JP2004266461A

JP2004266461A - 画像処理方法および画像処理装置

Info

Publication number: JP2004266461A
Application number: JP2003053136A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sawada; 健一澤田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】原稿の画像の粒状性が損なわれないように、原稿の画像のシャープネスの調整を行う。
【解決手段】原稿の画像の中の注目画素の周辺の領域の画像からＲＧＢ系の各色の色情報を取得し、取得した各色の色情報から明度情報および色差情報を取得し、取得した明度情報に基づいてその周辺の領域の明度を明度検出部２０３によって検出し、検出した明度が所定の値を超える場合に、注目画素の明度情報および色差情報のうち明度情報に対してのみシャープネス調整のためのフィルタ処理をフィルタ処理部２０２によって行う。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イメージセンサまたはスキャナ装置などによって読み取られた原稿の画像のシャープネス調整を行う画像処理方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機において、原稿の画像をイメージセンサで読み取り、これを何の補正または処理を行うことなくそのまま記録用紙（コピー用紙）に複写すると、文字や線画の部分の輪郭がぼけて見にくくなってしまうという問題がある。スキャナ装置で読み取った画像をディスプレイ装置に表示した場合にも、同様の画像の劣化が生じる。そこで、従来より、読み取った画像に対してシャープネスの調整を行い、輪郭をはっきりとさせる方法が提案されている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１に記載の発明によると、画像の明度情報を用いてシャープネスの調整を行う。この際に、画像入力装置のＭＴＦが適用されるように、調整の際に用いる係数を設定する。また、特許文献２に記載の発明によると、画像の最低輝度と最高輝度との比を一定に保つようにコントラスト補償をしつつ、シャープネスの調整を行う。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−９４８０８号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２０００−３４７６４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１、２に記載の発明をはじめ従来のシャープネスの調整の手法によると、文字や線画の部分の輪郭が鮮明になるという効果は得られるが、その背景の部分またはハイライトの部分の画像の粒状性が悪くなったり、ノイズが鮮明に現れたりするというような不具合が生じてしまう。そうすると、原稿の画像全体がざらざらした（粒状性の悪い）印象を与えるものになってしまう。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑み、原稿の画像の粒状性が損なわれないように、原稿の画像のシャープネスの調整を行うことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像処理方法は、入力された原稿の画像に対してシャープネス調整の処理を施す画像処理方法であって、前記原稿の画像の中の注目画素の周辺の領域の画像からＲＧＢ系の各色の色情報を取得し、取得した前記各色の色情報から明度情報および色差情報を取得し、取得した明度情報に基づいて前記周辺の領域の明度を検出し、検出した明度が所定の値を超える場合に、前記注目画素の明度情報および色差情報のうち明度情報に対してのみシャープネス調整のためのフィルタ処理を行う。
【０００９】
本発明に係る画像処理装置は、入力された原稿の画像に対して画像処理を施す画像処理装置であって、前記原稿の画像の中の注目画素の周辺の領域の画像からＲＧＢ系の各色の色情報を取得する色情報取得手段と、前記色情報取得手段によって取得された前記各色の色情報から明度情報および色差情報を取得する明度色差情報取得手段と、前記明度色差情報取得手段によって取得された明度情報に基づいて前記周辺の領域の明度を検出する明度検出手段と、前記明度検出手段によって検出された明度に対応するフィルタ係数を用いて、前記注目画素の明度情報および色差情報のうち明度情報に対してのみにフィルタ処理を行うフィルタ処理手段と、を有してなる。
【００１０】
好ましくは、前記フィルタ処理手段は、前記フィルタ処理を行う際に、前記フィルタ係数として、前記明度検出手段によって検出された明度が低いほど先鋭度の高いフィルタ係数を用いる。または、前記明度検出手段は、前記周辺の領域の各画素の明度の平均値、中央値、最大、または最小値のいずれかを求めることによって、当該周辺の領域の明度を検出する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る画像処理装置１００が適用されるディジタルカラー複写機１の概略構成の例を示す図である。図１に示すように、ディジタルカラー複写機１は、画像読取り装置１Ａおよび画像記録装置１Ｂによって構成される。
【００１２】
画像読取り装置１Ａは、光源１Ａ１、ミラー１Ａ２、レンズ１Ａ３、ＣＣＤ（電荷結合素子）１Ａ４、ＣＰＵ１Ａ５、原稿セット台１Ａ６、操作パネル１Ａ７、および画像処理装置１００などによって構成される。
【００１３】
このような構成によって、画像読取り装置１Ａは、光源１Ａ１からの光を原稿セット台１Ａ６にセットされた原稿Ｐ１に照射し、原稿Ｐ１の原稿面からの反射光を、ミラー１Ａ２およびレンズ１Ａ３を含む縮小光学系を介して、リニアイメージセンサであるＣＣＤ１Ａ４に結像させる。ＣＣＤ１Ａ４は、色分解、光電変換、および電荷転送を行い、原稿Ｐ１の画像をアナログ信号に変換する。つまり、原稿画像をスキャンする。例えば、ＣＣＤ１Ａ４の解像度は４００ｄｐｉ、最大原稿サイズはＡ３である。この場合に、主走査方向の１ラインは約５０００ドットである。
【００１４】
ＣＣＤ１Ａ４によって得られたアナログ信号は、画像処理装置１００に送られる。画像処理装置１００は、そのアナログ信号をディジタルデータに変換した後、変倍または後に説明する画質補正などの画像処理を行う。そして、処理後のディジタルデータは、画像読取り装置１Ａからディジタル画像データＤＴ９として画像記録装置１Ｂに出力される。
【００１５】
原稿Ｐ１の読取りにおける走査は、ＣＣＤ１Ａ４を構成する素子の走査方向（ＣＣＤ１Ａ４の長手方向）を主走査方向、これと垂直の方向を副走査方向として行われる。画像信号は主走査方向の１ラインごとに順次転送される。
【００１６】
操作パネル１Ａ７は、複写の際の拡大または縮小の設定、用紙サイズの選択、解像度の設定、印刷の枚数の設定、または原稿モードの設定などのために用いられる。操作パネル１Ａ７によって入力された設定および選択の情報はＣＰＵ１Ａ５に伝えられる。ＣＰＵ１Ａ５は、この情報に基づいて画像読取り装置１Ａおよび画像記録装置１Ｂの各部の制御を行う。
【００１７】
画像記録装置１Ｂは、レーザダイオード駆動ユニット１Ｂ１、レーザダイオード１Ｂ２、ポリゴンミラー１Ｂ３、および感光体ドラム１Ｂ４などによって構成される。
【００１８】
このような構成によって、画像記録装置１Ｂは、画像読取り装置１Ａから出力されたディジタル画像データＤＴ９をレーザダイオード駆動ユニット１Ｂ１でアナログ信号に変換し、さらにレーザダイオード１Ｂ２で光に変換し、ポリゴンミラー１Ｂ３を介して感光体ドラム１Ｂ４に結像させる。レーザダイオード１Ｂ２に入力される電流が制御され、その光量が画素単位で制御される。これによって感光体ドラム１Ｂ４上に潜像が形成され、これがトナーで現像された後、記録用紙Ｐ２に転写される。このように、電子写真方式によって、４００ｄｐｉ、２５６階調の画像が形成される。
【００１９】
図２は画像処理装置１００の全体の構成の例を示すブロック図、図３はシャープネス調整部１０５の構成の例を示すブロック図、図４は明度検出部２０３の構成の例を示すブロック図、図５は注目画素の周辺の領域の例を示す図、図６は明度−セレクト信号関数ｓｅｌ（Ｙｃ）の例を示す図、図７はフィルタ処理部２０２の構成の例を示すブロック図、図８はフィルタ係数Ｌａ〜Ｌｇの例を示す図である。
【００２０】
図２に示すように、画像処理装置１００は、画像取得部１０１、Ａ／Ｄ変換部１０２、シェーディング補正部１０３、明度色差分離部１０４、シャープネス調整部１０５、ＨＶＣ調整部１０６、色空間変換部１０７、ＭＴＦ補正処理部１０８、およびスクリーン処理部１０９などの回路によって構成される。
【００２１】
画像取得部１０１は、ＣＣＤ１Ａ４から出力されたアナログ信号、すなわち、加色系のＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色のカラー画像信号を取得する。Ａ／Ｄ変換部１０２は、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラー画像信号をそれぞれ８ビットのディジタルデータ（２５６階調の濃度データ）であるＲ、Ｇ、Ｂカラー画像データに変換する。得られたＲ、Ｇ、Ｂカラー画像データは、シェーディング補正部１０３によって、いわゆるスキャナむら（ＣＣＤの各画素の感度のばらつきおよび配光むらなど）を補正するシェーディング補正が施された後、明度色差分離部１０４に入力される。
【００２２】
明度色差分離部１０４は、Ｒ、Ｇ、Ｂカラー画像データを、マトリクス演算などによってＹ（明度）、Ｃｒ（赤色差）、Ｃｂ（青色差）を示すデータ（例えば２５６階調のディジタルデータ）に変換する。つまり、明度情報と色差情報とに分離する。以下、得られたＹ、Ｃｒ、およびＣｂを示すデータをそれぞれ「明度データＤＴｙ」、「色差データＤＴｃｒ」、および「色差データＤＴｃｂ」と記載することがある。
【００２３】
シャープネス調整部１０５は、図３に示すように、ラインメモリ２０１、フィルタ処理部２０２、および明度検出部２０３などによって構成され、明度データＤＴｙにフィルタ処理を施し、原稿Ｐ１の画像の先鋭度の調整（シャープネス）または平滑度の調整（スムージング）を行う。これらの処理は、次のような手順で行う。
【００２４】
明度色差分離部１０４（図２参照）から入力された明度データＤＴｙは、フィルタ処理部２０２および明度検出部２０３における処理のために、ラインメモリ２０１によってライン遅延データとして保持される。そして、適当なタイミングでフィルタ処理部２０２および明度検出部２０３に送られる。例えば、５×５画素のサイズについてフィルタ処理を行う場合は、図３のように４個のラインメモリ２０１が用いられ、５ライン分の明度データＤＴｙ（ＤＴｙ０〜ＤＴｙ４）が送られる。
【００２５】
明度検出部２０３は、図４に示すように、走査窓４０１、演算器４０２、およびＬＵＴ（ルックアップテーブル）４０３などによって構成される。このような構成によって、明度検出部２０３は、フィルタ処理の対象となる画素（以下、「注目画素」と記載する。）の周辺の領域にある画素（例えば、図５において太線で示すように、注目画素およびそれを囲む２４個の画素）の明度を求め、フィルタ処理の際に用いるフィルタ係数を選択するため信号を出力する。
【００２６】
すなわち、まず、注目画素が５×５の走査窓４０１の中央に来るようにして、走査窓４０１の各セルに注目画素およびそれを囲む各画素の明度を代入する。演算器４０２は、代入された２５個の明度の値に基づいて所定の計算式などによって周辺の領域の明度を算出する。
【００２７】
例えば、２５個の画素の平均値、メジアン値（中央値）、最大値、または最小値のうちのいずれかを算出し、これを周辺の領域の明度とする。オペレータが操作パネル１Ａ７（図１参照）によって選択した原稿モードに応じて、周辺の領域の明度の算出の方法を変えてもよい。例えば、文字モード（特許明細書や学術論文などのように主に文字からなる原稿のモード）が選択されているときは最小値を算出し、印刷写真モードのときは平均値を算出するようにしてもよい。
【００２８】
ＬＵＴ４０３は、算出された明度の値Ｙｃと図６および次の（１）式に示す明度−セレクト信号関数ｓｅｌ（Ｙｃ）とに基づいて、２ビットのセレクト信号ｓｅｌをフィルタ処理部２０２に出力する。
【００２９】
【数１】

図３に戻って、フィルタ処理部２０２は、図７に示すように、４つのフィルタ３０１（３０１Ａ〜３０１Ｄ）およびセレクタ３０２などの回路によって構成される。フィルタ３０１Ａ〜３０１Ｄは、並列処理が可能なように構成される。また、フィルタ３０１Ａ〜３０１Ｄには、それぞれ異なるフィルタ係数が設定される。
【００３０】
図８（ａ）〜（ｇ）に示すようなフィルタ係数Ｌａ〜Ｌｇを予め用意しておき、オペレータが操作パネル１Ａ７によって選択した原稿モードに応じて、各フィルタ３０１のフィルタ係数の設定を変更するようにしてもよい。例えば、原稿モードとして文字モードが選択された場合は、フィルタ３０１Ａ〜３０１Ｄのフィルタ係数にフィルタ係数Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄをそれぞれ設定する。または、フィルタ係数Ｌａ、Ｌｃ、Ｌｄ、Ｌｆとしてもよい。印刷写真モードが選択された場合は、フィルタ係数Ｌｇ、Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆをそれぞれ設定する。文字写真モード（文字と写真とが画像に含まれている原稿のモード）が選択された場合は、フィルタ係数Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｇ、Ｌｅをそれぞれ設定する。
【００３１】
なお、フィルタ係数Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃは、先鋭度（強調度）の調整すなわちシャープネス調整を行うための係数であり、Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃの順に強調度が増す。フィルタ係数Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆは、円滑度の調整すなわちスムージング調整を行うための係数であり、Ｌｆ、Ｌｅ、Ｌｄの順に円滑度が増す。フィルタ係数Ｌｇは、いずれの処理も行わない場合（スルーする場合）の係数である。
【００３２】
図７のフィルタ３０１へのフィルタ係数の設定の際には、フィルタ３０１Ａ、３０１Ｂ、…の順に強調（先鋭）の効果が強く現れるものを選んでおく。また、フィルタ３０１Ｄ、３０１Ｃ、…の順に円滑の効果が強く現れるものを選んでおく。
【００３３】
さらに、あるフィルタ３０１（例えばフィルタ３０１Ｂ）にスムージング調整のためのフィルタ係数を設定した場合は、それより下のフィルタ３０１（フィルタ３０１Ｃ、３０１Ｄ）にもスムージング調整のためのフィルタ係数を設定しておく。また、例えばフィルタ３０１Ｃにシャープネス調整のためのフィルタ係数を設定した場合は、それより上のフィルタ３０１Ａ、３０１Ｂにもシャープネス調整のためのフィルタ係数を設定しておく。
【００３４】
フィルタ３０１Ａ〜３０１Ｄは、それぞれに設定されたフィルタ係数およびラインメモリ２０１から入力された５×５の画素の明度を用いて、注目画素の明度の調整を行う。フィルタ係数Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃのいずれかが設定されている場合はシャープネス調整を行い、フィルタ係数Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆのいずれかが設定されている場合はスムージング調整を行う。
【００３５】
セレクタ３０２は、フィルタ３０１Ａ〜３０１Ｄから得られる４つのフィルタ処理の結果（フィルタ処理を施した後の注目画素の明度の値）のうちのいずれか１つを選択する。係る選択は、明度検出部２０３から得られるセレクト信号ｓｅｌに基づいて行う。すなわち、セレクト信号ｓｅｌが「００」、「０１」、「１０」、「１１」の場合は、それぞれ、フィルタ３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ、３０１Ｄのフィルタ処理の結果を選択する。
【００３６】
図２に戻って、ＨＶＣ調整部１０６は、明度色差分離部１０４によって得られた色差データＤＴｃｒ、ＤＴｃｂに係数を乗じるなどして色相および彩度の調整を行う。
【００３７】
色空間変換部１０７は、シャープネス調整部１０５およびＨＶＣ調整部１０６によって調整された注目画素の明度値（明度データＤＴｙ）および色差データＤＴｃｒ、ＤＴｃｂに基づいて、減色系のＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色のカラー画像信号を取得する。すなわち、ＹＭＣＫ系の色空間への注目画素の値の変換を行う。例えば、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂの値に基づいてＣＩＥ−Ｌａｂ系の色空間の値を算出し、これをＹＭＣＫ系の値に変換してもよい。または、ＲＧＢ系の色空間の値を算出し、これをＹＭＣＫ系の値に変換してもよい。
【００３８】
そして、原稿Ｐ１の画像の各画素を注目画素として、上記の明度色差分離部１０４から色空間変換部１０７までの処理を繰り返し行うことによって、原稿Ｐ１の画像全体の調整がなされる。
【００３９】
さらに、ＭＴＦ補正処理部１０８は、調整がなされた原稿Ｐ１の画像に対してエッジ強調処理を行う。例えば、画像の中から黒文字または黒線のエッジの領域を判別し、その領域についてエッジ強調を行う。スクリーン処理部１０９は、エッジ強調された原稿Ｐ１の画像に対して、ディジタルカラー複写機１の特性（例えば、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれの色のトナーの特性、スキャニングの特性、またはレンズの特性など）および操作パネル１Ａ７によって設定された設定値（解像度、拡大率、または原稿モードなど）に基づいてスクリーン処理を行う。
【００４０】
以上のような処理によって調整された原稿Ｐ１の画像のディジタル画像データＤＴ９は、画像形成部である画像記録装置１Ｂに送られる。そして、原稿Ｐ１の調整された画像が画像記録装置１Ｂによって形成され、記録用紙Ｐ２に転写される。
【００４１】
本実施形態によると、原稿の画像のうち明度の低い部分ほど、より先鋭度の高いフィルタ係数を用いてシャープネス調整を行う。また、明度の高い部分（背景などのハイライトな部分）は先鋭度の低いフィルタ係数を用いてシャープネス調整を行いまたはスムージング調整を行う。これによって、原稿の画像の粒状性が損なわれないように、原稿の画像のシャープネスの調整を行うことができる。
【００４２】
本実施形態においては、図７に示すように４つのフィルタ処理の結果のうちのいずれかを選択するように構成したが、５つ以上のフィルタ処理の結果から選択するように構成してもよい。または、２つまたは３つのフィルタ処理の結果から選択するようにするように構成してもよい。
【００４３】
図６および式（１）において、定数ｙａ、ｙｂ、ｙｃの値を原稿モードなどに応じて適宜変更するようにしてもよい。図８に示すフィルタ係数のほかにも種々のフィルタ係数を用意しておいてもよい。
【００４４】
図２に示す画像取得部１０１ないしスクリーン処理部１０９の全てまたは一部分の処理をパーソナルコンピュータまたはワークステーションなどで行うことも可能である。この場合は、画像取得部１０１ないしスクリーン処理部１０９の処理を実行するためのプログラムをハードディスクにインストールしておく。そして、必要に応じてプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵによってプログラムを実行する。原稿の画像は、例えば、スキャナ装置からＲＳ−２３２ＣまたはＵＳＢなどのインタフェースを介して読み込めばよい。調整を施した画像は、ディスプレイ装置またはプリンタ装置によって出力すればよい。
【００４５】
本実施形態においては、複数のフィルタ３０１（図７参照）にそれぞれ異なるフィルタ係数を設定しておき、フィルタ処理を同時に並行して行い、得られた複数の処理結果のうちのいずれか１つを選択したが、明度検出部２０３によって得られた明度に応じていずれか１つのフィルタ３０１を選択し、そのフィルタ３０１の処理のみを実行するようにしてもよい。
【００４６】
その他、ディジタルカラー複写機１、画像読取り装置１Ａ、画像記録装置１Ｂ、画像処理装置１００の全体または各部の構成、処理内容、処理順序、処理を実行するタイミングなどは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によると、原稿の画像の粒状性が損なわれないように、原稿の画像のシャープネスの調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像処理装置が適用されるディジタルカラー複写機の概略構成の例を示す図である。
【図２】画像処理装置の全体の構成の例を示すブロック図である。
【図３】シャープネス調整部の構成の例を示すブロック図である。
【図４】明度検出部の構成の例を示すブロック図である。
【図５】注目画素の周辺の領域の例を示す図である。
【図６】明度−セレクト信号関数の例を示す図である。
【図７】フィルタ処理部の構成の例を示すブロック図である。
【図８】フィルタ係数の例を示す図である。
【符号の説明】
１００画像処理装置
１０１画像取得部（色情報取得手段）
１０４明度色差分離部（明度色差情報取得手段）
２０２フィルタ処理部（フィルタ処理手段）
２０３明度検出部（明度検出手段）
Ｐ１原稿

Claims

入力された原稿の画像に対してシャープネス調整の処理を施す画像処理方法であって、
前記原稿の画像の中の注目画素の周辺の領域の画像からＲＧＢ系の各色の色情報を取得し、
取得した前記各色の色情報から明度情報および色差情報を取得し、
取得した明度情報に基づいて前記周辺の領域の明度を検出し、
検出した明度が所定の値を超える場合に、前記注目画素の明度情報および色差情報のうち明度情報に対してのみシャープネス調整のためのフィルタ処理を行う、
ことを特徴とする画像処理方法。
入力された原稿の画像に対して画像処理を施す画像処理装置であって、
前記原稿の画像の中の注目画素の周辺の領域の画像からＲＧＢ系の各色の色情報を取得する色情報取得手段と、
前記色情報取得手段によって取得された前記各色の色情報から明度情報および色差情報を取得する明度色差情報取得手段と、
前記明度色差情報取得手段によって取得された明度情報に基づいて前記周辺の領域の明度を検出する明度検出手段と、
前記明度検出手段によって検出された明度に対応するフィルタ係数を用いて、前記注目画素の明度情報および色差情報のうち明度情報に対してのみにフィルタ処理を行うフィルタ処理手段と、
を有してなることを特徴とする画像処理装置。
前記フィルタ処理手段は、前記フィルタ処理を行う際に、前記フィルタ係数として、前記明度検出手段によって検出された明度が低いほど先鋭度の高いフィルタ係数を用いる、
請求項２記載の画像処理装置。
前記明度検出手段は、前記周辺の領域の各画素の明度の平均値、中央値、最大、または最小値のいずれかを求めることによって、当該周辺の領域の明度を検出する、
請求項２または請求項３に記載の画像処理装置。