[发明专利]一种文档扫描图像的亮度补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及文本图像处理、图像增强以及图像亮度补偿技术领域，特别是一种文档扫描图像的亮度补偿方法。

背景技术

当用户利用扫描仪或复印机扫描书刊、杂志等纸质文档时，由于书脊部分无法紧贴扫描仪玻璃平板表面，导致得到的扫描图像在书脊区域出现严重的亮度不均现象。此外，在书籍边缘附近由于扫描仪的漏光效应，还将出现严重的黑边噪声。这些扫描缺陷一方面严重影响了图像的扫描质量，另一方面，还为随后的文本图像处理与分析带来严重的影响。文档扫描图像的自动亮度补偿是文档图像处理与增强研究中的一个重要课题，它在文档扫描、复印、打印以及光学字符识别、文本图像识别与理解、文档的数字化等领域中有着十分广泛的应用。

自适应阈值化技术常被用于解决扫描图像中存在的亮度不均匀问题。该技术在图像局部区域利用图像的均值、方差等特征，计算得到一个图像局部阈值，利用该阈值将扫描的灰度图像转化为一幅二值图像。这种技术对于纯文本等高对比度的图像区域可取得非常好的亮度矫正效果，然而对于文档中的插图区域，由于二值化后图像灰度阶数大大减少，亮度矫正后图像会因此丢失丰富的细节信息。

为克服这一问题，研究者首先提取图像的亮度曲面，然后利用亮度曲面来对图像的亮度进行自适应的补偿。参数化曲面模型常用来提取图像的亮度曲面。这一技术假设图像的亮度分布可表示为某种参数曲面，如柱面、圆锥面等，然后利用最小二乘估计或最大似然法来估计模型中的参数。然而，由于实际情形中，扫描文档图像的亮度曲面非常复杂，难于用一种参数曲面很好的近似，这一方法在实际中通常效果不佳。

研究者还提出了一类无参数化亮度曲面提取技术。这类技术的代表有：图像低通滤波技术、基于边界的图像插值技术、图像插补技术等。由于图像的亮度分布具有低通特性，基于该特点，图像低通滤波技术通过选用一个低通滤波器对图像进行滤波，来提取图像的亮度曲面。这一技术具有简单易实现等优点，其缺点在于低通滤波可能同时破坏图像插图区域中的低频成分，从而导致图像重要细节信息的丢失。

图像边界插值技术则构造一个线性混合孔斯曲面来插值图像的四条边界曲线，从而得到图像亮度曲面的估计。该技术的缺点在于对图像进行边界插值时，需要对边界曲线进行正确的参数化。这种参数化可通过在图像边界附近预先放置某些标定物体来进行。这一苛刻要求限制了该技术在实际环境中的应用。

图像插补技术则首先利用图像形态学算子，计算得到一个图像二值插补模板，该模板给出了将要进行插补的图像前景区域。然后利用图像插补技术将图像的背景像素信息扩展填充至二值模板中定义的图像前景区域。这一技术可以有效的克服参数化曲面模型中存在的困难，具有灵活度高、适应性强等优点。其缺点在于二值插补模板的构造难度较高且图像插补的计算复杂度较大，难以实时计算。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的旨在提供一种文档扫描图像的亮度补偿方法，用于补偿书籍等文档在扫描过程中因文档页面无法紧贴扫描仪玻璃平板表面而导致的成像亮度不均。

为实现所述目的，本发明提供的文档扫描图像的亮度自动补偿方法包括以下步骤：

步骤S1，检测得到文档扫描图像中的书脊线；

步骤S2，根据检测得到的书脊线，将所述文档扫描图像切分为两幅单页面的扫描图像；

步骤S3，对每幅单页面的扫描图像，提取图像对应的亮度曲面；

步骤S4，利用提取得到的图像亮度曲面，对扫描图像进行亮度补偿。

本发明的有益效果：本发明提出的文档扫描图像亮度补偿方法可非常有效的补偿书籍等文档扫描图像中存在的非线性亮度失真，并能同时清除扫描图像页边附近的黑边噪声。此外，该方法还能同时提取一幅高质量的亮度图像，该亮度图像可用于估计书籍页面的3D形状，从而有助于对扫描图像中存在的几何失真进行有效矫正。该方法具有计算复杂度低、易实现等优点，非常适合于软件的嵌入式运行，能广泛的嵌入平板式扫描仪、智能复印机等文档扫描设备中，提高图像的成像质量。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2a至图2b是书脊线检测结果。

图3a至图3f是根据本发明方法在一幅真实图像上提取其亮度曲面的中间过程图和最终结果图。

图4a至图4c是根据本发明方法对一幅真实扫描的图像进行亮度补偿的结果。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

在书籍等文档的扫描过程中，本发明注意到这样一些事实：