JP2006295677A - 画像処理方法、画像処理装置、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 読み込んだ複数の色成分を有するドットパターンに対して、適切な単色化処理を行うことにより、ドットパターンを正確に再現し、任意のカラーのドットパターンに対して、同一の検出処理で、良好な検出精度を得ることができる画像処理の方法、装置、およびプログラムを提供する。
【解決手段】 複数の色成分を有するカラー画像に対して、各画素毎に、各色成分の最小値を階調値として選択する工程を、前記カラー画像の全画素に渡って繰り返し、前記カラー画像を単色画像に変換することを特徴とする画像処理方法、装置、およびプログラム。
【選択図】 図５

Description

本発明は、複数の色成分を有するカラー画像を単色画像に変換する画像処理方法、画像処理装置、およびプログラムに関する。

情報のデジタル化の進展とともに、電子透かしなどに代表されるデータ埋め込みの技術が一般化し、近年では、印刷物などのアナログ画像媒体にも適用されるようになってきている。印刷物に対するデータの埋め込みは、電子データの場合と異なり、画像プリント時や画像読み取り時に埋め込み信号の劣化が大きく、様々な対策手法が検討されている。

印刷物に対するデータ埋め込みの代表的な方法としては、特許文献１および２に示されているように、プリント時に、文書画像などに地紋のような形でドットを配置し、一見すると背景模様のように見えながら、そのドット配置（ドットパターン）にデータが埋め込まれており、スキャナなどで前記文書画像を読みとった際に、文書画像とともに再現された前記ドットパターンを検出し、埋め込まれたデータを抽出するという技術がある。

これらのドットパターンは紋様に見えるように単色で形成される。特許文献１および２においても単色のドットパターンが想定されている。これらは本来の画像ではなく、データを埋め込む目的で付加されたものであるから、目立たないように配慮されている。

また、目立たないという観点から、特許文献３および４に示されているように、追跡パターンとしてイェロウのドットパターンが用いられることも多い。追跡パターンとは、偽造対策などの目的で複製した装置を追跡できるようにドットパターンをプリントしておくものである。

こういったドットパターンを利用したデータの埋め込みと検出においては、パターン自体にデータが付加され、基本的に色情報は必要ない。その目的により、任意にドットの色は設定される。実際、どのカラーのドットであっても、パターン検出時には、単色のドットパターンとして処理される。

しかしながら、一旦印刷されたドットパターンをスキャナなどで読み取り、検出する際には、ドットのカラーの違いが問題になってくる。

プリント時には、一般的にシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イェロウ（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の色材が用いられる（以下、略してＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋと称する）。しかし、スキャナなどで読みとった画像は、赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）の色成分で表されるのが一般的である（以下、略してＲ、Ｇ、Ｂと称する）。

従って、例えばプリント時には、Ｃ（シアン）単色のドットであっても、スキャナ読み取り時には、同じドットがＲ、Ｇ、Ｂからなる複数の色成分を有することになる。すなわち、プリント時とスキャナ読み込み時ではカラー画像としての色空間が異なる以上、プリント時に単色（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋのいずれか）でドットパターンを印刷しても、読み込み時には、必ず複数の色成分（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を有するドットパターンになっていることになる。

この問題に対して、通常は、特許文献５および６に示されているように、明度変換を利用して、カラー画像を明度だけで表現される単色画像に変換する処理を行う。明度への変換は次の式が一般的によく使用されている。

明度Ｖ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ （１）
ドットパターンに色情報は元々関係なく、パターンが正確に再現されればよいので、こういった単色化の処理を行った後、ドットパターンの検出処理が行われる。

しかしながら、複数の色成分を有するドットパターンなどの画像を明度に変換して単色化した場合には、プリント時のドットの色によって、単色化した後の明度値が大きく変動し、ドットの再現状態に大きく影響する。すなわちドットが消失しやすくなったり、逆に余計なノイズ成分をドットとして拾ったりしやすくなる。このため、元々のプリント時のドットカラーに応じて検出処理を調整しないと、ドットの再現が変動し、パターンの検出精度が悪くなるという問題があった。

また、検出処理を調整するためには、どの色のドットパターンを使用したかを判別するための処理部を設け、その結果に基づいたドットパターンの検出処理、例えばしきい値を変更するなどの調整が必要であるといった問題があった。

これらの課題に対する解決が望まれている。
特開２００３−１０１７６２号公報 特開２００４−１２８８４５号公報 特開２００３−３２４９９号公報 特開２００３−２２４７０８号公報 特開平５−１４７２４号公報 特開平５−４６７５０号公報

本発明は、複数の色成分を有するカラー画像に対して、例えば、画像の形状を認識したい、ラインやエッジを検出したい、ドットのパターンを検出したいといった、コントラストの要求される画像を、精度よく再現することの可能な単色画像が得られる画像処理方法、装置、およびプログラムを提供することを目的とする。

また本発明は、複数の色成分を有するドットパターン画像に対して、前記ドットパターンが変動したり、パターンの検出精度が低減したりすることのない、安定した単色画像が得られる画像処理方法、装置、およびプログラムを提供することを目的とする。

また本発明は、複数の色成分を有するドットパターン画像に対して、ドットパターンの色などを考慮する必要がなく、効率的に、同一の処理でのパターン検出を可能にするような単色画像が得られる画像処理方法、装置、およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明の目的は、以下の構成により達成することができる。

（請求項１）
複数の色成分を有するカラー画像を単色画像に変換する画像処理方法であって、前記カラー画像の各画素毎に、当該画素を構成する各色成分の最大値または最小値を、当該画素の階調値として選択する階調値選択工程と、前記階調値選択工程を前記カラー画像の各画素に渡って繰り返し、前記階調値選択工程により各画素毎に選択された階調値を用いて、前記複数の色成分を有するカラー画像を単色画像に変換する画像変換工程と、を含むことを特徴とする画像処理方法。

（請求項２）
任意の色のドットパターンを印刷した画像を読み込み、複数の色成分を有するカラー画像を取得するカラー画像取得工程と、前記カラー画像取得工程で取得されたカラー画像の各画素毎に、当該画素を構成する各色成分の最大値または最小値を、当該画素の階調値として選択する階調値選択工程と、前記階調値選択工程を前記カラー画像の各画素に渡って繰り返し、前記階調値選択工程により各画素毎に選択された階調値を用いて、前記複数の色成分を有するカラー画像を単色画像に変換する画像変換工程と、前記階調値選択工程、及び前記画像変換工程を経た後の前記単色画像より、前記ドットパターンを検出するパターン検出工程と、を有することを特徴とする画像処理方法。

（請求項３）
前記複数の色成分を有するカラー画像は、Ｒ、Ｇ、及びＢ（赤、緑、青）の３つの色成分を有するカラー画像であり、前記階調値選択工程は、前記Ｒ及びＧの各成分のうちの最小値を選択する工程である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理方法。

（請求項４）
前記複数の色成分を有するカラー画像は、Ｒ、Ｇ、及びＢ（赤、緑、青）の３つの色成分を有するカラー画像であり、前記階調値選択工程は、前記Ｒ、Ｇ、及びＢの各成分のうちの最小値を選択する工程である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理方法。

（請求項５）
複数の色成分を有するカラー画像を単色画像に変換する画像処理装置であって、前記カラー画像の各画素毎に、当該画素を構成する各色成分の最大値または最小値を、当該画素の階調値として選択する階調値選択手段と、前記階調値選択手段を前記カラー画像の各画素に渡って繰り返し実行し、前記階調値選択手段により各画素毎に選択された階調値を用いて、前記複数の色成分を有するカラー画像を単色画像に変換する画像変換手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。

（請求項６）
任意の色のドットパターンを印刷した画像を読み込み、複数の色成分を有するカラー画像を取得するカラー画像取得手段と、前記カラー画像取得手段で取得されたカラー画像の各画素毎に、当該画素を構成する各色成分の最大値または最小値を、当該画素の階調値として選択する階調値選択手段と、前記階調値選択手段を前記カラー画像の各画素に渡って繰り返し実行し、前記階調値選択手段により各画素毎に選択された階調値を用いて、前記複数の色成分を有するカラー画像を単色画像に変換する画像変換手段と、前記階調値選択手段、及び前記画像変換手段による処理が行われた後の前記単色画像より、前記ドットパターンを検出するパターン検出手段と、を有することを特徴とする画像処理装置。

（請求項７）
前記複数の色成分を有するカラー画像は、Ｒ、Ｇ、及びＢ（赤、緑、青）の３つの色成分を有するカラー画像であり、前記階調値選択手段は、前記Ｒ及びＧの各成分のうちの最小値を選択する、ことを特徴とする請求項５または６に記載の画像処理装置。

（請求項８）
前記複数の色成分を有するカラー画像は、Ｒ、Ｇ、及びＢ（赤、緑、青）の３つの色成分を有するカラー画像であり、前記階調値選択手段は、前記Ｒ、Ｇ、及びＢの各成分のうちの最小値を選択する、ことを特徴とする請求項５または６に記載の画像処理装置。

（請求項９）
請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像処理方法で行われる工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

請求項１および請求項５に記載の発明によれば、
複数の色成分を有するカラー画像に対して、色情報とは別に、ドットの存在をより明確に示すことができるような単色画像への変換を行うことができる。

この処理を行うことにより、例えば、画像の形状を認識したい、ラインやエッジを検出したい、ドットのパターンを検出したいといった、コントラストを必要とする画像処理が、ドットの色に関わらず同一の処理で簡単に、且つ精度よく行えるようにすることができる。

請求項２および請求項６に記載の発明によれば、
画像データの読み込み処理などにより複数の色成分を有することになった、所定のデータを埋め込んだドットパターンを含む画像に対して、ドットパターンの色情報に関わらず、所定のデータを埋め込んだドットパターンを消失させることなくおおよそ均等に再現して、パターンの検出を容易にするような単色画像への変換を行うことができる。

この処理を行うことにより、特にドットパターンを検出する画像処理が、ドットの色にかかわらず同一の処理で簡単に、かつ高速に行え、パターン検出の精度も損なわず、データ抽出の誤りも低減させることができる。

請求項３および請求項７に記載の発明によれば、
画像データの読み込み処理などによりＲＧＢの３色成分を有するカラー画像対して、色情報とは別に、Ｙ（イェロウ）以外のドットに対しては、ドットの存在をより明確に示すことができ、かつＹ（イェロウ）のドットに対しては、ドットの存在を抹消させるような単色画像への変換を行うことができる。

この処理を行うことにより、例えば、画像の形状を認識したい、ラインやエッジを検出したい、ドットのパターンを検出したいといった、コントラストを必要とする画像処理が、ドットの色にかかわらず同一の処理で簡単に、且つ精度よく行えるようにすることができる。とりわけ本発明では、例えば追跡パターンなどのように、Ｙ（イェロウ）という目立たない色のドットで示されている必要のない情報を除外して、他の色のドットから必要な情報だけを取り出せるようにすることができる。

請求項４および請求項８に記載の発明によれば、
画像データの読み込み処理などによりＲＧＢの３色成分を有するカラー画像に対して、色情報とは別に、ドットの存在をより明確に示すことができ、かつ目立たない色のＹ（イェロウ）のドットに対しても、そのドットの存在を消失させないような単色画像への変換を行うことができる。

この処理を行うことにより、例えば、画像の形状を認識したい、ラインやエッジを検出したい、ドットのパターンを検出したいといった、コントラストを必要とする画像処理が、ドットの色にかかわらず同一の処理で簡単に、且つ精度よく行えるようにすることができる。

請求項９に記載の発明によれば、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の本発明の画像処理工程をプログラム化することにより、コンピュータに前記プログラムを実行させるだけで、請求項１乃至４の何れか一項に記載の発明の効果を簡便に得ることができる。

本発明は、例えばスキャナやカメラなどの画像読み取り装置、複写機、多機能型のプリンタ（以下、ＭＦＰと称する）などの画像読み取り機能を有する画像形成装置などに実施可能である。またそれらの画像読み取り装置と接続されたパーソナルコンピュータなどのプログラムを用いた画像データ処理機能を有する装置においても実施可能である。

（実施形態例１）
画像処理装置としてＭＦＰを用いた場合を例にして、本発明の実施形態を説明する。

（システム全体の構成）
図１は、本発明に係る画像処理装置（ＭＦＰ）の全体の構成例を示すブロック図である。図１を用いて全体のシステム構成を説明する。

１は画像処理装置（ＭＦＰ）であり、以下の構成要素からなる。

１１はスキャナ部であり、原稿画像を読み取る機能を有する。１２は画像処理部であり、主としてハードウェアからなる画像処理回路などを用いて、スキャナ部で読み取った画像を処理する機能を有する。１３はプリンタ部であり、画像処理部で処理した画像を記録媒体にプリント出力する機能を有する。

１４は制御部であり、ＣＰＵを含む動作制御回路や記憶機器などを用いて、装置全体の動作を制御する。また、図示していないが、制御部１４は、スキャナ部１１や画像処理部１２から画像データを受け取り、ネットワークなどを通じて接続された他の機器へ送信したり、また逆に受信した画像データを画像処理部１２やプリンタ部１３へ引き渡したりする機能も有する。

１５は操作部であり、操作ボタンなどを用いて、ユーザーからの操作の指示を受け付ける機能を有する。１６は表示部であり、液晶ディスプレイなどを用いて、ユーザーに対して必要な情報を提示する機能を有する。

（コピープロセス）
原稿をコピーするプロセスを例に画像データの流れを説明する。

ユーザーは原稿台（図示せず）に原稿をセットし、表示部１６の情報に基づいて、必要な操作を操作部１５に対して行い、操作部１５のコピー開始ボタン（図示せず）を押す。スキャナ部１１が原稿画像を読み取り、ＲＧＢカラー画像データとして画像処理部１２に送る。画像処理部１２で前記カラー画像データに必要な処理を行い、プリンタ部１３に送る。プリンタ部１３は受け取った処理済みのＣＭＹＫカラー画像データを記録紙にプリントし、コピーのプロセスは終了する。

（画像処理部の構成）
図２は、画像処理部１２の構成例を示すブロック図である。図２を用いて、画像処理部１２の詳細な構成を説明する。

スキャナ１１，プリンタ１３、画像処理部１２、そして制御部１４は、図１と同符号を付してある。画像処理部１２は主として、画像入出力処理のためのメイン処理部２１とドットパターン検出用の単色画像を生成する前処理部２２とパターンの検出とデータ抽出を行う検出処理部２３とからなる。

（メイン処理部）
メイン処理部２１は、メインとなる画像の入力、出力に応じて画像の処理を行うものであり、データの埋め込みに関わる付加的なドットパターンの処理とは別途行われる。例えば、コピープロセスの場合、スキャナ１１から受け取ったＲＧＢ画像データを図２の経路Ａのようにメイン処理部２１で処理し、出力用のＣＭＹＫ画像データをプリンタ１３に引き渡す。

メイン処理部２１の構成は、入力された画像信号Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉを透過中性濃度の画像信号Ｒｅ、Ｇｅ、Ｂｅに変換する濃度変換部２１１と、前記Ｒｅ、Ｇｅ、Ｂｅ画像信号を出力画像の色空間であるＣｅ、Ｍｅ、Ｙｅ信号に変換する色変換部２１２と、前記色変換部２１２の出力画像信号を、下色除去と呼ばれる処理を行い、墨版（Ｋ）を加えたＣｅｉ、Ｍｅｉ、Ｙｅｉ、Ｋｅｉ信号に変換するＵＣＲ部２１３と、前記ＵＣＲ部２１３の出力画像信号に階調の補正を行い、Ｃｉ、Ｍｉ、Ｙｉ、Ｋｉ信号を出力する階調変換部２１４と、前記階調変換部２１４の出力画像信号を出力装置に合わせて階調処理などを行い、出力用の画像信号Ｃｏ、Ｍｏ、Ｙｏ、Ｋｏ信号を生成する出力画像生成部２１５とからなる。

（前処理部、検出処理部）
一方、前処理部２２と検出処理部２３は、データの埋め込みに関わる付加的なドットパターンの処理を行うものである。ここではスキャナ１１が本発明におけるカラー画像取得手段として機能する。画像処理部１２がスキャナ１１から受け取ったＲＧＢ画像データに対して、検出処理を行う場合は、図２の経路Ａ以外に経路Ｂのように、前処理部２２および検出処理部２３で処理し、抽出されたデータを制御部１４に引き渡す。

前処理部２２は、入力されたカラー画像を、ドットパターン検出の前処理として、単色画像に変換する。前処理部２２の構成は、本発明の階調値選択手段として機能する階調値選択部２２１と、本発明の画像変換手段として機能する画像変換部２２２とからなる。

階調値選択部２２１は、入力されたカラー画像信号の各画素毎に、各色成分値の最大値または最小値を各画素の階調値として選択する。色成分値による階調値選択の詳細は、後述の検出のための前処理のフローで説明する。

画像変換部２２２は、入力されたカラー画像信号の各画素毎に上記階調値選択部２２１による処理を繰り返し実行させ、各画素毎に選択された階調値を用いて、前記入力されたカラー画像を単色画像に変換する。

検出処理部２３は、前処理部２２の出力である単色画像データから、所定のドットパターンを検出し、埋め込まれたデータを抽出する。検出処理部２３の構成は、本発明のパターン検出手段として機能するパターン検出部２３１と、データ抽出部２３２とからなる。

パターン検出部２３１は、前処理部２２の出力である単色画像信号を受け取り、所定のドットパターンの検出処理を行う。データ抽出部２３２は、パターン検出部２３１で検出された前記パターンから所定のデータを抽出し、抽出されたデータを制御部１４に引き渡す。

（埋め込み、検出のプロセス）
データ埋め込みのなされたドットパターンを含む画像への前処理について、実施形態を詳細に説明するに当たり、まず図３を用いて、ドットパターンを用いた印刷物へのデータ埋め込みの一般的なフローを説明する。データ埋め込みの手順は、データを埋め込んだドットパターンを含むカラー画像を印刷物として作成する手順であり、この印刷物が、本発明におけるカラー画像を取得する工程の対象となる。次いで図４を用いて、本発明の関わる検出処理を説明する。

（埋め込みのフロー）
まず図３を用いて、データ埋め込みの手順を説明する。図３は、データ埋め込みのフローを示す。

所定の埋め込みデータ３０１に対して、ステップＳ４１でパターン化の処理を行う。この処理に際しては、埋め込みキー３０２を用いてデータのコーディングを行ってもよい。ドットパターンは、データ埋め込みの目的に応じた背景模様として適切で、かつ埋め込み、検出の手法に合致するように選定されるものである。またカラープリントの場合はドットパターンの色も適切に指定する。

ステップＳ４１で得られたドットパターン３０３を、ステップＳ４２で文書画像データ３０４と合成処理する。文書画像３０４は通常の画像であり、それ自体はデータ埋め込みとは関わらない。この文書画像３０４にドットパターン３０３を重畳するような形で付加するのである。

ステップＳ４２で得られた、ドットパターンの付加された文書画像データ３０５を、ステップＳ４３でプリント処理し、ドットパターンの付加されたプリント文書３０６とする。このようにして、データ埋め込みされたドットパターンを含む印刷物が作成される。

（検出のフロー）
次に、図４を用いて、埋め込みデータ検出の手順を説明する。図４は、検出のフローを示しており、本発明の関わるのはこの図４に示す検出処理である。またこの図４は図２で説明したスキャナ１１と画像処理部１２のうちのＢ経路、すなわち前処理部２２と検出処理部２３で行われる処理のフローに相当する。

ドットパターンの付加されたプリント文書３０６に対して、ステップＳ４４でスキャン処理しドットパターンの付加された文書画像データ３０７を取得する。ステップＳ４４は本発明におけるカラー画像取得工程として機能することになる。本発明では、カラーの印刷物を想定しており、ドットパターンの付加された文書画像データ３０７もカラー画像データである。

ステップＳ４５では、ステップＳ４４で得られた文書画像データ３０７に、ドットパターンを検出するための前処理を行い、検出用の画像データ３０８を生成する。検出用の画像データ３０８は単色の画像データであり、ステップＳ４５はカラー画像を単色画像に変換する機能を持つ。

（前処理のフロー）
ステップＳ４５で行われる前処理の手順について、図５を用いて説明する。図５は、ステップＳ４５で行われる前処理のより詳細なフローを示す。

図５の３０７は、ドットパターンを付加した文書画像データであり、スキャン操作（Ｓ４４）により印刷画像からカラー画像として取得したものである。文書画像データ３０７はＲＧＢの色成分を持つカラー画像であり、付加されたドットパターンもＲＧＢの色成分を持っている。図５では、ＲＧＢ画像データと示す。本実施形態例では、このＲＧＢ画像は、濃くなるほど小さな値を持ち、真っ黒ならＲ＝０、Ｇ＝０、Ｂ＝０の値を持つものとする。

文書画像３０７に対して、ステップＳ５１でドットパターンを検出するかどうかを決定する。本実施形態例は、ＭＦＰのように、必ずしもドットパターンを検知する必要がある場合だけではなく、一般のコピー処理なども行う画像形成装置を想定しているので、ドットパターンを検出するかどうかの動作判定を行っている。

ステップＳ５１でドットパターンを検出する場合（Ｓ５１：ＹＥＳ）は、経路Ｂの手順をたどる。並行して経路Ａをたどるかどうかは、任意に設定すればよい。なお、経路Ａは通常のコピーに関わる画像処理であり、経路Ｂはドットパターンの検出に関わる処理である（図２参照）。ステップＳ５１でドットパターンを検出しない場合（Ｓ５１：ＮＯ）は、手順は経路Ａをたどる。

経路Ｂにおいては、検出の前処理へと進む。ここでは文書画像３０７の全画素に対して、画素毎に処理が繰り返される。まず、ステップＳ５２で処理対象の画素が設定される。次いで、ステップＳ５３で、前記画素のＲＧＢ各色成分値が比較され、そのうち最小の値が階調値として選択される。従ってステップＳ５３は、本発明における階調値選択工程として機能することになる。

ＲＧＢ画像データは、各画素値がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分の信号値で表される。ここでＲＧＢ各画像信号値の最小値を階調値として選択することは、色相を考慮せず、各色成分毎に単色化した場合に最も明度が低くなる色成分を選択していることになる。

すなわち、ＲＧＢ各色成分値のうちの最小値が選択される理由は、印刷文書３０６の時点のドットのカラーが何色であろうと、各色成分のうち色成分の値が最小となる色成分、つまりその色成分単独で単色化した場合にドットの明度が最も低くなるような色成分の値を選択することにより、単色化したときにドットを十分明確に再現させるためである。

同様の理由で、各色成分の値が小さいほど明度が高くなるような色成分で画像データが表現されている場合は、各色成分値の最大値が階調値として選択されることになる。

ステップＳ５３で、前記画素の階調値が選択されると、次のステップＳ５４では、その階調値を用いて、単色画像としての画素値が順次生成されていく。その結果、文書画像３０７の全画素に対して、処理が繰り返された後には単色画像３０８が生成される。

文書画像３０７の全画素に対する処理の繰り返しは、以下のように行われる。ステップＳ５５で文書画像３０７の全画素の処理を終了したかどうかの判定が行われる。全画素の処理を終了した場合（Ｓ５５：ＹＥＳ）は、検出用の画像データ３０８として単色画像データが生成されており、次の検出処理（図４のＳ４６）に引き渡される。全画素の処理を終了していない場合（Ｓ５５：ＮＯ）は、ステップＳ５２に戻り、処理対象画素が設定され、前述の処理が繰り返される。

このように、ステップＳ５２、Ｓ５５と協同して、ステップＳ５４を行うことが、本発明における画像変換工程にあたる。

（検出のフロー、つづき）
図４に戻り、埋め込みデータ検出手順の説明を続ける。

ステップＳ４５で得られた、単色画像である検出用の画像データ３０８を、本発明のパターン検出工程として機能するステップＳ４６でパターン検出処理する。さらにステップＳ４６で得られたパターン検出結果を、ステップＳ４７でデータ抽出処理し、埋め込みデータ３１０を抽出する。データ埋め込み時に埋め込みキーによるコーディングが行われている場合などは、埋め込みキー３０９を用いてステップＳ４７のデータ抽出処理が行われる。

以上の実施形態により、所定のデータを埋め込んだ任意の色のドットパターンを含む印刷画像を読み込み、複数の色成分を有することになったカラー画像に対して、画像に含まれるドットパターンをより正確に再現できる単色画像への変換を行うことができる。

これにより、特にドットパターンを検出する画像処理などが、ドットの色にかかわらず同一の処理で簡単に行え、かつパターン検出の精度も損なわず、データ抽出の誤りも低減させることができる。

また、ドットパターン検出以外にも、例えば、画像の形状を認識したい、ラインやエッジを検出したいといった、コントラストの要求される画像を、精度よく再現することの可能な単色画像への変換を行うことができる。

（実施形態例２）
本発明の実施形態について、プログラムによりコンピュータなどの画像データ処理装置に実行させる場合を例に説明する。

（システム全体の構成）
図６は、本発明に係るパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと称す）を用いたシステムの構成例を示すブロック図である。図６を用いて、プログラムによりＰＣに本発明に係る画像処理を実行させる場合を説明する。

６０はＰＣであり、プログラムに基づいて以下の画像処理を実行する。６１は本発明に係る画像処理を行うためのプログラムであり、ＰＣ６０内にインストールされている。あるいはＰＣ６０に接続された外部機器から供給されてもよい。本発明に必要なのは画像処理プログラム６１をインストールしたＰＣ以外には、処理対象となる画像データのみであり、以下に述べる構成要素は、任意に取捨選択して接続すればよい。

６２はスキャナであり、印刷画像などを読み取り、画像信号として、コンピュータに送り込む。６３はマウスであり、後述のモニタ６５の表示に対してアクセスすることにより、ＰＣ６０に入力を与える。６４はキーボードであり、ユーザーがキーを操作することにより、ＰＣ６０に入力を与える。６５はモニターであり、画面上に情報を出力表示することにより、ユーザーに伝える。６６はネットワーク回線であり、図示しない回線接続装置などを経由して、他の接続機器と信号の受け渡しを行う。６７はプリンタであり、ＰＣ６０から画像データなどを受け取り、記録媒体にプリント出力する。６８は外部記憶装置であり、ＰＣ６０とデータの受け渡しを行う。

画像処理プログラム６１に基づいてＰＣ６０が行う画像処理は、実施形態例１において、図４、図５を用いて説明した処理フローと同じである。

なお、パターンを付加した文書画像データ３０７の取得は、前述したスキャン操作（Ｓ４４）によるものの他に、図に示すようにネットワーク６６を経由して取得したり、他の記憶装置６８や記憶媒体（図示せず）から取得する方法がある。

また、図５における前述の経路Ａは、必ずしも存在しなくてもよく、経路Ｂに相当する処理だけがプログラムされていればよい。従って、ステップＳ５１はなくてもよいし、もし実行する場合には、経路Ａの代わりに表示処理や停止処理などの任意の代替処理を行えばよい。

実施形態例１とは情報の受け渡し先と経路、方法が異なるのみで、図４、図５を用いて説明した処理のフローそのものは、プログラムを用いてＰＣに実行させる場合も同じであり、説明は省略する。

本発明の実施例として実施例１と実施例２を実施した。また従来技術による例を比較例として実施した。その結果を説明する。

実施に用いた装置は、ＰＣとスキャナおよびプリンタである。スキャナとプリンタはそれぞれ画像データの入力、出力に用いた。ＰＣは、本発明の、あるいは比較例の画像処理を行うようにプログラムし、前記プログラムにより画像処理を実行させた。

実施の手順を図７を用いて説明する。図７は、実施例１、実施例２および比較例を実施した処理フローを示す。

７０１は印刷用の画像データである。図１１にそのサンプルを示す。

印刷用のドットパターン画像７０１は、Ｃ（シアン）で印刷するドットパターン１１Ｃと、Ｍ（マゼンタ）で印刷するドットパターン１１Ｍと、Ｙ（イェロウ）で印刷するドットパターン１１Ｙと、Ｋ（ブラック）で印刷するドットパターン１１Ｋとを図に示すように配置した画像である。

本実施例では、ドットパターンのみの画像を用いて、再現性を評価した。各色とも同じドットパターンを使用している。

この印刷用のドットパターン画像７０１をステップＳ４３でプリントし、印刷用の画像７０１のプリント画像７０２を作成した。プリントは６００ｄｐｉの解像度で、各ドットパターンをそれぞれ指定の色材（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）で印刷した。

このプリント画像７０２を、ステップＳ４４において、解像度６００ｄｐｉのスキャナで読み込み、ＲＧＢ画像７０３を取得し、ＰＣ６０に読み込んだ。この時点で、ＣＭＹＫそれぞれ単独のドットパターンであった領域が、それぞれ複数の色成分を有するドットパターンになっている。すなわち、ＲＧＢ合わせて２４ビットのカラー画像である。

ドットパターン検出のためには、色情報は必要ではない。この後の処理で単色化、すなわち、８ビットの単色画像に変換する。また必要に応じて１ビットの二値画像に変換してもよい。

取得したＲＧＢ画像７０３に、実施例１、実施例２および比較例の３通りの画像処理を行った。それぞれ検出の前処理（Ｓ７１、Ｓ７２、Ｓ７３）を行い、検出用の単色の画像データ（７０４、７０５、７０６）に変換した。

既に述べたように、図１１が印刷用のＣＭＹＫそれぞれのドットパターンを配置した画像を示しており、Ｃのドットパターン１１Ｃと、Ｍのドットパターン１１Ｍと、Ｙのドットパターン１１Ｙと、Ｋのドットパターン１１Ｋとからなる。このパターンを欠損することなく再現しておくことが、パターン検出のための前処理のねらいである。

図８から図１０を用いて、実施例１、実施例２および比較例の各処理を説明する。

（実施例１）
図８は、図７のステップＳ７１により検出用画像データ７０４（７０４ａ及び７０４ｂ）を生成する実施例１の詳細フローである。

ＲＧＢ画像データ７０３に、ステップＳ５２からステップＳ５５に示す操作を繰り返し、全画素に対して以下の処理を行う。すなわち、各画素毎に、ステップＳ８１でＲ＜Ｇかどうかを判定し、Ｒ＜Ｇならば（Ｓ８１：ＹＥＳ）、階調値としてＲを選択し（Ｓ８５）、そうでないならば（Ｓ８１：ＮＯ）、階調値としてＧを選択する（Ｓ８７）。

ＲＧＢ各８ビットは通常、値が小さいほど暗い、つまり濃い濃度になる。ＲとＧの小さい方の値を選択することにより、ドットがより濃くなる方を選択する。なお、Ｂを考慮していない理由は後述する。

全画素に渡って処理が繰り返され、その結果検出用の単色画像データ７０４ａが得られる。７０４ａは８ビットの階調画像である。ここではさらにステップＳ８９で、固定しきい値１８０を用いて二値化処理を行い、検出用の二値画像データ７０４ｂも作成した。どちらも検出用に使用できる。

図１５には、本発明の実施例１の前処理により得られた検出用の単色画像データ７０４ａを示す。また図１２には、同じく７０４ａの二値化処理により得られた検出用の二値画像データ７０４ｂを示す。７０４ａの１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ、１５Ｋ、及び７０４ｂの１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ、１２Ｋは、それぞれ印刷用の画像７０１におけるＣのドットパターン１１Ｃ、Ｍのドットパターン１１Ｍ、Ｙのドットパターン１１Ｙ、Ｋのドットパターン１１Ｋに相当する部分である。

図１５及び１２の、実施例１による検出用画像７０４ａ及び７０４ｂを、図１１の印刷用画像７０１と比較してみると、Ｋ、Ｃ、Ｍのドットパターンに関しては、ほぼ十分に再現されている。Ｙのドットパターンは、ほとんどすべてが再現していないが、これはＲＧＢ画像の単色化の時点でＢを考慮しなかったことによるものである。

Ｂを考慮しなかったのは、Ｙのドットパターンを再現させないためである。Ｙのドットは元々目立ちにくい色であり、薄い色である。従って他の比較的濃い、ＫＣＭの各色とは使用目的や状況が異なってくることも考えられる。前述したようにＹのドットパターンは偽造や不正コピー対策などで追跡パターンとして使用される例が多い。そういった信号の存在も想定して、それに影響されないドットパターンの検出をＣＭＫについては考えておくことも重要である。従って、本実施例１においては、意図的にＹのドットは再現しないように前処理としての単色化を行ったものである。

Ｙ以外のＣ、Ｍ、Ｋの各色のドットパターンについては、皆同程度に再現しており、どの色のドットパターンであっても、区別することなく、すべて同一の前処理で検出処理に掛けることが可能である。また二値化処理の代わりにフィルター処理などを行っても、各色ともに同一の処理を適用できる。

（実施例２）
図９は、図７のステップＳ７２により検出用画像データ７０５（７０５ａ及び７０５ｂ）を生成する実施例２の詳細フローである。

ＲＧＢ画像データ７０３に、ステップＳ５２からステップＳ５５にかけての操作を繰り返し、全画素に対して以下の処理を行う。すなわち、各画素毎に、ステップＳ８１でＲ＜Ｇかどうかを判定し、Ｒ＜Ｇならば（Ｓ８１：ＹＥＳ）、ステップＳ８２へ進む。そうでないならば（Ｓ８１：ＮＯ）、ステップＳ８３へ進む。

ステップＳ８２ではＲ＜Ｂかどうかを判定し、Ｒ＜Ｂならば（Ｓ８２：ＹＥＳ）、階調値としてＲを選択し（Ｓ８５）、そうでないならば（Ｓ８２：ＮＯ）、階調値としてＢを選択する（Ｓ８６）。

ステップＳ８３ではＢ＜Ｇかどうかを判定し、Ｂ＜Ｇならば（Ｓ８３：ＹＥＳ）、階調値としてＢを選択し（Ｓ８６）、そうでないならば（Ｓ８３：ＮＯ）、階調値としてＧを選択する（Ｓ８７）。

全画素に渡って上記処理が繰り返され、その結果検出用の単色画像データ７０５ａが得られる。７０５ａは８ビットの階調画像である。実施例１と同様、実施例２もドットがより濃くなる方を選択しているが、ＲＧＢ３成分の中から選んでいることが異なる。

さらにステップ８９で、固定しきい値１８０を用いて二値化処理を行い、検出用の二値画像データ７０５ｂを作成した。

図１６には、本発明の実施例２の前処理により得られた検出用の単色画像データ７０５ａを示す。また図１３には、同じく７０５ａの二値化処理により得られた検出用の二値画像データ７０５ｂを示す。７０５ａの１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ、１６Ｋ、及び７０５ｂの１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ、１３Ｋは、それぞれ印刷用の画像１１におけるＣのドットパターン１１Ｃ、Ｍのドットパターン１１Ｍ、Ｙのドットパターン１１Ｙ、Ｋのドットパターン１１Ｋに相当する部分である。

図１６及び１３の、実施例２による検出用画像７０５ａ及び７０５ｂを、同様に図１１の印刷用画像７０１と比較してみると、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各ドットパターンに関して、ほぼ十分に再現されている。但し、Ｙのドットパターンについては、むしろ余分なドットが再現しているようにも見られる。実際、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各ドットパターンの境界の、ドットパターンの存在しないはずの領域にもドットが出現している。これは印刷に使用したプリンタがＹの追跡パターンを付加するタイプの装置であったため、ドットを拾ってしまったものである。

本実施例２においては、ＣＭＹＫの各色を任意にドットパターンとして使用したいために、Ｙのドットを避けることはしなかった。余分なドットを拾ってしまったとしても、埋め込みの冗長性により、検出することは可能である。

結果として、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色のドットパターンについて、皆同程度に再現しており、任意の色のドットパターンについて、区別することなく、すべて同一の前処理で検出処理に掛けることが可能である。また二値化処理の代わりにフィルター処理などを行っても、各色ともに同一の処理を適用できる。

（比較例）
図１０は、図７のステップＳ７３により検出用画像データ７０６（７０６ａ及び７０６ｂ）を生成する比較例の処理の詳細フローである。

ＲＧＢ画像データ７０３に対して、ステップＳ５２からステップＳ５５にかけての操作を繰り返し、全画素に対して以下の処理を行う。すなわち、各画素毎に、ステップＳ８４で明度変換処理を行った。次の数式（１）に従い、ＲＧＢの３成分値から明度Ｖを算出した。

明度Ｖ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ （１）
ステップＳ８８で、階調値としてこのＶを選択する。

すなわち、比較例は、実施例１、２と異なり、ＲＧＢ３成分の色情報を用いて明度をドットの濃さになるよう変換していることになる。

全画素に渡って上記処理が繰り返され、その結果検出用の単色画像データ７０６ａが得られる。７０６ａは８ビットの階調画像である。さらに実施例１、２と同様に、ステップ８９で固定しきい値１８０を用いた二値化処理を行い、検出用の二値画像データ７０６ｂを作成した。

図１７には、比較例の前処理（明度変換）により得られた検出用の単色画像データ７０６ａを示す。また図１４には、同じく７０６ａの二値化処理により得られた検出用の二値画像データ７０６ｂを示す。７０６ａの１７Ｃ、１７Ｍ、１７Ｙ、１７Ｋ、及び７０６ｂの１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋは、それぞれ印刷用の画像７０１におけるＣのドットパターン１１Ｃ、Ｍのドットパターン１１Ｍ、Ｙのドットパターン１１Ｙ、Ｋのドットパターン１１Ｋに相当する部分である。

図１７及び１４の、比較例による検出用画像７０６ａ及び７０６ｂを、図１１の印刷用画像７０１と比較してみると、Ｋのドットパターンに関しては、十分に再現されているが、ＣとＭのドットパターンについては、Ｋと比べると再現度合いが低いことに気づく。Ｙのドットパターンに至っては、ほとんどすべてが再現していない。

ドットの色にかかわらずドットが十分に再現するようにしようとすれば、しきい値をより大きくとればよいが、そうすると再現しているＫのドットが、かなり太く、実際にはドットでないところまで再現してしまう。すなわち、ドットパターンの色に応じて、しきい値を調整しないと、最適のドット再現を得られないことになってしまう。これには、例えばドットの色を判別する処理部を新たに設けたりする必要性が生じてくる。

（ドットの面積率比較）
実施例１、実施例２および比較例の実施による各検出用二値画像データについて、各色のドットの再現状況を、ドットの面積率がどの程度再現されるかで見てみた。

表１に、図１１から図１４に示した各画像データについて、それぞれＣＭＹＫ各色のドットパターン領域毎のドットの面積率測定結果を示す。面積率は各色のドットパターン領域の全画素数に対する、その色のドットの再現した画素数の比を指す。実施例１については、Ｙは使用しない前提であり、抹消している。

ドットの再現は、印刷や読み取りの特性の影響を受けて変動する。重要なことは、ドットの再現状態が、ドットカラーなどに影響されず安定していることである。すなわち、印刷時のドット面積率は各色にかかわらず一定であり、従ってパターン検出用に再現されたドットパターン画像においても、各色のドットが安定した面積率を有することが望ましい。

表１の結果から分かるように、比較例においては、面積率がドットパターンの色により大きく変動しているが、実施例１と実施例２では、ドットパターンの色による変動は少ない。

図１８には、Ｋの面積率を１として、ＣＭＹの各面積率を正規化したときの状況を示す。ＣＭＹ各色によるドット再現の面積率がＫのドット再現の面積率と変わらない、つまり面積率比が１に近いことが望ましい。

比較例（二値画像データ７０６ｂ）の場合は、ドットパターンの色によってＫ／Ｋの１からＹ／Ｋの０まで大きく変動しており、ドットパターンの色により、パターンの検出力が大きく変動する、あるいは、ドットパターンの色に応じたドット再現性の制御が必要になってくる。

実施例１（二値画像データ７０４ｂ）と実施例２（二値画像データ７０５ｂ）の場合には、Ｍ／ＫあるいはＣ／Ｋにおいて、いずれもＫ／Ｋからの変化は少ない。十分にドット再現しており、Ｍ、ＣともにＫと同じ前処理、同じパターン検出処理を適用して、十分な検出力を得ることができる。

また実施例１においては、意図的にＹ／Ｋが小さくされており、Ｙのドットによる情報を意図的に遮断できる。一方、実施例２においては、Ｙ／Ｋは十分な大きさで、Ｍ、Ｃとともに、ＹもＫと同じ前処理、同じパターン検出処理を適用することができる。

このように、前述したような結果が、面積率の結果からも示される。

以上の実施例に示したように、本実施形態においても、所定のデータを埋め込んだ任意の色のドットパターンを含む印刷画像を読み込み、複数の色成分を有することになったカラー画像に対して、画像に含まれるドットパターンをより正確に再現できる単色画像への変換を行うことができる。また、その他にも前述の実施形態例１と同様の効果をもたらすことができる。

本発明の範囲は、上記実施形態例１、実施形態例２に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、それらの変更された形態もその範囲に含むものである。

本発明に係る画像処理装置（ＭＦＰ）の全体の構成例を示すブロック図である。 図１における画像処理部１２の構成例を示すブロック図である。 ドットパターンを用いた、印刷物へのデータ埋め込みの画像処理例を示すフロー図である。 本発明に係る、ドットパターン検出の画像処理例を示すフロー図である。 本発明に係る、ドットパターン検出用の画像データ生成の画像処理例を示すフロー図である。 本発明に係る、パーソナルコンピュータを用いたシステムの構成例を示すブロック図である。 本発明の実施例１、実施例２および比較例の処理手順を示すフロー図である。 図７における、検出用画像データを生成する前処理工程（実施例１）の詳細フロー図である。 図７における、検出用画像データを生成する前処理工程（実施例２）の詳細フロー図である。 図７における、検出用画像データを生成する前処理工程（比較例）の詳細フロー図である。 印刷用のドットパターン画像である。 本発明の実施例１による検出用の二値化画像である。 本発明の実施例２による検出用の二値化画像である。 比較例の前処理（明度変換）による検出用の二値化画像である。 本発明の実施例１による検出用の階調画像である。 本発明の実施例２による検出用の階調画像である。 比較例の前処理（明度変換）による検出用の階調画像である。 実施例１、実施例２、及び比較例による検出用の二値化画像の、各色毎の再現ドット面積率の比較を示すグラフである。

符号の説明

１ 画像処理装置
１１ スキャナ部
１２ 画像処理部
１３ プリンタ部
１４ 制御部
１５ 操作部
１６ 表示部
２１ メイン処理部
２２ 前処理部
２３ 検出処理部
６０ ＰＣ
６１ 画像処理プログラム

Claims (9)

1. 複数の色成分を有するカラー画像を単色画像に変換する画像処理方法であって、
   前記カラー画像の各画素毎に、当該画素を構成する各色成分の最大値または最小値を、当該画素の階調値として選択する階調値選択工程と、
   前記階調値選択工程を前記カラー画像の各画素に渡って繰り返し、前記階調値選択工程により各画素毎に選択された階調値を用いて、前記複数の色成分を有するカラー画像を単色画像に変換する画像変換工程と、
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
2. 任意の色のドットパターンを印刷した画像を読み込み、複数の色成分を有するカラー画像を取得するカラー画像取得工程と、
   前記カラー画像取得工程で取得されたカラー画像の各画素毎に、当該画素を構成する各色成分の最大値または最小値を、当該画素の階調値として選択する階調値選択工程と、
   前記階調値選択工程を前記カラー画像の各画素に渡って繰り返し、前記階調値選択工程により各画素毎に選択された階調値を用いて、前記複数の色成分を有するカラー画像を単色画像に変換する画像変換工程と、
   前記階調値選択工程、及び前記画像変換工程を経た後の前記単色画像より、前記ドットパターンを検出するパターン検出工程と、
   を有することを特徴とする画像処理方法。
3. 前記複数の色成分を有するカラー画像は、Ｒ、Ｇ、及びＢ（赤、緑、青）の３つの色成分を有するカラー画像であり、
   前記階調値選択工程は、前記Ｒ及びＧの各成分のうちの最小値を選択する工程である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理方法。
4. 前記複数の色成分を有するカラー画像は、Ｒ、Ｇ、及びＢ（赤、緑、青）の３つの色成分を有するカラー画像であり、
   前記階調値選択工程は、前記Ｒ、Ｇ、及びＢの各成分のうちの最小値を選択する工程である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理方法。
5. 複数の色成分を有するカラー画像を単色画像に変換する画像処理装置であって、
   前記カラー画像の各画素毎に、当該画素を構成する各色成分の最大値または最小値を、当該画素の階調値として選択する階調値選択手段と、
   前記階調値選択手段を前記カラー画像の各画素に渡って繰り返し実行し、前記階調値選択手段により各画素毎に選択された階調値を用いて、前記複数の色成分を有するカラー画像を単色画像に変換する画像変換手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
6. 任意の色のドットパターンを印刷した画像を読み込み、複数の色成分を有するカラー画像を取得するカラー画像取得手段と、
   前記カラー画像取得手段で取得されたカラー画像の各画素毎に、当該画素を構成する各色成分の最大値または最小値を、当該画素の階調値として選択する階調値選択手段と、
   前記階調値選択手段を前記カラー画像の各画素に渡って繰り返し実行し、前記階調値選択手段により各画素毎に選択された階調値を用いて、前記複数の色成分を有するカラー画像を単色画像に変換する画像変換手段と、
   前記階調値選択手段、及び前記画像変換手段による処理が行われた後の前記単色画像より、前記ドットパターンを検出するパターン検出手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
7. 前記複数の色成分を有するカラー画像は、Ｒ、Ｇ、及びＢ（赤、緑、青）の３つの色成分を有するカラー画像であり、
   前記階調値選択手段は、前記Ｒ及びＧの各成分のうちの最小値を選択する、
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の画像処理装置。
8. 前記複数の色成分を有するカラー画像は、Ｒ、Ｇ、及びＢ（赤、緑、青）の３つの色成分を有するカラー画像であり、
   前記階調値選択手段は、前記Ｒ、Ｇ、及びＢの各成分のうちの最小値を選択する、
   ことを特徴とする請求項５または６に記載の画像処理装置。
9. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像処理方法で行われる工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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