JP2006215785A

JP2006215785A - 画像処理方法、画像処理装置、画像処理プログラム、および、記録媒体

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Publication number: JP2006215785A
Application number: JP2005027452A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Hasegawa; 史裕長谷川; Yukihisa Uchiyama; 幸央内山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2006-08-17

Abstract

【課題】エッジ強調処理の前段となる、エッジ強調を施すべきかどうかを簡便かつ高速に判定するステップが含まれ、与えられた画像に対して必要と判断される場合にのみ、強調を行うことで、余分な強調処理の回避によってエッジ強調にともなう副作用を最低限に抑えつつ、全体のスループット向上にも寄与できる画像処理方法、画像処理装置、画像処理プログラム、および、記録媒体を提供すること目的とする。
【解決手段】入力画像を複数のサブ領域へ分割するステップと、各サブ領域上のパターンに対して空間周波数領域への変換を行うステップと、この変換により得られた高周波成分の強さをサブ領域にわたって計測するステップと、前記計測値にもとづき、入力画像にエッジ強調処理を行うかどうかを決定するステップと、当該決定に従って入力画像にエッジ強調処理を行うステップを備えた。
【選択図】図８

Description

本発明は画像処理方法及び装置に関し、特に、与えられた画像に対する、必要に応じた適切なエッジ強調処理の適用方法及び装置に関する。

一般に、オフィス文書等をスキャナーやデジタルカメラから入力して得られる文書画像において重要な画質基準として、画像上の文字の読みやすさがあげられる。通常、文字と背景の境にあたる輪郭がくっきりしている、すなわちエッジが強い方が文字は読みやすい。そこで、与えられた画像に対してエッジ強調処理を施して、画質を向上させることが考えられる。

ただし、エッジ強調処理によってノイズまで強調されることや、文書内に図や写真を多く含む場合にはかえって画像全体の滑らかさが失われて画質が低下した印象を与える可能性もあり、エッジ強調処理が一概に有効であるとは言えない。

こうした課題に対する従来技術のアプローチは、画像上で必要な個所に必要な量のエッジ強調処理を施す、というものであった。特許文献１に開示されたものでは、画像のエッジ量と背景の白地度に応じてエッジ強調量を制御する。特許文献２に開示されたものでは、エッジ量にもとづいた文字／非文字の判定結果に応じてエッジ強調量を制御する。
特開２００１−２５１５１７号公報特開２００３−０１８４０３号公報

しかしながら、これらの技術は、いずれにしろ画像にエッジ強調処理を施すことを前提としたものであり、エッジが十分に強く、そもそも強調を必要としない画像であればこれらエッジ強調処理を回避できるに越したことはない。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、エッジ強調処理の前段となる、エッジ強調を施すべきかどうかを簡便かつ高速に判定するステップが含まれ、与えられた画像に対して必要と判断される場合にのみ、強調を行うことで、余分な強調処理の回避によってエッジ強調にともなう副作用を最低限に抑えつつ、全体のスループット向上にも寄与できる画像処理方法、画像処理装置、画像処理プログラム、および、記録媒体を提供すること目的とする。

本発明は、入力画像を複数のサブ領域へ分割するステップと、各サブ領域上のパターンに対して空間周波数領域への変換を行うステップと、この変換により得られた高周波成分の強さをサブ領域にわたって計測するステップと、前記計測値にもとづき、入力画像にエッジ強調処理を行うかどうかを決定するステップと、当該決定に従って入力画像にエッジ強調処理を行うステップとからなることを特徴とする画像処理方法である。また、前記高周波成分の強さをサブ領域にわたって計測するステップは、所定の規則によって選択された一部のサブ領域のみを対象として計測を行う。また、前記高周波成分の強さをサブ領域にわたって計測するステップは、計測途中における各時点での暫定的な計測値にもとづき、入力画像にエッジ強調処理を行うかどうかを決定することができた場合に当計測ステップを打ち切り、一方、決定することができなかった場合には、当計測ステップを継続するようにしたものである。また、前記エッジ強調処理を行うかどうかの決定に際して、入力画像の解像度に応じて決定ルールを切り替えるようにしたものである。また、前記エッジ強調処理は、前記高周波成分の強さの計測値に応じて、強調の度合いを切り替えるようにしたものである。

また、入力画像を複数のサブ領域へ分割する領域分割手段と、各サブ領域上のパターンに対して空間周波数領域への変換を行う変換手段と、この変換手段から出力される高周波成分の強さをサブ領域にわたって計測する計測手段と、当該計測手段からの出力値にもとづき、入力画像にエッジ強調処理を行うかどうかを決定する決定手段と、当該決定手段からの出力値に従って入力画像にエッジ強調処理を行うエッジ強調処理手段を備えた画像処理装置である。また、前記計測手段は、所定の規則によって選択された一部のサブ領域のみを対象として計測を行うようにしたものである。また、前記計測手段は、計測途中における各時点での暫定的な計測値にもとづき、入力画像にエッジ強調処理を行うかどうかを決定することができた場合に当計測処理を打ち切り、一方、決定することができなかった場合には、当計測処理を継続するようにしたものである。また、前記決定手段は、入力画像の解像度に応じて決定ルールを切り替えるようにしたものである。また、前記エッジ強調処理手段は、前記計測手段からの出力値に応じて、強調の度合いを切り替えるようにしたものである。

また、入力画像を複数のサブ領域へ分割するステップと、各サブ領域上のパターンに対して空間周波数領域への変換を行うステップと、この変換により得られた高周波成分の強さをサブ領域にわたって計測するステップと、前記計測値にもとづき、入力画像にエッジ強調処理を行うかどうかを決定するステップと、当該決定に従って入力画像にエッジ強調処理を行うステップを備えコンピュータシステム上で実行可能な画像処理プログラムである。

また、コンピュータシステム上で実行可能な画像処理プログラムを格納した記憶媒体において、前記画像処理プログラムは、入力画像を複数のサブ領域へ分割するステップと、各サブ領域上のパターンに対して空間周波数領域への変換を行うステップと、この変換により得られた高周波成分の強さをサブ領域にわたって計測するステップと、前記計測値にもとづき、入力画像にエッジ強調処理を行うかどうかを決定するステップと、当該決定に従って入力画像にエッジ強調処理を行うステップを備えたものである。

したがって、本発明によれば、エッジ強調を、必要と判断される場合に限ることによって、様々な画像の入力に対して安定的な画質を得るとともに、スループットの向上を図ることができるという効果を得る。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例にかかるコンピュータ装置の構成例を示している。

同図において、ＣＰＵ（中央処理装置）１は、このコンピュータ装置の動作制御を行うものであり、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）２は、ＣＰＵ１が起動時に実行するプログラムや必要なデータ等を記憶するためのものであり、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）３は、ＣＰＵ１のワークエリア等を構成するためのものである。

キャラクタジェネレータ４は、図形文字の表示データを発生するためのものであり、時計回路５は、現在日時情報を出力するためのものであり、画像処理部６は、エッジ強調処理等の種々の画像処理機能を実現するためのものである。

ネットワークインターフェース回路７は、このコンピュータ装置をネットワーク（図示略）へ接続するためのものであり、ネットワーク伝送制御部８は、ネットワークを介して、他のデータ端末装置との間で種々のデータをやりとりするための各種所定のプロトコルスイートの通信制御処理を実行するためのものである。

磁気ディスク装置９は、種々のアプリケーションプログラム、ワークデータ、ファイルデータ、画情報データなどの種々のデータを記憶するためのものであり、ＣＤ−ＲＯＭ装置１０は、交換可能な記録媒体であるＣＤ−ＲＯＭ１１のデータを読み込むためのものであり、ＣＲＴ画面表示装置１２は、このコンピュータ装置を操作するための画面を表示するためのものであり、表示制御部１３は、ＣＲＴ画面表示装置１２の表示内容を制御するためのものである。

キーボード装置１４は、このコンピュータ装置に種々のキー操作を行うためのものであり、画面指示装置１５は、ＣＲＴ画面表示装置１２の任意の点を指示する等の操作作業を行うためのものであり、入力制御部１６は、キーボード装置１４および画面指示装置１５の入力情報を取り込む等するためのものである。

これらのＣＰＵ１、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３、キャラクタジェネレータ４、時計回路５、画像処理部６、ネットワーク伝送制御部８、磁気ディスク装置９、ＣＤ−ＲＯＭ装置１０、表示制御部１３、および、入力制御部１６は、内部バス１７に接続されており、これらの各要素間のデータのやりとりは、主としてこの内部バス１７を介して行われる。

次に、本実施例にかかる画像処理について説明する。

いま、ＲＧＢ成分からなるカラーのデジタル画像が入力されたとすると、最初のステップで入力画像を８×８画素のサブ領域へ分割する。入力画像の幅や高さが８の倍数でないために余りなく分割することができない場合には、サブ領域群を画像中央へ寄せるようにし、周辺部にはどのサブ領域にも属さない余白帯を設ける（図２参照）。

例えば入力画像の幅・高さがともに８０４画素であれば、画像中央にセンタリングされた形で１００×１００個のサブ領域が並び、周囲には４画素分の余白帯が設けられることになる。

続いて、各サブ領域上のパターンに対して空間周波数領域への変換を行う。本実施例では、ＲＧＢ各成分の画素値を算術平均した輝度値から、下式（１）の離散コサイン変換（ＤＣＴ）に従って、１つの周波数成分を算出する。

Ｆ＝Σ［ｉ＝０，７］Σ［ｊ＝０，７］ｆ（ｉ，ｊ）＊ｃｏｓ｛（２＊ｉ＋１）＊７＊π／１６｝＊ｃｏｓ｛（２＊ｊ＋１）＊７＊π／１６｝ …（１）

ここでｉ，ｊは注目サブ領域上の、左上隅を原点とする相対位置であり、ｆ（ｉ，ｊ）は注目サブ領域上の位置（ｉ，ｊ）における輝度値である。輝度値は当位置のＲＧＢ各画素値を加算して３で割った値を用いる。

こうして得られるＦは基底（７，７）に対するＤＣＴ係数と呼ばれ、画像パターンの高周波特性を表す値として知られている。

一般に、Ｆの絶対値｜Ｆ｜が小さい場合には、画像パターンの高周波成分が小さい、すなわち近接画素間で輝度値が滑らかに変化していると考えられ、したがって画像パターンの背景部分と前景部分を分ける境界がはっきりしない（エッジが弱い）傾向が高い（図３参照）。

いま、上記Ｆは１つのサブ領域上で算出された指標であるから、Ｆ値を各サブ領域にわたって計測し、画像全体としてＦ値が小さい傾向があると判断されれば、入力画像はエッジが弱いパターンであるとみなすことができる。

また、本実施例では、各サブ領域について式（１）を用いてＤＣＴ係数Ｆを算出し、その中で絶対値が最大のものを|Ｆ|ｍａｘとする。そして|Ｆ|ｍａｘと所定の閾値Ｔとの大小比較により、「|Ｆ|ｍａｘ≦Ｔならば入力画像にエッジ強調処理を行う」、「 |Ｆ|ｍａｘ＞Ｔならば入力画像にエッジ強調処理を行わない」という判定を行う。

例えば、Ｔ＝１０とすると、|Ｆ|ｍａｘ＝5であるような画像にはエッジ強調が施されるが、一方で|Ｆ|ｍａｘ＝３０であるような画像にはエッジ強調が施されない。

エッジ強調の方法としては、入力画像の各画素に対し、図４（ａ）に示すような空間マスクフィルタを施す。すなわち、注目画素（ｉ，ｊ）とその上下左右に隣接する画素のＲＧＢ各成分値を次式（２）にしたがって補正する。

ｆ’（ｉ，ｊ）＝５＊ｆ（ｉ，ｊ）−ｆ（ｉ−１，ｊ）−ｆ（ｉ＋１，ｊ）−ｆ（ｉ，ｊ−１）−ｆ（ｉ，ｊ＋１） …（２）

ここでｆ（ｉ，ｊ）は画素（ｉ，ｊ）のＲまたはＧまたはＢ成分の画素値、ｆ’（ｉ，ｊ）は補正後の画素値である。

本実施例により、入力画像のエッジが弱いと判断される場合にのみエッジ強調処理を施すことができ、安定して適切な画質を得ることができる。

次に、本発明にかかる他の実施例の画像処理について説明する。この場合、上述した実施例との違いは、|Ｆ|ｍａｘを求める際にすべてのサブ領域に対してＦ値を算出するのではなく、一部のサブ領域のみを計測対象とすることである。

ここでは、図５に示す１／８間引きを用いる。画像原点（左上隅）を基点に、縦横それぞれ８つずつスキップしたサブ領域上のＦ値を求め、その中の絶対値の最大値を|Ｆ|ｍａｘとする。間引かれた側のサブ領域についてはＦ値を算出しない。

その他の手順は上述した実施例と同じであるから説明を省略する。

したがって、本実施例では、Ｆ値を算出すべきサブ領域の数が、すべてのサブ領域を対象とする場合と比べて１／８＊１／８＝１／６４まで減るため、その分の計算量を削減でき、処理時間の短縮を図ることができる。

次に、本発明にかかるさらに他の実施例の画像処理について説明する。この場合、最初に述べた実施例との違いは、|Ｆ|ｍａｘを求める過程の途中において、その時点での暫定的な最大値|Ｆ|ｍａｘ＿ｔと閾値Ｔを比較し、|Ｆ|ｍａｘ＿ｔ＞Ｔならばエッジ強調処理を行わないと決定して、以降の最大値探索を打ち切ることである。

例えば、図６に示す通り、４×３のサブ領域にわたって|Ｆ|ｍａｘを求める過程を考える。各サブ領域上のＦ値は同図の通りであって、サブ領域の左上から同じ行の右のサブ領域へ、右端に達したら１つ下の行の左端から右端へ…という具合に右下へ向かって順番にサブ領域上のＦ値を算出していく。

暫定的な最大値|Ｆ|ｍａｘ＿ｔは最初、左上サブ領域のＦ値（＝３）に一致し、探索の過程中、注目サブ領域上のＦ値の絶対値が|Ｆ|ｍａｘ＿ｔを超える度に|Ｆ|ｍａｘ＿ｔを当該Ｆ値の絶対値で上書きする。

いま閾値Ｔ＝１０とすると、最大値探索過程が同図２行目の左端サブ領域まで達したときに、|Ｆ|ｍａｘ＿ｔ（＝１２）＞Ｔ（＝１０）が成り立つので、この時点で入力画像にエッジ強調処理を行わないと決定し、以降の探索過程を打ち切る。

その他の手順は、最初に述べた実施例と同じであるから説明を省略する。

したがって、本実施例により、つねにすべてのサブ領域を対象としてＦ値を算出する必要がなく、その分の計算量が削減されるので、処理時間の短縮を図ることができる。

次に、本発明の別な実施例について説明する。この場合、最初に述べた実施例との違いは、閾値Ｔを解像度別に切り替えて用いることである。

ここでは、入力画像の解像度を調べ、図７に示すテーブルにしたがって、閾値Ｔの値を取得する。

一般に、画像の解像度が変わると文字線や罫線を構成する画素数も変わるため、画像パターンの高周波特性にも違いが出てくると考えられる。本実施例により、解像度に応じて最適に定められた閾値を用いれば、多様な解像度の画像に対して良好なエッジ強調判断を行うことができるようになる。

次に、本発明にかかるさらに他の実施例について説明する。この場合、最初に述べた実施例との違いは、エッジ強調の度合いを|Ｆ|ｍａｘの値に応じて切り替えることである。ここでは、図４（ａ），（ｂ）に示す２種類のエッジ強調フィルタを用意する。最初のベタ実施例の手順にしたがって求められた最大値|Ｆ|ｍａｘと閾値Ｔ＝１０とを比較し、|Ｆ|ｍａｘ≦１０ならばエッジ強調処理を行うと決定するが、その際、|Ｆ|ｍａｘ＞５ならば図４（ａ）のフィルタを用い、|Ｆ|ｍａｘ≦５ならば図４（ｂ）のフィルタを用いる。

ここで、図４（ａ）は中央と周囲の重さ係数（絶対値）比が５：１、つまり中央が周囲の５倍の重み付けを持つ。一方、同図（ｂ）は比が９：２、つまり中央が周囲の４．５倍の重み付けを持ち、同図（ａ）と比べて周囲の画素値の影響を受けやすい、すなわち若干エッジ強調の度合いが高くなっている。

|Ｆ|ｍａｘの値は小さいほど入力画像のエッジが弱いとみなせるので、|Ｆ|ｍａｘ≦５であれば強調度合いの高い図４（ｂ）のフィルタを用い、５＜|Ｆ|ｍａｘ≦１０であれば強調度合いの低い図４（ａ）のフィルタを用いる。

このようにして、本実施例により、入力画像のエッジの弱さを勘案したエッジ強調処理を施すことができ、過不足なく適度に強調されたエッジを保つことができる。

図８は、上述した処理を含み、画像強調処理を行う画像処理部６の構成例を示している。

同図において、入力画像データは、画像データバッファ７０１に蓄えられる。また、領域分割部１０２は、入力画像をサブ領域へ分割するためのものであり、変換部１０３は、画像データバッファ１０１上の画像パターンを空間周波数領域へ変換するためのものである。

また、計測部１０４は、高周波成分の強さをサブ領域にわたって計測するためのものであり、決定部１０５は、計測部１０４の計測結果にもとづき、エッジ強調処理を行うかどうかを決定するためのものであり、エッジ強調を行わないと決定した場合は、画像データバッファ１０１上に蓄えられたデータをそのまま出力画像とする。また、エッジ強調を行うと決定した場合は、画像データバッファ１０１上のパターンに対してエッジ強調処理部１０６がエッジ強調処理を施し、出力画像とする。

本発明の一実施例にかかるコンピュータ装置の構成例を示したブロック図。サブ領域への分割態様を説明するための概略図。エッジが強いパターンと弱いパターンを説明するための概略図。エッジ強調フィルタの一例を示した概略図。サブ領域の１／８間引きについて説明するための概略図。各サブ領域上のＦ値と最大値探索について説明するための概略図。解像度別閾値テーブルの一例を示した概略図。本発明の一実施例にかかる画像処理部の構成例を示したブロック図。

符号の説明

１ＣＰＵ（中央処理装置）
２ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）
３ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）
６画像処理部

Claims

入力画像を複数のサブ領域へ分割するステップと、
各サブ領域上のパターンに対して空間周波数領域への変換を行うステップと、
この変換により得られた高周波成分の強さをサブ領域にわたって計測するステップと、
前記計測値にもとづき、入力画像にエッジ強調処理を行うかどうかを決定するステップと、
当該決定に従って入力画像にエッジ強調処理を行うステップと、
からなることを特徴とする画像処理方法。
前記高周波成分の強さをサブ領域にわたって計測するステップは、所定の規則によって選択された一部のサブ領域のみを対象として計測を行うことを特徴とする、請求項１記載の画像処理方法。
前記高周波成分の強さをサブ領域にわたって計測するステップは、計測途中における各時点での暫定的な計測値にもとづき、入力画像にエッジ強調処理を行うかどうかを決定することができた場合に当計測ステップを打ち切り、一方、決定することができなかった場合には、当計測ステップを継続することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像処理方法。
前記エッジ強調処理を行うかどうかの決定に際して、入力画像の解像度に応じて決定ルールを切り替えることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３に記載の画像処理方法。
前記エッジ強調処理は、前記高周波成分の強さの計測値に応じて、強調の度合いを切り替えることを特徴とする、請求項１または請求項２または請求項３または請求項４記載の画像処理方法。
入力画像を複数のサブ領域へ分割する領域分割手段と、
各サブ領域上のパターンに対して空間周波数領域への変換を行う変換手段と、
この変換手段から出力される高周波成分の強さをサブ領域にわたって計測する計測手段と、
当該計測手段からの出力値にもとづき、入力画像にエッジ強調処理を行うかどうかを決定する決定手段と、
当該決定手段からの出力値に従って入力画像にエッジ強調処理を行うエッジ強調処理手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
前記計測手段は、所定の規則によって選択された一部のサブ領域のみを対象として計測を行うことを特徴とする請求項６記載の画像処理装置。
前記計測手段は、計測途中における各時点での暫定的な計測値にもとづき、入力画像にエッジ強調処理を行うかどうかを決定することができた場合に当計測処理を打ち切り、一方、決定することができなかった場合には、当計測処理を継続することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の画像処理装置。
前記決定手段は、入力画像の解像度に応じて決定ルールを切り替えることを特徴とする、請求項６または請求項７または請求項８に記載の範囲の画像処理装置。
前記エッジ強調処理手段は、前記計測手段からの出力値に応じて、強調の度合いを切り替えることを特徴とする、請求項６または請求項７または請求項８または請求項９に記載の画像処理装置。
入力画像を複数のサブ領域へ分割するステップと、
各サブ領域上のパターンに対して空間周波数領域への変換を行うステップと、
この変換により得られた高周波成分の強さをサブ領域にわたって計測するステップと、
前記計測値にもとづき、入力画像にエッジ強調処理を行うかどうかを決定するステップと、
当該決定に従って入力画像にエッジ強調処理を行うステップを備え、コンピュータシステム上で実行可能な画像処理プログラム。
コンピュータシステム上で実行可能な画像処理プログラムを格納した記憶媒体において、
前記画像処理プログラムは、入力画像を複数のサブ領域へ分割するステップと、各サブ領域上のパターンに対して空間周波数領域への変換を行うステップと、この変換により得られた高周波成分の強さをサブ領域にわたって計測するステップと、前記計測値にもとづき、入力画像にエッジ強調処理を行うかどうかを決定するステップと、当該決定に従って入力画像にエッジ強調処理を行うステップを備えたことを特徴とする記憶媒体。