JP2001078085A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタルカメラの携帯性や手軽さを維持しつ
つ、露出アンダーの画像の品質を向上することのできる
画像処理装置を提供すること。 【解決手段】 デジタルカメラ１０１は、被写体を撮像
してデジタルカラー画像信号を出力するＣＣＤ２０１、
ＡＧＣ回路２０２、Ａ／Ｄ変換器２０３およびホワイト
バランス調整器２０４と、ホワイトバランス調整器２０
４で出力したデジタルカラー画像信号を入力して輝度信
号を生成する輝度生成部３０１と、を備え、輝度生成部
３０１は、被写体を撮像した際の露光量に基づいて輝度
信号を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像処理装置に関
し、特に、デジタルカメラなどの光源の一定しない画像
入力装置で入力された画像の明度もしくは輝度値に関す
る品質、さらにはその二値化画像の品質を向上する画像
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、文書を電子化して保存する場合、
画像入力装置として専らスキャナ、複写機もしくはファ
クシミリ装置のスキャナ部を使用していた。スキャナ部
は光源を装置内に備え、光源が発した光を文書に当て、
その反射光をＣＣＤなどで読み取り、必要に応じて画像
を二値化して保存していた。この様な場合では、光源お
よび光学系が一定であるので光源や光学系に起因する画
像の輝度ムラや影の発生は一定したものである。従っ
て、補正が容易であり、高品質の画像を出力することが
できた。また、この様なデジタル画像を高品質で二値化
することは容易であった。

【０００３】一方、近年は、画像入力装置としてビデオ
カメラやデジタルカメラも発達し、この様な機器から入
力した画像を文字認識したいという要求も高まってい
る。特にデジタルカメラは、高画素化と小型化が著し
く、携帯情報収集ツ−ルとして様々な用途に使用され始
めている。例えば文書、看板、広告などの文字情報は二
値画像で十分な情報が得られ、しかも保存に必要な記憶
容量も多値画像に比して格段に小さい。従って、記憶容
量の節約、転送の短時間化など二値化画像として保存す
ることはデジタルカメラの利便性を高める。また、二値
化された画像は、ファクシミリ送信に適していたり、Ｏ
ＣＲソフトなどを介して文字認識をさせる場合にも適す
る。

【０００４】デジタルカメラで文書等を撮影するのは、
光量が不十分な屋内における場合が多い。従って、適正
な露出を得るためフラッシュが使用されることもある。
しかしながら、ホワイトボードに書かれた文書など、被
写体に光沢がある場合にフラッシュを用いて撮影する
と、被写体の表面における正反射光の影響で文字の部分
が白く消える白飛びが起こり、保存したい原稿情報の一
部が欠損してしまう。白飛びを避け、かつ、適正な露出
を得るには、フラッシュを使わず、シャッタースピード
を遅くして（露光時間を長くして）撮影を行えばよい。

【０００５】一方において、シャッタースピードが遅い
と手ブレを生ずる。手ブレを生ずると、撮影した文書等
の一部もしくは全部が読みとれず、結局、原稿情報とし
て利用できない。白飛びがなく、かつ、手ブレもない画
像を得るには、三脚等を使用してデジタルカメラを固定
し、シャッタースピードを遅くして撮影すればよい。

【０００６】一方、特開平６−１４２６１号公報の「撮
像装置」では、絞りが所定値以下の小絞り状態にセット
されても、十分な解像感を有する映像信号を得る撮像装
置に関する技術が開示されている。この発明（「撮像装
置」）は、野外撮影など露光量が多く、絞りを小さくす
る際に、絞り値に基づいてゲインコントローラのゲイン
を制御するものである。これにより、アパーチャ補正回
路で映像信号の周波数特性を補正する補正量を変化さ
せ、光の回折による解像度の劣化などを補償することが
可能となる。

【０００７】一方、特開平８−９１９９号公報の「撮像
信号処理装置および撮像信号処理方法」では、撮影した
画像の輝度値が低い場合に、違和感のない自然な感じに
画像を補正する撮像信号処理に関する技術が開示されて
いる。すなわち、輝度信号のレベルに無関係に一定レベ
ルの補正を行う従来のアパーチャ補正を改良するもので
あって、低レベル輝度を有する画像に対しては、輝度の
低さに応じてアパーチャ補正も小さくすることにより、
違和感のない自然な感じの画像を得ることが可能とな
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では以下の問題点があった。白飛びおよび手ブレの
ない画像を得るために、三脚等を使用して撮影するの
は、デジタルカメラ本来の携帯性や手軽さを損ねるとい
う問題点があった。

【０００９】一方、フラッシュを使用せず、手ブレの起
こらない程度のシャッタースピードで文書等を撮影する
ことも可能であるが、この場合は、露光量が小さくなる
ため（露出アンダーとなるため）、画像の輝度が低く画
質が悪いという問題点があった。

【００１０】また、露出アンダーの画像は、ＳＮ比が低
いため、相対的なノイズ量が上昇する。換言すれば、撮
影した画像は全体的にドット単位のノイズが目立ち、ま
た、撮影した画像の輪郭が明瞭でないという問題点があ
った。

【００１１】また、この様な画像を、従来の適正露出の
画像の場合と同様な二値化処理を行うと、ノイズや不明
瞭な輪郭のため、質の低い二値化画像となってしまうと
いう問題点があった。

【００１２】また、デジタルカメラで撮影する被写体
（原稿）は、光源が一定したものではない。すなわち、
撮影した画像は、ある領域と別の領域とでは輝度が一定
せず、いわゆる輝度ムラを伴うのが通常である。従っ
て、常に一定の光源を有するスキャナで取り込んだ画像
を二値化処理する場合と異なり、輝度ムラがある場合に
は、二値化に適した閾値が一定しない。すなわち、撮影
した画像毎にも、さらには、同一の画像内の各領域毎に
も、画一的な閾値を設定できない。従って、デジタルカ
メラで撮影した画像は画一的な閾値によっては高品質の
二値化を行うことが困難であるという問題点があった。

【００１３】また、特開平６−１４２６１号公報の「撮
像装置」は、光量が十分ある場合の小絞りによる回折を
補正するものであり、光量が不十分である場合に撮影し
た画像の品質を向上させる本発明とは関係がない。

【００１４】また、特開平８−９１９９号公報の「撮像
信号処理装置および撮像信号処理方法」では、アパーチ
ャ補正を行うか行わないかは輝度レベルにより決定され
る。しかし、輝度レベルに従ってアパーチャ補正を行う
と、白（余白）と黒（印字部）で構成される文章等を露
光量少なく撮影する場合と、暗がりの中の街灯等、一部
に輝度レベルの高い画像を撮影する場合とでは、アパー
チャ処理を決定づけるパラメータは異なったものとする
ことが必要となる。すなわち、文章等を撮影した画像を
処理する場合は、アパーチャ補正の補正を決定する尺度
は、輝度レベルによるのではなくて、露光量による必要
があり、従来ではこの様な観点から補正処理を行う技術
に関するものはなかった。

【００１５】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て、デジタルカメラの携帯性や手軽さを維持しつつ、露
出アンダーの画像の品質を向上することのできる画像処
理装置を提供することを目的とする。

【００１６】また、本発明は上記に鑑みてなされたもの
であって、画像のドット単位のノイズを低減し、画像の
輪郭を明瞭にすることのできる画像処理装置を提供する
ことを目的とする。

【００１７】また、本発明は上記に鑑みてなされたもの
であって、高品質な二値画像を得ることのできる画像処
理装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の画像処理装置は、被写体を撮像
してデジタルカラー画像信号を出力する撮像手段と、前
記撮像手段が出力したデジタルカラー画像信号を入力し
て輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、を備え、前
記輝度信号生成手段が、前記撮像手段によって被写体を
撮像した際の露光量に基づいて前記輝度信号を生成する
ものである。

【００１９】すなわち、請求項１に係る発明は、撮像手
段が被写体を撮像してデジタルカラー画像信号を出力
し、輝度信号生成手段が撮像手段で出力したデジタルカ
ラー画像信号を入力して、撮像手段によって被写体を撮
像した際の露光量に基づいて輝度信号をする。

【００２０】また、請求項２に記載の画像処理装置は、
請求項１に記載の画像処理装置において、前記露光量が
Ｅｖ値である。

【００２１】すなわち、請求項２に係る発明は、露光量
をＥｖ値とする。

【００２２】また、請求項３に記載の画像処理装置は、
請求項１または２に記載の画像処理装置において、前記
輝度信号生成手段が、広帯域の第一の輝度信号および狭
帯域の第二の輝度信号のいずれかを生成するものであ
る。

【００２３】すなわち、請求項３に係る発明は、輝度信
号生成手段が、広帯域の第一の輝度信号および狭帯域の
第二の輝度信号のいずれかを生成する。

【００２４】また、請求項４に記載の画像処理装置は、
被写体を撮像してデジタルカラー画像信号を出力する撮
像手段と、前記撮像手段が出力したデジタルカラー画像
信号を入力して輝度信号を生成する輝度信号生成手段
と、前記輝度信号生成手段で生成した輝度信号を入力
し、前記撮像手段によって被写体を撮像した際の露光量
に基づいてアパーチャ補正を行うアパーチャ補正手段
と、を具備するものである。

【００２５】すなわち、請求項４に係る発明は、撮像手
段が被写体を撮像してデジタルカラー画像信号を出力
し、輝度信号生成手段が撮像手段で出力したデジタルカ
ラー画像信号を入力して輝度信号を生成し、アパーチャ
補正手段が輝度信号生成手段で生成した輝度信号を入力
し、撮像手段によって被写体を撮像した際の露光量に基
づいてアパーチャ補正を行う。

【００２６】また、請求項５に記載の画像処理装置は、
請求項４に記載の画像処理装置において、前記アパーチ
ャ補正手段が、通過帯域のピークが高域に存在する第一
のフィルタと、通過帯域のピークが第一のフィルタより
低域に存在する第二のフィルタとを有し、前記露光量に
応じて前記第一のフィルタと第二のフィルタとを切り換
えるものである。

【００２７】すなわち、請求項５に係る発明は、アパー
チャ補正手段が、通過帯域のピークが高域に存在する第
一のフィルタと、通過帯域のピークが第一のフィルタよ
り低域に存在する第二のフィルタとを有し、露光量に応
じて第一のフィルタと第二のフィルタとを切り換える。

【００２８】また、請求項６に記載の画像処理装置は、
被写体を撮像してデジタルカラー画像信号を出力する撮
像手段と、前記撮像手段が出力したデジタルカラー画像
信号を入力し、前記撮像手段によって被写体を撮像した
際の露光量に基づいて輝度信号を生成する輝度信号生成
手段と、前記輝度信号生成手段で生成した輝度信号を入
力し、前記撮像手段によって被写体を撮像した際の露光
量に基づいてアパーチャ補正を行うアパーチャ補正手段
と、予め設定された二値化閾値に基づいて、前記アパー
チャ補正手段で補正した輝度信号を二値化する二値化手
段と、を具備するものである。

【００２９】すなわち、請求項６に係る発明は、撮像手
段が被写体を撮像してデジタルカラー画像信号を出力
し、輝度信号生成手段が撮像手段で出力したデジタルカ
ラー画像信号を入力し、撮像手段によって被写体を撮像
した際の露光量に基づいて輝度信号を生成し、アパーチ
ャ補正手段が輝度信号生成手段で生成した輝度信号を入
力し、撮像手段によって被写体を撮像した際の露光量に
基づいてアパーチャ補正を行い、二値化手段が予め設定
された二値化閾値に基づいて、アパーチャ補正手段で補
正した輝度信号を二値化する。

【００３０】また、請求項７に記載の画像処理装置は、
請求項６に記載の画像処理装置において、さらに、前記
アパーチャ補正手段で補正した輝度信号に基づいて、所
定の領域毎に前記二値化手段で使用する前記二値化閾値
を設定する二値化閾値設定手段を備えたものである。

【００３１】すなわち、請求項７に係る発明は、二値化
閾値設定手段がアパーチャ補正手段で補正した輝度信号
に基づいて、所定の領域毎に二値化手段で使用する二値
化閾値を設定する。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。 実施の形態１．実施の形態１では、露出アンダーの画像
の品質を向上する画像処理装置について説明する。以降
の実施の形態では画像処理装置をデジタルカメラに適用
した場合について説明するが、これに限られない。ま
た、本発明の画像処理装置は、デジタルカメラから別途
独立した態様であってもよい。

【００３３】図１は、実施の形態１の画像処理装置の概
略構成を表すブロック図である。図において、デジタル
カメラ１０１は、レンズ等の光学系（図示せず）を通し
て集光された光を各画素（Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ
（青））のアナログ電気信号として出力するＣＣＤ２０
１と、ＣＣＤ２０１が出力した電気信号を電気的に増幅
する回路であって、被写体の明るさが不足し、シャッタ
ースピードが遅くできない場合など露光量が不足する撮
影の場合、ゲインを上昇させて適度なレベルの出力とす
るＡＧＣ回路２０２と、ＡＧＣ回路２０２が出力したア
ナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変
換器２０３と、Ａ／Ｄ変換器２０３が変換したデジタル
画像信号のホワイトバランスを調整する（画像中の無彩
色部分を検出し、無彩色がＲ信号値＝Ｇ信号値＝Ｂ信号
値となるように各色信号を調整する）ホワイトバランス
調整器２０４と、ホワイトバランス調整器２０４が調整
した画像信号から輝度信号を生成する輝度生成部３０１
と、ＣＣＤ２０１をはじめとし装置各部を制御するＣＰ
Ｕ３０２等とからなる。

【００３４】輝度生成部３０１は、輝度生成器３０４と
輝度選択器３０５とからなる。ここで輝度生成器３０４
および輝度選択器３０５の動作について説明する。輝度
生成器３０４は、ホワイトバランス調整器２０４が出力
した画像信号を入力し、２つの輝度信号を生成する。一
つは広帯域の輝度信号ＹＨであり、もう一つは狭帯域の
輝度信号ＹＬである。

【００３５】広帯域の輝度信号ＹＨとは、注目画素の
Ｒ、Ｇ、Ｂ信号値をそれぞれＲ、Ｇ、Ｂとし、各画素に
おける輝度信号をＹＨ＿Ｒ、ＹＨ＿Ｇ、ＹＨ＿Ｂとして
下式（１）で算出する。

【００３６】 ＹＨ＿Ｒ＝Ｒ ＹＨ＿Ｇ＝Ｇ ・・・（１） ＹＨ＿Ｂ＝Ｂ

【００３７】式（１）は、被写体が、印刷された原稿の
ごとく白黒である場合に、輝度信号がもっとも広帯域と
なる輝度信号の算出式である。

【００３８】一方、狭帯域の輝度信号ＹＬとは、例え
ば、図２の様にＣＣＤ２０１に市松模様にＲＧＢフィル
タが配置された場合、Ｇ０位置における輝度信号（ＹＬ
＿Ｇ０）は、画素Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４におけ
るＧ信号値をそれぞれＧ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４と
して下式（２）で算出する。

【００３９】 ＹＬ＿Ｇ０＝（４Ｇ０＋Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３＋Ｇ４）／８ ・・・（２）

【００４０】また、同様に、画素位置Ｒ０、Ｂ０におけ
る輝度信号をＹＬ＿Ｒ０、ＹＬ＿Ｂ０は、下式（３）お
よび（４）で算出する。

【００４１】 ＹＬ＿Ｒ０＝（Ｇ０＋Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ５）／４ ・・・（３） ＹＬ＿Ｂ０＝（Ｇ０＋Ｇ１＋Ｇ３＋Ｇ６）／４ ・・・（４）

【００４２】式（２）、（３）および（４）は周囲の緑
（Ｇ）の画素の信号値を使用し、この平均をとることに
より、Ｒ画素に限らず、Ｇ画素およびＢ画素の画素位置
における輝度信号ＹＬを得る。すなわち、特定の画素位
置にノイズが多く入っているような場合でも、周囲の画
素の信号値の平均をとるため、周囲の画素全体として画
像をとらえた場合に当該画素のノイズが目立たなくな
る。

【００４３】輝度選択器３０５は、比較器３０３の出力
結果に基づき、輝度生成器３０４が出力したＹＨおよび
ＹＬのいずれかの輝度信号を出力する。すなわち、比較
器３０３は、被写体を撮影した際にＣＰＵ３０２を通じ
て算出されるＥｖ値（後述）と、レンズ等の光学系（図
示せず）から予め算出されているＥｖ０値（後述）とを
比較して、Ｅｖ値がＥｖ０値より大きい場合は、輝度選
択器３０５が輝度値としてＹＨを選択するように制御
し、反対に、Ｅｖ値がＥｖ０値以下の場合には、輝度選
択器３０５が輝度値としてＹＬを選択するように制御す
る。

【００４４】このＥｖ値とは、露出値（露光量）を表す
量であり、適正露出となる絞り値（Ｆ値）とシャッター
スピードから計算される。絞り値をＡ、シャッタースピ
ードをＴ（秒）として式（５）で与えられる。

【００４５】 Ｅｖ値＝ｌｏｇ（Ａ²／Ｔ） ・・・（５）

【００４６】またＥｖ０値とは、絞り解放時のＦ値と手
ブレが起こらない程度の遅いシャッタースピード（例え
ば１／６０秒）で決定される量である。なお、実際の撮
影では、フラッシュを使用しなくても手ブレを防ぐた
め、シャッタースピードは遅くとも１／３０秒〜１／４
５秒に設定する。

【００４７】この様に、Ｅｖ値に基づき、比較器３０３
の出力値により輝度選択器３０３が出力する輝度信号を
選択するので、露光量が十分ある場合には、輝度信号を
各画素でそのまま使用した輝度信号が得られる。換言す
れば、もっとも情報量の多い「生」の画像が得られる。
一方、露光量が足りない場合には（露出アンダーの場合
には）、輝度信号を周囲の画素から補間し、平均した輝
度信号が得られる。換言すれば、露出アンダーにより相
対的に多く発生するノイズを低減し、見た目に画質の向
上した画像が得られる。また、Ｅｖ値は、デジタルカメ
ラ１０１に既に備わっているＡＥ機能（自動露出検知機
能）の結果を利用するものであるので、特にＥｖ値を計
算する装置を備える必要はない。

【００４８】なお、図１において、図示しないレンズ
と、ＣＣＤ２０１と、ＡＧＣ回路２０２と、Ａ／Ｄ変換
器２０３と、ホワイトバランス調整器２０４とが撮像手
段に、輝度生成部３０１、ＣＰＵ３０２および比較器３
０３が輝度信号生成手段に該当する。なお、ＣＣＤ２０
１にかけられているフィルタは、ＲＧＢの原色フィルタ
に限らず、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー
（Ｙ）と緑（Ｇ）（または白）の４色を使った補色フィ
ルタであってもよい。

【００４９】この様に、実施の形態１では、Ｅｖ値に応
じて輝度信号を選択する。すなわち、露出アンダーの画
像であっても、周囲の画素の信号値も含めて平均された
輝度信号を出力することにより、ノイズの低減された輝
度信号を有する品質の高い画像を得ることが可能とな
る。

【００５０】実施の形態２．実施の形態２では、実施の
形態１と同様に、露出アンダーの画像の品質を向上する
画像処理装置について説明する。本実施の形態において
は、実施の形態１と共通する部分については、説明を省
略し、実施の形態１と異なる部分について説明する。な
お、図面も、実施の形態１と同一の部分については同一
の符号を付することとする。

【００５１】図３は、実施の形態２の画像処理装置の概
略構成を表すブロック図である。デジタルカメラ１０２
は、輝度生成器３０４と、ＣＰＵ３０２と、比較器３０
３と、パラメータＲＯＭ３０６などを有する。パラメー
タＲＯＭ３０６は、比較器３０３によりＥｖ値がＥｖ０
より小さい場合には、輝度生成器３０４に対して、輝度
生成器３０４が狭帯域の輝度信号ＹＬを出力する様に制
御するパラメータを出力する。一方、Ｅｖ値がＥｖ０よ
り大きい場合には、輝度生成器３０４に対して、輝度生
成器３０４が広帯域の輝度信号ＹＨを出力する様に制御
するパラメータを出力する。

【００５２】なお、図３において、輝度生成器３０４、
ＣＰＵ３０２、比較器３０３およびパラメータＲＯＭ３
０６が輝度信号生成手段に該当する。

【００５３】実施の形態１では、輝度生成器３０４は、
常に２つの輝度信号ＹＨおよびＹＬを出力し、その後輝
度選択器３０５でいずれかを選択するが、実施の形態２
の画像処理装置は、パラメータＲＯＭ３０６が輝度選択
器３０５の代わりに、比較器３０３の出力を受けて、輝
度生成器３０４に対して、輝度生成器３０４がＹＨとＹ
Ｌとの何れを算出するかを指示するパラメータを出力
し、輝度生成器３０４がＹＨとＹＬのいずれかを計算す
る。これにより、実施の形態１と同様にノイズが低減さ
れた輝度信号を有する品質の高い画像を得ることができ
るのみでなく、さらに、輝度生成器３０４の計算負担が
低減し、消費電力が低減され、計算時間も短縮された画
像処理装置の提供が可能となる。

【００５４】実施の形態３．実施の形態３では、露出ア
ンダーの画像の品質を向上し、さらに、画像のドット単
位のノイズを低減し、画像の輪郭を明瞭にする画像処理
装置について説明する。本実施の形態においては、実施
の形態１と共通する部分については、説明を省略し、実
施の形態１と異なる部分について説明する。なお、図面
も、実施の形態１と同一の部分については同一の符号を
付することとする。

【００５５】図４は、実施の形態３の画像処理装置の概
略構成を表すブロック図である。デジタルカメラ１０３
は、輝度生成器３０４と、輝度選択器３０５と、ＣＰＵ
３０２と、比較器３０３と、アパーチャ補正器３０７な
どとからなる。アパーチャ補正器３０７は、輝度選択器
３０５が選択した輝度信号を入力し、比較器３０３にお
けるＥｖ値とＥｖ０との比較結果に従って、画像の輪郭
部分（エッジ）を補正する。

【００５６】図５は、アパーチャ補正器による補正につ
いて説明するブロック図である。図において、各画素の
輝度信号はそれぞれ縦ラプラシアンフィルタ３５１およ
び横ラプラシアンフィルタ３５２により、縦・横方向の
ラプラシアンが算出される。ラプラシアンフィルタと
は、画質低下の一つの原因となる「ぼけ」を除去し、画
像を鮮明にするために使用される高域強調フィルタであ
る。画像のぼけは、低い空間周波数成分に比べて高い空
間周波数成分が弱められることによって生じ、その影響
は、濃度の一様な領域の境界部分（エッジ）に表れる。
従って、ぼけを取り除くには、高い空間周波数成分を強
調すればよく、この一手段として採用されるのがラプラ
シアンフィルタである。

【００５７】縦ラプラシアンフィルタ３５１で計算され
たラプラシアンの絶対値３５３と、横ラプラシアンフィ
ルタ３５２で計算されたラプラシアンの絶対値３５４と
は、比較器３５５で比較され、選択器３５６により絶対
値の大きい方のラプラシアンが選択される。選択された
ラプラシアンは加算器３５７により元の輝度信号に加算
される。これにより、エッジが鮮明でぼけの低減された
輝度信号を有する画像を得ることが可能となる。

【００５８】ここで、縦ラプラシアンフィルタ３５１お
よび横ラプラシアンフィルタ３５２には、それぞれ２種
類のフィルタが用意されている。これは、Ｅｖ値に従っ
て、型設定器３５８により決定される。すなわち、型設
定器３５８は、Ｅｖ値がＥｖ０より大きい場合は、ラプ
ラシアンフィルタ３５１もしくは３５２がハイパス型フ
ィルタを使用するように制御し、反対に、Ｅｖ値がＥｖ
０以下である場合は、バンドパス型フィルタを使用する
様に制御する。図６は、ラプラシアンフィルタの例を表
す図である。このうち図６（ａ）は、縦ハイパス型ラプ
ラシアンフィルタを表し、図６（ｂ）は、横ハイパス型
ラプラシアンフィルタを表す。また、図６（ｃ）は、縦
バンドパス型ラプラシアンフィルタを表し、図６（ｄ）
は、横バンドパス型ラプラシアンフィルタを表す。

【００５９】実施の形態３の画像処理装置によれば、ア
パーチャ補正器３０７が縦横の２つのラプラシアンフィ
ルタを有することにより、エッジが適正に強調され、画
像品質が向上する。さらに、どちらのラプラシアンフィ
ルタについても、Ｅｖ値がＥｖ０より小さい場合（露出
アンダーの場合）のラプラシアンフィルタが用意されて
いるので、ドット単位の細かなノイズが抑制され、背景
のノイズ低減のみならず、文字の品質も向上する。

【００６０】実施の形態４．実施の形態４では、露出ア
ンダーの画像の品質を向上し、画像のドット単位のノイ
ズを低減し、画像の輪郭を明瞭し、さらに、高画質な二
値画像を得ることのできる画像処理装置について説明す
る。本実施の形態においては、実施の形態３と共通する
部分については、説明を省略し、実施の形態３と異なる
部分について説明する。なお、図面も、実施の形態３と
同一の部分については同一の符号を付することとする。

【００６１】図７は、実施の形態４の画像処理装置の概
略構成を表すブロック図である。デジタルカメラ１０４
は、輝度生成器３０４と、輝度選択器３０５と、アパー
チャ補正器３０７と、アパーチャ補正器３０７がアパー
チャ補正した輝度信号を一時的に格納するフレームメモ
リ３０８と、装置各部を制御するＣＰＵ３０９と、比較
器３０３等とから構成される。

【００６２】デジタルカメラ１０４で撮影される画像
は、ＣＣＤ２０１の大きさ（画素数）によりその画像サ
イズが決まるので、ＣＰＵ３０９は、画像サイズを基に
多値画像を二値化するのに必要なブロックサイズと、サ
ンプリング間隔（サンプリング周期）を計算する。デジ
タルカメラ１０４のレンズ（図示せず）に起因する輝度
値ムラは、光源の位置や強さにより異なるが、概して画
像の中心付近が明るく、周辺にいくに従って暗くなる傾
向がある。従って、ＣＰＵ３０９は、光学系（図示せ
ず）の周辺減光を考慮して画像の分割パタ−ンを計算す
る。なお、図示しない記憶部などに設定されている一定
のブロック分割パタ−ンから分割パタ−ンを選択するこ
ともできる。

【００６３】図８は、多値画像をブロックに分割する分
割例を示した図である。通常の正方形分割に加え、図８
（ａ）は、正方形、長方形、三角形の組み合わせにより
画像の中心（レンズの中心）を点対称として多値画像を
分割した例を表している。一方、図８（ｂ）では、画像
の中心から同心円に基づいて多値画像を分割した例であ
る。光学系を考慮してブロック分割することにより、ブ
ロック内の明るさが、より均一なものとなり、後述する
ようにブロック単位で二値化閾値を設定するので、高画
質な多値画像の二値化が可能となる。以下の説明は正方
形のブロック分割を前提として進める。

【００６４】ブロックバッファ３１０は、ＣＰＵ３０９
により決定されたブロックの分割パタ−ンからブロック
単位で画像をフレームメモリ３０８から読み出し、一時
記憶するバッファである。

【００６５】平均輝度値算出器３１１は、ブロックバッ
ファ３１０に蓄えられた画像から、予め設定されたサン
プリング周期で画素をサンプリングして、平均輝度値を
算出する部位である。図９は、ブロック内の画素をサン
プリングするサンプリング間隔の例を表す図である。図
９（ａ）は、ＣＰＵ３０９が、画像サイズが１２８０×
９６０画素の画像に対して、ブロックサイズを６４×６
４画素と設定し、サンプリング周期を２とした様子を表
している（図では１ブロック中の９×８画素のみを表示
している）。一方、図９（ｂ）では、ＣＰＵ３０９が、
画像サイズが２５６０×１９２０画素の画像に対して、
ブロックサイズを１２８×１２８画素と設定し、サンプ
リング周期を４とした様子を表している（図では１ブロ
ック中の９×８画素のみを表示している）。

【００６６】ＣＰＵ３０９は、消費電力を考慮した処理
能力に応じて、二値化する画像サイズに対するブロック
の総数あるいはブロック内のサンプリング間隔を一定に
設定することが可能である。従って、画像サイズが大き
くなっても（全画素数が多くなっても）、サンプリング
数を一定とすることができ、二値化閾値の決定までの処
理時間が短縮され、低消費電力で二値化処理が可能とな
る。なお、ＣＰＵ３０９は、ブロック毎にサンプリング
間隔を設定してもよい。

【００６７】図１０は、平均輝度値算出器の構成を表す
構成図である。アパーチャ補正器３０７で補正された狭
帯域の輝度信号ＹＬもしくは広帯域の輝度信号ＹＨを表
す値を輝度値ｖとする。ＣＰＵ３０９によりサンプリン
グされた画素の輝度値ｖは、比較器３７１において、後
述する低輝度閾値（低輝度閾値ｔｈｌ（ｉ，ｊ）とする
（（ｉ，ｊ）はブロックの番号を表すインデックスで、
このブロックをＢ（ｉ，ｊ）とする））と比較される。
比較器３７１は、サンプリングされた画素の輝度値ｖが
低輝度閾値ｔｈｌ（ｉ，ｊ）より大きい場合は信号値１
を、小さい場合は信号値０を出力する。信号値１が出力
された場合は、ゲート３７２が開き輝度値ｖが加算器３
７３に入力する。加算器３７３は、加算結果レジスタ３
７４の値（ｓｕｍｖとする）と、入力した画素の輝度値
ｖとを加算し、加算結果レジスタ３７４は新たな加算結
果を記憶する。一方、比較器３７１の信号値１はカウン
タ３７５へも伝達され、ゲート３７２を通過した輝度値
ｖの数（ｎｕｍとする）を計数する。この処理をアルゴ
リズムとして数式で表すと下式（６）となる。

【００６８】 ｉｆ ｖ＞ｔｈｌ（ｉ，ｊ） ｔｈｅｎ ｓｕｍｖ＝ｓｕｍｖ＋ｖ ｎｕｍ＝ｎｕｍ＋１ ｅｌｓｅ ｓｕｍｖ＝ｓｕｍｖ ｎｕｍ＝ｎｕｍ ・・・（６）

【００６９】ここで、カウンタ３７５が、インクリメン
トの結果、ケタが繰り上がる状態（カウンタが２のべき
乗を示す状態）になると、ゲート３７６が開き、加算結
果レジスタ３７４に保持されている輝度値ｖの和（ｓｕ
ｍｖ）をシフトレジスタ３７７に伝達し、カウンタ３７
５が示すビット数−１（ｎｕｍ−１）だけ右にシフトす
る。ブロック内の全画素について処理した後、シフトレ
ジスタ３７７に記憶された値が平均輝度値ａｖｅ（ｉ，
ｊ）として出力される。すなわち、ａｖｅ（ｉ，ｊ）は
下式（７）で表される。

【００７０】 ａｖｅ（ｉ，ｊ）＝ｓｕｍｖ’／ｎｕｍ’ ・・・（７）

【００７１】ここで、ｎｕｍ’はブロックＢ（ｉ，ｊ）
でサンプリングされたサンプル数以下の数値であって、
２のべき乗で表される数でもっとも大きな値を表し、ｓ
ｕｍｖ’はｎｕｍ’が計数されたときの加算結果レジス
タ３７４に保持されている値を表す。

【００７２】低輝度閾値設定器３１２は、隣接する前の
ブロック（現ブロックがＢ（ｉ，ｊ）であれば、例えば
Ｂ（ｉ−１，ｊ））の平均輝度値ａｖｅ（ｉ−１，ｊ）
に所定の係数を乗算して平均輝度値算出器３１１で使用
する低輝度閾値ｔｈｌ（ｉ，ｊ）を算出する。所定の係
数をＣａ＝１／４（２のべき乗分の１）とすると、低輝
度閾値設定器３１２は、ａｖｅ（ｉ，ｊ）の下位２ビッ
トを除いた値となるので特別な回路が不要となり、回路
構成が単純となり、高速、低消費電力で処理を行うこと
が可能となる。すなわちｔｈｌ（ｉ，ｊ）は下式（８）
で表される。

【００７３】 ｔｈｌ（ｉ，ｊ）＝ａｖｅ（ｉ−１，ｊ）＊Ｃａ ・・・（８）

【００７４】ここでは、低輝度閾値ｔｈｌを算出する際
に、隣接する１ブロックのみの平均輝度値ａｖｅを使用
したが、ブロック分割の仕方によっては、隣接するすべ
て（例えば上下左右）のブロックの平均輝度値ａｖｅを
使用する態様であってもよい。

【００７５】二値化閾値設定回路３１３は、平均輝度値
算出器３１１で算出された平均輝度値ａｖｅ（ｉ，ｊ）
を用いて、多値画像の二値化に使用する二値化閾値ＴＨ
（ｉ，ｊ）を設定する。二値化閾値ＴＨ（ｉ，ｊ）は平
均輝度値ａｖｅ（ｉ，ｊ）に、例えば所定の係数Ｃｂを
乗ずることにより行うが、低輝度閾値設定器３１２と同
様にＣｂ＝ｘ／１６、あるいはＣｂ＝ｘ／８（ｘは分母
を超えない自然数を表す既定値）とすれば、二値化閾値
設定回路３１３は、加算器のみで構成でき、回路構成が
単純となり、高速、低消費電力で処理を行うことが可能
となる。以上を計算式で表すと次式（９）となる。 ＴＨ（ｉ，ｊ）＝ａｖｅ（ｉ，ｊ）＊Ｃｂ ・・・（９）

【００７６】二値化器３１４は、二値化閾値設定回路で
設定されたブロックＢ（ｉ，ｊ）に対する二値化閾値Ｔ
Ｈ（ｉ，ｊ）をもとに、当該ブロックＢ（ｉ，ｊ）の各
画素に対して二値化処理を行う。すなわち、対象画素の
輝度値がＴＨ（ｉ，ｊ）より大きい場合は信号０（白）
を、ＴＨ（ｉ，ｊ）以下である場合は信号１（黒）を出
力する。二値化された画像は、圧縮器３１５でＭＨ、Ｍ
Ｒ等の二値画像に適した画像圧縮がなされる。あるい
は、ＪＰＥＧを使用しても構わない。圧縮された画像
は、画像記憶メモリ３１６に記憶される。

【００７７】尚、図７において、二値化器３１４が二値
化手段に、フレームメモリ３０８と、ＣＰＵ３０９と、
ブロックバッファ３１０と、平均輝度値算出器３１１
と、低輝度閾値設定器３１２と、二値化閾値設定回路３
１３とが二値化閾値設定手段に該当する。

【００７８】実施の形態４の画像処理装置によれば、ア
パーチャ補正器３０７を経ることにより、エッジが明瞭
となった画像を二値化処理することにより、高品質な二
値化画像を得ることができる。また、撮影した画像を周
辺減光を考慮したブロック分割し、ブロック毎に二値化
閾値を設定することにより、さらに高品質な二値化画像
を得ることができる。また、画像サイズが大きい場合で
も、適宜サンプリングサイズを変更することにより、高
速かつ低消費電力で二値化閾値を設定可能となる。ま
た、低輝度閾値等を設定する際に２のべき乗を分母とし
た係数を用いるので、回路構成が簡単となり、低消費電
力、低価格の画像処理装置の提供が可能となる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像処理
装置（請求項１）は、撮像手段が被写体を撮像してデジ
タルカラー画像信号を出力し、輝度信号生成手段が撮像
手段で出力したデジタルカラー画像信号を入力して、撮
像手段によって被写体を撮像した際の露光量に基づいて
輝度信号をするため、デジタルカメラの携帯性や手軽さ
を維持しつつ、露出アンダーの画像の品質を向上するこ
とのできる画像処理装置の提供が可能となる。

【００８０】また、本発明の画像処理装置（請求項２）
は、露光量をＥｖ値とするため、デジタルカメラの携帯
性や手軽さを維持しつつ、露出アンダーの画像の品質を
向上することのできる画像処理装置の提供が可能とな
る。

【００８１】また、本発明の画像処理装置（請求項３）
は、輝度信号生成手段が、広帯域の第一の輝度信号およ
び狭帯域の第二の輝度信号のいずれかを生成するため、
デジタルカメラの携帯性や手軽さを維持しつつ、画像の
ドット単位のノイズを低減し、露出アンダーの画像の品
質を向上することのできる画像処理装置の提供が可能と
なる。

【００８２】また、本発明の画像処理装置（請求項４）
は、撮像手段が被写体を撮像してデジタルカラー画像信
号を出力し、輝度信号生成手段が撮像手段で出力したデ
ジタルカラー画像信号を入力して輝度信号を生成し、ア
パーチャ補正手段が輝度信号生成手段で生成した輝度信
号を入力し、撮像手段によって被写体を撮像した際の露
光量に基づいてアパーチャ補正を行うため、画像のドッ
ト単位のノイズを低減し、画像の輪郭を明瞭にすること
のできる画像処理装置の提供が可能となる。

【００８３】また、本発明の画像処理装置（請求項５）
は、アパーチャ補正手段が、通過帯域のピークが高域に
存在する第一のフィルタと、通過帯域のピークが第一の
フィルタより低域に存在する第二のフィルタとを有し、
露光量に応じて第一のフィルタと第二のフィルタとを切
り換えるため、画像のドット単位のノイズを低減し、画
像の輪郭を明瞭にすることのできる画像処理装置の提供
が可能となる。

【００８４】また、本発明の画像処理装置（請求項６）
は、撮像手段が被写体を撮像してデジタルカラー画像信
号を出力し、輝度信号生成手段が撮像手段で出力したデ
ジタルカラー画像信号を入力し、撮像手段によって被写
体を撮像した際の露光量に基づいて輝度信号を生成し、
アパーチャ補正手段が輝度信号生成手段で生成した輝度
信号を入力し、撮像手段によって被写体を撮像した際の
露光量に基づいてアパーチャ補正を行い、二値化手段が
予め設定された二値化閾値に基づいて、アパーチャ補正
手段で補正した輝度信号を二値化するため、高品質な二
値画像を得ることのできる画像処理装置の提供が可能と
なる。

【００８５】また、本発明の画像処理装置（請求項７）
は、二値化閾値設定手段がアパーチャ補正手段で補正し
た輝度信号に基づいて、所定の領域毎に二値化手段で使
用する二値化閾値を設定するため、高品質な二値画像を
得ることのできる画像処理装置の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の画像処理装置の概略構成を表す
ブロック図である。

【図２】実施の形態１の画像処理装置が適用されるデジ
タルカメラのＣＣＤのフィルタ配列の例を表す図であ
る。

【図３】実施の形態２の画像処理装置の概略構成を表す
ブロック図である。

【図４】実施の形態３の画像処理装置の概略構成を表す
ブロック図である。

【図５】実施の形態３の画像処理装置のアパーチャ補正
器による補正について説明するブロック図である。

【図６】アパーチャ補正器に適用されるラプラシアンフ
ィルタの例を表す図である。

【図７】実施の形態４の画像処理装置の概略構成を表す
ブロック図である。

【図８】多値画像をブロックに分割する分割例を示した
図である。

【図９】ブロック内の画素をサンプリングするサンプリ
ング間隔の例を表す図である。

【図１０】実施の形態４の画像処理装置の平均輝度値算
出器の構成を表す構成図である。

【符号の説明】

１０１〜１０４ デジタルカメラ ２０１ ＣＣＤ ３０２、３０９ ＣＰＵ ３０３ 比較器 ３０４ 輝度生成器 ３０５ 輝度選択器 ３０６ パラメータＲＯＭ ３０７ アパーチャ補正器 ３０８ フレームメモリ ３１０ ブロックバッファ ３１１ 平均輝度値算出器 ３１２ 低輝度閾値設定器 ３１３ 二値化閾値設定回路 ３１４ 二値化器 ３５１ 縦ラプラシアンフィルタ ３５２ 横ラプラシアンフィルタ ３７３ 加算器 ３７７ シフトレジスタ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を撮像してデジタルカラー画像信
   号を出力する撮像手段と、 前記撮像手段が出力したデジタルカラー画像信号を入力
   して輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、を備え、 前記輝度信号生成手段は、前記撮像手段によって被写体
   を撮像した際の露光量に基づいて前記輝度信号を生成す
   ることを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記露光量は、Ｅｖ値であることを特徴
   とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記輝度信号生成手段は、広帯域の第一
   の輝度信号および狭帯域の第二の輝度信号のいずれかを
   生成することを特徴とする請求項１または２に記載の画
   像処理装置。
4. 【請求項４】 被写体を撮像してデジタルカラー画像信
   号を出力する撮像手段と、 前記撮像手段が出力したデジタルカラー画像信号を入力
   して輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、 前記輝度信号生成手段で生成した輝度信号を入力し、前
   記撮像手段によって被写体を撮像した際の露光量に基づ
   いてアパーチャ補正を行うアパーチャ補正手段と、 を具備することを特徴とする画像処理装置。
5. 【請求項５】 前記アパーチャ補正手段は、通過帯域の
   ピークが高域に存在する第一のフィルタと、通過帯域の
   ピークが第一のフィルタより低域に存在する第二のフィ
   ルタとを有し、前記露光量に応じて前記第一のフィルタ
   と第二のフィルタとを切り換えることを特徴とする請求
   項４に記載の画像処理装置。
6. 【請求項６】 被写体を撮像してデジタルカラー画像信
   号を出力する撮像手段と、 前記撮像手段が出力したデジタルカラー画像信号を入力
   し、前記撮像手段によって被写体を撮像した際の露光量
   に基づいて輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、 前記輝度信号生成手段で生成した輝度信号を入力し、前
   記撮像手段によって被写体を撮像した際の露光量に基づ
   いてアパーチャ補正を行うアパーチャ補正手段と、 予め設定された二値化閾値に基づいて、前記アパーチャ
   補正手段で補正した輝度信号を二値化する二値化手段
   と、を具備することを特徴とする画像処理装置。
7. 【請求項７】 さらに、前記アパーチャ補正手段で補正
   した輝度信号に基づいて、所定の領域毎に前記二値化手
   段で使用する前記二値化閾値を設定する二値化閾値設定
   手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の画像処
   理装置。