JP3914796B2

JP3914796B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP3914796B2
Application number: JP2002075213A
Authority: JP
Inventors: 徳子宮城; 敏大内; 博一竹中; 弘幸芝木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2022-03-18
Also published as: JP2003274196A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像信号を入力してモノクロ画像信号を出力する系を有する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、カラー複写機に代表される、カラー画像信号を入力し出力する装置の殆どが、モノクロ出力モードを備えている。オペレーションパネル上でユーザが選択できる機能は勿論のこと、自動カラー選択機能（ＡＣＳ）を備えている装置も多い。カラー画像信号からモノクロ画像信号への変換は、輝度信号、あるいは、明度信号を用いるのが一般的である。いずれも３原色信号ＲＧＢから求まる信号であるが、輝度信号の方が線形変換で求まり簡易であるため、よく用いられる。例えば特開平４−１７０８６６や特開平６−２９２００６の装置がそうである。これらの装置は更に、色情報に応じて出力濃度値を変更することにより、同じ輝度で色の異なる境界部が表現されなくなる問題をも解消している。このように、モノクロ複写機等最初からモノクロ画像信号しか取得しない装置とは異なり、カラー複写機等では色の情報を有効に活用し、モノクロ信号を生成することが望ましい。
【０００３】
しかし、逆に、複数色信号であるＲＧＢを使ってモノクロ信号を生成するが故に画質劣化をきたすこともある。カラースキャナで画像を読み取ると、駆動系の振動に起因して色ずれが発生する。色ずれした信号から輝度信号を生成すると、例えば単色信号であるＧ信号と比較して、エッジ部が鈍った信号になる。それは、文字の太りにも繋がる。色ずれの問題は、経時変動や、更にはスキャナの読み取り速度を変えることで変倍処理を行う装置においては変倍率に応じても変動し、扱いが非常に困難である。
【０００４】
更に、近年、カラー複写機等でも画像圧縮機能を備えた装置が多い。画像圧縮は、外部機器への送信や連続複数部コピーを高速に行うために必要である。特開平１−１４４７７８に代表されるように、圧縮に対しても、画像中の領域ごとに特徴に応じた制御を行うのは周知の技術である。しかし従来は、モノクロ信号を圧縮処理する場合、前述の通り輝度信号からモノクロ信号を生成していたため、色ずれの影響から既に文字部の鮮鋭性が劣化しており、圧縮時にエッジ鮮鋭性を保存するような圧縮処理を必要以上に施したとしても意味がなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の目的は、文字領域と絵柄領域が混在するカラー画像信号からモノクロ信号を生成するとき、文字領域ではＲＧＢ信号空間にて、例えば最も中性濃度を表す信号であるＧ信号を使って細くすっきりとした文字画像を再生し、絵柄領域では輝度色差信号空間等の信号空間にて色情報を有効に生かしてモノクロ信号を生成することによりカラーで表現された絵柄部を良好に再生することを目的とする。但し、色地上文字に関しては、文字部と背景部とでモノクロ信号の生成方式を変更すると濃度の繋がりが悪くなり大きな劣化になるため、背景領域を検出し背景情報を使って制御することによってその問題を解消する。
【０００６】
本実施例の第２の目的は、生成したモノクロ信号に対して、文字領域ではエッジ鮮鋭性を保存するような圧縮処理を施すことにより（あるいは圧縮処理をせず）、入力画像信号に対して文字部の鮮鋭性を損なわないようにすることを目的とする。また、モノクロモードで高画質が期待されるのはとりわけ文字領域であり、写真等の絵柄領域に関してはある程度大きく圧縮率を高めるような圧縮処理をしても問題になりにくい。従って、非文字部で高圧縮率にすれば画像全体の圧縮率を従来よりも下げることなく、かつ、モノクロ画像に対するユーザの要望を満たした高画質な画像を確保することができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、複数色成分の入力カラー画像信号を取得する手段と、入力カラー画像信号から成る画像中の文字領域を検出し、文字領域検出結果を得る手段と、入力カラー画像信号から成る画像中の白背景である背景領域を検出し、背景領域検出結果を得る手段と、入力カラー画像信号から輝度信号を生成する手段とを有し、文字領域検出結果と背景領域検出結果とに応じて、入力カラー画像信号のうち１色の信号からモノクロ画像信号を生成するか、輝度信号からモノクロ画像信号を生成するかを選択的に切り換えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において更に、無彩色領域を検出する手段を有し、文字領域検出結果と背景領域検出結果と無彩色領域検出結果に応じて、入力カラー画像信号のうち１色の信号からモノクロ画像信号を生成するか、輝度信号からモノクロ画像信号を生成するかを選択的に切り換えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において更に、生成したモノクロ画像信号に対して圧縮処理を施す圧縮手段を有し、文字領域検出結果に応じて、圧縮手段を制御し、かつ、少なくとも非文字部に対して、非可逆な圧縮処理を施すことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、文字部では、エッジの鮮鋭性を損なわないように圧縮処理を施す、あるいは、圧縮処理をしないことを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、カラー画像信号からモノクロ画像信号を生成する際、輝度信号に基づいてモノクロ画像信号を生成することを特徴とする。
【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面を参照しながら説明する。
【００１４】
［実施例１］
図１は、本実施例のブロック図である。まず、カラースキャナ１から入力画像のＲＧＢ信号を取得し、入力したＲＧＢ信号に対してグレーバランス補正を行い、グレー部のＲＧＢ値が等しくなるように変換する。次に、輝度・色差信号生成部３にて変換を行う。本実施例では、次式（１）で表されるＹＩＱ信号を使うことにする。
【００１５】
【数１】

【００１６】
ＹＣｒＣｂ等、その他の輝度・色差信号でもよいし、Ｌ＊ａ＊ｂ＊等の明度・彩度信号でもよい。そして、輝度信号Ｙから文字領域と背景領域の検出を行う。文字領域かつ白背景領域であるときは、制御信号生成部９に手信号「１」を出し、セレクタ６でＧ信号を選択出力する。その他の領域であるときは、制御信号「０」を出し、セレクタ６で輝度信号Ｙを選択出力する。輝度信号Ｙは、特開平４−１７０８６６と同様に、色差信号ＩとＱから色相判定部４で色相を判定し、輝度信号補正部５で輝度信号を補正する。特開平６−２９２００６のように、色差信号ＩとＱから彩度信号に相当する信号を生成して輝度信号を補正しても良い。また、周辺画素の色相や彩度を参照することも有効である。
【００１７】
図２は、文字領域検出部７の一例である。エッジ量検出フィルタ１７０１、エッジ量検出フィルタ２７０２、エッジ量検出フィルタ３７０３、エッジ量検出フィルタ４７０４では、例えば図３に示した４種類の７×７のフィルタを使用して、マスキング処理を行う。そして、それら４つの出力のうち絶対値が最大のものを最大値選択部７０９で選択する。選択した信号を２値化部７１０で所定の閾値で２値化処理して文字エッジ候補画素を検出し、膨張処理部７１１で最終的に文字領域を判定する。膨張処理は、例えば注目画素を中心とした周辺３×３の文字エッジ候補画素を参照し、１つでも文字エッジ候補画素があれば注目画素を文字領域とする処理であり、比較的細い文字であれば文字中も含めて文字判定されるし（膨張量を大きくすればもっと太い文字まで文字判定される）、また、文字エッジ検出の途切れを補正する効果もある。
【００１８】
図４は、背景領域検出８のブロック図である。白地領域検出８１と網点領域検出８２の２つの背景領域を検出し、それらの検出結果を基に、判定部８３では白地かつ非網点の場合に白背景であると判定する。
図５は、白地領域検出８１の一例である。Ｙ信号を所定の閾値にて白／非白画素に２値化し、白画素検出８０２により、該２値化信号が構成する局所的な２次元パターンと、予め用意した白地画素パターンとの比較を行って白地画素を検出する。用意するパターンの一例としては、最も単純には５×５のマスク内ですべての画素が白画素である、というものであり、この条件を満たすときに注目画素が白地画素であるとする。次に、膨張処理部８０３において、注目画素を中心とした所定サイズのブロック内に白画素検出部で検出した白画素が１個以上存在するときに、注目ブロックを仮白地近傍領域と判定する。次に、補正処理部８０４において、注目ブロックの左右あるいは上下両方向に白地が存在する場合に、白地と判定する。
網点領域検出８２は、例えば、電子情報通信学会論文誌Ｖｏｌ．Ｊ７５−Ｄ２１９９２−１「文字／絵柄（網点、写真）混在画像の像域分離方法」に記載された、ピーク画素検出による方法を用いて行う。ピーク画素検出は、注目画素が濃度変化の山を示す極点であるかどうかを、周囲の画素との濃度関係から判定するものである。Ｍ×Ｍ画素からなるブロック内において、中心画素の濃度レベルが他のすべての濃度レベルよりも高い、あるいは低いときに、式２あるいは式３のようにして極点かどうかを判定する。

つまり、中心画素を挟んで対称の位置にある２つの画素レベルの平均値と中心画素の濃度差の絶対値が、閾値Δｍ_THよりも大きいときに、中心画素をピークとして検出する。そして、ピーク画素の情報を基に、その領域が網点領域であるかどうかを判定する。例えば、最も単純には、所定サイズのブロック毎に、網点画素を計数し、計数値が所定個以上の場合に注目ブロックを網点領域と判定する。
本実施例では白地領域検出と網点領域検出により白背景を判定しているが、更に色べた部（写真部背景）を検出する手段を持てば、より高精度に白背景を判定することができる。色べた領域の検出は、例えば特開平７−２９８０７４記載の中間レベル画素検出による方法を用いて実現することができる。
また、本実施例では領域判定を輝度信号Ｙにて実施しているが、Ｇ信号等の信号でもよい。
【００１９】
以上、本実施例によれば、文字部では、カラースキャナの色ずれの影響を受けないＧ信号に基づいてモノクロ信号を生成するため、カラースキャナの色ずれの影響を受けず、細くすっきりとしたシャープなモノクロ文字画像を得ることができる。絵柄部では、輝度信号に基づいてモノクロ信号を生成するため、色情報を活用した良好なモノクロ絵柄画像を得ることができる。
なお、モノクロ信号生成を行う際入力カラー画像信号のうち１色の信号からモノクロ画像信号を生成するか、輝度信号からモノクロ画像信号を生成するかを選択的に切り換える本発明は、ユーザが所定以上の変倍率を指定した時に動くようにしても構わない。カラースキャナでの画像読取時に読み取り速度を変えることで変倍処理を行う装置においては、変倍率に応じても色ずれ量が変化することは前述の通りであり、振動の大きさは等倍時に最小になるように注力して設計されるため、変倍時には等倍時よりも振動が大きくなったりばらついたりする傾向にあり、特に拡大変倍時にはそのノイズを拾い易い。図１２に、拡大変倍時色ずれ量の概念図を示す。従って、例えば変倍率１４１％以上の場合にＧ信号と輝度信号Ｙの切り換えを実施する。色ずれ量が比較的小さいそれ以外の変倍率では、例えば、全面輝度信号Ｙで生成してもエッジの鮮鋭性が確保できる。このように、色ずれ量が微小の場合は切り換えによるデフェクトの心配がない分、全体的に見て寧ろ高画質が期待できる。更に、より大きい拡大率（例えば、２００％以上）の場合には、全面Ｇ信号でモノクロ信号を生成することも有効である。また、例えば１／２倍（変倍率５０％）や２倍（変倍率２００％）などの切りの良い倍率では比較的色ずれが小さく、中途の倍率（例えば変倍率１３７％）で色ずれ量が大きくなる特性を持ったカラースキャナもある。このようなカラースキャナに対しては、その特性に応じて切り換え処理を制御しても有効である。
【００２０】
［実施例２］
実施例１では、文字領域検出と背景領域検出により領域判定を行いモノクロ信号の生成を切り換える例を示したが、色文字画像のモノクロ信号をＧ信号に基づいて生成すると、色ずれの影響を排除できる反面、色文字の色によっては濃度不足になる可能性がある。そこで、本実施例では色文字と黒文字を切り分け、色文字に関しては輝度信号Ｙに基づき再生することによって、色文字のモノクロ信号濃度を十分に確保する。
【００２１】
図７は、本実施例の背景領域検出部である。本実施例では、実施例１に示した文字領域検出７と背景領域検出８に加え、無彩色領域検出１０を行い、モノクロ信号の生成を制御する。文字領域かつ白背景領域かつ無彩色領域であるとき、制御信号生成部９にて信号「１」を出し、実施例１の図１と同様にＧ信号を選択出力する。その他の領域であるときは、制御信号「０」を出し、輝度信号Ｙを選択出力する。
【００２２】
図８は、無彩色領域検出の一例である。まず、有彩／無彩判定部１０１では、次式により有彩色を表す画素であるか無彩色を表す画素であるかを判定する。
Ｉ２＋Ｑ２ ≦ Th ならば、無彩色
Ｉ２＋Ｑ２＞ Th ならば、有彩色
Ｔｈは、予め設定した適当な閾値である。次に、画素ごとの判定だけではスキャナの色ずれに敏感に反応してしまい黒文字周囲で有彩色画素が検出されることがあるため、ブロック判定１０２にてそれを補正する。具体的には、所定のサイズのブロック領域内で無彩色画素の数をカウントし、それが所定数を超えた場合に、そのブロックを無彩ブロックと判定する。なお、本実施例では無彩色領域を検出しているが、黒色領域を検出してもよいし、逆に有彩色領域を検出しても同様の制御信号を生成することができる。また、有彩／無彩判定は、Ｉ, Ｑ信号以外の、例えば｜max(R,G,B)-min(R,G,B) ｜等の信号を利用しても可能である。
【００２３】
以上、本実施例によれば、色文字に対しては輝度信号に基づいてモノクロ信号を生成するため、色文字の濃度不足を解消することができる。この場合であっても、文字の中で最も出現頻度の高い黒文字に関してはＧ信号でモノクロ信号を生成するため、スキャナ色ずれの影響を排除した鮮鋭性の高い文字画像を確保することができる。
【００２４】
［実施例３］
本実施例では、更に、モノクロ信号を圧縮する手段を持つ例を示す。
【００２５】
図９は、本実施例の圧縮部のブロック図である。文字領域検出の検出結果を受けて、経路切り換え部２１にて文字用圧縮部２２と非文字用圧縮部２３のどちらに画像信号を送るかを切り換える。
文字用圧縮部２２および非文字用圧縮部２３での処理の一例として、固定長圧縮の例を以下に示す。まず、画像を２×２画素のブロック単位にウェーブレット変換する。この変換は図１０に示す式で行うことができ、低周波係数ＬＬと高周波成分ＨＬ，ＬＨ，ＨＨの４係数に変換するものであり、サブバンド変換の一種である。次に、変換係数をブロック単位に量子化する。サブバンド変換係数の量子化の例を図１１に示す。入力８bit/pixel の２×２画素ブロックに対して、文字部は合計１４bit 、非文字部は合計６bit に量子化する。図１１のように、文字部では高周波係数のビット配分を増やし、非文字部では低周波係数のビット配分を増やすと良い。また、この場合、文字判定結果は２×２画素のブロック判定にしてから適用する。
上記圧縮方式以外にも、文字用圧縮と非文字用圧縮とで圧縮方式を切り換えたり、圧縮パラメータを切り換えたり、あるいは、文字部に対しては圧縮処理を行わないことも一つの例である。また、国際標準方式であるＪＰＥＧ方式に代表される可変長圧縮は、画像種にもよるが一般に固定長圧縮よりも圧縮効率がよいため、特にモノクロモードの非文字用圧縮には好都合である。
【００２６】
以上、本実施例によれば、生成したモノクロ信号に対して、文字部では、エッジの鮮鋭性を損なわないような圧縮処理を行うため、Ｇ信号でのモノクロ信号生成と本実施例の圧縮処理の両方の効果で、圧縮した信号を伸張した場合も細くすっきりとしたシャープなモノクロ文字画像を得ることができる。また、非文字部では、圧縮率を高めるような圧縮処理を行うため、画像全体としての圧縮率は少なくとも従来同等を確保できる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、文字領域検出と背景領域検出の結果に応じてカラー画像信号からモノクロ画像信号を生成する際入力カラー画像信号のうち１色の信号からモノクロ画像信号を生成するか、輝度信号からモノクロ画像信号を生成するかを選択的に切り換えるため、文字部と絵柄部とで夫々最適なモノクロ画像信号を生成することができる。
【００２８】
請求項２記載の発明は、文字領域検出と背景領域検出と特定色領域検出の結果に応じてカラー画像信号からモノクロ画像信号を生成する際入力カラー画像信号のうち１色の信号からモノクロ画像信号を生成するか、輝度信号からモノクロ画像信号を生成するかを選択的に切り換えるため、色文字部におけるモノクロ画像信号生成の入力カラー画像信号のうち１色の信号からモノクロ画像信号を生成するか、輝度信号からモノクロ画像信号を生成するかについては、黒文字部とは別に選択することができ、更に高画質なモノクロ画像信号を生成することができる。
【００２９】
請求項３記載の発明は、生成したモノクロ画像信号に対して圧縮処理を施す際に、文字領域検出結果に応じて圧縮処理を制御するため、モノクロ画像信号生成時に保持した文字部鮮鋭性を圧縮処理においても保持することができ、かつ、少なくとも非文字部に対して非可逆な圧縮処理を施すため、全体の圧縮効率を高めることができる。
【００３０】
請求項４記載の発明は、文字部ではエッジの鮮鋭性を損なわないように圧縮処理を施す、または、圧縮処理をしないので、全体の圧縮効率を高めることができる。
【００３２】
請求項５記載の発明は、カラー画像信号からモノクロ画像信号を生成する際、輝度信号に基づいてモノクロ画像信号を生成するため、色情報を有効に活用したモノクロ画像信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例１のブロック図である。
【図２】図１の文字領域検出部７の一例を示す図である。
【図３】図２のエッジ量検出フィルタ１〜４で使用される７×７フィルタの一例である。
【図４】図１の背景領域検出８のブロック図である。
【図５】図４の白地領域検出８１の一例を示す図である。
【図６】図４の網点領域検出８２で使用されるＭ×Ｍ画素からなるブロックの内、（ａ）Ｍ＝３と（ｂ）Ｍ＝５の場合のブロックである。
【図７】本実施例２の領域判定部の図である。
【図８】図７の無彩色領域検出１０の一例である。
【図９】本実施例３の圧縮部のブロック図である。
【図１０】図９の文字用圧縮部２２と非文字用圧縮部２３での処理に際し、画像を２×２画素のブロック単位にウェーブレット変換するための変換式である。
【図１１】図１０の変換における変換係数をブロック単位に量子化する図の一例である。
【図１２】拡大変倍時の色ずれ量を示す概念図である。
【符号の説明】
７文字領域検出
８背景領域検出
９制御信号生成
１０無彩色領域検出
２２文字用圧縮
２３非文字用圧縮

Claims

複数色成分の入力カラー画像信号を取得する手段と、
前記入力カラー画像信号から成る画像中の文字領域を検出し、文字領域検出結果を得る手段と、
前記入力カラー画像信号から成る画像中の白背景である背景領域を検出し、背景領域検出結果を得る手段と、
前記入力カラー画像信号から輝度信号を生成する手段とを有し、
前記文字領域検出結果と前記背景領域検出結果とに応じて、前記入力カラー画像信号のうち１色の信号からモノクロ画像信号を生成するか、前記輝度信号からモノクロ画像信号を生成するかを選択的に切り換えることを特徴とする画像処理装置。
更に、無彩色領域を検出する手段を有し、
前記文字領域検出結果と前記背景領域検出結果と該無彩色領域検出結果に応じて、
入力カラー画像信号のうち１色の信号からモノクロ画像信号を生成するか、輝度信号からモノクロ画像信号を生成するかを選択的に切り換えることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
更に、前記生成したモノクロ画像信号に対して圧縮処理を施す圧縮手段を有し、前記文字領域検出結果に応じて、前記圧縮手段を制御し、かつ、少なくとも非文字部に対して、非可逆な圧縮処理を施すことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
文字部では、エッジの鮮鋭性を損なわないように圧縮処理を施す、あるいは、圧縮処理をしないことを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
前記カラー画像信号からモノクロ画像信号を生成する際、輝度信号に基づいてモノクロ画像信号を生成することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。