JP4539979B2

JP4539979B2 - 画像処理装置および画像処理方法

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Publication number: JP4539979B2
Application number: JP2005053498A
Authority: JP
Inventors: 一成戸波; 弘幸芝木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2025-02-28
Also published as: JP2006231867A

Description

本発明は、デジタルカラー複写機、カラーレーザープリンタ、インクジェットプリンタなど、トナーまたはインク等の色材を用いて画像形成を行う画像処理装置および画像処理方法に関する。

電子写真方式やインクジェット方式のプリンタにおいて、１色について濃淡２種類以上のトナーあるいはインクを用いて画像を形成する画像形成装置が考案されている。例えば、特許文献１には、電子写真方式で低濃度部の粒状性を向上させるために、濃淡トナーを用いて画像を形成する画像形成装置が記載されている。

また、特許文献２には、ＣＭＹＫインクと濃度の薄いＣＭＫインク（Ｌｃ，Ｌｍ，Ｌｋ）の７色インクを用いたプリンタにおいて、Ｌｃ，Ｌｍ，ＬｋについてはＦＭスクリーン（ドットの粗密で階調を表現する方式）で処理を行い、ＣＭＹＫについてはＡＭスクリーン（網点の大きさで階調を表現する方式）で処理を行う方法が記載されている。

図１６は、ブラックについて濃淡２種類の色材（Ｋ，Ｌｋ）を用いて、ＣＭＹＫＬｋの５色で画像を形成する場合の処理ブロックの一例を示す。まず、ＲＧＢ各８ｂｉｔの入力画像データが色変換部でＣＭＹＫＬｋ各８ｂｉｔのデータに変換される。そして、階調処理部では、ＣＭＹＫＬｋ各８ｂｉｔのデータをＣＭＹＫＬｋ各１ｂｉｔのデータに変換するために、例えばディザ処理のような階調処理が行われる。

ここで、一般的に入力画像データには文字・線画領域と絵柄領域が混在しており、画像領域毎に最適な画像処理を行うことが望まれる。例えば、文字・線画領域に対しては鮮鋭性を重視した階調処理、絵柄領域に対しては粒状性や階調性を重視した階調処理が望まれる。そこで、入力画像からエッジ量や文字領域などの画像特徴を抽出し、その画像特徴によって階調処理などの画像処理を切り替えることが必要になる。

画像特徴を抽出して画像処理を制御するものとして、例えば、特許文献３には、画像のエッジ量に基づいて誤差拡散処理の閾値を変更する画像処理装置が記載されている。また、特許文献４には、各色毎に画像のエッジ部を検出し、エッジ部付近の画素では発光素子を微小発光させるように制御する画像処理装置が記載されている。

特開平８−１７１２５２号公報特開２００４−５８３９０号公報特開２００１−１２８００４号公報特開平９−１５４０２０号公報

しかし、ブラックについて濃淡２種類の色材を用いる場合、ＫとＬｋの各データから画像特徴を抽出しようとしても、入力画像の画像特徴が抽出できない場合がある。例えば、図５（ａ）に示したような低濃度の背景（丸付き数字１）上に中濃度の線画（丸付き数字２）がある画像データが入力された場合を考える（簡単のため、ブラックのみで画像形成するものとして、１次元の画像で説明する）。色変換によって、この入力画像データからＫとＬｋのデータが生成されるが、例えば、画像の低濃度部ではＬｋのみを使用し、画像濃度が高くなるほど、Ｌｋを減らしてＫを増やすような色変換を行った場合には、Ｌｋのデータは図５（ｂ）、Ｋのデータは図５（ｃ）のようになる。つまり、低濃度の背景（丸付き数字１）では、Ｌｋのみが生成され、Ｋは生成されない。また、中濃度の線画（丸付き数字２）では、濃度が高くＬｋの生成割合が減るために、ＬｋとＫの両方が生成される。

ここで、Ｋのデータの形状（凹凸）は、元の入力画像データの形状と似たような形状となるが、Ｌｋのデータの形状は、入力画像データの形状とは全く異なる形状となる。よって、このＬｋ信号からエッジ量や文字領域などの画像特徴を抽出しようとしても、本来の入力画像の画像特徴とは異なるものとなってしまい、そのような画像特徴によって階調処理などの画像処理を切り替えると、画質劣化を引き起こす可能性がある。

本発明の目的は、濃度の異なる複数の色材で画像を形成する画像形成装置において、文字・線画と絵柄が混在した入力画像に対して最適な画像処理を行う画像処理装置および画像処理方法を提供することにある。

本発明は、少なくとも１色について濃度の異なる複数の色材で画像を記録するための画像データを生成する画像処理装置において、濃度の異なる複数の色材に関する濃淡画像データを生成する生成手段と、濃淡画像データから各々の画像特徴を抽出する画像特徴抽出手段と、各画像特徴を合成する合成手段とを有し、合成された画像特徴に基づいて濃淡画像データに画像処理を施すことを最も主要な特徴とする。

本発明は、濃淡画像データから各々抽出された画像特徴を合成して、合成された画像特徴に基づいて濃淡画像データの画像処理を制御することにより、濃淡画像データに対して入力画像の画像特徴に応じた適切な画像処理を行うことができる（請求項１〜４、１１）。

本発明は、濃淡画像データを合成した信号から画像特徴を抽出して、抽出された画像特徴に基づいて濃淡画像データの画像処理を制御することにより、濃淡画像データに対して入力画像の画像特徴に応じた適切な画像処理を行うことができる。さらに、画像特徴を抽出するための回路を減らせるので、回路規模を小さくすることができる（請求項５〜９、１２）。

本発明は、ドットの目立ちにくい淡画像データに対しては画像特徴によらない均一の画像処理を行うことにより、回路規模を小さくすることができる（請求項１０）。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。以下の実施例では、ブラックについて濃淡２種類の色材で画像形成する場合について説明するが、濃淡３種類以上の色材を用いる場合や、ブラック以外の色についても濃度の異なる複数の色材で画像形成する場合でも同様である。

実施例１：
図１は、本実施例の処理ブロック図を示す。まず、ＲＧＢ各８ｂｉｔの入力画像データが色変換部１０１でＣＭＹＫＬｋ各８ｂｉｔのデータに変換される。次に、各データ（ＣＭＹＫＬｋ）からエッジ量算出部１０２〜１０６はエッジ量を算出する。エッジ量の算出は図２に示すようなエッジ抽出フィルタを用いて行う。

ＫとＬｋのデータから算出されたエッジ量はエッジ量合成部１０７において合成される。このエッジ量合成部１０７については後述する。

階調処理部１０８〜１１２では、ＣＭＹＫＬｋ各８ｂｉｔのデータをＣＭＹＫＬｋ各１ｂｉｔ（プリンタの出力階調数）のデータに変換するために、算出されたエッジ量に基づいた階調処理が各色毎に行われる。なお、ＫとＬｋについては、エッジ量合成部１０７から出力される合成エッジ量に基づいた階調処理が行われる。

図３は、階調処理部の処理ブロック図を示す。第１階調処理部２０１は鮮鋭性を重視した階調処理を行うものであり、例えば、２００線以上の高線数のディザ処理や誤差拡散処理が行われる。一方、第２階調処理部２０２は粒状性や階調性を重視した階調処理を行うものであり、例えば、１５０線程度で階調数を十分に持っているディザ処理が行われる。そして、第１階調処理部２０１と第２階調処理部２０２からの出力がエッジ量の大小によってセレクタ２０３で選択される。エッジ量が所定閾値以上であれば第１階調処理部２０１の出力が選択され、エッジ量が所定閾値以下であれば第２階調処理部２０２の出力が選択される。これにより、画像のエッジ部では鮮鋭性を重視した階調処理が行われ、非エッジ部では粒状性や階調性を重視した階調処理が行われることになり、文字や絵柄が混在した入力画像に対して、鮮鋭性と粒状性、階調性が両立した画像を形成することが可能となる。

ここで、本実施例におけるエッジ量合成部１０７について説明する。エッジ量合成部１０７では、図４に示すように、Ｋのエッジ量とＬｋのエッジ量の内、最も大きい方（最大値）を選択して出力する。図５（ａ）のような入力画像の場合、入力画像に大きなエッジがあるにもかかわらず、Ｌｋのデータ（図５（ｂ））から算出されるエッジ量は小さくなる。よって、Ｌｋの階調処理部１１２をＬｋのエッジ量のみで制御すると、エッジ部において鮮鋭性を重視した処理が行われないことになる。一方、Ｋのデータ（図５（ｃ））から算出されるエッジ量は比較的大きな値となる。そこで、ＬｋとＫのエッジ量の最大値をとってエッジ量を合成し、その合成されたエッジ量でＬｋとＫの両方の階調処理部１１１、１１２を制御することにより、Ｌｋに対しても画像中のエッジ部に対しては鮮鋭性を重視した処理を行うことが可能となる。つまり、図３のように、合成されたエッジ量（２つのエッジ量のうちの大きい方のエッジ量）によって、第１階調処理（鮮鋭性を重視した階調処理）と第２階調処理（粒状性や階調性を重視した階調処理）を切り替える。エッジ量が大きい場合には第１階調処理２０１、エッジ量が小さい場合には第２階調処理２０２となるように制御する。

以上、説明したように、生成されたＬｋまたはＫのデータの形状が元の入力画像データの形状と異なっている場合でも、合成したエッジ量によって階調処理を制御することにより、入力画像の画像特徴に応じた適切な階調処理を行うことが可能となる。

実施例１の変形：
エッジ量合成部の別の構成例を図６に示す。Ｋのエッジ量とＬｋのエッジ量に対して、それぞれ定数α、βを乗算し、その乗算結果を加算することで合成エッジ量とする。

このようにＫのエッジ量とＬｋのエッジ量の重み付け加算を行うことにより、入力画像のエッジ部で、ＫとＬｋのどちらか一方のエッジ量しか大きな値にならない場合でも、合成エッジ量は大きな値として出力される。さらに、ＫとＬｋのどちらも小さいエッジ量しかとれない場合でも、その２つを加算することによって、合成エッジ量は比較的大きな値として出力されるので、画像中のエッジ部に対して鮮鋭性を重視した階調処理を行うことが可能となる。

実施例１では、合成エッジ量として２つのエッジ量の最大値を選択するようにしているが、この場合には、ＫとＬｋのエッジ量が両方ともそれほど大きな値でない場合には、合成エッジ量は（最大値をとるだけなので）それほど大きくない値のままになり、エッジと判定されない場合がある。

しかし、実施例１の変形例のように、ＫとＬｋのエッジ量の（重み付け）加算を行って合成エッジ量を算出することにより、そのような場合でも比較的大きな合成エッジ量を得ることができる。これが加算を行う理由である。

なお、定数α、βはＫのエッジ量とＬｋのエッジ量の重みであり、定数αと定数βの比率は任意に設定可能である。例えば、図５（ｂ）に示したように、Ｌｋのデータは低濃度で大きな値をとるので、低濃度部ではＬｋのエッジ量が大きくなる。よって、定数αと定数βをほぼ等しい値に設定しておけば、低濃度部で合成エッジ量を大きくすることができる。逆に、高濃度部で合成エッジ量を大きくしたい場合には定数αを定数βよりも大きく設定しておけば良い。低濃度部での合成エッジ量を大きくすることができるということは、例えば、画像中の低濃度文字において大きなエッジ量を得ることができる。それにより、低濃度文字の鮮鋭性を向上させることができる。

また、αとβを乗算する（重み付けをする）理由は、上記したように、低濃度部でのエッジ量を大きくとりたい、あるいは、高濃度部でのエッジ量を大きくとりたい、というような調整が可能であるからである。このような重み付けをせずに単純な加算にしてしまうと、そのような調整ができなくなる。

実施例１の変形：
図１では、合成エッジ量によりＫの階調処理とＬｋの階調処理の両方を制御している。しかし、Ｌｋの色材濃度が薄くドットが知覚され難い場合には、Ｌｋに関しては必ずしも画像特徴によって階調処理を制御する必要はない。

つまり、Ｌｋの色材濃度が薄くてドットが目立たなければ、鮮鋭性の良い・悪いも分からない（目立たない）ので、階調処理を切り替えずに、粒状性や階調性を重視した階調処理を全体に行っても構わない（悪さが目立たない）。

合成エッジ量でＫの階調処理を切り替える方法は、実施例１と同様である。エッジ量が大きい場合には第１階調処理（鮮鋭性を重視した階調処理）、エッジ量が小さい場合には第２階調処理（粒状性や階調性を重視した階調処理）となるように制御する。よって図７に示したように、合成エッジ量でＫの階調処理１１１のみを切り替える構成としても良い。

実施例２：
図８は、本実施例の処理ブロック図を示す。まず、ＲＧＢ各８ｂｉｔの入力画像データが色変換部１０１でＣＭＹＫＬｋ各８ｂｉｔのデータに変換される。ＣＭＹの各データからはエッジ量算出部１０２〜１０４によってエッジ量が算出され、算出されたエッジ量に基づいた階調処理が各色毎に階調処理部１０８〜１１０で行われる。一方、ＫとＬｋのデータに対しては、まず信号合成部１１３で合成信号を生成し、その合成信号からエッジ量算出部１１４によってエッジ量を算出する。そして、算出されたエッジ量に基づいてＫとＬｋの階調処理部１１１、１１２を制御する。

信号合成部１１３の処理ブロック図を図９に示す。Ｌｋのデータに定数εを乗算し、Ｋのデータと加算する。この定数εはＬｋの色材濃度とＫの色材濃度の比率で設定する。例えば、Ｌｋの色材濃度がＫの色材濃度の１／２であれば、定数ε＝１／２とする。なお、ＬｋとＫの色材濃度は、それぞれＬｋベタ画像とＫベタ画像の濃度を測定するなどして、あらかじめ設定しておく。

これにより、合成信号はブラック（ＬｋとＫの色材で表現される色）の階調を表現する信号となるので、入力画像データの形状と似たような形状の信号となる。図１０は図５（ｂ）と図５（ｃ）を合成したものであり、入力信号である図５（ａ）と似た形状となっていることが分かる。

よって、この合成信号からエッジ量を算出することで、入力画像の画像特徴を抽出することが可能となり、ＫとＬｋのデータに対しても入力画像の画像特徴に応じた適切な階調処理を行うことが可能となる。

なお、定数εは必ずしもＬｋの色材濃度とＫの色材濃度の比率に等しくする必要はないが、合成された信号がＬｋとＫの色材で表現される色の階調を表現する信号とすることが望ましい。

本実施例の特徴として、エッジ量算出部が４つで済むということが挙げられる。エッジ量算出は積和演算を多く含み、図２のような単一のエッジ量算出フィルタだけでなく、複数のエッジ量算出フィルタを用いる場合もある。よって、エッジ量算出部が４つで済むということは、回路規模の増大を防ぐという効果がある。特に、濃度の異なる色材を３種類以上に増やしたり、ブラック以外にシアンやマゼンタも濃度の異なる複数の色材を用いたりした場合でも、エッジ量算出部の数は４つのままであるため、その効果は非常に大きくなる。

実施例２の変形：
信号合成部の別の構成例を図１１に示す。図９の構成と異なるのは、Ｌｋのデータに定数εを乗算してＫのデータと加算した後に、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）によりその信号特性を変換することである。ＬＵＴは例えば、図１２に示したようなものであり、明度リニアあるいは濃度リニアな信号に変換する。これにより、合成信号の特性を入力画像の画像特徴量を抽出しやすい信号特性に変換することが可能となる。

このようにＬＵＴで変換するのは、「合成信号の特性を入力画像の画像特徴量を抽出しやすい信号特性に変換すること」が目的であるが、特にこのようにする必要はなく、例えば、低濃度文字のエッジ量を大きくとりたい場合や、逆に、低濃度文字のエッジ量はあまり取りたくないといったような狙いがある場合に、そのようなエッジ量がとりやすくなるように合成信号の信号特性を変えればよい。実施例２の場合には、合成信号はＬｋ及びＫの信号の線形加算なので、その特性は基本的にＬｋ及びＫの信号と同じになるので、ＬＵＴによる変換が必要になる。

実施例２の変形：
信号合成部の別の構成例を図１３に示す。ＬｋとＫのデータに対して、それぞれルックアップテーブル（ＬＵＴ）により信号特性を変換してから加算する。このような構成にすることにより、図１１ではＬｋのデータに対して定数倍の変換しか行えなかったものが、非線形の変換を行うことができる。さらに、Ｋのデータに対しても非線形の変換を行ってから、ＬｋとＫのデータを加算するので、合成信号の特性を入力画像の画像特徴量を抽出しやすい信号特性に変換することが可能となる。

実施例３：
図１４は、本実施例の処理ブロック図を示す。まず、ＲＧＢ各８ｂｉｔの入力画像データが色変換部１０１でＣＭＹＫＬｋ各８ｂｉｔのデータに変換される。次に、ＬｋとＫのデータの各々から文字領域を抽出する。

文字領域抽出部１１５、１１６は、例えば特許第２９６８２７７号公報に記載されているような方法により、画像の文字領域を抽出する。特許第２９６８２７７号公報では、信号を黒画素／白画素に二値化し、パターンマッチングにより黒画素および白画素の連結を検出する。そして、Ｍ×Ｍ画素領域内に連結した黒画素および白画素が共に一定数以上存在するとき、当該領域の中心画素（注目画素）を文字部境界の画素と判定し、Ｎ×Ｎ画素領域内（Ｎ＞Ｍ）に上記文字部境界の画素が一定数以上存在するとき、当該領域の中心画素（注目画素）を文字部画素と判定することにより、文字領域を抽出する。この方法以外にも公知の文字領域抽出方法を用いることが可能である。

ＬｋとＫのデータから抽出された文字領域結果は領域信号合成部１１７で合成される。領域信号合成部１１７では、ＬｋとＫの文字領域結果のうち、少なくとも一方が文字領域であれば、文字領域として出力する。つまり、文字領域結果を表す信号の論理和演算を行うということである。

そして、合成された文字領域結果によってＫとＬｋの階調処理を制御する。文字領域では鮮鋭性を重視した階調処理を行い、非文字領域では粒状性や階調性を重視した階調処理を行うことにより、文字や絵柄が混在した入力画像に対して、鮮鋭性と粒状性、階調性が両立した画像を形成することが可能となる。

実施例４：
図１５は、本実施例の処理ブロック図を示す。まず、ＲＧＢ各８ｂｉｔの入力画像データが色変換部１０１でＣＭＹＫＬｋ各８ｂｉｔのデータに変換される。次に、ＫとＬｋのデータを信号合成部１１８で合成し、その合成信号から文字領域抽出部１１９で文字領域を抽出する。文字領域の抽出方法は、実施例３と同様である。そして、文字領域抽出結果（文字領域であるか否か）によってＫとＬｋの階調処理を制御する。文字領域結果を用いた制御方法は、文字領域では第１階調処理（鮮鋭性を重視した階調処理）、非文字領域では第２階調処理（粒状性や階調性を重視した階調処理）となるように制御する。

本実施例の構成では、入力画像データの形状に似た合成信号から文字領域を抽出することにより、文字領域の抽出が容易となり、ＫとＬｋのデータに対して文字領域では鮮鋭性を重視した階調処理を行うことが可能となる。

また、本実施例の特徴として、文字領域抽出部１１９が１つで済むということが挙げられる。文字領域抽出部は複雑な処理を行うことが多く、例えば前掲した特許第２９６８２７７号公報ではパターンマッチングや計数処理が必要となる。よって、文字領域抽出部が１つで済むということは、回路規模の増大を防ぐという効果がある。

以上の実施例では、画像特徴によって階調処理を切り替える例を説明したが、画像特徴によって制御される対象は階調処理に限定されるものではなく、その他の処理を制御する場合にも本発明は有効である。

実施例１の処理ブロック図を示す。エッジ抽出フィルタを示す。階調処理部の処理ブロック図を示す。エッジ量合成部の処理ブロック図を示す。入力画像の例を示す。エッジ量合成部の別の構成例を示す。実施例１の変形例を示す。実施例２の処理ブロック図を示す。信号合成部の処理ブロック図を示す。実施例２による合成信号を示す。信号合成部の別の構成例を示す。ＬＵＴの信号特性を示す。信号合成部の別の構成例を示す。実施例３の処理ブロック図を示す。実施例４の処理ブロック図を示す。ＣＭＹＫＬｋの５色で画像を形成する従来の構成例を示す。

符号の説明

１０１色変換部
１０２〜１０６エッジ量算出部
１０７エッジ量合成部
１０８〜１１２階調処理部

Claims

少なくとも１色について濃度の異なる複数の色材で画像を記録するための画像データを生成する画像処理装置において、濃度の異なる複数の色材に関する濃淡画像データを生成する生成手段と、濃淡画像データから各々の画像特徴を抽出する画像特徴抽出手段と、各画像特徴を合成する合成手段とを有し、合成された画像特徴に基づいて前記濃淡画像データに画像処理を施すことを特徴とする画像処理装置。
請求項１記載の画像処理装置において、前記画像特徴はエッジ量であり、前記合成手段でエッジ量の最大値をとることを特徴とする画像処理装置。
請求項１記載の画像処理装置において、前記画像特徴はエッジ量であり、前記合成手段でエッジ量の加算、または重み付き加算を行うことを特徴とする画像処理装置。
請求項１記載の画像処理装置において、前記画像特徴は文字領域または文字・線画領域であるか否かであることを示す信号であり、前記合成手段で論理和をとることを特徴とする画像処理装置。
少なくとも１色について濃度の異なる複数の色材で画像を記録するための画像データを生成する画像処理装置において、濃度の異なる複数の色材に関する濃淡画像データを生成する生成手段と、濃淡画像データを合成して１つのデータを生成する合成手段と、合成されたデータから画像特徴を抽出する画像特徴抽出手段とを有し、画像特徴に基づいて前記濃淡画像データに画像処理を施すことを特徴とする画像処理装置。
請求項５記載の画像処理装置において、前記合成手段では、濃度の異なる複数の色材で記録される色の階調を表現するデータを生成することを特徴とする画像処理装置。
請求項６記載の画像処理装置において、前記合成手段では、濃淡画像データの重み付き加算を行うことを特徴とする画像処理装置。
請求項５記載画像処理装置において、前記画像特徴はエッジ量であることを特徴とする画像処理装置。
請求項５記載の画像処理装置において、前記画像特徴は文字領域または文字・線画領域であるか否かであることを特徴とする画像処理装置。
請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像処理装置において、淡画像データに対しては画像特徴によらない均一の画像処理を行うことを特徴とする画像処理装置。
少なくとも１色について濃度の異なる複数の色材で画像を記録するための画像データを生成する画像処理方法において、濃度の異なる複数の色材に関する濃淡画像データを生成し、濃淡画像データから各々の画像特徴を抽出し、該抽出された各画像特徴を合成し、該合成された画像特徴に基づいて前記濃淡画像データに画像処理を施すことを特徴とする画像処理方法。
少なくとも１色について濃度の異なる複数の色材で画像を記録するための画像データを生成する画像処理方法において、濃度の異なる複数の色材に関する濃淡画像データを生成し、濃淡画像データを合成して１つのデータを生成し、該合成されたデータから画像特徴を抽出し、該抽出された画像特徴に基づいて前記濃淡画像データに画像処理を施すことを特徴とする画像処理方法。