[发明专利]一种彩色扫描文档图像预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及针对彩色图像的预处理技术，尤其是针对彩色扫描文档图像的灰度化、二值化和去噪技术。

背景技术

随着当信息技术的高速发展，以及办公数字化需求的不断增长，数字化的扫描文档图像正逐渐替代原始的纸质文档。扫描文档图像具有储存空间小，管理方便，处理快捷等特点。因此，对文档图像处理的研究具有重要的实用价值。文档在扫描过程中，由于设备原因或者人为因素，可能导致扫描后的文档图像存在噪声、光照不均匀，以及几何变形等不利情况，这将严重影响文档图像的视觉质量。因此有必要对原始扫描文档图像进行增强处理，提高扫描图像的视觉质量，为后续的处理步骤做好准备。

完整的扫描文档图像处理系统通常包括预处理、压缩存储、OCR(光学字符识别)等。其中预处理部分主要包括：二值化、去噪、倾斜度校正、去黑边等处理步骤。本专利提出的方法主要完成二值化和去噪功能，输入的是彩色扫描文档图像，输出的是经过去噪处理后的二值化扫描文档图像。典型的全局阈值化方法有平均灰度值法、Otsu法等[1][2]。如果图像是背景与目标比较均匀，全局阈值法是一个有效的方法。但由于文献本身污染情况，或者以及扫描光源等问题，造成扫描图像各部分目标与背景不均匀，在这种情况下使用全局阈值往往不能得到很好的处理结果。针对这类情况，可以考虑使用局部二值化方法。Bernsen 算法[3]是一种经典的局部二值化方法。Bernsen算法以局部窗口内最大-最小值的均值作为中心点对应的阈值，不需要事先确定阈值，并且计算复杂度低，处理速度快。但当局部区域内部无目标点，但又存在噪声点时，容易引起误检。

经过专利申请人检索，目前与文档图像处理有关的国内发明专利主要集中在扫描文档倾斜度检测与矫正[4][5]，以及透字效应去除方面[6]。俞颂阳和明伟在专利“用于二值化扫描文档图像的方法”(申请号 CN201110359326.X)[7]中提出了一种用于二值化扫描文档图像的方法。该专利主要是针对二值扫描文档图像的后处理，并没有涉及彩色或灰度图像的二值化和去噪过程。

参考文献：

[1]庄军,李弼程,陈刚.一种有效的文本图像二值化方法.微计算机信息,2005(8):56-58.

[2]陈丹,张蜂,贺贵明.一种改进的文本图像二值化算法.计算机工程,2003(13):85-86.

[3]J.Bernsen.Dynamic Thresholding of Gray level.Internal Conference on Pattern Recognition,1986: 1251-1255.

[4]文志强,曾志高,朱文球,专利名称：一种扫描文档图像的倾斜角自动检测方法，申请号：N201410769531.7

[5]马磊,刘江,专利名称：一种扫描文档图像的快速纠偏方法，申请号：CN201010146476.8

[6]王建,刘长波,专利名称：一种文档扫描图像透字效应消除方法，申请号：CN201410301425.6

[7]俞颂阳,明伟,专利名称：用于二值化扫描文档图像的方法，申请号：CN201110359326.X

发明内容

提出了一种针对彩色扫描文档图像的预处理方法。采用本发明所述方法，能将彩色扫描文档图像转换为二值图像，具有抗干扰能力强、适用范围广等特点。本发明的技术方案如下：

一种彩色扫描文档图像预处理方法，包括下列步骤：

1)将输入的彩色扫描文档图像转换为灰度图像L；

2)对L进行对比度拉伸增强处理，增强结果用I表示；

3)使用中值滤波器对I进行平滑处理，处理结果用F表示；

4)进行移动平均二值化处理，方法如下：

第1步：对于F中(x,y)位置上的点F(x,y)，选取其上方p个点、下方p个点和当前点共2p+1个点的平均值，用M₁(x,y)表示，即有

第2步：对于同一个点F(x,y)，选取其左侧q个点和右侧q个点，以及当前点共2q+1个点的平均值，用M₂(x,y)表示，即有

第3步：计算F(x,y)中对应的局部阈值T(x,y)，令T(x,y)＝α·M₁(x,y)+β·M₂(x,y)，参数α和β用来调整水平方向和垂直方向各像素点对阈值贡献的权重；