JP4922272B2

JP4922272B2 - 画像処理装置、画像処理方法

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Publication number: JP4922272B2
Application number: JP2008248185A
Authority: JP
Inventors: 淳榊原
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2012-04-25
Anticipated expiration: 2028-09-26
Also published as: JP2009089382A; US7936477B2; US20090086293A1

Description

本発明は、画像処理技術に関し、特に、カラー画像に基づいてモノクロ画像を生成する場合における、当該カラー画像上における有彩色の画像情報の欠落を防止するための技術に関するものである。

従来、縮小光学系に用いられるＣＣＤラインセンサとしては、１列のラインセンサで構成されたラインセンサと、赤（以下、Ｒと記す）、緑（以下、Ｇと記す）および青（以下、Ｂと記す）の色フィルタをそれぞれ３つのラインセンサの表面に配置した３列のラインセンサとが知られる。

上記１ラインのＣＣＤラインセンサを用いる構成の場合、基本的にはモノクロ原稿読み取りで使用される。このＣＣＤラインセンサを用いてカラー原稿を読み取る際は、光の３原色であるＲ、Ｇ、Ｂの分光特性を有する３つの光源を順次点灯させることでカラー原稿の画像情報をＲ、Ｇ、Ｂの色情報に分けて読み取る方式を採用している。また、白色光の分光特性を有する光源を用い、この光源とラインセンサとの光路中にＲ，Ｇ，Ｂの色フィルタを配置し、この色フィルタを切り替えることでラインセンサに入射する色情報を分離する構成も知られる。

一方、上記３ラインのＣＣＤラインセンサを用いる構成の場合、基本的にカラー原稿読取で使用される。この場合の光源は発振波長４００ｎｍから７００ｎｍの可視光領域を十分カバーする分光特性を有するものを使用し、Ｒ、Ｇ、Ｂの色情報の分離は各ラインセンサの表面に配置された色フィルタにより行なう。

また、この３ラインＣＣＤセンサを用いてモノクロ原稿を読み取る場合、３つのラインセンサの内、１つの出力、一般的には朱色の捺印を確実に読み取る目的でＧのラインセンサ出力を用いる場合と、３つのラインセンサの出力を全て用いてモノクロ画像信号を生成する場合とがある。

しかしながら、受光面上に色フィルタを配置しないラインセンサを用いた、一般的なモノクロスキャナでカラー原稿を読み取った場合、上記ラインセンサには原稿からの反射光が入射するため、輝度の変化は読取れるが、色に関する情報は読み取ることができない。よって、例えば下地が青の原稿の上に赤文字で情報が構成されているような場合、光源の分光特性にも影響されるが、反射率が同じであった場合、青色と赤色の区別ができず、同一のモノクロ信号として処理されてしまい、カラー原稿にはあった情報が欠落してしまうという問題があった。

また、赤（以下、Ｒと記す）緑（以下、Ｇと記す）青（以下、Ｂと記す）の色フィルタをそれぞれ３つのラインセンサの表面に配置した３列のラインセンサを用いてカラー原稿をモノクロ複写する場合、カラー原稿の用紙の色によっては同一色となり、カラー原稿上の情報が欠落してしまう場合がある。

スキャナでは、原稿からの反射光を各ラインセンサ上に結像させて画像情報を読み取っているため、光の３原色である赤、青、緑の加色法によって色情報が再現される。

また、ラインセンサ上の色フィルタである赤と青と緑の波長域を加算して平均することで擬似的に無彩色を生成する方式も知られる。この場合、モノクロ情報（グレースケール情報）＝（赤情報＋青情報＋緑情報）／３で算出することができる。

しかし、上述のような平均値を用いると、例えば、青色の用紙（下地）上に赤文字で情報が記載されているような原稿の場合、下地の青情報読取時の各ラインセンサの出力が（赤：青：緑）＝（０：２５５：０）であり、赤文字情報読取時の各ラインセンサの出力が（赤：青：緑）＝（２５５：０：０）であるような場合には、青下地情報をモノクロ化した場合、（０＋２５５＋０）／３＝８５となり、赤文字情報をモノクロ化した場合、（２５５＋０＋０）／３＝８５となる。
すなわち、青色の用紙上に記載された赤色の文字情報が欠落してしまう。

また同様に、赤色と青色と緑色のバランス（色度）が異なる画像であっても、赤と青と緑の加算結果が同一である情報は全て同一の情報としてモノクロ複写の信号として扱われるため、カラー原稿をモノクロ複写した場合、文字または画像が欠落してしまう場合があった。

この発明の実施の形態は、カラー画像に基づいてモノクロ画像を生成する場合における、当該カラー画像上における有彩色の画像情報の欠落を防止するための技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係る画像処理装置は、原稿からモノクロでの画像読み取りを行ないモノクロ画像データを取得する第１の画像読取部と、原稿からカラーでの画像読み取りを行ないカラー画像データを取得する第２の画像読取部と、前記第２の画像読取部にて読み取られたカラー画像データにおける有彩色の画像領域を抽出した画像データを生成する抽出画像生成部であって、前記第２の画像読取部にて読み取られたカラー画像データの色成分と、該カラー画像データの色成分の色相を変化させた色相変換後画像データの色成分との差分を算出する差分算出部と、前記差分算出部にて算出された色成分の差分からなる画像データの色成分をＲＧＢ色空間で表現した場合における、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号の平均値としてのグレースケール信号を算出する信号算出部とを備えた前記抽出画像生成部と、前記抽出画像生成部にて生成された画像データに基づいて、前記第１の画像読取部にて読み取られたモノクロ画像データにおける前記抽出画像生成部により抽出された有彩色の画像領域に対応するモノクロ信号の輝度を増加させるように補正する輝度補正部であって、前記第１の画像読取部にて読み取られたモノクロ画像データにおけるモノクロ信号に対して、前記信号算出部にて算出されたグレースケール信号を加算する加算処理部を備える輝度補正部と、を備えてなることを特徴とする構成としている。

また、本発明の一態様に係る画像処理方法は、原稿からモノクロでの画像読み取りを行ないモノクロ画像データを取得する第１の画像読取ステップと、原稿からカラーでの画像読み取りを行ないカラー画像データを取得する第２の画像読取ステップと、前記第２の画像読取ステップにて読み取られたカラー画像データにおける有彩色の画像領域を抽出した画像データを生成する抽出画像生成ステップであって、前記第２の画像読取ステップにて読み取られたカラー画像データの色成分と、該カラー画像データの色成分の色相を変化させた色相変換後画像データの色成分との差分を算出する差分算出ステップと、前記差分算出ステップにて算出された色成分の差分からなる画像データの色成分をＲＧＢ色空間で表現した場合における、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号の平均値としてのグレースケール信号を算出する信号算出ステップとを備えた前記抽出画像生成ステップと、前記抽出画像生成ステップにて生成された画像データに基づいて、前記第１の画像読取ステップにて読み取られたモノクロ画像データにおける前記抽出画像生成ステップにより抽出された有彩色の画像領域に対応するモノクロ信号の輝度を増加させるように補正する輝度補正ステップであって、前記第１の画像読取ステップにて読み取られたモノクロ画像データにおけるモノクロ信号に対して、前記信号算出ステップにて算出されたグレースケール信号を加算する加算処理ステップを備える前記差分算出ステップを備えた輝度補正ステップと、を備えてなることを特徴とする構成としている。

本発明によれば、カラー画像に基づいてモノクロ画像を生成する場合における、当該カラー画像上における有彩色の画像情報の欠落を防止することができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施の形態による画像処理装置Ｍの概略構成を示す図である。

画像処理装置Ｍは、原稿Ｏｒｇに光を照射する光源１、原稿Ｏｒｇに対して均一な光を照射する目的で配光特性を調整するリフレクタ２、原稿Ｏｒｇからの反射光を受ける第１ミラー３、第１ミラー３からの反射光を受ける第２ミラー５、第２ミラー５からの反射光を受ける第３ミラー６、第３ミラー６からの反射光を４ラインＣＣＤセンサ９の結像面に結像させるための集光レンズ８、集光レンズ８により結像された光エネルギーを光電変換により電荷に変更し、結像した画像を順次電気信号として外部に出力する４ラインＣＣＤセンサ９、４ラインＣＣＤセンサ９を実装するＣＣＤセンサ基板１０、ＣＣＤセンサ基板１０から出力されるＣＣＤ出力信号に各種処理を行なう制御基板１１、ＣＣＤセンサ基板１０と制御基板１１と電気的に接続するハーネス１１、白基準板１３、原稿Ｏｒｇを載置するための原稿台ガラス１４および原稿押さえカバー１５を備えている。

光源１、リフレクタ２および第１ミラー３から第１キャリジ４が構成され、第２ミラー５および第３ミラー６から第２キャリジ７が構成されている。原稿台ガラス１４上に載置された原稿Ｏｒｇを読み取る場合は、第１キャリジ４が図示しない駆動手段により図１の左から右方向に移動する。

この際、原稿Ｏｒｇと４ラインＣＣＤセンサ９の結像面の距離である光路長を変化させないために、第２キャリジ７を、第１キャリジ４と同方向に第１キャリジ４の移動速度の半分の速度で移動させる。

続いて、画像処理装置Ｍにおける原稿からの画像読取処理について説明する。
画像処理装置Ｍでは原稿ｏｒｇが原稿台ガラス１４上に下向きに置かれ、原稿ｏｒｇは開閉自在に設けられた原稿固定用のカバー１５を閉めることで原稿台ガラス１４上に押さえつけられる。

原稿ｏｒｇは光源１で照射され、原稿ｏｒｇからの反射光が第１ミラー３、第２ミラー５、第３ミラー６、及び集光レンズ８を介し、ＣＣＤセンサ基板１０に実装されたＣＣＤラインセンサ９のセンサ面上に結像される。原稿ｏｒｇには、第２キャリジ７が図示しないキャリジ駆動用モータで移動することで、光源１からの照射光が走査される。

このようにして原稿ガラス１４上に置かれた原稿ｏｒｇは１ライン毎に順次読み取られ、ＣＣＤラインセンサ９により反射光である光信号の強度に応じたアナログ電気信号に変換される。その後、変換されたアナログ電気信号をデジタル信号に変換し、ハーネス１２を介しＣＣＤセンサ関連の制御信号を扱う制御基板１１において、上記集光レンズ８による低周波歪みや、ＣＣＤラインセンサ９の感度バラツキにより生じる高周波歪みを補正するシェーディング（歪み）補正等のデジタル信号処理が施される。また、上記、アナログ電気信号をデジタル信号に変換する処理はＣＣＤセンサ基板１０で行ってもハーネス１２を介して接続される制御基板１１で行ってもよい。

上記シェーディング補正を行なう際、黒の基準となる信号と白の基準となる信号が必要となり、前者黒基準信号は光源１を消灯状態として、ＣＣＤラインセンサ９に光が照射しない状態でのＣＣＤラインセンサ９の出力信号とし、後者白基準信号は光源１を点灯状態として白基準板１３を読み取った際のＣＣＤラインセンサ９の出力信号とする。また、この基準信号を生成する際は、特異点や量子化誤差による影響を低減させるために複数ライン分の信号を平均化することが一般的に行われている。

図２は、４ラインＣＣＤセンサ９の概略的な構成を示す図である。４ラインＣＣＤセンサ９は、モノクロ用ラインセンサ（第１の画像読取部）９Ｋと、赤色用ラインセンサ９Ｒ、緑色用ラインセンサ９Ｇおよび青色用ラインセンサ９Ｂからなるカラー用ラインセンサ（第２の画像読取部）とを備えている

まず、モノクロ用ラインセンサ９Ｋは、受光面に色フィルタを設けないフォトダイオードアレイ９Ｋ３、フォトダイオードアレイ９Ｋ３で変換された奇数番目の画素の電荷を隣接するアナログシフトレジスタ９Ｋ１に転送するためのシフトゲート９Ｋ２、電荷を出力側に順次転送するアナログシフトレジスタ９Ｋ１、フォトダイオードアレイ９Ｋ３で変換された偶数番目の画素の電荷を隣接するアナログシフトレジスタ９Ｋ５に転送するためのシフトゲート９Ｋ４および電荷を出力側に順次転送するアナログシフトレジスタ９Ｋ５を備えている。

赤色用ラインセンサ９Ｒは、受光面上に青色フィルタを配置したフォトダイオードアレイ９Ｒ１、フォトダイオードアレイ９Ｒ１で変換された画素の電荷を隣接するアナログシフトレジスタ９Ｒ３に転送するためのシフトゲート９Ｒ２および電荷を出力側に順次転送するアナログシフトレジスタ９Ｒ３を備えている。

また、緑色用ラインセンサ９Ｇは、受光面上に青色フィルタを配置したフォトダイオードアレイ９Ｇ１、フォトダイオードアレイ９Ｇ１で変換された画素の電荷を隣接するアナログシフトレジスタ９Ｇ３に転送するためのシフトゲート９Ｇ２および電荷を出力側に順次転送するアナログシフトレジスタ９Ｇ３を備えている。

また、青色用ラインセンサ９Ｂは、受光面上に青色フィルタを配置したフォトダイオードアレイ９Ｂ１、フォトダイオードアレイ９Ｂ１で変換された画素の電荷を隣接するアナログシフトレジスタ９Ｂ３に転送するためのシフトゲート９Ｂ２および電荷を出力側に順次転送するアナログシフトレジスタ９Ｂ３を備えている。

図２に示した４ラインＣＣＤセンサ９は、フォトダイオードアレイ９Ｋ３と、フォトダイオードアレイ９Ｂ３、フォトダイオードアレイ９Ｇ３およびフォトダイオードアレイ９Ｒ３の有効画素数を異ならせた構成となっている。

各アナログシフトレジスタを制御するＣＬＫ１とＣＬＫ２は、逆位相で、シフトゲート９Ｋ２および９Ｋ４を制御するＳＨＫ信号と、シフトゲート９Ｂ２を制御するＳＨＢ信号と、シフトゲート９Ｇ２を制御するＳＨＧ信号と、シフトゲート９Ｒ２を制御するＳＨＲ信号が、ゲートを開く‘Ｈ’期間及びその前後の期間で停止するように入力される。なお、ここでは‘Ｈ’期間がゲートが開かれる期間であるとしたが、これに限られるものではなく、同様の動作を‘Ｌ’期間に実行させるようにすることもできる。

また、本実施の形態による画像処理装置Ｍでは、フォトダイオードアレイ９Ｋ３の有効画素数は、フォトダイオードアレイ９Ｂ１、フォトダイオードアレイ９Ｇ１、フォトダイオードアレイ９Ｒ１の２倍に設定されているものとする。
例えば、２９７ｍｍの原稿幅を読み取る際、フォトダイオードアレイ９Ｋ３は６００ｄｐｉ（dot per inch）の解像度で読み取るとすれば、フォトダイオードアレイ９Ｂ１、フォトダイオードアレイ９Ｇ１、フォトダイオードアレイ９Ｒ１は３００ｄｐｉの解像度で読み取ることになる。

図３はラインセンサ９Ｋの分光感度特性を示すグラフであり、図４はラインセンサ９Ｒ、ラインセンサ９Ｇおよびラインセンサ９Ｂそれぞれの分光感度特性を示すグラフである。

４ラインＣＣＤセンサ９は、上述のようにラインセンサの受光表面に色フィルタを配置しないラインセンサ９Ｋと、色フィルタを配置したラインセンサ９Ｒ、９Ｇおよび９Ｂで構成されており、これらラインセンサに光源からの光を一様に照射した場合、ラインセンサ９Ｒまたはラインセンサ９Ｇ、またはラインセンサ９Ｂは特定領域の波長にしか感度を持たないのに対し、ラインセンサ９Ｋは波長領域４００ｎｍ未満から１０００ｎｍを超える部分にまで感度があるので、出力されるアナログ信号振幅はラインセンサＲ、Ｇ、Ｂから出力されるアナログ信号振幅よりも大きいものになる。

原稿ｏｒｇが、例えばＡ４サイズの原稿である場合、長手方向に２９７ｍｍ、短手方向に２１０ｍｍの面積を有することになる。この原稿の長手方向を主走査方向、短手方向を副走査方向として原稿読取動作を行なう場合、ＣＣＤラインセンサ９のフォトダイオードアレイの有効画素の数は最低でも７０１６画素（４００ｄｐｉ時は４６７７画素）必要となる。

一般的には７５００画素（４００ｄｐｉ時は５０００画素）のセンサとなる。また、ＣＣＤラインセンサは図３に示すように上記有効画素７５００画素の前段に光が入射しないようにフォトダイオードアレイの一部にアルミ等で遮光した光シールド画素部分、有効画素の前後にダミー画素、空送り部分があるため、ＣＣＤラインセンサに蓄積した電荷全てを外部に出力するためには７５００画素を超える転送ＣＬＫ数が必要となる。

ここで、上述の有効画素領域外の光シールド画素部分と、空送り部分と、ダミー画素部分の合計を転送ＣＬＫの数で５００ヶとすると、１ライン分のＣＣＤラインセンサに蓄積された電荷を全てＣＣＤラインセンサの外部に出力するためには８０００ヶの転送ＣＬＫ分の時間がが必要となり、その時間が１ラインの光蓄積時間（ｔＩＮＴ）となる。

続いて、制御基板１１の詳細について説明する。図５は、本実施の形態による画像処理装置Ｍにおける制御回路系の概略構成を示す図である。
制御基板１１は、ＣＰＵ等の処理ＩＣ１１Ａと、各種タイミング生成回路１１Ｂと、各種アナログ処理回路１１Ｃと、ラインメモリ回路１１Ｄと、画像処理回路部１１Ｅとから構成される。

処理ＩＣ１１Ａは、ＣＣＤセンサ９の信号処理系を制御する他に、アドレスバスとデータバス等の制御信号を用い、光源１の制御を行なう光源制御回路１７や第１キャリジ４と第２キャリジ７を移動させるためのモータ１９を制御するための駆動系制御回路１８の制御も行なう。

各種タイミング生成回路１１Ｂでは、図２に示したＳＨ信号や転送ＣＬＫ１、２等、ＣＣＤラインセンサ９を駆動するために必要な信号と、各種アナログ処理に必要な信号を生成する。各種タイミング生成回路１１Ｂで生成したＣＣＤラインセンサ９の駆動に必要な信号は、ＣＣＤセンサ制御回路１０Ａでタイミング調整を行ない、信号振幅レベル合わせや波形整形のための処理を行なうＣＣＤドライバ１０Ｂを介してＣＣＤラインセンサ９に入力される。ここで、ＣＣＤセンサ制御回路１０Ａは、各種タイミング生成回路１１Ｂに含まれる構成としてもよい。

ＣＣＤラインセンサ９からの出力は、各種アナログ処理回路１１Ｃに入力され、所定のアナログ処理が行われる。なお、各種アナログ処理回路１１Ｃは、必ずしも制御基板１１に配置する必要はなく、例えばＣＣＤセンサ基板１０に配置しても機能的に問題はない。

ＣＣＤラインセンサ９は、図２に記載したように、各ラインセンサが所定の間隔をもって配置されているため、各ラインセンサの読み取り位置にはズレが生じている。ラインメモリ回路１１Ｄでは、上記読み取り位置のズレを補正する。画像処理回路部１１Ｅでは、前記ラインメモリ回路１１Ｄの制御を行なう他に、デジタル信号に変換された画像信号を用いて行なうシェーディング補正、拡大／縮小処理、ＬＯＧ変換等の処理が行われる。また、カラー原稿を読み取り、その画像を無彩色であるモノクロ信号に変換する処理もこの画像処理回路部１１Ｅで行われる。

図６は、本実施の形態による画像処理装置Ｍと画像形成装置から構成した複写装置の概念図を示す図である。

当該複写装置は、例えば、画像処理装置Ｍと、記憶媒体であるメモリと、各種画像処理部２０と、半導体レーザを用いたレーザ光学系１８と、電子写真プロセスを用いてトナーで画像を形成する画像形成部１９からなる画像形成装置（プリンタ部Ｂ）と、これら全ての制御を行なうシステム制御部と、ユーザが直接入力を行なうコントロールパネルとを備えている。当該複写装置と外部ＰＣ１、ＰＣ２、ＰＣ３、・・・・との間での通信を行なう場合には、これらＰＣとシステム制御部からネットワークを介して接続する。

図７は、本実施の形態による画像処理装置Ｍについて説明するための機能ブロック図である。

本実施の形態による画像処理装置Ｍは、表現色情報取得部１０１、角度設定部１０２、第１の画像読取部１０３、第２の画像読取部１０４、抽出画像生成部１０５（差分算出部１０５ａ，信号算出部１０５ｂ）、輝度補正部１０６（加算処理部１０６ａ）、操作入力部１０７、ＣＰＵ８０１およびＭＥＭＯＲＹ８０２を備えてなる構成となっている。

表現色情報取得部１０１は、操作入力部１０８へのユーザの操作入力（或いは、画像処理装置Ｍと通信可能な外部機器から入力された情報）に基づいて、輝度補正部１０６における補正処理により得られる画像データにおいて識別可能に表現されるべき（特に画像情報が失われてはならない）色に関する情報を取得する。ここでは、例えば印鑑の色である「朱色」や、サインに一般的に用いられる「青色」が識別可能に表現されるべき色であるものとする。

角度設定部１０２は、表現色情報取得部１０１にて取得される情報に基づいて、カラー画像データと色相変換後画像データの間で異ならせるべき色成分の色相環における角度（色相の変化量）を設定する（詳細は後述）。角度設定部１０２にて設定された角度値は、例えばＭＥＭＯＲＹ８０２に格納されるか、差分算出部１０５ａに対して送信される。

第１の画像読取部１０３は、原稿からモノクロでの画像読み取りを行ない、モノクロ画像データを取得する。
第２の画像読取部１０４は、原稿からカラーでの画像読み取りを行ない、カラー画像データを取得する。
具体的に、第１の画像読取部１０３は、第１の解像度（例えば、６００ｄｐｉ）で原稿の画像読み取りを行なうものであり、第２の画像読取部１０４は、第１の解像度よりも低い第２の解像度（例えば、３００ｄｐｉ）で原稿の画像読み取りを行なう。

ここでの第２の画像読取部１０４は、赤色用ＣＣＤラインセンサ、緑色用ＣＣＤラインセンサおよび青色用ＣＣＤラインセンサを備えた３ＣＣＤラインセンサである。

第１の画像読取部１０３および第２の画像読取部１０４は、原稿から読み取った画像データを同時に出力し、不図示のページメモリやＭＥＭＯＲＹ８０２に格納させる。

抽出画像生成部１０５は、第２の画像読取部１０４にて読み取られたカラー画像データにおける有彩色の画像領域を抽出した画像データを生成する。
抽出画像生成部１０５は、第２の画像読取部１０４にて読み取られたカラー画像データの色成分と、該カラー画像データの色成分の色相を変化させた色相変換後画像データの色成分との差分を算出する差分算出部１０５ａと、差分算出部１０５ａにて算出された色成分の差分からなる画像データの色成分をＲＧＢ色空間で表現した場合における、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号の平均値としてのグレースケール信号を算出する信号算出部１０５ｂとを備えている。

具体的に、差分算出部１０５ａは、カラー画像データの色成分の色相環における角度と、色相変換後画像データの色相環における角度とを、角度設定部１０２にて設定される角度分だけ異ならせて、カラー画像データの色成分と色相変換後画像データの色成分との差分を算出する。

また、信号算出部１０５ｂは、グレースケール信号を、無彩色は０とし、有彩色は０を超える値として算出する。
輝度補正部１０６は、抽出画像生成部にて生成された画像データに基づいて、第１の画像読取部にて読み取られたモノクロ画像データにおける抽出画像生成部により抽出された有彩色の画像領域に対応するモノクロ信号の輝度を増加させるように補正する。

輝度補正部１０６は、第１の画像読取部にて読み取られたモノクロ画像データにおけるモノクロ信号に対して、信号算出部にて算出されたグレースケール信号を加算する加算処理部１０６ａを備えている。

操作入力部１０７は、キーボード、マウス、タッチパネルディスプレイ等から構成されており、ユーザの操作入力を受け付ける役割を有している。
ＣＰＵ８０１は、画像処理装置における各種処理を行なう役割を有しており、またＭＥＭＯＲＹ８０２に格納されているプログラムを実行することにより種々の機能を実現する役割も有している。ＭＥＭＯＲＹ８０２は、例えばＨＤＤ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されており、画像処理装置において利用される種々の情報やプログラムを格納する役割を有している。

換言すれば、本実施の形態による画像処理装置Ｍは、原稿からモノクロでの画像読み取りを行ないモノクロ画像データを取得する第１の画像読取部と、原稿からカラーでの画像読み取りを行ないカラー画像データを取得する第２の画像読取部と、前記第２の画像読取部にて読み取られたカラー画像データの色成分と、該カラー画像データの色成分の色相を変化させた色相変換後画像データの色成分との差分を算出する差分算出部と、前記差分算出部にて算出された色成分の差分からなる画像データの色成分をＲＧＢ色空間で表現した場合における、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号の平均値としてのグレースケール信号を算出する信号算出部と、前記第１の画像読取部にて読み取られたモノクロ画像データにおけるモノクロ信号に対して、前記信号算出部にて算出されたグレースケール信号を加算する加算処理部とを備えてなる。

続いて、本実施の形態による画像処理装置における処理の詳細について説明する。
図８は、色に関する一般的な概念について説明するための図である。色は、色の明るさを表す「明度（上下方向における上方向が白、下方向が黒）」と、明度を表す軸に対しての距離で色の鮮やかさを現す「彩度」、色空間を表す「色相」の３つのパラメータで表現することができる。

本実施の形態では主に色相に関する処理を行なうため、その説明を行なう。図９は、色相について説明するための色相環を示す図である。同図では、色を２０種類に分けて表示している。

図１０は、図９にて示した色相環における色相の位相の関係を説明するための図である。図１０にて示される色相環における位置Ａ（オレンジ部）は、色相環における位相を６０°時計回り方向に動かすことで薄い緑色（位置Ｂ）に変化する。

この色の関係は、一般的であり、例えば「赤」を右方向に６０°位相を変化させると「黄色」、「緑」を右方向に６０°位相を変化させると「シアン」、「青」を右方向に６０°位相を変化させると「マゼンタ」というように、それぞれの色が加色法と減色法の基準色となる。

図１１は、具体的な画像について色相環における位相を６０°変化させた様子を示す図である。同図に示すように、この位相の変化により、オレンジ色は薄い緑に変化し、青はマゼンタに変化するが、無彩色である白（下段の「ＴＯＳＨＩＢＡ」の文字部分）または黒は位相を変化させても変化していないことがわかる。

本実施の形態では、この原理を活用して、カラー画像における有彩色の画像領域と無彩色の画像領域との判別を行なう。なお、この具体的な判別方法については後述する。

ラインメモリ回路１１Ｄから出力されるラインセンサＲ，Ｇ，Ｂからの出力Ｒ、Ｇ、Ｂ信号により、カラーＲＧＢ信号が構成されるが、このカラーＲＧＢ信号を色相を表現できる形式に変換する。

この変換処理は、オストワルト表色系のＨＬＳ（Ｈ：色相、Ｌ：明度、Ｓ：彩度）やＨＳＶ（Ｈ：色相、Ｓ：彩度、Ｖ：強度）、ＣＩＥが１９７６年に推奨したＬａｂ（Ｌ：明度指数、ａ：知覚色度、ｂ：知覚色度）を用いることができる。本実施の形態では、Ｌａｂを用いて色相の位相を変化させる場合を例に挙げて説明を行なうが、他の方法によって色相の位相を変えても同様の処理を行なうことができることは言うまでもない。

カラーＲＧＢ信号は、下記の式（１）を用いて、まず視野ＸＹＺ表示系に変換し、その後、下記の式（２）を用いてＬａｂ信号に変換する。式（１）と式（２）は一般的な式であるため、ここでは説明を省略する。

変換前データ座標
(a0,b0) ＝ (α×cosθ,α×sinθ)・・・（３）

変換後データ座標
(a1,b1) ＝ (α×cos(θ+A),α×sin(θ+A))・・・（４）

上述のようにして色変換された信号の色相をａｂ色空間上の座標で（ａ０、ｂ０）とする。

一例として、図１２に示すようにＲｅｄ（赤）を上記座標で表すと、上記の式（３）から、

Ｒｅｄ（ａ０、ｂ０）＝（α×ｃｏｓ０、α×ｓｉｎ０）＝（α、０）
で表すことができる（αは上記の明度になるが、ここでは定数として扱う）。
ここで位相を６０°変化させた情報を（ａ１、ｂ１）とすると、上記の式（４）から、

（ａ１、ｂ１）＝（α×ｃｏｓ（０＋６０）、α×ｓｉｎ（０＋６０））
＝（０．５α、０．８７α）

と表すことができる。

以上のような方法により、処理対象となる画像データの色相を変化させる。
図１３は、本実施の形態による画像処理装置Ｍにおける処理の詳細について説明するためのフローチャートである。

同フローチャートでは、処理対象であるカラー画像のＲＧＢ信号に対して色相を変化させる処理を行なわない流れと、上述の式（１）および式（２）を用いた変換を行なう流れとを分けて示している。上記処理の対象となる信号を（Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０）とする。

まず、（Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０）を上記式（１）と式（２）を用いてＬａｂ信号に変換し、（ａ０、ｂ０）を生成する（Ｓ１０１，Ｓ１０２）。

図１２では、色相の位相を変化させる角度Ａを６０°としたが、この変化量は０°から３６０°間で任意に（操作入力部へのユーザの操作入力に基づいて、或いは角度設定部によって）設定することが可能である（Ｓ１０３）。
ここで、図１２にて示したａｂ平面状の横軸に対する画像位置の角度は、画像の色相によって異なるため、「θ」とする。

次に、式（４）を用いて、（ａ０、ｂ０）を、（ａ１、ｂ１）の座標に変換し（Ｓ１０４）、その後、変換したａｂ信号と、元のＬ（輝度）信号を用いてＲＧＢ信号に再変換する（Ｓ１０５）。この際の変換式は、下記の式（５）および式（６）となるが、これらの式についても一般的な式であるため説明は割愛する。

続いて、上述のようにして再変換されたＲＧＢ信号を（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１）とする。

次に、処理前の（Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０）と処理後の（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１）の差分をとって、色が変化した画像領域を差分絶対値処理に基づいて抽出する（Ｓ１０６）。以下、有彩色として「青」の画像領域を有し、無彩色として「黒」と「白」の画像領域を有する画像データを例に挙げて、具体的に色相を６０°変化させた場合について説明する（ここで、黒＝０、白＝２５５の８ｂｉｔ信号とする）。

青（Ｂｌｕｅ）：
処理前の（Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０）＝（０、０、２５５）
処理後の（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１）＝（２５５、０、２５５）
差分処理：（−２５５、０、０）
絶対値処理：（２５５、０、０）＝（ΔＲ、ΔＧ、ΔＢ）

黒（Ｂｌａｃｋ）：
処理前の（Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０）＝（０、０、０）
処理後の（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１）＝（０、０、０）
差分処理：（０、０、０）
絶対値処理：（０、０、０）＝（ΔＲ、ΔＧ、ΔＢ）

白（Ｗｈｉｔｅ）：
処理前の（Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０）＝（２５５、２５５、２５５）
処理後の（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１）＝（２５５、２５５、２５５）
差分処理：（０、０、０）
絶対値処理：（０、０、０）＝（ΔＲ、ΔＧ、ΔＢ）

このように、彩度の無い無彩色情報は色相を変化させてもＲＧＢバランスは変化しない。本実施の形態での目的は、カラー画像に基づいてモノクロ画像を生成する場合におけるモノクロ信号の補正であるから、差分絶対値処理で算出した信号を下記式（７）によって平均化することでモノクロ信号処理可能なΔＫに変換する。

ΔＫ＝（ΔＲ＋ΔＧ＋ΔＢ）／３・・・（７）

このΔＫを有彩色補正情報とする（Ｓ１０７）。
次に、有彩色として「青」の画像領域を有し、無彩色として「黒」と「白」の画像領域を有する画像データを例に挙げて、具体的に説明する。

青（Ｂｌｕｅ）：
絶対値処理：＝（ΔＲ、ΔＧ、ΔＢ）＝（２５５、０、０）、ΔＫ＝（２５５＋０＋０）／３＝８５

黒（Ｂｌａｃｋ）：
絶対値処理：＝（ΔＲ、ΔＧ、ΔＢ）＝（０、０、０）、ΔＫ＝（０＋０＋０）／３＝０

白（Ｗｈｉｔｅ）：
絶対値処理：＝（ΔＲ、ΔＧ、ΔＢ）＝（０、０、０）、ΔＫ＝（０＋０＋０）／３＝０

次に、ラインセンサＫから出力され、シェーディング処理を行ったモノクロ信号（図１３では、「Ｋ信号入力」と記載）Ｋ０に元のモノクロ信号である上記有彩色補正情報ΔＫを、加算処理部１０６ａ（有彩色部分修正処理）において加算処理を行なう（Ｓ１０８）。

ラインセンサ９Ｋにて青色の画像領域を読み取った場合、図３に示した分光感度特性と図示しない光源の発光特性により変化するが、原稿ｏｒｇからの反射光の比により決まるため、ここでは一例として原稿の青部を読み取った際のモノクロ信号を３０とすると、青：Ｋ０＋ΔＫ＝３０＋８５＝１１５となる。

下地上の白や黒文字等の無彩色情報はΔＫ＝０のため、加算処理を行っても情報は変化しない。これらのことにより、カラー情報をモノクロ複写するような場合、有彩色部分には全体的に明るくなる方向の処理が施され、無彩色部分の色はそのまま保持される。

このように、有彩色を平均化して無彩色にする処理のように、色が単純に失われてしまう処理（赤：２５５、０、０の平均は８５、青：０、０、２５５の平均は８５となり、単純平均化では同一のグレーとなる）に比べ、本実施の形態における画像処理方法では、色相の変化量によりカラー情報を考慮したモノクロ画像を生成することができる。

また、本処理をモノクロ原稿の複写に使用した場合、モノクロ原稿は無彩色で構成されているため、上記白、黒のように有彩色補正情報ΔＫ＝０となる。よって、モノクロ原稿の場合は、上述のような補正処理は行われない。

図１４は、図１３に示したフローチャートに合わせた画像の色の変化を示す概念図である。図１４から明らかなように、カラー原稿の青下地上の黒文字部分はモノクロ信号ではつぶれてしまって判別できないが、本実施の形態による処理を行なうことで有彩色の画像部分が判別できる画像となることがわかる。
また、この処理を行なうことにより、画像上の有彩色の画像領域の輝度が上がる（濃度が低くなる）ため、本実施の形態による画像処理装置Ｍを画像形成装置に適用することにより、トナー消費量を減少させることができるという効果を奏する。

図１５は、図２にて示した４ラインＣＣＤセンサ９の他の例である４ラインＣＣＤセンサ９’の概略的な構成を示す図である。同図に示すように、４ラインＣＣＤセンサを構成する各ラインセンサの解像度は、モノクロ用ラインセンサ９Ｋ’と、赤色用ラインセンサ９Ｒ、緑色用ラインセンサ９Ｇおよび青色用ラインセンサ９Ｂが同じ値に設定されていてもよい。

４ラインＣＣＤセンサ９’は、モノクロ用ラインセンサ（第１の画像読取部）９Ｋ’と、赤色用ラインセンサ９Ｒ、赤色用ラインセンサ９Ｇおよび青色用ラインセンサ９Ｂからなるカラー用ラインセンサ（第２の画像読取部）とを備えている。

まず、モノクロ用ラインセンサ９Ｋ’は、受光面上に色フィルタを設けていないフォトダイオードアレイ９Ｋ３、フォトダイオードアレイ９Ｋ３で変換された画素の電荷を隣接するアナログシフトレジスタ９Ｋ５に転送するためのシフトゲート９Ｋ４および電荷を出力側に順次転送するアナログシフトレジスタ９Ｋ５を備えている。

図１６は、本実施の形態による画像処理装置Ｍにおける処理の流れについて説明するためのフローチャートである。

表現色情報取得部１０１は、輝度補正ステップにおける補正処理により得られる画像データにおいて識別可能に表現されるべき色に関する情報を取得する（表現色情報取得ステップ）（Ｓ９０１）。

角度設定部１０２は、表現色情報取得ステップにて取得される情報に基づいて、カラー画像データと色相変換後画像データの間で異ならせるべき色成分の色相環における角度を設定する（角度設定ステップ）（Ｓ９０２）。

第１の画像読取部１０３は、原稿からモノクロでの画像読み取りを行ないモノクロ画像データを取得する（第１の画像読取ステップ）（Ｓ９０３）。
第２の画像読取部１０４は、原稿からカラーでの画像読み取りを行ないカラー画像データを取得する（第２の画像読取ステップ）（Ｓ９０４）。
差分算出部１０５ａは、第２の画像読取ステップにて読み取られたカラー画像データの色成分と、該カラー画像データの色成分の色相を変化させた色相変換後画像データの色成分との差分を算出する（差分算出ステップ）（Ｓ９０５）。

差分算出ステップでは、カラー画像データの色成分の色相環における角度と、色相変換後画像データの色相環における角度とを、上述の角度設定ステップにて設定される角度分（位相変化量Ａ）だけ異ならせて、カラー画像データの色成分と色相変換後画像データの色成分との差分を算出する。もちろん、カラー画像データと色相変換後画像データの間で異ならせるべき色成分の色相環における角度は、必ずしも表現色情報取得部１０１にて取得された情報に基づいて設定された角度である必要はなく、例えば、加算処理ステップで得られるモノクロ画像において印鑑の画像（朱色の画像）を確実に識別できるように、当該角度を予め設定しておいてもよい。

信号算出部１０５ｂは、差分算出ステップにて算出された色成分の差分からなる画像データの色成分をＲＧＢ色空間で表現した場合における、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号の平均値としてのグレースケール信号を算出する（信号算出ステップ）（Ｓ９０６）。具体的に、信号算出ステップでは、グレースケール信号を、無彩色は０とし、有彩色は０を超える値として算出している。

加算処理部１０６ａは、第１の画像読取ステップにて読み取られたモノクロ画像データにおけるモノクロ信号に対して、信号算出ステップにて算出されたグレースケール信号を加算する（加算処理ステップ）（Ｓ９０７）。

なお、上述のフローチャートでは、差分算出ステップおよび信号算出ステップが、第２の画像読取ステップにて読み取られたカラー画像データにおける有彩色の画像領域を抽出した画像データを生成する抽出画像生成ステップに相当する。
また、加算処理ステップが、抽出画像生成ステップにて生成された画像データに基づいて、第１の画像読取ステップにて読み取られたモノクロ画像データにおける抽出画像生成ステップにより抽出された有彩色の画像領域に対応するモノクロ信号の輝度を増加させるように補正する輝度補正ステップに相当している。
上述の画像処理装置での処理における各ステップは、ＭＥＭＯＲＹ８０２に格納されている画像処理プログラムをＣＰＵ８０１に実行させることにより実現されるものである。

本実施の形態では装置内部に発明を実施する機能が予め記録されている場合で説明をしたが、これに限らず同様の機能をネットワークから装置にダウンロードしても良いし、同様の機能を記録媒体に記憶させたものを装置にインストールしてもよい。記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ等プログラムを記憶でき、かつ装置が読み取り可能な記録媒体であれば、その形態は何れの形態であっても良い。またこのように予めインストールやダウンロードにより得る機能は装置内部のＯＳ（オペレーティング・システム）等と共働してその機能を実現させるものであってもよい。

このように、本実施の形態によれば、輝度情報と色情報を用いて処理を行なうため、従来の画像処理技術ではカラー原稿をモノクロ複写した場合に、画像情報が欠落してしまうような原稿であっても、画像情報の欠落のないモノクロ画像を得ることができる。また、原稿の有彩色部分の濃度を従来のモノクロ複写に対して全体的に明るくすることができるため、トナー消費量を抑えることができる。
また、文字等の細線の検出を行ない、その結果に応じで文字等の細線画像を強調することも可能であり、このようにすることで良好なモノクロ画像を得ることができる。

本発明を特定の態様により詳細に説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しないかぎり、様々な変更および改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。

以上に詳述したように本発明によれば、カラー画像に基づいてモノクロ画像を生成する場合における、当該カラー画像上における有彩色の画像情報の欠落を防止するための技術を提供することができる。

本実施の形態による画像処理装置Ｍの概略構成を示す図である。４ラインＣＣＤセンサ９の概略的な構成を示す図である。ラインセンサ９Ｋの分光感度特性を示すグラフである。ラインセンサ９Ｒ、ラインセンサ９Ｇおよびラインセンサ９Ｂそれぞれの分光感度特性を示すグラフである。本実施の形態による画像処理装置Ｍにおける制御回路系の概略構成を示す図である。本実施の形態による画像処理装置Ｍと画像形成装置から構成した複写装置の概念図を示す図である。本実施の形態による画像処理装置Ｍについて説明するための機能ブロック図である。色に関する一般的な概念について説明するための図である。色相について説明するための色相環を示す図である。図９にて示した色相環における色相の位相の関係を説明するための図である。具体的な画像について色相環における位相を６０°変化させた様子を示す図である。ａｂ色空間で色相を６０°位相変化させた場合についての説明図である。本実施の形態による画像処理装置Ｍにおける処理の詳細について説明するためのフローチャートである。図１３に示したフローチャートに合わせた画像の色の変化を示す概念図である。図２にて示した４ラインＣＣＤセンサ９の他の例である４ラインＣＣＤセンサ９’の概略的な構成を示す図である。本実施の形態による画像処理装置Ｍにおける処理の流れについて説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１光源、２リフレクタ、３第１ミラー、４第１キャリッジ、５第２ミラー、６第３ミラー、７第２キャリッジ、８集光レンズ、９４ラインＣＣＤセンサ、１０ＣＣＤ基板センサ、１１制御基板、１３白基準板、１４原稿台ガラス、１８駆動系制御回路、１９モータ、１０１表現色情報取得部、１０２角度設定部、１０３第１の画像読取部、１０４第２の画像読取部、１０５抽出画像生成部、１０５ａ差分算出部、１０５ｂ信号算出部、１０６輝度補正部、１０７操作入力部。

Claims

原稿からモノクロでの画像読み取りを行ないモノクロ画像データを取得する第１の画像読取部と、
原稿からカラーでの画像読み取りを行ないカラー画像データを取得する第２の画像読取部と、
前記第２の画像読取部にて読み取られたカラー画像データにおける有彩色の画像領域を抽出した画像データを生成する抽出画像生成部であって、前記第２の画像読取部にて読み取られたカラー画像データの色成分と、該カラー画像データの色成分の色相を変化させた色相変換後画像データの色成分との差分を算出する差分算出部と、前記差分算出部にて算出された色成分の差分からなる画像データの色成分をＲＧＢ色空間で表現した場合における、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号の平均値としてのグレースケール信号を算出する信号算出部とを備えた前記抽出画像生成部と、
前記抽出画像生成部にて生成された画像データに基づいて、前記第１の画像読取部にて読み取られたモノクロ画像データにおける前記抽出画像生成部により抽出された有彩色の画像領域に対応するモノクロ信号の輝度を増加させるように補正する輝度補正部であって、前記第１の画像読取部にて読み取られたモノクロ画像データにおけるモノクロ信号に対して、前記信号算出部にて算出されたグレースケール信号を加算する加算処理部を備える輝度補正部と、
を備えてなる画像処理装置。
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記輝度補正部における補正処理により得られる画像データにおいて識別可能に表現されるべき色に関する情報を取得する表現色情報取得部と、
前記表現色情報取得部にて取得される情報に基づいて、前記カラー画像データと色相変換後画像データの間で異ならせるべき色成分の色相環における角度を設定する角度設定部とを備え、
前記差分算出部は、前記カラー画像データの色成分の色相環における角度と、前記色相変換後画像データの色相環における角度とを、前記角度設定部にて設定される角度分だけ異ならせて、前記カラー画像データの色成分と色相変換後画像データの色成分との差分を算出する画像処理装置。
請求項１または２に記載の画像処理装置において、
前記信号算出部は、前記グレースケール信号を、無彩色は０とし、有彩色は０を超える値として算出する画像処理装置。
請求項１または２に記載の画像処理装置において、
前記第１の画像読取部は、第１の解像度で原稿の画像読み取りを行なうものであり、前記第２の画像読取部は、前記第１の解像度よりも低い第２の解像度で原稿の画像読み取りを行なうものである画像処理装置。
請求項１または２に記載の画像処理装置において、
前記第２の画像読取部は、赤色用ＣＣＤラインセンサ、緑色用ＣＣＤラインセンサおよび青色用ＣＣＤラインセンサを備えた３ＣＣＤラインセンサである画像処理装置。
請求項１または２に記載の画像処理装置において、
前記第１および第２の画像読取部は、原稿から読み取った画像データを同時に出力する画像処理装置。
原稿からモノクロでの画像読み取りを行ないモノクロ画像データを取得する第１の画像読取ステップと、
原稿からカラーでの画像読み取りを行ないカラー画像データを取得する第２の画像読取ステップと、
前記第２の画像読取ステップにて読み取られたカラー画像データにおける有彩色の画像領域を抽出した画像データを生成する抽出画像生成ステップであって、前記第２の画像読取ステップにて読み取られたカラー画像データの色成分と、該カラー画像データの色成分の色相を変化させた色相変換後画像データの色成分との差分を算出する差分算出ステップと、前記差分算出ステップにて算出された色成分の差分からなる画像データの色成分をＲＧＢ色空間で表現した場合における、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号の平均値としてのグレースケール信号を算出する信号算出ステップとを備えた前記抽出画像生成ステップと、
前記抽出画像生成ステップにて生成された画像データに基づいて、前記第１の画像読取ステップにて読み取られたモノクロ画像データにおける前記抽出画像生成ステップにより抽出された有彩色の画像領域に対応するモノクロ信号の輝度を増加させるように補正する輝度補正ステップであって、前記第１の画像読取ステップにて読み取られたモノクロ画像データにおけるモノクロ信号に対して、前記信号算出ステップにて算出されたグレースケール信号を加算する加算処理ステップを備える前記差分算出ステップを備えた輝度補正ステップと、
を備えてなる画像処理方法。
請求項７に記載の画像処理方法において、
前記輝度補正ステップにおける補正処理により得られる画像データにおいて識別可能に表現されるべき色に関する情報を取得する表現色情報取得ステップと、
前記表現色情報取得ステップにて取得される情報に基づいて、前記カラー画像データと色相変換後画像データの間で異ならせるべき色成分の色相環における角度を設定する角度設定ステップとを備え、
前記差分算出ステップは、前記カラー画像データの色成分の色相環における角度と、前記色相変換後画像データの色相環における角度とを、前記角度設定ステップにて設定される角度分だけ異ならせて、前記カラー画像データの色成分と色相変換後画像データの色成分との差分を算出する画像処理方法。
請求項７または８に記載の画像処理方法において、
前記信号算出ステップは、前記グレースケール信号を、無彩色は０とし、有彩色は０を超える値として算出する画像処理方法。
請求項７または８に記載の画像処理方法において、
前記第１の画像読取ステップは、第１の解像度で原稿の画像読み取りを行なうものであり、前記第２の画像読取ステップは、前記第１の解像度よりも低い第２の解像度で原稿の画像読み取りを行なうものである画像処理方法。
請求項７または８に記載の画像処理方法において、
前記第１および第２の画像読取ステップは、原稿から読み取った画像データを同時に出力する画像処理方法。