JP3805613B2

JP3805613B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP3805613B2
Application number: JP2000329270A
Authority: JP
Inventors: 英明山田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: EP1202553A2; JP2002135579A; EP1202553A3; EP1202553B1; US20020051209A1; DE60135535D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ装置など、入力画像を２値の画像データに変換する画像処理装置に関し、さらに詳細には、文字などの本質的に２値画像の部分と写真などの中間調部分とを識別し、それぞれに応じた２値化処理を行うことによって、中間調画像および文字などの画像をともにより読取りやすい画像に変換して出力する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファクシミリ装置などでは、送信側で原画を内蔵のスキャナなどで読取り、これを２値画像データに変換した後伝送し、受信側では、受信した画像をそのまま２値画像で印刷する方法が用いられている。文字などの本質的に２値で表せる画像は、スキャナなどで読取られた多値画像を、適当なスライスレベルで２値に振分けることにより、２値化の目的が達成されるが、写真などの中間調画像の場合は、より原画像に近い擬似的な中間調表現で２値化することが行われている。２値で擬似中間調を表す場合、ピクセルを一定領域毎に区分し、その領域の平均的な濃度をその領域の黒ドット数に変換して中間調を表すディザ法およびそれぞれのピクセルを強制的に黒ドットか白ドットかに決定し、実際のそのピクセル部分の濃度と、決定された黒ドットまたは白ドットの濃度との誤差を周辺のピクセルに分散して中間調を表す誤差拡散法が主として使用されている。特に、原画像の中間調をより忠実に表現できること、濃度の濃い文字部分および白抜き文字部分が比較的明確に表現されることから、誤差拡散法が次第に主流になってきている。
【０００３】
しかし、いずれの方法を用いても、擬似中間調表現された文字部分は、単純に２値化された画像に比べ、文字が不明確になり、特にその文字の境界であるエッジ部がぼやけた表現になってしまう。
【０００４】
そのため、画像を予め文字部分と中間調部分とに適当なアルゴリズムで領域分離し、文字部分はよりエッジが明確になる２値化手段を用いて２値化し、中間調部分はたとえば誤差拡散法で２値化することで、写真などの中間調と文字などの２値の画像とを含む画像を、より原画に近い２値画像に変換する方法が用いられている。
【０００５】
しかし、原画が網点で表現した印刷原稿などの場合、網点のピッチと、読取りセンサのピッチとの関係からモアレ縞が発生し、本来網点で表される中間調部分を文字エッジと誤判断してしまう問題がある。さらに、文字の中には、黒色で表現される場合だけでなく、白抜きの文字もあり、この場合も文字エッジを正確に２値化することが望ましい。
【０００６】
特開平１０−９８６１４号公報記載の画像処理装置は、本発明と同じ発明者の発明であり、写真用中間調部分と文字部分の領域分離を行い、中間調部分は、誤差拡散法で擬似中間調表現に変換し、文字部分は、単純２値化で文字を鮮明に再現する方法を提供している。文字部分の境界を判定する方法として、注目される画素と、注目される画素の右上の画素の右上に位置する画素、右下の画素の右下に位置する画素、左上の画素の左上に位置する画素、左下の画素の左下に位置する画素の５ピクセルの濃度の最大値と最小値の差が予め規定されたしきい値以上であれば、文字部分の境界であると判断する。注目される画素に対し、垂直、水平の方向から４５度の角度の画素を境界判定のための画素としているのは、網点で作られた画像を読取る場合に発生するモアレの影響を最小にするためである。
【０００７】
特開平５−１３６９９４号公報記載の像域分離回路は、エッジ検出回路で検出されたエッジ画素をエッジ領域拡張回路でエッジ画素を含めた大きさの異なる複数の領域に拡張する。そして、拡張された複数の領域から、エッジ画素密度検出回路により局所密度を考慮して特定の領域を選択し、選択された領域について単純２値化処理を行う。
【０００８】
特開平９−３２１９８９号公報記載のエッジ領域検出装置は、画像データの注目画素に平滑化処理を行う平滑化回路を有し、注目画素とその前後の濃度差検出回路の出力と、濃度検出手段による検出結果に基づき、画像のエッジを判断している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０−９８６１４号公報記載の画像処理装置は、原画が網点で構成されている場合の網点の位置およびピッチと、読取りセンサの解像度とから発生するモアレ縞の影響を最小にするために、参照する画素と、注目する画素との位置関係を規定しているが、印刷の網点のピッチが次第に細かいものが多くなり、注目画素と参照画素との位置関係が最適ではなくなり改良が必要となってきている。また、文字部分は、黒で高濃度の部分のみが文字部分とは言えず、逆に白抜き文字および中間調の下地により濃度の濃い中間調の文字が書かれている場合なども、文字を正確に抽出することが望ましい。さらに、文字の境界をその注目したピクセル領域での濃度差で判断すると、エッジ領域が太めに判定される場合が多く、エッジを単純に２値化すると、しきい値によっては太めの文字になったり、文字の周辺に白地部分ができるなどの問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、文字部分の境界を正確に検出し、原画像により近い表現の２値化画像を出力するための画像処理装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力画像を文字部分と中間調部分とに領域分離し、それぞれに対応した２値化処理を行って出力する画像処理装置において、
注目されたピクセルおよび、注目されたピクセルの右上、右下、左上、左下に位置する参照ピクセルを含む５ピクセルの濃度の最大値と最小値との差が予め規定されたしきい値以上であれば、注目されたピクセルを文字部分の境界であると判断する判断手段と、
前記領域分離によって文字部分または文字部分の境界であると判断された注目ピクセルの濃度と、そのピクセルの周辺ピクセルの平均濃度との差が、予め設定された値以上であり、白方向の濃度差であれば、注目ピクセルを白ドットに設定し、黒方向の濃度差であれば、黒ドットに設定し、中間の濃度であれば擬似中間調処理で決定された濃度のドットに設定することで、２値化処理を行うか擬似中間調処理を行うかの判断と２値化処理とを同時に行う文字部分２値化処理手段とを有することを特徴とする画像処理装置である。
【００１２】
本発明に従えば、注目されたピクセルおよび、注目されたピクセルの右上、右下、左上、左下に位置する参照ピクセルを含む５ピクセルの濃度の最大値と最小値との差が予め規定されたしきい値以上であれば、注目されたピクセルを文字部分の境界であると判断するので、文字部分の境界を正確に検出し、原画像により近い表現の２値化画像を出力することができる。
さらに、注目ピクセルの濃度と、そのピクセルの周辺ピクセルの平均濃度との差が、予め設定された値以上であり、白方向の濃度差であれば、注目ピクセルを白ドットに設定し、黒方向の濃度差であれば、黒ドットに設定し、中間の濃度であれば擬似中間調処理で決定された濃度のドットに設定するので、２値化処理を行うか擬似中間調処理を行うかの判断と２値化処理とを同時に行うことができ、白抜き文字の境界および中間調部分において、原画像により近い表現の２値化画像を出力することができる。
【００１３】
また本発明は、前記判断手段である第１判断手段と、注目されたピクセルおよび、注目されたピクセルの右上のピクセルの右上、右下のピクセルの右下、左上のピクセルの左上、左下のピクセルの左下に位置する参照ピクセルを含む５ピクセルの濃度の最大値と最小値との差が予め規定された値以上であれば、注目されたピクセルを文字部分の境界と判断する第２判断手段と、ユーザによって第１判断手段と第２判断手段とが切換えられる切換手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、前記判断手段である第１判断手段と、注目されたピクセルおよび、注目されたピクセルの右上のピクセルの右上、右下のピクセルの右下、左上のピクセルの左上、左下のピクセルの左下に位置する参照ピクセルを含む５ピクセルの濃度の最大値と最小値との差が予め規定された値以上であれば、注目されたピクセルを文字部分の境界と判断する第２判断手段とをユーザが切換えて使用することができるので、入力画像の網点のピッチが異なる場合でも文字部分の境界を正確に検出することができる。
【００１５】
また本発明は、前記文字部分２値化処理手段は、前記周辺ピクセルの平均濃度Ｈに対して予め規定された濃度差ｄ１、ｄ２を設定し、前記注目ピクセルの濃度Ｑと、白閾値であるＨ＋ｄ１および黒閾値であるＨ−ｄ２とを比較することを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、前記周辺ピクセルの平均濃度Ｈに対して予め規定された濃度差ｄ１、ｄ２を設定し、前記注目ピクセルの濃度Ｑと、白閾値であるＨ＋ｄ１および黒閾値であるＨ−ｄ２とを比較することにより、黒文字部分の周辺に白抜き部分が生じたり、黒文字が太く変換されたりすることがなく、黒字部分、白字部分がそれぞれ黒ドット、白ドットに２値化される。
【００１７】
また本発明は、前記注目されたピクセルおよび参照ピクセルの位置は、縦横の解像度がほぼ等しい基準解像度におけるピクセル位置とし、他の解像度で処理する場合の参照ピクセル位置は、前記基準解像度におけるピクセル位置に最も近いピクセル位置とすることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、他の解像度で処理する場合の参照ピクセル位置は、基準解像度におけるピクセル位置に最も近いピクセル位置とするので、種々の解像度に対応して文字部分の境界を正確に検出することができる。
【００１９】
また本発明は、前記しきい値および前記濃度差の値の少なくとも一方をユーザが変更することができることを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、前記しきい値および前記濃度差の値の少なくとも一方をユーザが変更することができるので、最適な条件を設定して原画像により近い表現の２値化画像を出力することができる。
【００２１】
また本発明は、前記判断手段および前記文字部分２値化処理手段の少なくとも一方の使用をユーザが解除することができることを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、前記判断手段および前記文字部分２値化処理手段の少なくとも一方の使用をユーザが解除することができるので、各手段を用いない方が望ましい入力画像にも対応することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明は、入力画像を２値画像に変換して出力する画像処理装置を用いる全ての通信装置および情報処理装置に対して有効であるが、ここでは、ファクシミリ装置を例として以下に説明を行う。
【００２４】
図１は、本発明の実施の一形態である画像処理装置２０を用いたファクシミリ装置１０のブロック図である。ファクシミリ装置１０は、電話回線網２１と網制御装置２２によって接続されている。網制御装置２２は、電話回線網２１の状況を監視するとともに、回線をモデム２３側とハンドセット２５側、コードレス用制御回路２８側とに切換える。モデム２３は、画像のデジタル信号を電話回線網２１に適したアナログ信号に変調するとともに、電話回線網２１のアナログ信号を印刷用のデジタル信号に復調する。
【００２５】
印刷装置２６は、受信した画像または読取られた画像の印刷を行うユニットで、サーマル方式、電子写真方式およびインクジェット方式などがよく用いられる。画像読取装置２９は、送信およびコピーのための原稿の読取り装置であり、レンズとＣＣＤラインセンサの組合せによる縮小読取り方式、ロッドレンズアレーを用いた密着センサ方式などが用いられる。画像記憶装置２１０は、読取った画像、受信した画像を記憶するためのユニットで、このユニットを備えることで、多くの複雑な機能、たとえば受信した画像の転送、同報、印刷用紙切れのときの代行受信、およびメモリ送信などが可能となる。さらに本発明の処理画像の記憶もこの画像記憶装置２１０が用いられる。制御装置２４は、記憶装置２７に記憶されているプログラムに基づいて、操作キー２１３およびダイヤルキー２１２からの入力情報、装置の各ユニットからの状態を示す情報、電話回線網２１からの信号などの情報を総合して装置全体の動作を決定し、装置全体に指令を与え、さらに表示装置２１１に表示の指示を出す。また、さらに画像の伝送時間を短縮するための画像圧縮、圧縮された画像信号を元のピクセル列情報に戻す伸長を行う。画像処理装置２０は、領域判別部２０ａと２値化処理部２０ｂとを含み、画像読取装置２９で読取られた入力画像を領域分離してそれぞれの領域に応じた２値化処理を施した後、印刷装置２６から出力される。
【００２６】
操作キー２１３およびダイヤルキー２１２は、使用者が情報、指示を装置に入力するためのユニットである。表示装置２１１は、ファクシミリ装置が使用者に情報を表示、ガイダンスを行うユニットで、本表示装置２１１と操作キー２１３およびダイヤルキー２１２を用いてファクシミリ装置の各種パラメータの設定が可能となる。ユーザは、表示装置２１１、操作キー２１３、ダイヤルキー２１２を用いて文字部分の境界を判断する際のしきい値および２値化処理する際の濃度差の変更を行う。
【００２７】
ハンドセット２５は、電話通話のための受話器、送話器が装備されている。本ファクシミリ装置１０は、１台あるいは複数台のコードレス子機と接続が可能で、コードレス用制御回路２８は、図示されていないコードレス子機を制御する装置であり、子機と接続するための通信路の探索、接続の確立、通話、電波発信受信のためのチューナなどを含んでいる。アンテナ２１４は、子機との送受信を行う電波の発信および受信が行われる。
【００２８】
画像読取装置２９で読取られた原稿の画像は、操作キー２１２で中間調が選択されている場合、２値化処理部１０ｂで記憶装置２７のプログラムにより擬似中間調の画像に変換されて電話回線網２１に送出される。本アルゴリズムを実行するために、読取られた画像は、そのまま画像記憶装置２１０に記憶され、擬似中間調に変換された後、まとめて送出されるか、あるいは、変換に必要なライン数だけ記憶、遅延され、擬似中間調に変換後、ほぼリアルタイムで電話回線網２１に送出される。
【００２９】
図２は、文字部分の境界（文字エッジ）を判断する注目ピクセルおよび参照ピクセルの位置関係を示す図である。文字部分の境界の判断は、領域判断部２０ａによって行われ、入力画像の種類によって領域判断部２０ａが有する第１判断手段および第２判断手段のどちらかが使用される。
【００３０】
図２（Ａ）は、第１判断手段によって文字エッジを判断する場合の注目ピクセルおよび参照ピクセルを示している。図２（Ａ）で、現在注目されているピクセル１１（◎）に対し、右上、右下、左上、左下に位置する参照ピクセル１２（●）を加えた５ピクセルの濃度のうち最大値Ｑｍａｘと最小値Ｑｍｉｎとの差が予め設定されたしきい値Ｔｅ以上であれば、すなわちＱｍａｘ−Ｑｍｉｎ＞Ｔｅであれば、その注目ピクセル１１は文字エッジであると判断される。
【００３１】
図２の（Ｂ）は、第２判断手段によって文字エッジを判断する場合の注目ピクセル１１および参照ピクセル１２を示している。注目ピクセル１１の右上の右上、右下の右下、左上の左上、左下の左下に位置する４ピクセルを参照ピクセル１２とし、注目ピクセル１１を合わせて５ピクセルで前記判断基準と同じ方法で文字エッジの判断を行っている。いずれの判断手段においても注目ピクセル１１の×方向４５度の４ピクセルを参照ピクセル１２としている。これは、網点が通常、原稿に対し４５度の角度を持って配置しているからである。また入力画像の網点のピッチが異なる場合に、注目ピクセル１１と参照ピクセル１２との距離が異なる第１および第２判断手段のうちユーザが最適な手段を選択することで、網点と文字エッジとの誤判断を減少し、より正確に文字エッジを検出することができる。具体的には、ユーザは、表示装置２１１の指示に従って操作キー２１３、ダイヤルキー２１２およびそれらの入力を受けた制御装置２４からなる切換手段を用いて最適な判断手段に切換える。
【００３２】
文字エッジを検出した後、これらの文字エッジを２値化する過程に移る。文字部分の２値化処理には、文字エッジおよびこの文字エッジで囲まれた部分を文字部分と判断し、全ての部分で単純２値判定を行い、黒文字および白抜き文字とする処理と、エッジのみ単純２値化を行う処理があるが、ここでは後者を用いて説明する。これは、文字も中間調画像である場合、文字のエッジ以外の部分を擬似中間調で変換し、エッジのみで単純２値化を行うことで文字の視認性を向上するとともに、文字の中央部は、中間調で表現した方が原画に近い画像に変換される。
【００３３】
図３は、従来の方法による文字エッジの２値化処理を示す図である。ここで、たとえば、各ピクセルあたり８ビットで、２５６段階の中間調表現で示される場合、黒は濃度０、白は濃度２５５の値で示される。図３（Ａ）は、文字エッジと判断された部分を単純２値化法で２値化する方法であり、黒字部分３３より、文字エッジと判断されるエッジ検出部分３４が広くなる。閾値３７の値を小さくして黒側に近づけると、エッジ検出部分３４は白ドットとなり、２値化画像３８の黒ドットで表される文字部分の周辺に白抜き部分が生じ、文字を白色で囲んだような２値化となる。図３（Ｂ）で示すように、閾値３７を大きくして白側に近づけ、白抜き部分が生じないように変更すると、エッジ検出部分３４は黒ドットとなり、２値化画像３８の文字部分が実際の文字部分３３より広く出力されることで文字が太く変換されることになる。
【００３４】
図４は、本発明の文字部分２値化処理手段による２値化処理を示すである。文字部分の２値化は、２値化処理部２０ｂの文字部分２値化処理手段によって行われる。注目されたピクセル１１の周辺ピクセルの平均濃度をＨとする。周辺の定義は、たとえば、注目ピクセル１１を中心として、主走査方向に３〜１０ピクセル、副走査方向に５〜２０ピクセル程度の範囲を選択し、その範囲内のピクセル濃度の平均を取ると良好な結果が得られることが分かっている。この平均濃度Ｈに対し、予め規定された濃度差ｄ１，ｄ２を設定し、白閾値４２はＨ＋ｄ１、黒閾値４１はＨ−ｄ２と設定する。このとき文字エッジであると判断されたピクセルが白方向の濃度差であれば白ドットに設定し、黒方向の濃度差であれば黒ドットに設定する。文字エッジであると判断されたピクセルは、その濃度Ｑが、Ｑ＞Ｈ＋ｄ１であれば白ドットに、Ｑ＜Ｈ−ｄ２であれば黒ドットに、Ｈ＋ｄ２≧Ｑ≧Ｈ−ｄ１であれば、擬似中間調処理で決定された色のドットに２値化する。ｄ１の値とｄ２の値は、同じ値でも充分実用に耐える。図４（Ａ）は黒文字の２値化、図４（Ｂ）は白抜き文字の２値化の例であり、黒字部分３３、白字部分４３がそれぞれ黒ドット、白ドットに２値化されることを表している。また、文字の中間調濃度によっては、濃度差ｄ１およびｄ２を再設定する必要があり、ユーザによって最適な値に変更することが可能である。具体的には、ユーザは、表示装置２１１の指示に従って操作キー２１３、ダイヤルキー２１２を用いて最適な濃度差を入力する。この文字部分２値化処理手段により、文字エッジと誤判断された網点も擬似中間調で２値化される可能性が向上し、白抜き文字もエッジを正確に表現することができる。
【００３５】
注目ピクセル１１と参照ピクセル１２との位置関係は、通常、主走査方向および副走査方向の解像度がほぼ等しい基準解像度、例えば擬似中間調で表現する場合は８ドット／ｍｍ×７．７ドット／ｍｍ、またはカラー画像の場合は２００ｄｐｉ×２００ｄｐｉにおけるピクセル位置であるが、１６ドット／ｍｍ×７．７ドット／ｍｍなどの他の解像度で中間調表現する場合、基準解像度における参照ピクセル位置に最も近いピクセルを新たに参照ピクセル１２とする。
【００３６】
以上に示した文字エッジの判断手段および文字部分の２値化処理手段は、ユーザによってその使用を解除することができる。設定方法は、これまでに述べた表示装置２１１と操作キー２１３およびダイヤルキー２１２の操作で行う。この機能は、たとえば写真の中の看板に書かれている文字など全体を中間調で表現したときなど、本発明における各手段を用いない方が望ましい場合に有効である。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、文字部分の境界を正確に検出し、原画像により近い表現の２値化画像を出力することができる。また、白抜き文字の境界および中間調部分において、原画像により近い表現の２値化画像を出力することができる。
【００３８】
また本発明によれば、入力画像の網点のピッチが異なる場合でも文字部分の境界を正確に検出することができる。
【００４０】
また本発明によれば、種々の解像度に対応して文字部分の境界を正確に検出することができる。
【００４１】
また本発明によれば、ユーザが最適な処理条件を設定して原画像により近い表現の２値化画像を出力することができる。
【００４２】
また本発明によれば、判断手段および文字部分２値化処理手段を用いない方が望ましい入力画像にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である画像処理装置２０を用いたファクシミリ装置１０のブロック図である。
【図２】文字部分の境界（文字エッジ）を判断する注目ピクセルおよび参照ピクセルの位置関係を示す図である。
【図３】従来の方法による文字エッジの２値化処理を示す図である。
【図４】本発明の文字部分２値化処理手段による２値化処理を示すである。
【符号の説明】
１０ファクシミリ装置
１１注目ピクセル
１２参照ピクセル
２０画像処理装置
２０ａ領域判別部
２０ｂ２値化処理部

Claims

入力画像を文字部分と中間調部分とに領域分離し、それぞれに対応した２値化処理を行って出力する画像処理装置において、
注目されたピクセルおよび、注目されたピクセルの右上、右下、左上、左下に位置する参照ピクセルを含む５ピクセルの濃度の最大値と最小値との差が予め規定されたしきい値以上であれば、注目されたピクセルを文字部分の境界であると判断する判断手段と、
前記領域分離によって文字部分または文字部分の境界であると判断された注目ピクセルの濃度と、そのピクセルの周辺ピクセルの平均濃度との差が、予め設定された値以上であり、白方向の濃度差であれば、注目ピクセルを白ドットに設定し、黒方向の濃度差であれば、黒ドットに設定し、中間の濃度であれば擬似中間調処理で決定された濃度のドットに設定することで、２値化処理を行うか擬似中間調処理を行うかの判断と２値化処理とを同時に行う文字部分２値化処理手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
前記判断手段である第１判断手段と、
注目されたピクセルおよび、注目されたピクセルの右上のピクセルの右上、右下のピクセルの右下、左上のピクセルの左上、左下のピクセルの左下に位置する参照ピクセルを含む５ピクセルの濃度の最大値と最小値との差が予め規定された値以上であれば、注目されたピクセルを文字部分の境界と判断する第２判断手段と、
ユーザによって第１判断手段と第２判断手段とが切換えられる切換手段とを有することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
前記文字部分２値化処理手段は、前記周辺ピクセルの平均濃度Ｈに対して予め規定された濃度差ｄ１、ｄ２を設定し、前記注目ピクセルの濃度Ｑと、白閾値であるＨ＋ｄ１および黒閾値であるＨ−ｄ２とを比較することを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
前記注目されたピクセルおよび参照ピクセルの位置は、縦横の解像度がほぼ等しい基準解像度におけるピクセル位置とし、他の解像度で処理する場合の参照ピクセル位置は、前記基準解像度におけるピクセル位置に最も近いピクセル位置とすることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
前記しきい値および前記濃度差の値の少なくとも一方をユーザが変更することができることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像処理装置。
請求項１記載の判断手段および文字部分２値化処理手段の少なくとも一方の使用をユーザが解除することができることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。