(57)【要約】【課題】デジタル画像データをエッジ強調する画像処理方法において，エッジ方向を考慮したエッジ強調処理が可能であって，更には，線の再現状態を画像品質に影響を与えることなく調整可能な画像処理方法を提供すること。【解決手段】前記デジタル画像データのエッジ方向を判定するエッジ方向判定工程（S１）と，前記エッジ方向判定工程（S1）による判定結果に基づいて選択される前記注目画素を中心としたエッジを境界とする３つの領域における平均濃度を求める平均濃度取得工程（S2）と，前記エッジを境界とする３つの領域に関する閾値を設定する閾値設定工程（S3）と，前記デジタル画像データにおける前記注目画素の濃度調整を行う濃度調整工程（S４），を具備してなることを特徴とする画像処理方法として構成する。【選択図】図１
2004206259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル画像データをエッジ強調する画像処理方法において，
前記デジタル画像データのエッジ方向を判定するエッジ方向判定工程と，
前記エッジ方向判定工程による判定結果に基づいて，前記デジタル画像データのエッジ強調処理を行うエッジ強調工程と，
を具備してなることを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
前記エッジ方向判定工程が，
前記デジタル画像データにおける注目画素を中心とした所定範囲の濃度のばらつきに基づいてエッジ方向を判定するものである請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記エッジ強調工程が，
前記エッジ方向判定工程による判定結果に基づいて選択される前記注目画素を中心としたエッジを境界とする３つの領域における平均濃度を求める平均濃度取得工程と，
前記平均濃度取得工程により取得された前記平均濃度に基づいて，前記エッジを境界とする３つの領域に関する閾値を設定する閾値設定工程と，
前記閾値設定工程により設定された前記各閾値に基づいて，前記デジタル画像データにおける前記注目画素の濃度調整を行う濃度調整工程と，
を含んでなる請求項１或いは２のいずれかに記載の画像処理方法。
【請求項４】
前記閾値設定工程が，
前記エッジを境界とする両側の領域における平均濃度の差に基づいて，前記３つの閾値を設定するものである請求項３に記載の画像処理方法。
【請求項５】
前記濃度調整工程が，
前記エッジを含む領域における平均濃度に，前記エッジを含む領域とその両側のいずれかの領域における各閾値の差を加算して出力濃度を得るものである請求項３或いは４のいずれかに記載の画像処理方法。
【請求項６】
デジタル画像データをエッジ強調する画像処理装置において，
前記デジタル画像データのエッジ方向を判定するエッジ方向判定手段と，
前記エッジ方向判定手段による判定結果に基づいて，前記デジタル画像データのエッジ強調処理を行うエッジ強調手段と，
を具備してなることを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，デジタル画像データの画像処理方法に係り，詳しくは，文字画像或いは線画のエッジ方向を考慮しつつエッジ強調処理することが可能な画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエッジ強調処理としては，ラプラシアンフィルタを用いた「微分フィルタ処理」を用いることが一般的である。
ここで，「微分フィルタ処理」とは，デジタル画像データの任意の画素（ピクセル）の新しい画素値（階調値）を，その画素の近傍（周辺）画素の輝度値を用いた所定の演算により決定する処理である。
このような処理を行うことで，元のデジタル画像データのエッジ強調処理等を効果的に行うことが可能である（例えば，特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−７７３５０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，従来の「微分フィルタ処理」では，デジタル画像データのエッジ強調処理を行うに当たり，単にラプラシアンフィルタを適用する構造上，エッジ方向が考慮されておらず，画像データにおける輪郭の方向によっては，効果的なエッジ強調を行うことができず，逆に画像品質を低下させるという不都合を生じ得る。
また，従来の「微分フィルタ処理」では，画像や線画の再現状態（太さ）の調整を行うことが不可能であるため，エッジ強調と共にその輪郭線の太さを調整することを望む場合には，「微分フィルタ処理」に加えて，「階調調整処理」を行う必要がある。
しかしながら，画像全体に「階調調整処理」を実施することは，処理後の画像品質（階調性）を損なう虞があることに加え，画像処理構成の複雑化，処理時間の増大を招き得る。
そこで，本発明は，前記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，デジタル画像データの画像処理方法において，エッジ方向を考慮したエッジ強調処理が可能であって，更には，線の再現状態を画像品質に影響を与えることなく調整可能な画像処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために，本発明は，デジタル画像データをエッジ強調する画像処理方法において，前記デジタル画像データのエッジ方向を判定するエッジ方向判定工程と，前記エッジ方向判定工程による判定結果に基づいて，前記デジタル画像データのエッジ強調処理を行うエッジ強調工程と，を具備してなることを特徴とする画像処理方法として構成される。
ここで，前記エッジ方向判定工程の一例としては，前記デジタル画像データにおける注目画素を中心とした所定範囲の濃度のばらつきに基づいてエッジ方向を判定するものが考えられる。
一方の前記エッジ強調工程の一例としては，前記エッジ方向判定工程による判定結果に基づいて選択される前記注目画素を中心としたエッジを境界とする３つの領域における平均濃度を求める平均濃度取得工程と，前記平均濃度取得工程により取得された前記平均濃度に基づいて，前記エッジを境界とする３つの領域に関する閾値を設定する閾値設定工程と，前記閾値設定工程により設定された前記各閾値に基づいて，前記デジタル画像データにおける前記注目画素の濃度調整を行う濃度調整工程と，含んでなるものが考えられる。
更に，前記閾値設置工程の一例としては，前記エッジを境界とする両側の領域における平均濃度の差に基づいて，前記３つの閾値を設定するものが考えられ，前記濃度調整工程の一例としては，前記デジタル画像データにおける前記注目画素の濃度に，前記エッジと該エッジの両側のいずれかの領域における各閾値の差を加算して出力濃度を得るものが考えられよう。
このように構成することによって，前記デジタル画像データを強調処理するに当たり，そのエッジ方向が考慮されたエッジ強調処理を行うことが可能となり，エッジ強調を施したことによる画像品質の低下を防ぐことができる。
更には，前記閾値算出工程により算出される前記３つの閾値を，調整することにより，中間濃度の強調度合，或いはエッジ強調される輪郭の太さを任意に調整することが可能であり，従来構成の如く，画像品質の低下を招く要因となり得る「階調調整処理」を施すことなく，ユーザの所望する画像や線画の再現状態（太さ）を達成したエッジ強調処理を実現し得る。
【０００６】
尚，前述した画像処理方法を実現可能な画像処理装置として捉えることで，本発明は，デジタル画像データをエッジ強調する画像処理装置において，前記デジタル画像データのエッジ方向を判定するエッジ方向判定手段と，前記エッジ方向判定手段による判定結果に基づいて，前記デジタル画像データのエッジ強調処理を行うエッジ強調手段と，を具備してなることを特徴とする画像処理装置として考えることも可能である。
尚，その作用については，前述形態と同様であるため，ここでは省略する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施形態に係る画像処理方法の処理の流れを示すフローチャート，図２はエッジ方向判定処理が行われる注目画素を中心とした所定範囲を示す図，図３はエッジ強調処理が行われる注目画素を中心とした所定範囲を示す図，図４はエッジ強調処理による注目画素の濃度変化を示す図，図５は閾値の変更に伴う注目画素の濃度変化を示す図，図６は閾値の変更に伴う注目画素の際限状態（太さ）変化を示す図，図７は微分係数の変更に伴う注目画素の濃度変化を示す図である。
【０００８】
本発明の実施形態に係る画像処理方法は，図１に示すフローチャートの如く具現化される。以下，S１，S２，・・，は処理手順（ステップ）の番号を示す。
同図に示す如く，当該画像処理方法においては，先ず，画像処理（エッジ強調処理）が施されるデジタル画像データにおける各画素（注目画素）毎のエッジ方向が判定される（S１）。
続いて，前記ステップS１において判定されたエッジ方向に基づいて選択される前記注目画素を中心としたエッジを境界とする３つの領域における平均濃度が算出される（S２）。
そして，前記ステップS２において算出された前記領域の平均濃度に基づいて，前記エッジを境界とする３つの領域に関する閾値が設定される（S３）。
最後に，前記ステップS３において設定された３つの閾値に基づいて，注目画素の濃度調整が行われる。
このような一連の処理を行うことにより，当該画像処理方法によれば，前記デジタル画像データにエッジ強調処理を施すに当たり，該デジタル画像データにおけるエッジ方向が考慮された処理を行うことが可能となり，画像品質を損なうことなく前記デジタル画像データにエッジ強調処理を施し得る。
更には，前記ステップS３において設定される３つの閾値を調整することにより，エッジ強調処理における中間濃度の除去量，或いはエッジの太さを任意に調整可能となる。
以下に，上述した各ステップ毎の処理の詳細について説明する。
【０００９】
（S１：エッジ方向判定処理）
このステップS１においては，前記デジタル画像データにおける注目画素のエッジ方向の判定が行われる。
ここで，本実施形態において判定するエッジ方向としては，図２に示すように，A「縦」，B「横」，C「右上がり」，D「右下がり」の４方向とし，各方向毎に設定される所定範囲を参照して，それぞれの範囲における濃度のバラツキ度合を算出し，算出されたばらつき度合に基づいて前記注目画素のエッジ方向が判定される。
具体的には，先ず，図２に示す如く，注目画素（図中における中心画素D２が注目画素である）に対して，A〜Dの夫々の所定範囲（図中では所定範囲を網掛けにより示す）の画素の平均濃度が下式１により算出される。
平均濃度：Ave＝（D1＋D２＋D２＋D３）／４        …（式１）
尚，上式１においてD２（注目画素）を重複させているのは，ビットシフトを利用して計算の簡略化を図り，更には，エッジ方向の判定結果に対し注目画素の影響度を大きくする意図である。
続いて，上式１により所定範囲毎に算出された平均濃度：Aveに対する，各所定範囲に含まれる画素のばらつき度合Dが下式２により算出される。
【数１】
2004206259.tif 000003
このようにして算出される各所定範囲（A〜D）毎のばらつき度合Dのうち，最小のDを選択することで，実際のデジタル画像データのエッジ方向と最も近しいエッジ方向をA〜Dの中から選ぶことが可能となる。
【００１０】
（S２：平均濃度算出処理）
このステップS２においては，前記ステップS１において判定されたエッジ方向に基づいて選択される注目画素を中心としたエッジを境界とする３つの領域（グループ）における平均濃度の算出が行われる。
具体的には，図３に示す如く，各エッジ方向毎に予め設定された注目画素（図中における中心画素D２或いはD４が注目画素である）を中心とした３つのグループ（図中ではAREA１〜AREA３が該当し，網掛けにより示す）の平均濃度が，下式３により夫々算出される。ここに，図３（ａ）が，前記ステップS１においてエッジ方向が「縦」であると判定された場合に適用されるグループを示し，以下同様に，図３（ｂ）が「横」，図３（ｃ）が「右上がり」，図３（ｄ）が「右下がり」の場合に適用されるグループを示す。
AREA１の平均濃度：Ave１＝（D1＋D２＋D３＋D４）／４
AREA２の平均濃度：Ave２＝（D1＋D２＋D２＋D３）／４    …（式３）
AREA３の平均濃度：Ave３＝（D1＋D２＋D３＋D４）／４
尚，AREA２の平均濃度Ave２の算出式においてD２（注目画素）を重複させているのは，前述同様，ビットシフトを利用して計算の簡略化を図り，更には，エッジ強調処理に対し注目画素の影響度を大きくする意図である。
【００１１】
（S３：閾値設定処理）
このステップS３においては，前記ステップS２において算出された平均濃度Ave1〜Ave３に基づいて，エッジを境界とする３つのグループに関する閾値の設定が行われる。
具体的には，前記ステップS２で算出されたグループ１の平均濃度AVE1と，グループ３の平均濃度AVE3との間の任意の値を選択することで，閾値TH０，TH１，TH２（TH０＜TH１＜TH２)が設定される。
尚，本実施形態においては，前記閾値は，平均濃度AVE1と平均濃度AVE3との間を２５６段階（８ｂｉｔ）で設定可能とする。無論，この閾値の設定単位は，この値（８ｂｉｔ）に限定されるものではない。
【００１２】
（S４：濃度調整処理）
このステップS４においては，前記ステップS３において設定された3つ閾値に基づいて注目画素の出力濃度の調整が行われる。
ここでは，先ず，前記ステップS３において設定された閾値TH０，TH１，TH２（TH０＜TH１＜TH２)が，下式４により，エッジを境界とする両側の領域における濃度値（AVE３及びAVE１）との差に基づいて，濃度に関する閾値である閾値値（濃度）THD０，THD１，THD２（THD０＜THD１＜THD２)に変換される。
【数２】
2004206259.tif 000004
次に，上式４により算出された各閾値（濃度）THD０〜TH２を用いて，最終的な注目画素の出力濃度DOUTが下式５により算出される。
【数３】
2004206259.tif 000005
このステップS４により，注目画素の出力濃度DOUTが決定される様子を模式的に示す図が図４である。
同図に示す如く，本実施形態に係る画像処理方法によれば，注目画素Xの出力濃度DOUTは，前記エッジを含む領域（AREA２）における平均濃度（AVE２であり，図中には破線で示す）に，前記エッジを含む領域（AREA２）とその両側のいずれかの領域（AREA１或いはAREA３）における各閾値の差（THD２−THD１或いはTHD1−THD０）を加算して出力濃度を得るものである。
つまり，ある注目画素Xにおいて，AREA２の平均濃度AVE２＞THD１である場合には，該注目画素Xの出力濃度DOUTは，図中にX’で示す如く，THD2から濃い側（図中には黒で示す）にシフトされた濃度となる。
逆に，ある注目画素Xにおいて，AREA２の平均濃度AVE２＜THD１である場合には，その注目画素Xの出力濃度DOUTは，図中にX”で示す如く，THD2から淡い側（図中には白で示す）にシフトされた濃度となる。
つまり，本実施形態に係る画像処理を施されたデジタル画像データは，閾値（濃度）THD０と閾値（濃度）THD２との間の画素濃度を有する画素が除去された（強調された）画像データとなることが理解される。
【００１３】
次に，前記ステップS３において設定される閾値TH０〜TH２，つまりは，閾値（濃度）THD０〜THD２の設定値を変化させた場合の注目画素の出力濃度の変化について図５〜７を参照しつつ説明する。
図５は，閾値（濃度）THD０及びTHD2の変更に伴う注目画素の濃度変化を示す図である。
ここで，前述したように，当該画像処理方法によれば，強調処理後の注目画素Xの出力濃度DOUTは，エッジを含む領域であるAREA２の平均濃度AVE２に各閾値の差（THD２−THD１或いはTHD1−THD０）を加算することで，閾値（濃度）THD2或いは閾値（濃度）THD０から平均濃度AVE２分だけシフトした濃度として算出される。
そのため，閾値（濃度）THD０及びTHD2を設定変更した場合には，図５に示す如く，その設定変更に応じて，注目画素の出力濃度DOUTが変化する。尚，同図では，閾値（濃度）THD０とTHD2との濃度差が，少なくなる方向に設定変更された（エッジ強調が弱くするように調整した）場合を示し，その設定変更に応じて注目画素Xの出力濃度DOUTが，元のX1から，設定変更分だけ淡い側のX２に変更されたことを示している。
従って，この閾値（濃度）THD０及びTHD2を設定変更することにより，注目画素の強調度合を任意に調整可能であるため，強調処理により除去される注目画素（中間濃度）の量を任意に調節することができる。
一方，図６は，閾値（濃度）THD1の変更に伴う注目画素の再現状態（太さ）変化を示す図である。
ここで，当該画像処理方法においては，前述の説明よりも明らかな如く，閾値（濃度）THD1を調整することは，強調処理後の注目画素Xの出力濃度DOUTを算出する際に加えられる，エッジを含む領域であるAREA２の平均濃度AVE２に各閾値の差（THD２−THD１或いはTHD1−THD０）を変更することになる。
つまり，閾値（濃度）THD1は，強調処理される注目画素Xを濃い側にシフトさせるか，淡い側にシフトさせるかを決める閾値として機能する。
従って，閾値（濃度）THD１を設定変更することで，図６に示す如く，注目画素Xがシフトされる方向を変更することができる。尚，同図では，閾値（濃度）THD１が，より濃い濃度値に設定変更された場合を示し，その設定変更に応じて注目画素の出力濃度DOUTが，元のX３（濃い側）からX４（淡い側）に変更されたことを表している。
従って，この閾値（濃度）THD1の変更変更することにより，注目画素の出力濃度DOUTの濃淡を任意に切り替え可能となり，ひいては，強調処理を施されたデジタル画像データにおけるエッジの再現状態（太さ）を任意に調整することができる。
他方，図７は，上式５における微分係数KBの変更に伴う注目画素の濃度変化を示す図である。
ここで，当該画像処理方法においては，この微分係数KB（KW）は，従来の「微分フィルタ処理」における微分係数と同様の機能を有する。
つまり，図７に示す如く，微分係数KB（KW）を設定変更することで，注目画素Xに対する出力濃度を変化させることができる。尚，同図では，KBを大きな値に設定変更した場合を示し，その設定変更に応じて注目画素Xの出力濃度DOUTが，元のX５からより濃い側であるX６に変化されたことを表している。
従って，この微分係数KB或いはKWを設定変更することにより，注目画素を強調する量を濃淡方向毎に任意に調整でき，よりユーザの所望する条件に合致した強調処理を行うこが可能となり，利便性／使用性の高い画像処理方法を実現し得る。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，デジタル画像データを画像処理するに当たり，そのエッジ方向が考慮されたエッジ強調処理が可能である。
更には，前述した閾値を調整することによって，デジタル画像データの強調度合（つまりは，中間濃度の除去度合）や，エッジ部分の再現状態（太さ）を画像品質に影響を与えることなく調整可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理方法の処理の流れを示すフローチャート。
【図２】エッジ方向判定処理が行われる注目画素を中心とした所定範囲を示す図。
【図３】エッジ強調処理が行われる注目画素を中心とした所定範囲を示す図。
【図４】エッジ強調処理による注目画素の濃度変化を示す図。
【図５】閾値の変更に伴う注目画素の濃度変化を示す図。
【図６】閾値の変更に伴う注目画素の際限状態（太さ）変化を示す図。
【図７】微分係数の変更に伴う注目画素の濃度変化を示す図。
【符号の説明】
S１，S２，，…処理手順（ステップ）の番号
【図１】
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【図２】
2004206259.tif 000007
【図３】
2004206259.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004206259.tif 000011
【図７】
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