(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
注目画素を中心とする所定の大きさの画像データに基づいて、注目画素がエッジを構成する画素であるか否かを判定するエッジ抽出方法において、
注目画素を中心とする所定の大きさの画像データを、注目画素を含みかつ予め定められたエッジ方向にのびた第１領域と、第１領域によって２分された第２および第３領域との３つの領域に分け、第１領域の平均濃度値から第２領域の平均濃度値を減算した値が所定の第１閾値以上であることまたは第１領域の平均濃度値から第３領域の平均濃度値を減算した値が所定の第１閾値以上であることという第１条件を満たし、かつ第１領域の平均濃度値の２倍の値から第２領域の平均濃度値および第３領域の平均濃度値を減算した値が第２の閾値より大きいことという第２条件を満たした場合に、注目画素がエッジを構成する画素であると判定するエッジ抽出方法。
【請求項２】
注目画素を中心とする所定の大きさの画像データを、注目画素を含みかつ予め定められたエッジ方向にのびた第１領域と、第１領域によって２分された第２および第３領域との３つの領域に分け、第１領域の平均濃度値から第２領域の平均濃度値を減算した値が所定の第１閾値以上であることまたは第１領域の平均濃度値から第３領域の平均濃度値を減算した値が所定の第１閾値以上であることという第１条件を満たし、かつ第１領域の平均濃度値の２倍の値から第２領域の平均濃度値および第３領域の平均濃度値を減算した値が第２の閾値より大きいことという第２条件を満たした場合に、注目画素がエッジを構成する画素であると判定することにより、エッジを抽出する第１ステップ、ならびに
抽出されたエッジとエッジに隣接する画素のうちエッジの外側にある画素とをエッジ領域として、鮮鋭化処理を行なう第２ステップ、
を備えている画像処理方法。
【請求項３】
注目画素を中心とする所定の大きさの画像データを、注目画素を含みかつ予め定められたエッジ方向にのびた第１領域と、第１領域によって２分された第２および第３領域との３つの領域に分け、第１領域の平均濃度値から第２領域の平均濃度値を減算した値が所定の第１閾値以上であることまたは第１領域の平均濃度値から第３領域の平均濃度値を減算した値が所定の第１閾値以上であることという第１条件を満たし、かつ第１領域の平均濃度値の２倍の値から第２領域の平均濃度値および第３領域の平均濃度値を減算した値であるエッジ度が第２の閾値より大きいことという第２条件を満たした場合に、注目画素がエッジを構成する画素であると判定することにより、エッジを抽出する第１ステップ、抽出されたエッジとエッジに隣接する画素のうちエッジの外側にある画素とをエッジ領域として、鮮鋭化処理を行なう第２ステップ、ならびに鮮鋭化処理によって得られたエッジ領域の画像に対して、二値化処理を行なう第３ステップを備えており、第３ステップは、注目画素を二値化する際には、注目画素に対して求められたエッジ度を予め定められた所定値から減算した値を、二値化用閾値として用いることを特徴する画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、デジタル複写機等の画像形成装置に用いられるエッジ抽出方法および画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、文字・線画原稿画像に対しては鮮鋭化処理を、写真原稿画像に対しては平滑化処理を施すことにより、画質が向上すると言われている。そこで、文字や写真が混在する原稿画像に対しては、文字・線画部分と、写真部分とを分離（領域分離）し、それぞれの領域に適した処理（適応フィルタ処理）を施す方法が多く採用されている。
【０００３】
文字・線画部分を分離する場合、一般的に、原稿画像中のエッジ（濃度変化の大きい部分）を抽出し、抽出したエッジが所定範囲内にどの程度含まれているか（エッジ密度）によって、文字・線画部分であるか否かを判定している。この際、エッジの抽出方法としては、主として、微分処理による方法が採用されている。
【０００４】
以下、微分処理を用いたエッジ抽出方法について説明する。
【０００５】
図１０（ａ）は、微分フィルタの係数マトリクスである。図１０（ｂ）は原稿から読み取った画像データ中の３×３画素の大きさのデータを示している。図１０（ｂ）において、Ａ〜Ｉは各画素の画素値であり、０〜２５５の値をとるものとする。
【０００６】
微分処理では、微分フィルタを用いて注目画素Ｅの差分値Ｓを求めた後、注目画素Ｅの画素値をＥ＋Ｓに置き換える。注目画素Ｅの差分値Ｓは、次式１によって求められる。
【０００７】
【数１】
0003615440.tif 000002
【０００８】
そして、置き換え後の画素値（Ｅ＋Ｓ）が、次式２で表される条件式を満たす場合には、注目画素Ｅはエッジを構成する画素と判定し、次式２で表される条件式を満たさない場合には、注目画素Ｅはエッジを構成する画素ではないと判定する。
【０００９】
【数２】
0003615440.tif 000003
【００１０】
なお、図１１（ａ）に示すような画像データに対して上記のような微分処理を施すと、図１１（ｂ）に示すようになり、斜線部分がエッジ部として抽出される。
【００１１】
従来の微分処理によるエッジ抽出方法では、いわば点でのエッジ抽出であるため、図１２（ａ）に示すような濃度差を有するエッジ部分に対してエッジ抽出すると、図１２（ｂ）に示すように、エッジ抽出結果に凹凸が生じてしまう。このため、最適な鮮鋭化処理、二値化処理を行なえず、文字・線画部の画質が劣化するという問題がある。
【００１２】
また、微分処理によるエッジ抽出方法では、同様の理由により、網点部を構成する点をエッジ部として抽出してしまい、エッジ部に対して鮮鋭化処理を施すと、網点部にモアレが発生し、画質が劣化するという問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、凹凸なくエッジを抽出できるとともに、網点部を構成する点をエッジとして抽出しなくなるエッジ抽出方法を提供することを目的とする。
【００１４】
この発明は、エッジ部に対して鮮鋭化処理を行なったときに、エッジ部の再現性が向上する画像処理方法を提供することを目的とする。
【００１５】
この発明は、二値化処理を行なったときに、エッジ部が黒画素として再現されやすくなる画像処理方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明によるエッジ抽出方法は、注目画素を中心とする所定の大きさの画像データに基づいて、注目画素がエッジを構成する画素であるか否かを判定するエッジ抽出方法において、注目画素を中心とする所定の大きさの画像データを、注目画素を含みかつ予め定められたエッジ方向にのびた第１領域と、第１領域によって２分された第２および第３領域との３つの領域に分け、第１領域の平均濃度値から第２領域の平均濃度値を減算した値が所定の第１閾値以上であることまたは第１領域の平均濃度値から第３領域の平均濃度値を減算した値が所定の第１閾値以上であることという第１条件を満たし、かつ第１領域の平均濃度値の２倍の値から第２領域の平均濃度値および第３領域の平均濃度値を減算した値が第２の閾値より大きいことという第２条件を満たした場合に、注目画素がエッジを構成する画素であると判定することを特徴とする。
【００２２】
この発明による第１の画像処理方法は、注目画素を中心とする所定の大きさの画像データを、注目画素を含みかつ予め定められたエッジ方向にのびた第１領域と、第１領域によって２分された第２および第３領域との３つの領域に分け、第１領域の平均濃度値から第２領域の平均濃度値を減算した値が所定の第１閾値以上であることまたは第１領域の平均濃度値から第３領域の平均濃度値を減算した値が所定の第１閾値以上であることという第１条件を満たし、かつ第１領域の平均濃度値の２倍の値から第２領域の平均濃度値および第３領域の平均濃度値を減算した値が第２の閾値より大きいことという第２条件を満たした場合に、注目画素がエッジを構成する画素であると判定することにより、エッジを抽出する第１ステップ、ならびに抽出されたエッジとエッジに隣接する画素のうちエッジの外側にある画素とをエッジ領域として、鮮鋭化処理を行なう第２ステップを備えていることを特徴とする。
【００２３】
この発明による第２の画像処理方法は、注目画素を中心とする所定の大きさの画像データを、注目画素を含みかつ予め定められたエッジ方向にのびた第１領域と、第１領域によって２分された第２および第３領域との３つの領域に分け、第１領域の平均濃度値から第２領域の平均濃度値を減算した値が所定の第１閾値以上であることまたは第１領域の平均濃度値から第３領域の平均濃度値を減算した値が所定の第１閾値以上であることという第１条件を満たし、かつ第１領域の平均濃度値の２倍の値から第２領域の平均濃度値および第３領域の平均濃度値を減算した値であるエッジ度が第２の閾値より大きいことという第２条件を満たした場合に、注目画素がエッジを構成する画素であると判定することにより、エッジを抽出する第１ステップ、抽出されたエッジとエッジに隣接する画素のうちエッジの外側にある画素とをエッジ領域として、鮮鋭化処理を行なう第２ステップ、ならびに鮮鋭化処理によって得られたエッジ領域の画像に対して、二値化処理を行なう第３ステップを備えており、第３ステップは、注目画素を二値化する際には、注目画素に対して求められたエッジ度を予め定められた所定値から減算した値を、二値化用閾値として用いることを特徴する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
〔１〕画像処理手順の説明
【００２６】
図１は、原稿から読み取られかつ前処理が行なわれた後の画像データに対して行なわれる画像処理の手順を示している。
【００２７】
原稿から読み取られかつ前処理が行なわれた後の画像データに対して領域分離処理部１によって領域分離処理が行なわれる。領域分離処理部１は、エッジ部と非エッジ部とに領域を分離する。
【００２８】
エッジ部であると判定された領域の画像データは、適応フィルタ処理部２内の鮮鋭化処理部２１に送られて鮮鋭化処理が行なわれ、非エッジ部であると判定された領域の画像データは、適応フィルタ処理部２内の平滑化処理部２２に送られて平滑化処理が行なわれる。
【００２９】
鮮鋭化処理部２１によって鮮鋭化処理が施されたエッジ部の画像データは、二値化処理部３内の適応二値化処理部３１に送られる。平滑化処理部２２によって平滑化処理が施された非エッジ部の画像データは、二値化処理部３内の通常二値化処理部３２に送られる。
【００３０】
適応二値化処理部３１は、閾値を適応的に変化させてエッジ部の画像データを二値化（適応二値化）する。通常二値化処理部３２は、固定の閾値を用いて非エッジ部の画像データを二値化する。なお、二値化を行なう方法としては、単純に二値化を行なう方法、誤差拡散法によって二値化を行なう方法等が用いられる。
【００３１】
以下、領域分離処理部１による領域分離処理と、二値化処理部３による二値化処理について、説明する。
【００３２】
〔１〕領域分離処理部１による領域分離処理の説明
【００３３】
領域分離処理部１では、エッジ抽出処理が行なわれた後、エッジとして抽出された領域を拡張するエッジ抽出領域拡張処理が行なわれる。そして、画像データが、エッジ領域と、非エッジ領域とに分離される。
【００３４】
〔１−１〕  エッジ抽出処理についての説明
【００３５】
まず、エッジ抽出処理について説明する。
【００３６】
注目画素を中心とする５×５画素の大きさの画像データに基づいて、注目画素がエッジ部であるか非エッジ部であるかを判定する。この例では、１つの注目画素に対して、縦方向にのびたエッジを構成する画素であるか、横方向にのびたエッジを構成する画素であるか、斜め右上方向にのびたエッジを構成する画素であるか、斜め左上方向にのびたエッジを構成する画素であるかがそれぞれ判定される。各画素の濃度値は、０（白）〜２５５（黒）の範囲内の値であるものとする。
【００３７】
注目画素が縦方向にのびたエッジを構成する画素であるか否かを判定する場合には、図２に示すように、注目画素を中心とする５×５画素の大きさの画像データを、左右方向中央の縦一列のブロックＣと、ブロックＣを挟む左右両側の２つのブロックＡ、Ｂとからなる、３つのブロックに分ける。
【００３８】
各ブロックＡ、Ｂ、Ｃ毎に、平均濃度ａｖｅＡ、ａｖｅＢ、ａｖｅＣをそれぞれ算出する。そして、次式３で示される第１条件を満たすか否かを判定する。
【００３９】
【数３】
0003615440.tif 000004
【００４０】
αは第１の閾値である。第１条件を満たさない場合には、注目画素は縦方向にのびたエッジを構成する画素ではないと判定する。第１条件を満たした場合には、注目画素のエッジ度Ｓを、次式４に基づいて算出する。
【００４１】
【数４】
0003615440.tif 000005
【００４２】
そして、次式５で示される第２条件を満たすか否かを判定する。
【００４３】
【数５】
0003615440.tif 000006
【００４４】
βは第２の閾値である。第２条件を満たさない場合には、注目画素は縦方向にのびたエッジを構成する画素ではないと判定する。第２条件を満たした場合には、注目画素は縦方向にのびたエッジを構成する画素であると判定する。
【００４５】
注目画素が横方向にのびたエッジを構成する画素であるか否かを判定する場合には、図３に示すように、注目画素を中心とする５×５画素の大きさの画像データを、上下方向中央の横一列のブロックＣと、ブロックＣを挟む上下両側の２つのブロックＡ、Ｂとからなる、３つのブロックに分ける。第１条件式および第２条件式は、注目画素が縦方向にのびたエッジを構成する画素であるか否かを判定する場合と同じである。
【００４６】
注目画素が斜め右上方向にのびたエッジを構成する画素であるか否かを判定する場合には、図４に示すように、注目画素を中心とする５×５画素の大きさの画像データを、その領域の左下から右上にのびた対角線上のブロックＣと、ブロックＣで２分された左上部分および右下部分の２つのブロックＡ、Ｂとからなる、３つのブロックに分ける。第１条件式および第２条件式は、注目画素が縦方向にのびたエッジを構成する画素であるか否かを判定する場合と同じである。
【００４７】
注目画素が斜め左上方向にのびたエッジを構成する画素であるか否かを判定する場合には、図５に示すように、注目画素を中心とする５×５画素の大きさの画像データを、その領域の右下から左上にのびた対角線上のブロックＣと、ブロックＣで２分された左下部分および右上部分の２つのブロックＡ、Ｂとからなる、３つのブロックに分ける。第１条件式および第２条件式は、注目画素が縦方向にのびたエッジを構成する画素であるか否かを判定する場合と同じである。
【００４８】
以上のように、注目画素を中心とする参照領域を、３つのブロックに分けて、各ブロックの平均濃度に基づいて、注目画素がエッジを構成する画素か否かを判定しているため、スパイク的に濃度が低下している画素の影響を受けにくくなるため、凹凸なくエッジを抽出することができるようになる。また、網点画像は規則的に並んだ点で構成されているため、網点を構成する点はエッジとして抽出されなくなる。
【００４９】
なお、上記の例では、４種類のエッジ方向に対して、エッジ判定を行なっているが、エッジ方向は４種類でなくてもよい。また、参照領域は、５×５画素の大きさであるが、５×５画素の大きさ以外の大きさであってもよい。
【００５０】
〔１−２〕  エッジ抽出領域拡張処理についての説明
文字・線画は、一般的にコントラスト（文字・線画と下地部との濃度差）が大きい方が、高画質であるとされている。上記エッジ抽出処理では、図６（ａ）に示すような画像データの場合には、ハッチングで示された部分がエッジとして抽出される。この抽出されたエッジに鮮鋭化処理（たとえば、微分処理）を行なうと、図６（ｂ）に示すように、エッジの外側に中濃度部が残るため、画質がさほど向上しない。鮮鋭化処理後の画像に対して、さらに、二値化処理を行なうと、文字・線画部分に凹凸ができやすくなる。
【００５１】
そこで、この実施の形態では、鮮鋭化処理をエッジ部の外側の画素に対しても行なわれるように、エッジ抽出領域の拡張を行なう。図６（ｃ）は、図６（ａ）において、ハッチングで示された部分の外側の中濃度部分までエッジ抽出領域を拡張した後に、鮮鋭化処理を行なった場合に得られる画像データを示している。
【００５２】
以下、抽出領域拡張方法について説明する。
【００５３】
上述のエッジ抽出方法では、方向が異なる複数のパターンによってエッジの判定を行なっているため、どのパターンでエッジとして判定されたかにより、抽出されたエッジの種類（縦方向、横方向、斜め右上方向、斜め左上方向）を特定することができる。さらに、第１条件において、（ａｖｅＣ−ａｖｅＡ）または（ａｖｅＣ−ａｖｅＢ）のどちらがα以上であったかにより、エッジとして抽出された注目画素を基準としていずれの方向がエッジ部の内側であるか外側であるかを判定することができる。
【００５４】
そこで、このような情報に基づいて、エッジ抽出領域の拡張を行なう。たとえば、エッジとして抽出された注目画素が縦方向エッジである場合には、図７に示すように、注目画素の左右両隣の画素のうちエッジの外側にある画素を拡張エッジ（領域拡張画素）と決定する。エッジとして抽出された注目画素が横方向エッジである場合には、注目画素の上下両隣の画素のうちエッジの外側にある画素を拡張エッジ（領域拡張画素）と決定する。
【００５５】
エッジとして抽出された注目画素が斜め方向エッジである場合には、図８に示すように、注目画素の周囲の８画素のうち、エッジの外側にある３つの画素を拡張エッジ（領域拡張画素）と決定する。
【００５６】
ここで、エッジ領域の拡張を、文字・線画部の外側のみに限定しているのは、次のような理由による。つまり、図９（ａ）に示すような画像データにおいて、、ハッチングで示すエッジ抽出画素の外側隣の画素のみならず内側隣の画素を拡張エッジと決定した後に鮮鋭化処理を行なった場合には、図９（ｂ）に示すように、ハッチングで示すエッジ抽出画素の内側隣の画素の濃度値が下がり、この後に二値化処理を行なうと文字・線画部の中抜け（線の内部が白く抜ける）が起こり、画質が劣化してしまうからである。
【００５７】
〔２〕二値化処理部３による二値化処理の説明
【００５８】
二値化処理部３内の適応二値化処理部３１は、閾値を適応的に変化させてエッジ部の画像データを二値化（適応二値化）する。二値化処理部３内の通常二値化処理部３２は、固定の閾値を用いて非エッジ部の画像データを二値化する。
【００５９】
適応二値化処理部３１は、エッジ抽出時に算出されたエッジ度Ｓに基づいて閾値を変化させる。エッジを構成する画素は、二値化処理後に、黒画素として再現される必要がある。エッジ度Ｓは、注目画素がエッジを構成する画素である可能性が高いほど、大きな値となる。
【００６０】
そこで、エッジを構成する画素である可能性が高い画素ほど、閾値を下げることによって、黒画素として再現され易くする。具体的には、エッジ部の画像データを二値化する際には、注目画素のエッジ度Ｓを、予めさだめられた閾値ＴＨから減算した値（ＴＨ−Ｓ）を、閾値として用いて二値化を行なう。
【００６１】
【発明の効果】
この発明によれば、凹凸なくエッジを抽出できるとともに、網点部の点をエッジとして抽出しなくなるエッジ抽出方法が得られる。
【００６２】
この発明によれば、エッジ部に対して鮮鋭化処理を行なったときに、エッジ部の再現性が向上する画像処理方法が得られる。
【００６３】
この発明によれば、二値化処理を行なったときに、エッジ部が黒画素として再現されやすくなる画像処理方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】原稿から読み取られかつ前処理が行なわれた後の画像データに対して行なわれる画像処理の手順を示すブロック図である。
【図２】注目画素が縦方向にのびたエッジを構成する画素であるか否かを判定する方法を示す模式図である。
【図３】注目画素が横方向にのびたエッジを構成する画素であるか否かを判定する方法を示す模式図である。
【図４】注目画素が斜め右上方向にのびたエッジを構成する画素であるか否かを判定する方法を示す模式図である。
【図５】注目画素が斜め左上方向にのびたエッジを構成する画素であるか否かを判定する方法を示す模式図である。
【図６】エッジ領域拡張処理の必要性を説明するための模式図である。
【図７】エッジとして抽出された注目画素が縦方向エッジである場合のエッジ領域拡張処理を説明するための模式図である。
【図８】エッジとして抽出された注目画素が斜め方向エッジである場合のエッジ領域拡張処理を説明するための模式図である。
【図９】エッジ領域の拡張を、文字・線画部の外側のみに限定しているの理由を説明するための模式図である。
【図１０】従来の微分処理によるエッジ抽出方法を説明するための模式図である。
【図１１】微分処理前の画像データと微分処理後の画像データを示す模式図である。
【図１２】濃度差を有するエッジ部分に対して従来方法でエッジを抽出した場合に、エッジ抽出結果に凹凸が生じてしまうことを示す模式図である。
【符号の説明】
１  領域分離処理部
２  適応フィルタ処理部
３  二値化処理部
【図１】
0003615440.tif 000007
【図２】
0003615440.tif 000008
【図３】
0003615440.tif 000009
【図４】
0003615440.tif 000010
【図５】
0003615440.tif 000011
【図６】
0003615440.tif 000012
【図７】
0003615440.tif 000013
【図８】
0003615440.tif 000014
【図９】
0003615440.tif 000015
【図１０】
0003615440.tif 000016
【図１１】
0003615440.tif 000017
【図１２】
0003615440.tif 000018