(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像からモノクロ画像に変換する画像変換方法であって、
入力画像で同一の色相を有する画素すべてについて彩度の和を求め、求めた彩度の和を度数とする色相のヒストグラムを基に、度数が最も大きい色相を代表色相とし、代表色相における彩度の和に基づいて入力画像がモノクロ画像であるか否かを判断する第１ステップと、
前記第１ステップで入力画像がモノクロ画像でないと判断された場合、前記色相のヒストグラムの分散に基づいて複数の色が使われているか否かを判断して、入力画像が複数色画像および単一色画像のいずれであるかを判別する第２ステップと、
前記第１および第２ステップで判別されたモノクロ画像、複数色画像、および単一色画像のいずれかの結果に応じて、赤、緑および青の各色成分の混合比を決定する第３ステップと、
前記第３ステップで決定された混合比に従って色成分を混合してモノクロ画像に変換する第４ステップと、を有することを特徴とする画像変換方法。
【請求項２】
前記第２ステップで入力画像が単一色画像であると判別されたとき、入力画像で同一の明度を有する画素の画素数を求め、求めた画素数を度数とする明度のヒストグラムから、入力画像中の黒画素の有無を判別する第５ステップを含むことを特徴とする請求項１記載の画像変換方法。
【請求項３】
前記第３ステップは、前記第２ステップで入力画像が単一色画像であると判別され、かつ前記第５ステップで黒画素が用いられていないと判別された場合に、入力画像で使われている色の補色の各色成分の割合に基づいて、各色成分の混合比を決定することを特徴とする請求項２記載の画像変換方法。
【請求項４】
前記第３ステップは、前記第２ステップで入力画像が単一色画像であると判別され、かつ前記第５ステップで黒画素が用いられていると判別された場合に、入力画像で使われている色の補色の各色成分の割合と、入力画像内で使われている色の各色成分の割合とに基づいて、各色成分の混合比を決定することを特徴とする請求項２記載の画像変換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像変換方法に関し、カラーで印刷された原稿などをスキャナ等の画像入力手段で読み取った画像を自然なモノクロ画像に変換する画像変換方法に関し、特に２色刷り、あるいは黒以外の色で印刷された原稿などを読み取った画像を自然なモノクロ画像に変換する画像変換方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カラー画像をモノクロ画像に変換するには、カラー画像から輝度成分を抽出することによって行っている。式（１）はカラー画像の赤（Ｒ）青（Ｇ）緑（Ｂ）成分から輝度成分（Ｙ）を抽出する式である。
【０００３】
Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ  ‥‥‥（１）
この方法はＴＶ放送方式であるＮＴＳＣ方式でも使われており、広く一般に知られた方法である。ＮＴＳＣ方式ではカラー画像を輝度信号と色差信号に分けて送信しているため、モノクロテレビでも輝度信号のみを受信、再生することにより、自然なモノクロ画像をテレビに映し出すことができる。
【０００４】
式（１）は人間の視覚特性に基づいたものであり、輝度成分をモノクロ画像とすることにより、写真などのフルカラー画像を自然にモノクロ画像に変換することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハードウエアおよびソフトウエアの発展にともない、既存の紙メディアの書籍に変わる新たな書籍の形態として、電子書籍の発表が活発化してきており、いわゆるパソコン、あるいは携帯端末上で漫画や小説を読むことができるようになってきている。
【０００６】
これらの電子書籍は、音声、画像、動画、アニメ等のいわゆるマルチメディア系データに対しても対応可能であるものの、始めから電子書籍を対象として制作するにはコスト、人手がかかってしまうため、既存の書籍をそのまま電子化したものも多い。
【０００７】
ところで、既存の書籍をそのまま電子化した電子書籍コンテンツは表示色の点で制限はないためカラーディスプレイで見ることに何ら支障はないが、電子書籍を見るための携帯端末は価格が低く、消費電力が小さいことが重要な要素であるため、モノクロの液晶ディスプレイを用いることが多い。
【０００８】
従って、通常、写真などのフルカラー画像をモノクロ画像に変換するには、従来技術で示した式（１）を使うことにより、自然なモノクロ画像に変換でき、既存の書籍からモノクロコンテンツを制作する、あるいは、カラー画像をモノクロディスプレイに表示することができる。
【０００９】
しかし、既存の書籍、特に漫画雑誌などは赤と黒のインクで２色刷りされたり、黒のインクを使わず、赤、緑、青などのインク１色で印刷されることがあり、このような画像を式（１）で変換した場合、思い通りの画像が得られない場合が多い。
【００１０】
例えば、赤と黒のインクで２色刷りされる場合、輪郭や影には黒、肌色などには赤が使われたりする。このような画像を式（１）を使ってモノクロ画像に変換した場合、赤の混合比率が小さいため、実際に見た画像の印象よりも赤い部分が黒くなってしまうという問題がある。
【００１１】
また、赤、緑、青など、黒以外の単色のインクで印刷されている場合もある。人間がこのような画像を見る場合、その色自体はあまり意識をせず、黒１色で印刷された画像と同様の印象しか持たない。しかしながら、このような画像を式（１）を用いてカラー画像と同じようにモノクロ画像に変換すると、色の薄い、コントラストの低い画像となってしまう。特に緑のインクで印刷された画像の場合、式（１）では緑の混合比率が大きいため、非常に薄い色の画像になるという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、上記問題点を解決するため、２色刷りあるいは黒以外の色で印刷された原稿であっても自然なモノクロ画像に変換する画像変換方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の画像変換方法は、入力画像からモノクロ画像に変換する画像変換方法であって、
入力画像で同一の色相を有する画素すべてについて彩度の和を求め、求めた彩度の和を度数とする色相のヒストグラムを基に、度数が最も大きい色相を代表色相とし、代表色相における彩度の和に基づいて入力画像がモノクロ画像であるか否かを判断する第１ステップと、
前記第１ステップで入力画像がモノクロ画像でないと判断された場合、前記色相のヒストグラムの分散に基づいて複数の色が使われているか否かを判断して、入力画像が複数色画像および単一色画像のいずれであるかを判別する第２ステップと、
前記第１および第２ステップで判別されたモノクロ画像、複数色画像、および単一色画像のいずれかの結果に応じて、赤、緑および青の各色成分の混合比を決定する第３ステップと、
前記第３ステップで決定された混合比に従って色成分を混合してモノクロ画像に変換する第４ステップと、を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の画像変換方法は、請求項１記載の画像変換方法において、前記第２ステップで入力画像が単一色画像であると判別されたとき、入力画像で同一の明度を有する画素の画素数を求め、求めた画素数を度数とする明度のヒストグラムから、入力画像中の黒画素の有無を判別する第５ステップを含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の画像変換方法は、請求項２記載の画像変換方法において、前記第３ステップは、前記第２ステップで入力画像が単一色画像であると判別され、かつ前記第５ステップで黒画素が用いられていないと判別された場合に、入力画像で使われている色の補色の各色成分の割合に基づいて、各色成分の混合比を決定することを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の画像変換方法は、請求項２記載の画像変換方法において、前記第３ステップは、前記第２ステップで入力画像が単一色画像であると判別され、かつ前記第５ステップで黒画素が用いられていると判別された場合に、入力画像で使われている色の補色の各色成分の割合と、入力画像内で使われている色の各色成分の割合とに基づいて、各色成分の混合比を決定することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は本実施の形態の画像変換方法を示すフローチャートである。
画像入力手段２（以下の説明において、「手段」の後に分かりやすくするために番号を付すが、各手段は図示せず）により、見開きやページといった所定単位ごとに原稿として漫画雑誌の画像をスキャナ等で入力し（Ｓ１）、色分析手段３により画像で使われている色を判別し（Ｓ２）、混合比算出手段４により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色成分の混合比ｒ；ｇ；ｂを決定し（Ｓ３）、画像変換手段５により混合比に従い、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）成分を混合して入力画像をモノクロ画像に変換し（Ｓ４）、画像出力手段６により変換後の画像を出力する（Ｓ５）。
【００２２】
画像入力手段２は例えばスキャナ、複写機、カメラなどの画像読み取り装置であり、あらかじめ原稿を読み取った画像が格納されたＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フロッピーディスク、光磁気ディスクなどのメディアを読み取る装置や、半導体メモリなどであっても良い。
【００２３】
画像出力手段６は例えばＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）やＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などの画像表示装置であり、プリンタなどの画像出力装置であっても良いし、ＣＤ−Ｒ、ハードディスク、フロッピーディスク、光磁気ディスクなどのメディアに画像を書き込む装置や半導体メモリなどであっても良い。
【００２４】
色分析手段３、混合比算出手段４、及び画像変換手段５はコンピュータとソフトウエアにより実現される。
【００２５】
まず、図２を用いて、色分析手段３について説明する。色分析手段３では入力画像を所定単位ごとに色相（Ｈ）、彩度（Ｓ）、明度（Ｉ）に変換する（Ｓ２１）。ＨＳＩへの変換方法は一般的に知られた方法であるので省略する。ＨとＳの分布から代表色相と分散を求める（Ｓ２２）。次にＩのヒストグラムから黒画素の有無を判定し（Ｓ２３）、画像で使われている色を判定する（Ｓ２４）。
【００２６】
図３はステップＳ２２の説明図である。図３（ａ）は横軸をＨ、縦軸をＳの和としたグラフであり、同一のＨをとる画素すべてについて、Ｓの値を加算したものである。画像の中で使われている色を求めるため、Ｓで重みづけをしたヒストグラムになっている。この中から最もＳの和が大きくなるＨを選び、これを代表色相Ｈ０とする。Ｈ０におけるＳの和が一定以下の場合、画像はもともとモノクロ画像であると判断し、代表色相Ｈ０はないとする。
【００２７】
Ｈ±２π＝Ｈの関係から、図３（ｂ）のように、Ｈ０±πの範囲に値が分布するように変換し、分散Ｖを求める。分散Ｖが一定値以上のときは複数の色が使われていると判断し、それ以外の時は代表色相Ｈ０のみが使われている画像と判断する。
【００２８】
図４はステップＳ２３の説明図である。明度Ｉを２５６段階でヒストグラムをとったとき、図４（ａ）のように、黒が使われていない時は低明度の画素が少なく、図４（ｂ）のように、黒が使われている場合は低明度の画素が多くなる。このことから、低明度領域の画素の分布が所定範囲であるかどうかにより黒が使われているか否かを判定することができる。
【００２９】
図５はステップＳ２４の説明図である。代表色相がない場合はモノクロ画像と判断する（Ｓ２４１）。ステップＳ２２で求めた分散Ｖが一定以上であれば画像は複数色が使われていると判断する（Ｓ２４２）。それ以外の場合、黒画素がなければ黒以外の単色の画像と判断し、黒画素があれば黒ともう１色が使われている画像と判断する（Ｓ２４３）。代表色相Ｈ０を用いて、画像で使われている色は次のように判定する。まず、Ｈ０が０，π／３，２π／３，π，４π／３，５π／３，２πのどれに最も近いかを求める。ただし、Ｈ０は０から２πの範囲にあるとする。０および２πの時は赤（Ｒ）、π／３の時は黄色（Ｙ）、２π／３の時は緑（Ｇ）、πの時は水色（Ｃ）、４π／３の時は青（Ｂ）、５π／３の時は赤紫（Ｍ）と判定する。
【００３０】
次に混合比算出手段４について説明する。混合比算出手段４は色分析手段３の結果に基づいてＲ，Ｇ，Ｂ成分の混合比ｒ，ｇ，ｂを決定する。つまり、画像で使われている色に応じて混合比を変更するのである。
【００３１】
色分析手段３において、モノクロ画像と判定された時は、例えばｒ＝０，ｇ＝１，ｂ＝０とする。モノクロ画像の場合、ＲＧＢ成分に違いはないため、ｒ，ｇ，ｂのうち、どれが１になっても良いし、すべてを同じ値にしても良い。
【００３２】
また、色分析手段３において、複数色と判定された時は、通常のカラー／モノクロ変換と同様に、ｒ＝０．２９９，ｇ＝０．５８７，ｂ＝０．１１４とする。このような割合を用いることにより、写真画像などのフルカラー画像は自然なモノクロ画像に変換することができる。
【００３３】
また、色分析手段３において、黒以外の単色と判断された場合、色分析手段３で求めた画像で使われている色の補色の色成分の割合を混合比とする。ここで補色とは、その色と混合した時に白になる色である。例えば、画像で用いられている色が赤（Ｒ）であった場合、補色は水色（Ｃ）となる。水色のＲＧＢ成分の比率は０：１：１であるので、求める混合比は、ｒ＝０，ｇ＝０．５，ｂ＝０．５となる。このような混合比でＲＧＢを混ぜ合わせることにより、最も画像のコントラストを高くしてモノクロ画像に変換することができる。
【００３４】
また、色分析手段３において、黒及び黒以外の１色と判断された場合、色分析手段３で求めた画像で使われている色の補色の色成分の割合に、画像で使われている色の色成分の割合を加味したものを混合比とする。例えば、画像で用いられている色が赤（Ｒ）と黒であった場合、赤（Ｒ）の色成分の割合は１：０：０、赤の補色の水色（Ｃ）のＲＧＢ成分の比率は０：１：１である。赤と黒を区別するため、赤が黒と白の間になるようにするには、赤の割合を、水色の割合の半分にして加える。よって、求める混合比ｒ，ｇ，ｂは、ｒ＝０．２，ｇ＝０．４，ｂ＝０．４となる。ここで、使われている色とその補色の割合を１：２としたが、使われている色によってその割合を変えても良い。
【００３５】
また、上記各色や色の組み合わせごとに最適な混合比を格納しておく混合比テーブルを予め設けておき、混合比算出手段４は、この混合比テーブルを参照するだけにしても良い。こうすることで、逐一計算する必要がなくなり、処理が高速になる。
【００３６】
また、１枚の画像ごとに画像変換すると、画像ごとに色の偏りがある場合があるため、変換画像の結果が異なることがある。これは、ビューワ等の携帯端末で電子書籍をぺージ繰りして見る時に、不快感を与える。そこで、複数枚の画像をまとめて画像変換すればよい。具体的には、画像入力手段２は複数枚の画像を入力し、色分析手段３は複数枚の画像から各画像で使用されている色を積分してその結果から判別し、混合比算出手段４は入力されたすべての画像に対して同じ混合比を算出し、画像変換手段５はすべての画像に対して同じ混合比で画像を変換するようにする。これにより、より安定して画像をモノクロ画像に変換することができる。
【００３７】
最後に、画像変換手段５は、混合比算出手段４で決定したＲ，Ｇ，Ｂ各色成分の混合比ｒ：ｇ：ｂを用い、各画素をモノクロ画像Ｍｏに
Ｍｏ＝ｒＲ＋ｇＧ＋ｂＢ（ただし、ｒ＋ｇ＋ｂ＝１）
の変換式で変換すればよい。
【００３８】
（第１の参考例）
図６は第１の参考例の画像変換方法を示すフローチャートである。
画像入力手段２により画像を入力し（Ｓ１）、色指定手段８により画像で使われている色を指定し（Ｓ６）、混合比算出手段４により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色成分の混合比ｒ，ｇ，ｂを決定し（Ｓ３）、画像変換手段５により混合比に従い赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）成分を混合して入力画像をモノクロ画像に変換し（Ｓ４）、画像出力手段６により画像を出力する（Ｓ５）。
【００３９】
第１の実施の形態の画像変換方法との違いは、ステップＳ２がステップＳ６に置き換わっている点のみである。第１の実施の形態の画像変換方法は自動的に画像で使用されている色を判別するが、本参考例の画像変換方法は、半自動であり、ユーザーがマウスやキーボード等の色指定手段８によって外部から指定するようになっている。
【００４０】
次に、色指定手段８について説明する。色指定手段８はユーザーに画像がモノクロ、複数色、黒以外の１色、黒及び黒以外の１色のうちからどれかを選択させる。黒以外の１色、黒及び黒以外の１色を選択した場合はさらに、黒以外の１色を赤（Ｒ）、黄色（Ｙ）、緑（Ｇ）、水色（Ｃ）、青（Ｂ）、赤紫（Ｍ）のうちから選択させるようにする。
【００４１】
このように、色の判別をユーザーに指定させることにより、より正確に画像を判別し、モノクロ画像に変換することができる。
【００４２】
（第２の参考例）
図７は第２の参考例の画像変換方法を示すフローチャートである。画像入力手段２により画像を入力し（Ｓ１）、混合比指定手段９により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色成分の混合比ｒ，ｇ，ｂを指定し（Ｓ７）、画像変換手段５により混合比に従い赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）成分を混合して入力画像をモノクロ画像に変換し（Ｓ４）、画像出力手段６により画像を出力する（Ｓ５）。
【００４３】
第１の実施の形態の画像変換方法との違いはステップＳ２，Ｓ３がステップＳ７に置き換わっているだけである。第１の実施の形態の画像変換方法では画像で使用されている色を自動的に判別し、混合比も自動的に求めていたが、本参考例の画像変換方法は、半自動であり、ユーザーが色成分の混合比をユーザーがマウスやキーボード等の混合比指定手段９によって外部から指定するようになっている。
【００４４】
次に、混合比指定手段９について説明する。混合比指定手段９はＲ，Ｇ，Ｂ成分の混合比ｒ，ｇ，ｂをユーザーが指定するようにしたものである。これにより、ユーザーが思った通りの割合で色成分を混合できるため、望み通りのモノクロ画像が得られる。
【００４５】
上記第１の実施の形態および各参考例で示した処理は、プログラムで実現されるが、このプログラムを光ディスクやフロッピディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶させておいて、必要に応じて読み出して使用するようにしてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１または請求項２記載の発明によれば、画像の色を自動的に判別することにより、黒以外の単色あるいは、黒及び黒以外の単色が使われた画像であっても自然なモノクロ画像に変換することができる。
【００５０】
請求項３記載の発明によれば、コントラストの高いモノクロ画像に変換することができる。
【００５１】
請求項４記載の発明によれば、コントラストが高く、かつ画像で使われている色と黒との判別もしやすいモノクロ画像に変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の画像変換方法のフローチャートである。
【図２】図１のステップＳ２の詳細フローチャートである。
【図３】図２のステップＳ２２の詳細フローチャートである。
【図４】図２のステップＳ２３の詳細フローチャートである。
【図５】図２のステップＳ２４の詳細フローチャートである。
【図６】第１の参考例の画像変換方法のフローチャートである。
【図７】第２の参考例の画像変換方法のフローチャートである。
【符号の説明】
Ｓ１  画像を入力するステップ
Ｓ２  画像で使われている色を判別するステップ
Ｓ３  Ｒ、Ｇ、Ｂの混合比を決定するステップ
Ｓ４  Ｒ、Ｇ、Ｂを混合しモノクロ画像に変換するステップ
Ｓ５  画像を出力するステップ
【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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