【手続補正書】
【提出日】平成16年4月14日(2004.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】画像処理装置および方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】入力された画像信号のエッジ量を検出するエッジ量検出手段と、前記画像信号に対して第１の周波数特性の変換を行う第１のフィルタ処理手段と、前記画像信号に対して第２の周波数特性の変換を行う第２のフィルタ処理手段と、前記検出されたエッジ量と前記第２のフィルタ処理手段の出力とを演算する第１の演算手段と、該第１の演算手段の出力と前記画像信号とを演算する第２の演算手段と、前記検出されたエッジ量に応じて、前記第１のフィルタ処理手段の出力または前記第２の演算手段の出力を選択する選択手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】前記第１のフィルタ処理手段は、所定帯域の空間周波数成分を強調するフィルタであることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】前記第１のフィルタ処理手段は、所定の空間周波数成分を減衰させるフィルタであることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】前記第２のフィルタ処理手段は、所定の空間周波数成分を抽出するフィルタであることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項５】前記第２のフィルタ処理手段のフィルタサイズは、前記第１のフィルタ処理手段のフィルタサイズより小さいサイズであることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項６】前記第２のフィルタ処理手段のフィルタ係数の一部は、前記第１のフィルタ処理手段のフィルタ係数の一部をｎ倍（ｎは０以外の整数）した係数であることを特徴とする請求項１または５記載の画像処理装置。
【請求項７】入力された画像信号のエッジ量を検出するエッジ量検出工程と、前記画像信号に対して第１の周波数特性の変換を行う第１のフィルタ処理工程と、前記画像信号に対して第２の周波数特性の変換を行う第２のフィルタ処理工程と、前記検出されたエッジ量と前記第２のフィルタ処理工程の出力とを演算する第１の演算工程と、該第１の演算工程の出力と前記画像信号とを演算する第２の演算工程と、前記検出されたエッジ量に応じて、前記第１のフィルタ処理工程の出力または前記第２の演算工程の出力を選択する選択工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル画像処理における出力画像の画質向上を図った画像処理装置および方法に関し、特に文字原稿、網点原稿、および網点上の文字原稿等の種々の原稿に対して最適なフィルタ処理を施す画像処理装置に関し、例えばデジタル複写機、ファクシミリなどに適用される技術である。
【０００２】
【従来の技術】
従来のデジタル複写機においては、文字、絵柄の混在する原稿の局所的な情報（例えばエッジ情報）に基づいて適応フィルタ処理を行なうことにより、画像データに対して最適な処理を行っている。
【０００３】
例えば、画像信号のエッジ検出手段の出力に応じて、平滑化処理後の信号と、エッジ強調処理後の信号との混合割合を制御することにより、エッジ量が大きく検出される文字部に関してはエッジ強調処理を施し、エッジ量の小さい網点部に関しては平滑化処理を施す装置が提案されている（特開昭６１−１５７１６２号公報を参照）。
【０００４】
しかし、上記したエッジ検出方法では、網点上文字の近傍はエッジ量が大きいため、その部分は平滑化が少なく、エッジ強調が強くかかる。言い換えれば、文字近傍の網点に適当な強さの平滑化がかけられず、文字周囲がノイジーとなる。つまり、文字周囲の網点ドットが弱い平滑化のために残り、この結果、文字エッジにノッチとして付いてしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記した問題点を解決する装置が、本出願人によって提案されている（特開平７−９５４０９号公報を参照）。上記装置では、文字領域と非文字領域を分離する像域分離回路を有し、分離情報に基づいて最適な処理を施している。
【０００６】
そして、網点上の文字を非文字用に処理することにより再現性を向上させる方法を採っている。つまり、入力画像信号に対し特定周波数以上の周波数成分を減衰させるような平滑化処理を施し、平滑化後の画像信号に対しエッジ量に基づく適応エッジ強調処理を行う。これにより、網点部でのモアレの発生を防止しつつ網点上の文字のエッジ強調を行うことができる。
【０００７】
しかしながら、上記した技術では網点上の文字に関してはほぼ良好な鮮鋭性が得られるものの、白地上の文字に適用した場合には鮮鋭性が不足してしまう。また、上記した技術では、像域分離回路を有しているが、像域分離回路の規模が大きいことから、コストもかかる。
【０００８】
本発明は上記した問題点に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、像域分離等の画像領域判別手段を用いることなく、画像の特徴量に応じた適応処理を行うことにより、文字部、網点部、網点上の文字の画像品質を両立させた画像処理装置および方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、文字原稿、網点原稿、および網点上の文字原稿等の種々の原稿に対して、好適なフィルタ処理を施している。また、エッジ量の少ない網点画像部や、印画紙写真などの連続調画像部などにおいては、平滑化処理を行うよりもむしろモアレが出ない程度のエッジ強調を行った方が好適な画像再生が行える。本発明では、このようなエッジ量の少ない画像領域に対しても、高画質を実現している。
【００１０】
また、本発明では、ラインメモリなどのハードウェア量を増大させることなく高画質を達成している。
【００１１】
さらに、本発明では、エッジ量が大きい画像に対してのフィルタ係数と、エッジ量が小さい画像に対してのフィルタ係数について、その一部をｎ倍（ｎは０以外の整数）の関係にすることによって、処理の高速化を図っている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明する。
図２は、一般的な画像形成装置の構成を示す図である。画像入力手段１から入力された原稿などの画像信号は、フィルタ処理手段２によって空間周波数特性が補正された後、濃度変換手段３に入力される。濃度変換手段３では、原稿と画像出力手段５による出力画像との間の階調特性を、所定の階調特性になるように変換する。次に、中間調処理手段４では擬似中間調処理を行い、画像出力手段５で紙などへの画像出力を行う。なお、上記した画像信号は例えば８ビットで量子化された０〜２５５の値をとるデジタル画像信号である。
【００１３】
本発明は、上記した構成の内、フィルタ処理手段２に係るものである。図１は、本発明の実施例に係るフィルタ処理手段の構成を示す。図１に示すように、入力画像信号は、第１のフィルタ処理手段６に入力され、注目画素に対して所定のフィルタ係数によるコンボリューション演算が行われ、周波数特性の補正が行われる。ここで適用されるフィルタ処理は、例えば図３に示すような係数であり（中心の位置が注目画素）、これは図１０に示すような中程度の周波数帯域に対して強調を行うようなバンド強調型の周波数伝達特性を有している。これにより、１３３線以上の網点画像でのモアレを抑制しつつ、適度なエッジ強調処理が行えるよう構成している。
【００１４】
また、入力画像信号はエッジ量検出手段８に入力され、画像信号中に含まれる注目画素のエッジ量Ｅが検出される。ここで、エッジ量検出手段は例えば、図５〜図８に示すような１次微分フィルタ（中心の位置が注目画素）によって構成されている。図５は画像中の縦方向のエッジ成分を検出するものであり、図６は横方向、図７、図８はそれぞれ斜め方向のエッジ成分を検出するものである。
【００１５】
エッジ量検出手段８は、これら４つの１次微分フィルタによるエッジ検出量のうち、絶対値の最大値をエッジ量Ｅとして出力するよう構成されてる。注目画素のエッジ量Ｅは、エッジ量変換手段９によって変換されたエッジ量Ｃとして出力される。エッジ量変換手段９は、例えば図９に示すような変換テーブルであり、所定量以上のエッジ量Ｅに対して、変換後のエッジ量Ｃが飽和するような非線形の変換特性を有している。
【００１６】
上記した第１のフィルタ処理手段とは別に、第２のフィルタ処理手段７が設けられ、第２のフィルタ処理手段７では、例えば図４に示すような２次微分フィルタによって、入力画像信号の所定の空間周波数成分を抽出する。図４に示す２次微分フィルタ（中心の位置が注目画素）は、図１１に示すような周波数伝達特性を有しており、高域の空間周波数成分を抽出するフィルタである。
【００１７】
さらに、乗算器１０では、第２のフィルタ処理手段７によって抽出された周波数成分と、前記エッジ量変換手段９からの信号Ｃとを乗算し、加算器１１へと出力する。加算器１１では、もとの入力画像信号との加算を行い、得られた信号Ｂを選択手段１２へと出力するよう構成している。
【００１８】
選択手段１２では、エッジ量変換手段９からの信号Ｃに応じて選択的に出力する。選択手段１２では、所定の閾値を有し、エッジ量Ｃが所定のしきい値以上の場合には、第２のフィルタ処理手段７からの信号Ｂを出力し、所定のしきい値未満のときは、第１のフィルタ処理手段６からの信号Ａを出力するよう構成している。
【００１９】
なお、本実施例ではエッジ量検出手段８として、５×５サイズの１次微分フィルタの例を示したが、これに限定されることはなく異なるサイズでもよいし、あるいは２次微分フィルタでもよい。また、ハードウェア規模を縮小するために斜め方向のエッジ検出を設けなくても、ほぼ同等の効果が得られる。また、本実施例ではエッジ量変換手段９は、エッジ量Ｅを変換テーブルによって非線形変換する例を示したが、これを変換式などで実現しても良い。
【００２０】
さらに、本実施例では、選択手段１２はエッジ量変換手段９からの出力信号Ｃによって、選択的に信号Ａまたは信号Ｂを出力する例を示したが、例えば、出力信号Ｃに基づいて信号Ａと信号Ｂの混合割合を制御するようにしても良い。
【００２１】
以上のように構成することにより、線数の高い網点部などのエッジ量の小さな画像領域については、バンド強調フィルタの特性を持った第１のフィルタ処理手段により処理が施されるため、モアレを抑えつつ絵柄部分の鮮鋭性を向上させた周波数特性の補正が行える。また、第２のフィルタ処理手段８によって処理されたエッジ部分については、エッジ量検出手段８、エッジ量変換手段９で検出されたエッジ量に基づく適応エッジ強調処理が施されるので、文字部の鮮鋭性を向上させた画像を再生することができる。
【００２２】
前掲した特開昭６１−１５７１６２号公報に記載されているような、平滑フィルタと強調フィルタのミキシングでは、両フィルタの周波数伝達特性が大きく異なるため、網点上文字の境界部分などのような切り替わり部分が不自然となり、画質劣化を引き起こしていた。
【００２３】
本発明では、バンド強調フィルタと適応エッジ強調フィルタのミキシングで構成しているので、中程度の周波数帯域ではいずれも強調特性を有しており、上記のような切り替わり部分での画像劣化が発生しない。また、前掲した特開平７−９５４０９号公報の技術では、平滑化フィルタ後に適応エッジ強調を行っており、境界部分に関しては画質劣化はないが、文字部分に対する強調が不足していた。これに対して本発明では、文字部に対しても十分なエッジ強調が行われており、文字部、網点部、網点上の文字の画像品質を両立させることができる。
【００２４】
上記した実施例では、第１のフィルタ処理手段６がバンド強調フィルタである例を示したが、より網点部のモアレの発生を抑制する場合、あるいは網点形状を平滑化する場合は、例えば図１２に示すような平滑フィルタを用いても良い。図１２の平滑化フィルタの周波数伝達特性は、図１３に示すように中〜高周波領域では周波数特性を減衰させるような特性を有する。
【００２５】
また、第１のフィルタ処理手段６がバンド強調フィルタの場合、モアレを抑制しつつ適度なエッジ強調を実現するためには、５×５サイズあるいは７×７サイズの係数マトリクスが必要である。例えば７×７サイズマトリクスの場合、図１の実施例をハードウエアで実現する場合、６本のラインメモリが必要となる。これに対して第２のフィルタ処理手段７のフィルタサイズを第１のフィルタ処理手段６のサイズより大きくすると、さらにラインメモリが必要となる。
【００２６】
従って、第２のフィルタサイズは、少なくとも第１のフィルタサイズ以下とすることによってラインメモリの増大を防止し、低コスト化することができる。
【００２７】
また、例えばソフトウエアで図１に示す実施例を実現する場合、フィルタ処理を行うための積和演算処理が多くなり、処理が遅くなってしまう。そこで、これを解決するために、第１のフィルタ処理手段６のフィルタ係数を、図１４に示したものとし、第２のフィルタ処理手段７のフィルタ係数を、図１５に示したものとする。図１５の斜線で示す係数群は、それぞれ図１４に示した係数群に（−１）を乗じた値となっている。つまり、第１のフィルタ処理手段６で求めた斜線部分の積和演算計算結果に（−１）を乗じて、そのまま第２のフィルタ処理手段７に用いることができる。
【００２８】
このように、第２のフィルタ処理手段のフィルタ係数の一部は、第１のフィルタ処理手段のフィルタ係数の一部をｎ倍（ｎは０以外の整数）した係数とすることによって、処理の高速化を実現することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１、２、７記載の発明によれば、バンド強調フィルタと適応エッジ強調フィルタを用いて処理しているので、網点部についてはモアレを抑えつつ絵柄部分の鮮鋭性を向上させることができ、文字部についても十分なエッジ強調が行われ、鮮鋭性を向上させることができ、これにより文字部、網点部、網点上の文字の画像品質を両立させることができる。
【００３０】
請求項３記載の発明によれば、第１のフィルタ処理手段が中〜高周波領域に対して周波数特性を減衰させるような周波数特性の補正を行っているので、より網点部のモアレの発生を抑制することができる。
【００３１】
請求項４、５記載の発明によれば、高域成分を抽出する第２のフィルタサイズが、第１のフィルタサイズより小さいサイズとなるように構成しているので、回路規模の増大が防止され、低コスト化に寄与できる。
【００３２】
請求項６記載の発明によれば、第２のフィルタ処理手段のフィルタ係数の一部が、第１のフィルタ処理手段のフィルタ係数の一部をｎ倍（ｎは０以外の整数）した係数となるように構成しているので、第１のフィルタ処理手段の演算結果に簡単な演算処理を施すことにより第２のフィルタ処理手段の演算結果が得られ、処理を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るフィルタ処理手段の構成を示す。
【図２】一般的な画像形成装置の構成を示す。
【図３】第１のフィルタ処理手段に適用されるフィルタ例を示す。
【図４】第２のフィルタ処理手段に適用されるフィルタ例を示す。
【図５】縦方向のエッジ成分を検出する１次微分フィルタを示す。
【図６】横方向のエッジ成分を検出する１次微分フィルタを示す。
【図７】斜め方向のエッジ成分を検出する１次微分フィルタを示す。
【図８】斜め方向のエッジ成分を検出する１次微分フィルタを示す。
【図９】エッジ量変換テーブルの変換特性を示す。
【図１０】図３のフィルタの特性を示す。
【図１１】図４のフィルタの特性を示す。
【図１２】平滑化フィルタの例を示す。
【図１３】図１２のフィルタの特性を示す。
【図１４】第１のフィルタ処理手段に適用されるフィルタ係数を示す。
【図１５】図１４の斜線部の係数に（−１）を乗じたフィルタ係数（斜線部）を示す。
【符号の説明】
１  画像入力手段
２  フィルタ処理手段
３  濃度変換手段
４  中間調処理手段
５  画像出力手段
６  第１のフィルタ処理手段
７  第２のフィルタ処理手段
８  エッジ量検出手段
９  エッジ量変換手段
１０  乗算器
１１  加算器
１２  選択手段