JP3540128B2 - 画像処理回路 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、ディジタル複写機やスキャナ等において、CCD等の光電変換素子を用いて読み取った画像データを処理する画像処理回路に関し、特に、特性に応じた画像処理を実行するために読み取った画像における各画素データを含む領域の特性を判別する画像処理回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディジタル複写機やスキャナ等の画像処理装置では、CCD等の光電変換素子により読み取った画像データについて画質を向上するために画像処理を施すようにしたものがある。この画像処理としては、画像濃度が変化する境界部分を強調する強調処理や画像濃度の急峻な変化を抑える平滑化処理等があるが、画質を向上するためには画像の特性に最適な画像処理を選択して実行する必要がある。
【0003】
そこで、特開平4−188948号公報には、特定領域内における画像データの平均値と各画像データとの差分から求めた平均分散に応じて画像の特性毎の領域判定を行うようにした構成が開示されている。
【0004】
また、特開平4−270561号公報には、予め大小2つの閾値THb及びTHcを設定し、濃度レベルが閾値THbより高い部分、及び、閾値THcより低い部分を文字画像領域と判断し、濃度レベルが閾値THbと閾値THcとの間の部分を中間調領域と判別する方法が開示されている。
【0005】
さらに、特開昭61−194968号公報には、画像を複数の画素からなるブロックに分割し、各ブロック内の連続する2つの画素の信号レベルの変化を主走査方向及び副走査方向のそれぞれについて計測し、各ブロックにおける計測値の総和を予め設定された値と比較した結果に基づいて各ブロックが網点領域であるか否かを判別する方法が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像判別方法では、文字画像、網点画像及び写真画像の各画像種別のそれぞれの特性を正確に抽出することができず、画像領域を高い精度で判別することができない問題があった。
【0007】
即ち、画像種別によって必ずしも特定領域内の平均分散が明確に変化するとは限らず、平均分散のみによって画像種別を判別できない場合が多く、また、閾値と比較する方法では、画像種別を区別するための閾値の設定が困難で、設定された閾値が適正でない場合には、画像種別の判別精度が著しく低下する。さらに、特開昭61−194968号公報に開示された方法では、判別の対象となる画像領域が2値画像領域か中間調領域かを判別することはできるが、文字画像と写真画像とを正確に区別することはできない。
【0008】
この発明の目的は、回路規模の著しい大型化を生じることなく、画像種別の判別精度を向上することができる画像処理回路を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載した発明は、原稿を走査して得られる多値画像データに基づいて、画像上における各画素が属している領域の特性を判別する画像領域判別回路において、
特定領域内の全画像データから閾値を算出し、該特定領域内の画素データを閾値に基づいて変換する多値変換手段と、
変換された特定領域内の画素データを主走査方向及び副走査方向の各ライン毎に連続する同一濃度画素数を算出する連続画素算出手段と、
連続画素算出手段により算出された同一濃度画素数を主走査方向及び副走査方向に隣接する画像データについて加算し、この加算結果から主走査方向の最大値及び最小値、並びに、副走査方向の最大値及び最小値を抽出する手段であって、主走査方向及び副走査方向のそれぞれについて最大値と最小値との差分を算出する差分算出手段と、主走査方向の差分と副走査方向の差分とを比較して大きい方の値を連続度として出力する比較手段と、を含む連続度抽出手段と、を設け、
連続度抽出手段により抽出された主走査方向連続度及び副走査方向連続度に基づいて領域の特性を判別することを特徴とする。
【0014】
請求項1に記載した発明においては、先ず、特定領域内の全画像データから閾値を算出し、該特定領域内の画素データを閾値に基づいて変換し、次いで、変換後の特定領域内の画素の主走査方向及び副走査方向の各ライン毎に連続する同一濃度画素数を算出し、この後、算出した同一濃度画素数を主走査方向及び副走査方向に隣接する画像データについて加算し、さらに、この加算結果から主走査方向の最大値と最小値との差分、及び、副走査方向の最大値と最小値との差分を求め、主走査方向の差分と副走査方向の差分との大きい方の値に基づいて画像の特性が判別される。したがって、連続する画素間の関係をより反映した状態で画像特性の判別が行われる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の実施形態に係る画像処理回路の構成を示す図である。画像処理回路は、複数のラインメモリ1、煩雑度算出回路2、比較差分回路3、連続度算出回路4、判定回路5、モード選択回路12及びフィルタリング回路6によって構成されている。
【0016】
ラインメモリ1は、特性判別の対象となる注目画素、及び、注目画素の周面画素により構成される特定領域に含まれる主走査方向及び副走査方向の画素数より1つ少ない数だけ設けられている。例えば、特定領域が5画素×5画素の場合、ラインメモリ1は4個並列に配置されている。4個のラインメモリ1は、CCDセンサ等の光電変換素子により原稿を走査して得られた8ビットの画像信号を、システムクロックに同期した状態で格納し、常に5ライン分の画像データ8を並列に出力する。出力された5ライン・8ビットの画像データ8は、煩雑度抽出回路2、比較差分回路3及び連続度算出回路4のそれぞれに入力される。
【0017】
煩雑度抽出回路2、比較差分回路3及び連続度算出回路4は、この発明の特徴量抽出手段を構成する。煩雑度抽出回路2、比較差分回路3及び連続度算出回路4のそれぞれは、ラインメモリ1を介して入力された画像データ8の煩雑度20、比較差分値23及び連続度28,29のそれぞれを求め、特徴量として出力する。煩雑度抽出回路2、比較差分回路3及び連続度算出回路4から出力された特徴量は、識別信号10として判定回路5に入力される。
【0018】
判定回路5は、高速SRAM等により構成することができ、識別信号10に基づいて特定領域内の注目画素が文字領域、網点領域又は写真領域のいずれの領域に属するかを判別し、この判別結果11をモード選択回路12に出力する。
【0019】
モード選択回路12は、判別結果11に基づいて処理モードを決定し、予め設定された処理モード毎の係数13を出力する。この係数13は特定領域内の画像データ8とともにフィルタリング処理回路6に入力される。
【0020】
フィルタリング回路6は、複数種の画像処理を記憶しており、記憶している画像処理のうち、モード選択回路12から入力された係数13に応じて選択した処理を画像データ8に対して施す。フィルタリング回路6は、例えば、文字領域の画像データ8に対しては強調処理を行い、網点領域の画像データ8に対しては平滑処理を行い、写真領域の画像データ8に対しては処理することなく、フィルタリング処理結果7として出力する。
【0021】
図2は、上記画像処理回路の一部を構成する煩雑度抽出回路の詳細を示す図である。煩雑度抽出回路2は、縦横煩雑度抽出回路14、斜め煩雑度抽出回路15及び比較回路19により構成されている。また、縦横煩雑度抽出回路14は差分絶対値算出回路16a及び順次加算回路17aを備えており、斜め煩雑度抽出回路15は差分絶対値算出回路16b、順次加算回路17b及び正規化回路18を備えている。
【0022】
以上のように構成された煩雑度抽出回路2において、ラインメモリ1を介して入力された画像データ8は、縦横煩雑度抽出回路14、及び、斜め煩雑度抽出回路15のそれぞれに入力される。縦横煩雑度抽出回路14は、差分絶対値算出回路16aにおいて主走査方向の画素間の差分の絶対値(Tx)、及び、副走査方向の画素間の差分の絶対値(Ty)をそれぞれ算出し、順次加算回路17aにおいて主走査方向及び副走査方向のそれぞれについて総和を求める。
【0023】
また、斜め煩雑度抽出回路15は、差分絶対値算出回路16bにおいて斜め主走査方向の画素間の差分の絶対値(Rx)、及び、斜め副走査方向の画素間の差分の絶対値(Ry)をそれぞれ算出し、順次加算回路17bにおいて斜め主走査方向及び斜め副走査方向のそれぞれについて総和を求め、正規化回路18により正規化する。
【0024】
さらに、比較回路19は、主走査方向の画素間の差分の絶対値(Tx)、副走査方向の画素間の差分の絶対値(Ty)、斜め主走査方向の画素間の差分の絶対値(Rx)、及び、斜め副走査方向の画素間の差分の絶対値(Ry)を比較し、最も小さい値を煩雑度20(13ビット)として出力する。
【0025】
図3は、上記画像処理回路の一部を構成する比較差分回路の詳細を示す図である。比較差分回路3は、比較回路21及び差分回路22によって構成されている。この比較差分回路3において、比較回路21は、ラインメモリ1を介して入力された画像データ8を構成する1ライン目から5ライン目までの画像データを比較し、画像データ8における最大値(Ma)及び最小値(Mi)を求める。また、差分回路22は、特定領域内の最大値(Ma)と最小値(Mi)との差を求め、この結果を比較差分値23(8ビット)として出力する。
【0026】
図4は、上記画像処理回路の一部を構成する連続度算出回路の詳細を示す図である。連続度算出回路4は、平均値算出回路24、多値/2値変換回路26及び連続黒画素算出回路27によって構成されている。この連続度算出回路4において、平均値算出回路24は、ラインメモリ1を介して入力された特定領域内の画像データ8の平均値25を求める。多値/2値変換回路26は、平均値25に基づいて特定領域内の画像データ8の全てを黒画素と白画素とに峻別する2値データに変換する。ここでは、黒画素を表すデータを“H”レベルとし、白画素を表すデータを“L”レベルとする。
【0027】
連続黒画素算出回路27は、変換された2値データを用いて特定領域に含まれる画素の主走査方向及び副走査方向のそれぞれについて連続する黒画素数を算出した後、算出した各5個の黒画素数について主走査方向毎及び副走査方向毎に隣接するデータ同士の和を求め、さらに、各4個の和における主走査方向の最大値と副走査方向の最大値とを求めて主走査方向最大連続度28(3ビット)及び副走査方向最大連続度29(3ビット)として出力する。
【0028】
図5は、上記連続度算出回路の一部を構成する連続黒画素算出回路の詳細を示す図である。連続黒画素算出回路27は、特定領域内における5ラインの主走査方向のそれぞれについて連続黒画素数を抽出する抽出回路51a〜51e、特定領域内の5ラインの副走査方向について連続黒画素数を抽出する抽出回路51f、主走査方向の隣接する2ラインの連続黒画素数の和の最大値を主走査方向最大連続度28として出力する比較回路52、及び、副走査方向の隣接する2ラインの連続黒画素数の和の最大値を副走査方向最大連続度29として出力する比較回路53を備えている。
【0029】
連続黒画素算出回路27には、多値/2値変換回路26から、特定領域内の主走査方向の5ラインの2値データが画素毎に入力される。多値/2値変換回路26から入力された2値データは、主走査方向の各ライン毎に5段ずつ配置されたフリップフロップを介して、主走査方向の各ライン毎に5画素分のデータとして抽出回路51a〜51eのそれぞれに入力される。また、多値/2値変換回路26から入力された2値データは、主走査方向の各ライン毎に設けられた第1段のフリップフロップを介して副走査方向の1ライン毎に抽出回路51fに入力される。
【0030】
抽出回路51a〜51fのそれぞれは、図6に示すように、第1段のゲート列を構成するANDゲート61〜64、第2段のゲート列を構成するANDゲート65〜67、第4段のゲート列を構成するANDゲート68,69、第4段のゲート列を構成するANDゲート70、及び、ORゲート71〜74によって構成されている。
【0031】
ANDゲート61は、主走査方向及び副走査方向のそれぞれの各ラインを構成する5画素分の2値データのうち、第1画素のデータと第2画素のデータとの論理積を取る。ANDゲート62は、第2画素のデータと第3画素のデータとの論理積を取る。ANDゲート63は、第3画素のデータと第4画素のデータとの論理積を取る。ANDゲート64は、第4画素のデータと第5画素のデータとの論理積を取る。
【0032】
ANDゲート65は、ANDゲート61の出力とANDゲート62の出力との論理積を取る。ANDゲート66は、ANDゲート62の出力とANDゲート63の出力との論理積を取る。ANDゲート67は、ANDゲート63の出力とANDゲート64の出力との論理積を取る。ANDゲート68は、ANDゲート65の出力とANDゲート66の出力との論理積を取る。ANDゲート69は、ANDゲート66の出力とANDゲート67の出力との論理積を取る。ANDゲート70は、ANDゲート68の出力とANDゲート69の出力との論理積を取る。
【0033】
ORゲート71は、主走査方向及び副走査方向のそれぞれの各ラインを構成する5画素分の2値データの論理和を取る。ORゲート72〜74は、第1〜3段のゲート列を構成するANDゲート61〜69のそれぞれの出力の各ゲート列における論理和を取る。
【0034】
以上の構成により抽出回路51a〜51fでは、それぞれ5個の画素で構成される主走査方向及び副走査方向の各ラインにおいて、黒画素が5個連続する場合にはANDゲート70の出力L0が“H”レベルになり、黒画素が4個連続する場合にはORゲート74の出力L1が“H”レベルになり、黒画素が3個連続する場合にはORゲート73の出力L2が“H”レベルになり、黒画素が2個連続する場合にはORゲート72の出力L3が“H”レベルになり、黒画素が1個連続する場合にはORゲート71の出力L4が“H”レベルになり、出力信号L0〜L4の状態の組合せによって図7に示すように各ラインにおける黒画素の連続数が求められる。
【0035】
主走査方向及び副走査方向の各ラインにおける黒画素の連続数を抽出する抽出回路51a〜51fを、ANDゲートを単一のゲート列に配置して構成した場合、特定領域内の各ラインにおいて黒画素の連続する組合せのそれぞれに対応するANDゲートを備える必要があり、各ラインが5個の画素により構成されている場合には18個のANDゲートを備えなければならない。これに対して、この実施形態に係る画像処理回路では、図6に示すように、ANDゲートを複数段のゲート列に配置して抽出回路51a〜51fを構成しているため、必要なANDゲート数を10個に削減することができ、回路構成を簡略化することができる。
【0036】
図5に示す連続黒画素算出回路27において、特定領域内の主走査方向の5ラインのそれぞれにおける黒画素の連続数を抽出する抽出回路51a〜51eの出力は、比較回路52に入力される。比較回路52は、主走査方向の5ラインにおいて互いに隣接する2ラインの黒画素の連続数の加算値を求め、得られた4個の加算値のうちの最大値を主走査方向最大連続度28として出力する。
【0037】
一方、特定領域内の副走査方向の各ラインにおける黒画素の連続数を抽出する抽出回路51fの出力は、4個のフリップフロップを介して副走査方向の5ライン分のデータとして比較回路53に入力される。比較回路53は、副走査方向の5ラインにおいて互いに隣接する2ラインの黒画素の連続数の加算値を求め、得られた4個の加算値のうちの最大値を副走査方向最大連続度29として出力する。
【0038】
図8は、上記画像処理回路の一部を構成する判定回路の詳細を示す図である。判定回路5は、識別信号10の入力側として27ビットのアドレス端子A0〜A26、及び、判別結果11の出力側として3ビットのデータ端子D0〜D2を備えている。判定回路5は、煩雑度、比較差分値及び連続黒画素数と注目画素が含まれる領域の種別との関係を、例えば、図9に示すように、煩雑度、比較差分値及び連続黒画素数のそれぞれを3軸にとった3次元座標において記憶している。判定回路5は、図9に示す関係に基づいて、アドレス端子A0〜A26に入力された識別信号10に含まれる煩雑度20、比較差分値23及び連続度28,29に対応する注目画素を含む領域の種別を表す判別結果11をデータ端子D0〜D2からモード選択回路12に出力する。
【0039】
モード選択回路12は、予め、領域の種別と実行すべき画像処理モード毎の係数との関係を記憶しており、判定回路5から入力された判別結果11に対応する画像処理モードの係数を、強調処理や平滑処理等の8種類の画像処理モードから選択してフィルタリング回路6に出力する。モード選択回路12は、画像処理モード毎の係数として、例えば、図10(A)〜(H)に示す8種類の係数の組合せを記憶している。図10(A)〜(H)に示す各係数組において、画素毎の係数の値は、特定領域の中心に位置する注目画素からの距離に応じて図11においてK1〜K6で表される6種類の値をとる。
【0040】
図10(A)〜(C)は、文字領域について実行すべき強調処理モードの係数組であり、特定領域から抽出した特徴量において文字領域の傾向が強い場合には同図(A)の係数組が選択され、文字領域の傾向が弱い場合には同図(C)の係数組が選択され、文字領域の傾向が中程度の場合には同図(B)の係数組が選択される。また、図10(D)〜(F)は、網点領域について実行すべき平滑処理モードの係数組であり、特定領域から抽出した特徴量において網点領域の傾向が強い場合には同図(D)の係数組が選択され、網点領域の傾向が弱い場合には同図(F)の係数組が選択され、網点領域の傾向が中程度の場合には同図(E)の係数組が選択される。さらに、図10(G)及び(H)は、それぞれ混合領域及び写真領域について実行すべき処理なしモードの係数組である。
【0041】
図12は、上記画像処理回路の一部を構成するフィルタリング処理回路の詳細を示す図である。フィルタリング処理回路6は、加算回路30、乗算回路31、シフタ回路32及び総加算回路33を備えている。加算回路30は、ラインメモリ1から出力された特定領域内の各画素の画像データ8を、図11に示したK1〜K6のそれぞれの係数値に対応して加算する。即ち、加算回路30は、注目画素の画像における主走査方向の座標をi、副走査方向の座標をjとして図13に示すように表される特定領域の各画素の画像データを、図14に示す計算式により加算し、係数K1〜K6毎の画像データの総和K1″〜K6″を算出する。
【0042】
乗算回路31は、加算回路30において算出された画像データの総和K1″〜K6″のそれぞれに、モード選択回路12において選択された係数K1〜K6のそれぞれを乗算し、係数K1〜K6毎の乗算値K1′〜K6′を算出する。即ち、乗算回路31は、図15に示す計算を実行する。
【0043】
シフタ回路32は、乗算回路31において算出された乗算値K1′〜K6′のそれぞれを画像データの総和K1″〜K6″のそれぞれに含まれる画像データ数で除算する。即ち、シフタ回路32は、乗算値K1′を“1”で除し、乗算値K2′〜K4′及びK6′を“4”で除し、乗算値K5′を“8”で除し、各乗算値の平均値を求める。総加算回路33は、シフタ回路32において平均化された乗算値K1′〜K6′の総和Fを算出し、注目画素のフィルタリング処理後の画像データ7として出力する。
【0044】
図16は、画像処理回路における連続度算出回路の構成を示す図である。図16において図4と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図16に示す連続度算出回路4は、図4に示した構成に比較回路34を追加したものであり、比較回路34において主走査方向最大連続度28と副走査方向最大連続度29とを比較し、大きい方の値を連続度35として出力する。
【0045】
この構成によれば、主走査方向及び副走査方向に連続する画素の関係が、注目画素を含む領域種別の判別結果に反映されるとともに、単一の連続度35のみを出力することにより、全体的な回路規模を縮小することができる。
【0046】
図17は、この発明の実施形態に係る画像処理装置における連続度算出回路の構成を示す図である。図17において図4と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図17に示す連続度算出回路4は、図4に示した構成に差分回路38及び比較回路34を追加したものである。この連続度算出回路4は、連続黒画素算出回路27において主走査方向最大連続度28、主走査方向最小連続度36、副走査方向最大連続度29及び副走査方向最小連続度37をそれぞれ抽出し、差分回路38において各差分値(S主、S副)を算出し、比較回路34におてい両者を比較して大きい方の値を連続度35(3ビット)として出力する。
【0047】
以上の構成により、この実施形態に係る画像処理回路によれば、主走査方向最大連続度28、主走査方向最小連続度36、副走査方向最大連続度29及び副走査方向最小連続度37から連続度を算出し、回路規模の増加を最小限として領域種別の判別精度をより向上することができる。
【0048】
【発明の効果】
請求項1に記載した発明によれば、画像特性を判別すべき注目画素と該注目画素の周面に位置する複数の近傍画素とを含む特定領域内の全画像データに基づいて特徴量としての連続度を抽出するとともに、抽出した連続度を用いて画像特性を判別することにより、実行すべき画像処理の選択の基準となる画素を特性の判別精度を向上することができ、画像内容に最適な画像処理を実行することができる。特に、連続画素数の主走査方向の最大値と最小値との差分、及び、副走査方向の最大値と最小値との差分を求め、主走査方向の差分と副走査方向の差分との大きい方の値に基づいて画像の特性を判別することにより、連続する画素間の関係をより反映した状態で画像特性の判別を行うことができ、画像特性の判別精度をより向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態に係る画像処理回路の構成を示す図である。
【図2】上記画像処理回路の一部を構成する煩雑度抽出回路の詳細を示す図である。
【図3】上記画像処理回路の一部を構成する比較差分回路の詳細を示す図である。
【図4】上記画像処理回路の一部を構成する連続度算出回路の詳細を示す図である。
【図5】上記連続度算出回路の一部を構成する連続黒画素算出回路の詳細を示す図である。
【図6】上記連続黒画素算出回路に含まれる抽出回路の構成を示す図である。
【図7】上記抽出回路の出力と連続黒画素数との関係を示す図である。
【図8】上記画像処理回路の一部を構成する判定回路の詳細を示す図である。
【図9】煩雑度、比較差分値及び連続黒画素数と注目画素が含まれる領域の種別との関係を示す図である。
【図10】上記画像処理回路の一部を構成するモード選択回路が記憶する画像処理モード毎の係数組を示す図である。
【図11】上記係数組において各画素に設定されている係数値の一般値を示す図である。
【図12】上記画像処理回路の一部を構成するフィルタリング回路の詳細を示す図である。
【図13】上記フィルタリング回路においてフィルタリング処理される画像データを示す図である。
【図14】上記フィルタリング回路に含まれる加算回路における加算処理を示す図である。
【図15】上記フィルタリング回路に含まれる乗算回路における乗算処理を示す図である。
【図16】画像処理回路の一部を構成する連続度算出回路の詳細を示す図である。
【図17】この発明の実施形態に係る画像処理回路の一部を構成する連続度算出回路の詳細を示す図である。
【符号の説明】
2−煩雑度算出回路
3−比較差分回路
4−連続度算出回路
5−判定回路
6−フィルタリング回路
12−モード選択回路
24−平均値算出回路
25−平均値
26−多値/2値変換回路
27−連続黒画素算出回路
28−主走査方向最大連続度
29−副走査方向最大連続度
Claims (1)
- 原稿を走査して得られる多値画像データに基づいて、画像上における各画素が属している領域の特性を判別する画像領域判別回路において、
特定領域内の全画像データから閾値を算出し、該特定領域内の画素データを閾値に基づいて変換する多値変換手段と、
変換された特定領域内の画素データを主走査方向及び副走査方向の各ライン毎に連続する同一濃度画素数を算出する連続画素算出手段と、
連続画素算出手段により算出された同一濃度画素数を主走査方向及び副走査方向に隣接する画像データについて加算し、この加算結果から主走査方向の最大値及び最小値、並びに、副走査方向の最大値及び最小値を抽出する手段であって、主走査方向及び副走査方向のそれぞれについて最大値と最小値との差分を算出する差分算出手段と、主走査方向の差分と副走査方向の差分とを比較して大きい方の値を連続度として出力する比較手段と、を含む連続度抽出手段と、を設け、
連続度抽出手段により抽出された主走査方向連続度及び副走査方向連続度に基づいて領域の特性を判別することを特徴とする画像処理回路。
Priority Applications (4)
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