JP3854414B2 - 画像処理装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば１ドラムタイプのカラー複写機のように、面順次でカラー画像を再生する装置において、特に黒文字を高画質に再生するための像域分離装置を備えた画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、面順次方式で画像を再生する装置、例えば１ドラムタイプのカラー複写機では、原稿から１枚の複写を得る場合には、４回の原稿読み取り走査を行い、例えば１回目で読み取ったブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）の各信号からブラック（Ｂ）信号を算出し、これよりＫのトナー像を再生し、２回目で読み取ったブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）の各信号からシアン（Ｃ）信号を算出し、これよりＣのトナー像を再生する。そして、３回目で読み取ったブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）の各信号からマゼンタ（Ｍ）信号を算出し、これよりＭのトナー像を再生し、４回目で読み取ったブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）の各信号かイエロー（Ｙ）信号を算出し、これよりＹのトナー像を再生する。その後、これらＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を作成していた。
【０００３】
ところで、黒文字エッジ領域は黒単色で再生することが、画像品質上好ましい。これを実現するために、一般的には読み込んだ画像に対し、像域分離処理を施し、黒文字領域と判定された領域においては、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナーを打たないように制御する。
しかしながら、各版をつくる毎に、すなわち４回の像域分離を行った場合、原稿中の所定のポイントを全て同じ信号で読み込むことは、技術的に極めて困難であるため、版ごとに分離結果が異なるといったことが生じてしまう。
【０００４】
その結果、文字や絵柄中の黒エッジに色にじみを起こしたり、黒エッジが消えたり（ＣＭＹ版時に黒文字と判定され、Ｋ版時に絵柄と判定された場合、絵柄部のＫは一般的に低いため）といったような画質を劣化させる現象が発生した。
これを解決するものとして、例えば、特開平３−２２５３７６号公報に記載されたカラー画像読み取り装置が提案されている。この装置ではプリスキャン時に黒文字領域あるいは色文字領域と判定された領域を、次回の読み取りまでメモリに記憶しておくことにより、版ごとに判定が異なるという、前述した問題を回避している。
なお、カラー複写機においては、入力デバイスの高密度化が進み、４００ｄｐｉ入力から６００ｄｐｉ入力へと変わりつつある状況である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況においては、カラー画像形成装置では、以下のような不具合が発生している。まず、メモリに記憶する情報量が、増加してしまう。単純には、主副の密度が１．５倍となるので、全体としては約２．２倍程度増えることになってしまう。
次に、像域分離を６００ｄｐｉ対応にしなければ、従来通りの性能は保証されない。特に絵柄領域を検出する場合に問題は顕著になる。例えば、網点絵柄を検出する例を考えると、網点ドットをパターンマッチングで検出する場合などは、マッチングを行うマスクサイズを大きくすることが必要である。一方、最小の処理単位、例えば画素単位で、エッジ領域を検出する場合などは、分離対象の画素密度が変わっても基本的に大きな変更は必要としない。さらに、絵の中で誤分離を起こす個所は、通常、エッジ部である。このエッジ部に対しブロック毎に黒文字／絵柄単位で処理を切り替えるような仕組みは避けた方が画質劣化は少ない。
なお、ブロック単位処理は、版毎の分離結果が異なると画質劣化が大きいが記憶量は画素単位処理に比べれば小さく、一方、画素単位処理は、版毎の分離結果が異なっても、ブロック単位処理に比べれば画質劣化が小さいが記憶量はブロック単位処理に比べれば大きいという性質がある。そのため、両者の長所を併せた装置の開発が望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、スキャナの高密度化を前提に、誤分離領域の増加を防止し、画質の劣化を低減しつつ、記憶装置のメモリ増加を防ぐことができる画像処理装置および画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、原稿を読み取って画像を入力する入力手段と、前記入力手段から入力された画像に対して、エッジ領域を画素単位で分離する第１の像域分離手段と、前記入力手段により入力された画像の低解像度化を行う解像度変換手段と、前記解像度変換手段で所定の解像度に変換された画像に対して、網点領域および色領域をブロック単位で分離する第２の像域分離手段と、前記入力手段による最初の読み取り処理により入力された画像に対する、前記第２の像域分離手段による分離結果を記憶する記憶手段と、前記第１の像域分離手段による分離結果、および、前記記憶手段に記憶された、前記第２の像域分離手段による分離結果に基づいて、該画像の所定領域の特性を判定する判定手段と、を備えたことにより、前記目的を達成する。
【００１０】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の画像処理装置を備え、前記画像処理装置の入力手段における４回の読み取り処理により、面順次で画像形成を行うことにより、前記目的を達成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図１ないし図８を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の本実施の形態を示す画像処理装置の処理ブロック図である。この画像処理装置は、スキャナなどの画像入力装置１、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２、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３、色を合わせるための色補正回路４、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５、文字用、絵柄用のデイザを用いて中間調を表現するデイザ回路６、原稿中から文字エッジを分離するエッジ分離回路７、原稿中から網点を分離する網点分離回路８、原稿中から色領域を分離する色分離回路９、最初のスキャン時における網点分離情報、色分離情報を記憶する記憶装置１０、最初のスキャン時に、網点分離回路と、色分離回路の出力を選択し、２回目以降のスキャン時に、記憶装置１０の出力を選択するマルチプレクサ（ＭＰＸ）１１、１２、分離回路の分離結果を基に領域を判定する判定回路１３、プリンタなどの画像出力装置１４、低密度化を行う解像度変換Ａ回路１５〜１８、高密度化を行う解像度変換Ｂ回路１９〜２２から構成されている。
【００１４】
まず、図１に示す装置の概要を説明する。カラースキャナなどの画像入力装置１で、ＣＣＤ（光電変換素子）などを用いそのレスポンスに応じて、多値のディジタル信号（ここでは概ね反射率リニア６００ｄｐｉ、８ｂｉｔ信号：原稿の白→２５５、黒→０）を出力する。
次に、後段の色補正を行う前処理として、Ｌｏｇ変換部２では、信号の特性を反射率空間から濃度空間へ変換するようなテーブル変換を行う。ここで、出力信号はインク量を表している。フィルタ回路３は、図２（ａ）、（ｂ）に示すような平滑化フィルタ、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のみを施すようになっている。
【００１５】
色補正回路４は、スキャナでの色分解フィルタの濁り成分、さらにインクの濁り成分を除去するための回路であり、一般にマスキング方式、メモリマップ方式（補間方式）などが現実的であり、ここでは前者のマスキング方式を用いて説明する。変換は例えば以下のような線形式にて行う。
【００１６】
【数１】
Ｃ＝ｋ１ｌ×ｃ＋ｋ１２×ｍ＋ｋ１３×ｙ＋ｋ１４
Ｍ＝ｋ２ｌ×ｃ＋ｋ２２×ｍ＋ｋ２３×ｙ＋ｋ２４
Ｙ＝ｋ３ｌ×ｃ＋ｋ３２×ｍ＋ｋ３３×ｙ＋ｋ３４
ここで、ｋ１１〜ｋ３４は定数であり、実験に基づき決定する。
【００１７】
さらに、色補正回路４では、上記ＣＭＹ信号の一部をＫ（ブラック）に置き換える。一般には黒文字は置き換え量が大きい高ＵＣＲ率が望ましいが、高ＵＣＲで絵柄を再生した場合には、ざらつきが目立つようになり、好ましいことではない。従って、ここでは後に記述する判定回路１３からの信号を利用して、墨生成量を次式に従って制御する。
【００１８】
【数２】
黒文字領域：Ｋ＝ｍｉｎ（Ｃ、Ｍ、Ｙ）
非黒文字領域：Ｋ＝０．６×ｍｉｎ（Ｃ、Ｍ、Ｙ）
【００１９】
ＵＣＲ回路５では、次式に従ってカラープリンタを駆動するＣ’、Ｍ’、Ｙ’信号を算出する。また、後に記述する判定回路１３からの信号が黒文字領域であれば、Ｃ’、Ｍ’、Ｙ’信号を「０」とする。この処理の結果として、黒エッジ周辺の色付き現象はなくなることになる。
【００２０】
【数３】
Ｃ’＝Ｃ−Ｋ
Ｍ’＝Ｍ−Ｋ
Ｙ’＝Ｙ−Ｋ
【００２１】
そして、デイザ回路６では、サイズの異なる２種類デイザテーブル（デイザマトリックス）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、サイズの小さなデイザテーブル（例えば１×１）で処理を行い、それ以外の場合には、サイズの大きなデイザテーブル（例えば２×２）で処理を施して画像出力装置１４にデータを送るようになっている。
【００２２】
次に、本実施の形態主要な特徴部分である像域分離部について説明する。
後述するように、第１の実施の形態の像域分離部は、エッジ分離回路７と、網点分離回路８と、色分離回路９を備え、このうちエッジ分離は、画素単位に処理を行い、網点分離と色分離はブロック単位で処理を行う。
エッジ分離回路７は、原稿中から文字エッジを検出する回路である。本実施の形態では、文字エッジの検出方法として、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−Ｄ２Ｎｏ．１ ｐｐ．３９−４７ １９９２年１月）に記載された、「４．２エッジ領域検出」方法を用いる。
【００２３】
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種類の固定閾値で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画素および白画素が両者とも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。ここで、重要なことは、分離結果が画素単位で切り替わることであり、次の判定のために分離判定処理のマスクを１画素分だけ移動させる。図３は、分離処理が画素単位で処理される様子を示した図である。
【００２４】
網点分離回路８は、原稿中から網点（印刷の絵柄）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、網点領域の濃度変化は文字領域のそれ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。
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、且つ、Ｌと中心画素を挟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。
【００２５】
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。
【００２６】
この網点分離を施す画像データは、解像度変換Ａ回路１５〜１８、によって低解像度に変換される。ここでは、６００ｄｐｉから４００ｄｐｉに所定の間引き処理を施す。これにより網点分離を行う際のラインバッファを４００ｄｐｉ画像に対して行う場合に比べて、増加させる必要がなく、且つ、後述する記憶装置１０に記憶する際のメモリ量を減少させることができる。
ここで、重要なことは、分離結果がブロック単位で切り替わることであり、ここでは、次の判定処理のために分離判定処理のマスクを４画素分だけ移動させる。図４は、この様子を示した図である。
【００２７】
色分離回路９は、原稿中から有彩色部を検出する回路である。本例では、次の２段階の処理手順によって注目ブロックが有彩色であるか否かを判定する。すなわち、第１のステップでは、注目画素のｍａｘ（ｃ−ｍ、ｍ−ｙ、ｙ−ｃ）を求め、この値が所定の閾値よりも大きい場合、注目画素を有彩画素とする。
第２ステップでは、注目ブロック（４画素×４画素）において、上記有彩画素を計数し、この計数値が所定の閾値よりも大きい場合、注目ブロックを色ブロックとする。本処理も前記、網点分離同様に、処理前には解像度変換Ａ回路１６〜１８によって、低解像度化される。また、次の判定処理のために分離判定処理のマスクを４画素分だけ移動させる。
解像度変換Ｂ回路で１９〜２２は、高密度化つまり拡大変倍を行う。ここでは、４００ｄｐｉのデータを６００ｄｐｉに変換し、処理簡単のためには、変倍率に応じた二度書き処理を行えばよい。
【００２８】
第１の実施の形態に係る画像処理装置は、４回のスキャンを繰り返し、その度毎に、Ｋ版、Ｃ版、Ｍ版、Ｙ版の順で作像する。マルチプレクサ（ＭＰＸ）１１、１２にはスキャン制御信号が入力され、ファーストスキャン時には、網点分離回路８の出力、色分離回路９の出力を選択する。
従って、ファーストスキャン時には、判定回路１３に各分離回路、エッジ分離回路７、網点分離回路８、色分離回路９の分離結果が投入されると同時に、網点分離結果と色分離結果が記憶装置１０に書き込まれ、以後４回目のスキャン時まで保持される。
【００２９】
そして、セカンドスキャン以降は、各スキャン毎にエッジ分離回路７が動作し、その分離結果が判定回路１３に入力される。また、各スキャン毎に記憶装置１０からの出力を選択する。従って、セカンドスキャン以降は、網点分離回路８と色分離回路９の出力が無視され、記憶装置１０から読み出される出力、つまりファーストスキャン時に格納された網点分離結果が判定回路１３に入力される。
ところで、記憶装置１０は、網点分離回路８、色分離回路９の処理を行う前に、解像度変換Ａ処理を行うために、従来４００ｄｐｉ上で行われていた記憶量と同等の量で済むことになる。さらに、解像度を落とした場合、例えば６００ｄｐｉから３００ｄｐｉへ変換した場合には、より少ない記憶量で足りることになる。
【００３０】
また、判定回路１３は、エッジ分離結果、網点分離結果、色分離結果の信号（それぞれオン／オフ）を受けて、次のような判定を行う。すなわち、エッジ分離（オン）＆網点分離（オフ）＆色分離（オフ）によって黒文字領域信号を発生し、エッジ分離（オン）＆網点分離（オフ）＆色分離（オン）によって色文字領域信号を発生し、それ以外は全て、絵柄領域信号を発生する。これら領域信号がフィルタ回路３、ＵＣＲ回路５、デイザ回路６に入力され、前述したように、各領域に最適な処理が施される。
【００３１】
上記したように本実施の形態でのエッジ分離は、各スキャン毎に判定しているが、その理由は以下の通りである。エッジ分離は、従来技術で述べたように絵柄の中の誤分離を考慮すると、画素単位で判定することが好ましい。勿論エッジ分離も各スキャン毎に判定結果が異なる可能性があるため、ファーストスキャン時の分離結果を記憶しておく方法もあるが、画素単位の分離結果は膨大なデータ量になり、それを格納するためのメモリ量も多くなり、高価格化を避けることができない。
【００３２】
その一方で、各スキャン毎に分離結果が異なることに起因する画質劣化の程度は、ブロック単位で判定が異なる場合の方が、画素単位のそれよりもはるかに大きい。言い換えると、エッジ分離は、判定結果が各スキャン毎に多少異なっても、さほど問題ないと言える。また、近年のスキャナデータの高密度化に伴い、従来並みの領域判定性能を出そうとすれば、例えば網点分離回路を行う場合のマスクサイズを大きくしなければならず、結果としてラインバッファが増加してしまうことになる。加えて、本装置では記憶装置の量も膨大になってしまう。
これに対して、網点分離を行う前に低解像度化し、後段で元の密度に戻してやれば、記憶量は大きくならず、また、網点分離回路にとっては、従来の低密度画像用処理（実用的にはＡＳＩＣなど）を流用することが可能となり、高密度化に伴いまったく新規な装備を用意する必要もない。
【００３３】
次に、第２の実施の形態を説明する。図５は、第２の実施の形態の構成を示した図である。本例では、第１の実施の形態の網点分離回路８を白地分離回路２３に置き換えて構成している。これは、文字エッジだけを高精度に分離するためであり、文字背景に存在する可能性が高い、大きな白塊を検出し、この情報を像域分離に利用するものである。この実施の形態動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００３４】
白地分離回路２３は、原稿中から注目ブロック近傍の白塊を検出する回路である。本実施の形態では、次の３段階の処理手順によって注目ブロックが白地ブロックであるか否かを判定する。すなわち、第１のステップでは、注目画素のｍａｘ（ｃ、ｍ、ｙ）を求め、この値が所定の閾値よりも小さい場合、注目画素を白画素とする。第２ステップでは、注目ブロック（４画素×４画素）において、上記白画素を計数し、この計数値が所定の閾値よりも大きい場合、注目ブロックを白地ブロック候補とする。第３ステップでは、図６に示すような５ブロックの中で、１つでも白地ブロック候補が見つかれば、注目ブロックを白地ブロックとする。
この処理もブロック単位処理とし、次の判定処理のために分離判定処理のマスクを４画素分だけ移動させる。
【００３５】
ブロック単位処理である白地分離回路２３の結果と色分離回路９のそれを記憶装置１０に記憶する。また、判定回路１３は、エッジ分離結果、白地分離結果、色分離結果の信号（それぞれオン／オフ）を受けて、次のような判定を行う。すなわち、エッジ分離（オン）＆白地分離（オン）＆色分離（オフ）によって黒文字領域信号を発生し、エッジ分離（オン）＆白地分離（オン）＆色分離（オン）によって色文字領域信号を発生し、それ以外は全て、絵柄領域信号を発生する。
【００３６】
続いて、第３の実施の形態を説明する。図７は、第３の実施の形態の構成を示した図である。本例では、第１の実施の形態の網点分離回路を写真分離回路２４に置き換えて構成している。これは、文字エッジだけを高精度に分離するためであり、写真には中間レベルのべた領域が多く存在することから、エッジ分離回路７でエッジ領域と判定しても、べた領域が近傍にあれば、文字エッジではないといったような像域分離判定に利用するものである。この実施の形態動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００３７】
写真分離回路２４は、注目ブロック近傍の写真部を検出する回路である。本例では、次の３段階の処理手順によって注目ブロックが写真ブロックであるか否かを判定する。すなわち、第１のステップでは、注目画素のｍ値が、Ｔｈα＜ｍ＜Ｔｈβ（Ｔｈα、Ｔｈβは所定の閾値）を満たす場合、注目画素を中間値画素とする。第２ステップでは、注目ブロック（４画素×４画素）において、上記中間値画素を計数し、この計数値が所定の閾値よりも大きい場合、注目ブロックを写真ブロック候補とする。第３ステップでは、図８に示すような５ブロックの中で、１つでも写真ブロック候補が見つかれば、注目ブロックを写真ブロックとする。
【００３８】
この処理もブロック単位処理とし、次の判定処理のために分離判定処理のマスクを４画素分だけ移動させる。
ブロック単位処理である写真分離回路２４の結果と色分離回路９のそれを記憶装置１０に記憶する。
また、判定回路１３は、エッジ分離結果、写真分離結果、色分離結果の信号（それぞれオン／オフ）を受けて、次のような判定を行う。すなわち、エッジ分離（オン）＆写真分離（オフ）＆色分離（オフ）によって黒文字領域信号を発生し、エッジ分離（オン）＆写真分離（オフ）＆色分離（オン）によって色文字領域信号を発生し、それ以外は全て、絵柄領域信号を発生する。
【００３９】
なお、本発明は上記した例に限定されるものではなく、種々の変更形態が可能である。例えば、エッジ分離が２×２画素のブロック単位で実施され、色分離が４×４画素のブロック単位で実施される像域分離の場合、色分離結果のみを記憶装置に記憶し、エッジ分離は各スキャン毎に作動するような装置構成も可能である。
あるいは、エッジ分離、網点分離、白地分離、写真分離、色分離のすべての回路を備え、ブロック単位で処理を行う分離結果をすべて記憶することも可能である。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１記載および請求項２記載の発明では、画素単位のエッジ分離を、原データに基づいて行い、ブロック単位の網点分離および色分離を、原データを低解像度化したデータに基づいて行うことにより、スキャナが高密度化し、従来の処理（例えば網点分離）を施した場合でも誤分離領域の増加を防ぐことが可能になる。
また、原データを低密度化したデータを記憶手段に記憶することにより、スキャナが高密度化し、従来の処理（例えば網点分離）を施した場合でも誤分離領域の増加を防ぐと同時に、記憶装置のメモリ増加を防ぐことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】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。
【図３】分離処理が画素単位で処理される様子を示す図である。
【図４】分離処理がブロック単位で処理される様子を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図６】白地ブロックの判定を説明する図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図８】写真ブロックの判定を説明する図である。
【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 デイザ回路
７ エッジ分離回路
８ 網点分離回路
９ 色分離回路
１０ 記憶装置
１１、１２ マルチプレクサ（ＭＰＸ）
１３ 判定回路
１４ 画像出力装置
１５〜１８ 低密度化を行う解像度変換Ａ回路
１９〜２２ 高密度化を行う解像度変換Ｂ回路
２３ 白地分離回路
２４ 写真分離回路

Claims (2)

1. 原稿を読み取って画像を入力する入力手段と、
   前記入力手段から入力された画像に対して、エッジ領域を画素単位で分離する第１の像域分離手段と、
   前記入力手段により入力された画像の低解像度化を行う解像度変換手段と、
   前記解像度変換手段で所定の解像度に変換された画像に対して、網点領域および色領域をブロック単位で分離する第２の像域分離手段と、
   前記入力手段による最初の読み取り処理により入力された画像に対する、前記第２の像域分離手段による分離結果を記憶する記憶手段と、
   前記第１の像域分離手段による分離結果、および、前記記憶手段に記憶された、前記第２の像域分離手段による分離結果に基づいて、該画像の所定領域の特性を判定する判定手段と、
   を備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１記載の画像処理装置を備え、
   前記画像処理装置の入力手段における４回の読み取り処理により、面順次で画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。

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