JP2011114413A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力された多値画像データに中間調処理手段により疑似中間調処理を施すとともに、前記疑似中間調処理を施した出力画像に第1のローパスフィルタにて処理を施し、前記入力された多値画像データに第2のローパスフィルタにて処理を施す。そして、前記第1のローパスフィルタの出力値と前記第2のローパスフィルタの出力値との差分絶対値を生成し、前記生成した差分絶対値より混合比を決定し、前記決定した混合比に従って前記入力された多値画像データと、前記中間調処理手段の出力値とを混合するようにして、ディザ処理された画像とディザ処理されていない画像とを切り替えた箇所において、ドット構造が極端に変わる不都合を解消する。
【選択図】図1
Description
本発明は前述の問題点に鑑み、ディザ処理された画像とディザ処理されていない画像との切り替え部における違和感を減少させて、切り替え部における画質劣化を抑制できるようにすることを目的とする。
(第1の実施形態)
第1の実施形態における回路構成及び動作を説明する。
図1は、第1の実施形態における画像処理装置の構成例を示すブロック図である。図1に示すように、入力端子110は不図示の外部装置(例えば、コンピュータ装置やコントローラ、原稿読み取り装置)等から受信する画像(以後、入力画像データと呼ぶ)を入力する。
図2において、1つの四角は1画素を表わし、各画素の数字は濃度値を表わしている。また、視覚的イメージがし易いように入力画像データの各画素に対して、201〜204に示す画像イメージで表現する。
図2においては、濃度値0の画素を白画素として、201に示す画素イメージで表わし、濃度値255の画素を黒画素として、202に示す画素イメージで表わす。それ以外の中間調の濃度値については、濃度値1〜127の画素は203に示す画素イメージで表わし、濃度値128〜254の画素は204に示す画素イメージで表わす。図2から判るように、この入力画像データは周期的なパターンで構成されている。
図1において、101はディザ量子化部であり、入力された多値画像データに所定の疑似中間調処理を施して中間調画像を生成する中間調処理手段として機能する。本実施形態においては、入力画像データが入力されると、ディザ量子化部101は入力画像データに対して公知のディザ法を用いてディザ処理を行い、画像データ111を出力する。図3は、ディザ量子化部101においてディザ処理された後の画像データ111の一例を示す図である。図3の説明は、図2と同様であるので割愛する。
そこで、モアレの発生を検出する指標として入力画像とディザ画像の濃度変動を用いる。濃度変動が大きいほど、入力画像データとディザ処理後の画像データ111の濃度差が大きくなるので、モアレが発生する可能性は高い。ただし、図4の視覚系の空間周波数特性によると高周波成分における感度(MTF)が小さくなるので、高周波成分の濃度変動はモアレに影響しないと考えられる。
また、ディザ画像にはディザパターンによる特有のノイズ成分(ディザノイズ)がある。以上の理由から、後述する差分値生成部104で濃度変動を算出する前に予め入力画像データとディザ処理後の画像データ111の高周波成分を取り除く必要がある。そのための手段としてローパスフィルタを用いる。
このように、差分値生成部104は、入力画像の低周波成分とディザ画像の低周波成分の差分絶対値を求めるため、第1のローパスフィルタ部102と第2のローパスフィルタ部103の周波数特性は同一でなければならない。また、前述したディザノイズをキャンセルするには、ディザ周期以上の周波数成分をカットするのが望ましい。
図2に示す入力画像データ及び図3に示すディザ処理後の画像データに対して図5に示す3×3のローパスフィルタを施すと、それぞれ図6(a)及び図6(b)になる。図6(a)及び図6(b)の1つの四角は1画素を表わし、各画素の数字は濃度値を表わしている。そして、図6(a)及び図6(b)に示す画像データの差分絶対値を計算すると、図7に示す濃度変動値になる。
ここで、濃度変動値の大きい図7の領域704は図3の領域303と同じ領域を示していることから、濃度変動値の大きさとモアレ発生に相関があることが分かる。以上の処理によってディザ処理によるモアレを検出するための濃度変動値114を出力することができる。
混合比決定部105には、差分値生成部104から出力された濃度変動値114が入力される。そして、濃度変動値114はLUTアドレス生成部801によって整数部アドレス810と小数部アドレス811とに分離される。次に、混合比情報生成部802では、整数部アドレス810に従ってルックアップテーブル803からルックアップテーブル803に予め格納されている混合比データ813を読み出す。そして、小数部アドレス811に従って混合比データ813を補間して混合比情報115を出力する。
O(i,j)=α(i,j)×I(i,j)+(1-α(i,j))×D(i,j) ・・・(1)式
ここで、Oは出力画像データの注目画素濃度値であり、Iは入力画像データの注目画素濃度値であり、Dはディザ量子化部101から出力されたディザ処理後の画像データ111の注目画素濃度値である。また、αは混合比情報115であり、入力画像データの注目画素濃度値の割合を表し、その範囲は0 <= α < =1 である。また、(i,j)は各注目画素の2次元座標を示している。
つまり、出力画像データの注目画素濃度値は、濃度変動値114が「10未満の場合」、ディザ処理後の画像データ111の注目画素濃度値のみで形成される。また、濃度変動値114が「50以上の場合」、入力画像データの注目画素濃度値のみで形成される。それ以外は、前述した式1に従って入力画像データの注目画素濃度値とディザ処理後の画像データ111の注目画素濃度値を混合することで形成される。
例えば、濃度変動値114が「24」だとすると、図9のルックアップテーブルから混合比情報115は「0.35」となる。そして、濃度変動値114に対応する入力画像データの注目画素濃度値が114で、ディザ処理後の画像データ111の注目画素濃度値が255だとすると、式1から、
O=0.35×114+0.65×255
=205.65
となり、出力画像データの注目画素濃度値は約206になる。
また、図10(a)の領域1002と図10(b)の領域1003との濃度値を比較する。この場合、図10(b)の領域1003に示す画素ではディザ処理と入力画像の切り替えによって濃度値が大きく異なってしまい、違和感を感じる。しかし、図10(a)の領域1002に示す画素では緩やかに濃度値が変化しており、前述のような違和感を感じることはない。
また、図10(b)を出力した濃度選択処理において、入力画像データとディザ処理後の画像データの切り替え部による違和感は、前述した閾値HT2を適切な値に設定することで、ある程度回避することができる。しかしながら、任意の画像全てに対して適切な閾値を決定するのは困難であり、複雑な処理を追加する必要がある。
一方、図10(a)を出力した濃度混合処理では、ルックアップテーブル803から混合処理をするための混合比情報115を決定しているだけで、前述したような複雑な処理はない。
図12は、図11に示す入力画像データに対して、ディザ量子化部101にてディザ処理した画像データの一例を示す図である。図11及び図12の図の説明は図2と同様であるので割愛する。図12の領域1201に示すようにエッジ部が途切れることで、ジャギー(階段状のギザギザ)が発生していることが分かる。このジャギーは入力画像データと干渉を起こし、モアレを発生させてしまったものと解釈できる。
一方、図13(b)は、図11に示す入力画像データを入力とし、濃度選択処理を行った場合の出力画像データである。また、図13(b)の出力画像データは図10(b)が示す出力画像処理を生成した時の処理内容及びローパスフィルタや閾値の条件で生成された出力画像である。
図13(a)に示す領域1301と図13(b)に示す領域1302とを比較すると、領域1301の画素は領域1302の画素に比べジャギーが軽減されていることが分かる。また、図13(a)に示す領域1303と図13(b)に示す領域1304を比較する。すると、領域1303の画素は領域1304の画素に比べ、入力画像データの注目画素濃度値とディザ処理後の注目画素濃度値の濃度差が少なく、処理切替部分での画質劣化による違和感が少ないことが分かる。
α(i,j) = a ×J(i,j)+ b ・・・(2)式
ここで、Jは濃度変動値114であり、a は1次関数の傾きであり、bは1次関数の切片であり、αは混合比情報115である。また、(i,j)は各注目画素の2次元座標を示している。
ここで、混合比情報115の範囲が「0 <= α < = 1 」になるように、傾きa及びbを設定するか、もしくは混合比情報115が負の場合はα=0に、1以上の場合は1にクリップする。また、式2では1次関数を用いたが、単調増加関数であるなら、線形でなくともよい。
望ましくは、ディザノイズをキャンセルするため、ローパスフィルタはディザマトリクス内の画素の平均を取るのがよい。即ち、ディザマトリクスが3×3の場合、上記ローパスフィルタは3×3の移動平均をとるのである。また、入力画像データの一例として8ビット256階調の例を用いたが、これに限定するものではない。
前述した第1の実施形態は、ディザ処理の周期性によるモアレを濃度変動値114のみで判断し、入力画像とディザ処理後の画像の混合比を決定する。そして、その混合比に従って入力画像とディザ処理後の画像の濃度を混合している。そこで、第2の実施形態では、モアレを濃度変動値114とエッジ量から判断し、入力画像とディザ処理後の画像の混合比を決定する。そして、その混合比に従って入力画像とディザ処理後の画像の濃度を混合している。
図14は、第2の実施形態における画像処理装置の構成例を示すブロック図である。図14中、1401はエッジ抽出部、1402は混合比決定部である。他の構成要素については第1の実施形態と同様であるため、同一符号を付し、説明を省略する。また、動作は図11に示す入力画像データが入力されたものとし、ディザ量子化部101におけるディザ処理後の画像データは図12に示すディザ処理後の画像データであるとして説明する。
図16においては、濃度絶対値が0〜10の時、1601に示す画素イメージで表わし、濃度絶対値が11〜39の時、1602に示す画素イメージで表わし、濃度絶対値が40以上の時、1603に示す画素イメージで表わす。混合比決定部1402は差分値生成部104から出力された濃度変動値114とエッジ情報1411から混合比情報115を出力する。
混合比決定部1402には、差分値生成部104から出力された濃度変動値114と、エッジ抽出部1401から出力されたエッジ情報1411とが入力される。そして、濃度変動値114は、LUTアドレス生成部1701によって整数部アドレス1710と小数部アドレス1711に分離され、第1の混合比情報生成部1702、第2の混合比情報生成部1703及び第3の混合比情報生成部1704に送られる。
O=1.000×128+0.00×255
=128
となり、出力画像データの注目画素濃度値は128となる。
また、混合比決定部1402では第1のルックアップテーブル1705、第2のルックアップテーブル1706及び第3のルックアップテーブル1707の3種類を使用したが、ルックアップテーブルとそれに係る混合比情報生成部の数はこれに限らない。また、セレクタ1708では図19に示す条件を用いて、その条件に対応する混合情報候補値を決定していたが、条件はこれに限らない。
また、エッジ抽出部1401でのエッジ抽出に図15に示す3×3のラプラシアンフィルタを用いたが、これに限らない。以上説明したように、本発明の第2の実施形態によれば、複雑な処理を追加する必要なく、ディザ法の欠点を除去し、画質劣化を抑制可能な画像処理装置を提供することができる。
前述した本発明の実施形態における画像処理装置を構成する各手段は、コンピュータのRAMやROMなどに記憶された画像処理プログラムを実行することによって実現できる。このプログラム及び前記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は本発明に含まれる。
Claims (14)
- 入力された多値画像データに疑似中間調処理を施す中間調処理手段と、
前記中間調処理手段から出力される出力画像にローパスフィルタ処理を施す第1のローパスフィルタと、
前記多値画像データにローパスフィルタ処理を施す第2のローパスフィルタと、
前記第1のローパスフィルタの出力値と前記第2のローパスフィルタの出力値との差分絶対値を生成する差分値生成手段と、
前記差分絶対値より混合比を決定する混合比決定手段と、
前記混合比決定手段により決定された混合比に従って前記入力された多値画像データと、前記中間調処理手段の出力値とを混合する混合手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記混合比決定手段は、前記差分絶対値が大きくなるにつれて、前記混合手段で混合される前記入力された多値画像データの画素の割合を単調増加(傾き0を含む)する混合比を生成し、前記混合手段で混合される前記中間調処理手段から出力された中間調画像の画素の割合を1から、前記入力された多値画像データの画素の割合を引いた値とすることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記混合比決定手段は、前記差分値に従ってルックアップテーブルから混合比を決定することを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
- 前記混合比決定手段は、前記差分値の単調増加関数、及び該単調増加関数の結果が負となった場合を0に、1以上となった場合を1にクリップする関数により混合比を決定することを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
- 前記第1のローパスフィルタ及び前記第2のローパスフィルタのフィルタサイズ及びフィルタ係数が同じであることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 前記中間調処理手段は、ディザ法による疑似中間調処理手段であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 前記第1のローパスフィルタ及び前記第2のローパスフィルタは、ディザ周期以上の周波数成分をカットすることを特徴とする請求項6に記載の画像処理装置。
- 入力された多値画像データに所定の疑似中間調処理を施す中間調処理手段と、
前記中間調処理手段から出力される出力画像にローパスフィルタ処理を施す第1のローパスフィルタと、
前記多値画像データにローパスフィルタ処理を施す第2のローパスフィルタと、
前記第1のローパスフィルタの出力値と前記第2のローパスフィルタの出力値の差分絶対値を生成する差分値生成手段と、
前記多値画像データのエッジの強さを示すエッジ量を検出するエッジ量検出手段と、
前記差分値、及び前記エッジ量より混合比を決定する混合比決定手段と、
前記混合比決定手段により決定される混合比に従って前記入力された多値画像データと前記中間調処理手段の出力値とを混合する混合手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記混合比決定手段は、複数のルックアップテーブルを具備し、前記エッジ量に従って前記複数のルックアップテーブルの中から所定のルックアップテーブルを選択し、前記差分値に従って前記選択されたルックアップテーブルから混合比を決定することを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。
- 前記混合比決定手段は、前記混合手段の出力画素の濃度値が画像出力装置の濃度再現範囲に収まるように、混合比を決定することを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の画像処理装置。
- 入力された多値画像データに疑似中間調処理を施す中間調処理工程と、
前記中間調処理工程からの出力画像にローパスフィルタ処理を施す第1のローパスフィルタ工程と、
前記多値画像データにローパスフィルタ処理を施す第2のローパスフィルタ工程と、
前記第1のローパスフィルタ工程の出力値と、前記第2のローパスフィルタ工程の出力値の差分絶対値を生成する差分値生成工程と、
前記差分値生成工程において生成された差分絶対値より混合比を決定する混合比決定工程と、
前記混合比決定工程の混合比に従って前記入力された多値画像データと前記中間調処理工程の出力値とを混合する混合工程とを備えることを特徴とする画像処理方法。 - 入力された多値画像データに所定の疑似中間調処理を施す中間調処理工程と、
前記中間調処理工程からの出力画像にローパスフィルタ処理を施す第1のローパスフィルタ工程と、
前記多値画像データにローパスフィルタ処理を施す第2のローパスフィルタ工程と、
前記第1のローパスフィルタ工程の出力値と前記第2のローパスフィルタ工程の出力値の差分絶対値を生成する差分値生成工程と、
前記多値画像データのエッジの強さを示すエッジ量を検出するエッジ量検出工程と、
前記差分値、及び前記エッジ量より混合比を決定する混合比決定工程と、
前記混合比決定工程において決定された混合比に従って前記入力された多値画像データと前記中間調処理工程の出力値とを混合する混合工程とを備えることを特徴とする画像処理方法。 - 入力された多値画像データに疑似中間調処理を施す中間調処理工程と、
前記中間調処理工程からの出力画像にローパスフィルタ処理を施す第1のローパスフィルタ工程と、
前記多値画像データにローパスフィルタ処理を施す第2のローパスフィルタ工程と、
前記第1のローパスフィルタ工程の出力値と前記第2のローパスフィルタ工程の出力値の差分絶対値を生成する差分値生成工程と、
前記差分絶対値より混合比を決定する混合比決定工程と、
前記混合比決定工程の混合比に従って前記入力された多値画像データと前記中間調処理工程の出力値とを混合する混合工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。 - 入力された多値画像データに所定の疑似中間調処理を施す中間調処理工程と、
前記中間調処理工程からの出力画像にローパスフィルタ処理を施す第1のローパスフィルタ工程と、
前記多値画像データにローパスフィルタ処理を施す第2のローパスフィルタ工程と、
前記第1のローパスフィルタ工程の出力値と前記第2のローパスフィルタ工程の出力値の差分絶対値を生成する差分値生成工程と、
前記多値画像データのエッジの強さを示すエッジ量を検出するエッジ量検出工程と、
前記差分値、及び前記エッジ量より混合比を決定する混合比決定工程と、
前記混合比決定工程の混合比に従って前記入力された多値画像データと前記中間調処理工程の出力値とを混合する混合工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
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