JP2005303506A - 画像処理装置、画像処理方法、画像処理用プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

画像処理装置、画像処理方法、画像処理用プログラム及び記憶媒体 Download PDF

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Abstract

【課題】 消去時に文字の輪郭が残る現象を抑制し、圧縮率の向上と画質の向上とを図る。
【解決手段】 手段21により取得された処理対象画像の所定の画素についての画素値を手段23bによって所定の画素値で置き換えることにより消去処理を行う上で、その境界線の外側位置で画素値が置き換えられない境界画素部分を手段23cにより特定し当該画素部分に手段23dにより所定の画像処理(例えば、明度補正、色調補正、平滑化、周辺画素との加重平均操作等の処理)を施すことにより、当該境界画素部分が輪郭として残る現象を抑制でき、よって、圧縮率の向上と画質の向上とを図れるようにした。
【選択図】 図5

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法、画像処理用プログラム及び記憶媒体に関する。
一般に、カラー画像はファイルサイズが大きく、通信する場合や蓄積する場合に都合が悪いことが起こり得る。従って、画質をなるべく低下させずにファイルサイズを縮小する技術が必要となる。
現在、JPEG圧縮などを行って画像を圧縮する方法が普及している。この圧縮は写真などの自然画像を圧縮するには優れた方法であるが、文字を含む文書画像の圧縮にはあまり向いていない。文字のエッジ部のような急激な色変化が発生する部分にモスキートノイズと呼ばれる特有のノイズが発生するからである。また、文書画像のようにこのような急激な色変化が多く発生する画像では圧縮効率もあまり良くない。圧縮率を強制的に向上させることも可能であるが、この場合は文字のエッジ部はつぶれてしまい文字の視認性は大幅に低下する。
そのため、特許文献1に示されるような方法が提案されている。この方法は、処理対象画像を所定の大きさのブロックに分割し、各ブロックを階調部と文字部に分類する。階調部に対して2次元離散コサイン変換を行って量子化テーブルを用いて符号化を行い、文字部に対しては、輝度信号と識別カラーコードのみによって構成して圧縮符号化するものである。階調部は色変化が少ないので、JPEG圧縮のような離散コサイン変換を用いる圧縮法が有効に機能する上、文字部に対しては別の方法を用いることで、圧縮率と画質を高いレベルでバランスをとることが可能である。
特許第3095804号公報
しかし、特許文献1の方法は、ブロック単位で文字部と階調部を区別するので、ブロックの大きさによってはブロック内部に文字と階調部分が混在することが起こり得る。この場合は、当該ブロックでは文字或いは階調部分のどちらかの画質が低下する。ブロックを小さくすると文字部であるか階調部であるかを判定する情報が減ることになるので、判定誤りの可能性が増し、これも精度低下につながる。
このようなことから、処理対象画像となる多値画像の画質を保ちながら効率よく画像のファイルサイズを小さくすることを目的とした画像処理装置等に関して本出願人により特願2003−147143として提案されている。この提案例の画像処理装置は、処理対象画像として多値画像を取得する多値画像取得手段と、前記処理対象画像に基づき生成された2値画像を取得する2値画像取得手段と、前記処理対象画像から特定の属性を持った画素を特定する特定属性画素特定手段と、前記2値画像において前記特定の属性を持たない画素を白画素に置き換える白画素置換手段と、前記特定の属性を持った画素部分のみから構成される単数又は複数の画像を生成する特定属性画素画像生成手段と、前記特定の属性を持った画素を背景色で埋めた多値画像を生成する特定属性画素消去多値画像生成手段と、これらの画像生成手段により生成された複数の画像を各々符号化する画像符号化手段と、を備え、前記特定の属性画素特定手段は、前記2値画像に基づき特定の属性を持った画素を特定するようにしたものである。これにより、原画像となる多値画像とこれに基づく2値画像とを用意し、2値画像に基づき例えば文字等の特定の属性を持った画素を特定し、このような特定の属性の有無に応じて、特定の属性を持った画素部分のみから構成される単数又は複数の2値画像を生成するとともに、特定の属性を持った画素を背景色で埋めた多値画像を生成して、各々を符号化してファイル化することにより、特定の属性を持つ画素に関してはその視認性を確保しつつ、処理対象画像となる多値画像の画質をあまり低下させることなく、大幅にファイルサイズ削減を行うことが可能となる。
即ち、当該提案例は、文書画像を文字だけの画像と背景だけの画像に分離し、前者は文字の輪郭がよく保存されることを重点に、減色処理と輪郭を保存できる圧縮方法(例えば、MMR圧縮)を適用し、後者は色を正しく表現することを重点に、減色せずに圧縮(例えば、JPEG圧縮)を適用し、両者を重ね合わせ表示することにより、視認性をあまり低下させずに圧縮率を高めるようにしたものである。
図8を参照して説明する。まず、多値の原画像を取得する(図8(a))。そして、この多値の原画像を2値化する(図8(b)。2値化された画像につき、当該2値画像を構成する黒画素のうち、文字を構成するものだけを残して他を白画素化する(図8(c))。さらに、文字だけの2値画像を複数の色に分割した文字2値画像に分割する(図8(d))。文字を構成する画素の、原画像での画素値を統計処理し、数色〜数十色程度に減色し、各色毎に1枚の2値画像を生成して、文字を構成する画素を適当な文字2値画像の何れかに振り分ける。この処理で、色毎に分割された文字2値画像が複数生成されることになる。
一方、文字だけの2値画像の黒画素の位置に相当する、原画像の画素値を別の画素値で置き換える(図8(e))。別の画素値とは、置き換え対象となった画素の周囲の画素値を用いればよい。こうすることで、文字が「消去」された多値画像ができることになる。
そして、文字2値画像、文字が消去された多値画像を各々に適した方法で符号化(圧縮)し、それらを重ね合わせ表示できるフォーマットにまとめる(図8(f))。
この方法では、圧縮率を高めるために、文字を消去した、背景だけの画像を生成することが大切である。文字を消去することで、文字部分と周辺部の画素値の差が小さくなるため符号化による圧縮効率が向上する上、モスキートノイズの発生も抑制できることになる。
しかし、多値画像においては文字のエッジ部分は図9(a)に示すように滑らかに変化している。2値化を行う際は、何らかの閾値を利用して滑らかに変化している位置のどこかで白黒の境界ができることになるが(図9(b))、2値画像の黒画素の位置をそのまま利用すると、文字の輪郭部が消去されずに残ってしまう(図9(c))。残った部分は周囲との画素値の差も残ることになるので、圧縮効率の低下やモスキートノイズによる画質の低下を招いてしまう。
本発明の目的は、消去時に文字の輪郭が残る現象を抑制し、圧縮率の向上と画質の向上とを図ることである。
請求項1記載の発明の画像処理装置は、処理対象画像を取得する手段と、前記処理対象画像中で画素値の置き換えを行う画素を取得する手段と、置き換え後の画素値を取得する手段と、取得した前記画素の画素値を取得した前記画素値で置き換えを行う手段と、画素値を置き換えた画素と置き換えない画素との境界位置を取得する手段と、前記境界位置に存在する画素の画素値に画像処理を行う手段と、を備える。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の画像処理装置において、前記画像処理を行う手段は、境界線の外側位置に存在する画素を対象としてその画素値に画像処理を行う。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の画像処理装置において、前記境界位置を取得する手段は、前記置き換えない画素に属する画素のみを取得する。
請求項4記載の発明は、請求項1ないし3の何れか一記載の画像処理装置において、前記画像処理は、明度補正処理である。
請求項5記載の発明は、請求項1ないし3の何れか一記載の画像処理装置において、前記画像処理は、色調補正処理である。
請求項6記載の発明は、請求項1ないし3の何れか一記載の画像処理装置において、前記画像処理は、平滑化処理である。
請求項7記載の発明は、請求項1ないし3の何れか一記載の画像処理装置において、前記画像処理は、周辺画素との加重平均操作処理である。
請求項8記載の発明の画像処理方法は、処理対象画像を取得するステップと、前記処理対象画像中で画素値の置き換えを行う画素を取得するステップと、置き換え後の画素値を取得するステップと、取得した前記画素の画素値を取得した前記画素値で置き換えを行うステップと、画素値を置き換えた画素と置き換えない画素との境界位置を取得するステップと、前記境界位置に存在する画素の画素値に画像処理を行うステップと、を備える。
請求項9記載の発明の画像処理用プログラムは、コンピュータにインストールされ、当該コンピュータに、処理対象画像を取得する機能と、前記処理対象画像中で画素値の置き換えを行う画素を取得する機能と、置き換え後の画素値を取得する機能と、取得した前記画素の画素値を取得した前記画素値で置き換えを行う機能と、画素値を置き換えた画素と置き換えない画素との境界位置を取得する機能と、前記境界位置に存在する画素の画素値に画像処理を行う機能と、を実行させる。
請求項10記載の発明は、請求項9記載の画像処理用プログラムにおいて、前記画像処理を行う機能は、境界線の外側位置に存在する画素を対象としてその画素値に画像処理を行う。
請求項11記載の発明は、請求項9又は10記載の画像処理用プログラムにおいて、前記境界位置を取得する機能は、前記置き換えない画素に属する画素のみを取得する。
請求項12記載の発明は、請求項9ないし10の何れか一記載の画像処理用プログラムにおいて、前記画像処理は、明度補正処理である。
請求項13記載の発明は請求項9ないし10の何れか一記載の画像処理用プログラムにおいて、前記画像処理は、色調補正処理である。
請求項14記載の発明は、請求項9ないし10の何れか一記載の画像処理用プログラムにおいて、前記画像処理は、平滑化処理である。
請求項15記載の発明は、請求項9ないし10の何れか一記載の画像処理用プログラムにおいて、前記画像処理は、周辺画素との加重平均操作処理である。
請求項16記載の発明のコンピュータ読取り可能な記憶媒体は、請求項9ないし15の何れか一記載の画像処理用プログラムを格納している。
本発明によれば、処理対象画像の所定の画素についての画素値を所定の画素値で置き換えることで消去処理を行う上で、その境界線の外側位置で画素値が置き換えられない画素部分に所定の画像処理(例えば、明度補正、色調補正、平滑化、周辺画素との加重平均操作等の処理)を施すことにより、当該画素部分が輪郭として残る現象を抑制することができ、よって、圧縮率の向上と画質の向上とを図ることができる。
本発明を実施するための最良の形態について図1ないし図8に基づいて説明する。
図1は、本実施の形態の画像処理装置1の電気的な接続を示すブロック図である。図1に示すように、画像処理装置1は、PCなどのコンピュータであり、各種演算を行い、画像処理装置1の各部を集中的に制御するCPU2と、各種のROM、RAMからなるメモリ3とが、バス4で接続されている。
バス4には、所定のインターフェイスを介して、ハードディスクなどの磁気記憶装置5と、キーボード、マウスなどの入力装置6と、表示装置7と、光ディスクなどの記憶媒体8を読み取る記憶媒体読取装置9と、画像を読み取る画像読取装置10とが接続され、また、ネットワーク11と通信を行う所定の通信インターフェイス12が接続されている。なお、記憶媒体8としては、CD,DVDなどの光ディスク、光磁気ディスク、FDなどの各種メディアを用いることができる。また、記憶媒体読取装置18は、具体的には記憶媒体17の種類に応じて光ディスクドライブ装置、光磁気ディスクドライブ装置、FDD装置などが用いられる。
画像処理装置1は、本発明の記憶媒体を実施する記憶媒体8から、本発明のプログラムを実施する画像処理用プログラム13を読み取って、磁気記憶装置5にインストールする。これらのプログラムはインターネットなどのネットワーク11等を介してダウンロードしてインストールするようにしてもよい。このインストールにより、画像処理装置1は、各々後述の所定の処理の実行が可能な状態となる。なお、画像処理用プログラム13は、所定のOS上で動作するものであってもよい。
本実施の形態においては、画像処理用プログラム13を用いることにより、処理対象画像(原画像)としての多値画像を文字の視認性を犠牲にせずに大幅なサイズ削減を実現する。ここに、処理の概要を示す図2の概略フローチャート及び前述の図8に示した処理の概念図を参照して、本実施の形態の処理の概要を説明する。
まず、イメージスキャナ等の画像読取装置10を使って図8(a)に示すような処理対象画像となる多値画像を取得する(ステップS1)。そして、このような多値画像を2値化することにより図3(b)に示すような2値画像を取得する(S2)。この後、2値画像中から特定の属性を持つ部分、例えば文字部分の位置を抽出する(S3)。そして、図8(c)に示すように文字だけ残すように、2値画像で特定の属性を持たない画素(文字以外の黒画素)を白画素に置き換えて黒画素を消去する白画素化処理を行い(S4)、図B(d)に示すように、文字部分の減色画像を作る。この処理で文字の位置が画素単位で判ることになる。
一方、多値画像は、特定の属性部分(文字部分の画素)を背景色で埋めた画像にし、図8(e)に示すように文字消去された画像とする(S5)。即ち、カラー画像においては、文字部分の画素を周囲の色で置き換えた画像を作ればよい。
また、当該特定の属性部分の色を決定する(S6)。文字を構成する黒画素の位置にある、カラー画像の画素色を全て求め、このデータから多く使われている色を数色選んで代表色とする。そして、画素毎或いは連結成分毎に文字を構成する画素がどの代表色に最も近いかを判断する。そして、特定属性を持つ画素が、画素毎或いは連結成分毎に判断した色を持つ画像を生成する(S7)。限られた色のみを持つ多値画像でもよいし、色毎に1つずつ2値画像をもってもよいが、ここでは2値画像を色毎に1つずつ持つこととする。
そして、生成された特定の属性画素を消去した画像と、特定の属性画素のみからなる画像から圧縮画像を生成する(S8)。例えば、前者はJPEG圧縮、後者はMMR圧縮を行うとファイルサイズが効率的に小さくなる。
この後、特定の属性部分を消去した画像に、特定の属性画素のみからなる画像を重ね合わせ表示できるようなフォーマット(例えば、PDF)にまとめる(S9)。これらを重ね合わせてみれば、背景の上に文字が貼り付いている形となり、原画像と同様に見ることができる。
以上の処理であまり視認性を低下させずにファイルサイズの大幅な圧縮が可能になる。理由は、JPEG圧縮は画素値の変動が激しい画像については圧縮効率があまりよくないが、ここで述べた方法で文字部分を消去すれば、文字部の画素値変動がなくなるので効率がよくなり、また、文字部分は色数を大幅に減らしているのでこれも圧縮効率がよくなる。
このような処理手順の詳細を、当該画像処理装置1が画像処理用プログラム13に基づいて実現する機能の機能ブロック図を示す図3を参照して詳細に説明する。
1.処理対象画像としての多値画像とこれに基づく2値画像とを取得
多値画像取得手段21及び2値画像取得手段22で、多値画像、2値画像を取得する(S1,S2)。2値画像は多値画像に基づき生成されたものとする。2値化の方法は固定閾値で、閾値より明るい画素を白画素、暗い画素を黒画素とする等の方法をとればよい。また、2値画像と多値画像とは異なる解像度でも構わない。例えば、上述の方法で2値画像を生成した後、間引き処理をして多値画像の解像度を下げ、これを処理対象の多値画像として取得しても良い。さらに、2値画像生成は別の装置で行い、生成された画像ファイルを取得しても構わない。
2.文字領域を取得
特定属性部抽出手段24により、画像上において、文字の存在する位置を求める(S3)。多値画像から取得しても2値画像からでも構わない。多値画像から取得する場合は特開2002−288589公報、2値画像から取得する場合は特開平6−20092号公報等、既に公開されている文字領域抽出技術を用いればよい。本実施の形態では、2値画像に基づき特定の属性を持った画素として文字を構成する画素を取得するものとする。
3.文字以外を白画素に置換
白画素置換手段25により、2値画像において文字領域以外の画素(特定の属性を持たない画素)を白画素に置き換える(S4)。
4.文字部分を周囲色で置換
特定属性部消去画像生成手段23により、特定属性部分(文字部分)を消去した画像を作る(S5)。カラー画像において、文字部分の画素を周囲の色で置き換えた画像を作ればよい。
5.特定属性の色決定
特定属性部色決定手段26により、特定属性部分(文字部分)の色を決定する(S6)。文字を構成する黒画素の位置にあるカラー画像の画素色を全て求め、このデータから多く使われている色を数色選んで代表色とする。そして、画素毎或いは連結成分毎に文字を構成する画素がどの代表色に最も近いかを判断する。
6.特定属性画素画像生成
特定属性画素画像生成手段27により、特定属性を持つ画素が、画素毎或いは連結成分毎に判断した色を持つ画像を生成する(S7)。限られた色のみを持つ多値画像でもよいし、色毎に1つずつ2値画像を持ってもよいが、ここでは2値画像を色毎に1つずつ持つこととする。
7.画像圧縮
画像符号化手段28により、生成された特定属性画素を消去した画像と、特定属性画素のみからなる画像から圧縮画像を生成する(S8)。例えば、前者はJPEG圧縮、後者はMMR圧縮を行うとファイルサイズが効率的に小さくなる。
8.画像合成
まとめファイル作成手段29により、特定属性部を消去した画像に、特定属性画素のみからなる画像を重ね合わせ表示できる形で合成する(S9)。これらを重ね合わせてみれば、背景の上に文字が貼り付いている形となり、原画像と同様に見ることができる。
ここで、本実施の形態で特に特徴とする特定属性部消去画像生成手段23により実行されるステップS5の処理について、図4に示すフローチャート及び図5に示す概略機能ブロック図を参照して詳細に説明する。なお、図5において直接関係ない構成要素は図示を省略し簡略化してある。
まず、処理対象画像を取得する(S5a)。処理対象画像は、多値の原画像であり、多値画像取得手段21から取得できる。
画素値の置き換えを行う画素を取得する(S5b)。これは、ステップS4で取得した2値画像で、黒画素である部分が相当する。この画像は白画素置換手段25により取得できる。
置き換え後の画素値を取得する(S5c)。置き換えを行う対象である黒画素の周辺部の白画素の位置に相当する画素値を、置き換え後の画素値として用いる。これは、置換画素取得手段23aにより取得される。
画素値置換手段23bを用い、置き換え後の画素値により、置き換え対象画素の値を置換する(S5d)。
境界画素特定手段23cを用い、置き換えた画素と置き換えない画素との境界位置を取得する(S5e)。本実施の形態では、文字を構成する黒画素と文字以外を構成する白画素との境界線の外側位置に存在する1画素を境界位置とし、当該画素を対象とする。図6に示す例では、斜線部分が境界画素である。
境界画素画像処理手段23dを用い、境界位置に存在する画素に画像処理を行う(S5f)。
適用可能な画像処理としては、幾つかの方法が考えられる。画像処理を施す前の画素値を(R1,G1,B1)、画像処理を施した後の画素値を(R2,G2,B2)とおく。図7は文字を消去した多値画像と、境界位置の境界画素を示したものである。境界画素(斜線部分)に対して画像処理が行われることになる。
a.明度補正処理
R2=R1×V,G2=G1×V,B2=B1×V(Vは定数)
など、一定の値を乗じて明度を上げる。RGB各成分の比率は変わらないので、概ね明度だけが変化することになる。
b.色調補正処理
R2=R1+VR,G2=G1+VG,B2=B1×VB(VR,VG,VBは定数)
など、一定の値を加える。RGB各成分に異なる値を加えることで色調が変化する。値によっては明度も変化することになる。
c.平滑化処理
左右に隣接する画素の値を(RL,GL,BL),(RR,GR,BR)とおくと、
R2=(RL+RR+R1)/3
G2=(GL+GR+G1)/3
B2=(BL+BR+B1)/3
とすれば、平滑化が行われる。
d.加重平均操作処理
これも一種の平滑化であるが、
R2=(RL+RR+R1×2)/4
G2=(GL+GR+G1×2)/4
B2=(BL+BR+B1×2)/4
など、重みを変えることによって、文字輪郭の平滑化度合いを変化させることができる。
以上の処理で、文字を消去した画像において、輪郭部に残存していた文字色が薄れ、圧縮率のさらなる向上とモスキートノイズの抑制が期待できる。
本発明の実施の形態の画像処理装置の電気的な接続を示すブロック図である。 処理の概要を示す概略フローチャートである。 画像処理装置の機能ブロック図である。 特定属性部消去画像生成手段により実行されるステップS5の処理内容を示すフローチャートである。 特定属性部消去画像生成手段の概略機能ブロック図である。 境界画素に関する説明図である。 文字を消去した多値画像と境界位置の境界画素とを示す説明図である。 既提案例に基づく処理例を示す概念図である。 その文字の輪郭部の処理例の不具合を説明するための説明図である。
符号の説明
21 処理対象画像を取得する手段
23a 置き換え後の画素値を取得する手段
23b 置き換えを行う手段
23c 境界位置を取得する手段
23d 画像処理を行う手段
25 画素を取得する手段

Claims (16)

  1. 処理対象画像を取得する手段と、
    前記処理対象画像中で画素値の置き換えを行う画素を取得する手段と、
    置き換え後の画素値を取得する手段と、
    取得した前記画素の画素値を取得した前記画素値で置き換えを行う手段と、
    画素値を置き換えた画素と置き換えない画素との境界位置を取得する手段と、
    前記境界位置に存在する画素の画素値に画像処理を行う手段と、
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記画像処理を行う手段は、境界線の外側位置に存在する画素を対象としてその画素値に画像処理を行う、ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  3. 前記境界位置を取得する手段は、前記置き換えない画素に属する画素のみを取得することを特徴とする請求項1又は2記載の画像処理装置。
  4. 前記画像処理は、明度補正処理であることを特徴とする請求項1ないし3の何れか一記載の画像処理装置。
  5. 前記画像処理は、色調補正処理であることを特徴とする請求項1ないし3の何れか一記載の画像処理装置。
  6. 前記画像処理は、平滑化処理であることを特徴とする請求項1ないし3の何れか一記載の画像処理装置。
  7. 前記画像処理は、周辺画素との加重平均操作処理であることを特徴とする請求項1ないし3の何れか一記載の画像処理装置。
  8. 処理対象画像を取得するステップと、
    前記処理対象画像中で画素値の置き換えを行う画素を取得するステップと、
    置き換え後の画素値を取得するステップと、
    取得した前記画素の画素値を取得した前記画素値で置き換えを行うステップと、
    画素値を置き換えた画素と置き換えない画素との境界位置を取得するステップと、
    前記境界位置に存在する画素の画素値に画像処理を行うステップと、
    を備えることを特徴とする画像処理方法。
  9. コンピュータにインストールされ、当該コンピュータに、
    処理対象画像を取得する機能と、
    前記処理対象画像中で画素値の置き換えを行う画素を取得する機能と、
    置き換え後の画素値を取得する機能と、
    取得した前記画素の画素値を取得した前記画素値で置き換えを行う機能と、
    画素値を置き換えた画素と置き換えない画素との境界位置を取得する機能と、
    前記境界位置に存在する画素の画素値に画像処理を行う機能と、
    を実行させる画像処理用プログラム。
  10. 前記画像処理を行う機能は、境界線の外側位置に存在する画素を対象としてその画素値に画像処理を行う、ことを特徴とする請求項9記載の画像処理用プログラム。
  11. 前記境界位置を取得する機能は、前記置き換えない画素に属する画素のみを取得することを特徴とする請求項9又は10記載の画像処理用プログラム。
  12. 前記画像処理は、明度補正処理であることを特徴とする請求項9ないし10の何れか一記載の画像処理用プログラム。
  13. 前記画像処理は、色調補正処理であることを特徴とする請求項9ないし10の何れか一記載の画像処理用プログラム。
  14. 前記画像処理は、平滑化処理であることを特徴とする請求項9ないし10の何れか一記載の画像処理用プログラム。
  15. 前記画像処理は、周辺画素との加重平均操作処理であることを特徴とする請求項9ないし10の何れか一記載の画像処理用プログラム。
  16. 請求項9ないし15の何れか一記載の画像処理用プログラムを格納しているコンピュータ読取り可能な記憶媒体。

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008301266A (ja) * 2007-05-31 2008-12-11 Kyocera Mita Corp 画像処理装置及び画像形成装置
JP2009017392A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Kyocera Mita Corp 画像処理装置及び画像形成装置
JP2014128023A (ja) * 2012-12-27 2014-07-07 Brother Ind Ltd 画像処理装置およびコンピュータプログラム

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