JP4890974B2 - 画像処理装置、及び画像処理方法 - Google Patents
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Description
処理対象画素を含む複数の画素に対応する画像領域を設定する設定手段と、
前記画像領域に含まれる画素毎に、前記複数色に対応した信号値から輝度値を生成する生成手段と、
前記画像領域に含まれる複数の画素間における、前記生成手段により生成された前記輝度値の相対的な大小関係に基づいて、前記処理対象画素の前記信号値と置換するための置換候補画素を、前記画像領域に含まれる複数の画素の中から決定する決定手段と、
前記処理対象画素の前記複数色に対応した信号値と、前記置換候補画素の前記複数色に対応した信号値とを用いて、前記処理対象画素の前記複数色に対応した信号値と前記置換候補画素の前記複数色に対応した信号値との間の値となるように、前記処理対象画素の信号値を置換するための置換信号値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記置換信号値で、前記処理対象画素の信号値を置換する置換手段と、
を有することを特徴とする。
図1は、本発明の実施の形態に係るマルチファンクションプリンタ(以下、MFP)1の概観斜視図である。図1(a)は、MFP1のADF(オートドキュメントフィーダ)31部分を閉じた状態であり、図1(b)は、開いた状態である。
図3はコピー時に実行される画像処理のフローチャートである。以下、各ステップについて説明を記述する。スキャニングユニット14で読取られ、AD変換された画像データに対し、撮像素子のばらつきを補正するために、STEP301において、シェーディング補正が施される。
図4(a)は属性判定処理を実施する際の処理単位を説明する図である。図4(a)の○印の画素を注目画素(処理の対象となる画素)とすると、図4(a)の太線のように注目画素を含む7×7画素で構成される領域(7×7領域)を設定する。この設定した7×7領域内の画像信号を用いて注目画素に対する画像処理を実行する。注目画素の処理が実行された後は、例えば図4(b)の×印の画素のように注目画素に隣接する画素を次の注目画素と設定し、同様に7×7領域を設定して画像処理を実行する。以降、同様に順次注目画素を1画素ずつ移動し、その都度7×7領域を設定することによって対象の画素全てを補正する。
STEP503は補正強度設定である。処理単位に対する補正強度を設定する。
STEP504は補正実行である。STEP503で設定した補正強度を使って処理単位を補正する。
STEP505は最終補正対象判定である。処理単位が最後の処理単位であるか否かを判定する。最後の処理単位でなければ(NO)STEP501に戻る。最後の処理単位であれば(YES)ENDとなる。
以下に、本明細書中で用いられる言葉の定義について説明する。
変動量とは、処理対象画素を中心とする周辺画素群における、画素信号値の変動の大きさを表わす値である。本実施形態では、1画素の両側に隣接する2画素の輝度値の差分の絶対値(エッジ量)のうち、最大のものを変動量として説明するが、これに限定されるものではない。注目する画素の画像信号に関連する値の1次微分の絶対値等、変化の差分(大きさ)を表現する値、または注目する領域内の画像信号に関連する値の変化の差分(大きさ)を代表して表現する値であってもよい。
RGBの多値の画像信号で構成される画像において、処理対象となる注目画素を中心とした横7画素、縦7画素で構成される7×7領域の処理領域を抽出する。処理領域の各画素値R、G、Bから式(1)に従って代表信号値としての輝度Lを算出し、Lの7×7領域の処理領域を生成する。
L = (R+2×G+B)/4 ・・・式(1)
尚、本実施の形態は式(1)で算出した輝度Lを用いているが、別の輝度を適用してもよい。例えば、明度と色差成分を含む画像信号を対象にしても良く、均等色空間L*a*b*のL*を輝度としてもいい。また、YCbCrのYを輝度としてもよいし、RGBのGのみを取り出してこれをLとしてもよい。このように特定の色を全体の代表とすると演算量が少なくてすむため、実現回路が簡単になる。
STEP2501で生成したLの処理領域から図8に示すように横1方向、縦1方向、斜2方向の合計4方向の各7画素を抽出する。
STEP2502で抽出した4方向のLから、特徴量として各方向5画素のLの差分Grdを図9と式(2)に示すように算出する。ここで、画素L(i)の前画素をL(i−1)と後画素をL(i+1)とする。
Grd(i) = L(i+1)−L(i−1) ・・・式(2)
式(2)はデジタル信号値の一次微分をあらわしている。尚、L差分の算出方法はこれに限らず、隣接同士の差分でもよく、前記説明した前後画素より更に離れた画素同士の差分でもよい。図7(b1)と図7(b2)は夫々図7(a1)と図7(a2)のLに対して式(2)を適用して求めたGrdを示している。
STEP2503で算出した4方向のGrdにおいて、注目画素の4方向のGrd絶対値を求める。4方向のGrd絶対値の内、最大のGrd絶対値である方向を注目画素のエッジ方向と判定する。
STEP2504で判定したエッジ方向にならぶ7つの画素のうち、5画素についてSTEP2503でGrdを算出できる。その5画素のGrdを比較し、その最大絶対値を注目画素の変動量(エッジ量)として算出する。変動量が大きい程強いエッジであり、変動量が弱い程平坦に近いことを示す。
STEP2503で算出した4方向のGrdから4方向合計の変動回数を算出する。図10(a)に示すようにGrdの符号が+から−又は−から+に変化する回数、図10(b)に示すようにGrdの符号が+から0そして次の画素で−又は−から0そして次の画素で+に変化する回数を注目画素の変動回数(零交差点数)として算出する。
STEP2506で算出した変動回数に応じて適応的にエッジ強度Fz1を設定する。図12(a)はSTEP2507におけるFz1設定を説明する図であり、横軸は変動回数、縦軸はFz1を示している。文字の可能性が高い第1閾値より小さい変動回数の場合は、エッジを強調する為にFz1を1に設定する。高線数でモアレ発生し易い網点の可能性が高い第2閾値より大きい変動回数の場合は、モアレを強調しない為にFz1を0に設定する。第1閾値以上且つ第2閾値以下の変動回数の場合は、変動回数=第1閾値のときFz1=1、変動回数=第2閾値のときFz1=0となるべく、変動回数に応じてFz1が漸次変化するように適応的に設定する。これにより、エッジ強調部分とそうでない部分との境界において処理の切り換えが目立ち難くなる。具体的には図12(a)の参照や以下の式(3)によって適応的に設定できる。
Fz1 = (第2閾値−変動回数)/(第2閾値−第1閾値) ・・・式(3)
STEP2506で算出した変動回数に応じて適応的にフィルタ強度Fz2を設定する。図12(b)はSTEP2508におけるFz2設定を説明する図であり、横軸は変動回数、縦軸はFz2を示しており、図12(a)と組み合わせたときに図12(c)となることを目的としている。STEP2506で述べたように変動回数が0の場合は太線の可能性が高い。太線を後述するエッジ強調フィルタを用いてエッジ強調すると、太線の縁部が濃くなる縁取りが発生する。もし縁取りをなしにしたい場合は、図12(b)のように太線の可能性が高い第3閾値より小さい変動回数の場合は、エッジ強調を抑える為にFz2を0に設定する。細線の可能性が高い第4閾値より大きい変動回数の場合は、エッジ強調する為にFz2を1に設定する。第3閾値以上且つ第4閾値以下の変動回数の場合は、変動回数=第3閾値のときFz2=0、変動回数=第4閾値のときFz2=1となるべく、変動回数に応じてFz2が漸次変化するように適応的に設定する。これにより、フィルタによるエッジ強調部分とそうでない部分との境界において処理の切り換えが目立ち難くなる。具体的には図12(b)の参照や以下の式(4)によって適応的に設定できる。
Fz2 = (変動回数−第3閾値)/(第4閾値−第3閾値) ・・・式(4)
Fz1×Fz2によって図12(c)のエッジ強度を実現できる。縁取りをありにしたい場合は、変動回数に関係なくFz2=1を設定すればよい。
STEP2505で算出した変動量に応じて適応的にエッジ強度Feを設定する。図12(d)はSTEP2509におけるFe設定を説明する図であり、横軸は変動量、縦軸はFeを示している。平坦の可能性が高い第5閾値より小さい変動量の場合は、小さい変動を強調して画像を荒らさない為にFe=0を設定する。エッジの可能性が高い第6閾値より大きい変動量の場合は、エッジ強調する為にFe=1を設定する。第5閾値以上且つ第6閾値以下の変動量の場合は、変動量=第5閾値のときFe=0、変動量=第6閾値のときFe=1となるべく、変動量が変化するに連れてFeが漸次変化するように適応的に設定する。これにより、エッジ強調部分とそうでない部分との境界において処理の切り換えが目立ち難くなる。具体的には図12(d)の参照や以下の式(5)によって適応的に設定できる。
Fe = (変動量−第5閾値)/(第6閾値−第5閾値) ・・・式(5)
STEP2504で判定したエッジ方向について、STEP2502で抽出した4方向の内、エッジ方向のLの7画素から最大Lと最小Lの画素位置を判定する。
STEP2504で判定したエッジ方向について、STEP2503で算出したエッジ方向のGrdから、抽出された画像領域に関する特徴量として、3画素の変動加速度Lapを算出する。変動加速度の算出方法は式(15)である。但し、画素Grd(i)の前画素をGrd(i−1)と後画素Grd(i+1)とする。図7(c1)と図7(c2)は夫々図7(b1)と図7(b2)のGrdに対して式(15)を適用して求めたLapを示している。
Lap(i) = Grd(i+1) − Grd(i−1) ・・・式(15)
なお、変動加速度の算出方法はこれに限らず、Grdの隣接同士の差分でもよい。また、式(15)はデジタル信号値の二次微分をあらわしている。
STEP2510で判定した最大Lと最小Lの画素位置と、STEP2511で算出した変動加速度Lapから置換画素位置を判定する。図7のようにLapの符号が+の場合は注目画素のLは最大Lよりも最小Lに値の大きさが近く、Lapの符号が−の場合は注目画素のLは最小Lよりも最大Lに値の大きさが近い傾向がある。そこで、表1に示すようにLapの符号に対して置換画素位置を判定し、置換すれば、図13(a)に示す画像信号値を図13(c)のように補正することができる。
STEP2511で算出した変動加速度の絶対値に応じて適応的に置換強度Clを設定する。Clを変動加速度の絶対値によらず、Cl=1に設定することで、図13(c)を得ることができる。ただ、常にCl=1とするとジャギーが目立つ場合がある。そこで、ここではジャギーを抑えつつ、図13(b)よりもエッジを強調できる置換例を説明する。
Cl = (変動加速度絶対値−第9閾値)/(第10閾値−第9閾値)・・・式(16)
STEP2506で算出した変動回数に応じて適応的に置換強度Czを設定する。第11閾値と第12閾値を使い、STEP2507と同様に図15(b)の特性でCzを適応的に設定する。変動回数が第11閾値より小さい太線の場合はCz=1、第12閾値より大きい細線や網点の場合はCz=0、第11閾値以上且つ第12閾値以下の場合は式(17)によって適応的に設定できる。
Cz = (第12閾値−変動回数)/(第12閾値−第11閾値) ・・・式(17)
STEP2505で算出した変動量に応じて適応的に置換強度Ceを設定する。第13閾値と第14閾値を使い、STEP2509と同様に図15(c)の特性でCeを適応的に設定する。変動量が第13閾値より小さいの場合はCe=0、第14閾値より大きい場合はCe=1、第13閾値以上且つ第14閾値以下の場合は式(18)によって適応的に設定できる。
Ce = (変動量−第13閾値)/(第14閾値−第13閾値) ・・・式(18)
図16は第1実施形態における補正処理のフローチャートを示しており、フローチャートのステップに沿って補正処理を説明する。
STEP2501で設定したRGBの7×7領域に対して、エッジ強調フィルタを掛けた際の注目画素値と掛ける前の注目画素値との差分(エッジ強調量)を各色毎に算出する。本実施の形態では、注目画素を中心として5×5エッジ強調フィルタを掛ける例で説明をするが、STEP2501で設定した処理領域サイズ以下のフィルタサイズであればよく、フィルタ係数値も適宜設定すればよい。図21(a)は5×5エッジ強調フィルタのフィルタ係数の一例である。注目画素値をN0とし、図21(a)のフィルタを掛けた結果の注目画素値をN1とし、エッジ強調量をΔFとすると、ΔFは式(24)を使って算出できる。
ΔF = N1−N0 ・・・式(24)
また、注目画素のフィルタ係数を図21(b)のように、図21(a)の注目画素位置のフィルタ係数から図21(a)のフィルタ合計値を引いた値とすることで、図21(b)を適用するだけでΔFを算出することができる。
STEP2701で算出したエッジ強調量ΔFをSTEP2507で設定したフィルタ強度Fz1で補正する。補正したエッジ強調量ΔFz1は式(25)を使って算出する。
ΔFz1 = Fz1×ΔF ・・・式(25)
STEP2702によって、変動回数が少ない文字に対しては比較的強くエッジ強調し、変動回数が多い網点に対しては比較的弱くエッジ強調を施すことが可能で、文字のシャープ感を増加することとモアレを強調しないことを両立することができる。
STEP2702で算出したエッジ強調量ΔFz1をSTEP2508で設定したフィルタ強度Fz2で補正する。補正したエッジ強調量ΔFz2は式(26)を使って算出する。
ΔFz2 = Fz2×ΔFz1 ・・・式(26)
図12(b)のようにFz2を設定した場合、STEP2703によって、太線は縁取りがでないようエッジ強調が施され、細線は太線より強くエッジ強調してシャープ感の増加と黒文字の濃度増加を施すことができる。
STEP2703で算出したエッジ強調量ΔFz2をSTEP2509で設定したフィルタ強度Feで補正する。補正したエッジ強調量ΔFeは式(27)を使って算出する。
ΔFe = Fe×ΔFz2 ・・・式(27)
STEP2704によって、文字のようなエッジ部は比較的強くエッジ強調し、背景や写真のような平坦部は比較的弱くエッジ強調を施すことができる。これにより文字のシャープ感増加とモアレを強調しないこと、写真を荒らさないことを両立できる。
STEP2704で算出したエッジ強調量ΔFeを式(28)に示すように注目画素値N0に加算することによって、エッジ強調フィルタ処理画素値Neを算出する。
Ne = N0+ΔFe ・・・式(28)
尚、Neを所望のレンジにクリップする処理を入れてもよい。
STEP2512で判定した置換画素位置の画素値を用いて置換量を算出する。STEP2501で設定したRGBの7×7領域からSTEP2512で判定した置換画素位置のRGB値を抽出する。注目画素値をN0とし、置換画素位置の画素値をC0とし、置換量をΔCとすると、ΔCは式(19)を使って算出できる。
ΔC = C0−N0 ・・・式(19)
STEP2706で算出した置換量ΔCをSTEP2513で設定した置換強度Clで補正する。補正した置換量ΔClは式(20)を使って算出する。
ΔCl = Cl×ΔC ・・・式(20)
STEP2707によって、ジャギー発生を抑えた置換が施される。
STEP2707で算出した置換量ΔClをSTEP2514で設定した置換強度Czで補正する。補正した置換量ΔCzは式(21)を使って算出する。
ΔCz = Cz×ΔCl ・・・式(21)
STEP2708によって、太線は置換を強くし、細線は置換を弱くしてジャギー発生を抑えた置換を施すことができる。
STEP2708で算出した置換量ΔCzをSTEP2515で設定した置換強度Ceで補正する。補正した置換量ΔCeは式(22)を使って算出する。
ΔCe = Ce×ΔCz ・・・式(22)
STEP2709によって、文字等のエッジ部は比較的強く置換することでシャープ感を向上し、平坦部は比較的弱く置換することで荒れを防止する。
STEP2709で算出した置換量ΔCeを式(23)に示すように注目画素のエッジ強調フィルタ値Neに加算することによって、本発明によるフィルタと置換によるエッジ強調した注目画素値Ncを算出する。
Nc = Ne+ΔCe ・・・式(23)
尚、Ncを所望のレンジにクリップする処理を入れてもよい。
本実施形態によれば、置換を用いて強調を行なうことで、エッジをたたせつつ、縁取りのない強調を実行できる。
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
31 オートドキュメントフィーダ
13 プリントユニット
14 スキャニングユニット
15 オペレーションパネル
19 ディスプレイパネル
42 カードスロット
43 カメラポート
11 CPU
12 画像処理部
16 ROM
17 RAM
18 不揮発性RAM
19 ディスプレイユニット
20 センサユニット
21 ドライブユニット
22 カードインターフェイス
23 カメラインターフェイス
24 PCインターフェイス
Claims (12)
- 複数色に対応した信号値を有する複数の画素毎に補正処理を行う画像処理装置であって、
処理対象画素を含む複数の画素に対応する画像領域を設定する設定手段と、
前記画像領域に含まれる画素毎に、前記複数色に対応した信号値から輝度値を生成する生成手段と、
前記画像領域に含まれる複数の画素間における、前記生成手段により生成された前記輝度値の相対的な大小関係に基づいて、前記処理対象画素の前記信号値と置換するための置換候補画素を、前記画像領域に含まれる複数の画素の中から決定する決定手段と、
前記処理対象画素の前記複数色に対応した信号値と、前記置換候補画素の前記複数色に対応した信号値とを用いて、前記処理対象画素の前記複数色に対応した信号値と前記置換候補画素の前記複数色に対応した信号値との間の値となるように、前記処理対象画素の信号値を置換するための置換信号値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記置換信号値で、前記処理対象画素の信号値を置換する置換手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記決定手段は、前記画像領域に含まれる画素毎の前記輝度値に基づき、最も輝度値が高い画素と最も輝度値が低い画素とのいずれか一方を前記置換候補画素として決定することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記決定手段は、前記画像領域に含まれる画素毎の前記輝度値を前記画素の配置に対応させて二次微分して算出した値に基づいて、最も輝度値が高い画素と最も輝度値が低い画素とのうちのいずれか一方を前記置換候補画素として決定することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。
- 前記算出手段は、前記処理対象画素の前記複数色に対応した信号値と、前記置換候補画素の前記複数色に対応した信号値とを用いて補間演算することにより、前記置換信号値を算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装置。
- 前記算出手段は、前記処理対象画素の前記複数色に対応した信号値と、前記置換候補画素の前記複数色に対応した信号値とのいずれか一方の値が前記置換信号値となるように算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装置。
- 前記複数色に対応した信号値は、R、G、Bに対応する信号値であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記複数色に対応した信号値は、明度と色差成分を含む信号値であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記生成手段は、L=(R+2×G+B)/4 により算出されるLの値から、前記輝度値を生成することを特徴とする請求項6に記載の画像処理装置。
- 前記生成手段は、G色に対応する信号値から、前記輝度値を生成することを特徴とする請求項6に記載の画像処理装置。
- 前記生成手段は、均等色空間であるL*a*b*空間におけるL値から、前記輝度値を生成することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記生成手段は、YCbCrにおけるY値から、前記輝度値を生成することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 複数色に対応した信号値を有する複数の画素毎に補正処理を行う画像処理装置において実行される画像処理方法であって、
処理対象画素を含む複数の画素に対応する画像領域を設定する設定工程と、
前記画像領域に含まれる画素毎に、前記複数色に対応した信号値から輝度値を生成する生成工程と、
前記画像領域に含まれる複数の画素間における、前記生成工程において生成された前記輝度値の相対的な大小関係に基づいて、前記処理対象画素の前記信号値と置換するための置換候補画素を、前記画像領域に含まれる複数の画素の中から決定する決定工程と、
前記処理対象画素の前記複数色に対応した信号値と、前記置換候補画素の前記複数色に対応した信号値とを用いて、前記処理対象画素の前記複数色に対応した信号値と前記置換候補画素の前記複数色に対応した信号値との間の値となるように、前記処理対象画素の信号値を置換するための置換信号値を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出された前記置換信号値で、前記処理対象画素の信号値を置換する置換工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。
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