JP3682709B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーからモノクロへの色変換機能を搭載した画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ファクシミリ、デジタル複写機、プリンタ、モノクロディスプレイ等のモノクロ画像出力装置において、カラー原稿、あるいはカラー信号を出力する場合には、その輝度信号のみを抽出して出力していた。しかし、輝度信号だけでは、同じ輝度で色の異なる画像データの色の境界が表現されないという問題点があった。
【０００３】
そこで、第１の方式として、特開昭６３−２６８６５９号公報、特開昭６３−２１６７４７号公報、特開平２−１０１４９７号公報、特開平２−２７４１７８号公報、特開平２−２４３０５６号公報等においては、各色を既定のハッチングパターンに置き換える技術が示されている。
【０００４】
また、第２の方式として、特開平４−１７０８６６号公報には、色の違いをモノクロームの濃淡に置き換えて出力する技術が示されている。
さらに、第３の方式として、特開平６−２９２００６号公報には、色信号を微分することで得た輪郭信号を輝度信号に加算する技術が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述の第１の方式では、登録するハッチングパターン数により、また第２の方式においては、目視で判別できる濃淡階調数によって、それぞれ表現可能な色数が制限される問題点を有しており、また両方式とも、元画像の濃淡情報が失われてしまう等の問題点があった。
【０００６】
第３の方式は、これらの問題点を解決しているものの、微分処理が複雑であるという欠点を有していた（特開平６−２９２００６号公報の実施例では、水平方向にのみ微分を行っているが、これでは垂直方向の色変化を表現することができない。結局、水平／垂直両方向に微分を行わなければならず、その処理は非常に複雑なものとなる）。
【０００７】
また、一般にカラー信号をモノクロ信号に変更する場面においては、その解像度も変更することが多い。上記の方式では、モノクロ信号作成後、さらに解像度変換処理が必要であった。
【０００８】
本発明は上記の各欠点を解消し、簡潔な処理によって、解像度変換と、カラー→モノクロ変換を低コストで行うことができる画像処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、輝度信号と色信号とからなるカラー画像信号をそれぞれ周波数変換し、高周波係数と低周波係数とに分解する変換手段と、
輝度信号から得られた高周波係数と色信号から得られた高周波係数とを演算し、１つの高周波係数を得る演算手段と、
輝度信号から得られた低周波係数と前記演算手段で得られた高周波係数とから、周波数逆変換する逆変換手段とを備え、
カラー画像信号からモノクローム信号を生成することを特徴とするものである。
【００１０】
また上記目的を達成するために、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記周波数変換は、ウェーブレット変換であり、カラー画像信号から元画像の２ⁿ 倍（ｎ＝０，−１，−２，・・・）の解像度のモノクローム信号を生成することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態を示す画像処理装置をブロック図である。
本画像処理装置は、色変換部１、ウェーブレット変換部２、エントロピー符号化部３、ページメモリ４、エントロピー復号化部５、高周波係数演算部６、モノクロ画像を出力する第１のウェーブレット逆変換部７、カラー画像を出力する第２のウェーブレット逆変換部８を備えている。
【００１２】
色変換部１では、入力のカラー画像データＢ，Ｇ，Ｒ信号を、輝度色差の色空間信号Ｙ，Ｉ，Ｑに線形変換している。例として以下に変換式を示す。
Ｙ＝０．３０Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ
Ｉ＝０．７４（Ｒ−Ｙ）−０．２７（Ｂ−Ｙ）
Ｑ＝０．４８（Ｒ−Ｙ）＋０．４１（Ｂ−Ｙ）
このような色空間への変換によって、画像の統計的電力を輝度信号Ｙに集中させ、エントロピーを減少させることができる。
【００１３】
次に、ウェーブレット変換部２で、Ｙ，Ｉ，Ｑ信号をそれぞれウェーブレット変換する。例として最も簡単な変換式を以下に示す。
Ｓ（ｎ）＝｜〔ｘ（２ｎ）＋ｘ（２ｎ＋１）〕／２｜
Ｄ（ｎ）＝ｘ（２ｎ）−ｘ（２ｎ＋１）
【００１４】
図２はウェーブレット（サブバンド）変換の例を示している。
元画像のまず水平方向にローパスフィルタＳ（ｎ）、ハイパスフィルタＤ（ｎ）をかけ、続いて垂直方向にも同様の処理をそれぞれ施し、水平高域（ＨＬ）、垂直高域（ＬＨ）、対角高域（ＨＨ）、低域（ＬＬ）の４つの周波数帯域信号を生成する。
低域係数は４画素の平均値であり、元画像の解像度を１／２にしたものと考えることができる。この低域係数に同様の変換を再帰的に行う。
【００１５】
図３にこの変換を３回繰り返した３階層変換の例を示す。
８×８＝６４画素が、ＬＬ３、ＨＬ３、ＬＨ３、ＨＨ３、ＨＬ２、ＬＨ２、ＨＨ２、ＨＬ１、ＬＨ１、ＨＨ１の１０種類の係数に分解されている。生成された係数をエントロピー符号化部３でエントロピー符号化することで、データ圧縮を行い、これをページメモリ４に格納する。
【００１６】
カラーの出力装置にデータを送る場合は、ページメモリ４から読み出した圧縮データを、エントロピー復号化部５でエントロピー復号化し、各係数を第２のウェーブレット逆変換部８でウェーブレット逆変換し、Ｙ，Ｉ，Ｑ信号を得て、さらにＢ，Ｇ，Ｒに逆変換したデータを用いればよい。
【００１７】
モノクロの出力装置にデータを送る場合は、ページメモリ４から読み出した圧縮データを、エントロピー復号化部５でエントロピー復号化し、高周波係数演算部６によりＹ，Ｉ，Ｑ信号の高周波係数間で演算を行い、１つの高周波係数を得て、Ｙ信号の低周波係数と共に、第１のウェーブレット逆変換部７でウェーブレット逆変換を行ったデータをモノクロ信号とする。
【００１８】
図４に例を示す。ここでは高周波係数が、Ｙ，Ｉ，Ｑについて、２：１：１の重み付けで加算されている。生成されたモノクロ画像は、重み付けの高いＹ信号に類似しているものの、色信号の変化を多少反映していることが分かる。
その顕著な例を図５に示す。これは輝度が均一で、色が変化している領域の例である。生成されたモノクロ画像は、元のフラットな輝度信号に対し、色信号の変化に沿った変化を有している。
【００１９】
次に解像度の変換について説明する。先に述べたように、低域係数は元画像の１／２の解像度の画像と考えることができる。よって第１階層の低域係数は元画像の１／２、第２階層の低域係数は元画像の１／４、第３階層の低域係数は元画像の１／８の解像度となる。
つまり、元画像の解像度を１／８にする場合はＬＬ３を、１／４にする場合はＬＬ３，ＨＬ３，ＬＨ３を、１／２にする場合はＬＬ３，ＨＬ３，ＬＨ３，ＨＨ３，ＨＬ２，ＬＨ２，ＨＨ２を使ってウェーブレット逆変換を行えば、所望の解像度変換が可能となる。
【００２０】
モノクロ信号に変換する場合は、各階層で上述の高周波係数演算を行う。ここで高周波係数間の演算は、上記実施形態の他に、非線形の演算を用いたり、条件付きの演算であってもよい。
【００２１】
本実施の形態では、上述したように、色変換部１でカラー画像データＢ，Ｇ，Ｒ信号を輝度色差の色空間信号Ｙ，Ｉ，Ｑに線形変換し、ウェーブレット変換部２でＹ，Ｉ，Ｑをウェーブレット変換する。そして生成された係数をエントロピー符号化することでデータ圧縮を行い、ページメモリ４に格納する。モノクロ出力の場合は圧縮データをエントロピー復号化し、Ｙ，Ｉ，Ｑ信号の高周波係数間で演算を行い、１つの高周波係数を得て、Ｙ信号の低周波係数と共に、第１のウェーブレット逆変換部７でウェーブレット逆変換を行ったデータをモノクロ信号とする。このことにより所期の目的を達成することができる。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１記載の画像処理装置においては、データ圧縮伸張の過程で生成される係数間の、非常に簡単な演算のみで、モノクロ画像信号を作っているので、カラー→モノクロ変換を低コストで行うことができる。
【００２３】
また請求項２記載の画像処理装置においては、データ圧縮にウェーブレット変換を用いているので、低解像度への変換を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像処理装置の構成例を示す図である。
【図２】画像信号に対するサブバンド変換の例を示す図である。
【図３】ウェーブレット変換の階層化の例を示す図である。
【図４】カラーからモノクロ信号への変換の第１の例を示す図である。
【図５】カラーからモノクロ信号への変換の第２の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 色変換部
２ ウェーブレット変換部
３ エントロピー符号化部
４ ページメモリ
５ エントロピー復号化部
６ 高周波係数演算部
７ 第１のウェーブレット逆変換部
８ 第２のウェーブレット逆変換部

Claims (2)

1. 輝度信号と色信号とからなるカラー画像信号をそれぞれ周波数変換し、高周波係数と低周波係数とに分解する変換手段と、
   輝度信号から得られた高周波係数と色信号から得られた高周波係数とを演算し、１つの高周波係数を得る演算手段と、
   輝度信号から得られた低周波係数と前記演算手段で得られた高周波係数とから、周波数逆変換する逆変換手段とを備え、
   カラー画像信号からモノクローム信号を生成することを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１記載において、
   前記周波数変換は、ウェーブレット変換であり、カラー画像信号から元画像の２ⁿ 倍（ｎ＝０，−１，−２，・・・）の解像度のモノクローム信号を生成することを特徴とする画像処理装置。

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