JPH09307765A

JPH09307765A - 画像処理方法および装置

Info

Publication number: JPH09307765A
Application number: JP8142301A
Authority: JP
Inventors: Tooru Suinou; 水納　　亨
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】偏差値を用いて精度良く画像の地肌ノイズ除
去と孤立点除去を同時に実現する画像処理方法および装
置を提供する。【解決手段】画像入力Ａ１、特徴量変換処理Ａ２、適
応的エッジ処理Ａ３、偏差値を用いたノイズ除去処理Ａ
４、画像出力Ａ５の順に処理する。偏差値を用いたノイ
ズ除去処理Ａ４は、着目画素ブロック内の画素特徴量の
平均値を演算し、さらに、平均値に基づく各画素特徴量
の偏差値とを演算したのち、平均値と偏差値をそれぞれ
所定のしきい値ｔｈと比較して、地肌ノイズあるいは孤
立点を判定し、この判定結果に基づいて地肌ノイズ除去
処理と孤立点除去処理を一挙に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理方法およ
び装置に関し、より詳細には、地肌によるノイズあるい
は孤立点によるノイズを処理する画像処理方法および装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学式原稿読み取り機構を備える
画像処理装置としては、例えばデジタル複写装置、ファ
クシミリ、ファイリングシステム入力装置、ＣＡＤ入力
装置等がある。こうした画像処理装置は、対象となる原
稿をスキャナなどの画像読み取り機構で読み取り、読み
取られた多値画像をプリンタあるいはディスプレイに出
力する構成となっているが、こうした光学的な読みとり
時に、原稿画像のノイズ、光量ムラ、コンタクトガラス
７の汚れ、ＣＣＤの感度ムラ等により、正規画像データ
にノイズが現われることがある。

【０００３】とりわけ、原稿の地肌の濃淡がそのまま再
現されるため、出力画像中に地肌の汚れが目立ち見づら
い画像になる。こうしたノイズへの対策として、従来、
シェーディング補正や周辺画素の平均値を出力するとい
った工夫や、画像の孤立点認識によるノイズ除去が提案
されている。

【０００４】例えば、特公昭６３−６７０７９号公報で
開示されているような、単位領域内の画素濃度の順序を
決定し、地肌汚れや孤立点除去などの画像ノイズ除去を
はかる技術がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
シェーディング補正では原稿画像のノイズは補正され
ず、また小領域あるいは画像全体における濃度の平均化
は、画像のノイズをある程度は低減させるものの、その
反面、画像のシャープさを失わせることになり、このた
め画像全体が不鮮明な感じとなるという問題点があっ
た。

【０００６】また、孤立点認識によるノイズ除去には、
ノイズが規則的なものや周囲との濃度差がかなり大きい
孤立点とした場合、周期的なノイズ成分のパワースペク
トルはパワースペクトル空間においてある位置に集中す
るので、これを取り除くフーリエ変換した場合、及び小
領域において隣の画素と同じ濃度で繋がっている連結成
分持たないで数個の画素だけが濃度変化が大きいときそ
れをノイズと見做して取り除く場合とがある。

【０００７】しかしながら、パワースペクトルを参照し
て取り除くことは通常の文字あるいは写真において、そ
のパワースペクトル成分がノイズとして見たパワースペ
クトル成分と同じでないことが条件であり、同じ時は、
例えば網点画像を孤立点と誤認識することになり、これ
らの誤認識により正規の入力画像を構成している網点画
像や小さな点などの欠落が生じるという欠点があった。
更に、このノイズ除去においては、孤立点の認識による
アルゴリズム及びハード構成が必要となり、リアルタイ
ムによるハード構成が困難となるという問題があった。

【０００８】また、前記の特公昭６３−６７０７９号公
報開示による構成では、画素濃度のばらつきについて考
慮されていないためノイズ除去の精度改善に限界があ
る。また、画素濃度の順序を求めるための回路や機器構
成が複雑になるという不都合があった。

【０００９】本発明は従来技術の前記のような課題や欠
点を解決するためなされたもので、その目的は偏差値を
用いて精度良く画像の地肌ノイズ除去と孤立点除去を同
時に実現する画像処理方法および装置を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明に係る画像処理方法は、着目画素ブロック内の画
素特徴量の平均値と、前記平均値に基づく前記各画素の
特徴量の偏差値とを演算し、前記平均値が予め定めた第
１しきい値以下であり、かつ前記偏差値が予め定めた第
２しきい値以下であれば地肌処理を施すことを特徴とす
る。

【００１１】あるいは、着目画素ブロック内の画素特徴
量の平均値と、前記平均値に基づく前記各画素の特徴量
の偏差値とを演算し、前記平均値が予め定めた第３しき
い値以下であり、かつ前記偏差値が予め定めた第４しき
い値以上であれば孤立点除去処理を施すことを特徴とす
る。

【００１２】さらに、着目画素ブロック内の画素特徴量
の平均値と、前記平均値に基づく前記各画素の特徴量の
偏差値とを演算し、前記平均値が予め定めた第１しきい
値以下であり、かつ前記偏差値が予め定めた第２しきい
値以下であれば地肌処理を施し、また前記平均値が予め
定めた第３しきい値以下であり、かつ前記偏差値が予め
定めた第４しきい値以上であれば孤立点除去処理を施す
ことにより、地肌処理と孤立点除去処理を同時に一挙に
実施することを特徴とする。

【００１３】前記の画像処理方法は、画素特徴量として
反射率、あるいは画素濃度を用いることで効果的に実現
される。さらに、前記偏差値を画素単位で重みづけする
ことにより算出することで、さらに効果的に実現され
る。

【００１４】本発明に係る画像処理装置は、画像入力手
段と、画素特徴量処理手段と、エッジ処理手段と、ノイ
ズ処理手段と、画像出力手段を有し、前記ノイズ処理手
段は、着目画素ブロック内の画素特徴量の平均値と、前
記平均値に基づく前記各画素特徴量の偏差値とを、所定
のしきい値と比較し、前記比較結果に基づいて地肌と孤
立点を同時に処理する構成としたことを特徴とする。

【００１５】あるいは本発明に係る画像処理装置は、前
記平均値ならびに偏差値が、画素単位で重みづけされた
ことを特徴とする。

【００１６】本発明に係る画像処理方法ならびに画像処
理装置によれば、着目画素ブロック内の画素特徴量の平
均値と偏差値に基づき、平均値が第１しきい値以下であ
り、かつ偏差値が第２しきい値以下であれば地肌と判定
して地肌処理が施されるから、平均値のレベルが低く、
周囲も略同じ値として現れる地肌部分のイメージが効果
的に除去あるいは低減される。

【００１７】あるいは、平均値が第３しきい値以下であ
り、かつ偏差値が第４しきい値以下であれば孤立点と判
定して除去処理が施されるから、平均値のレベルが低
く、かつ周囲に比して高い値として現れる孤立点のイメ
ージが効果的に除去される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る画像処理
方法の一実施形態の構成を示す。同図において、Ａ１は
画像入力、Ａ２は特徴量変換処理、Ａ３は適応的エッジ
処理、Ａ４は偏差値を用いたノイズ除去処理、Ａ５は画
像出力である。またｔｈは、偏差値を用いたノイズ除去
処理Ａ４で用いられるしきい値である。

【００１９】まず画像入力Ａ１で、原稿がＣＣＤセンサ
等の光電変換機構から成るスキャナにより読み込まれて
発生した画像データは、反射率等の画素特徴量を載せて
いる。この画素特徴量は、特徴量変換処理Ａ２において
例えば反射率リニアから濃度リニアへ変換され、ついで
適応的エッジ処理Ａ３が施されたのち、偏差値を用いた
ノイズ除去処理Ａ４においてノイズ除去処理が施され
る。

【００２０】偏差値を用いたノイズ除去処理Ａ４は、着
目画素ブロック内の画素特徴量の平均値を演算し、さら
に、平均値に基づく各画素特徴量の偏差値とを演算した
のち、ノイズ除去処理を以下のように行う。

【００２１】まず、地肌によるノイズの処理を行う。地
肌イメージは、画素特徴量の平均値のレベルが低く、周
囲も略同じ値として現れるという特徴がある。したがっ
て、画素特徴量の平均値が予め定めた第１しきい値以下
であり、かつ各画素特徴量の偏差値が予め定めた第２し
きい値以下であるか否かを判定し、平均値が予め定めた
第１しきい値以下であり、かつ偏差値が予め定めた第２
しきい値以下であれば、地肌と判定して地肌処理を施
し、地肌ノイズ処理済みの画像データとする。

【００２２】ついで、孤立点によるノイズの処理を行
う。孤立点イメージは、画素特徴量の平均値のレベルが
低く、かつ周囲に比して高い値として現れるという特徴
がある。したがって、ノイズ除去処理Ａ４は、平均値が
予め定めた第３しきい値以下であり、かつ偏差値が予め
定めた第４しきい値以上であるか否かを判定し、平均値
が予め定めた第３しきい値以下であり、かつ偏差値が予
め定めた第４しきい値以上であれば、孤立点と判定して
除去処理を施し、孤立点除去処理済みの画像データとす
る。

【００２３】画像出力Ａ５では、地肌処理済み、あるい
は孤立点除去処理済みの画像データに基づき、プリント
などの画像出力を行う。

【００２４】このように、偏差値を用いたノイズ除去処
理Ａ４は、地肌処理と孤立点除去処理とを、同じ平均値
演算結果と偏差値演算結果とを使用して同時かつ一挙に
実行することができる。これにより処理過程を簡素化で
き、また処理時間も短縮できる。

【００２５】つぎに、本発明に係る画像処理装置の一実
施形態を、図２に基づき説明する。図２は、本発明に係
る画像処理装置Ｓの一実施形態のブロック構成図で、１
は原稿、２、３、４、５は搬送ローラ、６は反射板、７
はコンタクトガラス、８は光源、９は光学レンズ、１０
はＣＣＤ等で構成される画像入力手段である。

【００２６】さらに、１１は画素特徴量処理手段、１２
はエッジ処理手段、１３はノイズ処理手段、１４は画像
出力手段である。また、ｔｈ１〜ｔｈ４はノイズ処理手
段１３に入力されるしきい値である。

【００２７】搬送ローラ２〜５により搬送された原稿１
は、光源８により照明される。その原稿像は光学レンズ
９により、ＣＣＤセンサ等の光電変換装置から成る画像
入力手段１０上に結像される。この原稿像は反射率から
構成されているが、Ａ／Ｄ変換回路等で画素毎に、Ｒ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の多値デジタル画像信号
（例えば８ビットのデジタル信号）に変換されたのち、
画素特徴量処理手段１１で、画素特徴量を例えば反射率
から画素濃度（ＲＧＢ濃度信号）に変換する。例えば、
各画素のＲＧＢ濃度信号は、０〜２５５の値をとる。従
って、白は（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（０、０、０）であり、黒
は（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（２５５、２５５、２５５）とな
る。ここで反射率とは、原稿を照射する光と原稿からの
反射光の強度の比（＝Ｉｒ／Ｉｏ）であり、この反射率
の常用対数（＝ｌｏｇ（Ｉｒ／Ｉｏ））が画素濃度であ
る。

【００２８】ついで、エッジ処理手段１２でエッジ量に
応じた処理が施され、エッジ部はより際立ち、また滑ら
かな部分はそのまま保存される。このようなエッジ処理
としては、例えば適応的エッジ処理が好ましい。適応的
エッジ処理は、例えば図６に示されるように、ピクセル
Ｐｉｘから１２Ａにおいてエッジ量δを算出し、１２Ｂ
において、図７にその一例が示されるδ〜変調伝達関数
テーブルの値に基づき係数Ｓを決定し、１２Ｃにおい
て、ＮｅｗＰｉｘ＝Ｐｉｘ＋ δ ｘＳにより、エッジ処理がなされた新しいピクセルＮｅｗＰ
ｉｘが得られる。

【００２９】ノイズ処理手段１３では、入力されたＮｅ
ｗＰｉｘに基づき、平均値と偏差値を演算し、これらを
予め与えられたしきい値ｔｈ１〜ｔｈ４と比較して、原
稿地肌あるいは孤立点を判定し、この結果に基づき原稿
地肌ノイズを除去あるいは低減し、且つ、孤立点ノイズ
を除去する。

【００３０】図３は、ノイズ処理手段１３のブロック構
成図である。図４は、その地肌処理の原理説明図であ
り、また図５はその機能説明図である。以下、これら図
面に基づいてノイズ処理手段１３の構成と動作を説明す
る。

【００３１】ノイズ処理手段１３は、偏差値演算部１３
１、地肌判定部１３２、孤立点判定部１３３、ノイズ除
去処理部１３４からなり、被処理データＷｂｒｉｎは偏
差値演算部１３１とノイズ除去処理部１３４に入力され
る。偏差値演算部１３１は、被処理データＷｂｒｉｎに
基づき、画素特徴量（ここでは画素濃度）の平均値Ａを
演算する。まず、着目画素Ｘを中心としたＭｘＮ画素を
対象画素ブロックとすると、この画素ブロック内の画素
濃度の平均値Ａは〔数１〕で示される。

【００３２】

【数１】

【００３３】演算された平均値Ａは、地肌判定部１３２
ならびに孤立点判定部１３３にそれぞれ出力される。

【００３４】さらに偏差値演算部１３１は、被処理デー
タＷｂｒｉｎと平均値Ａに基づき、各画素濃度の偏差値
Ｕを演算する。標準偏差をσとすると、分散はσの２乗
となり、〔数２〕に示す式により算出される。

【００３５】

【数２】

【００３６】したがって、標準偏差σは、分散の平方根
をとることにより算出される。ついで、偏差値Ｕは、Ｕ＝５０＋１０ｘ（Ｘ−Ａ）／σ から演算される。演算された偏差値Ｕは、地肌判定部１
３２ならびに孤立点判定部１３３にそれぞれ出力され
る。

【００３７】地肌判定部１３２では、平均値Ａが所定の
しきい値ｔｈ１以下で、かつ着目画素の偏差値Ｕが所定
のしきい値ｔｈ２以下ならば、地肌と判断し、地肌除去
処理を行う。この地肌除去処理の原理を図４に、またそ
の機能を図５に、それぞれ示す。

【００３８】図４の線図に示されるように、被処理デー
タＷｂｒｉｎが未処理のまま素通しで出力データＷｂｒ
ｏｕｔとなる場合を傾斜角４５度の線分とすると、地肌
判定部１３２では、４５度よりも急峻な、予め与えられ
た傾斜角Ｍでしきい値ｔｈに落ちる線分Ｗｂｒｏｕｔ＝Ｍ（Ｗｂｒｉｎ−ｔｈ）の上で動作するようにする。

【００３９】したがって、図中、点Ｐ１と点Ｐ２間の斜
線を施した領域では、Ｗｂｒｏｕｔの値が急落する。と
りわけ、ｔｈではＷｂｒｏｕｔの値は０となり、これは
未処理の場合のＷｂｒｏｕｔの値Ｖ１との対比が顕著と
なって、よって効果的な判定が可能になる。地肌判定部
１３２は、この判定結果を信号ａとしてノイズ除去処理
部１３４に出力する。信号ａは例えば、地肌でない場合
を１、地肌である場合に０とする。すなわち、信号ａが
０であれば、地肌を完全に除去することになる。

【００４０】このような地肌判定部１３２の機能は、図
５においてより明らかになる。すなわち、地肌判定部１
３２は、Ｍ（Ｗｂｒｉｎ−ｔｈ）とＷｂｒｉｎのうち
で、値の小さなものをＷｂｒｏｕｔとして出力する。

【００４１】あるいは、信号ａとして、Ｗｂｒｏｕｔ＝Ｍ（Ｗｂｒｉｎ−ｔｈ）に基づくＷｂｒｏｕｔの値を出力するようにしてもよ
い。この場合は、地肌イメージ濃度が低減されて出力さ
れることになる。

【００４２】一方、孤立点判定部１３３は、平均値Ａが
所定のしきい値ｔｈ３以下で、着目画素濃度の偏差値Ｕ
がしきい値ｔｈ４以上ならば、孤立点と判定し、その画
素の濃度を０にするように信号ｂを出力する。

【００４３】ノイズ除去処理部１３４は、信号ａ、ｂに
基づき被処理データＷｂｒｉｎを処理し、Ｗｂｒｏｕｔ
を画像出力手段１４に出力する。画像出力手段１４で
は、出力機器に応じた階調処理を施し、プリンタ等の出
力機器に画像を出力させる。

【００４４】また、平均と標準偏差を算出するにあた
り、ＭｘＮ画素のそれぞれに重み付けをして着目画素の
付近の影響を大きくし、着目画素から離れている画素の
影響を少なくするようにしてもよい。この場合、画素Ｘ
ｉｊの重みづけ係数をＦｉｊとすると、平均Ａは〔数
３〕で示され、また重みづけ度数の合計ＳＵＭは〔数
４〕のように算出される。

【００４５】

【数３】

【００４６】

【数４】

【００４７】このとき分散は、〔数５〕のように算出さ
れる。

【００４８】

【数５】

【００４９】このように、本発明は、周囲の画素の特徴
量に対する注目画素の特徴量の偏差値と、ブロック内の
全画素特徴量の平均値とが、それぞれ所定のしきい値に
より決められる所定範囲内にあるか否かによって、地肌
ノイズの判定と孤立点ノイズの判定を実施するものであ
り、しかも簡単な構成で両者の処理を一挙に行うことが
できるものである。

【００５０】また、前記実施形態ではスキャナなら読み
取った反射率信号をＲＧＢ濃度信号に変換後にデータ処
理する構成としたが、本発明はこれに限定されるのでは
なく、例えば色変換後のＹ（イエロー）、Ｍ（マゼン
タ）、Ｃ（シアン）信号などの他の表色系にも適用する
ことができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の請求項１に
係る画像処理方法は、着目画素ブロック内の画素特徴量
の平均値と偏差値に基づき、平均値が第１しきい値以下
であり、かつ偏差値が第２しきい値以下であれば地肌と
判定して地肌処理を施す構成であるから、平均値のレベ
ルが低く、周囲も略同じ値として現れる地肌部分のイメ
ージを効果的に除去あるいは低減することが可能にな
る。

【００５２】また、本発明の請求項２に係る画像処理方
法は、着目画素ブロック内の画素特徴量の平均値と偏差
値に基づき、平均値が第３しきい値以下であり、かつ偏
差値が第４しきい値以下であれば孤立点と判定して除去
処理を施す構成であるから、平均値のレベルが低く、か
つ周囲に比して高い値として現れる孤立点のイメージを
効果的に除去することが可能になる。

【００５３】さらに、本発明の請求項３に係る画像処理
方法は、前記の地肌判定と孤立点判定を一挙に実施する
構成であるから、地肌処理と孤立点をより効率的に、し
かも短時間で低コストで行うことを可能にする。

【００５４】本発明の請求項４に係る画像処理方法は、
前記画素特徴量に反射率を用いる構成であるから、装置
の光学系が好ましい線形特性を有する構成であれば、反
射率から画素濃度への変換過程を省略でき、よってより
簡単に画像の処理が可能になる。

【００５５】また、本発明の請求項５に係る画像処理方
法は、前記画素特徴量に画素濃度を用いる構成であるか
ら、装置の光学系の特性にかかわらずリニアの特性に変
換された画素濃度による処理が可能になり、より高精度
の画像処理が可能になる。

【００５６】さらに、本発明の請求項６に係る画像処理
方法は、前記画素特徴量の偏差値を画素単位で重みづけ
することにより算出する構成であるから、着目画素の近
傍の画素への影響を大とし、着目画素から離れた画素へ
の影響を小さくして、より精度の良い地肌除去と孤立点
除去を同時に実現することができる。

【００５７】本発明の請求項７に係る画像処理装置は、
ノイズ処理手段が画素特徴量の平均値と偏差値を用い、
さらに所定のしきい値との比較をそれぞれ実施する構成
であるから、地肌によるノイズ除去と孤立点ノイズの除
去を同時に、一挙に実現でき、この結果より簡単な構成
で効果的な画像処理を可能にする。

【００５８】また、請求項８に係る画像処理装置は、周
囲の画素特徴量に重みづけをして算出された平均値と偏
差値を用いる構成であるから、着目画素の近傍の画素へ
の影響を大とし、着目画素から離れた画素への影響を小
さくすることにより、より精度の良い地肌除去と孤立点
除去を同時に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像処理方法の一実施形態におけ
る処理過程の説明図である。

【図２】本発明に係る画像処理装置の一実施形態のブロ
ック構成図である。

【図３】図２に示されたノイズ処理手段のブロック構成
図である。

【図４】図２に示されたノイズ処理手段における地肌処
理の原理説明図である。

【図５】図２に示されたノイズ処理手段における地肌処
理の機能説明図である。

【図６】適応的エッジ処理過程の説明図である。

【図７】図６に示されたδ―変調伝達関数テーブルの例
である。

【符号の説明】

Ａ１画像入力Ａ２特徴量変換処理Ａ３適応的エッジ処理Ａ４偏差値を用いたノイズ除去処理Ａ５画像出力ｔｈしきい値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】着目画素ブロック内の画素特徴量の平均
値と、前記平均値に基づく前記各画素特徴量の偏差値と
を演算し、前記平均値が予め定めた第１しきい値以下で
あり、かつ前記偏差値が予め定めた第２しきい値以下で
あれば地肌処理を施すことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】着目画素ブロック内の画素特徴量の平均
値と、前記平均値に基づく前記各画素特徴量の偏差値と
を演算し、前記平均値が予め定めた第３しきい値以下で
あり、かつ前記偏差値が予め定めた第４しきい値以上で
あれば孤立点除去処理を施すことを特徴とする画像処理
方法。
【請求項３】着目画素ブロック内の画素特徴量の平均
値と、前記平均値に基づく前記各画素特徴量の偏差値と
を演算し、前記平均値が予め定めた第１しきい値以下で
あり、かつ前記偏差値が予め定めた第２しきい値以下で
あれば地肌処理を施し、また前記平均値が予め定めた第
３しきい値以下であり、かつ前記偏差値が予め定めた第
４しきい値以上であれば孤立点除去処理を施すことによ
り、地肌処理と孤立点除去処理を一挙に実施することを
特徴とする画像処理方法。
【請求項４】前記画素特徴量は反射率であることを特
徴とする請求項１、２あるいは３記載の画像処理方法。
【請求項５】前記画素特徴量は画素濃度であることを
特徴とする請求項１、２あるいは３記載の画像処理方
法。
【請求項６】前記画素特徴量の偏差値を画素単位で重
みづけすることにより算出することを特徴とする請求項
１、２、３、４あるいは５記載の画像処理方法。
【請求項７】画像入力手段と、画素特徴量処理手段
と、エッジ処理手段と、ノイズ処理手段と、画像出力手
段を有し、前記ノイズ処理手段は、着目画素ブロック内
の画素特徴量の平均値と、前記平均値に基づく前記各画
素特徴量の偏差値とを、所定のしきい値と比較し、前記
比較結果に基づいて地肌と孤立点を同時に処理する構成
としたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項８】前記平均値ならびに偏差値が、画素単位
で重みづけされたことを特徴とする請求項７記載の画像
処理装置。