JP3756318B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イメージスキャナを有する、ディジタル複写機、ファクシミリ、電子ファイル装置等の画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像出力機器の印字方式として、電子写真プロセスが利用されている。この電子写真プロセスでは、画像の出力解像度は４００dpi〜６００dpiのものが増加する傾向にあり、入力側のスキャナ解像度も４００dpi〜６００dpiとなっている。これらの解像度の向上に伴い、取り扱う画像データのサイズも増大している。
【０００３】
例えば、ディジタル複写機では、文字や線画のように解像度が重視される画像データと、写真やカラー画像のように階調性が重視される中間調の画像データと、を忠実に再現するため、図２（ａ）に示すように、スキャナ１で読み取った多値画像をそのまま多値化処理部２０にて処理し、多値プロッタ７ａにて出力する構成を採用するものがある。この構成では、多値データのまま処理するので、それに要するメモリ容量は解像度に比例して増大する。なお、一旦メモリ６に蓄積して出力するメモリコピーやメモリソート等の編集処理を行うためには、さらに多くのメモリ容量を必要である。
【０００４】
これに対し、頻度の少ない写真画像処理のために多値処理部２０を有することは不要であると考え、図２（ｂ）に示すように、スキャナ１で読み取った画像を２値画像に変換して２値化処理部２にて処理し、２値プロッタ７ｂにて出力する構成もある。この構成では、文字や線画部分の解像度と写真やカラー画像部分の階調性とを両立させるには、像域分離処理で画像を文字・線画等の線図画像領域と写真等の階調画像領域に分割し、それぞれに最適な２値化処理を行い、判定結果に応じてそれぞれの画像を選択出力する必要がある。この際、２値データを用いるので、メモリ容量は削減できるが像域分離処理が複雑になり、その像域分離処理において誤分離が生じると、その部分の画像が大きく乱れるという問題がある。
【０００５】
一方、入力側の解像度が４００dpi〜６００dpiの場合には、図３に示すように、文字や線画部分を２値化処理した画像（図３（ａ））と誤差拡散処理した画像（図３（ｂ））との差が、それらの画像の差分画像（図３（ｃ））に示すように極めて小さいことがち知られている。そこで、これを利用して２値画像における線図画像領域と階調画像領域を正確に分離することが考えられる。なお、図３（ｃ）において、黒く塗りつぶされた部分（黒画素）が、両画像が重なる部分の差分データを示す。このように差分データにおける黒画素量が少ないので、誤分離が生じてもその部分の画像が大きく乱れることはない。
【０００６】
さらに、現在市場に流通しているファクシミリの画像解像度は、２００dpi程度のものが多く、また、パーソナルコンピュータで使用されるスキャナも３００dpi程度の解像度である。ファクシミリは、スキャナで読み取った画像を２値画像に変換して送受信し、パーソナルコンピュータで用いるスキャナも文書の保管や蓄積を目的とする場合は低解像度の２値画像に変換して保存することが多い。すなわち、低解像度の画像についても、線図画像領域と階調画像領域を分離し、それぞれに最適な２値化処理を施すことが望ましい。
【０００７】
なお、この種の装置として関連するものには、例えば、特開平７−１２１６９２号公報がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術では、入力側の解像度が４００dpi〜６００dpiの場合には、文字や線画部分を２値化処理した画像と誤差拡散処理した画像との差が極めて小さいことを利用して、２値画像における線図画像領域と階調画像領域を正確に分離することが考えられる。しかしながら、この方法を２００dpi程度の低解像度の２値画像に適用した場合には、図４に示すように、文字や線画部分を２値化処理した画像（図４（ａ））と誤差拡散処理した画像（図４（ｂ））との差が、それらの）の差分画像（図４（ｃ））に示すように、極めて大きくなるので、それらの部分の分離精度が低下し、線図画像領域と判別されるべき領域が階調画像領域として判別され、誤差拡散処理された画像で出力されてしまう恐れがある。また、領域の境界部分で誤分離が生じた場合は、解像度が低い分、誤分離部分が目立つという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、このような問題点を改善し、入力画像の解像度によらず画像の像域分離処理を正確に行い、出力画像の品質を向上させることが可能な画像処理装置を提供することにある。より具体的には、本発明の目的は、文字・線画画像（＝線図画像）のエッジ部分の誤判定を減少することが可能な画像処理装置を提供することにある。また、本発明の目的は、前記に加え、写真画像（＝階調画像）の画質を向上させることが可能な画像処理装置を提供することにある。さらに、本発明の目的は、前記に加え、写真画像領域（階調画像領域）をディザ処理で２値化し、階調画像の画質をより向上させることが可能な画像処理装置を提供することにある。さらに、本発明の目的は、前記に加え、像域分離精度をより向上させることが可能な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、本発明は、入力された多値画像データを２値化して出力する画像処理装置であって、前記多値画像データを所定の閾値によって２値化し、２値画像データを得る２値化処理部と、前記多値画像データを疑似中間調処理によって２値化し、疑似中間調データを得る中間調処理部と、前記多値画像データから線図画像のエッジ部分を検出するエッジ検出部と、同一の多値画像データを前記２値化処理部及び中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、判定に際して前記エッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させる領域判定部と、前記領域判定部による領域判定結果に基づいて、前記２値画像データ又は疑似中間調データの何れかを選択し、前記多値画像データを２値化した２値化データとして出力する画像選択部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、前記目的を達成するため、本発明は、入力された多値画像データを２値化して出力する画像処理装置であって、前記多値画像データを所定の閾値によって２値化し、２値画像データを得る２値化処理部と、前記多値画像データを誤差拡散処理によって２値化し、疑似中間調データを得る第１の中間調処理部と、前記多値画像データを誤差拡散処理によって２値化する際、第１の中間調処理部と異なる演算マトリクス係数を使用する第２の中間調処理部と、前記多値画像データから線図画像のエッジ部分を検出するエッジ検出部と、同一の多値画像データを前記２値化処理部及び第２の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、判定に際して前記エッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させる領域判定部と、前記領域判定部による領域判定結果に基づいて、同一の多値画像データを前記２値化処理部又は第１の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ又は疑似中間調データの何れかを選択し、前記多値画像データを２値化した２値化データとして出力する画像選択部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、前記目的を達成するため、本発明は、入力された多値画像データを２値化して出力する画像処理装置であって、前記多値画像データを所定の閾値によって２値化し、２値画像データを得る２値化処理部と、前記多値画像データを誤差拡散処理によって２値化し、疑似中間調データを得る第１の中間調処理部と、前記多値画像データをディザ処理によって２値化し、疑似中間調データを得る第２の中間調処理部と、前記多値画像データから線図画像のエッジ部分を検出するエッジ検出部と、同一の多値画像データを前記２値化処理部及び第１の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、判定に際して前記エッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させる領域判定部と、前記領域判定部による領域判定結果に基づいて、同一の多値画像データを前記２値化処理部又は第２の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ又は疑似中間調データの何れかを選択し、前記多値画像データを２値化した２値化データとして出力する画像選択部と、を有することを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記エッジ検出部には、エッジ検出におけるフィルタ処理に使用するフィルタの係数を複数用意し、前記多値画像データの入力画像解像度に応じて前記係数を切り替えるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面を用いて説明する。本実施形態における画像処理装置は、図示していないＣＰＵ、画像処理専用の画像処理プロセッサ、前記ＣＰＵ及び画像処理プロセッサの制御プログラムと必要データを記憶するためのメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）、画像データを蓄積するためのハードディスク装置等のメモリ、イメージスキャナ等の画像入力装置、及びハードコピー装置等の画像出力装置から構成される。
【００１５】
《第１の実施の形態》本実施形態は、請求項１記載の発明の一実施形態を示すものである。図１において、スキャナ１は、図示していないコンタクトガラスあるいはスリットガラス上の読み取り位置に載置された原稿を光学的に走査してその反射光をＣＣＤラインセンサにて読み取り、それを増幅してＡ／Ｄ変換し、多値の画像データに変換する画像入力装置であって、その解像度は２００dpiである。
【００１６】
また、プロッタ７は、メモリ６に蓄積された読み取り画像データ、あるいは像域分離処理部４０からの読み取り画像データを直接、記録紙上に印刷する電子写真方式のハードコピー装置である。すなわち、プロッタ７は、前記読み取り画像データを図示していない感光体ドラム上に書き込んで静電潜像を形成し、それにトナーを付着させて現像し、現像されたトナー像を記録紙に転写して定着するものであって、スキャナ１から入力された読み取り画像データは、出力側の解像度２００dpiの２値画像データとして記録紙に印刷される。なお、メモリ６は、画像データ処理又は処理後の画像データを蓄積するためのもので、１画素当り１ビットの容量を持つ。
【００１７】
また、２値化処理部２、誤差拡散処理部３、像域分離処理部（領域判定部４、画像選択部５、エッジ検出部８を含む）４０は、前記画像処理プロセッサに含まれる。その２値化処理部２は、スキャナ１で読み込まれた多値画像を入力し、それが予め設定された一定の閾値を超えるか否かで単純に２値化し、２値画像データ（２値化データ）に変換する。
【００１８】
また、誤差拡散処理部３（＝中間調処理部）は、スキャナ１で読み込まれた多値画像データを入力し、公知の差拡散処理を用いて誤差拡散処理データ（＝疑似中間調データ）として２値化する。
また、エッジ検出部８は、注目画素が線図画像のエッジ部分にあるかを判定し、エッジ画素を検出する。まず、スキャナ１で読み込まれた多値画像に対して、図５に示すフィルタ処理部（Ｍ×Ｎマトリクス８１ａ、絶対値回路８１ｂを含む）８１で図６に示すエッジ検出フィルタを用い、コンボリューション演算を行う。すなわち、注目画素とその周辺画素の濃度値と前記エッジ検出フィルタの係数とで積和演算を行い、図６に示す係数（＝１）を乗じて正規化する。この積和演算の結果は、正負の数になるので、絶対値をとり、フィルタ処理部８１の出力値とする。次に、判定部８２でフィルタ処理部８１の出力値と予め設定されたスレッシュ値とを比較し、その出力値がスレッシュ値よりも大きい場合はエッジ画素と判定し、それ以外は非エッジ画素と判定する。こうして検出されたエッジ部分を黒画素で表したものが図７である。
【００１９】
また、領域判定部４は、２値化処理部２からの２値画像データ、誤差拡散処理部３からの誤差拡散画像データ、及びエッジ検出部８のエッジ検出結果を基にして、対象画像の注目画素が線図画像領域に含まれるか、あるいは階調画像領域に含まれるかを判定する。ここで、前記２値画像データ、誤差拡散画像データ、及びエッジ検出結果による領域判定方法について述べる。文字等の線図画像を画像解像度２００dpiで読み取った画像データは、２値化処理部２により２値化すると、前述の図４（ａ）に示したような２値画像データとなり、誤差拡散処理部３により前記画像データを２値化すると、図４（ｂ）に示したような誤差拡散画像データとなる。これらの差分をとって重なる画素を白画素とすると、図４（ｃ）に示したようになる。すなわち、同様の操作を高解像度のスキャナで読み取った画像データに施した場合（図３（ｃ））に比べると、図４（ｃ）では黒画素（重ならない画素）が目立ち、このような差分データを基に領域判定を行うと、線図画像領域と階調画像領域の分離精度が低下し、特に各領域の境界部分が誤分離されると、入力画像を忠実に再現することが難しい。そこで、本実施形態においては、各領域の境界部分を正確に分離するため、エッジ検出部８のエッジ検出結果がエッジ画素を検出した場合には、全て線図画像領域と判定する。なお、写真等の階調画像を読み取った画像データは、２値化処理部２により２値化すると、図８（ａ）のように白黒画素がそれぞれ大きな領域でまとまった２値画像データとなり、誤差拡散処理部３により前記画像データを２値化すると、図８（ｂ）のように白黒画素が短い周期で交互に繰り返される誤差拡散画像データとなる。これらの差分をとって重なる画素を白画素とすると、図８（ｃ）のように、多くの黒画素が散在する差分データとなる。
【００２０】
このことから、領域判定部４は、エッジ検出部８がエッジ画素を検出した場合は、注目画素を線図画像領域と判定する。また、エッジ画素が検出されない場合であって、注目画素周辺で計数された差分データにおける黒画素数が予め設定された閾値よりも大きい場合は、注目画素は階調画像領域を形成する画像データであると判定する。また、エッジ画素が検出されない場合であって、注目画素周辺で計数された差分データにおける黒画素数が予め設定された閾値よりも小さい場合には、注目画素は線図画像領域を形成する画像データであると判定する。
【００２１】
なお、領域判定部４は、図９のように、２値化処理部２からの２値画像データと誤差拡散処理部３からの誤差拡散画像データとの差分をとる差分検出部４１と、判定対象の注目画素周辺のＭ×Ｎマトリクスにおける前記差分（黒画素数）を計数する計数部４２と、エッジ検出部８のエッジ検出結果と前記差分の計数結果から判定対象が線図画像領域又は階調画像領域の何れを形成するかを判定する判定部４３と、を有する。まず、差分検出部４１にて、領域判定部４に入力された２値画像データと誤差拡散画像データの差分を前述のように検出する。次に、計数部４２にて、注目画素周辺のＭ×Ｎマトリクス内の差分検出の結果を計数し、その結果を判定部４３に送出する。次に、判定部４３にて、計数部４２からの計数結果とエッジ検出部８からの検出結果を基に、前述のようにスキャナ１からの入力画像中の注目画素が線図画像領域にあるか、あるいは階調画像領域にあるかを判定する。すなわち、前記計数結果から入力画像の文字・線画部分と写真等の部分を判別すると共に、エッジ画素と判定された画素については、前記計数結果による判定によらず、強制的に線図画像領域を形成するものと判定する。
【００２２】
さらに、画像選択部５は、領域判定部４の判定結果に従い、２値化処理部２と誤差拡散処理部３の出力を選択して出力する。すなわち、領域判定部４の判定結果が線図画像領域の場合は２値化処理部２の出力画像を選択し、領域判定部４の判定結果が階調画像領域の場合は誤差拡散処理部３の出力画像を選択して、メモリ６又はプロッタ７に出力する。
【００２３】
なお、本実施形態では、スキャナ１及びプロッタ７の解像度が２００dpiと低い場合について述べたが、例えばプロッタ７の解像度が４００〜６００dpiと高い場合には、プロッタ７の前に公知のスムージング処理を用いて２倍乃至３倍の変倍処理を行う変倍処理部を配置してもよい。
本実施形態によれば、低解像度の入力画像に対して、線図画像領域に適した２値化処理と階調画像領域に適した誤差拡散処理を行い、領域判定部の判定結果を用い選択出力することで、線図画像領域と階調画像領域が共に高画質の２値画像データを出力することができる。しかも、これと並行してエッジ検出処理を行い、エッジと判定された画素を強制的に線図画像領域と判定することで、本来、線図画像領域と判定されるべき箇所が、誤って階調画像領域と判定されることを防ぎ、分離精度を向上させることができる。このため、低解像度の入力画像に対しても高解像度の場合と同一の処理で正確な像域分離処理を行うことができる。なお、出力モード（例えば、文字モード／写真モード）の選択が不要であるため、ユーザの利便性も向上する。また、複雑な像域分離処理を行うことなく、低コストで容易に正確な像域分離処理を実現できる。
【００２４】
《第２の実施の形態》本実施形態は、請求項４記載の発明の一実施形態を示すものである。前述の実施形態では、入力画像の解像度によってエッジ検出部８のエッジ検出結果が変動し、その結果、像域分離処理部４０による処理結果及び精度が入力画像の解像度によってばらつく恐れがある。そこで、本実施形態においては、図１０に示すように、スキャナ１の入力画像の解像度を示す情報をエッジ検出部８に入力すると共に、図１１に示すフィルタ処理部８１で使用するフィルタの係数を複数設け、入力画像の解像度に応じて高解像度用フィルタ８１ｃあるいは低解像度用フィルタ８１ｄの何れかを選択し切り替えて使用する。すなわち、フィルタ処理部８１では、入力画像に対し、図１２（ａ）、（ｂ）に示すエッジ検出フィルタの一つを選択回路８２により選択してコンボリューション演算を行う。具体的には、注目画素とその周辺画素の濃度値とフィルタ係数とで積和演算を行い、図１２に示す係数（＝１）を乗じて正規化する。このとき、入力画像の解像度が予め設定された値よりも大きい場合は、高解像度用フィルタ８１ｃ（図１２（ａ））を選択し、入力画像の解像度が予め設定された値よりも小さい場合は、低解像度用フィルタ８１ｄ（図１２（ｂ））を選択して、何れかのフィルタを使用してエッジの大きさを算出する。前記フィルタ処理部８１の演算結果は正負の数となるので絶対値をとって出力値とする。なお、図１２（ｃ）はエッジ検出の効果を無効とするためののエッジ検出ＯＦＦフィルタである。次に、判定部８２は、フィルタ処理部８１の出力値と予め設定されたスレッシュ値とを比較し、前記出力値がスレッシュ値よりも大きい場合は、注目画素をエッジ画素と判定し、それ以外は非エッジ画素と判定する。なお、本実施形態では、複数のエッジ検出フィルタを並列に持つようにしたが、前記係数を書き換え可能なフィルタを用い、スキャナ１の解像度情報に基づいてその係数を書き換えてから、フィルタ処理を行うようにしてもよい。また、本実施形態では、高解像度用フィルタ８１ｃと低解像度用フィルタ８１ｄの二つのフィルタを有するが、三つ以上のフィルタを設けてそれらを選択する構成としてもよい。なお、他の構成、動作は第１の実施形態と概ね同様である。
【００２５】
本実施形態によれば、エッジ検出部８内のフィルタ処理部８１で使用するフィルタの係数を予め複数用意し、入力画像の解像度によって最適な値に切り替えて使用することで、正確にエッジを検出することが可能であり、像域分離処理の分離精度が向上する。これにより、広範囲の解像度の入力画像に対して、正確な像域分離処理を行うことができる。
【００２６】
《第３の実施の形態》本実施形態は、請求項２記載の発明の一実施形態を示すものである。本実施形態においては、像域分離処理部４０の精度を高めるために、複数の誤差拡散処理部を設け、階調画像領域の画像を２値化するための誤差拡散処理と、像域分離処理で使用する誤差拡散処理の演算マトリクスの係数が異なるようにする。すなわち、図１３に示すように、第１の実施形態における誤差拡散処理部３に相当する第１の誤差拡散処理部３ａ（＝第１の中間調処理部）に加えて第２の誤差拡散処理部３ｂ（＝第２の中間調処理部）を設ける。また、写真画像の２値化処理用として図１４（ａ）に示す大サイズの演算マトリクスを使用し、像域分離処理における誤差拡散処理には図１４（ｂ）に示す小サイズの演算マトリクスを使用する。
【００２７】
本実施形態においては、スキャナ１で読み込まれＡ／Ｄ変換された多値画像データは、２値化処理部２と第１の誤差拡散処理部３ａと第２の誤差拡散処理部３ｂとに入力される。この２値化処理部２では、前記多値画像データを一定の閾値を用いて２値化し２値画像データに変換する。
また、誤差拡散処理部３ａは、図１４（ａ）の大サイズの演算マトリクスを使用し、前記多値画像データを誤差拡散処理して２値化し、疑似中間調データに変換する。この大サイズの演算マトリクスは、他の実施形態で使用するものと同サイズである。
【００２８】
また、誤差拡散処理部３ｂは、図１４（ｂ）の小サイズの演算マトリクスを使用し、前記多値画像データを誤差拡散処理して２値化し、疑似中間調データに変換する。これは、小さいサイズのマトリクスを使用して誤差拡散処理を行うと、エッジ部分が忠実に再現されるので、後段の分離回路（領域判定部４）で分離する際の精度が向上することによる。なお、一般に大きいサイズのマトリクスを使用して誤差拡散処理を行う場合には、広い範囲から誤差の演算を行うことになるので、エッジ部分の凹凸が発生し易くなる傾向がある。本実施形態においては、領域の境界部分で誤分離が生じるのを防止し、正確にエッジ部分を検出するため、領域判定用に前記小サイズの演算マトリクスを使用するものである。
【００２９】
また、領域判定部４では、前述のようにエッジ検出部８がエッジ画素を検出した場合は、注目画素を線図画像領域と判定する。また、エッジ画素が検出されない場合であって、注目画素周辺で計数された差分データにおける黒画素数が予め設定された閾値よりも大きい場合は、注目画素は階調画像領域を形成する画像データであると判定する。また、エッジ画素が検出されない場合であって、注目画素周辺で計数された差分データにおける黒画素数が予め設定された閾値よりも小さい場合には、注目画素は線図画像領域を形成する画像データであると判定する。なお、前記差分データは、前述のように２値化処理部２と誤差拡散処理部３ｂの両者の出力画像の差分を算出したものである。
【００３０】
また、画像選択部５では、領域判定部４の判定結果を基に、２値化処理部２と誤差拡散処理部３ａから出力された画像の何れかを選択して出力する。すなわち、領域判定部４の判定結果が線図画像領域の場合は２値化処理部２の出力画像を選択し、領域判定部４の判定結果が階調画像領域の場合は誤差拡散処理部３ａの出力画像を選択して、メモリ６又はプロッタ７に出力する。なお、他の構成、動作は第１の実施形態と概ね同様である。
【００３１】
本実施形態によれば、複数の誤差拡散処理部３ａ，３ｂを用意し、階調画像領域の画像を２値化するための誤差拡散処理と、像域分離処理で使用する誤差拡散処理の演算マトリクスの係数を異なるものとする。これにより、像域分離処理に適したパラメータの誤差拡散処理で領域判定部４による領域判定処理が可能となるため、像域分離の精度が向上する。なお、本実施形態の構成は、第１の実施形態に誤差拡散処理の演算マトリクスが二つに増えるだけで、回路は殆ど変更する必要がないため、容易に実現することができる。
【００３２】
《第４の実施の形態》本実施形態は、請求項３記載の発明の一実施形態を示すものである。前述の各実施形態では、誤差拡散処理にて２値化された画像の各画素が、図８（ｂ）に示したように、１画素毎に交互に白画素と黒画素が出現する箇所が多く存在する。このため、画像解像度が高くなるとプロッタ７の出力時に、図１５に示す黒画素に囲まれた白画素のように、画素が潰れにより再現され難くなり、本来の階調性が崩れてしまう恐れがある。そこで、本実施形態においては、図１６に示すように、ディザ処理あるいは誤差拡散処理によって多値画像データを２値化する２種類の中間調処理部、すなわち、誤差拡散処理部３（＝第１の中間調処理部）とディザ処理部１２（＝第２の中間調処理部）を設け、入力画像の特性に合わせ何れかを選択して使用可能に構成する。
【００３３】
本実施形態においては、スキャナ１で読み込まれＡ／Ｄ変換された多値画像データは、２値化処理部２と誤差拡散処理部３とディザ処理部１２とに入力される。この２値化処理部２では、前記多値画像データを一定の閾値を用いて２値化し２値画像データに変換する。また、誤差拡散処理部３は、前記多値画像データを誤差拡散処理して２値化し、ディザ処理部１２は、前記多値画像データをディザ処理して２値化し、それぞれ疑似中間調データに変換する。
【００３４】
また、領域判定部４では、前述のようにエッジ検出部８がエッジ画素を検出した場合は、注目画素を線図画像領域と判定する。また、エッジ画素が検出されない場合であって、注目画素周辺で計数された差分データにおける黒画素数が予め設定された閾値よりも大きい場合は、注目画素は階調画像領域を形成する画像データであると判定する。また、エッジ画素が検出されない場合であって、注目画素周辺で計数された差分データにおける黒画素数が予め設定された閾値よりも小さい場合には、注目画素は線図画像領域を形成する画像データであると判定する。なお、前記差分データは、前述のように２値化処理部２と誤差拡散処理部３の両者の出力画像の差分を算出したものである。
【００３５】
また、画像選択部５では、領域判定部４の判定結果を基に、２値化処理部２とディザ処理部１２から出力された画像の何れかを選択して出力する。すなわち、領域判定部４の判定結果が線図画像領域の場合は２値化処理部２の出力画像を選択し、領域判定部４の判定結果が階調画像領域の場合はディザ処理部１２の出力画像を選択して、メモリ６又はプロッタ７に出力する。なお、他の構成、動作は第１の実施形態と概ね同様である。
【００３６】
本実施形態によれば、ディザ処理による２値化回路（ディザ処理部１２）を付加することで、入力画像及びその解像度に応じて、像域分離処理には誤差拡散処理を使用し、階調画像領域の２値化処理には、ディザ処理を使用することで、潰れにより階調性が崩れることはない。通常、ディザ処理に必要な回路は小規模であり、また、通常の画像処理装置では誤差拡散処理とディザ処理の複数の２値化処理機能を有するので、コストアップを伴わない。また、一般的にディザ処理で２値化された疑似中間調データは、誤差拡散処理で２値化された疑似中間調データに比べて、圧縮処理した場合にはより小さなサイズに圧縮することができるため、ディザ処理による疑似中間調データをメモリ６に蓄積することでメモリ６を効率的に利用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の本発明によれば、入力画像の多値画像データから得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、さらに判定に際してエッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させるようにしたので、線図画像領域と階調画像領域が共に高画質の２値画像を出力すると共に、文字や線画等の線図画像のエッジ部分の誤判定を減少することが可能である。
【００３８】
また、請求項２記載の本発明によれば、使用する演算マトリクス係数が異なる第１及び第２の中間調処理部（＝第１の誤差拡散処理部、第２の誤差拡散処理部）を有し、入力画像の多値画像データを２値化処理部及び第２の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、判定に際してエッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させ、そのような領域判定結果に基づいて、前記２値化処理部又は第１の中間調処理部から出力された２値画像データ又は疑似中間調データの何れかを選択して出力するようにしたので、像域分離処理に適したパラメータの誤差拡散処理で領域判定を行うことが可能であり、前述の効果に加えて、写真等の階調画像の画質を向上させることができる。なお、請求項２記載の構成は、請求項１記載の発明に比べ、誤差拡散処理の演算マトリクスを二つに増やすだけで、大幅な回路の変更や増加を行うことなく、容易かつ低コストで実現できる。
【００３９】
また、請求項３記載の本発明によれば、第１及び第２の中間調処理部（＝誤差拡散処理部、ディザ処理部）を有し、同一の多値画像データを２値化処理部及び第１の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、判定に際してエッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させ、そのような領域判定結果に基づいて、同一の多値画像データを前記２値化処理部又は第２の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ又は疑似中間調データの何れかを選択して出力するようにしたので、前述の効果に加えて、写真等の階調画像の画質をより向上させることが可能である。すなわち、階調画像領域の２値化処理にディザ処理を使用することにより、潰れによって写真等の階調性が崩れることを回避できる。なお、従来の画像処理装置では誤差拡散処理機能及びディザ処理機能を有するので、請求項３記載の構成としてもコストアップを伴わない。また、ディザ処理で２値化された２値画像データを圧縮処理してメモリに蓄積する場合は、誤差拡散処理よりも小さなサイズに圧縮できるので、メモリの効率的利用に役立つ。
【００４０】
また、請求項４記載の本発明によれば、前記エッジ検出部でフィルタ処理に使用するフィルタの係数を複数用意し、入力画像の解像度に応じて前記係数を切り替えるようにしたので、正確にエッジを検出することが可能であり、前述の効果に加えて、広範囲の解像度の入力画像に対する像域分離処理の分離精度が向上する。
【００４１】
よって、本発明によれば、スキャナで読み込まれた多値画像データを２値化して出力する画像処理装置において、入力画像の解像度によらず画像の像域分離処理を正確に行い、出力画像の品質を向上させることが可能であって、画像の高解像度化を行うと共にメモリ容量を節約し、前記エッジ検出部等による像域分離処理を用いて、線図画像領域に対しては解像度を重視した画像処理を行い、階調画像領域に対しては階調性を重視した画像処理を行って、入力画像の持つ情報を忠実に再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す画像処理装置の概略構成図である。
【図２】従来の画像処理装置の概略構成を示す図である。
【図３】高解像度（６００dpi）の入力画像（線図画像）を対象とした、２値化処理による出力画像、誤差拡散処理による出力画像、及びそれらの差分画像を示す図である。
【図４】低解像度（２００dpi）の入力画像（線図画像）を対象とした、２値化処理による出力画像、誤差拡散処理による出力画像、及びそれらの差分画像を示す図である。
【図５】図１の画像処理装値におけるエッジ検出部の構成を示す図である。
【図６】図５のエッジ検出部におけるエッジ検出フィルタを示す図である。
【図７】図５のエッジ検出部におけるエッジ検出結果を示す図である。
【図８】階調画像を対象とした、２値化処理による出力画像、誤差拡散処理による出力画像、及びそれらの差分画像を示す図である。
【図９】図１の画像処理装値における領域判定部の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態を示す画像処理装置の概略構成図である。
【図１１】図１０の画像処理装値におけるエッジ検出部の構成を示す図である。
【図１２】図１１のエッジ検出部におけるエッジ検出フィルタを示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態を示す画像処理装置の概略構成図である。
【図１４】図１３の画像処理装値における誤差拡散処理の誤差演算マトリクスを示す図である。
【図１５】図１３の画像処理装値において、黒画素に囲まれた白画素を印字した場合を示す図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態を示す画像処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ スキャナ
２ ２値化処理部
３ 誤差拡散処理部
４ 領域判定部
５ 画像選択部
６ メモリ
７ プロッタ
８ エッジ検出部
４０ 像域分離処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、イメージスキャナを有する、ディジタル複写機、ファクシミリ、電子ファイル装置等の画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像出力機器の印字方式として、電子写真プロセスが利用されている。この電子写真プロセスでは、画像の出力解像度は４００dpi〜６００dpiのものが増加する傾向にあり、入力側のスキャナ解像度も４００dpi〜６００dpiとなっている。これらの解像度の向上に伴い、取り扱う画像データのサイズも増大している。
【０００３】
例えば、ディジタル複写機では、文字や線画のように解像度が重視される画像データと、写真やカラー画像のように階調性が重視される中間調の画像データと、を忠実に再現するため、図２（ａ）に示すように、スキャナ１で読み取った多値画像をそのまま多値化処理部２０にて処理し、多値プロッタ７ａにて出力する構成を採用するものがある。この構成では、多値データのまま処理するので、それに要するメモリ容量は解像度に比例して増大する。なお、一旦メモリ６に蓄積して出力するメモリコピーやメモリソート等の編集処理を行うためには、さらに多くのメモリ容量を必要である。
【０００４】
これに対し、頻度の少ない写真画像処理のために多値処理部２０を有することは不要であると考え、図２（ｂ）に示すように、スキャナ１で読み取った画像を２値画像に変換して２値化処理部２にて処理し、２値プロッタ７ｂにて出力する構成もある。この構成では、文字や線画部分の解像度と写真やカラー画像部分の階調性とを両立させるには、像域分離処理で画像を文字・線画等の線図画像領域と写真等の階調画像領域に分割し、それぞれに最適な２値化処理を行い、判定結果に応じてそれぞれの画像を選択出力する必要がある。この際、２値データを用いるので、メモリ容量は削減できるが像域分離処理が複雑になり、その像域分離処理において誤分離が生じると、その部分の画像が大きく乱れるという問題がある。
【０００５】
一方、入力側の解像度が４００dpi〜６００dpiの場合には、図３に示すように、文字や線画部分を２値化処理した画像（図３（ａ））と誤差拡散処理した画像（図３（ｂ））との差が、それらの画像の差分画像（図３（ｃ））に示すように極めて小さいことがち知られている。そこで、これを利用して２値画像における線図画像領域と階調画像領域を正確に分離することが考えられる。なお、図３（ｃ）において、黒く塗りつぶされた部分（黒画素）が、両画像が重なる部分の差分データを示す。このように差分データにおける黒画素量が少ないので、誤分離が生じてもその部分の画像が大きく乱れることはない。
【０００６】
さらに、現在市場に流通しているファクシミリの画像解像度は、２００dpi程度のものが多く、また、パーソナルコンピュータで使用されるスキャナも３００dpi程度の解像度である。ファクシミリは、スキャナで読み取った画像を２値画像に変換して送受信し、パーソナルコンピュータで用いるスキャナも文書の保管や蓄積を目的とする場合は低解像度の２値画像に変換して保存することが多い。すなわち、低解像度の画像についても、線図画像領域と階調画像領域を分離し、それぞれに最適な２値化処理を施すことが望ましい。
【０００７】
なお、この種の装置として関連するものには、例えば、特開平７−１２１６９２号公報がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術では、入力側の解像度が４００dpi〜６００dpiの場合には、文字や線画部分を２値化処理した画像と誤差拡散処理した画像との差が極めて小さいことを利用して、２値画像における線図画像領域と階調画像領域を正確に分離することが考えられる。しかしながら、この方法を２００dpi程度の低解像度の２値画像に適用した場合には、図４に示すように、文字や線画部分を２値化処理した画像（図４（ａ））と誤差拡散処理した画像（図４（ｂ））との差が、それらの）の差分画像（図４（ｃ））に示すように、極めて大きくなるので、それらの部分の分離精度が低下し、線図画像領域と判別されるべき領域が階調画像領域として判別され、誤差拡散処理された画像で出力されてしまう恐れがある。また、領域の境界部分で誤分離が生じた場合は、解像度が低い分、誤分離部分が目立つという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、このような問題点を改善し、入力画像の解像度によらず画像の像域分離処理を正確に行い、出力画像の品質を向上させることが可能な画像処理装置を提供することにある。より具体的には、本発明の目的は、文字・線画画像（＝線図画像）のエッジ部分の誤判定を減少することが可能な画像処理装置を提供することにある。また、本発明の目的は、前記に加え、写真画像（＝階調画像）の画質を向上させることが可能な画像処理装置を提供することにある。さらに、本発明の目的は、前記に加え、写真画像領域（階調画像領域）をディザ処理で２値化し、階調画像の画質をより向上させることが可能な画像処理装置を提供することにある。さらに、本発明の目的は、前記に加え、像域分離精度をより向上させることが可能な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、本発明は、入力された多値画像データを２値化して出力する画像処理装置であって、前記多値画像データを所定の閾値によって２値化し、２値画像データを得る２値化処理部と、前記多値画像データを疑似中間調処理によって２値化し、疑似中間調データを得る中間調処理部と、前記多値画像データから線図画像のエッジ部分を検出するエッジ検出部と、同一の多値画像データを前記２値化処理部及び中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、判定に際して前記エッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させる領域判定部と、前記領域判定部による領域判定結果に基づいて、前記２値画像データ又は疑似中間調データの何れかを選択し、前記多値画像データを２値化した２値化データとして出力する画像選択部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、前記目的を達成するため、本発明は、入力された多値画像データを２値化して出力する画像処理装置であって、前記多値画像データを所定の閾値によって２値化し、２値画像データを得る２値化処理部と、前記多値画像データを誤差拡散処理によって２値化し、疑似中間調データを得る第１の中間調処理部と、前記多値画像データを誤差拡散処理によって２値化する際、第１の中間調処理部と異なる演算マトリクス係数を使用する第２の中間調処理部と、前記多値画像データから線図画像のエッジ部分を検出するエッジ検出部と、同一の多値画像データを前記２値化処理部及び第２の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、判定に際して前記エッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させる領域判定部と、前記領域判定部による領域判定結果に基づいて、同一の多値画像データを前記２値化処理部又は第１の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ又は疑似中間調データの何れかを選択し、前記多値画像データを２値化した２値化データとして出力する画像選択部と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、前記目的を達成するため、本発明は、入力された多値画像データを２値化して出力する画像処理装置であって、前記多値画像データを所定の閾値によって２値化し、２値画像データを得る２値化処理部と、前記多値画像データを誤差拡散処理によって２値化し、疑似中間調データを得る第１の中間調処理部と、前記多値画像データをディザ処理によって２値化し、疑似中間調データを得る第２の中間調処理部と、前記多値画像データから線図画像のエッジ部分を検出するエッジ検出部と、同一の多値画像データを前記２値化処理部及び第１の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、判定に際して前記エッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させる領域判定部と、前記領域判定部による領域判定結果に基づいて、同一の多値画像データを前記２値化処理部又は第２の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ又は疑似中間調データの何れかを選択し、前記多値画像データを２値化した２値化データとして出力する画像選択部と、を有することを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記エッジ検出部には、エッジ検出におけるフィルタ処理に使用するフィルタの係数を複数用意し、前記多値画像データの入力画像解像度に応じて前記係数を切り替えるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面を用いて説明する。本実施形態における画像処理装置は、図示していないＣＰＵ、画像処理専用の画像処理プロセッサ、前記ＣＰＵ及び画像処理プロセッサの制御プログラムと必要データを記憶するためのメモリ（ＲＡＭ、ＲＯＭ）、画像データを蓄積するためのハードディスク装置等のメモリ、イメージスキャナ等の画像入力装置、及びハードコピー装置等の画像出力装置から構成される。
【００１５】
《第１の実施の形態》本実施形態は、請求項１記載の発明の一実施形態を示すものである。図１において、スキャナ１は、図示していないコンタクトガラスあるいはスリットガラス上の読み取り位置に載置された原稿を光学的に走査してその反射光をＣＣＤラインセンサにて読み取り、それを増幅してＡ／Ｄ変換し、多値の画像データに変換する画像入力装置であって、その解像度は２００dpiである。
【００１６】
また、プロッタ７は、メモリ６に蓄積された読み取り画像データ、あるいは像域分離処理部４０からの読み取り画像データを直接、記録紙上に印刷する電子写真方式のハードコピー装置である。すなわち、プロッタ７は、前記読み取り画像データを図示していない感光体ドラム上に書き込んで静電潜像を形成し、それにトナーを付着させて現像し、現像されたトナー像を記録紙に転写して定着するものであって、スキャナ１から入力された読み取り画像データは、出力側の解像度２００dpiの２値画像データとして記録紙に印刷される。なお、メモリ６は、画像データ処理又は処理後の画像データを蓄積するためのもので、１画素当り１ビットの容量を持つ。
【００１７】
また、２値化処理部２、誤差拡散処理部３、像域分離処理部（領域判定部４、画像選択部５、エッジ検出部８を含む）４０は、前記画像処理プロセッサに含まれる。その２値化処理部２は、スキャナ１で読み込まれた多値画像を入力し、それが予め設定された一定の閾値を超えるか否かで単純に２値化し、２値画像データ（２値化データ）に変換する。
【００１８】
また、誤差拡散処理部３（＝中間調処理部）は、スキャナ１で読み込まれた多値画像データを入力し、公知の差拡散処理を用いて誤差拡散処理データ（＝疑似中間調データ）として２値化する。
また、エッジ検出部８は、注目画素が線図画像のエッジ部分にあるかを判定し、エッジ画素を検出する。まず、スキャナ１で読み込まれた多値画像に対して、図５に示すフィルタ処理部（Ｍ×Ｎマトリクス８１ａ、絶対値回路８１ｂを含む）８１で図６に示すエッジ検出フィルタを用い、コンボリューション演算を行う。すなわち、注目画素とその周辺画素の濃度値と前記エッジ検出フィルタの係数とで積和演算を行い、図６に示す係数（＝１）を乗じて正規化する。この積和演算の結果は、正負の数になるので、絶対値をとり、フィルタ処理部８１の出力値とする。次に、判定部８２でフィルタ処理部８１の出力値と予め設定されたスレッシュ値とを比較し、その出力値がスレッシュ値よりも大きい場合はエッジ画素と判定し、それ以外は非エッジ画素と判定する。こうして検出されたエッジ部分を黒画素で表したものが図７である。
【００１９】
また、領域判定部４は、２値化処理部２からの２値画像データ、誤差拡散処理部３からの誤差拡散画像データ、及びエッジ検出部８のエッジ検出結果を基にして、対象画像の注目画素が線図画像領域に含まれるか、あるいは階調画像領域に含まれるかを判定する。ここで、前記２値画像データ、誤差拡散画像データ、及びエッジ検出結果による領域判定方法について述べる。文字等の線図画像を画像解像度２００dpiで読み取った画像データは、２値化処理部２により２値化すると、前述の図４（ａ）に示したような２値画像データとなり、誤差拡散処理部３により前記画像データを２値化すると、図４（ｂ）に示したような誤差拡散画像データとなる。これらの差分をとって重なる画素を白画素とすると、図４（ｃ）に示したようになる。すなわち、同様の操作を高解像度のスキャナで読み取った画像データに施した場合（図３（ｃ））に比べると、図４（ｃ）では黒画素（重ならない画素）が目立ち、このような差分データを基に領域判定を行うと、線図画像領域と階調画像領域の分離精度が低下し、特に各領域の境界部分が誤分離されると、入力画像を忠実に再現することが難しい。そこで、本実施形態においては、各領域の境界部分を正確に分離するため、エッジ検出部８のエッジ検出結果がエッジ画素を検出した場合には、全て線図画像領域と判定する。なお、写真等の階調画像を読み取った画像データは、２値化処理部２により２値化すると、図８（ａ）のように白黒画素がそれぞれ大きな領域でまとまった２値画像データとなり、誤差拡散処理部３により前記画像データを２値化すると、図８（ｂ）のように白黒画素が短い周期で交互に繰り返される誤差拡散画像データとなる。これらの差分をとって重なる画素を白画素とすると、図８（ｃ）のように、多くの黒画素が散在する差分データとなる。
【００２０】
このことから、領域判定部４は、エッジ検出部８がエッジ画素を検出した場合は、注目画素を線図画像領域と判定する。また、エッジ画素が検出されない場合であって、注目画素周辺で計数された差分データにおける黒画素数が予め設定された閾値よりも大きい場合は、注目画素は階調画像領域を形成する画像データであると判定する。また、エッジ画素が検出されない場合であって、注目画素周辺で計数された差分データにおける黒画素数が予め設定された閾値よりも小さい場合には、注目画素は線図画像領域を形成する画像データであると判定する。
【００２１】
なお、領域判定部４は、図９のように、２値化処理部２からの２値画像データと誤差拡散処理部３からの誤差拡散画像データとの差分をとる差分検出部４１と、判定対象の注目画素周辺のＭ×Ｎマトリクスにおける前記差分（黒画素数）を計数する計数部４２と、エッジ検出部８のエッジ検出結果と前記差分の計数結果から判定対象が線図画像領域又は階調画像領域の何れを形成するかを判定する判定部４３と、を有する。まず、差分検出部４１にて、領域判定部４に入力された２値画像データと誤差拡散画像データの差分を前述のように検出する。次に、計数部４２にて、注目画素周辺のＭ×Ｎマトリクス内の差分検出の結果を計数し、その結果を判定部４３に送出する。次に、判定部４３にて、計数部４２からの計数結果とエッジ検出部８からの検出結果を基に、前述のようにスキャナ１からの入力画像中の注目画素が線図画像領域にあるか、あるいは階調画像領域にあるかを判定する。すなわち、前記計数結果から入力画像の文字・線画部分と写真等の部分を判別すると共に、エッジ画素と判定された画素については、前記計数結果による判定によらず、強制的に線図画像領域を形成するものと判定する。
【００２２】
さらに、画像選択部５は、領域判定部４の判定結果に従い、２値化処理部２と誤差拡散処理部３の出力を選択して出力する。すなわち、領域判定部４の判定結果が線図画像領域の場合は２値化処理部２の出力画像を選択し、領域判定部４の判定結果が階調画像領域の場合は誤差拡散処理部３の出力画像を選択して、メモリ６又はプロッタ７に出力する。
【００２３】
なお、本実施形態では、スキャナ１及びプロッタ７の解像度が２００dpiと低い場合について述べたが、例えばプロッタ７の解像度が４００〜６００dpiと高い場合には、プロッタ７の前に公知のスムージング処理を用いて２倍乃至３倍の変倍処理を行う変倍処理部を配置してもよい。
本実施形態によれば、低解像度の入力画像に対して、線図画像領域に適した２値化処理と階調画像領域に適した誤差拡散処理を行い、領域判定部の判定結果を用い選択出力することで、線図画像領域と階調画像領域が共に高画質の２値画像データを出力することができる。しかも、これと並行してエッジ検出処理を行い、エッジと判定された画素を強制的に線図画像領域と判定することで、本来、線図画像領域と判定されるべき箇所が、誤って階調画像領域と判定されることを防ぎ、分離精度を向上させることができる。このため、低解像度の入力画像に対しても高解像度の場合と同一の処理で正確な像域分離処理を行うことができる。なお、出力モード（例えば、文字モード／写真モード）の選択が不要であるため、ユーザの利便性も向上する。また、複雑な像域分離処理を行うことなく、低コストで容易に正確な像域分離処理を実現できる。
【００２４】
《第２の実施の形態》本実施形態は、請求項４記載の発明の一実施形態を示すものである。前述の実施形態では、入力画像の解像度によってエッジ検出部８のエッジ検出結果が変動し、その結果、像域分離処理部４０による処理結果及び精度が入力画像の解像度によってばらつく恐れがある。そこで、本実施形態においては、図１０に示すように、スキャナ１の入力画像の解像度を示す情報をエッジ検出部８に入力すると共に、図１１に示すフィルタ処理部８１で使用するフィルタの係数を複数設け、入力画像の解像度に応じて高解像度用フィルタ８１ｃあるいは低解像度用フィルタ８１ｄの何れかを選択し切り替えて使用する。すなわち、フィルタ処理部８１では、入力画像に対し、図１２（ａ）、（ｂ）に示すエッジ検出フィルタの一つを選択回路８２により選択してコンボリューション演算を行う。具体的には、注目画素とその周辺画素の濃度値とフィルタ係数とで積和演算を行い、図１２に示す係数（＝１）を乗じて正規化する。このとき、入力画像の解像度が予め設定された値よりも大きい場合は、高解像度用フィルタ８１ｃ（図１２（ａ））を選択し、入力画像の解像度が予め設定された値よりも小さい場合は、低解像度用フィルタ８１ｄ（図１２（ｂ））を選択して、何れかのフィルタを使用してエッジの大きさを算出する。前記フィルタ処理部８１の演算結果は正負の数となるので絶対値をとって出力値とする。なお、図１２（ｃ）はエッジ検出の効果を無効とするためののエッジ検出ＯＦＦフィルタである。次に、判定部８２は、フィルタ処理部８１の出力値と予め設定されたスレッシュ値とを比較し、前記出力値がスレッシュ値よりも大きい場合は、注目画素をエッジ画素と判定し、それ以外は非エッジ画素と判定する。なお、本実施形態では、複数のエッジ検出フィルタを並列に持つようにしたが、前記係数を書き換え可能なフィルタを用い、スキャナ１の解像度情報に基づいてその係数を書き換えてから、フィルタ処理を行うようにしてもよい。また、本実施形態では、高解像度用フィルタ８１ｃと低解像度用フィルタ８１ｄの二つのフィルタを有するが、三つ以上のフィルタを設けてそれらを選択する構成としてもよい。なお、他の構成、動作は第１の実施形態と概ね同様である。
【００２５】
本実施形態によれば、エッジ検出部８内のフィルタ処理部８１で使用するフィルタの係数を予め複数用意し、入力画像の解像度によって最適な値に切り替えて使用することで、正確にエッジを検出することが可能であり、像域分離処理の分離精度が向上する。これにより、広範囲の解像度の入力画像に対して、正確な像域分離処理を行うことができる。
【００２６】
《第３の実施の形態》本実施形態は、請求項２記載の発明の一実施形態を示すものである。本実施形態においては、像域分離処理部４０の精度を高めるために、複数の誤差拡散処理部を設け、階調画像領域の画像を２値化するための誤差拡散処理と、像域分離処理で使用する誤差拡散処理の演算マトリクスの係数が異なるようにする。すなわち、図１３に示すように、第１の実施形態における誤差拡散処理部３に相当する第１の誤差拡散処理部３ａ（＝第１の中間調処理部）に加えて第２の誤差拡散処理部３ｂ（＝第２の中間調処理部）を設ける。また、写真画像の２値化処理用として図１４（ａ）に示す大サイズの演算マトリクスを使用し、像域分離処理における誤差拡散処理には図１４（ｂ）に示す小サイズの演算マトリクスを使用する。
【００２７】
本実施形態においては、スキャナ１で読み込まれＡ／Ｄ変換された多値画像データは、２値化処理部２と第１の誤差拡散処理部３ａと第２の誤差拡散処理部３ｂとに入力される。この２値化処理部２では、前記多値画像データを一定の閾値を用いて２値化し２値画像データに変換する。
また、誤差拡散処理部３ａは、図１４（ａ）の大サイズの演算マトリクスを使用し、前記多値画像データを誤差拡散処理して２値化し、疑似中間調データに変換する。この大サイズの演算マトリクスは、他の実施形態で使用するものと同サイズである。
【００２８】
また、誤差拡散処理部３ｂは、図１４（ｂ）の小サイズの演算マトリクスを使用し、前記多値画像データを誤差拡散処理して２値化し、疑似中間調データに変換する。これは、小さいサイズのマトリクスを使用して誤差拡散処理を行うと、エッジ部分が忠実に再現されるので、後段の分離回路（領域判定部４）で分離する際の精度が向上することによる。なお、一般に大きいサイズのマトリクスを使用して誤差拡散処理を行う場合には、広い範囲から誤差の演算を行うことになるので、エッジ部分の凹凸が発生し易くなる傾向がある。本実施形態においては、領域の境界部分で誤分離が生じるのを防止し、正確にエッジ部分を検出するため、領域判定用に前記小サイズの演算マトリクスを使用するものである。
【００２９】
また、領域判定部４では、前述のようにエッジ検出部８がエッジ画素を検出した場合は、注目画素を線図画像領域と判定する。また、エッジ画素が検出されない場合であって、注目画素周辺で計数された差分データにおける黒画素数が予め設定された閾値よりも大きい場合は、注目画素は階調画像領域を形成する画像データであると判定する。また、エッジ画素が検出されない場合であって、注目画素周辺で計数された差分データにおける黒画素数が予め設定された閾値よりも小さい場合には、注目画素は線図画像領域を形成する画像データであると判定する。なお、前記差分データは、前述のように２値化処理部２と誤差拡散処理部３ｂの両者の出力画像の差分を算出したものである。
【００３０】
また、画像選択部５では、領域判定部４の判定結果を基に、２値化処理部２と誤差拡散処理部３ａから出力された画像の何れかを選択して出力する。すなわち、領域判定部４の判定結果が線図画像領域の場合は２値化処理部２の出力画像を選択し、領域判定部４の判定結果が階調画像領域の場合は誤差拡散処理部３ａの出力画像を選択して、メモリ６又はプロッタ７に出力する。なお、他の構成、動作は第１の実施形態と概ね同様である。
【００３１】
本実施形態によれば、複数の誤差拡散処理部３ａ，３ｂを用意し、階調画像領域の画像を２値化するための誤差拡散処理と、像域分離処理で使用する誤差拡散処理の演算マトリクスの係数を異なるものとする。これにより、像域分離処理に適したパラメータの誤差拡散処理で領域判定部４による領域判定処理が可能となるため、像域分離の精度が向上する。なお、本実施形態の構成は、第１の実施形態に誤差拡散処理の演算マトリクスが二つに増えるだけで、回路は殆ど変更する必要がないため、容易に実現することができる。
【００３２】
《第４の実施の形態》本実施形態は、請求項３記載の発明の一実施形態を示すものである。前述の各実施形態では、誤差拡散処理にて２値化された画像の各画素が、図８（ｂ）に示したように、１画素毎に交互に白画素と黒画素が出現する箇所が多く存在する。このため、画像解像度が高くなるとプロッタ７の出力時に、図１５に示す黒画素に囲まれた白画素のように、画素が潰れにより再現され難くなり、本来の階調性が崩れてしまう恐れがある。そこで、本実施形態においては、図１６に示すように、ディザ処理あるいは誤差拡散処理によって多値画像データを２値化する２種類の中間調処理部、すなわち、誤差拡散処理部３（＝第１の中間調処理部）とディザ処理部１２（＝第２の中間調処理部）を設け、入力画像の特性に合わせ何れかを選択して使用可能に構成する。
【００３３】
本実施形態においては、スキャナ１で読み込まれＡ／Ｄ変換された多値画像データは、２値化処理部２と誤差拡散処理部３とディザ処理部１２とに入力される。この２値化処理部２では、前記多値画像データを一定の閾値を用いて２値化し２値画像データに変換する。また、誤差拡散処理部３は、前記多値画像データを誤差拡散処理して２値化し、ディザ処理部１２は、前記多値画像データをディザ処理して２値化し、それぞれ疑似中間調データに変換する。
【００３４】
また、領域判定部４では、前述のようにエッジ検出部８がエッジ画素を検出した場合は、注目画素を線図画像領域と判定する。また、エッジ画素が検出されない場合であって、注目画素周辺で計数された差分データにおける黒画素数が予め設定された閾値よりも大きい場合は、注目画素は階調画像領域を形成する画像データであると判定する。また、エッジ画素が検出されない場合であって、注目画素周辺で計数された差分データにおける黒画素数が予め設定された閾値よりも小さい場合には、注目画素は線図画像領域を形成する画像データであると判定する。なお、前記差分データは、前述のように２値化処理部２と誤差拡散処理部３の両者の出力画像の差分を算出したものである。
【００３５】
また、画像選択部５では、領域判定部４の判定結果を基に、２値化処理部２とディザ処理部１２から出力された画像の何れかを選択して出力する。すなわち、領域判定部４の判定結果が線図画像領域の場合は２値化処理部２の出力画像を選択し、領域判定部４の判定結果が階調画像領域の場合はディザ処理部１２の出力画像を選択して、メモリ６又はプロッタ７に出力する。なお、他の構成、動作は第１の実施形態と概ね同様である。
【００３６】
本実施形態によれば、ディザ処理による２値化回路（ディザ処理部１２）を付加することで、入力画像及びその解像度に応じて、像域分離処理には誤差拡散処理を使用し、階調画像領域の２値化処理には、ディザ処理を使用することで、潰れにより階調性が崩れることはない。通常、ディザ処理に必要な回路は小規模であり、また、通常の画像処理装置では誤差拡散処理とディザ処理の複数の２値化処理機能を有するので、コストアップを伴わない。また、一般的にディザ処理で２値化された疑似中間調データは、誤差拡散処理で２値化された疑似中間調データに比べて、圧縮処理した場合にはより小さなサイズに圧縮することができるため、ディザ処理による疑似中間調データをメモリ６に蓄積することでメモリ６を効率的に利用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の本発明によれば、入力画像の多値画像データから得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、さらに判定に際してエッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させるようにしたので、線図画像領域と階調画像領域が共に高画質の２値画像を出力すると共に、文字や線画等の線図画像のエッジ部分の誤判定を減少することが可能である。
【００３８】
また、請求項２記載の本発明によれば、使用する演算マトリクス係数が異なる第１及び第２の中間調処理部（＝第１の誤差拡散処理部、第２の誤差拡散処理部）を有し、入力画像の多値画像データを２値化処理部及び第２の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、判定に際してエッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させ、そのような領域判定結果に基づいて、前記２値化処理部又は第１の中間調処理部から出力された２値画像データ又は疑似中間調データの何れかを選択して出力するようにしたので、像域分離処理に適したパラメータの誤差拡散処理で領域判定を行うことが可能であり、前述の効果に加えて、写真等の階調画像の画質を向上させることができる。なお、請求項２記載の構成は、請求項１記載の発明に比べ、誤差拡散処理の演算マトリクスを二つに増やすだけで、大幅な回路の変更や増加を行うことなく、容易かつ低コストで実現できる。
【００３９】
また、請求項３記載の本発明によれば、第１及び第２の中間調処理部（＝誤差拡散処理部、ディザ処理部）を有し、同一の多値画像データを２値化処理部及び第１の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、判定に際してエッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させ、そのような領域判定結果に基づいて、同一の多値画像データを前記２値化処理部又は第２の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ又は疑似中間調データの何れかを選択して出力するようにしたので、前述の効果に加えて、写真等の階調画像の画質をより向上させることが可能である。すなわち、階調画像領域の２値化処理にディザ処理を使用することにより、潰れによって写真等の階調性が崩れることを回避できる。なお、従来の画像処理装置では誤差拡散処理機能及びディザ処理機能を有するので、請求項３記載の構成としてもコストアップを伴わない。また、ディザ処理で２値化された２値画像データを圧縮処理してメモリに蓄積する場合は、誤差拡散処理よりも小さなサイズに圧縮できるので、メモリの効率的利用に役立つ。
【００４０】
また、請求項４記載の本発明によれば、前記エッジ検出部でフィルタ処理に使用するフィルタの係数を複数用意し、入力画像の解像度に応じて前記係数を切り替えるようにしたので、正確にエッジを検出することが可能であり、前述の効果に加えて、広範囲の解像度の入力画像に対する像域分離処理の分離精度が向上する。
【００４１】
よって、本発明によれば、スキャナで読み込まれた多値画像データを２値化して出力する画像処理装置において、入力画像の解像度によらず画像の像域分離処理を正確に行い、出力画像の品質を向上させることが可能であって、画像の高解像度化を行うと共にメモリ容量を節約し、前記エッジ検出部等による像域分離処理を用いて、線図画像領域に対しては解像度を重視した画像処理を行い、階調画像領域に対しては階調性を重視した画像処理を行って、入力画像の持つ情報を忠実に再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す画像処理装置の概略構成図である。
【図２】従来の画像処理装置の概略構成を示す図である。
【図３】高解像度（６００dpi）の入力画像（線図画像）を対象とした、２値化処理による出力画像、誤差拡散処理による出力画像、及びそれらの差分画像を示す図である。
【図４】低解像度（２００dpi）の入力画像（線図画像）を対象とした、２値化処理による出力画像、誤差拡散処理による出力画像、及びそれらの差分画像を示す図である。
【図５】図１の画像処理装値におけるエッジ検出部の構成を示す図である。
【図６】図５のエッジ検出部におけるエッジ検出フィルタを示す図である。
【図７】図５のエッジ検出部におけるエッジ検出結果を示す図である。
【図８】階調画像を対象とした、２値化処理による出力画像、誤差拡散処理による出力画像、及びそれらの差分画像を示す図である。
【図９】図１の画像処理装値における領域判定部の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態を示す画像処理装置の概略構成図である。
【図１１】図１０の画像処理装値におけるエッジ検出部の構成を示す図である。
【図１２】図１１のエッジ検出部におけるエッジ検出フィルタを示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態を示す画像処理装置の概略構成図である。
【図１４】図１３の画像処理装値における誤差拡散処理の誤差演算マトリクスを示す図である。
【図１５】図１３の画像処理装値において、黒画素に囲まれた白画素を印字した場合を示す図である。
【図１６】本発明の第４の実施の形態を示す画像処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ スキャナ
２ ２値化処理部
３ 誤差拡散処理部
４ 領域判定部
５ 画像選択部
６ メモリ
７ プロッタ
８ エッジ検出部
４０ 像域分離処理部
Claims (4)
- 入力された多値画像データを２値化して出力する画像処理装置であって、
前記多値画像データを所定の閾値によって２値化し、２値画像データを得る２値化処理部と、
前記多値画像データを疑似中間調処理によって２値化し、疑似中間調データを得る中間調処理部と、
前記多値画像データから線図画像のエッジ部分を検出するエッジ検出部と、
同一の多値画像データを前記２値化処理部及び中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、判定に際して前記エッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させる領域判定部と、
前記領域判定部による領域判定結果に基づいて、前記２値画像データ又は疑似中間調データの何れかを選択し、前記多値画像データを２値化した２値化データとして出力する画像選択部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 入力された多値画像データを２値化して出力する画像処理装置であって、
前記多値画像データを所定の閾値によって２値化し、２値画像データを得る２値化処理部と、
前記多値画像データを誤差拡散処理によって２値化し、疑似中間調データを得る第１の中間調処理部と、
前記多値画像データを誤差拡散処理によって２値化する際、第１の中間調処理部と異なる演算マトリクス係数を使用する第２の中間調処理部と、
前記多値画像データから線図画像のエッジ部分を検出するエッジ検出部と、
同一の多値画像データを前記２値化処理部及び第２の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、判定に際して前記エッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させる領域判定部と、
前記領域判定部による領域判定結果に基づいて、同一の多値画像データを前記２値化処理部又は第１の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ又は疑似中間調データの何れかを選択し、前記多値画像データを２値化した２値化データとして出力する画像選択部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 入力された多値画像データを２値化して出力する画像処理装置であって、
前記多値画像データを所定の閾値によって２値化し、２値画像データを得る２値化処理部と、
前記多値画像データを誤差拡散処理によって２値化し、疑似中間調データを得る第１の中間調処理部と、
前記多値画像データをディザ処理によって２値化し、疑似中間調データを得る第２の中間調処理部と、
前記多値画像データから線図画像のエッジ部分を検出するエッジ検出部と、
同一の多値画像データを前記２値化処理部及び第１の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ及び疑似中間調データの注目画素周辺の差分をとった黒画素量に基づき、前記注目画素が線図画像領域又は階調画像領域の何れに属するかを判定し、判定に際して前記エッジ検出処理部によるエッジ検出結果を反映させる領域判定部と、
前記領域判定部による領域判定結果に基づいて、同一の多値画像データを前記２値化処理部又は第２の中間調処理部にて処理して得られた２値画像データ又は疑似中間調データの何れかを選択し、前記多値画像データを２値化した２値化データとして出力する画像選択部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記エッジ検出部には、エッジ検出におけるフィルタ処理に使用するフィルタの係数を複数用意し、前記多値画像データの入力画像解像度に応じて前記係数を切り替えるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３記載の画像処理装置。
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