JP3547872B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリスキャンを用いた画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、カラー複写機などの画像処理装置においては、文字領域と絵柄領域が混在するような原稿を処理して再生する場合、いわゆる像域分離といわれる技術によって画像の領域を認識し、一枚の原稿の中で文字部と絵柄部で処理を切り替えている。
【0003】
このような像域分離技術を用いた、従来のカラー複写機としては、例えば特開平3−63886号公報に記載されたものがある。このプレスキャンを伴わないカラー複写機の画像域判定方法は、注目画素近傍において、急峻な濃度変化が存在するか否かを判定し、さらに急峻な濃度変化点が特定の方向に連続して存在しているか否かを判定することによりエッジ領域を抽出し、また特定方向の濃度変化の組み合わせによって網点領域を判定する方法である。
【0004】
なお、プレスキャン情報を基に本スキャン時の像域分離を制御する例として、例えば特開平4−180350号公報に記載された画像処理方式がある。この方式では、プレスキャン時に網点画像が含まれているか否かを判定し、含まれていないと判定されたときには、本スキャン時の網点判定をオフにする。これにより、網点判定が局所的に誤判定することによる画質の劣化を低減させることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したカラー複写機は、像域分離のアルゴリズムや入力解像度にもよるが、次のような問題点がある。すなわち、
第1の問題点は、新聞など低い線数の網点絵柄で誤分離が発生し、画質の劣化が大きい。
第2の問題点は、印画紙原稿中のステップエッジを文字として誤分離するため画質の劣化が大きい。
【0006】
上記第1の問題点を生じる主な理由は次の通りである。上記公報に記載された網点領域の判定方法は、注目画素近傍が網点に特有な濃度変化しているときに網点画素として検出し、該密度的情報に基づいて補正を行う。一方、網点に特有な濃度変化とは言え、文字部にも類似の箇所が多数存在する。網点密度の高い175線程度のものであれば、密度的情報に基づく補正によって文字と網点を高精度に分離することは可能であるが、低い線数になってくると、網点部の網点画素と文字部の類似した網点画素(つまり、誤った網点画素)との密度が同程度になり、この結果、文字部と網点部とを誤分離し、上記した第1の問題点を生じることになる。
【0007】
また、第2の問題点を生じる主な理由は次の通りである。上記公報に記載された文字エッジの判定部手段においては、その特徴量から印画紙中のステップエッジを文字として判定する。すなわち、3×3のマスクにおいて、注目画素とその近傍画素との差分値に基づいて判定しているため、閾値処理によって文字部と印画紙絵柄内のエッジを分離することができない。
【0008】
ところで、これら現状の像域分離処理では精度よい分離が望めない原稿に対して、文字が混在しないことが予め分かっている場合には、例えば像域分離処理をオフにすることによって、少なくとも絵柄だけの原稿に対しては上記したような問題が生じない。本発明はこの点に着目してなされたもので、
本発明の目的は、像域分離を少なくとも2回以上行い、最初の像域分離判定によって特に低い線数の網点原稿ないし印画紙原稿に文字が含まれているか否かを判定し、その結果を後段の像域分離の判定にフィードバックすることにより、画質劣化を防止する画像処理装置を提供することにある。
【0009】
本発明の他の目的は、像域分離を少なくとも2回以上行い、複数の像域分離判定を利用し、特に低い線数の網点原稿に対して画質劣化を防止する画像処理装置を提供することにある。
【0010】
【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、原稿を複数回の走査によってデジタル信号として読み出し、最初の走査によるデジタル信号の画素数を間引き、前記画素数が間引かれたデジタル信号の注目画素が網点領域であるか否かを判定し、または2回目以降の走査によるデジタル信号の注目画素が網点領域であるか否かを判定する第1の手段と、前記第1の手段の最初の走査における判定結果を格納する第2の手段と、前記2回目以降の走査によるデジタル信号の注目画素が文字エッジであるか否かを判定する第3の手段と、前記2回目以降の走査によるデジタル信号の注目画素が有彩色であるか否かを判定する第4の手段と、前記第2の手段の判定結果と前記第1の手段の2回目以降の走査における判定結果との論理和を出力する第5の手段と、前記第3の手段が文字エッジと判定し、前記第5の手段が網点領域でないと出力し、前記第4の手段が有彩色でないと判定したとき前記注目画素を黒文字と判定し、前記第3の手段が文字エッジと判定し、前記第5の手段が網点領域でないと出力し、前記第4の手段が有彩色であると判定したとき前記注目画素を色文字と判定し、それ以外を絵柄と判定する第6の手段と、前記第6の手段の判定結果に基づいて前記原稿内での処理を切り換える第7の手段とを備えたことを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】
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。
〈実施例1〉
図1は、本発明の実施例1の構成を示す。図において、1はスキャナなどの画像入力装置、2は反射率リニアな信号を濃度リニアな信号に変換するLog変換回路、3は平滑化フィルタ、エッジ強調フィルタからなるフィルタ回路、4はcmy信号を補色のYMCに変換する色補正回路、5はK信号分だけ各色材の信号から減じる処理を行うUCR回路、6は文字用、絵柄用のディザを用いて中間調を表現するディザ回路、7はプリンタなどの画像出力装置である。
【0012】
8、9は画像の主走査方向、副走査方向について一画素おきに画素を間引いた画像を生成する間引き処理回路、10は原稿中から色領域を分離する色分離回路、11は原稿中から文字エッジを分離するエッジ分離回路、12は原稿中から網点を分離する網点分離回路、13は分離回路の分離結果を基に領域を判定する判定回路、14は文字エッジ画素を計数する計数回路、15は計数値を基に原稿中に文字が含まれているか否かを判定する判定回路、16は判定回路15の判定結果を記憶する判定結果記憶回路である。
【0013】
まず、図1の概要を説明する。スキャナなどの画像入力装置1(解像度は400dpi)から概ね反射率に対しリニアなrgbデータ(各8ビット)が出力される。次に、後段の色補正を行う前処理としてLog変換回路2において対数変換を行い、濃度リニアなcmyデータを生成する。
【0014】
フィルタ回路3は、図5(a)、(b)に示すような平滑化フィルタとエッジ強調フィルタが直列に接続された回路で構成され、後述する判定回路13からの信号が、黒文字、色文字である場合には、平滑化フィルタをスルーにしてエッジ強調処理のみを施す。
【0015】
色補正回路4は、画像入力装置1と画像出力装置7の特性を考慮し、cmy信号を補色のYMC信号に変換する。色補正方法には線形近似いわゆるマスキング法や四面体補間法、三角柱補間法などが提案されていて、これらの方法を利用して色補正を行う。このとき同時にK信号は、min(C,M,Y)から算出する。
【0016】
UCR回路5は、判定回路13からの領域判定信号に基づいて処理を次のように切り替える。すなわち、
黒文字領域については、
Kをスルーにし、
C=M=Y=0にする。
色文字領域については、
Kをスルー
Cをスルー
Mをスルー
Yをスルーにし、
上記以外つまり絵柄領域については
K’=0.6×K
C’(M’,Y’)=C(M,Y)−K’にする。
【0017】
そして、ディザ回路6では、サイズの異なる2種類のディザテーブル(ディザマトリックス)を準備し(図示せず)、判定回路13からの信号が、黒文字、色文字である場合には、サイズの小さなディザテーブル(例えば1×1)で処理を行い、それ以外の場合にはサイズの大きなディザテーブル(例えば2×2)で処理を施して画像出力装置7にデータを送る。
【0018】
本発明の主要な特徴部分である像域分離部について、以下詳述する。実施例1の像域分離部は、エッジ分離回路11と、網点分離回路12と、色分離回路10を備え、このうちエッジ分離回路11と網点分離回路12は、例えば、論文「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−DI1 No.1 pp39−47 1992年1月を参照)に記載された、「4.2 エッジ領域検出」方法を用いる。
【0019】
間引き処理回路8、9は、エッジ分離回路11と網点分離回路12の前処理として画像の間引きを、ここでは主副とも一画素おきに行う。その理由は、従来の像域分離技術では400dpi程度のスキャナで画像を入力した場合、低い線数の網点(概ね100線以下)を文字領域と誤判定していた。これは、網点のドット密度と、文字領域で局所的に網点と類似なデータ構造を持つ誤網点ドットの密度とがほぼ同程度であることに起因する。
【0020】
そこで、間引き処理を行い、擬似的に200dpi相当の画像を作成し、間引く前の100線以上の網点に対する分離精度と同程度の分離性能を得る。一方、間引くことにより文字エッジの分離精度は、分離境界の細かさにおいて若干落ちるが(2×2のブロックでエッジ分離を行うようなレベル)、ここで重要なことは原稿に文字が含まれているか否かの判定に必要十分な分離精度を持つことであり、本発明ではそれが満たされている。
【0021】
エッジ分離回路11は、原稿中から文字エッジを検出する回路である。本実施例では、文字エッジの検出方法として、例えば、前掲した論文に記載された方法を用いる。
【0022】
この方法は、64階調の入力画像データにエッジ強調を施した後、2種の固定閾値で3値化し、3値化後の黒画素と白画素の連続性をパターンマッチングによって検出し、5×5画素のブロック内において黒連続画素および白連続画素が両者とも1個以上存在する場合、注目ブロックをエッジ領域と判定し、そうでなければ非エッジ領域と判定する。
【0023】
網点分離回路12は、原稿中から網点(印刷)領域を検出する回路である。この検出方法も、前掲した論文に記載された、「4.1網点領域検出」方法を用いる。この方法は、カラー網点領域と白黒網点領域の濃度変化は文字領域の濃度変化と大きく異なる点に着目し、ピーク画素の検出、網点領域の検出、網点領域の補正を行い、網点領域を分離するものである。
【0024】
ピーク画素の検出は、例えば、3×3画素のブロックにおいて、中心画素の濃度レベルLが周囲のすべての画素のそれよりも高い、あるいは低く、かつ、Lと中心画素を挾んで対角線に存在する対画素の濃度レベルa,bが、4対ともに、|2×L−a−b|>TH(固定の閾値)であるとき、中心画素をピーク画素とする。網点領域の検出は、例えば、4×4画素を単位とした4つのブロックにおいて、ピーク画素を含むブロックが2ブロック以上存在すれば、注目ブロックを網点候補領域とし、それ以外は非網点候補領域と判定する。網点/非網点候補領域を判定した後、注目ブロックを中心とした9つのブロックにおいて4ブロック以上が網点候補領域であれば、注目ブロックを網点領域とし、そうでなければ注目ブロックを非網点領域とする。
【0025】
なお、8×8程度のブロックサイズで行うDCTを利用した網点領域判定を用いても、同様の効果が得られ、本発明の趣旨から逸脱しない。
【0026】
色分離回路10は、原稿中から有彩色部を検出する回路である。この色分離方法として、例えば特開平3−260878号公報に記載された有彩色/無彩色領域分離方式を用いる。この方式は、R,G,Bの各デジタル信号間の差分を求め、その最大の差が、所定の閾値以上のとき有彩色と判定する。
【0027】
以下、実施例1の動作を説明する。
(プリスキャン時)
図1の実施例の構成において、プリスキャン時に作動する処理部が点線で囲まれている。ここでいうプリスキャンとは、実際にカラースキャナが原稿を走査する場合はもちろんであるが、画像をメモリに記憶しておき、それを複数回利用する場合のファースト利用時も含まれる。
【0028】
図1の点線内に示すように、間引かれた画像、つまりここでは主副とも一画素おきに間引いた画像に対して、エッジ分離処理と網点分離処理が並列に行われる。次いで、判定回路13では、注目画素がエッジであって、網点でないときに、真の文字エッジ画素として判定される。そして、全画像に対して同様の判定を行い、計数回路14で文字エッジ画素を計数する。判定回路15は、該計数値が所定の閾値以上である場合に、当該原稿に文字が含まれていると判定し、本スキャン時まで、この結果を判定結果記憶回路16に保持する。
【0029】
なお、副走査方向の間引きについては、上記したデジタル信号の間引きの代わりに、光学的変倍(例えば50%)を行ってもよい。これにより、プリスキャン時の処理時間が短縮される。
【0030】
(本スキャン時)
1ドラムタイプのカラー複写機はCMYKの各版毎に計4回のスキャンを行い、4ドラムタイプのそれは1回のスキャンを行ってカラー画像を再生する。ただし、前述したように、全画像をメモリに記憶しておき、それを複数回利用する場合は、スキャナの動作はない。
【0031】
さて、上記したプリスキャンで、原稿に文字が含まれているか否かが判明する。文字が含まれる場合は、通常の像域分離が実行される。すなわち、間引き処理回路8、9がオフとなり、間引きを行わない画像データに対して、エッジ分離回路11と、間引きを行わない画像データに対して網点分離回路12と、さらに色分離回路10が並列に動作し、それぞれの判定結果が判定回路13に入力される。
【0032】
判定回路13では、注目画素がエッジであって、網点でなく、無彩色である場合に、黒文字と判定し、エッジであって、網点でなく、有彩色である場合に、色文字と判定し、それら以外を絵柄と判定する。前述したように、その結果に応じて画素毎に処理を切り替える。
【0033】
一方、文字が含まれない場合は、例えばその制御の一例として、像域分離処理をオフにして、全面を絵柄処理する。あるいは、像域分離の各パラメータとして、絵柄に判定しやすいパラメータを本スキャン開始前に再設定することも有効な方法である。例えば、網点分離のパラメータTH(前掲した論文のpp.42)を小さくする。あるいはエッジ分離の三値化の値(同論文のpp.44)を文字として判定しにくい値、例えば白画素を16から8に、黒画素を32から48のように再設定する。これにより、絵柄の領域に誤分離を起こす可能性が少なくなる。しかし、文字に対しては誤分離を起こしやすくなるが、文字は存在しないか、存在していてもかなり少ないので、実質的に問題にはならない。
【0034】
このように実施例1では、低い線数の網点原稿が特に文字を含まないか、あるいは文字を含む場合でもそれが小領域である原稿に対して、画質の劣化が大幅のに低減される。
【0035】
〈実施例2〉
図2は、本発明の実施例2の構成を示す。像域分離部を除く、画像再生系(つまり、画像入力装置から画像出力装置まで)については実施例1と同様であるので、その説明を省略する。
【0036】
実施例2の像域分離部は、エッジ分離回路11、網点分離回路12、色分離回路10を備え、これらエッジ分離回路11、網点分離回路12、色分離回路10は、実施例1と同様の機能を持つ。実施例2によって設けられた記憶装置17は、プレスキャン時に網点分離回路12を作動させ、画素毎の分離結果を保存する。記憶装置17のメモリ容量は、A4サイズの原稿(297mm×210mm)において、1mm当たり16画素(400dpi相当)で読み取り、プレスキャンでの間引きを一画素おきにすると、網点分離の結果分として、(297×8)×(210×8)=3991680ビットのメモリ容量を必要とする。
【0037】
以下、実施例2の動作を説明する。
(プレスキャン時)
プリスキャン時に作動する処理部が点線で囲まれている。図2の点線内に示すように、間引かれた画像、つまりここでは主副とも一画素おきに間引いた画像に対して、網点分離回路12が動作する。そして、上記した記憶装置17は、この網点結果を本スキャン時まで記憶する。これにより、実施例1で説明したように、低い線数の網点領域が高精度に分離される。
【0038】
なお、実施例1と同様に、副走査方向の間引きについては、光学的変倍(例えば50%)を行ってもよい。これにより、プリスキャン時の処理時間が短縮される。
【0039】
(本スキャン時)
本スキャン時には、間引き処理回路9をオフにして、間引きを行わない画像データに対して網点分離回路12が動作する。上記したように、記憶装置17には低い線数の網点領域の情報が格納されている。この記憶されている情報と、間引きを行わない画像データに対して網点分離を行った結果との論理和をとる。すなわち、前者は画像データ中から低い線数(概ね50線〜100線)の網点を高精度に分離し、後者は高い線数(概ね100線〜200線)の網点を高精度に分離し、論理和回路18でオアをとることにより、両者で補うことになる。
【0040】
判定回路19は、注目画素がエッジであって、網点でなく、無彩色である場合に黒文字と判定し、エッジであって、網点でなく、有彩色である場合に色文字と判定し、それら以外を絵柄と判定する。その結果に応じて、画素毎に処理を切り替えることは前述した通りである。
【0041】
このように実施例2では、線数に係らず、網点原稿の誤分離に起因する画質劣化を大幅に低減することができる。
【0042】
〈実施例3〉
図3は、本発明の実施例3の構成を示す。画像再生系(つまり、画像入力装置から画像出力装置まで)については実施例1と同様であるので、その説明を省略する。
【0043】
実施例3の像域分離部は、エッジ分離回路11、網点分離回路12、色分離回路10、さらに白地分離回路20を備え、この内、エッジ分離回路11、網点分離回路12、色分離回路10は、実施例1と同様の機能を持つ。そして、本実施例では、プリスキャン時と本スキャン時で使用する像域分離の種類、つまり特徴量を変えている。
【0044】
本実施例の像域分離部に設けられた白地分離回路20は、白地に囲まれた領域を検出する回路である。ここでは、例えば特開平4−248766号公報に記載された方法を用いる。この方法は、注目画素の近傍にある白画素の塊をパターンマッチングで検出し、マッチングしたとき注目画素をアクティブ画素とする。注目画素を中心としたブロック内についてアクティブ画素の個数を計数し、ブロック内に1個でもアクティブ画素があれば、ブロック全体を白地領域として判定する方法である。ここで用いる白地分離の機能として重要なことは、絵柄中のステップエッジを文字として誤認識しないことである。
【0045】
以下、実施例3の動作を説明する。
(プリスキャン時)
プリスキャン時に作動する処理部が点線で囲まれている。プリスキャン時にはエッジ分離回路11と白地分離回路20が並列に動作する。この白地分離には、次のような特徴がある。図4(a)、(b)、(c)は、白地分離を用いて文字/非文字の判定を説明する図である。
【0046】
(a)は、前掲した公報の図14に示すものと同じ図であり、注目画素を文字と判定する図である。すなわち、白地分離回路20は、注目画素から左右にL画素だけ離れた位置に白画素の塊を検出し、かつ注目画素がエッジ分離回路11によって文字候補領域であると検出されたとき、注目画素を文字領域と判定する。このように判定される文字は、細い文字である。
【0047】
これに対して、(b)の太文字エッジは、図の場合では、注目画素から右にL画素だけ離れた位置に白画素の塊を検出しないので、文字エッジとしては検出されない。このように太文字エッジは検出されないが、細い文字が他の部分に存在すれば、文字を含むか否かの判定には特に支障にはならない。また、仮りに太文字ばかりが存在する場合は、非文字と判定されるので、本実施例では全面絵柄処理されることにもなるが、文字が太い場合、読みやすさの点から見て、特に問題にはならない。
【0048】
一方、印画紙原稿に対しては、(c)に示すように、ステップエッジは注目画素から右にL画素だけ離れた位置に白画素の塊を検出しないので、文字として誤検出しない。つまり、文字の一部を検出できなくても、印画紙内の特にステップエッジに対して文字エッジとして誤検出しないことが重要であり、また必要である。
【0049】
判定回路21では、注目画素がエッジであって白地があるとき、真の文字エッジ画素として判定する。そして、全画像に対して判定を行い、文字エッジ画素を計数回路22で計数する。その計数値が所定の閾値以上である場合に、判定回路23は当該原稿に文字が含むと判定し、その判定結果を、本スキャン時まで判定結果記憶部24に保持する。
【0050】
(本スキャン時)
上記したプレスキャンによって原稿に文字が含まれているか否かが分かる。文字が含まれている場合は、通常の像域分離回路として機能する。すなわち、Log変換後の画像データに対して、エッジ分離回路11と、網点分離回路12と、さらに色分離回路10が並列に作動し、それぞれの判定結果が判定回路21に入力される。ここで、本スキャン時には白地分離回路20は動作しない。その理由は、原稿中には種々の太さ(大きさ)の文字が入っている可能性があるので、文字の太さによってエッジ/非エッジと判定されて処理されると、文字に対して大きな画質の劣化を生じるからである。
【0051】
判定回路21では、注目画素がエッジであって、網点でなく、無彩色である場合に黒文字と判定し、エッジであって、網点でなく、有彩色である場合に色文字と判定し、それら以外を絵柄と判定する。その結果に応じて、前述したように、画素毎に処理を切り替える。
【0052】
文字が含まれない場合は、例えばその制御の一例として像域分離をすべてオフにして、全面を絵柄処理する。あるいは、像域分離の各パラメータを絵柄に判定しやすいように、本スキャン開始前に再設定することも有効である。
【0053】
このように、本実施例によれば、印画紙原稿が、特に文字を含まないかあるいは含んでいても小領域である場合に、画質の劣化が大幅に低減される。
【0054】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、プレスキャン時に原稿中の文字頻度を認識し、その結果に応じて本スキャン時の像域分離を制御しているので、文字を含まない(あるいは含んでも小領域)網点印刷原稿に対して、著しく画質を向上させることができる。
【0055】
また、本発明によれば、プレスキャン時に低い線数の網点領域を認識し、本スキャン時に高い線数の網点領域を認識し、両者の論理和をとるので、線数に係らず高精度に網点領域を分離することができ、画質を向上させることができる。
【0056】
また、本発明によれば、プレスキャン時の処理時間が短縮される。
【0057】
また、本発明によれば、プレスキャン時に原稿中の文字頻度を認識し、その結果に応じて本スキャン時の像域分離を制御しているので、文字を含まない(あるいは含んでも小領域)印画紙原稿に対して、著しく画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の構成を示す。
【図2】本発明の実施例2の構成を示す。
【図3】本発明の実施例3の構成を示す。
【図4】(a)、(b)、(c)は、白地分離を用いて文字/非文字の判定を説明する図である。
【図5】フィルタ回路例を示し、(a)は平滑化フィルタであり、(b)はエッジ強調フィルタである。
【符号の説明】
1 画像入力装置
2 Log変換回路
3 フィルタ回路
4 色補正回路
5 UCR回路
6 ディザ回路
7 画像出力装置
8、9 間引き処理回路
10 色分離回路
11 エッジ分離回路
12 網点分離回路
13、15 判定回路
14 計数回路
16 判定結果記憶回路
Claims (1)
- 原稿を複数回の走査によってデジタル信号として読み出し、最初の走査によるデジタル信号の画素数を間引き、前記画素数が間引かれたデジタル信号の注目画素が網点領域であるか否かを判定し、または2回目以降の走査によるデジタル信号の注目画素が網点領域であるか否かを判定する第1の手段と、前記第1の手段の最初の走査における判定結果を格納する第2の手段と、前記2回目以降の走査によるデジタル信号の注目画素が文字エッジであるか否かを判定する第3の手段と、前記2回目以降の走査によるデジタル信号の注目画素が有彩色であるか否かを判定する第4の手段と、前記第2の手段の判定結果と前記第1の手段の2回目以降の走査における判定結果との論理和を出力する第5の手段と、前記第3の手段が文字エッジと判定し、前記第5の手段が網点領域でないと出力し、前記第4の手段が有彩色でないと判定したとき前記注目画素を黒文字と判定し、前記第3の手段が文字エッジと判定し、前記第5の手段が網点領域でないと出力し、前記第4の手段が有彩色であると判定したとき前記注目画素を色文字と判定し、それ以外を絵柄と判定する第6の手段と、前記第6の手段の判定結果に基づいて前記原稿内での処理を切り換える第7の手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
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