JPH11120343A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力画像を短時間でイラスト風の画像へ変換
可能な画像処理装置を提供する。 【解決手段】 スキャナ２から入力画像を取込み、入力
画像用メモリ４に格納する（Ｓ２）。入力画像を平滑化
し平滑化画像を平滑化画像用メモリ８に格納する（Ｓ
４）。入力画像と平滑化画像との差分を求め差分画像を
出力用画像メモリに格納する（Ｓ６）。差分画像を２値
化し、差分２値画像を求める（Ｓ８）。入力画像を２値
化し、入力２値画像と差分２値画像との論理和を求め、
出力画像を得る（Ｓ１０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理装置に関
し、特に、画像等の入力データをイラスト風の画像へ変
換する画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータ上のアプリケー
ションソフトウェアまたはワードプロセッサ装置などの
一機能として、写真などの画像をカラースキャナ等の入
力装置を用いて取込み、取込んだ入力画像に様々な画像
処理を施して画質を変換することにより、入力画像から
個々のユーザが自分のイメージに合った画像を創造する
ことのできる機能が実現されている。

【０００３】この画像処理技術の一例として、入力画像
をイラスト風の画像へ変換する処理がある。たとえば、
特開平６−３０１７７３号公報に開示されている減色画
像処理方法および装置では、輪郭線抽出処理と画像減色
処理とを組み合わせることによりこの処理を実現してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の減色画
像処理方法および装置で所望される輪郭線は、閉曲線で
なければならない。このため、輪郭線抽出処理として、
画像を領域分割した後、領域の輪郭を追跡するなどの複
雑な処理が必要とされ、変換時間に処理がかかるという
問題がある。

【０００５】また、ソーベルフィルタ等の短時間で処理
可能な輪郭線抽出の方法も考えられるが、抽出結果が画
素濃度勾配の方向に依存する問題や、輪郭線が太くなる
問題があるため、イラスト風の画像へ変換するにはさら
に細線化処理等が必要であり、変換時間に時間がかか
る。

【０００６】本発明は、これらのような問題点を解決す
るためになされたもので、その目的は、入力画像を短時
間でイラスト風の画像へ変換可能な画像処理装置を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る画像処理装置は、入力画像データを平滑化し、平滑
化画像データを求めるための手段と、入力画像データの
注目画素の輝度値と平滑化画像データの対応する画素の
輝度値との差値に基づいて画素の輝度値を求め出力画像
データを作成するための出力画像データ作成手段とを含
む。

【０００８】請求項１に記載の発明によると、入力画像
データの注目画素の輝度値と平滑化画像データの対応す
る画素の輝度値との差値は、平滑化を行なうことによる
注目画素の輝度値の変化を示している。この変化が大き
いことは注目画素の輝度値と近傍の画素との輝度値との
差が大きいことを示している。このため、この差が大き
い部分を抽出し出力画像データを作成することにより、
入力画像データの輪郭線を抽出することができ、入力画
像データをイラスト風の出力画像データに変換すること
ができる。

【０００９】また、平滑化処理および２値化処理といっ
た比較的軽い処理を用いているため、入力画像データを
短時間でイラスト風の出力画像データに変換することが
できる。

【００１０】請求項２に記載の発明に係る画像処理装置
は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記出力画
像データ作成手段は、入力画像データの注目画素の輝度
値と平滑化画像データの対応する画素の輝度値との差値
を算出するための第１の手段と、その差値を第１の所定
しきい値で２値化して出力画像データを作成するための
第２の手段とを含む。

【００１１】請求項３に記載の発明に係る画像処理装置
は、請求項２に記載の発明の構成に加えて、上記第１の
手段は、上記入力画像データおよび上記平滑化画像デー
タの各画素について、上記平滑化画像データの注目画素
の輝度値から上記入力画像データの対応する画素の輝度
値を減じた値に対し所定の関数関係により定められる値
を対応する画素の輝度値とする中間画像データを作成す
るための中間画像データ作成手段を含む。また、上記第
２の手段は、上記中間画像データの各画素毎に当該画素
の輝度値と上記第１の所定しきい値とを比較し、当該画
素の輝度値が上記第１の所定しきい値より大きければ上
記出力画像データの対応する画素の輝度値を第１の所定
値とし、当該画素の輝度値が上記第１の所定しきい値よ
り小さければ上記出力画像データの対応する画素の輝度
値を第２の所定値とするための手段を含む。

【００１２】請求項４に記載の発明に係る画像処理装置
は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記出力画
像データ作成手段は、入力画像データの注目画素の輝度
値と平滑化画像データの対応する画素の輝度値との差値
を算出するための第１の手段と、その差値を第１の所定
しきい値で２値化して、かつ入力画像データの注目画素
の輝度値を第２の所定しきい値で２値化して、２値化さ
れた差値と２値化された注目画素の輝度値とに基づいて
出力画像データを作成するための第２の手段とを含む。

【００１３】請求項４に記載の発明によると、請求項１
に記載の発明の作用、効果に加えて、入力画像データの
注目画素の輝度値と平滑化画像データの対応する画素の
輝度値との差値を２値化したもの、および入力画像デー
タの注目画素を２値化したものに基づいて出力画像デー
タが作成される。このため、入力画像データの輪郭線を
抽出できるとともに、入力画像データの画素の輝度値に
応じた領域を抽出することができ、入力画像データをイ
ラスト風の出力画像データに変換することができる。

【００１４】また、平滑化処理および２値化処理といっ
た比較的軽い処理を用いているため、入力画像データを
短時間でイラスト風の出力画像データに変換することが
できる。

【００１５】請求項５に記載の発明に係る画像処理装置
は、請求項４に記載の発明の構成に加えて、上記第１の
手段は、入力画像データおよび平滑化画像データの各画
素について、平滑化画像データの注目画素の輝度値から
入力画像データの対応する画素の輝度値を減じた値に対
し所定の関数関係により定められる値を対応する画素の
輝度値とする中間画像データを作成するための中間画像
データ作成手段を含む。また、上記第２の手段は、中間
画像データの各画素毎に当該画素の輝度値と第１の所定
しきい値とを比較し、当該画素の輝度値が第１の所定し
きい値より小さいか否かに応じた第１の真理値を算出す
るための手段と、入力画像データの各画素毎に当該画素
の輝度値と第２の所定しきい値とを比較し、当該画素の
輝度値が第２の所定しきい値より小さいか否かに応じた
第２の真理値を算出するための手段と、中間画像データ
の注目画素の輝度値より算出される第１の真理値と、入
力画像データの対応する画素の輝度値より算出される第
２の真理値との論理和を、出力画像データの対応する画
素の輝度値とするための手段とを含む。

【００１６】請求項６に記載の発明に係る画像処理装置
は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記出力画
像データ作成手段は、入力画像データの注目画素の輝度
値と平滑化画像データの対応する画素の輝度値との差値
を算出するための第１の手段と、その差値を第１の所定
しきい値で２値化して、かつ平滑化画像データの対応す
る画素の輝度値を第２の所定しきい値で２値化して、２
値化された差値と２値化された対応する画素の輝度値と
に基づいて出力画像データを作成するための第２の手段
とを含む。

【００１７】請求項６に記載の発明によると、請求項１
に記載の発明の作用、効果に加えて、入力画像データの
注目画素の輝度値と平滑化画像データの対応する画素の
輝度値との差値を２値化したもの、および平滑化画像デ
ータの注目画素を２値化したものに基づいて出力画像デ
ータが作成される。このため、入力画像データの輪郭線
を抽出できるとともに、入力画像データの画素の輝度値
に応じた領域を入力画像データに含まれるノイズデータ
に影響されることなく抽出することができる。

【００１８】また、平滑化処理および２値化処理といっ
た比較的軽い処理を用いているため、入力画像データを
短時間でイラスト風の出力画像データに変換することが
できる。

【００１９】請求項７に記載の発明に係る画像処理装置
は、請求項６に記載の発明の構成に加えて、上記第１の
手段は、入力画像データおよび平滑化画像データの各画
素について、平滑化画像データの注目画素の輝度値から
入力画像データの対応する画素の輝度値を減じた値と所
定の関数関係とにより定められる値を対応する画素の輝
度値とする中間画像データを作成するための中間画像デ
ータ作成手段を含む。また、上記第２の手段は、中間画
像データの各画素毎に当該画素の輝度値と第１の所定し
きい値とを比較し、当該画素の輝度値が第１の所定しき
い値より小さいか否かに応じた第１の真理値を算出する
ための手段と、平滑化画像データの各画素毎に当該画素
の輝度値と第２の所定しきい値とを比較し、当該画素の
輝度値が第２の所定しきい値より小さいか否かに応じた
第２の真理値を算出するための手段と、中間画像データ
の注目画素の輝度値より算出される第１の真理値と、平
滑化画像データの対応する画素の輝度値より算出される
第２の真理値との論理和を、出力画像データの対応する
画素の輝度値とするための手段とを含む。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
における実施の形態の１つである画像処理装置について
説明する。

【００２１】図１を参照して、本実施の形態に係る画像
処理装置は、画像を取込むためのスキャナ２と、スキャ
ナ２で取込んだ画像を記憶するための入力画像用メモリ
４と、入力画像を平滑化した平滑化画像を記憶するため
の平滑化画像用メモリ８と、入力画像および平滑化画像
を変換した出力画像および変換途中の中間画像を記憶す
るための出力画像用メモリ６と、入力画像、平滑化画
像、中間画像、および出力画像を適宜表示するためのデ
ィスプレイ１６と、画像処理装置での動作を実行するた
めのプログラムを記憶したプログラム用ＲＯＭ(Read On
ly Memory)１２と、プログラム用ＲＯＭ１２に記憶され
たプログラムに従い、スキャナ２、入力画像用メモリ
４、出力画像用メモリ６、平滑化画像用メモリ８および
ディスプレイ１６の各種入出力制御、ならびに各種画像
の画像変換処理を行なうための制御部１４と、スキャナ
２、入力画像用メモリ４、出力画像用メモリ６、平滑化
画像用メモリ８およびディスプレイ１６を相互に接続
し、画像データの伝送路となるデータバス１０とを含
む。

【００２２】図２を参照して、画像処理装置の各部は以
下のように動作する。スキャナ２で入力画像を読取り、
入力画像用メモリ４に記憶する（Ｓ２）。入力画像の各
画素の輝度値は、１ｂｙｔｅ（＝８ｂｉｔ）、すなわち
２５６階調で表されるものとする。入力画像は、横Ｘ画
素、縦Ｙ画素の２次元画像データであるが、入力画像用
メモリ４中では１次元配列として記憶される。このた
め、座標（ｘ，ｙ）の画素の輝度値は、１次元配列の
（ｘ＋Ｘ×ｙ）番目の要素として、入力画像用メモリ４
に記憶される。

【００２３】入力画像がカラー画像の場合には、原色信
号である赤成分、緑成分および青成分の輝度値をそれぞ
れＲ、Ｇ、Ｂとした場合、式（１）で定められるＶの値
が各画素の輝度値として用いられる。

【００２４】 Ｖ＝０．３０×Ｒ＋０．５９×Ｇ＋０．１１×Ｂ …（１） 次に、制御部１４は、入力画像用メモリ４に記憶された
入力画像の平滑化を行ない、平滑化画像を平滑化画像用
メモリ８に記憶する（Ｓ４）。座標（ｘ，ｙ）における
入力画像および平滑化画像の画素の輝度値をそれぞれＭ
１（ｘ，ｙ）、Ｍ２（ｘ，ｙ）とすると、Ｍ２（ｘ，
ｙ）の値は、式（２）を用いて算出される。

【００２５】 Ｍ２(x,y)=( Ｍ１(x-3,y-3) ＋Ｍ１(x,y-3) ＋Ｍ１(x+3,y-3) ＋ Ｍ１(x-3,y ) ＋Ｍ１(x,y ) ＋Ｍ１(x+3,y ) ＋ Ｍ１(x-3,y+3) ＋Ｍ１(x,y+3) ＋Ｍ１(x+3,y+3))／９…（２） この処理を、座標（ｘ，ｙ）を順次変化させつつ行な
い、平滑化画像を作成する。なお、平滑化に使用される
画素の配置は上述の９画素に限定されず、さらに広い範
囲の画素や狭い範囲の画素であってもよい。また、入力
画像の画素数も９画素に限定されるものではない。

【００２６】制御部１４は、入力画像と平滑化画像との
差分画像を求め、出力画像用メモリ６に記憶する（Ｓ
６）。差分画像の座標（ｘ，ｙ）の画素の輝度値をＭ３
（ｘ，ｙ）とすると、Ｍ３（ｘ，ｙ）の値は、後述の式
（３）を用いて算出される。この処理を、座標（ｘ，
ｙ）を順次変化させつつ行ない、差分画像を作成する。

【００２７】差分画像を作成する方法として、単に入力
画像の画素の輝度値と平滑化画像の画素の輝度値との差
分の絶対値を取る方法も考えられる。この場合、自身よ
りも近傍の画素の輝度値が非常に大きい場合と、自身よ
りも近傍の画素の輝度値が非常に小さい場合との両方で
差分の絶対値が大きくなる。このため、後述のＳ８と同
様の処理で２値化を行ない輪郭線を抽出した場合、ソー
ベルフィルタを用いた処理と同様に輪郭線が太くなって
しまう。そこで、自身よりも近傍の画素の輝度値が非常
に大きい画素のみを輪郭線として抽出するために、式
（３）により差分画像を作成する。

【００２８】

【数１】

【００２９】制御部１４は、出力画像用メモリ６に記憶
された差分画像の２値化処理を行ない、差分２値画像を
同じ出力画像用メモリ６に記憶する（Ｓ８）。差分２値
画像の座標（ｘ，ｙ）の画素の輝度値をＭ３’（ｘ，
ｙ）とすると、Ｍ３’（ｘ，ｙ）の値は、式（４）に示
すように、Ｍ３（ｘ，ｙ）が所定のしきい値Ｔｈ１以上
であれば真理値０をとり、Ｍ３（ｘ，ｙ）が所定のしき
い値Ｔｈ１未満であれば真理値１をとる。

【００３０】

【数２】

【００３１】この処理を、座標（ｘ，ｙ）を順次変化さ
せつつ行ない、差分２値画像を作成する。Ｍ３’（ｘ，
ｙ）が真理値０の場合には、ディスプレイ１６上の座標
（ｘ，ｙ）に白画素として表示され、真理値１の場合に
は黒画素として表示される。なお、真理値１を白画素と
し、真理値０を黒画素としてもよい。

【００３２】２値化の手法については、本手法以外にも
様々な公知の手法が存在する。このため、これら公知の
手法を用いて差分２値画像を求めてもよい。

【００３３】ここまでの処理で求められた差分２値画像
の黒画素は、入力画像上で近傍の画素の輝度値が自身の
輝度値に比べ相対的に大きく、かつあるしきい値を越え
る画素を示している。よって、入力画像中の輪郭に当た
る部分を黒画素に変換することができ、図３（Ａ）のよ
うな入力画像を図３（Ｂ）のようなイラスト風の画像に
変換することができる。

【００３４】さらに、制御部１４は、入力画像を２値化
して、差分２値画像との論理和を求め、出力画像を作成
し、出力画像用メモリ６に記憶する（Ｓ１０）。出力画
像の座標（ｘ，ｙ）の画素の輝度値をＭ３’’（ｘ，
ｙ）とした場合、式（５）によりＭ３’’（ｘ，ｙ）が
算出される。また、Ｓ８の処理において白画素を真理値
１として表し、黒画素を真理値０として表した場合に
は、式（６）によりＭ３’’（ｘ，ｙ）が算出される。
この処理を座標（ｘ，ｙ）を順次変化させつつ行ない、
出力画像を作成する。

【００３５】

【数３】

【００３６】ここまでの処理で求められた出力画像の黒
画素は、入力画像上で近傍の画素の輝度値が自身の輝度
値に比べ相対的に大きく、かつあるしきい値を越える
か、または自身の輝度値があるしきい値よりも小さい画
素を示している。よって、入力画像中の輪郭に当たる部
分および入力画像中の暗い部分を黒画素に変換すること
ができ、図３（Ａ）のような入力画像を図３（Ｃ）のよ
うなイラスト風の画像に変換することができる。

【００３７】なお、処理Ｓ１０での入力画像の代わりに
平滑化画像を用いてもよい。平滑化画像を用いることに
より入力画像中のノイズ成分の影響を受けることなく、
入力画像を上述のイラスト風の画像に変換することがで
きる。

【００３８】この出力画像に対し、さらに他の処理を加
えたり、ディスプレイ１６に表示したりすることも可能
である。また、ディスプレイ１６に表示された出力画像
に対し、ユーザがマウスまたは入力ペンなどの入力デバ
イスを用いることにより出力画像の指定した座標位置に
着色したりすることもできる。

【００３９】以上のような画像処理装置により、平滑化
処理および２値化処理といった比較的軽い処理を組み合
わせることにより、入力画像を短時間でイラスト風の画
像へ変換することができる。

【００４０】また、平滑化処理は上下左右斜め８方向に
対して均等な処理である。このため、平滑化処理を用い
て輪郭線抽出を行なう場合は、ソーベルフィルタを用い
て輪郭線抽出を行なう場合と異なり、結果が画素濃度勾
配の方向に依存しないという効果を奏する。

【００４１】なお、本発明での入力画像は、画像データ
に限定されるものではなく、抽象的なデータを視覚デー
タとして表現したものを入力画像とした場合においても
本発明を適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一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】本発明の一実施の形態に係る画像処理装置の動
作を示すフローチャートである。

【図３】本発明の一実施の形態に係る画像処理装置の処
理結果を示す図である。

【符号の説明】

２ スキャナ ４ 入力画像用メモリ ６ 出力画像用メモリ ８ 平滑化画像用メモリ １０ データバス １２ プログラム用ＲＯＭ １４ 制御部 １６ ディスプレイ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像データを平滑化し、平滑化画像
   データを求めるための手段と、 前記入力画像データの注目画素の輝度値と前記平滑化画
   像データの対応する画素の輝度値との差値に基づいて画
   素の輝度値を求め出力画像データを作成するための出力
   画像データ作成手段とを含む、画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記出力画像データ作成手段は、前記入
   力画像データの注目画素の輝度値と前記平滑化画像デー
   タの対応する画素の輝度値との差値を算出するための第
   １の手段と、 前記差値を第１の所定しきい値で２値化して出力画像デ
   ータを作成するための第２の手段とを含む、請求項１に
   記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記第１の手段は、前記入力画像データ
   および前記平滑化画像データの各画素について、前記平
   滑化画像データの注目画素の輝度値から前記入力画像デ
   ータの対応する画素の輝度値を減じた値に対し所定の関
   数関係により定められる値を対応する画素の輝度値とす
   る中間画像データを作成するための中間画像データ作成
   手段を含み、 前記第２の手段は、前記中間画像データの各画素毎に当
   該画素の輝度値と前記第１の所定しきい値とを比較し、
   当該画素の輝度値が前記第１の所定しきい値より大きけ
   れば前記出力画像データの対応する画素の輝度値を第１
   の所定値とし、当該画素の輝度値が前記第１の所定しき
   い値より小さければ前記出力画像データの対応する画素
   の輝度値を第２の所定値とするための手段を含む、請求
   項２に記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記出力画像データ作成手段は、前記入
   力画像データの注目画素の輝度値と前記平滑化画像デー
   タの対応する画素の輝度値との差値を算出するための第
   １の手段と、 前記差値を第１の所定しきい値で２値化して、かつ前記
   入力画像データの前記注目画素の輝度値を第２の所定し
   きい値で２値化して、２値化された前記差値と２値化さ
   れた前記注目画素の輝度値とに基づいて出力画像データ
   を作成するための第２の手段とを含む、請求項１に記載
   の画像処理装置。
5. 【請求項５】 前記第１の手段は、前記入力画像データ
   および前記平滑化画像データの各画素について、前記平
   滑化画像データの注目画素の輝度値から前記入力画像デ
   ータの対応する画素の輝度値を減じた値に対し所定の関
   数関係により定められる値を対応する画素の輝度値とす
   る中間画像データを作成するための中間画像データ作成
   手段を含み、 前記第２の手段は、 前記中間画像データの各画素毎に当該画素の輝度値と前
   記第１の所定しきい値とを比較し、当該画素の輝度値が
   前記第１の所定しきい値より小さいか否かに応じた第１
   の真理値を算出するための手段と、 前記入力画像データの各画素毎に当該画素の輝度値と前
   記第２の所定しきい値とを比較し、当該画素の輝度値が
   前記第２の所定しきい値より小さいか否かに応じた第２
   の真理値を算出するための手段と、 前記中間画像データの注目画素の輝度値より算出される
   前記第１の真理値と、前記入力画像データの対応する画
   素の輝度値より算出される前記第２の真理値との論理和
   を、前記出力画像データの対応する画素の輝度値とする
   ための手段とを含む、請求項４に記載の画像処理装置。
6. 【請求項６】 前記出力画像データ作成手段は、前記入
   力画像データの注目画素の輝度値と前記平滑化画像デー
   タの対応する画素の輝度値との差値を算出するための第
   １の手段と、 前記差値を第１の所定しきい値で２値化して、かつ前記
   平滑化画像データの前記対応する画素の輝度値を第２の
   所定しきい値で２値化して、２値化された前記差値と２
   値化された前記対応する画素の輝度値とに基づいて出力
   画像データを作成するための第２の手段とを含む、請求
   項１に記載の画像処理装置。
7. 【請求項７】 前記第１の手段は、前記入力画像データ
   および前記平滑化画像データの各画素について、前記平
   滑化画像データの注目画素の輝度値から前記入力画像デ
   ータの対応する画素の輝度値を減じた値と所定の関数関
   係とにより定められる値を対応する画素の輝度値とする
   中間画像データを作成するための中間画像データ作成手
   段を含み、 前記第２の手段は、 前記中間画像データの各画素毎に当該画素の輝度値と前
   記第１の所定しきい値とを比較し、当該画素の輝度値が
   前記第１の所定しきい値より小さいか否かに応じた第１
   の真理値を算出するための手段と、 前記平滑化画像データの各画素毎に当該画素の輝度値と
   前記第２の所定しきい値とを比較し、当該画素の輝度値
   が前記第２の所定しきい値より小さいか否かに応じた第
   ２の真理値を算出するための手段と、 前記中間画像データの注目画素の輝度値より算出される
   前記第１の真理値と、前記平滑化画像データの対応する
   画素の輝度値より算出される前記第２の真理値との論理
   和を、前記出力画像データの対応する画素の輝度値とす
   るための手段とを含む、請求項６に記載の画像処理装
   置。