JP3979370B2 - カラー画像処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、コピー機、ファクシミリ装置、コピー機能・ファクシミリ機能等の多機能を有する複合機、スキャナ装置等のカラー画像処理装置に関する。

一般に、スキャンした入力色空間（例えばＲＧＢ）を明度成分又は輝度成分を含む色空間（例えば、Ｌａｂ又はＹＣＣ）に変換し、色空間の各成分に対して補正処理を施した後、出力色空間（例えば、ＣＭＹＫ）に変換して画像形成するようにしたカラー画像処理装置が知られている。この種のカラー画像処理装置において、従来、紙幣や有価証券等の特定画像が読み取られた場合に、これを検出判定し、忠実な再現を阻止するようにしたものがある。再現を阻止する具体法として、ａ．例えばベタ画像を記録出力する。ｂ．ＣＭＹＫデータの画像処理方法を変更する方法。ｃ．判定結果を得た時点で、コピーシーケンスを中止して、その理由をユーザに通知する。等の方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−５００６０号公報

上記従来のａ及びｂの方法では、ＣＭＹＫデータの画像処理方法を変更するために、特別な処理を追加したり、複雑な回路を追加したりする必要がある。また、上記ｃの方法では、ユーザに報知する必要があり、処理が複雑になるという問題がある。

この発明は上記問題点に着目してなされたものであって、新たに特別な処理を追加することなく、また新たに複雑な回路を追加することなく、紙幣や有価証券等の特定画像の忠実なコピーを確実に阻止できるカラー画像処理装置を提供することを目的としている。

この発明の請求項１に係るカラー画像処理装置は、非圧縮状態のカラー画像データを入力する入力手段と、入力したカラー画像データを量子化テーブルを用いて圧縮符号化する圧縮符号化手段と、圧縮符号化したカラー画像データを記憶する記憶手段と、記憶手段から読み出した圧縮符号化したカラー画像データを量子化テーブルを用いて伸張復号化する伸張復号化手段と、伸張復号化手段で伸張復号化したカラー画像データに基づいて、記録紙上にカラー画像を形成する画像形成手段と、非圧縮状態のカラー画像と特定画像との一致度合いを算出する判定手段と、この判定手段が算出した一致度合い（類似度合い）に応じて、圧縮符号化時に使用する量子化テーブルの内容に対し伸張復号化時に使用する量子化テーブルの内容の変更度合いを変えるように制御する制御手段とを備えている。

ここで、入力される非圧縮データは、自装置でスキャンした読み取りデータの他に、外部から入力される非圧縮データも含まれる。

また、この発明のカラー画像処理装置において、前記制御手段は、前記一致度合いが高ければ量子化テーブルの内で、視覚への影響が高い部分の変更量を大きくし、一致度合いが低ければ、視覚への影響が低い部分の変更量を大きくするように制御することとしても良い。

請求項１、請求項２に係る発明によれば、紙幣や有価証券ではない原稿であって、色の分布や含まれるパターン画像が紙幣又は有価証券に類似している場合でも、原稿画像から少し変更された画像として画像形成できる（一致か非一致か２つに１つの場合、忠実に再現されるか、全く変更した内容で再現されるか、どちらかになってしまう）。

、以下、実施の形態により、この発明を更に詳細に説明する。

図１は、この発明の実施形態に係るカラー複合機の構成を示すブロック図である。この実施形態カラー複合機は、プリンタ（画像記録部）１１と、画像読取部１２と、主制御部（ＣＰＵ）１３と、表示部１４と、操作部１５と、ＲＯＭ１６と、ＲＡＭ１７と、画像メモリ１８と、ＣＯＤＥＣ１９と、ＮＣＵ２０と、ＭＯＤＥＭ２１と、ＬＡＮＩ／Ｆ２２とを備えている。

プリンタ１１は、電子写真式のカラープリンタであり、読取画像やＬＡＮＩ／Ｆ２２を通してＰＣ等から転送される画像データを記録上でカラー記録する。このプリンタ１１は、ＣＭＹＫ４色の記録剤（トナー）を使用するものであり、Ｋ（黒）成分のみの記録剤を用いたモノクロプリントに加えて、ＣＭＹＫ４色全ての記録剤を用いたプリントも可能である。

画像読取部１２は、原稿を光学的に走査して画像データを読み取る。カラー画像の読み取りも可能である。詳細を後述する。主制御部（ＣＰＵ）１３は、バス２３より各部に接続され、ＲＯＭ１６に記憶されるプログラムに従い、読み取り処理、プリント処理、その他の種々の制御を実行する。表示部１４は、アイコン、キーボタンの表示や、操作のために必要なメッセージ内容等を表示する。表示部１４としては、主としてＬＣＤ（液晶表示装置）が使用されるが、ＣＲＴ、その他の表示器を使用しても良い。

操作部１５は、スタートキー１５ａの他、モード切替キー、テンキー、クリアキー、ストップキー等を備える。スタートキー１５ａは、種々の処理動作を開始するときに操作するキーである。ＲＯＭ１６は、装置全体の動作を制御するためのプログラム等を記憶する。ＲＡＭ１７は、主制御部１３による制御に必要なデータ及び制御動作時に一時記憶が必要なデータ等を記憶する。画像メモリ１８は、画像読取部１２で読み取った画像データを圧縮状態で記憶する。更に、画像メモリ１８は２値メモリであり、２値の圧縮画像データ（ＣＭＹＫ又はＫ）を記憶する。

ＣＯＤＥＣ１９は、ＭＨ、ＭＲ、ＭＭＲ方式等で２値データを符号化（エンコード）・復号化（デコード）する。

ＮＣＵ２０は、ＣＰＵ１３により制御されて、通信回線である電話回線網（ＰＳＴ）２４との接続を制御する。また、ＮＣＵ２０は、通信相手の電話番号（ＦＡＸ番号を含む）に応じたダイヤルパルスを送出する機能及び着信を検出する機能を有する。ＭＯＤＥＭ２１は、ＩＴＵ（国際電気通信連合）−Ｔ勧告Ｔ．３０、Ｔ．４に従ったファクシミリ伝送制御手順（ファクシミリ通信手順）に基づいて、Ｖ．１７、Ｖ２７ｔｅｒ、Ｖ．２９等に従った送信データの変調及び受信データの復調を行う。また、ＭＯＤＥＭ２１は、Ｖ．８、Ｖ．３４を用いたＶ．３４ＦＡＸにも適用可能である。具体的には、ＭＯＤＥＭ２１は、ＮＣＵ２０を介して電話回線網２４に送出するために、デジタル信号である送信データをアナログの音声信号に変調する機能を有する。また、ＭＯＤＥＭ２１は、電話回線網２４からＮＣＵ２０を介して受信したアナログの音声信号をデジタル信号に復調する機能を有する。ＬＡＮＩ／Ｆ２２は、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）を介して、外部機器とのデータ授受を行うためのものであり、このＬＡＮＩ／Ｆ２２を介して外部のＰＣ（パーソナルコンピュータ）より、ネットワークプリント、ネットワークスキャナ等の要請を受ける。

画像読取部１２は、図２に示すように、カラー画像データを入力するカラー画像データ入力部としてのＣＣＤ１、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）回路を含むＡ／Ｄ変換部２、第１の画像処理部３、第１の色空間変換部４、圧縮符号化部５、画像メモリ６、伸張復号化部７、第２の画像処理部８、第２の色空間変換部９、２値化部１０を備えている。また、この画像読取部１２の各部は、ＣＰＵ１３によって制御され、処理された画像データはプリンタ１１によってプリントされる。

ＣＣＤ１は、原稿の１走査線をＲ、Ｇ、Ｂに分離して読み取り、所定間隔を置いて、次の走査線画像を順次読み取る。Ａ／Ｄ変換部２は、ＡＦＥ回路でＣＣＤ１の出力をアナログ増幅する。このアナログ値をデジタルデータに変換し、多値化出力する。第１の画像処理部３では、シェーディング補正、ガンマ補正等の処理を行う。

第１の色空間変換部４は、第１の画像処理部３より出力されるＲＧＢの画像データを、輝度成分を分離して表せるＹ、Ｃｒ、Ｃｂの画像データに変換する。圧縮符号化部５は、生成したカラー画像データＹ、Ｃｒ、Ｃｂを圧縮符号化する。画像メモリ６は、多値メモリであり、圧縮符号化された多値画像データを記憶する。伸張復号化部７は、画像メモリ６から読み出した圧縮符号化データを伸張復号化する。第２の画像処理部８は、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂ色空間の画像データを受け、地色補正などの色補正を行う。

圧縮符号化部５は、多値データを例えばよく知られたＪＰＥＧ方式で、圧縮符号化処理を行う。ＪＰＥＧ方式は、画像データを圧縮／符号化するのに、レベルシフト後、ＤＣＴ変換、量子化テーブルを用いた量子化、ハフマンテーブルを用いたハフマン符号化を行い、更に符号化データを復号化するのに、ハフマン復号化、量子化テーブルを用いた逆量子化、逆方向ＤＣＴ変換の手順を取る。ここでは、量子化テーブルを変更することによって、変換前と異なる画像を再生する。ＪＰＥＧデータは、通常量子化情報を付加して記憶／出力される。量子化情報は伸張復号化するための情報であり、通常は圧縮時に使用した量子化テーブルの情報である。本発明では、特定画像と判定した場合には、付加する量子化テーブルの内容を圧縮時に使用したものと異なるものとして、付加された量子化テーブルを用いて伸張復号化した際、変換前と異なる画像が再生されるようにしている。 ここでは、原画像データをＮ×Ｎ（例えば８×８）ピクセル分のブロックに分割し、それぞれＹ、Ｃｒ、Ｃｂ成分毎にレベルシフトし、各ピクセル毎に、順方向ＤＣＴ（離散コサイン変換）を行う。これにより、その１ブロックの原画像の周波数分布を得る。この得られた周波数分布の各要素を、予め設けてある量子化テーブル（Ｑテーブル）を参照して量子化を行う。具体的には、周波数分布の各要素を量子化テーブルの各記憶値で割算して量子化し、圧縮符号化処理を行う。 少し具体例を上げて説明する。レベルシフト後のＹ、Ｃｒ、Ｃｂの例えばＹ成分の１ブロック（８×８）分の各要素の濃度値Ｗｉ、ｊ（ｉ＝０〜７、ｊ＝０〜７）を、図４の（ａ）に示す。このブロックに対し、順方向ＤＣＴを行い、図４の（ｂ）に示す周波数分布Ｃｉ、ｊを得る。この図４の（ｂ）では、周波数分布Ｃｉ、ｊのｉ、ｊが小さい左上が低い周波数成分であり、ｉ、ｊが大きい、右下の方が高い周波数成分を表すものである。

一方、図５の（ｃ）に示す量子化テーブルの各値Ｑｉ、ｊは、左上方、つまりｉ、ｊが小さい位置で小さく、右下方、つまりｉ、ｊが大きいほど、大きくなるように設定してある。このようにして、右下方の値が大きいほど、高い周波数成分の再現品質を下げ、圧縮率を高くするようにしている。低い周波数成分に比べ、高い周波数成分の再現は、人間の視覚への影響が小さいためである。上記順方向ＤＣＴによって得られた図５の（ｂ）に示す周波数分布Ｃｉ、ｊを図５の（ｃ）に示す量子化テーブルの記憶値Ｑｉ、ｊで除算し、図５の（ｄ）に示すＤｉ、ｊを得る。この際、除算値を四捨五入して小数点以下は丸めている。この処理によって、右下部分、つまり周波数の高い部分の多くが０となり、カットされる。 伸張復号化部７では、上記圧縮符号化部５とは逆の処理、つまりＪＰＥＧ圧縮データを伸張復号化処理を行う。量子化された圧縮符号化データＤｉ、ｊに量子化テーブルの記憶値Ｑｉ、ｊを乗じ、周波数分布の各要素Ｃｉ、ｊを得る。この周波数分布データＣｉ、ｊを、更に逆方向ＤＣＴ変換し、逆レベルシフトし、Ｎ×Ｎのピクセル分の原画像データに復号する。 図４、図５の例では、図５の（ｄ）に示すＤｉ、ｊに、図５の（ｃ）に示すＱｉ、ｊを乗算し、図５の（ｂ）〔図４の（ｂ）〕に示す周波数分布Ｃｉ、ｊを得る。更に、これを図４の（ａ）に示す画像データＷｉ、ｊに変換する。

この実施形態では、図５の（ｃ）に示す量子化テーブルとして、量子化のためのＱｉ、ｊが異なる値に設定された複数のテーブルを備えている。装置が読み取った原稿が、特定パターンの原稿であると検出すると、これに応じて読取原稿をプリント（画像形成）するのに異なる量子化テーブルによる伸張復号化を行い、異なる色、あるいは品質の異なるプリントを行うようにしている。復号時には圧縮時に使用した量子化テーブルと異なる量子化テーブルを使用する。

第２の色空間変換部９は、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂ色空間の画像データを受け、３Ｄ−ＬＵＴ６ａによる補間により、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂの画像データをＣＭＹＫの画像データに変換する。２値化部１０は、入力されるＣＭＹＫ多値データを２値化して出力する。なお、伸張復号化７には、量子化テーブルを備えており、読み取られた画像データを特定画像であると判定された場合には、この量子化テーブルを変更するように構成されている。ここでは、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂ成分のうち、Ｃｒ、Ｃｂ成分（色成分）のみ量子化テーブルを変更する。なお、ＪＰＥＧ圧縮において、輝度成分と２つの色成分とを量子化する際、一般的には２つの色成分で共通の量子化テーブルを用いる。

この回路において、コピーの場合には、画像メモリ６に記憶された多値圧縮データが伸張復号化されて、第２の画像処理部８、第２の色空間変換部９、２値化部１０の順で処理されるが、スキャンやＦＡＸ送信の場合、画像メモリ６に記憶されたカラー多値データが通信回線（ＬＡＮや公衆回線）を介して外部に送信される。一方、外部から画像データが入力（受信）された際、それが多値データ（ＪＰＥＧデータ）の場合、画像メモリ６に記憶され、２値データの場合は画像メモリ１８に記憶する。２値化部１０から出力されたＣＭＹＫデータは、図２において、プリンタ１１に入力されるよう簡易的に示しているが、厳密には、ＣＯＤＥＣ１９で圧縮符号化されて、画像メモリ１８に格納された後、プリンタ１１に出力される。

次に、この実施形態化画像処理回路における画像形成時の処理動作を、図３に示すフロー図を参照して説明する。

操作部１５のスタートキー１５ａを押すと、この処理ルーチンが開始され、ステップＳＴ１において、ＣＣＤ１により原稿のＲＧＢスキャンが実行される。この処理により読み込まれたＲＧＢの画像データはステップＳＴ２において、Ａ／Ｄ変換部２でＡ／Ｄ変換され、多値デジタルデータに変換される。次にステップＳＴ３に移行し、第１の画像処理部３で、ＲＧＢ画像データに対し、シェーディング補正、ガンマ補正がなされ、第１の色空間変換部４に入力される。続いて、ステップＳＴ４へ移行する。

ステップＳＴ４においては、ＲＧＢ画像データをＹ、Ｃｒ、Ｃｂ色空間の画像データに変換する。次に、ステップＳＴ５へ移行する。ステップＳＴ５においては、生成したカラー画像データを、圧縮符号化部５でＪＰＥＧ方式により圧縮符号化する。次に、ステップＳＴ６へ移行する。ステップＳＴ６においては、圧縮符号化されたデータを画像メモリ６に記憶する。また、圧縮符号化処理とは別に、これと並列的に、ステップＳＴ７において、読み取られ、生成されたカラー画像が、予め登録されている紙幣、有価証券等の画像パターンと一致するか否かを判定する。そして、画像パターンが一致すると判定された場合には、ステップＳＴ８において、伸張復号化部７の量子化テーブルを変更する処理を行う。一方、画像パターンが一致しない場合は、量子化テーブルを変更する処理を行わない。

ステップＳＴ９においては、伸張復号化部７で画像メモリ６から読み出した圧縮符号化データの色成分Ｃｒ、Ｃｂに量子化テーブルを参照して、伸張復号化を実行する。生成された画像データが登録済みの特定パターンと一致する場合には、それにより変更された量子化テーブルを使用し、記憶してある符号化データ〔例えば図５の（ｄ）〕に変更した量子化テーブルのデータ〔例えば図５の（ｃ）〕を乗算し、伸張復号化を実行する。次に、ステップＳＴ１０へ移行する。ステップＳＴ１０においては、第２の画像処理部８にて入力されたＹ、Ｃｒ、Ｃｂ画像データに対し、地色補正等の画像処理を行い、補正後のＹ、Ｃｒ、Ｃｂ画像データを第２の色空間変換部９へ入力する。次に、ステップＳＴ１１へ移行する。

ステップＳＴ１１においては、第２の色空間変換部９で入力されたＹ、Ｃｒ、Ｃｂ画像データを３Ｄ−ＬＵＴ９ａによる補間を行い、ＣＭＹＫ色空間の画像データに変換する。次に、ステップＳＴ１２へ移行する。ステップＳＴ１２においては、多値ＣＭＹＫデータを２値化し、プリンタ１１に入力する。続いて、ステップＳＴ１３へ移行する。ステップＳＴ１３においては、プリンタ１１で入力された２値化データをプリント処理する。

上記実施形態においては、圧縮処理と平行して、入力された（読み取られた）画像データが特定画像か否か判定しているが、これに代えて、先に特定画像であるか判定し、圧縮率を変えるようにしても良い。すなわち、非圧縮データを入力し、入力した非圧縮データについて特定画像データか否か判定し、判定後に圧縮符号化処理を行う。この際、判定結果に基づいて、圧縮率を変える（＝使用する量子化テーブルを変える）。例えば、特定画像であると判定した場合、ユーザが指定した圧縮率よりも高い圧縮率となるように圧縮符号化する。そして、伸張復号時には、ユーザが特定した圧縮率に相当する量子化テーブルを使用する。結果的に、圧縮時と伸張時とで使用する量子化テーブルが異なるものとなる。

なお、上記実施形態において、原稿画像と特定画像が一致するか否かを判定し、一致した場合に量子化テーブルを変更している。しかし、この判定に代えて、原稿画像と特定画像の一致度合い（類似度合い）を算出し、その一致度合いに応じて、量子化テーブルの変更度合いを変えるようにしても良い。すなわち、一致度合いが高ければ、伸張復号化時の量子化テーブルの変更量を大きくし、一致度合いが低ければ、量子化テーブルの変更量を小さくする。

具体的には、一致度合いが高ければ、色成分に比べて輝度成分（又は明度成分）の変更量を大きくし、一致度合いが低ければ、輝度成分（又は明度成分）に比べて色成分の変更量を大きくすることができる。この場合、当然、一致度合いが高い場合、輝度成分（又は明度成分）のみを変更し、低い場合、色成分のみ変更する場合も含む。他の例としては、一致度合いが高ければ、低周波成分に相当する部分の変更量を、高周波成分に相当する部分の変更量より大きくし（低周波成分に相当する部分のみを変更する場合も含む）、一致度合いが低ければ、高周波成分に相当する部分の変更量を低周波成分に相当する部分の変更量より大きくすることができる。これは、低周波成分の変化に比べて、高周波成分の変化は視覚への影響が小さいためである。また、更に他の例として、一致度合いが高ければ、大きい値の変更量を小さい値の変更量より大きくして、一致度合いが低ければ、小さい値の変更量を大きい値の変更量より大きくすることもできる。大きい値を変更する方が視覚への影響が大きいためである。

また、上記実施形態において、量子化テーブルの全ての値を一律に変更（全ての値を同じ量だけ変更）する場合だけでなく、部分的に変更したり（一部の値を変更したり）、部分的に変更量を変えたりすることができる。

また、上記実施形態では、生成されたＹ、Ｃｒ、Ｃｂ色空間の画像データに圧縮符号化、伸張復号化処理を施しているが、Ｌａｂ色空間（Ｌ：明度、ａｂ：色成分）、ＲＧＢ色空間であっても良い。

この発明においては、特定画像が検出されても、全く異なる画像を出力するのではなく、紙幣偽造等が防止できる程度に変更された画像（人が見て、明らかに偽造されたと分かる程度に変更された画像）を出力することができる。

この発明が実施されるカラー複合機の構成を示すブロック図である。 同実施形態カラー複合機の画像読取部の構成を示すブロック図である。 同実施形態カラー複合機の画像形成処理動作を説明するフロー図である。 同実施形態カラー複合機のＤＣＴ変換を説明する図である。 同実施形態カラー複合機の量子化を説明する図である。

符号の説明

１ ＣＣＤ
２ Ａ／Ｄ変換部
３ 第１の画像処理部
４ 第１の色空間変換部
５ 圧縮符号化部
６ 画像メモリ
７ 伸張復号化部
８ 第２の画像処理部
８ａ スタートキー
９ 第２の色空間変換部
９ａ ３Ｄ−ＬＵＴ
１０ ２値化部
１１ プリンタ
１２ 画像読取部
１３ ＣＰＵ
１４ 表示部
１５ 操作部
１６ ＲＯＭ
１７ ＲＡＭ
１８ 画像メモリ
１９ ＣＯＤＥＣ
２０ ＮＣＵ
２１ ＭＯＤＥＭ
２２ ＬＡＮＩ／Ｆ

Claims (2)

1. 非圧縮状態のカラー画像データを入力する入力手段と、
   入力したカラー画像データを量子化テーブルを用いて圧縮符号化する圧縮符号化手段と、
   圧縮符号化したカラー画像データを記憶する記憶手段と、
   記憶手段から読み出した圧縮符号化したカラー画像データを量子化テーブルを用いて伸張復号化する伸張復号化手段と、
   伸張復号化手段で伸張復号化したカラー画像データに基づいて、記録紙上にカラー画像を形成する画像形成手段と、
   非圧縮状態のカラー画像と特定画像との一致度合いを算出する判定手段と、
   この判定手段が算出した一致度合いに応じて、圧縮符号化時に使用する量子化テーブルの内容に対し伸張復号化時に使用する量子化テーブルの内容の変更度合いを変えるように制御する制御手段とを備えたことを特徴とするカラー画像処理装置。
2. 前記制御手段は、前記一致度合いが高ければ量子化テーブルの内で、視覚への影響が高い部分の変更量を大きくし、一致度合いが低ければ、視覚への影響が低い部分の変更量を大きくするように制御することを特徴とする請求項１記載のカラー画像処理装置。

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