JP2007087003A

JP2007087003A - 画像処理プログラム、装置および方法

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Publication number: JP2007087003A
Application number: JP2005273869A
Authority: JP
Inventors: Yohei Uchiumi; 洋平内海
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2025-09-21
Also published as: JP4710508B2

Abstract

【課題】高解像度が必要な部分と低解像度でも充分な部分が混在する画像に対し、部分毎で解像度を変更することができる画像処理プログラム、装置および方法を提供する。
【解決手段】画像内に最も重要である注目点を設定し、注目点に基づいて画像を直交座標系から極座標系に変換し、極座標系に変換した極座標系の画像を直交座標系に変換することで、注目点付近は高解像度で、注目点付近から離れるほど解像度が低くなる画像を作成する。また、注目点が複数設定された場合は、各注目点毎の画像領域を作成し、各画像領域毎に注目点に基づいた極座標系への変換を行うことで、各注目点は高解像度の画像を作成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理プログラム、装置および方法に関し、特に、画像の解像度の変換を行う画像処理プログラム、装置および方法に関する。

カラー画像はモノクロ画像に対して見栄えが良く、実際の風景や人物を忠実に再現できるため、多用されるようになってきた。しかし、反面、画像１枚あたりの情報量が膨大になるため、転送、印刷等を行う際の負担が大きくなってしまう。例えば、プリンタで画像を出力する時、プリンタで一旦印刷画像をスプールするが、その画像の情報量が大きいと、その分スプール可能な画像の枚数は減ってしまうことになる。

これを解決するための手段の１つとして、画像の解像度を必要充分な程度に下げることで、情報量を減らす方法が用いられている。

例えば、従来の画像処理技術においては不得意であった物体の認識を人間の初期視知覚を模倣した放射投影法を用いることによって、高速に実現することができる画像認識装置および方法がある（例えば、特許文献１参照。）。

また、例えば、対話システムにおいてユーザが全体画像を見回したり、コンピュータビジョンにおいてカメラが実環境を見回したりする際に、画像貯蔵資源や画像転送資源を浪費することなく、広範囲のズーミングを行うことが可能となる不均一解像度画像データ生成装置および方法および不均一解像度画像データを用いる画像処理装置がある（例えば、特許文献２参照。）。

また、例えば、１回のスキャンで対象となる紙幣等を検出することができる画像処理装置およびシステム並びにそれを用いた複写機がある（例えば、特許文献３参照。）。

また、例えば、文字画像と写真画像とが混在した画像に対しても、文字領域の解像性と写真領域の滑らかさとを同時に満足した高解像度変換や拡大処理を行うことができる画像処理装置がある（例えば、特許文献４参照。）。
特開平７−７３３３２号公報特開平１１−２１３１３６号公報特開平６−２４５０６４号公報特開平１１−２１３１４６号公報

しかし、上述した先行技術は、画像全体の解像度を変更するものであり、高解像度が必要な部分と低解像度でも充分な部分が１つの画像内で混在する場合は、高解像度が必要な部分にあわせて画像の解像度を決定する以外になかった。

そこで、本発明は、高解像度が必要な部分と低解像度でも充分な部分が混在する画像に対し、部分毎で解像度を変更することができる画像処理プログラム、装置および方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、画像の解像度の変換処理を行う画像処理プログラムにおいて、前記画像の注目点を少なくとも１つ設定する注目点設定処理と、前記注目点設定処理で設定した注目点に基づき、直交座標系で定義した画像を極座標系の画像に変換する第１の変換処理と、前記第１の変換処理で前記極座標系に変換した画像を前記直交座標系の画像に変換する第２の変換処理とをコンピュータに動作させることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記注目点が複数設定された場合、各注目点毎に、前記注目点に対応する画像領域を作成し、前記画像領域に対応する注目点に基づき、該画像領域に対して前記第１の変換処理を行うことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記直交座標系上の点に対して前記複数の注目点との距離を各々算出し、前記点を前記算出した距離が最小の注目点に対応する画像領域とすることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項２の発明において、複数の画像領域の境界線付近に重複領域を設定し、前記重複領域に対して各画像領域毎の前記第１の変換処理を行うことを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記第１の変換処理を行う際の前記極座標系の半径の刻みおよび角度の刻みを設定する極座標系設定処理をコンピュータに動作させることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項１の発明において、画像形成装置に対して印刷依頼を行う端末が前記第１の変換処理を行い、前記画像形成装置が前記第２の変換処理を行うことを特徴とする。

また、請求項７の発明は、画像の解像度の変換処理を行う画像処理装置において、前記画像の注目点を少なくとも１つ設定する注目点設定手段と、前記注目点設定手段で設定した注目点に基づき、直交座標系で定義した画像を極座標系の画像に変換する第１の変換処理手段と、前記第１の変換処理手段で前記極座標系に変換した画像を前記直交座標系の画像に変換する第２の変換処理手段とを具備することを特徴とする。

また、請求項８の発明は、画像の解像度の変換処理を行う画像処理方法において、注目点設定手段が前記画像の注目点を少なくとも１つ設定し、第１の変換処理手段が前記設定した注目点に基づき、直交座標系で定義した画像を極座標系の画像に変換し、第２の変換処理手段が前記極座標系に変換した画像を前記直交座標系の画像に変換することを特徴とする。

本発明によれば、高解像度が必要な部分と低解像度でも充分な部分が混在する画像に対し、部分毎で解像度を変更することができるとともに、段階的に解像度を変更する等の解像度の変更の仕方も選択することが可能になるという効果を奏する。

以下、本発明に係る画像処理プログラム、装置および方法の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態の一例を示す図である。

図１に示すように、ＰＣ［Personal Computer］１とプリンタ２とがネットワーク若しくはローカルインターフェースを介して接続している。

ＰＣ１は、ＰＣ１のアプリケーションで作成したファイルをプリンタ２で印刷する際に、ファイルに基づいて印刷データを生成してプリンタ２に印刷依頼する処理を行うプリンタドライバ３がインストールされている。

このプリンタドライバ３は、エンコード手段４、設定手段５を具備している。

エンコード手段４は、ビットマップ形式（マトリクス型の画素の並びを持つ画像）の画像を直交座標系から極座標系に変換する処理（以後、エンコードと称する）を行う。エンコード手段４は印刷指示を受け付けた直後に画像のエンコードを行い、プリンタドライバ３は極座標系の画像を印刷データとしてプリンタ２に送信する。

設定手段５は、エンコード手段４で行うエンコードに対する設定を行う
なお、エンコード手段４で行うエンコードの方法、および設定手段５で行われる設定の方法については後述にて説明する。

プリンタ２は、デコード手段６、プリント処理手段７を具備している。

デコード手段６は、ＰＣから印刷依頼された印刷データを極座標系から直交座標系に変換する処理（以後、デコードと称する）を行う。デコード手段６は、デコードを行う際に一次線形補間を行う（これにより、多少画像はぼやけるものの、ギザギザのない滑らかな画像が得られる。）。デコード手段６はプリンタ２がソフトウェアアプリケーションとして予め具備している。

プリント処理手段７は、デコード手段６でデコードした画像のプリント処理を行う。

なお、デコード手段６で行うデコードの方法については後述にて説明する。

次に、エンコード手段が行うエンコードの方法について説明する。

ここで、直交座標系は互いに直角に交わる二直線を座標軸とする座標系であり、横方向のｘ軸と縦方向のｙ軸との直交座標は座標（ｘ，ｙ）で表される。また、極座標系は平面状の点の位置を定点からの距離と方向とによって示す座標系であり、定点Ｏとそれを始点とする定直線をとると、任意の点Ｐは、線分ＯＰの長さｒ、ＯＰと定直線とのなす角θによって極座標（ｒ，θ）で表される。

図２は、直交座標系の画像の一例を示す図である。

図２に示すように、画像の左上を座標の原点にし、画像を座標（ｘ，ｙ）で表せるように定義する。なお、図２に示すＰ（ｘ，ｙ）は座標（ｘ，ｙ）における輝度値を示し、輝度値は、グレースケールの場合は１次元、カラーの場合は３次元（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の値である。

図３は、極座標系の画像の一例を示す図である。

図３に示すように、画像内の任意の点Ｒ（Ｒｘ，Ｒｙ）を定点にし、画像を極座標（ｒ，θ）で表せるように定義する。また、本実施例では当該任意の点Ｒを注目点と称する。なお、図３に示すＱ（ｒ，θ）は極座標（ｒ、θ）における輝度値を示し、輝度値は、グレースケールの場合は１次元、カラーの場合は３次元（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の値である。

従って、直交座標系の画像を極座標系の画像に変換する際には、数式１に従って座標を変換する。

エンコード手段がエンコードを行う際には、数式１を用いて輝度値を求めたい点のｒ、θからｘ、ｙを求めて、Ｐ（ｘ，ｙ）を当該極座標系の点の輝度値とする。ただし、直交座標系のｘ、ｙは正の整数若しくは０であるという制約条件により、ｘ、ｙの最近傍点の輝度値を用いる（即ち、求められたｘ、ｙは小数第１位で四捨五入する）。なお、これは注目点が１つの場合のエンコードの方法である。

注目点が複数存在する場合は、直交座標系を上述したように極座標系に変換することはできない。従って、注目点毎の画像領域を作成し、画像領域毎に極座標系に変換する必要があり、そのアイデアについて説明する。ただし、本アイデアは「複数の注目点がある場合でも極座標表現により注目点から遠い部分の解像度を下げることができる」ということのみを含んでいるのであって、その実現手法は定義しない。以下で述べる画像領域を分割する手法の例はあくまで１手法であり、本アイデアの域ではない。

（例１）単純に画像領域を分割する手法
図４（ａ）に示すように、直交座標系の点（ｘ，ｙ）に対して、注目点Ｒ１からの距離と注目点Ｒ２からの距離とをそれぞれ調べ、距離が短い方の注目点の画像領域に属するようにすることで、画像領域を分割する（即ち、注目点Ｒ１に近い画像領域を画像領域１とし、注目点Ｒ２に近い画像領域を画像領域２とする）。

なお、注目点が３つ以上存在するときも画像領域を分割する手法は同様であり、注目点が４つ存在する場合の画像領域の分割の一例について図４（ｂ）に示す。

次に、複数の注目点が存在する際の画像領域の分割の処理の流れを図５に示すフローチャートを参照して説明する。なお、注目点の個数（即ち、分割する画像領域の個数）をＮとし、注目点の番号をｎ＝１，２，…，Ｎとする。

画像領域の分割の処理が開始すると、ｒ＝０、θ＝０°、ｎ＝１にセットし（ステップＳ５０１）、数式１でｒとθを直交座標（ｘ，ｙ）に変換し（ステップＳ５０２）、全ての注目点と（ｘ，ｙ）との距離を計算し（ステップＳ５０３）、距離が最小の注目点の番号をチェックする（ステップＳ５０４）。

距離が最小の注目点の番号がｎである場合（ステップＳ５０４でＹＥＳ）、ステップＳ５０５に進み、また、距離が最小の注目点の番号がｎではない場合（ステップＳ５０４でＮＯ）、ステップＳ５０７に進む。

距離が最小の注目点の番号がｎである場合（ステップＳ５０４でＹＥＳ）、直交座標系の座標（ｘ，ｙ）の輝度値を画像領域ｎの極座標系の座標（ｒ，θ）の輝度値として登録し（ステップＳ５０５）、ｒ＝ｒ＋１にセットして（ステップＳ５０６）、ステップＳ５０２に戻る。

距離が最小の注目点の番号がｎではない場合（ステップＳ５０４でＮＯ）、θ＝θ＋１°、ｒ＝０にセットし（ステップＳ５０７）、θの値をチャックする（ステップＳ５０８）。

θ＝３６０°以外の場合（ステップＳ５０８でＮＯ）、ステップＳ５０２に戻り、また、θ＝３６０°の場合（ステップＳ５０８でＹＥＳ）、ステップＳ５０９に進む。

θ＝３６０°の場合（ステップＳ５０８でＹＥＳ）、ｎがＮであるかチェックする（ステップＳ５０９）。

ｎ≠Ｎである場合（ステップＳ５０９でＮＯ）、ｎ＝ｎ＋１、θ＝０°にセットして（ステップＳ５１０）、ステップＳ５０２に戻る。

ｎ＝Ｎである場合（ステップＳ５０９でＹＥＳ）、処理を終了する。

（例２）のりしろを付けて画像領域を分割する手法
例１で示した単純な画像領域の分割の手法だと、画像領域の境界線上は画像領域同士が不連続であるため、歪みが発生してしまう。それを抑えるためには、領域境界線上に、重複領域（以後、のりしろと称する）を作成することで解決できる。

具体的には、直交座標系上の点（ｘ，ｙ）に対して、注目点との距離をそれぞれ調べ、距離が最小の注目点の画像領域に属するようにするのだが、１番目に距離が短い注目点と２番目に距離が短い注目点との差が僅差の場合は、２番目に距離が小さい注目点の画像領域にも属するようにする。即ち、２つの画像領域に重複して属する点が存在する領域をのりしろとし、当該のりしろの一例について図６に示す。なお、僅差の度合いは自由に設定可能であり、具体的には、のりしろの幅を画素の数で設定するのが一般的である。

そして、デコードを行う際には、のりしろの部分は輝度値が重複するので、それらの平均をとって輝度値とする。

次に、デコード手段が行うデコードの方法について説明する。

デコードを行う際には、エンコードの逆の手順により数式２に従って座標を変換し、直交座標系の輝度値を求める。

なお、デコードに関しては、近傍の４点を用いて一次線形補間を実行し、滑らかな画像が得られるように処理する。

次に、実際にエンコード、デコードの処理を実施した出力結果例を示す。

図７は、ビットマップ形式の元画像を示す図である。

図８は、図７に示す元画像を極座標系にエンコードし、更に直交座標系にデコードした画像を示す図である。ただし、極座標系は、ｒの刻みを１、θの刻みを１°（π／１８０ラジアン）、注目点を画像の中心とした。

図７に示す元画像の画像数は４８００００画素であり、図８に示す画像の画素数は１３８０３８画素であることから、大幅に情報量を削減しながらも、解像度は損なっていないことが分かる。

更に、ｒの刻みやθの刻みを大きくすることで、情報量を削減することができる。

図９は、図７に示す元画像をｒの刻みを１、θの刻みを２°（π／９０ラジアン）の極座標系にエンコードし、更に直交座標系にデコードした画像を示す図である。

図９に示す画像の画素数は６９０１５画素であり、図８に示す画像に対して情報量が半分になったが、画像の注目点近辺は解像度を損なっていないことが分かる。

次に、複数の注目点が存在する場合の例を示す。

図１０は、ビットマップ形式の元画像を示す図である。

例えば、図１０に示すように、元画像に２つの注目点（それぞれの座標は（４２０，２４５）、（１７５，２８５））を設定し、ｒの刻みを１、θの刻みを２°の極座標系にエンコードする場合を想定する。

図１１は、図１０に示す元画像に２つの注目点を設定した上で元画像を極座標系にエンコードし、更に直交座標系にデコードした画像を示す図である。

図１０に示す元画像の画素数は４８００００画素であり、図１１に示す画像の画素数は９０６８５画素であることから、情報量は約１／５になったが、画像の注目点近辺は解像度を損なっていないことが分かる。

また、例えば、図１０に示すように、元画像に２つの注目点（それぞれの座標は（４２０，２４５）、（１７５，２８５））を設定し、のりしろ付き（のりしろの幅は１０画素）、ｒの刻みを１、θの刻みを２°の極座標系にエンコードする場合を想定する。

図１２は、図１０に示す元画像に２つの注目点を設定した上で元画像を極座標系にエンコードし、更に直交座標系にデコードした画像を示す図である。

図１０に示す元画像の画素数は４８００００画素であり、図１２に示す画像の画素数は９２６３９画素であることから、情報量は約１／５になった、画像の注目点近辺は解像度を損なっていないことが分かる。

次に、設定手段で行われる設定の方法について説明する。

ここでは、ＵＩ［User Interface］の例を示す。

図１３（ａ）は、印刷オプション選択時にＰＣに表示するダイアログボックスの一例を示す図である。

ユーザは図１３（ａ）に示すダイアログボックスでエンコードを行う際の画像の注目点の設定を行う。注目店の設定には、画像の中心を注目点にする設定や、特徴のある部分を自動的に注目点にする設定や、ユーザ指定による設定があり、ユーザは所望の設定を選択することができる。

ここで、ユーザがユーザ指定による設定を選択した場合は、更に、注目点の個数および注目点の位置を設定しなければならない。注目点の個数はダイアログボックス内の注目点の個数の入力欄に個数を入力すれば良い。また、注目点の位置を設定するために設定ボタンを押下すると、図１３（ｂ）に示すダイアログボックスが表示される。

ユーザは図１３（ｂ）に示すダイアログボックス内の画像のプレビュー画面に注目点を設定することができる。ここで、注目点を設定すると、プレビュー画面に設定された注目点の位置にマーク８が表示される。

また、設定手段で極座標系にエンコードする際のｒの刻みおよびθの刻みや、のりしろの幅を設定することができる。

なお、実施例では、プリンタドライバがエンコード手段を具備し、プリンタがデコード手段を具備する構成を説明してきたが、プリンタドライバがエンコード手段およびデコード手段を具備する構成でも適用可能である。

また、本発明においては、上記で説明したエンコード手段およびデコード手段と同様な機能を有する画像処理装置をＰＣ等に接続する構成でも適用可能である。

本発明は、上記し、且つ図面に図示し実施例に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。

本発明の実施の形態の一例を示す図である。直交座標系の画像の一例を示す図である。極座標系の画像の一例を示す図である。画像領域の分割の一例を示す図である。複数の注目点が存在する際の画像領域の分割の処理の流れを示すフローチャートである。のりしろの一例を示す図である。ビットマップ形式の元画像を示す図である。図７に示す元画像を極座標系にエンコードし、更に直交座標系にデコードした画像を示す図である。図７に示す元画像をｒの刻みを１、θの刻みを２°（π／９０ラジアン）の極座標系にエンコードし、更に直交座標系にデコードした画像を示す図である。ビットマップ形式の元画像を示す図である。図１０に示す元画像に２つの注目点を設定した上で元画像を極座標系にエンコードし、更に直交座標系にデコードした画像を示す図である。図１０に示す元画像に２つの注目点を設定した上で元画像を極座標系にエンコードし、更に直交座標系にデコードした画像を示す図である。設定手段で行われる設定について説明する図である。

符号の説明

１ＰＣ
２プリンタ
３プリンタドライバ
４エンコード手段
５設定手段
６デコード手段
７プリント処理手段
８マーク

Claims

画像の解像度の変換処理を行う画像処理プログラムにおいて、
前記画像の注目点を少なくとも１つ設定する注目点設定処理と、
前記注目点設定処理で設定した注目点に基づき、直交座標系で定義した画像を極座標系の画像に変換する第１の変換処理と、
前記第１の変換処理で前記極座標系に変換した画像を前記直交座標系の画像に変換する第２の変換処理と
をコンピュータに動作させることを特徴とする画像処理プログラム。
前記注目点が複数設定された場合、
各注目点毎に、前記注目点に対応する画像領域を作成し、
前記画像領域に対応する注目点に基づき、該画像領域に対して前記第１の変換処理を行う
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理プログラム。
前記直交座標系上の点に対して前記複数の注目点との距離を各々算出し、
前記点を前記算出した距離が最小の注目点に対応する画像領域とする
ことを特徴とする請求項２記載の画像処理プログラム。
複数の画像領域の境界線付近に重複領域を設定し、
前記重複領域に対して各画像領域毎の前記第１の変換処理を行う
ことを特徴とする請求項２記載の画像処理プログラム。
前記第１の変換処理を行う際の前記極座標系の半径の刻みおよび角度の刻みを設定する極座標系設定処理
をコンピュータに動作させることを特徴とする請求項１記載の画像処理プログラム。
画像形成装置に対して印刷依頼を行う端末が前記第１の変換処理を行い、
前記画像形成装置が前記第２の変換処理を行う
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理プログラム。
画像の解像度の変換処理を行う画像処理装置において、
前記画像の注目点を少なくとも１つ設定する注目点設定手段と、
前記注目点設定手段で設定した注目点に基づき、直交座標系で定義した画像を極座標系の画像に変換する第１の変換処理手段と、
前記第１の変換処理手段で前記極座標系に変換した画像を前記直交座標系の画像に変換する第２の変換処理手段と
を具備することを特徴とする画像処理装置。
画像の解像度の変換処理を行う画像処理方法において、
注目点設定手段が前記画像の注目点を少なくとも１つ設定し、
第１の変換処理手段が前記設定した注目点に基づき、直交座標系で定義した画像を極座標系の画像に変換し、
第２の変換処理手段が前記極座標系に変換した画像を前記直交座標系の画像に変換する
ことを特徴とする画像処理方法。