JP2008060839A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ヒストグラムによる背景抽出を行うことなく、カラー画像の下地飛ばし処理を行う。
【解決手段】 入力されたカラー信号を明度成分と色差成分に分解する。明度成分の閾値以上及び閾値以下の判定を行い、判定された画素数をカウントすることにより、その閾値を追従変動させる。色差成分の閾値以上及び閾値以下の判定を行い、判定された画素数をカウントすることにより、その閾値を追従変動させる。
【選択図】 図3

Description

本発明は、下地色の存在する原稿を複写、FAX、及びJPEG・TIFFなどの電子画像情報への変換を行う際に、自動的に適正な背景色の処理を行う技術に関する。
従来、フルカラーデジタル複写機では、カラーコピーモードで白黒複写機で採用されている自動露光処理(下地レベル制御)を作動させるとフルカラーコピーの色合いまで変化してしまうため、モノクロコピーモードでしか自動露光処理を作動させていなかった。近年用いられるようになった自動カラー選択(ACS)機能では、複写機の操作性やコピー時間を短縮するために、原稿面上に置かれた原稿が白黒原稿かカラー原稿かを自動識別して、コピー動作を決定できるようになった。これにより、モノクロコピー時は自動露光処理を行い、カラーコピー時は自動露光処理を行わないという選択も自動化されるようになった。
このような状況を打開するために、複写機及びファクシミリ装置の下地・背景の除去・飛ばし技術については、様々な提案(例えば、特許文献1、2参照)がされてきた。
特許文献1では、原稿読み取り時に下地濃度を検出し、途中で記憶手段に一時的に画像を記憶し、後に検出した下地濃度より、最適なガンマ補正テーブルを作成することにより、最終的にガンマ補正によって下地色を除去している。
また、特許文献2は、下地レベルを最適にする方法としてヒストグラムを利用して背景レベルを検知する趣旨の提案がされている。
一方、RGB色空間を明度と彩度・色差に分離することによって、下地処理を行う提案(例えば、特許文献3、4参照)がされている。特許文献3や特許文献4は、背景の明度成分に応じて白レベルを変化させ、彩度成分については閾値を利用して色値の圧縮を試みている。これにより、背景色を無彩色に近づけることが可能となる。
特開平6-253135号公報 特開平8-307722号公報 特開平6-197216号公報 特開2003-8913号公報
しかし、特許文献1や特許文献2では、カラーでの下地除去の提案は、下地の除去方法として画像背景を抽出するため、画像を蓄積させる記憶装置が必要となる。
また、特許文献3や特許文献4では、色分解により明度成分と彩度成分に分離し、明度成分の背景色に応じた正規化、及び閾値による彩度成分の圧縮を行うことにより、背景と前景の分離を行わない限り、前景色も明度成分が高くなる。
従って、主観的には、画像が白濁する結果となってしまう。更に、背景を処理するための閾値は固定であるため、彩度の高いような背景には対応できないことが予想される。
本発明は、ヒストグラムによる背景抽出を行うことなく、カラー画像の下地飛ばし処理を行うことを目的とする。
本発明は、画像処理装置であって、入力されたカラー画像信号を明度成分と色差成分に分解する色変換手段と、前記明度成分の閾値以上及び閾値以下の判定を行い、判定された画素数をカウントすることにより、前記閾値を追従変動させる明度成分の閾値追従手段と、前記色差成分の閾値以上及び閾値以下の判定を行い、判定された画素数をカウントすることにより、前記閾値を追従変動させる色差成分の閾値追従手段とを有することを特徴とする。
また、本発明は、画像処理方法であって、入力されたカラー画像信号を明度成分と色差成分に分解する色変換工程と、前記明度成分の閾値以上及び閾値以下の判定を行い、判定された画素数をカウントすることにより、前記閾値を追従変動させる明度成分の閾値追従工程と、前記色差成分の閾値以上及び閾値以下の判定を行い、判定された画素数をカウントすることにより、前記閾値を追従変動させる色差成分の閾値追従工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、ヒストグラムによる背景抽出を行うことなく、カラー画像の下地飛ばし処理を行うことができる。
また、原稿画像を読み取り時に、リアルタイムに閾値を追従することにより、原稿画像の背景処理をリアルタイムに行うことが可能となる。
以下、図面を参照しながら発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。尚、本実施形態では、画像処理装置として、フルカラーデジタル複写機(カラー複写機)を例に挙げて説明するが、カラーファクシミリ装置などに適用しても良い。また、実際の利用用途もこの限りではない。
図1は、本実施形態におけるカラー複写機の構成の一例を示す図である。図1において、101はカラーイメージセンサーであり、原稿画像を読み取り、アナログのカラー画像信号を生成する。カラーイメージセンサー101は、例えばカラーフィルタによるRGB色分解を利用した3ラインCCDデバイスやカラーLEDによるRGB色分解により読み取りを行うCMOSセンサーである。102はゲイン(Gain)部であり、カラーイメージセンサー101から出力されるアナログのカラー画像信号を電気的にゲインを掛け、後述するAD変換器に適した電気レベルに正規化する。103はAD変換器であり、ゲイン部102で正規化されたアナログのカラー画像信号をデジタルのカラー画像信号に変換する。104はシェーディング補正部であり、カラー画像信号に対して主走査方向の各画素を正規化する。105は下地飛ばし処理部であり、詳細は更に後述する。
106はユーザーインターフェイスであり、操作パネルやスピーカー等で構成される。107はネットワークコントローラであり、ローカルエリアネットワーク(LAN)との接続を制御する。108はMACやPCIバスコントローラ等のコントローラを含む記憶領域である。具体的には、画像や処理パラメータ等を一時記憶するメモリハードディスクである。MACはMemory Access Controlerの略であり、PCIはPeripheral Component Interconnectの略である。109はCPU、RAM、ROM等で構成されるコントローラであり、後述するプログラムに従ってCPUがカラー複写機全体の制御を行う。110はカラー複写機の記録部であり、この例ではプリンタである。尚、記録部110は、ネットワークコントローラ107を利用したパーソナルコンピュータ(PC)への転送やネットワーク及びUSB等によりローカルに接続されたプリンタへの出力でも良い。
図2は、図1に示すカラー複写機の構成を示す側断面図である。尚、図2に示す上部がスキャナであり、下部がプリンタである。また、スキャナ及びプリンタは一般的な構成で良く、ここでの詳細な説明は省略する。
ユーザーが図2に示すカラー複写機の原稿台201又はオートフィーダー202に色付の紙に印刷された原稿を置き、ユーザーインターフェイス106の操作パネルから原稿の下地色飛ばしを指定し、ネットワーク送信を指定する。この指定により、カラー複写機のスキャナが原稿画像のスキャンを開始する。この原稿画像は、図1に示すカラーイメージセンサー101によって電子映像化される。この時の出力信号はレッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)が一般的で、それぞれの電位レベルがアナログ信号で出力される。各アナログ信号は、ゲイン部102で増幅され、AD変換器103でデジタル信号に変換された後、シェーディング補正部104で画素毎に指定レベルに正規化される。
尚、この正規化で、カラー複写機に取り付けられた白基準を絶対白レベルとするため、原稿の下地の明度が白基準より低い場合、下地の明度が残ることになる。また、白基準は一般的には色差成分(彩度)は“0”であるため、原稿下地の彩度成分も残り、最終的には色として残ってしまう。更に言及すれば、原稿の下地色は白基準のRGB輝度値で正規化されているため、ユーザーの考えている下地色とは別の色に感じられることが多い。
この下地色が残った原稿画像の信号を下地飛ばし処理部105が下地を飛ばす。そして、下地を飛ばされた原稿画像の信号が一旦画像記憶領域108にスプールされる。次に、コントローラ109が画像記憶領域108にスプールされている信号に対して圧縮処理等の処理を行い、ネットワークコントローラ107に転送の依頼を発行する。これにより、原稿画像の信号がユーザーの指示するコンピュータに転送される。
今回は、ネットワーク送信をユーザーが指定した場合を例に説明したが、コピー時には下地を飛ばされた原稿画像の信号は記録部110に送られ、濃度変換や色変換が施される。そして、記録されてコピー画像となる。このとき、下地が飛ばされているため、記録時のトナーの消費を抑えることが可能である。
次に、図3〜図15を参照して、本実施形態における下地飛ばし処理部105の処理を詳細に説明する。
図3は、本実施形態における下地飛ばし処理を説明するための図である。図3において、301はRGBtoLCC変換処理であり、入力画素のRGB成分を明度成分(L)と色差成分(Ca、Cb)とに分解する。302はBGC_L処理であり、明度成分(L)の閾値(L_abc)を追従し、その閾値を出力し、更にその閾値に応じて正規化処理を行う。303はBGC_CaCb処理であり、明度成分(L)の閾値(L_abc)と色差成分(Ca、Cb)とに基づき背景色差成分の追従判定及び下地の無彩色処理を行う。304はLCCtoRGB変換処理であり、正規化された明度成分(L')と色差成分(Ca'、Cb')とをRGB成分に戻す処理である。
図4は、本実施形態における下地飛ばし処理を示すフローチャートである。まず、入力された着目画素の値をRGB信号とする(S401)。次に、そのRGB信号をRGBtoLCC関数によって明度成分(L)と色差成分(Ca、Cb)とに分解する(S402)。ここでは、RGBtoLCC変換として、図5に示す演算を行い、明度成分(L)、色差成分(Ca、Cb)を求める。図5は、RGBtoLCC変換処理を示すフローチャートである。
L =(R+2*B)/4 (S501)
Ca=(R-G)/2 (S502)
Cb=(R+G-2*B)/4(S503)。
図4に戻り、次に、分解された明度成分(L)の閾値判定を行う(S403)。図6は、明度成分(L)の閾値判定処理を示すフローチャートである。図6に示す閾値Level_Lは初期値255で、追従限界(BLACK)〜+255の範囲である。符号付きカウンタであるCountLは初期値0で、-128〜+128の範囲である。尚、追従限界(BLACK)は設計者によって予め指定された値である。
まず、入力された明度成分(L)を前回までの閾値(先頭画素の場合は初期値)と比較する(S601)。その結果、明度成分(L)が閾値よりも小さく(S601でYES)、且つCountLが-128よりも小さいならば(S602でYES)、閾値を1レベル下げる(S606)。また、CountLが-128〜0の間ならば(S602でNO、S603でYES)、CountLをデクリメントする(S607)。しかし、CountLが0以上ならば(S603でNO)、CountLを0にリセットする(S608)。
一方、入力された明度成分(L)が閾値以上で(S601でNO)、且つCountLが+128以上ならば(S604でYES)、閾値を1レベル上げる(S609)。また、CountLが0〜+128の間ならば(S604でNO、S605でYES)、CountLをインクリメントする(S610)。しかし、CountLが0より小さいならば(S605でNO)、CountLを0にリセットする(S611)。
上述の処理を行い、閾値が255以上になったならば(S612のYES)、閾値を255にクリップする(S613)。また、閾値が255より小さく(S612のNO)、更にBLACKよりも小さいならば(S614のYES)、閾値をBLACKにクリップする(S615)。これにより、閾値が高すぎて画像が潰れたり、また閾値が低すぎて画像が飛ぶことを防止できる。
図4に戻り、分解された色差成分(Ca)の閾値判定を行う(S404)。図7は、色差成分(Ca)の閾値判定処理を示すフローチャートである。図7に示す閾値LevelCaは初期値0で、-127〜+128の範囲であり、追従限界の絶対値(|CHROMA|)より小さい。符号付きカウンタであるCountCaは初期値0で、-128〜+128の範囲である。
まず、入力された色差成分(Ca)を前回までの閾値(先頭画素の場合は初期値)と比較する(S701)。その結果、色差成分(Ca)が閾値よりも小さく(S701でYES)、且つCountCaが-128よりも小さいならば(S702でYES)、閾値の絶対値が追従限界(CHROMA_Ca)よりも小さいか否かを判定する(S704)。ここで、閾値の絶対値が追従限界(CHROMA_Ca)よりも小さいならば(S704でYES)、閾値を1レベル下げる(S708)。しかし、閾値の絶対値が追従限界(CHROMA_Ca)よりも大きければ、閾値を下げない。また、CountCaが-128〜0の間ならば(S702でNO、S705でYES)、CountCaをデクリメントする(S709)。また、CountCaが0以上ならば(S705のNO)、CountCaを0にリセットする(S710)。
一方、入力された色差成分(Ca)が閾値以上で(S701でNO)、且つCountCaが+128以上ならば(S703でYES)、閾値の絶対値が追従限界(CHROMA_Ca)よりも小さいか否かを判定する(S706)。ここで、閾値の絶対値が追従限界(CHROMA_Ca)よりも小さいならば(S706でYES)、閾値を1レベル上げる(S711)。しかし、閾値の絶対値が追従限界(CHROMA_Ca)よりも大きければ、閾値を上げない。また、CountCaが0〜+128の間ならば(S703でNO、S707でYES)、CountCaをインクリメントする(S712)。また、CountCaが0より小さいならば、CountCaを0にリセットする(S713)。
図4に戻り、分解された色差成分(Cb)の閾値判定を行う(S405)。図8は、色差成分(Cb)の閾値判定処理を示すフローチャートである。図8に示す閾値LevelCbは初期値0で、-127〜+128の範囲であり、追従限界の絶対値(|CHROMA|)より小さい。符号付きカウンタであるCountCbは初期値0で、-128〜+128の範囲である。
まず、入力された色差成分(Cb)を前回までの閾値(先頭画素の場合は初期値)と比較する(S801)。その結果、色差成分(Cb)が閾値よりも小さく(S801でYES)、且つCountCbが-128よりも小さいならば(S802でYES)、閾値の絶対値が追従限界(CHROMA_Cb)よりも小さいか否かを判定する(S804)。ここで、閾値の絶対値が追従限界(CHROMA_Cb)よりも小さいならば(S804でYES)、閾値を1レベル下げる(S808)。しかし、閾値の絶対値が追従限界(CHROMA_Cb)よりも大きければ、閾値を下げない。また、CountCbが-128〜0の間ならば(S802でNO、S805でYES)、CountCbをデクリメントする(S809)。また、CountCbが0以上ならば(S805のNO)、CountCbを0にリセットする(S810)。
一方、入力された色差成分(Cb)が閾値以上で(S801でNO)、且つCountCbが+128以上ならば(S803でYES)、閾値の絶対値が追従限界(CHROMA_Cb)よりも小さいか否かを判定する(S806)。ここで、閾値の絶対値が追従限界(CHROMA_Cb)よりも小さいならば(S806でYES)、閾値を1レベル上げる(S811)。しかし、閾値の絶対値が追従限界(CHROMA_Cb)よりも大きければ、閾値を上げない。また、CountCbが0〜+128の間ならば(S803でNO、S807でYES)、CountCbをインクリメントする(S812)。また、CountCbが0より小さいならば、CountCbを0にリセットする(S813)。
ここで図4に戻り、次に、明度成分の正規化を行う(S406)。図9は、明度成分の正規化処理を示すフローチャートである。
まず、入力された明度成分(L)に対して上述の閾値(Level_L)を値用して、次式により正規化を行う。
L'=255/閾値*L (S901)
このとき、新しい明度のL'が255を超える値であれば(S902でYES)、L'を255にクリップする(S904)。また、L'が0よりも小さい値であれば(S903でYES)、L'を0にする。図10は、明度成分の正規化処理により得られる効果を示す図である。図10に示すように、入力輝度レベルに対して、下地処理後の明度のレベルは入力レベルが閾値のときに出力レベルが255になるように傾きを変えていることが分かる。
ここで図4に戻り、次に、色差成分の正規化を行う(S407)。図11は、色差成分の正規化処理を示すフローチャートである。
まず、入力された色差成分(Ca、Cb)が共に、色差成分の閾値よりも低い場合(S1101でYES)、色差成分(Ca、Cb)を強制的に0、即ち彩度をなくしてモノクロにする(S1102)。これは、背景色を無彩色にする処理である。一方、色差成分(Ca、Cb)の何れか一方でも閾値を越えていた場合には(S1101でNO)、次式により色差成分を求める(S1103)。この式で、αは調整値であり、α>1ならば背景色以外の彩度を強調し、白濁した画像を作らないようにすることができる。
Ca'=α*255/明度閾値*Ca
Cb'=α*255/明度閾値*Cb
図12は、色差成分の正規化処理の概念を示す図である。図12に示すように、Ca軸、Cb軸に対して、図中の無彩色領域については背景色とみなして無彩色処理を行う。一方、無彩色領域以外では彩度強調処理等を行っている。
また、図13は、色差成分の他の正規化処理を示すフローチャートである。まず、入力された色差成分が次式を満たす場合(S1301でYES)、無彩色と判断し、無彩色にする(S1302)。尚、Rは任意の値で、無彩色領域の円の半径に相当する。
(Ca - 閾値Ca)2 + (Cb - 閾値Cb)2 < R2
一方、上記式を満たさなかった場合には(S1301でNO)、次式により色差成分を求める(S1303)。この式で、αは調整値であり、α>1ならば背景色以外の彩度を強調し、白濁した画像を作らないようにすることができる。
Ca'=α*255/明度閾値*Ca
Cb'=α*255/明度閾値*Cb
図14は、色差成分の他の正規化処理の概念を示す図である。図14の色差成分(Ca、Cb)の閾値を中心とした任意の値Rを半径とする円の内側が背景の色相であり、無彩色に処理する。
ここで図4に戻り、次に、正規化された明度成分と無彩色に処理された色差成分を再びRGB成分に変換する(S408)。図15は、LCCtoRGB変換処理を示すフローチャートである。
R=(16L+5Ca+2Cb)/16 (S1501)
G=(16L-3Ca+2Cb)/16 (S1502)
B=(16L+Ca-6Cb)/16 (S1503)。
最後に、図4に示すS409において、画像の読み取りが終了か否かを判定し、終了でなければS410で次の画像の読み取りを準備し、S401に戻る。
以上説明した処理により、原稿の背景の明度、彩度を適正に処理した原稿画像の画素が得られる。
上述した処理は、画素毎に行われるため、上述した明度、色差成分の閾値は画像の変化に合わせて追従していく。そのため、副走査数ライン分の画素を追従するころには閾値は背景の明度と色差と一致する。これにより、原稿画像は背景の色を完全に消し、且つ明度調整で明るくしてしまった量に比例して彩度を補正することができる。
また、上述した彩度強調処理の演算をルックアップテーブルに置き換えることにより、高速な処理が可能となる。
尚、本発明は複数の機器(例えば、ホストコンピュータ,インターフェース機器,リーダ,プリンタなど)から構成されるシステムに適用しても、1つの機器からなる装置(例えば、複写機,ファクシミリ装置など)に適用しても良い。
また、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(CPU若しくはMPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行する。これによっても、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。
この場合、記録媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記録媒体は本発明を構成することになる。
このプログラムコードを供給するための記録媒体として、例えばフレキシブルディスク,ハードディスク,光ディスク,光磁気ディスク,CD−ROM,CD−R,磁気テープ,不揮発性のメモリカード,ROMなどを用いることができる。
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、次の場合も含まれることは言うまでもない。即ち、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理により前述した実施形態の機能が実現される場合である。
更に、記録媒体から読出されたプログラムコードがコンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込む。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理により前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
本実施形態におけるカラー複写機の構成の一例を示す図である。 図1に示すカラー複写機の構成を示す側断面図である。 本実施形態における下地飛ばし処理を説明するための図である。 本実施形態における下地飛ばし処理を示すフローチャートである。 RGBtoLCC変換処理を示すフローチャートである。 明度成分(L)の閾値判定処理を示すフローチャートである。 色差成分(Ca)の閾値判定処理を示すフローチャートである。 色差成分(Cb)の閾値判定処理を示すフローチャートである。 明度成分の正規化処理を示すフローチャートである。 明度成分の正規化処理により得られる効果を示す図である。 色差成分の正規化処理を示すフローチャートである。 色差成分の正規化処理の概念を示す図である。 色差成分の他の正規化処理を示すフローチャートである。 色差成分の他の正規化処理の概念を示す図である。 LCCtoRGB変換処理を示すフローチャートである。
符号の説明
101 カラーイメージセンサー
102 ゲイン(Gain)部
103 AD変換器
104 シェーディング補正部
105 下地飛ばし処理部
106 ユーザーインターフェイス
107 ネットワークコントローラ
108 画像記憶領域
109 コントローラ
110 記録部

Claims (6)

  1. 画像処理装置であって、
    入力されたカラー画像信号を明度成分と色差成分に分解する色変換手段と、
    前記明度成分の閾値以上及び閾値以下の判定を行い、判定された画素数をカウントすることにより、前記閾値を追従変動させる明度成分の閾値追従手段と、
    前記色差成分の閾値以上及び閾値以下の判定を行い、判定された画素数をカウントすることにより、前記閾値を追従変動させる色差成分の閾値追従手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記明度成分の閾値以上の画素が最大となるように画像を再正規化し、
    前記彩度成分の閾値と同レベル以下の彩度を持つ画素が無彩色に近づくように制御することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  3. 前記明度成分の閾値に応じて、原稿画像の彩度成分の彩度を強調又は減衰させることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
  4. 画像処理方法であって、
    入力されたカラー画像信号を明度成分と色差成分に分解する色変換工程と、
    前記明度成分の閾値以上及び閾値以下の判定を行い、判定された画素数をカウントすることにより、前記閾値を追従変動させる明度成分の閾値追従工程と、
    前記色差成分の閾値以上及び閾値以下の判定を行い、判定された画素数をカウントすることにより、前記閾値を追従変動させる色差成分の閾値追従工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
  5. 請求項4記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  6. 請求項5記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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