(57)【要約】【課題】簡単な構成によって精度のよい２値化を行うことができ、ラインペア形状を正確に判別すること。【解決手段】入力画像ＧＤ１を２値化する２値化処理部１２と、入力画像ＧＤのラインペア形状を判別するラインペア判別部１３とを有し、２値化処理部１２は、２次微分フィルタＢＦを有しており、入力画像ＧＤ１に２次微分フィルタＢＦによるフィルタリングを行った結果におけるゼロクロス点を基準として、入力画像ＧＤ１を２値化する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像を２値化する２値化処理部と、
前記入力画像のラインペア形状を判別するラインペア判別部と、を有し、
前記２値化処理部は、２次微分フィルタを有しており、前記入力画像に前記２次微分フィルタによるフィルタリングを行った結果におけるゼロクロス点を基準として、前記入力画像を２値化する、
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記２値化処理部は、前記２次微分フィルタの出力がプラスからマイナスへ変化したときまたはマイナスからプラスへ変化したときであって、その変化量の絶対値が設定されたリファレンス値よりも大きいときに、その変化したときの点を前記ゼロクロス点とする、
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記２値化処理部には、前記２次微分フィルタが複数設けられており、
前記ラインペア判別部は、それぞれの前記２次微分フィルタにより得られたゼロクロス点に基づくそれぞれの２値化の結果に対し、個別にラインペア形状を判別する、
請求項１または２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記２値化処理部には、前記２次微分フィルタが複数設けられており、
前記ラインペア判別部は、それぞれの前記２次微分フィルタにより得られたゼロクロス点に基づくそれぞれの２値化の結果の論理和に対してラインペア形状を判別する、
請求項１または２記載の画像処理装置。
【請求項５】
入力画像を２値化する２値化処理部と、
前記入力画像のラインペア形状を判別するラインペア判別部と、を有し、
前記２値化処理部は、２次微分フィルタを有しており、前記入力画像に前記２次微分フィルタによるフィルタリングを行った結果と設定されたリファレンス値との大小関係を比較し、フィルタリングを行った結果がリファレンス値よりも大きい場合に、前記フィルタリングを行った結果がプラスからマイナスへ変化した点またはマイナスからプラスへ変化した点をゼロクロス点とし、得られたゼロクロス点を基準として前記入力画像を２値化する、
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
前記２値化処理部には、前記２次微分フィルタが複数設けられており、
前記ラインペア判別部は、それぞれの前記２次微分フィルタにより得られたゼロクロス点に基づくそれぞれの２値化の結果に対し、個別にラインペア形状を判別する、
請求項５記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記２値化処理部には、前記２次微分フィルタが複数設けられており、
前記ラインペア判別部は、それぞれの前記２次微分フィルタにより得られたゼロクロス点に基づくそれぞれの２値化の結果の論理和に対してラインペア形状を判別する、
請求項５記載の画像処理装置。
【請求項８】
入力画像を２値化することによってラインペア形状を判別する画像処理方法であって、
入力画像の２値化に際し、入力画像に対して２次微分フィルタによるフィルタリングを行い、その出力結果からゼロクロス点を検出し、検出されたゼロクロス点を基準として２値化を行う、
ことを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された画像に対してラインペア形状の判別を行なう画像処理方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真プロセスを有した複写機、または複合機やＭＦＰ（Multi Function Peripherals）などと呼称される多機能機などの画像形成装置が用いられている。これらの画像形成装置においては、原稿の画像がスキャナなどによって読み取られ、得られた画像（画像データ）に対して種々の処理が施された後、画像が記録紙などに印字される。
【０００３】
画像形成装置において、入力画像に適切な画像処理を施すために、その輪郭を抽出することが行われる。画像の輪郭抽出を行うために、微分フィルタを用いてフィルタリングを行い、そのその平均値により２値化のしきい値を動的に変更することが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、入力画像の中にラインペアが含まれることがある。ラインペアは、黒と白の線からなる直線の対であり、これが繰り返して現れる。画像形成装置において、ラインペアの形状を判別または判定するに当たって、入力画像を２値化し、ある方向への画素の変化点をカウントする。その場合に、入力画像を２値化リファレンスを用いて２値化することが行われている。つまり、図３に示すラインペアの入力画像ＧＤに対し、２値化リファレンスＲＦ８を用いて２値化が行われる。
【特許文献１】特開平５−１６５９６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、２値化リファレンスＲＦ８を用いて入力画像ＧＤを２値化する場合には、次のような問題がある。
【０００６】
すなわち、２値化リファレンスＲＦ８として、あるサイズのマトリクス内での階調平均値、または最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮとの平均値〔 (ＭＡＸ＋ＭＩＮ）／２〕を使用するのが一般的である。このようにして得た２値化リファレンスＲＦ８が適切である間は、ラインペア形状を保持したまま２値化を行うことが可能である。
【０００７】
ところが、実際には、原稿の状態およびスキャナの特性や状態などの影響を受けて階調が変動するため、２値化リファレンスの最適値も変動する。特に、高線数のラインペア形状の場合には、スキャナのＭＴＦ特性の影響を受け、白い下地と黒いラインとが分離し難くなり、階調のダイナミックレンジが小さくなる。そのため、設定した２値化リファレンスＲＦ８が不適切な値となってしまう場合がある。
【０００８】
つまり、図９に示すように、入力画像ＧＤが全体としてシフトした場合に、２値化リファレンスＲＦ８が最適値でなくなってしまうことがある。そうなると、２値化が適切に行われず、ラインペア形状が正しく判別できない。
【０００９】
このように、高線数のラインペア形状を含む原稿をスキャンして読み取った場合に、入力画像ＧＤを２値化リファレンスＲＦ８と比較する手法では精度のよい２値化を行うことが困難であり、ラインペア形状を正確に判別することができなかった。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成によって精度のよい２値化を行うことができ、ラインペア形状を正確に判別することのできる画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態の装置によると、入力画像を２値化する２値化処理部と、前記入力画像のラインペア形状を判別するラインペア判別部と、を有し、前記２値化処理部は、２次微分フィルタを有しており、前記入力画像に前記２次微分フィルタによるフィルタリングを行った結果におけるゼロクロス点を基準として、前記入力画像を２値化する。
【００１２】
好ましくは、前記２値化処理部は、前記２次微分フィルタの出力がプラスからマイナスへ変化したときまたはマイナスからプラスへ変化したときであって、その変化量の絶対値が設定されたリファレンス値よりも大きいときに、その変化したときの点を前記ゼロクロス点とする。
【００１３】
２次微分フィルタＢＦを用いることにより、ラインペア形状を構成する細線に対する感度が高くなり、ラインペアが高い精度で検出される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、簡単な構成によって精度のよい２値化を行うことができ、ラインペア形状を正確に判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本実施形態において、画像処理装置は、ラインペア形状のパターンの変化点（ゼロクロス点）を２次微分フィルタによるエッジ判別結果により求める。これにより、高線数のラインペアの形状であっても、変化点を精度よく求めることが可能である。以下、説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態の画像処理装置１の構成を示すブロック図、図２は入力画像であるラインペアの例を示す図、図３は入力画像を矢印Ｍ１に沿って見た階調を示す図、図４は２次微分フィルタの例を示す図、図５は入力画像に対して微分フィルタを適用したときの結果を示す図、図６は画像処理装置１による２値化の様子を説明するための図、図７はゼロクロス点ＺＫの決定方法を説明するための図、図８は画像処理装置１による処理の流れを示すフローチャートである。
【００１７】
図１において、画像処理装置１は、原稿の画像から入力画像ＧＤ１を生成する画像入力部１１、入力画像ＧＤ１を２値化する２値化処理部１２、および入力画像ＧＤ１のラインペア形状を判別するラインペア判別部１３などを有する。
【００１８】
画像入力部１１として、スキャナまたはデジタルカメラなどを用いることができる。また、メモリなどから入力画像ＧＤ１を読み込む入力インタフェ−ス、ネットワークから入力画像ＧＤ１を取り込むネットワークインタフェ−スなどであってもよい。
【００１９】
２値化処理部１２は、複数の２次微分フィルタＢＦを有しており、入力画像ＧＤ１に２次微分フィルタＢＦによるフィルタリングを行った結果におけるゼロクロス点を基準として、入力画像ＧＤ１を２値化する。
【００２０】
２値化処理部１２は、２次微分フィルタＢＦの出力がプラスからマイナスへ変化したときまたはマイナスからプラスへ変化したときであって、その変化量の絶対値が設定されたリファレンス値ＴＨ１よりも大きいときに、その変化した点をゼロクロス点（変化点）ＺＫとする。
【００２１】
また、２値化処理部１２において、２次微分フィルタＢＦによるフィルタリングを行った結果である２次微分出力と、設定されたリファレンス値ＴＨ２との大小関係を比較し、２次微分出力がリファレンス値ＴＨ２より大きいときにのみ、プラスマイナスが変化した点をゼロクロス点ＺＫとしてもよい。
【００２２】
ラインペア判別部１３は、２次微分フィルタＢＦにより得られたゼロクロス点ＺＫに基づく２値化の結果に対し、ラインペア形状を判別する。ラインペア形状は、例えば、ラインペアの方向（角度）、ピッチ、空間周波数などである。
【００２３】
図２において、入力画像ＧＤ１は、ラインペアＬＰを有している。ラインペアＬＰの方向は、図２に示す矢印Ｍ１の方向である。入力画像ＧＤ１であるラインペアＬＰを矢印Ｍ１の方向に沿って見た階調が、図３に示されている。
【００２４】
図３に示すように、高線数のラインペア形状の場合には、スキャナのＭＴＦ特性の影響などにより、上に述べたように階調のダイナミックレンジが小さくなる。そのため、従来のように固定の２値化リファレンスを用いた場合には２値化が適切に行われない。
【００２５】
本実施形態においては、２値化処理部１２において、複数の２次微分フィルタＢＦを用いたエッジ判別により、ゼロクロス点、つまりラインペア形状の変化点を検出する。検出したゼロクロス点を用いて、２値化を行う。
【００２６】
すなわち、図４に示すように、２値化処理部１２には、複数の２次微分フィルタＢＦ１〜６が設けられている。入力画像ＧＤ１に２次微分フィルタＢＦ１〜６によるフィルタリングを行う。つまり、入力画像ＧＤ１に２次微分フィルタＢＦ１〜６を掛けて演算を行う。その結果の出力から、ゼロクロス点ＺＫを検出する。ゼロクロス点ＺＫを基準として、入力画像ＧＤ１を２値化する。これによりラインペアが検出される。
【００２７】
これらの２次微分フィルタＢＦ１〜６は、ラインペアを検出する角度がそれぞれ異なっている。つまり、２次微分フィルタＢＦ１〜６を用いることにより、４５度間隔でラインペアの方向を検出することができる。
【００２８】
２次微分フィルタＢＦを用いると、１次微分フィルタを用いた場合と比べて、ラインペア形状を構成する細線に対する感度が高い。
【００２９】
つまり、図５（Ａ）に示すように、入力画像ＧＤ１のラインペアが太い線ＴＳであった場合には、１次微分フィルタを用いた場合と２次微分フィルタＢＦを用いた場合とにおいて、その結果は余り変わらない。しかし、図５（Ｂ）に示すように、入力画像ＧＤ１のラインペアが細い線ＳＳであった場合には、１次微分フィルタを用いた場合には、プラスとマイナスの２つの山が互いに弱め合うため、出力レベルが低くなる。これに対して、２次微分フィルタＢＦを用いた場合では、プラス同士が強め合うため、出力レベルが低くなる。つまり２次微分フィルタＢＦを用いた方が、細い線ＳＳに対する感度が高くなる。
【００３０】
本実施形態においては、２次微分フィルタＢＦを用いて、ラインペア形状の細い線ＳＳのエッジをも検出し、それに基づいてラインペアの変化点を求める。
【００３１】
すなわち、本実施形態においては、従来の２値化リファレンスのようなマトリクスサイズ内のダイナミックレンジに依存するパラメータを用いるのではなく、入力画像ＧＤ１における局部的なエッジを検出するものであるため、従来のような問題は生じることなく、精度のよい２値化を行うことができ、ラインペア形状を正確に判別することができるのである。
【００３２】
図６において、高周波の入力画像ＧＤ１に対し、２次微分フィルタＢＦを用いることによって、２次微分出力ＧＤ２が得られる。２次微分出力ＧＤ２は、０の出力レベルを中心として、プラスおよびマイナスが入れ替わる信号である。２次微分出力ＧＤ２のプラスとマイナスとが切り替わる点がゼロクロス点ＺＫである。ゼロクロス点ＺＫの位置において立ち上がりまたは立ち下がるように２値化を行うことによって、２値化出力ＧＤ３が得られる。２値化出力ＧＤ３によって、入力画像ＧＤ１のラインペア形状を抽出することができる。
【００３３】
ただし、２次微分フィルタＢＦを用いた場合に、入力画像ＧＤ１に階調の微妙な変化があった場合には、０レベルを中心として出力にも揺らぎがでる。そのため、ゼロクロス点ＺＫにもノイズが増えてしまうことがある。
【００３４】
これを防ぐため、ゼロクロス点ＺＫの判定に際して、図７（Ａ）に示すように、プラスからマイナス、またはマイナスからプラスへの変化において、あるリファレンス値ＴＨ１以上の変化量をともなうことを条件として、ゼロクロス点ＺＫであるとする。つまり、２次微分出力ＧＤ２の極性が変化した場合であっても、点ＺＮのようにそのときの変化量（絶対値）が設定されたリファレンス値ＴＨ１よりも小さいときには、その点ＺＮをゼロクロス点ＺＫとしない。このようにすることによってノイズを除去することができる。
【００３５】
また、図７（Ｂ）に示すように、ゼロクロス点ＺＫにおける変化量を条件とするのではなく、２次微分フィルタＢＦの出力である２次微分出力ＧＤ２が、あるリファレンス値ＴＨ２以上であることを条件としてもよい。この場合には、２次微分出力ＧＤ２の絶対値をリファレンス値ＴＨ２と比較し、２次微分出力ＧＤ２が０レベルと交差した後リファレンス値ＴＨ２以上となったときに、その点をゼロクロス点ＺＫであるとして２値化する。
【００３６】
図８において、画像処理装置１においては、まず、原稿をスキャンすることなどにより入力画像ＧＤ１を取得する（＃１１）。入力画像ＧＤ１に対して２次微分フィルタＢＦをかけ、２次微分出力ＧＤ２を得る（＃１２）。２次微分出力ＧＤ２に基づいてゼロクロス点ＺＫを検出し、検出したゼロクロス点ＺＫに基づいて２値化を行う（＃１３）。ゼロクロス点ＺＫをカウントする（＃１４）。これにより、例えば空間周波数が得られる。得られた空間周波数および方向などからラインペア形状を判別する（＃１５）。
【００３７】
図２に示す入力画像ＧＤ１の場合には、２次微分フィルタＢＦ１によって、ラインペアＬＰの空間周波数および方向Ｍ１が検出される。
【００３８】
これによって、２値化を正確に行うことができ、ラインペア形状を正確に判別することができる。
【００３９】
上に述べた実施形態において、ラインペア判別部１３が、それぞれの２次微分フィルタＢＦ１〜６により得られるゼロクロス点ＺＫ１〜６に基づくそれぞれの２値化出力ＧＤ３に対し、個別にラインペア形状を判別するようにしてもよい。つまり、それぞれのゼロクロス点ＺＫ１〜６に基づく２値化出力ＧＤ３に対し、個別のラインペア判別部１３によってラインペア形状を判別するようにしてもよい。
【００４０】
また、ラインペア判別部１３が、それぞれの２次微分フィルタＢＦ１〜６により得られるゼロクロス点ＺＫ１〜６に基づくそれぞれの２値化出力ＧＤ３の論理和（ＯＲ）に対してラインペア形状を判別するようにしてもよい。この場合には、それぞれの２値化出力ＧＤ３についての論理和が求められ、その出力に基づいてラインペア形状が判別される。
【００４１】
上に述べた実施形態において、２次微分フィルタＢＦの大きさおよび値などは、種々変更することができる。その他、画像入力部１１、２値化処理部１２、ラインペア判別部１３、２次微分フィルタＢＦ、または画像処理装置１の各部または全体の構成、構造、回路、形状、個数、配置などは、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態の画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】入力画像の一部の例を示す図である。
【図３】入力画像を矢印Ｍ１に沿って見た階調を示す図である。
【図４】２次微分フィルタの例を示す図である。
【図５】入力画像に対して微分フィルタを適用したときの結果を示す図である。
【図６】画像処理装置による２値化の様子を説明するための図である。
【図７】ゼロクロス点の決定方法を説明するための図である。
【図８】画像処理装置による処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】入力画像が全体としてシフトした状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  画像処理装置
１１  画像入力部
１２  ２値化処理部
１３  ラインペア判別部
ＢＦ  ２次微分フィルタ
ＧＤ１  入力画像
ＧＤ２  ２次微分出力
ＧＤ３  ２値化出力
ＺＫ  ゼロクロス点
ＬＰ  ラインペア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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