JP3967217B2 - 画像処理方法、画像処理プログラム、画像処理プログラムを記録した記録媒体、画像処理装置、ならびに画像処理システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル画像処理に関するものであり、特に、画像データ内に生じている色の位置ずれを補正する画像処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラースキャナは、赤、緑、青（ＲＧＢ）などの原色成分の信号からなるカラー画像データを取得することによって、カラー画像の読み取りを実現するものである。このカラースキャナには、複数のＣＣＤ(Charge-Coupled device)が設けられており、これらのＣＣＤは、副走査方向に所定の間隔で並んで配置されている。そして、このＣＣＤアレイを原画像に対して相対的に移動させることによって画像の読み取りが行われる。
【０００３】
スキャナの種類や使われている技術に応じて、画像取り込み動作が、３回ＣＣＤアレイを走査させて行われる場合と、１回ＣＣＤアレイを走査させて行われる場合とがある。別の言い方をすれば、３回露光が行われる場合と１回露光が行われる場合とがある。しかしながら、走査の回数あるいは露光の回数に拘わらず、ＣＣＤアレイの位置ずれの問題は不可避であり、これによってＲＧＢ信号の画素の配置にずれが生じることになる。
【０００４】
ＲＧＢ信号の位置ずれは、画素の重なり位置の不一致や各色成分の画像の位置ずれによって引き起こされるものである。このような色の位置ずれが生じると、文字や図の輪郭部分、すなわち縁部分に意図しない着色が生じることになる。このような縁部分の着色は、シアン色やマゼンタ色として生じることが多い。シアン色の着色は、赤色成分の信号の位置ずれによって生じるものであり、マゼンタ色の着色は、緑色成分の信号の位置ずれによって生じるものである。
【０００５】
ここで、青色成分の信号の位置ずれは、一般的に人間の視覚には感知されにくいものとなっている。これは、人間の視覚特性において、検知可能な可視光成分のバンド幅が狭いこと、および可視光スペクトラムにおける青色成分に対するコントラスト認識能力が低いことなどに起因している。
【０００６】
色信号の位置ずれは、副走査方向のスキャニングが行われる際に生じやすいものである。ここで、色の位置ずれ、すなわち３原色成分の画像の位置ずれなどが引き起こされる要因としては、スキャニング動作時に生じる振動や、およびスキャナ装置における機械部材や光学部材の精度や品質などが挙げられる。例えば、３回露光を行うスキャナにおいて、副走査方向における色の位置ずれは、スキャナの光学部材の動作に関する不整合や、光学部品の性能品質によって引き起こされることになる。
【０００７】
このような問題に対して、例えばU.S. Patent No. 5,737,003には、色の位置ずれを検出し、これを機械的な手段によって修正する方法が開示されている。また、例えばU.S. Patent No. 4,573,016には、色の位置ずれを修正する光学的な手段が開示されている。また、例えばU.S. Patent No. 5,774,156やU.S. Patent No. 5,760,715には、画像処理回路において、色の位置ずれを検出するための所定のパターンを記憶しておく技術が開示されている。しかしながら、これらの従来技術のほとんどは、低価格の画像処理製品に実装させるにはコストがかかりすぎであり、また、実質的な効果に対するコストパフォーマンスが良くないという問題がある。
【０００８】
昨今では、図面や文字をカラーでスキャニングする利用形態が急激に拡大している。これは、カラーコピー、カラー画像のスキャニング、デジタル写真撮影、カラーファックス、およびカラープリントなどを低いコストで実現することが可能となっていることが原因である。このような状況に対し、適切に利益を得ることができ、かつ競争力のあるスキャナ装置を提供するためには、コストが低く、処理速度が速いとともに、色の位置ずれ問題を自動的に高い精度で解消することのできる色の位置ずれ解決方法が必要とされている。
【０００９】
自動的に色の位置ずれを除去する方法は、ローマ文字に対するものとしては各種提案されている。しかしながら、特に漢字に対して自動的に色の位置ずれ問題を解決する方法は、現状では存在していない。
【００１０】
現在、中国、日本、および東南アジアなどを含むアジア圏には、デジタル画像処理製品に関する膨大な市場が存在している。漢字あるいは中国文字は、アジア圏では非常に重要な文字であり、アジアにおけるデジタル画像処理製品の市場で成功するためには、このような文字に対する適切な対応を行う必要がある。
【００１１】
漢字文字をスキャニングする上での困難な点は、文字の中に太い線からなる部分と細い線からなる部分とが混在している点である。色の位置ずれ問題は、漢字文字を構成する線が極めて細い場合に悪化する傾向がある。なお、上記のように太い線と細い線とが混在している他の文字、例えばアラビア文字、ヘブライ文字、ギリシャ文字、およびキリル文字などでも、上記の漢字における問題と同様の問題を有している。
【００１２】
公知技術では、漢字以外の文字に特定して、色の位置ずれ問題を解決する方法がいくつか提案されている。これら公知技術における色の位置ずれを検出する画像処理技術としては、例えばU.S. Patent No. 4,583,116には、自己発見学習による方法が開示されており、例えばU.S. Patent No. 5,500,746には、近似による方法が開示されており、例えばU.S. Patent No. 5,907,414には、データの切り捨てを行う方法が開示されている。これらの公知技術では、基本的に経験で得られるデータに頼って色の位置ずれを同定するものとなっている。
【００１３】
従来技術における色の位置ずれの検出方法および修正方法は、精度の高い処理を行うことはできないものとなっている。例えばU.S. Patent No. 5,477,335には、次のような方法が示されている。まず、色の位置ずれエラーは５×５のウィンドウの内部でエッジ検出を行うことによって検出される。そして、画像における各画素が文字のエッジ部分に位置しているか否かを判定するために、多くの種類の文字の構造パターンと、画像における各画素の配置とを比較する方法が採られている。この方法では、エッジパターンが検出されると、その画素の色を黒色に変更するようになっている。
【００１４】
この方法は、ローマ文字に対しては有効であるが、漢字などのように細い線を含んだ文字においては有効に機能しないものである。これは、漢字のように細い線を含んだ文字は、所定の文字の構造パターンを用いて検出することができないからである。
【００１５】
上記の方法に類似する方法として、U.S. Patent No. 4,953,013に、黒色の文字のエッジを検出する方法が記載されている。また、U.S. Patent No. 5,764,388には、次のようなエッジ検出・修正アルゴリズムが記載されている。このアルゴリズムは、まず各画素のＣＭＹ(Cyan, Magenta, Yellow)成分を解析し、色度が所定の閾値よりも小さい場合に、その画素に色の位置ずれエラーが発生しているものとみなし、その画素の色度を０にセットすることによってエラーを解消する。しかしながら、色度の値のみを判断基準とする方法は、細い線を含む文字に対しては、色の位置ずれエラーを十分に検出することができないという問題がある。
【００１６】
U.S. Patent No. 4,583,116（特許査定日1986.4.15、発明者Henning他）には、ＣＭＹＫ成分の色を重ねてカラープリントする際に生じる色の位置ずれを除去する方法および装置が開示されている。この技術では、まず各濃度レベルにおける等濃度輪郭線を検出する。そして、色の位置ずれエラーは、濃度の低い方から１番目および２番目の等濃度輪郭線の間に生じるものと仮定し、これを除去する。この際に、黄色成分に対して０．３、マゼンタ成分に対して０．７、シアン成分に対して０．９の重み付けを行うことによって、濃度の低い方から１番目および２番目の等濃度輪郭線を決定するようにしている。
【００１７】
また、U.S. Patent No. 4,733,296（特許査定日1988.5.22、発明者Honbo他）には、ズームレンズやダイクロイックプリズムなどの光学部材の色収差によって生じる色の位置ずれを、対応する色成分の光の偏向方向を調整することによって修正する撮像管カメラが開示されている。この技術では、まず色収差によって生じる色の位置ずれを、光学中心からの距離に比例する量の線形成分に分割する。すなわち、光軸を非線形成分に分割することになる。そして、それぞれの成分に対応させて２つの修正波形が生成され、これによって色の位置ずれエラーが修正される。
【００１８】
また、U.S. Patent No. 4,953,013（特許査定日1990.8.28、発明者Tsuji他）には、ＣＭＹインクのバランスおよび配列を調整することによって、黒い文字の縁部分に対する着色現象を抑制するプリント方法が開示されている。この技術における主な目的は、黒い文字のエッジを検出することにある。すなわち、黒文字におけるエッジ検出のパターンがいくつか示されているのみである。
【００１９】
また、U.S. Patent No. 5,477,335（特許査定日1995.12.19、発明者Tai）には、カラースキャナを用いて黒い文字をコピーする方法および装置が開示されている。この公報では、エッジの検出および黒い文字の検出によって色の位置ずれを検出する方法が示されている。まず処理対象となる画素が５×５のウィンドウの中に示され、エッジ検出は文字構造を同定することによって行われる。すなわち、黒文字は、ウィンドウの中の背景としての白い画素に近接しているか、つまりコントラストが高い画素であるかを判定することによって同定される。このようにして黒文字におけるコントラストが高いエッジ領域を同定し、その画素をＬＡＢ(100,0,0)となるように修正することによって、エッジ領域が黒色となった文字が出力される。
【００２０】
また、U.S. Patent No. 5,500,746（特許査定日1996.3.19、発明者Aida）には、デジタルカメラやスキャナにおいて生じる色の位置ずれを主走査方向において修正する技術が示されている。この技術では、相関係数を用いて主走査方向における差異を平均化あるいは内挿補間することによって、該当する色成分の画像を画素単位で移動させるようになっている。
【００２１】
また、U.S. Patent No. 5,555,107（特許査定日1996.9.10、発明者Funada他）には、各色成分の信号におけるゲイン特性の空間周波数に応じて、各色成分を処理するシステムが示されている。
【００２２】
また、U.S. Patent No. 5,732,162（特許査定日1998.3.24、発明者Curry）には、機械的な要因によって生じた位置ずれを、レジスタに格納されているデータを操作することによって補償する方法が示されている。
【００２３】
また、U.S. Patent No. 5,737,003（特許査定日1998.4.7、発明者Moe他）には、感光体ベルトに潜像を形成するレーザスキャナにおいて、ベルトのエッジの位置を検出する方法が示されている。このベルトは、その移動経路のブレを減少するように制御される。この文献には、ベルトの位置に基づいて画像が形成されるようにレーザを制御する方法も示されている。
【００２４】
また、U.S. Patent No. 5,760,815（特許査定日1998.6.2、発明者Genovese）には、光ファイバーによる位置ずれ検出システムが示されており、画像処理回路に、色の位置ずれを検出するための所定のパターンを記憶しておく方法が記載されている。
【００２５】
また、U.S. Patent No. 5,764,388（特許査定日1998.6.9、発明者Ueda他）には、インクジェットプリンタにおいて、輪郭部分に対する着色を検出し、除去する方法が示されている。この方法では、まずＣＭＹ信号を色差成分と輝度成分とに分離する。輝度成分は、k=min(c,m,y)という式によって色除去されることによって求められ、色差成分は、c1=c-k, m1=m-kなどの式によって求められる。そして、色差成分の最大値が所定の閾値よりも小さい場合に、色成分を(c1,m1,y1)よりも小さい(c2,m2,y2)に設定する。これにより、出力がより灰色に近づくことになる。また、逆に色差成分の最大値が所定の閾値よりも大きい場合には、色成分を変化させないようにする。
【００２６】
また、U.S. Patent No. 5,774,156（特許査定日1998.6.30、発明者Guerin）には、機械的に位置ずれを調整するカラープリンタが示されている。この装置では、各色のトナーに対応したステーションが備えられており、各ステーションのスキャナによって、位置調整領域を含んだ潜像が形成される。そして、トナーの付着処理が行われる前に位置調整領域の位置の調整が行われる。その後、位置調整領域にトナーが付着しないように、位置調整領域に付与された電荷は除去される。このような処理が各ステーションにおいて行われることによって、次の色に対応する潜像が形成される前に、画像の位置を的確に配置させることが可能となる。
【００２７】
また、U.S. Patent No. 5,852,461（特許査定日1998.12.22、発明者Noguchi）には、スキャニングデバイスの最適位置からのずれを検出し、これによって各色成分の画像の位置を調整する方法が示されている。
【００２８】
また、U.S. Patent No. 5,907,414（特許査定日1999.5.25、発明者Hiratuka）には、位置ずれを修正するカラー画像処理方法が示されている。この方法では、まず標準となる色成分の信号が選択され、他の色成分の信号における輝度レベルが、対象画素とその隣接画素との輝度値の関係から算出されるようになっている。
【００２９】
また、U.S. Patent No. 5,907,414（特許査定日1999.5.25、発明者Hiratuka）には、同じく位置ずれを修正するカラー画像処理方法が示されている。この方法では、まず基準となる色成分（Ｇ）の信号が選択され、他の色成分（Ｒ、Ｂ）の信号における輝度レベルが、対象画素とその隣接画素との輝度値の関係から算出されるようになっている。例えばR信号の補正には、Rx=Rk+(Gx-Gk)(Rw-Rk)/(Gw-Gk) (Rx,Gx:注目画素点での信号、Rw,Gw:注目画素点から所定の画素離れた点での文字外部の信号、Rk,Gk:注目画素点から所定の画素離れた点での文字内部の信号)によって算出している。これは、基準となるG信号の文字内部の（最大）濃度と文字外部の（最小）濃度から注目画素点の濃度がどの場所に位置するかの比をもとめて、R信号に対してその比を保つように補正を行っている。そして、色の位置ずれの検出は、文字と背景とを区別するために、例えば｜R[i-1]-R[i+1]｜>80というような式によるエッジ検出や、平坦部検出などに基づいて行われる。ここで、文字画像の内部の画素や背景画像の画素の画素値は、例えば｜R[i-2]-R[i-3]｜<20というような式を満たすようにほぼ一定になっていることが仮定されている。また、レベル検出は、例えばR[i-2]<R[i]<R[i+2]またはR[i-2]<R[i]<R[i+2]というような式によって行われる。（これは、注目画素の濃度が左側の画素と、右側の画素の濃度の間にはさまれていることを示している。これらの検出における閾値のパラメータは、実験データなどに基づいて主観的に設定される。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
上記で示した公知従来技術では、漢字や中国文字において生じる色の位置ずれを解決するための技術は示されていない。これは、漢字や中国文字には、多くの非常に細い線が様々な角度で含まれているからであることが予想される。漢字には、スキャニングされる際に１〜２画素程度となる細さの線が多く含まれている。このような画素は、４５°、０°、９０°の角度となっている線の中間付近あるいは終端付近において頻繁に生じている。このように、漢字文字の中には、非常に細い線から非常に太い線まで幅広く含まれており、これによってスキャニングの困難性を増大させている。
【００３１】
すなわち、色の位置ずれの問題は、漢字に含まれている非常に細い線において顕著に発生するものである。なお、前記したように、非常に太い線と非常に細い線とが含まれている他の文字、例えばアラビア文字、ヘブライ文字、ギリシャ文字、およびキリル文字などにおいても、漢字と同様の問題が生じる。つまり、非常に細い線へ移行している領域においては、読み取られた文字に含まれている、損傷を受けている画素を特定するための周辺領域に関する情報が不十分となる。このような状況で、補間処理やスムージングなどの処理を行うことによって修正を行おうとすると、画素の損傷をより悪化させてしまう場合が多い。
【００３２】
なお、U.S. Patent No. 5,907,414に示されている技術、あるいは上記した公知従来技術には、ローマ文字に対する補間技術および情報回復技術に関する内容が含まれている。しかしながら、これらの技術を、漢字文字のように細い線の領域を含む文字を読み取ったデータに対して適用すると、画像の質を悪化させる場合がある。
【００３３】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、画像データ内に色の位置ずれが生じている場合に、漢字などの文字に対しても的確かつ迅速に補正することが可能な画像処理方法、画像処理プログラム、画像処理プログラムを記録した記録媒体、画像処理装置、ならびに画像処理システムを提供することにある。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像処理方法は、複数の色成分からなる画像データを構成する画素群の中から注目画素を設定するステップと、上記注目画素に関して、各色成分に関して３次元色ベクトル行列式を算出するステップと、上記３次元色ベクトル行列式の値に応じて、該当注目画素に色の位置ずれが発生しているか否かを判定するステップと、色の位置ずれが発生していると判定された注目画素の各色成分の値を修正するステップとを有し、画素の各色成分の値をベクトルで表したものを色ベクトルとするとき、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素にそれぞれ対応する２つの色ベクトルと、特定の色成分の位置ずれに関するゼロ空間を示すゼロベクトルとによって構成される３次元色ベクトル行列を求め、これに基づいて上記３次元色ベクトル行列式を算出することを特徴としている。
【００３５】
上記の方法では、ある注目画素に色ずれが発生しているか否かの判断を、３次元色ベクトル行列式に基づいて行っている。ここで、３次元色ベクトル行列は、注目画素に隣接する２つの周囲画素にそれぞれ対応する２つの色ベクトルと、特定の色成分の位置ずれに関するゼロ空間を示すゼロベクトルとによって構成されるものとなっている。このように３次元色ベクトル行列を設定する場合、理想的には、色の位置ずれが生じていない場合、上記行列の階数は０となり、行列内の３つのベクトル全てが線形独立となる。逆に、色の位置ずれが検出された場合、３つのベクトルによって張られる制御ベクトル空間の容積が最大となる。すなわち、上記のような３次元色ベクトル行列の行列式を算出することによって、注目画素に色ずれが発生しているが否かを判定することが可能となる。
【００３６】
ここで、従来では、例えば特定の文字のパターンを記憶しておき、この文字のパターンと比較することによって位置ずれを検出したり、エッジを検出すると、これを無条件に黒色に変換したり、というような方法が採られていた。文字のパターンとの比較による場合、漢字のような細い線などが含まれている文字に対して、例えば画像の劣化などにより、細い線をパターンで検出することができないことがあるという問題や、文字の構成が複雑であることによって、全ての文字パターンを網羅することができないという問題などがあり、的確な色の位置ずれ検出・修正ができなかった。また、エッジ部分を無条件に文字の色に変換する方法の場合には、細い線の場合には的確にエッジを検出できないという問題や、色の位置ずれが生じていない画素にまで必要以上の補正が行われるという問題などがあった。
【００３７】
これに対して、上記のように３次元色ベクトル行列式を算出して位置ずれを検出する方法の場合、注目画素の周囲の画素における画素値を色ベクトル空間に配置し、これに基づいて色の位置ずれを判定しているので、色の位置ずれが発生している注目画素を純粋に検出することができる。すなわち、例えば細い線上の画素であっても、色の位置ずれの発生を的確に検出することが可能となる。また、文字パターンなどを用いるものではないので、多様な構造の文字に対応することが可能であるとともに、文字だけでなく、あらゆる種類の画像に対して、色の位置ずれを検出することが可能となる。また、エッジ部分であっても、色の位置ずれが生じていない画素に対しては修正を行わないようになっているので、必要以上の補正が行われることはなく、より自然な修正を行うことが可能である。
【００３８】
すなわち、上記の方法によれば、３次元色行列式を用いることによって、より客観的で、繰り返し行うことが可能であり、あらゆる種類の画像処理製品に対応するようにカスタマイズすることが可能な画像処理方法を提供することができる。
【００３９】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、上記３次元色ベクトル行列式の絶対値が所定の閾値以上である場合に、該当注目画素に色の位置ずれが発生していると判定する方法としてもよい。
【００４０】
上記の方法のように、色の位置ずれの発生は、３次元色ベクトル行列式の絶対値と所定の閾値とを比較するという簡単な処理によって検出することが可能である。すなわち、演算に多くの時間が必要とされることはないので、迅速に色の位置ずれ検出処理を行うことができる。また、閾値を、例えば入力画像を得る際に用いられる画像入力装置における特性などに応じて適当な値に設定することによって、検出結果が良好となるように検出方法をカスタマイズすることも可能となる。
【００４１】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、色の位置ずれが発生していると判定された注目画素に対して、その色度を低減するように各色成分の値を修正する方法としてもよい。
【００４２】
上記の方法によれば、色の位置ずれが発生している画素に対して、その色度が低減するように修正が行われることになる。ある画素に色の位置ずれが生じている場合には、その画素に不必要な色味が生じていることになるが、上記のように色度を低減させることによって、不必要に生じている色味を減少させることが可能となる。また、例えば従来のように、色の位置ずれが発生している画素を完全に黒色に変換してしまうような方法と比較して、より自然な修正を行うことが可能となる。
【００４３】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、上記３次元色ベクトル行列式の絶対値の大きさと、上記色度の低減量とに相関を持たせる方法としてもよい。
【００４４】
３次元色ベクトル行列式の絶対値の大きさは、色の位置ずれ量が大きいほど大きい値となるものである。ここで、上記の方法によれば、色の位置ずれが生じている画素の色度の低減量を、３次元色ベクトル行列式の絶対値の大きさに応じて変えることになるので、色の位置ずれ量が小さい場合には色度の低減を少なくし、色の位置ずれ量が大きい場合には色度の低減を多くするようにすることが可能となる。したがって、画素値の補正量を色の位置ずれ量に応じて変更することができるので、より自然な修正を行うことが可能となる。
【００４５】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、上記注目画素が、画像におけるエッジ部分の画素であるか否かを判定するステップをさらに有し、エッジ部分の画素であると判定された場合にのみ上記３次元色ベクトル行列式の算出ステップを行い、エッジ部分の画素ではないと判定された場合には、該当注目画素の画素値を修正しない方法としてもよい。
【００４６】
上記の方法によれば、まず、入力画像の中からエッジ部分に配置されていると判断される画素を抽出し、その画素に対してのみ３次元色ベクトル行列式の算出を行うようにしている。ここで、エッジ検出の演算は、３次元色ベクトル行列式の演算よりも迅速に処理できるものである。すなわち、迅速な処理が可能なエッジ検出演算によって色の位置ずれに対する修正が必要とされる可能性のある画素を振り分けておき、３次元色ベクトル行列式の演算によって、より正確に色の位置ずれが生じている画素を検出するようにすることによって、全体的な演算処理時間を短縮することが可能となる。
【００４７】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、上記注目画素およびその近傍に存在する複数の周囲画素からなる注目画素近傍領域の勾配を算出し、この勾配の値が所定の閾値以上である場合に、上記注目画素が、画像におけるエッジ部分の画素であると判定する方法としてもよい。
【００４８】
通常、エッジ検出を行う場合には、例えばSobelフィルタや微分フィルタなどのエッジ検出手段が利用され、ある程度の結果が得られることが知られている。これに対して、上記の方法では、勾配を算出することによってエッジを検出している。この勾配エッジ検出方法は、問題となっている文字における位置ずれの発生時にしばしば見られる勾配のパターンのタイプを検出することに優れているので、文字画像においてより的確にエッジを検出することができる。
【００４９】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、上記注目画素が、画像における文字部分の画素であるか否かを判定するステップをさらに有し、文字部分の画素であると判定された場合にのみ上記３次元色ベクトル行列式の算出ステップを行い、文字部分の画素ではないと判定された場合には、該当注目画素の画素値を修正しない方法としてもよい。
【００５０】
上記の方法によれば、まず、入力画像の中から文字部分に配置されていると判断される画素を抽出し、その画素に対してのみ３次元色ベクトル行列式の算出を行うようにしている。ここで、文字部分の画素であることを検出する演算は、３次元色ベクトル行列式の演算よりも迅速に処理できるものである。すなわち、迅速な処理が可能な文字部分検出演算によって色の位置ずれに対する修正が必要とされる可能性のある画素を振り分けておき、３次元色ベクトル行列式の演算によって、より正確に色の位置ずれが生じている画素を検出するようにすることによって、全体的な演算処理時間を短縮することが可能となる。
【００５１】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素同士の間の勾配をＤ（ａ，ｂ）、上記注目画素と上記周囲画素の一方との間の勾配をＤ（ａ，０）、上記注目画素と上記周囲画素の他方との間の勾配をＤ（ｂ，０）とするとき、Ｄ（ａ，ｂ）＞Ｄ（ａ，０） および Ｄ（ａ，ｂ）＞Ｄ（ｂ，０）なる式が成り立つ場合に、該当注目画素が画像における文字部分の画素であると判定する方法としてもよい。
【００５２】
文字のエッジ部分に配置されている画素では、文字部と背景部との間の勾配が、注目画素と文字部との間の勾配、および注目画素と背景部との間の勾配よりも大きくなっている。この関係を用いて、上記の方法のような判断基準を用いることにより、注目画素が文字部分の画素であるか否かの判定を精度良く行うことが可能となる。
【００５３】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素の輝度値をそれぞれＬ（ａ）、Ｌ（ｂ）とし、注目画素の輝度値をＬ（０）とするとき、Ｌ（ａ）＜Ｌ（０）＜Ｌ（ｂ） またはＬ（ａ）＞Ｌ（０）＞Ｌ（ｂ）なる式が成り立つ場合に、該当注目画素が画像における文字部分の画素であると判定する方法としてもよい。
【００５４】
注目画素の輝度値は、背景部画素の輝度値と文字部画素の輝度値との間にあることになる。この関係を用いて、上記の方法のような判断基準を用いることにより、注目画素が文字部分の画素であるか否かの判定を精度良く行うことが可能となる。
【００５５】
また、本発明に係る画像処理プログラムは、上記本発明に係る画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴としている。
【００５６】
上記プログラムをコンピュータシステムにロードすることによって、上記画像処理方法を実現することが可能となる。
【００５７】
また、本発明に係る画像処理プログラムを記録した記録媒体は、上記本発明に係る画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラムを記録していることを特徴としている。
【００５８】
上記記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムにロードすることによって、上記画像処理方法を実現することが可能となる。
【００５９】
また、本発明に係る画像処理装置は、複数の色成分からなる画像データを構成する画素群の中から注目画素を設定し、上記注目画素に関して、各色成分に関して３次元色ベクトル行列式を算出し、上記３次元色ベクトル行列式の値に応じて、該当注目画素に色の位置ずれが発生しているか否かを判定する処理を行う３次元色ベクトル行列式演算部と、位置ずれが発生していると判定された注目画素の各色成分の値を修正する処理を行う色度低減部とを備え、上記３次元色ベクトル行列式演算部が、画素の各色成分の値をベクトルで表したものを色ベクトルとするとき、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素にそれぞれ対応する２つの色ベクトルと、特定の色成分の位置ずれに関するゼロ空間を示すゼロベクトルとによって構成される３次元色ベクトル行列を求め、これに基づいて上記３次元色ベクトル行列式を算出することを特徴としている。
【００６０】
上記の構成では、３次元色ベクトル行列式演算部が、ある注目画素に色ずれが発生しているか否かの判断を、３次元色ベクトル行列式に基づいて行っている。すなわち、上記したように、３次元色ベクトル行列の行列式を算出することによって、注目画素に色ずれが発生しているが否かを判定することが可能となる。
【００６１】
また、上記のように３次元色ベクトル行列式を算出して位置ずれを検出する方法の場合、注目画素の周囲の画素における画素値を色ベクトル空間に配置し、これに基づいて色の位置ずれを判定しているので、色の位置ずれが発生している注目画素を純粋に検出することができる。すなわち、例えば細い線上の画素であっても、色の位置ずれの発生を的確に検出することが可能となる。また、文字パターンなどを用いるものではないので、多様な構造の文字に対応することが可能であるとともに、文字だけでなく、あらゆる種類の画像に対して、色の位置ずれを検出することが可能となる。また、エッジ部分であっても、色の位置ずれが生じていない画素に対しては修正を行わないようになっているので、必要以上の補正が行われることはなく、より自然な修正を行うことが可能である。
【００６２】
すなわち、上記の構成によれば、３次元色行列式を用いることによって、より客観的で、繰り返し行うことが可能であり、あらゆる種類の画像処理製品に対応するようにカスタマイズすることが可能な画像処理装置を提供することができる。
【００６３】
また、本発明に係る画像処理システムは、処理対象となる画像の画像データを取得する画像入力装置と、上記本発明に係る画像処理装置と、上記画像処理装置によって処理された画像データに基づいて画像の出力を行う画像出力装置とを備えていることを特徴としている。
【００６４】
上記の構成によれば、画像入力装置によって画像を入力する際に、その入力画像に色の位置ずれが生じているような場合でも、これを的確かつ迅速に補正した後に、画像出力装置によって画像の出力を行うことが可能となる。ここで、画像入力装置とは、例えばＣＣＤなどを備えたスキャナ装置などに相当するものであり、画像出力装置とは、各種ディスプレイなどの表示手段や、各種プリンタなどに相当するものである。
【００６５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１ないし図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００６６】
図２は、本実施形態に係る画像処理システムの概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、画像処理システムは、画像処理装置１、画像入力装置２、および画像出力装置３を備えた構成となっている。
【００６７】
画像入力装置２は、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)などの固体撮像素子からなる画像読み取り部を備えた装置である。画像読み取り部は、読み取り対象となる画像に対して照射された光の反射光を入力し、これを光電変換によって電気信号に変換する。そして、この電気信号がＡ／Ｄコンバータによってデジタル信号に変換され、画像処理装置１に対して出力される。
【００６８】
上記の画像読み取り部は、複数の固体撮像素子を備えており、この固体撮像素子群を読み取り対象となる画像に対して走査させることによって、その画像の画像信号を得るようになっている。本実施形態では、副走査方向に複数の固体撮像素子を配列し、これを主走査方向に移動させることによって画像読み取り走査が行われるものとする。
【００６９】
また、本実施形態の画像入力装置２は、読み取り対象となる画像をカラー画像として読み取ることが可能となっている。すなわち、画像入力装置２は、読み取り対象となる画像から得られる反射光を、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各色成分の光に分解し、それぞれの色成分の画像信号を生成するようになっている。この場合、１回の露光によって得られる光を上記３色の成分に分解し、それぞれの成分の光に対応させて画像読み取り部を設ける構成とする方法と、３回露光を行い、それぞれの露光において、検出する光の色成分をＲＧＢで切り替える方法とがある。本実施形態では、どちらの方法でカラー画像の読み取りが行われてもよいものとする。
【００７０】
画像処理装置２は、画像入力装置２から受信したデジタル画像データを解析し、色の位置ずれが生じている場合に、これを修正する処理を行うものである。この画像処理装置２を実現する構成としては、様々な形態が考えられるが、一例としては、後述する画像処理アルゴリズムを実現する画像処理プログラムをＣＰＵベースの演算処理装置に処理させる形態や、マイクロコードを使うことによって、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)、またはＤＳＰ(Digital Signal Processor)などによって処理させる形態などが想定される。
【００７１】
ＣＰＵベースの演算処理装置を用いる場合、画像処理装置２をＰＣ(Personal Computer)によって構成することが考えられる。この場合、例えばハードディスクなどに画像処理プログラムを記憶させておき、この画像処理プログラムをＲＡＭなどのワークメモリに読み出してＣＰＵによって演算させることによって画像処理が実現される。また、この画像処理プログラムを例えばＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録することによって、この記録媒体を読み取り可能な任意のコンピュータで上記画像処理プログラムを実行することが可能となる。また、ＰＣに外部のコンピュータとの間での通信機能が備えられている場合、上記画像処理プログラムを通信ネットワークを介してダウンロードし、これを実行する形態も想定される。
【００７２】
画像出力装置３は、画像処理装置１によって画像処理された画像データを出力するものである。出力形態としては、例えばディスプレイに画像を表示させる形態や、紙などの媒体にプリントする形態などが挙げられる。画像を表示させる形態の場合、画像出力装置３は、例えばＣＲＴ(Cathode Ray Tube)、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの各種表示装置に相当することになる。また、プリントする形態の場合、画像出力装置３は、レーザプリンタ、インクジェットプリンタ、昇華型プリンタ、印画紙露光プリンタなどの各種プリント出力装置に相当することになる。
【００７３】
また、本実施形態の画像処理装置１、画像入力装置２、および画像出力装置３は、これらが一体となった装置、例えばカラーコピー機などにも適用可能である。
【００７４】
また、図２に示すように、画像処理装置１は、入力バッファ４、勾配検出部５、文字部判定部６、輝度判定部７、３次元色ベクトル行列式演算部８、色度低減部９、および出力バッファ１０を備えている。これらの構成のうち、勾配検出部５、文字部判定部６、輝度判定部７、３次元色ベクトル行列式演算部８、および色度低減部９は、画像処理装置１における機能ブロックを示している。
【００７５】
入力バッファ４は、画像入力装置２から入力される画像データを一時的にバッファするものであり、例えばＦＩＦＯ(First In First Out)などのメモリ手段によって構成される。
【００７６】
勾配検出部５は、画像データ中の注目画素近傍領域に関する勾配を算出し、これに基づいて、該当注目画素近傍領域が画像のエッジ部分であるか否かを判定するブロックである。ここで画像のエッジ部分であると判定された場合は、次段の文字部判定部６における処理が行われ、エッジ部分ではないと判定された場合には、以降の処理が行われずに、該当注目画素のデータはそのまま出力バッファ１０に送られる。
【００７７】
文字部判定部６は、上記注目画素とその周囲画素との間の勾配が所定の関係を満たすか否かを判定するブロックである。ここで所定の関係を満たすと判定された場合は、次段の輝度判定部７における処理が行われ、所定の関係を満たさないと判定された場合には、以降の処理が行われずに、該当注目画素のデータはそのまま出力バッファ１０に送られる。
【００７８】
輝度判定部７は、上記注目画素が、文字のエッジ部に配置されている画素としての輝度値を満たしているか否かを判定するブロックである。この輝度値検査において、文字のエッジ部分であると判定された場合は、次段の３次元色ベクトル行列式演算部８による処理が行われ、エッジ部分ではないと判定された場合には、以降の処理が行われずに、該当注目画素のデータはそのまま出力バッファ１０に送られる。
【００７９】
３次元色ベクトル行列式演算部８は、３次元色ベクトル行列式を用いて、上記注目画素が色の位置ずれが生じている画素であるか否かを判定するブロックである。ここで色の位置ずれが生じていると判定された場合は、次段の色度低減部９による処理が行われ、色の位置ずれが生じていないと判定された場合には、以降の処理が行われずに、該当注目画素のデータはそのまま出力バッファ１０に送られる。
【００８０】
色度低減部９は、色の位置ずれが生じていると判定された画素に対して、色度を低減させる修正を行うブロックである。色度の修正が行われた画素データは、出力バッファ１０に送られる。
【００８１】
出力バッファ１０は、色度低減部９で修正された画素データ、および修正が行われなかった画素データをバッファするものであり、１つの画像に対するデータが揃い、画像出力装置３におけるデータの受け入れが準備された時点で、記憶している画像データを画像出力装置３に対して送信する。
なお、上記の各機能ブロックにおける処理の詳細については後述する。
【００８２】
次に、画像処理装置１における処理内容の概要について説明する。この説明に先立って、まず色の位置ずれについて説明しておく。色の位置ずれは、画像入力装置２における画像読み取りの際に、各色成分の画像の読み取り位置がずれることによって生じるものである。これは、画像入力装置２における固体撮像素子の配列のずれ、光学部材の配置のずれ、光学部材の光学性能の不均一性、振動などによる読み取り位置のずれなどが原因で生じる。
【００８３】
ここで、色の位置ずれが生じていない場合と生じている場合との読み取り結果画像の例について説明しておく。図３は、色の位置ずれが生じていない状態で読み取られた読み取り結果画像Ｐ１を示している。この読み取り結果画像Ｐ１における文字画像ＰＣ１は、鮮明なエッジを有しており、文字の各要素部分は全て均一な黒色となっている。また、背景領域ＰＢ１は全ての領域において均一な灰色となっている。
【００８４】
図４は、色の位置ずれが生じている状態で読み取られた読み取り結果画像Ｐ２を示している。この読み取り結果画像Ｐ２における文字画像ＰＣ２では、エッジ部分がぼやけており、文字の各要素の縁部分には着色が生じている。また、背景領域ＰＢ２における灰色領域には、カラーで見るとマゼンタの色味による着色が生じている。
【００８５】
本実施形態における画像処理では、３次元色ベクトル行列式を用いて、注目画素に色の位置ずれが生じているか否かを判定することが大きな特徴となっている。この３次元色ベクトル行列式による色の位置ずれ判定方法は、漢字文字において生じる色の位置ずれを検出するために、ＲＧＢ色空間におけるベクトルを考慮して演算を行うものである。
【００８６】
ここで、本実施形態では、３次元色ベクトル行列式による色の位置ずれ判定を実行する前に、位置ずれが生じている可能性のある画素を振り分ける処理を行っている。すなわち、上記したように、まずエッジとなる画素の位置を見つけ、それが文字領域であることを確認している。このような振り分け処理を行う理由は、処理速度を高めることにある。すなわち、文字のエッジ部以外の領域に配置されている画素を、処理速度の速い判断処理によって振り分けておき、色の位置ずれが生じている可能性の高い画素のみに対して、３次元色ベクトル行列式による判断を行うようにしている。これにより、画像の全ての画素に対して３次元色ベクトル行列式による判断を行う場合と比較して、処理速度を格段に向上させることができる。
【００８７】
次に、図１に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態における、自動的に色の位置ずれを修正する画像処理方法における処理の流れについて説明する。まず、画像入力装置２から伝送された入力画像データが、入力バッファ４に格納される（ステップ１、以降Ｓ１のように称する）。ここで、入力バッファ４に格納される画像データは、ＲＧＢ各色成分ごとに８ビットのデジタルデータである。この入力画像データにおける各画素のＲＧＢ値は、勾配検出部５、文字部判定部６、輝度判定部７、３次元色ベクトル行列式演算部８、および色度低減部９における後述する処理において用いられるＲＧＢベクトル空間に伝送される。
【００８８】
以降の処理では、上記入力画像データにおける特定の画素を注目画素として設定し、この注目画素に対して後述する処理を行うことになる。そして、注目画素を入力画像データの全ての画素に対して設定して後述する処理を繰り返し行うことによって、入力画像データ全体に対する修正処理が行われることになる。
【００８９】
注目画素が設定されると、その注目画素とその周囲画素とを含む検査ウィンドウが設定される（Ｓ２）。本実施形態では、この検査ウィンドウのサイズを、副走査方向に５画素、主走査方向に１画素としている。これは、ここで示される方法が、副走査方向のみに適用されることを意味している。なお、検査ウィンドウのサイズおよび方向に関しては、適用する対象に応じて最適となるように調整してもよい。
【００９０】
次に、Ｓ３において、注目画素近傍領域での勾配が所定値以上であるか否かの判断が勾配検出部５によって行われる。ここで、内容を明確にするために、以下の説明で用いる色ベクトルの数学的な表記を次のように定義しておく。２つのカラーの画素Ａ・ＢがＲＧＢ色空間に存在する場合、それぞれの画素に対応する２つの色ベクトルＰＡ・ＰＢを、
ＰＡ＝（Ｒａ，Ｇａ，Ｂａ）， ＰＢ＝（Ｒｂ，Ｇｂ，Ｂｂ） （１）
なる式で定義する。そして、画素Ａと画素Ｂとの間の勾配を、
ｄａｂ＝（ｄＲＡＢ，ｄＧＡＢ，ｄＢＡＢ）＝（Ｒａ−Ｒｂ，Ｇａ−Ｇｂ，Ｂａ−Ｂｂ） （２）
なる式で定義する。また、勾配の大きさを、例えばＤＡＢ（＝magnitude（ｄａｂ））のように定義する。
【００９１】
以上のように画素間の勾配を定義した上で、本実施形態では、次のようなエッジ検出フィルタを用いて注目画素近傍領域での勾配の大きさを算出する。次に示す数列は、本実施形態におけるエッジ検出フィルタを構成する各係数の一例である。
−２ −１ ０ １ ２ （３）
上記のようなエッジ検出フィルタを注目画素を中心とした画素領域に適用することによって、注目画素近傍領域での勾配が算出される。具体的には、上記エッジ検出フィルタの各係数の位置に対応する画素のＲＧＢ値に対してそれぞれ該当係数を乗じるとともに、各画素における乗算結果を足し合わせることによって、注目画素における勾配が求められ、上記エッジ検出フィルタを順次画素単位でずらしていくことによって係数の中心部分にあたる画素での勾配を求めることができる。そして、求められた勾配に基づいて、注目画素近傍領域のエッジの有無が判定される。
【００９２】
そして、上記のようにして求められた注目画素近傍領域の勾配の大きさが所定の閾値以上であるか否かの判定が行われる。勾配の大きさが所定の閾値よりも小さいと判定された場合（Ｓ３においてＮＯ）には、該当注目画素が文字のエッジ部分に配置されているものではないと判断される。したがって、その画素は、色の位置ずれが生じていない画素として分類される。このように分類された画素に対しては、さらに後述する分類処理や３次元色行列式解析処理を行う必要がないことになる。すなわち、この場合、その画素の画素値を修正せずに、出力バッファ１０に対してそのまま送信されることになる（Ｓ４）。一方、勾配の大きさが所定の閾値よりも大きいと判定された場合（Ｓ３においてＹＥＳ）、次のＳ５の処理に移行する。
【００９３】
なお、色の位置ずれ問題は、文字や図などにおいて見られる、高い勾配を持ったエッジ領域の周辺において最も顕著に乱れを生じさせることになる。そこで、本実施形態における画像処理方法では、まず、上記のようなエッジ検出方法によって、十分な勾配が含まれていない画素領域を除去する処理を行っている。
【００９４】
通常、エッジ検出を行う場合には、例えばSobelフィルタや微分フィルタなどのエッジ検出手段が利用され、ある程度の結果が得られることが知られている。これに対して、本発明では上記のような勾配エッジ検出方法を行っている。この勾配エッジ検出方法は、問題となっている文字における位置ずれの発生時にしばしば見られる勾配のパターンのタイプを検出することに優れているものである。
【００９５】
なお、エッジ検出手段を設計する上での１つの目的は、漢字においてよく見られる細い線からなる文字を特定することを可能とすることにある。このような場合、画像内に、色の位置ずれエラーを特定するための情報が十分にない場合が多い。すなわち、このような画素に対して、後述する３次元色行列式演算を用いた処理が必要とされることになる。
【００９６】
次に、Ｓ５およびＳ６において、注目画素が文字の一部であるか否かが判定される。ここでは文字が黒色で表示されているものと仮定する。このような文字を検出する方法としては、従来技術においても様々な方法が提案されている。前記した従来技術では、画素が文字の一部であるか否かを判定する方法として、勾配および輝度に基づいた２つの処理を行うことが示されている。
【００９７】
まずＳ５では、注目画素と周囲画素との間の勾配が所定の関係を満たしているか否かが文字部判定部６によって判定される。文字のエッジ部分に配置されている画素では、文字部と背景部との間の勾配が、注目画素と文字部との間の勾配、および注目画素と背景部との間の勾配よりも大きくなっている。すなわち、注目画素が文字のエッジ部分に配置されている場合には、
Ｄ（ａ，ｂ）＞Ｄ（ａ，０） および Ｄ（ａ，ｂ）＞Ｄ（ｂ，０） （４）
なる式を満たすことになる。ここで、ａ，ｂは背景部および文字部の画素をそれぞれ示しており、０は注目画素を示している。
【００９８】
すなわち、ａ，ｂを注目画素の左右に隣接している２つの周囲画素としてそれぞれ割り当てて、（４）式を満たすか否かを判定することになる。（４）式を満たさないと判定された場合（Ｓ５においてＮＯ）には、該当注目画素が文字領域のエッジ部分に配置されているものではないと判断される。したがって、その画素は、色の位置ずれが生じていない画素として分類され、その画素の画素値を修正せずに、出力バッファ１０に対してそのまま送信されることになる（Ｓ４）。一方、（４）式を満たすと判定された場合（Ｓ５においてＹＥＳ）、次のＳ６の処理に移行する。
【００９９】
漢字における極めて細い線において、位置ずれによって文字部および背景部の境界部分に滲みが生じ、これによって線が非常に細くなったり途切れたりする場合がある。このような線における画素は、文字のエッジ部として検出されないことが考えられる。このような場合、（４）式におけるａおよびｂは、図５の右側の画素列、すなわち色の位置ずれが生じている画素列における左側および右側の画素に対応する、着色された縁部分の画素に相当することになる。
【０１００】
次に、Ｓ６において、注目画素および周囲画素の輝度値が所定の関係を満たしているか否かが輝度判定部７によって判定される。まず、文字部の画素、背景部の画素、および注目画素を輝度値に変換する方法としては、次のような簡単な近似計算が行われる。
Ｌ（ｘ）＝０．５Ｇ（ｘ）＋０．３Ｒ（ｘ）＋０．２Ｂ（ｘ） （５）
なお、輝度値の計算としては、上記以外の近似式によって行われてもかまわない。上式における輝度変換の係数を変えることによって、結果を良好にしたり、装置に適応した結果となるようにしたりすることが可能である。
【０１０１】
文字のエッジ部に配置されている画素に対しては、注目画素の輝度値は、背景部画素の輝度値と文字部画素の輝度値との間にある必要がある。すなわち、
Ｌ（ａ）＜Ｌ（０）＜Ｌ（ｂ） または
Ｌ（ａ）＞Ｌ（０）＞Ｌ（ｂ） （６）
なる式が成り立つ必要がある。
【０１０２】
すなわち、ａ，ｂを注目画素の左右に隣接している２つの周囲画素としてそれぞれ割り当てて、（６）式を満たすか否かを判定することになる。（６）式を満たさないと判定された場合（Ｓ６においてＮＯ）には、該当注目画素が文字領域のエッジ部分に配置されているものではないと判断される。したがって、その画素は、色の位置ずれが生じていない画素として分類され、その画素の画素値を修正せずに、出力バッファ１０に対してそのまま送信されることになる（Ｓ４）。一方、（６）式を満たすと判定された場合（Ｓ６においてＹＥＳ）、次のＳ７の処理に移行する。
【０１０３】
次に、Ｓ７において、３次元色ベクトル行列式演算によって、注目画素が色の位置ずれが生じている画素であるか否かの判断が３次元色ベクトル行列式演算部８によって行われる。
【０１０４】
色の位置ずれは、例えば赤色成分などの特定の色成分の信号の配置がずれることによって生じるものである。赤成分の信号の配置がずれている場合、文字などの図形において、たとえば左側の縁部分に赤色の着色が生じ、右側の縁部分にシアン色の着色が生じることになる。同様に、緑成分の信号の配置がずれている場合、縁部分に緑色およびマゼンタ色の着色が生じ、青成分の信号の配置がずれている場合には、縁部分に青色および黄色の着色が生じる。
【０１０５】
説明を簡単にするために、以下では赤成分の信号に位置ずれが生じている場合の計算について説明するが、他の色成分の信号に位置ずれが生じている場合も同様の計算となる。図５は、左側に何れの信号においても（赤成分の信号に）位置ずれが生じていない場合の画素列、右側に赤成分の信号が１画素分右側にずれている場合の画素列の状態をそれぞれ示している。なお、同図(左)に示す例では、中央の画素が黒色、その両隣の画素が白色である場合を示している。このような画素配置の場合に、赤成分の信号が１画素分右側にずれている(右)と、縁部分の着色として、右側の画素が赤色となり、左側の画素がシアン色となる。
【０１０６】
縁部分着色ベクトルＰａおよびＰｂにおいて、色の位置ずれが最大に起こった場合の最大縁部分着色ベクトルをＩＰａ・ＩＰｂとすると、
ＩＰａ＝（Ｒａ，Ｇａ，Ｂａ）＝（１，０，０） （７）
ＩＰｂ＝（Ｒｂ，Ｇｂ，Ｂｂ）＝（０，１，１） （８）
なる式によって表される。
【０１０７】
式（７）および式（８）は、２次元色空間を形成している。すなわち、画像に赤色成分の位置ずれが生じている場合、縁部分着色ベクトルＰａ・Ｐｂは、式（７）で示されるベクトルおよび式（８）で示されるベクトルＩＰａ・ＩＰｂによって張られる２次元空間内に配置されることになる。別の言い方をすれば、赤色成分の色の位置ずれが生じている場合、縁部分着色ベクトルＰａおよびＰｂは、式（７）および式（８）で示されるベクトルＩＰａ・ＩＰｂの線形結合によって表すことができることになる。
【０１０８】
一方、赤色成分に色の位置ずれが生じていない場合には、縁部分着色ベクトルＰａ・Ｐｂは、式（７）および式（８）で示されるベクトルＩＰａ・ＩＰｂによって張られるゼロ空間に配置されることになる。ここで、赤色成分の位置ずれに関するゼロ空間をＮｒｍとして表記するようにすると、このＮｒｍは、
Ｎｒｍ＝（０，−１，１） （９）
と表される。
【０１０９】
図５に示される記号に従ってＰａ＝Ｐ-1，Ｐｂ＝Ｐ1とすると、赤色成分の位置ずれの量を算出するためには、３つの基本ベクトルであるＮｒｍ，Ｐ-1，Ｐ1による制御ベクトル空間を決定する必要がある。これらの３つのベクトルを含んだ３次元行列は次式で表される。
【０１１０】
【数１】
【０１１１】
理想的には、色の位置ずれが生じていない場合、（１０）式に示す行列の階数は０となり、行列内の３つのベクトル全てが線形独立となる。逆に、色の位置ずれが検出された場合、３つのベクトルによって張られる制御ベクトル空間の容積が最大となる。また、この３つのベクトルは、三次元色ベクトル空間を張る基本ベクトルを形成するものとなる。
【０１１２】
しかしながら、実際には、通常、制御ベクトル空間の容積は０になったり最大となったりすることはまれである。すなわち、３つのベクトルによって張られる制御ベクトル空間の容積は、画像に生じている赤色成分の位置ずれの量の概算値を得るために用いられることになる。この概算値の算出は、式（１０）に示す行列の行列式を計算することによって行われる。この行列式が０となった場合には、色の位置ずれが生じていないと判断される。また、色の位置ずれの量は、式（１０）に示す行列の行列式の絶対値に相当するものとなる。
【０１１３】
式（１０）に示す行列の行列式を求める際には、ラプラス展開が用いられる。すなわち、行列式は次の式で求められる。
Determinant(matrix(Nrm,P1,P-1))=R1(G-1+B-1)-R-1(B1+G1) （１１）
この式（１１）は、該当画素において赤色成分の位置ずれが生じている量を算出する式を表すことになる。
【０１１４】
同様に、緑色成分および青色成分の位置ずれは、次の式によって求められる。
緑色成分の位置ずれ量：Ｇ1（Ｒ-1＋Ｂ-1）−Ｇ-1（Ｂ1＋Ｒ1） （１２）
青色成分の位置ずれ量：Ｂ1（Ｒ-1＋Ｇ-1）−Ｂ-1（Ｇ1＋Ｒ1） （１３）
上記の式を用いることによって、例えば赤成分の位置ずれが発生しているか否かの判断は、次の式を用いることによって行われる。
｜Ｒ1（Ｇ-1＋Ｂ-1）−Ｒ-1（Ｂ1＋Ｇ1）｜＜Ｔ （１４）
（１４）式を満たさないと判定された場合（Ｓ７においてＮＯ）には、該当注目画素には赤成分の位置ずれが生じていないと判断される。したがって、その画素は、色の位置ずれが生じていない画素として分類され、その画素の画素値を修正せずに、出力バッファ１０に対してそのまま送信されることになる（Ｓ４）。一方、（１４）式を満たすと判定された場合（Ｓ７においてＹＥＳ）、次のＳ８の処理に移行する。
【０１１５】
なお、上式において、閾値Ｔは、装置の状況に応じて実験的に決定されるものである。また、行列式と閾値との比較は、絶対値によって行われる。これは、３次元ベクトル空間における容積が問題となっており、この容積は常に正の値であるからである。
【０１１６】
緑色成分および青色成分対する人間の視覚特性は、赤色成分に対するものとは異なってはいるが、緑色成分および青色成分の位置ずれも、上記と同様に決定される。なお、例えば、精神物理学による評価および装置の特性に基づいて、式（１２）および式（１３）に対してそれぞれ異なる重み付けを行うようにしてもよい。なお、ここでは、人間の視覚特性を反映させた重み付けの詳細については省略する。
【０１１７】
次に、Ｓ８において色度の低減処理が色度低減部９によって行われる。色度低減処理には、様々な方法が提案されているが、一例としては、前記した式（５）と同様の方法による線形投影法を用いた処理が挙げられる。すなわち、色の位置ずれが生じていると判定された注目画素の各色成分の画素値に対して、各色成分ごとに所定の係数（１未満）を乗じることによって、該当注目画素の濃度値に応じて色度を低減することになる。具体的な色度変換処理内容に関してはここでは省略する。本実施形態で用いる色度の低減量は、上記の式（１１）、（１２）、および（１３）に示される３次元色ベクトル行列式演算によって求められる位置ずれ量に比例するように設定される。この方法によれば、位置ずれ量が大きいほど色度の低減量が大きくなるようにすることができるので、より自然な画素値補正を行うことができる。このような色度の低減処理は、ファジー演算による処理が行われていることになる。
【０１１８】
Ｓ８において色度低減処理が完了すると、修正された画素値が出力バッファ１０に送信される。これにより、該当注目画素に関する色の位置ずれ補正処理が完了することになり、処理が行われていない画素が残っている場合には、上記の処理を全ての画素について終了するまで繰り返すことになる。
【０１１９】
次に、本実施形態に係る画像処理を行った場合の画像の状態の変化について、図面に基づいて説明する。図６は、本実施形態に係る画像処理方法による処理を適用しない状態での読み取り文字画像を示している。同図において、文字ＰＣ３は横方向に延びた線部ＰＭ３を含んでおり、カラーで見ると、この線部ＰＭ３の上側の縁部分にシアンの着色が生じている。
【０１２０】
一方、図７は、図６に示す読み取り文字画像に対して、本実施形態に係る画像処理方法を適用した後の読み取り文字画像を示している。同図に示すように、本発明の方法による処理が行われることによって、文字ＰＣ４における線部ＰＭ４の縁部に対する着色はなくなり、画質がシャープになっていることがわかる。
【０１２１】
また、図８は、図６に示す読み取り文字画像に対して、図７において行った画像処理方法のパラメータを部分的に変更した処理を適用した後の読み取り文字画像を示している。同図に示すように、文字ＰＣ５は、図５に示す状態よりもシャープになってはいるが、カラーで見ると、線部ＰＭ５の下側の縁部分に若干のマゼンタ色の着色が生じ、線部ＰＭ５の上側の縁部分に若干のシアン色の着色が生じている。
【０１２２】
図９は、水平方向の線ＰＬ６Ａ・ＰＬ６Ｂを含んだ格子画像Ｐ６の読み取り画像を示している。同図は、本実施形態に係る画像処理方法による処理を適用していない状態を示している。同図に示すように、線ＰＬ６Ａ・ＰＬ６Ｂの両方において、その上側の縁部分にマゼンタ色の着色が生じている。このような画像に対して、本発明の方法による処理を適用すると、図１０に示すように、上記の縁部分への着色が消滅することになる。
【０１２３】
なお、上記したベクトル演算においては、正規化処理は行われないものとなっている。ベクトル演算で正規化処理を行った場合、輝度情報を除去する作用が生じることになる。一方、人間の視覚特性は、輝度に対して比例関係を有していることが知られている。すなわち、色ベクトルを正規化してしまうと、人間の視覚特性に対応できなくなる可能性があることになる。上記した式によって示される人間の視覚モデルおよび変換処理を、最良の結果が出せるようなものにするためには、個々のスキャニングのメカニズムや処理内容に応じて経験的に各種パラメータを設定する必要がある。
【０１２４】
本発明を実施する好適な形態としては、文字部分の検出および修正処理、色の位置ずれの検出およびこれの除去処理、画像データの分割処理、および画像データの圧縮処理などを行う画像処理装置が挙げられる。このような装置は、例えば表示装置のようなデジタルビデオ装置や、例えばカラーコピー機やカラープリンタのようなデジタル出力装置などに適用することができる。
【０１２５】
また、本発明はソフトウェアとして実装することが可能である。このソフトウェアのアルゴリズムは、画像処理プログラム、カラープリンタ、カラーコピー機、および出力装置のドライバなどに組み込むことが可能である。
【０１２６】
また、本発明における画像処理方法では、基本的にはＲＧＢ信号が入力される場合が想定されているが、他の色空間による信号、例えばＣＭＹ空間、ＣＭＹＫ空間などに対しても適用可能であり、また、他の輝度／色度ベースの色空間、例えばＬＡＢ空間、ＬＣＨ空間、およびＨＬＳ空間などに対しても適用可能である。
【０１２７】
本実施形態に係る画像処理方法は、上記のように、３次元色行列式演算を用いることによって画像を解析する方法である。この方法を用いることによって、上記したように、漢字や同様の問題を有する文字において生じる色の位置ずれの問題が自動的に検出・修正される。上記で示した技術は、漢字文字に限定するものではなく、あらゆる種類の文字や、図形などに対して有効に機能するものである。
【０１２８】
また、本実施形態に係る画像処理方法は、画像における特徴を同定する、あるいは分類するために、３次元色ベクトル行列式演算を用いて画像を解析する新しい方法を提供するものである。３次元色ベクトル行列式による方法は、他の分野にも簡単に適用することが可能である。ここでの他の分野の例としては、画像の分割、圧縮、パターン認識などが挙げられる。本発明における画像解析のための３次元色ベクトル行列式による方法は、上記のような他の分野にも適用可能である。
【０１２９】
また、本実施形態に係る画像処理方法は、３次元色ベクトル行列式演算を用いることによって、漢字における位置ずれを迅速に検出することを可能とする。文字の位置ずれを検出するための処理としては、２つの乗算処理、３つの加算処理および１つの比較処理のみであり、このことは、上記画像処理方法がスピードとコストとの両方において競争力が高いものであることを証明するものである。
【０１３０】
また、上記した３次元色ベクトル行列式による方法の具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項との範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
【０１３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る画像処理方法は、複数の色成分からなる画像データを構成する画素群の中から注目画素を設定するステップと、上記注目画素に関して、各色成分に関して３次元色ベクトル行列式を算出するステップと、上記３次元色ベクトル行列式の値に応じて、該当注目画素に色の位置ずれが発生しているか否かを判定するステップと、色の位置ずれが発生していると判定された注目画素の各色成分の値を修正するステップとを有し、画素の各色成分の値をベクトルで表したものを色ベクトルとするとき、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素にそれぞれ対応する２つの色ベクトルと、特定の色成分の位置ずれに関するゼロ空間を示すゼロベクトルとによって構成される３次元色ベクトル行列を求め、これに基づいて上記３次元色ベクトル行列式を算出する方法である。
【０１３２】
これにより、色の位置ずれが発生している注目画素を純粋に検出することができるので、例えば細い線上の画素であっても、色の位置ずれの発生を的確に検出することが可能となるという効果を奏する。また、文字パターンなどを用いるものではないので、多様な構造の文字に対応することが可能であるとともに、文字だけでなく、あらゆる種類の画像に対して、色の位置ずれを検出することが可能となるという効果を奏する。また、エッジ部分であっても、色の位置ずれが生じていない画素に対しては修正を行わないようになっているので、必要以上の補正が行われることはなく、より自然な修正を行うことが可能であるという効果を奏する。
【０１３３】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記３次元色ベクトル行列式の絶対値が所定の閾値以上である場合に、該当注目画素に色の位置ずれが発生していると判定する方法としてもよい。
【０１３４】
これにより、上記の方法による効果に加えて、色の位置ずれの発生は、３次元色ベクトル行列式の絶対値と所定の閾値とを比較するという簡単な処理によって検出することが可能であるので、演算に多くの時間が必要とされることはなく、迅速に色の位置ずれ検出処理を行うことができるという効果を奏する。また、閾値を、例えば入力画像を得る際に用いられる画像入力装置における特性などに応じて適当な値に設定することによって、検出結果が良好となるように検出方法をカスタマイズすることも可能となるという効果を奏する。
【０１３５】
また、本発明に係る画像処理方法は、色の位置ずれが発生していると判定された注目画素に対して、その色度を低減するように各色成分の値を修正する方法としてもよい。
【０１３６】
これにより、上記の方法による効果に加えて、色の位置ずれが生じている画素に対して色度を低減させることによって、不必要に生じている色味を減少させることが可能となるという効果を奏する。また、例えば従来のように、色の位置ずれが発生している画素を完全に黒色に変換してしまうような方法と比較して、より自然な修正を行うことが可能となるという効果を奏する。
【０１３７】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記３次元色ベクトル行列式の絶対値の大きさと、上記色度の低減量とに相関を持たせる方法としてもよい。
【０１３８】
これにより、上記の方法による効果に加えて、色の位置ずれ量が小さい場合には色度の低減を少なくし、色の位置ずれ量が大きい場合には色度の低減を多くするようにすることが可能となる。したがって、画素値の補正量を色の位置ずれ量に応じて変更することができるので、より自然な修正を行うことが可能となるという効果を奏する。
【０１３９】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記注目画素が、画像におけるエッジ部分の画素であるか否かを判定するステップをさらに有し、エッジ部分の画素であると判定された場合にのみ上記３次元色ベクトル行列式の算出ステップを行い、エッジ部分の画素ではないと判定された場合には、該当注目画素の画素値を修正しない方法としてもよい。
【０１４０】
これにより、上記の方法による効果に加えて、迅速な処理が可能なエッジ検出演算によって色の位置ずれに対する修正が必要とされる可能性のある画素を振り分けておき、３次元色ベクトル行列式の演算によって、より正確に色の位置ずれが生じている画素を検出するようにすることによって、全体的な演算処理時間を短縮することが可能となるという効果を奏する。
【０１４１】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記注目画素およびその近傍に存在する複数の周囲画素からなる注目画素近傍領域の勾配を算出し、この勾配の値が所定の閾値以上である場合に、上記注目画素が、画像におけるエッジ部分の画素であると判定する方法としてもよい。
【０１４２】
これにより、上記の方法による効果に加えて、問題となっている文字における位置ずれの発生時にしばしば見られる勾配のパターンのタイプを検出することに優れているので、文字画像においてより的確にエッジを検出することができるという効果を奏する。
【０１４３】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記注目画素が、画像における文字部分の画素であるか否かを判定するステップをさらに有し、文字部分の画素であると判定された場合にのみ上記３次元色ベクトル行列式の算出ステップを行い、文字部分の画素ではないと判定された場合には、該当注目画素の画素値を修正しない方法としてもよい。
【０１４４】
これにより、上記の方法による効果に加えて、迅速な処理が可能な文字部分検出演算によって色の位置ずれに対する修正が必要とされる可能性のある画素を振り分けておき、３次元色ベクトル行列式の演算によって、より正確に色の位置ずれが生じている画素を検出するようにすることによって、全体的な演算処理時間を短縮することが可能となるという効果を奏する。
【０１４５】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素同士の間の勾配をＤ（ａ，ｂ）、上記注目画素と上記周囲画素の一方との間の勾配をＤ（ａ，０）、上記注目画素と上記周囲画素の他方との間の勾配をＤ（ｂ，０）とするとき、Ｄ（ａ，ｂ）＞Ｄ（ａ，０） および Ｄ（ａ，ｂ）＞Ｄ（ｂ，０）なる式が成り立つ場合に、該当注目画素が画像における文字部分の画素であると判定する方法としてもよい。
【０１４６】
これにより、上記の方法による効果に加えて、注目画素が文字部分の画素であるか否かの判定を精度良く行うことが可能となるという効果を奏する。
【０１４７】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素の輝度値をそれぞれＬ（ａ）、Ｌ（ｂ）とし、注目画素の輝度値をＬ（０）とするとき、Ｌ（ａ）＜Ｌ（０）＜Ｌ（ｂ） またはＬ（ａ）＞Ｌ（０）＞Ｌ（ｂ）なる式が成り立つ場合に、該当注目画素が画像における文字部分の画素であると判定する方法としてもよい。
【０１４８】
これにより、上記の方法による効果に加えて、注目画素が文字部分の画素であるか否かの判定を精度良く行うことが可能となるという効果を奏する。
【０１４９】
また、本発明に係る画像処理プログラムは、上記本発明に係る画像処理方法をコンピュータに実行させるものである。
【０１５０】
これにより、上記プログラムをコンピュータシステムにロードすることによって、上記画像処理方法を実現することが可能となるという効果を奏する。
【０１５１】
また、本発明に係る画像処理プログラムを記録した記録媒体は、上記本発明に係る画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラムを記録している構成である。
【０１５２】
これにより、上記記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムにロードすることによって、上記画像処理方法を実現することが可能となるという効果を奏する。
【０１５３】
また、本発明に係る画像処理装置は、複数の色成分からなる画像データを構成する画素群の中から注目画素を設定し、上記注目画素に関して、各色成分に関して３次元色ベクトル行列式を算出し、上記３次元色ベクトル行列式の値に応じて、該当注目画素に色の位置ずれが発生しているか否かを判定する処理を行う３次元色ベクトル行列式演算部と、位置ずれが発生していると判定された注目画素の各色成分の値を修正する処理を行う色度低減部とを備え、上記３次元色ベクトル行列式演算部が、画素の各色成分の値をベクトルで表したものを色ベクトルとするとき、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素にそれぞれ対応する２つの色ベクトルと、特定の色成分の位置ずれに関するゼロ空間を示すゼロベクトルとによって構成される３次元色ベクトル行列を求め、これに基づいて上記３次元色ベクトル行列式を算出する構成である。
【０１５４】
これにより、色の位置ずれが発生している注目画素を純粋に検出することができるので、例えば細い線上の画素であっても、色の位置ずれの発生を的確に検出することが可能となるという効果を奏する。また、文字パターンなどを用いるものではないので、多様な構造の文字に対応することが可能であるとともに、文字だけでなく、あらゆる種類の画像に対して、色の位置ずれを検出することが可能となるという効果を奏する。また、エッジ部分であっても、色の位置ずれが生じていない画素に対しては修正を行わないようになっているので、必要以上の補正が行われることはなく、より自然な修正を行うことが可能であるという効果を奏する。
【０１５５】
また、本発明に係る画像処理システムは、処理対象となる画像の画像データを取得する画像入力装置と、上記本発明に係る画像処理装置と、上記画像処理装置によって処理された画像データに基づいて画像の出力を行う画像出力装置とを備えている構成である。
【０１５６】
これにより、画像入力装置によって画像を入力する際に、その入力画像に色の位置ずれが生じているような場合でも、これを的確かつ迅速に補正した後に、画像出力装置によって画像の出力を行うことが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像処理方法における処理の流れを示すフローチャートである。
【図２】本実施形態に係る画像処理システムの概略構成を示すブロック図である。
【図３】色の位置ずれが生じていない状態で読み取られた読み取り結果画像を示す図である。
【図４】色の位置ずれが生じている状態で読み取られた読み取り結果画像を示す図である。
【図５】左側に赤成分の信号に位置ずれが生じていない場合の画素列、右側に赤成分の信号が１画素分右側にずれている場合の画素列の状態をそれぞれ示す図である。
【図６】本実施形態に係る画像処理方法による処理を適用しない状態での読み取り文字画像を示す図である。
【図７】図６に示す読み取り文字画像に対して、本実施形態に係る画像処理方法を適用した後の読み取り文字画像を示す図である。
【図８】図６に示す読み取り文字画像に対して、図７において行った画像処理方法のパラメータを部分的に変更した処理を適用した後の読み取り文字画像を示す図である。
【図９】本実施形態に係る画像処理方法による処理を適用していない状態での、水平方向の線を含んだ格子画像の読み取り画像を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る画像処理方法による処理を適用した状態での、水平方向の線を含んだ格子画像の読み取り画像を示す図である。
【符号の説明】
１ 画像処理装置
２ 画像入力装置
３ 画像出力装置
４ 入力バッファ
５ 勾配検出部
６ 文字部判定部
７ 輝度判定部
８ ３次元色ベクトル行列式演算部
９ 色度低減部
１０ 出力バッファ
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル画像処理に関するものであり、特に、画像データ内に生じている色の位置ずれを補正する画像処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラースキャナは、赤、緑、青（ＲＧＢ）などの原色成分の信号からなるカラー画像データを取得することによって、カラー画像の読み取りを実現するものである。このカラースキャナには、複数のＣＣＤ(Charge-Coupled device)が設けられており、これらのＣＣＤは、副走査方向に所定の間隔で並んで配置されている。そして、このＣＣＤアレイを原画像に対して相対的に移動させることによって画像の読み取りが行われる。
【０００３】
スキャナの種類や使われている技術に応じて、画像取り込み動作が、３回ＣＣＤアレイを走査させて行われる場合と、１回ＣＣＤアレイを走査させて行われる場合とがある。別の言い方をすれば、３回露光が行われる場合と１回露光が行われる場合とがある。しかしながら、走査の回数あるいは露光の回数に拘わらず、ＣＣＤアレイの位置ずれの問題は不可避であり、これによってＲＧＢ信号の画素の配置にずれが生じることになる。
【０００４】
ＲＧＢ信号の位置ずれは、画素の重なり位置の不一致や各色成分の画像の位置ずれによって引き起こされるものである。このような色の位置ずれが生じると、文字や図の輪郭部分、すなわち縁部分に意図しない着色が生じることになる。このような縁部分の着色は、シアン色やマゼンタ色として生じることが多い。シアン色の着色は、赤色成分の信号の位置ずれによって生じるものであり、マゼンタ色の着色は、緑色成分の信号の位置ずれによって生じるものである。
【０００５】
ここで、青色成分の信号の位置ずれは、一般的に人間の視覚には感知されにくいものとなっている。これは、人間の視覚特性において、検知可能な可視光成分のバンド幅が狭いこと、および可視光スペクトラムにおける青色成分に対するコントラスト認識能力が低いことなどに起因している。
【０００６】
色信号の位置ずれは、副走査方向のスキャニングが行われる際に生じやすいものである。ここで、色の位置ずれ、すなわち３原色成分の画像の位置ずれなどが引き起こされる要因としては、スキャニング動作時に生じる振動や、およびスキャナ装置における機械部材や光学部材の精度や品質などが挙げられる。例えば、３回露光を行うスキャナにおいて、副走査方向における色の位置ずれは、スキャナの光学部材の動作に関する不整合や、光学部品の性能品質によって引き起こされることになる。
【０００７】
このような問題に対して、例えばU.S. Patent No. 5,737,003には、色の位置ずれを検出し、これを機械的な手段によって修正する方法が開示されている。また、例えばU.S. Patent No. 4,573,016には、色の位置ずれを修正する光学的な手段が開示されている。また、例えばU.S. Patent No. 5,774,156やU.S. Patent No. 5,760,715には、画像処理回路において、色の位置ずれを検出するための所定のパターンを記憶しておく技術が開示されている。しかしながら、これらの従来技術のほとんどは、低価格の画像処理製品に実装させるにはコストがかかりすぎであり、また、実質的な効果に対するコストパフォーマンスが良くないという問題がある。
【０００８】
昨今では、図面や文字をカラーでスキャニングする利用形態が急激に拡大している。これは、カラーコピー、カラー画像のスキャニング、デジタル写真撮影、カラーファックス、およびカラープリントなどを低いコストで実現することが可能となっていることが原因である。このような状況に対し、適切に利益を得ることができ、かつ競争力のあるスキャナ装置を提供するためには、コストが低く、処理速度が速いとともに、色の位置ずれ問題を自動的に高い精度で解消することのできる色の位置ずれ解決方法が必要とされている。
【０００９】
自動的に色の位置ずれを除去する方法は、ローマ文字に対するものとしては各種提案されている。しかしながら、特に漢字に対して自動的に色の位置ずれ問題を解決する方法は、現状では存在していない。
【００１０】
現在、中国、日本、および東南アジアなどを含むアジア圏には、デジタル画像処理製品に関する膨大な市場が存在している。漢字あるいは中国文字は、アジア圏では非常に重要な文字であり、アジアにおけるデジタル画像処理製品の市場で成功するためには、このような文字に対する適切な対応を行う必要がある。
【００１１】
漢字文字をスキャニングする上での困難な点は、文字の中に太い線からなる部分と細い線からなる部分とが混在している点である。色の位置ずれ問題は、漢字文字を構成する線が極めて細い場合に悪化する傾向がある。なお、上記のように太い線と細い線とが混在している他の文字、例えばアラビア文字、ヘブライ文字、ギリシャ文字、およびキリル文字などでも、上記の漢字における問題と同様の問題を有している。
【００１２】
公知技術では、漢字以外の文字に特定して、色の位置ずれ問題を解決する方法がいくつか提案されている。これら公知技術における色の位置ずれを検出する画像処理技術としては、例えばU.S. Patent No. 4,583,116には、自己発見学習による方法が開示されており、例えばU.S. Patent No. 5,500,746には、近似による方法が開示されており、例えばU.S. Patent No. 5,907,414には、データの切り捨てを行う方法が開示されている。これらの公知技術では、基本的に経験で得られるデータに頼って色の位置ずれを同定するものとなっている。
【００１３】
従来技術における色の位置ずれの検出方法および修正方法は、精度の高い処理を行うことはできないものとなっている。例えばU.S. Patent No. 5,477,335には、次のような方法が示されている。まず、色の位置ずれエラーは５×５のウィンドウの内部でエッジ検出を行うことによって検出される。そして、画像における各画素が文字のエッジ部分に位置しているか否かを判定するために、多くの種類の文字の構造パターンと、画像における各画素の配置とを比較する方法が採られている。この方法では、エッジパターンが検出されると、その画素の色を黒色に変更するようになっている。
【００１４】
この方法は、ローマ文字に対しては有効であるが、漢字などのように細い線を含んだ文字においては有効に機能しないものである。これは、漢字のように細い線を含んだ文字は、所定の文字の構造パターンを用いて検出することができないからである。
【００１５】
上記の方法に類似する方法として、U.S. Patent No. 4,953,013に、黒色の文字のエッジを検出する方法が記載されている。また、U.S. Patent No. 5,764,388には、次のようなエッジ検出・修正アルゴリズムが記載されている。このアルゴリズムは、まず各画素のＣＭＹ(Cyan, Magenta, Yellow)成分を解析し、色度が所定の閾値よりも小さい場合に、その画素に色の位置ずれエラーが発生しているものとみなし、その画素の色度を０にセットすることによってエラーを解消する。しかしながら、色度の値のみを判断基準とする方法は、細い線を含む文字に対しては、色の位置ずれエラーを十分に検出することができないという問題がある。
【００１６】
U.S. Patent No. 4,583,116（特許査定日1986.4.15、発明者Henning他）には、ＣＭＹＫ成分の色を重ねてカラープリントする際に生じる色の位置ずれを除去する方法および装置が開示されている。この技術では、まず各濃度レベルにおける等濃度輪郭線を検出する。そして、色の位置ずれエラーは、濃度の低い方から１番目および２番目の等濃度輪郭線の間に生じるものと仮定し、これを除去する。この際に、黄色成分に対して０．３、マゼンタ成分に対して０．７、シアン成分に対して０．９の重み付けを行うことによって、濃度の低い方から１番目および２番目の等濃度輪郭線を決定するようにしている。
【００１７】
また、U.S. Patent No. 4,733,296（特許査定日1988.5.22、発明者Honbo他）には、ズームレンズやダイクロイックプリズムなどの光学部材の色収差によって生じる色の位置ずれを、対応する色成分の光の偏向方向を調整することによって修正する撮像管カメラが開示されている。この技術では、まず色収差によって生じる色の位置ずれを、光学中心からの距離に比例する量の線形成分に分割する。すなわち、光軸を非線形成分に分割することになる。そして、それぞれの成分に対応させて２つの修正波形が生成され、これによって色の位置ずれエラーが修正される。
【００１８】
また、U.S. Patent No. 4,953,013（特許査定日1990.8.28、発明者Tsuji他）には、ＣＭＹインクのバランスおよび配列を調整することによって、黒い文字の縁部分に対する着色現象を抑制するプリント方法が開示されている。この技術における主な目的は、黒い文字のエッジを検出することにある。すなわち、黒文字におけるエッジ検出のパターンがいくつか示されているのみである。
【００１９】
また、U.S. Patent No. 5,477,335（特許査定日1995.12.19、発明者Tai）には、カラースキャナを用いて黒い文字をコピーする方法および装置が開示されている。この公報では、エッジの検出および黒い文字の検出によって色の位置ずれを検出する方法が示されている。まず処理対象となる画素が５×５のウィンドウの中に示され、エッジ検出は文字構造を同定することによって行われる。すなわち、黒文字は、ウィンドウの中の背景としての白い画素に近接しているか、つまりコントラストが高い画素であるかを判定することによって同定される。このようにして黒文字におけるコントラストが高いエッジ領域を同定し、その画素をＬＡＢ(100,0,0)となるように修正することによって、エッジ領域が黒色となった文字が出力される。
【００２０】
また、U.S. Patent No. 5,500,746（特許査定日1996.3.19、発明者Aida）には、デジタルカメラやスキャナにおいて生じる色の位置ずれを主走査方向において修正する技術が示されている。この技術では、相関係数を用いて主走査方向における差異を平均化あるいは内挿補間することによって、該当する色成分の画像を画素単位で移動させるようになっている。
【００２１】
また、U.S. Patent No. 5,555,107（特許査定日1996.9.10、発明者Funada他）には、各色成分の信号におけるゲイン特性の空間周波数に応じて、各色成分を処理するシステムが示されている。
【００２２】
また、U.S. Patent No. 5,732,162（特許査定日1998.3.24、発明者Curry）には、機械的な要因によって生じた位置ずれを、レジスタに格納されているデータを操作することによって補償する方法が示されている。
【００２３】
また、U.S. Patent No. 5,737,003（特許査定日1998.4.7、発明者Moe他）には、感光体ベルトに潜像を形成するレーザスキャナにおいて、ベルトのエッジの位置を検出する方法が示されている。このベルトは、その移動経路のブレを減少するように制御される。この文献には、ベルトの位置に基づいて画像が形成されるようにレーザを制御する方法も示されている。
【００２４】
また、U.S. Patent No. 5,760,815（特許査定日1998.6.2、発明者Genovese）には、光ファイバーによる位置ずれ検出システムが示されており、画像処理回路に、色の位置ずれを検出するための所定のパターンを記憶しておく方法が記載されている。
【００２５】
また、U.S. Patent No. 5,764,388（特許査定日1998.6.9、発明者Ueda他）には、インクジェットプリンタにおいて、輪郭部分に対する着色を検出し、除去する方法が示されている。この方法では、まずＣＭＹ信号を色差成分と輝度成分とに分離する。輝度成分は、k=min(c,m,y)という式によって色除去されることによって求められ、色差成分は、c1=c-k, m1=m-kなどの式によって求められる。そして、色差成分の最大値が所定の閾値よりも小さい場合に、色成分を(c1,m1,y1)よりも小さい(c2,m2,y2)に設定する。これにより、出力がより灰色に近づくことになる。また、逆に色差成分の最大値が所定の閾値よりも大きい場合には、色成分を変化させないようにする。
【００２６】
また、U.S. Patent No. 5,774,156（特許査定日1998.6.30、発明者Guerin）には、機械的に位置ずれを調整するカラープリンタが示されている。この装置では、各色のトナーに対応したステーションが備えられており、各ステーションのスキャナによって、位置調整領域を含んだ潜像が形成される。そして、トナーの付着処理が行われる前に位置調整領域の位置の調整が行われる。その後、位置調整領域にトナーが付着しないように、位置調整領域に付与された電荷は除去される。このような処理が各ステーションにおいて行われることによって、次の色に対応する潜像が形成される前に、画像の位置を的確に配置させることが可能となる。
【００２７】
また、U.S. Patent No. 5,852,461（特許査定日1998.12.22、発明者Noguchi）には、スキャニングデバイスの最適位置からのずれを検出し、これによって各色成分の画像の位置を調整する方法が示されている。
【００２８】
また、U.S. Patent No. 5,907,414（特許査定日1999.5.25、発明者Hiratuka）には、位置ずれを修正するカラー画像処理方法が示されている。この方法では、まず標準となる色成分の信号が選択され、他の色成分の信号における輝度レベルが、対象画素とその隣接画素との輝度値の関係から算出されるようになっている。
【００２９】
また、U.S. Patent No. 5,907,414（特許査定日1999.5.25、発明者Hiratuka）には、同じく位置ずれを修正するカラー画像処理方法が示されている。この方法では、まず基準となる色成分（Ｇ）の信号が選択され、他の色成分（Ｒ、Ｂ）の信号における輝度レベルが、対象画素とその隣接画素との輝度値の関係から算出されるようになっている。例えばR信号の補正には、Rx=Rk+(Gx-Gk)(Rw-Rk)/(Gw-Gk) (Rx,Gx:注目画素点での信号、Rw,Gw:注目画素点から所定の画素離れた点での文字外部の信号、Rk,Gk:注目画素点から所定の画素離れた点での文字内部の信号)によって算出している。これは、基準となるG信号の文字内部の（最大）濃度と文字外部の（最小）濃度から注目画素点の濃度がどの場所に位置するかの比をもとめて、R信号に対してその比を保つように補正を行っている。そして、色の位置ずれの検出は、文字と背景とを区別するために、例えば｜R[i-1]-R[i+1]｜>80というような式によるエッジ検出や、平坦部検出などに基づいて行われる。ここで、文字画像の内部の画素や背景画像の画素の画素値は、例えば｜R[i-2]-R[i-3]｜<20というような式を満たすようにほぼ一定になっていることが仮定されている。また、レベル検出は、例えばR[i-2]<R[i]<R[i+2]またはR[i-2]<R[i]<R[i+2]というような式によって行われる。（これは、注目画素の濃度が左側の画素と、右側の画素の濃度の間にはさまれていることを示している。これらの検出における閾値のパラメータは、実験データなどに基づいて主観的に設定される。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
上記で示した公知従来技術では、漢字や中国文字において生じる色の位置ずれを解決するための技術は示されていない。これは、漢字や中国文字には、多くの非常に細い線が様々な角度で含まれているからであることが予想される。漢字には、スキャニングされる際に１〜２画素程度となる細さの線が多く含まれている。このような画素は、４５°、０°、９０°の角度となっている線の中間付近あるいは終端付近において頻繁に生じている。このように、漢字文字の中には、非常に細い線から非常に太い線まで幅広く含まれており、これによってスキャニングの困難性を増大させている。
【００３１】
すなわち、色の位置ずれの問題は、漢字に含まれている非常に細い線において顕著に発生するものである。なお、前記したように、非常に太い線と非常に細い線とが含まれている他の文字、例えばアラビア文字、ヘブライ文字、ギリシャ文字、およびキリル文字などにおいても、漢字と同様の問題が生じる。つまり、非常に細い線へ移行している領域においては、読み取られた文字に含まれている、損傷を受けている画素を特定するための周辺領域に関する情報が不十分となる。このような状況で、補間処理やスムージングなどの処理を行うことによって修正を行おうとすると、画素の損傷をより悪化させてしまう場合が多い。
【００３２】
なお、U.S. Patent No. 5,907,414に示されている技術、あるいは上記した公知従来技術には、ローマ文字に対する補間技術および情報回復技術に関する内容が含まれている。しかしながら、これらの技術を、漢字文字のように細い線の領域を含む文字を読み取ったデータに対して適用すると、画像の質を悪化させる場合がある。
【００３３】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、画像データ内に色の位置ずれが生じている場合に、漢字などの文字に対しても的確かつ迅速に補正することが可能な画像処理方法、画像処理プログラム、画像処理プログラムを記録した記録媒体、画像処理装置、ならびに画像処理システムを提供することにある。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像処理方法は、複数の色成分からなる画像データを構成する画素群の中から注目画素を設定するステップと、上記注目画素に関して、各色成分に関して３次元色ベクトル行列式を算出するステップと、上記３次元色ベクトル行列式の値に応じて、該当注目画素に色の位置ずれが発生しているか否かを判定するステップと、色の位置ずれが発生していると判定された注目画素の各色成分の値を修正するステップとを有し、画素の各色成分の値をベクトルで表したものを色ベクトルとするとき、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素にそれぞれ対応する２つの色ベクトルと、特定の色成分の位置ずれに関するゼロ空間を示すゼロベクトルとによって構成される３次元色ベクトル行列を求め、これに基づいて上記３次元色ベクトル行列式を算出することを特徴としている。
【００３５】
上記の方法では、ある注目画素に色ずれが発生しているか否かの判断を、３次元色ベクトル行列式に基づいて行っている。ここで、３次元色ベクトル行列は、注目画素に隣接する２つの周囲画素にそれぞれ対応する２つの色ベクトルと、特定の色成分の位置ずれに関するゼロ空間を示すゼロベクトルとによって構成されるものとなっている。このように３次元色ベクトル行列を設定する場合、理想的には、色の位置ずれが生じていない場合、上記行列の階数は０となり、行列内の３つのベクトル全てが線形独立となる。逆に、色の位置ずれが検出された場合、３つのベクトルによって張られる制御ベクトル空間の容積が最大となる。すなわち、上記のような３次元色ベクトル行列の行列式を算出することによって、注目画素に色ずれが発生しているが否かを判定することが可能となる。
【００３６】
ここで、従来では、例えば特定の文字のパターンを記憶しておき、この文字のパターンと比較することによって位置ずれを検出したり、エッジを検出すると、これを無条件に黒色に変換したり、というような方法が採られていた。文字のパターンとの比較による場合、漢字のような細い線などが含まれている文字に対して、例えば画像の劣化などにより、細い線をパターンで検出することができないことがあるという問題や、文字の構成が複雑であることによって、全ての文字パターンを網羅することができないという問題などがあり、的確な色の位置ずれ検出・修正ができなかった。また、エッジ部分を無条件に文字の色に変換する方法の場合には、細い線の場合には的確にエッジを検出できないという問題や、色の位置ずれが生じていない画素にまで必要以上の補正が行われるという問題などがあった。
【００３７】
これに対して、上記のように３次元色ベクトル行列式を算出して位置ずれを検出する方法の場合、注目画素の周囲の画素における画素値を色ベクトル空間に配置し、これに基づいて色の位置ずれを判定しているので、色の位置ずれが発生している注目画素を純粋に検出することができる。すなわち、例えば細い線上の画素であっても、色の位置ずれの発生を的確に検出することが可能となる。また、文字パターンなどを用いるものではないので、多様な構造の文字に対応することが可能であるとともに、文字だけでなく、あらゆる種類の画像に対して、色の位置ずれを検出することが可能となる。また、エッジ部分であっても、色の位置ずれが生じていない画素に対しては修正を行わないようになっているので、必要以上の補正が行われることはなく、より自然な修正を行うことが可能である。
【００３８】
すなわち、上記の方法によれば、３次元色行列式を用いることによって、より客観的で、繰り返し行うことが可能であり、あらゆる種類の画像処理製品に対応するようにカスタマイズすることが可能な画像処理方法を提供することができる。
【００３９】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、上記３次元色ベクトル行列式の絶対値が所定の閾値以上である場合に、該当注目画素に色の位置ずれが発生していると判定する方法としてもよい。
【００４０】
上記の方法のように、色の位置ずれの発生は、３次元色ベクトル行列式の絶対値と所定の閾値とを比較するという簡単な処理によって検出することが可能である。すなわち、演算に多くの時間が必要とされることはないので、迅速に色の位置ずれ検出処理を行うことができる。また、閾値を、例えば入力画像を得る際に用いられる画像入力装置における特性などに応じて適当な値に設定することによって、検出結果が良好となるように検出方法をカスタマイズすることも可能となる。
【００４１】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、色の位置ずれが発生していると判定された注目画素に対して、その色度を低減するように各色成分の値を修正する方法としてもよい。
【００４２】
上記の方法によれば、色の位置ずれが発生している画素に対して、その色度が低減するように修正が行われることになる。ある画素に色の位置ずれが生じている場合には、その画素に不必要な色味が生じていることになるが、上記のように色度を低減させることによって、不必要に生じている色味を減少させることが可能となる。また、例えば従来のように、色の位置ずれが発生している画素を完全に黒色に変換してしまうような方法と比較して、より自然な修正を行うことが可能となる。
【００４３】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、上記３次元色ベクトル行列式の絶対値の大きさと、上記色度の低減量とに相関を持たせる方法としてもよい。
【００４４】
３次元色ベクトル行列式の絶対値の大きさは、色の位置ずれ量が大きいほど大きい値となるものである。ここで、上記の方法によれば、色の位置ずれが生じている画素の色度の低減量を、３次元色ベクトル行列式の絶対値の大きさに応じて変えることになるので、色の位置ずれ量が小さい場合には色度の低減を少なくし、色の位置ずれ量が大きい場合には色度の低減を多くするようにすることが可能となる。したがって、画素値の補正量を色の位置ずれ量に応じて変更することができるので、より自然な修正を行うことが可能となる。
【００４５】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、上記注目画素が、画像におけるエッジ部分の画素であるか否かを判定するステップをさらに有し、エッジ部分の画素であると判定された場合にのみ上記３次元色ベクトル行列式の算出ステップを行い、エッジ部分の画素ではないと判定された場合には、該当注目画素の画素値を修正しない方法としてもよい。
【００４６】
上記の方法によれば、まず、入力画像の中からエッジ部分に配置されていると判断される画素を抽出し、その画素に対してのみ３次元色ベクトル行列式の算出を行うようにしている。ここで、エッジ検出の演算は、３次元色ベクトル行列式の演算よりも迅速に処理できるものである。すなわち、迅速な処理が可能なエッジ検出演算によって色の位置ずれに対する修正が必要とされる可能性のある画素を振り分けておき、３次元色ベクトル行列式の演算によって、より正確に色の位置ずれが生じている画素を検出するようにすることによって、全体的な演算処理時間を短縮することが可能となる。
【００４７】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、上記注目画素およびその近傍に存在する複数の周囲画素からなる注目画素近傍領域の勾配を算出し、この勾配の値が所定の閾値以上である場合に、上記注目画素が、画像におけるエッジ部分の画素であると判定する方法としてもよい。
【００４８】
通常、エッジ検出を行う場合には、例えばSobelフィルタや微分フィルタなどのエッジ検出手段が利用され、ある程度の結果が得られることが知られている。これに対して、上記の方法では、勾配を算出することによってエッジを検出している。この勾配エッジ検出方法は、問題となっている文字における位置ずれの発生時にしばしば見られる勾配のパターンのタイプを検出することに優れているので、文字画像においてより的確にエッジを検出することができる。
【００４９】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、上記注目画素が、画像における文字部分の画素であるか否かを判定するステップをさらに有し、文字部分の画素であると判定された場合にのみ上記３次元色ベクトル行列式の算出ステップを行い、文字部分の画素ではないと判定された場合には、該当注目画素の画素値を修正しない方法としてもよい。
【００５０】
上記の方法によれば、まず、入力画像の中から文字部分に配置されていると判断される画素を抽出し、その画素に対してのみ３次元色ベクトル行列式の算出を行うようにしている。ここで、文字部分の画素であることを検出する演算は、３次元色ベクトル行列式の演算よりも迅速に処理できるものである。すなわち、迅速な処理が可能な文字部分検出演算によって色の位置ずれに対する修正が必要とされる可能性のある画素を振り分けておき、３次元色ベクトル行列式の演算によって、より正確に色の位置ずれが生じている画素を検出するようにすることによって、全体的な演算処理時間を短縮することが可能となる。
【００５１】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素同士の間の勾配をＤ（ａ，ｂ）、上記注目画素と上記周囲画素の一方との間の勾配をＤ（ａ，０）、上記注目画素と上記周囲画素の他方との間の勾配をＤ（ｂ，０）とするとき、Ｄ（ａ，ｂ）＞Ｄ（ａ，０） および Ｄ（ａ，ｂ）＞Ｄ（ｂ，０）なる式が成り立つ場合に、該当注目画素が画像における文字部分の画素であると判定する方法としてもよい。
【００５２】
文字のエッジ部分に配置されている画素では、文字部と背景部との間の勾配が、注目画素と文字部との間の勾配、および注目画素と背景部との間の勾配よりも大きくなっている。この関係を用いて、上記の方法のような判断基準を用いることにより、注目画素が文字部分の画素であるか否かの判定を精度良く行うことが可能となる。
【００５３】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記の方法において、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素の輝度値をそれぞれＬ（ａ）、Ｌ（ｂ）とし、注目画素の輝度値をＬ（０）とするとき、Ｌ（ａ）＜Ｌ（０）＜Ｌ（ｂ） またはＬ（ａ）＞Ｌ（０）＞Ｌ（ｂ）なる式が成り立つ場合に、該当注目画素が画像における文字部分の画素であると判定する方法としてもよい。
【００５４】
注目画素の輝度値は、背景部画素の輝度値と文字部画素の輝度値との間にあることになる。この関係を用いて、上記の方法のような判断基準を用いることにより、注目画素が文字部分の画素であるか否かの判定を精度良く行うことが可能となる。
【００５５】
また、本発明に係る画像処理プログラムは、上記本発明に係る画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴としている。
【００５６】
上記プログラムをコンピュータシステムにロードすることによって、上記画像処理方法を実現することが可能となる。
【００５７】
また、本発明に係る画像処理プログラムを記録した記録媒体は、上記本発明に係る画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラムを記録していることを特徴としている。
【００５８】
上記記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムにロードすることによって、上記画像処理方法を実現することが可能となる。
【００５９】
また、本発明に係る画像処理装置は、複数の色成分からなる画像データを構成する画素群の中から注目画素を設定し、上記注目画素に関して、各色成分に関して３次元色ベクトル行列式を算出し、上記３次元色ベクトル行列式の値に応じて、該当注目画素に色の位置ずれが発生しているか否かを判定する処理を行う３次元色ベクトル行列式演算部と、位置ずれが発生していると判定された注目画素の各色成分の値を修正する処理を行う色度低減部とを備え、上記３次元色ベクトル行列式演算部が、画素の各色成分の値をベクトルで表したものを色ベクトルとするとき、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素にそれぞれ対応する２つの色ベクトルと、特定の色成分の位置ずれに関するゼロ空間を示すゼロベクトルとによって構成される３次元色ベクトル行列を求め、これに基づいて上記３次元色ベクトル行列式を算出することを特徴としている。
【００６０】
上記の構成では、３次元色ベクトル行列式演算部が、ある注目画素に色ずれが発生しているか否かの判断を、３次元色ベクトル行列式に基づいて行っている。すなわち、上記したように、３次元色ベクトル行列の行列式を算出することによって、注目画素に色ずれが発生しているが否かを判定することが可能となる。
【００６１】
また、上記のように３次元色ベクトル行列式を算出して位置ずれを検出する方法の場合、注目画素の周囲の画素における画素値を色ベクトル空間に配置し、これに基づいて色の位置ずれを判定しているので、色の位置ずれが発生している注目画素を純粋に検出することができる。すなわち、例えば細い線上の画素であっても、色の位置ずれの発生を的確に検出することが可能となる。また、文字パターンなどを用いるものではないので、多様な構造の文字に対応することが可能であるとともに、文字だけでなく、あらゆる種類の画像に対して、色の位置ずれを検出することが可能となる。また、エッジ部分であっても、色の位置ずれが生じていない画素に対しては修正を行わないようになっているので、必要以上の補正が行われることはなく、より自然な修正を行うことが可能である。
【００６２】
すなわち、上記の構成によれば、３次元色行列式を用いることによって、より客観的で、繰り返し行うことが可能であり、あらゆる種類の画像処理製品に対応するようにカスタマイズすることが可能な画像処理装置を提供することができる。
【００６３】
また、本発明に係る画像処理システムは、処理対象となる画像の画像データを取得する画像入力装置と、上記本発明に係る画像処理装置と、上記画像処理装置によって処理された画像データに基づいて画像の出力を行う画像出力装置とを備えていることを特徴としている。
【００６４】
上記の構成によれば、画像入力装置によって画像を入力する際に、その入力画像に色の位置ずれが生じているような場合でも、これを的確かつ迅速に補正した後に、画像出力装置によって画像の出力を行うことが可能となる。ここで、画像入力装置とは、例えばＣＣＤなどを備えたスキャナ装置などに相当するものであり、画像出力装置とは、各種ディスプレイなどの表示手段や、各種プリンタなどに相当するものである。
【００６５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１ないし図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００６６】
図２は、本実施形態に係る画像処理システムの概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、画像処理システムは、画像処理装置１、画像入力装置２、および画像出力装置３を備えた構成となっている。
【００６７】
画像入力装置２は、例えばＣＣＤ(Charge Coupled Device)などの固体撮像素子からなる画像読み取り部を備えた装置である。画像読み取り部は、読み取り対象となる画像に対して照射された光の反射光を入力し、これを光電変換によって電気信号に変換する。そして、この電気信号がＡ／Ｄコンバータによってデジタル信号に変換され、画像処理装置１に対して出力される。
【００６８】
上記の画像読み取り部は、複数の固体撮像素子を備えており、この固体撮像素子群を読み取り対象となる画像に対して走査させることによって、その画像の画像信号を得るようになっている。本実施形態では、副走査方向に複数の固体撮像素子を配列し、これを主走査方向に移動させることによって画像読み取り走査が行われるものとする。
【００６９】
また、本実施形態の画像入力装置２は、読み取り対象となる画像をカラー画像として読み取ることが可能となっている。すなわち、画像入力装置２は、読み取り対象となる画像から得られる反射光を、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各色成分の光に分解し、それぞれの色成分の画像信号を生成するようになっている。この場合、１回の露光によって得られる光を上記３色の成分に分解し、それぞれの成分の光に対応させて画像読み取り部を設ける構成とする方法と、３回露光を行い、それぞれの露光において、検出する光の色成分をＲＧＢで切り替える方法とがある。本実施形態では、どちらの方法でカラー画像の読み取りが行われてもよいものとする。
【００７０】
画像処理装置２は、画像入力装置２から受信したデジタル画像データを解析し、色の位置ずれが生じている場合に、これを修正する処理を行うものである。この画像処理装置２を実現する構成としては、様々な形態が考えられるが、一例としては、後述する画像処理アルゴリズムを実現する画像処理プログラムをＣＰＵベースの演算処理装置に処理させる形態や、マイクロコードを使うことによって、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)、またはＤＳＰ(Digital Signal Processor)などによって処理させる形態などが想定される。
【００７１】
ＣＰＵベースの演算処理装置を用いる場合、画像処理装置２をＰＣ(Personal Computer)によって構成することが考えられる。この場合、例えばハードディスクなどに画像処理プログラムを記憶させておき、この画像処理プログラムをＲＡＭなどのワークメモリに読み出してＣＰＵによって演算させることによって画像処理が実現される。また、この画像処理プログラムを例えばＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録することによって、この記録媒体を読み取り可能な任意のコンピュータで上記画像処理プログラムを実行することが可能となる。また、ＰＣに外部のコンピュータとの間での通信機能が備えられている場合、上記画像処理プログラムを通信ネットワークを介してダウンロードし、これを実行する形態も想定される。
【００７２】
画像出力装置３は、画像処理装置１によって画像処理された画像データを出力するものである。出力形態としては、例えばディスプレイに画像を表示させる形態や、紙などの媒体にプリントする形態などが挙げられる。画像を表示させる形態の場合、画像出力装置３は、例えばＣＲＴ(Cathode Ray Tube)、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの各種表示装置に相当することになる。また、プリントする形態の場合、画像出力装置３は、レーザプリンタ、インクジェットプリンタ、昇華型プリンタ、印画紙露光プリンタなどの各種プリント出力装置に相当することになる。
【００７３】
また、本実施形態の画像処理装置１、画像入力装置２、および画像出力装置３は、これらが一体となった装置、例えばカラーコピー機などにも適用可能である。
【００７４】
また、図２に示すように、画像処理装置１は、入力バッファ４、勾配検出部５、文字部判定部６、輝度判定部７、３次元色ベクトル行列式演算部８、色度低減部９、および出力バッファ１０を備えている。これらの構成のうち、勾配検出部５、文字部判定部６、輝度判定部７、３次元色ベクトル行列式演算部８、および色度低減部９は、画像処理装置１における機能ブロックを示している。
【００７５】
入力バッファ４は、画像入力装置２から入力される画像データを一時的にバッファするものであり、例えばＦＩＦＯ(First In First Out)などのメモリ手段によって構成される。
【００７６】
勾配検出部５は、画像データ中の注目画素近傍領域に関する勾配を算出し、これに基づいて、該当注目画素近傍領域が画像のエッジ部分であるか否かを判定するブロックである。ここで画像のエッジ部分であると判定された場合は、次段の文字部判定部６における処理が行われ、エッジ部分ではないと判定された場合には、以降の処理が行われずに、該当注目画素のデータはそのまま出力バッファ１０に送られる。
【００７７】
文字部判定部６は、上記注目画素とその周囲画素との間の勾配が所定の関係を満たすか否かを判定するブロックである。ここで所定の関係を満たすと判定された場合は、次段の輝度判定部７における処理が行われ、所定の関係を満たさないと判定された場合には、以降の処理が行われずに、該当注目画素のデータはそのまま出力バッファ１０に送られる。
【００７８】
輝度判定部７は、上記注目画素が、文字のエッジ部に配置されている画素としての輝度値を満たしているか否かを判定するブロックである。この輝度値検査において、文字のエッジ部分であると判定された場合は、次段の３次元色ベクトル行列式演算部８による処理が行われ、エッジ部分ではないと判定された場合には、以降の処理が行われずに、該当注目画素のデータはそのまま出力バッファ１０に送られる。
【００７９】
３次元色ベクトル行列式演算部８は、３次元色ベクトル行列式を用いて、上記注目画素が色の位置ずれが生じている画素であるか否かを判定するブロックである。ここで色の位置ずれが生じていると判定された場合は、次段の色度低減部９による処理が行われ、色の位置ずれが生じていないと判定された場合には、以降の処理が行われずに、該当注目画素のデータはそのまま出力バッファ１０に送られる。
【００８０】
色度低減部９は、色の位置ずれが生じていると判定された画素に対して、色度を低減させる修正を行うブロックである。色度の修正が行われた画素データは、出力バッファ１０に送られる。
【００８１】
出力バッファ１０は、色度低減部９で修正された画素データ、および修正が行われなかった画素データをバッファするものであり、１つの画像に対するデータが揃い、画像出力装置３におけるデータの受け入れが準備された時点で、記憶している画像データを画像出力装置３に対して送信する。
なお、上記の各機能ブロックにおける処理の詳細については後述する。
【００８２】
次に、画像処理装置１における処理内容の概要について説明する。この説明に先立って、まず色の位置ずれについて説明しておく。色の位置ずれは、画像入力装置２における画像読み取りの際に、各色成分の画像の読み取り位置がずれることによって生じるものである。これは、画像入力装置２における固体撮像素子の配列のずれ、光学部材の配置のずれ、光学部材の光学性能の不均一性、振動などによる読み取り位置のずれなどが原因で生じる。
【００８３】
ここで、色の位置ずれが生じていない場合と生じている場合との読み取り結果画像の例について説明しておく。図３は、色の位置ずれが生じていない状態で読み取られた読み取り結果画像Ｐ１を示している。この読み取り結果画像Ｐ１における文字画像ＰＣ１は、鮮明なエッジを有しており、文字の各要素部分は全て均一な黒色となっている。また、背景領域ＰＢ１は全ての領域において均一な灰色となっている。
【００８４】
図４は、色の位置ずれが生じている状態で読み取られた読み取り結果画像Ｐ２を示している。この読み取り結果画像Ｐ２における文字画像ＰＣ２では、エッジ部分がぼやけており、文字の各要素の縁部分には着色が生じている。また、背景領域ＰＢ２における灰色領域には、カラーで見るとマゼンタの色味による着色が生じている。
【００８５】
本実施形態における画像処理では、３次元色ベクトル行列式を用いて、注目画素に色の位置ずれが生じているか否かを判定することが大きな特徴となっている。この３次元色ベクトル行列式による色の位置ずれ判定方法は、漢字文字において生じる色の位置ずれを検出するために、ＲＧＢ色空間におけるベクトルを考慮して演算を行うものである。
【００８６】
ここで、本実施形態では、３次元色ベクトル行列式による色の位置ずれ判定を実行する前に、位置ずれが生じている可能性のある画素を振り分ける処理を行っている。すなわち、上記したように、まずエッジとなる画素の位置を見つけ、それが文字領域であることを確認している。このような振り分け処理を行う理由は、処理速度を高めることにある。すなわち、文字のエッジ部以外の領域に配置されている画素を、処理速度の速い判断処理によって振り分けておき、色の位置ずれが生じている可能性の高い画素のみに対して、３次元色ベクトル行列式による判断を行うようにしている。これにより、画像の全ての画素に対して３次元色ベクトル行列式による判断を行う場合と比較して、処理速度を格段に向上させることができる。
【００８７】
次に、図１に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態における、自動的に色の位置ずれを修正する画像処理方法における処理の流れについて説明する。まず、画像入力装置２から伝送された入力画像データが、入力バッファ４に格納される（ステップ１、以降Ｓ１のように称する）。ここで、入力バッファ４に格納される画像データは、ＲＧＢ各色成分ごとに８ビットのデジタルデータである。この入力画像データにおける各画素のＲＧＢ値は、勾配検出部５、文字部判定部６、輝度判定部７、３次元色ベクトル行列式演算部８、および色度低減部９における後述する処理において用いられるＲＧＢベクトル空間に伝送される。
【００８８】
以降の処理では、上記入力画像データにおける特定の画素を注目画素として設定し、この注目画素に対して後述する処理を行うことになる。そして、注目画素を入力画像データの全ての画素に対して設定して後述する処理を繰り返し行うことによって、入力画像データ全体に対する修正処理が行われることになる。
【００８９】
注目画素が設定されると、その注目画素とその周囲画素とを含む検査ウィンドウが設定される（Ｓ２）。本実施形態では、この検査ウィンドウのサイズを、副走査方向に５画素、主走査方向に１画素としている。これは、ここで示される方法が、副走査方向のみに適用されることを意味している。なお、検査ウィンドウのサイズおよび方向に関しては、適用する対象に応じて最適となるように調整してもよい。
【００９０】
次に、Ｓ３において、注目画素近傍領域での勾配が所定値以上であるか否かの判断が勾配検出部５によって行われる。ここで、内容を明確にするために、以下の説明で用いる色ベクトルの数学的な表記を次のように定義しておく。２つのカラーの画素Ａ・ＢがＲＧＢ色空間に存在する場合、それぞれの画素に対応する２つの色ベクトルＰＡ・ＰＢを、
ＰＡ＝（Ｒａ，Ｇａ，Ｂａ）， ＰＢ＝（Ｒｂ，Ｇｂ，Ｂｂ） （１）
なる式で定義する。そして、画素Ａと画素Ｂとの間の勾配を、
ｄａｂ＝（ｄＲＡＢ，ｄＧＡＢ，ｄＢＡＢ）＝（Ｒａ−Ｒｂ，Ｇａ−Ｇｂ，Ｂａ−Ｂｂ） （２）
なる式で定義する。また、勾配の大きさを、例えばＤＡＢ（＝magnitude（ｄａｂ））のように定義する。
【００９１】
以上のように画素間の勾配を定義した上で、本実施形態では、次のようなエッジ検出フィルタを用いて注目画素近傍領域での勾配の大きさを算出する。次に示す数列は、本実施形態におけるエッジ検出フィルタを構成する各係数の一例である。
−２ −１ ０ １ ２ （３）
上記のようなエッジ検出フィルタを注目画素を中心とした画素領域に適用することによって、注目画素近傍領域での勾配が算出される。具体的には、上記エッジ検出フィルタの各係数の位置に対応する画素のＲＧＢ値に対してそれぞれ該当係数を乗じるとともに、各画素における乗算結果を足し合わせることによって、注目画素における勾配が求められ、上記エッジ検出フィルタを順次画素単位でずらしていくことによって係数の中心部分にあたる画素での勾配を求めることができる。そして、求められた勾配に基づいて、注目画素近傍領域のエッジの有無が判定される。
【００９２】
そして、上記のようにして求められた注目画素近傍領域の勾配の大きさが所定の閾値以上であるか否かの判定が行われる。勾配の大きさが所定の閾値よりも小さいと判定された場合（Ｓ３においてＮＯ）には、該当注目画素が文字のエッジ部分に配置されているものではないと判断される。したがって、その画素は、色の位置ずれが生じていない画素として分類される。このように分類された画素に対しては、さらに後述する分類処理や３次元色行列式解析処理を行う必要がないことになる。すなわち、この場合、その画素の画素値を修正せずに、出力バッファ１０に対してそのまま送信されることになる（Ｓ４）。一方、勾配の大きさが所定の閾値よりも大きいと判定された場合（Ｓ３においてＹＥＳ）、次のＳ５の処理に移行する。
【００９３】
なお、色の位置ずれ問題は、文字や図などにおいて見られる、高い勾配を持ったエッジ領域の周辺において最も顕著に乱れを生じさせることになる。そこで、本実施形態における画像処理方法では、まず、上記のようなエッジ検出方法によって、十分な勾配が含まれていない画素領域を除去する処理を行っている。
【００９４】
通常、エッジ検出を行う場合には、例えばSobelフィルタや微分フィルタなどのエッジ検出手段が利用され、ある程度の結果が得られることが知られている。これに対して、本発明では上記のような勾配エッジ検出方法を行っている。この勾配エッジ検出方法は、問題となっている文字における位置ずれの発生時にしばしば見られる勾配のパターンのタイプを検出することに優れているものである。
【００９５】
なお、エッジ検出手段を設計する上での１つの目的は、漢字においてよく見られる細い線からなる文字を特定することを可能とすることにある。このような場合、画像内に、色の位置ずれエラーを特定するための情報が十分にない場合が多い。すなわち、このような画素に対して、後述する３次元色行列式演算を用いた処理が必要とされることになる。
【００９６】
次に、Ｓ５およびＳ６において、注目画素が文字の一部であるか否かが判定される。ここでは文字が黒色で表示されているものと仮定する。このような文字を検出する方法としては、従来技術においても様々な方法が提案されている。前記した従来技術では、画素が文字の一部であるか否かを判定する方法として、勾配および輝度に基づいた２つの処理を行うことが示されている。
【００９７】
まずＳ５では、注目画素と周囲画素との間の勾配が所定の関係を満たしているか否かが文字部判定部６によって判定される。文字のエッジ部分に配置されている画素では、文字部と背景部との間の勾配が、注目画素と文字部との間の勾配、および注目画素と背景部との間の勾配よりも大きくなっている。すなわち、注目画素が文字のエッジ部分に配置されている場合には、
Ｄ（ａ，ｂ）＞Ｄ（ａ，０） および Ｄ（ａ，ｂ）＞Ｄ（ｂ，０） （４）
なる式を満たすことになる。ここで、ａ，ｂは背景部および文字部の画素をそれぞれ示しており、０は注目画素を示している。
【００９８】
すなわち、ａ，ｂを注目画素の左右に隣接している２つの周囲画素としてそれぞれ割り当てて、（４）式を満たすか否かを判定することになる。（４）式を満たさないと判定された場合（Ｓ５においてＮＯ）には、該当注目画素が文字領域のエッジ部分に配置されているものではないと判断される。したがって、その画素は、色の位置ずれが生じていない画素として分類され、その画素の画素値を修正せずに、出力バッファ１０に対してそのまま送信されることになる（Ｓ４）。一方、（４）式を満たすと判定された場合（Ｓ５においてＹＥＳ）、次のＳ６の処理に移行する。
【００９９】
漢字における極めて細い線において、位置ずれによって文字部および背景部の境界部分に滲みが生じ、これによって線が非常に細くなったり途切れたりする場合がある。このような線における画素は、文字のエッジ部として検出されないことが考えられる。このような場合、（４）式におけるａおよびｂは、図５の右側の画素列、すなわち色の位置ずれが生じている画素列における左側および右側の画素に対応する、着色された縁部分の画素に相当することになる。
【０１００】
次に、Ｓ６において、注目画素および周囲画素の輝度値が所定の関係を満たしているか否かが輝度判定部７によって判定される。まず、文字部の画素、背景部の画素、および注目画素を輝度値に変換する方法としては、次のような簡単な近似計算が行われる。
Ｌ（ｘ）＝０．５Ｇ（ｘ）＋０．３Ｒ（ｘ）＋０．２Ｂ（ｘ） （５）
なお、輝度値の計算としては、上記以外の近似式によって行われてもかまわない。上式における輝度変換の係数を変えることによって、結果を良好にしたり、装置に適応した結果となるようにしたりすることが可能である。
【０１０１】
文字のエッジ部に配置されている画素に対しては、注目画素の輝度値は、背景部画素の輝度値と文字部画素の輝度値との間にある必要がある。すなわち、
Ｌ（ａ）＜Ｌ（０）＜Ｌ（ｂ） または
Ｌ（ａ）＞Ｌ（０）＞Ｌ（ｂ） （６）
なる式が成り立つ必要がある。
【０１０２】
すなわち、ａ，ｂを注目画素の左右に隣接している２つの周囲画素としてそれぞれ割り当てて、（６）式を満たすか否かを判定することになる。（６）式を満たさないと判定された場合（Ｓ６においてＮＯ）には、該当注目画素が文字領域のエッジ部分に配置されているものではないと判断される。したがって、その画素は、色の位置ずれが生じていない画素として分類され、その画素の画素値を修正せずに、出力バッファ１０に対してそのまま送信されることになる（Ｓ４）。一方、（６）式を満たすと判定された場合（Ｓ６においてＹＥＳ）、次のＳ７の処理に移行する。
【０１０３】
次に、Ｓ７において、３次元色ベクトル行列式演算によって、注目画素が色の位置ずれが生じている画素であるか否かの判断が３次元色ベクトル行列式演算部８によって行われる。
【０１０４】
色の位置ずれは、例えば赤色成分などの特定の色成分の信号の配置がずれることによって生じるものである。赤成分の信号の配置がずれている場合、文字などの図形において、たとえば左側の縁部分に赤色の着色が生じ、右側の縁部分にシアン色の着色が生じることになる。同様に、緑成分の信号の配置がずれている場合、縁部分に緑色およびマゼンタ色の着色が生じ、青成分の信号の配置がずれている場合には、縁部分に青色および黄色の着色が生じる。
【０１０５】
説明を簡単にするために、以下では赤成分の信号に位置ずれが生じている場合の計算について説明するが、他の色成分の信号に位置ずれが生じている場合も同様の計算となる。図５は、左側に何れの信号においても（赤成分の信号に）位置ずれが生じていない場合の画素列、右側に赤成分の信号が１画素分右側にずれている場合の画素列の状態をそれぞれ示している。なお、同図(左)に示す例では、中央の画素が黒色、その両隣の画素が白色である場合を示している。このような画素配置の場合に、赤成分の信号が１画素分右側にずれている(右)と、縁部分の着色として、右側の画素が赤色となり、左側の画素がシアン色となる。
【０１０６】
縁部分着色ベクトルＰａおよびＰｂにおいて、色の位置ずれが最大に起こった場合の最大縁部分着色ベクトルをＩＰａ・ＩＰｂとすると、
ＩＰａ＝（Ｒａ，Ｇａ，Ｂａ）＝（１，０，０） （７）
ＩＰｂ＝（Ｒｂ，Ｇｂ，Ｂｂ）＝（０，１，１） （８）
なる式によって表される。
【０１０７】
式（７）および式（８）は、２次元色空間を形成している。すなわち、画像に赤色成分の位置ずれが生じている場合、縁部分着色ベクトルＰａ・Ｐｂは、式（７）で示されるベクトルおよび式（８）で示されるベクトルＩＰａ・ＩＰｂによって張られる２次元空間内に配置されることになる。別の言い方をすれば、赤色成分の色の位置ずれが生じている場合、縁部分着色ベクトルＰａおよびＰｂは、式（７）および式（８）で示されるベクトルＩＰａ・ＩＰｂの線形結合によって表すことができることになる。
【０１０８】
一方、赤色成分に色の位置ずれが生じていない場合には、縁部分着色ベクトルＰａ・Ｐｂは、式（７）および式（８）で示されるベクトルＩＰａ・ＩＰｂによって張られるゼロ空間に配置されることになる。ここで、赤色成分の位置ずれに関するゼロ空間をＮｒｍとして表記するようにすると、このＮｒｍは、
Ｎｒｍ＝（０，−１，１） （９）
と表される。
【０１０９】
図５に示される記号に従ってＰａ＝Ｐ-1，Ｐｂ＝Ｐ1とすると、赤色成分の位置ずれの量を算出するためには、３つの基本ベクトルであるＮｒｍ，Ｐ-1，Ｐ1による制御ベクトル空間を決定する必要がある。これらの３つのベクトルを含んだ３次元行列は次式で表される。
【０１１０】
【数１】
理想的には、色の位置ずれが生じていない場合、（１０）式に示す行列の階数は０となり、行列内の３つのベクトル全てが線形独立となる。逆に、色の位置ずれが検出された場合、３つのベクトルによって張られる制御ベクトル空間の容積が最大となる。また、この３つのベクトルは、三次元色ベクトル空間を張る基本ベクトルを形成するものとなる。
【０１１２】
しかしながら、実際には、通常、制御ベクトル空間の容積は０になったり最大となったりすることはまれである。すなわち、３つのベクトルによって張られる制御ベクトル空間の容積は、画像に生じている赤色成分の位置ずれの量の概算値を得るために用いられることになる。この概算値の算出は、式（１０）に示す行列の行列式を計算することによって行われる。この行列式が０となった場合には、色の位置ずれが生じていないと判断される。また、色の位置ずれの量は、式（１０）に示す行列の行列式の絶対値に相当するものとなる。
【０１１３】
式（１０）に示す行列の行列式を求める際には、ラプラス展開が用いられる。すなわち、行列式は次の式で求められる。
Determinant(matrix(Nrm,P1,P-1))=R1(G-1+B-1)-R-1(B1+G1) （１１）
この式（１１）は、該当画素において赤色成分の位置ずれが生じている量を算出する式を表すことになる。
【０１１４】
同様に、緑色成分および青色成分の位置ずれは、次の式によって求められる。
緑色成分の位置ずれ量：Ｇ1（Ｒ-1＋Ｂ-1）−Ｇ-1（Ｂ1＋Ｒ1） （１２）
青色成分の位置ずれ量：Ｂ1（Ｒ-1＋Ｇ-1）−Ｂ-1（Ｇ1＋Ｒ1） （１３）
上記の式を用いることによって、例えば赤成分の位置ずれが発生しているか否かの判断は、次の式を用いることによって行われる。
｜Ｒ1（Ｇ-1＋Ｂ-1）−Ｒ-1（Ｂ1＋Ｇ1）｜＜Ｔ （１４）
（１４）式を満たさないと判定された場合（Ｓ７においてＮＯ）には、該当注目画素には赤成分の位置ずれが生じていないと判断される。したがって、その画素は、色の位置ずれが生じていない画素として分類され、その画素の画素値を修正せずに、出力バッファ１０に対してそのまま送信されることになる（Ｓ４）。一方、（１４）式を満たすと判定された場合（Ｓ７においてＹＥＳ）、次のＳ８の処理に移行する。
【０１１５】
なお、上式において、閾値Ｔは、装置の状況に応じて実験的に決定されるものである。また、行列式と閾値との比較は、絶対値によって行われる。これは、３次元ベクトル空間における容積が問題となっており、この容積は常に正の値であるからである。
【０１１６】
緑色成分および青色成分対する人間の視覚特性は、赤色成分に対するものとは異なってはいるが、緑色成分および青色成分の位置ずれも、上記と同様に決定される。なお、例えば、精神物理学による評価および装置の特性に基づいて、式（１２）および式（１３）に対してそれぞれ異なる重み付けを行うようにしてもよい。なお、ここでは、人間の視覚特性を反映させた重み付けの詳細については省略する。
【０１１７】
次に、Ｓ８において色度の低減処理が色度低減部９によって行われる。色度低減処理には、様々な方法が提案されているが、一例としては、前記した式（５）と同様の方法による線形投影法を用いた処理が挙げられる。すなわち、色の位置ずれが生じていると判定された注目画素の各色成分の画素値に対して、各色成分ごとに所定の係数（１未満）を乗じることによって、該当注目画素の濃度値に応じて色度を低減することになる。具体的な色度変換処理内容に関してはここでは省略する。本実施形態で用いる色度の低減量は、上記の式（１１）、（１２）、および（１３）に示される３次元色ベクトル行列式演算によって求められる位置ずれ量に比例するように設定される。この方法によれば、位置ずれ量が大きいほど色度の低減量が大きくなるようにすることができるので、より自然な画素値補正を行うことができる。このような色度の低減処理は、ファジー演算による処理が行われていることになる。
【０１１８】
Ｓ８において色度低減処理が完了すると、修正された画素値が出力バッファ１０に送信される。これにより、該当注目画素に関する色の位置ずれ補正処理が完了することになり、処理が行われていない画素が残っている場合には、上記の処理を全ての画素について終了するまで繰り返すことになる。
【０１１９】
次に、本実施形態に係る画像処理を行った場合の画像の状態の変化について、図面に基づいて説明する。図６は、本実施形態に係る画像処理方法による処理を適用しない状態での読み取り文字画像を示している。同図において、文字ＰＣ３は横方向に延びた線部ＰＭ３を含んでおり、カラーで見ると、この線部ＰＭ３の上側の縁部分にシアンの着色が生じている。
【０１２０】
一方、図７は、図６に示す読み取り文字画像に対して、本実施形態に係る画像処理方法を適用した後の読み取り文字画像を示している。同図に示すように、本発明の方法による処理が行われることによって、文字ＰＣ４における線部ＰＭ４の縁部に対する着色はなくなり、画質がシャープになっていることがわかる。
【０１２１】
また、図８は、図６に示す読み取り文字画像に対して、図７において行った画像処理方法のパラメータを部分的に変更した処理を適用した後の読み取り文字画像を示している。同図に示すように、文字ＰＣ５は、図５に示す状態よりもシャープになってはいるが、カラーで見ると、線部ＰＭ５の下側の縁部分に若干のマゼンタ色の着色が生じ、線部ＰＭ５の上側の縁部分に若干のシアン色の着色が生じている。
【０１２２】
図９は、水平方向の線ＰＬ６Ａ・ＰＬ６Ｂを含んだ格子画像Ｐ６の読み取り画像を示している。同図は、本実施形態に係る画像処理方法による処理を適用していない状態を示している。同図に示すように、線ＰＬ６Ａ・ＰＬ６Ｂの両方において、その上側の縁部分にマゼンタ色の着色が生じている。このような画像に対して、本発明の方法による処理を適用すると、図１０に示すように、上記の縁部分への着色が消滅することになる。
【０１２３】
なお、上記したベクトル演算においては、正規化処理は行われないものとなっている。ベクトル演算で正規化処理を行った場合、輝度情報を除去する作用が生じることになる。一方、人間の視覚特性は、輝度に対して比例関係を有していることが知られている。すなわち、色ベクトルを正規化してしまうと、人間の視覚特性に対応できなくなる可能性があることになる。上記した式によって示される人間の視覚モデルおよび変換処理を、最良の結果が出せるようなものにするためには、個々のスキャニングのメカニズムや処理内容に応じて経験的に各種パラメータを設定する必要がある。
【０１２４】
本発明を実施する好適な形態としては、文字部分の検出および修正処理、色の位置ずれの検出およびこれの除去処理、画像データの分割処理、および画像データの圧縮処理などを行う画像処理装置が挙げられる。このような装置は、例えば表示装置のようなデジタルビデオ装置や、例えばカラーコピー機やカラープリンタのようなデジタル出力装置などに適用することができる。
【０１２５】
また、本発明はソフトウェアとして実装することが可能である。このソフトウェアのアルゴリズムは、画像処理プログラム、カラープリンタ、カラーコピー機、および出力装置のドライバなどに組み込むことが可能である。
【０１２６】
また、本発明における画像処理方法では、基本的にはＲＧＢ信号が入力される場合が想定されているが、他の色空間による信号、例えばＣＭＹ空間、ＣＭＹＫ空間などに対しても適用可能であり、また、他の輝度／色度ベースの色空間、例えばＬＡＢ空間、ＬＣＨ空間、およびＨＬＳ空間などに対しても適用可能である。
【０１２７】
本実施形態に係る画像処理方法は、上記のように、３次元色行列式演算を用いることによって画像を解析する方法である。この方法を用いることによって、上記したように、漢字や同様の問題を有する文字において生じる色の位置ずれの問題が自動的に検出・修正される。上記で示した技術は、漢字文字に限定するものではなく、あらゆる種類の文字や、図形などに対して有効に機能するものである。
【０１２８】
また、本実施形態に係る画像処理方法は、画像における特徴を同定する、あるいは分類するために、３次元色ベクトル行列式演算を用いて画像を解析する新しい方法を提供するものである。３次元色ベクトル行列式による方法は、他の分野にも簡単に適用することが可能である。ここでの他の分野の例としては、画像の分割、圧縮、パターン認識などが挙げられる。本発明における画像解析のための３次元色ベクトル行列式による方法は、上記のような他の分野にも適用可能である。
【０１２９】
また、本実施形態に係る画像処理方法は、３次元色ベクトル行列式演算を用いることによって、漢字における位置ずれを迅速に検出することを可能とする。文字の位置ずれを検出するための処理としては、２つの乗算処理、３つの加算処理および１つの比較処理のみであり、このことは、上記画像処理方法がスピードとコストとの両方において競争力が高いものであることを証明するものである。
【０１３０】
また、上記した３次元色ベクトル行列式による方法の具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項との範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
【０１３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る画像処理方法は、複数の色成分からなる画像データを構成する画素群の中から注目画素を設定するステップと、上記注目画素に関して、各色成分に関して３次元色ベクトル行列式を算出するステップと、上記３次元色ベクトル行列式の値に応じて、該当注目画素に色の位置ずれが発生しているか否かを判定するステップと、色の位置ずれが発生していると判定された注目画素の各色成分の値を修正するステップとを有し、画素の各色成分の値をベクトルで表したものを色ベクトルとするとき、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素にそれぞれ対応する２つの色ベクトルと、特定の色成分の位置ずれに関するゼロ空間を示すゼロベクトルとによって構成される３次元色ベクトル行列を求め、これに基づいて上記３次元色ベクトル行列式を算出する方法である。
【０１３２】
これにより、色の位置ずれが発生している注目画素を純粋に検出することができるので、例えば細い線上の画素であっても、色の位置ずれの発生を的確に検出することが可能となるという効果を奏する。また、文字パターンなどを用いるものではないので、多様な構造の文字に対応することが可能であるとともに、文字だけでなく、あらゆる種類の画像に対して、色の位置ずれを検出することが可能となるという効果を奏する。また、エッジ部分であっても、色の位置ずれが生じていない画素に対しては修正を行わないようになっているので、必要以上の補正が行われることはなく、より自然な修正を行うことが可能であるという効果を奏する。
【０１３３】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記３次元色ベクトル行列式の絶対値が所定の閾値以上である場合に、該当注目画素に色の位置ずれが発生していると判定する方法としてもよい。
【０１３４】
これにより、上記の方法による効果に加えて、色の位置ずれの発生は、３次元色ベクトル行列式の絶対値と所定の閾値とを比較するという簡単な処理によって検出することが可能であるので、演算に多くの時間が必要とされることはなく、迅速に色の位置ずれ検出処理を行うことができるという効果を奏する。また、閾値を、例えば入力画像を得る際に用いられる画像入力装置における特性などに応じて適当な値に設定することによって、検出結果が良好となるように検出方法をカスタマイズすることも可能となるという効果を奏する。
【０１３５】
また、本発明に係る画像処理方法は、色の位置ずれが発生していると判定された注目画素に対して、その色度を低減するように各色成分の値を修正する方法としてもよい。
【０１３６】
これにより、上記の方法による効果に加えて、色の位置ずれが生じている画素に対して色度を低減させることによって、不必要に生じている色味を減少させることが可能となるという効果を奏する。また、例えば従来のように、色の位置ずれが発生している画素を完全に黒色に変換してしまうような方法と比較して、より自然な修正を行うことが可能となるという効果を奏する。
【０１３７】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記３次元色ベクトル行列式の絶対値の大きさと、上記色度の低減量とに相関を持たせる方法としてもよい。
【０１３８】
これにより、上記の方法による効果に加えて、色の位置ずれ量が小さい場合には色度の低減を少なくし、色の位置ずれ量が大きい場合には色度の低減を多くするようにすることが可能となる。したがって、画素値の補正量を色の位置ずれ量に応じて変更することができるので、より自然な修正を行うことが可能となるという効果を奏する。
【０１３９】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記注目画素が、画像におけるエッジ部分の画素であるか否かを判定するステップをさらに有し、エッジ部分の画素であると判定された場合にのみ上記３次元色ベクトル行列式の算出ステップを行い、エッジ部分の画素ではないと判定された場合には、該当注目画素の画素値を修正しない方法としてもよい。
【０１４０】
これにより、上記の方法による効果に加えて、迅速な処理が可能なエッジ検出演算によって色の位置ずれに対する修正が必要とされる可能性のある画素を振り分けておき、３次元色ベクトル行列式の演算によって、より正確に色の位置ずれが生じている画素を検出するようにすることによって、全体的な演算処理時間を短縮することが可能となるという効果を奏する。
【０１４１】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記注目画素およびその近傍に存在する複数の周囲画素からなる注目画素近傍領域の勾配を算出し、この勾配の値が所定の閾値以上である場合に、上記注目画素が、画像におけるエッジ部分の画素であると判定する方法としてもよい。
【０１４２】
これにより、上記の方法による効果に加えて、問題となっている文字における位置ずれの発生時にしばしば見られる勾配のパターンのタイプを検出することに優れているので、文字画像においてより的確にエッジを検出することができるという効果を奏する。
【０１４３】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記注目画素が、画像における文字部分の画素であるか否かを判定するステップをさらに有し、文字部分の画素であると判定された場合にのみ上記３次元色ベクトル行列式の算出ステップを行い、文字部分の画素ではないと判定された場合には、該当注目画素の画素値を修正しない方法としてもよい。
【０１４４】
これにより、上記の方法による効果に加えて、迅速な処理が可能な文字部分検出演算によって色の位置ずれに対する修正が必要とされる可能性のある画素を振り分けておき、３次元色ベクトル行列式の演算によって、より正確に色の位置ずれが生じている画素を検出するようにすることによって、全体的な演算処理時間を短縮することが可能となるという効果を奏する。
【０１４５】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素同士の間の勾配をＤ（ａ，ｂ）、上記注目画素と上記周囲画素の一方との間の勾配をＤ（ａ，０）、上記注目画素と上記周囲画素の他方との間の勾配をＤ（ｂ，０）とするとき、Ｄ（ａ，ｂ）＞Ｄ（ａ，０） および Ｄ（ａ，ｂ）＞Ｄ（ｂ，０）なる式が成り立つ場合に、該当注目画素が画像における文字部分の画素であると判定する方法としてもよい。
【０１４６】
これにより、上記の方法による効果に加えて、注目画素が文字部分の画素であるか否かの判定を精度良く行うことが可能となるという効果を奏する。
【０１４７】
また、本発明に係る画像処理方法は、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素の輝度値をそれぞれＬ（ａ）、Ｌ（ｂ）とし、注目画素の輝度値をＬ（０）とするとき、Ｌ（ａ）＜Ｌ（０）＜Ｌ（ｂ） またはＬ（ａ）＞Ｌ（０）＞Ｌ（ｂ）なる式が成り立つ場合に、該当注目画素が画像における文字部分の画素であると判定する方法としてもよい。
【０１４８】
これにより、上記の方法による効果に加えて、注目画素が文字部分の画素であるか否かの判定を精度良く行うことが可能となるという効果を奏する。
【０１４９】
また、本発明に係る画像処理プログラムは、上記本発明に係る画像処理方法をコンピュータに実行させるものである。
【０１５０】
これにより、上記プログラムをコンピュータシステムにロードすることによって、上記画像処理方法を実現することが可能となるという効果を奏する。
【０１５１】
また、本発明に係る画像処理プログラムを記録した記録媒体は、上記本発明に係る画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラムを記録している構成である。
【０１５２】
これにより、上記記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムにロードすることによって、上記画像処理方法を実現することが可能となるという効果を奏する。
【０１５３】
また、本発明に係る画像処理装置は、複数の色成分からなる画像データを構成する画素群の中から注目画素を設定し、上記注目画素に関して、各色成分に関して３次元色ベクトル行列式を算出し、上記３次元色ベクトル行列式の値に応じて、該当注目画素に色の位置ずれが発生しているか否かを判定する処理を行う３次元色ベクトル行列式演算部と、位置ずれが発生していると判定された注目画素の各色成分の値を修正する処理を行う色度低減部とを備え、上記３次元色ベクトル行列式演算部が、画素の各色成分の値をベクトルで表したものを色ベクトルとするとき、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素にそれぞれ対応する２つの色ベクトルと、特定の色成分の位置ずれに関するゼロ空間を示すゼロベクトルとによって構成される３次元色ベクトル行列を求め、これに基づいて上記３次元色ベクトル行列式を算出する構成である。
【０１５４】
これにより、色の位置ずれが発生している注目画素を純粋に検出することができるので、例えば細い線上の画素であっても、色の位置ずれの発生を的確に検出することが可能となるという効果を奏する。また、文字パターンなどを用いるものではないので、多様な構造の文字に対応することが可能であるとともに、文字だけでなく、あらゆる種類の画像に対して、色の位置ずれを検出することが可能となるという効果を奏する。また、エッジ部分であっても、色の位置ずれが生じていない画素に対しては修正を行わないようになっているので、必要以上の補正が行われることはなく、より自然な修正を行うことが可能であるという効果を奏する。
【０１５５】
また、本発明に係る画像処理システムは、処理対象となる画像の画像データを取得する画像入力装置と、上記本発明に係る画像処理装置と、上記画像処理装置によって処理された画像データに基づいて画像の出力を行う画像出力装置とを備えている構成である。
【０１５６】
これにより、画像入力装置によって画像を入力する際に、その入力画像に色の位置ずれが生じているような場合でも、これを的確かつ迅速に補正した後に、画像出力装置によって画像の出力を行うことが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像処理方法における処理の流れを示すフローチャートである。
【図２】本実施形態に係る画像処理システムの概略構成を示すブロック図である。
【図３】色の位置ずれが生じていない状態で読み取られた読み取り結果画像を示す図である。
【図４】色の位置ずれが生じている状態で読み取られた読み取り結果画像を示す図である。
【図５】左側に赤成分の信号に位置ずれが生じていない場合の画素列、右側に赤成分の信号が１画素分右側にずれている場合の画素列の状態をそれぞれ示す図である。
【図６】本実施形態に係る画像処理方法による処理を適用しない状態での読み取り文字画像を示す図である。
【図７】図６に示す読み取り文字画像に対して、本実施形態に係る画像処理方法を適用した後の読み取り文字画像を示す図である。
【図８】図６に示す読み取り文字画像に対して、図７において行った画像処理方法のパラメータを部分的に変更した処理を適用した後の読み取り文字画像を示す図である。
【図９】本実施形態に係る画像処理方法による処理を適用していない状態での、水平方向の線を含んだ格子画像の読み取り画像を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る画像処理方法による処理を適用した状態での、水平方向の線を含んだ格子画像の読み取り画像を示す図である。
【符号の説明】
１ 画像処理装置
２ 画像入力装置
３ 画像出力装置
４ 入力バッファ
５ 勾配検出部
６ 文字部判定部
７ 輝度判定部
８ ３次元色ベクトル行列式演算部
９ 色度低減部
１０ 出力バッファ
Claims (13)
- 複数の色成分からなる画像データを構成する画素群の中から注目画素を設定するステップと、
上記注目画素に関して、各色成分に関して３次元色ベクトル行列式を算出するステップと、
上記３次元色ベクトル行列式の値に応じて、該当注目画素に色の位置ずれが発生しているか否かを判定するステップと、
色の位置ずれが発生していると判定された注目画素の各色成分の値を修正するステップとを有し、
画素の各色成分の値をベクトルで表したものを色ベクトルとするとき、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素にそれぞれ対応する２つの色ベクトルと、特定の色成分の位置ずれが２つのベクトルの線形結合によって表される２次元色空間に対するゼロ空間を示すゼロベクトルとによって構成される３次元色ベクトル行列を求め、これに基づいて上記３次元色ベクトル行列式を算出することを特徴とする画像処理方法。 - 上記３次元色ベクトル行列式の絶対値が所定の閾値以上である場合に、該当注目画素に色の位置ずれが発生していると判定することを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
- 色の位置ずれが発生していると判定された注目画素に対して、その各色成分の画素値としての色度を低減するように各色成分の値を修正することを特徴とする請求項１または２記載の画像処理方法。
- 上記３次元色ベクトル行列式の絶対値の大きさと、上記色度の低減量とに相関を持たせることを特徴とする請求項３記載の画像処理方法。
- 上記注目画素が、画像におけるエッジ部分の画素であるか否かを判定するステップをさらに有し、エッジ部分の画素であると判定された場合にのみ上記３次元色ベクトル行列式の算出ステップを行い、エッジ部分の画素ではないと判定された場合には、該当注目画素の画素値を修正しないことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の画像処理方法。
- 上記注目画素およびその周囲画素を含む検査ウィンドウを設定し、上記検査ウィンドウで示される注目画素近傍領域の勾配を算出し、この勾配の値が所定の閾値以上である場合に、上記注目画素が、画像におけるエッジ部分の画素であると判定することを特徴とする請求項５記載の画像処理方法。
- 上記注目画素が、画像における文字部分の画素であるか否かを判定するステップをさらに有し、文字部分の画素であると判定された場合にのみ上記３次元色ベクトル行列式の算出ステップを行い、文字部分の画素ではないと判定された場合には、該当注目画素の画素値を修正しないことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の画像処理方法。
- 上記注目画素に隣接する２つの周囲画素同士の間の勾配をＤ（ａ，ｂ）、上記注目画素と上記周囲画素の一方との間の勾配をＤ（ａ，０）、上記注目画素と上記周囲画素の他方との間の勾配をＤ（ｂ，０）とするとき、
Ｄ（ａ，ｂ）＞Ｄ（ａ，０） および Ｄ（ａ，ｂ）＞Ｄ（ｂ，０）
なる式が成り立つ場合に、該当注目画素が画像における文字部分の画素であると判定することを特徴とする請求項７記載の画像処理方法。 - 上記注目画素に隣接する２つの周囲画素の輝度値をそれぞれＬ（ａ）、Ｌ（ｂ）とし、注目画素の輝度値をＬ（０）とするとき、
Ｌ（ａ）＜Ｌ（０）＜Ｌ（ｂ） または
Ｌ（ａ）＞Ｌ（０）＞Ｌ（ｂ）
なる式が成り立つ場合に、該当注目画素が画像における文字部分の画素であると判定することを特徴とする請求項７記載の画像処理方法。 - 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラム。
- 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の画像処理方法をコンピュータに実行させる画像処理プログラムを記録した記録媒体。
- 複数の色成分からなる画像データを構成する画素群の中から注目画素を設定し、上記注目画素に関して、各色成分に関して３次元色ベクトル行列式を算出し、上記３次元色ベクトル行列式の値に応じて、該当注目画素に色の位置ずれが発生しているか否かを判定する処理を行う３次元色ベクトル行列式演算部と、
位置ずれが発生していると判定された注目画素の各色成分の値を修正する処理を行う色度低減部とを備え、
上記３次元色ベクトル行列式演算部が、画素の各色成分の値をベクトルで表したものを色ベクトルとするとき、上記注目画素に隣接する２つの周囲画素にそれぞれ対応する２つの色ベクトルと、特定の色成分の位置ずれが２つのベクトルの線形結合によって表される２次元色空間に対するゼロ空間を示すゼロベクトルとによって構成される３次元色ベクトル行列を求め、これに基づいて上記３次元色ベクトル行列式を算出することを特徴とする画像処理装置。 - 処理対象となる画像の画像データを取得する画像入力装置と、
請求項１２記載の画像処理装置と、
上記画像処理装置によって処理された画像データに基づいて画像の出力を行う画像出力装置とを備えていることを特徴とする画像処理システム。
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