JP2004040790A - 画像信号のデ・スクリーン方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】ハーフトーンスクリーン処理されたドキュメントの画像信号からスクリーンを除去するデ・スクリーン技術である。
【解決手段】ハーフトーン処理された画像信号をデ・スクリーンするシステムは、フィルタのバンク(列)102と、制御モジュール104と、ブレンドモジュール106とを含む。フィルタバンク102は、画像信号をフィルタし、一組のフィルタ出力信号を生成する。制御モジュール104は、画像信号と幾つかのフィルタ出力信号とに基づいた少なくとも1つの制御信号を生成する。ブレンドモジュール106は、制御信号に従ってフィルタ出力信号を動的にブレンドし、デ・スクリーン(スクリーン除去)された出力信号を生成する。
【選択図】 図1
【解決手段】ハーフトーン処理された画像信号をデ・スクリーンするシステムは、フィルタのバンク(列)102と、制御モジュール104と、ブレンドモジュール106とを含む。フィルタバンク102は、画像信号をフィルタし、一組のフィルタ出力信号を生成する。制御モジュール104は、画像信号と幾つかのフィルタ出力信号とに基づいた少なくとも1つの制御信号を生成する。ブレンドモジュール106は、制御信号に従ってフィルタ出力信号を動的にブレンドし、デ・スクリーン(スクリーン除去)された出力信号を生成する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、画像処理のための方法及びシステムに関し、より具体的には、デジタル走査されたドキュメント(文書)をデ・スクリーンするための方法及びシステムに関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
銀塩写真を除くほとんど全ての印刷物は、ハーフトーンスクリーンを用いて印刷される。これらのハーフトーンスクリーンは、従来から印刷装置のために最適化されており、これらが元の走査画像から適切に除去されない場合には、かなりのハーフトーン干渉(広い領域にわたる可視ビート)及び可視モアレパターンを招く可能性がある。テキスト及び線画の質を落とすことなく、このようなスクリーンを首尾よく除去することは、高品質のドキュメント走査及びドキュメントのセグメント化並びに圧縮に対する重要なキーである。
【0003】
【課題を解決するための手段】
本願は、画像信号をデ・スクリーンするための方法及びシステムを開示する。本願のこのシステムは、フィルタのバンク(列)と、制御モジュールと、ブレンドモジュールとを含む。フィルタバンクは、画像信号をフィルタし、一組のフィルタ出力信号を生成する。制御モジュールは、前記画像信号と幾つかのフィルタ出力信号とに基づいた少なくとも1つの制御信号を生成する。ブレンドモジュールは、制御信号に従ってフィルタ出力信号を動的にブレンドして、デ・スクリーン(ハーフトーンスクリーン等のスクリーンが除去されることをいう。実際にはデジタル的に付加されたハーフトーンスクリーン等のスクリーンがかかったデジタル画像データからそのスクリーンをデジタル的に除去する)された出力信号を生成する。
【0004】
【発明の実施の形態】
本発明では、潜在的なハーフトーン干渉及び好ましくないモアレパターンが排除されたか又は大幅に低減される、デジタル走査されたドキュメントをデ・スクリーンするための新しい方法及びシステムが説明される。この方法は、フィルタバンク(列)を用いて、複数の異なるハーフトーンスクリーンの周波数をフィルタ処理して除去する。1つの実施形態において、フィルタバンクのフィルタは、ハードウェアにおける実施が容易でかつ効率的であるように、分離可能なピラミッド型(対称三角形状)の応答特性を有する2次元フィルタである。そのフィルタバンクの出力は、ピクセルごとに動的に互いにブレンドされて、デ・スクリーン(スクリーン除去)された出力を生成する。1つの実施形態において、この方法は、異なる解像度における2つのカラーコントラストのウィンドウ、並びに、周波数及びハーフトーン重み付けを利用して、テキスト及び線画の縁を保存しながら、慎重にスクリーンをフィルタして除去する。この方法は、さらに、縁を鮮明(シャープ)にすることによりテキスト及び線画の仕切りを強調し、中性(ニュートラル)の(すなわち無色の)ピクセルを検知する能力を有する。
【0005】
本発明のこの方法において、ぼかし(ブラーともいう:低域フィルタリングを用いる)及び鮮明化(シャープ)は、独立して制御される。鮮明化はぼかしの後に行われる。
【0006】
本発明の方法は、区分的線形制御関数及び種々のしきい値レジスタを用いることにより、完全にプログラム可能にすることができる。遮断周波数のデ・スクリーニング、ハーフトーンスクリーンの除去程度、及び縁の強調量の選択は、すべて、高品質出力に合わせて調整及び同調することができる。本発明はあらゆるドキュメント(文書)の走査機器に適用可能である。
【0007】
本発明の実施形態は、ソフトウェアで実現できることが実証され、また、優れた画質を広範囲のスクリーン周波数にわたって及び広範囲のタイポグラフィーの大きさにわたって供給できることが実証された。
【0008】
図1は、本発明のシステムについてのブロック図である。システム100は、複数のフィルタが配列されて成るフィルタバンク102と、制御モジュール104と、ブレンドモジュール106とを含む。
【0009】
フィルタバンク102は、入力信号101を受信して入力信号のフィルタ出力である、一組のフィルタ出力信号103を生成する。フィルタバンク102の各フィルタは、次第に大きくなるフィルタスパン(幅)を有する。1つの実施形態においては、所定の入力解像度について、最大フィルタの大きさが、デ・スクリーンされるべき最低周波数の逆数にほぼ正比例するように選択され、最小フィルタの大きさが、デ・スクリーンされるべき最高周波数の逆数にほぼ正比例するように選択される。
【0010】
制御モジュール104は、入力信号101及びフィルタ出力信号の幾つかを受信し、制御信号105を生成する。制御信号105は、ピクセルごとに、フィルタされたどの出力信号が互いにブレンドされるべきかということとそのブレンド比とを指示する。1つの実施形態において、制御モジュール104は、さらに、ピクセルの中性及び縁の鮮明さのそれぞれに関する強調制御をもたらす付加的な制御信号107、109を生成する。
【0011】
ブレンドモジュール106は、フィルタバンク101からフィルタ出力信号103を受信して、制御モジュール104から制御信号105、107、109を受信する。ブレンドモジュール106は、制御信号105に従って、フィルタ出力信号を選択してブレンドする。オプションとして、ブレンドモジュール106は、更に、縁の鮮明化(シャープ化)及び/又は中性(ニュートラル)処理を、制御信号107、109に従って、ブレンドされた信号に適用できる。ブレンドモジュール106が、デ・スクリーン(スクリーン除去)された信号111を出力する。
【0012】
制御モジュール104は、フィルタバンク102からの信号を、それらがブレンドモジュール106に与えられるのと同時に受信する必要はない。1つの実施形態において、フィルタバンク102からの信号は、該信号が必要とされるときに制御モジュール104に与えられる。
【0013】
図2は本発明のシステムについての1つの実施形態200を示す。システム200は、フィルタバンクモジュール202と、制御モジュール204と、ブレンドモジュール206とを備える。
【0014】
フィルタバンクモジュール202は、5つの並列フィルタと、この5つのフィルタの中の最大のもの(フィルタスパンに関して)と直列に接続された第6のフィルタとを備える。フィルタリング量を削減するために、第6のフィルタを、最大のフィルタの代わりに、5つのフィルタの中の2番目に大きいフィルタと直列に接続するという選択肢もある(図2に点線で示すように)。
【0015】
フィルタバンクモジュール202は、フィルタアレイB1と、フィルタアレイB1における大きなフィルタスパン(例えば、フィルタ202d又は202e)を有するフィルタの1つと直列にカスケードされたフィルタB2とを備える。フィルタアレイB1は、フィルタ202a、202b、202c、202d、202eを備える。フィルタバンクモジュール202は、デ・スクリーン・システム200内で最大の計算を要求する。
【0016】
デ・スクリーン・システムの目的は、入力ストリーム内に入ってくるハーフトーンスクリーンを検知し、選択的にこれらをフィルタして除去することである。この主たる目的は、入力画像により表されるページ上の線画における目的物の鮮明な縁を維持しながらも、ハーフトーンスクリーンをフィルタして除去することである。同時に、デ・スクリーン・システムは、テキスト及び線画グラフィックの質を大幅に落とさないように、鮮明な縁の定義付けによりテキスト又は線画の物体を任意に強調することができる。これらの2つの工程(フィルタリング及び強調)は、緻密に、しかし独立して制御される。
【0017】
デ・スクリーン方法の第1ステップは、元の信号の一組のぼかされた(即ち低域の)形態を準備することである。このデ・スクリーン(ハーフトーンを除去する)工程は、ピクセルごとに、フィルタされた出力を選択的にブレンドすることにより達成される。どの出力がブレンドされるべきであり、どれくらいブレンドされるべきであるかを判断するために制御論理が用いられ、したがって、1つのピクセルから次のピクセルに、可変のブレンド能力(又は同義語「瞬時周波数制御」)が与えられる。
【0018】
典型的には、いずれの時点においても2以下のフィルタ出力信号しかブレンドされないが、それらの出力を要求に応じて生成すること、即ち実際に必要なときに生成することは容易ではない。その理由は、各々の後続するピクセルが異なる対のフィルタ出力信号のブレンドを要求することがあり、これは、関連する大きなコンテクストのフィルタリングのために、生成するには長い時間がかかることになるからである。さらに、フィルタ出力信号(図2のフィルタ202a、202e、或いは202dのような)の幾つかは、常に、制御モジュール204における検知及び制御論理の一部としてデ・スクリーン分析のために必要とされる。従って、効率の理由のために、フィルタ出力信号の全てが、1つの統合モジュール、フィルタバンクモジュール202により同時に発生させられる。選択された特定のフィルタ形状(2次元で三角形でかつ分離可能な形状)が、前の(一回り小さい)フィルタからの1つのフィルタを実施することを可能にし、それによって計算の数が大幅に低減される。
【0019】
フィルタアレイB1は、202a、202b、202c、202d、202eという5つの同時で独立したフルカラーの三角形のフィルタを含み、これらはそれぞれ3×3、5×5、7×7、9×9、11×11のフィルタである(それぞれF_3、F_5、F_7、F_9、F_11と示され、その添え字は対応するフィルタの大きさを示す)。フィルタアレイB1の構成は図2に示されている通りである。フィルタアレイB1におけるフィルタは、所定の範囲内で生じる異なるハーフトーンスクリーンの削減を可能にするための異なる遮断周波数を有する低域フィルタである。フィルタアレイ内の最大フィルタの大きさは、除去されるべき最低のハーフトーンの周波数によって求められる。現在の設計は600dpi(ドット/インチ)走査までにアドレスすることを対象にしているため、その現在の寸法をはるかに超えて、最大フィルタの大きさを大幅に削減することは可能ではない。
【0020】
各フィルタへの入力信号は、フルカラー(L、a、b)のソース信号SRCである。1実施形態において、このソース信号SRCのクロマチャネル(a、b)は、高速走査方向においてのみ係数2によりサブサンプルすることができる。24ビットの入力信号SRCが、フィルタアレイB1の5つのフィルタ全てに送られる。フィルタは全て最高の入力データレートで作動しており、nをフィルタスパンとしたとき各々がBLR_nと表示が付された独立したフルカラーのフィルタされた出力を生成する。
【0021】
各々のフィルタは、(L、a、b)のカラーコンポーネントの各々について、入力データを独立して処理する。各々のフィルタは、2成分の1次元フィルタに分離可能な2次元フィルタである。1実施形態において、成分1次元(1D)フィルタの各々が、整数の係数をもつ対称的な三角形の形状の応答特性を有する。フィルタの1次元の個別の応答特性の例が図3に示されている。
【0022】
各々のフィルタの出力は、8ビットの範囲にして正規化される。フィルタ202a(F_3フィルタ)のような幾つかのフィルタは、2の累乗である重み付けの総合計を有する。これらのフィルタは、算術桁送りとして単純に行うことができるため、正規化のステップにおいては除法を必要としない。例えば、F_3フィルタは、1+2+1=4という合計の重み付けを有し、この重み付けによる除法は、単純に2だけ右に算術桁送りすることで達成できる。
【0023】
フィルタの合計の重み付けが2の累乗にならないとき、計算集約式の除法は、分母を選択された2の累乗の数とした2の数の比による乗法を用いて、除法を近似することによってなお回避することができる。
【0024】
一例として、最小フィルタ、F_3の全体の2次元応答は、
となる。
【0025】
より大きなフィルタを同様に説明することができる。これらのフィルタは、分離可能であるため、互いに直交する2つの1次元ステップにおいて、該フィルタを実施することが最良である。より効率的な実施のために、より大きなフィルタは、該フィルタの各々についての結果を別々に計算するのではなく、より小さいフィルタと部分的な結果を共有することができる。
【0026】
フィルタ効率を高めるための1つの手法は、垂直的なコンテクストを増加させ、逐次的に多くのラインを処理することである。例えば、最大フィルタF_11は、単一のラインの出力を生成するために、11ラインの入力を必要とする(約9%の効率)。さらに、フィルタリング工程が次のラインにページを進める際には、新しいラインを取り出す間に、10行を再読み込みしなければならない。フィルタ効率は、より多くの入力ラインをまとめて同時に処理することにより改善される。例えば、入力のライン数が11から20に増加された場合には、フィルタは今度は8ラインの出力を発生させることができ、効率は40%=8/20まで上がる。しかしながら、より多くの入力ラインを格納するためのより大きな入力バッファは、より大きなパイプラインの遅延を生じる。実際には、所望のシステム費用に応じて、フィルタ効率及びデータ帯域幅とバファリングメモリの大きさとの間で満足な妥協点を見出すことができる。
【0027】
フィルタB2は、フィルタアレイB1における最大フィルタ202e(F_11フィルタ)の出力をさらにフィルタするために用いられる。フィルタB2の出力信号BLR_Aは、デ・スクリーン分析及び検知回路の幾つかの場所において参照信号として用いられる。この理由のために、それが安定しており、かつできる限りノイズのない信号であらねばならない。
【0028】
フィルタB2は、前述のフィルタアレイB1において実施された最大フィルタと同一のF_11フィルタを含む。フィルタB2をフィルタ202eとカスケードすることによって、全体のフィルタリング効果は、22×22フィルタによるフィルタリングと等価となる。
【0029】
後(図8)で説明するように、信号BLR_Aは、ブレンドモジュールにおいて、ブレンドするためではなく、ドットを鮮明にするためだけに用いられる。
【0030】
デ・スクリーン周波数の範囲は、必要に応じてフィルタアレイB1内のフィルタの大きさ又はフィルタ数を変更することによって調節することができる。
【0031】
制御モジュール204は、低解像度のコントラストモジュールB3と、フィルタB4と、ハーフトーン推定モジュールB6と、ピクセル制御モジュールB7とを含む。
【0032】
低周波数のコントラストモジュールB3は、フィルタアレイB1の最もフィルタされた出力のコントラスト量を測定する。それは最大フィルタ202e(F_11フィルタ)からフルカラーのフィルタされた信号を入力として受信する。入力信号は24ビット(L、a、b)の信号であり、ここで(a、b)は高速走査方向に係数2によりサブサンプルすることができる。コントラストモジュールB3は、出力の8ビットの範囲に嵌るように正規化されたモノクロ出力(単一チャネル)を生成する。コントラストモジュールB3は、所要の現在のピクセル上に中心を置く、カラーコンポーネントにつき1つの、3つの5×5ウィンドウを利用する。
【0033】
コントラストモジュールB3の作動は次の通りである。各々のピクセル位置について、5×5ウィンドウのコンテンツの最小値及び最大値が探索される。この探索は各々のカラーコンポーネントについて独立して行われる。
【0034】
組み合わされたコントラスト値は、各々のカラーコンポーネントからの自乗された量の合計と定義され、即ち、
ΔL=Lmax−Lmin (2)
Δa=amax−amin (3)
Δb=bmax−bmin (4)
となり、ここで(Lmax,Lmin)、(amax,amin)及び(bmax,bmin)は、それぞれのカラーコンポーネントの5×5ウィンドウ内で見出された独立した最小値及び最大値であり、出力値は次式のように定義される。
Δ=(ΔL2+Δa2+Δb2)/C (5)
ここで、Cは8ビットの範囲に嵌るように出力を縮小するための正規化定数である。Cの値は設計パラメータのまま残る2の累乗の数である。2の累乗の数としてCの値を指定することによって、要求された除法は、単純な右への算術桁送りとして実施することができる。Δ値が過度に大きくなる場合に備え、付加的な論理を用いて、8ビットの範囲に結果の値を制限する。
【0035】
出力のコントラスト値は、統計的な分散に類似した特性を有する自乗の合計値である。この出力のコントラスト値は、5×5ウィンドウ内の最大の自乗されたコントラストを測定する。このウィンドウ内に同じ最大値又は最小値をもった2つ以上のピクセルがあるとしても問題はなく、コントラストは同じままとなる。同様に、あるカラーコンポーネントがウィンドウにわたって一定である場合には、最大値は最小値と同一であり、コントラスト量はゼロとなる。
【0036】
幾つかの状況において、特にあまりノイズを発しない高品質のスキャナの場合には、低解像度のコントラスト出力を発生させるには、幾分少なくフィルタリングされた形態の入力信号を用いるので十分であろう。これらの場合には、フィルタバンクB1のF_11フィルタの代わりに、より小さいF_9フィルタの出力を選択するという特別な選択肢が存在する。この選択肢は図2の点線として示される。
【0037】
低解像度のコントラストフィルタB4を用いて、低解像度のコントラストモジュールB3から出力された低解像度のコントラスト値上に、さらにフィルタリングを適用する。安定した信号のためには大きな度合いのフィルタリングが必要であるため、大きなフィルタF_11を用いてコントラストフィルタB4を実装する。
【0038】
コントラストフィルタB4は、低解像度コントラストモジュールB3から8ビットの出力を入力として受信する。このコントラストフィルタB4は、信号CLOとして示される、フィルタリングされかつ8ビットの正規化された出力を生成する。正規化処理の一部としての除法を回避するためには、2つの大数の比による非正規化された出力の乗法としてこの演算を近似することで十分であり、ここでその分母は整数の2の累乗(単純な算術桁送りとして実施される)である。
【0039】
本実施形態において、コントラストフィルタB4が、(B1及びB2におけるフルカラーのフィルタではなく)単一の8ビットのカラーコンポーネント上でしか作動しないということを除いては、他の点ではフィルタアレイB1及びB2において用いられるF_11フィルタと同一であることに注目されたい。
【0040】
ハーフトーン推定モジュールは、所要の現在のピクセルを取り囲む小さな領域における周波数及びハーフトーン重み付けを測定するために用いられる。ハーフトーン推定モジュールへの入力は、ソース信号SRC及びフィルタアレイB1からの最小フィルタ出力BLR_3である。これら両方の入力がフルカラー(L、a、b)信号である。
【0041】
ハーフトーン推定モジュールは、それぞれが推定周波数及びハーフトーン重み付けを表す2つのモノクロ(単一チャネル)出力信号、FRQ及びHTWを生成する。これらの各々の信号は、8ビット表現で表される。HTWは、ハーフトーンとなっている領域における信頼度を表す。HTWが小さい(低信頼度)場合には、能動的なセグメント化は停止されて、一つ一つのハーフトーンドットの持上げを防ぐ。
【0042】
図4はハーフトーン推定モジュールB6の実施形態のブロック図である。
【0043】
図4に示すように、ハーフトーン推定モジュールの実施形態は、同時に作動している2つの別々の周波数検知チャネルを備え、その出力は最終段階で互いに組み合わせられて、ハーフトーン重み付けを発生させる。各周波数チャネルは、最小・最大テクスチャ検知器を備え、その後にカスケードされた平均化フィルタが続く。ほとんどの平均化フィルタは、さらに、データを同時に係数2によりサブサンプルするため、(すなわち、1つおきのフィルタされた値しか生成しない)ピークの帯域幅は大いに低減される。最終段階においてのみ、データが元の解像度にアップサンプルして戻される。
【0044】
図4の表記は、種々のブロックを、点線により接続された適合する対として描くことにより2つの周波数チャネルの間の類似性を強調することを意図している(実際には接続していない)。
【0045】
適合するブロックの対は、元の周波数チャネルについては頭文字C、及びぼかされた周波数チャネルについては頭文字Dという、同じブロックの数字が与えられている。したがって、適合する対は(Cn、Dn)と指定され、ここでn=[2,...,9]である。
【0046】
種々のブロック名に用いられた表記は次の通り、最初の数字(下線が引かれている)は用いられたウィンドウの大きさを示し、スラッシュに続く2つ目の数字は各方向のブロック内で行われたサブサンプルの量を示す。従って、例えば、
B_3/2と示されるフィルタは、3×3ウィンドウの大きさを有するぼかしのあるフィルタ(即ち低域フィルタ)Bを示し、その出力は両方の方向に係数2によりサブサンプルされる(即ち1つの出力だけが全ての2×2=4の入力ピクセルごとに送られる)。
【0047】
下記はハーフトーン推定モジュール内に含まれる種々のブロックのより詳細な説明を提供するものである。
【0048】
サブサンプリングユニットD1は、1つおきの入力ピクセル及びラインを省くことによってデータレートを4分の1に削減している。サブサンプリングは、ぼかされた周波数のチャネルDにおいてのみ必要とされる。最大解像度の周波数のチャネルCには、何のサブサンプリングも必要とされない。ユニットD1への入力は、フィルタアレイB1の最小フィルタからのフルカラー(L、a、b)の出力信号BLR_3である。ユニットD1の出力は、フルカラー(L、a、b)の信号である。ユニットD1への入力信号はフィルタされたため、サブサンプリングはエイリアシングアーチファクトの原因とならない。
【0049】
2つの同一の最小・最大検知モジュールC2、D2が、入力信号のピークと谷とを検知するために用いられる。単位面積ごとのピークと谷との数を計算することにより、局部的な周波数の値が得られる。
【0050】
2つの最小・最大検知ユニットの各々が、フルカラー(L、a、b)の信号を入力として受信する。各々のユニットは、3つの3×3ウィンドウを利用して、カラーコンポーネントの1つの中心ピクセルが、後述される論理に従って、その8つの隣接するものに対して、いつ極値(ピーク又は谷のいずれか)になるかを示す。
【0051】
各々のカラーコンポーネントは、自身の3×3ウィンドウ内で独立して調査される。各々の最小・最大検知ユニットからの出力は、極値状態にあるカラーコンポーネントの総数を示す2ビットの信号である。この数はゼロ(極値にはカラーコンポーネントはなかった)から3(全てのカラーコンポーネントが極値にある)まで変化することができる。1つ又は2つのカラーコンポーネントが極値にある場合には、どちらのコンポーネントが極値にあるかに関して区別はされず、極値にあるコンポーネントの総数だけが出力される。
【0052】
図5は、最小・最大(テクスチャ)検知構造を示す。各々のカラーコンポーネントについて、中心のピクセル(所要の現在のピクセル)を取り囲む8つのピクセルの外輪が最初に分析される。8つの外側のピクセルは、さらに二組の4つのピクセルに分割され、その各々は図5に示される。外輪を二組に仕切ることは、直線セグメントをハーフトーンとして検知するにおいて擬似警報の可能性を減らすために有益である(最も一般的に遭遇するハーフトーンは、典型的に、クラスタドット又はラインスクリーンとして分類されるため)。
【0053】
この構造パターンの新規な特徴は、区別できる二組のピクセルが、該構造パターンを交差する線分のいずれについても、各々の該二組のピクセルが該線分の一方の側だけにあるようなことがないように配置されることである。
【0054】
各々の組について、ピクセル値を該組の要素の中で比較して、独立して該各々の組における最小値及び最大値を求める。
Amax=組Aに属する全て(i、j)にわたった最大値(Aij) (6)
Amin=組Aに属する全て(i、j)にわたった最小値(Aij) (7)
Bmax=組Bに属する全て(i、j)にわたった最大値(Bij) (8)
Bmin=組Bに属する全て(i、j)にわたった最小値(Bij) (9)
次に、全体の外輪のコントラストが上記の値から計算される。
Δring=最大値(Amax,Bmax)−最小値(Amin,Bmin) (10)
【0055】
次に、 ringの値を試験して、外輪についていくらかのコントラストがあるかどうかを確認する。中心ピクセル値に関係なく、Δringの値が前もって定められた小さいしきい値T2より小さいか又は等しい場合には、出力はゼロ(極値点ではない)に設定される。
(Δring≦T2)の場合、「0」を返す。 (11)
これに対して、(外輪コントラスト>T2によって示されるように)外輪において十分なアクティブのものがある場合には、次に、2つの試験を行い、中心ピクセル値が外輪値に対して極値にあるかどうかを確認する。中心ピクセル値Xがいずれの組の最大ピクセル値よりも(大幅に)大きい場合には、それはピークにあると定義される。
ここでSは、コントラストスケールパラメータCによって表された外輪のコントラストである。
S=Δring/C (13)
【0056】
1つの実施形態において、コントラストスケールパラメータCは、8と同等の数値に設定されている。スケールパラメータCの実効値は、入力時での信号のノイズレベルの関数である。最小・最大検知ユニットの一般的なパラメータとしてCの値を維持することが望ましい。Cの値を2の累乗の数に限定し、算術桁送りとして実施して、ピクセルごとの除法を遂行する必要性を省くことができる。
【0057】
同様に、中心ピクセル値Xが、組A又は組Bのいずれかからの最小ピクセル値よりも(著しく)小さい場合には、これは谷にあると定義される。
【0058】
方程式(12)及び(14)は、3×3検知ウィンドウからの出力が1に設定されている2つの条件を定義するが、他の全ての場合、出力は0に設定されている。
【0059】
第2の実施形態において、中心ピクセル値Xがいずれの組の最大ピクセル値よりも(大幅に)大きい場合には、これはピークにあると定義される。
ここでNTHは次式のように定義されるノイズのしきい値である。
NTH=NoiseBias+(NoiseFactor*X)/256
ここで、NoiseBias及びNoiseFactorは調整(tuning)パラメータである。
【0060】
同様に、中心ピクセル値Xは、組A又はBのいずれかからの最小ピクセル値よりも(大幅に)小さい場合には、これは谷にあると定義される。
【0061】
方程式(12A)及び(14A)は、3×3検知ウィンドウからの出力が1に設定されている2つの条件を定義するが、他の全ての場合、出力は0に設定されている。この第2の実施形態においては、全体の外輪のコントラストを計算する必要がないことに注目されたい。
【0062】
最後に、上述の通り、各々のカラーコンポーネントが、自身の別々の3×3ウィンドウを通して独立して処理される。次に、カラーコンポーネントの3つのバイナリの出力が合計されて、最小・最大検知モジュールの最終の2ビット出力を形成する。
【0063】
2つの最小・最大検知出力C2及びD2が、カスケードフィルタチェーンC3ないしC6及びD3ないしD6のそれぞれに送られる。第1フィルタリングユニットC3及びD3は、2つのチェーン間で異なるが、それ以外は、後続するユニットのC4ないしC6及びD4ないしD6は全て同一である。1つの実施形態において、全てのフィルタリングユニットは、図3に示されるものと同様の形状の、対称的な、三角形の分離可能なフィルタである。
【0064】
第1フィルタユニットC3は、2ビットの出力を高解像度の最小・最大検知ユニットC2から受信する。この入力は、F_7/4フィルタを通してフィルタされ、該フィルタは、1つの実施形態においては、先述の通り7×7の対称的な、三角形の分離可能なフィルタである。このフィルタ形状は、図3に示されるフィルタF_7の形状と類似している。
【0065】
フィルタF_7/4は、出力が/4の表記によって示されるように、両方の方向において係数4によりサブサンプルされる点でフィルタF_7と異なる。これはフィルタF_7/4が、4つごとの入力ピクセル及び4つごとのラインについて、1つの出力ピクセルしか生成せず、したがって、データ帯域幅を効率的に16分の1に削減することを意味する。
【0066】
フィルタバンク内のフィルタとの他の違いは、異なる正規化係数が用いられることである。第1フィルタリングユニットC3への入力が2ビット(フィルタバンク内のように8ビット入力ではなく)に制限されているため、フィルタの出力は異なる2の累乗の数(例えば、2)により結果をスケールすることによって正規化される。このスケール値用累乗の数は設計パラメータとして残る。しかしながら、最初の正規化の後に、この結果は8ビットの範囲に嵌るようにスケールされ、後続するフィルタリングは、この地点から先では8ビット表現のシステムを利用することになる。
【0067】
第2チェーンの先頭のフィルタユニットD3は、2つの態様においてC3と異なる。第一に、F_5/2フィルタは、各々の方向に、入力を(4ではなく)係数2によりサブサンプルしているだけである。これは、このフィルタが1つおきの入力ピクセル及び1つおきのラインについて、1つの出力ピクセルしか生成せず、それによってデータ帯域幅を効率的に4分の1に削減していることを意味する。サブサンプルする係数がより小さいため、フィルタスパンはその結果として、7(C3について)から5(D3について)に削減することができる。1つの実施形態において、F_5/2フィルタについての正規化係数が29と求められた。2つの先頭のフィルタユニットC3及びD3からの(今度は8ビットの幅の)出力が、両方の寸法において4によりサブサンプルされた、即ち元の入力帯域幅の1/16である同じ解像度となることに注目されたい。これは上位チェーンにおけるC3ユニットF_7/4フィルタが4ごとにデータをサブサンプルし、下位チェーンにおけるSS/2及びF_5/2ユニットD3の組み合わせがC3の出力レートに適合する全体の出力レートをもたらすためである。
【0068】
フィルタリングユニットC3及びD3からの2つの出力は、3つの付加的な同一のユニットC4ないしC6及びD4ないしD6のそれぞれを通して、さらにフィルタされる。6つのフィルタリングユニットの各々が、その入力信号のそれぞれを、両方の方向において、さらにデータを係数2によりサブサンプルするF_32フィルタ(係数は1−2−1となる)によりフィルタする。これらのフィルタの各々が1+2+1=4という合計した重み付けを有し、このようにして、正規化の除法を右方向に2だけ算術桁送りに置き換えることにより、実施を単純化することができるということに注目されたい。
【0069】
フィルタリングユニットの各々がさらに係数2によりそれぞれの入力信号をサブサンプルしているため、C6及びD6のフィルタユニットのそれぞれの出力時での信号は、事実上、各方向において、係数32によりサブサンプルされる(即ち帯域幅は1024分の1に削減される)。
【0070】
次の2つのフィルタユニットC7及びD7は、Fz_5フィルタとして示される特別なフィルタユニットである。このzの添え字は、合計した正規化の重み付けからあらゆるゼロの項も削除するフィルタを示す。一般的なFz_nフィルタの方程式は、次の通りである。
ここで、aijは2次元の入力値であり、wijは2次元のフィルタ係数であり、δ(aij)は次のように定義された関数である。
aij≠0の場合、δ(aij)=1、それ以外はδ(aij)=0 (16)
【0071】
方程式(15)から分るように、標準型のフィルタとの違いは、合計の重み付けがもはや単なる既知の正規化定数ではないという点である。ゼロの値を有する入ってくるピクセルの数は、前もって知られていないため、重み付けについての継続的なアキュムレータが維持されなければならない。フィルタループが作動しているのと同時に、アキュムレータのコンテンツは、対応する入力値がゼロでない場合には、現在のフィルタ係数によって増加する。
【0072】
合計の重み付けは固定しておらず、前もって知られていないため、フィルタ出力の最終の正規化は合計重み付け値に依存する。しかしながら、可能性のある合計重み付け値について、多数の選択肢のある所定の乗算表を用いることにより、方程式(15)における除法を回避することが依然として可能である。
【0073】
特別なFz_5フィルタを用いる目的は、該フィルタがハーフトーン領域の縁に非常に接近している場合でも、信頼性のある周波数及びハーフトーン重み付けの推定を得るためである。
【0074】
2つのMX_5モジュールのC8及びD8が、5×5ウィンドウ内の最大値を探索し、該最大値を出力する。
【0075】
2つの補間モジュールC9及びD9の各々が、係数32により信号を補間し戻して(即ちアップサンプルして)、該信号を元の解像度に戻す。各々の補間ユニットは、双一次補間を実行しており、本質的に各々の4つのオリジナルのピクセルについて32*32のピクセルを発生させる。双一次補間についてのこのステップの大きさは、オリジナルピクセルグリッドの1/32である。
【0076】
ハーフトーン重み付けモジュールD10は、FRQ及びFRQ_Bと示される2つの補間ユニットの出力を入力として受信する。ハーフトーン重み付けモジュールD10は、次のように各入力からの量を合算する。
HTW=HTWH+HTWL (17)
ここで、
FRQ>THの場合、HTWH=(FRQ−TH)*SFHであり、それ以外は0である。 (18)
FRQ_B>TLの場合、HTWl=(FRQ_B−TL)*SFLであり、それ以外は0である。 (19)
ここで、TH及びTLは、2つの所定のしきい値であり、SFH及びSFLは、元の(高い)周波数FRQとフィルタされた(低い)周波数FRQ_Bについての2つ所定の倍率である。
【0077】
付加的な論理は、HTWの値が[0..255]の許容8ビット範囲を決して越えないように制限することを確実にする。
【0078】
図6は方程式(17)、(18)、(19)及びHTWの値を許容範囲までに制限する付加的な論理の省略された結果を示す図である。「LA」として示される領域は、線画領域を表す。図6に示されるように、1つの特定のカラースクリーンのパターンは、その周波数が高、中、低に変化するにつれて、HFHTからMFHTを通りLFHTまでとして示される位置に変化することができる。2D描画上の場所により示される曲線が凸状であるため、FRQ又はFRQ_Bのいずれかだけを観察することによりスクリーンの周波数を識別することは可能ではない。
【0079】
図2を参照すると、ピクセル制御モジュールB7は、フィルタB2からのスーパーブラー信号BLR_Aと、フィルタB4からのコントラスト値CLOと、ハーフトーン推定モジュールB6からの周波数FRQ及びハーフトーン重み付けHTW値とを入力として受信する。これらのCLO、FRQ及びHTWは、全て8ビットの数であり、スーパーブラー信号BLR_Aだけがフルカラー(L、a、b)信号である。
【0080】
ピクセル制御モジュールB7は、ピクセルごとに、フィルタアレイB1のフィルタされた出力のいずれかの対がブレンドモジュール206によりブレンドされるか、及びそのブレンド比に関して、即時決定を生成する。この決定は、実行のために、制御信号BNKにより、ブレンドモジュール206に伝達される。1つの実施形態において、BNKの出力は8ビットの信号であり、その最上位の3つのビットは、フィルタバンク202のどの出力がブレンドのために選択されるのかを示し、残りの5つの最下位ビットは、この選択されたフィルタ出力及び連続する(一回り大きなフィルタ)出力に適用するするためのブレンド比を示す。重要部分のビットの数は、所望のブレンド精度に基づいて選択される。実際のブレンド工程は、フルカラーの一次補間を用いてブレンドモジュール206内で実施される。
【0081】
さらに、ピクセル制御モジュールB7はまた、ピクセルのニュートラルすなわち中性(信号NTLによって表わされる)及び縁の鮮明さ(信号SHRPによって表わされる)に関して付加的な強調制御を発生させる。8ビットの信号NTL及びSHRPは、さらに、ブレンドモジュール206に伝達され、かつ該モジュール内で実行される。
【0082】
図7は1つの実施形態において実施される制御モジュール内に含まれたピクセル制御モジュールB7のブロック図である。
【0083】
ピクセル制御モジュールB7は、3つのプログラム可能な区分的線形関数(piecewise linear function)を利用してその作動を制御する。これらの関数は、SHRP(FRQ)と、KIL(CLO)と、BNK(FRQ)とを含む。一般に、区分的線形関数は、8ビットの入力を8ビットの出力にマップし、全256エントリのルックアップ表を用いて実施することができる。しかしながら、これらの関数の形状は、ややなだらかであるため、これらの関数を小さい数の区分的線形セグメントを用いて均等に近似することができる。1実施形態において、これらの関数を区分的線形セグメントとして実施し、そのコンテンツは(実験目的のため、及びシステムを特定のスキャナ装置に同調させるために)、終点を周りに移動させることにより調整することができる。別の実施において、単純にするために、関数は一般的なルックアップ表を用いて実施される。
【0084】
図7から分るように、8ビットの出力信号SHRPは、8ビットの入力信号FRQを区分的線形関数ブロック702を通過させることにより発生させられる。FRQの信号は、さらに、区分的線形関数ブロック706への入力として用いられて、予備の8ビットの信号bnkを発生させる。8ビットのCLOの入力は、区分的線形関数ブロック704によって8ビットの信号のSmoothにマップされる。
【0085】
中間のbnkの信号は、乗算ユニット708によって係数2を乗じられる。次に、線形補間ユニットを用いて、ユニット708からの2倍になったbnk出力を元の信号bnkとブレンドする。ブレンド量は、区分的線形関数ブロック704によって生成された制御信号Smoothにより求められる。ユニット708及び710の目的は、コントラストが高い場合には、フィルタの大きさ(bnk値によって示される)を小さくすることであり、コントラストが低い(なめらかな)場合には、フィルタの大きさを2倍まで大きくすることである。次に、この8ビットのブレンドされた出力は、乗算ユニット712において8ビットの入力信号HTWと掛け合わされ、結果としてもたらされた信号が8ビットの範囲内に嵌るように正規化されて、出力BNKを形成する。図6に示すように、低いHTWは線画領域を含意する。これに対して、高いHTW値は、ハーフトーンが起こり得ることを示す。
【0086】
中性(ニュートラル)論理ブロック714は、スーパーブラー信号BLR_A及びハーフトーン重み付け信号HTWを受信する。図7における中性論理ブロック714の関数は次の通りである。まず、スーパーブラー信号BLR_Aのクロマ自乗値が合算されて、信号CSQを形成する。
【0087】
このCSQ信号を、まず、しきい値TCSQと比較して、大きなクロマコンポーネントを有しているかどうかを判断する。
(CSQ>TCSQ)の場合、NTL=0 (21)
(CSQ≦TCSQ)の場合、信号は低クロマを有し、次の検討が行われる。
[(CSQ*SFCSQ+HTW)<TNTL]の場合、NTL=1であり、それ以外はNTL=0である。 (22)
ここで、SFCSQは、所定の倍率であり、TNTLは所定の一定のパラメータである。方程式(22)の背後にある基本原理は、所定のピクセルの中性(ニュートラル)がさらにハーフトーン重み付けHTWによって影響されるということである。小さいHTW値(図6におけるしきい値TH及びTLにわたる低い強度)については、より大きな量のクロマの自乗されたCSQを、現在のピクセルが非中性と示される前に許容することができ、そして逆の場合も同様である。
【0088】
ブレンドモジュール206は、フィルタアレイB1からの2つの連続的なフィルタ出力を選択し、これら2つを均等にブレンドして、ピクセル制御モジュールB7から受信した制御信号BNKに従って、デ・スクリーンされた出力を生成する。
【0089】
先述のように、8ビットのBNK信号のフォーマットは、1つの実施形態において、8ビットのBNK信号の3つの最上位ビットが正しいフィルタ出力を選択し、残りの5つの最下位ビットを用いて、この選択されたフィルタ出力及び連続した(一回り大きい)フィルタ出力に適用されるべきブレンド量を求めるようなものである。
【0090】
図8は、1つの実施形態800において実施されるブレンドモジュールのブロック図である。実施形態800は、2つの選択されたフィルタバンク出力を互いにブレンドするためのフルカラーの線形補間ユニット810と、画像を鮮明にすることによりブレンドされた出力をさらに強調するためのアンシャープマスクフィルタ820と、デ・スクリーンされた出力信号の中性を制御するためのクロマ制御ユニット830とを含む。
【0091】
線形補間ユニット810は、フィルタアレイB1からの5つのフルカラーの出力、即ちBLR_3からBLR_11、並びに元のフルカラーのソース入力SRCを入力として受信する。任意の所定時間で、これらの入力の2つだけがブレンドするために用いられるが、用いられた特定の対は、ピクセル制御モジュールB7からのBNKの入力に基づいて、即時に切り替えることができる。6つの入力のスタックは、ブレンドモジュール206が完全にフィルタリングされた範囲において、即ち、フィルタされていないソースSRCから、フィルタアレイB1の最も低域のフィルタされた信号まで、滑らかに変化する出力を発生させることを可能にすることに注目されたい。
【0092】
ブレンドのための方程式は、
出力値=BLR_n*α+BLR_(n+1)*(1−α) (23)
となり、ここで、nはBNKの3つの最上位ビットの値であり、αはBNKの残りの5つの最下位ビットによって表されたブレンド用の割合の値である。n=0は、ソース信号SRCをBLR_0として選択するように定義されることに注目されたい。この補間は、3つのカラーコンポーネントにわたって独立して実行された、(L、a、b)にわたるフルカラーの補間である。
【0093】
次に、線形補間ユニット810からのブレンドされた出力が、アンシャープマスクフィルタ820を通過させられる。アンシャープマスクフィルタ820は、さらに、画像を鮮明にすることによってブレンドされた出力を強調する。鮮明化の量は、ピクセル制御モジュールB7から送られた8ビットのSHRP信号によって制御される。
【0094】
アンマスクシャープフィルタ820の作動は、加算器822により、ブレンドされた出力からソース入力(例えば、スーパーブラー信号BLR_A)の低周波数バージョンを差し引くことによって達成される。次に、その差が、乗算ユニット824により、SHRP信号によって求められたある係数によって表され、次いで、加算器826により、ブレンドされた出力に戻して加えられる。
【0095】
アンマスクシャープフィルタ820は、低周波数のコンテンツのいくらかの部分を差し引くため、その差(即ち加算器822の出力)は、高周波数のコンテンツをより多く含む。高周波数コンテンツの、より多くのもの(即ち、824の出力)を、元の出力に戻して加えることにより、正味の結果は画像の仕切りを強調し、かつ鮮明にすることになる。
【0096】
さらに、ブレンドモジュール800は、クロマコンポーネント(a、b)を直接制御することによって、デ・スクリーンされた出力信号の中性を制御するための選択肢を提供するクロマ制御ユニット830を備える。ピクセルが中性であると判断されるとき、出力DSCのクロマコンポーネントは、出力のクロマ値をa=b=128(クロマ値128は起点に対応する)に設定することによって強制的にゼロにすることができる。同様に、ピクセルが非中性であると判断されるときには、出力DSCのクロマコンポーネントは、出力のクロマ値をa=b=129(クロマ値129は+1に対応する)に設定することによって強制的にゼロから離れさせることができる。中性のための制御は、先述のNTL信号により、ピクセル制御モジュールB7から送られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシステムについてのブロック図である。
【図2】本発明のシステムについての1つの実施形態を示す図である。
【図3】1つの実施形態におけるフィルタバンク内の種々のフィルタの1次元フィルタの応答特性を示す図である。
【図4】1つの実施形態における制御モジュール内に含まれたハーフトーン推定モジュールの例示的な構造を示す構成図である。
【図5】図4のハーフトーン推定モジュール内に含まれた最小・最大検知モジュールによって用いらた最小・最大検知方式を示す図である。
【図6】ハーフトーン推定モジュール内に含まれたハーフトーン重み付けモジュールを実施する方程式を示す図である。
【図7】1つの実施形態において実施された制御モジュール内に含まれたピクセル制御モジュールのブロック図である。
【図8】1つの実施形態において実施されたブレンドモジュールのブロック図である。
【符号の説明】
101 入力信号
102 フィルタバンク
103 フィルタ出力信号
104 制御モジュール
106 ブレンドモジュール
111 デ・スクリーンされた信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、画像処理のための方法及びシステムに関し、より具体的には、デジタル走査されたドキュメント(文書)をデ・スクリーンするための方法及びシステムに関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
銀塩写真を除くほとんど全ての印刷物は、ハーフトーンスクリーンを用いて印刷される。これらのハーフトーンスクリーンは、従来から印刷装置のために最適化されており、これらが元の走査画像から適切に除去されない場合には、かなりのハーフトーン干渉(広い領域にわたる可視ビート)及び可視モアレパターンを招く可能性がある。テキスト及び線画の質を落とすことなく、このようなスクリーンを首尾よく除去することは、高品質のドキュメント走査及びドキュメントのセグメント化並びに圧縮に対する重要なキーである。
【0003】
【課題を解決するための手段】
本願は、画像信号をデ・スクリーンするための方法及びシステムを開示する。本願のこのシステムは、フィルタのバンク(列)と、制御モジュールと、ブレンドモジュールとを含む。フィルタバンクは、画像信号をフィルタし、一組のフィルタ出力信号を生成する。制御モジュールは、前記画像信号と幾つかのフィルタ出力信号とに基づいた少なくとも1つの制御信号を生成する。ブレンドモジュールは、制御信号に従ってフィルタ出力信号を動的にブレンドして、デ・スクリーン(ハーフトーンスクリーン等のスクリーンが除去されることをいう。実際にはデジタル的に付加されたハーフトーンスクリーン等のスクリーンがかかったデジタル画像データからそのスクリーンをデジタル的に除去する)された出力信号を生成する。
【0004】
【発明の実施の形態】
本発明では、潜在的なハーフトーン干渉及び好ましくないモアレパターンが排除されたか又は大幅に低減される、デジタル走査されたドキュメントをデ・スクリーンするための新しい方法及びシステムが説明される。この方法は、フィルタバンク(列)を用いて、複数の異なるハーフトーンスクリーンの周波数をフィルタ処理して除去する。1つの実施形態において、フィルタバンクのフィルタは、ハードウェアにおける実施が容易でかつ効率的であるように、分離可能なピラミッド型(対称三角形状)の応答特性を有する2次元フィルタである。そのフィルタバンクの出力は、ピクセルごとに動的に互いにブレンドされて、デ・スクリーン(スクリーン除去)された出力を生成する。1つの実施形態において、この方法は、異なる解像度における2つのカラーコントラストのウィンドウ、並びに、周波数及びハーフトーン重み付けを利用して、テキスト及び線画の縁を保存しながら、慎重にスクリーンをフィルタして除去する。この方法は、さらに、縁を鮮明(シャープ)にすることによりテキスト及び線画の仕切りを強調し、中性(ニュートラル)の(すなわち無色の)ピクセルを検知する能力を有する。
【0005】
本発明のこの方法において、ぼかし(ブラーともいう:低域フィルタリングを用いる)及び鮮明化(シャープ)は、独立して制御される。鮮明化はぼかしの後に行われる。
【0006】
本発明の方法は、区分的線形制御関数及び種々のしきい値レジスタを用いることにより、完全にプログラム可能にすることができる。遮断周波数のデ・スクリーニング、ハーフトーンスクリーンの除去程度、及び縁の強調量の選択は、すべて、高品質出力に合わせて調整及び同調することができる。本発明はあらゆるドキュメント(文書)の走査機器に適用可能である。
【0007】
本発明の実施形態は、ソフトウェアで実現できることが実証され、また、優れた画質を広範囲のスクリーン周波数にわたって及び広範囲のタイポグラフィーの大きさにわたって供給できることが実証された。
【0008】
図1は、本発明のシステムについてのブロック図である。システム100は、複数のフィルタが配列されて成るフィルタバンク102と、制御モジュール104と、ブレンドモジュール106とを含む。
【0009】
フィルタバンク102は、入力信号101を受信して入力信号のフィルタ出力である、一組のフィルタ出力信号103を生成する。フィルタバンク102の各フィルタは、次第に大きくなるフィルタスパン(幅)を有する。1つの実施形態においては、所定の入力解像度について、最大フィルタの大きさが、デ・スクリーンされるべき最低周波数の逆数にほぼ正比例するように選択され、最小フィルタの大きさが、デ・スクリーンされるべき最高周波数の逆数にほぼ正比例するように選択される。
【0010】
制御モジュール104は、入力信号101及びフィルタ出力信号の幾つかを受信し、制御信号105を生成する。制御信号105は、ピクセルごとに、フィルタされたどの出力信号が互いにブレンドされるべきかということとそのブレンド比とを指示する。1つの実施形態において、制御モジュール104は、さらに、ピクセルの中性及び縁の鮮明さのそれぞれに関する強調制御をもたらす付加的な制御信号107、109を生成する。
【0011】
ブレンドモジュール106は、フィルタバンク101からフィルタ出力信号103を受信して、制御モジュール104から制御信号105、107、109を受信する。ブレンドモジュール106は、制御信号105に従って、フィルタ出力信号を選択してブレンドする。オプションとして、ブレンドモジュール106は、更に、縁の鮮明化(シャープ化)及び/又は中性(ニュートラル)処理を、制御信号107、109に従って、ブレンドされた信号に適用できる。ブレンドモジュール106が、デ・スクリーン(スクリーン除去)された信号111を出力する。
【0012】
制御モジュール104は、フィルタバンク102からの信号を、それらがブレンドモジュール106に与えられるのと同時に受信する必要はない。1つの実施形態において、フィルタバンク102からの信号は、該信号が必要とされるときに制御モジュール104に与えられる。
【0013】
図2は本発明のシステムについての1つの実施形態200を示す。システム200は、フィルタバンクモジュール202と、制御モジュール204と、ブレンドモジュール206とを備える。
【0014】
フィルタバンクモジュール202は、5つの並列フィルタと、この5つのフィルタの中の最大のもの(フィルタスパンに関して)と直列に接続された第6のフィルタとを備える。フィルタリング量を削減するために、第6のフィルタを、最大のフィルタの代わりに、5つのフィルタの中の2番目に大きいフィルタと直列に接続するという選択肢もある(図2に点線で示すように)。
【0015】
フィルタバンクモジュール202は、フィルタアレイB1と、フィルタアレイB1における大きなフィルタスパン(例えば、フィルタ202d又は202e)を有するフィルタの1つと直列にカスケードされたフィルタB2とを備える。フィルタアレイB1は、フィルタ202a、202b、202c、202d、202eを備える。フィルタバンクモジュール202は、デ・スクリーン・システム200内で最大の計算を要求する。
【0016】
デ・スクリーン・システムの目的は、入力ストリーム内に入ってくるハーフトーンスクリーンを検知し、選択的にこれらをフィルタして除去することである。この主たる目的は、入力画像により表されるページ上の線画における目的物の鮮明な縁を維持しながらも、ハーフトーンスクリーンをフィルタして除去することである。同時に、デ・スクリーン・システムは、テキスト及び線画グラフィックの質を大幅に落とさないように、鮮明な縁の定義付けによりテキスト又は線画の物体を任意に強調することができる。これらの2つの工程(フィルタリング及び強調)は、緻密に、しかし独立して制御される。
【0017】
デ・スクリーン方法の第1ステップは、元の信号の一組のぼかされた(即ち低域の)形態を準備することである。このデ・スクリーン(ハーフトーンを除去する)工程は、ピクセルごとに、フィルタされた出力を選択的にブレンドすることにより達成される。どの出力がブレンドされるべきであり、どれくらいブレンドされるべきであるかを判断するために制御論理が用いられ、したがって、1つのピクセルから次のピクセルに、可変のブレンド能力(又は同義語「瞬時周波数制御」)が与えられる。
【0018】
典型的には、いずれの時点においても2以下のフィルタ出力信号しかブレンドされないが、それらの出力を要求に応じて生成すること、即ち実際に必要なときに生成することは容易ではない。その理由は、各々の後続するピクセルが異なる対のフィルタ出力信号のブレンドを要求することがあり、これは、関連する大きなコンテクストのフィルタリングのために、生成するには長い時間がかかることになるからである。さらに、フィルタ出力信号(図2のフィルタ202a、202e、或いは202dのような)の幾つかは、常に、制御モジュール204における検知及び制御論理の一部としてデ・スクリーン分析のために必要とされる。従って、効率の理由のために、フィルタ出力信号の全てが、1つの統合モジュール、フィルタバンクモジュール202により同時に発生させられる。選択された特定のフィルタ形状(2次元で三角形でかつ分離可能な形状)が、前の(一回り小さい)フィルタからの1つのフィルタを実施することを可能にし、それによって計算の数が大幅に低減される。
【0019】
フィルタアレイB1は、202a、202b、202c、202d、202eという5つの同時で独立したフルカラーの三角形のフィルタを含み、これらはそれぞれ3×3、5×5、7×7、9×9、11×11のフィルタである(それぞれF_3、F_5、F_7、F_9、F_11と示され、その添え字は対応するフィルタの大きさを示す)。フィルタアレイB1の構成は図2に示されている通りである。フィルタアレイB1におけるフィルタは、所定の範囲内で生じる異なるハーフトーンスクリーンの削減を可能にするための異なる遮断周波数を有する低域フィルタである。フィルタアレイ内の最大フィルタの大きさは、除去されるべき最低のハーフトーンの周波数によって求められる。現在の設計は600dpi(ドット/インチ)走査までにアドレスすることを対象にしているため、その現在の寸法をはるかに超えて、最大フィルタの大きさを大幅に削減することは可能ではない。
【0020】
各フィルタへの入力信号は、フルカラー(L、a、b)のソース信号SRCである。1実施形態において、このソース信号SRCのクロマチャネル(a、b)は、高速走査方向においてのみ係数2によりサブサンプルすることができる。24ビットの入力信号SRCが、フィルタアレイB1の5つのフィルタ全てに送られる。フィルタは全て最高の入力データレートで作動しており、nをフィルタスパンとしたとき各々がBLR_nと表示が付された独立したフルカラーのフィルタされた出力を生成する。
【0021】
各々のフィルタは、(L、a、b)のカラーコンポーネントの各々について、入力データを独立して処理する。各々のフィルタは、2成分の1次元フィルタに分離可能な2次元フィルタである。1実施形態において、成分1次元(1D)フィルタの各々が、整数の係数をもつ対称的な三角形の形状の応答特性を有する。フィルタの1次元の個別の応答特性の例が図3に示されている。
【0022】
各々のフィルタの出力は、8ビットの範囲にして正規化される。フィルタ202a(F_3フィルタ)のような幾つかのフィルタは、2の累乗である重み付けの総合計を有する。これらのフィルタは、算術桁送りとして単純に行うことができるため、正規化のステップにおいては除法を必要としない。例えば、F_3フィルタは、1+2+1=4という合計の重み付けを有し、この重み付けによる除法は、単純に2だけ右に算術桁送りすることで達成できる。
【0023】
フィルタの合計の重み付けが2の累乗にならないとき、計算集約式の除法は、分母を選択された2の累乗の数とした2の数の比による乗法を用いて、除法を近似することによってなお回避することができる。
【0024】
一例として、最小フィルタ、F_3の全体の2次元応答は、
となる。
【0025】
より大きなフィルタを同様に説明することができる。これらのフィルタは、分離可能であるため、互いに直交する2つの1次元ステップにおいて、該フィルタを実施することが最良である。より効率的な実施のために、より大きなフィルタは、該フィルタの各々についての結果を別々に計算するのではなく、より小さいフィルタと部分的な結果を共有することができる。
【0026】
フィルタ効率を高めるための1つの手法は、垂直的なコンテクストを増加させ、逐次的に多くのラインを処理することである。例えば、最大フィルタF_11は、単一のラインの出力を生成するために、11ラインの入力を必要とする(約9%の効率)。さらに、フィルタリング工程が次のラインにページを進める際には、新しいラインを取り出す間に、10行を再読み込みしなければならない。フィルタ効率は、より多くの入力ラインをまとめて同時に処理することにより改善される。例えば、入力のライン数が11から20に増加された場合には、フィルタは今度は8ラインの出力を発生させることができ、効率は40%=8/20まで上がる。しかしながら、より多くの入力ラインを格納するためのより大きな入力バッファは、より大きなパイプラインの遅延を生じる。実際には、所望のシステム費用に応じて、フィルタ効率及びデータ帯域幅とバファリングメモリの大きさとの間で満足な妥協点を見出すことができる。
【0027】
フィルタB2は、フィルタアレイB1における最大フィルタ202e(F_11フィルタ)の出力をさらにフィルタするために用いられる。フィルタB2の出力信号BLR_Aは、デ・スクリーン分析及び検知回路の幾つかの場所において参照信号として用いられる。この理由のために、それが安定しており、かつできる限りノイズのない信号であらねばならない。
【0028】
フィルタB2は、前述のフィルタアレイB1において実施された最大フィルタと同一のF_11フィルタを含む。フィルタB2をフィルタ202eとカスケードすることによって、全体のフィルタリング効果は、22×22フィルタによるフィルタリングと等価となる。
【0029】
後(図8)で説明するように、信号BLR_Aは、ブレンドモジュールにおいて、ブレンドするためではなく、ドットを鮮明にするためだけに用いられる。
【0030】
デ・スクリーン周波数の範囲は、必要に応じてフィルタアレイB1内のフィルタの大きさ又はフィルタ数を変更することによって調節することができる。
【0031】
制御モジュール204は、低解像度のコントラストモジュールB3と、フィルタB4と、ハーフトーン推定モジュールB6と、ピクセル制御モジュールB7とを含む。
【0032】
低周波数のコントラストモジュールB3は、フィルタアレイB1の最もフィルタされた出力のコントラスト量を測定する。それは最大フィルタ202e(F_11フィルタ)からフルカラーのフィルタされた信号を入力として受信する。入力信号は24ビット(L、a、b)の信号であり、ここで(a、b)は高速走査方向に係数2によりサブサンプルすることができる。コントラストモジュールB3は、出力の8ビットの範囲に嵌るように正規化されたモノクロ出力(単一チャネル)を生成する。コントラストモジュールB3は、所要の現在のピクセル上に中心を置く、カラーコンポーネントにつき1つの、3つの5×5ウィンドウを利用する。
【0033】
コントラストモジュールB3の作動は次の通りである。各々のピクセル位置について、5×5ウィンドウのコンテンツの最小値及び最大値が探索される。この探索は各々のカラーコンポーネントについて独立して行われる。
【0034】
組み合わされたコントラスト値は、各々のカラーコンポーネントからの自乗された量の合計と定義され、即ち、
ΔL=Lmax−Lmin (2)
Δa=amax−amin (3)
Δb=bmax−bmin (4)
となり、ここで(Lmax,Lmin)、(amax,amin)及び(bmax,bmin)は、それぞれのカラーコンポーネントの5×5ウィンドウ内で見出された独立した最小値及び最大値であり、出力値は次式のように定義される。
Δ=(ΔL2+Δa2+Δb2)/C (5)
ここで、Cは8ビットの範囲に嵌るように出力を縮小するための正規化定数である。Cの値は設計パラメータのまま残る2の累乗の数である。2の累乗の数としてCの値を指定することによって、要求された除法は、単純な右への算術桁送りとして実施することができる。Δ値が過度に大きくなる場合に備え、付加的な論理を用いて、8ビットの範囲に結果の値を制限する。
【0035】
出力のコントラスト値は、統計的な分散に類似した特性を有する自乗の合計値である。この出力のコントラスト値は、5×5ウィンドウ内の最大の自乗されたコントラストを測定する。このウィンドウ内に同じ最大値又は最小値をもった2つ以上のピクセルがあるとしても問題はなく、コントラストは同じままとなる。同様に、あるカラーコンポーネントがウィンドウにわたって一定である場合には、最大値は最小値と同一であり、コントラスト量はゼロとなる。
【0036】
幾つかの状況において、特にあまりノイズを発しない高品質のスキャナの場合には、低解像度のコントラスト出力を発生させるには、幾分少なくフィルタリングされた形態の入力信号を用いるので十分であろう。これらの場合には、フィルタバンクB1のF_11フィルタの代わりに、より小さいF_9フィルタの出力を選択するという特別な選択肢が存在する。この選択肢は図2の点線として示される。
【0037】
低解像度のコントラストフィルタB4を用いて、低解像度のコントラストモジュールB3から出力された低解像度のコントラスト値上に、さらにフィルタリングを適用する。安定した信号のためには大きな度合いのフィルタリングが必要であるため、大きなフィルタF_11を用いてコントラストフィルタB4を実装する。
【0038】
コントラストフィルタB4は、低解像度コントラストモジュールB3から8ビットの出力を入力として受信する。このコントラストフィルタB4は、信号CLOとして示される、フィルタリングされかつ8ビットの正規化された出力を生成する。正規化処理の一部としての除法を回避するためには、2つの大数の比による非正規化された出力の乗法としてこの演算を近似することで十分であり、ここでその分母は整数の2の累乗(単純な算術桁送りとして実施される)である。
【0039】
本実施形態において、コントラストフィルタB4が、(B1及びB2におけるフルカラーのフィルタではなく)単一の8ビットのカラーコンポーネント上でしか作動しないということを除いては、他の点ではフィルタアレイB1及びB2において用いられるF_11フィルタと同一であることに注目されたい。
【0040】
ハーフトーン推定モジュールは、所要の現在のピクセルを取り囲む小さな領域における周波数及びハーフトーン重み付けを測定するために用いられる。ハーフトーン推定モジュールへの入力は、ソース信号SRC及びフィルタアレイB1からの最小フィルタ出力BLR_3である。これら両方の入力がフルカラー(L、a、b)信号である。
【0041】
ハーフトーン推定モジュールは、それぞれが推定周波数及びハーフトーン重み付けを表す2つのモノクロ(単一チャネル)出力信号、FRQ及びHTWを生成する。これらの各々の信号は、8ビット表現で表される。HTWは、ハーフトーンとなっている領域における信頼度を表す。HTWが小さい(低信頼度)場合には、能動的なセグメント化は停止されて、一つ一つのハーフトーンドットの持上げを防ぐ。
【0042】
図4はハーフトーン推定モジュールB6の実施形態のブロック図である。
【0043】
図4に示すように、ハーフトーン推定モジュールの実施形態は、同時に作動している2つの別々の周波数検知チャネルを備え、その出力は最終段階で互いに組み合わせられて、ハーフトーン重み付けを発生させる。各周波数チャネルは、最小・最大テクスチャ検知器を備え、その後にカスケードされた平均化フィルタが続く。ほとんどの平均化フィルタは、さらに、データを同時に係数2によりサブサンプルするため、(すなわち、1つおきのフィルタされた値しか生成しない)ピークの帯域幅は大いに低減される。最終段階においてのみ、データが元の解像度にアップサンプルして戻される。
【0044】
図4の表記は、種々のブロックを、点線により接続された適合する対として描くことにより2つの周波数チャネルの間の類似性を強調することを意図している(実際には接続していない)。
【0045】
適合するブロックの対は、元の周波数チャネルについては頭文字C、及びぼかされた周波数チャネルについては頭文字Dという、同じブロックの数字が与えられている。したがって、適合する対は(Cn、Dn)と指定され、ここでn=[2,...,9]である。
【0046】
種々のブロック名に用いられた表記は次の通り、最初の数字(下線が引かれている)は用いられたウィンドウの大きさを示し、スラッシュに続く2つ目の数字は各方向のブロック内で行われたサブサンプルの量を示す。従って、例えば、
B_3/2と示されるフィルタは、3×3ウィンドウの大きさを有するぼかしのあるフィルタ(即ち低域フィルタ)Bを示し、その出力は両方の方向に係数2によりサブサンプルされる(即ち1つの出力だけが全ての2×2=4の入力ピクセルごとに送られる)。
【0047】
下記はハーフトーン推定モジュール内に含まれる種々のブロックのより詳細な説明を提供するものである。
【0048】
サブサンプリングユニットD1は、1つおきの入力ピクセル及びラインを省くことによってデータレートを4分の1に削減している。サブサンプリングは、ぼかされた周波数のチャネルDにおいてのみ必要とされる。最大解像度の周波数のチャネルCには、何のサブサンプリングも必要とされない。ユニットD1への入力は、フィルタアレイB1の最小フィルタからのフルカラー(L、a、b)の出力信号BLR_3である。ユニットD1の出力は、フルカラー(L、a、b)の信号である。ユニットD1への入力信号はフィルタされたため、サブサンプリングはエイリアシングアーチファクトの原因とならない。
【0049】
2つの同一の最小・最大検知モジュールC2、D2が、入力信号のピークと谷とを検知するために用いられる。単位面積ごとのピークと谷との数を計算することにより、局部的な周波数の値が得られる。
【0050】
2つの最小・最大検知ユニットの各々が、フルカラー(L、a、b)の信号を入力として受信する。各々のユニットは、3つの3×3ウィンドウを利用して、カラーコンポーネントの1つの中心ピクセルが、後述される論理に従って、その8つの隣接するものに対して、いつ極値(ピーク又は谷のいずれか)になるかを示す。
【0051】
各々のカラーコンポーネントは、自身の3×3ウィンドウ内で独立して調査される。各々の最小・最大検知ユニットからの出力は、極値状態にあるカラーコンポーネントの総数を示す2ビットの信号である。この数はゼロ(極値にはカラーコンポーネントはなかった)から3(全てのカラーコンポーネントが極値にある)まで変化することができる。1つ又は2つのカラーコンポーネントが極値にある場合には、どちらのコンポーネントが極値にあるかに関して区別はされず、極値にあるコンポーネントの総数だけが出力される。
【0052】
図5は、最小・最大(テクスチャ)検知構造を示す。各々のカラーコンポーネントについて、中心のピクセル(所要の現在のピクセル)を取り囲む8つのピクセルの外輪が最初に分析される。8つの外側のピクセルは、さらに二組の4つのピクセルに分割され、その各々は図5に示される。外輪を二組に仕切ることは、直線セグメントをハーフトーンとして検知するにおいて擬似警報の可能性を減らすために有益である(最も一般的に遭遇するハーフトーンは、典型的に、クラスタドット又はラインスクリーンとして分類されるため)。
【0053】
この構造パターンの新規な特徴は、区別できる二組のピクセルが、該構造パターンを交差する線分のいずれについても、各々の該二組のピクセルが該線分の一方の側だけにあるようなことがないように配置されることである。
【0054】
各々の組について、ピクセル値を該組の要素の中で比較して、独立して該各々の組における最小値及び最大値を求める。
Amax=組Aに属する全て(i、j)にわたった最大値(Aij) (6)
Amin=組Aに属する全て(i、j)にわたった最小値(Aij) (7)
Bmax=組Bに属する全て(i、j)にわたった最大値(Bij) (8)
Bmin=組Bに属する全て(i、j)にわたった最小値(Bij) (9)
次に、全体の外輪のコントラストが上記の値から計算される。
Δring=最大値(Amax,Bmax)−最小値(Amin,Bmin) (10)
【0055】
次に、 ringの値を試験して、外輪についていくらかのコントラストがあるかどうかを確認する。中心ピクセル値に関係なく、Δringの値が前もって定められた小さいしきい値T2より小さいか又は等しい場合には、出力はゼロ(極値点ではない)に設定される。
(Δring≦T2)の場合、「0」を返す。 (11)
これに対して、(外輪コントラスト>T2によって示されるように)外輪において十分なアクティブのものがある場合には、次に、2つの試験を行い、中心ピクセル値が外輪値に対して極値にあるかどうかを確認する。中心ピクセル値Xがいずれの組の最大ピクセル値よりも(大幅に)大きい場合には、それはピークにあると定義される。
ここでSは、コントラストスケールパラメータCによって表された外輪のコントラストである。
S=Δring/C (13)
【0056】
1つの実施形態において、コントラストスケールパラメータCは、8と同等の数値に設定されている。スケールパラメータCの実効値は、入力時での信号のノイズレベルの関数である。最小・最大検知ユニットの一般的なパラメータとしてCの値を維持することが望ましい。Cの値を2の累乗の数に限定し、算術桁送りとして実施して、ピクセルごとの除法を遂行する必要性を省くことができる。
【0057】
同様に、中心ピクセル値Xが、組A又は組Bのいずれかからの最小ピクセル値よりも(著しく)小さい場合には、これは谷にあると定義される。
【0058】
方程式(12)及び(14)は、3×3検知ウィンドウからの出力が1に設定されている2つの条件を定義するが、他の全ての場合、出力は0に設定されている。
【0059】
第2の実施形態において、中心ピクセル値Xがいずれの組の最大ピクセル値よりも(大幅に)大きい場合には、これはピークにあると定義される。
ここでNTHは次式のように定義されるノイズのしきい値である。
NTH=NoiseBias+(NoiseFactor*X)/256
ここで、NoiseBias及びNoiseFactorは調整(tuning)パラメータである。
【0060】
同様に、中心ピクセル値Xは、組A又はBのいずれかからの最小ピクセル値よりも(大幅に)小さい場合には、これは谷にあると定義される。
【0061】
方程式(12A)及び(14A)は、3×3検知ウィンドウからの出力が1に設定されている2つの条件を定義するが、他の全ての場合、出力は0に設定されている。この第2の実施形態においては、全体の外輪のコントラストを計算する必要がないことに注目されたい。
【0062】
最後に、上述の通り、各々のカラーコンポーネントが、自身の別々の3×3ウィンドウを通して独立して処理される。次に、カラーコンポーネントの3つのバイナリの出力が合計されて、最小・最大検知モジュールの最終の2ビット出力を形成する。
【0063】
2つの最小・最大検知出力C2及びD2が、カスケードフィルタチェーンC3ないしC6及びD3ないしD6のそれぞれに送られる。第1フィルタリングユニットC3及びD3は、2つのチェーン間で異なるが、それ以外は、後続するユニットのC4ないしC6及びD4ないしD6は全て同一である。1つの実施形態において、全てのフィルタリングユニットは、図3に示されるものと同様の形状の、対称的な、三角形の分離可能なフィルタである。
【0064】
第1フィルタユニットC3は、2ビットの出力を高解像度の最小・最大検知ユニットC2から受信する。この入力は、F_7/4フィルタを通してフィルタされ、該フィルタは、1つの実施形態においては、先述の通り7×7の対称的な、三角形の分離可能なフィルタである。このフィルタ形状は、図3に示されるフィルタF_7の形状と類似している。
【0065】
フィルタF_7/4は、出力が/4の表記によって示されるように、両方の方向において係数4によりサブサンプルされる点でフィルタF_7と異なる。これはフィルタF_7/4が、4つごとの入力ピクセル及び4つごとのラインについて、1つの出力ピクセルしか生成せず、したがって、データ帯域幅を効率的に16分の1に削減することを意味する。
【0066】
フィルタバンク内のフィルタとの他の違いは、異なる正規化係数が用いられることである。第1フィルタリングユニットC3への入力が2ビット(フィルタバンク内のように8ビット入力ではなく)に制限されているため、フィルタの出力は異なる2の累乗の数(例えば、2)により結果をスケールすることによって正規化される。このスケール値用累乗の数は設計パラメータとして残る。しかしながら、最初の正規化の後に、この結果は8ビットの範囲に嵌るようにスケールされ、後続するフィルタリングは、この地点から先では8ビット表現のシステムを利用することになる。
【0067】
第2チェーンの先頭のフィルタユニットD3は、2つの態様においてC3と異なる。第一に、F_5/2フィルタは、各々の方向に、入力を(4ではなく)係数2によりサブサンプルしているだけである。これは、このフィルタが1つおきの入力ピクセル及び1つおきのラインについて、1つの出力ピクセルしか生成せず、それによってデータ帯域幅を効率的に4分の1に削減していることを意味する。サブサンプルする係数がより小さいため、フィルタスパンはその結果として、7(C3について)から5(D3について)に削減することができる。1つの実施形態において、F_5/2フィルタについての正規化係数が29と求められた。2つの先頭のフィルタユニットC3及びD3からの(今度は8ビットの幅の)出力が、両方の寸法において4によりサブサンプルされた、即ち元の入力帯域幅の1/16である同じ解像度となることに注目されたい。これは上位チェーンにおけるC3ユニットF_7/4フィルタが4ごとにデータをサブサンプルし、下位チェーンにおけるSS/2及びF_5/2ユニットD3の組み合わせがC3の出力レートに適合する全体の出力レートをもたらすためである。
【0068】
フィルタリングユニットC3及びD3からの2つの出力は、3つの付加的な同一のユニットC4ないしC6及びD4ないしD6のそれぞれを通して、さらにフィルタされる。6つのフィルタリングユニットの各々が、その入力信号のそれぞれを、両方の方向において、さらにデータを係数2によりサブサンプルするF_32フィルタ(係数は1−2−1となる)によりフィルタする。これらのフィルタの各々が1+2+1=4という合計した重み付けを有し、このようにして、正規化の除法を右方向に2だけ算術桁送りに置き換えることにより、実施を単純化することができるということに注目されたい。
【0069】
フィルタリングユニットの各々がさらに係数2によりそれぞれの入力信号をサブサンプルしているため、C6及びD6のフィルタユニットのそれぞれの出力時での信号は、事実上、各方向において、係数32によりサブサンプルされる(即ち帯域幅は1024分の1に削減される)。
【0070】
次の2つのフィルタユニットC7及びD7は、Fz_5フィルタとして示される特別なフィルタユニットである。このzの添え字は、合計した正規化の重み付けからあらゆるゼロの項も削除するフィルタを示す。一般的なFz_nフィルタの方程式は、次の通りである。
ここで、aijは2次元の入力値であり、wijは2次元のフィルタ係数であり、δ(aij)は次のように定義された関数である。
aij≠0の場合、δ(aij)=1、それ以外はδ(aij)=0 (16)
【0071】
方程式(15)から分るように、標準型のフィルタとの違いは、合計の重み付けがもはや単なる既知の正規化定数ではないという点である。ゼロの値を有する入ってくるピクセルの数は、前もって知られていないため、重み付けについての継続的なアキュムレータが維持されなければならない。フィルタループが作動しているのと同時に、アキュムレータのコンテンツは、対応する入力値がゼロでない場合には、現在のフィルタ係数によって増加する。
【0072】
合計の重み付けは固定しておらず、前もって知られていないため、フィルタ出力の最終の正規化は合計重み付け値に依存する。しかしながら、可能性のある合計重み付け値について、多数の選択肢のある所定の乗算表を用いることにより、方程式(15)における除法を回避することが依然として可能である。
【0073】
特別なFz_5フィルタを用いる目的は、該フィルタがハーフトーン領域の縁に非常に接近している場合でも、信頼性のある周波数及びハーフトーン重み付けの推定を得るためである。
【0074】
2つのMX_5モジュールのC8及びD8が、5×5ウィンドウ内の最大値を探索し、該最大値を出力する。
【0075】
2つの補間モジュールC9及びD9の各々が、係数32により信号を補間し戻して(即ちアップサンプルして)、該信号を元の解像度に戻す。各々の補間ユニットは、双一次補間を実行しており、本質的に各々の4つのオリジナルのピクセルについて32*32のピクセルを発生させる。双一次補間についてのこのステップの大きさは、オリジナルピクセルグリッドの1/32である。
【0076】
ハーフトーン重み付けモジュールD10は、FRQ及びFRQ_Bと示される2つの補間ユニットの出力を入力として受信する。ハーフトーン重み付けモジュールD10は、次のように各入力からの量を合算する。
HTW=HTWH+HTWL (17)
ここで、
FRQ>THの場合、HTWH=(FRQ−TH)*SFHであり、それ以外は0である。 (18)
FRQ_B>TLの場合、HTWl=(FRQ_B−TL)*SFLであり、それ以外は0である。 (19)
ここで、TH及びTLは、2つの所定のしきい値であり、SFH及びSFLは、元の(高い)周波数FRQとフィルタされた(低い)周波数FRQ_Bについての2つ所定の倍率である。
【0077】
付加的な論理は、HTWの値が[0..255]の許容8ビット範囲を決して越えないように制限することを確実にする。
【0078】
図6は方程式(17)、(18)、(19)及びHTWの値を許容範囲までに制限する付加的な論理の省略された結果を示す図である。「LA」として示される領域は、線画領域を表す。図6に示されるように、1つの特定のカラースクリーンのパターンは、その周波数が高、中、低に変化するにつれて、HFHTからMFHTを通りLFHTまでとして示される位置に変化することができる。2D描画上の場所により示される曲線が凸状であるため、FRQ又はFRQ_Bのいずれかだけを観察することによりスクリーンの周波数を識別することは可能ではない。
【0079】
図2を参照すると、ピクセル制御モジュールB7は、フィルタB2からのスーパーブラー信号BLR_Aと、フィルタB4からのコントラスト値CLOと、ハーフトーン推定モジュールB6からの周波数FRQ及びハーフトーン重み付けHTW値とを入力として受信する。これらのCLO、FRQ及びHTWは、全て8ビットの数であり、スーパーブラー信号BLR_Aだけがフルカラー(L、a、b)信号である。
【0080】
ピクセル制御モジュールB7は、ピクセルごとに、フィルタアレイB1のフィルタされた出力のいずれかの対がブレンドモジュール206によりブレンドされるか、及びそのブレンド比に関して、即時決定を生成する。この決定は、実行のために、制御信号BNKにより、ブレンドモジュール206に伝達される。1つの実施形態において、BNKの出力は8ビットの信号であり、その最上位の3つのビットは、フィルタバンク202のどの出力がブレンドのために選択されるのかを示し、残りの5つの最下位ビットは、この選択されたフィルタ出力及び連続する(一回り大きなフィルタ)出力に適用するするためのブレンド比を示す。重要部分のビットの数は、所望のブレンド精度に基づいて選択される。実際のブレンド工程は、フルカラーの一次補間を用いてブレンドモジュール206内で実施される。
【0081】
さらに、ピクセル制御モジュールB7はまた、ピクセルのニュートラルすなわち中性(信号NTLによって表わされる)及び縁の鮮明さ(信号SHRPによって表わされる)に関して付加的な強調制御を発生させる。8ビットの信号NTL及びSHRPは、さらに、ブレンドモジュール206に伝達され、かつ該モジュール内で実行される。
【0082】
図7は1つの実施形態において実施される制御モジュール内に含まれたピクセル制御モジュールB7のブロック図である。
【0083】
ピクセル制御モジュールB7は、3つのプログラム可能な区分的線形関数(piecewise linear function)を利用してその作動を制御する。これらの関数は、SHRP(FRQ)と、KIL(CLO)と、BNK(FRQ)とを含む。一般に、区分的線形関数は、8ビットの入力を8ビットの出力にマップし、全256エントリのルックアップ表を用いて実施することができる。しかしながら、これらの関数の形状は、ややなだらかであるため、これらの関数を小さい数の区分的線形セグメントを用いて均等に近似することができる。1実施形態において、これらの関数を区分的線形セグメントとして実施し、そのコンテンツは(実験目的のため、及びシステムを特定のスキャナ装置に同調させるために)、終点を周りに移動させることにより調整することができる。別の実施において、単純にするために、関数は一般的なルックアップ表を用いて実施される。
【0084】
図7から分るように、8ビットの出力信号SHRPは、8ビットの入力信号FRQを区分的線形関数ブロック702を通過させることにより発生させられる。FRQの信号は、さらに、区分的線形関数ブロック706への入力として用いられて、予備の8ビットの信号bnkを発生させる。8ビットのCLOの入力は、区分的線形関数ブロック704によって8ビットの信号のSmoothにマップされる。
【0085】
中間のbnkの信号は、乗算ユニット708によって係数2を乗じられる。次に、線形補間ユニットを用いて、ユニット708からの2倍になったbnk出力を元の信号bnkとブレンドする。ブレンド量は、区分的線形関数ブロック704によって生成された制御信号Smoothにより求められる。ユニット708及び710の目的は、コントラストが高い場合には、フィルタの大きさ(bnk値によって示される)を小さくすることであり、コントラストが低い(なめらかな)場合には、フィルタの大きさを2倍まで大きくすることである。次に、この8ビットのブレンドされた出力は、乗算ユニット712において8ビットの入力信号HTWと掛け合わされ、結果としてもたらされた信号が8ビットの範囲内に嵌るように正規化されて、出力BNKを形成する。図6に示すように、低いHTWは線画領域を含意する。これに対して、高いHTW値は、ハーフトーンが起こり得ることを示す。
【0086】
中性(ニュートラル)論理ブロック714は、スーパーブラー信号BLR_A及びハーフトーン重み付け信号HTWを受信する。図7における中性論理ブロック714の関数は次の通りである。まず、スーパーブラー信号BLR_Aのクロマ自乗値が合算されて、信号CSQを形成する。
【0087】
このCSQ信号を、まず、しきい値TCSQと比較して、大きなクロマコンポーネントを有しているかどうかを判断する。
(CSQ>TCSQ)の場合、NTL=0 (21)
(CSQ≦TCSQ)の場合、信号は低クロマを有し、次の検討が行われる。
[(CSQ*SFCSQ+HTW)<TNTL]の場合、NTL=1であり、それ以外はNTL=0である。 (22)
ここで、SFCSQは、所定の倍率であり、TNTLは所定の一定のパラメータである。方程式(22)の背後にある基本原理は、所定のピクセルの中性(ニュートラル)がさらにハーフトーン重み付けHTWによって影響されるということである。小さいHTW値(図6におけるしきい値TH及びTLにわたる低い強度)については、より大きな量のクロマの自乗されたCSQを、現在のピクセルが非中性と示される前に許容することができ、そして逆の場合も同様である。
【0088】
ブレンドモジュール206は、フィルタアレイB1からの2つの連続的なフィルタ出力を選択し、これら2つを均等にブレンドして、ピクセル制御モジュールB7から受信した制御信号BNKに従って、デ・スクリーンされた出力を生成する。
【0089】
先述のように、8ビットのBNK信号のフォーマットは、1つの実施形態において、8ビットのBNK信号の3つの最上位ビットが正しいフィルタ出力を選択し、残りの5つの最下位ビットを用いて、この選択されたフィルタ出力及び連続した(一回り大きい)フィルタ出力に適用されるべきブレンド量を求めるようなものである。
【0090】
図8は、1つの実施形態800において実施されるブレンドモジュールのブロック図である。実施形態800は、2つの選択されたフィルタバンク出力を互いにブレンドするためのフルカラーの線形補間ユニット810と、画像を鮮明にすることによりブレンドされた出力をさらに強調するためのアンシャープマスクフィルタ820と、デ・スクリーンされた出力信号の中性を制御するためのクロマ制御ユニット830とを含む。
【0091】
線形補間ユニット810は、フィルタアレイB1からの5つのフルカラーの出力、即ちBLR_3からBLR_11、並びに元のフルカラーのソース入力SRCを入力として受信する。任意の所定時間で、これらの入力の2つだけがブレンドするために用いられるが、用いられた特定の対は、ピクセル制御モジュールB7からのBNKの入力に基づいて、即時に切り替えることができる。6つの入力のスタックは、ブレンドモジュール206が完全にフィルタリングされた範囲において、即ち、フィルタされていないソースSRCから、フィルタアレイB1の最も低域のフィルタされた信号まで、滑らかに変化する出力を発生させることを可能にすることに注目されたい。
【0092】
ブレンドのための方程式は、
出力値=BLR_n*α+BLR_(n+1)*(1−α) (23)
となり、ここで、nはBNKの3つの最上位ビットの値であり、αはBNKの残りの5つの最下位ビットによって表されたブレンド用の割合の値である。n=0は、ソース信号SRCをBLR_0として選択するように定義されることに注目されたい。この補間は、3つのカラーコンポーネントにわたって独立して実行された、(L、a、b)にわたるフルカラーの補間である。
【0093】
次に、線形補間ユニット810からのブレンドされた出力が、アンシャープマスクフィルタ820を通過させられる。アンシャープマスクフィルタ820は、さらに、画像を鮮明にすることによってブレンドされた出力を強調する。鮮明化の量は、ピクセル制御モジュールB7から送られた8ビットのSHRP信号によって制御される。
【0094】
アンマスクシャープフィルタ820の作動は、加算器822により、ブレンドされた出力からソース入力(例えば、スーパーブラー信号BLR_A)の低周波数バージョンを差し引くことによって達成される。次に、その差が、乗算ユニット824により、SHRP信号によって求められたある係数によって表され、次いで、加算器826により、ブレンドされた出力に戻して加えられる。
【0095】
アンマスクシャープフィルタ820は、低周波数のコンテンツのいくらかの部分を差し引くため、その差(即ち加算器822の出力)は、高周波数のコンテンツをより多く含む。高周波数コンテンツの、より多くのもの(即ち、824の出力)を、元の出力に戻して加えることにより、正味の結果は画像の仕切りを強調し、かつ鮮明にすることになる。
【0096】
さらに、ブレンドモジュール800は、クロマコンポーネント(a、b)を直接制御することによって、デ・スクリーンされた出力信号の中性を制御するための選択肢を提供するクロマ制御ユニット830を備える。ピクセルが中性であると判断されるとき、出力DSCのクロマコンポーネントは、出力のクロマ値をa=b=128(クロマ値128は起点に対応する)に設定することによって強制的にゼロにすることができる。同様に、ピクセルが非中性であると判断されるときには、出力DSCのクロマコンポーネントは、出力のクロマ値をa=b=129(クロマ値129は+1に対応する)に設定することによって強制的にゼロから離れさせることができる。中性のための制御は、先述のNTL信号により、ピクセル制御モジュールB7から送られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシステムについてのブロック図である。
【図2】本発明のシステムについての1つの実施形態を示す図である。
【図3】1つの実施形態におけるフィルタバンク内の種々のフィルタの1次元フィルタの応答特性を示す図である。
【図4】1つの実施形態における制御モジュール内に含まれたハーフトーン推定モジュールの例示的な構造を示す構成図である。
【図5】図4のハーフトーン推定モジュール内に含まれた最小・最大検知モジュールによって用いらた最小・最大検知方式を示す図である。
【図6】ハーフトーン推定モジュール内に含まれたハーフトーン重み付けモジュールを実施する方程式を示す図である。
【図7】1つの実施形態において実施された制御モジュール内に含まれたピクセル制御モジュールのブロック図である。
【図8】1つの実施形態において実施されたブレンドモジュールのブロック図である。
【符号の説明】
101 入力信号
102 フィルタバンク
103 フィルタ出力信号
104 制御モジュール
106 ブレンドモジュール
111 デ・スクリーンされた信号
Claims (6)
- 画像信号をデ・スクリーンするための方法であって、
(a)フィルタのバンク(列)を用いて、前記画像信号をフィルタして一組のフィルタ出力信号を生成し、
(b)制御モジュールを用いて、前記画像信号と幾つかの前記フィルタ出力信号とに基づく少なくとも1つの第1制御信号を発生させ、
(c)ブレンドモジュールを用いて、前記フィルタ出力信号を、デ・スクリーンされた出力信号を生成するように、前記第1制御信号に従って動的にブレンドする、
諸操作を含むことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記操作(a)において、前記フィルタバンクが複数の2次元フィルタを含み、該2次元フィルタの各々が2つの1次元フィルタに分離可能であることを特徴とする方法。
- 請求項2に記載の方法であって、前記1次元フィルタの各々が、整数の係数をもつ対称三角形形状であることを特徴とする方法。
- 画像信号をデ・スクリーンするためのシステムであって、
(a)前記画像信号をフィルタして一組のフィルタ出力信号を生成するフィルタのバンク(列)と、
(b)前記画像信号と幾つかの前記フィルタ出力信号とを受信して少なくとも1つの第1制御信号を発生させる制御モジュールと、
(c)前記フィルタ出力信号を、デ・スクリーンされた出力信号を生成するように前記第1制御信号に従って動的にブレンドする、ブレンドモジュールと、
を備えることを特徴とするシステム。 - 請求項4に記載のシステムであって、
前記制御モジュールが、
前記フィルタバンクの第1フィルタからフィルタ出力信号を受信してコントラスト信号を生成するコントラストモジュールであって、前記第1フィルタが、該フィルタバンクの中で、より広いフィルタスパン(幅)を有するものである、コントラストモジュールと、
前記画像信号と前記フィルタバンクの第2フィルタからのフィルタ出力信号とを受信して推定周波数信号とハーフトーン重み付け信号とを生成するハーフトーン推定モジュールであって、前記第2フィルタが、フィルタバンクの中で、より狭いフィルタスパンを有するものである、ハーフトーン推定モジュールと、
前記コントラストモジュールからの前記コントラスト信号と、前記ハーフトーン推定モジュールからの前記推定周波数信号及び前記ハーフトーン重み付け信号とを受信し、どのフィルタ出力信号がブレンドされるべきかということとそのブレンド比とに関する情報を含む第1制御信号を生成するピクセル制御モジュールと、
を備えたことを特徴とするシステム。 - プログラムコードが中に組み込まれたマシン使用可能媒体を備えた生産品であって、
前記プログラムコードが、
画像信号をフィルタして一組のフィルタ出力信号を生成するためのマシン読取り可能なコードと、
前記画像信号と幾つかの前記フィルタ出力信号とに基づく少なくとも1つの制御信号を発生させるためのマシン読取り可能なコードと、
前記フィルタ出力信号を、デ・スクリーンされた出力信号を生成するように前記制御信号に従って動的にブレンドするマシン読取り可能なコードとを含む
ことを特徴とする生産品。
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