JP6306956B2 - 画像処理装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像の特徴に応じた空間フィルタ処理を施す画像処理装置及び画像形成装置に関する。

従来、原稿画像データに対して領域分離処理を施し、文字領域、網点領域、その他の写真領域等に分離し、それぞれの領域に対して好適な空間フィルタを適用して再現性の高い画像を印刷出力する技術が知られている。例えば、特許文献１には、判別された網点領域の画像データに対して網点形状、網点線数、網点面積率及び網点角度を検出し、これらの情報に基づいて最適な空間フィルタを選択して適用することで、露光側での制御を不要とした画像処理装置が記載されている。特許文献２には、第１画像データ処理装置と第２データ処理装置とを備え、第１画像データ処理装置で、入力画像データにおける文字／非文字、網点／非網点という画像特徴に基づいて、文字用フィルタ係数、網点用フィルタ係数、写真用フィルタ係数を有する第１フィルタの特性を利用して、文字領域と網点領域の画質を両立させた統一的な画質の画像データを変換作成し、次いで第２画像データ処理装置で、印刷用等の目的に応じた画像が得られるように、画像特徴の一部である、文字／非文字の画像特徴に基づいて小規模の第２フィルタで変換処理を行う画像処理装置が記載されている。

特開２００６−１２００１９号公報 特開２００７−３３６０７４号公報

画像データを構成する文字や網点は、文字サイズの大小（太さ／細さ）や、網点の粗さを示す線数の高低の違いがある一方、適用される空間フィルタにはかかる相違は反映されていない。一般に、画像に周期性がある場合、空間フィルタのサイズは周期の２倍以上で意図通りのフィルタ効果が得られるとされている（ナイキストの定理）。すなわち、文字のサイズに比して小サイズの空間フィルタを適用すれば意図した効果、すなわち再現性の高い出力画像が十分に得られないことがあり、逆に小さい文字に大きすぎるサイズの空間フィルタを適用すれば意図した箇所以外の画素の情報を拾って、同じく意図通りの効果が得られない可能性がある。また、新聞や雑誌のような低線数で構成されている粗い網点の画像は周期が長くなるため、周期に応じて空間フィルタのサイズも大きくなければ十分な効果が得られないことがあり、逆に細かい網点に対して周期に比して大きすぎるサイズの空間フィルタを適用すると、関係のない箇所の画素の情報を拾ってしまい、意図通りの効果にならない可能性がある。

かかる文字サイズや網点線数の違いへの対応に関して、特許文献１に記載の画像処理装置は、５×５画素分の空間フィルタが例示されているのみで、しかも空間フィルタの切り替えに関してはフィルタマトリックス係数を切り替える態様が記載されているに止まり、前記画像の特徴に対応したサイズの空間フィルタの適用が示唆されているものではない。また、特許文献２に記載の画像処理装置は、第１フィルタとして文字用、網点用及び写真用が準備されているが、それらは同一サイズであって、文字用、網点用のそれぞれの中で、画像の特徴に対応して異なるサイズを適用する点が示唆されているものではない。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、画像データの特徴に応じたサイズを有する空間フィルタを選択的に適用して再現性の高い画像に変換する画像処理装置及び画像形成装置を提供するものである。

本発明に係る画像処理装置は、画像データの特徴情報に対応してサイズの異なる複数の空間フィルタが記憶された記憶部と、画像データの特徴情報を抽出する特徴情報抽出手段と、前記特徴情報抽出手段で検出された前記画像データの特徴情報に対応した空間フィルタを前記記憶部から選択する選択手段と、選択された空間フィルタで前記画像データを構成する画素データに空間フィルタ処理を施す空間フィルタ処理手段とを備えたものである。

本発明によれば、記憶部には、画像データの特徴情報に対応してサイズの異なる複数の空間フィルタが予め記憶されている。そして、特徴情報抽出手段によって、対象となる画像の画像データの特徴情報が抽出されると、選択手段によって、特徴情報抽出手段で抽出された画像データの特徴情報に対応した空間フィルタが選択され、空間フィルタ処理手段によって、選択された空間フィルタで前記画像データを構成する画素データに空間フィルタ処理が施される。従って、画像データの特徴量、例えば文字サイズの大小や網点線数の高低に対応して、適用する空間フィルタのサイズを変えるので、常に好適な画素範囲の情報をフィルタ変換処理に供することができるので、画像の再現性が高レベルに維持される。

また、前記複数の空間フィルタは、空間周波数に対する利得特性のピーク値が一致していることを特徴とするものである。この構成によれば、適用される空間フィルタのサイズを問わず、常に一定した画像の再現性が得られる。

また、前記特徴情報は、前記画像データを構成する文字データのサイズの大小を含み、前記空間フィルタは、前記文字データのサイズの大小に応じた少なくとも２種類のエッジ強調フィルタを含むものである。この構成によれば、文字サイズの大小によらず、常に安定して文字画像に一定のエッジ強調を施すことが可能となる。

また、前記特徴情報は、前記画像データの網点領域における網点の線数の高低を含み、前記空間フィルタは、前記網点の線数の高低に応じた少なくとも２種類の平滑フィルタを含むものである。この構成によれば、網点線数の高低によらず、常に安定して網点で構成される画像に対して一定の平滑化処理を施すことが可能となる。

また、本発明に係る画像形成装置は、前記画像処理装置と、前記空間フィルタ処理が施された画像データから印刷用の画像を形成する画像形成部とを備えたものである。この発明によれば、再現性のより高い画像データから印刷用の画像が形成可能な画像形成装置が提供可能となる。

本発明によれば、画像データの特徴に応じたサイズを有する空間フィルタを選択的に適用することで再現性の高い画像に変換できる。
できる。

本発明に係る画像形成装置の正面断面図である。 画像処理部の回路構成図である。 特徴量抽出部の第１実施形態を示す回路構成図である。 平滑用の空間フィルタのフィルタ係数及びその利得特性を示す図で、（ａ）（ｂ）は３×３のサイズの図、（ｃ）（ｄ）は５×５のサイズの図である。 エッジ強調の空間フィルタのフィルタ係数及びその利得特性を示す図で、（ａ）（ｂ）は３×３のサイズの図、（ｃ）（ｄ）は５×５のサイズの図である。

図１に示す画像形成装置は、画像形成部１０、中間転写部２０、二次転写部３０、定着部４０、給紙部５０、用紙搬送路６０及び読取部７０を備えると共に、装置本体の上部に自動原稿搬送装置８０が搭載されている。画像形成装置は、読取部７０を介して原稿から読み取った画像データあるいは図外の外部装置から入力された画像データを用紙に多色又は単色の画像形成処理を行う。読取部７０は、公知のように光源と主走査方向に配置されたフォトラインセンサとを少なくとも備え、原稿に対する主走査方向への１ラインずつの読み取り動作を副走査方向に繰り返し行うことで原稿画像を読み取るものである。

画像形成部１０は、光ビーム走査ユニット１及びそれぞれ同様な構造を有する各色の画像形成部１０Ａ〜１０Ｄを備えている。光ビーム走査ユニット１は、筐体を有し、その内部に色毎に必要な光学部品が配置されている。光ビーム走査ユニット１は、読取部７０で読み取られた、原稿に対応するＲ、Ｇ、Ｂ色の画像データをブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色情報に変換し、変換後の各色の画像データによって変調されたレーザ光で画像形成部１０Ａ〜１０Ｄの感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの表面を軸方向（主走査方向）に沿って露光走査して、それぞれの静電潜像を形成する。代表して説明する画像形成部１０Ａは、感光体ドラム２Ａを備え、その周囲に回転方向（副走査方向）に沿って帯電器３Ａ、現像器４Ａ及びクリーナ部５Ａを備えている。

中間転写部２０は、中間転写ベルト２１、駆動ローラ２２、従動ローラ２３、一次転写ローラ２４Ａ〜２４Ｄを備えて、感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの周面に形成されたトナー像を中間転写ベルト２１の表面に一次転写する。二次転写部３０は、中間転写ベルト２１の表面のトナー像を記録用紙へ二次転写する。定着部４０は、記録用紙に転写されたトナー像を加熱して定着し、排紙トレイに排出する。給紙部５０は、給紙カセットや手差しトレイを備えており、選択された記録用紙を、対応する給紙カセットから用紙搬送路６０に給紙する。

画像処理部１００は、図２に示すように、画像入力部として機能する読取部７０と画像出力部として機能する画像形成部１０との間に設けられている。画像処理部１００は、Ａ／Ｄ変換処理部１０１と、シェーディング補正部１０２と、領域分離処理部１０３と、入力階調補正部１０４と、色補正部１０５と、空間フィルタ処理部１０６と、出力階調補正部１０７と、中間調処理部１０８とを備えている。また、画像処理部１００は、特徴量抽出部１１１と、フィルタ記憶部１１２と、選択部１１３とを備えている。

Ａ／Ｄ変換処理部１０１は、読取部７０から出力されたＲＧＢアナログ信号をデジタルのＲＧＢ信号に変換する。シェーディング補正部１０２は、Ａ／Ｄ変換処理部１０１から出力されたデジタルのＲＧＢ信号に対して、読取部７０の光源を含む照明系、結像系及び撮像系で生じる各種の歪みを信号レベルの調整によって取り除く処理を実行する。

領域分離処理部１０３は、シェーディング補正部１０２から出力されたＲＧＢ信号から、原稿の画像データを、画素毎に文字領域、網点領域、写真領域等の他の領域に分離する。領域分離処理部１０３は、公知のように領域分離判定のための各閾値を用いて、原稿の画像を画素単位で、例えば文字領域、網点領域、その他の領域として識別する領域分離信号を生成する。

入力階調補正部１０４は、領域分離処理部１０３から出力されたＲＧＢ信号に対して、カラーバランスを整えると同時に、必要に応じて濃度信号等をカラーの画像形成装置に採用されている画像処理システムにとって扱いやすい信号に変換する処理を行う。色補正部１０５は、色再現の忠実化実現のために、入力階調補正部１０４から出力されたＲＧＢ信号に対して、不要吸収成分を含むＣＭＹ色材の分光特性に基づいた色濁りを取り除く処理を行って、色補正後のＣＭＹの３色信号を出力する。すなわち、ＲＧＢからＣＭＹ（Ｋ）への色空間の変更を行う。

空間フィルタ処理部１０６は、色補正部１０５から出力された、色空間としてのＣＭＹＫ信号の画像データに対して、領域分離処理部１０３による領域分離結果、及び後述する、抽出された特徴量情報を基にデジタルフィルタによる空間フィルタ処理を行い、空間周波数特性を補正することによって出力画像のぼやけ及び粒状性劣化を防ぐように処理する。空間フィルタ処理部１０６は、文字領域に関しては、文字の再現性を高めるために高域周波数の強調量を大きくするフィルタ係数を有する空間フィルタでエッジ強調処理を施す。一方、空間フィルタ処理部１０６は、網点領域に関しては、入力網点成分を抑制し、またモアレ発生防止を可能にするフィルタ係数を有する空間フィルタでの平滑化処理を施す。なお、空間フィルタの選択については後述する。

出力階調補正部１０７は、空間フィルタ処理部１０６から出力されたＣＭＹＫ信号を、画像形成装置にとっての特性値である網点面積率に変換して中間調処理部１０８に出力する。中間調処理部１０８は、入力されたＣＭＹＫデータを、出力用の印字形式、例えばディザ表現形式等に対応する各階調で再現できるように処理する。そして、中間調処理部１０８から出力されたＣＭＹＫデータは、画像形成部１０に導かれて画像形成に供される。

特徴量抽出部１１１は、領域分離処理部１０３からの処理情報及び領域分離信号を利用して、所定の局所ブロック単位で網点、文字に関連する特徴量を検出するものである。具体的には、網点を構成する線数を判定し、また文字のサイズを判定する。網点の線数は、所定の種類、例えば６５線／inch、８５線／inch、・・・、１７５線／inch、２００線／inchのように、低線数から高線数の網点が採用される。網点がいずれの線数かを判別し、その線数によって対応するサイズでの空間フィルタ処理を行う。同様に、文字に関しても、そのサイズの大小によって対応するサイズの空間フィルタを適用してエッジ強調することが画像の再現性の観点から望ましい。網点線数の判定、及び文字サイズの判定については、図３で説明する。なお、特徴量抽出部１１１は、シェーディング補正部１０２から出力されたＲＧＢ信号に基づいて所定の局所ブロック単位で特徴量を算出する態様を採用したものでもよい。

フィルタ記憶部１１２は、特徴量に対応してサイズの異なる複数の空間フィルタが格納されている。空間フィルタは、網点領域の画素に適用される、それぞれサイズの異なる複数の平滑用の空間フィルタと、文字領域の画素に適用される、それぞれサイズの異なる複数のエッジ強調用の空間フィルタとを含む。

図４に平滑用の空間フィルタの例を、図５にエッジ強調用の空間フィルタの例を示す。横軸は空間周波数（ｄｐｉ：dot per inch）を示し、縦軸はパワー（利得）を示す。図４（ａ）は、網点の線数が高い、ある値（あるいはある範囲）に対して適用される空間フィルタで、３×３のサイズのフィルタ係数で構成されている。図４（ｃ）は、網点の線数が低い、ある値（あるいはある範囲）に対して適用される空間フィルタで、５×５のサイズのフィルタ係数で構成されている。図４（ｂ）、（ｄ）のフィルタ特性を参照すると、空間周波数に対する、フーリエ変換して得られた利得の特性線のピーク（最小値）は、同じ空間周波数帯で、所定値、ここではほぼ０．２と一致している。従って、適用するフィルタサイズが相違しても平滑化の程度が一定化される。

図５（ａ）は、文字サイズの小さい、ある小サイズ（あるいはある範囲）に対して適用される空間フィルタで、３×３のサイズのフィルタ係数で構成されている。図５（ｃ）は、文字サイズの大きい、ある大サイズ（あるいはある範囲）に対して適用される空間フィルタで、５×５のサイズのフィルタ係数で構成されている。図５（ｂ）、（ｄ）のフィルタ特性を参照すると、空間周波数に対する、フーリエ変換して得られた利得の特性線のピーク（最大値）は、同じ空間周波数帯で、所定値、ここではほぼ２．０と一致している。従って、適用するフィルタサイズが相違してもエッジ強調の程度が一定化される。なお、図４、図５では、網点領域、文字領域に対するフィルタのサイズとしてそれぞれ大小２種類を示したが、本発明は、２種類に限定されず、３種類又はそれ以上のサイズの異なる空間フィルタを設けてもよい。また、フィルタ記憶部１１２は、説明の便宜上、各サイズの空間フィルタを記憶しているとしたが、実際には、各サイズのフィル係数を記憶しているものである。また、上記のように、網点線数及び文字サイズを自動検出するので、拡大、縮小原稿に対しても適用することが可能となる。すなわち、特徴量毎に対応するサイズのフィルタを設定してもよいし、特徴量の、ある範囲毎に対応するサイズのフィルタを設定してもよい。

選択部１１３は、領域分離信号、及び特徴量（又は特徴量の、ある範囲毎に）に対応して各空間フィルタが関係付けられており、領域分離信号、及び特徴量を受けて、対応する空間フィルタ（あるいはフィルタ係数）を空間フィルタ処理部１０６に読み出し、設定するものである。

特徴量抽出部１１１は、図３に示すように、公知の網点線数判定部１１１１及び文字サイズ判定部１１１２を備えている。網点線数判定部１１１１は、所定の複数の画素からなる局所ブロック毎に濃度分布情報を、領域分離された網点領域に関して抽出する抽出部と、該濃度分布情報に基づいて濃度変化の小さな平坦網点領域かどうかを局所ブロック毎に識別する識別部と、平坦網点領域と識別された局所ブロックについて各画素間の濃度変化（反転）の状況を示す最大反転回数平均値を抽出する抽出部と、抽出された最大反転回数平均値に基づいて網点線数を判定する判定部とを備える。これにより、網点線数は、局所ブロックの最大反転回数平均値に基づいて判定される。

文字サイズ判定部１１１２は、領域分離された文字領域において、行方向及び列方向の少なくとも一方向について文字エッジの立ち上がりと立ち上がりのペアを検出し、その間（一般的には黒画素）の画素数を文字幅（太さ／細さ）としてカウントする。なお、カウントされた各文字幅の平均値を算出し、この平均値を採用して精度アップを図るようにしてもよい。文字幅と文字のサイズとは相関性を有することから、間接的に文字のサイズが判定可能となる。

かかる処理を実行することで、文字サイズの大小（太さ／細さ）や、網点の粗さを示す線数の高低の違いがあっても、かかる違いに対応して、より好適なサイズの空間フィルタを適用することで、再現性を常に高く維持することが可能となる。

なお、文字サイズの検出に関して、文字の幅を文字サイズとして扱ったが、これに代えて、第２実施形態として、文字のサイズを直接検出する態様を採用してもよい。この場合、電子的な画像データにあっては、画像データからテキストデータとしての文字のサイズ情報を読み取ることで文字サイズを抽出する態様でもよい。

また、第１実施形態では、それぞれサイズの異なる平滑用の空間フィルタ及びエッジ強調用の空間フィルタを備えたが、第３実施形態として、少なくとも一方側の空間フィルタが異なるサイズを備えた態様としてもよい。

また、空間フィルタは正方形のマトリックスの他、第２実施形態として、例えば３×５とか５×３のように長方形のマトリックス形状を採用してもよい。

また、写真領域に関しても、写真画像の精細度合いを検出して、適用する空間フィルタのサイズを異ならせるようにしてもよい。

また、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 画像形成部
１００ 画像処理部（画像処理装置）
１０３ 領域分離処理部
１０６ 空間フィルタ処理部（空間フィルタ処理手段）
１１１ 特徴量抽出部（特徴情報抽出手段）
１１１１ 網点線数判定部
１１１２ 文字サイズ判定部
１１２ フィルタ記憶部（記憶部）
１１３ 選択部（選択手段）

Claims (4)

1. 画像データの特徴情報に対応してサイズの異なる複数の空間フィルタが記憶された記憶部と、
   画像データの特徴情報を抽出する特徴情報抽出手段と、
   前記特徴情報抽出手段で検出された前記画像データの特徴情報に対応した空間フィルタを前記記憶部から選択する選択手段と、
   選択された空間フィルタで前記画像データを構成する画素データに空間フィルタ処理を施す空間フィルタ処理手段とを備え、
   前記複数の空間フィルタは、空間周波数に対する利得特性のピーク値が一致していることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記特徴情報は、前記画像データを構成する文字データのサイズの大小を含み、
   前記空間フィルタは、前記文字データのサイズの大小に応じた少なくとも２種類のエッジ強調フィルタを含むものである請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記特徴情報は、前記画像データの網点領域における網点の線数の高低を含み、
   前記空間フィルタは、前記網点の線数の高低に応じた少なくとも２種類の平滑フィルタを含むものである請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理装置と、前記空間フィルタ処理が施された画像データから印刷用の画像を形成する画像形成部とを備えた画像形成装置。

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