JP2012518303A - デジタル画像を処理するための画像処理システム及びデジタル画像を処理する画像処理方法 - Google Patents

Abstract

走査像上のバックグラウンドノイズ又は外乱の低減を可能とする、画像処理装置に関する処理ユニットが述べられる。処理ユニットは、走査像の輝度画像データだけに画像エンハンスメント方法を適用し、前記画像エンハンスメント方法により除去され得るバックグラウンド上の薄い色調を再生するために、得られた修正輝度画像データを、クロミナンス画像データから得られる追加的な輝度画像データと融合するよう準備される。

Description

本発明は、例えば、スキャナ又はプリンタを含むシステムのような、デジタル画像を処理するための画像処理システム及び走査像のようなデジタル画像を処理する画像処理方法に関する。

技術的に知られるような画像処理システムは、走査像の高品質コピーを生み出すために広く適用される。そのようなものとして、画像処理装置は、画像をスキャンし、それにより、画像のデジタル表示、即ち、走査像の画素ベースの表示であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の組み合わせとして表現されている各々の画素、を得るための接触型スキャナ又は縮小型スキャナのようなスキャナを含み得る。そのような表示はまた、ＲＧＢ色空間での表示としても参照される。ＣＭＹＫのような他の色空間もまた、デジタル化された画像の画素と関連する色を表示するために知られている。画像をスキャンするために、画像処理装置は、例えば、複数の受光素子又はフォトセルを含む、電荷結合素子（ＣＣＤ）を含んでも良い。画像処理装置はさらに、走査像のハードコピー（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｏｐｙ）を供する印刷ユニットを含んでも良い。

通常、画像処理システムはさらに、印刷工程に先立って、走査像を処理するよう準備される。そのような処理の目的は、画像補正を供するためである。画像処理システムはまた、ある色空間から別の色空間へと走査像を変換するよう準備されても良い。そのような変換は、例えば、スキャンユニットの色空間（例えばＲＧＢ）が、印刷ユニットの利用可能な色と異なるときに、必要とされ得る。従来の処理工程は、例えばバックグラウンド低減又はコントラスト促進を含むような、画像処理システムにより適用することができる。

スキャナから得られるような原画像は、スキャン工程の間に導入される外乱（ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅｓ）を含み得る。そのような外乱は、画像のバックグラウンド上の色調領域（光）として、走査像中に現れる。そのような外乱は、例えば、スキャンされている画像中に、しわ又は折り目により引き起こされ得る。具体的には、接触型スキャナから得られる画像は、そのような外乱の発生に悩まされ得る。画像のバックグラウンドで発生する外乱を減らすために、種々の方法が技術的に知られる。画像（又は画像の一部）中の支配色の決定に伴う方法及び支配色に基づく画素値を調節する方法を、例えば参照することができる。しかしながら、技術的に知られるバックグラウンド低減は、好ましくない色調領域（ｓｈａｄｅ ａｒｅａ）の低減をもたらすだけでなく、好ましい薄い色調（ｌｉｇｈｔ ｓｈａｄｅｓ）の低減をも、もたらし得る。

上述の観点において、走査像のバックグラウンドに現れる外乱をより選択的に減らすことができる処理ユニットを供することが本発明の目的である。

この目的に対処するために、デジタル画像を処理するための画像処理システムが供与される。画像処理システムは：
デジタル画像を受信するための入力モジュールであって、前記デジタル画像は、輝度画像データ及びクロミナンス画像データを含む、入力モジュール、
前記輝度画像データに対してバックグラウンド低減方法を適用することにより、修正輝度画像データを生み出すためのバックグラウンド低減モジュール、
前記クロミナンス画像データに対して色調エンハンスメント方法を適用することにより、輝度補正画像データを生み出すための、色調エンハンスメントモジュール、
前記修正輝度画像データと、前記輝度補正画像データとを融合することにより、調節輝度画像データを生み出すための、融合モジュール、
前記調節輝度画像データを出力デジタル画像に変換するための、変換モジュール、
を含む。

従来のバックグラウンド低減アルゴリズム又は方法が、薄い（ｌｉｇｈｔ）モノクロ階調のような外乱を含むデジタル画像（例えば、輝度値及びクロミナンス値により定義される画素のマトリックスとして述べられているデジタル画像）に適用されるとき、必要とされる又は望まれるより多くの情報が、低減され得る。処理工程を実行するために、画像処理システムは、処理工程を実行するために、例えば、ソフトウェアに実装され得る多数のモジュールを含む。画像処理システムは、デジタル画像を受信するための入力モジュールを含み、通常そのようなデジタル画像は、輝度画像データとクロミナンス画像データを含む。デジタル画像が画像処理システムにより受信されるとき、バックグラウンド低減方法が、システムのバックグラウンド低減モジュールにより、デジタル画像に含まれる輝度画像データに適用される。デジタル画像の輝度データにだけ対処するために、受信されるデジタル画像を、輝度画像及びクロミナンス画像に変換することが必要とされ得る。輝度画像データにバックグラウンド低減方法を適用することにより、修正輝度画像データが得られる。そうすることにより、デジタル画像のバックグラウンド中の外乱をより選択的に低減する方法が得られる：上述された外乱は、従来のＲＧＢシステムにおける３つの全てのチャンネルに影響を与えるが、外乱は、輝度画像データとクロミナンス画像データとで異なる程度で現れるということが、観察されている。例として、接触型スキャナが使用されるとき、画像の輝度は、画像のクロミナンスよりも、より乱れているということが観察されている。例えば、スキャンされるハードコピーの高度変動（例えば、しわ又は折り目により引き起こされている高度変動）は、ＲＧＢシステムの色チャンネル（即ち、受信される光の量を検出する受光素子）により受信される光の量の変化を引き起こし、それによりスキャナにより観察されるような輝度に影響を与える一方で、異なる色チャンネル間での比率は、実質的に影響を受けない。そのようなものとして、バックグラウンド低減モジュールにより適用されるようなバックグラウンド低減方法は、デジタル画像の輝度画像データに適用されれば十分である。したがって、本発明に係る画像処理システムは、輝度画像データにバックグラウンド低減方法を適用するために準備され、それにより、修正輝度画像データを得る。

種々のバックグラウンド低減方法を、白に対応する閾値よりも小さい輝度値をクリップする（ｃｌｉｐ）ように、適用することができる。別の方法として、輝度画像は、参照テーブル（ＬＵＴ）を使用して変換することができ、それにより、小さい輝度値はさらに削減され、高い輝度値を（選択的に）増加させる。

ある実施様態において、画像処理システムのバックグラウンド低減モジュールにより適用されるようなバックグラウンド低減方法は、（高周波数エンハンスメント）空間フィルタリングの工程に先立って適用され、ＬＵＴを使用する輝度データを変換する工程へと続く、白へのクリッピング（ｃｌｉｐｐｉｎｇ ｔｏ ｗｈｉｔｅ）工程を含む。空間フィルタリング工程及びＬＵＴによる変換工程のみが実行されるとき、バックグラウンド現象モジュールにより適用されるようなバックグラウンド低減方法は、バックグラウンドを白にクリッピングするための閾値の選択（判断）を必要としないという利点を供する。空間フィルタリング工程（即ち、高周波数エンハンスメント工程）により、文章及び線図のような比較的高い空間周波数を有する情報は、エンハンスされ得る。結果として、この情報とバックグラウンド（例えば（薄い）色調領域）の間の差異（例えば（薄い）色調領域）は、大きくなる。空間フィルタリング工程は、さらに、比較的低い空間周波数を有する画像情報を弱めるために、低周波数抑制を含んでも良い。したがって、空間フィルタリングにより、ある空間周波数領域のエンハンスメントが可能になる。

バックグラウンド低減方法が輝度画像データに適用されるとき、望ましくない薄い色調が取り除かれるだけでなく、現画像からの望ましい色調も取り除かれるということが、起こるかもしれない。これらの望ましい色調を、少なくとも部分的に保存するために、本発明に係る画像処理システムは、クロミナンス画像データに色調エンハンスメント方法を適用することにより、輝度補正画像データを生み出すための、色調エンハンスメントモジュールを含む。具体的には、黄及び緑の色調が、そのような望ましい色調を上に述べたように取り除く最大輝度に対してクリップされる傾向にあるということが、本発明により考案されている。これらの色調を保存するために、原画像のクロミナンス情報（例えば、画像データがＬａｂ色空間で得られるときの「ａ」及び「ｂ」成分）は、色調エンハンスメントモジュールにより輝度補正画像データに変換される。輝度及びクロミナンス画像データの８ビット表示において、これは、例えば、画素のクロミナンス画像データであるａ及びｂと、追加のない輝度に対応する２５５と、の関数（例えば２５５−ａ＋ｂ）として画素の輝度補正画像データを決定することにより為すことができる。

本発明に係る画像処理システムは、さらに、修正輝度画像データと輝度補正画像データとを融合することにより調節輝度画像データを生み出すための、融合モジュールを含む。特定の実施様態において、修正輝度画像データと輝度補正画像データとのそのような融合は、画素毎の画素において、両方の輝度値のより暗い方を選択することによりなされる。あるいは、修正輝度画像データと輝度補正画像データとの融合は、修正輝度画像データと輝度補正画像データとを平均化することによっても得ることができる。

本発明に係る画像処理システムは、さらに、色出力を得るために、調節輝度画像データを原画像のクロミナンス画像データと結合することにより、調節輝度画像データを出力デジタル画像に変換するための変換モジュールを含む。あるいは、単に輝度情報を出力デジタル画像に変換することにより、グレースケール又は黒及び白の出力デジタル画像をもたらす。

ある実施様態において、本発明に係る画像処理システムは、さらに、出力デジタル画像を印刷画像に処理するためのプリンタを含む。本発明に係る画像処理システムは、原画像をスキャンし、それをデジタル画像に変換する、接触型スキャナのようなスキャナを含んでも良い。デジタル画像はさらに、上述されたような種々のモジュールにより処理される。

本発明はさらに、デジタル画像を処理する画像処理方法を含む。その方法は、
輝度画像データ及びクロミナンス画像データを含むデジタル画像を受信する工程、
前記輝度画像データにバックグラウンド低減方法を適用することにより修正輝度画像データを作りだす工程、
前記クロミナンス画像データに色調エンハンスメント方法を適用することにより、補正輝度画像データを生み出す工程、
前記修正輝度画像データと前記補正輝度画像データとを融合することにより調節輝度画像データを生み出す工程、及び
前記調節輝度画像データを出力デジタル画像に変換する工程、
を含む。

本発明に係る画像処理方法は、デジタル画像の輝度画像データにバックグラウンド低減方法を適用することにより、現物上に発生しているバックグラウンドを低減する方法を供する。方法はさらに、原画像上の望ましくない、例えば薄い色調の低減を、少なくとも部分的に相殺するための、補正を含んでも良い。これは、補正輝度画像データを得るため、かつ、調節輝度画像データを得るために補正輝度画像データを（輝度画像データにバックグラウンド低減方法を適用することから得られる）修正輝度画像データと融合するために、デジタル画像のクロミナンス画像データに対して色調エンハンスメント方法を適用することによりなされる。前記方法により、調節輝度画像データはさらに、出力デジタル画像に変換される。

本発明の方法は、例えばソフトウェア、即ち、デジタル画像に画像処理方法の工程を実行するよう準備されたコンピュータプログラムのような、で実行することができる。そのようなものとして、本発明はさらに、コンピュータプログラムを含むデータ記憶媒体（ＣＤ−ＲＯＭ又はハードディスク又はＵＳＢメモリースティックのような記憶装置）を供する。

次に、本発明の種々の目的及び特徴が、次の図面を参照して、より詳細に説明されるであろう。

本発明に係る画像処理システムの第１の実施形態を概略的に示す。 画像処理システムの制御ユニットを概略的に示す。 本発明に係る画像処理システムの第２の実施形態を概略的に示す。 本発明に係る画像処理システムの第２の実施形態により実行することができる、種々の処理工程を述べるフローチャートを概略的に示す。 本発明に係る画像処理システムに適用できるようなバックグラウンド低減モジュールを概略的に示す。 本発明に係る画像処理システムにより実行できるような種々のバックグラウンド低減工程を説明する第２のフローチャートを概略的に示す。 本発明に係る画像処理システムで適用できるような色調エンハンスメントモジュールを概略的に示す。 本発明に係る画像処理システムにより実行できるような種々の色調エンハンスメント工程を説明するフローチャートを概略的に示す。

本発明は、画像に対する多数の処理工程を実行することによりデジタル画像の質を高めるよう準備された画像処理システムに関する。本発明に係る画像処理システムの実施形態は、例えば、図１で説明される。図１は、スキャンユニット２、印刷ユニット３及び制御ユニット４を含む画像処理システム１を概略的に描写する。

スキャンユニット２は、支持材料上に支持された原色資料をスキャンするために供される。提示された実施形態において、スキャンユニットは、反射光を原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）に対応する電気信号に変換する、ＣＣＤ型カラーイメージセンサ（即ち、光電変換デバイス）を有する。ローカル（ｌｏｃａｌ）ユーザーインターフェースパネル５が、スキャン及びコピー操作を開始するために、ボタン及びディスプレイのような出力手段といった、入力手段を有して供される。
印刷ユニット３は、画像支持（ｉｍａｇｅ ｓｕｐｐｏｒｔｓ）上のデジタル画像を印刷するために供される。印刷ユニットは、いくつかの印刷技術を使用しても良い。それは、例えば、サーマル型又はピエゾ型インクジェットプリント、ペンプロッタ又は有機光伝導体技術に基づくプレスシステム（ｐｒｅｓｓ ｓｙｓｔｅｍ）であっても良い。図１で示される例において、印刷は、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのような、４つの異なるベーシックインクを供された大判インクジェットプリンタを使用して達成される。ハウジングは、画像の帯状をなすもの（ｓｗａｔｈｓ）を印刷するためにキャリッジ上に取り付けられるプリンタヘッドを含む。画像は、ペーパーロールから供される一枚の紙のようなインク受信媒体上に印刷される。ローカルユーザーインターフェースパネル６は、ボタン及びユーザー、ジョブを選択し、印刷操作を開始するためのディスプレイのような出力手段、といった入力手段で供される。

スキャンユニット２及び印刷ユニット３は共に、制御ユニット４に接続される。制御ユニット４は、スキャンユニット２から入力データを受信する、投稿されたデータファイルをスケジューリング及び処理する、スキャンユニット２及び印刷ユニット３を制御する、画像データを印刷データに変換する等、といった種々のタスクを実行する。

制御ユニット４は、操作者に、タスクを実行し、設定するための、コマンドについての豊富なメニューを提供するための、ユーザーインターフェース７と共に供される。デジタル画像を処理するために使用される、本発明に係る画像処理システムの種々のモジュールは、制御ユニット４で実行される。これらのモジュール、即ち入力モジュール、バックグラウンド低減モジュール、色調エンハンスメントモジュール、融合モジュール及び変換モジュールは、下記でより詳細に議論される。

さらに、制御ユニット４は、ネットワーク８に接続され、多数の顧客のコンピュータ９（もまたネットワーク８に接続される）は、画像処理システム１を使用することができる。

制御ユニット４の可能な配置（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）は、図２でより詳細に提示される。図２に示されるように、画像処理システム１に適用されるような制御ユニット４は、中央処理装置（ＣＰＵ）４０、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４８、ロム（ＲＯＭ）６０、ネットワークカード４６、インターフェースカード４７、ハードディスク（ＨＤ）５０及び処理ユニット５４を含む。前述のユニットは、バスシステム（バスシステム）４２を通じて相互接続され、制御ユニット４はネットワーク８に接続される。

ＣＰＵ４０は、ＲＯＭ６０内又はＨＤ５０上に記憶された制御プログラムに従って、
制御ユニット４、ローカルユーザーインターフェース７、スキャンユニット及び印刷ユニット３の各々のユニットを制御する。

ＲＯＭ６０は、ＣＰＵ４０により読み出され、実行され得る、起動プログラム、セットアッププログラム、種々のセットアップデータ又は同種のものといった、プログラム及びデータを記憶する。

ＨＤ５０は、ＣＰＵ４０に後で述べられる印刷工程を実行させる、プログラム及びデータを記憶し、保存するための記憶装置の例である。ＨＤ５０はまた、外部から出された印刷ジョブのデータを保存するための領域を含む。ＨＤ５０上のプログラム及びデータは、必要なときにＣＰＵ４０によりＲＡＭ４８上に読み出される。ＲＡＭ４８は、ＣＰＵ４０によりＲＯＭ６０及びＨＤ５０から読み出されたプログラム及びデータを一時保存するための領域と、種々の工程を実行するためにＣＰＵ４０により使用される作業領域とを有する。インターフェースカード４７は、制御ユニット４をスキャンユニット２及び印刷ユニット３に接続する。ネットワークカード４６は、制御ユニット４をネットワーク８に接続し、ワークステーション９や、ネットワークを介して連絡可能な他のデバイスとの連絡を供するよう設計される。

処理ユニット５４は、操作システムの制御下で実行し、ＣＰＵ４０により実行されるソフトウェアアプリケーションプログラムとして；操作システムの制御下で実行し、ＣＰＵ４０により実行されるファームウェアプログラムとして；又は自身の処理装置を有する又は有さない１つ以上のＦＰＧＬＡ’ｓとして具体化される（ｅｍｂｏｄｉｅｄ）ファームウェアプログラムとして；のいずれかとして実行することができる。処理ユニット５４は、印刷ジョブデータを読み出し、解釈し、処理し、かつラスタライズ（ｒａｓｔｅｒｉｚｉｎｇ）するための機能を含む。前記印刷ジョブは、例えば、印刷される画像データ（即ち、ページ記述言語又はその同種のもので説明される、印刷される文書の内容を説明するフォント及び図形）、画像処理属性及び印刷設定を含んでも良い。処理ユニット５４は、さらに、デジタル画像を処理するために使用される、本発明に係る画像処理システムの種々のモジュール（即ち、入力モジュール、バックグラウンド低減モジュール、色調エンハンスメントモジュール、融合モジュール及び変換モジュール）を含む。これらのモジュールは、処理ユニットの一部であり、単独に又は組み合わせて、上述された方法で実行される。

画像処理システム１に関する操作の基本手順は、スキャン、コピー及び印刷を含み得る。スキャンの間得られる、原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）に対応する電気信号で、デジタル画像は、ラスター画像ファイルの形式で整理される（ａｓｓｅｍｂｌｅｄ）。ラスター画像ファイルは、通常、画素として知られる、一定の間隔でサンプリングされた値（ｒｅｇｕｌａｒｌｙ ｓａｍｐｌｅｄ ｖａｌｕｅ）の矩形配列になるよう、定義される。各々の画素（ピクチャエレメント）は、それに関連する１以上の数を有し、通常、画素が表示されるべきである色を規定する。画像の描写は、各々の画素でＲ、Ｇ及びＢの量を定義する、３つの８ビット（計２４ビット）の測色値（０から２５５の範囲）により規定された各々の画素を有し得る。適切な割合で、Ｒ、Ｇ、及びＢは、結合することができ、黒、白、２５４の色調のグレー及び無数の色（およそ千六百万）を形成する。スキャンユニット２より得られるデジタル画像は、制御ユニット４のメモリー上に保存することができ、コピーパスにより処理することができ、画像は印刷ユニット３により印刷される。あるいは、デジタル画像は、制御ユニット４からクライアントコンピュータ９まで移動することができる（スキャンツーファイルパス）。最後に、クライアントコンピュータ９のユーザーは、デジタル画像を印刷するよう決定することができ、システムの操作の印刷モードを反映する。

本発明に係る画像処理システムの種々の実施形態は、下記にさらに詳細に述べられる。

図３ａは、本発明に係る画像処理システム３００の実施形態を概略的に描写し、画像処理システム３００は、モジュール３１０、３２０、３３０、３４０及び３５０を含む。モジュールは、コンピュータ上の、ある操作システム下で実行するソフトウェア要素として具現化されても良く、ＦＰＧＡｓ又はその同種のもののような専用回路といった、ハードウェアとして具現化されても良い。あるモジュールから別のモジュールへと進む画像は、折りたたまれた角を有する矩形として表示される。次で、画像は、“Ｉ”により示され、１セットの画像データを表す。

図３ｂは、工程Ｓ１−Ｓ５を含む、本発明に係る画像処理方法の一実施形態を説明するフロー図を概略的に供する。

図３ａ及び３ｂは、（図３ａで示される）一部のモジュールが、通常、図３ｂで説明される方法の一部の工程を実行するために配置されるという意味で、関連する。

図３ｂに示されるように、示された実施形態において、図３ａの入力モジュール３１０により実行される、第１工程Ｓ１において、デジタル画像Ｉ_Ｄは、画像処理システム３００により受信される。画像データは通常、輝度画像Ｉ_Ｌで表される、輝度画像データ（画像の明るさの情報を供する）と、クロミナンス画像Ｉ_Ｃで表される、クロミナンス画像データ（画像の色に関する情報を供する）とを、含むであろう。デジタル画像Ｉ_Ｄが画像処理システムに供されるフォーマットに依存して、デジタル画像Ｉ_Ｄは、輝度画像データとクロミナンス画像データとを分離するように返還される必要があり、それにより、輝度画像Ｉ_Ｌとクロミナンス画像Ｉ_Ｃとを形成する。デジタル画像Ｉ_Ｄの、輝度画像Ｉ_Ｌ及びクロミナンス画像Ｉ_Ｃへの処理は、Ｌａｂ、ＬＣＨ、ＩＰＴ、ＹＣｂＣｒ（ＹＣＣとしても知られる）、ＸＹＺ、等のような、種々の色空間でなすことができ、Ｌａｂ及びＬＣＨは、デカルト表示極座標（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ ｒｅｓｐ． ｐｏｌａｒ ｃｏ−ｏｒｄｉｎａｔｅｓ）では、同じ色空間の表現であるということが、言及されるべきである。

図３ｂで示されるような、図３ａで示されるような画像処理システム３００のバックグラウンド低減モジュール３２０により実行される、次の工程Ｓ２において、バックグラウンド低減方法は、輝度画像Ｉ_Ｌに適用され、それにより、図３ａで修正輝度画像Ｉ_ＭＬにより表される、修正輝度画像データを得る。バックグラウンド低減方法の種々の方法が、下記でより詳細に述べられる。

図３ａで示されるような画像処理システム３００の色調エンハンスメントモジュール３３０により実行することができる、図３ｂで示されるような、次の工程Ｓ３において、本発明に係る画像処理方法は、クロミナンス画像データから輝度補正画像データを決定するために供する。図３ａ及び３ｂにおいて、これは「色調エンハンスメント」として示される。色調エンハンスメント工程は、デジタル画像Ｉ_Ｄのクロミナンス画像Ｉ_Ｃにより表される、クロミナンス画像データに基づいて決定される、輝度補正画像データ（図３ａで輝度補正画像Ｉ_ＬＣにより示される）をもたらす。図３ｂで示されるように、工程Ｓ２及びＳ３は、連続してよりも寧ろ、同時に実行することもできるということが、言及されるべきであろう。

例えば、図３ａの画像処理システム３００の融合モジュール３４０により実行される次の工程Ｓ４において、図３ａで修正輝度画像Ｉ_ＭＬにより表される修正輝度画像データと、図３ａで輝度補正画像Ｉ_ＬＣにより示される輝度補正画像データとは、融合され、図３ａで調節輝度画像Ｉ_ＡＬにより表される調節輝度画像データを形成する。修正輝度画像データと輝度補正画像データの融合（図３ｂで示され、図３ａで示される融合モジュール３４０により実行される工程Ｓ４）は、例えば、修正輝度画像データと輝度補正画像データとを結合することにより（例えば、修正輝度画像データと輝度補正画像データとの平均値を取ることにより）、又は、修正輝度画像データ及び輝度補正画像データの、より暗いほうのいずれか一方を選択する、例えば、画素毎に選択する、ことにより、実行することができる。

調節輝度画像Ｉ_ＡＬは、さらに工程Ｓ５において、図３ｂで示され、変換モジュール３５０により実行されるように、デジタル画像のクロミナンス画像Ｉ_Ｃと随意に一緒に（図３ａで破線３６０により示されるように）、出力デジタル画像Ｉ_ＯＤへと変換される。クロミナンス画像データ無しで変換されたとき、調節輝度画像Ｉ_ＡＬにより表される調節輝度画像データは、調節輝度画像Ｉ_ＯＤにより表される、グレースケール又は黒及びしろの出力デジタル画像を発生させるよう、直接適用することができる。好ましい実施形態において、本発明に係る画像処理システムは、プリンタのような出力ユニットの色空間で、出力デジタル画像Ｉ_ＯＤを出力画像に変換するよう準備される。それと同時に、画像処理システムは、ｓＲＧＢ又はＡｄｏｂｅＲＧＢのような、標準的な色空間で、出力デジタルが像を画像に変換するよう、準備され得る。

本発明に従い、バックグラウンド低減方法は、デジタル画像の輝度画像データに適用され、それにより、修正輝度画像データを得る。

図４ａ及び４ｂは、本発明に係る画像処理システムのバックグラウンド低減モジュール３２０及びそれに対応する、本発明に係る画像処理方法で適用されるような、バックグラウンド低減工程Ｓ２の、さらに詳細を概略的に描写する。バックグラウンド低減を実行する工程（例えば、図３ｂで示され、図３ａのバックグラウンド低減モジュール３２０により実行されるような、工程Ｓ２）は、種々の方法で実現することができ、種々の工程を含み得る。バックグラウンド低減工程Ｓ２（図４ｂ参照）が、デジタル画像の（図４ａの輝度画像Ｉ_Ｌで表されるような）輝度画像データに適用されるとき、（図４ａで修正輝度画像Ｉ_ＭＬにより表される）修正輝度画像データが得られる。

図４ａで示されるようなバックグラウンド低減モジュール３２０は、クリッピングモジュール４１０、フィルタリングモジュール４２０、及びＬＵＴモジュール４３０を含む。前記モジュールの各々は、特定のバックグラウウンド低減方法を実行するために配置される。図４ａのバックグラウンド低減モジュール３２０により得られるような、バックグラウンド低減方法の対応するフローチャートは、３つの工程を含む（図４ｂの工程Ｓ２）：クリッピングする第１の工程Ｓ２１、フィルタリングする第２の工程Ｓ２２及び参照テーブル（ＬＵＴ）を適用する第３の工程Ｓ２３である。

図４ａのバックグラウンド低減モジュール３２０のモジュール４１０は、輝度値がある閾値より上にあるとき、デジタル画像の輝度値を白に対応する値（例えば、輝度及びクロミナンスの８ビット表示において、２５５の値）に変換することにより、（デジタル画像データＩ_Ｄにより表される）デジタル画像上に存在するバックグラウンドノイズ又はバックグラウンド色調を低減する又は少なくとも一部を除去する第１の方法を供する。図４ｂの工程Ｓ２１は、図４ａのクリッピングモジュール４１０により供されるようなクリッピングを概略的に示す。そのような閾値を使用することによるバックグラウンド低減は、ある意味知られている。例として、画像上のバックグラウンドの検出及び除去は、ＵＳ７，０８５，４１３で知られる。記述されるような方法は、支配色（即ちバックグラウンドの色）と、支配色の輝度と比較するための輝度閾値と、を決定することを伴う。もし支配色の輝度値が、閾値よりも高いなら、支配色は、例えば、白又は他の如何なる必要とされるバックグラウンド色に設定することができる。

図４ａのバックグラウンド低減モジュール３２０のフィルタリングモジュール４２０（及び図４ｂの対応する工程Ｓ２２）は、高域フィルタリングを適用することにより、バックグラウンド低減の第２の方法を供する。そのようなフィルタリングを使用することにより、高い空間周波数を有する特性をエンハンスすることができる一方で、バックグラウウンドノイズ又は色調のような、比較的低い空間周波数を有する特性が、実質的にエンハンスされない。そのような高域フィルタリングの例として、２次元線形フィルタリングが適用され得る。２次元線形フィルタリングは、式（１）として説明することができ、画素入力値ｐｉｘ_ｉｎ（ｉ，ｊ）が、画素出力値ｐｉｘ_ｏｕｔ（ｉ，ｊ）に置き換えられる、操作である：

式中、Ｎはフィルタの階数（ｏｒｄｅｒ）に等しく、ｈ（ｋ，ｌ）は通常、フィルタのインパルス応答として参照される。インパルス応答ｈ（ｋ，ｌ）の形態に依存して、フィルタは、低域フィルタ又は高域フィルタとして役割を果たし得る。

高域フィルタとしての作動をもたらすフィルタｈ（ｋ，ｌ）のインパルス応答の第１の例は、式（２）により与えられる。

この例において、フィルタリングは、低い空間周波数は影響を受けないままであり得るが、高い空間周波数はエンハンスされ得るということを意味する、一次高域フィルタに対応する。

高域フィルタに関して適用され得るような、フィルタｈ（ｋ，ｌ）のインパルス応答の第２の例は、式（３）により与えられる。

式（３）によるインパルス応答は、高域フィルタを同様に供する。高域フィルタ（例えば、２次元線形フィルタリング）を適用することにより、バックグラウンド低減を、空間周波数に基づく輝度画像データを選択的に修正することにより、得ることができる。

図４ａのバックグラウンド低減モジュール３２０のＬＵＴモジュール４３０（及び図４ｂの対応する工程Ｓ２３）は、輝度画像データを修正輝度画像データに変換するための、参照テーブル又はＬＵＴを適用することにより、バックグラウンド低減を得る第３の方法を供する。好ましくは、ＬＵＴは、入力輝度値から出力輝度値への連続的で滑らかな変換を供する。そうすることによって、ＬＵＴは、強度（輝度）情報に基づいて、原画像のより暗い部分（例えば、線又は文章を含む）を強調し、より明るい領域（例えばバックグラウンドノイズ又は色調を含む）を弱めることにより、コントラストエンハンスメントを供する。ＬＵＴを適用することによって、バックグラウンド低減を、強度（即ち輝度データ自身）に基づいて、輝度画像データを選択敵意修正することにより、得ることができる。

具体的に実施形態において、白又は他の如何なる必要とされるバックグラウンド色へのクリッピングが除かれる。この実施形態において、バックグラウンド低減は、高域フィルタで開始し、ＬＵＴの適用が続く。

強度に基づいて輝度画像データ選択的に修正するための、ＬＵＴの適用は、閾値を適用する方法よりも好まれる。複数の原画像の解析に基づいて、バックグラウンドノイズ又はバックグラウンド色調を低減するための、非線形連続曲線（ＬＵＴで説明できるような）の適用は、例えば、ＵＳ７，０８５，４１３で説明されるような、バックグラウンド低減のための、１つの閾値（又は１より多い閾値）の適用よりも、より良い結果を供するということが、発明者により考案されている。

図４ａ及び図４ｂで説明されるような、バックグラウンド低減モジュール及びバックグラウンド低減プロセスに関して、説明されたようなバックグラウンド低減工程及びモジュールは、単独に又は異なる順序で適用することもできるということを、さらに言及することができる。

本発明に係る画像処理システムはさらに、クロミナンス画像データから輝度補正画像データを決定するために準備される。「クロミナンスエンハンスメント」として図３ａ及び図３ｂで概略的に述べられるこのプロセスは、図５ａ及び図５ｂでより詳細に述べられる。

図５ａは、（図３ａでも示されるような）クロミナンスエンハンスメントモジュール３３０の実施形態を概略的に描写する。図５ａで示されるようなクロミナンスエンハンスメントモジュール３３０は、２つのモジュール５１０及び５２０を含む。図５ａの色調エンハンスメントモジュール３３０により得られるような、色調エンハンスメント方法の対応するフローチャート、即ち、図５ｂの工程Ｓ３は、２つの工程Ｓ３１及びＳ３２を含む。

図４で示され、図５ａのモジュール３２０により実行されるような色調エンハンスメント工程Ｓ３の目的は、バックグラウンド低減プロセスにより除去され得る（主に薄い）色調を再生する（ｒｅｃｏｖｅｒ）ことである。望ましくない薄い色調が取り除かれるだけでなく、望ましい薄い色調のいくらかも原画像から取り除かれるので。少なくとも一部の、それらの望ましい薄い色調を再生することは、クロミナンス画像データ（図５ａでクロミナンス画像Ｉ_Ｃにより示される）から、輝度補正画像データ（図５ａで輝度補正画像Ｉ_ＬＣにより示される）を決定することによりなされる。

図５ｂで描かれるような色調エンハンスメント方法は、図５ａのモジュール５１０により実行される第１の工程Ｓ３１を含み、画素ｉの輝度補正画像データＩ_{ＬＣ−ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ}（ｉ）は、式（４）として決定される。

Ｉ_{ＬＣ−ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ}（ｉ）＝Ｌｍａｘ−ｆ（ａ，ｂ） （４）
式中、Ｌｍａｘは、最大輝度値（例えば、８ビットの輝度表示において２５５）であり、ｆ（ａ，ｂ）は、画素のクロミナンス画像データの関数を表す。例として、ｆ（ａ，ｂ）は、−ａ＋ｂ又はＫ（−ａ＋ｂ）に対応することができ、この中でＫは倍率である。Ｋの選択を割り当てることにより、（−ａ＋ｂ）の最大値が、ゼロに等しい輝度補正データＩ_{ＬＣ−ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ}（ｉ）をもたらすということを保証することができる。したがって、式（４）は、クロミナンス画像データを、輝度値（即ち、修正輝度画像データと比較され得る輝度補正画像データ）に変換する方法を供する。式（４）により示されるような、画素ｉの輝度補正画像データＩ_{ＬＣ−ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ}（ｉ）の計算は、ＬＵＴとして実行され得るということを言及することができる。

バックグラウンド除去プロセスにより除去され得る薄い色調を取り戻すために、画素ｉの輝度は、Ｉ_{ＬＣ−ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ}（ｉ）及びＩ_ＭＬ（ｉ）のより暗い値に等しく設定することができる。Ｉ_ＭＬ（ｉ）は画素ｉに関する修正輝度画像データである。

図５ｂで描かれるような色調エンハンスメント方法は、図５ａのモジュール５２０により実行される、第２の工程Ｓ３２を含み、輝度補正画像データは、輝度補正画像データをスケーリングするために、ＬＵＴにより処理される。

したがって、本発明は、デジタル画像上に起こるバックグラウンドノイズ又は外乱を低減可能である、デジタル画像を処理するための画像処理システムを供する。画像処理システムは、デジタル画像の輝度画像データにバックグラウンド低減方法を適用し、グラウンド低減方法により除去され得るバックグラウンド上の薄い色調を取り戻すために、得られた修正輝度画像データを、クロミナンス画像データから得られる輝度補正画像データと融合するよう準備される。

本発明に係る画像処理システムが、接触型スキャナから得られる画像データを処理するために特に役に立つということは何の意味もなく、そのことに制限されない。同時に、述べられたようなバックグラウンド低減工程及び色調エンハンスメント工程は、単に、本発明に係る処理ユニットの種々の実行を説明するためのであり、本発明は示されたような例に制限されず、説明されるような特許請求の範囲により制限されるだけである。

Claims (17)

1. 輝度画像データ及びクロミナンス画像データを含む、デジタル画像を受信するための入力モジュール、
   前記輝度画像データにバックグラウンド低減方法を適用することにより修正輝度画像データを生み出すためのバックグラウンド低減モジュール、
   前記クロミナンス画像データに色調エンハンスメント方法を適用することにより、輝度補正画像データを生み出すための色調エンハンスメントモジュール、
   前記修正輝度画像データと前記輝度補正画像データとを融合することにより、調節輝度画像データを生み出すための融合モジュール、及び
   前記調節輝度画像データを出力デジタル画像に変換するための変換モジュール、
   を含む、デジタル画像を処理するための画像処理システム。
2. 前記バックグラウンド低減モジュールは：
   前記輝度画像データの輝度値が閾値より下であるときに、前記輝度画像データを白にクリッピングするためのクリッピングモジュール；
   前記輝度画像データを空間フィルタリングするためのフィルタモジュール；及び
   前記輝度画像データを、第１のＬＵＴを使用して変換するためのＬＵＴモジュール；
   の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の画像処理システム。
3. 前記第１のＬＵＴは、前記輝度画像データについて、実質的に連続である非線形変換で規定する、請求項２に記載の画像処理システム。
4. 前記色調エンハンスメントモジュールは、
   前記クロミナンス画像データの関数で低減された最大輝度値として；及び／又は
   第２のＬＵＴを使用して前記クロミナンス画像データから；
   前記輝度補正画像データを決定するよう準備される、
   請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の画像処理システム。
5. 前記融合モジュールは、前記修正輝度画像データ及び前記輝度補正画像データのより暗い一方を、画素毎の方式で、選択することにより、前記調節輝度画像データを生み出すよう準備される、
   請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の画像処理システム。
6. 前記変換モジュールはさらに、前記調節輝度画像データ及び前記クロミナンス画像データを、当該画像処理システムの出力ユニットの色空間内の出力デジタル画像に、変換するよう準備される、
   請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の画像処理システム。
7. 原画像をスキャンし、前記原画像を前記デジタル画像に変換するための、スキャナをさらに含む、
   請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の画像処理システム。
8. 前記スキャナは接触型スキャナである、請求項７に記載の画像処理システム。
9. 前記出力デジタル画像を印刷画像に変換するための、プリンタをさらに含む、
   請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の画像処理システム。
10. 輝度画像データ及びクロミナンス画像データを含むデジタル画像を受信する工程、
    前記輝度画像データにバックグラウンド低減方法を適用することにより修正輝度画像データを生み出す工程、
    前記クロミナンス画像データに色調エンハンスメント方法を適用することにより、輝度補正画像データを生み出す工程、
    前記修正輝度画像データと前記輝度補正画像データとを融合することにより、調節輝度画像データを生み出す工程、及び
    前記調節輝度画像データを出力デジタル画像に変換する工程、
    を含む、デジタル画像を処理するための画像処理方法。
11. 前記バックグラウンド低減方法は、
    前記輝度画像データの輝度値が閾値より下であるときに、前記輝度画像データを白にクリッピングする工程；
    前記輝度画像データを空間フィルタリングする工程；及び
    前記輝度画像データを、第３のＬＵＴを使用して変換する工程；
    の少なくとも１つの工程を含む、請求項１０に記載の画像処理方法。
12. 前記第３のＬＵＴは、前記輝度画像データについて、実質的に連続である非線形変換で規定する、請求項１１に記載の画像処理方法。
13. 前記色調エンハンスメント方法は、
    前記クロミナンス画像データの関数で低減された最大輝度値として前記輝度補正画像データを生み出すこと；及び／又は
    第４のＬＵＴを使用して前記クロミナンス画像データから前記輝度補正画像データを生み出すこと；
    を含む、請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項に記載の画像処理方法。
14. 前記融合することは、
    前記修正輝度画像データと前記輝度補正画像データとを平均化することにより前記調節輝度画像データを生み出すこと；又は
    前記修正輝度画像データ及び前記輝度補正画像データのより暗いデータを選択すること；
    を含む、請求項１０乃至請求項１３のいずれか一項に記載の画像処理方法。
15. 前記変換する工程は、
    前記クロミナンス画像データを前記出力デジタル画像に変換する工程；又は
    前記調節輝度画像データと前記クロミナンス画像データとを、画像処理装置の出力ユニットの色空間内の出力デジタル画像に変換する工程；
    をさらに含む、請求項１０乃至請求項１４のいずれか一項に記載の画像処理方法。
16. 実行されるときに、請求項１０乃至請求項１５のいずれか一項に記載の画像処理方法の工程を実行するよう準備されたコンピュータプログラム。
17. 請求項１６に記載のコンピュータプログラムを含む、データ記憶媒体。

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