JP5307736B2 - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は画像処理装置および画像処理方法に係り、特にエッジを検出する技術に関する。

原画像を二値化して印刷するプリンタなどの装置は、印刷する前に、原画像にスクリーニング処理を施す必要がある。スクリーニング処理された後のスクリーニング画像は、連続階調画像からなる原画像と比較すると、離散的なので、直接にスクリーニング画像を処理するのはかなり難しい。従って、従来は、スクリーニング画像を処理する前に、まずスクリーニング画像のエッジ強度（およびエッジ方向）を確認してから処理していた。

すなわち、従来は、Ｓｏｂｅｌ又はＬａｐｌａｃｅテンプレート（フィルタ）を用いて、スクリーニング画像のエッジ強度およびエッジ方向を検出していた。
エッジ強度およびエッジ方向を検出するときには、奇数サイズすなわちN行×N列（Nは３以上の奇数）のフィルタにおいて、その中心画素（注目画素）に関して、中心画素の近傍の画素の画素値とフィルタ係数との積を足し合わせるフィルタ演算によりこの中心画素におけるエッジ強度およびエッジ方向を検出することが多い。

具体的には、所定の平面上（例えばＸＹ平面とする）の原画像データに対して、主走査方向（例えばＸ方向とする）に沿ったエッジ成分E_ＸをＸ方向エッジ検出フィルタにより算出するとともに、副走査方向（例えばＹ方向とする）に沿ったエッジ成分E_ＹをY方向エッジ検出フィルタにより算出する。そして、√（E_Ｘ ^２＋E_Ｙ ^２）からエッジ強度を、ｔａｎ^−１（E_Ｙ／E_Ｘ）からエッジ方向を、それぞれ算出する。

図３（ｂ）および図３（ｃ）にそれぞれ示されるように、奇数サイズ（ここでは３行×３列）のエッジ検出フィルタにおいて、フィルタ係数は、中心軸に沿って０となり、中心軸を対象軸として絶対値が等しく且つ符号が逆となる。従って、図３（ａ）に示されるような画素値の分布を有する太さが１画素分の線すなわち細線に関しては、細線上の画素が中心画素となった場合には、エッジ成分が０となってしまうので、エッジ強度を適切に検出できないという問題点がある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、原画像の細線においても適切にエッジ強度を検出することができる画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係る画像処理装置は、原画像データ内の注目画素の４つの頂点に関して、第１の方向に沿ったエッジ強度を検出するＭ行×Ｍ列（Ｍは２以上の偶数）の第１のエッジ検出フィルタおよび前記第１の方向と垂直な第２の方向に沿ったエッジ強度を検出するＭ行×Ｍ列の第２のエッジ検出フィルタをそれぞれ適用させる演算を行うことにより、前記４つの頂点それぞれにおいて前記第１の方向および前記第２の方向それぞれについてエッジ成分を算出するエッジ成分算出手段と、算出された各頂点における各方向のエッジ成分に基づいて各頂点のエッジ方向を算出し、算出された各エッジ方向に基づいて前記注目画素のエッジ方向を検出するエッジ方向検出手段とを備える。

本発明に係る画像処理装置は、原画像の細線においても適切にエッジ強度を検出することができる。

図１は、本発明に係る画像処理装置１００の基本的な構成を示すブロック図である。 図２は、本発明に係る画像処理装置１００において偶数サイズのフィルタにより検出される細線のエッジ強度およびエッジ方向を示す図である。 図３は、奇数サイズのフィルタにより検出される細線のエッジ強度を示す図である。

図１は、本発明に係る画像処理装置１００を示す図である。図１に示されるように、画像処理装置１００は、頂点エッジ成分検出手段１１０と画素エッジ強度検出手段１２０と画素エッジ方向検出手段１３０とを備える。

図２を用いて後述するように、頂点エッジ成分検出手段１１０は、原稿画像データ内の注目画素の４つの頂点に関して、主走査方向（例えばＸ方向とする）に沿ったエッジ強度を検出するＭ行×Ｍ列（Ｍは２以上の偶数であり、以下ではＭ＝２の場合について説明する）のＸ方向エッジ検出フィルタおよび副走査方向（例えばＹ方向とする）に沿ったエッジ強度を検出するＭ行×Ｍ列のY方向エッジ検出フィルタをそれぞれ適用させる演算を行うことにより、この４つの頂点それぞれにおいてX方向およびY方向それぞれについてエッジ強度（エッジ成分）を検出する。

また、画素エッジ強度検出手段１２０は、頂点エッジ成分検出手段１１０により検出された各頂点の各方向のエッジ成分に基づき、注目画素のエッジ強度を検出する。
また、画素エッジ方向検出手段１３０は、頂点エッジ成分検出手段１１０により検出された各頂点の各方向のエッジ成分に基づき、注目画素のエッジ方向を検出する。

図２は、図１の画像処理装置１００において偶数サイズ（２行×２列）のフィルタにより検出される細線のエッジ強度およびエッジ方向を示す図である。

図２（ａ）には、Ｙ方向に沿って連続的に（５画素分）画素値“１”を有しX方向に沿って１画素分の太さを有する細線が示されており、注目画素（中心画素）が細線上に位置している。なお、図２（ａ）においては、中心画素の４つの頂点P１〜P4が黒点として示されている。

図２（ｂ）には、Ｍ＝２である場合におけるＸ方向エッジ検出フィルタおよびY方向エッジ検出フィルタがそれぞれ示されている。

図２（ｃ）には、図２（ａ）の中心画素の４つの頂点P１〜P4それぞれにおいて、頂点エッジ成分検出手段１１０によりX方向について検出されたエッジ成分E_ＸおよびY方向について検出されたエッジ成分E_Ｙがそれぞれ示されている。なお、図２（ｃ）においては、中心画素が黒点として示され、その周囲に４つの頂点P１〜P4のエッジ成分E_Ｙ，E_Ｙがそれぞれ示されている。

すなわち、頂点P１のX方向のエッジ成分E_Ｘは、（−１）×０＋１×１＋（−１）×０＋１×１＝２となる。

また、頂点P２のX方向のエッジ成分E_Ｘは、（−１）×１＋１×０＋（−１）×１＋１×０＝−２となる。

また、頂点P３のX方向のエッジ成分E_Ｘは、（−１）×０＋１×１＋（−１）×０＋１×１＝２となる。

また、頂点P４のX方向のエッジ成分E_Ｘは、（−１）×１＋１×０＋（−１）×１＋１×０＝−２となる。

また、頂点P１のY方向のエッジ成分E_Ｙは、（−１）×０＋（−１）×１＋１×０＋１×１＝０となる。

また、頂点P２のY方向のエッジ成分E_Ｙは、（−１）×１＋（−１）×０＋１×１＋１×０＝０となる。

また、頂点P３のY方向のエッジ成分E_Ｙは、（−１）×０＋（−１）×１＋１×０＋１×１＝０となる。

また、頂点P４のY方向のエッジ成分E_Ｙは、（−１）×１＋（−１）×０＋１×１＋１×０＝０となる。

図２（ｄ）には、図２（ｃ）の各頂点の各方向のエッジ成分E_Ｙ，E_Ｙに基づき、画素エッジ強度検出手段１２０により検出された各頂点のエッジ強度Ｐｏｗおよび画素エッジ方向検出手段１３０により検出された各頂点のエッジ方向Ｄｉｒが示されている。
すなわち、画素エッジ強度検出手段１２０は、各頂点において、√（E_Ｘ ^２＋E_Ｙ ^２）からエッジ強度Ｐｏｗを算出する。そして、各頂点を中心とする２行×２列の領域（各頂点のウィンドウ領域）それぞれにおいて、注目画素と同一の画素値“１”を有する画素の個数を、そのウィンドウ領域における類似度として算出する。図２（ａ）では、いずれのウィンドウ領域においても、注目画素以外で注目画素と同一の画素値“１”を有する画素の個数は１であるので、類似度も１となる。そして、各頂点のエッジ強度Ｐｏｗを、対応するウィンドウ領域の類似度すなわち１で割った値（いずれも２）の最大値から、注目画素のエッジ強度が２と算出される。
なお、上述においては、類似度を、注目画素と同一の画素値を有する画素の個数として説明したが、これに限らす、類似度を、注目画素との画素値の差が所定値以下である画素の個数として求めてもよい。

また、画素エッジ方向検出手段１３０は、各頂点において、ｔａｎ^−１（E_Ｙ／E_Ｘ）からエッジ方向Ｄｉｒを検出する。図２（ｄ）に示されるように、各頂点におけるエッジ方向Ｄｉｒが左右方向内側に向いていることから、注目画素は、上下方向の細線上に位置していることが検出される（なお、注目画素は、左右方向の細線上に位置している場合には、各頂点におけるエッジ方向Ｄｉｒは上下方向内側に向くように検出される）。
このように、本発明に係る画像処理装置１００は、原稿画像データ内の注目画素の４つの頂点Ｐ１〜Ｐ４に関して、偶数サイズのエッジ検出フィルタを適用させる演算を行うことにより頂点Ｐ１〜Ｐ４においてエッジ強度を検出し、これら頂点Ｐ１〜Ｐ４のエッジ強度に基づき、注目画素のエッジ強度または注目画素のエッジ方向を検出する。従って、奇数サイズのエッジ検出フィルタを適用させる場合とは異なり、原画像の細線においても適切にエッジ強度を検出することができる。

１００ 画像処理装置
１１０ 頂点エッジ成分検出手段（第１のエッジ強度検出手段）
１２０ 画素エッジ強度検出手段（第２のエッジ強度検出手段）
１３０ 画素エッジ方向検出手段（エッジ方向検出手段）

Claims (5)

1. 原画像データ内の注目画素の４つの頂点に関して、第１の方向に沿ったエッジ強度を検出するＭ行×Ｍ列（Ｍは２以上の偶数）の第１のエッジ検出フィルタおよび前記第１の方向と垂直な第２の方向に沿ったエッジ強度を検出するＭ行×Ｍ列の第２のエッジ検出フィルタをそれぞれ適用させる演算を行うことにより、前記４つの頂点それぞれにおいて前記第１の方向および前記第２の方向それぞれについてエッジ成分を算出するエッジ成分算出手段と、
   算出された各頂点における各方向のエッジ成分に基づいて各頂点のエッジ強度を算出し、算出された各エッジ強度に基づいて前記注目画素のエッジ強度を検出するエッジ強度検出手段と
   を備える画像処理装置。
2. 原画像データ内の注目画素の４つの頂点に関して、第１の方向に沿ったエッジ強度を検出するＭ行×Ｍ列（Ｍは２以上の偶数）の第１のエッジ検出フィルタおよび前記第１の方向と垂直な第２の方向に沿ったエッジ強度を検出するＭ行×Ｍ列の第２のエッジ検出フィルタをそれぞれ適用させる演算を行うことにより、前記４つの頂点それぞれにおいて前記第１の方向および前記第２の方向それぞれについてエッジ成分を算出するエッジ成分算出手段と、
   算出された各頂点における各方向のエッジ成分に基づいて各頂点のエッジ方向を算出し、算出された各エッジ方向に基づいて前記注目画素のエッジ方向を検出するエッジ方向検出手段と
   を備える画像処理装置。
3. 請求項１に記載の画像処理装置であって、
   前記エッジ強度検出手段は、
   前記第１のエッジ検出フィルタおよび前記第２のエッジ検出フィルタが適用される前記原画像データ上の領域において、前記注目画素以外の画素であって前記注目画素との画素値の差が所定値以下である画素の個数に基づき、前記注目画素のエッジ強度を検出する
   画像処理装置。
4. 原画像データ内の注目画素の４つの頂点に関して、第１の方向に沿ったエッジ強度を検出するＭ行×Ｍ列（Ｍは２以上の偶数）の第１のエッジ検出フィルタおよび前記第１の方向と垂直な第２の方向に沿ったエッジ強度を検出するＭ行×Ｍ列の第２のエッジ検出フィルタをそれぞれ適用させる演算を行うことにより、前記４つの頂点それぞれにおいて前記第１の方向および前記第２の方向それぞれについてエッジ成分を算出するエッジ成分算出ステップと、
   算出された各頂点における各方向のエッジ成分に基づいて各頂点のエッジ強度を算出し、算出された各エッジ強度に基づいて前記注目画素のエッジ強度を検出するエッジ強度検出ステップと
   を備える画像処理方法。
5. 原画像データ内の注目画素の４つの頂点に関して、第１の方向に沿ったエッジ強度を検出するＭ行×Ｍ列（Ｍは２以上の偶数）の第１のエッジ検出フィルタおよび前記第１の方向と垂直な第２の方向に沿ったエッジ強度を検出するＭ行×Ｍ列の第２のエッジ検出フィルタをそれぞれ適用させる演算を行うことにより、前記４つの頂点それぞれにおいて前記第１の方向および前記第２の方向それぞれについてエッジ成分を算出するエッジ成分算出ステップと、
   算出された各頂点における各方向のエッジ成分に基づいて各頂点のエッジ方向を算出し、算出された各エッジ方向に基づいて前記注目画素のエッジ方向を検出するエッジ方向検出ステップと
   を備える画像処理方法