JP4202395B2 - 画像変換方法、変換画像生成方法、および画像補正装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル画像の網点除去のための方法およびシステムに関するものである。

多くの印刷物が、ドットパターンを対比色の背景に配した１ビット画像である網点画像を含んでいる。そのような画像は通常、新聞紙のような明るい色の媒体に黒のドットが印刷されたものである。人間の目は１ビットの網点画像から階調画像を認識する。網点ドットパターンにより、デジタル画像のビット深度を削減しながらも観察者に階調画像を認識させることができるが、量子化画像の場合、その特性は連続階調画像または階調画像とは大きく異なっている。

網点画像がスキャンその他の方法でデジタル画像に変換された場合、画像処理による画像特性の強化や、保存用あるいは送信用に画像圧縮による画像ファイルのサイズの削減が有効であることが多い。しかし、フィルタリング、間引き、シャープニングなどの画像処理は、網点画像ではうまく効果が得られない。網点画像における高周波数のドットの分布が、階調画像ではうまく行える多くの画像処理の網点画像への適用を妨げている。

網点ドット変調は、スキャンされた画像を圧縮、処理、再印刷する際に、悪影響をもたらしてしまう。階調画像処理アルゴリズムや圧縮方法の多くが網点画像に対してはうまく使えないため、網点画像を階調画像に変換する必要がある。この処理を、逆網点化あるいは網点除去という。

既存の網点除去方法の中には、低域通過フィルタリングを利用するものがある。しかし、網点画像における高周波数パターンを十分にスムージングし得るような低域通過フィルタリングだと、文字や線画のエッジなど画像の詳細部分が再現されない。画像構成における重要部分のエッジを再現できることが望まれるが、この画像構成の再現という目標はシンプルなスムージング技術の採用とは両立しがたい。

さらに、低域通過フィルタリングにより、画像の粒子が目立ったり、画像がぼやけたりすることが多い。

他の既存の方法では、網点から階調への変換にニューラル・ネットワークを使用するものがある。この方法の場合、ニューラル・ネットワークのトレーニングが必要であり、また網点技術の多くに対して最適とはいえない。該方法は、既に知られているようなアプリオリな制限や網点マスクの性質を通常考慮していない。

既存の網点除去方法のなかには、各ウェーブレット帯から有用な情報を選択することを可能にするウェーブレット表示を利用するものがある。この場合、非直交で過剰完全なウェーブレット変換を網点画像に対して行うことによってウェーブレット表示がなされる。高域通過ウェーブレット画像は網点青色ノイズで覆われており、その出力は周波数とともに上昇する。続いて適応フィルタリングを実行して画像の詳細部分を網点変調から分離する必要がある。このようなフィルタは、空間と周波数帯との両方に適用可能である。

また、特許文献１には、エッジ部分はそのままを保持するように２値化処理し、エッジ部分以外にはローパスフィルタによるディスクリーニングを行い、イメージデータを変換する方法が記載されている。
特開２００５−２６８９１６号公報（２００５年９月２９日公開）

上記の既存の方法それぞれがパフォーマンスあるいは複雑さの点で問題を抱えている。そのため、ニューラル・ネットワークやウェーブレット法のような複雑さを持たない、よりシンプルなフィルタリング方法によって高いパフォーマンスを実現することを可能にする、網点除去方法が望まれる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、網点除去を簡易に行うことができる画像変換方法、および画像補正装置を実現することにある。

本発明に係る画像変換方法は、画像を変換する画像変換方法において、
（ａ）上記入力画像の第一方向での勾配強度である第一画像勾配強度を決定するステップと、
（ｂ）上記入力画像の第二方向での勾配強度である第二画像勾配強度を決定するステップと、
（ｃ）上記第一方向での上記画像の二次微分値を決定するステップと、
（ｄ）上記第二方向での上記画像の二次微分値を決定するステップと、
（ｅ）第一乗算倍率と第一加算係数とにより上記第一画像勾配強度を調整して、第一調整勾配係数を生成するステップと、
（ｆ）第二乗算倍率と第二加算係数とにより上記第二画像勾配強度を調整して、第二調整勾配係数を生成するステップと、
（ｇ）上記第一調整勾配係数で第一方向での上記二次微分値を割り、第一補正値を生成するステップと、
（ｈ）上記第二調整勾配係数で第二方向での上記二次微分値を割り、第二補正値を生成するステップと、
（ｉ）上記入力画像を上記第一補正値と第二補正値とを用いて変換することにより、変換された画像を生成するステップと、を含むことを特徴としている。

上記方法によると、入力画像に対して、第一方向および第二方向の勾配強度を求め、それぞれ乗算倍率および加算係数を用いて、第一方向および第二方向の勾配強度の調整値を求める。また、入力画像に対して、第一方向および第二方向の二次微分値を求める。そして、第一方向の二次微分値を第一方向の勾配強度の調整値で割った第一補正値と、第二方向の二次微分値を第二方向の勾配強度の調整値で割った第二補正値とを用いて、入力画像を補正するとして補正する。これにより、簡易に、網点除去を行え、網点画像を階調画像に変換することができる。

本発明に係る画像変換方法では、上記方法に加え、画素ごとに上記（ａ）から（ｉ）までのステップが遂行されてもよい。このようであると、注目画素ごとに変換することができる。

ここで、上記第一方向は入力画像の水平方向であり、第二方向は入力画像の垂直方向であってもよい。このようになっていると、容易に方向を決定することができる。もちろん、第一方向が垂直方向で、第二方向が水平方向であってもかまわない。

また、本発明に係る画像変換方法では、上記第一乗算倍率および上記第二乗算倍率は、同じ値であってもよい。同じ値であると勾配強度の調整のための算出を容易に行うことができる。ここで、水平・垂直方向の画像解像度が同一の場合、同じ係数を用いることが一般的である。同じ係数を用いると、水平方向の解像度に最適化した係数が、垂直方向にもそのまま適用できるため、調整の算出が１度で済む。

また、本発明に係る画像変換方法では、上記第一加算係数および上記第二加算係数は、同じ値であってもよい。同じ値であると勾配強度の調整のための算出を容易に行うことができる。つまり、上記と同様、調整の算出が１度で済む。

また、本発明に係る画像変換方法では、上記方法に加え、上記二次微分値は二次微分の近似値であり、当該近似は、上記二次微分の方向に合わせて、上記画像の画素を中心に置いたカーネルを伴う畳み込み演算により構成されていてもよい。

上記構成によると、画素値を基にして、その周辺の画素値を表す２次曲面を算出して二次微分計算を行うよりも、その近似計算として前出の方向性を考慮したカーネルを用いた畳み込み演算を用いる。よって、計算量が少なくて済む。そのため、計算機の回路規模が少なくて済む。また、高速に処理が可能である。ここで、上記カーネルは、［−１ ２ １］を含んでいてもよい。

また、本発明に係る画像変換方法では、上記方法に加え、上記画像勾配は勾配（gradient）を示す関数の近似であり、当該近似は、上記画像の画素を中心に置いたカーネルを伴う畳み込み演算により構成されてもよい。この構成により、計算量が少なくて済む。そのため、計算機の回路規模が少なくて済む。また、高速に処理が可能である。ここで、上記カーネルは、［−１ −６ −１４ −１４ ０ １４ １４ ６ １］を含んでいてもよい。

また、本発明に係る画像変換方法は、外形画像特性を保持する間に、変換した画像を生成する変換画像生成方法であって、注目画像について、複数のステップが反復して行われ、上記複数のステップは、
（ａ）上記注目画像の第一方向での第一画像勾配強度を決定するステップと、
（ｂ）上記注目画像の第二方向での第二画像勾配強度を決定するステップと、
（ｃ）上記第一方向での上記注目画像の二次微分値を決定するステップと、
（ｄ）上記第二方向での上記注目画像の二次微分値を決定するステップと、
（ｅ）第一乗算倍率と第一加算係数とにより上記第一画像勾配強度を調整して、第一調整勾配係数を生成するステップと、
（ｆ）第二乗算倍率と第二加算係数とにより上記第二画像勾配強度を調整して、第二調整勾配係数を生成するステップと、
（ｇ）上記第一調整勾配係数で第一方向での上記二次微分値を割り、第一補正値を生成するステップと、
（ｈ）上記第二調整勾配係数で第二方向での上記二次微分値を割り、第二補正値を生成するステップと、
（ｉ）上記注目画像を上記第一補正値と第二補正値とを用いて変換することにより、変換された次の画像を生成するステップと、を含むことを特徴としている。

上記方法によると、注目画像に対して、第一方向および第二方向の勾配強度を求め、それぞれ乗算倍率および加算係数を用いて、第一方向および第二方向の勾配強度の調整値を求める。また、注目画像に対して、第一方向および第二方向の二次微分値を求める。そして、第一方向の二次微分値を第一方向の勾配強度の調整値で割った第一補正値と、第二方向の二次微分値を第二方向の勾配強度の調整値で割った第二補正値とを用いて、入力画像を補正するとして補正する。これらが繰り返される。これにより、簡易に、網点除去を行え、網点画像を階調画像に変換することができる。

本発明に係る画像変換方法では、上記方法に加え、画素ごとに上記（ａ）から（ｉ）までのステップが遂行されてもよい。このようになっていると、注目画素ごとに変換することができる。

本発明に係る画像変換方法では、上記方法に加え、上記複数のステップの反復は、所定の回数行われてもよい。このようになっていると、必要な回数、上記ステップの反復を行うことができる。ここで、上記所定の回数は、１であってもよい。

本発明に係る画像変換方法では、上記方法に加え、上記次の画像が画質閾値を超えると、上記反復が終了してもよい。また、上記次の画像が、上記注目画像を参照した差の閾値より小さくなっている場合、上記反復が終了してもよい。これらのようになっていると、適切な回数で反復を終了くさせることができる。

上記第一乗算倍率および上記第二乗算倍率は、上記複数のステップの反復である反復処理ごとに変更されてもよい。

ここで、上記第一方向は画像の水平方向であり、第二方向は画像の垂直方向であってもよい。このようになっていると、容易に方向を決定することができる。もちろん、第一方向が垂直方向で、第二方向が水平方向であってもかまわない。

本発明に係る画像補正装置は、上記課題を解決するために、画像勾配計算手段、二次微分値計算手段、および画像勾配強度調整手段を含み、補正信号を生成する補正計算手段と、上記補正信号に基づき、画像を補正する補正手段と、を備えることを特徴としている。

上記構成によると、画像勾配計算手段が、入力画像に対して、第一方向および第二方向の勾配強度を求め、画像勾配強度調整手段が、それぞれ乗算倍率および加算係数を用いて、第一方向および第二方向の勾配強度の調整値を求める。また、二次微分値計算手段が、入力画像に対して、第一方向および第二方向の二次微分値を求める。そして、第一方向の二次微分値を第一方向の勾配強度の調整値で割った第一補正値と、第二方向の二次微分値を第二方向の勾配強度の調整値で割った第二補正値とを用いて、入力画像を補正するとして補正する。これにより、簡易に、網点除去を行え、網点画像を階調画像に変換することができる。

なお、本発明は、デジタル画像の網点除去方法およびシステムを含む。さらに、スキャン等によるデジタル網点画像データの網点ドット変調を除去するあるいは減少させる方法およびシステムを含む。

本発明の上記および他の目的、特長、および利点は、以下の発明の詳細な説明を添付の図面から直ちに理解することができるであろう。

本発明に係る画像変換方法は、以上のように、
（ａ）上記画像の第一方向での第一画像勾配強度を決定するステップと、
（ｂ）上記画像の第二方向での第二画像勾配強度を決定するステップと、
（ｃ）上記第一方向での上記画像の二次微分値を決定するステップと、
（ｄ）上記第二方向での上記画像の二次微分値を決定するステップと、
（ｅ）第一調整勾配係数を生成するために、第一乗算倍率と第一加算係数とにより上記第一画像勾配強度を調整するステップと、
（ｆ）第二調整勾配係数を生成するために、第二乗算倍率と第二加算係数とにより上記第二画像勾配強度を調整するステップと、
（ｇ）第一補正値を生成するために、上記第一調整勾配係数により第一方向での上記二次微分値を分割するステップと、
（ｈ）第二補正値を生成するために、上記第二調整勾配係数により第二方向での上記二次微分値を分割するステップと、
（ｉ）上記画像を上記第一補正値と第二補正値とを用いて上記画像を変換することにより、変換された画像を生成するステップと、
を含む。

上記方法によると、簡易に、網点除去を行え、網点画像を階調画像に変換することができる。

本発明の実施形態について図１〜図７に基づいて説明すると以下の通りである。

本発明の実施形態は図面を参照することで最もよく理解できる。各図面において同じ部材には同じ番号が一貫して付されている。図面は以下の詳細な説明に明示的に組み込まれている。

図面で説明、図解されていることから、本発明の各構成要素が様々な形態をとりうることは直ちに理解できるであろう。このことから、以下に示す方法およびシステムの詳細な説明は、本発明の範囲を限定するものではなく、現下好ましい発明の一実施形態を示すものに過ぎない。

本発明の実施形態における各要素は、ハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアとして具体化することができる。実施形態の各例ではこのうちの一つのみが記述されていることもあるが、本発明の範囲内で、各要素をどの形態でも具現化することが可能であることは、当業者にとって自明である。

本発明のいくつかの実施形態を、図１を参照しながら説明する。これらの実施形態では、補正画像１２を生成する補正計算部１６を含んでいる。入力画像（元画像）１０の補正後画像１４は、補正画像１２を入力画像１０と組み合わせることによって生成される。図１は、補正画像１２と入力画像１０とを加算して組み合わせる処理を示している。加算の結果として補正後画像１４が生成される。他の実施形態は、補正画像１２と入力画像１０とを加算せず組み合わせる処理を行う。本発明の実施形態には、入力画像１０が網点画像であり、補正後画像１４が入力画像１０に網点除去を施したものも含む。

実施形態の一例において、スムージングされた補正後画像１４は、入力画像１０から補正画像１２を除算することで生成される。実施形態によっては入力画像１０が輝度画像であることもある。輝度画像は、輝度とクロミナンスチャネルデータとを含む完成画像からなる輝度チャネルデータを含んでもよい。他の実施形態では、入力画像１０はクロミナンスチャネルデータまたは他の画像チャネルからのデータを含んでもよい。

実施形態によっては、補正画像１２が、入力画像１０の特性に応じて補正計算部１６によって算出されることもある。実施形態によっては、入力画像の勾配（gradient）と二次微分値とを入力画像１０の特性として、補正計算部１６が補正画像１２を算出してもよい。他の実施形態では、補正画像１２の算出に入力画像の上記以外の特性を用いてもよい。

実施形態によっては、補正画像１２が画素ごとに設定・適用される。他の実施形態では、補正計算部１６は、画素ごとの計算なしで補正画像１２を生成するための、アレイ・プロセッサまたは他の処理手段を含む。

本発明の実施形態を、図２を参照して説明する。この実施形態では、スムージングされた画像画素２４の値は、入力画像１０内の対応する画素２０（例えば同じ空間的位置の画素）と、画素補正計算部２６によって該画素２０のために算出された画素補正項２２との差によって決められる。他の実施形態では、上記以外の方法によって画素補正項２２が画素２０と組み合わされる。

本発明の実施形態を、図３を参照して説明する。この実施形態において、画素補正項２２を生成するために、画素補正計算部２６は、入力画像１０での画素２０の画素値と、周囲のいくつかの画素３１−４８の値とを利用する。他の実施形態では、画素補正の計算に、他の画素および／または他の画像特性を利用する。

実施形態によっては、画素２０、３１、３５の画像値（それぞれν２０、ν３１、ν３５とする）が、垂直方向（ｙ方向）における入力画像の画素２０での入力画像１０の二次微分値を概算するために使われる。また、画素２０、４１、４５の画像値（それぞれν２０、ν４１、ν４５とする）が、水平方向（ｘ方向）における入力画像の画素２０での入力画像１０の二次微分値を概算するために使われる。

実施形態によっては、ｘ方向における入力画像の画素２０での二次微分値の近似値が、−ν４５＋２ν２０−ν４１で導出され、Ｄ２ｘで示される。

実施形態によっては、ｙ方向における入力画像の画素２０での二次微分値の近似値が、−ν３１＋２ν２０−ν３５で導出され、Ｄ２ｙで示される。

他の実施形態では、不可分フィルタあるいはその他の方法を用いて二次微分値の近似値を算出してもよい。

実施形態によっては、画素３１−３８の画像値（それぞれν３１、ν３２、ν３３、ν３４、ν３５、ν３６、ν３７、ν３８とする）は、垂直方向（ｙ方向）における入力画像の画素２０での入力画像１０の勾配の近似値を算出するために用いられる。画素４１−４８の画像値（それぞれν４１、ν４２、ν４３、ν４４、ν４５、ν４６、ν４７、ν４８とする）は、水平方向（ｘ方向）における入力画像の画素２０での入力画像１０の勾配の近似値を算出するために用いられる。

ｘ方向における入力画像の画素２０での勾配の近似値は、１／６４（−ν４８−６ν４７−１４ν４６−１４ν４５＋１４ν４１＋１４ν４２＋６ν４３＋ν４４）で与えられ、Ｇｘで示される。

ｙ方向における入力画像の画素２０での勾配の近似値は、１／６４（−ν３８−６ν３７−１４ν３６−１４ν３５＋１４ν３１＋１４ν３２＋６ν３３＋ν３４）で与えられ、Ｇｙで示される。

他の実施形態では、不可分フィルタあるいはその他の方法を用いて二次微分値の近似値を算出してもよい。

実施形態によっては、入力画像の画素２０用の画素補正項２２は、以下の式（１）によって求められる。式（１）では、Ｓ（第一乗算倍率）＝１、ｋ（第一加算係数）＝５となっている。

なお、画素補正項２２を求める際には、第一乗算倍率（Ｓ）と第一加算係数（ｋ）とにより第一画像勾配強度（Ｇｘ）を調整して、第一調整勾配係数（Ｓ｜Ｇｘ｜＋ｋ）を生成し、第二乗算倍率（Ｓ）と第二加算係数（ｋ）とにより第二画像勾配強度（Ｇｙ）を調整して、第二調整勾配係数（Ｓ｜Ｇｙ｜＋ｋ）を生成し、第一調整勾配係数で第一方向での二次微分値（Ｄ２ｘ）を割り、第一補正値を生成し、第二調整勾配係数で第二方向での二次微分値（Ｄ２ｙ）を割り、第二補正値を生成している。

実施形態によっては、画素補正計算部２６は、図３に示すように、入力画像１０内の画素２０の画素値と、いくつかの隣接する画素の値とを利用する。実施形態によっては、隣接する画素が画像領域外にある場合、画像領域内にある最も近い画素の値を、領域外の隣接する画素の値に代わって画素補正計算部２６による計算に用いる。また、実施形態によっては、画素補正計算部２６が必要とする隣接画素が全て領域内に入っている画素のみが補正される場合もある。

本発明の実施形態は反復処理を含み、該反復処理では、反復を行うたびに、反復画像または入力画像が、この反復画像または入力画像の特性に基づいて補正される。この実施形態を、図４を参照して説明する。この実施形態では、反復（反復処理）をいつ終了するかを決定する反復ターミネータ６０をさらに含んでいる。該実施形態は、さらに、反復された反復画像５４を記憶し、別の反復処理を実行すべく反復画像５４を補正計算部５６に供給する、画像バッファ６８をさらに含んでもよい。

図４に示すように、実施形態によっては、画像合成部５３が、補正画像５２と、入力画像５０または反復画像５１とを加算して組み合わせる。他の実施形態では、補正画像５２と、入力画像５０または反復画像５１とが、非加算で組み合わされる。実施形態によっては、入力画像５０は一回目では網点画像であり、更新された変換画像（反復画像）５４は、入力画像５０に対して網点除去したものあるいは部分的に網点除去したものである。

実施形態の一例では、変換画像（反復画像）５４は、各反復処理において、一回目は補正画像５２を入力画像５０から減算し、以降の反復処理では補正画像５２を反復した変換画像５４から減算することによって、生成される。変換画像５４が生成された後、反復ターミネータ６０により反復（反復処理）終了状態がチェックされる。反復終了状態が満たされていない場合（６２）、変換画像５４は、次の反復の入力である反復画像５１となる。反復終了状態が満たされると（６４）、反復（反復処理）を終了する（６６）。

補正画像５２は、入力画像５０または反復画像５１の特性に応じて、補正計算部５６によって算出される。実施形態によっては、図５に示すように、補正画像５２は、画素補正計算部７６を使って画素ごとに決定される。他の実施形態では、画素補正計算部７６は、画素単位の計算を要せずに補正画像５２を生成するための、アレイ・プロセッサやその他の手段を有する。

図５に示す実施形態では、変換画像画素７４の値は、入力画像５０または処理後の反復画像５４内の対応する画素を補正することによって得られる。実施形態によっては、この補正は、入力画像５０または反復画像５４内の対応する画素７０（つまり、同じ空間位置の画素）と、該画素について算出した画素補正項７２との差をとることによってなされる。

実施形態によっては、画素補正計算部７６は、入力画像５０または反復画像５４内の画素７０の画素値と、一つ以上の隣接する画素の値とを利用する。実施形態によっては、図６に示すように、隣接画素８１−８８と隣接画素９１−９８は、処理される画素７０の直接上、下、右、左の画素である。他の実施形態では、画素補正の計算用に上記以外の画素も用いることがある。

実施形態によっては、画素７０、８１、８５の画像値（それぞれν７０、ν８１、ν８５とする）は、垂直方向（ｙ方向）における反復入力画像画素７０での反復入力画像５０の二次微分値の近似値を算出するために使われる。画素７０、９１、９５の画像値（それぞれν７０、ν９１、ν９５とする）は、水平方向（ｘ方向）における反復入力画像画素７０での反復入力画像５０の二次微分値の近似値を算出するために使われる。

実施形態によっては、ｘ方向における反復入力画像画素７０での二次微分値の近似値は、−ν９５＋２ν７０−ν９１で与えられ、ｄ２ｘで示される。

実施形態によっては、ｙ方向における反復入力画像画素７０での二次微分値の近似値は、−ν８１＋２ν７０−ν８５で与えられ、ｄ２ｙで示される。

他の実施形態では、不可分フィルタを用いて二次微分値の近似値が算出される。

実施形態によっては、画素８１−８８の画像値（それぞれν８１、ν８２、ν８３、ν８４、ν８５、ν８６、ν８７、ν８８とする）は、垂直方向（ｙ方向）における反復入力画像画素７０での反復入力画像５０の勾配の近似値を算出するのに使われる。画素９１−９８の画像値（それぞれν９１、ν９２、ν９３、ν９４、ν９５、ν９６、ν９７、ν９８とする）は、水平方向（ｘ方向）における反復入力画像画素７０での反復入力画像５０の勾配の近似値を算出するのに使われる。

実施形態によっては、ｘ方向における反復入力画像画素７０での勾配の近似値が、１／６４（−ν９８−６ν９７−１４ν９６−１４ν９５＋１４ν９１＋１４ν９２＋６ν９３＋ν９４）で求められ、ｇｘで示される。

実施形態によっては、ｙ方向における反復入力画像画素７０での勾配の近似値が、１／６４（−ν８８−６ν８７−１４ν８６−１４ν８７＋１４ν８１＋１４ν８２＋６ν８３＋ν８４）で求められ、ｇｙで示される。

他の実施形態では、不可分フィルタを用いて勾配が算出される。

実施形態によっては、反復入力画像画素７０用の画素補正項７２は以下の式（２）で表され、式（２）において、Ｓ＝１，ｋ＝５である。

なお、Ｓ，ｋ共に、反復処理のそれぞれにおいて同一の値であることが望ましいが、Ｓの値は、反復処理ごとに変化させてもよい。

ここで、画素補正項７２を求める際には、第一乗算倍率（Ｓ）と第一加算係数（ｋ）とにより第一画像勾配強度（ｇｘ）を調整して、第一調整勾配係数（Ｓ｜ｇｘ｜＋ｋ）を生成し、第二乗算倍率（Ｓ）と第二加算係数（ｋ）とにより第二画像勾配強度（ｇｙ）を調整して、第二調整勾配係数（Ｓ｜ｇｙ｜＋ｋ）を生成し、第一調整勾配係数で第一方向での二次微分値（ｄ２ｘ）を割り、第一補正値を生成し、第二調整勾配係数で第二方向での二次微分値（ｄ２ｙ）を割り、第二補正値を生成している。

実施形態の一例において、画素補正計算部７６は、入力画像５０または反復画像５４内の画素の画素値と、図６に示すような隣接する画素の値とを利用する。実施形態によっては、隣接する画素が画像領域外にある場合、画像領域内の最も近い画素の値を画素補正計算部７６が利用する。本発明の実施形態によっては、画素補正計算部７６が必要とする隣接画素全てが画像内に存在する画素に対してのみ、補正を行うものもある。

本発明の実施形態によっては、ハイストップフィルタを用いて網点領域を有するデジタル画像をスムージングする。実施形態によっては、ハイストップフィルタが反復して用いられ、一回目では元網点画像に、それ以降の反復（反復処理）では前回の反復（反復処理）の結果であるフィルタ処理後の画像にハイストップフィルタがそれぞれ用いられる。実施形態によっては、ハイストップフィルタのゲインが空間的に調整される。このゲインを増減してもよく、実施形態によっては局部的な勾配の概算値に反比例して増減される。効率を考慮して、実施形態によっては、可分フィルタによって、勾配と高周波数成分とが方向性をもって測定される。実施形態によっては、代数的単純化や単チャネル勾配概算によって、さらなる効率化が図られる。

本発明の実施形態によっては、入力画像は、輝度チャネルデータ、一つ以上のクロミナンスチャネルからのクロミナンスチャネルデータ、および他のデータを含んでいる。他の実施形態では、画像のチャネル全てのサブセットから得たデータが用いられる。実施形態によっては、入力画像は画像の輝度チャネルのデータを含んでいる。実施形態によっては、画像の明度チャネルを入力画像として用いる。本発明の実施形態のなかには、画像データの複数のチャネルに対して反復を行う反復処理を実行するものがある。

本発明の実施形態のなかには、入力画像中のデータを画像データの特性に応じて補正する処理を含むものがある。画像データの特性は、実施形態によっては、二次微分値と画像データの勾配とを含む。この処理を行う、本発明に係る画像補正装置の一例を、図７に示す。

図７に示される画像補正装置では、補正画像１１２は補正計算部（補正計算手段）１１５によって算出される。この例示の補正計算部１１５は、補正画像１１２を、入力画像１１０の二次微分値１１１と、修正後の画像勾配強度１１３とから算出する。補正後画像１１４は、補正画像１１２と入力画像１１０とから求められる。

上記実施形態において、補正計算部１１５は、画像勾配を算出する画像勾配計算部（画像勾配計算手段）１２０を有する。実施形態によっては、画像勾配計算部１２０は、複数の方向についての勾配を算出する。該実施形態はさらに画像勾配強度計算部１２２を含んでいてもよく、画像勾配強度計算部１２２は、実施形態によっては、複数の方向における画像勾配強度を計算する。該実施形態はさらに、画像勾配強度を調整する画像勾配強度調整部（画像勾配強度調整手段）１２４を含んでいてもよい。画像勾配強度調整部１２４は、実施形態によっては、倍率あるいはオフセットによって画像勾配強度を調整する。上記実施形態はさらに、一つ以上の方向での一つ以上の画素位置における画像の二次微分値を算出する、二次微分値計算部（二次微分値計算手段）１２６を含んでいてもよい。これらの計算部１２０、１２２、１２４、１２６は、補正値計算部１２８へ入力を行う。補正値計算部１２８は計算部１２０、１２２、１２４、１２６の出力を処理して画像の補正を行う補正信号を出力し、補正部（補正手段）１３０では、補正信号に基づいて補正画像１１２を算出する。補正画像１１２をさらに入力画像１１０と組み合わせることで、補正後画像１１４が生成されてもよい。

実施形態によっては、画像の変換が、複数方向における画像特性に基づいて行われる。実施形態によっては上記複数方向は２方向である。実施形態によっては、この２方向は画像の水平方向と垂直方向とである。

本発明の実施形態のなかには、反復画像または入力画像から、反復画像または入力画像の二次微分値に比例する補正信号を減算することで、画像の修正を行うものがある。実施形態によっては、補正信号は、反復画像または入力画像の勾配の概算値に反比例して、増減される。反復画像は、次の反復（反復処理）の際に入力画像または反復画像となり、これがさらに修正されて次の反復の入力となる。

実施形態によっては、反復（反復処理）は、一回で終了するか、あるいは所定の回数行われる。実施形態によっては、終了基準が満たされた後に反復処理を終了する。本発明の実施形態によっては、終了基準は反復画像から測定した画質計測の基準であってもよい。本発明の実施形態によっては、終了基準は、反復−入力画像と反復画像との間での変化から計測した基準であってもよい。

本発明の実施形態によっては、終了基準は画像データの複数チャネル間から測定した基準であってもよい。本発明の実施形態によっては、終了基準は、現在のチャネルデータと、多数のデータチャネルにおける次のチャネルデータとの間の変化から測定した基準であってもよい。

本発明の実施形態によっては、二次微分値の近似値が、補正信号を算出するのに用いられ、たとえば水平・垂直の各方向に対する畳み込みカーネル［−１ ２ −１］によって算出される。あるいは、他の例として二次微分値の近似値は、水平・垂直の各方向に分割されていないカーネル（２次元のカーネル）を用いて算出してもよい。

ここで、各方向（１次元）のフィルタ演算は、座標値P_x,yの結果V_x,yとして、水平方向に
ｘ方向：V_x,y = (-1) × P_x-1,y+ (2) × P_x,y + (-1) × P_x+1,y ・・・（３）
と表される。この結果を用いて垂直方向に結果F_x,yとすると、
ｙ方向：F_x,y = (-1) × V_x,y-1+ (2) × V_x,y + (-1) × V_x,y+1 ・・・（４）
となる。

１次元に分割しない場合は、２次元のカーネルを用いて、座標値Pから直接演算結果Fを求める。以下の〔数３〕に示すカーネルを該当する画素に対して行えば、上記式（３）、（４）による結果と一致する。

上記カーネルは着目画素(i,j)の濃度値をf(i,j)としたときの連続曲面のラプラシアン（２次の偏微分）を意味し、その近傍８画素からなる離散近似に相当する。ここで、近似を用いずに計算する場合の一例を挙げる。着目画素ごとに、その画素自身と周辺の８画素の値を用いて、曲面の方程式を求める。例えば、曲面が一般的によく用いられる以下の式（５）により表現されるとする。

ここで、着目画素および上下左右の５つの画素と、その他の中で着目画素に最も近い値の１画素の計６画素の値を以って、連立方程式を解き、a₀〜a₅の係数を求めることで、以下の式（６）に示すラプラシアンを計算することが可能である。

近似を用いた方が計算に要する処理の軽減あるいは、高速化が容易であることは明らかである。

本発明の実施形態によっては、畳み込みカーネル［−１ −６ −１４ −１４ ０ １４ １４ ６ １］を用いて、方向性をもって勾配の近似値が算出される。実施形態によっては、勾配の近似値は正規化のために増減される。本発明の実施形態によっては、勾配の近似値は水平・垂直の各方向に分割されていないカーネル（２次元のカーネル）を用いて算出される。

本明細書でここまで使われてきた用語や表現は、発明を記述するためのものであり、発明を限定するものではない。また、少なくとも部分的にでも説明、記述した特徴の均等物を排除する意図を持たず、本発明の範囲は以下の請求項によってのみ定義され限定されるものである。

つまり、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

最後に、補正計算部１６、画素補正計算部２６、補正計算部５６、補正計算部１１５の各ブロック、は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、補正計算部１６、画素補正計算部２６、補正計算部５６、補正計算部１１５は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである補正計算部１６、画素補正計算部２６、補正計算部５６、補正計算部１１５の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記補正計算部１６、画素補正計算部２６、補正計算部５６、補正計算部１１５に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、補正計算部１６、画素補正計算部２６、補正計算部５６、補正計算部１１５を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は、デジタル画像の網点除去を行うための方法、装置、システムに適用することができる。

補正計算部を含む本発明の実施形態の一例を示す図である。 画素補正計算部を含む本発明の実施形態の他の一例を示すものである。 本発明の実施形態の一例に係る、画素の補正値を計算するための画像画素を示す図である。 反復処理を含む本発明の実施形態の一例を示すものである。 画素補正計算器を含む本発明の実施形態の他の一例を示すものである。 本発明の実施形態の一例に係る、反復用画素の補正値を計算するための画像画素を示すものである。 補正計算器と画像補正器とを含む本発明の実施形態の一例を示すものである。

符号の説明

１６ 補正計算部
２６ 画素補正計算部
５３ 画像合成部
５６ 補正計算部
７６ 画素補正計算部
１１０ 入力画像
１１１ 二次微分値
１１２ 補正画像
１１３ 画像勾配強度
１１４ 補正後画像
１１５ 補正計算部（補正計算手段）
１２０ 画像勾配計算部（画像勾配計算手段）
１２２ 画像勾配強度計算部
１２４ 画像勾配強度調整部（画像勾配強度調整手段）
１２６ 二次微分値計算部（二次微分値計算手段）
１２８ 補正値計算部
１３０ 補正部（補正手段）

Claims (19)

1. デジタル網点画像を含む入力画像を変換する画像変換方法において、
   （ａ）上記入力画像の第一方向での勾配強度である第一画像勾配強度Ｇｘを決定するステップと、
   （ｂ）上記入力画像の第二方向での勾配強度である第二画像勾配強度Ｇｙを決定するステップと、
   （ｃ）上記第一方向での上記画像の二次微分値Ｄ２ｘを決定するステップと、
   （ｄ）上記第二方向での上記画像の二次微分値Ｄ２ｙを決定するステップと、
   （ｅ）第一乗算倍率Ｓ _１ と第一加算係数ｋ _１ とにより上記第一画像勾配強度Ｇｘを調整して、第一調整勾配係数Ｓ _１ ｜Ｇｘ｜＋ｋ _１ を生成するステップと、
   （ｆ）第二乗算倍率Ｓ _２ と第二加算係数ｋ _２ とにより上記第二画像勾配強度Ｇｙを調整して、第二調整勾配係数Ｓ _２ ｜Ｇｙ｜＋ｋ _２ を生成するステップと、
   （ｇ）上記第一調整勾配係数Ｓ _１ ｜Ｇｘ｜＋ｋ _１ で第一方向での上記二次微分値Ｄ２ｘを割り、第一補正値を生成するステップと、
   （ｈ）上記第二調整勾配係数Ｓ _２ ｜Ｇｙ｜＋ｋ _２ で第二方向での上記二次微分値Ｄ２ｙを割り、第二補正値を生成するステップと、
   （ｉ）上記第一補正値と第二補正値とを加算した値を補正項とし、上記入力画像から減算することにより、変換された次の入力画像を生成するステップと、
   を含み、
   上記（ａ）〜（ｉ）のステップを所定回数反復することを特徴とする画像変換方法。
2. 画素ごとに上記（ａ）から（ｉ）までのステップが遂行されることを特徴とする請求項１に記載の画像変換方法。
3. 上記第一方向は入力画像の水平方向であることを特徴とする請求項１に記載の画像変換方法。
4. 上記第二方向は入力画像の垂直方向であることを特徴とする請求項１に記載の画像変換方法。
5. 上記第一乗算倍率および上記第二乗算倍率は、同じ値であることを特徴とする請求項１に記載の画像変換方法。
6. 上記第一加算係数および上記第二加算係数は、同じ値であることを特徴とする請求項１に記載の画像変換方法。
7. 上記二次微分値は二次微分の近似値であり、当該近似は、上記二次微分の方向に合わせて、上記画像の画素を中心に置いたカーネルを伴う畳み込み演算により構成されることを特徴とする請求項１に記載の画像変換方法。
8. 上記カーネルは、［−１ ２ １］を含むことを特徴とする請求項７に記載の画像変換方法。
9. 上記画像勾配は勾配（gradient）を示す関数の近似であり、当該近似は、上記画像の画素を中心に置いたカーネルを伴う畳み込み演算により構成されることを特徴とする請求項１に記載の画像変換方法。
10. 上記カーネルは、［−１ −６ −１４ −１４ ０ １４ １４ ６ １］を含むことを特徴とする請求項９に記載の画像変換方法。
11. 外形画像特性を保持する間に、デジタル網点画像を含む注目画像を変換した画像を生成する変換画像生成方法であって、
    注目画像について、
    （ａ）上記注目画像の第一方向での第一画像勾配強度Ｇｘを決定するステップと、
    （ｂ）上記注目画像の第二方向での第二画像勾配強度Ｇｙを決定するステップと、
    （ｃ）上記第一方向での上記注目画像の二次微分値Ｄ２ｘを決定するステップと、
    （ｄ）上記第二方向での上記注目画像の二次微分値Ｄ２ｙを決定するステップと、
    （ｅ）第一乗算倍率Ｓ _１ と第一加算係数ｋ _１ とにより上記第一画像勾配強度Ｇｘを調整して、第一調整勾配係数Ｓ _１ ｜Ｇｘ｜＋ｋ _１ を生成するステップと、
    （ｆ）第二乗算倍率Ｓ _２ と第二加算係数ｋ _２ とにより上記第二画像勾配強度Ｇｙを調整して、第二調整勾配係数Ｓ _２ ｜Ｇｙ｜＋ｋ _２ を生成するステップと、
    （ｇ）上記第一調整勾配係数Ｓ _１ ｜Ｇｘ｜＋ｋ _１ で第一方向での上記二次微分値Ｄ２ｘを割り、第一補正値を生成するステップと、
    （ｈ）上記第二調整勾配係数Ｓ _２ ｜Ｇｙ｜＋ｋ _２ で第二方向での上記二次微分値Ｄ２ｙを割り、第二補正値を生成するステップと、
    （ｉ）上記第一補正値と第二補正値とを加算した値を補正項とし、上記注目画像から減算することにより、変換された次の注目画像を生成するステップと、
    を含み、
    上記（ａ）〜（ｉ）のステップを所定回数反復することを特徴とする変換画像生成方法。
12. 画素ごとに上記（ａ）から（ｉ）までのステップが遂行されることを特徴とする請求項１１に記載の変換画像生成方法。
13. 上記所定の回数は、１であることを特徴とする請求項１１に記載の変換画像生成方法。
14. 上記次の注目画像が画質閾値を超えると、上記複数のステップの反復が終了することを特徴とする請求項１１に記載の変換画像生成方法。
15. 上記次の注目画像が、上記注目画像を参照した差の閾値より小さくなっている場合、上記反復が終了することを特徴とする請求項１１に記載の変換画像生成方法。
16. 上記第一乗算倍率および上記第二乗算倍率は、上記複数のステップの反復である反復処理ごとに変更されることを特徴とする請求項１１に記載の変換画像生成方法。
17. 上記第一方向は画像の水平方向であることを特徴とする請求項１１に記載の変換画像生成方法。
18. 上記第二方向は画像の垂直方向であることを特徴とする請求項１１に記載の変換画像生成方法。
19. デジタル網点画像を含む入力画像を補正する画像補正装置において、
    上記入力画像の第一方向での勾配強度である第一画像勾配強度Ｇｘおよび上記入力画像の第二方向での勾配強度である第二画像勾配強度Ｇｙを決定する画像勾配計算手段、
    上記第一方向での上記画像の二次微分値Ｄ２ｘおよび上記第二方向での上記画像の二次微分値Ｄ２ｙを決定する二次微分値計算手段、および、
    第一乗算倍率Ｓ _１ と第一加算係数ｋ _１ とにより上記第一画像勾配強度Ｇｘを調整して、第一調整勾配係数Ｓ _１ ｜Ｇｘ｜＋ｋ _１ を生成し、かつ、第二乗算倍率Ｓ _２ と第二加算係数ｋ _２ とにより上記第二画像勾配強度Ｇｙを調整して、第二調整勾配係数Ｓ _１ ｜Ｇｙ｜＋ｋ _１ を生成する画像勾配強度調整手段を含み、
    上記第一調整勾配係数Ｓ _１ ｜Ｇｘ｜＋ｋ _１ で第一方向での上記二次微分値Ｄ２ｘを割り、第一補正値を生成し、上記第二調整勾配係数Ｓ _１ ｜Ｇｙ｜＋ｋ _１ で第二方向での上記二次微分値Ｄ２ｙを割り、第二補正値を生成し、上記第一補正値と第二補正値とを加算した値を算出する補正計算手段と、
    上記第一補正値と第二補正値とを加算した値を補正項とし、上記入力画像から減算して上記入力画像を補正する補正手段と、
    を備え、
    上記補正手段にて補正された補正画像を上記入力画像として、上記補正計算手段および上記補正手段での処理を所定回数反復することを特徴とする画像補正装置。

Images