JP2017098882A - 画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】うすい文字や線などの忠実な再現と白紙部の凹凸や繊維による画質劣化の抑制の両立を実現する。【解決手段】画像処理装置１は、原稿の表面の画像を読み取る画像読取部２１と、画像が形成されている画像領域以外の白紙領域であるか否かを走査線毎に判定する白紙領域判定部と、白紙領域と判定された走査線の輝度値ヒストグラムを生成し、輝度値ヒストグラムのばらつきを算出するばらつき算出部と、算出されたばらつきに基づいて原稿の凹凸に起因する階調変化の程度を表す凹凸レベルを決定し、決定された凹凸レベルに基づいて画像処理の内容を決定する画像解析部２２と、読み取られた画像を表す画像データに対して決定された内容の画像処理を行う画像処理部２３とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラムに関し、特に、黒点を抑制する画像処理に関する。

ファクシミリ装置やファクシミリの機能を有する画像形成装置は、スキャン対象となる原稿の地肌その他のわずかな凹凸や繊維由来の黒点を送信画像の白紙部分に印字することがある。このような黒点が現れないようにするためには、たとえば白紙の地肌の飛ばし量の増大や強調フィルターの抑制といった方法が提案されている。ところが、このような方法は、低階調の画像や鉛筆によるうすい文字の再現を悪化させてしまう。このような問題に対して、特許文献１は、予め設定された幅と長さの画像のエッジ部分のみ選択的にエッジ強調する方法を提案している。これにより、文字や線などを強調する一方、白紙部の凹凸や繊維の強調を抑制して黒点の発生をし難くしている。

特開平５−１０３１９９号公報

しかし、上述の技術は、白紙部の凹凸や繊維の強調を抑制することができるが、平滑化処理等による白紙部の凹凸や繊維に起因する画質の劣化を抑制することはできなかった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、うすい文字や線などの忠実な再現と白紙部の凹凸や繊維による画質劣化の抑制の両立を実現する技術を提供することを目的とする。

本発明の画像処理装置は、原稿の表面の画像を読み取る画像読取部と、前記画像が形成されている画像領域以外の白紙領域であるか否かを走査線毎に判定する白紙領域判定部と、前記白紙領域と判定された走査線の輝度値ヒストグラムを生成し、前記輝度値ヒストグラムのばらつきを算出するばらつき算出部と、前記算出されたばらつきに基づいて前記原稿の凹凸に起因する階調変化の程度を表す凹凸レベルを決定し、前記決定された凹凸レベルに基づいて前記画像処理の内容を決定する画像解析部と、前記読み取られた画像を表す画像データに対して前記決定された内容の画像処理を行う画像処理部とを備える。

本発明の画像形成方法は、原稿の表面の画像を読み取る画像読取工程と、前記画像が形成されている画像領域以外の白紙領域であるか否かを走査線毎に判定する白紙領域判定部と、前記白紙領域と判定された走査線の輝度値ヒストグラムを生成し、前記輝度値ヒストグラムのばらつきを算出するばらつき算出部と、前記算出されたばらつきに基づいて前記原稿の凹凸に起因する階調変化の程度を表す凹凸レベルを決定し、前記決定された凹凸レベルに基づいて前記画像処理の内容を決定する画像解析工程と、前記読み取られた画像を表す画像データに対して前記決定された内容の画像処理を行う画像処理工程とを備える。

本発明の制御プログラムは、画像処理装置を制御するための画像処理プログラムである。前記画像処理プログラムは、原稿の表面の画像を読み取る画像読取部と、前記画像が形成されている画像領域以外の白紙領域であるか否かを走査線毎に判定する白紙領域判定部と、前記白紙領域と判定された走査線の輝度値ヒストグラムを生成し、前記輝度値ヒストグラムのばらつきを算出するばらつき算出部と、前記算出されたばらつきに基づいて前記原稿の凹凸に起因する階調変化の程度を表す凹凸レベルを決定し、前記決定された凹凸レベルに基づいて前記画像処理の内容を決定する画像解析部と、前記読み取られた画像を表す画像データに対して前記決定された内容の画像処理を行う画像処理部として前記画像処理装置を機能させる。

本発明によれば、うすい文字や線などの忠実な再現と白紙部の凹凸や繊維による画質劣化の抑制の両立を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を示すブロックダイアグラムである。 一実施形態に係る画像形成装置１における画像処理手順を示すフローチャートである。 一実施形態に係る白紙原稿の凹凸や繊維とヒストグラムの関係を示す説明図である。 一実施形態に係る原稿画像とヒストグラムの関係を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を示すブロックダイアグラムである。画像形成装置１は、制御部１０と、画像形成部２０と、操作表示部３０と、ファックス送受信部４０と、記憶部５０とを備えている。画像形成部２０は、原稿の表面から画像を読み取って画像データを生成する画像読取部２１と、読み取った画像を解析して画像処理の内容を決定する画像解析部２２と、ファックス送信や印刷用紙への画像形成のための画像処理を行う画像処理部２３とを備えている。画像処理部２３は、フィルター処理、ガンマ補正、２値化処理といった種々の画像処理を行う。

制御部１０は、ＲＡＭやＲＯＭ等の主記憶手段、及びＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の制御手段を備えている。また、制御部１０は、各種Ｉ／Ｏ、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）、バス、その他ハードウェア等のインターフェイスに関連するコントローラ機能を備え、画像形成装置１全体を制御する。

記憶部５０は、非一時的な記録媒体であるハードディスクドライブやフラッシュメモリー等からなる記憶装置で、制御部１０が実行する処理の制御プログラムやデータを記憶する。

図２は、一実施形態に係る画像形成装置１における画像処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０では、ユーザーは、画像読取部２１を使用して原稿上の画像を読み取って画像データを生成する。画像データは、ＲＧＢの各階調値を有するカラー画像データである。

ステップＳ２０では、画像解析部２２は、本実施形態では、画像データＩＤの走査線毎に輝度値ヒストグラムを生成する。輝度値は、所定の計算式（輝度値≒０．３Ｒ＋０．６Ｇ＋０．１Ｂ）を使用してＲＧＢの各階調値から算出することができる。輝度値ヒストグラムは、単にヒストグラムとも呼ばれる。

ステップＳ３０では、画像解析部２２は、白紙領域の輝度値ヒストグラムを積算する。輝度値ヒストグラムの積算は、全領域の輝度値ヒストグラムのうちの白紙領域と判定された複数の走査線の輝度値ヒストグラムを加算することによって行われる。白紙領域との判定は、白紙領域判定部として機能する画像解析部２２によって行われる。

白紙領域との判定は、たとえば低濃度分布（低輝度分布）の領域が走査線の内部に存在しないことによって判定できる。全領域には、画像領域と白紙領域とが含まれる。画像領域は、走査線の少なくとも一部に画像が形成されている走査線で形成される領域を意味する。白紙領域は、走査線の全体に画像が形成されていない走査線で形成される領域（画像領域以外の領域）を意味する。

走査線には、図示しない紙送りの方向の副走査線又は紙送りの方向と垂直な方向の主走査線があり、いずれかの走査線が選択される。主走査線と副走査線の選択は、走査線上の全ての画素の輝度が予め設定された閾値以上であることによって判定される。具体的には、白紙領域が多い方向が選択され、たとえばテキスト画像の場合には、テキストの並ぶ方向の走査線が選択されることになる。たとえば横書きのテキストの場合には、テキスト間の隙間として画像が形成されていない白紙領域が形成されるからである。

ステップＳ４０では、画像解析部２２は、白紙領域において積算された輝度値ヒストグラムの標準偏差を算出する。輝度値ヒストグラムの標準偏差は、白紙領域の輝度値のばらつきを表す量であり、分散でもよい。標準偏差の算出は、ばらつき算出部として機能する画像解析部２２によって行われる。

図３は、一実施形態に係る白紙原稿の凹凸や繊維とヒストグラムの関係を示す説明図である。図３（ａ）は、比較的に凹凸や繊維由来の黒点が多い白紙原稿とその輝度値ヒストグラムＰ１を示している。図３（ｂ）は、比較的に凹凸や繊維由来の黒点が少ない（すなわち平滑性の高い）白紙原稿とその輝度値ヒストグラムＰ２を示している。

白紙原稿の凹凸は、陰影を生じさせるので輝度値がわずかに低下した部分を生じさせ、繊維も黒点の原因となることがある。凹凸等が多い白紙原稿の輝度値ヒストグラムＰ１は、陰影によって輝度値分布が低輝度の方向に少し広がって標準偏差が大きくなっている。一方、凹凸等が少ない白紙原稿の輝度値ヒストグラムＰ２は、陰影によって輝度値分布が高輝度の部分に集中して標準偏差が小さくなっている。

ステップＳ５０では、画像解析部２２は、輝度値ヒストグラムの標準偏差に基づいて凹凸レベルを算出する。凹凸レベルは、たとえば原稿の凹凸等に起因する輝度変化の程度を表す数値として算出することができる。この数値は、たとえば地肌飛ばし量の閾値として使用することができる。地肌飛ばしとは、予め設定された閾値としての輝度値を超えた画素を全て白画素とする画像処理である。

ステップＳ６０では、画像解析部２２は、白紙領域を含む画像全体の輝度値ヒストグラムＧ１〜Ｇ３を生成して低濃度領域が存在するか否かを決定する。低濃度領域は、たとえば明るめの写真やイラスト、鉛筆等での手書き文字によって形成される領域である。

図４は、一実施形態に係る原稿画像とヒストグラムの関係を示す説明図である。図４（ａ）は、一例としてテキストを表示するテキスト画像の輝度値ヒストグラムＧ１を示している。輝度値ヒストグラムＧ１には、比較的に凹凸等が多い白紙原稿の輝度値ヒストグラムＰ１も含まれている。図４（ｂ）は、一例としてテキストと写真とを表示する画像の輝度値ヒストグラムＧ２を示している。輝度値ヒストグラムＧ２には、比較的に凹凸等が少ない白紙原稿の輝度値ヒストグラムＰ２も含まれている。図４（ｃ）は、一例としてテキストと写真とを表示する画像の輝度値ヒストグラムＧ３を示している。輝度値ヒストグラムＧ３には、比較的に凹凸等が多い白紙原稿の輝度値ヒストグラムＰ１も含まれている。

画像解析部２２は、低濃度領域が存在しない場合には処理をステップＳ６５に進める。低濃度領域が存在しない場合には、テキストを表示するテキスト画像の輝度値ヒストグラムＧ１（図４（ａ）参照）が該当する。本テキスト画像は、テキストが示される黒領域と白紙原稿の地肌領域とで構成されているので、輝度値ヒストグラムＧ１の低輝度と高輝度の画素の頻度が極度に高くなっている。

画像解析部２２は、ステップＳ６０において、低濃度領域が存在しない場合には処理をステップＳ６５に進める。ステップＳ７０では、画像解析部２２は、黒点の抑制を優先する画像処理を設定する。具体的には、画像解析部２２は、閾値ＴＨ１を使用する２値化処理を設定する。閾値ＴＨ１を使用する２値化処理によれば、テキストを表示する画像のみを黒色とし、他の領域を白色とするので読みやすいテキスト表示を可能とする。なお、２値化処理は、原稿の凹凸等に起因する輝度変化を排除することができるので、２値化処理後の画像処理には、強調フィルターを使用したエッジ強調処理も含めることができる。

画像解析部２２は、ステップＳ６０において、低濃度領域が存在する場合には処理をステップＳ７０に進める。ステップＳ７０では、画像解析部２２は、低濃度領域と原稿の凹凸等に起因する輝度変化領域とが重なっているか否か、すなわち、低濃度領域が原稿の凹凸等に起因する輝度変化と区別可能か否かを決定する。画像解析部２２は、低濃度領域と原稿の凹凸等に起因する輝度変化領域とが重なっていない場合には、処理をステップＳ７５に進める。低濃度領域が存在し、低濃度領域と原稿の凹凸等に起因する輝度変化領域とが重なっていない場合には、たとえばテキストと写真とを表示する画像の輝度値ヒストグラムＧ２（図４（ｂ）参照）が該当する。

ステップＳ７５では、画像解析部２２は、低濃度画像の再現を優先する画像処理を設定する。具体的には、画像解析部２２は、閾値ＴＨ２を使用する地肌飛ばしを実行する。この地肌飛ばしは、閾値ＴＨ２よりも輝度の高い画素をすべて白色とする画像処理である。これにより、原稿の凹凸等に起因する輝度変化に起因する画質劣化を抑制して、低濃度画像を忠実に再現することができる。なお、地肌飛ばしは、原稿の凹凸等に起因する輝度変化を排除することができるので、地肌飛ばし後の画像処理にも、強調フィルターを使用したエッジ強調処理を含めることができる。

一方、ステップＳ６０において、画像解析部２２は、低濃度領域と原稿の凹凸等に起因する輝度変化領域とが重なっている場合には、処理をステップＳ８０に進める。低濃度領域が存在し、低濃度領域と原稿の凹凸等に起因する輝度変化領域とが重なっている場合には、たとえばテキストと写真とを表示する画像の輝度値ヒストグラムＧ３（図４（ｃ）参照）が該当する。輝度値ヒストグラムＧ３は、比較的に凹凸等が多い白紙原稿の輝度値ヒストグラムＰ１と領域Ｄで画像の分布が重なっている（重複がある）。

ステップＳ８０では、画像解析部２２は、相互に相違する複数の画像処理で処理が行われた結果をプレビュー画面として操作表示部３０のディスプレイ３１に表示する。複数の画像処理は、２値化の閾値や強調フィルターの強度だけでなく、たとえば平滑化フィルターの種類やサイズ、数値といったパラメータを変化させてもよい。さらに、画像解析部２２は、輝度値ヒストグラムのばらつきに基づいて各パラメータの中心値を決定し、その近傍でパラメータを変化させてもよい。

ステップＳ８５では、ユーザーは、プレビュー画面を確認して以下のような判断に基づいて選択することができる。操作表示部３０は、ユーザーの選択を受け付けて画像処理部２３による画像処理の内容を決定する。

（１）ケース１
「黒点が消されているが、手書きの鉛筆書きも消されている画像」と「黒点が生じているが、手書きの鉛筆書きが再現されている画像」では、鉛筆書きの再現を優先して後者を選択する。
（２）ケース２
「黒点が消され、手書きの鉛筆書きの消しゴム跡も消されている画像」と「黒点が生じ、手書きの鉛筆書きの消しゴム跡も再現されている画像」では、前者を選択する。
（３）ケース３
「黒点が消されているが、小さな写真部分の高輝度部分が軽度の白飛びを起こしている。」と「黒点が生じているが、写真部分が忠実に再現されている画像」では、黒点の程度や白飛びの程度や写真の重要性や見栄えといった観点からユーザーの意図するものが選択される。
ユーザーは、操作表示部３０の操作ボタン３２によって意図する画像を選択する。

ステップＳ９０では、画像処理部２３は、画像解析部２２によって決定あるいはユーザーによって選択された内容で画像データの画像処理を実行する。このようにして画像処理がなされた画像データは、ファックス送受信部４０を介して送信される。

このように、一実施形態に係る画像形成装置１は、低濃度領域と原稿の凹凸等に起因する輝度変化領域とが区別可能な場合には、画像解析部２２によって原稿の凹凸等に起因する輝度変化に起因する黒点等の画質劣化を抑制しつつ低濃度領域を忠実に再現することができる。画像解析部２２は、さらに低濃度領域と原稿の凹凸等に起因する輝度変化領域とを区別できない場合には、原稿の凹凸等に起因する輝度変化に起因する黒点等の画質劣化を抑制と、低濃度領域の忠実な再現のいずれかを優先した複数の画像処理の結果をプレビュー画面でユーザーに示し、ユーザーの選択を許容することでその意図に沿った画像処理を実現している。

これにより、一実施形態に係る画像形成装置１によれば、原稿の凹凸等に起因する輝度変化の程度に応じて適切な画像処理を行うことができるので、以下のような従来技術では達成することができない顕著な効果を奏する。

第１の効果は、以下の問題を解決する。すなわち、特許文献１は、予め設定された幅と長さの画像のエッジ部分のみ選択的にエッジ強調することによって、文字や線などを強調する一方、白紙部の凹凸や繊維の強調を抑制して黒点の発生をし難くしている。しかしながら、平滑化処理も実行されないので、白紙部の凹凸や繊維による画質劣化を積極的に抑制することもできない。これに対して、本発明は、白紙部の凹凸レベルに応じた平滑化処理等によって積極的に抑制することができる。

第２の効果は、以下の問題を解決する。すなわち、予め設定された用紙の凹凸レベルに応じて画像処理の内容を設定すると以下の問題が生ずる。換言すると、予め設定された用紙の凹凸レベルよりも大きな凹凸レベルの画像読み取りでは、凹凸等に起因する黒点が発生してしまう一方、予め設定された用紙の凹凸レベルよりも小さな凹凸レベルの画像読み取りでは、低濃度の画像や薄い文字が忠実に再現できなくなる。これに対して、本発明は、白紙部のあらゆる凹凸レベルに応じた画像処理の内容を設定することができる。

本発明は、上記実施形態だけでなく、以下のような変形例でも実施することができる。

変形例１：上記実施形態では、凹凸レベルは、地肌飛ばし量（地肌飛ばしの閾値）として定義されているが、これに限られず標準偏差や分散といったばらつきを表す量をそのまま使用してもよい。

変形例２：上記実施形態は、「原稿の凹凸等に起因する輝度変化に起因する黒点等の画質劣化の抑制」と「低濃度領域の忠実な再現」という観点から２値化処理や地肌飛ばしといった画像処理、エッジ強調処理及び平滑化フィルターが画像処理の内容の例として挙げられているが、これに限られずガンマ補正といった他の処理方法を採用してもよい。

変形例３：上記実施形態は、輝度値に着目して輝度値ヒストグラムで原稿の凹凸等に起因する輝度変化に起因する黒点等の画質劣化を抑制しているが、輝度値に限られず、ＲＧＢの階調変化を使用して解析しても良い。ただし、輝度値に着目すれば人間の視覚感度に基づいた基準によって黒点を抑制することができるという利点がある。なお、階調変化の語には、輝度変化も含まれる。

変形例４：上記実施形態では、画像形成装置に本発明が適用されているが、画像形成装置に限られず、画像を取得して処理するだけの画像処理装置にも広く適用可能である。

１ 画像形成装置
１０ 制御部
２０ 画像形成部
２１ 画像読取部
２２ 画像解析部
２３ 画像処理部
３０ 操作表示部
３１ ディスプレイ
３２ 操作ボタン
４０ ファックス送受信部
５０ 記憶部

Claims (7)

1. 画像処理装置であって、
   原稿の表面の画像を読み取る画像読取部と、
   前記画像が形成されている画像領域以外の白紙領域であるか否かを走査線毎に判定する白紙領域判定部と、前記白紙領域と判定された走査線の輝度値ヒストグラムを生成し、前記輝度値ヒストグラムのばらつきを算出するばらつき算出部と、前記算出されたばらつきに基づいて前記原稿の凹凸に起因する階調変化の程度を表す凹凸レベルを決定し、前記決定された凹凸レベルに基づいて前記画像処理の内容を決定する画像解析部と、
   前記読み取られた画像を表す画像データに対して前記決定された内容の画像処理を行う画像処理部と、
   を備える画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置であって、
   前記画像処理部は、第１の画像処理と、前記第１の画像処理よりも前記原稿の凹凸に起因する画質劣化を抑制する内容の第２の画像処理とを含む複数の画像処理のいずれかを実行し、
   前記画像解析部は、前記凹凸レベルが高くなると、前記第１の画像処理から前記第２の画像処理に切り替える画像処理装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像処理装置であって、さらに、
   操作表示部を備え、
   前記画像解析部は、前記白紙領域の階調値と前記画像領域の階調値の少なくとも一部に重複がある場合には、前記原稿の凹凸に起因する画質劣化の抑制の程度が相互に相違する内容の複数の画像処理を行い、前記複数の画像処理によって処理された各画像を前記操作表示部に表示させ、
   前記操作表示部は、前記複数の画像処理のいずれかの選択を受け付け、
   前記画像解析部は、前記選択された画像処理を前記決定された内容の画像処理とする画像処理装置。
4. ファクシミリ装置であって、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
   前記決定された内容の画像処理が行われた画像データに基づいて前記画像を送信するファクシミリ装置。
5. 画像形成装置であって、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
   前記決定された内容の画像処理が行われた画像データに基づいて画像を形成する画像形成装置。
6. 画像処理方法であって、
   原稿の表面の画像を読み取る画像読取工程と、
   前記画像が形成されている画像領域以外の白紙領域であるか否かを走査線毎に判定する白紙領域判定部と、前記白紙領域と判定された走査線の輝度値ヒストグラムを生成し、前記輝度値ヒストグラムのばらつきを算出するばらつき算出部と、前記算出されたばらつきに基づいて前記原稿の凹凸に起因する階調変化の程度を表す凹凸レベルを決定し、前記決定された凹凸レベルに基づいて前記画像処理の内容を決定する画像解析工程と、
   前記読み取られた画像を表す画像データに対して前記決定された内容の画像処理を行う画像処理工程と、
   を備える画像処理方法。
7. 画像処理装置を制御するための画像処理プログラムであって、
   前記画像処理プログラムは、
   原稿の表面の画像を読み取る画像読取部、
   前記画像が形成されている画像領域以外の白紙領域であるか否かを走査線毎に判定する白紙領域判定部と、前記白紙領域と判定された走査線の輝度値ヒストグラムを生成し、前記輝度値ヒストグラムのばらつきを算出するばらつき算出部と、前記算出されたばらつきに基づいて前記原稿の凹凸に起因する階調変化の程度を表す凹凸レベルを決定し、前記決定された凹凸レベルに基づいて前記画像処理の内容を決定する画像解析部、及び
   前記読み取られた画像を表す画像データに対して前記決定された内容の画像処理を行う画像処理部として前記画像処理装置を機能させる画像処理プログラム。