JP3975482B2 - 画像処理装置及びその方法、画像形成装置、並びにコンピュータが読出し可能なプログラム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像から対象物の領域を抽出するための画像処理技術に関し、特にプリンタ等の画像形成装置において実行する場合に適した領域抽出技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常、スキャナで取り込んだ画像には対象物だけでなく背景(原稿カバー部分の画像など)も含まれているため、対象物だけを適切に切り出して印刷等するためには、取り込んだ画像から背景領域を除去して対象物の領域を抽出する必要がある。
【0003】
このような場合、例えば、対象物及び背景を含む取り込み画像に対してラベリング処理を適用し、ラベル付けされた非背景領域に基づき対象物領域を抽出する方法が一般的に用いられる。
【0004】
なお、一般的な領域分割に関する公知技術としては、例えば特許文献1や特許文献2が存在する。
【0005】
【特許文献1】
特開平8−242358号公報
【0006】
【特許文献2】
特公平7−7455号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ホスト装置を介さずにプリンタ単体で印刷を実行する場合、例えばスキャナ・プリンタ複合機においてスキャナ部で取り込んだ画像を直接プリンタ部で印刷する場合や、デジタルカメラで撮像した画像を例えばPCカード等を経由してプリンタに直接読み込んで印刷する場合など、プリンタにおいて領域抽出等の画像処理を実行する必要がある。
【0008】
しかし、一般にプリンタ等に搭載されるCPUは、パソコン等のホスト装置に比べて処理能力が低く、更にキャッシュも少なくかつメモリアクセスも遅いため、画像全体について画素ごとに繰り返し周囲の画素値やラベル値を参照する必要があるラベリング処理を単純に適用して領域抽出を行う構成としたのでは、処理速度が大幅に落ちてしまうという問題が生じる。
【0009】
ここで、処理量を削減する方法として、低解像度で表された画像に対してラベリング処理を適用する方法が考えられる。画像を低解像度で表すことにより、ラベリング処理の対象となる画素数を減らすことができるからである。しかし、あるレベル(一般に50dpi程度)より低解像度でラベリングした場合、領域位置について十分な精度を確保することができず、対象物領域に依存する以降の画像処理や印刷等を適切に実行できないおそれが生じる。
【0010】
そこで、本発明では、領域位置の精度を確保しつつ高速に対象物の領域を抽出することができる画像処理技術、及び、かかる画像処理技術を利用したプリンタやスキャナ・プリンタ複合機等の画像形成装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理方法は、第1の解像度で表された対象画像(以下、「第1解像度画像」と呼ぶ。)において対象物の領域を抽出する第1工程と、第1の解像度より高解像度の第2の解像度で表された前記対象画像(以下、「第2解像度画像」と呼ぶ。)において、第1工程により得られた対象物領域の境界に対して位置調整を行う第2工程と、を備えることを特徴とする。
【0012】
かかる構成によれば、第2解像度より低解像度の第1解像度で表された画像において対象物の領域を抽出しているため、第2解像度で表された画像において対象物領域を抽出する構成に比較して、領域抽出処理の対象となる画素数を削減して高速に処理することが可能となる。また、境界領域では、第1解像度の画像より高解像度の第2解像度の画像に基づいて位置調整しているため、最初から第2解像度の画像に領域抽出処理を適用した場合と同等の精度の境界位置を得ることができる。
【0013】
好適には、前記第2工程は、第2解像度画像の前記境界に対応する領域においてラベリング処理を実行し、そのラベリング結果に基づき位置調整を行うことを特徴とする。
【0014】
かかる構成によれば、境界領域では第2解像度の画像に対してラベリング処理を適用して位置調整しているため、最初から第2解像度の画像にラベリング処理を適用した場合と同等の精度の境界位置を得ることができる。
【0015】
好適には、前記第2工程は、第2解像度画像の前記境界に対応する領域において射影処理を実行し、その射影結果に基づき位置調整を行うことを特徴とする。
【0016】
かかる構成によれば、ラベリング処理に比較して処理量の少ない射影処理により位置調整を行うため、より高速に領域位置を調整することができる。
【0017】
好適には、更に、対象物をスキャンして第2解像度画像を取得する工程と、第2解像度画像に基づき第1解像度画像を算出する工程と、を備えることを特徴とする。
【0018】
かかる構成によれば、1回のスキャンにより第1解像度画像と第2解像度画像の両方を取得することができる。
【0019】
好適には、前記第1工程及び第2工程をカラースペースの複数のプレーンについてそれぞれ実行し、各プレーンにおいて得られた位置調整結果に基づき、対象物の領域を抽出することを特徴とする。
【0020】
かかる構成によれば、色情報を有効に利用して精度良く対象物の領域を抽出することができる。
【0021】
本発明の画像処理装置は、第1の解像度で表された対象画像において対象物の領域を抽出する第1の手段と、第1の解像度より高解像度の第2の解像度で表された前記対象画像において、第1の手段により得られた対象物領域の境界に対して位置調整を行う第2の手段と、を備えることを特徴とする。
【0022】
本発明の画像形成装置は、本発明お画像処理装置を備えることを特徴とする。
【0023】
本発明の画像処理方法は、コンピュータにより実施することができるが、そのためのコンピュータプログラムは、光ディスク、磁気ディスク、半導体メモリ及び通信ネットワークなどの各種の媒体を通じてコンピュータにインストールまたはロードすることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の第1の実施の形態を説明する。図1は、本実施形態のスキャナ・プリンタ複合機1のハードウェア構成を表すブロック図である。図1に示すように、スキャナ・プリンタ複合機1は、印刷エンジン2、スキャナエンジン3、制御部4を備える。
【0025】
印刷エンジン2は、例えば、印刷ヘッド、紙送り機構(キャリッジ、キャリッジ駆動モータなど)等を含んで構成され、制御部4の制御に従って、紙などの印刷記録媒体に印刷を行う。印刷エンジン2としては、レーザプリンタのようにページ単位で印刷するページプリンタ、インクジェットプリンタや熱転写プリンタのように1文字単位で印刷するシリアルプリンタ、1行単位で印刷するラインプリンタ等に対応する各種印刷エンジンを用いることができる。
【0026】
スキャナエンジン3は、例えば、入力走査ヘッド、走査機構、光源等を含んで構成され、制御部4の制御に従って、原稿媒体の濃淡を光学的に読み取り、画像データを生成する。スキャナエンジン3としては、ドラムスキャナ、フラットベッドスキャナ、CCDスキャナなど各種スキャナエンジンを用いることができる。
【0027】
制御部4は、CPU(プロセッサ)10、アプリケーションプログラム等が格納されるROM11、画像データ等が格納されるRAM12、LCDや操作キーなどから構成されるLCDパネル及びLCDコントローラ13、通信インタフェース14等を含んで構成される。CPU10は、内部バスを介して各手段11〜14にアクセス可能に構成されており、ホスト装置から通信インタフェース14を介して送られてくるジョブに従い、印刷エンジン2を制御して印刷動作を行わせたり、スキャナエンジン3を制御して読取動作を行わせたりする。
【0028】
印刷エンジン2、スキャナエンジン3、制御部4の構成・動作は、原則として従来のスキャナ・プリンタ複合機の構成・動作と同様である。ただし、本スキャナ・プリンタ複合機1は、ホスト装置を介さずに単体で印刷を行う機能を備えており、例えば、スキャナエンジン3において画像を取り込み、領域抽出等の画像処理を行って印刷を行うことができるように構成されている(以下、かかる印刷形態を「コピー印刷」と呼ぶ。)。
【0029】
図2に、コピー印刷を実現するための、制御部4における機能構成図を示す。図に示すように、制御部4は、パネルIF手段20、画像処理手段21、コピー印刷制御手段22等を備えて構成される。上記の各手段は、ROM11等に格納されるアプリケーションプログラムをCPU10が実行することにより機能的に実現される。
【0030】
パネルIF手段20は、LCDパネル及びLCDコントローラ13を介して、ユーザからスキャナ・プリンタ複合機1に対するコマンド等を受け付けるとともに、ユーザに対して印刷ステータス等を出力する。ユーザから受け付けるコマンドとしては、例えば、上述したコピー印刷等の実行を要求するコマンドなどが考えられる。
【0031】
画像処理手段21は、画像データに対して本発明に基づく領域抽出処理を実行する。かかる領域抽出処理についてはコピー印刷の処理フローにおいて併せて説明する。
【0032】
画像処理手段21は、領域抽出処理のほか、拡大縮小・回転処理、色変換処理、誤差拡散ディザ処理、JPEG圧縮・解凍処理等を実行することもできる。これらの処理については周知の技術を用いて構成することができるため、ここでは説明を省略する。
【0033】
コピー印刷制御手段22は、上記各手段を制御して、コピー印刷の機能を実現する。以下、図3〜図5に示すフローチャートを参照して、コピー印刷の処理フローを説明する。なお、各ステップは処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更して又は並列に実行することができる。
【0034】
(コピー印刷の処理フロー:図3)
コピー印刷は、パネルIF手段20においてユーザからコピー印刷を要求するコマンドを受け付けた場合に、その処理を開始する。
【0035】
まず、コピー印刷制御手段22は、スキャナエンジン3を制御して、読取開始に必要な状態を整え、原稿のプリスキャンを開始する(S100)。プリスキャンは例えば50dpi程度の解像度で行うことが望ましい。領域位置の精度を確保するためには少なくとも50dpi程度の解像度が必要と考えられるからである。
【0036】
次に、画像処理手段21は、プリスキャンにより得られた画像データに基づき各画素の輝度値を求め、これを所定のしきい値に基づき2値化する(S101)。しきい値は、1画素8ビットで表現されている場合、例えば210とすることが考えられる。
【0037】
次に、画像処理手段21は、S101で得られた2値画像に対して、低解像度化処理を適用する(S102)。低解像度化の方法としては、例えば、前記2値画像の4×4=16画素についてOR演算を行った結果を、低解像度化した後の画像の1画素に対応させる方法が考えられる(図6参照)。この場合、プリスキャンにおける解像度が50dpiであるとすると、低解像度化によって12.5dpiの2値画像が得られることになる。
【0038】
なお、以下では、プリスキャンにおける解像度を第2解像度、低解像度化した後の解像度を第1解像度と呼ぶこととする。
【0039】
次に、画像処理手段21は、S102で得られた第1解像度の2値画像に対して、ラベリング処理を適用する(S103)。
【0040】
ラベリング処理には従来の種々のアルゴリズムを用いることができるが、以下では例として8方向連結に基づく2パス方式のラベリング処理について説明する。
【0041】
1パス目では、第1解像度の2値画像に対して、左から右へ(主走査方向)、上から下へ(副走査方向)の順に走査する。そして、注目画素(走査対象画素)とその上左4画素(図7(a)参照)とについて連結性をチェックする。具体的には、注目画素の画素値が1であり、かつ上左4画素のいずれかの画素値が1である場合に連結していると判断する。そして、連結している場合には、注目画素に対して上左4画素に付与されているラベルと同じラベルを付与する。ただし、上左4画素に複数のラベルが付与されている場合は、図7(a)に示す優先順位で注目画素に付与するラベルを選択する。一方、注目画素の画素値が1であり、かつ上左4画素と連結していない場合は、該注目画素に新たなラベルを付与する。かかる処理を走査順に各画素について実行し、仮ラベル画像を作成する。
【0042】
2パス目では、仮ラベル画像に対して、1パス目と逆順に(右から左へ、下から上への順に)走査する。そして、注目画素とその下右4画素(図7(b)参照)とについて連結性をチェックし、以下1パス目と同様にラベルを伝播させて、ラベル画像(ラベル値を画素値とする画像)を求める。
【0043】
ラベリング処理の適用後、画像処理手段21は、S103で得られたラベル画像に対して、ノイズ除去処理を適用する(S104)。スキャナで読み込む際に入り込んだゴミや埃などに起因するノイズ領域にもラベルが付与されている可能性があるからである。ノイズ除去の方法としては、例えば、ラベルが付与されている領域(以下、「ラベル付与領域」と呼ぶ。)の最小方位矩形サイズが所定サイズ(例えば、12.5dpiにおいて7×7画素)より小さいものをノイズと判定し、該ノイズ領域のラベルを消去する方法が考えられる。
【0044】
次に、画像処理手段21は、ノイズ除去後のラベル画像に基づき、ラベル付与領域全てを最小包囲する矩形領域を対象物領域として抽出する(S105)。
【0045】
次に、画像処理手段21は、S105で得られた対象物領域の境界領域に対して、第2解像度の2値画像に基づき位置調整を行う(S106)。位置調整方法については後述する。
【0046】
次に、コピー印刷制御手段22は、スキャナエンジン3を制御して、読取開始に必要な状態を整え、原稿の本スキャンを開始する(S107)。本スキャンにおける解像度は設計に応じて設定することができるが、例えば600dpi程度の解像度とすることが考えられる。
【0047】
次に、画像処理手段21は、位置調整後の対象物領域に基づき、本スキャンにより得られた画像データから対象物を切り出し、必要に応じて拡大縮小・回転処理、色変換処理、誤差拡散ディザ処理等を行い、印刷データを生成する(S108)。
【0048】
最後に、コピー印刷制御手段22は、印刷データを印刷エンジン2に転送し、印刷エンジン2を制御して印刷動作を行わせる(S109)。
【0049】
(位置調整方法の第1実施例:図4)
S106における位置調整の第1の方法として、例えば、境界領域に対してラベリング処理を適用し、そのラベリング結果に基づいて境界の位置調整を行う方法が考えられる。
【0050】
具体的には、まず第2解像度の2値画像において、境界領域を選択する(S1061)。境界領域は、対象物領域の4辺に接する所定範囲の領域とすることができ、前期所定範囲は、第1解像度での1画素分の幅(又はそれ以上)の範囲とすることができる。例えば第1解像度が12.5dpi、第2解像度が50dpiの場合、第1解像度の1画素分の幅=第2解像度の4画素分の幅となるので、第2解像度の2値画像における境界領域は、図8に示すような、対象物領域の4辺から領域内側へ4画素の幅を持つ領域(斜線部分)となる。
【0051】
次に、第2解像度の2値画像の前記選択した境界領域に対して、S103、S104において説明したのと同様の手順によりラベリング処理(S1062)、ノイズ除去処理(S1063)を適用し、第2ラベル画像を求める。このとき、境界領域全体に対して処理を適用する必要性はなく、ラベル付与領域と重なる領域についてのみ処理を適用すれば足りる。
【0052】
なお、ノイズ領域として除去するサイズはS104において採用したものよりも大きくする必要がある(例えば、50dpiであれば30×30画素)。ただし、かかるサイズより小さいものであっても、境界領域の内側に接する場合はノイズ領域とは判断しないようにする。内側のラベル付与領域と連結している可能性があるからである。
【0053】
次に、ノイズ除去後の第2ラベル画像に基づき、ラベル付与領域全てを最小包囲するように対象物領域の境界位置を調整する(S1064)。
【0054】
かかる第1の方法では、低解像度(第1解像度)の画像にラベリング処理を適用して境界位置を仮決めし、高解像度(第2解像度)の画像において境界領域に対して再度ラベリング処理を適用して境界位置を本決めしているため、最初から高解像度(第2解像度)の画像にラベリング処理を適用して領域位置を決める場合と比較して、処理量を減らしつつ同等の精度の境界位置を得ることができる。
【0055】
(位置調整方法の第2実施例:図5)
S106における位置調整の第2の方法として、例えば、境界領域に対して射影処理を適用し、その射影結果に基づいて境界の位置調整を行う方法が考えられる。
【0056】
まず、第1の方法の場合と同様に、第2解像度の2値画像において境界領域を選択する(S1061)。
【0057】
次に、第2解像度の2値画像の前記選択した境界領域に対して、上下方向、左右方向にそれぞれ射影処理を適用する(各方向にそれぞれ画素値を積算する)(S1062’)(図9参照)。なお、図9に示すように中央部分については射影する必要はない。
【0058】
そして、対象物領域の外側から内側に向かう順序(図9において矢印で示す順序)で積算値をチェックしていき、最初に積算値≠0となる行又は列が対象物領域上の境界となるように境界位置を調整する(S1063’)。
【0059】
ここで、対象物領域の外側から内側へ向かう順序で射影処理を実施していき、最初に積算値≠0となる行又は列が検出された時点で射影処理を停止する構成としてもよい。このように構成することで射影処理の処理量を軽減することができる。
【0060】
一方、射影処理を停止せずに実行する場合、積算値≠0が検出された後、積算値=0が検出される場合に浮き領域が存在すると判断して、ノイズ判定を行うことが可能となる。ノイズ判定の方法としては、例えば、浮き領域における最大積算値が所定のしきい値(例えば、50dpiであれば30画素)よりも小さい場合にノイズと判定する方法が考えられる。そして、浮き領域がノイズと判定された場合、該浮き領域に起因して検出された積算値≠0となる行又は列は境界位置として採用しない構成とする。
【0061】
なお、2以上のラベル付与領域におけるノイズが積算されて非ノイズと判定されることを回避するために、ラベル付与領域ごとに射影処理を適用して浮き領域を検出することが望ましい。
【0062】
かかる第2の方法では、ラベリング処理に比較して処理量の少ない射影処理により位置調整を行うため、より高速に領域位置を調整することができる。
【0063】
このように本実施形態では、まず低解像度(第1解像度)で表された画像にラベリング処理を適用して対象物領域のおおよその位置を抽出し、次に高解像度(第2解像度)で表された画像において前記抽出した対象物領域に基づき選択した境界領域にラベリング処理や射影処理を適用し、その結果に基づいて境界位置を調整するように構成しているため、高解像度(第2解像度)で表された画像全体にラベリング処理を適用して対象物領域を抽出する構成に比較して、ラベリング処理の対象となる画素数を削減して高速に処理することが可能となる。また、境界領域では、低解像度(第1解像度)の画像ではなく高解像度(第2解像度)の画像に基づいて位置調整しているため、最初から高解像度(第2解像度)の画像にラベリング処理を適用した場合と同等の精度の境界位置を得ることができる。
【0064】
(その他)
本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々に変形して適用することが可能である。
【0065】
例えば、上記実施形態ではプリスキャンにより得られた画像データの輝度値に基づいて領域抽出を行う構成としているが、色情報を用いて領域抽出を行うように構成してもよい。例えばスキャンエンジン3により得られた画像データがRGBカラースペースで表されている場合、RGBの各プレーンにおいて上記実施形態と同様の構成により対象物領域を抽出して境界位置を調整し、各プレーンにおける境界位置調整後の対象物領域全てを最小包囲する矩形領域を最終的な対象物領域として抽出する構成を考えることができる。かかる構成によれば、色情報を有効に利用して精度良く対象物の領域を抽出することができる。
【0066】
また例えば、上記実施形態ではホスト装置を介さずに印刷等を実行する場合について説明しているが、ホスト装置を介する場合であっても、本発明に従ってスキャナ・プリンタ複合機側で画像処理を行うように構成してもよい。また、PCカードスロットやUSBインタフェース等を介して電子機器を当該スキャナ・プリンタ複合機に接続し、電子機器に記憶されている画像圧縮データ等を直接読み出して伸長処理、領域抽出処理等を適用するように構成してもよい。
【0067】
最後に、本発明の画像処理技術はスキャナ・プリンタ複合機以外の装置、例えばパソコンやデジタルカメラ等の装置においても適用可能である。また、本発明の画像形成装置は、スキャナ・プリンタ複合機に限られず、例えばインクジェットプリンタ、レーザプリンタ、ラベルプリンタ等の一般的にプリンタと呼ばれる機器のほか、画像形成機能を備えた種々の情報処理装置(コピー機、ファックス、ハンディターミナルなど)に対しても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態におけるスキャナ・プリンタ複合機のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図2】 コピー印刷を実現するための、制御部4における機能構成を示すブロック図である。
【図3】 コピー印刷処理の流れを示すフローチャートである。
【図4】 位置調整方法の第1実施例に係る処理の流れを示すフローチャートである。
【図5】 位置調整方法の第2実施例に係る処理の流れを示すフローチャートである。
【図6】 低解像度化の方法を説明するための図である。
【図7】 ラベリング処理における参照画素を説明するための図である。
【図8】 境界領域を説明するための図である。
【図9】 境界領域に適用する射影処理を説明するための図である。
【符号の説明】
1 スキャナ・プリンタ複合機、2 印刷エンジン、3 スキャナエンジン、4 制御部、10 CPU、11 ROM、12 RAM、13 LCDパネル及びLCDコントローラ、14 通信インタフェース、20 パネルIF手段、21 画像処理手段、22 コピー印刷制御手段
Claims (8)
- 第1の解像度で表された対象画像(以下、「第1解像度画像」と呼ぶ。)において対象物の領域を抽出する第1工程と、
第1の解像度より高解像度の第2の解像度で表された前記対象画像(以下、「第2解像度画像」と呼ぶ。)において、第1工程により得られた対象物領域の境界に対応する領域を選択し、前記選択した境界対応領域においてラベリング処理を実行し、そのラベリング結果に基づき前記対象物領域の位置調整を行う第2工程と、
を備えることを特徴とする画像処理方法。 - 第1の解像度で表された対象画像(以下、「第1解像度画像」と呼ぶ。)において対象物の領域を抽出する第1工程と、
第1の解像度より高解像度の第2の解像度で表された前記対象画像(以下、「第2解像度画像」と呼ぶ。)において、第1工程により得られた対象物領域の境界に対応する領域を選択し、前記選択した境界対応領域において射影処理を実行し、その射影結果に基づき前記対象物領域の位置調整を行う第2工程と、
を備えることを特徴とする画像処理方法。 - 更に、対象物をスキャンして第2解像度画像を取得する工程と、第2解像度画像に基づき第1解像度画像を算出する工程と、を備えることを特徴とする請求項1又は2記載の画像処理方法。
- 前記第1工程及び第2工程をカラースペースの複数のプレーンについてそれぞれ実行し、各プレーンにおいて得られた位置調整結果に基づき、対象物の領域を抽出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像処理方法。
- 第1の解像度で表された対象画像において対象物の領域を抽出する第1の手段と、
第1の解像度より高解像度の第2の解像度で表された前記対象画像において、第1の手段により得られた対象物領域の境界に対応する領域を選択し、前記選択した境界対応領域においてラベリング処理を実行し、そのラベリング結果に基づき前記対象物領域の位置調整を行う第2の手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 第1の解像度で表された対象画像において対象物の領域を抽出する第1の手段と、
第1の解像度より高解像度の第2の解像度で表された前記対象画像において、第1の手段により得られた対象物領域の境界に対応する領域を選択し、前記選択した境界対応領域において射影処理を実行し、その射影結果に基づき前記対象物領域の位置調整を行う第2の手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項5又は6記載の画像処理装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像処理方法をコンピュータで実行させるためのプログラム。
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