JP2016039403A - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】出力装置の出力特性による画像の再現性の低下を防ぐ。
【解決手段】画像処理装置１０は、画像中の特定のパターンを検出するパターン検出部１と、前記画像を保持する画像保持部３と、前記画像のパターンを前記特定のパターンとは異なるパターンに変換する画像変換部２と、パターン検出部1により前記特定のパターンが検出された領域では、画像変換部２によりパターンが変換された画像を出力し、前記特定のパターンが検出されなかった領域では画像保持部３が保持する前記画像を出力する出力切換部４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法及びプログラムに関する。

クラウドコンピューティングの普及に伴い、クラウドにアップロードされた画像を、クラウドに接続された出力装置により任意に出力することが可能となっている。
このようなクラウドを利用できる環境下においては、画像を生成する時点ではどのような出力特性の出力装置によって画像が出力されるのかが不明である。出力装置の出力特性に対応した画像を生成することができないため、出力特性によっては、画像を十分に再現することができず、ユーザーが意図しない画質の画像が出力されることがあった。

特に、カラー画像をモノクロ画像に変換し、さらに２値化処理することによって生成された画像は、画像情報の損失を伴うため、画像を出力したときに意図しない画質になりやすい傾向がある。
例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色のカラー画像をモノクロ化する際、高速に処理するため、Ｇ色の画像のみを用いてグレースケールのモノクロ画像を生成することがある。この場合、３色のうち２色の画像が破棄されるため、画像情報は１／３に減る。さらに、２値化処理によって、１画素のデータ量が８ｂｉｔの画像であれば１ｂｉｔの画像へと変換されるため、画像情報はさらに１／８に減る。

ＪＰＥＧ形式の画像を生成する場合も、ＪＰＥＧ形式は非可逆圧縮であり、画像情報の損失が生じるため、意図しない画質となりやすい。
また、ＪＥＰＧ形式の画像は、画像を８×８画素のブロック単位で離散コサイン変換（ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform）する処理を経て生成されるため、８×８画素のブロック単位で規則的な孤立画素のパターンが生じやすい。出力装置の出力特性によっては孤立画素を十分に再現できず、低階調部分の再現性が低い画像が出力されることがあった。

一般的に、画像の階調性を高めるため、出力する画像には、階調補正処理（例えば、特許文献１参照。）、中間調画像の種別に応じた画像処理（例えば、特許文献２参照。）等が実施されている。

特開平１０−１３６８５号公報 特開平９−５１４３８号公報

しかしながら、一般的な階調補正処理の目的は、出力後の画像の階調特性が目的の階調特性と一致するように階調を補正することであり、画像のパターン自体を変えることを目的としていない。階調補正後の画像のパターンが、出力装置により再現可能なパターンになるとは限らないため、ユーザーが意図する画質で画像を再現できるとは限らなかった。

本発明の課題は、出力装置の出力特性による画像の再現性の低下を防ぐことである。

請求項１に記載の発明によれば、
画像中の特定のパターンを検出するパターン検出部と、
前記画像を保持する画像保持部と、
前記画像のパターンを前記特定のパターンとは異なるパターンに変換する画像変換部と、
前記パターン検出部により前記特定のパターンが検出された領域では、前記画像変換部によりパターンが変換された画像を出力し、前記特定のパターンが検出されなかった領域では前記画像保持部が保持する前記画像を出力する出力切換部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置が提供される。

請求項２に記載の発明によれば、
前記パターン検出部は、前記特定のパターンとして、孤立画素のパターンを検出し、
前記画像変換部は、前記画像のパターンを、ＡＭスクリーンパターンに変換することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置が提供される。

請求項３に記載の発明によれば、
前記画像変換部は、
前記画像の各画素の中間調レベルを、各画素を中心とするＭ×Ｎ画素の階調値により算出する中間調算出部と、
前記中間調算出部により算出された中間調レベルを、閾値と比較した結果に応じて、前記画像と同じ階調数の階調値に変換する再変換部と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置が提供される。

請求項４に記載の発明によれば、
前記Ｍ×Ｎ画素は、前記特定パターンと同じサイズであることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置が提供される。

請求項５に記載の発明によれば、
前記画像保持部は、前記出力切換部への前記画像の出力を遅延させ、前記画像変換部によりパターンが変換された画像が前記出力切換部に出力されるタイミングに合わせて、前記出力切換部へ前記画像を出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像処理装置が提供される。

請求項６に記載の発明によれば、
前記出力切換部は、前記特定のパターンが検出された領域が文字の領域である場合、前記画像保持部が保持する画像を出力することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像処理装置が提供される。

請求項７に記載の発明によれば、
画像を画像保持部に保持する保持ステップと、
前記画像中の特定のパターンを検出する検出ステップと、
前記画像のパターンを前記特定のパターンとは異なるパターンに変換する変換ステップと、
前記検出ステップにおいて前記特定のパターンが検出された領域では、前記変換ステップにおいてパターンが変換された画像を出力し、前記特定のパターンが検出されなかった領域では前記画像保持部が保持する前記画像を出力する出力ステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法が提供される。

請求項８に記載の発明によれば、
コンピューターに、
画像を画像保持部に保持する保持ステップと、
前記画像中の特定のパターンを検出する検出ステップと、
前記画像のパターンを前記特定のパターンとは異なるパターンに変換する変換ステップと、
前記検出ステップにおいて前記特定のパターンが検出された領域では、前記変換ステップにおいてパターンが変換された画像を出力し、前記特定のパターンが検出されなかった領域では前記画像保持部が保持する前記画像を出力する出力ステップと、
を実行させるためのプログラムが提供される。

本発明によれば、画像中の特定のパターンを異なるパターンに変換し、特定パターン以外の画像部分は元の画像のままとすることができる。特定パターンの再現性が低い出力特性の出力装置により画像を出力する場合に、特定パターンの出力を回避することができ、画像の再現性の低下を防ぐことができる。

本発明の実施の形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。 孤立画素のパターンを例示する図である。 閾値テーブルを例示する図である。 孤立画素のパターンを含む画像の出力例を示す図である。 画像中の孤立画素のパターンをＡＭスクリーンパターンに変換して得られた画像を示す図である。 プリントコントローラーの構成を示すブロック図である。 プリントコントローラーが画像処理を実行する際の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の画像処理装置、画像処理方法及びプログラムの実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置１０の構成を機能ごとに示すブロック図である。
画像処理装置１０は、画像Ｉを入力し、画像処理することによって、画像Ｉ^＊を出力する。画像Ｉは、２値すなわち２階調の画像である。
画像処理装置１０を出力装置に搭載することもできるし、ラスタライズ処理によってページ記述言語（ＰＤＬ）で記述されたデータから画像を生成し、出力装置に転送するプリントコントローラー等に搭載することもできる。

画像処理装置１０は、図１に示すように、パターン検出部１、画像変換部２、画像保持部３及び出力切換部４を備えている。このような画像処理装置１０は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の電子回路を用いて構成することができる。

パターン検出部１は、入力された画像Ｉ中の特定のパターンを検出する。
具体的には、パターン検出部１は、画像Ｉをｍ×ｎ画素（ｍ及びｎは３以上の自然数）単位で入力し、ｍ×ｎ画素のパターンを特定のパターンと照合する。パターン検出部１は、照合の結果、一致する場合はｍ×ｎ画素の各画素が特定のパターンが検出された領域であることを示す信号を生成し、一致しない場合はｍ×ｎ画素の各画素が特定のパターンが検出された領域ではないことを示す信号を生成して、出力切換部４へ出力する。

特定のパターンとは、画像の出力装置の出力特性によって画像の再現性の低下が予測されるパターンである。例えば、孤立画素の再現性が低い出力特性の場合、特定のパターンは孤立画素のパターンである。

図２は、孤立画素のパターンを例示している。
図２に示すように、パターンＡ及びＢは黒画素と白画素からなる３×３画素のパターンであり、黒画素が白画素に隣接して孤立しているパターンである。黒画素は２階調のうち最大階調の画素をいい、白画素は最小階調の画素をいう。
このような孤立画素のパターンＡ及びＢを特定パターンとして検出する場合、パターン検出部１は、画像Ｉを３×３画素単位でパターンＡ及びＢと照合する。パターンＡ及びＢのいずれかと一致する３×３画素に対し、パターン検出部１は、孤立画素のパターンが検出された領域であることを示す信号を出力する。

画像変換部２は、入力された画像Ｉのパターンを、特定のパターンとは異なるパターンに変換する。
変換後のパターンが特定のパターンとは異なるパターンであれば、特定のパターンの再現性が低い出力特性の出力装置により出力される画像の再現性の低下を防ぐことができる。画像の再現性をより高めるためには、変換後のパターンは出力装置の出力特性であっても十分に再現できるパターンであることが好ましい。
例えば、孤立画素の再現性が低い出力特性であれば、画像変換部２は、孤立画素のパターンを黒画素が集合した網点からなるスクリーンパターンに変換することが好ましい。このようなスクリーンパターンはＡＭスクリーンパターンと呼ばれ、孤立画素が少ないことから、孤立画素の再現性が低い出力特性であっても十分に再現することができる。

画像変換部２は、パターンの変換のため、図１に示すように入力された画像Ｉの各画素の中間調レベルを算出する中間調算出部２１と、当該中間調レベルを閾値と比較した結果に応じて画像Ｉと同じ階調数の階調値に変換する再変換部２２と、を備えている。

中間調算出部２１は、各画素を中心とするＭ×Ｎ画素（Ｍ及びＮは３以上の自然数）の階調値により、各画素の中間調レベルを算出する。
画像Ｉは２階調の画像であるので、中間調算出部２１は、注目画素を中心とするＭ×Ｎ画素のうちの黒画素の数を、注目画素のＭ×Ｎレベル中の中間調レベルとして算出することができる。黒画素に代えて白画素の数を中間調レベルとすることもできる。
なお、Ｍ×Ｎ画素は、パターン検出部１により検出する特定のパターンのｍ×ｎ画素のサイズと同じであると、画像の入出力のタイミングの設定、備えるラインバッファの数等のハードウェアの設計が容易となり、好ましい。

再変換部２２は、中間調算出部２１により算出された各画素の中間調レベルを、閾値と比較した結果に応じて、元の画像Ｉと同じ階調数の階調値に変換する。
各画素に対して一律の閾値を用いることもできるが、組織的ディザ法の閾値テーブルを用いると、画像Ｉのパターンをスクリーンパターンに変換することができる。閾値テーブルは、Ｌ×Ｋ画素（Ｌ及びＫは自然数）の画素ごとに閾値が定められている。再変換部２２は、Ｌ×Ｋ画素単位で画像Ｉを閾値テーブルと照合し、各画素の中間調レベルを閾値テーブル中の各閾値と比較して、元の画像Ｉと同じ階調数である２階調の階調値に変換する。スクリーンパターンは、元の画像Ｉの階調数よりも擬似的に多い階調数Ｌ×Ｋで中間調を再現することができるため、元の画像Ｉの階調の再現性が向上する。また、閾値テーブル中の閾値を調整することにより、ＡＭスクリーンパターンへも容易に変換でき、スクリーン線の線数、角度等も調整できるため、画質の調整が容易である。

図３は、３×３画素の閾値テーブルを例示している。
図３に示すように、閾値テーブルＴは、画像のパターンを黒画素が集合した網点からなるＡＭスクリーンパターンに変換するため、３×３画素のそれぞれに、中心から渦巻き状に大きくなるように０〜８の閾値が設定されている。
再変換部２２は、３×３画素単位で各画素の中間調レベルを閾値テーブルＴ中の３×３画素の各閾値と比較し、中間調レベルが閾値以上であれば最大階調の階調値に変換し、中間調レベルが閾値未満であれば最小階調の階調値に変換する。

例えば、図２に示す２値のパターンＡであれば、３×３画素のうちの黒画素の数は４であるので、中心画素の中間調レベルは９レベル中の４レベルである。この中間調レベルを元のパターンＡと同じ２値すなわち階調数が２の階調値に変換するため、パターンＡを図３に示す３×３画素の閾値テーブルＴと照合する場合、パターンＡの中心画素に対応する閾値テーブルＴの閾値は０である。中心画素の中間調レベル４は閾値０以上であるので、中間調レベルは２階調のうち最大階調の階調値に変換される。閾値テーブルＴを用いて変換される各画素の階調値は２階調であるが、閾値テーブルＴを用いることにより擬似的に９階調の中間調を再現することができる。

なお、閾値テーブルのＬ×Ｋ画素のそれぞれに段階的に異なる複数の閾値を設定することにより、多階調の階調値に変換することもできる。
また、孤立画素の再発を防止するためには、閾値テーブルのＬ×Ｋ画素のサイズは、パターン検出部１により検出するパターンのｍ×ｎ画素のサイズよりも大きいことが好ましい。閾値テーブルのサイズが大きいと、擬似的に表現できる中間調の階調数を増やすこともできる。

画像保持部３は、入力された画像Ｉを保持して出力切換部４への当該画像Ｉの出力を遅延させる。画像保持部３は、画像変換部２によりパターンが変換された画像が出力切換部４に出力されるタイミングに合わせて、出力切換部４へ画像Ｉを出力する。
画像保持部３としては、例えばＦＩＦＯ（Fast-In-Fast-Out）メモリー等を用いることができる。

出力切換部４は、パターン検出部１から入力される信号により画像Ｉ中の特定のパターンが検出された領域を特定する。出力切換部４は、パターン検出部１により特定のパターンが検出された領域では、画像変換部２によりパターンが変換された画像を選択して出力し、特定のパターンが検出されなかった領域では、画像保持部３が保持する画像Ｉを選択して出力する。これにより、特定のパターンの領域のみ異なるパターンに変換された画像Ｉ^＊が、出力切換部４から出力される。

出力切換部４は、特定のパターンが検出された領域であっても、文字の領域である場合は、パターン変換されないように、画像保持部３が保持する元の画像Ｉを選択して出力することもできる。これにより、パターン変換によって文字のエッジががたつく、ぼける等の画質の劣化を防いで、元の鮮鋭性の高い文字の画像の再現性を高めることができる。

文字の領域をパターン変換の対象から除外する場合、画像Ｉ中の文字のパターンを検出する文字検出部を設け、当該文字検出部により文字の領域か否かを示す信号を出力切換部４に出力する。出力切換部４は、文字検出部からの信号に応じて画像中の文字の領域を特定し、特定のパターンの領域であっても文字の領域であれば、画像Ｉを選択する。または、画素ごとに画像の属性を文字（Text）、図形（Graphics）又は写真（Image）のいずれかの属性に分類して表す属性情報が生成され、画像に付加（タグ）されていることもあるので、この属性情報を出力切換部４に入力するようにしてもよい。出力切換部４は、属性情報が文字の属性を表す領域を文字の領域として特定し、画像Ｉを選択することができる。

図４は、孤立画素のパターンを画像処理せずに出力した場合の出力例を示している。
図４に示すように、ＪＥＰＧ形式のカラー画像ｇ１は、３色のカラースケールから１色のグレースケールに変換された後、２５６階調から２階調へ変換され、モノクロ画像ｇ２として生成される。
図４において、モノクロ画像ｇ３は、モノクロ画像ｇ２の一部を拡大して表した画像である。ＪＥＰＧ形式に変換する際、８×８画素のブロック単位でＤＣＴ変換が実施されたことによって、モノクロ画像ｇ３は孤立画素のパターンを有している。感光体にトナーを付着させるための感光体への露光光源の応答性が二値的な出力特性を有する電子写真方式の出力装置において、モノクロ画像ｇ３を出力すると、孤立画素の再現性が低いモノクロ画像ｇ４が得られる。モノクロ画像ｇ４は、孤立画素の再現性が低いため、低階調の再現ができず、元のカラー画像ｇ１に比べて階調性が低い。

一方、画像処理装置１０により、モノクロ画像ｇ３中の孤立画素のパターンをＡＭスクリーンパターンに変換することにより、図５に示すようにモノクロ画像ｇ５が得られる。モノクロ画像ｇ５は、低階調の画像部分でも孤立画素が少なく、連続してドットを出力できるため、感光体にトナーを付着させるための感光体への露光光源の応答性が二値的な出力特性を有する電子写真方式の出力装置においても、低階調の再現が可能となり、元のカラー画像ｇ１と同様の階調を再現することができる。

その他、画像の出力装置の細線の再現性が低く、フォントサイズが小さい文字がかすれる現象が生じる場合に、文字の再現性が高いパターンに変換することにより、文字の再現性を高めることができる。例えば３〜５ポイント程度のフォントサイズが小さい文字のパターンを特定のパターンとして検出し、当該パターンをスクリーン線数が多いスクリーンパターンに変換して出力することにより、文字のエッジの再現性が高く、鮮鋭性が高い画像を提供することができる。

以上のように、本実施の形態の画像処理装置１０は、画像Ｉ中の特定のパターンを検出するパターン検出部１と、画像Ｉを保持する画像保持部３と、画像Ｉのパターンを特定のパターンとは異なるパターンに変換する画像変換部２と、パターン検出部により特定のパターンが検出された領域では、画像変換部２によりパターンが変換された画像を出力し、特定のパターンが検出されなかった領域では画像保持部３が保持する画像Ｉを出力する出力切換部４と、を備える。

これにより、画像Ｉ中の特定のパターンを異なるパターンに変換し、特定パターン以外の画像部分は元の画像Ｉのままの画像Ｉ^＊を出力することができる。特定パターンの再現性が低い出力特性の出力装置により画像Ｉ^＊を出力する場合に、特定パターンの出力を回避することができ、画像の再現性の低下を防ぐことができる。

特に、特定のパターンが孤立画素のパターンである場合には、上述したようにＡＭスクリーンパターンに変換することにより、孤立画素の再現性が低い出力装置であっても元の画像Ｉ^＊と同様の階調を再現することができる。

上記実施の形態は本発明の好適な一例であり、これに限定されない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記画像処理装置１０の処理内容をソフトウェアにより実現することもできる。以下、プリントコントローラーにおいて画像処理装置１０と同じ画像処理をソフトウェアにより実施する例を説明するが、出力装置や画像処理を行うコンピューター端末等においても同様にしてソフトウェアによる画像処理を実施することができる。

図６に示すように、プリントコントローラー３０は、制御部３１、記憶部３２、画像生成部３３、通信部３４等を備えて構成されている。制御部３１はＳｏＣ（System on a Chip）又はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、記憶部３２に記憶された画像処理プログラムを読み出して実行することにより、上記画像処理装置１０と同様の画像処理を実施することができる。

図７は、制御部３１が画像処理を実行する際の処理手順を示している。
プリントコントローラー３０は、通信部３４によりページ記述言語で記述されたデータをネットワーク上のユーザー端末から受信すると、画像生成部３３によりラスタライズ処理を実施し、ビットマップ形式の画像Ｉを生成する。ビットマップ形式の画像Ｉが生成されると、画像Ｉは制御部３１に転送される。図７に示すように、制御部３１は入力された画像Ｉをファイルａとして記憶部３２に保存する（ステップＳ１）。

一方、制御部３１は、入力された画像Ｉ中の特定のパターンを検出し、画素ごとに特定のパターンが検出されたか否かを示す信号からなるファイルｂを生成して記憶部３２に保存する（ステップＳ２）。
また、制御部３１は、入力された画像Ｉのパターンを特定のパターンとは異なるパターンに変換し、変換後の画像をファイルｃとして記憶部３２に保存する（ステップＳ３）。
特定のパターンの検出及びパターンの変換は、上述したパターン検出部１及び画像変換部２と同様にして実施することができるので、詳細な説明を省略する。

次に、制御部３１はファイルａ〜ｃを記憶部３２から読み出し、ファイルｂにより特定のパターンが検出された領域と検出されなかった領域を特定する。そして、制御部３１は、特定のパターンが検出された領域の画像をファイルｃから抽出し、特定のパターンが検出されなかった領域の画像をファイルａから抽出して合成し、画像Ｉ^＊を生成する（ステップＳ４）。

上記画像処理用のプログラムのコンピューター読み取り可能な媒体としては、ＲＯＭ、フラッシュメモリー等の不揮発性メモリー、ＣＤ-ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、上記プログラムのデータを、通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も適用できる。

１０ 画像処理装置
１ パターン検出部
２ 画像変換部
２１ 中間調算出部
２２ 再変換部
３ 画像保持部
４ 出力切換部
３０ プリントコロンローラー
３１ 制御部
３２ 記憶部

Claims (8)

1. 画像中の特定のパターンを検出するパターン検出部と、
   前記画像を保持する画像保持部と、
   前記画像のパターンを前記特定のパターンとは異なるパターンに変換する画像変換部と、
   前記パターン検出部により前記特定のパターンが検出された領域では、前記画像変換部によりパターンが変換された画像を出力し、前記特定のパターンが検出されなかった領域では前記画像保持部が保持する前記画像を出力する出力切換部と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記パターン検出部は、前記特定のパターンとして、孤立画素のパターンを検出し、
   前記画像変換部は、前記画像のパターンを、ＡＭスクリーンパターンに変換することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記画像変換部は、
   前記画像の各画素の中間調レベルを、各画素を中心とするＭ×Ｎ画素の階調値により算出する中間調算出部と、
   前記中間調算出部により算出された中間調レベルを、閾値と比較した結果に応じて、前記画像と同じ階調数の階調値に変換する再変換部と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記Ｍ×Ｎ画素は、前記特定パターンと同じサイズであることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記画像保持部は、前記出力切換部への前記画像の出力を遅延させ、前記画像変換部によりパターンが変換された画像が前記出力切換部に出力されるタイミングに合わせて、前記出力切換部へ前記画像を出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
6. 前記出力切換部は、前記特定のパターンが検出された領域が文字の領域である場合、前記画像保持部が保持する画像を出力することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像処理装置。
7. 画像を画像保持部に保持する保持ステップと、
   前記画像中の特定のパターンを検出する検出ステップと、
   前記画像のパターンを前記特定のパターンとは異なるパターンに変換する変換ステップと、
   前記検出ステップにおいて前記特定のパターンが検出された領域では、前記変換ステップにおいてパターンが変換された画像を出力し、前記特定のパターンが検出されなかった領域では前記画像保持部が保持する前記画像を出力する出力ステップと、
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
8. コンピューターに、
   画像を画像保持部に保持する保持ステップと、
   前記画像中の特定のパターンを検出する検出ステップと、
   前記画像のパターンを前記特定のパターンとは異なるパターンに変換する変換ステップと、
   前記検出ステップにおいて前記特定のパターンが検出された領域では、前記変換ステップにおいてパターンが変換された画像を出力し、前記特定のパターンが検出されなかった領域では前記画像保持部が保持する前記画像を出力する出力ステップと、
   を実行させるためのプログラム。