２値化装置およびその方法、並びに電子機器
【課題】チャタリングやノイズを排除できることはもとより、信号のズレの影響も状況に応じて適切な処理が可能な２値化装置およびその方法、並びに電子機器を提供する。
【解決手段】画像データを入力する入力部１１と、少なくとも２つ以上の値の異なる閾値を記憶する記憶部１２と、閾値のうちの２つと画像データを比較し判定する比較判定部１３と、比較判定部１３の判定結果に応じて、画素の置換処理を行う置換部１５と、を有し、比較判定部１３は、画像データの値が大きい方の第１の閾値と同じまたは第１の閾値より大きい画素をハイレベル（Ｈ）と判定し、小さい方の第２の閾値と同じまたは第２の閾値より小さい画素をローレベル（Ｌ）と判定し、ＨまたはＬと判定された画素以外の値をとる画素を一旦中間レベル（Ｍ）と判定し、置換部１５は、Ｍと判定した画素を隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換える。
【解決手段】画像データを入力する入力部１１と、少なくとも２つ以上の値の異なる閾値を記憶する記憶部１２と、閾値のうちの２つと画像データを比較し判定する比較判定部１３と、比較判定部１３の判定結果に応じて、画素の置換処理を行う置換部１５と、を有し、比較判定部１３は、画像データの値が大きい方の第１の閾値と同じまたは第１の閾値より大きい画素をハイレベル（Ｈ）と判定し、小さい方の第２の閾値と同じまたは第２の閾値より小さい画素をローレベル（Ｌ）と判定し、ＨまたはＬと判定された画素以外の値をとる画素を一旦中間レベル（Ｍ）と判定し、置換部１５は、Ｍと判定した画素を隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号等の２値化を行う２値化装置およびその方法、並びに電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マシンビジョンで製品の検査、測定を行う場合、画像の２値化はよく行われている。
この２値化を単一の閾値で行うと、図１に示すように、閾値付近での輝度ムラによって２値化画像にチャタリングが発生してしまう。
【０００３】
これに対して、エンコーダや波形整形器等で閾値付近のノイズ等によるチャタリング防止にヒステリシスを使った回路がよく使われている（たとえば特許文献１，２参照）。
【０００４】
この回路は、図２に示すように、ローレベルＬになっている時にハイレベルＨになるための閾値は高い側の閾値ＶｔｈＨが選択され、いったんハイレベルＨになると低い側の閾値ＶｔｈＬの閾値が選択されるように構成されている。
【特許文献１】特開平２−５３１９０号公報
【特許文献２】特開平５−９４５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したヒステリシス回路は、チャタリングはうまく除去できるものの、上がりと下りで閾値が異なるため、同一のアナログ値で観察すると位置ずれ（時間ずれ）を起こしてしまう。
時間軸に対する変化の２値化の場合問題にならないが、画像のようなｘｙ軸の場合、向きによって位置がずれることは好ましくない。
高い側の閾値ＶｔｈＨを基準に考えると立ち下がり側はずれることになり、これも正確に計測するという観点からは問題になる。
一方、上記ヒステリシス回路は１次元を対象にしたもので、２次元、たとえば画像には適応できない。
【０００６】
本発明は、チャタリングやノイズを排除できることはもとより、信号のズレの影響についても状況に応じて適切な処理が可能な２値化装置およびその方法、並びに電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点の２値化装置は、画像データを入力する入力部と、少なくとも２つ以上の値の異なる閾値を記憶する記憶部と、前記閾値のうちの２つと前記画像データを比較し判定する比較判定部と、前記比較判定部の判定結果に応じて、画素の置換処理を行う置換部と、を有し、前記比較判定部は、前記画像データの値が大きい方の第１の閾値以上または当該第１の閾値より大きい画素をハイレベル（Ｈ）と判定し、小さい方の第２の閾値以下または当該第２の閾値より小さい画素をローレベル（Ｌ）と判定し、前記ＨまたはＬと判定された画素以外の値をとる画素を一旦中間レベル（Ｍ）と判定し、前記置換部は、前記Ｍと判定した画素を隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換える。
【０００８】
好適には、前記置換部は、前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＬに置き換える。
【０００９】
好適には、前記置換部は、前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＨに置き換える。
【００１０】
好適には、前記置換部は、前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＬに置き換えるかＨに置き換えるかを選択可能である。
【００１１】
本発明の第２の観点の２値化方法は、画像データの２値（Ｈ／Ｌ）化を、値の異なる２つの閾値を用いて行う場合に、前記画像データの値が大きい方の第１の閾値以上または当該第１の閾値より大きい画素をハイレベル（Ｈ）と判定するステップと、小さい方の第２の閾値以下または当該第２の閾値より小さい画素をローレベル（Ｌ）と判定するステップと、前記ＨまたはＬと判定された画素以外の値をとる画素を一旦中間レベル（Ｍ）と判定するステップと、前記Ｍと判定した画素を隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換えるステップとを有する。
【００１２】
本発明の第３の観点の２値化方法は、画像全体を２つの閾値によって、ハイレベル（Ｈ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、ローレベル（Ｌ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、中間レベル（Ｍ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）にいったん論理回路で選別し、各々を中心集合、および当該中心集合に隣接する複数の周辺集合を規定し、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第１の判定結果をＱ１（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、前記第１の判定結果Ｑ１がトゥルーでかつ前記Ｌの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第２の判定結果をＱ２とし、前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＬの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第２の判定結果Ｑ２が全てフォールスになるまで繰り返し、その後、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第３の判定結果をＱ３（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、前記第３の判定結果Ｑ３がトゥルーでかつ前記Ｈの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第４の判定結果をＱ４とし、前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＨの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第４の判定結果Ｑ４が全てフォールスになるまで繰り返す。
【００１３】
本発明の第４の観点の２値化方法は、画像全体を２つの閾値によって、ハイレベル（Ｈ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、ローレベル（Ｌ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、中間レベル（Ｍ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）にいったん論理回路で選別し、各々を中心集合、および当該中心集合に隣接する複数の周辺集合を規定し、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第１の判定結果をＱ１（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、前記第１の判定結果Ｑ１がトゥルーでかつ前記Ｈの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第２の判定結果をＱ２とし、前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＨの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第２の判定結果Ｑ２が全てフォールスになるまで繰り返し、その後、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第３の判定結果をＱ３（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、前記第３の判定結果Ｑ３がトゥルーでかつ前記Ｌの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第４の判定結果をＱ４とし、前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＬの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第４の判定結果Ｑ４が全てフォールスになるまで繰り返す。
【００１４】
本発明の第５の観点の電子機器は、画像データを２値化する２値化装置を有し、前記２値化装置は、画像データを入力する入力部と、２つ以上の値の異なる閾値を記憶する記憶部と、前記閾値のうちの２つと前記画像データを比較し判定する比較判定部と、前記比較判定部の判定結果に応じて、画素の置換処理を行う置換部と、を有し、前記比較判定部は、前記画像データの値が大きい方の第１の閾値以上または当該第１の閾値より大きい画素をハイレベル（Ｈ）と判定し、小さい方の第２の閾値以下または当該第２の閾値より小さい画素をローレベル（Ｌ）と判定し、前記ＨまたはＬと判定された画素以外の値をとる画素を一旦中間レベル（Ｍ）と判定し、前記置換部は、前記Ｍと判定した画素を隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、チャタリングやノイズを排除できることはもとより、信号のズレの影響についても状況に応じて適切な処理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
【００１７】
図３は、本発明の実施形態に係る２値化装置の構成例を示すブロック図である。
図４は、本実施形態に係る２値化方法の概要を示す図である。
【００１８】
本２値化装置１０は、図４に示すように、高い側の第１の閾値ＶｔｈＨと第２の閾値ＶｔｈＬで画像をハイレベル（Ｈ）領域、中間レベル（Ｍ）領域、およびローレベル（Ｌ）領域に３値化し、Ｍ領域を逐次隣接する領域の結果に変更していき、Ｍ領域が無くなるまで継続する２値化方法を採用している。
この２値化方法については後で詳述する。
【００１９】
本２値化装置１０は、図３に示すように、入力部１１、記憶部１２、比較判定部１３、比較判定結果格納部１４、および置換部１５を有する。
【００２０】
入力部１１は、時間的もしくは空間的に連続する信号（データ）、たとえば画像データを入力し、比較判定部１３に供給する。
入力部１１は、たとえばカメラやスキャナにより形成される。
たとえば入力部１１がカメラで形成される場合、図３の破線内に示すように、入力部１１は、撮像レンズ１１１、固体撮像素子１１２、およびアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１３を含んで構成される。
固体撮像素子１１２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ），あるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサにより形成される。
【００２１】
記憶部１２は、比較判定部１３で適用する２つの閾値、具体的には高い側の第１の閾値ＶｔｈＨおよび低い側の第２の閾値ＶｔｈＬを記憶する。
この記憶する第１の閾値ＶｔｈＨおよび第２の閾値ＶｔｈＬは、比較判定部１３により読み出される。
また、記憶部１２は、置換部１５の置換処理において、隣接する画素のレベルが異なる場合はどちらを優先するのかを示す優先条件を記憶する。
記憶部１２には、たとえば中間レベル（Ｍ）と判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合に、その異なる判定をローレベル（Ｌ）を優先して行ってＭをＬに置き換えるＬ優先条件が記憶される。
たとえば、まず、Ｌである場合は置き換え、逐次置き換えが終了すると、次にＭの隣接画素がＨである場合にＭをＨに置き換える等の処理を行う。
あるいは、記憶部１２には、Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合に、その異なる判定をハイレベル（Ｈ）を優先して行ってＭをＨに置き換えるＨ優先条件が記憶される。
さらにまた、記憶部１２には、Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合に、その異なる判定がＬ優先かＨ優先かを選択可能で、Ｌを優先して行ってＭをＬに置き換えるかＨに置き換えるかを選択可能であるとする優先条件が記憶される。
【００２２】
比較判定部１３は、入力部１１から供給される画像データＳ１１と記憶部１２に格納されている第１の閾値ＶｔｈＨおよび第２の閾値ＶｔｈＬの２つの閾値とを比較し、Ｈ、Ｍ、Ｌの３つの領域（レベル）に区分けし、区分けした結果を判定結果格納部１４に一旦格納する。
【００２３】
比較判定部１３は、画像データＳ１１の各画素の値（レベル）ＶＰＸＬが、大きい方の第１の閾値ＶｔｈＨ以上または第１の閾値ＶｔｈＨより大きい画素をＨ（ハイレベル）領域にある画素と判定する。
比較判定部１３は、画像データＳ１１の各画素の値（レベル）ＶＰＸＬが、小さい方の第２の閾値ＶｔｈＬ以下または第２の閾値ＶｔｈＬより小さい画素をＬ（ローレベル）領域にある画素と判定する。
比較判定部１３は、ＨまたはＬと判定された画素以外の値ＶＰＸＬをとる画素を一旦Ｍ（中間レベル）領域にある画素と判定する。
【００２４】
図３の例では、比較判定部１３は、画像データＳ１１の各画素の値ＶＰＸＬが第１の閾値ＶｔｈＨより大きいときに、その画素はＨ領域にある画素と判定する。
比較判定部１３は、画像データＳ１１の各画素の値ＶＰＸＬが第１の閾値ＶｔｈＨ以下で第２の閾値ＶｔｈＬより大きいときに、その画像はＭ領域にある画素と判定する。
比較判定部１３は、画像データＳ１１の各画素の値ＶＰＸＬが第２の閾値ＶｔｈＬ以下のときは、その画像はＬ領域にある画素と判定する。
【００２５】
比較判定結果格納部１４は、比較判定部１３の判定結果が格納される。
比較判定結果格納部１４の格納データは、置換部１５によりアクセスされる。
【００２６】
置換部１５は、比較判定結果格納部１４の格納データに応じて、Ｍ領域にあると判定した画素を、その画素に隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換える処理を繰り返して信号の２値化を行う。
置換部１５は、この置換処理に当たっては記憶部１２に記憶されている優先条件に従う。
【００２７】
以上の置換部１５における置換処理は、注目画素と、たとえば注目画素の上下左右の隣接画素との関係に従って行う。
以下、本実施形態に係る置換処理の基本的概念について説明する。
【００２８】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、注目画素画がＭレベルの場合の置換処理の基本概念を説明するための図である。
【００２９】
ここでは、３×３のマトリクス配列された９個の画素Ｐ１〜Ｐ９を有する画像データを例として説明する。
そして、マトリクスの中心にある画素Ｐ５を注目画素ＣＰＸＬとする。
【００３０】
図５（Ａ）に示すように、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）の値がＭレベルで、周囲の全ての画素Ｐ１〜Ｐ４，Ｐ６〜Ｐ９もＭレベルの場合には置換処理は行わない。
【００３１】
図５（Ｂ）に示すように、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）の値がＭレベルで、周囲にＬレベルの画素が存在する場合、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）をＬレベルに置き換える。
図５（Ｂ）の例では、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）の上側に隣接する画素Ｐ２がＬレベルであることから、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）がＬレベルに置き換えられる。
なお、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）の左側に隣接する画素Ｐ４がＬレベルの場合、右側に隣接する画素Ｐ６がＬレベルの場合、あるいは下側に隣接する画素Ｐ８がＬレベルの場合も注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）がＬレベルに置き換えられる。
また、図５（Ｂ）の例では注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）の隣接する画素がＬレベルの場合を説明しているが、隣接する画素にＨレベルの画素が存在する場合には、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）はＨレベルに置き換えられる。
【００３２】
図５（Ｃ）に示すように、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）の値がＭレベルで、周囲にＬレベルの隣接画素とＨレベルの隣接画素が存在する場合、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）は上述した優先順位に従って置き換えが行われる。
図５（Ｃ）の例では、Ｌ優先の場合で、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）の上側に隣接する画素Ｐ２はＬレベルで、下側に隣接する画素Ｐ８はＬレベルで、左右に隣接する画像Ｐ４，Ｐ６はＭレベルの場合であり、Ｌ優先であることから、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）は優先順位に従ってＬレベルに置き換えられる。
Ｈ優先の場合には、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）は優先順位に従ってＨレベルに置き換えられる。
【００３３】
なお、ここで隣接対象画素を注目画素の上下左右の画素としたが、斜め上下左右に隣接する画素を置換時の隣接対象画素に含めることも可能である。
【００３４】
次に、本実施形態に係る置換処理の高速化の手法について、図６〜図９に関連付けて説明する。
【００３５】
ここでは、図６（Ａ）に示すように、４×４のマトリクス配列された１６個の画素Ｐ１〜Ｐ１６を有する画像データＸを例として説明する。
図６（Ａ）の例では、画像データＸの画素Ｐ１はＬレベル、画素Ｐ２はＭレベル、画素Ｐ３はＬレベル、画素Ｐ４はＬレベル、画素Ｐ５はＭレベル、画素Ｐ６はＭレベル、画素Ｐ７はＭレベル、画素Ｐ８はＭレベル、画素Ｐ９はＨレベル、画素Ｐ１０はＭレベル、画素Ｐ１１はＭレベル、画素Ｐ１２はＭレベル、画素Ｐ１３はＬレベル、画素Ｐ１４はＭレベル、画素Ｐ１５はＭレベル、画素Ｐ１６はＬレベルである。
ここでは、注目画素ＣＰＸＬを集団として扱う。図６の例では、互いに上下左右に隣接する画素Ｐ６，Ｐ７，Ｐ１０，Ｐ１１の４画素を注目画素ＣＰＸＬＧとして扱う。
【００３６】
そして、図６（Ｂ）に示すように、Ｍ＝ＶｔｈＬ≦Ｘ≦ＶｔｈＨを満たす真理値マップをＭとする。
真理値マップＭでは、Ｍレベルの画素Ｐ２，Ｐ５〜Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１４，Ｐ１５は「１」が設定される。
真理値マップＭでは、Ｌレベルの画素Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ１３，Ｐ１６、およびＨレベルの画素Ｐ９は「０」が設定される。
【００３７】
図６（Ｃ）に示すように、Ｌ優先の場合、Ｌ＝Ｘ＜ＶｔｈＬを満たす真理値マップをＬとする。
真理値マップＬでは、Ｌレベルの画素Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ１３，Ｐ１６は「１」に設定される。
真理値マップＬでは、Ｍレベルの画素Ｐ２，Ｐ５〜Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１４，Ｐ１５、およびＨレベルの画素Ｐ９は「０」に設定される。
【００３８】
図６（Ｄ）に示すように、Ｈ＝ＶｔｈＨ＜Ｘを満たす真理値マップをＨとする。
真理値マップＨでは、Ｈレベルの画素Ｐ９は「１」に設定される。
真理値マップＨでは、Ｍレベルの画素Ｐ２，Ｐ５〜Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１４，Ｐ１５、およびＬレベルの画素Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ１３，Ｐ１６は「０」に設定される。
【００３９】
ここで、図７に示すように、注目画素の集合体を考え、真理値マップＭから中心の集合体Ｍｃと、相対的に上画素の集合体をＭａ、下画素の集合体をＭｂ、左画素の集合体をＭｌ、右画素の集合体をＭｒとする。
このようにすると、各集合体の座標（ｉ，ｊ）の要素は、Ｍｃ（ｉ，ｊ）に対して、
上画素はＭａ（ｉ，ｊ）、下画素はＭｂ（ｉ，ｊ）、左画素はＭｌ（ｉ，ｊ）、右画素はＭｒ（ｉ，ｊ）となる。
より具体的には、Ｍａ（ｉ，ｊ）＝Ｍｃ（ｉ＋１，ｊ）、Ｍｂ（ｉ，ｊ）＝Ｍｃ（ｉ−１，ｊ）、Ｍｌ（ｉ，ｊ）＝Ｍｃ（ｉ，ｊ−１）、Ｍｒ（ｉ，ｊ）＝Ｍｃ（ｉ，ｊ＋１）となる。
このとき、次の論理式（１）でトゥルー（ｔｒｕｅ：アクティブ）になる画素が、自らがＭでかつ周囲にＨまたはＬが存在する、Ｍが連続する場所ではないことになる。
【００４０】
【数１】
【００４１】
つまり、Ｑ１がトゥルー（ｔｒｕｅ）の画素はＨまたはＬの画素に接するＭの端の部分である。
【００４２】
ＬについてもＭと同様の集合体を考え、図８に示すように、真理値マップＬから中心の集合体Ｌｃと相対的に上画素の集合体をＬａ、下画素の集合体をＬｂ、左画素の集合体をＬｌ、右画素の集合体をＬｒとする。
このようにすると、各集合体の座標（ｉ，ｊ）の要素は、Ｌｃ（ｉ，ｊ）に対して、上画素はＬａ（ｉ，ｊ）、下画素はＬｂ（ｉ，ｊ）、左画素はＬｌ（ｉ，ｊ）、右画素はＬｒ（ｉ，ｊ）となる。
このとき、上記式（１）で得られたＱ１と次の論理式（２）でトゥルー（ｔｒｕｅ）になる画素がＭの端部付近の注目画素でかつＬの画素に接していることになる。
【００４３】
［数２］
Ｑ２＝（Ｌａ｜Ｌｂ｜Ｌｌ｜Ｌｒ）＆ Ｑ１
【００４４】
これで優先順位のＬレベルに接している端部のＭ画素を画像から一括で検出できた。
【００４５】
次に、検出した画素（Ｍ判定）を接しているレベルと置き換えていく。
【００４６】
［数３］
Ｌ（Ｑ２）＝ＴＲ（true）、Ｍ（Ｑ２）＝ＦＬ（false）
【００４７】
再び、図７の説明以降で示した処理と同様の論理計算を繰り返す。
全てフォールス（ｆａｌｓｅ）になったとき、Ｌレベルに接しているＭは消滅したことを意味する。
【００４８】
次に、反対側のＨレベルとの比較判定を行っていく。
【００４９】
ＨについてもＬと同様の集合体を考え、図９に示すように、真理値マップＨから中心の集合体Ｈｃと相対的に上画素の集合体をＨａ、下画素の集合体をＨｂ、左画素の集合体をＨｌ、右画素の集合体をＨｒとする。
このようにすると、各集合体の座標（ｉ，ｊ）の要素は、Ｈｃ（ｉ，ｊ）に対して、上画素はＨａ（ｉ，ｊ）、下画素はＨｂ（ｉ，ｊ）、左画素はＨｌ（ｉ，ｊ）、右画素はＨｒ（ｉ，ｊ）となる。
【００５０】
この場合も、Ｌと同様の処理を繰り返し、Ｑ２が全てフォールス（ｆａｌｓｅ）になるまで繰り返す。
全てフォールス（ｆａｌｓｅ）になったとき、Ｈレベルに接しているＭは消滅したことを意味する。
【００５１】
以上の処理を終えた後の、Ｈの結果が３値から２値化への変換終了した結果になる。
説明のために、Ｈも反復の説明を行ったが、Ｌの処理が終わった時点で残りは単純にＨ(Ｑ２)＝ＴＲ（ｔｒｕｅ）としても良い。
【００５２】
以上の高速２値化方法は以下のように行われることになる。
画像全体を２つの閾値によって、ハイレベル（Ｈ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、ローレベル（Ｌ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、中間レベル（Ｍ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）にいったん論理回路で選別する。
次いで、各々を中心集合、および当該中心集合に隣接する複数の周辺集合を規定し、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第１の判定結果をＱ１（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、第１の判定結果Ｑ１がトゥルーでかつ前記Ｌの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第２の判定結果をＱ２とする。
そして、第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＭの中心集合をフォールスにし、第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＬの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を第２の判定結果Ｑ２が全てフォールスになるまで繰り返す。
その後、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第３の判定結果をＱ３（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、第３の判定結果Ｑ３がトゥルーでかつＨの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第４の判定結果をＱ４する。
そして、第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＭの中心集合をフォールスにし、第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＨの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を第４の判定結果Ｑ４が全てフォールスになるまで繰り返す。
【００５３】
なお、ここではＬ優先の場合について説明したが、Ｈ優先の場合には、Ｈのロジック集合に係る処理を行ってからＬのロジック集合に係る処理を行うこととなる。
すなわち、画像全体を２つの閾値によって、ハイレベル（Ｈ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、ローレベル（Ｌ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、中間レベル（Ｍ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）にいったん論理回路で選別する。
次いで、各々を中心集合、および当該中心集合に隣接する複数の周辺集合を規定し、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第１の判定結果をＱ１（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、第１の判定結果Ｑ１がトゥルーでかつＨの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第２の判定結果をＱ２とする。
そして、第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＭの中心集合をフォールスにし、第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＨの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を第２の判定結果Ｑ２が全てフォールスになるまで繰り返す。
その後、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第３の判定結果をＱ３（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、第３の判定結果Ｑ３がトゥルーでかつＬの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第４の判定結果をＱ４する。
そして、第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＭの中心集合をフォールスにし、第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＬの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を第４の判定結果Ｑ４が全てフォールスになるまで繰り返す。
【００５４】
次に、上記注目画素を中心とする置換処理を採用したＬ優先時の基本動作を図１０〜図１３のフローチャートに関連付けて説明する。
【００５５】
図１０は、本実施形態の全体の動作を説明するためのフローチャートである。
図１１は、図１０のステップＳＴ１の処理を示す図である。
図１２は、図１０のステップＳＴ２の処理を示す図である。
図１３は、図１０のステップＳＴ５の処理を示す図である。
【００５６】
ステップＳＴ１において、比較判定部１３が、画像データＳ１１を記憶部１２に格納してある２つの閾値ＶｔｈＨ，ＶｔｈＬと比較して、Ｈ，Ｍ，Ｌの３つのレベル（領域）に区分けする。
比較判定部１３は、図１１に示すように、ステップＳＴ１１において、第１の閾値ＶｔｈＨより大きい画素をＨ領域の画素ｇＨとする。
比較判定部１３は、ステップＳＴ１２において、第２の閾値ＶｔｈＬ以下の画素をＬ領域の画素ｇＬとする。
比較判定部１３は、ステップＳＴ１３において、Ｈ領域およびＬ領域に入らない、すなわち第２の閾値ＶｔｈＬより大きく第１の閾値ＶｔｈＨ以下の画素をＭ領域の画素ｇＭとする。
区分けされた結果は比較判定結果格納部１４に一旦格納される。
【００５７】
次に、置換部１５は、比較判定結果格納部１４からデータを読み出し、Ｍレベルの信号を隣接する画素のレベルに従ってＨもしくはＬレベルに置き換えていく。その際、隣接する画素のレベルが異なる場合はどちらを優先するのかの条件を記憶部１２から読み出してそれに従った処理を行う。これを繰り返し行って信号の２値化を行う。
【００５８】
この一連の処理の中で、置換部１５は、まずステップＳＴ２において、Ｍ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）の画素ｇＭで上下左右に隣接するＬ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）の画素ｇＬ（ｇＴ）を抽出する。
置換部１５は、図１２に示すように、ステップＳＴ２１および下記に示す式に従って画素ｇＴを抽出する。
【００５９】
【数４】
【００６０】
次に、置換部１５は、ステップＳＴ３において、隣接するＬレベル画素があるかないかを判別する。
置換部１５は、隣接するＬレベル画素がある場合、ステップＳＴ４において、抽出画素のＭ領域の画素ｇＭをトゥルー（ｔｒｕｅ）からフォールス（ｆａｌｓｅ）に変更し、抽出画素のＬ領域の画素ｇＬをフォールス（ｆａｌｓｅ）からトゥルー（ｔｒｕｅ）に変更する。
置換部１５は、この処理をステップＳＴ３で隣接するＬレベル画素がないと判別するまで繰り返す。
そして、置換部１５は、ステップＳＴ３で隣接するＬレベル画素がないと判別すると、ステップＳＴ５のＨ領域側の処理に移行する。
【００６１】
置換部１５は、ステップＳＴ５において、Ｍ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）の画素ｇＭで上下左右に隣接するＨ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）の画素ｇＨ（ｇＴ）を抽出する。
置換部１５は、図１３に示すように、ステップＳＴ５１および下記に示す式に従って画素ｇＨを抽出する。
【００６２】
【数５】
【００６３】
次に、置換部１５は、ステップＳＴ６において、隣接するＨレベル画素があるかないかを判別する。
置換部１５は、隣接するＨレベル画素がある場合、ステップＳＴ７において、抽出画素のＭ領域の画素ｇＭをトゥルー（ｔｒｕｅ）からフォールス（ｆａｌｓｅ）に変更し、抽出画素のＨ領域の画素ｇＨをフォールス（ｆａｌｓｅ）からトゥルー（ｔｒｕｅ）に変更する。
置換部１５は、この処理をステップＳＴ６で隣接するＨレベル画素がないと判別するまで繰り返す。
そして、置換部１５は、ステップＳＴ６で隣接するＨレベル画素がないと判別すると、ステップＳＴ８で処理を終了する。
ステップＳＴ８において、Ｈ領域とＬ領域がハイレベルとローレベルを相補的にとり、かつＭ領域の全てがフォールス（ｆａｌｓｅ）になる。
【００６４】
以上の置換処理を画像データに適用した場合の例を図１４〜図１７に示す。
【００６５】
図１４（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態に係る置換処理に適用した第１の画像データ例およびＬ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
図１５（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態に係る置換処理に適用した第１の画像データ例およびＨ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
【００６６】
第１の画像ＩＭ１は、図１４および図１５の（Ａ）に示すように、Ｍ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）ＭＴＲがＨ領域のトゥルーＨＴＲまたはＬ領域のトゥルーＬＴＲに囲まれている場合である。
【００６７】
この第１の画像ＩＭ１を３値化後、Ｌ優先でＭ領域の置き換え処理を行うと、Ｈ領域は、図１４（Ｂ）に示すように、Ｈ領域が引き締まったにように２値化される。
Ｍ領域は、図１４（Ｃ）に示すように、置換処理後は全てがフォールス（ｆａｌｓｅ）ＦＬになる。
Ｌ領域は、図１４（Ｄ）に示すように、Ｌ領域が膨張したように２値化される。
【００６８】
この第１の画像ＩＭ１を３値化後、Ｈ優先でＭ領域の置き換え処理を行うと、Ｈ領域は、図１５（Ｂ）に示すように、Ｈ領域が膨張したように２値化される。
Ｍ領域は、図１５（Ｃ）に示すように、置換処理後は全てがフォールス（ｆａｌｓｅ）ＦＬになる。
Ｌ領域は、図１５（Ｄ）に示すように、Ｌ領域が引き締まったように２値化される。
【００６９】
図１６（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態に係る置換処理に適用した第２の画像データ例およびＬ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
図１７（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態に係る置換処理に適用した第２の画像データ例およびＨ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
【００７０】
第２の画像ＩＭ２は、図１６および図１７の（Ａ）に示すように、Ｈ領域またはＬ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）ＨＴＲまたはＬＴＲがＭ領域のトゥルーＭＴＲに囲まれている場合である。
【００７１】
この第２の画像ＩＭ２を３値化後、Ｌ優先でＭ領域の置き換え処理を行うと、Ｈ領域は、図１６（Ｂ）に示すように、Ｈ領域が引き締まったにように２値化される。
Ｍ領域は、図１６（Ｃ）に示すように、置換処理後は全てがフォールス（ｆａｌｓｅ）ＦＬになる。
Ｌ領域は、図１６（Ｄ）に示すように、Ｌ領域が膨張したように２値化される。
【００７２】
この第２の画像ＩＭ２を３値化後、Ｈ優先でＭ領域の置き換え処理を行うと、Ｈ領域は、図１７（Ｂ）に示すように、Ｈ領域が膨張したように２値化される。
Ｍ領域は、図１７（Ｃ）に示すように、置換処理後は全てがフォールス（ｆａｌｓｅ）ＦＬになる。
Ｌ領域は、図１７（Ｄ）に示すように、Ｌ領域が引き締まったように２値化される。
【００７３】
図１８（Ａ）〜（Ｃ）は、第１の画像に対してＬ優先およびＨ優先の置換処理を行った場合のＨ領域の処理結果を示す図である。
【００７４】
第１の画像ＩＭ１の場合、確定したＨ領域またはＬ領域の中に浮かんでいるような島状のＭ領域は周囲から消し込まれる。
そして、前述したように、Ｌ優先の場合、Ｈ領域は引き締まったように２値化される。
すなわち、Ｌ優先の場合、Ｈ部分の引き締まり効果が発現される。
Ｈ優先の場合、Ｈ領域は膨張したように２値化される。
すなわち、Ｈ優先の場合、Ｈ部分の膨張効果が発現される。
【００７５】
図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、第２の画像に対してＬ優先およびＨ優先の置換処理を行った場合のＨ領域の処理結果を示す図である。
【００７６】
第２の画像ＩＭ２の場合、Ｍ領域に囲まれたＨ領域またはＬ領域であっても確実に保持されて２値化される。
そして、第１の画像ＩＭ１の場合と同様に、Ｌ優先の場合、Ｈ領域は引き締まったように２値化される。
すなわち、Ｌ優先の場合、Ｈ部分の引き締まり効果が発現される。
Ｈ優先の場合、Ｈ領域は膨張したように２値化される。
すなわち、Ｈ優先の場合、Ｈ部分の膨張効果が発現される。
【００７７】
以上、本実施形態に係る置換処理を概念図およびフローチャートに関連付けて説明した。
以下では、本実施形態に係る置換処理を波形図に関連付けて説明する。
【００７８】
図２０は、本実施形態の比較判定部および置換部の処理の一例を説明するための波形図である。
【００７９】
図２０において、Ｈ領域においてトゥルー（ｔｒｕｅ：アクティブ）になっている区間は画素の値ＶＰＸＬが第１の閾値ＶｔｈＨを超えている状態を示す、
Ｌ領域がトゥルー（アクティブ）になっている区間は画素の値ＶＰＸＬが第２の閾値ＶｔｈＬを下回っている状態を示す。
Ｍ領域がトゥルー（アクティブ）になっている区間は画素の値ＶＰＸＬが第１の閾値ＶｔｈＨと第２のＶｔｈＬの間の値をとっている状態を示している。
【００８０】
そして、比較判定部１３においては、Ｈ領域およびＬ領域がトゥルー（ｔｒｕｅ）およびフォールス（ｆａｌｓｅ）のいずれかをとるが、ある区間において、Ｈ領域、Ｍ領域、Ｌ領域のうちの一つの領域がトゥルー（ｔｒｕｅ）となるように、Ｍ領域がトゥルー（ｔｒｕｅ）またはフォールス（ｆａｌｓｅ）となるように形成される。
たとえば、図５の＜１＞〜＜５＞で示す区間では、Ｈ領域およびＬ領域ともにフォールス（ｆａｌｓｅ）であることから、Ｍ領域はトゥルー（ｔｒｕｅ）となるように形成される。
区間＜１＞と区間＜２＞との間、区間＜２＞と＜３＞との間、区間＜３＞と区間＜４＞との間の区間は、Ｈ領域がトゥルー（ｔｒｕｅ）で、Ｌ領域がフォールス（ｆａｌｓｅ）であることから、Ｍ領域はフォールス（ｆａｌｓｅ）となるように形成される。
区間＜４＞と区間＜５＞との間の区間は、Ｈ領域がフォールス（ｆａｌｓｅ）で、Ｌ領域がトゥルー（ｔｒｕｅ）であることから、Ｍ領域はフォールス（ｆａｌｓｅ）となるように形成される。
【００８１】
置換部１５は、Ｈ領域もしくはＬ領域がトゥルー（ｔｒｕｅ）である区間についてはそれぞれ、Ｈ領域およびＬ領域で２値化の出力を確定するが、Ｍ領域がトゥルー（ｔｒｕｅ）の区間は両隣の区間の状態で決定する。
たとえば、置換部１５は、区間＜２＞や区間＜３＞はＨ領域のそれぞれ両隣の区間はトゥルー（ｔｒｕｅ）となっているためＨ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）をトゥルー（ｔｒｕｅ）に形成する。
それに従って、置換部１５は、Ｍ領域の区間＜２＞や区間＜３＞のトゥルー（ｔｒｕｅ）は処理の進行と共にフォールス（ｆａｌｓｅ）となるように形成する。
置換部１５は、逆に、区間＜５＞のようにＨ領域の両隣がフォールス（ｆａｌｓｅ）となっている区間はＨ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）に合わせて処理の進行と共にフォールス（ｆａｌｓｅ）となるように形成する。
置換部１５は、区間＜１＞や区間＜４＞のようにＨ領域の両隣のレベルがトゥルー（ｔｒｕｅ）とフォールス（ｆａｌｓｅ）とで相違している区間は、予め決められ記憶部１２に記憶されている、ＨとＬのいずれを優先するか優先条件に従う。
図２０は、Ｌが優先される条件に設定されている場合の例である。
【００８２】
置換部１５は、優先条件に従って隣接する区間を逐次にＭ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）をフォールス（ｆａｌｓｅ）に置き換え、また、信号の真の区間外に位置するＬ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）をトゥルー（ｔｒｕｅ）に置き換え、あるいは、Ｈ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）をトゥルー（ｔｒｕｅ）に置き換える。
【００８３】
図２１は、Ｌ優先の場合の置換部の置換処理の一例を示す波形図である。
図２２は、Ｈ優先の場合の置換部の置換処理の一例を示す波形図である。
【００８４】
Ｌ優先の場合、置換部１５は、図２１の１回目、２回目、３回目の処理に示すように、Ｌ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）をトゥルー（ｔｒｕｅ）に逐次に変更していく。
これと並行して、置換部１５は、Ｍ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）をフォールス（ｆａｌｓｅ）に変更していく。
【００８５】
次に、置換部１５は、図２１の４回目、５回目、６回目の処理に示すように、Ｈ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）をトゥルー（ｔｒｕｅ）に逐次に変更していく。
これと並行して、置換部１５は、Ｍ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）をフォールス（ｆａｌｓｅ）に変更していく。
以上の処理により、Ｈ領域とＬ領域がハイレベルとローレベルを相補的にとり、かつＭ領域の全てがフォールス（ｆａｌｓｅ）になる。
図２１のＬ優先の場合、Ｈ領域の部分が上述した引き締まり効果により区間ＴＬとなる。
【００８６】
Ｈ優先の場合、置換部１５は、図２２の１回目、２回目、３回目の処理に示すように、Ｈ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）をトゥルー（ｔｒｕｅ）に逐次に変更していく。
これと並行して、置換部１５は、Ｍ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）をフォールス（ｆａｌｓｅ）に変更していく。
【００８７】
次に、置換部１５は、図２２の４回目、５回目の処理に示すように、Ｌ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）をトゥルー（ｔｒｕｅ）に逐次に変更していく。
これと並行して、置換部１５は、Ｍ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）をフォールス（ｆａｌｓｅ）に変更していく。
以上の処理により、Ｈ領域とＬ領域がハイレベルとローレベルを相補的にとり、かつＭ領域の全てがフォールス（ｆａｌｓｅ）になる。
図２２のＨ優先の場合、Ｈ領域の部分が上述した膨張効果により区間ＴＨとなる。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態によれば、２値化装置１０は、高い側の第１の閾値ＶｔｈＨと第２の閾値ＶｔｈＬで画像をハイレベル（Ｈ）領域、中間レベル（Ｍ）領域、およびローレベル（Ｌ）領域に３値化し、Ｍ領域を隣接する領域の結果に変更していき、Ｍ領域が無くなるまで継続する２値化方法を採用している。
したがって、本実施形態によれば、チャタリングやノイズを排除できることはもとより、信号のズレの影響も状況に応じて適切な処理が可能となる。
その結果、スキャンする向き等の影響を受けず、またＨとＬ切り替わりの位置はずれることなく、さらにはＨの中の輝度ムラによる誤２値化での“偽像”、たとえば製品内であるにもかかわらず輝度ムラによって穴ができてしまうなどの問題を解決できる。
【００８９】
なお、本実施形態に係る２値化装置１００は、情報読取装置やデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、画像検査装置、自動制御用産業カメラ等の各種電子機器に適用することができる。
【００９０】
図２３は、本発明の実施形態に係る２値化装置を適用可能な電子機器としての情報コード読取装置の一例を示す外観図である。
図２４（Ａ）〜（Ｃ）は、情報コードの例を示す図である。
図２５は、図２３の情報コード読取装置に適用可能な撮像装置の構成例を示すブロックである。
【００９１】
本実施形態に係る情報コード読取装置２００は、図２３に示すように、本体２１０がケーブル２１１を介して図示しない電子レジスタ等の処理装置と接続され、たとえば読み取り対象物２２０に印刷された反射率の異なるシンボル、コード等の情報コード２２１を読み取り可能な装置である。
読み取り対象の情報コードとしては、たとえば図２４Ａ）に示すような、ＪＡＮコードのような１次元のバーコード２２２と、図２４（Ｂ）および（Ｃ）に示すようなスタック式のＣＯＤＥ４９、あるいはマトリックス方式のＱＲコードのような２次元のバーコード２２３が挙げられる。
【００９２】
本実施形態に係る情報コード読取装置２００は、本体２１０内に、図示しない照明光源と、図２３に示すような撮像装置３００とが配置されている。
撮像装置３００は、上述した２値化装置１００を採用してＪＡＮコードのような１次元のバーコードとＱＲコードのような２次元のバーコードのような情報コードを的確に高精度で読み取ることが可能に構成されている。
【００９３】
情報コード読取装置２００の撮像装置３００は、図２５に示すように、光学系３１０、撮像素子３２０、アナログフロントエンド部（ＡＦＥ）３３０、画像処理装置３４０、カメラ信号処理部３５０、画像表示メモリ３６０、画像モニタリング装置３７０、操作部３８０、および制御装置３９０を有している。
【００９４】
図２５の撮像装置３００において、図３の２値化装置１００は、たとえば画像処理装置３４０の入力部に配置される。
【００９５】
撮像素子３２０は、光学系３１０で取り込んだ像が結像され、結像１次画像情報を電気信号の１次画像信号として、アナログフロントエンド部３３０を介して画像処理装置３４０に出力する。
図１４においては、撮像素子３２０を一例としてＣＣＤとして記載している。
【００９６】
アナログフロントエンド部３３０は、タイミングジェネレータ３３１、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ３３２と、を有する。
タイミングジェネレータ３３１では、撮像素子３２０のＣＣＤの駆動タイミングを生成しており、Ａ／Ｄコンバータ３３２は、ＣＣＤから入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、画像処理装置３４０に出力する。
【００９７】
画像処理装置３４０は、前段のＡＦＥ３３０からくる撮像画像のデジタル信号を入力し、上記した２値化装置１００で画像信号の２値化処理を行う。
そして、画像処理装置３４０は、画像処理を施し、処理した画像信号を後段のカメラ信号処理部（ＤＳＰ）３５０に供給する。
【００９８】
カメラ信号処理部（ＤＳＰ）３５０は、圧縮、ファイリング等の処理を行い、画像表示メモリ３６０への格納や画像モニタリング装置３７０への画像表示等を行う。
【００９９】
制御装置３９０は、露出制御を行うとともに、操作部３８０などの操作入力を持ち、それらの入力に応じて、システム全体の動作を決定し、ＡＦＥ３３０、画像処理装置３４０、ＤＳＰ３５０、絞り等を制御し、システム全体の調停制御を司るものである。
【０１００】
この場合も、本実施形態の２値化装置１００を搭載していることから、チャタリングやノイズを排除できることはもとより、信号のズレの影響も状況に応じて適切な処理が可能となる。
その結果、スキャンする向き等の影響を受けず、またＨとＬの切り替わりの位置はずれることなく、さらにはＨの中の輝度ムラによる誤２値化での“偽像”、たとえばコード内であるのに輝度ムラによって穴ができてしまうなどの問題を解決できる。
【０１０１】
なお、以上詳細に説明した方法は、上記手順に応じたプログラムとして形成し、ＣＰＵ等のコンピュータで実行するように構成することも可能である。
また、このようなプログラムは、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク等の記録媒体、この記録媒体をセットしたコンピュータによりアクセスし上記プログラムを実行するように構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】単純２値化の課題を説明するための図である。
【図２】一般的なヒステリシスによる２値化法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係る２値化装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係る２値化方法の概要を示す図である。
【図５】注目画素画がＭレベルの場合の置換処理の基本概念を説明するための図である。
【図６】本実施形態に係る置換処理の高速化の手法について説明するための第１図である。
【図７】本実施形態に係る置換処理の高速化の手法について説明するための第２図である。
【図８】本実施形態に係る置換処理の高速化の手法について説明するための第３図である。
【図９】本実施形態に係る置換処理の高速化の手法について説明するための第４図である。
【図１０】本実施形態の全体の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１０のステップＳＴ１の処理を示す図である。
【図１２】図１０のステップＳＴ２の処理を示す図である。
【図１３】図１０のステップＳＴ５の処理を示す図である。
【図１４】本実施形態に係る置換処理に適用した第１の画像データ例およびＬ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
【図１５】本実施形態に係る置換処理に適用した第１の画像データ例およびＨ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
【図１６】本実施形態に係る置換処理に適用した第２の画像データ例およびＬ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
【図１７】本実施形態に係る置換処理に適用した第２の画像データ例およびＨ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
【図１８】第１の画像に対してＬ優先およびＨ優先の置換処理を行った場合のＨ領域の処理結果を示す図である。
【図１９】第２の画像に対してＬ優先およびＨ優先の置換処理を行った場合のＨ領域の処理結果を示す図である。
【図２０】本実施形態の比較判定部および置換部の処理例を説明するための波形図である。
【図２１】Ｌ優先の場合の置換部の置換処理の一例を示す波形図である。
【図２２】Ｈ優先の場合の置換部の置換処理の一例を示す波形図である。
【図２３】本発明の実施形態に係る２値化装置を適用可能な電子機器としての情報コード読取装置の一例を示す外観図である。
【図２４】情報コードの例を示す図である。
【図２５】図２３の情報コード読取装置に適用可能な撮像装置の構成例を示すブロックである。
【符号の説明】
【０１０３】
１０・・・２値化装置、１１・・・入力部、１２・・・記憶部、１３・・・比較判定部、１４・・・比較判定結果格納部、１５・・・置換部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号等の２値化を行う２値化装置およびその方法、並びに電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マシンビジョンで製品の検査、測定を行う場合、画像の２値化はよく行われている。
この２値化を単一の閾値で行うと、図１に示すように、閾値付近での輝度ムラによって２値化画像にチャタリングが発生してしまう。
【０００３】
これに対して、エンコーダや波形整形器等で閾値付近のノイズ等によるチャタリング防止にヒステリシスを使った回路がよく使われている（たとえば特許文献１，２参照）。
【０００４】
この回路は、図２に示すように、ローレベルＬになっている時にハイレベルＨになるための閾値は高い側の閾値ＶｔｈＨが選択され、いったんハイレベルＨになると低い側の閾値ＶｔｈＬの閾値が選択されるように構成されている。
【特許文献１】特開平２−５３１９０号公報
【特許文献２】特開平５−９４５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したヒステリシス回路は、チャタリングはうまく除去できるものの、上がりと下りで閾値が異なるため、同一のアナログ値で観察すると位置ずれ（時間ずれ）を起こしてしまう。
時間軸に対する変化の２値化の場合問題にならないが、画像のようなｘｙ軸の場合、向きによって位置がずれることは好ましくない。
高い側の閾値ＶｔｈＨを基準に考えると立ち下がり側はずれることになり、これも正確に計測するという観点からは問題になる。
一方、上記ヒステリシス回路は１次元を対象にしたもので、２次元、たとえば画像には適応できない。
【０００６】
本発明は、チャタリングやノイズを排除できることはもとより、信号のズレの影響についても状況に応じて適切な処理が可能な２値化装置およびその方法、並びに電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点の２値化装置は、画像データを入力する入力部と、少なくとも２つ以上の値の異なる閾値を記憶する記憶部と、前記閾値のうちの２つと前記画像データを比較し判定する比較判定部と、前記比較判定部の判定結果に応じて、画素の置換処理を行う置換部と、を有し、前記比較判定部は、前記画像データの値が大きい方の第１の閾値以上または当該第１の閾値より大きい画素をハイレベル（Ｈ）と判定し、小さい方の第２の閾値以下または当該第２の閾値より小さい画素をローレベル（Ｌ）と判定し、前記ＨまたはＬと判定された画素以外の値をとる画素を一旦中間レベル（Ｍ）と判定し、前記置換部は、前記Ｍと判定した画素を隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換える。
【０００８】
好適には、前記置換部は、前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＬに置き換える。
【０００９】
好適には、前記置換部は、前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＨに置き換える。
【００１０】
好適には、前記置換部は、前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＬに置き換えるかＨに置き換えるかを選択可能である。
【００１１】
本発明の第２の観点の２値化方法は、画像データの２値（Ｈ／Ｌ）化を、値の異なる２つの閾値を用いて行う場合に、前記画像データの値が大きい方の第１の閾値以上または当該第１の閾値より大きい画素をハイレベル（Ｈ）と判定するステップと、小さい方の第２の閾値以下または当該第２の閾値より小さい画素をローレベル（Ｌ）と判定するステップと、前記ＨまたはＬと判定された画素以外の値をとる画素を一旦中間レベル（Ｍ）と判定するステップと、前記Ｍと判定した画素を隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換えるステップとを有する。
【００１２】
本発明の第３の観点の２値化方法は、画像全体を２つの閾値によって、ハイレベル（Ｈ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、ローレベル（Ｌ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、中間レベル（Ｍ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）にいったん論理回路で選別し、各々を中心集合、および当該中心集合に隣接する複数の周辺集合を規定し、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第１の判定結果をＱ１（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、前記第１の判定結果Ｑ１がトゥルーでかつ前記Ｌの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第２の判定結果をＱ２とし、前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＬの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第２の判定結果Ｑ２が全てフォールスになるまで繰り返し、その後、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第３の判定結果をＱ３（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、前記第３の判定結果Ｑ３がトゥルーでかつ前記Ｈの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第４の判定結果をＱ４とし、前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＨの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第４の判定結果Ｑ４が全てフォールスになるまで繰り返す。
【００１３】
本発明の第４の観点の２値化方法は、画像全体を２つの閾値によって、ハイレベル（Ｈ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、ローレベル（Ｌ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、中間レベル（Ｍ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）にいったん論理回路で選別し、各々を中心集合、および当該中心集合に隣接する複数の周辺集合を規定し、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第１の判定結果をＱ１（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、前記第１の判定結果Ｑ１がトゥルーでかつ前記Ｈの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第２の判定結果をＱ２とし、前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＨの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第２の判定結果Ｑ２が全てフォールスになるまで繰り返し、その後、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第３の判定結果をＱ３（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、前記第３の判定結果Ｑ３がトゥルーでかつ前記Ｌの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第４の判定結果をＱ４とし、前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＬの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第４の判定結果Ｑ４が全てフォールスになるまで繰り返す。
【００１４】
本発明の第５の観点の電子機器は、画像データを２値化する２値化装置を有し、前記２値化装置は、画像データを入力する入力部と、２つ以上の値の異なる閾値を記憶する記憶部と、前記閾値のうちの２つと前記画像データを比較し判定する比較判定部と、前記比較判定部の判定結果に応じて、画素の置換処理を行う置換部と、を有し、前記比較判定部は、前記画像データの値が大きい方の第１の閾値以上または当該第１の閾値より大きい画素をハイレベル（Ｈ）と判定し、小さい方の第２の閾値以下または当該第２の閾値より小さい画素をローレベル（Ｌ）と判定し、前記ＨまたはＬと判定された画素以外の値をとる画素を一旦中間レベル（Ｍ）と判定し、前記置換部は、前記Ｍと判定した画素を隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、チャタリングやノイズを排除できることはもとより、信号のズレの影響についても状況に応じて適切な処理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
【００１７】
図３は、本発明の実施形態に係る２値化装置の構成例を示すブロック図である。
図４は、本実施形態に係る２値化方法の概要を示す図である。
【００１８】
本２値化装置１０は、図４に示すように、高い側の第１の閾値ＶｔｈＨと第２の閾値ＶｔｈＬで画像をハイレベル（Ｈ）領域、中間レベル（Ｍ）領域、およびローレベル（Ｌ）領域に３値化し、Ｍ領域を逐次隣接する領域の結果に変更していき、Ｍ領域が無くなるまで継続する２値化方法を採用している。
この２値化方法については後で詳述する。
【００１９】
本２値化装置１０は、図３に示すように、入力部１１、記憶部１２、比較判定部１３、比較判定結果格納部１４、および置換部１５を有する。
【００２０】
入力部１１は、時間的もしくは空間的に連続する信号（データ）、たとえば画像データを入力し、比較判定部１３に供給する。
入力部１１は、たとえばカメラやスキャナにより形成される。
たとえば入力部１１がカメラで形成される場合、図３の破線内に示すように、入力部１１は、撮像レンズ１１１、固体撮像素子１１２、およびアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１３を含んで構成される。
固体撮像素子１１２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ），あるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサにより形成される。
【００２１】
記憶部１２は、比較判定部１３で適用する２つの閾値、具体的には高い側の第１の閾値ＶｔｈＨおよび低い側の第２の閾値ＶｔｈＬを記憶する。
この記憶する第１の閾値ＶｔｈＨおよび第２の閾値ＶｔｈＬは、比較判定部１３により読み出される。
また、記憶部１２は、置換部１５の置換処理において、隣接する画素のレベルが異なる場合はどちらを優先するのかを示す優先条件を記憶する。
記憶部１２には、たとえば中間レベル（Ｍ）と判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合に、その異なる判定をローレベル（Ｌ）を優先して行ってＭをＬに置き換えるＬ優先条件が記憶される。
たとえば、まず、Ｌである場合は置き換え、逐次置き換えが終了すると、次にＭの隣接画素がＨである場合にＭをＨに置き換える等の処理を行う。
あるいは、記憶部１２には、Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合に、その異なる判定をハイレベル（Ｈ）を優先して行ってＭをＨに置き換えるＨ優先条件が記憶される。
さらにまた、記憶部１２には、Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合に、その異なる判定がＬ優先かＨ優先かを選択可能で、Ｌを優先して行ってＭをＬに置き換えるかＨに置き換えるかを選択可能であるとする優先条件が記憶される。
【００２２】
比較判定部１３は、入力部１１から供給される画像データＳ１１と記憶部１２に格納されている第１の閾値ＶｔｈＨおよび第２の閾値ＶｔｈＬの２つの閾値とを比較し、Ｈ、Ｍ、Ｌの３つの領域（レベル）に区分けし、区分けした結果を判定結果格納部１４に一旦格納する。
【００２３】
比較判定部１３は、画像データＳ１１の各画素の値（レベル）ＶＰＸＬが、大きい方の第１の閾値ＶｔｈＨ以上または第１の閾値ＶｔｈＨより大きい画素をＨ（ハイレベル）領域にある画素と判定する。
比較判定部１３は、画像データＳ１１の各画素の値（レベル）ＶＰＸＬが、小さい方の第２の閾値ＶｔｈＬ以下または第２の閾値ＶｔｈＬより小さい画素をＬ（ローレベル）領域にある画素と判定する。
比較判定部１３は、ＨまたはＬと判定された画素以外の値ＶＰＸＬをとる画素を一旦Ｍ（中間レベル）領域にある画素と判定する。
【００２４】
図３の例では、比較判定部１３は、画像データＳ１１の各画素の値ＶＰＸＬが第１の閾値ＶｔｈＨより大きいときに、その画素はＨ領域にある画素と判定する。
比較判定部１３は、画像データＳ１１の各画素の値ＶＰＸＬが第１の閾値ＶｔｈＨ以下で第２の閾値ＶｔｈＬより大きいときに、その画像はＭ領域にある画素と判定する。
比較判定部１３は、画像データＳ１１の各画素の値ＶＰＸＬが第２の閾値ＶｔｈＬ以下のときは、その画像はＬ領域にある画素と判定する。
【００２５】
比較判定結果格納部１４は、比較判定部１３の判定結果が格納される。
比較判定結果格納部１４の格納データは、置換部１５によりアクセスされる。
【００２６】
置換部１５は、比較判定結果格納部１４の格納データに応じて、Ｍ領域にあると判定した画素を、その画素に隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換える処理を繰り返して信号の２値化を行う。
置換部１５は、この置換処理に当たっては記憶部１２に記憶されている優先条件に従う。
【００２７】
以上の置換部１５における置換処理は、注目画素と、たとえば注目画素の上下左右の隣接画素との関係に従って行う。
以下、本実施形態に係る置換処理の基本的概念について説明する。
【００２８】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、注目画素画がＭレベルの場合の置換処理の基本概念を説明するための図である。
【００２９】
ここでは、３×３のマトリクス配列された９個の画素Ｐ１〜Ｐ９を有する画像データを例として説明する。
そして、マトリクスの中心にある画素Ｐ５を注目画素ＣＰＸＬとする。
【００３０】
図５（Ａ）に示すように、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）の値がＭレベルで、周囲の全ての画素Ｐ１〜Ｐ４，Ｐ６〜Ｐ９もＭレベルの場合には置換処理は行わない。
【００３１】
図５（Ｂ）に示すように、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）の値がＭレベルで、周囲にＬレベルの画素が存在する場合、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）をＬレベルに置き換える。
図５（Ｂ）の例では、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）の上側に隣接する画素Ｐ２がＬレベルであることから、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）がＬレベルに置き換えられる。
なお、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）の左側に隣接する画素Ｐ４がＬレベルの場合、右側に隣接する画素Ｐ６がＬレベルの場合、あるいは下側に隣接する画素Ｐ８がＬレベルの場合も注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）がＬレベルに置き換えられる。
また、図５（Ｂ）の例では注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）の隣接する画素がＬレベルの場合を説明しているが、隣接する画素にＨレベルの画素が存在する場合には、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）はＨレベルに置き換えられる。
【００３２】
図５（Ｃ）に示すように、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）の値がＭレベルで、周囲にＬレベルの隣接画素とＨレベルの隣接画素が存在する場合、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）は上述した優先順位に従って置き換えが行われる。
図５（Ｃ）の例では、Ｌ優先の場合で、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）の上側に隣接する画素Ｐ２はＬレベルで、下側に隣接する画素Ｐ８はＬレベルで、左右に隣接する画像Ｐ４，Ｐ６はＭレベルの場合であり、Ｌ優先であることから、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）は優先順位に従ってＬレベルに置き換えられる。
Ｈ優先の場合には、注目画素ＣＰＸＬ（Ｐ５）は優先順位に従ってＨレベルに置き換えられる。
【００３３】
なお、ここで隣接対象画素を注目画素の上下左右の画素としたが、斜め上下左右に隣接する画素を置換時の隣接対象画素に含めることも可能である。
【００３４】
次に、本実施形態に係る置換処理の高速化の手法について、図６〜図９に関連付けて説明する。
【００３５】
ここでは、図６（Ａ）に示すように、４×４のマトリクス配列された１６個の画素Ｐ１〜Ｐ１６を有する画像データＸを例として説明する。
図６（Ａ）の例では、画像データＸの画素Ｐ１はＬレベル、画素Ｐ２はＭレベル、画素Ｐ３はＬレベル、画素Ｐ４はＬレベル、画素Ｐ５はＭレベル、画素Ｐ６はＭレベル、画素Ｐ７はＭレベル、画素Ｐ８はＭレベル、画素Ｐ９はＨレベル、画素Ｐ１０はＭレベル、画素Ｐ１１はＭレベル、画素Ｐ１２はＭレベル、画素Ｐ１３はＬレベル、画素Ｐ１４はＭレベル、画素Ｐ１５はＭレベル、画素Ｐ１６はＬレベルである。
ここでは、注目画素ＣＰＸＬを集団として扱う。図６の例では、互いに上下左右に隣接する画素Ｐ６，Ｐ７，Ｐ１０，Ｐ１１の４画素を注目画素ＣＰＸＬＧとして扱う。
【００３６】
そして、図６（Ｂ）に示すように、Ｍ＝ＶｔｈＬ≦Ｘ≦ＶｔｈＨを満たす真理値マップをＭとする。
真理値マップＭでは、Ｍレベルの画素Ｐ２，Ｐ５〜Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１４，Ｐ１５は「１」が設定される。
真理値マップＭでは、Ｌレベルの画素Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ１３，Ｐ１６、およびＨレベルの画素Ｐ９は「０」が設定される。
【００３７】
図６（Ｃ）に示すように、Ｌ優先の場合、Ｌ＝Ｘ＜ＶｔｈＬを満たす真理値マップをＬとする。
真理値マップＬでは、Ｌレベルの画素Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ１３，Ｐ１６は「１」に設定される。
真理値マップＬでは、Ｍレベルの画素Ｐ２，Ｐ５〜Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１４，Ｐ１５、およびＨレベルの画素Ｐ９は「０」に設定される。
【００３８】
図６（Ｄ）に示すように、Ｈ＝ＶｔｈＨ＜Ｘを満たす真理値マップをＨとする。
真理値マップＨでは、Ｈレベルの画素Ｐ９は「１」に設定される。
真理値マップＨでは、Ｍレベルの画素Ｐ２，Ｐ５〜Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１４，Ｐ１５、およびＬレベルの画素Ｐ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ１３，Ｐ１６は「０」に設定される。
【００３９】
ここで、図７に示すように、注目画素の集合体を考え、真理値マップＭから中心の集合体Ｍｃと、相対的に上画素の集合体をＭａ、下画素の集合体をＭｂ、左画素の集合体をＭｌ、右画素の集合体をＭｒとする。
このようにすると、各集合体の座標（ｉ，ｊ）の要素は、Ｍｃ（ｉ，ｊ）に対して、
上画素はＭａ（ｉ，ｊ）、下画素はＭｂ（ｉ，ｊ）、左画素はＭｌ（ｉ，ｊ）、右画素はＭｒ（ｉ，ｊ）となる。
より具体的には、Ｍａ（ｉ，ｊ）＝Ｍｃ（ｉ＋１，ｊ）、Ｍｂ（ｉ，ｊ）＝Ｍｃ（ｉ−１，ｊ）、Ｍｌ（ｉ，ｊ）＝Ｍｃ（ｉ，ｊ−１）、Ｍｒ（ｉ，ｊ）＝Ｍｃ（ｉ，ｊ＋１）となる。
このとき、次の論理式（１）でトゥルー（ｔｒｕｅ：アクティブ）になる画素が、自らがＭでかつ周囲にＨまたはＬが存在する、Ｍが連続する場所ではないことになる。
【００４０】
【数１】
【００４１】
つまり、Ｑ１がトゥルー（ｔｒｕｅ）の画素はＨまたはＬの画素に接するＭの端の部分である。
【００４２】
ＬについてもＭと同様の集合体を考え、図８に示すように、真理値マップＬから中心の集合体Ｌｃと相対的に上画素の集合体をＬａ、下画素の集合体をＬｂ、左画素の集合体をＬｌ、右画素の集合体をＬｒとする。
このようにすると、各集合体の座標（ｉ，ｊ）の要素は、Ｌｃ（ｉ，ｊ）に対して、上画素はＬａ（ｉ，ｊ）、下画素はＬｂ（ｉ，ｊ）、左画素はＬｌ（ｉ，ｊ）、右画素はＬｒ（ｉ，ｊ）となる。
このとき、上記式（１）で得られたＱ１と次の論理式（２）でトゥルー（ｔｒｕｅ）になる画素がＭの端部付近の注目画素でかつＬの画素に接していることになる。
【００４３】
［数２］
Ｑ２＝（Ｌａ｜Ｌｂ｜Ｌｌ｜Ｌｒ）＆ Ｑ１
【００４４】
これで優先順位のＬレベルに接している端部のＭ画素を画像から一括で検出できた。
【００４５】
次に、検出した画素（Ｍ判定）を接しているレベルと置き換えていく。
【００４６】
［数３］
Ｌ（Ｑ２）＝ＴＲ（true）、Ｍ（Ｑ２）＝ＦＬ（false）
【００４７】
再び、図７の説明以降で示した処理と同様の論理計算を繰り返す。
全てフォールス（ｆａｌｓｅ）になったとき、Ｌレベルに接しているＭは消滅したことを意味する。
【００４８】
次に、反対側のＨレベルとの比較判定を行っていく。
【００４９】
ＨについてもＬと同様の集合体を考え、図９に示すように、真理値マップＨから中心の集合体Ｈｃと相対的に上画素の集合体をＨａ、下画素の集合体をＨｂ、左画素の集合体をＨｌ、右画素の集合体をＨｒとする。
このようにすると、各集合体の座標（ｉ，ｊ）の要素は、Ｈｃ（ｉ，ｊ）に対して、上画素はＨａ（ｉ，ｊ）、下画素はＨｂ（ｉ，ｊ）、左画素はＨｌ（ｉ，ｊ）、右画素はＨｒ（ｉ，ｊ）となる。
【００５０】
この場合も、Ｌと同様の処理を繰り返し、Ｑ２が全てフォールス（ｆａｌｓｅ）になるまで繰り返す。
全てフォールス（ｆａｌｓｅ）になったとき、Ｈレベルに接しているＭは消滅したことを意味する。
【００５１】
以上の処理を終えた後の、Ｈの結果が３値から２値化への変換終了した結果になる。
説明のために、Ｈも反復の説明を行ったが、Ｌの処理が終わった時点で残りは単純にＨ(Ｑ２)＝ＴＲ（ｔｒｕｅ）としても良い。
【００５２】
以上の高速２値化方法は以下のように行われることになる。
画像全体を２つの閾値によって、ハイレベル（Ｈ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、ローレベル（Ｌ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、中間レベル（Ｍ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）にいったん論理回路で選別する。
次いで、各々を中心集合、および当該中心集合に隣接する複数の周辺集合を規定し、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第１の判定結果をＱ１（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、第１の判定結果Ｑ１がトゥルーでかつ前記Ｌの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第２の判定結果をＱ２とする。
そして、第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＭの中心集合をフォールスにし、第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＬの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を第２の判定結果Ｑ２が全てフォールスになるまで繰り返す。
その後、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第３の判定結果をＱ３（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、第３の判定結果Ｑ３がトゥルーでかつＨの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第４の判定結果をＱ４する。
そして、第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＭの中心集合をフォールスにし、第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＨの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を第４の判定結果Ｑ４が全てフォールスになるまで繰り返す。
【００５３】
なお、ここではＬ優先の場合について説明したが、Ｈ優先の場合には、Ｈのロジック集合に係る処理を行ってからＬのロジック集合に係る処理を行うこととなる。
すなわち、画像全体を２つの閾値によって、ハイレベル（Ｈ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、ローレベル（Ｌ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、中間レベル（Ｍ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）にいったん論理回路で選別する。
次いで、各々を中心集合、および当該中心集合に隣接する複数の周辺集合を規定し、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第１の判定結果をＱ１（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、第１の判定結果Ｑ１がトゥルーでかつＨの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第２の判定結果をＱ２とする。
そして、第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＭの中心集合をフォールスにし、第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＨの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を第２の判定結果Ｑ２が全てフォールスになるまで繰り返す。
その後、Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第３の判定結果をＱ３（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、第３の判定結果Ｑ３がトゥルーでかつＬの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第４の判定結果をＱ４する。
そして、第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＭの中心集合をフォールスにし、第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＬの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を第４の判定結果Ｑ４が全てフォールスになるまで繰り返す。
【００５４】
次に、上記注目画素を中心とする置換処理を採用したＬ優先時の基本動作を図１０〜図１３のフローチャートに関連付けて説明する。
【００５５】
図１０は、本実施形態の全体の動作を説明するためのフローチャートである。
図１１は、図１０のステップＳＴ１の処理を示す図である。
図１２は、図１０のステップＳＴ２の処理を示す図である。
図１３は、図１０のステップＳＴ５の処理を示す図である。
【００５６】
ステップＳＴ１において、比較判定部１３が、画像データＳ１１を記憶部１２に格納してある２つの閾値ＶｔｈＨ，ＶｔｈＬと比較して、Ｈ，Ｍ，Ｌの３つのレベル（領域）に区分けする。
比較判定部１３は、図１１に示すように、ステップＳＴ１１において、第１の閾値ＶｔｈＨより大きい画素をＨ領域の画素ｇＨとする。
比較判定部１３は、ステップＳＴ１２において、第２の閾値ＶｔｈＬ以下の画素をＬ領域の画素ｇＬとする。
比較判定部１３は、ステップＳＴ１３において、Ｈ領域およびＬ領域に入らない、すなわち第２の閾値ＶｔｈＬより大きく第１の閾値ＶｔｈＨ以下の画素をＭ領域の画素ｇＭとする。
区分けされた結果は比較判定結果格納部１４に一旦格納される。
【００５７】
次に、置換部１５は、比較判定結果格納部１４からデータを読み出し、Ｍレベルの信号を隣接する画素のレベルに従ってＨもしくはＬレベルに置き換えていく。その際、隣接する画素のレベルが異なる場合はどちらを優先するのかの条件を記憶部１２から読み出してそれに従った処理を行う。これを繰り返し行って信号の２値化を行う。
【００５８】
この一連の処理の中で、置換部１５は、まずステップＳＴ２において、Ｍ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）の画素ｇＭで上下左右に隣接するＬ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）の画素ｇＬ（ｇＴ）を抽出する。
置換部１５は、図１２に示すように、ステップＳＴ２１および下記に示す式に従って画素ｇＴを抽出する。
【００５９】
【数４】
【００６０】
次に、置換部１５は、ステップＳＴ３において、隣接するＬレベル画素があるかないかを判別する。
置換部１５は、隣接するＬレベル画素がある場合、ステップＳＴ４において、抽出画素のＭ領域の画素ｇＭをトゥルー（ｔｒｕｅ）からフォールス（ｆａｌｓｅ）に変更し、抽出画素のＬ領域の画素ｇＬをフォールス（ｆａｌｓｅ）からトゥルー（ｔｒｕｅ）に変更する。
置換部１５は、この処理をステップＳＴ３で隣接するＬレベル画素がないと判別するまで繰り返す。
そして、置換部１５は、ステップＳＴ３で隣接するＬレベル画素がないと判別すると、ステップＳＴ５のＨ領域側の処理に移行する。
【００６１】
置換部１５は、ステップＳＴ５において、Ｍ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）の画素ｇＭで上下左右に隣接するＨ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）の画素ｇＨ（ｇＴ）を抽出する。
置換部１５は、図１３に示すように、ステップＳＴ５１および下記に示す式に従って画素ｇＨを抽出する。
【００６２】
【数５】
【００６３】
次に、置換部１５は、ステップＳＴ６において、隣接するＨレベル画素があるかないかを判別する。
置換部１５は、隣接するＨレベル画素がある場合、ステップＳＴ７において、抽出画素のＭ領域の画素ｇＭをトゥルー（ｔｒｕｅ）からフォールス（ｆａｌｓｅ）に変更し、抽出画素のＨ領域の画素ｇＨをフォールス（ｆａｌｓｅ）からトゥルー（ｔｒｕｅ）に変更する。
置換部１５は、この処理をステップＳＴ６で隣接するＨレベル画素がないと判別するまで繰り返す。
そして、置換部１５は、ステップＳＴ６で隣接するＨレベル画素がないと判別すると、ステップＳＴ８で処理を終了する。
ステップＳＴ８において、Ｈ領域とＬ領域がハイレベルとローレベルを相補的にとり、かつＭ領域の全てがフォールス（ｆａｌｓｅ）になる。
【００６４】
以上の置換処理を画像データに適用した場合の例を図１４〜図１７に示す。
【００６５】
図１４（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態に係る置換処理に適用した第１の画像データ例およびＬ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
図１５（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態に係る置換処理に適用した第１の画像データ例およびＨ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
【００６６】
第１の画像ＩＭ１は、図１４および図１５の（Ａ）に示すように、Ｍ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）ＭＴＲがＨ領域のトゥルーＨＴＲまたはＬ領域のトゥルーＬＴＲに囲まれている場合である。
【００６７】
この第１の画像ＩＭ１を３値化後、Ｌ優先でＭ領域の置き換え処理を行うと、Ｈ領域は、図１４（Ｂ）に示すように、Ｈ領域が引き締まったにように２値化される。
Ｍ領域は、図１４（Ｃ）に示すように、置換処理後は全てがフォールス（ｆａｌｓｅ）ＦＬになる。
Ｌ領域は、図１４（Ｄ）に示すように、Ｌ領域が膨張したように２値化される。
【００６８】
この第１の画像ＩＭ１を３値化後、Ｈ優先でＭ領域の置き換え処理を行うと、Ｈ領域は、図１５（Ｂ）に示すように、Ｈ領域が膨張したように２値化される。
Ｍ領域は、図１５（Ｃ）に示すように、置換処理後は全てがフォールス（ｆａｌｓｅ）ＦＬになる。
Ｌ領域は、図１５（Ｄ）に示すように、Ｌ領域が引き締まったように２値化される。
【００６９】
図１６（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態に係る置換処理に適用した第２の画像データ例およびＬ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
図１７（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態に係る置換処理に適用した第２の画像データ例およびＨ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
【００７０】
第２の画像ＩＭ２は、図１６および図１７の（Ａ）に示すように、Ｈ領域またはＬ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）ＨＴＲまたはＬＴＲがＭ領域のトゥルーＭＴＲに囲まれている場合である。
【００７１】
この第２の画像ＩＭ２を３値化後、Ｌ優先でＭ領域の置き換え処理を行うと、Ｈ領域は、図１６（Ｂ）に示すように、Ｈ領域が引き締まったにように２値化される。
Ｍ領域は、図１６（Ｃ）に示すように、置換処理後は全てがフォールス（ｆａｌｓｅ）ＦＬになる。
Ｌ領域は、図１６（Ｄ）に示すように、Ｌ領域が膨張したように２値化される。
【００７２】
この第２の画像ＩＭ２を３値化後、Ｈ優先でＭ領域の置き換え処理を行うと、Ｈ領域は、図１７（Ｂ）に示すように、Ｈ領域が膨張したように２値化される。
Ｍ領域は、図１７（Ｃ）に示すように、置換処理後は全てがフォールス（ｆａｌｓｅ）ＦＬになる。
Ｌ領域は、図１７（Ｄ）に示すように、Ｌ領域が引き締まったように２値化される。
【００７３】
図１８（Ａ）〜（Ｃ）は、第１の画像に対してＬ優先およびＨ優先の置換処理を行った場合のＨ領域の処理結果を示す図である。
【００７４】
第１の画像ＩＭ１の場合、確定したＨ領域またはＬ領域の中に浮かんでいるような島状のＭ領域は周囲から消し込まれる。
そして、前述したように、Ｌ優先の場合、Ｈ領域は引き締まったように２値化される。
すなわち、Ｌ優先の場合、Ｈ部分の引き締まり効果が発現される。
Ｈ優先の場合、Ｈ領域は膨張したように２値化される。
すなわち、Ｈ優先の場合、Ｈ部分の膨張効果が発現される。
【００７５】
図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、第２の画像に対してＬ優先およびＨ優先の置換処理を行った場合のＨ領域の処理結果を示す図である。
【００７６】
第２の画像ＩＭ２の場合、Ｍ領域に囲まれたＨ領域またはＬ領域であっても確実に保持されて２値化される。
そして、第１の画像ＩＭ１の場合と同様に、Ｌ優先の場合、Ｈ領域は引き締まったように２値化される。
すなわち、Ｌ優先の場合、Ｈ部分の引き締まり効果が発現される。
Ｈ優先の場合、Ｈ領域は膨張したように２値化される。
すなわち、Ｈ優先の場合、Ｈ部分の膨張効果が発現される。
【００７７】
以上、本実施形態に係る置換処理を概念図およびフローチャートに関連付けて説明した。
以下では、本実施形態に係る置換処理を波形図に関連付けて説明する。
【００７８】
図２０は、本実施形態の比較判定部および置換部の処理の一例を説明するための波形図である。
【００７９】
図２０において、Ｈ領域においてトゥルー（ｔｒｕｅ：アクティブ）になっている区間は画素の値ＶＰＸＬが第１の閾値ＶｔｈＨを超えている状態を示す、
Ｌ領域がトゥルー（アクティブ）になっている区間は画素の値ＶＰＸＬが第２の閾値ＶｔｈＬを下回っている状態を示す。
Ｍ領域がトゥルー（アクティブ）になっている区間は画素の値ＶＰＸＬが第１の閾値ＶｔｈＨと第２のＶｔｈＬの間の値をとっている状態を示している。
【００８０】
そして、比較判定部１３においては、Ｈ領域およびＬ領域がトゥルー（ｔｒｕｅ）およびフォールス（ｆａｌｓｅ）のいずれかをとるが、ある区間において、Ｈ領域、Ｍ領域、Ｌ領域のうちの一つの領域がトゥルー（ｔｒｕｅ）となるように、Ｍ領域がトゥルー（ｔｒｕｅ）またはフォールス（ｆａｌｓｅ）となるように形成される。
たとえば、図５の＜１＞〜＜５＞で示す区間では、Ｈ領域およびＬ領域ともにフォールス（ｆａｌｓｅ）であることから、Ｍ領域はトゥルー（ｔｒｕｅ）となるように形成される。
区間＜１＞と区間＜２＞との間、区間＜２＞と＜３＞との間、区間＜３＞と区間＜４＞との間の区間は、Ｈ領域がトゥルー（ｔｒｕｅ）で、Ｌ領域がフォールス（ｆａｌｓｅ）であることから、Ｍ領域はフォールス（ｆａｌｓｅ）となるように形成される。
区間＜４＞と区間＜５＞との間の区間は、Ｈ領域がフォールス（ｆａｌｓｅ）で、Ｌ領域がトゥルー（ｔｒｕｅ）であることから、Ｍ領域はフォールス（ｆａｌｓｅ）となるように形成される。
【００８１】
置換部１５は、Ｈ領域もしくはＬ領域がトゥルー（ｔｒｕｅ）である区間についてはそれぞれ、Ｈ領域およびＬ領域で２値化の出力を確定するが、Ｍ領域がトゥルー（ｔｒｕｅ）の区間は両隣の区間の状態で決定する。
たとえば、置換部１５は、区間＜２＞や区間＜３＞はＨ領域のそれぞれ両隣の区間はトゥルー（ｔｒｕｅ）となっているためＨ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）をトゥルー（ｔｒｕｅ）に形成する。
それに従って、置換部１５は、Ｍ領域の区間＜２＞や区間＜３＞のトゥルー（ｔｒｕｅ）は処理の進行と共にフォールス（ｆａｌｓｅ）となるように形成する。
置換部１５は、逆に、区間＜５＞のようにＨ領域の両隣がフォールス（ｆａｌｓｅ）となっている区間はＨ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）に合わせて処理の進行と共にフォールス（ｆａｌｓｅ）となるように形成する。
置換部１５は、区間＜１＞や区間＜４＞のようにＨ領域の両隣のレベルがトゥルー（ｔｒｕｅ）とフォールス（ｆａｌｓｅ）とで相違している区間は、予め決められ記憶部１２に記憶されている、ＨとＬのいずれを優先するか優先条件に従う。
図２０は、Ｌが優先される条件に設定されている場合の例である。
【００８２】
置換部１５は、優先条件に従って隣接する区間を逐次にＭ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）をフォールス（ｆａｌｓｅ）に置き換え、また、信号の真の区間外に位置するＬ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）をトゥルー（ｔｒｕｅ）に置き換え、あるいは、Ｈ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）をトゥルー（ｔｒｕｅ）に置き換える。
【００８３】
図２１は、Ｌ優先の場合の置換部の置換処理の一例を示す波形図である。
図２２は、Ｈ優先の場合の置換部の置換処理の一例を示す波形図である。
【００８４】
Ｌ優先の場合、置換部１５は、図２１の１回目、２回目、３回目の処理に示すように、Ｌ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）をトゥルー（ｔｒｕｅ）に逐次に変更していく。
これと並行して、置換部１５は、Ｍ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）をフォールス（ｆａｌｓｅ）に変更していく。
【００８５】
次に、置換部１５は、図２１の４回目、５回目、６回目の処理に示すように、Ｈ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）をトゥルー（ｔｒｕｅ）に逐次に変更していく。
これと並行して、置換部１５は、Ｍ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）をフォールス（ｆａｌｓｅ）に変更していく。
以上の処理により、Ｈ領域とＬ領域がハイレベルとローレベルを相補的にとり、かつＭ領域の全てがフォールス（ｆａｌｓｅ）になる。
図２１のＬ優先の場合、Ｈ領域の部分が上述した引き締まり効果により区間ＴＬとなる。
【００８６】
Ｈ優先の場合、置換部１５は、図２２の１回目、２回目、３回目の処理に示すように、Ｈ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）をトゥルー（ｔｒｕｅ）に逐次に変更していく。
これと並行して、置換部１５は、Ｍ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）をフォールス（ｆａｌｓｅ）に変更していく。
【００８７】
次に、置換部１５は、図２２の４回目、５回目の処理に示すように、Ｌ領域のフォールス（ｆａｌｓｅ）をトゥルー（ｔｒｕｅ）に逐次に変更していく。
これと並行して、置換部１５は、Ｍ領域のトゥルー（ｔｒｕｅ）をフォールス（ｆａｌｓｅ）に変更していく。
以上の処理により、Ｈ領域とＬ領域がハイレベルとローレベルを相補的にとり、かつＭ領域の全てがフォールス（ｆａｌｓｅ）になる。
図２２のＨ優先の場合、Ｈ領域の部分が上述した膨張効果により区間ＴＨとなる。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態によれば、２値化装置１０は、高い側の第１の閾値ＶｔｈＨと第２の閾値ＶｔｈＬで画像をハイレベル（Ｈ）領域、中間レベル（Ｍ）領域、およびローレベル（Ｌ）領域に３値化し、Ｍ領域を隣接する領域の結果に変更していき、Ｍ領域が無くなるまで継続する２値化方法を採用している。
したがって、本実施形態によれば、チャタリングやノイズを排除できることはもとより、信号のズレの影響も状況に応じて適切な処理が可能となる。
その結果、スキャンする向き等の影響を受けず、またＨとＬ切り替わりの位置はずれることなく、さらにはＨの中の輝度ムラによる誤２値化での“偽像”、たとえば製品内であるにもかかわらず輝度ムラによって穴ができてしまうなどの問題を解決できる。
【００８９】
なお、本実施形態に係る２値化装置１００は、情報読取装置やデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオユニット、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、画像検査装置、自動制御用産業カメラ等の各種電子機器に適用することができる。
【００９０】
図２３は、本発明の実施形態に係る２値化装置を適用可能な電子機器としての情報コード読取装置の一例を示す外観図である。
図２４（Ａ）〜（Ｃ）は、情報コードの例を示す図である。
図２５は、図２３の情報コード読取装置に適用可能な撮像装置の構成例を示すブロックである。
【００９１】
本実施形態に係る情報コード読取装置２００は、図２３に示すように、本体２１０がケーブル２１１を介して図示しない電子レジスタ等の処理装置と接続され、たとえば読み取り対象物２２０に印刷された反射率の異なるシンボル、コード等の情報コード２２１を読み取り可能な装置である。
読み取り対象の情報コードとしては、たとえば図２４Ａ）に示すような、ＪＡＮコードのような１次元のバーコード２２２と、図２４（Ｂ）および（Ｃ）に示すようなスタック式のＣＯＤＥ４９、あるいはマトリックス方式のＱＲコードのような２次元のバーコード２２３が挙げられる。
【００９２】
本実施形態に係る情報コード読取装置２００は、本体２１０内に、図示しない照明光源と、図２３に示すような撮像装置３００とが配置されている。
撮像装置３００は、上述した２値化装置１００を採用してＪＡＮコードのような１次元のバーコードとＱＲコードのような２次元のバーコードのような情報コードを的確に高精度で読み取ることが可能に構成されている。
【００９３】
情報コード読取装置２００の撮像装置３００は、図２５に示すように、光学系３１０、撮像素子３２０、アナログフロントエンド部（ＡＦＥ）３３０、画像処理装置３４０、カメラ信号処理部３５０、画像表示メモリ３６０、画像モニタリング装置３７０、操作部３８０、および制御装置３９０を有している。
【００９４】
図２５の撮像装置３００において、図３の２値化装置１００は、たとえば画像処理装置３４０の入力部に配置される。
【００９５】
撮像素子３２０は、光学系３１０で取り込んだ像が結像され、結像１次画像情報を電気信号の１次画像信号として、アナログフロントエンド部３３０を介して画像処理装置３４０に出力する。
図１４においては、撮像素子３２０を一例としてＣＣＤとして記載している。
【００９６】
アナログフロントエンド部３３０は、タイミングジェネレータ３３１、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ３３２と、を有する。
タイミングジェネレータ３３１では、撮像素子３２０のＣＣＤの駆動タイミングを生成しており、Ａ／Ｄコンバータ３３２は、ＣＣＤから入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、画像処理装置３４０に出力する。
【００９７】
画像処理装置３４０は、前段のＡＦＥ３３０からくる撮像画像のデジタル信号を入力し、上記した２値化装置１００で画像信号の２値化処理を行う。
そして、画像処理装置３４０は、画像処理を施し、処理した画像信号を後段のカメラ信号処理部（ＤＳＰ）３５０に供給する。
【００９８】
カメラ信号処理部（ＤＳＰ）３５０は、圧縮、ファイリング等の処理を行い、画像表示メモリ３６０への格納や画像モニタリング装置３７０への画像表示等を行う。
【００９９】
制御装置３９０は、露出制御を行うとともに、操作部３８０などの操作入力を持ち、それらの入力に応じて、システム全体の動作を決定し、ＡＦＥ３３０、画像処理装置３４０、ＤＳＰ３５０、絞り等を制御し、システム全体の調停制御を司るものである。
【０１００】
この場合も、本実施形態の２値化装置１００を搭載していることから、チャタリングやノイズを排除できることはもとより、信号のズレの影響も状況に応じて適切な処理が可能となる。
その結果、スキャンする向き等の影響を受けず、またＨとＬの切り替わりの位置はずれることなく、さらにはＨの中の輝度ムラによる誤２値化での“偽像”、たとえばコード内であるのに輝度ムラによって穴ができてしまうなどの問題を解決できる。
【０１０１】
なお、以上詳細に説明した方法は、上記手順に応じたプログラムとして形成し、ＣＰＵ等のコンピュータで実行するように構成することも可能である。
また、このようなプログラムは、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク等の記録媒体、この記録媒体をセットしたコンピュータによりアクセスし上記プログラムを実行するように構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】単純２値化の課題を説明するための図である。
【図２】一般的なヒステリシスによる２値化法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態に係る２値化装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係る２値化方法の概要を示す図である。
【図５】注目画素画がＭレベルの場合の置換処理の基本概念を説明するための図である。
【図６】本実施形態に係る置換処理の高速化の手法について説明するための第１図である。
【図７】本実施形態に係る置換処理の高速化の手法について説明するための第２図である。
【図８】本実施形態に係る置換処理の高速化の手法について説明するための第３図である。
【図９】本実施形態に係る置換処理の高速化の手法について説明するための第４図である。
【図１０】本実施形態の全体の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１０のステップＳＴ１の処理を示す図である。
【図１２】図１０のステップＳＴ２の処理を示す図である。
【図１３】図１０のステップＳＴ５の処理を示す図である。
【図１４】本実施形態に係る置換処理に適用した第１の画像データ例およびＬ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
【図１５】本実施形態に係る置換処理に適用した第１の画像データ例およびＨ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
【図１６】本実施形態に係る置換処理に適用した第２の画像データ例およびＬ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
【図１７】本実施形態に係る置換処理に適用した第２の画像データ例およびＨ優先で置換処理を行った後の状態を説明するための図である。
【図１８】第１の画像に対してＬ優先およびＨ優先の置換処理を行った場合のＨ領域の処理結果を示す図である。
【図１９】第２の画像に対してＬ優先およびＨ優先の置換処理を行った場合のＨ領域の処理結果を示す図である。
【図２０】本実施形態の比較判定部および置換部の処理例を説明するための波形図である。
【図２１】Ｌ優先の場合の置換部の置換処理の一例を示す波形図である。
【図２２】Ｈ優先の場合の置換部の置換処理の一例を示す波形図である。
【図２３】本発明の実施形態に係る２値化装置を適用可能な電子機器としての情報コード読取装置の一例を示す外観図である。
【図２４】情報コードの例を示す図である。
【図２５】図２３の情報コード読取装置に適用可能な撮像装置の構成例を示すブロックである。
【符号の説明】
【０１０３】
１０・・・２値化装置、１１・・・入力部、１２・・・記憶部、１３・・・比較判定部、１４・・・比較判定結果格納部、１５・・・置換部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを入力する入力部と、
２つ以上の値の異なる閾値を記憶する記憶部と、
前記閾値のうちの２つと前記画像データを比較し判定する比較判定部と、
前記比較判定部の判定結果に応じて、画素の置換処理を行う置換部と、を有し、
前記比較判定部は、
前記画像データの値が大きい方の第１の閾値以上または当該第１の閾値より大きい画素をハイレベル（Ｈ）と判定し、小さい方の第２の閾値以下または当該第２の閾値より小さい画素をローレベル（Ｌ）と判定し、前記ＨまたはＬと判定された画素以外の値をとる画素を一旦中間レベル（Ｍ）と判定し、
前記置換部は、
前記Ｍと判定した画素を隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換える
２値化装置。
【請求項２】
前記置換部は、
前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＬに置き換える
請求項１に記載の２値化装置。
【請求項３】
前記置換部は、
前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＨに置き換える
請求項１に記載の２値化装置。
【請求項４】
前記置換部は、
前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＬに置き換えるかＨに置き換えるかを選択可能である
請求項１に記載の２値化装置。
【請求項５】
画像データの２値（Ｈ／Ｌ）化を、値の異なる２つの閾値を用いて行う場合に、
前記画像データの値が大きい方の第１の閾値以上または当該第１の閾値より大きい画素をハイレベル（Ｈ）と判定するステップと、
小さい方の第２の閾値以下または当該第２の閾値より小さい画素をローレベル（Ｌ）と判定するステップと、
前記ＨまたはＬと判定された画素以外の値をとる画素を一旦中間レベル（Ｍ）と判定するステップと、
前記Ｍと判定した画素を隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換えるステップと
を有する２値化方法。
【請求項６】
前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＬに置き換える
請求項５に記載の２値化方法。
【請求項７】
前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＨに置き換える
請求項５に記載の２値化方法。
【請求項８】
前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＬに置き換えるかＨに置き換えるかを選択する
請求項５に記載の２値化方法。
【請求項９】
画像全体を２つの閾値によって、
ハイレベル（Ｈ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、
ローレベル（Ｌ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、
中間レベル（Ｍ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）にいったん論理回路で選別し、
各々を中心集合、および当該中心集合に隣接する複数の周辺集合を規定し、
Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第１の判定結果をＱ１（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、
前記第１の判定結果Ｑ１がトゥルーでかつ前記Ｌの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第２の判定結果をＱ２とし、
前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＬの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第２の判定結果Ｑ２が全てフォールスになるまで繰り返し、その後、
Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第３の判定結果をＱ３（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、
前記第３の判定結果Ｑ３がトゥルーでかつ前記Ｈの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第４の判定結果をＱ４とし、
前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＨの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第４の判定結果Ｑ４が全てフォールスになるまで繰り返す
２値化方法。
【請求項１０】
画像全体を２つの閾値によって、
ハイレベル（Ｈ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、
ローレベル（Ｌ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、
中間レベル（Ｍ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）にいったん論理回路で選別し、
各々を中心集合、および当該中心集合に隣接する複数の周辺集合を規定し、
Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第１の判定結果をＱ１（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、
前記第１の判定結果Ｑ１がトゥルーでかつ前記Ｈの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第２の判定結果をＱ２とし、
前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＨの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第２の判定結果Ｑ２が全てフォールスになるまで繰り返し、その後、
Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第３の判定結果をＱ３（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、
前記第３の判定結果Ｑ３がトゥルーでかつ前記Ｌの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第４の判定結果をＱ４とし、
前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＬの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第４の判定結果Ｑ４が全てフォールスになるまで繰り返す
２値化方法。
【請求項１１】
画像データを２値化する２値化装置を有し、
前記２値化装置は、
画像データを入力する入力部と、
少なくとも２つ以上の値の異なる閾値を記憶する記憶部と、
前記閾値のうちの２つと前記画像データを比較し判定する比較判定部と、
前記比較判定部の判定結果に応じて、画素の置換処理を行う置換部と、を有し、
前記比較判定部は、
前記画像データの値が大きい方の第１の閾値以上または当該第１の閾値より大きい画素をハイレベル（Ｈ）と判定し、小さい方の第２の閾値以下または当該第２の閾値より小さい画素をローレベル（Ｌ）と判定し、前記ＨまたはＬと判定された画素以外の値をとる画素を一旦中間レベル（Ｍ）と判定し、
前記置換部は、
前記Ｍと判定した画素を隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換える
電子機器。
【請求項１】
画像データを入力する入力部と、
２つ以上の値の異なる閾値を記憶する記憶部と、
前記閾値のうちの２つと前記画像データを比較し判定する比較判定部と、
前記比較判定部の判定結果に応じて、画素の置換処理を行う置換部と、を有し、
前記比較判定部は、
前記画像データの値が大きい方の第１の閾値以上または当該第１の閾値より大きい画素をハイレベル（Ｈ）と判定し、小さい方の第２の閾値以下または当該第２の閾値より小さい画素をローレベル（Ｌ）と判定し、前記ＨまたはＬと判定された画素以外の値をとる画素を一旦中間レベル（Ｍ）と判定し、
前記置換部は、
前記Ｍと判定した画素を隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換える
２値化装置。
【請求項２】
前記置換部は、
前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＬに置き換える
請求項１に記載の２値化装置。
【請求項３】
前記置換部は、
前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＨに置き換える
請求項１に記載の２値化装置。
【請求項４】
前記置換部は、
前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＬに置き換えるかＨに置き換えるかを選択可能である
請求項１に記載の２値化装置。
【請求項５】
画像データの２値（Ｈ／Ｌ）化を、値の異なる２つの閾値を用いて行う場合に、
前記画像データの値が大きい方の第１の閾値以上または当該第１の閾値より大きい画素をハイレベル（Ｈ）と判定するステップと、
小さい方の第２の閾値以下または当該第２の閾値より小さい画素をローレベル（Ｌ）と判定するステップと、
前記ＨまたはＬと判定された画素以外の値をとる画素を一旦中間レベル（Ｍ）と判定するステップと、
前記Ｍと判定した画素を隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換えるステップと
を有する２値化方法。
【請求項６】
前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＬに置き換える
請求項５に記載の２値化方法。
【請求項７】
前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＨに置き換える
請求項５に記載の２値化方法。
【請求項８】
前記Ｍと判定された画素の隣接する画素の判定結果が異なる場合にＬに置き換えるかＨに置き換えるかを選択する
請求項５に記載の２値化方法。
【請求項９】
画像全体を２つの閾値によって、
ハイレベル（Ｈ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、
ローレベル（Ｌ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、
中間レベル（Ｍ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）にいったん論理回路で選別し、
各々を中心集合、および当該中心集合に隣接する複数の周辺集合を規定し、
Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第１の判定結果をＱ１（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、
前記第１の判定結果Ｑ１がトゥルーでかつ前記Ｌの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第２の判定結果をＱ２とし、
前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＬの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第２の判定結果Ｑ２が全てフォールスになるまで繰り返し、その後、
Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第３の判定結果をＱ３（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、
前記第３の判定結果Ｑ３がトゥルーでかつ前記Ｈの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第４の判定結果をＱ４とし、
前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＨの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第４の判定結果Ｑ４が全てフォールスになるまで繰り返す
２値化方法。
【請求項１０】
画像全体を２つの閾値によって、
ハイレベル（Ｈ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、
ローレベル（Ｌ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）、
中間レベル（Ｍ）であるか否か（トゥルーまたはフォールス）にいったん論理回路で選別し、
各々を中心集合、および当該中心集合に隣接する複数の周辺集合を規定し、
Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第１の判定結果をＱ１（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、
前記第１の判定結果Ｑ１がトゥルーでかつ前記Ｈの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第２の判定結果をＱ２とし、
前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第２の判定結果Ｑ２がトゥルーの位置に相当するＨの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第２の判定結果Ｑ２が全てフォールスになるまで繰り返し、その後、
Ｍの中心集合とＭの周辺集合とからＭの端部分に相当する注目画素を算出した第３の判定結果をＱ３（トゥルー：Ｍの端部分、フォールス：Ｍの非端部分）、
前記第３の判定結果Ｑ３がトゥルーでかつ前記Ｌの周辺集合のうち少なくとも１つがトゥルーであるか否かを判定する第４の判定結果をＱ４とし、
前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当する前記Ｍの中心集合をフォールスにし、前記第４の判定結果Ｑ４がトゥルーの位置に相当するＬの中心集合をトゥルーに一括で置き換える処理を前記第４の判定結果Ｑ４が全てフォールスになるまで繰り返す
２値化方法。
【請求項１１】
画像データを２値化する２値化装置を有し、
前記２値化装置は、
画像データを入力する入力部と、
少なくとも２つ以上の値の異なる閾値を記憶する記憶部と、
前記閾値のうちの２つと前記画像データを比較し判定する比較判定部と、
前記比較判定部の判定結果に応じて、画素の置換処理を行う置換部と、を有し、
前記比較判定部は、
前記画像データの値が大きい方の第１の閾値以上または当該第１の閾値より大きい画素をハイレベル（Ｈ）と判定し、小さい方の第２の閾値以下または当該第２の閾値より小さい画素をローレベル（Ｌ）と判定し、前記ＨまたはＬと判定された画素以外の値をとる画素を一旦中間レベル（Ｍ）と判定し、
前記置換部は、
前記Ｍと判定した画素を隣接する画素の判定結果によってＨもしくはＬに置き換える
電子機器。
【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２４】
【図２５】
【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２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１０−１０８１９８（Ｐ２０１０−１０８１９８Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７８９３４（Ｐ２００８−２７８９３４）
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２９日（２００８．１０．２９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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