JP2012028846A - 画像処理装置及び画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】領域分割あるいは限定色化の処理対象となる画像の色の境界に外乱が重畳している場合でも、その外乱の影響を軽減する画像処理装置及び画像処理プログラムを提供する。
【解決手段】影響値設定部１１は、注目画素を含む予め決められている大きさの局所領域内の色の違いが注目画素に与えている影響を示す影響値を設定する。影響値は、例えば局所領域内の平均色と注目画素の色との色差や、注目画素における色の変化の微分値などの関数により求めるとよい。色領域処理部１２は、影響値設定部１１で設定した影響値に従って閾値を設定し、注目画素の色が予め設定されている代表色の１つから閾値の範囲内の色であれば、当該注目画素を当該代表色の領域の画素とする。画像中の各画素を注目画素として、いずれかの代表色の領域に分類して行くことによって、それぞれの代表色の領域に分割される。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置及び画像処理プログラムに関するものである。

画像処理として、画像中で使用されている色数をいくつかの代表色に限定し、画像をそれぞれの代表色の領域に分割し、あるいは、使用されている色を代表色に変換して限定色画像を生成するなどの処理が行われている。これらの処理では、画像中の代表色以外の色については、いずれかの代表色へ統合することになる。

例えば特許文献１では、隣り合う画素の色の距離をしきい値と比較することによりラベリングを行い、領域分割する技術が記載されている。また特許文献２では、特定色領域の抽出において、色境界を利用して閉領域を決定することが記載されている。

特開平１１−２８８４６５号公報 特開２００６−０７８２９９号公報

本発明は、領域分割あるいは限定色化の処理対象となる画像の色の境界に外乱が重畳している場合でも、その外乱の影響を軽減する画像処理装置及び画像処理プログラムを提供することを目的とするものである。

本願請求項１に記載の発明は、注目画素を含む局所領域内の色の違いを前記注目画素が受ける影響値として設定する影響値設定手段と、前記影響値が大きいほど大きな値の閾値を設定し前記注目画素の色が予め設定されている代表色の１つから前記閾値の範囲内の色であれば当該注目画素を当該代表色の領域の画素とする色領域処理手段を有することを特徴とする画像処理装置である。

本願請求項２に記載の発明は、本願請求項１に記載の発明の構成に、さらに、色の境界を抽出する境界抽出手段を有し、前記色領域処理手段は、前記境界抽出手段で抽出された前記境界を跨いで前記代表色の領域を連続させないことを特徴とする画像処理装置である。

本願請求項３に記載の発明は、本願請求項１に記載の発明の構成に、さらに、色の境界を抽出する境界抽出手段を有し、前記影響値設定手段は、前記境界抽出手段で抽出された前記境界に近い前記注目画素ほど当該注目画素が受ける影響が大きいことを示す前記影響値を設定することを特徴とする画像処理装置である。

本願請求項４に記載の発明は、本願請求項２または請求項３に記載の発明における前記境界抽出手段が、２以上の色成分における境界の抽出結果を合成することを特徴とする画像処理装置である。

本願請求項５に記載の発明は、本願請求項２または請求項３に記載の発明における前記境界抽出手段が、前記影響値設定手段で設定した前記影響値を用いて色の境界を抽出することを特徴とする画像処理装置である。

本願請求項６に記載の発明は、本願請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発明の構成に、さらに、前記色領域処理手段で各注目画素を統合した後の各代表色の領域について前記注目画素に対応する前記影響値に応じて重み付けした加重平均値を求めて前記代表色を更新する代表色更新手段を有することを特徴とする画像処理装置である。

本願請求項７に記載の発明は、コンピュータに、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像処理装置の機能を実行させるものであることを特徴とする画像処理プログラムである。

本願請求項１に記載の発明によれば、領域分割あるいは限定色化の処理対象の画像の色の境界に外乱が重畳している場合でも、本構成を有しない場合に比べて外乱の影響を軽減することができる。

本願請求項２に記載の発明によれば、処理対象の画像の色の境界に外乱が重畳している場合でも、本構成を有しない場合に比べて正確に色領域分割または限定色化処理を行うことができる。

本願請求項３に記載の発明によれば、処理対象の画像の色の境界に外乱が重畳している場合でも、本構成を有しない場合に比べて色の境界の部分で正確に色領域分割または限定色化処理を行うことができる。

本願請求項４に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて正確に色の境界を検出して領域分割または限定色化の処理を行うことができる。

本願請求項５に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて正確に色の境界を検出して領域分割または限定色化の処理を行うことができる。

本願請求項６に記載の発明によれば、色領域の色情報を本構成を有しない場合に比べて正確に求めることができる。

本願請求項７に記載の発明によれば、本願請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の発明の効果を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。 本発明の第１の実施の形態における動作の具体例の説明図である。 影響値の別の例の説明図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例を示す構成図である。 本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。 本発明の第２の実施の形態における動作の具体例の説明図である。 本発明の第２の実施の形態の第１の変形例を示す構成図である。 本発明の第２の実施の形態の第２の変形例を示す構成図である。 本発明の第２の実施の形態の第２の変形例における影響値の具体例の説明図である。 本発明の第２の実施の形態の第２の変形例における影響値の別の具体例の説明図である。 本発明の各実施の形態で説明した機能をコンピュータプログラムで実現した場合におけるコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体とコンピュータの一例の説明図である。

図１は、本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。図中、１１は影響値設定部、１２は色領域処理部である。処理対象の画像が与えられると、画像中の各画素を順に注目画素として以下の各部における処理が行われる。なお、予め処理対象の画像で使用されている１または複数の代表色が抽出されているものとする。

影響値設定部１１は、注目画素を含む予め決められている大きさの局所領域内の色の違いを注目画素が受ける影響値として設定する。注目画素が受ける影響が大きいほど、影響値が大きいものである。影響値は、例えば局所領域内の平均色と注目画素の色との色差（絶対値）や、注目画素における色の変化の微分値（絶対値）などを使用するとよい。使用する色差としては、局所領域内の画素同士について色差の総和または最大値を用いるとよい。あるいは、各画素同士について、色差と、画素同士のうち近い方と注目画素との距離などの総積和または最大値を用いてもよい。また、色差と微分値を組み合わせ、
影響値＝α×色差＋β×微分値＋δ
などの関数により求めてもよい。ここで、係数α、β、δは正数である。このような線形和のほか、積和、積などにより影響値を算出してもよい。もちろん、このほかの特徴を用い、あるいは併用して影響値を算出してもよい。なお、影響値を設定する際には、色を構成する成分の少なくとも１色を参照して設定すればよく、もちろん、２色の色成分、３色の色成分を参照して設定してもよい。

色領域処理部１２は、影響値設定部１１で設定した影響値に従って閾値を設定し、注目画素の色が予め設定されている代表色の１つから閾値の範囲内の色であれば、当該注目画素を当該代表色の領域の画素とする。画像中の各画素を注目画素として、いずれかの代表色の領域に分類して行くことによって、それぞれの代表色の領域に分割されることになる。また、分割された領域の画素の色を、それぞれの領域の代表色に変換することによって、画像は限定色化されることになる。

図２は、本発明の第１の実施の形態における動作の具体例の説明図である。図２（Ａ）には、画像中のある部分を示しており、色の違いを斜線を異ならせて示している。この例では、例えば強調処理などが施され、中央部の色濃度が濃い部分とその両側の薄い部分との境界に、さらに薄い部分及びさらに濃い部分が存在している。図２（Ｂ）には、図２（Ａ）において矢線で示した１行の画素について、色濃度の変化を示している。

この例では、強調処理を施すことにより、強調処理を施す前にはなかった色が、境界付近に外乱として現れている。他にも、画像読取装置で読み取った場合に、読取誤差によって異なる色の境界がぼけるため、ぼけた部分の色がもとの色と異なってしまったり、ＪＰＥＧなど非可逆のブロック符号化により圧縮されていた画像の場合では、ブロックノイズによって色の境界部分に使用されていない色が現れるという現象が確認されている。このように、処理対象の画像に外乱が重畳され、使用されている色とは異なる色の部分が生じると、領域分割の際にその部分だけ別の色領域に分割されてしまう場合がある。また、限定色画像への変換の際には、外乱が重畳された部分について別の色に変換されてしまう場合がある。

影響値設定部１１では、このような画像における色の変化から、影響値を設定する。図２（Ｃ）には局所領域の平均値からの色差の変化の絶対値を、また図２（Ｄ）には微分値の変化を、それぞれ示している。これらの値から、例えば上述の関数などにより影響値を求める。ここでは図２（Ｅ）に示す影響値が算出されたものとする。この影響値は、色の境界など、色差が大きい部分に近いほど大きな値をとる。なお、色の違いから得られる特性値に対し「影響値」という用語を使用しているのは、概して注目画素が色の境界に近いほどその値が大きくなるという傾向を理解しやすくするためである。

色領域処理部１２では、影響値設定部１１で設定した影響値に従って閾値を設定し、その閾値を用いていずれの代表色の領域とするかを決定する。例えば図２（Ｅ）に示した影響値が大きいほど閾値を大きくし、影響値が小さいほど閾値を小さくする。例えば影響値を閾値として用いてもよい。このように設定された閾値は、色の違いが存在する部分に近いほど大きく、色の違いが存在しないと小さい値となる。図２（Ｆ）には、図２（Ｂ）に示した色濃度の変化に対して、適用する閾値を両矢線により示しており、この両矢線の範囲の色がそれぞれの代表色の領域として決定されることになる。図２（Ｆ）を参照すると、色の違いが存在する箇所に近いほど閾値の値が大きいため、隣接する画素の領域に含まれやすくなる。これは、色の境界部分に色の変化が存在していても、その影響を受けにくくなることを示している。

図２（Ｇ）には、処理後の画像を示している。図２（Ａ）に示した例では、異なる色が隣接する部分に色濃度の変化が生じていたが、それぞれの代表色の領域に統合されている。

図３は、影響値の別の例の説明図である。図２（Ｅ）に示した影響値の例では局所領域の平均値からの色差と画像の微分値から求めた。図３に示した例は簡易に設定する場合を示しており、例えば、局所領域の平均値からの色差が予め設定されている値以下であれば影響値を値１、大きければ値２とする例を示している。このように影響値を設定した場合でも、色が隣接する部分での色の変化の影響を受けずに、それぞれの代表色の領域への統合が行われる。

図２、図３では１次元の変化をもとに説明しているが、もちろん、局所領域は２次元の領域でよく、２次元での影響値の設定を行ってよいことは言うまでもない。

図４は、本発明の第１の実施の形態の変形例を示す構成図である。図中、１３は代表色更新部である。この変形例では、限定色画像を作成する際に、各領域の代表色を再計算する場合の構成例である。

代表色更新部１３は、色領域処理部１２で各注目画素を統合した後の各代表色の領域について、注目画素に対応する影響値に応じて重み付けした加重平均値を求めて、代表色を更新する。重みは、影響値が大きいほど小さくする。上述のように、影響値が大きい画素の色は異なる色領域からの影響を受けている場合があることから、これらの画素における色の影響を代表色の更新に反映させないようにしている。色領域内の画素の色を、この代表色更新部１３で更新された代表色に置き換えれば、処理対象の画像の色に合わせた限定色画像が得られる。

図５は、本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。図中、１４は境界抽出部である。この第２の実施の形態では、第１の実施の形態の構成に境界抽出部１４を設けた例を示している。

境界抽出部１４は、処理対象の画像から色の境界を抽出する。色境界の抽出方法としては公知の方法を使用すればよい。例えば、少なくとも１色成分について、局所平均値に基づいて二値化し、二値の境界（変化点）を色境界として抽出すればよい。もちろん、２色成分、３色成分について色境界を抽出してもよく、その場合にはそれぞれの色成分で抽出した色境界を合成すればよい。

この第２の実施の形態における色領域処理部１２は、境界抽出部１４において抽出した色境界を考慮して、それぞれの代表色の領域への統合を行う。例えば、色境界を挟んで隣接する画素（色領域）に対しては統合せず、色境界を跨いで代表色の領域を連続させないようにする。この処理は、例えば色境界を挟む画素が統合された代表色についての閾値を、影響値にかかわらず小さく設定すればよい。色境界を考慮すれば、処理対象の画像に存在する色境界が、その位置で領域分割の際の境界または限定色画像に反映されることになる。

また、影響値設定部１１で影響値を設定する際には、境界抽出部１４で生成した二値画像の値が一方の値の部分と他方の値の部分とで分けて影響値を設定するとよい。例えば、注目画素に対応する二値画像の値が一方の値である場合に、局所領域の画素のうち対応する二値画像の値が一方の値の画素の値から色差や微分値などを算出して使用してもよい。

図６は、本発明の第２の実施の形態における動作の具体例の説明図である。ここでは図２（Ａ）に示した画像中のある部分において矢線で示した１行の画素について、図６（Ａ）に色濃度の変化を示している。図２（Ａ）、（Ｂ）でも説明したが、中央部の色濃度が濃い部分とその両側の薄い部分との境界に、さらに薄い部分及びさらに濃い部分が存在している。

境界抽出部１４で局所平均値に基づいて二値化した結果を図６（Ｂ）に示している。この二値の値が変化する点が色境界である。この色境界を境界抽出部１４で抽出する。この色境界で区切られる領域をそれぞれ、ａ，ｂ，ｃとして示している。

図６（Ｃ）には、影響値設定部１１で設定した影響値の一例を示している。この例は、図２（Ｅ）に示したものである。

色領域処理部１２では、影響値設定部１１で設定した影響値に従って閾値を設定し、その閾値を用いていずれの代表色の領域とするかを決定する。その際に、境界抽出部１４で抽出された色境界を跨いで代表色の領域を連続させないようにする。例えば中央部の領域ｂが、色境界を跨いで領域ａや領域ｃに連続しないようにする。また領域ａや領域ｃも領域ｂに連続しないようにする。第１の実施の形態で説明したが、例えば影響値に応じた閾値を設定して色領域への統合を行うことにより、色境界部分に存在する色の変化の影響を排除して色領域へ統合される。しかし、そのまま色の境界を超えても統合されてしまう場合がある。境界抽出部１４で色の境界を抽出し、その色の境界を跨いで色領域を連続させないことにより、処理対象の画像中の色の境界で色領域が分離されることになる。

図６（Ｄ）には、図６（Ａ）に示した色濃度の変化に対して、適用する閾値を両矢線により示している。それぞれの注目画素の色が代表色から閾値の範囲の色である場合に領域の統合を行うが、図中に×印で示すように色の境界を跨いでは統合を行わない。従って色の境界の位置において色領域が分離されることになる。

なお、この図６でも１次元の変化をもとに説明しているが、２次元での色の境界の抽出及び２次元での影響値の設定を行ってよいことは言うまでもない。

図７は、本発明の第２の実施の形態の第１の変形例を示す構成図である。この変形例では、影響値設定部１１で設定した影響値を境界抽出部１４で使用して色の境界を抽出する例を示している。影響値は色の違いによる影響を示しており、従って色の違いが生じている部分を示しているとも言え、色の境界の抽出に影響値を併用するとよい。

境界抽出部１４は、例えば影響値設定部１１で設定された影響値が予め決めておいた値よりも大きい画像部分について色の境界の抽出を行う。あるいは、複数の色成分について抽出した色の境界を合成する場合に、影響値設定部１１で各色成分について求めた影響値が予め決めておいた値よりも小さい色成分については、合成に使用しないように構成してもよい。

図８は、本発明の第２の実施の形態の第２の変形例を示す構成図である。この変形例では、境界抽出部１４における色の境界の抽出結果を影響値設定部１１で使用して影響値を設定する例を示している。

影響値設定部１１では、影響値を設定する際に、境界抽出部１４で抽出した色の境界に近い注目画素ほど影響が大きいことを示す影響値を設定するとよく、例えば色の境界からの距離を用いて影響値を算出するとよい。例えば第１の実施の形態で説明した色差や微分値などと組み合わせ、
影響値＝α×色差＋β×微分値−γ×距離＋δ
などの関数により求めるとよい。ここで、係数α、β、γ、δは正数である。あるいは、色差や微分値と距離の逆数との積和を算出してもよい。もちろん、このような線形和のほか、積和、積などにより影響値を算出してもよいし、このほかの特徴を併用して影響値を算出してもよい。なお、影響値を設定する際には、色を構成する成分の少なくとも１色を参照して設定すればよく、もちろん、２色の色成分、３色の色成分を参照して設定してもよい。

図９は、本発明の第２の実施の形態の第２の変形例における影響値の具体例の説明図である。図９（Ａ）は境界抽出部１４において局所平均値により二値化した結果を示しており、図６（Ｂ）に示したものである。この二値の値が変化する点が色の境界である。図９（Ｂ）には局所領域の平均値からの色差の変化の絶対値を、また図９（Ｃ）には微分値の変化を、それぞれ示しており、これらは図２（Ｃ）、（Ｄ）に示したものである。

ここではさらに、色の境界からの距離を用い、予め決めた範囲で作用させる。色の境界からの距離は色の境界に近づくに従って小さい値となり、遠ざかるに従って大きな値となるが、ここでは図９（Ｄ）に示したように予め決めた範囲で変化する値として扱う。そして、上記の影響値の関数式では距離を負の項として含めている。予め決めた範囲で色の境界に近づくに従いγ×距離の絶対値は小さくなることから、影響値は色の境界に近づくに従い大きな値となる。得られた影響値の一例を図９（Ｅ）に示している。

図１０は、本発明の第２の実施の形態の第２の変形例における影響値の別の具体例の説明図である。この例では、色の境界から予め決めた範囲で、色の境界からの距離が短いほど影響値が大きくなるように設定している。色差や微分値を用いる場合に比べて影響値の設定を簡易に行う場合に利用するとよい。

図９、図１０に示した具体例においても、２次元に色差、微分値、距離などを求め、２次元での影響値の設定を行ってよいことは言うまでもない。

なお、この第２の実施の形態においても、図４に示した第１の実施の形態の変形例で説明した代表色更新部１３を設け、各色領域における代表色を再計算するように構成してもよい。

図１１は、本発明の各実施の形態で説明した機能をコンピュータプログラムで実現した場合におけるコンピュータプログラム及びそのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体とコンピュータの一例の説明図である。図中、２１はプログラム、２２はコンピュータ、３１は光磁気ディスク、３２は光ディスク、３３は磁気ディスク、３４はメモリ、４１はＣＰＵ、４２は内部メモリ、４３は読取部、４４はハードディスク、４５はインタフェース、４６は通信部である。

上述の本発明の各実施の形態及びその変形例で説明した各部の機能を全部あるいは部分的に、コンピュータにより実行可能なプログラム２１によって実現してもよい。その場合、そのプログラム２１およびそのプログラムが用いるデータなどは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶させておけばよい。記憶媒体とは、コンピュータのハードウェア資源に備えられている読取部４３に対して、プログラムの記述内容に応じて、磁気、光、電気等のエネルギーの変化状態を引き起こして、それに対応する信号の形式で、読取部４３にプログラムの記述内容を伝達するものである。例えば、光磁気ディスク３１、光ディスク３２（ＣＤやＤＶＤなどを含む）、磁気ディスク３３、メモリ３４（ＩＣカード、メモリカード、フラッシュメモリなどを含む）等である。もちろんこれらの記憶媒体は、可搬型に限られるものではない。

これらの記憶媒体にプログラム２１を格納しておき、例えばコンピュータ２２の読取部４３あるいはインタフェース４５にこれらの記憶媒体を装着することによって、コンピュータからプログラム２１を読み出し、内部メモリ４２またはハードディスク４４（磁気ディスクやシリコンディスクなどを含む）に記憶し、ＣＰＵ４１によってプログラム２１を実行することによって、上述の本発明の各実施の形態及びその変形例として説明した機能が全部あるいは部分的に実現される。あるいは、通信路を介してプログラム２１をコンピュータ２２に転送し、コンピュータ２２では通信部４６でプログラム２１を受信して内部メモリ４２またはハードディスク４４に記憶し、ＣＰＵ４１によってプログラム２１を実行することによって実現してもよい。

コンピュータ２２には、このほかインタフェース４５を介して様々な装置と接続してもよい。例えば情報を表示する表示手段や利用者からの情報を受け付ける受付手段等も接続されていてもよい。また、例えば画像読取装置がインタフェース４５を介して接続され、画像読取装置で読み取った画像あるいは該画像に処理を施した画像を処理対象の画像として本発明の各実施の形態及びその変形例で説明した処理を行ってもよい。処理後の領域分割結果あるいは限定色化した画像は、他のプログラムに渡してもよいし、ハードディスク４４に記憶させ、またはインタフェース４５を介して記憶媒体に記憶させ、あるいは通信部４６を通じて外部へ転送してもよい。さらに、画像形成装置がインタフェース４５を介して接続されていてもよく、処理後の限定色化した画像を形成してもよい。

もちろん、部分的にハードウェアによって構成することもできるし、全部をハードウェアで構成してもよい。あるいは、他の構成とともに本発明の各実施の形態及びその変形例で説明した機能の全部あるいは部分的に含めたプログラムとして構成してもよい。もちろん、他の用途に適用する場合には、その用途におけるプログラムと一体化してもよい。

１１…影響値設定部、１２…色領域処理部、１３…代表色更新部、１４…境界抽出部、２１…プログラム、２２…コンピュータ、３１…光磁気ディスク、３２…光ディスク、３３…磁気ディスク、３４…メモリ、４１…ＣＰＵ、４２…内部メモリ、４３…読取部、４４…ハードディスク、４５…インタフェース、４６…通信部。

Claims (7)

1. 注目画素を含む局所領域内の色の違いを前記注目画素が受ける影響値として設定する影響値設定手段と、前記影響値が大きいほど大きな値の閾値を設定し前記注目画素の色が予め設定されている代表色の１つから前記閾値の範囲内の色であれば当該注目画素を当該代表色の領域の画素とする色領域処理手段を有することを特徴とする画像処理装置。
2. さらに、色の境界を抽出する境界抽出手段を有し、前記色領域処理手段は、前記境界抽出手段で抽出された前記境界を跨いで前記代表色の領域を連続させないことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. さらに、色の境界を抽出する境界抽出手段を有し、前記影響値設定手段は、前記境界抽出手段で抽出された前記境界に近い前記注目画素ほど当該注目画素が受ける影響が大きいことを示す前記影響値を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記境界抽出手段は、２以上の色成分における境界の抽出結果を合成することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記境界抽出手段は、前記影響値設定手段で設定した前記影響値を用いて色の境界を抽出することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像処理装置。
6. さらに、前記色領域処理手段で各注目画素を統合した後の各代表色の領域について前記注目画素に対応する前記影響値に応じて重み付けした加重平均値を求めて前記代表色を更新する代表色更新手段を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. コンピュータに、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像処理装置の機能を実行させるものであることを特徴とする画像処理プログラム。

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