CN100456803C - 图像处理装置 - Google Patents

Abstract

一种图像处理装置，具有图像输入部分，彩色图像处理器，单色图像处理器和图像合成器。图像输入部分输入原始图像的图像数据。彩色图像处理器生成彩色图像数据。单色图像处理器生成单色图像数据。图像合成器生成合成图像数据。该装置还具有暂时存储图像数据的缓冲器，确定部分，其确定原始图像是彩色的或是单色的，以及控制图像输出过程的输出控制器。选择自动彩色选择模式时，输出控制器将图像合成器输出的输出图像数据存储到缓冲器。当确定部分确定原始图像是彩色的，输出控制器输出从缓冲器取出的输出图像数据。确定部分确定原始图像是单色时，输出控制器输出从缓冲器取出的图像数据中取样的单色图像数据。

Description

图像处理装置

优先权信息

本申请要求享有2005年07月20日提交的申请号No.2005-210174的日本专利申请的优先权，该申请在此整个引用作为参考。

发明领域

本发明涉及一种用于扫描媒质上的原始图像并获取图像数据以显示图像的图像处理装置，尤其涉及一种图像处理装置，其确定原始图像是彩色图像还是单色图像的，如果原始图像是彩色的，则获取经过适于彩色的图像处理的图像数据，而如果原始图像是单色的，则获取经过适于单色的图像处理的图像数据。

技术背景

众所周知，色调再现虽然对于代表照片和半色调图像的彩色图像是重要的，但是光学密度对比度和边缘锐度对代表基于字符的文档图像的单色图像(典型是黑白的)是重要的。在另一方面，有某些图像形成装置，例如数字彩色复印机，其具有自动彩色选择(ACS)功能以自动确定原始图像是彩色图像还是单色图像，并且根据判断结果自动切换图像处理类型。ACS功能也称作彩色/单色自动切换功能。

预扫描系统是一种早已公知的彩色图像形成装置中的ACS系统。在该系统中，通过在图像形成操作之前扫描文档的图像，例如复印，可以确定原始图像是彩色还是单色的，并可以在执行图像形成操作之前，根据判断结果选择用于彩色或单色的图像处理中的哪一种适用。

然而，在预扫描系统中的问题是，由于需要一定的时间进行预扫描，图像形成操作的开始被延迟。因此，系统被建议执行不进行预扫描的ACS功能，例如公开号为No.2001-285653(参见以下的文献1)的日本专利和公开号为No.2000-261676(参见以下的文献2)的日本专利。

在文献1所给出的装置中，例如，从输入的RGB图像数据并行产生用于形成彩色图像的YMCK图像数据和用于形成黑白图像的K图像数据，并且暂时存储在页存储器。如果ACS确定的结果是彩色或黑白的，YMCK图像数据或用于形成黑白图像的K图像数据被从各自页存储器取回，并用于形成图像。

文献2也示出了一种系统，其以最大数据量的扫描模式(例如彩色模式)扫描原稿，随后将扫描数据转化为所需数据以适应原稿的类型(例如灰度模式或二进制的单色模式)。

文献1的系统存在的问题是需要一个大容量的页存储器(缓冲器)，因为用于形成彩色图像的YMCK图像数据和用于形成黑白图像的K图像数据都存储在页存储器中。

文献2的系统需要比文献1的系统较小的页存储器容量，因为仅仅存储彩色模式的扫描数据。然后，在这个系统中，如果原稿是黑白的，原始扫描数据不能使用。作为替换，从经过用于彩色的图像处理的彩色模式的数据产生单色图像。因此，其存在的问题是所得的单色图像的图像质量，与当对原始扫描数据直接执行用于单色的图像处理所得的图像质量不同。而且，当生成单色图像时，已经执行过的用于彩色的图像处理可能对被处理的图像的图像质量产生不利影响。

在用于并行执行ACS处理和图像处理的装置中，本发明提供一种系统，可以以相对小的缓冲器容量执行处理，并保证单色图像的图像质量。

发明内容

本发明涉及的图像处理装置包括输入原始图像的图像数据的图像输入部分；彩色图像处理器，通过对原始图像的图像数据执行彩色图像处理来产生彩色图像数据；单色图像处理器，通过对原始图像的图像数据执行单色图像处理来产生每个像素的位长度比彩色图像数据的位长度小的单色图像数据；图像合成器，通过将单色图像数据与彩色图像数据合成，产生每个像素的位长度与彩色图像数据相等的合成图像数据；缓冲器，暂时存储图像数据；确定部分，其在原始图像的图像数据的基础上，确定原始图像是彩色的还是单色的；以及输出控制器，其根据指定的模式控制图像输出过程，输出模式控制器以自动彩色选择模式将图像合成器的输出图像数据存储到缓冲器中，并且如果确定部分确定了原始图像是彩色的，从缓冲器中取出的图像数据被输出，如果确定部分确定了原始图像是单色的，从由缓冲器中取出的图像数据中采样单色图像数据，然后输出。

附图简述

参照附图阅读以下说明，本发明的这些和其他方面将变得显而易见，其中，相同的附图标记用于相同的部分。其中：

图1是示出本发明的图像处理装置的结构示例的方框图；

图2示出在一个实施例的系统被应用于用扫描器扫描文档并生成JPEG文件的过程的情况下图像数据的转换；

图3示出了在ACS过程中，在一页内切换图像合成器电路的输出模式的示例。

发明详述

图1是示出本发明的图像处理装置的结构示例的方框图。文献1和文献2示出在例如用于多功能数字设备的图像形成装置中的ACS(自动彩色选择)。此处的示例主要示出用于扫描原稿并生成图像文件的过程。

图像输入部分10是一个图像数据源，用于生成待处理的图像数据，例如，用于光学扫描原始图像的全彩色扫描器。图像输入部分10输出全彩色的光栅图像数据。在常见扫描器中，在每个快速扫描行中的每个像素的RGB数据在慢速扫描方向被顺序输出。同时，从图像输入部分10产生的光栅图像数据通过彩色或黑白确定电路12，彩色图像处理电路14和黑白图像处理电路16并行输入。

从随着扫描的进行被顺序输入的光栅图像数据，彩色或黑白确定电路12确定原始图像是彩色的还是黑白的。在这个实施例中的确定系统不使用预扫描系统，而是随着原稿扫描的进行动态确定原稿是彩色的还是黑白的。在这种判断中，即使在原始图像中探测到一个彩色图像部分，原始图像也被确定是彩色的。如果在对整个原始图像扫描之后没有发现彩色图像部分，原始图像被确定为黑白的。直到在扫描中发现一个彩色图像部分，对彩色或黑白的判断都不能确定。可以采用各种用于这种判断的已知方法或用于执行这种判断的已知电路结构。

彩色图像处理电路14通过对来自图像输入部分10的全彩色光栅图像数据执行已知的用于生成彩色图像的图像处理，例如彩色空间转化以及色调校正，来生成彩色图像数据。彩色图像数据具有多个色度分量(例如在RGB系统中的R(红)，G(绿)，和B(蓝)分量，或在YCbCr系统中的Y(亮度)，Cb(Y-B)和Cr(Y-R)分量)，以及对于每个色度分量，每个像素具有多重值的位图图像数据(例如8位)。例如，如果该图像处理装置用于从扫描图像生成JPEG(联合图像专家组)图像文件，彩色图像处理电路14将RGB输入图像数据的彩色空间转换成由亮度(Y)，色度(Cb，Cr)分量构成的YCbCr数据。而且，进行图像处理，以匹配用户设置的参数或条件，例如色调再现曲线。

黑白图像处理电路16通过对来自图像输入部分10的光栅图像数据执行已知的用于黑白(二进制)图像生成的图像处理，例如噪声去除或二进制化，来生成黑白图像数据。黑白图像数据是每个像素为一位的位图图像数据。

彩色图像处理电路14和黑白图像处理电路16同时并行处理来自图像输入部分10的光栅图像数据，并且处理结果分别被图像合成电路18输入。也就是，图像合成电路18同时输入原始图像中对同一个像素的彩色图像处理结果和黑白图像处理结果。需要注意的是各种已知处理或各种已知电路结构可以用于彩色图像处理电路14和黑白图像处理电路16。

图像合成电路18接收并合成从彩色图像处理电路14输入的彩色图像数据和从黑白图像处理电路16输入的黑白图像数据。在一个优选示例中，在从彩色图像处理电路14输出的每个色度分量的图像数据中，通过用对应黑白图像数据的一位数据来替换图像数据的每个像素中用于特定彩色分量的特定位值，来进行图像合成。该被替换的特定位优选为最低有效位(LSB)，从而最小化彩色图像数据的劣化。而且，在人类视觉特性方面敏感度高的彩色分量应避免合成处理。因为人类视觉特性对亮度分量改变的敏感度高于对色度分量改变的敏感度，优选在YCbCr系统中对彩色图像数据用Cb或Cr合成黑白图像数据。而且，在RGB系统中，因为G分量对亮度比B分量或R分量贡献得多，优选用B或R合成黑白图像。

在图像合成电路18的图像合成处理中，用黑白图像替换彩色图像数据的彩色分量中的一位。因此，作为合成结果的合成图像数据的数据大小，与彩色图像的数据大小相等。

而且，除了执行上述合成处理的合成输出模式，图像合成电路18具有彩色输出模式，用于直接输出从彩色图像处理电路14输入的彩色图像数据，以及黑白输出模式，用于直接输出从黑白图像处理电路16输入的黑白图像数据。这些输出模式通过CPU(中央处理单元)28的控制进行切换。也就是，如果用户指定黑白输出，就选择黑白输出模式，如果指定彩色输出，就选择彩色输出模式，如果指定自动彩色选择(ACS)，就选择合成输出模式。

图像合成电路18的输出图像数据被存储在缓冲存储器(页存储器)20中。因为在本实施例中，即使当执行ACS，合成图像数据与彩色图像数据大小相同，与文献1中的彩色图像和黑白图像都存储到缓冲存储器的系统相比，存储到缓冲存储器20需要更小容量的缓冲存储器。

依照CPU 28的控制，存储在缓冲存储器20中的图像数据被供给彩色图像压缩电路22或黑白压缩电路24。当原始图像是彩色的，选择彩色图像压缩电路22并对来自缓冲存储器20的彩色图像数据执行适于连续色调彩色图像的数据压缩的有损压缩处理，例如JPEG。当原始图像是黑白的，选择黑白图像压缩电路24并对来自缓冲存储器20的二进制黑白图像数据执行适于二进制图像压缩的压缩处理，例如MMR。

已知方法或电路可以用于这些压缩电路22和24。当原始图像的扫描结果被存储到一个图像文件时，设置这些电路22和24用于减小数据量。

当用户指定彩色输出时，CPU 28选择彩色图像压缩电路22作为缓冲存储器20中数据的供应源，并且当用户指定黑白输出时，就选择黑白压缩电路24。

而且，当用户指定ACS，在进行扫描时，彩色或黑白确定电路12同时确定原始图像的类型(彩色或黑白)，而图像合成电路18的输出被存储在缓冲存储器20中。然后，当确定结果被输出，CPU 28根据确定结果控制从缓冲存储器20取回数据。也就是，如果图像被确定是彩色的，CPU 28将缓冲存储器20中的图像数据提供到彩色图像压缩电路22。另一方面，如果图像被确定是黑白的，CPU 28使存储在缓冲存储器20中的图像数据的每个像素的最低有效位(其形成黑白图像数据)输出，然后通过黑白图像压缩电路24处理。

图像输出部分26通过对从彩色图像压缩电路22或黑白图像压缩电路24输出的压缩图像数据执行预定处理，例如加入属性数据，来生成图像文件。生成的图像文件作为处理结果提供给用户。

CPU 28执行用于控制上述过程的控制程序。

结合本实施例的应用于用扫描器扫描原稿并生成JPEG文件的过程的图像处理装置说明图像数据的转换。在该示例中，如图2所示，在进行扫描时，每个像素每个颜色具有8位的RGB光栅图像数据被彩色图像处理电路14和黑白图像处理电路16顺序输入。彩色图像处理电路14对RGB图像数据执行预定彩色图像处理，并生成每个像素每个颜色为8位宽的YCbCr图像。黑白图像处理电路16从RGB图像数据生成每个像素具有一位的二进制(黑白)图像数据。图像合成电路18用对应二进制(黑白)图像像素的位值替换YCbCr图像的Cb数据的像素值的最低有效位，并将其存入缓冲存储器20。然后，依照JPEG标准，通过彩色图像压缩电路22对存储在缓冲存储器20中的YCbCr图像进行数据压缩处理，生成JPEG文件。

根据上述图像处理装置，可以进行ACS处理而不进行预扫描，并且所需缓冲存储器20的容量可以减小，因为在ACS过程中存储在缓冲存储器20中的合成图像数据的大小和彩色图像数据的大小相等。在本实施例的系统中，当图像被确定为黑白的，作为ACS的结果被输出的黑白图像数据，与文献2中所述的经过彩色图像处理后从图像产生的黑白图像不同，而是对从图像输入部分10输出的原始光栅图像进行生成黑白图像的图像处理的直接结果。

在本实施例的系统中，当图像被确定为彩色的，作为ACS的结果被输出的图像数据是合成图像数据，其是从原始彩色图像数据修改得来的。然而，这种修改应用到在人类视觉特性方面具有最小影响的彩色图像的彩色分量。而且，因为仅仅是最低有效位被替换，像素值的修改被最小化。因此，由于合成处理带来的图像劣化几乎不能被注意到。而且，如果对输出图像数据进行有损图像压缩，例如JPEG，劣化更加不明显。

而且，在JPEG压缩中，执行采样以将像素数减小到1/4，使得在高频分量时视觉敏感度较低的色度分量Cb和Cr的4个相邻像素(2×2的方块)的数据值被平均，以创建一个像素的数据。因此，即使由于合成处理，色度分量的最低有效位从原始值改变，其影响仅为1/4。而且，存在4个相邻像素的改变彼此抵消的例子，从而使得压缩结果几乎和原始彩色图像的压缩结果相同。

在上述示例中，如果指定ACS，合成图像数据存储在缓冲存储器20中。以下对本例子的改进进行描述。

在该改进的示例中，如图3所示，在彩色或黑白确定电路12在顺序扫描的像素数据的基础上，确定原稿100的类型的过程中，CPU28使图像合成电路18以合成器输出模式工作，直到从页面顶部判断是彩色的。在此期间，原稿100仅具有黑白(灰度)部分102，且彩色部分未被探测到。然后，当扫描到彩色部分104，且原稿100被确定为彩色的，CPU 28将图像合成电路18切换为彩色输出模式。通过此控制，从页面顶部到确定为彩色的行的合成图像数据，以及从上述行到页面底部的彩色图像数据，都被存储到缓冲存储器20。结果，因为从确定为彩色的页面部分不是合成图像数据，而是原始彩色图像数据，图像质量就得到改善。

这种情况下，一页的图像数据包括合成图像数据部分和彩色图像数据部分。然而，如上述说明，在本实施例中的合成图像数据与彩色图像数据非常类似，从而其间的差别不明显。

上述实施例说明了执行从扫描图像生成压缩图像数据的处理的图像处理装置。然而，本发明不限于此种处理方式。例如，可以设想一种情形，其中不进行图像压缩，在这种情况下彩色图像压缩电路22和黑白图像压缩电路24都不需要。而且，本发明用于图像形成装置，例如数字复印机，多功能数字设备，和打印机。在这种情况下，图像形成装置从扫描的光栅图像生成YMCK彩色图像和二进制黑白图像，并且二进制黑白图像用成形器的彩色分量合成。

上述实施例的图像处理装置输出二进制数据作为黑白图像数据。然而，YCbCr彩色图像数据中的Y分量图像数据也可以作为黑白多重值(灰度)图像输出。

而且，本发明的应用不限于扫描器扫描的图像。将上述实施例的配置用于从经由便携式记录介质或网络获得的光栅图像数据生成输出图像文件，对本领域技术人员是可以理解的。

而且，在以上示例中，黑白图像数据被嵌入彩色图像数据中对亮度影响最小的彩色分量中。然而，本发明不限于此。即使数据被嵌入对亮度有强烈影响的分量，仅是最低有效位被影响，从而在这种情况整个图像的劣化也是极小的。

而且，在以上示例中，二进制黑白图像数据由彩色图像数据合成。然而，被合成的黑白图像数据可能具有多重值。在这种情况下，具有多重值的黑白数据的一个像素的位长度设置为M，可以用多重值黑白图像的相应像素数据来替换从彩色图像数据的一种彩色分量的最低有效位至第M个数位的位。然而，这种情形假设彩色图像数据的一种彩色分量的位长度大于M。

而且，当将多重值黑白图像数据嵌入彩色图像数据时，黑白图像的一个像素的数据被系统地划分为多个部分，分离的数据可对于彩色图像数据的多种彩色分量分配并嵌入。在这种情况下，每种彩色分量的数据利用从最低有效位到分离数据的数位的黑白图像数据来替换。因此，可以抑制每种彩色分量的改变并嵌入多重值的黑白图像数据。

虽然利用具体例子以具有某些特殊性的形式对本发明的优选形式进行了描述，但是可以理解本发明并不限于此。本领域技术人员可以进一步理解在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行多种改变和修正。

Claims (10)

1、一种图像处理装置，包括：

图像输入部分，用于输入原始图像的图像数据；

彩色图像处理器，通过对该图像数据执行彩色图像处理来产生彩色图像数据；

单色图像处理器，通过对该图像数据执行单色图像处理来产生单色图像数据，所述单色图像数据具有的每个像素的位长度比该彩色图像数据的位长度小；

图像合成器，通过将该彩色图像数据与该单色图像数据合成来产生合成图像数据，所述合成图像数据具有的每个像素的位长度与该彩色图像数据的位长度相等；

缓冲器，暂时存储图像数据；

确定部分，在该原始图像的图像数据的基础上，确定该原始图像是彩色的还是单色的；以及

输出控制器，控制图像输出过程，

其中，当选择自动彩色选择模式，该输出控制器将该图像合成器输出的输出图像数据存储到该缓冲器中，

并且当该确定部分确定了该原始图像是彩色的时候，该输出控制器输出从该缓冲器中取出的输出图像数据，且当该确定部分确定了该原始图像是单色的时候，该输出控制器输出从自该缓冲器中取出的图像数据进行采样得到的该单色图像数据。

2、根据权利要求1所述的图像处理装置，其中通过用该单色图像数据的相应像素数据替换该彩色图像数据中每个像素的最低有效位至预定数位，该图像合成器将该彩色图像数据与该单色图像数据合成。

3、根据权利要求2所述的图像处理装置，其中：

该彩色图像处理器从该原始图像的图像数据产生包括亮度和色度分量的彩色图像数据；并且

该图像合成器用该单色图像数据的相应像素数据替换该彩色图像数据的每个像素的一个或多个色度分量数据的最低有效位至预定数位。

4、根据权利要求3所述的图像处理装置，其中：

该输出控制器对从该缓冲器取出的图像数据执行包括色度分量子采样的图像压缩处理，并输出其结果。

5、根据权利要求2所述的图像处理装置，其中：

该图像合成器用该单色图像数据的相应像素数据替换该彩色图像数据的每个像素的多个彩色分量中，与其他彩色分量相比对亮度影响最小的彩色分量的最低有效位至预定数位。

6、根据权利要求1所述的图像处理装置，其中该输出控制器，当以该自动彩色选择模式扫描一页的图像时，根据该确定部分的判断，控制在该图像合成器处是否执行将该彩色图像数据与该单色图像数据合成。

7、根据权利要求1所述的图像处理装置，其中该输出控制器，当以该自动彩色选择模式扫描一页的图像时，存储该图像合成器输出的合成图像数据，直到该确定部分确定该图像是彩色的，并且在该确定部分确定该图像是彩色的之后，将该彩色图像处理器输出的彩色图像数据存储到该缓冲器中。

8、根据权利要求1所述的图像处理装置，其中该单色图像处理器产生每个像素为一位的单色图像数据。

9、根据权利要求1所述的图像处理装置，其中该输出控制器对从该缓冲器取出的图像数据执行有损图像压缩处理，并输出其结果。

10、根据权利要求1所述的图像处理装置，其中该图像合成器将该单色图像数据的每个像素的数据划分为多个部分，并且分配到每个划分部分的彩色图像数据的对应像素的彩色分量的两个或多个分量后进行合成。

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