[发明专利]影像的资料与背景分离的方法

说明书

本发明是关于一种影像资料的资料与背景分离方法，特别是关于在照明不理想的环境下，利用静态或动态的分界值，将文件影像中的资料成分与背景成分分离的方法。

利用电脑做光学影像处理(例如光学字元辨识OCR)时，必须先将文件中的资料成分(例如文字部分)与背景成分区分开，然后针对资料成分加以处理。所以若能做好资料与背景的分离，则可简化其后的处理，并提高处理效率。尤其近来对影像处理应用上的须求，已发展到能在任意自然的照明环境下，也就是不需要刻意制造理想的照明环境下，也能做好正确的影像处理。这种要求与现有技术利用一封闭的理想照明环境，以取得理想的资料/背景灰度比，完全不同。如何在自然的照明环境下，取得合用的资料/背景辨认，或制造合用的资料/背景灰度比，已成为本领域专家的一大课题。

从取像设备，如CCD(Charge Coupled Device)摄影机，所得到之影像，可视为一个二维平面。赋于直角座标系统，水平方向为X轴，垂直方向为Y轴，原点位于影像的左上角，如第1图所示。    

影像中，位于座标值(x，y)上的像素的灰角值，用g(x，y)来表示。令i(x，y)代表照明因子，而r(x，y)代表反射因子。则：

g(x，y)＝i(x，y)×r(x，y)………(1)

其中：0＜i(x，y)＜∞

      0＜r(x，y)＜1

在任意自然的照明条件下，即使文件的纸张平滑，印刷清晰精美，也就是r(x，y)不会在g(x，y)上造成杂讯，当照明的条件不理想，即i(x，y)在整个影像上并不一致时，则g(x，y)会受其影响，其结果如第2(b)图及第3(b)图所示。图中，(a)均表示在任意自然的照明条件下，由取像设备取得的影像资料，(b)则分别表示在其第180条及第120条水平扫描线上测得各点的灰度值。如第2(a)图及第3(a)图所示，取像设备取得的影像，其背景成分有部分较暗(灰值较低)。虽然各图的(b)均是代表背景成分的扫描灰度值，但其值变化幅度颇大。如以现有技术，利用单一分界值的方法，取一特定值作为判断资料/背景的依据，则此特定值将无法适用整个影像资料，而造成错误的结果。

所以目前必须有一种方法，以在照明不理想的情形下，能随时调整分界值，并求消除照明不均匀所造成的影响。

本发明的目的即在提供一种文件影像的资料与背景分离方法，以在照明不均匀的环境下，取得正确影像资料。

本发明另一目的在提供一种消除照明条件不佳，对影像资料造成的劣化的方法。

本发明另一目的，也在提供一种动态的影像资料/背景分离值的决定方法。

本发明提供了一种决定数位化影像像素为背景还是影像像素的方法，包括以下步骤：比较该像素的灰度值相对于位于第1方向的相邻像素的灰度值的变化，据此决定该像素系是稳定态或转变态；如果该像素是稳态，则设定一个稳态分界值；如果该像素是转变态，则设定一个转变态分界值；将该像素的灰度值与适当的分界值比较以决定该像素是背景或影像像素，并且在第二方向对于适当的稳态或转变态分界值重复上述确定。

根据照明设备的特性，在不加以刻意遮掩的情况下，其对影像灰度值所造成的影响，是接近平滑的及渐进的图不会有突然的大的差值。其情形亦如第2图及第3图所示。图中，显示两个在不理想的照明情况下取得的文件影像，以及一条不通过文字笔划的水平线上(也就是该水平线上的像素皆为背景，皆不属于文字)，灰度值相对于x轴座标的变化曲线。由于该水平线不通过任何文字，其上的像素完全是属于背景，也就是白纸，所以其灰度值完全是由不理想的照明所产生。曲线由于受电子取像设备，光源入射角及纸张表面粗糙度影响，并非完全平滑，但仍可认为其变化是近似平滑且连续。

根据“由不理想之照明，在灰度值上所造成之变化是近似平滑且连续”的结论，可以得知：不理想的照明，为相邻两像素的灰度值所造成的差值是有限，且可以加以预估的。利用上述现象可以寻求以静态分界值或动态的分界值，将影像中的资料成分与背景成分加以分离，并据以处理。

以下依据图式说明本发明之实施例。

第1图表示由取像设备取得的二维影像座标系图。

第2图表示不理想照明环境下取得文件影像及其特定扫描线上的灰度值变化曲线图。

第3图表示不理想照明环境下取得另一文件影像及其特定扫描线上的灰度值变化曲线图。

第4图表示文件影像资料及其文字资料笔划边缘的示意图。

第5图表示本发明较佳实施例中f函数与R函数的关系图。