JP5557792B2 - 画像処理装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置および画像形成装置に関するものである。

ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）形式の画像データを伸張すると、モスキートノイズなどが発生することが知られている。このため、このようなノイズを低減する様々な技術が提案されている。例えば特許文献１では、εフィルターを使用してモスキートノイズを低減する技術が開示されている。

その他、画像データの特徴（注目画素と近傍画素との濃度差の標準偏差）に応じてフィルター処理を切り換える技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００７−０３４６７６号公報 特開２００９−２６６２３３号公報

積分フィルターなどにより、画像データの伸張時に発生するノイズを低減することができるが、文字などのエッジがぼけてしまう。ノイズレベルが一定であれば、エッジのぼけを回避しつつ、上述の技術により、画像データの伸張時に発生するノイズを低減させることができるが、量子化によりデータ量を圧縮された圧縮画像データ（ＪＰＥＧデータなど）の場合、量子化レベル（つまり、圧縮の度合い）を調節でき、量子化レベルに応じて伸張時のノイズレベルが変化するため、エッジのぼけを回避しつつ、画像データの伸張時に発生するノイズを適切に低減させることが困難である。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、エッジのぼけを回避しつつ、量子化レベルに適応して圧縮画像データの伸張時に発生するノイズを適切に低減させる画像処理装置および画像形成装置を得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。

本発明に係る画像処理装置は、量子化によりデータ量を圧縮された圧縮画像データを伸張する伸張部と、圧縮画像データにおける量子化情報に基づいて圧縮画像データの画質レベルを特定する画質レベル特定部と、画質レベル特定部により特定された画質レベルに応じて、バイラテラルフィルターのフィルター係数を設定するフィルター係数設定部と、フィルター係数設定部により設定されたフィルター係数でバイラテラルフィルターの演算を行うフィルター演算部とを備える。また、フィルター係数設定部は、バイラテラルフィルターのフィルター係数として、注目画素からの位置に依存する第１フィルター係数と、注目画素との濃度差に依存する第２フィルター係数とを設定する。そして、フィルター演算部は、フィルター係数設定部により設定された第１フィルター係数および第２フィルター係数でバイラテラルフィルターの演算を行う。さらに、フィルター係数設定部は、ガウス分布についての異なる複数の分散に対応する第１フィルター係数候補から画質レベルに応じて第１フィルター係数を選択し、ガウス分布についての異なる複数の分散に対応する第２フィルター係数候補から画質レベルに応じて第２フィルター係数を選択する。上述の複数の分散に対応する第２フィルター係数候補のガウス分布の一部範囲は、それぞれ、注目画素との濃度差の一次式で近似されている。

これにより、圧縮時の量子化レベルに対応する画質レベルに適したフィルター係数が使用されるため、エッジのぼけを回避しつつ、量子化レベルに適応して圧縮画像データの伸張時に発生するノイズを適切に低減させる。また、第１フィルター係数と第２フィルター係数が別々に設定されるため、より、エッジのぼけを回避しつつノイズを適切に低減させることができる。

また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、画質レベル特定部は、圧縮画像データに含まれている量子化テーブルに基づいて画質レベルを特定する。

また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、画像処理装置は、基準量子化テーブルを記憶する記憶装置をさらに備える。そして、画質レベル特定部は、圧縮画像データに含まれている量子化テーブルと基準量子化テーブルとを比較して画質レベルを特定する。

これにより、対応する画質レベルが既知である基準量子化テーブルを使用して、圧縮画像データの画質レベルが正確に特定される。

また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、第２フィルター係数候補および第２フィルター係数は、濃度差の値に対応するフィルター係数の値を有する変換テーブルである。そして、フィルター演算部は、変換テーブルに基づいて、第２フィルター係数の値を特定する。

これにより、変換テーブルを使用することで高速にフィルター演算を行うことができる。

また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、圧縮画像データは、ＪＰＥＧ形式、ＪＰＥＧ２０００形式、およびＪＰＥＧ−ＸＲ形式のいずれかである。

本発明に係る画像形成装置は、上記の画像処理装置のいずれかを備える。

これにより、画像形成装置において、圧縮時の量子化レベルに対応する画質レベルに適したフィルター係数が使用されるため、エッジのぼけを回避しつつ、量子化レベルに適応して圧縮画像データの伸張時に発生するノイズを適切に低減させる。

本発明によれば、エッジのぼけを回避しつつ、量子化レベルに適応して圧縮画像データの伸張時に発生するノイズを適切に低減させることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１における基準量子化テーブルの例を示す図である。 図３は、図１における位置フィルターデータによる第１フィルター係数候補の例を示す図である。 図４は、図１における濃度差フィルターデータによる第２フィルター係数候補の特性の例を示す図である。 図５は、図１に示す画像処理装置の動作を説明するフローチャートである。 図６は、図１における濃度差フィルターデータによる第２フィルター係数候補の特性の別の例を示す図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。

図１に示す画像処理装置は、ＪＰＥＧ形式で圧縮された圧縮画像データを伸張し、伸張後の画像データに対してバイラテラルフィルターでフィルター処理を行う。バイラテラルフィルターは、式（１）で表される。

ここで、ｆ（ｉ，ｊ）は注目画素（ｉ，ｊ）の入力信号（画素値）であり、ｇ（ｉ，ｊ）は注目画素の出力信号（フィルタリング後の画素値）であり、ｆ（ｉ＋ｍ，ｊ＋ｎ）は近傍画素（ｉ＋ｍ，ｊ＋ｎ）の入力信号、（画素値）であり、σ_ｄ，σ_ｒはガウス分布の標準偏差であり、ｗは、フィルターサイズに対応する値である。例えば、フィルターサイズが３×３であれば、ｗは１であり、フィルターサイズが５×５であれば、ｗは２である。

式（１）において、式（２）に示す部分が、注目画素に対する近傍画素の位置に関するフィルター係数となり、式（３）に示す部分が、注目画素と近傍画素との濃度差（画素値の差）に関するフィルター係数となる。

図１に示す画像処理装置において、ＪＰＥＧ伸張部１は、ＪＰＥＧ形式に圧縮された圧縮画像データを伸張する。

また、画質レベル特定部２は、圧縮画像データにおける量子化情報に基づいて圧縮画像データの画質レベルを特定する。この実施の形態では、画質レベル特定部２は、圧縮画像データに含まれている量子化テーブルに基づいて画質レベルを特定する。具体的には、画質レベル特定部２は、圧縮画像データに含まれている量子化テーブルと基準量子化テーブル１１とを比較して画質レベルを特定する。

また、記憶装置３は、基準量子化テーブル１１、位置フィルターデータ１２および濃度差フィルターデータ１３を予め記憶している。記憶装置３としては、不揮発性メモリーなどが使用される。なお、後述する濃度差フィルターデータ１３の変換テーブルについては、ルックアップテーブルとしてもよい。

基準量子化テーブル１１は、基準となる画質レベルに対応する既知の量子化テーブルである。

位置フィルターデータ１２は、注目画素からの位置に依存する第１フィルター係数（上述の式（２）に対応する）のデータである。

濃度差フィルターデータ１３は、注目画素との濃度差に依存する第２フィルター係数（上述の式（３）に対応する）のデータである。

また、フィルター係数設定部４は、画質レベル特定部２により特定された画質レベルに応じて、バイラテラルフィルターのフィルター係数を設定する。

この実施の形態では、フィルター係数設定部４は、バイラテラルフィルターのフィルター係数として、注目画素からの位置に依存する第１フィルター係数（上述の式（２）に対応する）と、注目画素との濃度差に依存する第２フィルター係数（上述の式（３）に対応する）とを設定する。具体的には、フィルター係数設定部４は、ガウス分布についての異なる複数の分散σ_ｄ ^２に対応する第１フィルター係数候補から第１フィルター係数を選択し、ガウス分布についての異なる複数の分散σ_ｒ ^２に対応する第２フィルター係数候補から第２フィルター係数を選択する。

この実施の形態では、第２フィルター係数候補および第２フィルター係数は、濃度差の値に対応するフィルター係数の値を有する変換テーブルである。

また、フィルター演算部５は、フィルター係数設定部４により設定されたフィルター係数でバイラテラルフィルターの演算を行う。この実施の形態では、フィルター演算部５は、フィルター係数設定部４により設定された第１フィルター係数および第２フィルター係数でバイラテラルフィルターの演算を行う。なお、この実施の形態では、フィルター演算部５は、上述の変換テーブルに基づいて、第２フィルター係数の値を特定する。

ここで、この実施の形態における画質レベル特定部２による画質レベルおよび各画質レベルに対応する第１フィルター係数候補および第２フィルター係数候補について説明する。この実施の形態では、画質レベルは、３段階（「高」、「中」、「低」）のいずれかと特定される。

図２は、図１における基準量子化テーブル１１の例を示す図である。この実施の形態では、基準量子化テーブル１１は、所定の複数の画質レベルに対応する複数のテーブルを有し、ここでは、画質レベル「高」のテーブル１１ａ、画質レベル「中」のテーブル１１ｂ、および画質レベル「低」のテーブル１１ｃの３つを有する。各テーブル１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、それぞれ、輝度についてのテーブル２１と色差についてのテーブル２２とを有する。

画質レベル特定部２は、ＪＰＥＧ伸張部１により抽出された入力データ（圧縮画像データ）の量子化テーブルとテーブル１１ａ，１１ｂ，１１ｃとを比較し、最も近いテーブルの画質レベルを、入力データの画質レベルと特定する。例えば、テーブル１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち、比較される２つのテーブル内の同一位置の要素の差（あるいは差の絶対値）の、全要素についての総和が最も小さいテーブルが、最も近いテーブルとされる。

図３は、図１における位置フィルターデータ１２による第１フィルター係数候補の例を示す図である。この実施の形態では、位置フィルターデータ１２は、所定の複数の画質レベルに対応する複数の第１フィルター係数候補１２ａ，１２ｂ，１２ｃを有する。なお、図３に示す第１フィルター係数候補１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、フィルターサイズが３×３である場合のものである。第１フィルター係数候補１２ａは、画質レベルが「高」である場合に第１フィルター係数として使用される。第１フィルター係数候補１２ｂは、画質レベルが「中」である場合に第１フィルター係数として使用される。第１フィルター係数候補１２ｃは、画質レベルが「低」である場合に第１フィルター係数として使用される。つまり、画質レベルが高いほど、式（２）における分散σ_ｄ ^２を小さくする。

図４は、図１における濃度差フィルターデータ１３による第２フィルター係数候補の特性の例を示す図である。なお、図４では、入力値の範囲が０〜１２８となっているが、画像データが８ビットデータである場合、入力値（濃度差の絶対値）の範囲は０〜２５５となる。この実施の形態では、濃度差フィルターデータ１３は、所定の複数の画質レベルに対応する複数の変換テーブルを、第２フィルター係数候補として有する。図４に示すように、３つの変換テーブルは、画質レベルが「高」である場合の入出力特性、画質レベルが「中」である場合の入出力特性、および画質レベルが「低」である場合の入出力特性をそれぞれ有する。そして、画質レベル特定部２により特定された画質レベルに対応する変換テーブルが第２フィルター係数の値の特定に使用される。このとき、画質レベルが高いほど、式（３）における分散σ_ｒ ^２を小さくする。

次に、上記画像処理装置の動作について説明する。図５は、図１に示す画像処理装置の動作を説明するフローチャートである。

まず、ＪＰＥＧ伸張部１が、圧縮画像データを図示せぬＲＡＭ（Random Access Memory）などのメモリーなどから読み出し伸張し、伸張した画像データを図示せぬメモリーなどに記憶する（ステップＳ１）。また、ＪＰＥＧ伸張部１は、このとき、圧縮画像データから量子化テーブルを抽出し、画質レベル特定部２に供給する。

画質レベル特定部２は、圧縮画像データの量子化テーブルと基準量子化テーブル１１とを比較して、圧縮画像データの画質レベルを特定し（ステップＳ２）、フィルター係数設定部４に通知する。

フィルター係数設定部４は、その画質レベルに対応するフィルター係数をフィルター演算部５に対して設定する（ステップＳ３）。この実施の形態では、このとき、フィルター係数設定部４は、位置フィルターデータ１２における第１フィルター係数候補１２ａ，１２ｂ，１２ｃのうちの、特定された画質レベルに対応するものを指定する第１指令と、濃度差フィルターデータ１３における複数の変換テーブルのうちの、特定された画質レベルに対応するものを指定する第２指令とを、フィルター演算部５に入力する。

そして、フィルター演算部５は、フィルター係数設定部４により設定されたフィルター係数を使用して、式（１）に示すバイラテラルフィルターの演算を行い（ステップＳ４）、演算後の注目画素の画素値を出力データとして出力する。この実施の形態では、フィルター演算部５は、伸張された画像データを図示せぬメモリーから順次読み出し、注目画素の画素値と近傍画素の画素値の差（濃度差）を計算し、上述の第２指令により指定された変換テーブルを使用してその濃度差に対応するフィルター係数値（つまり、式（３）に相当するフィルター係数）を特定し、さらに、上述の第１指令により指定された第１フィルター係数候補（つまり、式（２）に相当するフィルター係数）を読み出し、フィルタリング後の注目画素の画素値を式（１）に従って計算する。

以上のように、上記実施の形態によれば、画質レベル特定部２は、圧縮画像データにおける量子化テーブルに基づいて圧縮画像データの画質レベルを特定し、フィルター係数設定部４は、画質レベル特定部２により特定された画質レベルに応じて、バイラテラルフィルターのフィルター係数を設定する。そして、フィルター演算部５は、フィルター係数設定部４により設定されたフィルター係数でバイラテラルフィルターの演算を行う。

これにより、圧縮時の量子化レベルに対応する画質レベルに適したフィルター係数が使用されるため、エッジのぼけを回避しつつ、量子化レベルに適応して圧縮画像データの伸張時に発生するノイズ（モスキートノイズなど）を適切に低減させる。

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記実施の形態に係る画像処理装置を、スキャナー、複写機、複合機などの画像形成装置に内蔵し、画像処理装置により画像データをバイラテラルフィルターでフィルタリングし、フィルタリングした後の画像データに基づき印刷などを行うようにしてもよい。

また、上記実施の形態において、図１に示す画像処理装置におけるＪＰＥＧ伸張部１、画質レベル特定部２、フィルター係数設定部４、およびフィルター演算部５は、専用ハードウェアで実現してもよいし、コンピューターでプログラムを実行することによるソフトウェア処理で実現してもよい。また、それらの一部を専用ハードウェアで実現し、残りをソフトウェア処理で実現してもよい。

また、上記実施の形態では、ＪＰＥＧ形式の圧縮画像データが入力データとされているが、ＪＰＥＧ２０００形式、ＪＰＥＧ−ＸＲ形式などの、量子化によりデータ圧縮されている他の形式の圧縮画像データを入力データとしてもよい。その場合、ＪＰＥＧ伸張部１は、その形式の圧縮画像データを伸張可能なものとされる。

また、上記実施の形態において、式（３）を図６に示すように一部範囲を一次式で近似し残りの範囲を定数とし、濃度差フィルターデータ１３は、その範囲と定数、およびその一次式の定数（例えばｙ＝ａｘ＋ｂのａとｂ）を、画質レベルごとに有するようにしてもよい。図６は、図１における濃度差フィルターデータ１３による第２フィルター係数候補の特性の別の例を示す図である。

また、上記実施の形態では画質レベルが３段階のいずれかと判定されるが、画質レベルが２段階、あるいは４段階以上のいずれかと判定されるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、画質レベル特定部２は、量子化テーブルから画質レベルを特定しているが、圧縮画像データ内に量子化スケールのデータが含まれている場合には、その量子化スケールの値から画質レベルを特定するようにしてもよい。

本発明は、例えば、ＪＰＥＧデータによる画像内のノイズ低減に適用可能である。

１ ＪＰＥＧ伸張部（伸張部）
２ 画質レベル特定部
３ 記憶装置
４ フィルター係数設定部
５ フィルター演算部
１１ 基準量子化テーブル
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 第１フィルター係数候補
１３ 濃度差フィルターデータ（第２フィルター候補の一例）

Claims (5)

1. 量子化によりデータ量を圧縮された圧縮画像データを伸張する伸張部と、
   前記圧縮画像データにおける量子化情報に基づいて前記圧縮画像データの画質レベルを特定する画質レベル特定部と、
   前記画質レベル特定部により特定された前記画質レベルに応じて、バイラテラルフィルターのフィルター係数を設定するフィルター係数設定部と、
   前記フィルター係数設定部により設定された前記フィルター係数で前記バイラテラルフィルターの演算を行うフィルター演算部と、
   を備え、
   前記フィルター係数設定部は、前記バイラテラルフィルターのフィルター係数として、注目画素からの位置に依存する第１フィルター係数と、注目画素との濃度差に依存する第２フィルター係数とを設定し、
   前記フィルター演算部は、前記フィルター係数設定部により設定された前記第１フィルター係数および前記第２フィルター係数で前記バイラテラルフィルターの演算を行うこと、
   前記フィルター係数設定部は、ガウス分布についての異なる複数の分散に対応する第１フィルター係数候補から前記画質レベルに応じて前記第１フィルター係数を選択し、ガウス分布についての異なる複数の分散に対応する第２フィルター係数候補から前記画質レベルに応じて前記第２フィルター係数を選択し、
   前記複数の分散に対応する前記第２フィルター係数候補の前記ガウス分布の一部範囲は、それぞれ、前記注目画素との濃度差の一次式で近似されていること、
   を特徴とする画像処理装置。
2. 前記画質レベル特定部は、前記圧縮画像データに含まれている量子化テーブルに基づいて画質レベルを特定することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 基準量子化テーブルを記憶する記憶装置をさらに備え、
   前記画質レベル特定部は、前記圧縮画像データに含まれている量子化テーブルと前記基準量子化テーブルとを比較して前記画質レベルを特定すること、
   を特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記圧縮画像データは、ＪＰＥＧ形式、ＪＰＥＧ２０００形式、およびＪＰＥＧ−ＸＲ形式のいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像処理装置。
5. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の画像処理装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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