…境界抽出部、２…第１距離取得部、３…参照領域設定部、４…二値化部、５…第２距離取得部、６…他方向境界検出部、７…変化方向検出部、８…組み合わせ判定部、４１…プログラム、４２…コンピュータ、５１…光磁気ディスク、５２…光ディスク、５３…磁気ディスク、５４…メモリ、６１…ＣＰＵ、６２…内部メモリ、６３…読取部、６４…ハードディスク、６５…インタフェース、６６…通信部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象画像から境界を抽出する境界抽出手段と、注目画素から境界までの距離を第１距離として取得する第１距離取得手段と、前記第１距離取得手段で取得した前記第１距離に応じた大きさの前記注目画素を含む参照領域を設定する参照領域設定手段と、前記参照領域設定手段で設定された参照領域の画素値を用いて前記注目画素の二値化を行う二値化手段を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
さらに、前記第１距離取得手段が前記第１距離を取得する際に検出した境界を第１境界とし、前記注目画素から前記第１境界への方向に次の境界を第２境界として検出して前記注目画素から前記第２境界までの距離を第２距離として取得する第２距離取得手段を有し、前記参照領域設定手段は、前記第１距離より大きく前記第２距離より小さい参照領域を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
さらに、前記第１距離取得手段が前記第１距離を取得する際に検出した境界を第１境界とし、前記注目画素から前記第１境界とは異なる方向に存在する境界を他方向境界として検出する他方向境界検出手段を有し、前記参照領域設定手段は、前記注目画素から前記第１境界への方向とは異なる方向については前記他方向境界検出手段で検出した他方向境界を含まないように前記参照領域を設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
さらに、前記第１境界及び他方向境界における前記注目画素の色との変化方向を検出する変化方向検出手段と、前記第１境界における変化方向と前記他方向境界における変化方向の組み合わせを判定する組み合わせ判定手段を有し、前記参照領域設定手段は、前記組み合わせ判定手段による判定結果を用いて参照領域を設定することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記二値化手段は、参照領域の画素に対して重み付けした平均値に従って閾値を設定して前記注目画素の二値化を行うものであって、前記第１境界と前記第２境界に挟まれた領域の画素の重みを他の画素よりも大きくすることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記二値化手段は、参照領域の画素に対して重み付けした平均値に従って閾値を設定して前記注目画素の二値化を行うものであって、境界となる画素に対する重みを他の画素よりも小さくすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記二値化手段は、参照領域のうち境界以外の画素から算出した平均値に従って閾値を設定して前記注目画素の二値化を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記参照領域設定手段は、前記第１距離取得手段で取得した前記第１距離が予め決められた値よりも大きい場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記二値化手段は、前記第１距離取得手段で取得した前記第１距離が予め決められた値よりも大きい場合には、前記注目画素の二値化結果として予め決められた値を出力することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記参照領域設定手段は、前記注目画素が境界の画素である場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
コンピュータに、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の画像処理装置の機能を実行させるものであることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１】
処理対象画像から境界を抽出する境界抽出手段と、注目画素から境界までの距離を第１距離として取得する第１距離取得手段と、前記第１距離取得手段で取得した前記第１距離に応じた大きさの前記注目画素を含む参照領域を設定する参照領域設定手段と、前記参照領域設定手段で設定された参照領域の画素値を用いて前記注目画素の二値化を行う二値化手段を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
さらに、前記第１距離取得手段が前記第１距離を取得する際に検出した境界を第１境界とし、前記注目画素から前記第１境界への方向に次の境界を第２境界として検出して前記注目画素から前記第２境界までの距離を第２距離として取得する第２距離取得手段を有し、前記参照領域設定手段は、前記第１距離より大きく前記第２距離より小さい参照領域を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
さらに、前記第１距離取得手段が前記第１距離を取得する際に検出した境界を第１境界とし、前記注目画素から前記第１境界とは異なる方向に存在する境界を他方向境界として検出する他方向境界検出手段を有し、前記参照領域設定手段は、前記注目画素から前記第１境界への方向とは異なる方向については前記他方向境界検出手段で検出した他方向境界を含まないように前記参照領域を設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
さらに、前記第１境界及び他方向境界における前記注目画素の色との変化方向を検出する変化方向検出手段と、前記第１境界における変化方向と前記他方向境界における変化方向の組み合わせを判定する組み合わせ判定手段を有し、前記参照領域設定手段は、前記組み合わせ判定手段による判定結果を用いて参照領域を設定することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記二値化手段は、参照領域の画素に対して重み付けした平均値に従って閾値を設定して前記注目画素の二値化を行うものであって、前記第１境界と前記第２境界に挟まれた領域の画素の重みを他の画素よりも大きくすることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記二値化手段は、参照領域の画素に対して重み付けした平均値に従って閾値を設定して前記注目画素の二値化を行うものであって、境界となる画素に対する重みを他の画素よりも小さくすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記二値化手段は、参照領域のうち境界以外の画素から算出した平均値に従って閾値を設定して前記注目画素の二値化を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記参照領域設定手段は、前記第１距離取得手段で取得した前記第１距離が予め決められた値よりも大きい場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記二値化手段は、前記第１距離取得手段で取得した前記第１距離が予め決められた値よりも大きい場合には、前記注目画素の二値化結果として予め決められた値を出力することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記参照領域設定手段は、前記注目画素が境界の画素である場合には、予め決められた大きさの参照領域を設定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
コンピュータに、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の画像処理装置の機能を実行させるものであることを特徴とする画像処理プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−１１０６９２（Ｐ２０１３−１１０６９２Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６２９２（Ｐ２０１１−２５６２９２）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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