JP3359390B2

JP3359390B2 - 空間フィルタ装置

Info

Publication number: JP3359390B2
Application number: JP23955993A
Authority: JP
Inventors: 敏大内; 禎郎高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-09-27
Filing date: 1993-09-27
Publication date: 2002-12-24
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: EP0645737A1; US5825937A; EP0645737B1; DE69419682T2; DE69419682D1; JPH0795409A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理装置におい
て、画質の向上を図る空間フィルタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル複写機、ファクシミリなどの
画像処理装置で取り扱われる原稿は、文字原稿、写真原
稿、網点印刷原稿の３種類に大きく分類される。そし
て、これら原稿を画像処理装置によって再生処理する場
合、それぞれに要求される画質評価が異なるため像域分
離処理によって各領域に最適な処理が施される。

【０００３】かかる像域分離処理としては、従来から種
々の方法が提案されている。例えば、１９９２画像電子
学会年次大会予稿４０ｐｐ１８３−１８６の図１
（論文１）、あるいは本出願人の提案による「文字／絵
柄（網点、写真）混在画像の像域分離方式」電子情報通
信学会論文誌Ｖｏｌ．Ｊ７５−ＤＩ１Ｎｏ．１ｐ
ｐ３９−４７１９９２年１月（論文２）に記載された
像域分離方法がある。

【０００４】しかしながら、従来の像域分離処理を用い
た適応処理には、次のような欠点がある。すなわち、白
地上の文字は、像域分離によって文字処理が施される
が、網点のかかった文字（以下、網点上の文字）や色地
上の文字は、像域分離の難しさから文字と絵柄の混在処
理がなされたり、あるいはほとんどが絵柄処理（解像度
が低い）が施されるという問題があった。

【０００５】ただし、そのような場合の絵柄処理として
は上記した論文２に示すように、平滑化処理を想定して
いるが、もし解像度を考慮して平滑化後エッジ強調処理
を施しても、網点上の文字においてモアレと解像度を両
立させることは困難である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
像域分離処理により白地上の文字は高画質再生されるも
のとしたとき、像域分離処理で絵柄と判定された領域に
おける望ましいフィルタ処理とは、次の通りである。す
なわち、（１）網点のかかった文字や色地上の文字の画質向上（２）網点原稿のモアレの抑止（３）写真原稿におけるエッジ強調と階調性の両立である。

【０００７】しかしながら、従来の技術、文献では、網
点の掛った文字や色地上の文字の画質向上を図った例
は、ほとんど皆無である。

【０００８】なお、例えば、本出願人は先に、白地上の
文字、網点上、色地上文字の画質を向上させるととも
に、網点印刷原稿に発生するモアレを効果的に除去する
ディジタルカラー画像再生装置を提案したが（特願平４
−２８００３１号）、この装置においても像域分離手段
を備えていない場合を仮定していて、白地上の文字も対
象画像としている。このため、平滑化を行うフィルタを
適応的に制御する必要がある。

【０００９】また、従来の画質制御方式を上記した
（１）〜（３）の実現のために用いた場合、以下のよう
な問題がある。例えば、特開昭６１−１５７１６２号公
報に記載の技術は、エッジ検出に応じて文字領域に対し
てエッジ強調処理を施し、網点領域に対して平滑化処理
を施すものである。しかし、上記技術のエッジ検出で
は、網点上文字の近傍はエッジ量が大きいため、その部
分は平滑化が少なく、エッジ強調が強くかかる。言い替
えれば、文字近傍の網点に適当な強さの平滑化がかけら
れない。これによって、文字周囲がノイジーとなる。つ
まり、文字の周囲の網点ドットが弱い平滑化のために残
り、この結果、文字エッジにノッチとして付いてしま
う。

【００１０】本発明の目的は、網点上の文字や色地上の
文字、網点原稿、写真原稿において、それぞれを高画質
に再生するための空間フィルタ装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、原稿をディジタル的に読
み出し、画素情報に基づき文字領域とその他の領域を分
離する像域分離手段を有し、文字領域とその他の領域に
異なる処理を施す画像処理装置において、該その他の領
域に対し、反射率リニアの信号に平滑化を行う第１のフ
ィルタリング手段と、該平滑化後の信号に濃度変換を施
し、該濃度リニアの信号に注目画素のエッジ度に応じた
適応エッジ強調を行う第２のフィルタリング手段とを備
えたことを特徴としている。

【００１２】請求項２記載の発明では、前記第１のフィ
ルタリング手段は、網点成分を除去する特性を備えたこ
とを特徴としている。

【００１３】請求項３記載の発明では、前記第２のフィ
ルタリング手段は、注目画素のエッジ度を算出するフィ
ルタと注目画素のエッジ強調を行うフィルタを有し、該
各フィルタの空間周波数に対するレスポンスが異なり、
エッジ強調を行うフィルタはエッジ度を算出するフィル
タよりも高域でのレスポンスが高いことを特徴としてい
る。

【００１４】請求項４記載の発明では、前記注目画素の
エッジ度を算出するフィルタは、平滑化後の信号に対し
て、注目画素とその周辺画素の最大値レベルと最小値レ
ベルの差から算出することを特徴としている。

【００１５】請求項５記載の発明では、前記注目画素の
エッジ度を算出するフィルタは、注目画素とその周辺画
素に一次微分フィルタをかけて算出することを特徴とし
ている。

【００１６】

【作用】本実施例では、効果的なモアレの除去のため、
入力画像データとして反射率リニアのデータを用いる。
像域分離回路では、反射率リニアのデータから文字と、
非文字つまり網点上の文字、色地上の文字、絵柄を分離
する。エッジ強調回路では、白地上の文字を強調する。
平滑化回路では、入力画像データに平滑化を施し、１０
０線を超える網点を除去し、モアレの発生を防止する。
適応エッジ強調回路では、網点の文字や色地上の文字を
細く、鮮明に処理し、絵柄中のエッジを強調する。これ
により、網点上の文字、色地上の文字、網点原稿、写真
原稿がそれぞれ高画質に再生される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体
的に説明する。図１は、本発明の実施例の構成を示す。
１は、入力画像データから文字と非文字を分離する像域
分離回路、２は、白地上の文字を強調するエッジ強調回
路、３は、網点を除去し、モアレの発生を防止する平滑
化回路、４は、網点の文字や色地上の文字のコントラス
トをつけ、絵柄中のエッジを強調する適応エッジ強調回
路、５は、像域分離結果に応じて、最適にフィルタリン
グされた文字、非文字を選択する選択回路である。

【００１８】〈入力画像データ〉本実施例の入力画像データは、４００ｄｐｉ８ビット
（２５６階調）の反射率リニアのデータとする。また、
以下の説明のため画像データは、原稿の白が２５５に、
黒が０になると定義する。網点印刷原稿をＣＣＤを用い
たスキャナで読み込むと、原稿には存在しないサンプリ
ングによる折り返しノイズと網点周期の干渉によるモア
レが生じ、画質の劣化が著しく大きくなる。これを防ぐ
ために、一般的にはフィルタリングによる平滑化などが
有効であるが、これは、反射率リニアのデータに対して
フィルタを掛ける必要がある。

【００１９】これは次のような理由による。すなわち、
濃度リニアのデータに平滑化を行ってもハイライト部、
ダーク部などでは依然として周期的な濃度変化が残るた
め、モアレが除去できないばかりか、色が変わってしま
うという問題がある。これに対して、反射率リニアのデ
ータに平滑化を行うと、平滑後のデータがほぼ平坦（つ
まりモアレがない）になる。このことから、本実施例で
は、反射率リニアのデータが入力画像データとなる。

【００２０】〈像域分離回路〉本実施例では、説明のため前掲した論文２に記載の像域
分離回路を用いる。この回路の特徴としては、絵柄と分
離可能な文字は白地上の文字であり、網点上の文字や色
地（読み込んだ後の値が高レベルの領域）上の文字は絵
柄として判定される。本実施例で使用される像域分離回
路はこれに限定されるものではなく、基本的に画像中か
ら白地上の文字を分離するものであればよい。

【００２１】〈エッジ強調回路〉白地上の文字を強調する回路で、一例として図２のよう
なディジタルフィルタを用いる。また、ディジタルフィ
ルタの前に反射率リニアの信号を濃度リニアの信号に変
換するテーブル変換（図３）を行ってもよい。濃度リニ
アの信号では、白が０、黒が２５５になる。

【００２２】図４は、エッジ強調を濃度リニアの信号で
行う場合の実施例の構成である。この実施例では、エッ
ジ強調回路２と後述する適応エッジ強調回路４の前に、
それぞれテーブル変換回路６が設けられ、適応エッジ強
調も濃度リニアで行われる。この効果として、ダーク部
がよりコントラストが大きくなるように引き延ばされる
ため、文字が細く鮮明に再生できる。特に、後段に接続
される記録装置が電子写真のように元来ドットがつぶれ
て広がってしまうような特性であれば、この効果はさら
に大きい。この場合の信号の様子を図５に示す。

【００２３】このように本発明では、平滑化とエッジ強
調を施す際に、信号の属性を積極的に変えることができ
る。つまり、平滑化に効果的な反射率リニアの信号を、
エッジ強調に効果的な濃度リニアの信号に容易に変換す
ることができる。このような信号の属性変換は、例えば
前掲した公報の画像処理装置では実現が困難である。

【００２４】〈平滑化回路〉平滑化回路３は、スキャナから読み込んだ画像に平滑化
を施す。この平滑化フィルタは、カットオフ周波数１０
０線付近で、１００線（３.９ lps／mm）を超える網点
の周波数をほぼ除去し、それ以下の周波数はほほ完全に
残すような特性を有するフィルタである。これにより、
網点原稿のモアレ発生を防ぎ、さらに写真原稿のノイズ
低減が可能となる。図６は、平滑化フィルタの周波数特
性を示す。

【００２５】〈適応エッジ強調回路〉適応エッジ強調回路４では、網点上の文字や色地上の文
字のコントラストをつけ、さらに絵柄（網点、写真）中
のエッジを強調して、めりはりのある画像を得るための
処理を施す。反対に、それ以外の領域に対しては、エッ
ジ強調を行わず、ざらつきなく、滑らかな画像再生を可
能にする。

【００２６】図７は、適応エッジ強調回路の第１の実施
例を示す。平滑化後の〔Ｍax−Ｍin〕は、エッジ量を算
出する部分であり、例えば、３×３のマスクにおいて、
注目画素とその周辺画素の最大値レベルと最小値レベル
の差を算出し、さらに所定の定数で除算して、最大値１
に規格化するエッジ量算出部であり、１〜０の間の値を
とる。

【００２７】図８は、ラプラシアンの例を示す。ラプラ
シアンは、注目画素を４倍し、４隣接画素との差分をと
ってエッジを抽出すエッジ抽出部である。ラプラシアン
の出力とエッジ量算出部の出力が乗算され、加算器で
は、注目画素と乗算された値とを加算して、注目画素を
エッジ強調する。

【００２８】ここで、エッジ量を算出する〔Ｍax−Ｍi
n〕とエッジ強調用のラプラシアンの空間周波数上での
大きな相違は、高域（６〜８ lps／mm、１５０〜２００
線相当）において、前者のｐｏｗｅｒは後者のそれより
も小さいことである。これは、網点上の文字において、
網点はできるだけエッジとして検出せずに、網点上文字
エッジのエッジ量を大きくするためである。従って、網
点は平滑化され、なお且つ高域ではエッジ量はほとんど
０になる。

【００２９】一方、ラプラシアンによるエッジ強調は、
エッジとして検出された領域について、空間周波数上の
全域（０〜１０ lps／mm）にわたってｐｏｗｅｒを持つ
ような特性のフィルタを掛けることにより、高画質な網
点上の文字画像が得られる。特に、高域を持ち上げる
（強調する）ようなエッジ強調は重要である。検出した
エッジ量とエッジ強調との調整（微妙な画質の調整）の
ためには、図７のａの位置にテーブルを設けて、一次元
の変換を行えばよい。

【００３０】このように本実施例では、網点が平滑化さ
れ、網点がエッジとして検出されないのでエッジ強調さ
れず、また、文字の周りの網点が平滑化されて文字エッ
ジが強調されるので、めりはりのある画像が得られる。

【００３１】また、前述したエッジ強調回路と同様に、
適応エッジ強調回路を濃度リニアの信号で行うことは、
網点上の文字、色地上の文字を細く、鮮明に再生するた
めに有効である。これは、図７のｂの位置に、図３に示
した濃度変換を行えばよい。このときの構成は、図４に
おける、平滑化回路３、テーブル変換回路６、適応エッ
ジ強調回路４となる。

【００３２】図９は、適応エッジ強調回路の第２の実施
例を示す。図１０は、図９におけるエッジ量フィルタの
具体例を示し、注目画素とその周辺画素に一次微分フィ
ルタをかける例である。すなわち、入力画像データＩの
ｘ方向の一次微分の絶対値、ｙ方向の一次微分の絶対値
をとり、その最大をエッジ量とするもので、ｆは最大値
１に規格化する関数である。また、エッジ量を算出する
フィルタとエッジ強調用フィルタ（ラプラシアン）の空
間周波数上での相違は、前述した実施例１と同様であ
り、前者は後者よりも高域でのｐｏｗｅｒが小さい。

【００３３】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、以下のような効果が得られる。（１）白地上の文字
原稿、網点上の文字原稿、色地上の文字原稿、網点原
稿、写真原稿に対して、それぞれ最適なフィルタリング
を施すことが可能となり、後段に如何なる記録装置が接
続されても高画質な再生画像を得ることができる。

【００３４】（２）信号の属性を容易に変えることがで
き、また、エッジ強調を濃度信号で行っているので、網
点上の文字、色地上の文字を細く、鮮明に再生すること
が可能となる。

【００３５】（３）平滑化フィルタによって網点成分を
除去しているのでモアレの発生が防止され、また、白地
上の文字は平滑化の対象外であるので、適応的に平滑化
を制御する必要がなく、固定のフィルタで実現すること
ができる。

【００３６】（４）エッジ量検出とエッジ強調を特性の
異なるフィルタで行っているので、網点上の文字、色地
上の文字をより好ましく再生することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示す。

【図２】白地上の文字を強調するフィルタ例である。

【図３】反射率リニアの信号を濃度リニアの信号に変換
するテーブル変換図である。

【図４】エッジ強調を濃度リニアの信号で行う場合の実
施例の構成である。

【図５】エッジ強調後における反射率リニアの信号
（ａ）と濃度リニアの信号（ｂ）の相違を示す図であ
る。

【図６】平滑化フィルタの特性を示す。

【図７】適応エッジ強調回路の第１の実施例を示す。

【図８】ラプラシアンの例を示す。

【図９】適応エッジ強調回路の第２の実施例を示す。

【図１０】エッジ量フィルタの例を示す。

【符号の説明】

１像域分離回路２エッジ強調回路３平滑化回路４適応エッジ強調回路５選択回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原稿をディジタル的に読み出し、画素情
報に基づき文字領域とその他の領域を分離する像域分離
手段を有し、文字領域とその他の領域に異なる処理を施
す画像処理装置において、該その他の領域に対し、反射
率リニアの信号に平滑化を行う第１のフィルタリング手
段と、該平滑化後の信号に濃度変換を施し、該濃度リニ
アの信号に注目画素のエッジ度に応じた適応エッジ強調
を行う第２のフィルタリング手段とを備えたことを特徴
とする空間フィルタ装置。
【請求項２】前記第１のフィルタリング手段は、網点
成分を除去する特性を備えたことを特徴とする請求項１
記載の空間フィルタ装置。
【請求項３】前記第２のフィルタリング手段は、注目
画素のエッジ度を算出するフィルタと注目画素のエッジ
強調を行うフィルタを有し、該各フィルタの空間周波数
に対するレスポンスが異なり、エッジ強調を行うフィル
タはエッジ度を算出するフィルタよりも高域でのレスポ
ンスが高いことを特徴とする請求項１記載の空間フィル
タ装置。
【請求項４】前記注目画素のエッジ度を算出するフィ
ルタは、平滑化後の信号に対して、注目画素とその周辺
画素の最大値レベルと最小値レベルの差から算出するこ
とを特徴とする請求項３記載の空間フィルタ装置。
【請求項５】前記注目画素のエッジ度を算出するフィ
ルタは、注目画素とその周辺画素に一次微分フィルタを
かけて算出することを特徴とする請求項３記載の空間フ
ィルタ装置。