JPH04192672A - 画像処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、製版用スキャナなどを用いて連続的な階調を
もつ原稿を読み取って得られた濃度データを、指定の濃
度変換曲線を用いて濃度変換し、濃度変換済みの濃度デ
ータに対して平滑化空間フィルタリング処理を施す画像
処理方法に係り、特に、濃度データの濃度変換をデジタ
ル処理で行った場合に生じる出力画像のトーンジャンプ
や偽輪郭を軽減する技術に関する。

〈従来の技術〉 従来、濃度データの濃度変換をデジタル処理で行う手法
として、ルックアンプテーブルを用いたものが知られて
いる。具体的には、階調が連続的に変化する原稿を製版
用スキャナで読み取って得られた画像信号が、例えば２
５６階調のデジタル濃度データに変換され、この濃度デ
ータがルックアンブテーフ゛Ｊしのアドレスとして与え
られる。ルックアップテーブルには、任意に設定された
濃度変換曲線が、各アドレスに対応した出力濃度値とし
て格納されており、入力濃度値に対応した出力濃度値が
読み出されることにより、濃度データの濃度変換が行わ
れるようになっている。

第１５図は、このようなルックアップテーブルに設定さ
れる濃度変換曲線の模式図である。

図中、横軸は入力濃度値、縦軸は出力濃度値で、それぞ
れ網点％が２５６段階でデジタル的Ｏこ表現されている
。その結果、オペレータによって設定された濃度変換曲
線が滑らかな特性Ａであったと二でも、ルックアップテ
ーブルに記憶される実際の濃度変換曲線は階段状の特性
Ｂのようになる。

同図の特性Ｂから明らかなように、濃度変換曲線の傾き
の大きな領域（図中のＣ，Ｄ領域）では、１ステツプあ
たりの出力濃度値の段差が大きくなる。そのため、この
ような領域にあたる出力画像中の部分で、階調変化の不
連続性（いわゆるトーンジャンプ）や、偽輪郭が生し画
像品質が低下するという不都合がある。

上述のようなトーンジャンプや偽輪鱈を軽減するために
、従来、濃度変換して得られた出力濃度データに対して
、平滑化空間フィルタリング処理を施して、階調の急激
な変化を抑制している。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような構成を有する従来例の場合に
は、次のような問題点がある。

すなわち、従来例によれば、全領域の出力濃度データに
対して、平滑化空間フィルタリング処理を施しているの
で、濃度変換特性の傾きが比較的小さな領域（例えば、
第１５図のＥｅＩ域）にある出力濃度データまで平滑化
されてしまい、この濃度領域にあって濃度差の必要な輪
郭部分まで平滑され、画像全体がぼやけてしまうという
問題点がある。

また、第１６図に示すように、濃度変換された濃度デー
タ中に濃度値の急激な境界部分があると、このような部
分に対して単なる平滑化空間フィルタリング処理を施す
と、第１７図に示すように、濃度値の境界部分に等濃度
値を示す曲ｍ（図中、矢印で示す）が縞模様状に現れて
不自然な画像になるという問題点もある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、トーンジャンプや偽輪郭が生しやすい領域について
だけ平滑化空間フィルタリング処理を施すことができる
画像処理方法を提供することを目的としている。

また、本発明の他の目的は、濃度変換された出力濃度デ
ータに対して平滑化空間フィルタリング処理を施したと
きに、濃度値の境界部分に縞模様が現れないようにした
画像処理方法を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。

即ち、請求項（１）に記載の発明は、連続的な階調をも
つ原稿を読み取って得られた濃度データを、指定の濃度
変換曲線を用いて濃度変換し、濃度変換済みの濃度デー
タに対して平滑化空間フィルタリング処理を施す画像処
理方法であって、指定された濃度変換曲線に基づいて、
原画像の濃度データの濃度変換を行う第１過程と、前記
濃度変換曲線の微分係数の絶対値を求める第２過程と、 前記微分係数の絶対値が予め定められた値以上になる濃
度領域を設定する第３過程と、原画像の濃度データ中で
、前記第３過程で設定された濃度領域内に入る濃度デー
タのマツプを作成する第４過程と、 第４過程で作成されたマツプ内に属する濃度変換済みの
濃度データに対して、平滑化空間フィルタリング処理を
施す第５過程と、 を備えたものである。

請求項（２）に記載の発明は、請求項（１）に記載の画
像処理方法において、平滑化空間フィルタリング処理に
よって得られた対象画素の平滑化濃度データに、前記対
象画素の濃度データに対応する濃度変換曲線上の点の微
分係数の絶対値に応じて、その振幅が変化する乱数を加
える過程を備えたものである。

請求項（３）に記載の発明は、請求項（１）に記載の画
像処理方法において、平滑化空間フィルタリング処理に
よって得られた対象画素の平滑化濃度データに、前記フ
ィルタリング処理の対象とな、る小領域内の各画素の濃
度データの標準偏差に応じて、その振幅が変化する乱数
を加える過程を備えたものである。

〈作用〉 本発明の作用は次のとおりである。

請求項（１）に記載の発明によれば、濃度変換曲線の微
分係数の絶対値が予め定められた値以上になる濃度領域
に属する、濃度変換済みの濃度データに対してのみに平
滑化空間フィルタリング処理が施される。つまり、トー
ンジャンプや偽輪邦が発生しやすい濃度変換の倍率が大
きな領域についてのみ、選択的に平滑化空間フィルタリ
ング処理が施される。

請求項（２）に記載の発明によれば、平滑化空間フィル
タリング処理の対象となる小領域内の濃度データの濃度
変換倍率が大きい場合、つまり、濃度変換により濃度値
の境界が生しやすい領域について、その小領域の平滑化
濃度データに、濃度変換曲線の傾きに応した比較的振幅
の大きな乱数が選択的に加えられる。

請求項（３）に記載の発明によれば、平滑化空間フィル
タリング処理の対象となる小領域内の濃度データのバラ
ツキが大きい場合、つまり、濃度値の境界部分について
は、その小領域の平滑化濃度データに、前記小領域内の
濃度データの標準偏差に応した比較的振幅の大きな乱数
が選択的に加えられる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第土婁蓋貫 第１図は、本発明の第１実施例に係る画像処理装置の概
略構成を示したブロンク図である。

図中、符号１は後述する種々の画像処理を行うＣＰＵ、
２は原稿を読み取る入力スキャナ、３は入力スキャナ２
によって読み取られた原画像の濃度データを格納する原
画像ファイル、４は濃度変換された原画像の濃度データ
を格納する中間画像ファイル、５は濃度変換された濃度
データに対して平滑化空間フィルタリング処理を施した
濃度データを格納する処理画像ファイル、６は処理画像
ファイル５に格納された濃度データを感光材料に露光記
録する出力スキャナ、７は読み取った原画像などを表示
するカラーデイスプレィ、８は入力設定された数値条件
などを表示するコマンドデイスプレィ、９は濃度変換曲
線などの画像処理条件を設定するためのデジタイザ、】
Ｏは濃度変換曲線を格納するルックアップテーブル、１
１は濃度変換曲線の微分係数の絶対値を格納する微分係
数ファイル、１２は濃度変換曲線の微分係数の絶対値が
予め定められた値以上になる濃度領域を指定するための
領域指定テーブル、１３は原画像の濃度データ中で領域
指定テーブル１２に設定された濃度領域に該当する領域
の分布を記憶するための領域マツプである。

以下、第２図に示したフローチャートを参照して、本実
施例装置の画像処理動作を説明する。

まず、入力スキャナ２より原画像を読み込み、その濃度
データを原画像ファイル３にセットしくステップＳ１）
、原画像をカラーデイスプレィ７に表示する（ステップ
Ｓ２）。

ステップＳ３では、オペレータがカラーデイスプレィ７
を確認しながら、デジタイザ９より濃度変換曲線を指定
する。具体的には、第３図に示すように、カラーデイス
プレィ７Ｌこ、入力側の濃度値（原画像の濃度値）と、
出力側の濃度値（ｉ１！度変換後の濃度値）とを対応さ
せた座標系を表示する（ステップ５３１）、オペレータ
によってデジタイザ９より濃度変換曲線を指示するパラ
メータが入力されると（ステップ５３２）、そのパラメ
ータに従って濃度変換曲線をカラーデイスプレィ７上の
座標系に表示するとともに、この濃度変換曲線をルック
アップテーブル１０にセットする（ステップ５３３）、
第１１図（ａ）は、このとき設定された濃度変換曲線の
例を示している。

ステップＳ４では、ルックアップテーブル１０に記憶さ
れた濃度変換曲線に従って、原画像ファイル３に記憶さ
れた原画像データの濃度変換を行う。

具体的には、第４図に示すように、原画像ファイル３に
記憶された原画像データ中の処理対象画素の濃度データ
を読み出しくステップ５４１）　、この濃度データをル
ックア・ノブテーブル１０の入力アドレスとして与える
ことにより、対応する出力濃度値を読み出す（ステップ
５４２）、変換された濃度データを、中間画像ファイル
４中の処理対象画素の対応位置に記憶する（ステップ５
４３）　、原画像ファイル３中の全画素について上述の
濃度変換を行い、その結果を中間画像ファイル４に記憶
する（ステップ５４４）　。

ステップＳ５では、ルックアップテーブルＩＯに設定さ
れた濃度変換曲線の微分係数の絶対値を求める。具体的
には、第５図に示すように、ルックアップテーブル１０
より入力濃度データの各段階ごとに、出力濃度データを
読み出しくステップ５５１）、この濃度データと、これ
と隣接する入力濃度段階の濃度データとの差をそれぞれ
求め、絶対値の大きい方を前記対象濃度データにおける
濃度変換曲線の微分係数として、その絶対値を微分係数
ファイル】Ｊに記憶する（ステップ５５２）。以上の処
理を全２５６段階について実行する（ステップ５５３）
　、第１１図（ｂ）は微分係数ファイル１１に記憶され
た濃度変換曲線の微分係数の絶対値を示している。

ステ・ンプＳ６では、上記のようにして求めた微分係数
の絶対値が予め定められた値以上の曲線領域を抽出して
、領域指定テーブル１２にセットする。

具体的には、第６図に示すように、微分係数ファイル１
１より対象濃度データの１段階について、濃度変換曲線
の微分係数の絶対値を読み込み（ステップ５６１）、そ
の微分係数の絶対値が例えば２以上の場合、該当濃度デ
ータの領域指定テーブル１２の値をｆｌ」とし、それ以
外の領域はｒｏＪとする。ステップ３６１、Ｓ６２の領
域指定処理を全２５６段階の各微分係数の絶対値につい
て行う（ステップ５６３）　、第１１図（Ｃ）は、この
ようにして得られた領域指定テーブル１２の模式図であ
る。

ステップＳ７では、領域指定テーブル１２のデータに基
づき、原画像ファイル３の中の濃度データに対して平滑
処理を施すべき領域を領域マツプ１３に設定する。具体
的には、第７図に示すように、原画像ファイル３の対象
画素の濃度データを読み出しくステップ５７１）、その
濃度データの値が領域指定テーブル１２中の領域ｒ１．
に該当するものであれば、領域マツプ１３の該当箇所に
ｒｌＪを設定し、それ以外はｆｏ」を設定する（ステッ
プ５７２）０以上の処理対象領域の設定を原画像の全画
素について行う（ステップ５７３）、第１２図は、この
ようにして得られた領域マツプ１３の模式図であり、図
中の斜ｗＡ領域はｒｌＪが設定された処理対象領域、そ
れ以外はｒＱｌが設定された非処理対象領域を示してい
る。なお、図中の破線は原画像の輪郭である。

ステ・ノブＳ８では、中間画像ファイル４に記憶された
濃度変換済みの濃度データの中で、領域マツプ１３に設
定された領域ｒ１１に該当する部分から、対象画素を中
心とした小領域（この例では、対象画素を中心とした３
×３の合計９個の画素）の濃度データを抽出する。

ステップＳ９では、中間画像ファイル４から読み出した
対象画素を含む３×３画素の小領域内の濃度データの乎
均伊を求め、この平均値を平滑化処理済み画像の濃度デ
ータとして処理画像ファイル５の該当個所に格納する。

具体的には、第８図に示すように、中間画像ファイル４
内の対象画素を特徴とする小領域（３×３画素）の各濃
廣デー夕を読み出しくステップ５９１）、これらの濃度
データの平均値を浮動小数点実数で算出する（ステップ
５９２）。そして、得られた実数の濃度データを整数化
（量子化）し、処理画像ファイル５の該当画素位置に格
納する（ステップ５９３）。対象画素ｒ１１．の周辺画
素が第１３図のように表される場合、対象画素ｒ８．．
を含む小領域内の平滑化処理済み画像の濃度データＱ８
．は、次式■で表される。

ステップＳ８およびステップＳ９の各処理を、領域マノ
ブ１３内の対象領域内の全画素について行った後（ステ
ップ５ＩＯ）、処理画像ファイル５に格納された平滑処
理済みの濃度データを出力スキャナに出力する（ステッ
プ５１１）。　　　−以上のように、本実施例では、濃
度変換曲線の微分係数の絶対値が１２１以上、すなわち
、入力濃度データが２倍以上に拡大される濃度領域につ
いてのみ平滑化空間フィルタリング処理を施しているの
で、濃度変換倍率の大きな領域に発生するトーンジャン
プや偽輪郭を軽減することができるとともに、濃度変換
倍率の小さな領域に対しては平滑化空間フィルタリング
処理を施さないので、その領域にある輪郭がぼけること
がない。

Ｕ皇旌■ 本実施例の特徴は、入力濃度データが２倍以上に拡大さ
れる濃度領域について平滑化空間フィルタリング処理を
施して得られた濃度データに乱数を加える過程を備え、
特に、前記乱数の振幅値を、対象画素を含む小領域内の
標準偏差および濃度変換曲線の微分係数に応じて変化さ
せたことにある。

装置の構成は、第１図に示した第１実施例と同様である
ので、ここでの説明は省略する。

以下、第９図に示したフローチャートを参照して説明す
る。

第２図に示した第１実施例のステップ５１〜Ｓ８の処理
によって、領域マノブ１３に設定された領域ｒｌＪに該
当する中間画像ファイル４の中の部分から、対象画素を
含む小９Ｍ域の濃度データを抽出すると、第９図のステ
ップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、ステップＳ８で抽出された小領域
内の各濃度データの標準偏差値を求める。

対象画素ｒ８．．の周辺画素が第１３図のように表され
る場合、対象画素ｒヮ１．を含む小領域内の標準偏差Ｓ
　Ｘ？は、次式■から求められる・・・・・・■ ステップＳ１３では、ステップＳ１２で求められた標準
偏差Ｓ　ｗ、および微分係数ファイル１１に記憶された
濃度変換曲線の微分係数の絶対値に基づき、乱数を発生
する。具体的には、第１０図に示すように、原画像ファ
イル３の濃度データ中の対象画素の濃度データを読み出
しくステップＳ　１３１）、その濃度値における濃度変
換曲線の微分係数の絶対値を微分係数ファイル１１から
読み出しくステップ５１３２）、該当小領域の標準偏差
Ｓ　ＩＩＩＦと、前記微分係数の絶対値Ｉｆ’（Ｐ、、
Ｖ）ｔとに基づき、乱数の発生範囲を決定しくステップ
５１３３）、その範囲内の一様乱数を浮動小数点実数で
発生する（ステップ３１３４）。

ステップＳ１４では、第１実施例で説明したようにして
中間画像ファイル４から読み出した対象画素を含む３×
３画素の小領域内の濃度データの平均値を求め、この平
均値にステップ５１３で発生させた乱数を加えた値を、
平滑化処理済み画像の濃度データとして処理画像ファイ
ル５の該当箇所に格納する。すなわち、中間画像ファイ
ル４内の対象画素を中心とする小領域（３Ｘ３ｉ！！素
）の各濃度データを読み出し、これらの濃度データの平
均値を浮動小数点実数で算出し、この平均値と、ステッ
プＳ１３で発生した乱数とを加え、対象画素の実数の濃
度データを得る。そして、得られた実数の濃度データを
整数化（量子化）し、処理画像ファイル５の該当画素位
置に格納する。このようにして得られた平滑化処理済み
画像の濃度データＱ■は、次式〇で表される。

Σ　　Σｒ　＊＋ｉ−２＋　ｙ＋ｊ−□Ｑｘｙ＝　□□ ３×３ ＋ｍ、　　ｘ　　（Ｓ、、ｘｌ　　ｒ’　　＜　　ｐｘ
、ｙ’　）　　ｌ　ｌ　　””　　×ａ・・・・・・■ 上式において、ｍ４は−１〜＋１の範囲で発生する乱数
（発生割合が一様ないわゆる白色乱数に相当する）、α
は濃度変化の大小に併せて乱数による一効果（例えば、
ザラツキの大小など）を加減するために適宜に設定され
る定数である。

なお、本実施例では、対象画素を中心とした小領域の標
準偏差と濃度変換曲線の微分係数の絶対値の両方を使っ
て、乱数の振幅を変化させているが、いずれか一方の値
を使って乱数の振幅を変化させるようにしてもよい。

例えば、濃度変換曲線の微分係数の絶対値のみを使って
、乱数の振幅を変化させる場合には、平滑化処理済み画
像の濃度データＱＸ１１は、次式■で表される。

Σ　　ΣｊＸ＋ｉ−２＋？。、−２ Ｑｘｙ＝　□ ３×３ ＋ｍ４　　ｘ　　（ｌｒ′＜　　Ｐｘ、ｙ　　）　　ｌ
　ｌ　　””　　×α・・・・・・■ また、対象画素を中心とした小領域の標準偏差のみを使
って乱数の振幅を変化させる場合には、平滑化処理済み
画像の濃度データＱｘｙは、次式■で表される。

Ｑｘｙ＝□ ３×３ 十ｍａ　Ｘ　（Ｓｘｙ）　””　Ｘα ・・・・・・■ ステップＳ１４を終了すると、第２図で説明したステッ
プＳ１０に進んで、上述した平滑化処理を領域マノブ１
３内の対象領域内の全画素について行った後、処理画像
ファイル５に格納された平滑処理済みの濃度データを出
力スキャナに出力する。

以上のように、本実施例の平滑化空間フィルタリング処
理では、平滑化処理によって得られた対象画素を中心と
した小領域内の平均濃度値に加える乱数の振幅を、前記
小領域の標準偏差および濃度変換曲線の微分係数の絶対
値に応して変化させることにより、濃度変換済みの濃度
データの中で、濃度差の大きい部分については、振幅の
大きな乱数を加えているので、第１４図に示すように、
濃度差の大きい境界部分において、その周囲の濃度値に
バラツキが生じるので、平滑化処理に起因する等濃度の
縞模様の発生が軽減される。しかも、濃度差の少ない領
域では乱数の振幅が小さくなり、低ノイズの画像が得ら
れ、全体として画像品質の向上を図ることができる。

なお、上述の各実施例では、対象画素の中心とした３×
３画素の小領域の濃度データの平均値を算出することに
よって対象画素の濃度データを平滑化する処理を採用し
たが、平滑化空間フィルタリング処理の手法は、種々変
更実施可能であり、実施例で説明した手法に限定されな
い。

〈発明の効果〉 本発明によれば、次の効果が発揮される。

請求項（１）に記載の発明によれば、濃度変換曲線の傾
きの大きな領域について、選択的に平滑化空間フィルタ
リング処理が施されるので、前記領域でのトーンジャン
プや偽輪郭の発生が抑制されるとともに、その他の領域
では平滑化処理による画像のぼけがな（、全体として画
像品質を向上することができる。

請求項（２）に記載の発明によれば、平滑化濃度データ
に加える乱数の振幅を、平滑化空間フィルタリング処理
の対象となる画素の濃度データに対応する濃度変換曲線
の微分係数の絶対値に応じて変化させているので、濃度
変換によって濃度差が拡大される領域については平滑化
処理した際に生しる不快な縞模様が軽減されるとともに
、濃度差があまり拡大されない領域についは加えられる
乱数（雑音）のレベルが小さくなり画質が向上する。

また、請求項（３）に記載の発明によれば、平滑化濃度
データに加える乱数の振幅を、平滑化空間フィルタリン
グ処理の対象となる画素の周辺小領域の標準偏差に応し
て変化させているので、濃度差の大きい領域については
平滑化処理した際に生しる不快な縞模様が軽減されると
ともに、濃度差の少ない領域については加えられる乱数
（雑音）のレベルが小さくなり画質が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１４図は本発明の実施例に係り、第１図
は画像処理装置の概略構成を示したブロック図、第２図
は濃度変換・平滑化画像処理の全体フローチャート、第
３図は濃度変換曲線を指定するステップの詳細なフロー
チャート、第４図は濃度変換処理の詳細なフローチャー
ト、第５図は濃度変換曲線の微分係数の絶対値を算出す
る処理の詳細なフローチャート、第６図は濃１度変換曲
線の領域指定の詳細なフローチャート、第７図は領域マ
ツプ作成処理の詳細なフローチャート、−第８図は平滑
化空間フィルタリング処理の詳細なフローチャート、第
９図は第２実施例における特徴的な処理を抜き出して示
したフローチャート、第１０図は第２実施例の乱数発生
処理の詳細なフローチャート、第１１図は濃度変換曲線
の領域指定処理の手順の説明に供する波形図、第１２図
は領域マツプの模式図、第１３図は平滑化空間フィルタ
リング処理の対象となる対象画素周辺小領域の模式図、
第１４図は第２実施例ムこ係る平滑化空間フィルタリン
グ処理の作用説明図である。 第１５図ないし第１７図は従来例の説明に係り、第１５
図は濃度変換曲線の説明図、第１６回は濃度変換済みの
濃度データで濃度差の境界がある領域を示す図、第１７
図は単なる平滑化空間フィルタリング処理による縞模様
の発生状態を示すＶである。 ■・・・ＣＰＵ　　　　　　２・・・入力スキャナ３・
・・原画像ファイル　　４・・・中間画像ファイル５・
・・処理画像ファイル　６・・・出力スキャナ７・・・
カラーデイスプレィ ８・・・コマンドデイスプレィ ９・・・デジタイザ １０・・・ルックアップテーブル １１・・・微分係数ファイル　Ｉ２・・・領域指定テー
ブル１３・・・領域マンフ゛ 第３図 第４図 第５図 第６　図 第７図 第８図 第９図 （ステップ５８） （ステップ３１０） １１０図 １１１掌車ねＣ響亥創

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続的な階調をもつ原稿を読み取って得られた濃
   度データを、指定の濃度変換曲線を用いて濃度変換し、
   濃度変換済みの濃度データに対して平滑化空間フィルタ
   リング処理を施す画像処理方法であって、 指定された濃度変換曲線に基づいて、原画像の濃度デー
   タの濃度変換を行う第１過程と、前記濃度変換曲線の微
   分係数の絶対値を求める第２過程と、 前記微分係数の絶対値が予め定められた値以上になる濃
   度領域を設定する第３過程と、 原画像の濃度データ中で、前記第３過程で設定された濃
   度領域内に入る濃度データのマップを作成する第４過程
   と、 第４過程で作成されたマップ内に属する濃度変換済みの
   濃度データに対して、平滑化空間フィルタリング処理を
   施す第５過程と、 を備えたことを特徴とする画像処理方法。
2. （２）請求項（１）に記載の画像処理方法において、平
   滑化空間フィルタリング処理によって得られた対象画素
   の平滑化濃度データに、前記対象画素の濃度データに対
   応する濃度変換曲線上の点の微分係数の絶対値に応じて
   、その振幅が変化する乱数を加える過程を備えた画像処
   理方法。
3. （３）請求項（１）に記載の画像処理方法において、平
   滑化空間フィルタリング処理によって得られた対象画素
   の平滑化濃度データに、前記フィルタリング処理の対象
   となる小領域内の各画素の濃度データの標準偏差に応じ
   て、その振幅が変化する乱数を加える過程を備えた画像
   処理方法。