画像２値化方法および画像２値化装置
【課題】２値化対象画像の背景に絵柄が含まれ、背景の絵柄が認識対象の文字に重なっている場合に、画像２値化装置が、より適切な２値化画像を生成し得るようにする。
【解決手段】画像２値化装置１が、２値化対象画像から局所領域を切り出す局所領域画像切出部１２４と、切り出された局所領域の画素値に基づいて２値化処理の閾値を設定する局所領域閾値設定部１２５と、設定された閾値に基づいて２値化処理を行う局所２値化処理部１２６とを具備する。これにより、文字領域と絵柄領域とが連結している場合に、文字領域と絵柄領域との輝度差に基づいて、文字領域と絵柄領域とが連結しない２値化画像を生成し得る。
【解決手段】画像２値化装置１が、２値化対象画像から局所領域を切り出す局所領域画像切出部１２４と、切り出された局所領域の画素値に基づいて２値化処理の閾値を設定する局所領域閾値設定部１２５と、設定された閾値に基づいて２値化処理を行う局所２値化処理部１２６とを具備する。これにより、文字領域と絵柄領域とが連結している場合に、文字領域と絵柄領域との輝度差に基づいて、文字領域と絵柄領域とが連結しない２値化画像を生成し得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像２値化方法、および、当該画像２値化方法を用いて画像を２値化する画像２値化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
文字認識等の画像認識の前処理の１つに画像の２値化処理がある。例えば、特許文献１に記載の文字列２値化装置は、２値化対象画像から文字幅相当の高周波成分を有する領域を抽出し、当該抽出によって得られた画像に対して２値化処理を行う。この文字列２値化装置によれば、例えば文字列の下に引かれた下線を消去して、より適切に２値化処理を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４６２７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示される技術などの従来技術では、２値化対象画像の背景に絵柄が含まれ、背景の絵柄が認識対象の文字に重なっている場合に、適切な２値化を行えないおそれがある。例えば、特許文献１に記載の文字列２値化装置における２値化方法など、全体の輝度値に基づいて２値化の閾値を決定する方法では、絵柄の輝度値と、認識対象の文字の輝度値の差が小さい場合に、当該絵柄を認識対象の文字から分離できないおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、２値化対象画像の背景に絵柄が含まれ、背景の絵柄が認識対象の文字に重なっている場合に、より適切な２値化画像を生成し得る画像２値化方法および画像２値化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による画像２値化方法は、画像を２値化する画像２値化装置が行う画像２値化方法であって、２値化対象画像に対して２値化処理を行って第１の２値化画像を生成する第１の２値化画像生成ステップと、前記第１の２値化画像から文字領域の候補を抽出する文字領域候補取得ステップと、前記文字領域の候補に含まれる文字線の太さに基づいて単位領域の大きさを設定する単位領域サイズ設定ステップと、前記２値化対象画像のうち前記単位領域分の部分画像の画素値に基づいて２値化の閾値を設定する２値化閾値設定ステップと、前記２値化の閾値に基づいて２値化処理を行って局所２値化データを生成する局所２値化処理ステップと、前記局所２値化データを複数の前記部分画像について合成して第２の２値化画像を生成する第２の２値化画像生成ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の一態様による画像２値化方法は、上述の画像２値化方法であって、前記２値化対象画像に対して２値化処理を行って第３の２値化画像を生成する第３の２値化画像生成ステップと、前記第２の２値化画像と前記第３の２値化画像との画素値の論理和を演算して第４の２値化画像を生成する第４の２値化画像生成ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様による画像２値化方法は、上述の画像２値化方法であって、前記第１の２値化画像生成ステップは、前記第３の２値化画像生成ステップを兼ね、前記第３の２値化画像として前記第１の２値化画像を使用する、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様による画像２値化方法は、上述の画像２値化方法であって、前記２値化対象画像のうち前記局所２値化処理ステップで２値化処理を行う領域である局所２値化対象領域を、予め設定される文字領域の大きさの最小値基づいて決定する局所２値化対象領域決定ステップを備え、前記局所２値化処理ステップにて、前記局所２値化対象領域に含まれない領域の前記局所２値化データを所定の背景画素値とする、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様による画像２値化方法は、上述の画像２値化方法であって、前記単位領域サイズ設定ステップにて大きさを設定された前記単位領域分の前記部分画像毎に、該部分画像内の各画素の画素値のばらつき度を示すばらつき度指標を算出するばらつき度指標値算出ステップと、前記局所２値化処理ステップにて、前記ばらつき度指標値が所定以下のばらつき度を示す前記部分画像に対して前記局所２値化データを所定の背景画素値とする、ことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様による画像２値化方法は、上述の画像２値化方法であって、前記２値化対象画像の色情報に基づいて、当該２値化対象画像を文字領域と文字以外領域とに区分する色情報評価ステップを備え、前記局所２値化処理ステップにて、前記文字以外領域の前記局所２値化データを所定の背景画素値とする、ことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様による画像２値化装置は、２値化対象画像に対して２値化処理を行って第１の２値化画像を生成する第１の２値化画像生成部と、前記第１の２値化画像から文字領域の候補を抽出する文字領域候補取得部と、前記文字領域の候補に含まれる文字線の太さに基づいて単位領域の大きさを設定する単位領域サイズ設定部と、前記２値化対象画像のうち前記単位領域分の部分画像の画素値に基づいて２値化の閾値を設定する２値化閾値設定部と、前記２値化の閾値に基づいて２値化処理を行って局所２値化データを生成する局所２値化処理部と、前記局所２値化データを複数の前記部分画像について合成して第２の２値化画像を生成する第２の２値化画像生成部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、２値化対象画像の背景に絵柄が含まれ、背景の絵柄が認識対象の文字に重なっている場合に、より適切な２値化画像を生成し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１に実施形態における画像２値化装置１の概略構成を示す構成図である。
【図２】同実施形態において、プレート画像取得部１１が取得する２値化対象画像の例を示す図である。
【図３】同実施形態において、仮２値化処理部１２１が、２値化対象画像から文字幅相当の高周波成分を有する領域を抽出する際に設定するフィルタサイズの例を示す図である。
【図４】同実施形態において、仮２値化処理部１２１が生成する最大値フィルタ画像の例を示す図である。
【図５】同実施形態において、仮２値化処理部１２１が生成する最小値フィルタ画像の例を示す図である。
【図６】同実施形態における、最小値フィルタ画像から２値化対象画像を減算した画像の例を示す図である。
【図７】同実施形態において、仮２値化処理部１２１が２値化処理を行った画像の例を示す図である。
【図８】同実施形態において、仮２値化処理部１２１が生成する反転画像の例を示す図である。
【図９】同実施形態において、局所領域サイズ設定部１２３が測定する線の太さの例を示す図である。
【図１０】同実施形態において、局所領域サイズ設定部１２３が設定する局所領域の大きさの例を示す図である。
【図１１】同実施形態において、局所領域画像切出部１２４が切り出す部分画像の例を示す図である。
【図１２】同実施形態において、局所領域画像切出部１２４が局所領域を設定する順序の例を示す図である。
【図１３】同実施形態において、局所領域閾値設定部１２５が閾値を設定する際に画素値を参照する画素の例を示す図である。
【図１４】同実施形態の局所２値化画像生成部１２７が生成する局所２値化画像において、文字領域と背景領域とが連結しない例を示す図である。
【図１５】同実施形態において、論理和算出部１２８が出力する２値化画像の例を示す図である。
【図１６】同実施形態において、２値化処理部１２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第２に実施形態における画像２値化装置２の概略構成を示す構成図である。
【図１８】同実施形態において、２値化処理部２２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第３に実施形態における画像２値化装置３の概略構成を示す構成図である。
【図２０】同実施形態において、２値化処理部３２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の第４に実施形態における画像２値化装置４の概略構成を示す構成図である。
【図２２】同実施形態において、色情報評価部４３３が出力する画像の例を示す図である。
【図２３】同実施形態において、２値化処理部４２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１に実施形態における画像２値化装置１の概略構成を示す構成図である。同図において、画像２値化装置１は、プレート画像取得部１１と、２値化処理部１２と、２値化画像出力部１４とを備える。２値化処理部１２は、仮２値化処理部（第１の２値化画像生成部）１２１と、文字領域候補取得部１２２と、局所領域サイズ設定部（単位領域サイズ設定部）１２３と、局所領域画像切出部１２４と、局所領域閾値設定部（２値化閾値設定部）１２５と、局所２値化処理部１２６と、局所２値化画像生成部（第２の２値化画像生成部）１２７と、論理和算出部１２８とを備える。
【００１６】
画像２値化装置１は、２値化対象画像（２値化処理を行う対象となる画像）を取得して２値化処理を行い、２値化画像（２値化された画像）を出力する。本実施形態では、画像２値化装置１は、ナンバープレート認識装置の前処理としての２値化処理を行う装置であり、背景に絵柄の描かれているナンバープレートの画像を取得して２値化処理を行う。
【００１７】
プレート画像取得部１１は、２値化対象画像を取得して、仮２値化処理部１２１と局所領域画像切出部１２４とに出力する。
プレート画像取得部１１は、例えば道路に設置された撮像装置と通信を行い、当該撮像装置が撮像する、ナンバープレートの撮像画像を受信する。そして、プレート画像取得部１１は、受信した撮像画像に対してノイズ除去処理を行って２値化対象画像を生成する。プレート画像取得部１１は、生成した２値化対象画像を、仮２値化処理部１２１と局所領域画像切出部１２４とに出力する。
【００１８】
図２は、プレート画像取得部１１が取得する２値化対象画像の例を示す図である。同図に示す２値化対象画像は、文字Ｃ１１〜Ｃ１６と、下線Ｌ１１と、絵柄Ｄ１１〜Ｄ１３と、背景Ｂ１１とを含む。文字Ｃ１１は、認識対象の文字列（車両番号）を構成する。また、絵柄Ｄ１１〜Ｄ１３は、背景Ｂ１１に描かれた絵柄である。このうち、絵柄Ｄ１３は、文字Ｃ１４〜Ｃ１６および絵柄Ｄ１２に接して描かれている。
なお、ここでいう、文字と絵柄とが「接する」とは、文字の領域と絵柄の領域とが、画素単位で上下または左右に隣接する（連結している）箇所を有することである。
【００１９】
本実施形態において、プレート画像取得部１１が取得する２値化対象画像は、ビットマップ形式など、画素値によって各画素の輝度値（明度）をグレースケールで示すデータ形式で表現されており、画素値が大きいほど明るい（薄い、白っぽい）ことを示す。
また、認識対象の文字は、背景よりも暗い（濃い、黒っぽい）領域となっている。また、絵柄は、文字と背景との中間の輝度値の領域となっている。図２の例では、文字Ｃ１１〜Ｃ１６および下線Ｌ１１の輝度値は、絵柄Ｄ１１〜Ｄ１３の輝度値よりも小さく（暗く）、絵柄Ｄ１１〜Ｄ１３の輝度値は、背景Ｂ１１の輝度値よりも小さくなっている。
【００２０】
ただし、本発明を適用可能な画像のデータ形式は、上記のものに限らない。本発明は、様々なデータ形式で表現された画像に適用可能である。例えば、プレート画像取得部１１が、圧縮符号などビットマップ以外のデータ形式にて２値化対象画像を取得して、画素毎の輝度値を示すデータ形式に変換するようにしてもよい。また、プレート画像取得部１１が、画素毎にＲＧＢ（赤、緑、青）それぞれの輝度値を取得し、これらの輝度値を足し合わせて画素の輝度値を算出するようにしてもよい。また、文字が背景よりも明るく、絵柄が文字と背景との中間の輝度値であってもよい。
【００２１】
２値化処理部１２は、プレート画像取得部１１から出力される２値化対象画像に対して２値化処理を行い、２値化画像を２値化画像出力部１４に出力する。
仮２値化処理部１２１は、プレート画像取得部１１から出力される２値化対象画像に対して２値化処理を行って２値化画像（第１の２値化画像。以下、「仮２値化画像」と称する）を生成し、文字領域候補取得部１２２に出力する。なお、本実施形態では、仮２値化処理部１２１は、特許第３４６２７２７号に示される処理のように、２値化対象画像から文字幅相当の高周波成分を有する領域を抽出し、当該抽出によって得られた画像に対して２値化処理を行う。ただし、仮２値化処理部１２１が行う２値化処理は、この高周波成分を有する領域の抽出を含む２値化処理に限らない。仮２値化処理部１２１が行う２値化処理として、文字の太さを取得可能な様々な２値化処理を用いることができる。
【００２２】
図３は、仮２値化処理部１２１が、２値化対象画像から文字幅相当の高周波成分を有する領域を抽出する際に設定するフィルタサイズの例を示す図である。同図において、領域Ａ２１および領域Ａ２２は、２値化対象画像中の、最大値フィルタを適用された領域の例を示す。
文字の輝度値が背景の輝度値よりも小さい本実施形態においては、仮２値化処理部１２１は、２値化対象画像に対して最大値フィルタを適用し、最大値フィルタにより得られる画像に最小値フィルタを適用する。
【００２３】
仮２値化処理部１２１は、予め、最大値フィルタを、幅Ｗfltかつ高さＨfltの矩形領域のフィルタに設定している。ここで、仮２値化処理部１２１は、２値化対象画像に含まれる文字の大きさ（高さおよび幅）および文字線の太さについての参照値（代表値）を予め記憶している。そして、仮２値化処理部１２１は、最大値フィルタの幅Ｗfltを、文字幅の参照値Ｗrefよりやや大きい幅に設定し、最大値フィルタの高さＨfltを、文字線の太さの参照値Ｔref程度の高さに設定している。
【００２４】
そして、仮２値化処理部１２１は、２値化対象画像中の、幅Ｗfltかつ高さＨfltを有する矩形領域の各々について、最大値フィルタを適用する。この最大値フィルタは、適用された領域内における画素値の最大値（最も明るい画素値）を、当該最大値フィルタを適用された領域の中央の画素の値として出力する。
例えば、領域Ａ２１は、比較的画素値の大きい背景領域Ｂ１１を含む。したがって、領域Ａ２１の中央の画素の画素値は、背景の画素値となる。一方、領域Ａ２２は、背景領域よりも画素値の小さい下線の領域のみを含む。従って、領域Ａ２１の中央の画素の画素値は、背景よりも画素値の小さい下線の画素値となる。
【００２５】
仮２値化処理部１２１は、最大値フィルタの出力する画素値を合成して画像を生成する。以下では、この最大値フィルタの出力から合成される画像を「最大値フィルタ画像」と称する。
図４は、仮２値化処理部１２１が生成する最大値フィルタ画像の例を示す図である。
例えば、仮２値化処理部１２１は、図３の２値化対象画像に対して、図４の最大値フィルタ画像を生成する。ここで、図３の２値化対象画像において、下線Ｌ１１以外の領域は、最大値フィルタを適用した際に背景部分を含む。これにより、図４の最大値フィルタ画像の画素値は、下線Ｌ１１以外の領域においては背景の画素値となっている。一方、領域Ａ２２のように、下線Ｌ１１には、最大値フィルタ全体が含まれ得る。これにより、図４の最大値フィルタ画像の画素値は、下線Ｌ１１の中心寄りの部分（図４の線Ｌ１２）においては下線の画素値となっている。
【００２６】
また、仮２値化処理部１２１は、予め、最小値フィルタを、最大値フィルタと同一の矩形領域のフィルタに設定している。そして、仮２値化処理部１２１は、最大値フィルタ画像中の、幅Ｗfltかつ高さＨfltを有する矩形領域の各々について、最小値フィルタを適用する。この最小値フィルタは、適用された領域内における画素値の最小値（最も暗い画素値）を、当該最小値フィルタを適用された領域の中央の画素の値として出力する。そして、仮２値化処理部１２１は、最小値フィルタの出力する画素値を合成して画像を生成する。以下では、この最小値フィルタの出力から合成される画像を「最小値フィルタ画像」と称する。
【００２７】
図５は、仮２値化処理部１２１が生成する最小値フィルタ画像の例を示す図である。
例えば、仮２値化処理部１２１は、図４の最大値フィルタ画像に対して、図５の最小値フィルタ画像を生成する。ここで、図４の最大値フィルタ画像において、線Ｌ１２の近傍以外の領域は、最小フィルタを適用した際に背景部分のみを含む。これにより、図５の最大値フィルタ画像の画素値は、下線Ｌ１２の近傍以外の領域においては背景の画素値となっている。一方、線Ｌ１２の近傍では、最小フィルタを適用した際に線Ｌ１２を含み得る。これにより、図５の最小値フィルタ画像は、下線Ｌ１２の近傍（図５の下線Ｌ１３）においては、下線の画素値となっている。
【００２８】
次に、仮２値化処理部１２１は、最小値フィルタ画像から２値化対象画像を減算する（対応する画素毎に画素値を減算する）ことにより、２値化対象画像から文字幅相当の高周波成分を有する領域を抽出する。
図６は、最小値フィルタ画像から２値化対象画像を減算した画像の例を示す図である。
例えば、仮２値化処理部１２１は、図５の最小値フィルタ画像から、図３の２値化対象画像を減算して、図６の画像を取得する。同図では、画像の減算によって、図３の場合と画素値の大きさの順番が逆になっており、文字Ｃ１１〜Ｃ１６および下線Ｌ１１の輝度値が、絵柄Ｄ１１〜Ｄ１３の輝度値よりも大きく（明るく）、絵柄Ｄ１１〜Ｄ１３の輝度値が、背景Ｂ１１の輝度値よりも大きくなっている。
また、図６では、下線Ｌ１１が無くなり、背景の一部となっている。
【００２９】
次に、仮２値化処理部１２１は、最小値フィルタ画像から２値化対象画像を減算した画像に対して２値化処理を行う。
図７は、仮２値化処理部１２１が２値化処理を行った画像の例を示す図である。
例えば、仮２値化処理部１２１は、図６の画像に対して２値化処理を行うことによって図７の画像を取得する。図７の画像は、例えば、背景領域は「０」、文字領域や絵柄領域は「１」など２値化されており、特に絵柄領域の値と文字領域の値とが等しくなっている。
仮２値化処理部１２１は、２値化処理によって得られた仮２値化画像を文字領域候補取得部１２２に出力する。
【００３０】
なお、ここでいう「文字領域」は、文字認識の対象となるシンボルを示す領域である。ここで、文字認識の対象となるシンボルの種類は予め定められており、以下の説明では、数字とアルファベットとが、文字認識の対象となるシンボルの種類に含まれているものとする。また、「絵柄領域」は、文字認識の対象以外のシンボルまたは模様を示す領域である。また、「背景領域」は、背景領域は、文字領域および絵柄領域以外の領域である。
【００３１】
また、仮２値化処理部１２１は、仮２値化画像の各画素値（例えば「１」と「０」）を反転させた反転画像（第３の２値化画像）を生成し、論理和算出部１２８に出力する。
図８は、仮２値化処理部１２１が生成する反転画像の例を示す図である。
例えば、仮２値化処理部１２１は、図７の仮２値化画像の各画素値を反転させて図８の反転画像を生成する。この反転画像は、論理和算出部１２８が、後述する画像の論理和を算出する処理を行う際に使用する。
【００３２】
文字領域候補取得部１２２は、仮２値化処理部１２１から出力される仮２値化画像に対してラベリング処理を行い、ラベルを付加された各領域の中から、文字領域の候補である文字領域候補を選択することにより、仮２値化画像から文字領域の候補を抽出する。
まず、文字領域候補取得部１２２は、仮２値化画像に対してラベリング処理を行う。ここでいう「ラベリング処理」は、連結している画素に同じラベルを付加することにより、仮２値化画像から連結する画素の領域を抽出する処理である。
例えば、図７の仮２値化画像において、文字領域候補取得部１２２は、文字Ｃ１１の各画素にラベル「１」を付加し、文字Ｃ１１２の各画素にラベル「２」を付加するなど、連結している画素毎にラベルを付加する。ここで、文字Ｃ１４〜Ｃ１６と、背景Ｄ１２およびＤ１３とは連結している。従って、文字領域候補取得部１２２は、これらの画素に同一のラベルを付加する。
【００３３】
次に、文字領域候補取得部１２２は、ラベリング処理にて付加したラベル毎の領域から、文字領域候補を選択する。
例えば、文字領域候補取得部１２２は、文字領域の特徴量を予め記憶しておき、当該特徴量と、各ラベル領域の特徴量とを比較して文字領域の候補としてのラベル領域の絞込みを行う。そして、文字領域候補取得部１２２は、絞込みによって得られた各ラベル領域に対してパターンマッチングを行い、文字領域を抽出する。
【００３４】
具体的には、文字領域候補取得部１２２は、まず、ラベリング処理にて得られたラベル領域のうち、大きさ（ｘ軸方向の長さ（すなわち幅）およびｙ軸方向の長さ（すなわち高さ））が、予め記憶する文字領域の大きさの最大値（横方向の最大値として予め定められた閾値、および、縦方向の最大値として予め定められた閾値）以下、かつ、予め記憶する文字領域の大きさの最小値（横方向の最小値として予め定められた閾値、および、縦方向の最小値として予め定められた閾値）以上の領域を、文字領域の第一段階候補として選択する。
【００３５】
また、文字領域候補取得部１２２は、各文字のパターン画像を予め記憶しており、文字領域の第一段階候補として選択した各ラベル領域と、パターン画像の各々とのパターンマッチングを行って類似度を算出する。そして、文字領域候補取得部１２２は、算出した類似度が所定の閾値以上の領域を文字領域と判定し、当該領域を文字領域候補として局所領域サイズ設定部１２３に出力する。具体的には、例えば文字領域候補取得部１２２は、文字領域候補に付加されているラベルを示す情報を局所領域サイズ設定部１２３に出力する。
【００３６】
図７の例では、文字領域候補取得部１２２は、ラベル領域Ｃ１１〜Ｃ１３を文字領域候補として選択する。一方、絵柄Ｄ１１の各ラベル領域（絵柄Ｄ１１の中心の円と周囲の各三角とは連結しておらず、それぞれ異なるラベルが付加される）は、類似する文字パターンが存在せず、文字領域候補とはならない。また、文字Ｃ１４〜Ｃ１６と絵柄Ｄ１２およびＤ１３が連結したラベル領域も、当該領域全体に対しては類似する文字パターンが存在せず、文字領域候補とはならない。
【００３７】
なお、文字領域候補取得部１２２が文字領域候補を選択する方法は、上述した領域の大きさに基づく判定およびパターンマッチングによる方法に限らず、文字らしい領域を選択可能な様々な方法を用いることができる。例えば、文字領域候補取得部１２２が、文字領域の特徴量として、領域の大きさに加えて領域の充填率を用いるようにしてもよい。ここで、「充填率」とは、ラベル領域に外接する矩形においてラベル領域が占める面積の割合をいう。
【００３８】
あるいは、文字領域候補取得部１２２が、領域の特徴量（例えば大きさ）のみに基づいて文字領域候補を選択するようにしてもよいし、パターンマッチングのみに基づいて文字領域候補を選択するようにしてもよい。このように単一の方法を用いることにより、文字領域候補取得部１２２の行う処理をより単純化できるので、文字領域候補取得部１２２をより容易に構築できるようになる。
一方、上述したように領域の特徴量に基づいて候補を選択する方法と、パターンマッチングに基づいて候補を選択する方法とを併用することにより、絞り込まれた候補に対してパターンマッチングを行うようにできるので、文字領域候補取得部１２２が、より速く、かつ、より正確に、文字領域を選択できるようになる。
【００３９】
局所領域サイズ設定部１２３は、文字領域候補に含まれる文字線の太さに基づいて局所領域（単位領域）の大きさを設定する。後述するように、この局所領域は、局所領域閾値設定部１２５が２値化処理の閾値を決定する際の単位領域となる。
まず、局所領域サイズ設定部１２３は、文字領域候補取得部１２２が選択した文字領域候補から文字線の太さを取得する。
例えば、局所領域サイズ設定部１２３は、文字領域候補の各々について、所定の部分を通る線（文字線）を検出し、検出した全ての線の傾きを求めて当該線の太さを測定する。そして、局所領域サイズ設定部１２３は、算出した全ての線の太さの平均を測定して文字線の太さとする。
【００４０】
図９は、局所領域サイズ設定部１２３が測定する線の太さの例を示す図である。
例えば、局所領域サイズ設定部１２３は、所定の部分としてラベル領域Ｃ１２の縦の中心線ＬＣを求め、この中心線ＬＣに沿ってラベル領域Ｃ１２をスキャンして線Ｌ３１〜Ｌ３３を検出する。そして、局所領域サイズ設定部１２３は、線Ｌ３１〜Ｌ３３の各々についてエッジを検出して線の傾きを算出し、算出した傾きに対する垂直方向を、文字線の太さの測定方向とする。ここでは、線Ｌ３１〜Ｌ３３の傾きは０（図の横方向に平行）であり、局所領域サイズ設定部１２３は、図の縦方向を、文字線の太さの測定方向とする。
そして、局所領域サイズ設定部１２３は、線Ｌ３１〜Ｌ３３の各々について図の縦方向に文字線の太さを測定して、太さＴ３１〜Ｔ３３を取得する。
局所領域サイズ設定部１２３は、他の文字領域候補である文字Ｃ１１およびＣ１３（図７）に対しても同様の処理を行って太さを取得する。そして、局所領域サイズ設定部１２３は、取得した全ての太さの平均を算出して文字線の太さとする。
【００４１】
次に、局所領域サイズ設定部１２３は、算出した文字線の太さに基づいて局所領域の大きさを設定する。具体的には、例えば局所領域の形は正方形に予め決定されており、局所領域サイズ設定部１２３はこの正方形の１辺の長さ（すなわち、幅および高さ）を設定する。
図１０は、局所領域サイズ設定部１２３が設定する局所領域の大きさの例を示す図である。局所領域サイズ設定部１２３は、文字線の太さＷ４１に所定の幅Ｗ４２を加えて局所領域の幅および高さＷ４３とする。これによって、局所領域が、幅Ｗ４３かつ高さＷ４３の正方形の領域Ａ４１に設定される。
ここで、幅Ｗ４２は、例えば１画素分の幅など微小な幅である。従って、局所領域の幅及び高さＷ４３は、例えば、文字線の太さＷ４１に２画素分の幅を加えた長さなど、文字線の太さよりもやや長い長さに設定される。
局所領域サイズ設定部１２３は、設定した局所領域の大きさを、局所領域画像切出部１２４に出力する。
【００４２】
局所領域画像切出部１２４は、プレート画像取得部１１から出力される２値化対象画像において、局所領域の部分画像を切り出す。
図１１は、局所領域画像切出部１２４が切り出す部分画像の例を示す図である。同図に示すように、局所領域画像切出部１２４は、２値化対象画像の様々な部分に、局所領域サイズ設定部１２３によって設定された大きさの局所領域Ａ４１を設定し、当該局所領域Ａ４１に含まれる部分画像を切り出す。具体的には、局所領域画像切出部１２４は、局所領域Ａ４１に含まれる各画素の画素値を読み出す。
局所領域画像切出部１２４は、局所領域を設定して部分画像を切り出す毎に、切り出した部分画像（すなわち、読み出した画素値）と、設定した局所領域の位置情報とを、局所領域閾値設定部１２５に出力する。
【００４３】
なお、本実施形態においては、画像２値化装置１は、２値化対象画像の左上端を原点とし、右方向にｘ軸、下方向にｙ軸を取り、画素幅を長さの単位とした座標系を用いて２値化対象画像における位置を特定する。例えば、２値化対象画像の左上端の座標は（０，０）となる。また、２値化対象画像の左上端から右に１画素分ずれた位置の座標は（１，０）となる。また、２値化対象画像の左上端から下に１画素分ずれた位置の座標は（０，１）となる。
但し、画像２値化装置１による２値化対象画像における位置の特定方法は、当該座標系を用いるものに限らない、例えば、画素毎に予め識別番号が付されており、画像２値化装置１は当該識別番号を用いて２値化対象画像における位置を特定するなど、他の方法を用いるようにしてもよい。
【００４４】
図１２は、局所領域画像切出部１２４が局所領域を設定する順序の例を示す図である。同図の領域Ａ５１〜Ａ５５は、いずれも局所領域Ａ４１を示す。また、幅ＷＰは１画素分の幅を示す。
まず、同図（ａ）に示すように、局所領域画像切出部１２４は、２値化対象画像の左上に局所領域Ａ５１を設定し、この局所領域Ａ５１に含まれる各画素の画素値を読み出して局所領域閾値設定部１２５に出力する。また、局所領域画像切出部１２４は、局所領域Ａ５１の位置情報として、例えば、この局所領域Ａ５１の中心の画素Ｐ５１の座標（ｘ１，ｙ１）を局所領域閾値設定部１２５に出力する。
【００４５】
次に、同図（ｂ）に示すように、局所領域画像切出部１２４は、局所領域Ａ５１から１画素分（幅ＷＰ）右にずらした位置に局所領域Ａ５２を設定し、この局所領域Ａ５２に含まれる各画素の画素値を読み出して局所領域閾値設定部１２５に出力する。また、局所領域画像切出部１２４は、局所領域Ａ５２の位置情報として、この局所領域Ａ５２の中心の画素Ｐ５２の座標（ｘ１＋１，ｙ１）を局所領域閾値設定部１２５に出力する。
【００４６】
局所領域画像切出部１２４は、局所領域を右に１画素ずつずらして同様の処理を繰り返す。そして、同図（ｃ）に示すように２値化対象画像の右端まで処理をし終えると、局所領域画像切出部１２４は、同図（ｄ）に示すように、２値化対象画像の左上から１画素分（幅ＷＰ）下にずらした位置に局所領域Ａ５４を設定し、この局所領域Ａ５４に含まれる各画素の画素値を読み出して局所領域閾値設定部１２５に出力する。また、局所領域画像切出部１２４は、局所領域Ａ５４の位置情報として、この局所領域Ａ５４の中心の画素Ｐ５４の座標（ｘ１，ｙ１＋１）を局所領域閾値設定部１２５に出力する。
局所領域画像切出部１２４は、局所領域を右に１画素ずつずらし、また、右端まで処理を終えると下に１画素ずつずらしで同様の処理を繰り返す。そして、同図（ｅ）に示すように２値化対象画像の右下端まで処理をし終えると（、すなわち、全ての切り出し処理を完了すると、）局所領域画像切出部１２４は、切り出し処理を終了したことを示す情報を、局所領域閾値設定部１２５および局所２値化処理部１２６を介して局所２値化画像生成部１２７に出力する。
【００４７】
局所領域閾値設定部１２５は、局所領域画像切出部１２４が２値化対象画像から切り出す局所領域分の部分画像の画素値に基づいて２値化の閾値を設定する。
図１３は、局所領域閾値設定部１２５が閾値を設定する際に画素値を参照する画素の例を示す図である。同図において、局所領域Ａ４１の各マス目が画素を示す。また、画素Ｐ６１は局所領域Ａ４１の中央の画素である。局所領域閾値設定部１２５は、この中央の画素Ｐ６１の２値化処理の閾値を決定する。
例えば、局所領域閾値設定部１２５は、局所領域Ａ４１に含まれる各画素の画素値の平均（すなわち平均輝度）μと標準偏差σとを算出し、式（１）を用いて閾値θを算出する。
【００４８】
【数１】
【００４９】
ここで、係数ｋは、予め定められた負の定数（ｋ＜０）である。ｋの値は、例えば幾つかのサンプル画像について、様々なｋの値で２値化処理を行ってみて、最も良好な結果を得られる値に設定する。
なお、２値化対象画像の文字領域の画素値が、背景領域の画素値よりも大きい場合（例えば、黒の背景に白文字でナンバーが記載されている場合）は、局所領域閾値設定部１２５は、係数ｋとして正の定数（ｋ＞０）を用いる。
【００５０】
局所領域閾値設定部１２５は、設定した閾値θと、局所領域画像切出部１２４から出力される局所領域の位置情報と、局所領域の中央の画素（例えば、図１３の画素Ｐ６１）の画素値とを、局所２値化処理部１２６に出力する。
なお、標準偏差σは、本発明におけるばらつき度指標の一例である。すなわち、局所領域に含まれる部分画像の各画素の画素値のばらつき度が大きいほど、標準偏差σは大きい値を取る。
【００５１】
局所２値化処理部１２６は、局所領域閾値設定部１２５が設定した閾値に基づいて、２値化処理（第２の２値化処理。以下では「局所２値化処理」と称する。）を行って局所２値化データを生成する。ここでいう「局所２値化データ」は、局所領域の中央の画素に対する２値化処理の結果得られる、２値化された画素値である。局所２値化処理部１２６は、局所領域閾値設定部１２５から出力される閾値と局所領域の中央の画素の画素値をと比較して、画素値が閾値以上であると判定したときは局所２値化データの値を「１」とし、画素値が閾値未満であると判定したときは局所２値化データの値を「０」とする。
局所２値化処理部１２６は、生成した局所２値化データと、局所領域閾値設定部１２５から出力される局所領域の位置情報とを、局所２値化画像生成部１２７に出力する。
【００５２】
局所２値化画像生成部１２７は、局所２値化処理部１２６から出力される局所２値化データを、局所領域画像切出部１２４が２値化対象画像に設定する各局所領域について合成して、２値化画像（第２の２値化画像。以下では「局所２値化画像」と称する）を生成する。具体的には、局所２値化画像生成部１２７は、出力用画像のフォームを予め用意しておき、局所２値化処理部１２６から局所２値化データと座標（局所領域の中央の画素の座標）とが出力される毎に、出力用画像のフォームにおいて、局所２値化処理部１２６から出力される座標の画素の画素値を、局所２値化処理部１２６から出力される局所２値化データの値とする処理を繰り返す。これにより、局所２値化画像生成部１２７は、（周辺の一部を除いて）局所２値化処理の結果を画素とする出力用画像（局所２値化画像）を生成する。
【００５３】
図１４は、局所２値化画像生成部１２７が生成する局所２値化画像において、文字領域と背景領域とが連結しない例を示す図である。
上述したように、局所領域閾値設定部１２５は、各画素の画素値の平均μに加えて、標準偏差σを用いて閾値θを算出するので、文字領域と背景領域と絵柄領域との輝度差に応じて適切な閾値を得ることができる。これにより、文字領域と、絵柄領域とが結合しなくなることを期待できる。すなわち、図１４の領域Ａ７１のように、文字領域と絵柄領域との間に局所２値化データ値「０」の領域が生成されることを期待できる。
【００５４】
論理和算出部１２８は、仮２値化処理部１２１から出力される反転画像と、局所２値化画像生成部１２７から出力される局所２値化画像との画素値の論理和を演算して、２値化処理部１２の２値化処理結果としての２値化画像（第４の２値化画像）を生成する。
ここで、局所領域に、ほぼ均一な輝度値の背景領域のみが含まれる場合、標準偏差σの値が小さくなり、局所領域に含まれる背景画像の画素の平均輝度に近い値の閾値が設定される。このため、ノイズ等によって局所領域の中央の画素の画素値が小さくなると、局所２値化データの値が「０」（文字領域を示すデータ）となり得る。これにより、局所２値化画像は、背景にノイズを含み易い画像となる。
そこで、論理和算出部１２８は、仮２値化処理部１２１から出力される反転画像と、局所２値化画像との、対応する画素毎の画素値の論理和を演算することにより、局所２値化画像の背景部分に含まれるノイズを除去する。
なお、２値化画像の背景領域の値が「０」に設定され、文字領域の値が「１」に設定されている場合は、論理和算出部１２８は、論理和に換えて論理積を演算する。
【００５５】
なお、論理和算出部１２８が局所２値化画像との論理和を行う画像は、仮２値化処理部１２１から出力される反転画像に限らない。論理和算出部１２８は、局所２値化画像との論理和を行う画像として、画像全体に共通する閾値で２値化された様々な画像（局所２値化画像との比較において、背景部分にノイズが含まれにくい様々な画像）を用いることができる。
【００５６】
図１５は、論理和算出部１２８が出力する２値化画像の例を示す図である。同図（ａ）は、論理和算出部１２８が出力する２値化画像の例を示し、同図（ｂ）は、この２値化画像の一部を拡大した例を示す。
図１４で説明したように、局所２値化画像において、文字領域と絵柄領域とが連結しないことを期待し得る。これにより、論理和算出部１２８が出力する２値化画像も、文字領域Ｃ１４〜Ｃ１６と背景領域Ｄ１３とが連結しない画像となることを期待し得る。
【００５７】
２値化画像出力部１４は、２値化処理部１２から出力される２値化画像を２値化処理部１２の外部に出力する。例えば、２値化画像出力部１４は、文字認識装置との間における通信機能を有し、２値化処理部１２から出力される２値化画像を文字認識装置に送信する。
【００５８】
次に、画像２値化装置１の動作について説明する。
図１６は、２値化処理部１２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。２値化処理部１２は、プレート画像取得部１１から２値化対象画像が出力されると同図の処理を開始する。
まず、仮２値化処理部１２１が、プレート画像取得部１１から出力される２値化対象画像を取得して仮２値化処理を行う（ステップＳ１０１）。この仮２値化処理は、２値化対象画像に含まれる文字線の太さを取得する前処理としての２値化処理である。
仮２値化処理部１２１は、この仮２値化処理によって得られた仮２値化画像を、文字領域候補取得部１２２に出力する。また、仮２値化処理部１２１は、仮２値化画像の各画素値を反転させた反転画像を生成し、論理和算出部１２８に出力する。
【００５９】
次に、文字領域候補取得部１２２は、仮２値化処理部１２１から出力される仮２値化画像に対してラベリング処理を行う（ステップＳ１０２）。そして、文字領域候補取得部１２２は、ラベリング処理によって得られたラベル領域に対して、予め記憶する文字領域の特徴量に基づいて、文字領域の候補としてのラベル領域の絞込みを行う。さらに、文字領域候補取得部１２２は、絞込みの結果得られたラベル領域の各々に対して、予め記憶する文字パターンとのパターンマッチングを行い、これらラベル領域の中から文字領域候補を選択する（ステップＳ１０３）。
そして、文字領域候補取得部１２２は、選択した文字領域候補を示す情報を局所領域サイズ設定部１２３に出力する。
【００６０】
次に、局所領域サイズ設定部１２３は、文字領域候補取得部１２２が選択した文字領域候補から文字線の太さを取得する（ステップＳ１０４）。そして、局所領域サイズ設定部１２３は、文字領域候補に含まれる文字線の太さに基づいて、局所領域閾値設定部１２５が２地価処理の閾値を決定する際の単位となる局所領域の大きさを設定する（ステップＳ１０５）。局所領域サイズ設定部１２３は、設定した局所領域の大きさを、局所領域画像切出部１２４に出力する。
【００６１】
次に、局所領域画像切出部１２４は、プレート画像取得部１１から出力される２値化対象画像に対して、図１２で説明した様々な局所領域を設定するループを開始する（ステップＳ１１１）。そして、局所領域画像切出部１２４は、設定した局所領域に含まれる部分画像を切り出し、切り出した部分画像と、設定した局所領域の位置情報とを、局所領域閾値設定部１２５に出力する（ステップＳ１１２）。
ここで、局所領域画像切出部１２４が取得する２値化対象画像は、ステップＳ１０１で仮２値化処理部１２１が取得する２値化対象画像と同一である。
【００６２】
次に、局所領域閾値設定部１２５は、局所領域画像切出部１２４から出力される部分画像の、平均輝度値μおよび標準偏差σを算出し（ステップＳ１１３）、算出した平均輝度値μおよび標準偏差σに基づいて２値化の閾値を設定する（ステップＳ１１４）。そして、局所領域閾値設定部１２５は、設定した閾値と、部分画像と共に局所領域閾値設定部１２５から取得した局所領域の位置情報とを、局所２値化処理部１２６に出力する。
【００６３】
次に、局所２値化処理部１２６は、局所領域の中央の画素の画素値と局所領域閾値設定部１２５が設定した閾値とを比較することによって当該中央の画素に対する２値化処理を行い（ステップＳ１１５）、２値化処理結果である局所２値化データを、局所領域閾値設定部１２５から出力される局所領域の位置情報と共に、局所２値化画像生成部１２７に出力する。
【００６４】
次に、局所２値化画像生成部１２７は、局所２値化処理部１２６から出力される局所２値化データ２を合成する（ステップＳ１１６）。この局所２値化データの合成処理は、局所２値化画像を生成する処理である。
その後、局所領域画像切出部１２４は、全ての局所領域を切り出す処理を完了したか否かを判定する（ステップＳ１１７）。完了していないと判定した場合は、ステップＳ１１１に戻って、引き続き残りの局所領域に対する処理を行う。一方、全ての局所領域を切り出す処理を完了したと判定し場合は、局所領域画像切出部１２４は、処理を終了したことを示す情報を、局所領域閾値設定部１２５と局所２値化処理部１２６とを介して局所２値化画像生成部１２７に出力する。そして、局所２値化画像生成部１２７は、局所領域画像切出部１２４から出力される当該情報を取得すると、合成した２値化画像を、局所２値化画像として論理和算出部１２８に出力する。
論理和算出部１２８は、仮２値化処理部１２１から出力される反転画像と、局所２値化画像生成部１２７から出力される局所２値化画像との画素値の論理和を演算して、２値化処理部１２の２値化処理結果としての２値化画像を生成する（ステップＳ１２１）。
その後、論理和算出部１２８は、生成した２値化画像を２値化画像出力部１４に出力する。そして、２値化画像出力部１４は、２値化処理部１２から出力される２値化画像を２値化処理部１２の外部に出力する。
【００６５】
以上のように、局所領域画像切出部１２４が、２値化対象画像から局所領域（部分画像）を切り出し、局所領域閾値設定部１２５が、部分画像の画素値に基づいて局所２値化処理用の閾値を設定し、局所２値化処理部１２６が、局所領域閾値設定部１２５の設定した閾値を用いて局所２値化処理を行う。
これにより、画像２値化装置１は、２値化対象画像の背景に絵柄が含まれ、背景の絵柄が認識対象の文字に重なっている場合に、より適切な２値化画像（具体的には、文字領域と絵柄領域とが連結しない画像）を生成し得る。
【００６６】
また、論理和算出部１２８が、仮２値化処理部１２１から出力される反転画像と、局所２値化画像生成部１２７から出力される局所２値化画像との論理和を演算して２値化画像を生成する。これにより、局所２値化画像の背景領域に含まれるノイズを除去できる。
【００６７】
また、論理和算出部１２８は、局所２値化画像との論理和を演算する２値化画像として、仮２値化処理部１２１から出力される反転画像を用いる。これにより、局所領域サイズを決定するための２値化処理と、局所２値化画像との論理和を演算する２値化画像を生成するための２値化処理とを同一の処理とすることができ、２値化処理部１２の処理負荷を抑えることができる。
【００６８】
＜第２の実施形態＞
図１７は、本発明の第２に実施形態における画像２値化装置２の概略構成を示す構成図である。同図において、画像２値化装置２は、プレート画像取得部１１と、２値化処理部２２と、２値化画像出力部１４とを備える。２値化処理部２２は、仮２値化処理部１２１と、文字領域候補取得部２２２と、局所領域サイズ設定部１２３と、局所２値化対象領域決定部２３１と、局所領域画像切出部２２４と、局所領域閾値設定部（２値化閾値設定部）２２５と、局所２値化処理部２２６と、局所２値化画像生成部１２７と、論理和算出部１２８とを備える。
同図において、図１の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１１、１２１、１２３、１２７、１２８、１４）を付して説明を省略する。
【００６９】
文字領域候補取得部２２２は、文字領域候補取得部１２２（図１）と同様の処理を行う。加えて、文字領域候補取得部２２２は、仮２値化画像に対してラベリング処理を行って得られるラベル領域の各々について、ラベル領域の大きさ（高さおよび幅）と、当該ラベル領域の位置情報とが対応付けられたラベル領域情報を、局所２値化対象領域決定部２３１に出力する。ラベル領域の位置情報として、例えば文字領域候補取得部２２２は、ラベル領域に外接する矩形の左上の頂点の座標をラベル領域情報に含めて、局所２値化対象領域決定部２３１に出力する。
【００７０】
局所２値化対象領域決定部２３１は、２値化対象画像に含まれる文字の大きさ（高さおよび幅）および文字線の太さについての参照値（代表値）に基づいて予め決定された、文字領域の大きさ（高さおよび幅）の最小値を予め記憶している。
そして、局所２値化対象領域決定部２３１は、文字領域候補取得部２２２から出力されるラベル領域情報に基づいて、文字領域の大きさの最小値以上の大きさを有するラベル領域を全て選択し、選択した各領域の大きさおよび位置の情報を局所領域画像切出部２２４に出力する。
【００７１】
具体的には、局所２値化対象領域決定部２３１は、文字領域候補取得部２２２から出力されるラベル領域情報に基づいて、各ラベル領域の高さおよび幅と、文字領域の高さおよび幅の最小値とを比較する。そして、局所２値化対象領域決定部２３１は、高さ、幅共に文字領域の最小値以上の全てのラベル領域を、局所２値化対象領域として選択し、選択した各領域の大きさ（高さおよび幅）と、文字領域候補取得部２２２から出力される位置の情報とを局所領域画像切出部２２４に出力する。これにより、局所２値化対象領域決定部２３１は、文字領域の高さおよび幅の最小値以上の高さおよび幅を有するラベル領域に外接する矩形領域（矩形内部を含む）を局所２値化対象領域として指定し、局所領域画像切出部２２４に通知する。
【００７２】
例えば、図７の仮２値化画像の場合、ラベル領域Ｃ１１〜Ｃ１３と、領域Ｃ１４〜Ｃ１６とＤ１２とＤ１３とが連結しているラベル領域とは、文字領域の大きさの最小値以上の大きさを有しており、局所２値化対象領域決定部２３１は、これらのラベル領域を局所２値化対象領域として選択する。一方、絵柄Ｄ１１の各ラベル領域は、文字領域の大きさの最小値未満の大きさを有しており、局所２値化対象領域決定部２３１は、これらのラベル領域については局所２値化対象領域として選択しない。
【００７３】
局所領域画像切出部２２４は、局所領域画像切出部１２４（図１）と同様に、プレート画像取得部１１から出力される２値化対象画像において、図１２で説明したように局所領域を順次設定する。
そして、局所領域画像切出部２２４は、設定した局所領域の中央の画素が、局所２値化対象領域決定部２３１が選択した局所２値化対象領域に含まれるか否かを判定する。具体的には、局所領域画像切出部２２４は、設定した局所領域の中央の画素の座標を算出する。そして、算出した座標が、局所２値化対象領域決定部２３１から出力される上述の矩形領域に含まれるか否かを判定する。
【００７４】
設定した局所領域が局所２値化対象領域に含まれると判定した場合、局所領域画像切出部２２４は、局所領域画像切出部１２４と同様に、局所領域の部分画像を切り出し、切り出した部分画像と、設定した局所領域の位置情報とを、局所領域閾値設定部１２５に出力する。
一方、設定した局所領域が局所２値化対象領域に含まれないと判定した場合、局所領域画像切出部２２４は、局所２値化対象領域外であることを示す情報に、局所領域の位置情報を含めて、局所領域閾値設定部１２５に出力する。
また、局所領域画像切出部２２４は、局所領域画像切出部１２４と同様に、全ての切り出し処理を完了すると、切り出し処理を終了したことを示す情報を、局所領域閾値設定部２２５および局所２値化処理部２２６を介して局所２値化画像生成部１２７に出力する。
【００７５】
局所領域閾値設定部２２５は、局所領域画像切出部２２４から、部分画像と、局所領域の位置情報とが出力されたときは、局所領域閾値設定部１２５（図１）と同様の処理を行う。
一方、局所領域画像切出部２２４から、局所２値化対象領域外であることを示す情報が出力されたときは、局所領域閾値設定部２２５は、当該情報を、そのまま局所２値化処理部２２６に出力し、閾値の設定処理は行わない。
【００７６】
局所２値化処理部２２６は、局所領域閾値設定部２２５から、閾値θと局所領域の位置情報と局所領域の中央の画素の画素値とが出力されたときは、局所２値化処理部１２６（図１）と同様の処理を行う。
一方、局所領域閾値設定部２２５から、局所２値化対象領域外であることを示す情報が出力されたときは、局所２値化処理部２２６は、局所２値化対象領域外であることを示す情報から局所領域の位置情報を読み出し、背景を示す局所２値化データ「１」と、局所領域の位置情報とを、局所２値化画像生成部１２７に出力する。
【００７７】
次に、画像２値化装置２の動作について説明する。
図１８は、２値化処理部２２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。２値化処理部２２は、プレート画像取得部１１から２値化対象画像が出力されると同図の処理を開始する。
ステップＳ２０１〜Ｓ２０５は、図１６のステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同様である。ただし、ステップＳ２０３において、文字領域候補取得部１２２は、選択した文字領域候補を示す情報を、局所領域サイズ設定部１２３に加えて局所２値化対象領域決定部２３１にも出力する。
ステップＳ２０６において、局所２値化対象領域決定部２３１は、予め記憶する文字領域の大きさの最小値の情報と、文字領域候補取得部２２２から出力されるラベル領域情報とに基づいて、局所２値化対象領域を設定し、設定した局所２値化対象領域の情報を局所領域画像切出部２２４に出力する。
【００７８】
ステップＳ２１１は、図１６のステップＳ１１１と同様である。
ステップＳ２１２において、局所領域画像切出部２２４は、処理対象の局所領域の中央の画素が局所２値化対象領域に含まれるか否かを判定することにより、処理対象の局所領域が局所２値化の対象か否かを判定する。局所２値化の対象であると判定した場合（ステップＳ２１２：ＹＥＳ）、ステップＳ２２１に進む。ステップＳ２２１〜Ｓ２２４は、図１６のステップＳ１１２〜Ｓ１１５と同様である。
【００７９】
一方、ステップＳ２１２において、局所２値化の対象であると判定した場合（ステップＳ２１２：ＮＯ）、局所領域画像切出部２２４は、局所２値化対象領域外であることを示す情報に、局所領域の位置情報を含めて、局所領域閾値設定部２２５を介して局所２値化処理部２２６に出力する。そして、局所２値化処理部２２６は、背景を示す局所２値化データ「１」と、局所領域の位置情報とを、局所２値化画像生成部１２７に出力する（ステップＳ２３１）。その後、ステップＳ２４１に進む。
ステップＳ２４１〜Ｓ２５１は、図１６のステップＳ１１６〜Ｓ１２１と同様である。
【００８０】
以上のように、局所領域画像切出部２２４が、局所２値化対象領域外であると判定した局所領域に対しては、局所領域画像切出部２２４は部分画像の切り出しを行わず、局所領域閾値設定部２２５は閾値の設定を行わず、局所２値化処理部２２６は局所領域の中央の画素が閾値以上か否かの判定を行わない。このように、局所２値化対象領域決定部２３１が、２値化処理を行う対象領域を選択（限定）することにより、局所領域画像切出部２２４と、局所領域閾値設定部２２５と、局所２値化処理部２２６との処理負荷を軽減できる。特に、局所領域閾値設定部２２５は、局所領域の画素値の標準偏差や分散を算出する回数を減らすことができ、処理速度の向上を図ることができる。また、局所領域画像切出部２２４が、局所２値化対象領域外であると判定した局所領域に対しては、局所領域画像切出部２２４が局所領域内の各画素値を出力する必要が無く、局所領域画像切出部２２４が局所領域閾値設定部２２５に出力するデータ量を抑えることが出来る。これにより、データ入出力の処理時間を削減でき、この点でも処理速度の向上を図ることができる。
【００８１】
＜第３の実施形態＞
図１９は、本発明の第３に実施形態における画像２値化装置３の概略構成を示す構成図である。同図において、画像２値化装置３は、プレート画像取得部１１と、２値化処理部３２と、２値化画像出力部１４とを備える。２値化処理部３２は、仮２値化処理部１２１と、文字領域候補取得部１２２と、局所領域サイズ設定部１２３と、局所領域画像切出部１２４と、標準偏差評価部３３２と、局所領域閾値設定部（２値化閾値設定部）３２５と、局所２値化処理部３２６と、局所２値化画像生成部１２７と、論理和算出部１２８とを備える。
同図において、図１の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１１、１２１〜１２４、１２７、１２８、１４）を付して説明を省略する。
【００８２】
標準偏差評価部３３２は、局所領域画像切出部１２４が切り出す部分画像を取得し、当該部分画像に含まれる画素の標準偏差σを算出する。そして、標準偏差評価部３３２は、算出した標準偏差と、予め記憶する閾値βとを比較する。
標準偏差σが閾値β以上であると判定した場合、標準偏差評価部３３２は、閾値以上を示す情報を、局所領域閾値設定部３２５に出力する。なお、標準偏差評価部３３２が、閾値以上を示す情報に加えて、算出した標準偏差σを局所領域閾値設定部３２５に出力するようにしてもよい。これにより、局所領域閾値設定部３２５は改めて標準偏差σを算出する必要が無くなり、２値化処理部３２の負荷の増大を抑制できる。
一方、標準偏差σが閾値β未満であると判定した場合、標準偏差評価部３３２は、閾値未満を示す情報を局所領域閾値設定部３２５に出力する。
【００８３】
ここで、局所領域画像切出部１２４が切り出す部分画像に、文字領域と背景領域との境界など、領域の境界が含まれる場合は、背景のみの場合よりも標準偏差が大きくなる。一方、部分画像に背景領域のみが含まれる場合など、領域の境界が含まれない場合は、標準偏差が小さくなる。
そして、局所領域の大きさは文字線の太さよりも大きく設定されているので、部分画像に文字領域が含まれる場合は、文字領域と背景領域あるいは絵柄領域との境界が含まれて、背景のみの場合よりも標準偏差が大きくなる。
従って、標準偏差が小さい場合、背景領域のみ又はほぼ同じ輝度値からなる絵柄領域のみが部分画像に含まれる、すなわち文字領域が部分画像に含まれないことを期待できる。
そこで、本実施形態では、標準偏差評価部３３２が標準偏差の大きさを評価し、所定の閾値β以下であるときに背景領域であるとして以下に説明する処理を行う。
【００８４】
局所領域閾値設定部３２５は、閾値以上を示す情報が標準偏差評価部３３２から出力された場合は、局所領域閾値設定部１２５（図１）と同様の処理を行う。
一方、局所領域閾値設定部３２５は、閾値未満を示す情報が標準偏差評価部３３２から出力された場合は、閾値の設定処理は行わず、当該閾値未満を示す情報と、局所領域画像切出部１２４から出力される局所領域の位置情報とを、局所２値化処理部３２６に出力する。
【００８５】
局所２値化処理部３２６は、局所領域閾値設定部３２５から、閾値θと局所領域の位置情報と局所領域の中央の画素の画素値とが出力されたときは、局所２値化処理部１２６（図１）と同様の処理を行う。
一方、局所領域閾値設定部３２５から、閾値未満を示す情報と局所領域の位置情報とが出力されたときは、局所２値化処理部３２６は、背景を示す局所２値化データ「１」と、局所領域の位置情報とを、局所２値化画像生成部１２７に出力する。
【００８６】
次に、画像２値化装置３の動作について説明する。
図２０は、２値化処理部３２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。
ステップＳ３０１〜Ｓ３１２は、図１６のステップＳ１０１〜Ｓ１１２と同様である。
その後、標準偏差評価部３３２は、局所領域画像切出部１２４が切り出した部分画像に含まれる画素値の標準偏差σを算出する（ステップＳ３１３）。そして、標準偏差評価部３３２は、算出した標準偏差σが予め記憶する閾値β以上か否かを判定する（ステップＳ３１４）。標準偏差σが閾値β以上であると判定した場合（ステップＳ３１４：ＹＥＳ）、標準偏差評価部３３２が閾値以上を示す情報を局所領域閾値設定部３２５に出力することにより、ステップＳ３２１に進む。ステップＳ３２１〜Ｓ３２３は、図１６のステップＳ１１３〜Ｓ１１５と同様である。
【００８７】
一方、ステップＳ３１４において、標準偏差σが閾値β未満であると判定した場合（ステップＳ３１４：ＮＯ）、標準偏差評価部３３２は、閾値未満を示す情報を、局所領域閾値設定部３２５に出力する。そして、局所領域閾値設定部３２５は、当該閾値未満を示す情報と、局所領域画像切出部１２４から出力される局所領域の位置情報とを、局所２値化処理部３２６に出力する。そして、局所２値化処理部３２６は、背景を示す局所２値化データ「１」と、局所領域の位置情報とを、局所２値化画像生成部１２７に出力する（ステップＳ３３１）。その後、ステップＳ３４１に進む。
ステップＳ３４１〜Ｓ３５１は、図１６のステップＳ１１６〜Ｓ１２１と同様である。
【００８８】
以上のように、標準偏差評価部３３２が部分画像の画素値の標準偏差σと予め記憶する閾値βとを比較し、標準偏差σが閾値β未満であると判定すると、局所２値化処理部３２６は、当該部分画像（局所領域）の中央の画素を背景領域として局所２値化データを生成し出力する。
ここで、標準偏差σの値が小さい場合、局所領域閾値設定部３２５は、局所２値化処理の閾値θを、部分画像の画素値の平均に近い値に設定する。そのため、局所領域が背景のみを含む場合に、局所領域の中央の画素の画素値がノイズ等によって実際よりもわずかに大きい値になっただけで、文字領域として２値化されてしまうおそれがある。
そこで、標準偏差σが小さいときに、局所２値化処理部３２６が背景領域として局所２値化処理することにより、ノイズ混入等によって背景領域を文字領域として誤処理することを防止し、より適切に局所２値化処理を行うことができる。
【００８９】
なお、本実施形態では、画像２値化装置１（図１）に標準偏差評価部３３２を加え、上述の処理を行う場合の例について説明したが、上述の処理を行う画像２値化装置はこれに限らない。例えば、画像２値化装置２（図１７）が標準偏差評価部３３２を具備して上述の処理を行うようにしてもよい。
【００９０】
＜第４の実施形態＞
図２１は、本発明の第４に実施形態における画像２値化装置４の概略構成を示す構成図である。同図において、画像２値化装置４は、プレート画像取得部４１と、２値化処理部４２と、２値化画像出力部１４とを備える。２値化処理部４２は、色情報評価部４３３と、仮２値化処理部１２１と、文字領域候補取得部１２２と、局所領域サイズ設定部１２３と、局所領域画像切出部１２４と、局所領域閾値設定部１２５と、局所２値化処理部１２６と、局所２値化画像生成部１２７と、論理和算出部１２８とを備える。
同図において、図１の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１２１〜１２８、１４）を付して説明を省略する。
【００９１】
プレート画像取得部４１は、カラーの画像データを取得して色情報評価部４３３に出力する点で、プレート画像取得部１１（図１）と異なる。プレート画像取得部４１は、例えば、画像データとして画素毎にＲＧＢ（赤、緑、青）それぞれの輝度値を取得し、当該画像データに対してノイズ除去処理を行って色情報評価部４３３に出力する。
【００９２】
色情報評価部４３３は、文字色を予め記憶しておき、２値化対象画像の各領域を、文字領域と文字以外の領域とに区別する。そして、色情報評価部４３３は、文字色以外の色の領域の画素値を、予め記憶する背景の画素値（例えば輝度値「赤：２５５、緑：２５５、青：２５５」）に置き換える。以下では、この置き換え処理を「背景化処理」と称する。
例えば、文字色が緑の場合、プレート画像取得部４１から出力される画像データの各画素について、緑の輝度値と赤の輝度値と、および、緑の輝度値と青の輝度値とを比較し、赤の輝度値、青の輝度値のいずれかが、緑の輝度値に対して所定の割合（例えば５割）以上である画素の画素値を、文字以外の領域として、背景を示す画素値に置き換える。
そして色情報評価部４３３は、画素値の置き換え処理の完了した画像をモノクロ画像に変換し、２値化対象画像として仮２値化処理部１２１に出力する。色情報評価部４３３は、例えば、画素毎に、赤の輝度値ｒと、緑の輝度値ｇと、青の輝度値ｂとを、式（２）に代入してモノクロ画像における輝度値ｕを算出することにより、モノクロ画像への変換を行う。
【００９３】
【数２】
【００９４】
図２２は、色情報評価部４３３が出力する画像の例を示す図である。例えば、プレート画像取得部４１から図２の画像がカラー画像で出力され、絵柄Ｄ１１が赤であり、文字Ｃ１１〜Ｃ１６と絵柄Ｄ１２と絵柄Ｄ１３とが緑であり、背景Ｂ１１が白である場合に、色情報評価部４３３は、予め記憶する文字色に基づいて、文字色と異なる絵柄Ｄ１１の各画素を背景の画素値とし、さらにモノクロ画像に変換することにより、絵柄Ｄ１１を含まない、図２２のモノクロ画像を生成して仮２値化処理部１２１に出力する。
【００９５】
次に、画像２値化装置４の動作について説明する。
図２３は、２値化処理部４２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。
ステップＳ４０１において、色情報評価部４３３は、プレート画像取得部４１から出力されるカラー画像において、予め記憶する文字色と異なる色の領域を背景化する処理を行う（ステップＳ４０１）。そして、色情報評価部４３３は、背景化処理の完了した画像をモノクロ画像に変換して仮２値化処理部１２１に出力する。
ステップＳ４０２〜Ｓ４２１は、図１６のステップＳ１０１〜Ｓ１２１と同様である。
【００９６】
以上のように、色情報評価部４３３が、色情報を用いて、文字色と異なる色の絵柄を除去するので、画像２値化装置４は、より適切な２値化画像を生成し得る。具体的には、文字領域をより抽出し易い２値化画像を生成し得る。
【００９７】
なお、本実施形態では、画像２値化装置１（図１）に色情報評価部４３３を加え、上述の処理を行う場合の例について説明したが、上述の処理を行う画像２値化装置はこれに限らない。例えば、画像２値化装置２（図１７）が色情報評価部４３３を具備して上述の処理を行うようにしてもよい。あるいは、画像２値化装置３（図１９）が色情報評価部４３３を具備して上述の処理を行うようにしてもよい。
【００９８】
なお、画像２値化装置１、２、３、または４の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００９９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【０１００】
１、２、３、４ 画像２値化装置
１１、４１ プレート画像取得部
１２、２２、３２、４２ ２値化処理部
１２１ 仮２値化処理部
１２２、２２２ 文字領域候補取得部
１２３ 局所領域サイズ設定部
１２４、２２４ 局所領域画像切出部
１２５、２２５、３２５ 局所領域閾値設定部
１２６、２２６、３２６ 局所２値化処理部
１２７ 局所２値化画像生成部
１２８ 論理和算出部
２３１ 局所２値化対象領域決定部
３３２ 標準偏差評価部
４３３ 色情報評価部
１４ ２値化画像出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像２値化方法、および、当該画像２値化方法を用いて画像を２値化する画像２値化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
文字認識等の画像認識の前処理の１つに画像の２値化処理がある。例えば、特許文献１に記載の文字列２値化装置は、２値化対象画像から文字幅相当の高周波成分を有する領域を抽出し、当該抽出によって得られた画像に対して２値化処理を行う。この文字列２値化装置によれば、例えば文字列の下に引かれた下線を消去して、より適切に２値化処理を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４６２７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示される技術などの従来技術では、２値化対象画像の背景に絵柄が含まれ、背景の絵柄が認識対象の文字に重なっている場合に、適切な２値化を行えないおそれがある。例えば、特許文献１に記載の文字列２値化装置における２値化方法など、全体の輝度値に基づいて２値化の閾値を決定する方法では、絵柄の輝度値と、認識対象の文字の輝度値の差が小さい場合に、当該絵柄を認識対象の文字から分離できないおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、２値化対象画像の背景に絵柄が含まれ、背景の絵柄が認識対象の文字に重なっている場合に、より適切な２値化画像を生成し得る画像２値化方法および画像２値化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による画像２値化方法は、画像を２値化する画像２値化装置が行う画像２値化方法であって、２値化対象画像に対して２値化処理を行って第１の２値化画像を生成する第１の２値化画像生成ステップと、前記第１の２値化画像から文字領域の候補を抽出する文字領域候補取得ステップと、前記文字領域の候補に含まれる文字線の太さに基づいて単位領域の大きさを設定する単位領域サイズ設定ステップと、前記２値化対象画像のうち前記単位領域分の部分画像の画素値に基づいて２値化の閾値を設定する２値化閾値設定ステップと、前記２値化の閾値に基づいて２値化処理を行って局所２値化データを生成する局所２値化処理ステップと、前記局所２値化データを複数の前記部分画像について合成して第２の２値化画像を生成する第２の２値化画像生成ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の一態様による画像２値化方法は、上述の画像２値化方法であって、前記２値化対象画像に対して２値化処理を行って第３の２値化画像を生成する第３の２値化画像生成ステップと、前記第２の２値化画像と前記第３の２値化画像との画素値の論理和を演算して第４の２値化画像を生成する第４の２値化画像生成ステップと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一態様による画像２値化方法は、上述の画像２値化方法であって、前記第１の２値化画像生成ステップは、前記第３の２値化画像生成ステップを兼ね、前記第３の２値化画像として前記第１の２値化画像を使用する、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一態様による画像２値化方法は、上述の画像２値化方法であって、前記２値化対象画像のうち前記局所２値化処理ステップで２値化処理を行う領域である局所２値化対象領域を、予め設定される文字領域の大きさの最小値基づいて決定する局所２値化対象領域決定ステップを備え、前記局所２値化処理ステップにて、前記局所２値化対象領域に含まれない領域の前記局所２値化データを所定の背景画素値とする、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の一態様による画像２値化方法は、上述の画像２値化方法であって、前記単位領域サイズ設定ステップにて大きさを設定された前記単位領域分の前記部分画像毎に、該部分画像内の各画素の画素値のばらつき度を示すばらつき度指標を算出するばらつき度指標値算出ステップと、前記局所２値化処理ステップにて、前記ばらつき度指標値が所定以下のばらつき度を示す前記部分画像に対して前記局所２値化データを所定の背景画素値とする、ことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の一態様による画像２値化方法は、上述の画像２値化方法であって、前記２値化対象画像の色情報に基づいて、当該２値化対象画像を文字領域と文字以外領域とに区分する色情報評価ステップを備え、前記局所２値化処理ステップにて、前記文字以外領域の前記局所２値化データを所定の背景画素値とする、ことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の一態様による画像２値化装置は、２値化対象画像に対して２値化処理を行って第１の２値化画像を生成する第１の２値化画像生成部と、前記第１の２値化画像から文字領域の候補を抽出する文字領域候補取得部と、前記文字領域の候補に含まれる文字線の太さに基づいて単位領域の大きさを設定する単位領域サイズ設定部と、前記２値化対象画像のうち前記単位領域分の部分画像の画素値に基づいて２値化の閾値を設定する２値化閾値設定部と、前記２値化の閾値に基づいて２値化処理を行って局所２値化データを生成する局所２値化処理部と、前記局所２値化データを複数の前記部分画像について合成して第２の２値化画像を生成する第２の２値化画像生成部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、２値化対象画像の背景に絵柄が含まれ、背景の絵柄が認識対象の文字に重なっている場合に、より適切な２値化画像を生成し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１に実施形態における画像２値化装置１の概略構成を示す構成図である。
【図２】同実施形態において、プレート画像取得部１１が取得する２値化対象画像の例を示す図である。
【図３】同実施形態において、仮２値化処理部１２１が、２値化対象画像から文字幅相当の高周波成分を有する領域を抽出する際に設定するフィルタサイズの例を示す図である。
【図４】同実施形態において、仮２値化処理部１２１が生成する最大値フィルタ画像の例を示す図である。
【図５】同実施形態において、仮２値化処理部１２１が生成する最小値フィルタ画像の例を示す図である。
【図６】同実施形態における、最小値フィルタ画像から２値化対象画像を減算した画像の例を示す図である。
【図７】同実施形態において、仮２値化処理部１２１が２値化処理を行った画像の例を示す図である。
【図８】同実施形態において、仮２値化処理部１２１が生成する反転画像の例を示す図である。
【図９】同実施形態において、局所領域サイズ設定部１２３が測定する線の太さの例を示す図である。
【図１０】同実施形態において、局所領域サイズ設定部１２３が設定する局所領域の大きさの例を示す図である。
【図１１】同実施形態において、局所領域画像切出部１２４が切り出す部分画像の例を示す図である。
【図１２】同実施形態において、局所領域画像切出部１２４が局所領域を設定する順序の例を示す図である。
【図１３】同実施形態において、局所領域閾値設定部１２５が閾値を設定する際に画素値を参照する画素の例を示す図である。
【図１４】同実施形態の局所２値化画像生成部１２７が生成する局所２値化画像において、文字領域と背景領域とが連結しない例を示す図である。
【図１５】同実施形態において、論理和算出部１２８が出力する２値化画像の例を示す図である。
【図１６】同実施形態において、２値化処理部１２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第２に実施形態における画像２値化装置２の概略構成を示す構成図である。
【図１８】同実施形態において、２値化処理部２２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第３に実施形態における画像２値化装置３の概略構成を示す構成図である。
【図２０】同実施形態において、２値化処理部３２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の第４に実施形態における画像２値化装置４の概略構成を示す構成図である。
【図２２】同実施形態において、色情報評価部４３３が出力する画像の例を示す図である。
【図２３】同実施形態において、２値化処理部４２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１に実施形態における画像２値化装置１の概略構成を示す構成図である。同図において、画像２値化装置１は、プレート画像取得部１１と、２値化処理部１２と、２値化画像出力部１４とを備える。２値化処理部１２は、仮２値化処理部（第１の２値化画像生成部）１２１と、文字領域候補取得部１２２と、局所領域サイズ設定部（単位領域サイズ設定部）１２３と、局所領域画像切出部１２４と、局所領域閾値設定部（２値化閾値設定部）１２５と、局所２値化処理部１２６と、局所２値化画像生成部（第２の２値化画像生成部）１２７と、論理和算出部１２８とを備える。
【００１６】
画像２値化装置１は、２値化対象画像（２値化処理を行う対象となる画像）を取得して２値化処理を行い、２値化画像（２値化された画像）を出力する。本実施形態では、画像２値化装置１は、ナンバープレート認識装置の前処理としての２値化処理を行う装置であり、背景に絵柄の描かれているナンバープレートの画像を取得して２値化処理を行う。
【００１７】
プレート画像取得部１１は、２値化対象画像を取得して、仮２値化処理部１２１と局所領域画像切出部１２４とに出力する。
プレート画像取得部１１は、例えば道路に設置された撮像装置と通信を行い、当該撮像装置が撮像する、ナンバープレートの撮像画像を受信する。そして、プレート画像取得部１１は、受信した撮像画像に対してノイズ除去処理を行って２値化対象画像を生成する。プレート画像取得部１１は、生成した２値化対象画像を、仮２値化処理部１２１と局所領域画像切出部１２４とに出力する。
【００１８】
図２は、プレート画像取得部１１が取得する２値化対象画像の例を示す図である。同図に示す２値化対象画像は、文字Ｃ１１〜Ｃ１６と、下線Ｌ１１と、絵柄Ｄ１１〜Ｄ１３と、背景Ｂ１１とを含む。文字Ｃ１１は、認識対象の文字列（車両番号）を構成する。また、絵柄Ｄ１１〜Ｄ１３は、背景Ｂ１１に描かれた絵柄である。このうち、絵柄Ｄ１３は、文字Ｃ１４〜Ｃ１６および絵柄Ｄ１２に接して描かれている。
なお、ここでいう、文字と絵柄とが「接する」とは、文字の領域と絵柄の領域とが、画素単位で上下または左右に隣接する（連結している）箇所を有することである。
【００１９】
本実施形態において、プレート画像取得部１１が取得する２値化対象画像は、ビットマップ形式など、画素値によって各画素の輝度値（明度）をグレースケールで示すデータ形式で表現されており、画素値が大きいほど明るい（薄い、白っぽい）ことを示す。
また、認識対象の文字は、背景よりも暗い（濃い、黒っぽい）領域となっている。また、絵柄は、文字と背景との中間の輝度値の領域となっている。図２の例では、文字Ｃ１１〜Ｃ１６および下線Ｌ１１の輝度値は、絵柄Ｄ１１〜Ｄ１３の輝度値よりも小さく（暗く）、絵柄Ｄ１１〜Ｄ１３の輝度値は、背景Ｂ１１の輝度値よりも小さくなっている。
【００２０】
ただし、本発明を適用可能な画像のデータ形式は、上記のものに限らない。本発明は、様々なデータ形式で表現された画像に適用可能である。例えば、プレート画像取得部１１が、圧縮符号などビットマップ以外のデータ形式にて２値化対象画像を取得して、画素毎の輝度値を示すデータ形式に変換するようにしてもよい。また、プレート画像取得部１１が、画素毎にＲＧＢ（赤、緑、青）それぞれの輝度値を取得し、これらの輝度値を足し合わせて画素の輝度値を算出するようにしてもよい。また、文字が背景よりも明るく、絵柄が文字と背景との中間の輝度値であってもよい。
【００２１】
２値化処理部１２は、プレート画像取得部１１から出力される２値化対象画像に対して２値化処理を行い、２値化画像を２値化画像出力部１４に出力する。
仮２値化処理部１２１は、プレート画像取得部１１から出力される２値化対象画像に対して２値化処理を行って２値化画像（第１の２値化画像。以下、「仮２値化画像」と称する）を生成し、文字領域候補取得部１２２に出力する。なお、本実施形態では、仮２値化処理部１２１は、特許第３４６２７２７号に示される処理のように、２値化対象画像から文字幅相当の高周波成分を有する領域を抽出し、当該抽出によって得られた画像に対して２値化処理を行う。ただし、仮２値化処理部１２１が行う２値化処理は、この高周波成分を有する領域の抽出を含む２値化処理に限らない。仮２値化処理部１２１が行う２値化処理として、文字の太さを取得可能な様々な２値化処理を用いることができる。
【００２２】
図３は、仮２値化処理部１２１が、２値化対象画像から文字幅相当の高周波成分を有する領域を抽出する際に設定するフィルタサイズの例を示す図である。同図において、領域Ａ２１および領域Ａ２２は、２値化対象画像中の、最大値フィルタを適用された領域の例を示す。
文字の輝度値が背景の輝度値よりも小さい本実施形態においては、仮２値化処理部１２１は、２値化対象画像に対して最大値フィルタを適用し、最大値フィルタにより得られる画像に最小値フィルタを適用する。
【００２３】
仮２値化処理部１２１は、予め、最大値フィルタを、幅Ｗfltかつ高さＨfltの矩形領域のフィルタに設定している。ここで、仮２値化処理部１２１は、２値化対象画像に含まれる文字の大きさ（高さおよび幅）および文字線の太さについての参照値（代表値）を予め記憶している。そして、仮２値化処理部１２１は、最大値フィルタの幅Ｗfltを、文字幅の参照値Ｗrefよりやや大きい幅に設定し、最大値フィルタの高さＨfltを、文字線の太さの参照値Ｔref程度の高さに設定している。
【００２４】
そして、仮２値化処理部１２１は、２値化対象画像中の、幅Ｗfltかつ高さＨfltを有する矩形領域の各々について、最大値フィルタを適用する。この最大値フィルタは、適用された領域内における画素値の最大値（最も明るい画素値）を、当該最大値フィルタを適用された領域の中央の画素の値として出力する。
例えば、領域Ａ２１は、比較的画素値の大きい背景領域Ｂ１１を含む。したがって、領域Ａ２１の中央の画素の画素値は、背景の画素値となる。一方、領域Ａ２２は、背景領域よりも画素値の小さい下線の領域のみを含む。従って、領域Ａ２１の中央の画素の画素値は、背景よりも画素値の小さい下線の画素値となる。
【００２５】
仮２値化処理部１２１は、最大値フィルタの出力する画素値を合成して画像を生成する。以下では、この最大値フィルタの出力から合成される画像を「最大値フィルタ画像」と称する。
図４は、仮２値化処理部１２１が生成する最大値フィルタ画像の例を示す図である。
例えば、仮２値化処理部１２１は、図３の２値化対象画像に対して、図４の最大値フィルタ画像を生成する。ここで、図３の２値化対象画像において、下線Ｌ１１以外の領域は、最大値フィルタを適用した際に背景部分を含む。これにより、図４の最大値フィルタ画像の画素値は、下線Ｌ１１以外の領域においては背景の画素値となっている。一方、領域Ａ２２のように、下線Ｌ１１には、最大値フィルタ全体が含まれ得る。これにより、図４の最大値フィルタ画像の画素値は、下線Ｌ１１の中心寄りの部分（図４の線Ｌ１２）においては下線の画素値となっている。
【００２６】
また、仮２値化処理部１２１は、予め、最小値フィルタを、最大値フィルタと同一の矩形領域のフィルタに設定している。そして、仮２値化処理部１２１は、最大値フィルタ画像中の、幅Ｗfltかつ高さＨfltを有する矩形領域の各々について、最小値フィルタを適用する。この最小値フィルタは、適用された領域内における画素値の最小値（最も暗い画素値）を、当該最小値フィルタを適用された領域の中央の画素の値として出力する。そして、仮２値化処理部１２１は、最小値フィルタの出力する画素値を合成して画像を生成する。以下では、この最小値フィルタの出力から合成される画像を「最小値フィルタ画像」と称する。
【００２７】
図５は、仮２値化処理部１２１が生成する最小値フィルタ画像の例を示す図である。
例えば、仮２値化処理部１２１は、図４の最大値フィルタ画像に対して、図５の最小値フィルタ画像を生成する。ここで、図４の最大値フィルタ画像において、線Ｌ１２の近傍以外の領域は、最小フィルタを適用した際に背景部分のみを含む。これにより、図５の最大値フィルタ画像の画素値は、下線Ｌ１２の近傍以外の領域においては背景の画素値となっている。一方、線Ｌ１２の近傍では、最小フィルタを適用した際に線Ｌ１２を含み得る。これにより、図５の最小値フィルタ画像は、下線Ｌ１２の近傍（図５の下線Ｌ１３）においては、下線の画素値となっている。
【００２８】
次に、仮２値化処理部１２１は、最小値フィルタ画像から２値化対象画像を減算する（対応する画素毎に画素値を減算する）ことにより、２値化対象画像から文字幅相当の高周波成分を有する領域を抽出する。
図６は、最小値フィルタ画像から２値化対象画像を減算した画像の例を示す図である。
例えば、仮２値化処理部１２１は、図５の最小値フィルタ画像から、図３の２値化対象画像を減算して、図６の画像を取得する。同図では、画像の減算によって、図３の場合と画素値の大きさの順番が逆になっており、文字Ｃ１１〜Ｃ１６および下線Ｌ１１の輝度値が、絵柄Ｄ１１〜Ｄ１３の輝度値よりも大きく（明るく）、絵柄Ｄ１１〜Ｄ１３の輝度値が、背景Ｂ１１の輝度値よりも大きくなっている。
また、図６では、下線Ｌ１１が無くなり、背景の一部となっている。
【００２９】
次に、仮２値化処理部１２１は、最小値フィルタ画像から２値化対象画像を減算した画像に対して２値化処理を行う。
図７は、仮２値化処理部１２１が２値化処理を行った画像の例を示す図である。
例えば、仮２値化処理部１２１は、図６の画像に対して２値化処理を行うことによって図７の画像を取得する。図７の画像は、例えば、背景領域は「０」、文字領域や絵柄領域は「１」など２値化されており、特に絵柄領域の値と文字領域の値とが等しくなっている。
仮２値化処理部１２１は、２値化処理によって得られた仮２値化画像を文字領域候補取得部１２２に出力する。
【００３０】
なお、ここでいう「文字領域」は、文字認識の対象となるシンボルを示す領域である。ここで、文字認識の対象となるシンボルの種類は予め定められており、以下の説明では、数字とアルファベットとが、文字認識の対象となるシンボルの種類に含まれているものとする。また、「絵柄領域」は、文字認識の対象以外のシンボルまたは模様を示す領域である。また、「背景領域」は、背景領域は、文字領域および絵柄領域以外の領域である。
【００３１】
また、仮２値化処理部１２１は、仮２値化画像の各画素値（例えば「１」と「０」）を反転させた反転画像（第３の２値化画像）を生成し、論理和算出部１２８に出力する。
図８は、仮２値化処理部１２１が生成する反転画像の例を示す図である。
例えば、仮２値化処理部１２１は、図７の仮２値化画像の各画素値を反転させて図８の反転画像を生成する。この反転画像は、論理和算出部１２８が、後述する画像の論理和を算出する処理を行う際に使用する。
【００３２】
文字領域候補取得部１２２は、仮２値化処理部１２１から出力される仮２値化画像に対してラベリング処理を行い、ラベルを付加された各領域の中から、文字領域の候補である文字領域候補を選択することにより、仮２値化画像から文字領域の候補を抽出する。
まず、文字領域候補取得部１２２は、仮２値化画像に対してラベリング処理を行う。ここでいう「ラベリング処理」は、連結している画素に同じラベルを付加することにより、仮２値化画像から連結する画素の領域を抽出する処理である。
例えば、図７の仮２値化画像において、文字領域候補取得部１２２は、文字Ｃ１１の各画素にラベル「１」を付加し、文字Ｃ１１２の各画素にラベル「２」を付加するなど、連結している画素毎にラベルを付加する。ここで、文字Ｃ１４〜Ｃ１６と、背景Ｄ１２およびＤ１３とは連結している。従って、文字領域候補取得部１２２は、これらの画素に同一のラベルを付加する。
【００３３】
次に、文字領域候補取得部１２２は、ラベリング処理にて付加したラベル毎の領域から、文字領域候補を選択する。
例えば、文字領域候補取得部１２２は、文字領域の特徴量を予め記憶しておき、当該特徴量と、各ラベル領域の特徴量とを比較して文字領域の候補としてのラベル領域の絞込みを行う。そして、文字領域候補取得部１２２は、絞込みによって得られた各ラベル領域に対してパターンマッチングを行い、文字領域を抽出する。
【００３４】
具体的には、文字領域候補取得部１２２は、まず、ラベリング処理にて得られたラベル領域のうち、大きさ（ｘ軸方向の長さ（すなわち幅）およびｙ軸方向の長さ（すなわち高さ））が、予め記憶する文字領域の大きさの最大値（横方向の最大値として予め定められた閾値、および、縦方向の最大値として予め定められた閾値）以下、かつ、予め記憶する文字領域の大きさの最小値（横方向の最小値として予め定められた閾値、および、縦方向の最小値として予め定められた閾値）以上の領域を、文字領域の第一段階候補として選択する。
【００３５】
また、文字領域候補取得部１２２は、各文字のパターン画像を予め記憶しており、文字領域の第一段階候補として選択した各ラベル領域と、パターン画像の各々とのパターンマッチングを行って類似度を算出する。そして、文字領域候補取得部１２２は、算出した類似度が所定の閾値以上の領域を文字領域と判定し、当該領域を文字領域候補として局所領域サイズ設定部１２３に出力する。具体的には、例えば文字領域候補取得部１２２は、文字領域候補に付加されているラベルを示す情報を局所領域サイズ設定部１２３に出力する。
【００３６】
図７の例では、文字領域候補取得部１２２は、ラベル領域Ｃ１１〜Ｃ１３を文字領域候補として選択する。一方、絵柄Ｄ１１の各ラベル領域（絵柄Ｄ１１の中心の円と周囲の各三角とは連結しておらず、それぞれ異なるラベルが付加される）は、類似する文字パターンが存在せず、文字領域候補とはならない。また、文字Ｃ１４〜Ｃ１６と絵柄Ｄ１２およびＤ１３が連結したラベル領域も、当該領域全体に対しては類似する文字パターンが存在せず、文字領域候補とはならない。
【００３７】
なお、文字領域候補取得部１２２が文字領域候補を選択する方法は、上述した領域の大きさに基づく判定およびパターンマッチングによる方法に限らず、文字らしい領域を選択可能な様々な方法を用いることができる。例えば、文字領域候補取得部１２２が、文字領域の特徴量として、領域の大きさに加えて領域の充填率を用いるようにしてもよい。ここで、「充填率」とは、ラベル領域に外接する矩形においてラベル領域が占める面積の割合をいう。
【００３８】
あるいは、文字領域候補取得部１２２が、領域の特徴量（例えば大きさ）のみに基づいて文字領域候補を選択するようにしてもよいし、パターンマッチングのみに基づいて文字領域候補を選択するようにしてもよい。このように単一の方法を用いることにより、文字領域候補取得部１２２の行う処理をより単純化できるので、文字領域候補取得部１２２をより容易に構築できるようになる。
一方、上述したように領域の特徴量に基づいて候補を選択する方法と、パターンマッチングに基づいて候補を選択する方法とを併用することにより、絞り込まれた候補に対してパターンマッチングを行うようにできるので、文字領域候補取得部１２２が、より速く、かつ、より正確に、文字領域を選択できるようになる。
【００３９】
局所領域サイズ設定部１２３は、文字領域候補に含まれる文字線の太さに基づいて局所領域（単位領域）の大きさを設定する。後述するように、この局所領域は、局所領域閾値設定部１２５が２値化処理の閾値を決定する際の単位領域となる。
まず、局所領域サイズ設定部１２３は、文字領域候補取得部１２２が選択した文字領域候補から文字線の太さを取得する。
例えば、局所領域サイズ設定部１２３は、文字領域候補の各々について、所定の部分を通る線（文字線）を検出し、検出した全ての線の傾きを求めて当該線の太さを測定する。そして、局所領域サイズ設定部１２３は、算出した全ての線の太さの平均を測定して文字線の太さとする。
【００４０】
図９は、局所領域サイズ設定部１２３が測定する線の太さの例を示す図である。
例えば、局所領域サイズ設定部１２３は、所定の部分としてラベル領域Ｃ１２の縦の中心線ＬＣを求め、この中心線ＬＣに沿ってラベル領域Ｃ１２をスキャンして線Ｌ３１〜Ｌ３３を検出する。そして、局所領域サイズ設定部１２３は、線Ｌ３１〜Ｌ３３の各々についてエッジを検出して線の傾きを算出し、算出した傾きに対する垂直方向を、文字線の太さの測定方向とする。ここでは、線Ｌ３１〜Ｌ３３の傾きは０（図の横方向に平行）であり、局所領域サイズ設定部１２３は、図の縦方向を、文字線の太さの測定方向とする。
そして、局所領域サイズ設定部１２３は、線Ｌ３１〜Ｌ３３の各々について図の縦方向に文字線の太さを測定して、太さＴ３１〜Ｔ３３を取得する。
局所領域サイズ設定部１２３は、他の文字領域候補である文字Ｃ１１およびＣ１３（図７）に対しても同様の処理を行って太さを取得する。そして、局所領域サイズ設定部１２３は、取得した全ての太さの平均を算出して文字線の太さとする。
【００４１】
次に、局所領域サイズ設定部１２３は、算出した文字線の太さに基づいて局所領域の大きさを設定する。具体的には、例えば局所領域の形は正方形に予め決定されており、局所領域サイズ設定部１２３はこの正方形の１辺の長さ（すなわち、幅および高さ）を設定する。
図１０は、局所領域サイズ設定部１２３が設定する局所領域の大きさの例を示す図である。局所領域サイズ設定部１２３は、文字線の太さＷ４１に所定の幅Ｗ４２を加えて局所領域の幅および高さＷ４３とする。これによって、局所領域が、幅Ｗ４３かつ高さＷ４３の正方形の領域Ａ４１に設定される。
ここで、幅Ｗ４２は、例えば１画素分の幅など微小な幅である。従って、局所領域の幅及び高さＷ４３は、例えば、文字線の太さＷ４１に２画素分の幅を加えた長さなど、文字線の太さよりもやや長い長さに設定される。
局所領域サイズ設定部１２３は、設定した局所領域の大きさを、局所領域画像切出部１２４に出力する。
【００４２】
局所領域画像切出部１２４は、プレート画像取得部１１から出力される２値化対象画像において、局所領域の部分画像を切り出す。
図１１は、局所領域画像切出部１２４が切り出す部分画像の例を示す図である。同図に示すように、局所領域画像切出部１２４は、２値化対象画像の様々な部分に、局所領域サイズ設定部１２３によって設定された大きさの局所領域Ａ４１を設定し、当該局所領域Ａ４１に含まれる部分画像を切り出す。具体的には、局所領域画像切出部１２４は、局所領域Ａ４１に含まれる各画素の画素値を読み出す。
局所領域画像切出部１２４は、局所領域を設定して部分画像を切り出す毎に、切り出した部分画像（すなわち、読み出した画素値）と、設定した局所領域の位置情報とを、局所領域閾値設定部１２５に出力する。
【００４３】
なお、本実施形態においては、画像２値化装置１は、２値化対象画像の左上端を原点とし、右方向にｘ軸、下方向にｙ軸を取り、画素幅を長さの単位とした座標系を用いて２値化対象画像における位置を特定する。例えば、２値化対象画像の左上端の座標は（０，０）となる。また、２値化対象画像の左上端から右に１画素分ずれた位置の座標は（１，０）となる。また、２値化対象画像の左上端から下に１画素分ずれた位置の座標は（０，１）となる。
但し、画像２値化装置１による２値化対象画像における位置の特定方法は、当該座標系を用いるものに限らない、例えば、画素毎に予め識別番号が付されており、画像２値化装置１は当該識別番号を用いて２値化対象画像における位置を特定するなど、他の方法を用いるようにしてもよい。
【００４４】
図１２は、局所領域画像切出部１２４が局所領域を設定する順序の例を示す図である。同図の領域Ａ５１〜Ａ５５は、いずれも局所領域Ａ４１を示す。また、幅ＷＰは１画素分の幅を示す。
まず、同図（ａ）に示すように、局所領域画像切出部１２４は、２値化対象画像の左上に局所領域Ａ５１を設定し、この局所領域Ａ５１に含まれる各画素の画素値を読み出して局所領域閾値設定部１２５に出力する。また、局所領域画像切出部１２４は、局所領域Ａ５１の位置情報として、例えば、この局所領域Ａ５１の中心の画素Ｐ５１の座標（ｘ１，ｙ１）を局所領域閾値設定部１２５に出力する。
【００４５】
次に、同図（ｂ）に示すように、局所領域画像切出部１２４は、局所領域Ａ５１から１画素分（幅ＷＰ）右にずらした位置に局所領域Ａ５２を設定し、この局所領域Ａ５２に含まれる各画素の画素値を読み出して局所領域閾値設定部１２５に出力する。また、局所領域画像切出部１２４は、局所領域Ａ５２の位置情報として、この局所領域Ａ５２の中心の画素Ｐ５２の座標（ｘ１＋１，ｙ１）を局所領域閾値設定部１２５に出力する。
【００４６】
局所領域画像切出部１２４は、局所領域を右に１画素ずつずらして同様の処理を繰り返す。そして、同図（ｃ）に示すように２値化対象画像の右端まで処理をし終えると、局所領域画像切出部１２４は、同図（ｄ）に示すように、２値化対象画像の左上から１画素分（幅ＷＰ）下にずらした位置に局所領域Ａ５４を設定し、この局所領域Ａ５４に含まれる各画素の画素値を読み出して局所領域閾値設定部１２５に出力する。また、局所領域画像切出部１２４は、局所領域Ａ５４の位置情報として、この局所領域Ａ５４の中心の画素Ｐ５４の座標（ｘ１，ｙ１＋１）を局所領域閾値設定部１２５に出力する。
局所領域画像切出部１２４は、局所領域を右に１画素ずつずらし、また、右端まで処理を終えると下に１画素ずつずらしで同様の処理を繰り返す。そして、同図（ｅ）に示すように２値化対象画像の右下端まで処理をし終えると（、すなわち、全ての切り出し処理を完了すると、）局所領域画像切出部１２４は、切り出し処理を終了したことを示す情報を、局所領域閾値設定部１２５および局所２値化処理部１２６を介して局所２値化画像生成部１２７に出力する。
【００４７】
局所領域閾値設定部１２５は、局所領域画像切出部１２４が２値化対象画像から切り出す局所領域分の部分画像の画素値に基づいて２値化の閾値を設定する。
図１３は、局所領域閾値設定部１２５が閾値を設定する際に画素値を参照する画素の例を示す図である。同図において、局所領域Ａ４１の各マス目が画素を示す。また、画素Ｐ６１は局所領域Ａ４１の中央の画素である。局所領域閾値設定部１２５は、この中央の画素Ｐ６１の２値化処理の閾値を決定する。
例えば、局所領域閾値設定部１２５は、局所領域Ａ４１に含まれる各画素の画素値の平均（すなわち平均輝度）μと標準偏差σとを算出し、式（１）を用いて閾値θを算出する。
【００４８】
【数１】
【００４９】
ここで、係数ｋは、予め定められた負の定数（ｋ＜０）である。ｋの値は、例えば幾つかのサンプル画像について、様々なｋの値で２値化処理を行ってみて、最も良好な結果を得られる値に設定する。
なお、２値化対象画像の文字領域の画素値が、背景領域の画素値よりも大きい場合（例えば、黒の背景に白文字でナンバーが記載されている場合）は、局所領域閾値設定部１２５は、係数ｋとして正の定数（ｋ＞０）を用いる。
【００５０】
局所領域閾値設定部１２５は、設定した閾値θと、局所領域画像切出部１２４から出力される局所領域の位置情報と、局所領域の中央の画素（例えば、図１３の画素Ｐ６１）の画素値とを、局所２値化処理部１２６に出力する。
なお、標準偏差σは、本発明におけるばらつき度指標の一例である。すなわち、局所領域に含まれる部分画像の各画素の画素値のばらつき度が大きいほど、標準偏差σは大きい値を取る。
【００５１】
局所２値化処理部１２６は、局所領域閾値設定部１２５が設定した閾値に基づいて、２値化処理（第２の２値化処理。以下では「局所２値化処理」と称する。）を行って局所２値化データを生成する。ここでいう「局所２値化データ」は、局所領域の中央の画素に対する２値化処理の結果得られる、２値化された画素値である。局所２値化処理部１２６は、局所領域閾値設定部１２５から出力される閾値と局所領域の中央の画素の画素値をと比較して、画素値が閾値以上であると判定したときは局所２値化データの値を「１」とし、画素値が閾値未満であると判定したときは局所２値化データの値を「０」とする。
局所２値化処理部１２６は、生成した局所２値化データと、局所領域閾値設定部１２５から出力される局所領域の位置情報とを、局所２値化画像生成部１２７に出力する。
【００５２】
局所２値化画像生成部１２７は、局所２値化処理部１２６から出力される局所２値化データを、局所領域画像切出部１２４が２値化対象画像に設定する各局所領域について合成して、２値化画像（第２の２値化画像。以下では「局所２値化画像」と称する）を生成する。具体的には、局所２値化画像生成部１２７は、出力用画像のフォームを予め用意しておき、局所２値化処理部１２６から局所２値化データと座標（局所領域の中央の画素の座標）とが出力される毎に、出力用画像のフォームにおいて、局所２値化処理部１２６から出力される座標の画素の画素値を、局所２値化処理部１２６から出力される局所２値化データの値とする処理を繰り返す。これにより、局所２値化画像生成部１２７は、（周辺の一部を除いて）局所２値化処理の結果を画素とする出力用画像（局所２値化画像）を生成する。
【００５３】
図１４は、局所２値化画像生成部１２７が生成する局所２値化画像において、文字領域と背景領域とが連結しない例を示す図である。
上述したように、局所領域閾値設定部１２５は、各画素の画素値の平均μに加えて、標準偏差σを用いて閾値θを算出するので、文字領域と背景領域と絵柄領域との輝度差に応じて適切な閾値を得ることができる。これにより、文字領域と、絵柄領域とが結合しなくなることを期待できる。すなわち、図１４の領域Ａ７１のように、文字領域と絵柄領域との間に局所２値化データ値「０」の領域が生成されることを期待できる。
【００５４】
論理和算出部１２８は、仮２値化処理部１２１から出力される反転画像と、局所２値化画像生成部１２７から出力される局所２値化画像との画素値の論理和を演算して、２値化処理部１２の２値化処理結果としての２値化画像（第４の２値化画像）を生成する。
ここで、局所領域に、ほぼ均一な輝度値の背景領域のみが含まれる場合、標準偏差σの値が小さくなり、局所領域に含まれる背景画像の画素の平均輝度に近い値の閾値が設定される。このため、ノイズ等によって局所領域の中央の画素の画素値が小さくなると、局所２値化データの値が「０」（文字領域を示すデータ）となり得る。これにより、局所２値化画像は、背景にノイズを含み易い画像となる。
そこで、論理和算出部１２８は、仮２値化処理部１２１から出力される反転画像と、局所２値化画像との、対応する画素毎の画素値の論理和を演算することにより、局所２値化画像の背景部分に含まれるノイズを除去する。
なお、２値化画像の背景領域の値が「０」に設定され、文字領域の値が「１」に設定されている場合は、論理和算出部１２８は、論理和に換えて論理積を演算する。
【００５５】
なお、論理和算出部１２８が局所２値化画像との論理和を行う画像は、仮２値化処理部１２１から出力される反転画像に限らない。論理和算出部１２８は、局所２値化画像との論理和を行う画像として、画像全体に共通する閾値で２値化された様々な画像（局所２値化画像との比較において、背景部分にノイズが含まれにくい様々な画像）を用いることができる。
【００５６】
図１５は、論理和算出部１２８が出力する２値化画像の例を示す図である。同図（ａ）は、論理和算出部１２８が出力する２値化画像の例を示し、同図（ｂ）は、この２値化画像の一部を拡大した例を示す。
図１４で説明したように、局所２値化画像において、文字領域と絵柄領域とが連結しないことを期待し得る。これにより、論理和算出部１２８が出力する２値化画像も、文字領域Ｃ１４〜Ｃ１６と背景領域Ｄ１３とが連結しない画像となることを期待し得る。
【００５７】
２値化画像出力部１４は、２値化処理部１２から出力される２値化画像を２値化処理部１２の外部に出力する。例えば、２値化画像出力部１４は、文字認識装置との間における通信機能を有し、２値化処理部１２から出力される２値化画像を文字認識装置に送信する。
【００５８】
次に、画像２値化装置１の動作について説明する。
図１６は、２値化処理部１２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。２値化処理部１２は、プレート画像取得部１１から２値化対象画像が出力されると同図の処理を開始する。
まず、仮２値化処理部１２１が、プレート画像取得部１１から出力される２値化対象画像を取得して仮２値化処理を行う（ステップＳ１０１）。この仮２値化処理は、２値化対象画像に含まれる文字線の太さを取得する前処理としての２値化処理である。
仮２値化処理部１２１は、この仮２値化処理によって得られた仮２値化画像を、文字領域候補取得部１２２に出力する。また、仮２値化処理部１２１は、仮２値化画像の各画素値を反転させた反転画像を生成し、論理和算出部１２８に出力する。
【００５９】
次に、文字領域候補取得部１２２は、仮２値化処理部１２１から出力される仮２値化画像に対してラベリング処理を行う（ステップＳ１０２）。そして、文字領域候補取得部１２２は、ラベリング処理によって得られたラベル領域に対して、予め記憶する文字領域の特徴量に基づいて、文字領域の候補としてのラベル領域の絞込みを行う。さらに、文字領域候補取得部１２２は、絞込みの結果得られたラベル領域の各々に対して、予め記憶する文字パターンとのパターンマッチングを行い、これらラベル領域の中から文字領域候補を選択する（ステップＳ１０３）。
そして、文字領域候補取得部１２２は、選択した文字領域候補を示す情報を局所領域サイズ設定部１２３に出力する。
【００６０】
次に、局所領域サイズ設定部１２３は、文字領域候補取得部１２２が選択した文字領域候補から文字線の太さを取得する（ステップＳ１０４）。そして、局所領域サイズ設定部１２３は、文字領域候補に含まれる文字線の太さに基づいて、局所領域閾値設定部１２５が２地価処理の閾値を決定する際の単位となる局所領域の大きさを設定する（ステップＳ１０５）。局所領域サイズ設定部１２３は、設定した局所領域の大きさを、局所領域画像切出部１２４に出力する。
【００６１】
次に、局所領域画像切出部１２４は、プレート画像取得部１１から出力される２値化対象画像に対して、図１２で説明した様々な局所領域を設定するループを開始する（ステップＳ１１１）。そして、局所領域画像切出部１２４は、設定した局所領域に含まれる部分画像を切り出し、切り出した部分画像と、設定した局所領域の位置情報とを、局所領域閾値設定部１２５に出力する（ステップＳ１１２）。
ここで、局所領域画像切出部１２４が取得する２値化対象画像は、ステップＳ１０１で仮２値化処理部１２１が取得する２値化対象画像と同一である。
【００６２】
次に、局所領域閾値設定部１２５は、局所領域画像切出部１２４から出力される部分画像の、平均輝度値μおよび標準偏差σを算出し（ステップＳ１１３）、算出した平均輝度値μおよび標準偏差σに基づいて２値化の閾値を設定する（ステップＳ１１４）。そして、局所領域閾値設定部１２５は、設定した閾値と、部分画像と共に局所領域閾値設定部１２５から取得した局所領域の位置情報とを、局所２値化処理部１２６に出力する。
【００６３】
次に、局所２値化処理部１２６は、局所領域の中央の画素の画素値と局所領域閾値設定部１２５が設定した閾値とを比較することによって当該中央の画素に対する２値化処理を行い（ステップＳ１１５）、２値化処理結果である局所２値化データを、局所領域閾値設定部１２５から出力される局所領域の位置情報と共に、局所２値化画像生成部１２７に出力する。
【００６４】
次に、局所２値化画像生成部１２７は、局所２値化処理部１２６から出力される局所２値化データ２を合成する（ステップＳ１１６）。この局所２値化データの合成処理は、局所２値化画像を生成する処理である。
その後、局所領域画像切出部１２４は、全ての局所領域を切り出す処理を完了したか否かを判定する（ステップＳ１１７）。完了していないと判定した場合は、ステップＳ１１１に戻って、引き続き残りの局所領域に対する処理を行う。一方、全ての局所領域を切り出す処理を完了したと判定し場合は、局所領域画像切出部１２４は、処理を終了したことを示す情報を、局所領域閾値設定部１２５と局所２値化処理部１２６とを介して局所２値化画像生成部１２７に出力する。そして、局所２値化画像生成部１２７は、局所領域画像切出部１２４から出力される当該情報を取得すると、合成した２値化画像を、局所２値化画像として論理和算出部１２８に出力する。
論理和算出部１２８は、仮２値化処理部１２１から出力される反転画像と、局所２値化画像生成部１２７から出力される局所２値化画像との画素値の論理和を演算して、２値化処理部１２の２値化処理結果としての２値化画像を生成する（ステップＳ１２１）。
その後、論理和算出部１２８は、生成した２値化画像を２値化画像出力部１４に出力する。そして、２値化画像出力部１４は、２値化処理部１２から出力される２値化画像を２値化処理部１２の外部に出力する。
【００６５】
以上のように、局所領域画像切出部１２４が、２値化対象画像から局所領域（部分画像）を切り出し、局所領域閾値設定部１２５が、部分画像の画素値に基づいて局所２値化処理用の閾値を設定し、局所２値化処理部１２６が、局所領域閾値設定部１２５の設定した閾値を用いて局所２値化処理を行う。
これにより、画像２値化装置１は、２値化対象画像の背景に絵柄が含まれ、背景の絵柄が認識対象の文字に重なっている場合に、より適切な２値化画像（具体的には、文字領域と絵柄領域とが連結しない画像）を生成し得る。
【００６６】
また、論理和算出部１２８が、仮２値化処理部１２１から出力される反転画像と、局所２値化画像生成部１２７から出力される局所２値化画像との論理和を演算して２値化画像を生成する。これにより、局所２値化画像の背景領域に含まれるノイズを除去できる。
【００６７】
また、論理和算出部１２８は、局所２値化画像との論理和を演算する２値化画像として、仮２値化処理部１２１から出力される反転画像を用いる。これにより、局所領域サイズを決定するための２値化処理と、局所２値化画像との論理和を演算する２値化画像を生成するための２値化処理とを同一の処理とすることができ、２値化処理部１２の処理負荷を抑えることができる。
【００６８】
＜第２の実施形態＞
図１７は、本発明の第２に実施形態における画像２値化装置２の概略構成を示す構成図である。同図において、画像２値化装置２は、プレート画像取得部１１と、２値化処理部２２と、２値化画像出力部１４とを備える。２値化処理部２２は、仮２値化処理部１２１と、文字領域候補取得部２２２と、局所領域サイズ設定部１２３と、局所２値化対象領域決定部２３１と、局所領域画像切出部２２４と、局所領域閾値設定部（２値化閾値設定部）２２５と、局所２値化処理部２２６と、局所２値化画像生成部１２７と、論理和算出部１２８とを備える。
同図において、図１の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１１、１２１、１２３、１２７、１２８、１４）を付して説明を省略する。
【００６９】
文字領域候補取得部２２２は、文字領域候補取得部１２２（図１）と同様の処理を行う。加えて、文字領域候補取得部２２２は、仮２値化画像に対してラベリング処理を行って得られるラベル領域の各々について、ラベル領域の大きさ（高さおよび幅）と、当該ラベル領域の位置情報とが対応付けられたラベル領域情報を、局所２値化対象領域決定部２３１に出力する。ラベル領域の位置情報として、例えば文字領域候補取得部２２２は、ラベル領域に外接する矩形の左上の頂点の座標をラベル領域情報に含めて、局所２値化対象領域決定部２３１に出力する。
【００７０】
局所２値化対象領域決定部２３１は、２値化対象画像に含まれる文字の大きさ（高さおよび幅）および文字線の太さについての参照値（代表値）に基づいて予め決定された、文字領域の大きさ（高さおよび幅）の最小値を予め記憶している。
そして、局所２値化対象領域決定部２３１は、文字領域候補取得部２２２から出力されるラベル領域情報に基づいて、文字領域の大きさの最小値以上の大きさを有するラベル領域を全て選択し、選択した各領域の大きさおよび位置の情報を局所領域画像切出部２２４に出力する。
【００７１】
具体的には、局所２値化対象領域決定部２３１は、文字領域候補取得部２２２から出力されるラベル領域情報に基づいて、各ラベル領域の高さおよび幅と、文字領域の高さおよび幅の最小値とを比較する。そして、局所２値化対象領域決定部２３１は、高さ、幅共に文字領域の最小値以上の全てのラベル領域を、局所２値化対象領域として選択し、選択した各領域の大きさ（高さおよび幅）と、文字領域候補取得部２２２から出力される位置の情報とを局所領域画像切出部２２４に出力する。これにより、局所２値化対象領域決定部２３１は、文字領域の高さおよび幅の最小値以上の高さおよび幅を有するラベル領域に外接する矩形領域（矩形内部を含む）を局所２値化対象領域として指定し、局所領域画像切出部２２４に通知する。
【００７２】
例えば、図７の仮２値化画像の場合、ラベル領域Ｃ１１〜Ｃ１３と、領域Ｃ１４〜Ｃ１６とＤ１２とＤ１３とが連結しているラベル領域とは、文字領域の大きさの最小値以上の大きさを有しており、局所２値化対象領域決定部２３１は、これらのラベル領域を局所２値化対象領域として選択する。一方、絵柄Ｄ１１の各ラベル領域は、文字領域の大きさの最小値未満の大きさを有しており、局所２値化対象領域決定部２３１は、これらのラベル領域については局所２値化対象領域として選択しない。
【００７３】
局所領域画像切出部２２４は、局所領域画像切出部１２４（図１）と同様に、プレート画像取得部１１から出力される２値化対象画像において、図１２で説明したように局所領域を順次設定する。
そして、局所領域画像切出部２２４は、設定した局所領域の中央の画素が、局所２値化対象領域決定部２３１が選択した局所２値化対象領域に含まれるか否かを判定する。具体的には、局所領域画像切出部２２４は、設定した局所領域の中央の画素の座標を算出する。そして、算出した座標が、局所２値化対象領域決定部２３１から出力される上述の矩形領域に含まれるか否かを判定する。
【００７４】
設定した局所領域が局所２値化対象領域に含まれると判定した場合、局所領域画像切出部２２４は、局所領域画像切出部１２４と同様に、局所領域の部分画像を切り出し、切り出した部分画像と、設定した局所領域の位置情報とを、局所領域閾値設定部１２５に出力する。
一方、設定した局所領域が局所２値化対象領域に含まれないと判定した場合、局所領域画像切出部２２４は、局所２値化対象領域外であることを示す情報に、局所領域の位置情報を含めて、局所領域閾値設定部１２５に出力する。
また、局所領域画像切出部２２４は、局所領域画像切出部１２４と同様に、全ての切り出し処理を完了すると、切り出し処理を終了したことを示す情報を、局所領域閾値設定部２２５および局所２値化処理部２２６を介して局所２値化画像生成部１２７に出力する。
【００７５】
局所領域閾値設定部２２５は、局所領域画像切出部２２４から、部分画像と、局所領域の位置情報とが出力されたときは、局所領域閾値設定部１２５（図１）と同様の処理を行う。
一方、局所領域画像切出部２２４から、局所２値化対象領域外であることを示す情報が出力されたときは、局所領域閾値設定部２２５は、当該情報を、そのまま局所２値化処理部２２６に出力し、閾値の設定処理は行わない。
【００７６】
局所２値化処理部２２６は、局所領域閾値設定部２２５から、閾値θと局所領域の位置情報と局所領域の中央の画素の画素値とが出力されたときは、局所２値化処理部１２６（図１）と同様の処理を行う。
一方、局所領域閾値設定部２２５から、局所２値化対象領域外であることを示す情報が出力されたときは、局所２値化処理部２２６は、局所２値化対象領域外であることを示す情報から局所領域の位置情報を読み出し、背景を示す局所２値化データ「１」と、局所領域の位置情報とを、局所２値化画像生成部１２７に出力する。
【００７７】
次に、画像２値化装置２の動作について説明する。
図１８は、２値化処理部２２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。２値化処理部２２は、プレート画像取得部１１から２値化対象画像が出力されると同図の処理を開始する。
ステップＳ２０１〜Ｓ２０５は、図１６のステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同様である。ただし、ステップＳ２０３において、文字領域候補取得部１２２は、選択した文字領域候補を示す情報を、局所領域サイズ設定部１２３に加えて局所２値化対象領域決定部２３１にも出力する。
ステップＳ２０６において、局所２値化対象領域決定部２３１は、予め記憶する文字領域の大きさの最小値の情報と、文字領域候補取得部２２２から出力されるラベル領域情報とに基づいて、局所２値化対象領域を設定し、設定した局所２値化対象領域の情報を局所領域画像切出部２２４に出力する。
【００７８】
ステップＳ２１１は、図１６のステップＳ１１１と同様である。
ステップＳ２１２において、局所領域画像切出部２２４は、処理対象の局所領域の中央の画素が局所２値化対象領域に含まれるか否かを判定することにより、処理対象の局所領域が局所２値化の対象か否かを判定する。局所２値化の対象であると判定した場合（ステップＳ２１２：ＹＥＳ）、ステップＳ２２１に進む。ステップＳ２２１〜Ｓ２２４は、図１６のステップＳ１１２〜Ｓ１１５と同様である。
【００７９】
一方、ステップＳ２１２において、局所２値化の対象であると判定した場合（ステップＳ２１２：ＮＯ）、局所領域画像切出部２２４は、局所２値化対象領域外であることを示す情報に、局所領域の位置情報を含めて、局所領域閾値設定部２２５を介して局所２値化処理部２２６に出力する。そして、局所２値化処理部２２６は、背景を示す局所２値化データ「１」と、局所領域の位置情報とを、局所２値化画像生成部１２７に出力する（ステップＳ２３１）。その後、ステップＳ２４１に進む。
ステップＳ２４１〜Ｓ２５１は、図１６のステップＳ１１６〜Ｓ１２１と同様である。
【００８０】
以上のように、局所領域画像切出部２２４が、局所２値化対象領域外であると判定した局所領域に対しては、局所領域画像切出部２２４は部分画像の切り出しを行わず、局所領域閾値設定部２２５は閾値の設定を行わず、局所２値化処理部２２６は局所領域の中央の画素が閾値以上か否かの判定を行わない。このように、局所２値化対象領域決定部２３１が、２値化処理を行う対象領域を選択（限定）することにより、局所領域画像切出部２２４と、局所領域閾値設定部２２５と、局所２値化処理部２２６との処理負荷を軽減できる。特に、局所領域閾値設定部２２５は、局所領域の画素値の標準偏差や分散を算出する回数を減らすことができ、処理速度の向上を図ることができる。また、局所領域画像切出部２２４が、局所２値化対象領域外であると判定した局所領域に対しては、局所領域画像切出部２２４が局所領域内の各画素値を出力する必要が無く、局所領域画像切出部２２４が局所領域閾値設定部２２５に出力するデータ量を抑えることが出来る。これにより、データ入出力の処理時間を削減でき、この点でも処理速度の向上を図ることができる。
【００８１】
＜第３の実施形態＞
図１９は、本発明の第３に実施形態における画像２値化装置３の概略構成を示す構成図である。同図において、画像２値化装置３は、プレート画像取得部１１と、２値化処理部３２と、２値化画像出力部１４とを備える。２値化処理部３２は、仮２値化処理部１２１と、文字領域候補取得部１２２と、局所領域サイズ設定部１２３と、局所領域画像切出部１２４と、標準偏差評価部３３２と、局所領域閾値設定部（２値化閾値設定部）３２５と、局所２値化処理部３２６と、局所２値化画像生成部１２７と、論理和算出部１２８とを備える。
同図において、図１の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１１、１２１〜１２４、１２７、１２８、１４）を付して説明を省略する。
【００８２】
標準偏差評価部３３２は、局所領域画像切出部１２４が切り出す部分画像を取得し、当該部分画像に含まれる画素の標準偏差σを算出する。そして、標準偏差評価部３３２は、算出した標準偏差と、予め記憶する閾値βとを比較する。
標準偏差σが閾値β以上であると判定した場合、標準偏差評価部３３２は、閾値以上を示す情報を、局所領域閾値設定部３２５に出力する。なお、標準偏差評価部３３２が、閾値以上を示す情報に加えて、算出した標準偏差σを局所領域閾値設定部３２５に出力するようにしてもよい。これにより、局所領域閾値設定部３２５は改めて標準偏差σを算出する必要が無くなり、２値化処理部３２の負荷の増大を抑制できる。
一方、標準偏差σが閾値β未満であると判定した場合、標準偏差評価部３３２は、閾値未満を示す情報を局所領域閾値設定部３２５に出力する。
【００８３】
ここで、局所領域画像切出部１２４が切り出す部分画像に、文字領域と背景領域との境界など、領域の境界が含まれる場合は、背景のみの場合よりも標準偏差が大きくなる。一方、部分画像に背景領域のみが含まれる場合など、領域の境界が含まれない場合は、標準偏差が小さくなる。
そして、局所領域の大きさは文字線の太さよりも大きく設定されているので、部分画像に文字領域が含まれる場合は、文字領域と背景領域あるいは絵柄領域との境界が含まれて、背景のみの場合よりも標準偏差が大きくなる。
従って、標準偏差が小さい場合、背景領域のみ又はほぼ同じ輝度値からなる絵柄領域のみが部分画像に含まれる、すなわち文字領域が部分画像に含まれないことを期待できる。
そこで、本実施形態では、標準偏差評価部３３２が標準偏差の大きさを評価し、所定の閾値β以下であるときに背景領域であるとして以下に説明する処理を行う。
【００８４】
局所領域閾値設定部３２５は、閾値以上を示す情報が標準偏差評価部３３２から出力された場合は、局所領域閾値設定部１２５（図１）と同様の処理を行う。
一方、局所領域閾値設定部３２５は、閾値未満を示す情報が標準偏差評価部３３２から出力された場合は、閾値の設定処理は行わず、当該閾値未満を示す情報と、局所領域画像切出部１２４から出力される局所領域の位置情報とを、局所２値化処理部３２６に出力する。
【００８５】
局所２値化処理部３２６は、局所領域閾値設定部３２５から、閾値θと局所領域の位置情報と局所領域の中央の画素の画素値とが出力されたときは、局所２値化処理部１２６（図１）と同様の処理を行う。
一方、局所領域閾値設定部３２５から、閾値未満を示す情報と局所領域の位置情報とが出力されたときは、局所２値化処理部３２６は、背景を示す局所２値化データ「１」と、局所領域の位置情報とを、局所２値化画像生成部１２７に出力する。
【００８６】
次に、画像２値化装置３の動作について説明する。
図２０は、２値化処理部３２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。
ステップＳ３０１〜Ｓ３１２は、図１６のステップＳ１０１〜Ｓ１１２と同様である。
その後、標準偏差評価部３３２は、局所領域画像切出部１２４が切り出した部分画像に含まれる画素値の標準偏差σを算出する（ステップＳ３１３）。そして、標準偏差評価部３３２は、算出した標準偏差σが予め記憶する閾値β以上か否かを判定する（ステップＳ３１４）。標準偏差σが閾値β以上であると判定した場合（ステップＳ３１４：ＹＥＳ）、標準偏差評価部３３２が閾値以上を示す情報を局所領域閾値設定部３２５に出力することにより、ステップＳ３２１に進む。ステップＳ３２１〜Ｓ３２３は、図１６のステップＳ１１３〜Ｓ１１５と同様である。
【００８７】
一方、ステップＳ３１４において、標準偏差σが閾値β未満であると判定した場合（ステップＳ３１４：ＮＯ）、標準偏差評価部３３２は、閾値未満を示す情報を、局所領域閾値設定部３２５に出力する。そして、局所領域閾値設定部３２５は、当該閾値未満を示す情報と、局所領域画像切出部１２４から出力される局所領域の位置情報とを、局所２値化処理部３２６に出力する。そして、局所２値化処理部３２６は、背景を示す局所２値化データ「１」と、局所領域の位置情報とを、局所２値化画像生成部１２７に出力する（ステップＳ３３１）。その後、ステップＳ３４１に進む。
ステップＳ３４１〜Ｓ３５１は、図１６のステップＳ１１６〜Ｓ１２１と同様である。
【００８８】
以上のように、標準偏差評価部３３２が部分画像の画素値の標準偏差σと予め記憶する閾値βとを比較し、標準偏差σが閾値β未満であると判定すると、局所２値化処理部３２６は、当該部分画像（局所領域）の中央の画素を背景領域として局所２値化データを生成し出力する。
ここで、標準偏差σの値が小さい場合、局所領域閾値設定部３２５は、局所２値化処理の閾値θを、部分画像の画素値の平均に近い値に設定する。そのため、局所領域が背景のみを含む場合に、局所領域の中央の画素の画素値がノイズ等によって実際よりもわずかに大きい値になっただけで、文字領域として２値化されてしまうおそれがある。
そこで、標準偏差σが小さいときに、局所２値化処理部３２６が背景領域として局所２値化処理することにより、ノイズ混入等によって背景領域を文字領域として誤処理することを防止し、より適切に局所２値化処理を行うことができる。
【００８９】
なお、本実施形態では、画像２値化装置１（図１）に標準偏差評価部３３２を加え、上述の処理を行う場合の例について説明したが、上述の処理を行う画像２値化装置はこれに限らない。例えば、画像２値化装置２（図１７）が標準偏差評価部３３２を具備して上述の処理を行うようにしてもよい。
【００９０】
＜第４の実施形態＞
図２１は、本発明の第４に実施形態における画像２値化装置４の概略構成を示す構成図である。同図において、画像２値化装置４は、プレート画像取得部４１と、２値化処理部４２と、２値化画像出力部１４とを備える。２値化処理部４２は、色情報評価部４３３と、仮２値化処理部１２１と、文字領域候補取得部１２２と、局所領域サイズ設定部１２３と、局所領域画像切出部１２４と、局所領域閾値設定部１２５と、局所２値化処理部１２６と、局所２値化画像生成部１２７と、論理和算出部１２８とを備える。
同図において、図１の各部に対応して同様の機能を有する部分には同一の符号（１２１〜１２８、１４）を付して説明を省略する。
【００９１】
プレート画像取得部４１は、カラーの画像データを取得して色情報評価部４３３に出力する点で、プレート画像取得部１１（図１）と異なる。プレート画像取得部４１は、例えば、画像データとして画素毎にＲＧＢ（赤、緑、青）それぞれの輝度値を取得し、当該画像データに対してノイズ除去処理を行って色情報評価部４３３に出力する。
【００９２】
色情報評価部４３３は、文字色を予め記憶しておき、２値化対象画像の各領域を、文字領域と文字以外の領域とに区別する。そして、色情報評価部４３３は、文字色以外の色の領域の画素値を、予め記憶する背景の画素値（例えば輝度値「赤：２５５、緑：２５５、青：２５５」）に置き換える。以下では、この置き換え処理を「背景化処理」と称する。
例えば、文字色が緑の場合、プレート画像取得部４１から出力される画像データの各画素について、緑の輝度値と赤の輝度値と、および、緑の輝度値と青の輝度値とを比較し、赤の輝度値、青の輝度値のいずれかが、緑の輝度値に対して所定の割合（例えば５割）以上である画素の画素値を、文字以外の領域として、背景を示す画素値に置き換える。
そして色情報評価部４３３は、画素値の置き換え処理の完了した画像をモノクロ画像に変換し、２値化対象画像として仮２値化処理部１２１に出力する。色情報評価部４３３は、例えば、画素毎に、赤の輝度値ｒと、緑の輝度値ｇと、青の輝度値ｂとを、式（２）に代入してモノクロ画像における輝度値ｕを算出することにより、モノクロ画像への変換を行う。
【００９３】
【数２】
【００９４】
図２２は、色情報評価部４３３が出力する画像の例を示す図である。例えば、プレート画像取得部４１から図２の画像がカラー画像で出力され、絵柄Ｄ１１が赤であり、文字Ｃ１１〜Ｃ１６と絵柄Ｄ１２と絵柄Ｄ１３とが緑であり、背景Ｂ１１が白である場合に、色情報評価部４３３は、予め記憶する文字色に基づいて、文字色と異なる絵柄Ｄ１１の各画素を背景の画素値とし、さらにモノクロ画像に変換することにより、絵柄Ｄ１１を含まない、図２２のモノクロ画像を生成して仮２値化処理部１２１に出力する。
【００９５】
次に、画像２値化装置４の動作について説明する。
図２３は、２値化処理部４２が２値化画像を生成する処理手順を示すフローチャートである。
ステップＳ４０１において、色情報評価部４３３は、プレート画像取得部４１から出力されるカラー画像において、予め記憶する文字色と異なる色の領域を背景化する処理を行う（ステップＳ４０１）。そして、色情報評価部４３３は、背景化処理の完了した画像をモノクロ画像に変換して仮２値化処理部１２１に出力する。
ステップＳ４０２〜Ｓ４２１は、図１６のステップＳ１０１〜Ｓ１２１と同様である。
【００９６】
以上のように、色情報評価部４３３が、色情報を用いて、文字色と異なる色の絵柄を除去するので、画像２値化装置４は、より適切な２値化画像を生成し得る。具体的には、文字領域をより抽出し易い２値化画像を生成し得る。
【００９７】
なお、本実施形態では、画像２値化装置１（図１）に色情報評価部４３３を加え、上述の処理を行う場合の例について説明したが、上述の処理を行う画像２値化装置はこれに限らない。例えば、画像２値化装置２（図１７）が色情報評価部４３３を具備して上述の処理を行うようにしてもよい。あるいは、画像２値化装置３（図１９）が色情報評価部４３３を具備して上述の処理を行うようにしてもよい。
【００９８】
なお、画像２値化装置１、２、３、または４の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００９９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【０１００】
１、２、３、４ 画像２値化装置
１１、４１ プレート画像取得部
１２、２２、３２、４２ ２値化処理部
１２１ 仮２値化処理部
１２２、２２２ 文字領域候補取得部
１２３ 局所領域サイズ設定部
１２４、２２４ 局所領域画像切出部
１２５、２２５、３２５ 局所領域閾値設定部
１２６、２２６、３２６ 局所２値化処理部
１２７ 局所２値化画像生成部
１２８ 論理和算出部
２３１ 局所２値化対象領域決定部
３３２ 標準偏差評価部
４３３ 色情報評価部
１４ ２値化画像出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を２値化する画像２値化装置が行う画像２値化方法であって、
２値化対象画像に対して２値化処理を行って第１の２値化画像を生成する第１の２値化画像生成ステップと、
前記第１の２値化画像から文字領域の候補を抽出する文字領域候補取得ステップと、
前記文字領域の候補に含まれる文字線の太さに基づいて単位領域の大きさを設定する単位領域サイズ設定ステップと、
前記２値化対象画像のうち前記単位領域分の部分画像の画素値に基づいて２値化の閾値を設定する２値化閾値設定ステップと、
前記２値化の閾値に基づいて２値化処理を行って局所２値化データを生成する局所２値化処理ステップと、
前記局所２値化データを複数の前記部分画像について合成して第２の２値化画像を生成する第２の２値化画像生成ステップと、
を備えることを特徴とする画像２値化方法。
【請求項２】
前記２値化対象画像に対して２値化処理を行って第３の２値化画像を生成する第３の２値化画像生成ステップと、
前記第２の２値化画像と前記第３の２値化画像との画素値の論理和または論理積を演算して第４の２値化画像を生成する第４の２値化画像生成ステップと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像２値化方法。
【請求項３】
前記第１の２値化画像生成ステップは、前記第３の２値化画像生成ステップを兼ね、前記第３の２値化画像として前記第１の２値化画像を使用する、ことを特徴とする請求項２に記載の画像２値化方法。
【請求項４】
前記２値化対象画像のうち前記局所２値化処理ステップで２値化処理を行う領域である局所２値化対象領域を、予め設定される文字領域の大きさの最小値に基づいて決定する局所２値化対象領域決定ステップを備え、
前記局所２値化処理ステップにて、前記局所２値化対象領域に含まれない領域の前記局所２値化データを所定の背景画素値とする、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像２値化方法。
【請求項５】
前記単位領域サイズ設定ステップにて大きさを設定された前記単位領域分の前記部分画像毎に、該部分画像内の各画素の画素値のばらつき度を示すばらつき度指標を算出するばらつき度指標値算出ステップと、
前記局所２値化処理ステップにて、前記ばらつき度指標値が所定以下のばらつき度を示す前記部分画像に対して前記局所２値化データを所定の背景画素値とする、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の画像２値化方法。
【請求項６】
前記２値化対象画像の色情報に基づいて、当該２値化対象画像を文字領域と文字以外領域とに区分する色情報評価ステップを備え、
前記局所２値化処理ステップにて、前記文字以外領域の前記局所２値化データを所定の背景画素値とする、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の画像２値化方法。
【請求項７】
２値化対象画像に対して２値化処理を行って第１の２値化画像を生成する第１の２値化画像生成部と、
前記第１の２値化画像から文字領域の候補を抽出する文字領域候補取得部と、
前記文字領域の候補に含まれる文字線の太さに基づいて単位領域の大きさを設定する単位領域サイズ設定部と、
前記２値化対象画像のうち前記単位領域分の部分画像の画素値に基づいて２値化の閾値を設定する２値化閾値設定部と、
前記２値化の閾値に基づいて２値化処理を行って局所２値化データを生成する局所２値化処理部と、
前記局所２値化データを複数の前記部分画像について合成して第２の２値化画像を生成する第２の２値化画像生成部と、
を備えることを特徴とする画像２値化装置。
【請求項１】
画像を２値化する画像２値化装置が行う画像２値化方法であって、
２値化対象画像に対して２値化処理を行って第１の２値化画像を生成する第１の２値化画像生成ステップと、
前記第１の２値化画像から文字領域の候補を抽出する文字領域候補取得ステップと、
前記文字領域の候補に含まれる文字線の太さに基づいて単位領域の大きさを設定する単位領域サイズ設定ステップと、
前記２値化対象画像のうち前記単位領域分の部分画像の画素値に基づいて２値化の閾値を設定する２値化閾値設定ステップと、
前記２値化の閾値に基づいて２値化処理を行って局所２値化データを生成する局所２値化処理ステップと、
前記局所２値化データを複数の前記部分画像について合成して第２の２値化画像を生成する第２の２値化画像生成ステップと、
を備えることを特徴とする画像２値化方法。
【請求項２】
前記２値化対象画像に対して２値化処理を行って第３の２値化画像を生成する第３の２値化画像生成ステップと、
前記第２の２値化画像と前記第３の２値化画像との画素値の論理和または論理積を演算して第４の２値化画像を生成する第４の２値化画像生成ステップと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像２値化方法。
【請求項３】
前記第１の２値化画像生成ステップは、前記第３の２値化画像生成ステップを兼ね、前記第３の２値化画像として前記第１の２値化画像を使用する、ことを特徴とする請求項２に記載の画像２値化方法。
【請求項４】
前記２値化対象画像のうち前記局所２値化処理ステップで２値化処理を行う領域である局所２値化対象領域を、予め設定される文字領域の大きさの最小値に基づいて決定する局所２値化対象領域決定ステップを備え、
前記局所２値化処理ステップにて、前記局所２値化対象領域に含まれない領域の前記局所２値化データを所定の背景画素値とする、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像２値化方法。
【請求項５】
前記単位領域サイズ設定ステップにて大きさを設定された前記単位領域分の前記部分画像毎に、該部分画像内の各画素の画素値のばらつき度を示すばらつき度指標を算出するばらつき度指標値算出ステップと、
前記局所２値化処理ステップにて、前記ばらつき度指標値が所定以下のばらつき度を示す前記部分画像に対して前記局所２値化データを所定の背景画素値とする、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の画像２値化方法。
【請求項６】
前記２値化対象画像の色情報に基づいて、当該２値化対象画像を文字領域と文字以外領域とに区分する色情報評価ステップを備え、
前記局所２値化処理ステップにて、前記文字以外領域の前記局所２値化データを所定の背景画素値とする、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の画像２値化方法。
【請求項７】
２値化対象画像に対して２値化処理を行って第１の２値化画像を生成する第１の２値化画像生成部と、
前記第１の２値化画像から文字領域の候補を抽出する文字領域候補取得部と、
前記文字領域の候補に含まれる文字線の太さに基づいて単位領域の大きさを設定する単位領域サイズ設定部と、
前記２値化対象画像のうち前記単位領域分の部分画像の画素値に基づいて２値化の閾値を設定する２値化閾値設定部と、
前記２値化の閾値に基づいて２値化処理を行って局所２値化データを生成する局所２値化処理部と、
前記局所２値化データを複数の前記部分画像について合成して第２の２値化画像を生成する第２の２値化画像生成部と、
を備えることを特徴とする画像２値化装置。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−１５５５８６（Ｐ２０１２−１５５５８６Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５０９３（Ｐ２０１１−１５０９３）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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