JP2008052353A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズが過強調されることなく画像データにエッジ強調処理を施すことができる画像処理装置を提供すること。色ずれなく画像データにエッジ強調処理を施すことができる画像処理装置を提供すること。
【解決手段】輝度算出部７は、ガンマ補正処理が施された後のＲＧＢの画像データに基づいてカラー画像の輝度値を算出する。ＬＵＴ８では、輝度に基づいて、エッジ強調係数ｋが求められる。乗算器５Ｒ，５Ｇ，５Ｂでは、ラプラシアンフィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂから付与されたＲＧＢ各色のエッジ画素データに、エッジ強調係数ｋが乗算される。
【選択図】図１

Description

この発明は、カラー画像のエッジを構成する画素を周辺の画素に対して際立たせるためのエッジ強調処理を行う画像処理装置に関する。

ディジタル式の複写機やプリンタでは、原稿画像を良好に再現可能な画像データを得るために、イメージセンサによって読み取られた原稿の画像データに対して、その画像データの種類に応じた画像処理が施される。たとえば、カラー画像のエッジを構成する画素（エッジ画素）の画像データに対しては、その画素を周辺の画素に対して際立たせるためのエッジ強調処理が施される。このエッジ強調処理では、たとえば、ＲＧＢ各色について、注目画素およびその周囲の一定領域内に含まれる参照画素の画像データ（各色の濃度値）の数列と予め定めるラプラシアンフィルタの数列との畳み込み演算が行われて、ＲＧＢの各色についてエッジ画素が抽出される。そして、たとえば、その抽出の際に求められた畳み込み演算の結果に所定のエッジ強調係数を乗算して得られた値を、抽出された画素の画像データに加算することによって、エッジ強調処理が達成される。

一方で、画像データに施される画像処理として、たとえば、画像形成装置の固有のガンマ値に応じて画像の輝度を補正するガンマ補正処理を施す画像処理装置がある（たとえば特許文献１）。ガンマ補正処理は、ＲＧＢの画像データについて、色ごとに、階調を変更するものである。このガンマ補正処理は、前述のエッジ強調処理の後に施される場合がある。言い換えれば、ガンマ補正処理を施した画像データに対してエッジ強調処理が施される。
特開２００１−３０９１７７号公報

一般的に複写機やプリンタに適用するためのガンマ補正処理では、信号レベルが小さい高濃度部（暗部）では階調が大きく引き延ばされる傾向がある。つまり、暗部が強調される。そのため、ガンマ補正処理を施した後にエッジ強調処理を施すと、ノイズが過度に強調されてしまうことがある。そして、そのノイズの過強調のため、出力画像において、画像の高濃度部がざらついてしまうことがある。

また、ガンマ補正処理は、画像の明るさだけではなくＲＧＢの割合まで変化させる。そのため、ガンマ補正処理後の画像データはＲＧＢのバランスが崩れていることがあり、このＲＧＢのバランスが崩れた画像データに対してエッジ強調処理を施すと、ＲＧＢのバランス崩れがより顕著になってしまう。これにより、出力画像のエッジ画素においてたとえば黒文字の周囲に色がつく、いわゆる色ずれが生じることがある。

そこで、この発明の目的は、ノイズが過強調されることなく画像データにエッジ強調処理を施すことができる画像処理装置を提供することである。
また、この発明の他の目的は、色ずれなく画像データにエッジ強調処理を施すことができる画像処理装置を提供することである。

請求項１記載の発明は、カラー画像の画像データに対してガンマ補正処理を施すガンマ補正処理手段（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）と、前記ガンマ補正処理手段によってガンマ補正処理が施された画像データから各色のエッジ画素を抽出するエッジ画素抽出手段（４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ）と、前記ガンマ補正処理手段によってガンマ補正処理が施された後の画像データに基づいて、抽出エッジ画素に対する強調量を決定する強調量決定手段（８、１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ）と、エッジ画素抽出手段によって抽出された各色の抽出エッジ画素に対し、前記強調量決定手段によって決定された強調量でエッジ強調制御するエッジ強調量制御手段（５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ、６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ）とを含むことを特徴とする、画像処理装置である。

また、請求項２記載の発明は、カラー画像の画像データに対してガンマ補正処理を施すガンマ補正処理手段（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）と、前記ガンマ補正処理手段によってガンマ補正処理が施された後の画像データに基づいて、カラー画像の輝度を算出する輝度算出手段（７）と、前記ガンマ補正処理手段によってガンマ補正処理が施された画像データから各色のエッジ画素を抽出するエッジ画素抽出手段（４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ）と、前記輝度算出手段によって算出されたカラー画像の輝度に基づいて、各色の抽出エッジ画素に対する強調量を決定する強調量決定手段（８）と、エッジ画素抽出手段によって抽出された各色の抽出エッジ画素に対し、前記強調量決定手段によって決定された強調量でエッジ強調制御するエッジ強調量制御手段（５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ、６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ）とを含むことを特徴とする、画像処理装置である。

なお、括弧内の数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
請求項１または２記載の発明によれば、エッジ画素の強調量がガンマ補正処理後の画像データ（輝度）に基づいて決定される。そのため、エッジ画素の強調量を、高濃度部の画素に対しては抑え、低濃度部の画素に対しては引き上げるように調整することも可能である。これにより、ノイズが過強調されることを防止することができる。

また、ガンマ補正処理後のＲＧＢの画像データ（輝度）に基づいて強調量を決定するので、エッジ強調処理をＲＧＢのバランスを崩してしまわない範囲で行うことが可能である。これにより、出力画像のエッジ画素に色ずれが生じることを防止することができる。
また、請求項３のように、前記カラー画像は、ＲＧＢの画像データであり、前記強調量決定手段（１８）は、ＲＧＢの各色の前記抽出エッジ画素に対して共通の強調量を決定するものであってもよい。この場合、エッジ強調処理後のＲＧＢの画像データがＲＧＢのバランスを崩すことを防止することができる。これにより、出力画像のエッジ画素に色ずれが生じることを防止することができる。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る画像処理装置の電気的構成を示すブロック図である。
画像処理装置は、カラーディジタル複写機またはカラーディジタルプリンタなどのカラー画像形成装置に適用されて、原稿読取装置により原稿を光学的に読み取って得られたＲＧＢの画像データ（たとえば、ＲＧＢ各色の濃度を多値で表す８ビットデータ）に対して各種の処理を施すものである。画像処理後の画像データは、その画像処理後の画像データに基づいて記憶シート上に出力画像を形成する画像形成部へと送られる。

画像処理装置は、マイクロコンピュータを含む構成であり、このマイクロコンピュータがプログラム処理を実行することによって、ＲＧＢの画像データに対して色ごとにガンマ補正処理を施すガンマ補正部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂと、ガンマ補正部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂによってガンマ補正処理が施された後のＲＧＢの画像データに対して色ごとにエッジ強調処理を行うエッジ強調処理部３とを備えている。

図２は、ガンマ補正処理前後の画像データの濃度分布を示す図である。画像形成装置は固有のガンマ値を有している。そのため、ガンマ補正処理が必要となる。
ガンマ補正部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、画像形成装置の固有のガンマ値に応じてカラー画像の階調を補正するガンマ補正処理を施すものである。ガンマ補正処理は、ＲＧＢの画像データを、たとえばガンマフィルタを用いて階調変更するものである。

図２に示す各グラフでは、横軸は画像データの濃度を示しており、左端が最も濃度が高く（高濃度部）、右側に向かうにつれて画像データ濃度が低く（低濃度部）なっている。ガンマ補正部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、画像データをたとえばガンマ値２．２の画像データに変換する。この場合、ガンマ補正処理後においては、図２に示すように、高濃度部（暗部）において出力値が大きくなる傾向がある。そのため、ガンマ補正処理によってノイズが強調されてしまうことがある。また、ガンマ補正部２Ｒ，２Ｇ，２ＢがＲＧＢの画像データに対して色ごとにガンマ補正処理を施すため、ガンマ補正処理後の画像データはＲＧＢのバランスが崩れていることがある。

次に、図１を再び参照して、エッジ強調処理部３におけるエッジ強調処理について説明する。
エッジ強調処理部３は、ＲＧＢの画像データに対して、色ごとに、文字または線画部分のエッジを構成するエッジ画素を抽出するラプラシアンフィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを備えている。Ｒ用ラプラシアンフィルタ４ＲにはＲの画像データが与えられるようになっている。また、Ｇ用ラプラシアンフィルタ４ＧにはＧの画像データが与えられるようになっており、Ｂ用ラプラシアンフィルタ４ＢにはＢの画像データが与えられるようになっている。各ラプラシアンフィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂはたとえばマトリクスからなる構成のものである。ラプラシアンフィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂによるエッジ画素の抽出においては、原稿画像を構成している各画素が順次に注目画素とされる。そして、注目画素およびその周囲の一定領域内に含まれる参照画素の画像データ（各色の濃度値）の数列と予め定めるラプラシアンフィルタ係数の数列との畳み込み演算が行われ、この畳み込み演算の結果が所定の閾値以上であれば、その注目画素はエッジ画素として抽出される。各ラプラシアンフィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのフィルタ係数には、画像形成装置の特性を考慮した最適な値が選択される。

この実施形態では、ＲＧＢの画像データについて、ガンマ補正処理後の画像データに対してエッジ強調処理が施される。そのため、ガンマ補正処理によって階調が大きく引き延ばされた画像データにエッジ強調処理が施されるので、ノイズが過度に強調されてしまう。この場合、出力画像の高濃度部がざらつくおそれがある。
また、ガンマ補正部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂによってガンマ補正処理が施された画像データは、ＲＧＢのバランスが崩れている場合があるが、このＲＧＢのバランスが崩れた画像データに対してエッジ強調処理を施すと、ＲＧＢのバランス崩れがより顕著になってしまう。そして、出力画像のエッジ画素においてたとえば黒文字の周囲に色がつく、いわゆる色ずれが生じることがある。

各ラプラシアンフィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂには、乗算器５Ｒ，５Ｇ，５Ｂおよび加算器６Ｒ，６Ｇ，６Ｂが直列に接続されている。各ラプラシアンフィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂによって抽出されたＲＧＢのエッジ画素は乗算器５Ｒ，５Ｇ，５Ｂに与えられる。各乗算器５Ｒ，５Ｇ，５Ｂでは、ラプラシアンフィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂから付与されたエッジ画素のＲＧＢ各色のデータに、後述するＬＵＴ８によって求められたエッジ強調係数ｋ（強調量）が乗算される。

各乗算器５Ｒ，５Ｇ，５Ｂによって乗算された画像データは、加算器６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに与えられる。各加算器６Ｒ，６Ｇ，６Ｂでは、ガンマ補正部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから付与されるガンマ補正処理後のＲＧＢの画像データに対して、乗算器５Ｒ，５Ｇ，５Ｂで乗算された画像データが加算される。こうして、エッジ強調処理部３におけるエッジ強調処理が達成される。

一方、各ガンマ補正部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂには、輝度算出部７が接続されている。輝度算出部７にはガンマ補正処理が施された後の画像データが入力されるようになっており、輝度算出部７は、入力されたＲＧＢの画像データに基づいてカラー画像の輝度を算出するものである。輝度算出部７は、たとえば入力されるＲＧＢの画像データをＹＵＶ変換している。このとき、輝度（Ｙ）は、
Ｙ＝ａＲ＋ｂＧ＋ｃＢ ・・・（１）
で表され（但し、ａ、ｂ、ｃの和は明度を表す）、これによって輝度算出部７において輝度が算出される。

輝度算出部７には１つのＬＵＴ８が接続されている。輝度算出部７において算出された輝度は、ＬＵＴ８に付与される。ＬＵＴ８では、Ｒ用乗算器５Ｒ、Ｇ用乗算器５ＧおよびＢ用乗算器５Ｂにおいて共通に用いられるエッジ強調係数ｋが求められる。
ＬＵＴ（look-up table）８は、それぞれ入力される輝度に基づいて予め定められた出力値を出力する割当てテーブルである。この実施形態では、ＬＵＴ８の出力値をエッジ強調係数ｋとして用いており、ＬＵＴ８のテーブルでは、入力される輝度（たとえば２５６段階）に応じて、所定のエッジ強調係数ｋが決定されるようになっている。ＬＵＴ８の割り当てテーブルは、たとえば、入力輝度が高いものについて出力値が低くなるように出力値が設定されている。

ＬＵＴ８において求められたエッジ強調係数ｋは、各乗算器５Ｒ，５Ｇ，５Ｂにおいて、ラプラシアンフィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂから付与されたエッジ画素のＲＧＢ各色のエッジ画素データに乗算される。これにより、エッジ画素の強調量が決定される。
以上により、この実施形態によれば、ガンマ補正処理後のＲＧＢの画像データの輝度に基づいて、エッジ強調係数ｋが求められている。ＬＵＴ８では、たとえば、入力輝度が高いものについて出力値（エッジ強調係数ｋ）が低くなるように割り当てテーブルが設定されているので、ガンマ補正処理によって階調が大きく引き延ばされた画像データにエッジ強調処理を施しても、ノイズが過強調されない。これにより、出力画像において、画像の高濃度部がざらついてしまうことを確実に防止することができる。

また、エッジ強調処理部３で用いられるエッジ強調係数ｋが、各色とも共通であるので、エッジ強調処理後の画像データをＲＧＢのバランスのとれたデータとすることができる。これにより、出力画像のエッジ画素に色ずれが生じることを防止することができる。
以上、この発明の実施の形態について説明したが、輝度算出部７における輝度の算出は前述のようにＹＵＶ変換するものでなく、他の方法により輝度を算出するものであってもよい。

図３は、この発明の他の実施形態に係る画像処理装置の電気的構成を示すブロック図である。この図３において、図１の各部に相当する部分には、それら各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号を付した各部についての詳細な説明を省略する。
この図３に示す画像処理装置の画像強調処理部１３では、ガンマ補正部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂには、それぞれ、Ｒ用ＬＵＴ１８Ｒ、Ｇ用ＬＵＴ１８ＧおよびＢ用ＬＵＴ１８Ｂが接続されている。そして、ガンマ補正部２Ｒ，２Ｇ，２Ｂのガンマ処理が施された後のＲＧＢの画像データ（ＲＧＢ各色についての濃度データ）が、それぞれ、Ｒ用ＬＵＴ１８Ｒ、Ｇ用ＬＵＴ１８ＧおよびＢ用ＬＵＴ１８Ｂに付与される。各ＬＵＴ（look-up table）１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは、それぞれ入力されるＲＧＢ各色についての濃度データに基づいて予め定められた出力値を出力する割り当てテーブルである。この実施形態では、各ＬＵＴ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの出力値を、エッジ強調係数ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃として用いる。

Ｒ用ＬＵＴ１８Ｒ、Ｇ用ＬＵＴ１８ＧおよびＢ用ＬＵＴ１８Ｂには、互いに異なる割り当てテーブルが採用されている。この実施形態では、各ＬＵＴ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの出力値を、それぞれ、エッジ強調係数ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃として用いる。Ｒ用ＬＵＴ１８Ｒの割り当てテーブルでは、入力される濃度データ（たとえば２５６段階）に応じて、所定のエッジ強調係数ｋ₁が決定されるようになっている。Ｇ用ＬＵＴ１８Ｇの割り当てテーブルでは、入力される濃度データ（たとえば２５６段階）に応じて、所定のエッジ強調係数ｋ₂が決定されるようになっている。Ｂ用ＬＵＴ１８Ｂでは、入力される濃度データ（たとえば２５６段階）に応じて、所定のエッジ強調係数ｋ₃が決定されるようになっている。

各ＬＵＴ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの割り当てテーブルでは、たとえば、濃度データの高いものについて出力値が低くなるように、出力値が設定されている。また、各ＬＵＴ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂでは、ガンマ補正処理によって崩れた画像データのＲＧＢバランスをこのＬＵＴ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂで修正するため、各出力値（エッジ強調係数ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃）が所定の比率（たとえばＲが１．０に対して、Ｇが２．０で、Ｂが０．５）となるように、割り当てテーブルの出力値が設定されている。

Ｒ用ＬＵＴ１８Ｒで求められたエッジ強調係数ｋ₁はＲ用乗算器５Ｒに付与される。Ｇ用ＬＵＴ１８Ｇで求められたエッジ強調係数ｋ₂はＧ用乗算器５Ｇに付与される。Ｂ用ＬＵＴ１８Ｂで求められたエッジ強調係数ｋ₃はＢ用乗算器５Ｂに付与される。そして、乗算器５Ｒ，５Ｇ，５Ｂでは、ラプラシアンフィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂから付与されたエッジ画素のＲＧＢ各色のデータに、それぞれ、Ｒ用ＬＵＴ１８Ｒ、Ｇ用ＬＵＴ１８ＧまたはＢ用ＬＵＴ１８Ｂによって求められたエッジ強調係数ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃が乗算される。

以上により、この実施形態によれば、各ＬＵＴ１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂでは、ＲＧＢ個別に求められたエッジ強調係数ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃が、画像処理後の画像データのＲＧＢのバランスがよくなるように設定される。これにより、出力画像のエッジ画素に色ずれが生じることを防止することができる。
以上、この発明の２つの実施の形態について説明したが、ラプラシアンフィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂによって抽出されたエッジ画素に乗じるエッジ強調係数ｋ，ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃の値を、ガンマ補正処理後における、カラー画像の輝度やＲＧＢの濃度データに基づいて調整する場合について説明したが、たとえば、カラー画像の輝度やＲＧＢの濃度データに基づいて、ラプラシアンフィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのフィルタ係数を変更する構成であってもよい。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この発明の一実施形態に係る画像処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 ガンマ補正処理前後の画像データの出力分布を示す図である。 この発明の他の実施形態に係る画像処理装置の電気的構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 画像処理装置
２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ ガンマ補正部
３、１３ エッジ強調部
４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ ラプラシアンフィルタ（エッジ画素抽出手段）
５Ｒ、５Ｇ、５Ｂ 乗算器（エッジ強調量制御手段）
６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ 加算器（エッジ強調量制御手段）
７ 輝度算出部
８ ＬＵＴ（強調量決定手段）
１８Ｒ Ｒ用ＬＵＴ（強調量決定手段）
１８Ｇ Ｇ用ＬＵＴ（強調量決定手段）
１８Ｂ Ｂ用ＬＵＴ（強調量決定手段）

Claims (3)

1. カラー画像の画像データに対してガンマ補正処理を施すガンマ補正処理手段と、
   前記ガンマ補正処理手段によってガンマ補正処理が施された画像データから各色のエッジ画素を抽出するエッジ画素抽出手段と、
   前記ガンマ補正処理手段によってガンマ補正処理が施された後の画像データに基づいて、抽出エッジ画素に対する強調量を決定する強調量決定手段と、
   エッジ画素抽出手段によって抽出された各色の抽出エッジ画素に対し、前記強調量決定手段によって決定された強調量でエッジ強調制御するエッジ強調量制御手段とを含むことを特徴とする、画像処理装置。
2. カラー画像の画像データに対してガンマ補正処理を施すガンマ補正処理手段と、
   前記ガンマ補正処理手段によってガンマ補正処理が施された後の画像データに基づいて、カラー画像の輝度を算出する輝度算出手段と、
   前記ガンマ補正処理手段によってガンマ補正処理が施された画像データから各色のエッジ画素を抽出するエッジ画素抽出手段と、
   前記輝度算出手段によって算出されたカラー画像の輝度に基づいて、各色の抽出エッジ画素に対する強調量を決定する強調量決定手段と、
   エッジ画素抽出手段によって抽出された各色の抽出エッジ画素に対し、前記強調量決定手段によって決定された強調量でエッジ強調制御するエッジ強調量制御手段とを含むことを特徴とする、画像処理装置。
3. 前記カラー画像は、ＲＧＢの画像データであり、
   前記強調量決定手段は、ＲＧＢの各色の前記抽出エッジ画素に対して共通の強調量を決定するものであることを特徴とする、請求項２記載の画像処理装置。
   
   
   

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