JP5924112B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置及び画像処理方法に関する。

従来、シャープな文字を再現するため、文字の輪郭のドット密度を増やす、輪郭線を付加する等して、文字の輪郭を強調する画像処理が行われている（例えば、特許文献１参照）。輪郭を強調することにより、スクリーン処理によるジャギーの発生を抑制して、滑らかな輪郭を再現することも可能である。

輪郭線を付加する場合、輪郭線の階調値を変えて輪郭強調の強度を調整するが、従来は文字とその背景の明るさによって階調値が決定されていた。

特開２００９−２４６６６７号公報

しかしながら、文字と背景が同系色の場合、１画素幅の輪郭線を付加しただけでは、書込み時の電位が安定せずに輪郭線が目立たないことがある。このような同系色の場合に合わせて、輪郭線の階調値を大きくする対応が考えられる。この対応は、文字と背景が同色に近ければ問題無いが、同色から離れると輪郭線の強調が強くなることによって、輪郭線の色味が文字からも背景からもずれてにごりやすい。また、輪郭線が目立ちすぎることがあり、色味、階調ともに最適な輪郭線を安定して付加することが望まれている。

また、文字と背景が異系色である場合、色味の差により文字と背景の境界が視覚的に判別しやすい分、元の画像を保持しつつ、シャープな輪郭線を付加することが望まれている。

本発明の課題は、文字と背景に対して最適な階調、色味の輪郭線を安定的に付加することである。

請求項１に記載の発明によれば、
画像データ及びその属性データを解析し、文字とその輪郭を判定する文字輪郭判定部と、
前記文字とその背景間の明度差及び色差を算出する算出部と、
前記明度差に応じて輪郭線の階調値を決定し、前記色差に応じて輪郭線の太さを決定する輪郭線決定部と、
前記文字の輪郭に、決定された階調値及び太さの輪郭線を付加し、輪郭を強調する輪郭線付加部と、
を備える画像処理装置が提供される。

請求項２に記載の発明によれば、
前記輪郭線決定部は、前記輪郭線の太さ方向において、文字から背景に向かう方向にしたがって前記階調値が大きくなるように前記階調値を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。
請求項３に記載の発明によれば、
前記算出部は、
前記文字と背景の彩度をそれぞれ算出し、
前記文字又は背景の何れかの彩度が閾値以上である場合、文字と背景間の色差を算出し、
前記文字及び背景の何れの彩度も閾値未満である場合、文字と背景間の色差を０に設定する請求項１又は２に記載の画像処理装置が提供される。

請求項４に記載の発明によれば、
前記輪郭線決定部は、
前記色差に応じて、０以上の実数値を持つ輪郭線の太さ係数を決定し、
前記太さ係数が０である場合、輪郭線のライン数を０に決定し、
前記太さ係数が０でない場合、太さ係数の整数部に１を加算して得られた整数を、輪郭線のライン数として決定する請求項１〜３の何れか一項に記載の画像処理装置が提供される。

請求項５に記載の発明によれば、
前記輪郭線決定部は、
前記色差に対応する輪郭線の太さ係数が予め設定されたテーブルを用いて、前記輪郭線の太さ係数を決定する請求項４に記載の画像処理装置が提供される。

請求項６に記載の発明によれば、
前記輪郭線決定部は、
前記明度差に応じて輪郭線の階調強度を決定し、
前記輪郭線のライン数が１以下の場合、前記階調強度に太さ係数を乗算して得られた値を、輪郭線の階調値として決定し、
前記輪郭線のライン数が１より大きい場合、前記階調強度を太さ係数で除算して得られた値を、輪郭線の外郭の階調値として決定し、前記階調強度と外郭の階調値の差を、輪郭線の内郭の階調値として決定し、
前記輪郭線付加部は、
前記輪郭線のライン数が１以下の場合、前記文字の輪郭に前記輪郭線の階調値を付加し、
前記輪郭線のライン数が１より大きい場合、前記文字の輪郭に前記外郭の階調値を付加し、輪郭の内側に前記内郭の階調値を付加する請求項４又は５に記載の画像処理装置が提供される。

請求項７に記載の発明によれば、
前記輪郭線決定部は、
前記明度差に対応する輪郭線の階調強度が予め設定されたテーブルを用いて、前記輪郭線の階調強度を決定する請求項６に記載の画像処理装置が提供される。

請求項８に記載の発明によれば、
画像データ及びその属性データを解析し、文字とその輪郭を判定する文字輪郭判定工程と、
前記文字とその背景間の明度差及び色差を算出する算出工程と、
前記明度差に応じて輪郭線の階調値を決定し、前記色差に応じて輪郭線の太さを決定する輪郭線決定工程と、
前記文字の輪郭に、決定された階調値及び太さの輪郭線を付加し、輪郭を強調する輪郭線付加工程と、
を含む画像処理方法が提供される。

本発明によれば、文字と背景の明度差によって輪郭線の階調値を調整するだけでなく、文字と背景の色差によって輪郭線の太さを調整することができる。文字と背景の明るさ、色味に合わせて、階調値により輪郭線の明るさと色味を調整し、太さによって輪郭線の書込みを安定させることができ、文字と背景に対して最適な階調、色味の輪郭線を安定的に付加することができる。

本実施の形態に係る画像処理装置を示す図である。 輪郭線強調処理のフローチャートである。 輪郭線強調処理において輪郭線の階調値及びライン数を決定する処理のフローチャートである。 太さ係数テーブルの一例である。 階調強度テーブルの一例である。 同系色の文字と背景の元画像を示している。 図６ａの文字に付加された輪郭線のイメージ図である。 異系色の文字と背景の元画像を示している。 図７ａの文字に付加された輪郭線のイメージ図である。

以下、図面を参照して本発明の画像処理装置及び画像処理方法の実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態に係る画像処理装置Ｇを示す。
図１に示すように、画像処理装置Ｇは、文字輪郭判定部１、算出部２、輪郭線決定部３、輪郭線付加部４、スクリーン処理部５を備えている。
画像処理装置Ｇは、画像データを輪郭強調処理して、文字の輪郭に輪郭線を付加し、輪郭を強調することができる。画像処理装置Ｇを、コピー機やプリンター等の画像形成装置に搭載することもできるし、画像データを編集するコンピューター装置等に搭載することもできる。

文字輪郭判定部１は、入力された画像データ及びその属性データを解析し、文字とその輪郭を判定する。属性データは、画像データの各画素が、文字（Text）、図形（Graphics）、写真（Image）の何れの属性に属するかを示す。
文字輪郭判定部１は、属性データにより画像データの各画素が、文字か否かを判定する。文字輪郭判定部１は、文字と判定された画素が、文字以外の属性を持つ画素と隣接している場合、文字の輪郭であると判定する。なお、属性データに、輪郭を示すデータが含まれている場合があり、この場合は属性データによって輪郭か否かを判定することができる。

算出部２は、文字輪郭判定部１により輪郭と判定された文字とその背景の彩度、文字と背景間の明度差、色差を算出する。
文字、背景の画素は、Ｒ、Ｇ、Ｂ又はＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの色毎に画素値を持つので、算出部２はＲ、Ｇ、Ｂ又はＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの画素値を、明度Ｌ^＊、色度ａ^＊、ｂ^＊に変換する。算出部２は、文字、背景の明度Ｌ^＊、色度ａ^＊、ｂ^＊を用いて、文字、背景の彩度Ｃ^＊、文字と背景の明度差ΔＬ^＊、色差として色相差ΔＨ^＊を算出することができる。彩度Ｃ^＊、色相差ΔＨ^＊は下記式により表される。
Ｃ^＊＝√｛（ａ^＊）^２＋（ｂ^＊）^２｝
ΔＨ^＊＝√｛（Δａ^＊）^２＋（Δｂ^＊）^２−（ΔＣ^＊）^２｝
ここで、ΔＬ^＊は文字と背景の明度Ｌ^＊の差、Δａ^＊は文字と背景の色度ａ^＊の差、Δｂ^＊は文字と背景の色度ｂ^＊の差を表す。

輪郭線決定部３は、算出部２により算出された明度差に応じて輪郭線の階調値を決定し、色差に応じて輪郭線の太さを決定する。

輪郭線付加部４は、文字の輪郭に、輪郭線決定部３により決定された階調値及び太さの輪郭線を付加し、輪郭を強調する。
スクリーン処理部５により画像データがスクリーン処理された場合、輪郭線付加部４は、スクリーン処理後の文字の輪郭に、輪郭線を付加する。

スクリーン処理部５は、画像データをスクリーン処理し、輪郭線付加部４に出力する。

図２及び図３は、上記画像処理装置Ｇが実行する輪郭線強調処理のフローチャートである。
図２に示すように、文字輪郭判定部１が、入力された画像データ及び属性データを解析して、文字とその輪郭の画素を判定する（ステップＳ１）。

算出部２は、ｎ×ｍ（ｎ、ｍは３以上の奇数）画素の画像データ及び属性データを入力する（ステップＳ２）。ｎ×ｍ画素の中心に位置する注目画素が、文字輪郭判定部１により文字の輪郭と判定されていない場合(ステップＳ３；Ｎ）、ステップＳ２に戻る。算出部２は、１画素位置をシフトして、ｎ×ｍ画素の画像データ及び属性データの入力を繰り返す。

ｎ×ｍ画素の中心に位置する注目画素が、文字輪郭判定部１により文字の輪郭であると判定されている場合（ステップＳ３：Ｙ）、算出部２は注目画素の隣接画素が文字かその背景かを判別する。例えば、算出部２は隣接画素の属性データを参照し、文字の属性であれば文字、それ以外の属性であれば背景と判別することもできるし、注目画素との画素値の差が閾値未満であれば隣接画素を文字、閾値以上であれば隣接画素を背景と判別することもできる。また、算出部２は、文字と背景の画素値から明度差と彩度を算出する（ステップＳ４）。文字又は背景の画素が複数ある場合、文字、背景毎に画素値を平均してから明度差、彩度を算出する。

算出部２は、文字及び背景の彩度を閾値と比較し、文字及び背景の何れの彩度も閾値未満であれば（ステップＳ５；Ｙ）、算出部２は文字と背景を同色として扱い、文字と背景の色差を０に設定する（ステップＳ７）。文字又は背景の何れかの彩度が閾値以上であれば（ステップＳ５；Ｎ）、算出部２は、文字と背景の画素値から色差を算出する（ステップＳ６）。

輪郭線決定部３は、算出部２により算出された文字と背景の色差に応じて、輪郭線の太さ係数を決定する（ステップＳ８）。輪郭線決定部３は、太さ係数の決定時、色差に対応する輪郭線の太さ係数が予め設定された太さ係数テーブルを用いる。

太さ係数テーブルは適宜設計することができるが、例えば図４に示すような太さ係数テーブルを用いることができる。図４に示すように、太さ係数は０以上の実数値であり、色差が大きいほど小さく設定されている。
文字と背景が同色に近く色差が小さい場合、露光装置によって輪郭線を書込む際の電位が安定せず、意図した強度で輪郭強調されないことがあるため、輪郭線を太くし、輪郭線の付加を安定させるように、図４に示す太さ係数テーブルが設計されている。彩度が小さく、文字と背景が同色と扱われた場合、色差が０に設定されるため、図４に示す太さ係数テーブルによれば、最大値の太さ係数が得られる。また、文字と背景が異系色に近く、色差が大きい場合、視覚的に文字と背景の判別が容易となることから、輪郭線を細くし、シャープな輪郭を再現するように、図４に示す太さ係数テーブルが設計されている。

次に、輪郭線決定部３は、算出部２により算出された文字と背景の明度差に応じて、輪郭線全体の階調強度を決定する（ステップＳ９）。輪郭線決定部３は、階調強度の決定時、明度差に対応する輪郭線の階調強度が予め設定された階調強度テーブルを用いる。

階調強度テーブルは適宜設計することができるが、例えば図５に示すような階調強度テーブルを用いることができる。
図５に示す階調強度テーブルは、明度差が極小さい（０％付近）場合、輪郭線の付加により輪郭を必要以上に目立たせてしまうことから、階調強度が小さく設定されている。明度差が小さい（２０％周辺）場合、文字と背景の輪郭が明確でないため、ある程度まで階調強度が引き上げられている。明度差が中間程度（５０％周辺）である場合、輪郭線が付加されずとも視覚的に文字と背景の判別が十分可能であるため、元画像の保持を優先するよう、階調強度が小さく設定されている。明度差が大きい（６０％以上）場合、文字の輪郭を明確にするため、階調強度が明度差に比例して増加するよう設定されている。

輪郭線決定部３は、決定された輪郭線の太さ係数及び階調強度に応じて、輪郭線のライン数及び階調値を決定する（ステップＳ１０）。図３は、ライン数及び階調値を決定する処理の流れを示している。
図３に示すように、輪郭線決定部３は、太さ係数が０である場合（ステップＳ１０１；Ｎ）、輪郭線のライン数を０に決定する（ステップＳ１０２）。輪郭線決定部３は、太さ係数が０ではない、つまり０より大きい場合（ステップＳ１０１；Ｙ）、太さ係数の整数部に１を加算して得られた整数を、輪郭線のライン数として決定する（ステップＳ１０３）。例えば、太さ係数が１．７であれば、その整数部は１であるので、ライン数は１＋１＝２である。結果として、太さ係数が１未満であればライン数が１に、太さ係数が１以上２未満であればライン数が２に、太さ係数が２以上３未満であればライン数が３に決定される。

次に、輪郭線決定部３は、輪郭線のライン数が１以下である場合（ステップＳ１０４；Ｎ）、階調強度に太さ係数を乗算して得られた値を、輪郭線の階調値として決定する（ステップＳ１０５）。例えば、階調強度が８０％、太さ係数が０．９である場合、輪郭線の階調値は８０×０．９＝７２％である。

輪郭線決定部３は、輪郭線のライン数が１より大きい場合（ステップＳ１０４；Ｙ）、輪郭線のライン毎に階調値を決定する。まず、輪郭線決定部３は、階調強度を太さ係数で除算して得られた値を、輪郭線の外郭の階調値として決定する。次に、階調強度から外郭の階調値を引いた差を、輪郭線の内郭の階調値として決定する（ステップＳ１０６）。
例えば、ライン数が２であり、階調強度が８５％、太さ係数が１．２である場合、外郭の階調値は、８５／１．２≒７１％（小数点以下を四捨五入）であり、内郭の階調値は、８５−７１＝１４％である。

ライン数が３以上の場合、内郭が２以上あるので、輪郭線決定部３は、階調強度から既に決定された外郭、内郭の階調値を引いた差を、太さ係数から外郭、内郭のライン数を引いた差で除算し、内郭の階調値として決定する。
例えば、階調強度が８５％、太さ係数が２．２であり、ライン数が３の場合、外郭の階調値は、８５／２．２≒３９％（小数点以下を四捨五入）であり、外郭のすぐ内側にある内郭の階調値は、（８５−３９）／１．２≒３８％（小数点以下を四捨五入）、外郭から１画素離れた内郭の階調値は、８５−３９−３８＝８％である。

輪郭線付加部４は、輪郭線決定部３により決定されたライン数及び階調値の輪郭線を、文字の輪郭である注目画素に付加する（ステップＳ１１）。ライン数が１の場合、輪郭線付加部４は、注目画素の画素値を輪郭線の階調値に変更する。ライン数が２以上の場合、注目画素は輪郭の外郭であるので、輪郭線付加部４は、注目画素の画素値を外郭の階調値に変更する。さらに、輪郭の内側の文字、例えば背景から注目画素へ向かう方向において注目画素と隣接する文字の画素の画素値を内郭の階調値に変更する。

スクリーン処理部５により画像データがスクリーン処理された場合、輪郭線付加部４は、スクリーン処理後の画素値を、輪郭線の階調値に変更することが好ましい。スクリーン処理された場合、文字の輪郭に必ずドットが打点される保証が無く、輪郭強調の効果が得られない場合があるが、スクリーン処理後に輪郭線の階調値に変更することによりこれを防ぐ。

図６ａは、Ｔの文字Ｔｘと同系色の背景Ｂｃ１からなる元画像を示している。図６ｂは、元画像に付加された輪郭線のイメージ図であり、図６ａのＡ−Ａ線上の各画素の画素値を高さで表している。図６ｂに示すように、同系色の文字Ｔｘと背景Ｂｃ１は色差が小さいため、輪郭線を安定して付加できるように輪郭線のライン数が２に決定されている。輪郭線の階調値は、外郭Ｒ１と内郭Ｒ２のライン毎に分配されている。

図７ａは、Ｔの文字Ｔｘと異系色の背景Ｂｃ２からなる元画像を示している。図７ｂは、元画像に付加された輪郭線のイメージ図であり、図７ａのＢ−Ｂ線上の各画素の画素値を高さで表している。図７ｂに示すように、異系色の文字Ｔｘと背景Ｂｃ２は色差が大きいため、シャープな輪郭が再現されるように輪郭線のライン数が１に決定されている。また、明度差が中間程度であり、文字と背景の判別が容易であることから、元画像の保持を優先して輪郭Ｒの階調値が小さく決定されている。

以上のように、本実施の形態によれば、画像処理装置Ｇは、画像データ及びその属性データを解析し、文字とその輪郭を判定する文字輪郭判定部１と、文字とその背景間の明度差及び色差を算出する算出部２と、明度差に応じて輪郭線の階調値を決定し、色差に応じて輪郭線の太さを決定する輪郭線決定部３と、文字の輪郭に、決定された階調値及び太さの輪郭線を付加し、輪郭を強調する輪郭線付加部４と、を備えている。

これにより、文字と背景の明度差によって輪郭線の階調値を調整するだけでなく、文字と背景の色差によって輪郭線の太さを調整することができる。文字と背景の明るさ、色味に合わせて、階調値により輪郭線の明るさと色味を調整し、太さによって輪郭線の書込みを安定させることができ、文字と背景に対して最適な階調、色味の輪郭線を安定的に付加することができる。

上記実施の形態は本発明の好適な一例であり、これに限定されない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した輪郭線強調処理の内容をプログラム化し、このプログラムをコンピューターにより読み取り、実行することにより、実現することもできる。プログラムのコンピューター読み取り可能な媒体としては、ＲＯＭ、フラッシュメモリー等の不揮発性メモリー、ＣＤ-ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、プログラムのデータを、通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も適用可能である。

Ｇ 画像処理装置
１ 文字輪郭判定部
２ 算出部
３ 輪郭線決定部
４ 輪郭線付加部
５ スクリーン処理部

Claims (8)

1. 画像データ及びその属性データを解析し、文字とその輪郭を判定する文字輪郭判定部と、
   前記文字とその背景間の明度差及び色差を算出する算出部と、
   前記明度差に応じて輪郭線の階調値を決定し、前記色差に応じて輪郭線の太さを決定する輪郭線決定部と、
   前記文字の輪郭に、決定された階調値及び太さの輪郭線を付加し、輪郭を強調する輪郭線付加部と、
   を備える画像処理装置。
2. 前記輪郭線決定部は、前記輪郭線の太さ方向において、文字から背景に向かう方向にしたがって前記階調値が大きくなるように前記階調値を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。
3. 前記算出部は、
   前記文字と背景の彩度をそれぞれ算出し、
   前記文字又は背景の何れかの彩度が閾値以上である場合、文字と背景間の色差を算出し、
   前記文字及び背景の何れの彩度も閾値未満である場合、文字と背景間の色差を０に設定する請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記輪郭線決定部は、
   前記色差に応じて、０以上の実数値を持つ輪郭線の太さ係数を決定し、
   前記太さ係数が０である場合、輪郭線のライン数を０に決定し、
   前記太さ係数が０でない場合、太さ係数の整数部に１を加算して得られた整数を、輪郭線のライン数として決定する請求項１〜３の何れか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記輪郭線決定部は、
   前記色差に対応する輪郭線の太さ係数が予め設定されたテーブルを用いて、前記輪郭線の太さ係数を決定する請求項４に記載の画像処理装置。
6. 前記輪郭線決定部は、
   前記明度差に応じて輪郭線の階調強度を決定し、
   前記輪郭線のライン数が１以下の場合、前記階調強度に太さ係数を乗算して得られた値を、輪郭線の階調値として決定し、
   前記輪郭線のライン数が１より大きい場合、前記階調強度を太さ係数で除算して得られた値を、輪郭線の外郭の階調値として決定し、前記階調強度と外郭の階調値の差を、輪郭線の内郭の階調値として決定し、
   前記輪郭線付加部は、
   前記輪郭線のライン数が１以下の場合、前記文字の輪郭に前記輪郭線の階調値を付加し、
   前記輪郭線のライン数が１より大きい場合、前記文字の輪郭に前記外郭の階調値を付加し、輪郭の内側に前記内郭の階調値を付加する請求項４又は５に記載の画像処理装置。
7. 前記輪郭線決定部は、
   前記明度差に対応する輪郭線の階調強度が予め設定されたテーブルを用いて、前記輪郭線の階調強度を決定する請求項６に記載の画像処理装置。
8. 画像データ及びその属性データを解析し、文字とその輪郭を判定する文字輪郭判定工程と、
   前記文字とその背景間の明度差及び色差を算出する算出工程と、
   前記明度差に応じて輪郭線の階調値を決定し、前記色差に応じて輪郭線の太さを決定する輪郭決定工程と、
   前記文字の輪郭に、決定された階調値及び太さの輪郭線を付加し、輪郭を強調する輪郭線付加工程と、
   を含む画像処理方法。