JP2001094773A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像の特徴量をノイズに影響されず正確に識別
できるようにし、結果的に画質の品位を向上する。 【解決手段】輝度計算部３０２から得られる画像の特徴
量は、閾値処理部３０５で閾値と比較されるが、閾値
は、サイクル的に異なる値に切替えられる。このために
画素毎に異なる閾値が比較対称となり、特徴量の値に応
じた割合での閾値判定パルス列が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スキャナなどで
読み取った画像信号から画像の属性を正しく識別できる
ようにした画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ファクシミリ、ドキュメントファ
イル、デジタル複写機などのように文書画像をデジタル
信号として扱う装置が開発されている。画像をデジタル
信号として扱うことにより多様な編集・補正処理や電子
的な記録や伝送が容易であるなど多くの利点がある。デ
ジタル画像処理装置は、従来主に文字・線画などのモノ
クロ２値画像を対称としていたが、最近では階調画が混
在した画像おも取り扱いたいという要求が高まってい
る。画像記録では、文字と階調画でそれぞれ適した記録
処理があるため、画像の属性を識別し、識別結果に応じ
て記録処理形態を切替えることが高画質化の上で重要で
ある。

【０００３】像域識別としては、多種の方式が提案され
ている。例えば特開昭５８−３３７４号公報では、画像
を小ブロックに分割し、各ブロック内の最大濃度と最小
濃度との差を求め、その差が閾値より大きければ当該ブ
ロックは文字画領域とし、小さければ当該ブロックは階
調画領域として識別する方法を示している。

【０００４】また画像をページメモリに読み込み、ソフ
トウエア処理により大域的な領域を識別した後、これら
の領域に応じて画像のミクロ的な特徴量による識別を行
う方法も提案されている（特開平１１−６９１５０号公
報）。

【０００５】例えば、大域として文字領域と識別された
領域については、３色の色信号を所定の比率で加算して
輝度信号を得て、これを特徴量として扱い、所定の閾値
と比較する。その比較結果に応じて識別信号を生成す
る。しかし原稿画像上に特徴量の中間的な領域がある
と、これらの領域の識別結果は不安定になったり、ラン
ダムにばらつくという問題がある。

【０００６】一般に文字領域では、文字をシャープに再
現するためにガンマ勾配の急な処理を行い、階調領域で
は、色を正しく再現するためにリニアなガンマ特性の処
理を行う。しかし上記のように文字領域で識別結果が不
安定になると、この不安定部分は濃淡のノイズとして再
現され、画質が劣化することになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、画像
信号から特徴量を計算し、次に特徴量を閾値と比較して
２値化するという２段階のステップで最終的な識別信号
を生成する。この場合、特徴量が閾値に近い値である
と、小さなノイズ成分によっても識別結果が不安定、ラ
ンダムとなり、画質を劣化させるという問題がある。特
に濃度や彩度などのパターン依存のない特徴量を用いた
場合、特徴量はなだらかな変化をとる傾向があるため、
上記の問題が閾値の近くでは顕著に表れる。

【０００８】そこでこの発明では、画像の特徴量をノイ
ズに影響されず正確に識別できるようにし、結果的に画
質の品位を向上することができる画像処理装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、原画像信号を入力し、画素単位また
は複数画素よりなるブロック単位に、その画素またはブ
ロック近傍の信号より画像特徴量を計算する特徴量計算
手段と、前記特徴量計算手段から出力される特徴量信号
を閾値と比較し、画像の領域を特徴量に応じて識別する
識別信号を出力する比較手段とを有した画像処理装置に
おいて、前記比較手段は、画素毎に異なる閾値を用いた
閾値処理を行うことを特徴とするものである。

【００１０】上記の手段により、特徴量が閾値付近をと
る中間の領域であっても、画素位置毎に閾値を切替える
ことで、識別信号の０、１の発生比がその特徴量に応じ
た値をとるようになる。このために、識別信号により変
調される処理部では、中間領域でも特徴量の大きさに応
じて遷移的に処理が切換るために、急激な変化によるノ
イズなどが目立たなくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１２】図１はこの発明が適用されたデジタルカラ
ー画像複写機の概略構成を示す図である。この複写機
は、画像入力部（例えばスキャナ）１０１、色変換部１
０２、像域識別部１０３、フィルタ処理部１０４、墨入
れ部１０５、階調処理部１０６、画像記録部１０７によ
り構成されている。以下、各部について説明する。

【００１３】＜画像入力部１０１＞画像入力部１０１で
は原稿画像を読み取り、カラー画像信号を出力する。カ
ラー画像信号は、原稿の各画素のＲ（赤）、Ｇ（緑）、
Ｂ（青）の反射率を表わし、各画素の情報を２次元走査
した３本の時系列信号として出力される。このとき、単
位長当たりの読取り画素数を画素密度とよぶ。この実施
の形態では、読取り密度は６００ｄｐｉ，即ち２５．４
ｍｍあたり６００画素の密度である。但し後述するよう
にプリスキャンの場合は、縦方向（幅走査方向）は２０
０ｄｐｉと低い密度で読み取る。

【００１４】＜色変換部１０２＞色変換部１０２では、
ＲＧＢ反射率を表わすカラー画像信号を、記録する色材
の濃度を表わすＹＭＣの濃度信号に変換する。ＲＧＢ反
射率とＹＭＣの濃度の関係は一般に複雑な非線型な関係
となる。このため、この変換処理を実現するには3次元
のテーブルルックアップ法や1次元のテーブルルックア
ップと３×３のマトリックスを組み合わせた方法などが
用いられる。具体的な構成については、例えば特公平１
−０５５２４５号や特公昭６１−００７７７４号などに
記載されている。

【００１５】＜像域識別部１０３＞像域識別部１０３で
は入力した画像信号からその画素の属性の識別を行い、
その結果を像域信号として出力する。本実施の形態で
は、画素の属性として（１）文字、２．階調の２つの領
域に識別している。この識別結果に応じて文字領域の場
合は１、階調領域の場合は０を像域信号として出力して
いる。本発明はこの像域識別部１０３に特徴を有し、そ
の詳細な構成や動作については、後述する。

【００１６】＜フィルタ処理部１０４＞フィルタ処理部
１０４では、ＹＭＣのカラー画像信号に鮮鋭化や平滑化
の処理を施す。複写機では原稿として主に文書画像が用
いられる。このような画像では文字画像や階調画像など
が混在している。文字画像は鮮鋭に再現されることが重
要である。一方、階調画像は、階調が滑らかに再現され
ることが重要である。

【００１７】また印刷や市販のプリンタでは階調表現に
網点を用いていることが多く、この網点成分を除くこと
も重要である。

【００１８】このため、フィルタ処理部１０４では、像
域識別部１０３から出力されている像域信号に応じて、
選択的にフィルタ処理を切替える。像域信号が文字を表
わす場合には、エッジ強調フィルタをかけてエッジの強
調を行う。また像域信号が階調のエッジを表わす場合に
は弱いエッジ強調フィルタをかける。また像域信号がな
だらかな階調を表す場合には平滑化フィルタをかけてノ
イズや網点成分の除去を行う。これにより、文字画像は
鮮鋭に階調画像は滑らかに再現することができる。

【００１９】＜墨入れ部１０５＞墨入れ部１０５ではフ
ィルタ処理されたカラーのＹＭＣ信号をＹＭＣＫの４版
の信号に変換する。ＹＭＣの３色の色材を重ねても黒を
表現できるが、一般に黒の色材はＹＭＣの重ねより濃度
が高い、安価であるなどの理由で、一般のカラー記録で
は黒の色材をも含めたＹＭＣＫの４色で記録を行う。

【００２０】具体的にはＵＣＲ（Under Color Reductio
n）やＧＣＲ（Gray Component Replacement ）などの方
式が知られ、実際に用いられている。ＧＣＲ法の計算式
を以下に示す。ただし入力するＣＭＹの濃度信号をＣＭ
Ｙ，出力するＣＭＹＫの濃度信号をＣ’Ｍ’Ｙ’Ｋ’と
記述している。

【００２１】Ｋ’＝ｋ・ｍｉｎ（Ｃ，Ｍ，Ｙ） Ｃ’＝（Ｃ−Ｋ）／（１−Ｋ） Ｍ’＝（Ｍ−Ｋ）／（１−Ｋ） Ｙ’＝（Ｙ−Ｋ）／（１−Ｋ） ＜階調処理部１０６＞階調処理部１０６では、識別部１
０３から出力される識別信号に応じて、変調方式及びガ
ンマ特性を切換える。即ち、文字領域では１画素変調を
選択し、階調領域では２画素変調を選択する。また文字
領域では急峻なガンマカーブを選択し、階調領域ではな
だらかなガンマカーブを選択する。

【００２２】＜画像記録部１０７＞次に画像記録部１０
７を説明する。本実施の形態では画像記録部１０７に電
子写真方式を用いる。電子写真方式の原理を簡単に説明
する。まず画像濃度信号に応じてレーザ光などを強度変
調し、この変調光を感光ドラムに照射する。感光ドラム
の感光面には照射光量に応じた電荷が生じる。したがっ
て、画像信号の走査位置に応じてレーザ光を感光ドラム
の軸方向に走査するとともに、感光ドラムを回転走査さ
せることにより、画像信号に応じた2次元の電荷分布が
感光ドラム上に形成される。

【００２３】次に、現像機で帯電したトナーを感光ドラ
ム上に付着させる。このとき、電位に応じた量のトナー
が付着し、画像を形成する。次に感光ドラム上のトナー
を転写ベルトを介して記録紙上に転写し、最後に定着器
によりトナーを溶融させて記録紙上に定着する。この操
作をＹＭＣＫの４色のトナーについて順次行うことによ
り、フルカラーの画像を紙面上に記録する。

【００２４】＜像域識別部１０３の詳細＞次に像域識別
部１０３を更に詳しく説明する。図２に示すように像域
識別部１０３は、マクロ識別部２０１とミクロ識別部２
０２とよりなる。

【００２５】マクロ識別部２０１ではスキャナより画像
全面に対して前処理を施したのちにページメモリに読み
込み、その後、ソフトウエア処理により原稿画像の構成
に基づいて識別を行う。本実施の形態では、マクロ識別
部２０１では網点構造や文字の連結性などの特徴を参照
して、矩形単位で領域の分離及びその領域の種別を識別
する。識別する種別は、（１）文字、（２）背景上の文
字、（３）階調画像の３種類である。

【００２６】文字領域は、一様な下地の上に文字や線画
が記録されている領域であり、次に説明するように、こ
の領域内では輝度信号により文字部を識別することがで
きる。また、背景上の文字領域は、地図などのように網
点などの階調の背景上に文字が記録されている領域であ
る。この領域では線分らしさにより文字部を識別する。
更に階調画像領域は、文字の存在しない階調画像の領域
である。マクロ識別部の具体的な構成や原理について
は、例えば特開平９−２２３６７３号公報に示されてい
る。

【００２７】＜ミクロ識別部２０２＞ミクロ識別部２０
２には、マクロ識別部２０１へ入力信号と、マクロ識別
部２０１からの識別信号が入力される。ミクロ識別部２
０２は、例えば図3に示すような構成である。ミクロ識
別部２０２は、色変換部１０２からの信号が供給される
線分特徴量計算部３０１、輝度計算部３０２を有する。
線分特徴量計算部３０１の出力は、閾値処理回路３０
３、３０４の各一方の入力端子に供給される。また輝度
計算部３０２の出力は、閾値処理回路３０５の一方の入
力端子に供給される。

【００２８】ここで閾値処理回路３０３の他方の入力端
子には閾値Ｔ１が設定され、閾値処理回路３０４の他方
の入力端子には閾値Ｔ２が設定されている。

【００２９】さらに閾値処理回路３０５の他方の入力端
子には、4通りの閾値Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６が設定さ
れており、この閾値が選択的に切替えられる。具体的に
は画像信号の画素位置の相さ方向の座標をＸとし、Ｘを
４で割ったあまりが０、１，２，３、の場合にそれぞれ
閾値Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６に切替えるものである。

【００３０】つまりこの例であると、画素位置毎に閾値
を周期的に変化させている。しかも４の倍数の周期で変
化させている。

【００３１】上記の閾値処理回路３０３，３０４，３０
５の出力は、セレクタ３０７の各対応入力部に供給され
る。このセレクタ３０７は、マクロ識別部２０１からの
信号（識別する種別は、（１）文字、（２）背景上の文
字、（３）階調画像の３種類）により制御されるもの
で、文字の領域の場合は、閾値処理回路３０５の出力が
選択され、背景上の文字の領域の場合は閾値処理回路３
０４の出力が選択され、階調画像の領域の場合は閾値処
理回路３０３の出力が選択される。このセレクタ３０７
から出力された信号が識別信号として、図１で示したフ
ィルタ処理部１０４、階調処理部１０６に供給される。

【００３２】上記した識別処理により画質が改善される
理由を以下説明する。

【００３３】ここでは本発明により特に効果のある文字
領域の処理について説明する。上記したようにマクロ識
別部２０１では大域的な構造により文字部を含む領域を
矩形単位で識別している。次にこの矩形領域内で輝度信
号により文字部分と文字以外の下地部分の識別を行う。
従来であると、文字と下地の間の値を閾値として設定
し、文字部と文字を除く部分との分離を行った。しかし
輝度がこの閾値に近い薄い文字などでは識別結果がラン
ダムとなりノイズを生じる。

【００３４】図４（Ａ）には、文字の輝度プロフィール
の例を示す。閾値をＴとすると、現信号がＴをよぎる遷
移領域にある場合は、出力する識別信号は、図４（Ｆ）
に示すように原信号に含まれる微少なノイズによりラン
ダムに変化する。

【００３５】これに対して、本実施の形態に示すよう
に、マトリクス状の閾値（本実施の形態ではＴ３，Ｔ
４，Ｔ５，Ｔ６の閾値がサイクル的に変化する）を設け
ることにより等価的には４レベルでの閾値処理になり、
遷移領域では識別信号は輝度信号に応じて０，１の発生
比が一定となる信号が現れる。これにより、この識別信
号を用いて処理を切替えた場合も遷移領域でも処理は滑
らかに切換るために画質劣化が大幅に軽減されることに
なる。

【００３６】例えば、入力信号のレベルが、閾値Ｔ３を
超える付近のレベルに大きい割合で存在していたとする
と、図４（Ｂ）に示すように、閾値Ｔ３と比較されたと
きに”１”が出力される。また入力信号のレベルが、閾
値Ｔ４を超える付近のレベルに大きい割合で存在してい
たとすると、図４（Ｃ）に示すように、閾値Ｔ３、Ｔ４
と比較されたときに”１”が出力される。また、入力信
号のレベルが、閾値Ｔ５を超える付近のレベルに大きい
割合で存在していたとすると、図４（Ｄ）に示すよう
に、閾値Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５と比較されたときに”１”が
出力される。また、入力信号のレベルが、閾値Ｔ６を超
える付近のレベルに大きい割合で存在していたとする
と、図４（Ｅ）に示すように、閾値Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，
Ｔ６と比較されたときに”１”が出力される。

【００３７】この説明からも理解できるように、上記の
回路の処理によると、読み取った文字の濃淡、つまり入
力信号のレベルに応じて、識別信号”１”の発生割合が
比較的規則性を持ち変化することになる。この識別信号
は、そのままディザパターン生成用として用いることが
できる。つまり、図４（Ｂ）に示すような識別信号であ
るときは、対称とする領域内において黒レベルとする画
素の割合を少なくし、図４（Ｃ）に示すような識別信号
であるときは、図４（Ｂ）の場合より若干黒レベルとす
る画素の割合を多くし、図４（Ｄ）に示すような識別信
号であるときは、図４（Ｃ）の場合よりさらに若干黒レ
ベルとする画素の割合を多くする。これにより、従来、
ランダムでノイズ状態であった濃淡の領域を、濃度が均
一化した鮮明な像とすることができる。

【００３８】上記の説明では、識別信号をそのままディ
ザパターン生成用として用いるとしたが、この識別信号
を別途用意したルックアップテーブルの読み出し制御用
として用いてもよいことは勿論である。

【００３９】また上記の説明では１系統について説明し
たが、カラー画像処理においては複数系統が用いられる
ので複数系統に本実施の形態を適用できることは勿論の
ことである。

【００４０】この発明は上記の実施の形態に限定される
ものではない。

【００４１】カラー複写機に適用した第2の実施の形態
についてさらに説明する。この実施の形態は、第1の実
施の形態に比べて、ミクロ識別部の第3の閾値処理回路
（閾値処理回路３０５に対応する部分）の構成のみが異
なるので、この異なる部分を図５に示して説明する。

【００４２】図５において、加算器５０１には、輝度計
算部３０２からの信号と、遅延器５０８からの補正信号
が入力される。加算器５０１の出力は、閾値処理回路５
０２、５０３、５０４の各一方の入力端子に供給され
る。閾値処理回路５０２の他方の入力端には、閾値Ｔ７
が与えられ、閾値処理回路５０３の他方の入力端には、
閾値Ｔ８が与えられ、閾値処理回路５０４の他方の入力
端には、閾値Ｔ９が与えられている。ここで閾値の関係
は、Ｔ８＜Ｔ７＜Ｔ９である。

【００４３】閾値処理回路５０３の出力は、クリップ処
理器５０５に入力され、閾値処理回路５０４の出力は、
クリップ処理器５０６に入力される。クリップ処理器５
０５では、入力信号が０以上の場合は、そのままの出力
信号となり、以下の場合は出力信号は０となる。クリッ
プ処理器５０６では、入力信号が０以下の場合は、その
ままの出力信号となり、以上の場合は出力は０となる。

【００４４】クリップ処理器５０５、５０６の出力は、
セレクタ５０７の一方と、他方に入力される。このセレ
クタ５０７の出力は、遅延器５０８を介して加算器５０
１にフィードバックされている。セレクタ５０７は、先
の閾値処理回路５０２の出力により制御される。閾値処
理回路５０２は、その入力信号が閾値Ｔ７より大きい場
合には”１”小さい場合には”０”を出力する。セレク
タ５０７は、閾値処理回路５０２の出力（２値化信号）
が１のときは、クリップ処理器５０６の出力を選択し、
２値化信号が０のときは、クリップ処理器５０５の出力
を選択する。

【００４５】上記の回路の動作は次のようになる。図５
（Ｂ）を参照しながら説明する。

【００４６】今、加算器５０１の出力として、閾値Ｔ７
とＴ９の間の信号（Ｘ１＝ａ１＋ｂ１）を生じるような
入力信号が連続しているものとする。すると、閾値処理
回路５０２からは”１”が出力される。よってセレクタ
５０７は、クリップ処理回路５０６の出力を選択する。
この結果、クリップ処理回路５０６の出力（−ａ）がフ
ィードバックされ、加算器５０１に入力される。この結
果、加算器５０１の出力は、減少することになる。ここ
で加算器５０１の出力が（Ｘ２＝ａ１＋ｂ１）になった
とする。この場合は、Ｘ２が閾値Ｔ７より大きいので、
閾値処理回路５０２の出力は、”１”である。またセレ
クタ５０７は、クリップ処理回路５０６の出力を選択す
る。このときは、クリップ処理回路５０６は、（−ａ
２）を出力している。よって、この出力が、遅延器５０
８を通じてフィードバックされるので、減算器５０１か
らは次の画素のタイミングでは、さらに減少した出力Ｘ
３＝ａ３＋ｂ４が得られる。

【００４７】すると、今度は、閾値処理回路５０２から
は、”０”が出力される。この結果、セレクタ５０７
は、クリップ処理回路５０５の出力を選択する。このと
きクリップ処理回路５０５は、（＋ｂ３）を出力してい
る。この出力は、次の画素に加算される。この結果、加
算器５０１の出力がＸ４＝ａ４＋ｂ４となる。このとき
は、閾値処理回路５０２からは、”１”が出力される。

【００４８】上記したようにこの回路によると、入力信
号のレベルが上記のようにＸ１の近辺であると、ａ１と
ｂ１の比に応じた割合で、”１”が出力する頻度が高く
なる。逆に、入力信号のレベルがＸ３の近辺で連続する
ような場合は、ａ３とｂ３の比に応じた割合で”０”が
出力される頻度が高くなる。図５（Ｂ）の例は、”１”
が出力する頻度が高い例を示している。このように上記
の実施の形態は、特徴量信号の閾値処理５０３，５０４
で閾値処理し、その後クリップ処理回路の残差を計算
し、残差をフィードバックして周辺画素に拡散してい
る。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
画像の特徴量をノイズに影響されず正確に識別できるよ
うにし、結果的に画質の品位を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示す図。

【図２】図１の像識別部の構成例を示す図。

【図３】図２のミクロ識別部の構成例を示す図。

【図４】図３の回路の動作を説明するために示した動作
説明図。

【図５】この発明の他の実施の形態を示す図。

【符号の説明】

１０１…スキャナー、１０２…色変換部、１０３…像識
別部、１０４…フィルタ処理部、１０５…墨入れ部、１
０６…階調処理部、１０７…画像記録部、２０１…マク
ロ識別部、２０２…ミクロ識別部、３０１…線分特徴量
計算部、３０２…輝度計算部、３０３、３０４、３０５
…閾値処理回路、３０７…セレクタ、５０２，５０３，
５０４…閾値処理回路、５０５，５０６…クリップ処理
回路、５０７…セレクタ、５０８…遅延器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B057 BA29 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CE05 CE06 CE12 CH09 DA08 DB02 DB09 5C077 LL02 LL19 MP06 PP02 PP03 PP27 PP47 PP51 PP61 PP68 PQ08 PQ12 PQ20 RR02 RR07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原画像信号を入力とし、画素単位または
   複数画素よりなるブロック単位に、その画素またはブロ
   ック近傍の信号より画像特徴量を計算する特徴量計算手
   段と、前記特徴量計算手段から出力される特徴量信号を
   閾値と比較し、画像の領域を特徴量に応じて識別する識
   別信号を出力する比較手段とを有した画像処理装置にお
   いて、 前記比較手段は、等価的に画素毎に異なる閾値を用いて
   閾値処理を行う手段を有したことを特徴とする画像処理
   装置。
2. 【請求項２】 前記比較手段は、マトリックスとの比較
   により２値化出力を得ることを特徴とする請求項1記載
   の画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記比較手段は、異なる値の複数の閾値
   をサイクル的に変化させる手段を有したことを特徴とす
   る請求項１記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記比較手段は、特徴量信号の閾値処理
   後の残差を計算し、残差を周辺画素に拡散する手段を持
   つことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
5. 【請求項５】 前記比較手段は、特徴量信号をそれぞれ
   異なる閾値Ｔ７，Ｔ８，Ｔ９（但しＴ８＜Ｔ７＜Ｔ９）
   と比較する第１、第２及び第３の閾値処理回路を有し、
   前記第１の閾値処理回路は２値化出力を得、 第２、第３の閾値処理回路は、差分出力を得、 前記第２の閾値処理回路の出力のうち閾値以上の差分を
   正の値として導出する第１クリップ処理回路と、 前記第３の閾値処理回路の出力のうちその閾値以下の成
   分を負の値として導出する第２クリップ処理回路と、 前記第１、第２クリップ処理回路の出力のうち、前記第
   １の閾値処理回路の出力が”０”のときは第２の閾値処
   理回路の出力である正の値を選択し、前記第１の閾値処
   理回路の出力が”１”のときは第３の閾値処理回路の出
   力である負の値を選択するセレクタと、 前記セレクタから導出された信号を前記特徴量信号に加
   算する加算器とを具備したことを特徴とする請求項１記
   載の画像処理装置。