JP2013187717A

JP2013187717A - 画像処理装置

Info

Publication number: JP2013187717A
Application number: JP2012051076A
Authority: JP
Inventors: Asako Hashizume; 麻子橋詰
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2013-09-19

Abstract

【課題】画像形成装置では、入力画像とディザの干渉によってモアレが発生してしまうことがある。モアレを回避するには入力画像の周期性を弱めるためにスムージングフィルタをかける方法や、ディザの周期性をなくすために誤差拡散法を用いる回避策が知られている。しかし、画像の鮮鋭度や粒状性を悪化させてしまうという欠点がある。一方で、入力画像とディザの周期を解析してモアレの発生確率を判定するには複雑な回路が必要となってしまう。
【解決手段】一般的なデジタル画像データ処理の1つであるJPEG圧縮時に生成される周波数分布データを解析することで入力画像が周期性を持つかどうかを単位面積ごとに判定する。周期性を持つ画像領域では画像形成を誤差拡散法に切り替えることでモアレの発生を回避する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像データのスクリーン切り替え処理に関するものである。

デジタル画像データを画像形成装置から出力する際には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック等の色剤を用いて階調を表現するために画像形成が用いられる。通常、色剤の濃さを変えることはできないため1画素で階調を表現することは不可能となる。そこで単位面積内での塗りつぶし領域を変化させる事により階調を表現している。代表的な画像形成としてディザ法および誤差拡散法が知られている。前者は単位面積のディザマトリクスに従い、塗りつぶし領域を成長させていくため周期性を持った画像形成となる。後者は、誤差を後方へ伝搬させていく手法のため周期性を持たない画像形成となる。ここで、入力画像データが周期性を持つ画像である場合、ディザ周期との干渉によりモアレが発生する場合がある。モアレはユーザの意図しないテクスチャであり、好ましくないものであることは周知の事実である。周期性を持つ画像の例として最近多いのが、半透明オブジェクトである。パーソナルコンピュータ(以降、PC)のアプリケーション等で半透明指定されたオブジェクトは、電子データ的には図3のような市松模様301で表現されている。図3に示した市松模様301は透過率50％の場合で、異なる透過率の場合には異なる間引き方で半透明オブジェクトが表現される。

モアレを回避する方法としては、前述の周期性を持たない誤差拡散法を用いる方法や、入力画像データをフィルタ処理によって変調させることで、ディザとの干渉を避ける方法が知られている。しかし、誤差拡散法は色ドットが離散的に配置されるため、色ドットが規則的に配置されるディザ法よりも粒状性が悪化してしまう。フィルタ処理では画像のエッジ部がなまるため画像の鮮鋭度が低下してしまう。

そこで、特許文献1では入力画像と色ごとのディザ周期についてFast Fourier Transfom解析(FFT)を行い、モアレが発生すると判定された場合、モアレが発生すると判定された色についてのみ画像形成を切り替える方法が提案されている。モアレ回避のための画像形成切り替えを限定的に行うことで、高画質を維持しながらモアレを回避する事が可能となる。

特願2006-254095号公報

しかし、上述の技術は入力画像とディザの双方の周期データの正確な解析が必要となる。そのため、FFT処理を行う回路が必須でありハード的、処理的に非常に複雑になるという課題がある。

この課題を解決するため、例えば本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。

画像を単位面積ごとに画像圧縮する画像符号化手段(109)と、画像圧縮時に周波数分解した結果に基づいて入力画像が周期性を持つ画像かどうかを判定するパターン判定手段(203)と、前記判定結果に従って画像形成切り替えを行い、画像にディザ処理を施すスクリーン処理手段(205)を有する事を特徴とする画像処理装置。

本発明によれば、デジタル画像処理で一般的に用いられているJoint Photographic Experts Group(以降、JPEG)圧縮時のデータをソフト的に解析する事で、入力画像に周期性があるかどうかを判定する事が出来る。特別な回路を必要とせず、入力画像とディザの干渉によるモアレを回避する仕組みが実現可能となる。

第1の実施形態が適用する画像形成装置の構成図である。第1の実施形態におけるデータ制御部の構成図の一例である。半透明オブジェクトの一例である。ある画像領域とその離散コサイン変換(DCT)結果の周波数分布の一例である（その１）。ある画像領域とその離散コサイン変換(DCT)結果の周波数分布の一例である（その２）。ある画像領域とその離散コサイン変換(DCT)結果の周波数分布の一例である（その３）。第1の実施形態におけるパターン判定部のフローチャートである。

［実施例１］
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。

本実施形態の入力画像データ解析とディザ切り替えによるモアレ回避の概要について説明する。デジタル画像処理では、大きな画像データを効率良く転送するために画像圧縮処理が欠かせない。画像データを圧縮することで伝送路のバス帯域を効率良く使い高速なデータ送信が可能となるためである。圧縮で最も一般的に使われるのがJPEG圧縮である。本実施形態ではJPEG圧縮の処理において周波数分解した際のデータを解析することで、入力画像データが周期性をもつかどうかを判定する事を特徴とする。入力画像データが周期性を持つと判定された場合、その画像領域には周期性を持たない画像形成を適用することでモアレを回避する。入力画像データ解析の詳細については後述する。

まず始めに、JPEG圧縮の概要について説明する。JPEG圧縮では一般的に8画素×8画素(以降、8×8)ごとに離散コサイン変換(Discrete Cosine Transform: 以降、DCT)を行い8×8の周波数成分の行列データを得る。周波数成分は左上ほど低周波、右下が最も高周波のデータを表す。DCT結果を、予め設定した量子化テーブルで量子化する。量子化によって右下の高周波なデータ群を0にまるめる事で情報量を削減する。JPEG圧縮の圧縮率を左右するのは、量子化テーブルである。但し、一度情報量を失った周波数成分のデータは復元されないため、JPEG圧縮は非可逆圧縮となる。量子化された8×8行列データを左上から所定の順序でハフマン符号化することで、さらにデータを圧縮する。

次に、周期性を持つ画像のDCT結果について図4を用いて具体的に説明する。図4(A)から(C)は特徴的な画像データとそのDCT結果を表している。(A)から(C)の左が8×8の画像データ、右が8×8のDCT結果の分布である。DCT結果は色づいた部分に周波数成分が現れていると見ることが出来る。図4(A)において402は一面ベタの画像領域であり、そのDCT結果402では、1行1列の最も周波数の低い左上の周波数成分のみが現れる。つまり、波がない直流成分を表している。図4(B)において403はプレゼンテーション用アプリケーション等で良く使われる透かし率50%の際の千鳥格子であり、そのDCT結果404では偶数行・偶数列にのみ周波数成分が現れる。周期性を持つ波においてはその倍の周波数成分も合わせ持つことから、図4(B)に示すような結果となる。また図4(C)において405に示すようなパターンが周期的に並んだ場合、図4(C)の右に示すようなDCT結果406となり、基本周期の波を作る周波数成分とその倍成分の周波数成分が現れる。ここで、入力画像が周期性を持つ場合の特徴として、特定のDCT成分のみが現れるということが言える。図4(B)(C)に矢印で示したように、周波数成分の現れない箇所が存在する点が、周期性を持つ画像のDCT結果の大きな特徴となる。

図１は、本実施形態を実現するために最低限必要な構成のブロック図である。

図中、101は入力された画像データを処理するデータ制御部である。データ制御部101は、CPU103やRAM104を用いてデータ入力部102から入力された画像データを処理し、データ記憶部105へ格納する。データ入力部102は、不図示のインタフェースを介して受信した印刷データに基づいてデータ制御部101へ画像データを入力する。画像データとは例えば、不図示の画像データ読み取り部から読み取られたビットマップデータや、不図示のネットワークインタフェースを介して受信したPage Description Languageで記述された。

印刷データをレンダリングしたデータ等である。データ入力部102はデータ制御部101へ転送する画像を圧縮する画像符号化部109を備えていても良い。データ出力部108は、データ制御部101にて画像処理された画像をプリンタやモニタなどの記録デバイスに出力する。データ記憶部105は、データ制御部において本実施形態を実現するためのアプリケーション106や、データ制御部101を制御するためのOperating System(OS)107などを格納している。

以上は最低限必要な構成であって、必要に応じてネットワークインタフェースやユーザインタフェースを追加してもよい。画像符号化部109はデータ入力部102に必ずしもなくとも良く、データ制御部101内に画像を圧縮符号化部109があってもよい。また、画像形成装置全体を考慮した際に必要となる構成は追加可能である。

次に、本実施形態の特徴である入力画像データ解析について、図2および図5を用いて説明する。本実施形態を実現する不図示の制御プログラムは記憶部105に格納されており、RAM104にロードされて、CPU103によって実行されるものである。

図2は本実施例のデータ制御部101における処理の一例を表すフローである。ここでは、画像符号化部109がデータ制御部101内にある構成を想定して説明する。画像符号化部109は入力画像データまたは入力画像データにデータ制御部101内で何らかの画像処理を行った画像をJPEG圧縮して記憶部105へデータを転送し保存する。同時に、圧縮時に生成されるDCT結果をRAM104に保存する。DCTは圧縮時の色プレーン毎に処理されるため、DCT結果も色プレーンの数だけ生成される。パターン判定部203はRAM104より読み出したDCT結果を解析し入力画像が周期性を持つかどうかを判定し、RAM104に保存する。図5は単一プレーンに対するパターン判定の流れを示したフローチャートである。S501では、8×8行列の周波数分布結果より各行・各列ごとにSUM値を算出する。上述したようにパターン画像では周波数成分の現れない箇所が存在するため、16個のSUM値の中にSUM=0となる箇所があるかどうかがポイントとなる。ここでSUM=0の意味は、ある閾値を設けてSUM値がそれ以下の場合をSUM=0と考えてもよい。S502でSUM=0の箇所があるかどうかを確認し、SUM=0がない場合には周期性なしと判定する。SUM=0の箇所がある場合には、S503で図4(A)のベタ画像領域401なのか、図4(C)のパターン画像領域405なのかを判定する。1行1列以外が全てSUM=0の場合には、ベタ画像領域401であるため周期性ありと判定する。1行1列以外の周波数成分も持つ場合には、何らかの周期性のある画像領域であると判定する。

ここで、色プレーン毎にパターン判定結果が生成されるため、1プレーンでもパターンと判定されれば、その領域は周期性を持つと判断出来る。または、Yのようなモアレが目立ちにくい色プレーンを除いて同様に判定することも考えられる。あるいは、画像符号化時に予め入力画像をモノクロ化してDCT結果を生成する方法もある。パターン判定結果は8×8の単位面積毎に決定するため面内でパターン領域とそうでない領域が混在している場合でも、周期性を持つエリアに対してのみ画像形成を切り替えることが出来る。画像復号化部202は圧縮された画像をデータ記憶部105より読み出して解凍し、必要に応じて色処理部204で色空間変換を行い、出力画像色空間に変換する。スクリーン処理部205はRAM104よりパターン判定結果を読出し、周期性あり（S505）と判定された画像領域には周期性を持たない誤差拡散を適用する。周期性なし(S504)と判定された画像領域には通常のディザを当てることで、モアレを回避する事が出来る。

以上が本実施形態を実現する処理の流れであるが、画像符号化部(109)、パターン判定部(203)、スクリーン処理部(205)の処理順序以外には画像処理の制限や順序に決まりはないものとする。画像符号化部109はデータ制御部101内になくとも良く、入力画像データと共にDCT結果が取得できれば、同等の処理が可能である。

以上の処理を行うことにより、画像処理装置の構成を特に追加・変更することなく入力画像の周期性を検出することが出来、入力画像とディザの干渉によるモアレの発生を回避可能となる。入力画像全体を誤差拡散にしてしまうのに比べ、特定の領域のみで誤差拡散を用いるため画像全体の粒状性も最小限に抑えることが出来る。

［実施例２］
ここでは、前述の実施例１におけるパターン判定処理203について異なる部分のみを以下、説明する。実施例１では画像全域においてパターン判定を行い、誤差拡散とする領域を最小限に抑えた。PCアプリケーションで作成されたデータにおいては特定の領域のみにパターン部が存在する事が多いと考えられるため、実施例1が有効である。

一方でコピー原稿を鑑みた場合、入力画像は画像形成を伴って出力された印刷物か銀塩写真のような周期性を持たない画像かの2種類に大別できる。つまり、前者である場合には原稿に描画されている内容に関わらず、入力画像は画像全域にディザの周期性を持っていると考えられる。入力画像データがスキャン画像の場合には、一定数の判定結果が周期性ありS505となった際には全面誤差拡散に切り替えて良いと言える。

そこで、スキャン画像に対するパターン判定処理203は画像全域において行うのではなく、間引いて行うことで処理の負荷を軽減する。例えば、ある一定数のパターン判定結果が周期性ありS505となったところで判定を止める方法や、単位面積ごとのDCT結果を一定数ずつ飛ばして解析する方法などが考えられる。

以上の処理を行うことにより、パターン判定処理の負荷を軽減する事ができる。同時にパターン判定結果から統計的に判定することで、スキャナの性能や原稿の描画内容に左右されにくい判定を行う事が可能となる。DCT結果を保存、取得する際のデータ容量も軽くなるため処理の負荷が低減するというメリットもある。

101 データ制御部
102 データ入力部
103 ＣＰＵ
104 ＲＡＭ
105 データ記憶部
108 データ出力部
109 画像符号化部
203 パターン判定部
205 スクリーン処理部

Claims

画像を単位面積ごとに画像圧縮する画像符号化手段(109)と、画像圧縮時に周波数分解した結果に基づいて入力画像が周期性を持つ画像かどうかを判定するパターン判定手段(203)と、前記判定結果に従って画像形成切り替えを行い、画像にディザ処理を施すスクリーン処理手段(205)を有することを特徴とする画像処理装置。
前記画像符号化手段(109)はJPEG圧縮であることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
前記パターン判定手段(203)は周波数分解された結果の行および列ごとのSUM値を算出(S501)しSUM=0となる周波数帯域を検出することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
前記パターン判定手段(203)はSUM値がある閾値よりも小さい場合にSUM=0とすることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
前記パターン判定手段(203)はSUM=0となる周波数帯域の行および列に応じて入力画像の周期性の有無を判定することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
前記パターン判定手段(203)は入力画像データがスキャン画像である場合に、周期性ありと判定された判定結果の数に応じて全面の画像形成を切り替えることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。