(57)【要約】【課題】文字の色を一色に統一することで、文字の判読性を向上させるとともに、ハード実装およびソフト実装でも処理速度を向上させる画像処理装置を提供する。【解決手段】カラー文書画像から画素データを取り出し、最初の画素データを最初の代表点として登録する。二番目以降の画素データでは、代表点との距離を測り、代表点と該当画素データの距離が大きい場合には、該当画素データを新しい代表点として登録し、距離が近い場合には、近い代表点にその画素を所属させる。これによりクラスタリングした後、所属数が少ないクラスタを他のクラスタに置き換え、求めたクラスタ数とクラスタ代表点によって入力画像の減色処理を実行する。【選択図】図１
2006229280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力したカラー画像に色クラスタリングを行って色再現処理を行う画像処理装置において、色クラスタリングの対象画像から画素データを抽出する画素データ抽出手段と、該画素データとクラスタ代表点との距離を測る距離計算手段と、前記距離計算手段によって測った距離に基づいて、該画素データを既存クラスに属するか、新しいクラスタ代表点にするかを判定して、クラスタ代表点を更新する所属判定手段とを有し、クラスタリング結果に応じて前記対象画像に減色処理を施すことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理装置において、前記色クラスタリングの対象画像を、減色処理を必要とする画像の一定領域とすることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像処理装置において、前記色クラスタリングの対象画像の色空間を分割する色空間分割手段を有し、対象画像の画素データを前記分割色空間に分類してから、分類ごとにクラスタリングを行うようにしたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の画像処理装置において、予め定めたクラスタ数より少ない領域を判断し、該領域に対してのみ減色処理を施すようにしたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の画像処理装置において、前記色クラスタリングが終わった後に、所属数の少ないクラスタを該クラスタに近接した他のクラスタに置き換えるようにしたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の画像処理装置において、クラスタに所属すると判定された画素データが、該クラスタの代表点よりも、予め設定した基準点に近い場合に、当該画素データを該クラスタの代表点と置き換えて、色クラスタリングを制御するようにしたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかに記載の画像処理装置において、クラスタに所属すると判定された画素データが、該クラスタの代表点よりも、最も背景色に近い場合に、当該画素データを該クラスタの代表点と置き換えて、色クラスタリングを制御するようにしたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれかに記載の画像処理装置において、クラスタに所属すると判定された画素データが、該クラスタの代表点よりも、最も背景色から遠い場合に、当該画素データを該クラスタの代表点と置き換えて、色クラスタリングを制御するようにしたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項９】
入力したカラー画像に色クラスタリングを行って色再現処理を行う画像処理方法において、色クラスタリングの対象画像から画素データを抽出し、該画素データとクラスタ代表点との距離を測り、前記測った距離に基づいて、該画素データを既存クラスに属するか、新しいクラスタ代表点にするかを判定して、クラスタ代表点を更新し、クラスタリング結果に応じて、前記対象画像に減色処理を施すことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
コンピュータに、請求項１乃至８に記載の画像処理装置の機能を実現させるためのプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、画像処理方法、プログラムおよび記録媒体に関し、特に、カラー文書画像の色数を検出・削減するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷前のデジタルデータでは黒一色であった文字をプリンタで印刷し、その印刷物をスキャナ装置で読み取ると、複数の色の文字としてなってしまい、文字の視認性を悪化させることになる（図６参照）。
このような場合には、読み込んだ画像データに元の色を再現する操作を行って、複数の色になった文字を黒一色にする技術が必要とされる。
【０００３】
このような色再現技術には、例えば、特許文献１，２，３がある。
特許文献１は、インクジェット印刷装置などの印刷用の色再現技術であり、デジタル画像上における最適な色数を求めるものではないため、デジタル画像に適用することはできない。
【０００４】
特許文献２は、事前に与えられたクラスタ数で画像の画素データをクラスタリングしたのでは満足なクラスタリング結果を得られないので、クラスタリングを行った後にクラスタリング結果をあらかじめ指定した判定用特徴量と比較することで統合等を行っている。
しかし、あらかじめ特定の判定用特徴量を定めなければならないし、判定結果によっては再度クラスタリングを行うため処理時間が長くなるなどの欠点がある。
【０００５】
また、特許文献３は、k-means法やその他の改良手法を紹介しているが、k-means法は上記の手法と同じように、最初にクラスタ数を決定する必要があり、また、再度クラスタリングを行うなどの方法もあるが、処理時間が長くなってしまう。また、ハード実装などを考えた場合、同じ画素に対して同じ処理を繰り返すことは処理時間や処理の効率上あまり好ましくない。
【特許文献１】特開２００４−５６７８３号公報
【特許文献２】特開２００２−２２２４１９号公報
【特許文献３】特開２００１−２２３９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような実情を考慮してなされたものであり、文字の色を一色に統一することで、文字の判読性を向上させるとともに、ハード実装およびソフト実装でも処理速度を向上させる画像処理装置、画像処理方法、プログラムおよび記録媒体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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、入力したカラー画像に色クラスタリングを行って色再現処理を行う画像処理装置において、色クラスタリングの対象画像から画素データを抽出する画素データ抽出手段と、該画素データとクラスタ代表点との距離を測る距離計算手段と、前記距離計算手段によって測った距離に基づいて、該画素データを既存クラスに属するか、新しいクラスタ代表点にするかを判定して、クラスタ代表点を更新する所属判定手段とを有し、クラスタリング結果に応じて前記対象画像に減色処理を施すことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像処理装置において、前記色クラスタリングの対象画像を、減色処理を必要とする画像の一定領域とすることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像処理装置において、前記色クラスタリングの対象画像の色空間を分割する色空間分割手段を有し、対象画像の画素データを前記分割色空間に分類してから、分類ごとにクラスタリングを行うようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の画像処理装置において、予め定めたクラスタ数より少ない領域を判断し、該領域に対してのみ減色処理を施すようにしたことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像処理装置において、前記色クラスタリングが終わった後に、所属数の少ないクラスタを該クラスタに近接した他のクラスタに置き換えるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の画像処理装置において、クラスタに所属すると判定された画素データが、該クラスタの代表点よりも、予め設定した基準点に近い場合に、当該画素データを該クラスタの代表点と置き換えて、色クラスタリングを制御するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の画像処理装置において、クラスタに所属すると判定された画素データが、該クラスタの代表点よりも、最も背景色に近い場合に、当該画素データを該クラスタの代表点と置き換えて、色クラスタリングを制御するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の画像処理装置において、クラスタに所属すると判定された画素データが、該クラスタの代表点よりも、最も背景色から遠い場合に、当該画素データを該クラスタの代表点と置き換えて、色クラスタリングを制御するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、入力したカラー画像に色クラスタリングを行って色再現処理を行う画像処理方法において、色クラスタリングの対象画像から画素データを抽出し、該画素データとクラスタ代表点との距離を測り、前記測った距離に基づいて、該画素データを既存クラスに属するか、新しいクラスタ代表点にするかを判定して、クラスタ代表点を更新し、クラスタリング結果に応じて前記対象画像に減色処理を施すことを特徴とする。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、コンピュータに、請求項１乃至８に記載の画像処理装置の機能を実現させるためのプログラムである。
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、クラスタリング精度を保つことができるため、画像の色数を効率良く減らし、文字の色数を一色にすることで、文字の判読性が向上するとともにファイルサイズも削減できる。
また、既存のクラスタリング手法のように、何度も画素データへのアクセスを行う必要がなくなり、ハード実装およびソフト実装でも処理速度を向上させることができる。
また、画像データ領域を制限してもクラスタリング精度が落ちることはなく、その領域で色数を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の画像処理装置に係る好適な実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像処理装置の機能構成を示すブロック図であり、図１において、画像処理装置は、カラー画像入力手段１、クラスタリング手段２、代表点置換手段３、カラー画像減色手段４を含んでなっている。
【００１７】
カラー画像入力手段１は、イメージスキャナ等の入力装置から原稿を読み取り、Ａ／Ｄ変換した後、読み取られた画素ごとにＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の３色の画像信号として画像データを一時的に記憶装置へ出力する。あるいは、上記のように既に読み取られた画像データを記憶装置に格納しておき、この記憶装置から処理対象のカラー文書画像を取得するようにしてもよい。
この時、画像の特徴や色の距離計算の観点から色空間をＲＧＢ以外に変換してもよいが、以下ではＲＧＢのままとして説明する。
【００１８】
この取得される画像データは、カラー文書画像の画像全体であっても、あるいは、画像の一部であってもよい。画像一部だけを使う場合には、必要とするメモリ量を削減することができる。例えば、ハード実装を考えた場合、ＪＰＥＧエンコード用のメモリを使うなどのメモリの共有は頻繁に起こることであり、ＪＰＥＧの場合であれば８×８領域の画素のみが色クラスタリングに使えることになるが、本発明では８×８領域でも色数を減らすことができる。
【００１９】
クラスタリング手段２は、カラー画像入力手段１によって読み取られた画像データに対して次の処理を行うことによって、画像データの中のすべての画素をクラスタに分けて、クラスタの代表点とクラスタ数とを記憶装置へ記録する。
【００２０】
（１）記憶装置へ一時的に記憶された画像データから１つの画素を取り出す。
（２）取り出した画素（対象画素という）のＲＧＢデータと、現在取得したクラスタのすべての代表点との距離を算出する。
（３−１）対象画素が取り出された最初の画素の場合、この画素を新しいクラスタの代表点とする。
（３−２）対象画素が取り出された二番目以降の画素の場合、
（３−２−１）算出された距離のうちいずれかが予め与えられた値（閾値）以下であれば、全クラスタの中で距離が最小のクラスタに対象画素を所属させ、このクラスタの代表点よりも、このクラスタを代表する予め設定した基準点に近い場合には、当該画素を既存代表点と置き換えるようにする。例えば、赤の部分色空間に分類されて既存代表点に所属する画素が、赤の基準点（赤の部分色空間を代表する点）に既存代表点よりも近い場合には、当該画素を既存代表点と置き換えるようにする。これによって、既存代表点をより所望の色（ここでは事前に与えられた基準点）に近づけ、色クラスタリングを制御することが可能となる。
【００２１】
さらに、必要ならば、画素と背景の色との距離を算出し、遠い方、もしくは近い方を新たなクラスタの代表点とする。
例えば、入力された画像を背景画像（例えば、明るい色）と前景画像（例えば、暗い色）の二枚の画像に分割することを考える。
基準点を背景色とした場合、背景画像の代表点はより明るい色の代表点の方が好ましいので、代表点の置き換えが発生した場合に、背景色に近い色に代表点を更新することで、より背景色に近い代表点を求めることができる。
また、逆に基準点を前景色とした場合、背景色から遠い色に代表点を更新することで、より前景色に近い代表点を求めることができる。
（３−２−２）全クラスタで距離が閾値以上であれば、この対象画素を新しいクラスタの代表点とする。
【００２２】
（４）上記（１）〜（３）の処理を入力された画像データのすべての画素で行い、クラスタの代表点と各クラスタに所属する画素数とを算出し一時的に記憶装置へ記憶する。
【００２３】
ここで、代表点は、あくまでも既存代表点全てから一定距離以上にある画素なので、所属する画素が１個〜２個ということもある。しかし、画素一つだけが違う色だとしても、人間の目には大して目立たず、またノイズの可能性も高いため、この代表点を置き換えることは、減色処理にとっては有効である。
例えば、図２のように、「黒」領域の中に「白」領域がある場合、代表点が「黒」のクラスタに所属する画素数が１０であり、代表点が「白」のクラスタに所属する画素数が２であれば、代表点が「白」のクラスタを代表点が「黒」のクラスタにまとめて、所属する画素数１２の「黒」のクラスタとする。
【００２４】
代表点置換手段３は、上述のように、色クラスタリングが終わった後に、クラスタリング手段２で求められた各クラスタに所属する画素数が、予め与えられた最小所属数よりも少ない場合には、当該クラスタと最も近いクラスタに該当クラスタを吸収して、一時的に記憶されたクラスタに関する情報を更新する。
ただし、該当クラスタと他のすべてのクラスタとの距離が、予め与えられたクラスタ吸収限界距離よりも遠い場合には、該当クラスタの吸収は行わない。
【００２５】
カラー画像減色手段４は、代表点置換手段３で求めたクラスタ数とクラスタの代表点により、入力されたカラー文書画像の減色処理を行って、この減色処理されたカラー画像を記憶装置や出力装置等へ出力する。
この減色処理は、例えば、同じクラスタに属する画素すべてを代表色で置き換えることによって処理される。
【００２６】
また、上述した実施形態に対して、画像で使用されている色空間を分割し、分割された色空間毎（部分色空間）に上述したクラスタリングを行うようにしてもよい。この色空間を分割することによって、重要色（例えば、無彩色、赤、青、緑）に画素を分類し、重要色毎に距離の閾値を変更することや、部分色空間で取れる代表点数を変更することが可能となる。また、部分色空間への分類後に各代表点との比較を行うため、処理速度を向上できる（図５参照）。
【００２７】
さらに、クラスタリングするときに、クラスタ数（代表点数）を制限することで、文字と思われる部分にだけ処理を施すことが可能となる。
例えば、あるカラー文書画像を処理している場合に、文字と写真の部分があり、文字と写真で色数に偏りがあるとする。
そこで、色数が多い部分（クラスタの個数が多い部分）は、写真部分だと判断して減色処理を行わずに忠実に再現する。また、色数が少ない部分（クラスタの個数が少ない部分）は、文字部分として減色処理を行う。例えば、図４（Ａ）のクラスタ数は６個であり、図４（Ｂ）のクラスタ数は３であるから、（Ａ）は写真部分、（Ｂ）は文字部分と判断する。
【００２８】
次に、図５のフローチャートを用いて、本実施形態に係る画像処理装置の処理手順を説明する。
イメージスキャナなどの入力装置やイメージデータを予め記憶した記憶装置からカラー文書画像を入力して一時的に記憶装置へ記憶する（ステップＳ１）。このカラー文書画像は、画像全体あるいは画像の一部でもよい。
【００２９】
次に、記憶装置へ一時的に記憶された画像データから１つの画素を取り出す。（ステップＳ２）。この時、画像の特徴や色の距離計算の観点から色空間をＲＧＢ以外に変換したものでもよい。
取り出した画素（対象画素という）のＲＧＢデータと、現在取得したクラスタのすべての代表点との距離を算出する（ステップＳ３）。
【００３０】
次に、対象画素が取り出された二番目以降の画素の場合で、算出された距離のうちいずれかが予め与えられた値（閾値）以下であれば（ステップＳ４のＹＥＳ）、全クラスタの中で距離が最小のクラスタに対象画素を所属させ、このクラスタの代表点よりも、このクラスタを代表する予め設定した基準点に近い場合には、当該画素を既存代表点と置き換えるようにする（ステップＳ５）。
【００３１】
さらに、必要ならば、画素と背景の色との距離を算出し、遠い方、もしくは近い方を新たなクラスタの代表点とする（ステップＳ６）。
例えば、入力された画像を背景画像（例えば、明るい色）と前景画像（例えば、暗い色）の二枚の画像に分割することを考える。
基準点を背景色とした場合、背景画像の代表点はより明るい色の代表点の方が好ましいので、代表点の置き換えが発生した場合に、背景色に近い色に代表点を更新することで、より背景色に近い代表点を求めることができる。
また、逆に基準点を前景色とした場合、背景色から遠い色に代表点を更新することで、より前景色に近い代表点を求めることができる。
【００３２】
一方、対象画素が取り出された最初の画素の場合、あるいは、全クラスタで距離が閾値以上であれば（ステップＳ４のＮＯ）、この対象画素を新しいクラスタの代表点とする（ステップＳ７）。
【００３３】
上記ステップＳ２〜ステップＳ７の処理を入力された画像データのすべての画素で行い（ステップＳ８）、クラスタの代表点と各クラスタに所属する画素数とを算出し一時的に記憶装置へ記憶する。
【００３４】
次に、色クラスタリングが終わった後に、ステップＳ２〜ステップＳ８で求められた各クラスタに所属する画素数が、予め与えられた最小所属数よりも少ない場合には、当該クラスタと最も近いクラスタに該当クラスタを吸収して、一時的に記憶されたクラスタに関する情報を更新し（ステップＳ９）、クラスタ数とクラスタの代表点を求める（ステップＳ１０）。
ただし、該当クラスタと他のすべてのクラスタとの距離が、予め与えられたクラスタ吸収限界距離よりも遠い場合には、該当クラスタの吸収は行わない。
【００３５】
最後に、上記で求めたクラスタ数とクラスタの代表点から、例えば、同じクラスタに属する画素すべてを代表色で置き換えることによって、入力されたカラー文書画像の減色処理を行い、減色処理されたカラー画像を出力する（ステップＳ１１）。
【００３６】
以上の構成により、クラスタリング精度を保つことができるため、画像の色数を効率良く減らし、文字の色数を一色にすることで、文字の判読性が向上するとともにファイルサイズも削減できる。
また、既存のクラスタリング手法のように、何度も画素データへのアクセスを行う必要がなくなり、ハード実装およびソフト実装でも処理速度を向上させることができる。
また、画像データ領域を制限してもクラスタリング精度が落ちることはなく、その領域で色数を減らすことができる。
【００３７】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されたものではない。上述した実施形態の画像処理装置を構成する各機能をそれぞれプログラム化して、予め記録媒体に書き込んでおき、この記録媒体に記録されたプログラムを画像処理装置に備えられたメモリあるいは記憶装置に格納し、そのプログラムを実行することによって、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体も本発明を構成することになる。
また、上記プログラムは、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することによって上述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００３８】
なお、上述した実施形態の機能を実現するプログラムは、ディスク系（例えば、磁気ディスク、光ディスク等）、カード系（例えば、メモリカード、光カード等）、半導体メモリ系（例えば、ＲＯＭ、不揮発性メモリ等）、テープ系（例えば、磁気テープ、カセットテープ等）等のいずれの形態の記録媒体で提供されてもよい。あるいは、ネットワークを介して記憶装置に格納されたプログラムをサーバコンピュータから直接供給を受けるようにしてもよい。この場合、このサーバコンピュータの記憶装置も本発明の記録媒体に含まれる。
このように、上述した実施形態の機能をプログラム化して流通させることによって、コストの低廉化、および可搬性や汎用性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】代表点数が少ないときに、周囲の代表点で置き換える方法を説明するための図である。
【図３】画像で使用されている色空間を分割し、分割された部分色空間でクラスタリングを行うこと説明するための図である。
【図４】写真領域と文字領域の判断を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態に係る画像処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】カラー画像の文字の劣化過程を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…カラー画像入力手段、２…クラスタリング手段、３…代表点置換手段、４…カラー画像減色手段。
【図４】
2006229280.tif 000003
【図１】
2006229280.tif 000004
【図２】
2006229280.tif 000005
【図３】
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【図５】
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【図６】
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