JP2004112280A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な処理にて文字エッジと輪郭エッジとを判別し，それぞれの領域に適切な処理を行うことで，出力画像の品質低下を最小限に抑制した画像処理装置を提供すること。
【解決手段】内領域抽出部３５は，画像データを２値化することでエッジの内側領域であるか外側領域であるかを識別する。一方，微分フィルタ３１および比較器３２により，画像中にある文字，線および写真内部にある被写体等のすべてのエッジ領域を抽出する。また，膨張部３３および収縮部３４により，文字エッジの内側領域全体をエッジ領域として認識する。そして，分離部３７は，エッジ領域中の注目画素について，当該画素の周辺に「内側領域」かつ「非文字・輪郭領域」の画素が存在する場合には，輪郭領域の画素と判断し，そのような画素が存在しない場合には，文字領域の画素と判断する。
【選択図】　　　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，画像処理を行う画像処理装置に関する。さらに詳細には，画像の属性を判別し，その属性に適した画像処理を行う画像処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から，プリンタ等の画像処理装置では，文字や細線等を写真領域上に重ね合わせた画像をプリントしたときに，当該文字等がぼけてしまうことがある。そのため，画像形成時に画像中の文字や細線等のエッジ（以下，「文字エッジ」とする）を抽出し，当該文字エッジを強調する処理が行われている。この文字エッジ抽出時，写真と文字とが混在する画像の場合は，文字エッジ以外に写真の内部にある被写体等の輪郭のエッジ（以下，「輪郭エッジ」とする）も抽出される。そして，この輪郭エッジも強調の対象となってしまう。このため，写真画像にガタツキが生じてしまう。一方，このガタツキを抑えるためにエッジの強調処理を弱くした場合には，文字や細線がボケてしまい印字品質を高めることができない。すなわち，エッジを強調するほど写真画像のガタツキが顕著になるというジレンマに陥る。
【０００３】
このようなケースに着目した従来技術としては，特許文献１が挙げられる。この技術では，画像データに対して膨張処理および収縮処理を繰り返し行うことにより線画を除去して文字を抽出することができる。そして，抽出した文字に対してのみ強調処理を行っている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１６０８１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記した従来の技術では以下のような問題があった。すなわち，文字を抽出するのみであって輪郭部分を抽出することはない。文字を抽出するまでに膨張処理および収縮処理を所定の条件を満たすまで繰り返す必要がある。そのため，文字を抽出するまでに時間がかかってしまう。また，システム全体にも負荷がかかってしまう。
【０００６】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，簡易な処理にて文字エッジと輪郭エッジとを判別し，それぞれの領域に適切な処理を行うことで，出力画像の品質低下を最小限に抑制した画像処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題の解決を目的としてなされた画像処理装置は，画像データを取り扱う画像処理装置であって，画像データを２値化することによりエッジの内側領域であるか外側領域であるかを識別する内外識別手段と，画像データからエッジを検出し，エッジの内側であってエッジに接する領域（エッジ領域）を抽出するエッジ領域抽出手段と，内外識別手段の識別結果を基に，エッジ領域抽出手段にて抽出された領域を文字のエッジの内側領域と，輪郭のエッジの内側領域とに区別する文字・輪郭区別手段とを有するものである。
【０００８】
本発明の画像処理装置では，内外識別手段により画像データを２値化することでエッジの内側領域であるか外側領域であるかを識別している。一方，エッジ領域手段により画像中にある文字，線および写真内部にある被写体等のすべてのエッジ領域を抽出している。そして，文字・輪郭区別手段では，内外識別手段の識別結果とエッジ領域抽出手段の抽出結果とを基に，文字領域と輪郭領域とを区別して抽出している。すなわち，本画像処理装置では，文字エッジと輪郭エッジとを判別して，文字領域および輪郭領域をそれぞれ抽出している。従って，それぞれの領域に対して適切な補正処理を行うことができ，出力画像の品質低下を抑制できる。なお，ここでいうそれぞれの領域に対しての補正処理には，一方の属性の領域についてのみ補正して他方の属性の領域を補正しない場合も含む。
【０００９】
また，本発明の画像形成装置の文字・輪郭区別手段は，エッジ領域抽出手段にて抽出された領域を注目エリアとし，注目エリアの周辺の所定の範囲内に，内外識別手段にてエッジの内側領域と識別され，エッジ領域抽出手段にて抽出されない領域が存在する場合には，注目エリアを輪郭領域とし，注目エリアの周辺の所定の範囲内に，内外識別手段にてエッジの内側領域と識別され，エッジ領域抽出手段にて抽出されない領域が存在しない場合には，注目エリアを文字領域とすることとするとよりよい。このエッジ領域から文字領域および輪郭領域を抽出する処理は，１回の膨張処理で行うことができる。従って，文字領域および輪郭領域の判別処理が簡易である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下，本発明に係る画像処理装置を具体化した実施の形態について図面に基づいて説明する。本形態の画像処理装置は，図１に示すように，色変換部１と，領域判別部２と，エッジ再生部５と，画像形成エンジン６とを備えている。また，領域判別部２は，文字・輪郭判別部３と，網点領域部４とを有している。なお，色変換部１，文字・輪郭判別部３，および網点判別部４は画像データの入力を受ける。
【００１１】
次に，図１中の各構成部について説明する。色変換部１は，入力された画像データを，ＲＧＢ等の入力系の信号からＣＭＹＫ等の出力系の信号に変換するものである。一方，領域判別部２は，入力された画像データの領域の属性を判別するものである。また，領域判別部２中の文字・輪郭判別部３は，入力された画像データ中の文字（細線も含む）の内側領域（以下，「文字領域」とする）もしくは輪郭エッジのすぐ内側の領域（以下，「輪郭領域」とする）を抽出し，画素ごとに文字領域あるいは輪郭領域であるか否かの信号を発生するものである。一方，領域判別部２中の網点判別部４は，画像データ中の網点領域を検出し，画素ごとに網点領域であるか否かの信号を発生するものである。そして，エッジ再生部５は，領域判別部２から出力された信号に従って，色変換部１が出力した画像データに対して強調やスムージング等の補正処理を行うものである。また，画像形成エンジン６は，エッジ再生部５から出力される画像データに基づき紙等の媒体上に画像形成するものである。なお，画像形成エンジン６は，感光体とトナーとによるもの，あるいはインクジェット等，画像データに基づくものであるなら何でもよい。
【００１２】
次に，文字・輪郭判別部３について詳説する。文字・輪郭判別部３は，図２に示すように微分フィルタ３１と，比較器３２と，膨張部３３と，収縮部３４と，内領域抽出部と，ＡＮＤ回路３６と，分離部３７とを備えている。詳細には，微分フィルタ３１は，画像データに微分処理を行うものである。比較器３２は，微分結果と所定値とを比較するものである。膨張部３３は，入力信号に対して膨張処理を行うものである。収縮部３４は，入力信号に対して収縮処理を行うものである。なお，膨張処理および収縮処理の詳細については後述する。内領域抽出部３５は，画像データを２値化することによりエッジの内側領域か外側領域かを判別し，その判別結果にて内側領域を抽出するものである。分離部３７は，画像データ中の文字領域と輪郭領域とを抽出するものである。また，分離部３７は，図３に示すようにＡＮＤ回路３７１，３７３，３７４と，特定の領域に対して膨張処理を行う膨張部３７２とを備えている。
【００１３】
次に，文字・輪郭判別部３の動作について説明する。以下，文字領域については，図４に示すような文字「Ｔ」を例として説明する。詳細には，図４に示す文字「Ｔ」中の線分Ａ−Ａの領域について説明する。なお，線分Ａ−Ａ中には文字エッジＥ１，Ｅ１が存在する。また，輪郭領域については，図５に示すようなベタ画像を例として説明する。詳細には，図５に示すベタ画像中の線分Ｂ−Ｂの領域について説明する。なお，線分Ｂ−Ｂ中にも輪郭エッジＥ２が存在する。
【００１４】
文字・輪郭判定部３の動作としては，まず，画像データが微分フィルタ３１および内領域抽出部３５に送られる。
【００１５】
微分フィルタ３１では，画像データを微分処理することにより画素ごとに階調の変化量が算出される。そして，当該変化量が比較部３２に出力される。次に，比較部３２では，入力された変化量と，所定の閾値とが比較される。そして，変化量が閾値より大きい場合は，その比較対象となった画素がエッジの周辺領域（以下，「エッジ領域」とする）として抽出される。この時点で，画像中にある文字，線および写真内部にある被写体等のすべてのエッジ領域が抽出される（以下，抽出された結果を「エッジ属性信号」とする）。このエッジ属性信号は，膨張部３３に出力される。
【００１６】
膨張部３３では，エッジ属性信号に対して膨張処理が行われる。さらに，収縮部３４では，膨張処理結果に対して収縮処理が行われる。ここで，膨張処理および収縮処理について図６に示す具体例を用いて詳説する。図６の具体例では，１ドット線（極細線エッジ），４ドット線（細線エッジ），輪郭エッジを例に説明する。
【００１７】
図６の上段の図は，比較部３２からのエッジ属性信号であり，濃い四角で示す画素がエッジ領域を示している。すなわち，１ドット線は全ての画素がエッジ領域となっている。また，４ドット線および輪郭エッジは輪郭となる周囲１ドットがエッジ領域となっている。
【００１８】
図６の中段の図は，上段のエッジ画素が膨張処理されたものである。ここで，膨張処理とは，注目画素を中心として縦方向にｍドットおよび横方向にｎドットの範囲内（ｍ，ｎは任意の数，図６の例ではｍ，ｎともに１ドット）にエッジ画素が存在するならば，当該注目画素をエッジ画素とする処理である。これにより，エッジ領域の外周と内周とが膨張する。ここで，４ドット線のエッジ内部は，エッジ領域の内周が膨張することによりエッジ画素で埋められる。
【００１９】
図６の下段の図は，膨張処理されたエッジ領域が収縮処理されたものである。ここで，収縮処理とは，注目画素を中心として縦方向にｍドットおよび横方向にｎドットの範囲内がすべてエッジ画素であるならば，当該注目画素をエッジ画素とする処理である。これにより，エッジ画素の外周と内周とが収縮する。そして，１ドット線および輪郭エッジは，膨張処理前のサイズに戻る。一方，４ドット線は収縮処理しても膨張処理前に戻らず，エッジ内部が埋められたままの状態になる。すなわち，膨張処理および収縮処理を経ることで，文字や線の内側領域が埋められる。なお，膨張部３３および収縮部３４では，縦方向および横方向ともに２１ドットの範囲内で膨張処理および収縮処理が行われる。そして，収縮処理結果はＡＮＤ回路３６に出力される。
【００２０】
一方，内領域抽出部３５では，画像データが所定の閾値により２値化され，エッジの内側領域であるか外側領域であるかが識別される。そして，当該識別結果を基にエッジの内側領域が抽出され，当該抽出結果が内領域信号としてＡＮＤ回路３６および分離部３７に出力される。具体的には，内領域抽出部３５では，高濃度（階調が閾値以下）の領域についてはＬが出力され，低濃度（階調が閾値より大）の領域についてはＨが出力される。すなわち，図４に示す文字については図７に示すように，文字に相当する領域（内側領域）ではＬが出力される。それ以外の領域（外側領域）ではＨが出力される。一方，図５に示すベタ画像については図８に示すように，写真内部にある被写体に相当する領域（内側領域）ではＬが出力される。それ以外の領域（外側領域）ではＨが出力される。
【００２１】
ＡＮＤ回路３６では，収縮部３４からのエッジ属性信号と内領域抽出部３５からの内領域信号とが入力される。そして，エッジ属性信号と内領域信号との論理積が文字・輪郭領域信号として分離部３７に出力される。これにより，「エッジ領域」かつ「内側領域」に相当する領域（以下，「文字・輪郭領域」とする）が抽出される。具体的には，ＡＮＤ回路３６では，文字・輪郭領域についてはＬが出力され，それ以外の領域についてはＨが出力される。すなわち，図４に示す文字については，文字エッジＥ１と文字エッジＥ１とに挟まれた領域が膨張処理および収縮処理によりエッジ領域となっている。そのため図９に示すように，文字エッジＥ１のエッジ領域を含む文字エッジＥ１と文字エッジＥ１とに挟まれた領域（文字・輪郭領域）ではＬが出力される。それ以外の領域（非文字・輪郭領域）ではＨが出力される。一方，図５に示すベタ画像については図１０に示すように，輪郭エッジＥ２のエッジ領域のすぐ内側の領域（文字・輪郭領域）ではＬが出力される。それ以外の領域（非文字・輪郭領域）ではＨが出力される。
【００２２】
次に，分離部３７では，ＡＮＤ回路３６からの文字・輪郭信号と，内領域抽出部３６からの内領域信号とを基に文字領域および輪郭領域が抽出される。具体的には，文字・輪郭領域中の注目画素について，当該画素の周辺に「内側領域」かつ「非文字・輪郭領域」の画素が存在する場合には，当該画素を輪郭領域の画素と判断する。一方，そのような画素が存在しない場合には，当該画素を文字領域の画素と判断する。すなわち，図４に示す文字については図１１に示すように，文字・輪郭領域の画素の周辺に「内側領域」かつ「非文字・輪郭領域」の画素が存在しない。そのため，当該画素は文字領域の画素と判断される。一方，図５に示すベタ画像については図１２に示すように，文字・輪郭領域の画素の周辺に「内側領域」かつ「非文字・輪郭領域」の画素が存在する。そのため，当該画素は輪郭領域の画素と判断される。これにより，画像データから文字領域と輪郭領域とがそれぞれ抽出され，それぞれの領域について文字領域信号，輪郭領域信号として出力される。
【００２３】
なお，エッジ再生部５では，文字領域信号を基に強調処理を行う。ここで強調されるのは文字領域のエッジであり，それ以外の領域のエッジは強調されない。そして，画像形成エンジン６では，エッジ再生部５により強調された画像データに基づき画像を形成する。
【００２４】
次に，分離部３７の処理について，図３のブロック構成図を基に詳説する。まず，ＡＮＤ回路３７１では，文字・輪郭領域信号の反転信号と内領域信号とが入力され，その論理積が膨張部３７２に出力される。すなわち，「内側領域」かつ「非文字・輪郭領域」の領域が抽出される。次に，膨張部３７２では，ＡＮＤ回路３７１の出力結果に対して膨張処理が行われる。ここで，注目画素の領域が文字領域の場合には，「内側領域」かつ「非文字・輪郭領域」の領域が存在しないため，膨張される領域が存在しない。一方，輪郭領域の場合には，図１３に示すように「内側領域」かつ「非文字・輪郭領域」の領域が膨張する。このとき輪郭エッジＥ２の文字・輪郭領域は，膨張した「内側領域」かつ「非文字・輪郭領域」の領域（以下，「膨張領域」とする）に包含される。なお，膨張部３７２では，縦方向および横方向ともに７ドットの範囲内で膨張処理が行われる。
【００２５】
次に，ＡＮＤ回路３７３では，文字・輪郭領域信号と膨張部３７２の出力信号の反転信号とが入力され，その論理積が算出される。すなわち，「文字・輪郭領域」かつ「非膨張領域」の領域が抽出される。ここで，注目画素が文字領域の場合には，膨張領域が存在しないため，当該領域は必ず抽出される。一方，輪郭領域の場合には，文字・輪郭領域が膨張領域に包含されているため，当該領域は抽出されることはない。すなわち，このとき抽出される領域は文字領域のみである。従って，この演算結果が文字領域信号として分離部３７から出力される。一方，ＡＮＤ回路３７４では，文字・輪郭領域信号と文字領域信号の反転信号とが入力され，その論理積が算出される。すなわち，「文字・輪郭領域」かつ「非文字領域」の領域が抽出される。このとき抽出される領域は輪郭領域のみである。従って，この算出結果が輪郭領域信号として分離部３７から出力される。
【００２６】
以上詳細に説明したように本形態の画像処理装置では，内領域抽出部３５により画像データを２値化することでエッジの内側領域であるか外側領域であるかを識別することとしている。一方，微分フィルタ３１および比較器３２により画像中にある文字，線および写真内部にある被写体等のすべてのエッジ領域を抽出することとしている。また，膨張部３３および収縮部３４により文字エッジの内側領域全体をエッジ領域として認識することとしている。そして，分離部３７では，膨張処理および収縮処理を経て出力される文字・輪郭領域信号と内領域抽出部３５が出力する内領域信号とを基に，文字領域と輪郭領域とを抽出することとしている。すなわち，本画像処理装置では，文字エッジと輪郭エッジとを判別して，文字領域および輪郭領域をそれぞれ抽出している。従って，文字領域に対してのみ強調処理を行うことができ，輪郭領域は強調処理の影響を受けない。これにより，文字エッジと輪郭エッジとを判別し，適切な補正処理を行うことで，出力画像の品質低下を最小限に抑制した画像処理装置が実現されている。
【００２７】
また，分離部３７では，文字・輪郭領域中の注目画素について，当該画素の周辺に「内側領域」かつ「非文字・輪郭領域」の画素が存在する場合には，当該画素を輪郭領域の画素と判断し，そのような画素が存在しない場合には，当該画素を文字領域の画素と判断することとしている。この判断処理を行うために，「内側領域」かつ「非文字・輪郭領域」の領域に対して膨張処理が１回だけ行われる。また，本画像処理装置は，文字・輪郭領域の抽出時に膨張処理および収縮処理がそれぞれ１回ずつ行われる。すなわち，２回の膨張処理および１回の収縮処理を行うことで文字領域および輪郭領域を抽出することができる。このため，従来の画像処理装置と比較して膨張処理および収縮処理が行われる回数が少ない。従って，文字エッジの抽出処理にかかる時間は短く，システム全体にも負荷がかからない。よって，本画像処理装置は，文字領域および輪郭領域の判別処理が簡易である。
【００２８】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，画像処理装置の画像形成先は紙上に行われるものに限らず，パソコン等のディスプレイ装置上に行うものとしてもよい。
【００２９】
また，本形態の画像処理では，文字領域のエッジについてのみ強調処理を行っているがこれに限るものではない。すなわち，輪郭領域のエッジについても何らかの補正処理を行ってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば，簡易な処理にて文字エッジと輪郭エッジとを判別し，それぞれの領域に適切な処理を行うことで，出力画像の品質低下を最小限に抑制した画像処理装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における画像処理装置の機能に関するブロック構成図である。
【図２】文字・輪郭判別部の機能に関するブロック構成図である。
【図３】分離部の機能に関するブロック構成図である。
【図４】本形態の例における文字画像を示す図である。
【図５】本形態の例におけるベタ画像を示す図である。
【図６】膨張処理および収縮処理の具体例を示す図である。
【図７】内領域信号の出力値（文字）を示す図である。
【図８】内領域信号の出力値（輪郭）を示す図である。
【図９】文字・輪郭領域信号の出力値（文字）を示す図である。
【図１０】文字・輪郭領域信号の出力値（輪郭）を示す図である。
【図１１】分離部の判断基準（文字）の概念を示す図である。
【図１２】分離部の判断基準（輪郭）の概念を示す図である。
【図１３】分離部の膨張処理の概念を示す図である。
【符号の説明】
３１　　微分フィルタ（エッジ領域抽出手段）
３２　　比較器（エッジ領域抽出手段）
３３　　膨張部（エッジ領域抽出手段）
３４　　収縮部（エッジ領域抽出手段）
３５　　内領域抽出部（内外識別手段）
３６　　ＡＮＤ回路（エッジ領域抽出手段）
３７　　分離部（文字・輪郭区別手段）
３７１　ＡＮＤ回路（文字・輪郭区別手段）
３７２　膨張部（文字・輪郭区別手段）
３７３　ＡＮＤ回路（文字・輪郭区別手段）
３７４　ＡＮＤ回路（文字・輪郭区別手段）

Claims (4)

1. 画像データを取り扱う画像処理装置において，
   画像データを２値化することによりエッジの内側領域であるか外側領域であるかを識別する内外識別手段と，
   画像データからエッジを検出し，エッジの内側であってエッジに接する領域を抽出するエッジ領域抽出手段と，
   前記内外識別手段の識別結果を基に，前記エッジ領域抽出手段にて抽出された領域を，文字のエッジの内側領域と，輪郭のエッジの内側領域とに区別する文字・輪郭区別手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１に記載する画像処理装置において，
   前記文字・輪郭区別手段は，前記エッジ領域抽出手段にて抽出された領域を注目エリアとし，
   注目エリアの周辺の所定の範囲内に，前記内外識別手段にてエッジの内側領域と識別され，前記エッジ領域抽出手段にて抽出されない領域が存在する場合には，注目エリアを輪郭のエッジの内側領域とし，
   注目エリアの周辺の所定の範囲内に，前記内外識別手段にてエッジの内側領域と識別され，前記エッジ領域抽出手段にて抽出されない領域が存在しない場合には，注目エリアを文字のエッジの内側領域とすることを特徴とする画像処理装置。
3. 画像データを取り扱う画像処理装置において，
   画像データを２値化することによりエッジの内側領域であるか外側領域であるかを識別する内外識別手段と，
   画像データからエッジを検出し，エッジの内側であってエッジに接する領域を抽出するエッジ領域抽出手段と，
   前記内外識別手段の識別結果と前記エッジ領域抽出手段の抽出結果とを基に，エッジの内側領域を補正する補正手段とを有し，
   前記補正手段は，前記エッジ領域抽出手段にて抽出された領域を，文字のエッジの内側領域と，輪郭のエッジの内側領域とに区別し，各領域の属性に応じて補正することを特徴とする画像処理装置。
4. 請求項３に記載する画像処理装置において，
   前記補正手段は，前記エッジ領域抽出手段にて抽出された領域を注目エリアとし，
   注目エリアの周辺の所定の範囲内に，前記内外識別手段にてエッジの内側領域と識別され，前記エッジ領域抽出手段にて抽出されない領域が存在する場合には，注目エリアを輪郭のエッジの内側領域とし，
   注目エリアの周辺の所定の範囲内に，前記内外識別手段にてエッジの内側領域と識別され，前記エッジ領域抽出手段にて抽出されない領域が存在しない場合には，注目エリアを文字のエッジの内側領域とすることを特徴とする画像処理装置。

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