(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間フィルタにより入力画像データに対して周波数に応じた変換を施すことができる画像処理装置において、
多階調の入力画像データから画像面の複数の方向のエッジ量をそれぞれ検出するエッジ量検出手段と、
前記エッジ量検出手段により検出された各方向のエッジ量相互の比較を行うエッジ方向特性判別手段と、
前記エッジ方向特性判別手段の比較結果により、２つの斜め方向が共に強いエッジ方向特性であると判別された場合には１以下の定数を、それ以外の場合には１を乗算することにより変換後エッジ量を算出する第１のエッジ量変換手段と、
前記第１のエッジ量変換手段から出力される所定量以上の変換後エッジ量に対して、出力されるエッジ量が飽和する非線形の変換特性を有する第２のエッジ量変換手段と、
特定の周波数領域のデータ成分を抽出し、空間周波数伝達特性を示す２次元空間上で斜め４５度方向の周波数伝達特性を持つ信号を減衰させるような周波数伝達特性の補正を行うバンドパスフィルタにより構成し、前記入力画像データに対して周波数に応じた変換を施す第１のフィルタ処理手段と、
前記入力画像データに対して前記第１のフィルタ処理手段とは異なる、周波数に応じた変換を施す第２のフィルタ処理手段と、
前記第２のエッジ量変換手段による出力結果と前記第２のフィルタ処理手段による出力結果とを乗算する乗算器と、
前記乗算器の出力結果と前記第１のフィルタ処理手段の出力結果とを加算する加算器とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
空間フィルタにより入力画像データに対して周波数に応じた変換を施すことができる画像処理方法において、
多階調の入力画像データから画像面の複数の方向のエッジ量をそれぞれ検出するエッジ量検出ステップと、
前記エッジ量検出ステップにより検出された各方向のエッジ量相互の比較を行うエッジ方向特性判別ステップと、
前記エッジ方向特性判別ステップの比較結果により、２つの斜め方向が共に強いエッジ方向特性であると判別された場合には１以下の定数を、それ以外の場合には１を乗算することにより変換後エッジ量を算出する第１のエッジ量変換ステップと、
前記第１のエッジ量変換ステップから出力される所定量以上の変換後エッジ量に対して、出力されるエッジ量が飽和する非線形の変換を行う第２のエッジ量変換ステップと、
特定の周波数領域のデータ成分を抽出し、空間周波数伝達特性を示す２次元空間上で斜め４５度方向の周波数伝達特性を持つ信号を減衰させるような周波数伝達特性の補正を行うバンドパスフィルタリングを行い、前記入力画像データに対して周波数に応じた変換を施す第１のフィルタ処理ステップと、
前記入力画像データに対して前記第１のフィルタ処理ステップとは異なる、周波数に応じた変換を施す第２のフィルタ処理ステップと、
前記第２のエッジ量変換ステップによる出力結果と前記第２のフィルタ処理ステップによる出力結果とを乗算する乗算ステップと、
前記乗算ステップの出力結果と前記第１のフィルタ処理ステップの出力結果とを加算する加算ステップ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、出力画像の画質を向上させる画像処理を行なうことができるデジタル複写機、ファクシミリ装置など画像処理装置に係わり、特に、文字原稿、網点原稿、および網点上の文字原稿など種々の原稿に対して好適なフィルタ処理を施すことができる画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のデジタル複写機においては、文字と絵柄の混在する原稿の局所的な情報（例えば画像データ値の変化特性）によってエッジ量（画像面上の位置方向でのデータ値変化量）算出を行ない、画像面上の各領域に適切なフィルタリング処理を行なったりしている。
例えば、特公平6−5879号公報に示された従来技術においては、エッジ検出フィルタを用いて、そのエッジ検出レベル情報を基に平滑化フィルタとエッジ強調フィルタの出力を混合している。つまり、画像データ値がなだらかに変化する平坦部には微小な汚れなどを除去したり変化を滑らかにする平滑化フィルタリングを施し、文字部など地肌の画像データ値から文字部の画像データ値へと値が急激に変化するエッジ部にはエッジを強調するフィルタリングを行うことにより、文字と絵柄の混在する画像のいずれの部分においても良好なフィルタリング処理を行おうというわけである。なお、この従来技術では、エッジ検出フィルタとして、網点をエッジとして検出しにくい特性のものを用いて、モアレの発生の抑制も行っている。
また、特開平7−95409号公報に示された従来技術では、文字領域と非文字領域を高精度に分離する像域分離回路を備え、分離情報に基づき最適な処理を実施しており、万が一文字がエッジ部として検出されない場合でも、平滑化フィルタリング後、非文字用の処理に適応エッジ強調（適応エッジフィルタリング処理）が行われるようにして前記問題点を解決している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平6−5879号公報に示された前記の従来技術では、平滑化フィルタとエッジ強調フィルタとの周波数伝達特性が大きく異なるので、網点上にある文字の境界部分などのような両フィルタの切り替わり部分において不自然な画質劣化を引き起こすという問題がある。つまり、網点上にある文字については文字部であるのにエッジ量が大きく検出されないので、そのような領域に対しては、高精度の文字部切り分けが困難なために平滑化フィルタリングが行われてしまうのである。文字などのエッジ画像は必ずエッジ部として検出される必要があり、現実的には高精度な検出仕組みまたはフィルタが要求され、コスト的に不利である。
また、特開平7−95409号公報に示された従来技術では、像域分離回路が大規模であり、コスト上も不利である。
本発明の目的は、このような従来技術の問題を解決し、ハードウェアの規模が大きく、コストアップにもなる像域分離手段など画像領域判別手段を用いずに、画像の特徴量に応じた処理を行うことにより、文字部、網点部、平坦部の混在する画像について、エッジ量の大きな領域においては網点によるモアレの発生を抑制しつつ、文字やラインなどのエッジ画像は高品位に再現することができ、前記切り替わり部分における不自然な画質劣化の発生も抑制することができる画像処理装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、空間フィルタにより入力画像データに対して周波数に応じた変換を施すことができる画像処理装置において、多階調の入力画像データから画像面の複数の方向のエッジ量をそれぞれ検出するエッジ量検出手段と、前記エッジ量検出手段により検出された各方向のエッジ量相互の比較を行うエッジ方向特性判別手段と、前記エッジ方向特性判別手段の比較結果により、２つの斜め方向が共に強いエッジ方向特性であると判別された場合には１以下の定数を、それ以外の場合には１を乗算することにより変換後エッジ量を算出する第１のエッジ量変換手段と、前記第１のエッジ量変換手段から出力される所定量以上の変換後エッジ量に対して、出力されるエッジ量が飽和する非線形の変換特性を有する第２のエッジ量変換手段と、前記入力画像データに対して周波数に応じた変換を施す第１のフィルタ処理手段と、前記入力画像データに対して前記第１のフィルタ処理手段とは異なる、周波数に応じた変換を施す第２のフィルタ処理手段と、前記第２のエッジ量変換手段による出力結果と前記第２のフィルタ処理手段による出力結果とを乗算する乗算器と、前記乗算器の出力結果と前記第１のフィルタ処理手段の出力結果とを加算する加算器とを備え、前記第１のフィルタ処理手段を、特定の周波数領域のデータ成分のみを増強し、空間周波数伝達特性を示す２次元空間上で斜め４５度方向の周波数伝達特性を持つ信号を減衰させるような周波数伝達特性の補正を行うバンドパスフィルタで構成した。
また、請求項２記載の発明では、空間フィルタにより入力画像データに対して周波数に応じた変換を施すことができる画像処理方法において、多階調の入力画像データから画像面の複数の方向のエッジ量をそれぞれ検出するエッジ量検出ステップと、前記エッジ量検出ステップにより検出された各方向のエッジ量相互の比較を行うエッジ方向特性判別ステップと、前記エッジ方向特性判別ステップの比較結果により、２つの斜め方向が共に強いエッジ方向特性であると判別された場合には１以下の定数を、それ以外の場合には１を乗算することにより変換後エッジ量を算出する第１のエッジ量変換ステップと、前記第１のエッジ量変換ステップから出力される所定量以上の変換後エッジ量に対して、出力されるエッジ量が飽和する非線形の変換を行う第２のエッジ量変換ステップと、前記入力画像データに対して周波数に応じた変換を施す第１のフィルタ処理ステップと、前記入力画像データに対して前記第１のフィルタ処理ステップとは異なる、周波数に応じた変換を施す第２のフィルタ処理ステップと、前記第２のエッジ量変換ステップによる出力結果と前記第２のフィルタ処理ステップによる出力結果とを乗算する乗算ステップと、前記乗算ステップの出力結果と前記第１のフィルタ処理ステップの出力結果とを加算する加算ステップとを有し、前記第１のフィルタ処理ステップは、特定の周波数領域のデータ成分のみを増強し、空間周波数伝達特性を示す２次元空間上で斜め４５度方向の周波数伝達特性を持つ信号を減衰させるような周波数伝達特性の補正を行うバンドパスフィルタリングを行うステップであることを特徴とする。
【０００６】
【作用】
前記のような手段にしたので、請求項１及び２記載の発明では、多階調の入力画像データから画像面の複数の方向のエッジ量、すなわち縦、横、左上がり斜め、右上がり斜めの４方向のエッジ量が検出されるとともに、検出された各方向のエッジ量相互の比較が行われ、その結果２つの斜め方向が共に強いエッジ方向特性であると判別された場合には、１以下の定数が、それ以外の場合には、１を乗算する第一のエッジ量変換が行われ、第一のエッジ量変換による変換後エッジ量が入力されたとき、所定量以上の変換後エッジ量に対しては出力されるエッジ量が飽和する第２のエッジ量変換が行われ、前記入力画像データに対して周波数に応じた第１の変換が施され、また、前記入力画像データに対して、前記第１の変換とは異なる周波数に応じた第２の変換が施され、前記第２のエッジ量変換による出力結果と前記第２の変換の出力結果が乗算され、前記乗算の出力結果と前記第１の変換の出力結果とが加算され、その際、前記第１の変換では、特定の周波数領域のデータ成分のみが増強され、空間周波数伝達特性を示す２次元空間上で斜め４５度方向の周波数伝達特性を持つ信号が減衰する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明が実施されるデジタル複写機など画像処理装置の構成ブロック図である。図示したように、この画像処理装置では、画像入力部１によって入力された画像データがフィルタ処理部２により空間周波数特性が補正され、さらに濃度変換部３に入力される。そして、濃度変換部３では、原稿に対する画像出力部５による出力画像の階調特性が所望の階調特性になるように変換する。次に、中間調処理部４において擬似中間調処理を行い、画像出力部５により紙などへの画像出力を行う。
本発明の画像処理装置は、このうち、フィルタ処理部２に係わるものである。
図２は、本発明の実施の形態の一例を示す画像処理装置要部の構成ブロック図である。図示するように、エッジ量検出部１１、エッジ方向特性判別部１２、第１のエッジ量変換部１３、第２のエッジ量変換部１４、第１のフィルタ処理部１５、第２のフィルタ処理部１６などを備えている。なお、請求項記載のエッジ量検出手段、エッジ方向特性判別手段、第１のエッジ量変換手段、第２のエッジ量変換手段、第１のフィルタ処理手段、および第２のフィルタ処理手段は、この実施の形態では、それぞれその順に、エッジ量検出部１１、エッジ方向特性判別部１２、第１のエッジ量変換部１３、第２のエッジ量変換部１４、第１のフィルタ処理部１５、および第２のフィルタ処理部１６により実現される。
このような構成で、この画像処理装置では、入力画像データが第１のフィルタ処理部１５に入力され、第１のフィルタ処理部１５におい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、周波数に応じた補正が行われる。なお、ここで適用されるフィルタは、例えば図３に示したような係数を持つ空間フィルタである。
【０００９】
図３に示したマトリックスは縦横に並んだ画素に対応しており、このマトリックスの中央部（図示の例では32という値で示されている）に対応している注目画素（データ値を求める対象画素）のデータ値を求める際には、図示のような係数を有する注目画素の値だけでなく、注目画素の周囲の画素の値も図示のような符号付き係数を乗じて加えることにより注目画素に反映させる。なお、図３に示した各画素の係数は画像面を走査する際の主走査方向（例えば横方向）および副走査方向（例えば縦方向）に対する周波数伝達特性や45度（斜め）方向のデータ成分を弱めたりすることも考慮して決定している。
このような係数により、このフィルタでは、図４に示したように、中程度の周波数帯域に対して強調を行い、且つ２次元空間上（画像面上）45度方向に関してだけは強調を行わないバンド強調型の周波数伝達特性を実現することができる。その結果として、高密度線数および45度スクリーン角（画面や紙など画像面の縦または横方向に対して45度の角度）特性を持つ網点画像（例えばモノクロ原稿の場合、一般的には網点が45度方向に並んでいる）でのモアレを抑制しつつ、他の領域では適度なエッジ強調処理を行うことができるのである。
また、入力画像データはエッジ量検出部１１に入力され、画像データ中に含まれるエッジ量が検出される。エッジ量とは、画像面の位置方向のデータ変化量（データの微分値）であり、例えば、地肌部と文字部の境界ではこの値が大きくなる。図５にエッジ量検出部１１の構成例を示す。
【００１０】
図５に示した４方向のエッジ検出手段は、図６に示したような１次微分フィルタによって構成されている。このうち、図６（ａ）は図５に示したＡブロックのフィルタ係数で、画像中の縦方向のエッジ量（エッジ成分）を検出し、エッジ量の絶対値ａを出力する。図６（ｂ）は図５に示したＢブロックのフィルタ係数で、横方向のエッジ量を検出し、エッジ量の絶対値ｂを出力する。図６（ｃ），図６（ｄ）はそれぞれ図５に示したＣ，Ｄブロックのフィルタ係数で、右上がり斜め方向および左上がり斜め方向のエッジ量を検出し、エッジ量の絶対値ｃおよびｄをそれぞれ出力する。
また、エッジ方向特性判別部１２は前記エッジ量を受け取り、エッジ量ａ，ｂ，ｃ，ｄの大小を比較し、順位付けを行い、その順位によりエッジ画像の方向性または特徴を決定する。
エッジ量検出部１１、エッジ方向特性判別部１２、および第１のエッジ量変換部１３における処理フローの一例を図７に示す。
まず、前記のようにして、エッジ量検出部１１がエッジ量ａ，ｂ，ｃ，ｄを検出する（Ｓ１）。そして、エッジ方向特性判別部１２がそのエッジ量を受け取り、エッジ量ａ，ｂ，ｃ，ｄの大小を比較し、４方向の各エッジ量を順位付けし（Ｓ２）、左上がりおよび右上がりの斜め方向のエッジ量ｃ，ｄが最大および２番目に大きな値であるかどうかを判定する（Ｓ３）。左上がり斜めおよび右上がり斜め両方向が共に強いエッジ成分を示す45度スクリーン角網点画像はこの判定条件を満たす可能性が高い。
続いて、第１のエッジ量変換部１３が、エッジ方向特性判別部１２での判定結果をもとに、各方向のエッジ量ａ，ｂ，ｃ，ｄの最大値に対して、エッジ量の増減を行い、変換エッジ量Ｅを出力する。図７に示した処理フローにおいては、左上がり斜めおよび右上がり斜め両方向が共に強いエッジ成分を示した場合に（Ｓ３でＹｅｓ）、定数α（α：０〜１の定数。例えば０．８）を乗じて、エッジ量を落として出力する（Ｓ４）。左上がり斜めおよび右上がり斜め両方向が共に強いエッジ成分を示すのは、網点画像である可能性が高いので、その場合のエッジ強調を通常のエッジ部の場合より弱めることにより、網点部におけるモアレの発生を抑制するのである。
以上のように図７に示した処理フローが実行されることにより、モアレを発生する原因となる45度スクリーン角網点画像については元のエッジ量より値を落としたエッジ量が出力され、エッジ強調によるモアレの発生を低減させることができるし、文字などについてはエッジ強調を行うことができる。
【００１１】
次に、エッジ量Ｅを受け取った第２のエッジ量変換部１４がエッジ量Ｅをエッジ量Ｆに変換する。エッジ量変換部１４は、例えば図８に示したような変換を実現する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Ｆが飽和するような非線形の変換特性を有する。
一方、これとは別に、第２のフィルタ処理部１６では、例えば図９に示したような２次微分フィルタによって、入力画像データの所定の周波数成分を抽出する。図９に示した２次微分フィルタは、図１０に示したような周波数伝達特性を実現することができ、高域の周波数成分を抽出する。さらに、乗算器１７では、第２のフィルタ処理部１６によって抽出された周波数成分と、前記第２のエッジ量変換部１４からのエッジ量Ｆとを乗算し、加算器１８へ出力する。つまり、第２のエッジ量変換部１４の出力が有効なのは周波数帯域が高域のデータ成分のみである。そして、加算器１８では、乗算器１７の出力値と第１のフィルタ処理部１５の出力値との加算を行い、画像データを出力する。
なお、この実施の形態では、エッジ量検出部１１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かまわないし、あるいは２次微分フィルタでもよい。いずれもほぼ同等の効果が得られる。
また、この実施の形態では、エッジ量検出部１１の２つの斜め方向の１次微分フィルタＣ，Ｄは左上がりおよび右上がり45度の角度を有している例を示したが、これに限定されることはなく、それとは異なる角度の特性を検出するフィルタでもよい。検出したいエッジ情報の角度に応じて変更される。
また、この実施の形態では、第２のエッジ量変換部１４を、エッジ量Ｅを変換テーブルによって非線形変換する例で示したが、計算式などにより実現してもよい。
【００１２】
以上のように構成することにより、線数密度の高い網点部のように実現方法上検出されるエッジ量が小さくなる領域については、バンド強調フィルタの特性を持った第１のフィルタ処理部１５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補正を行うことができる。また、網点以外のエッジ部分については、エッジ量検出部１１から第２のエッジ量変換部１４までのデータフローで検出および算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質再生を行うことができる。
なお、前記第２のエッジ量変換部１４を備えない構成も可能である。しかし、第２のエッジ量変換部１４を備えた構成では、出力されるエッジ量が所定量以内に抑えられるので、異常に大きいエッジ量により出力結果が振られるのを防ぐことができる。
特公平6-5879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両出力のミキシングでは、両フィルタの周波数伝達特性が大きく異なるため、網点上にある文字の境界部分などのような切り替わり部分が不自然であり、画質劣化を引き起こしていたが、本発明の実施の形態では、前記したように、バンド強調フィルタと適応エッジ強調フィルタ両出力をミキシングするように構成しているので、中程度の周波数帯域ではいずれの出力も強調特性を有しており、切り替わり部分での画像劣化がない。
また、特開平7−95409号公報に記載された従来技術では、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を満足させるにはコスト的に不利な文字領域と非文字領域を高精度に分離する像域分離回路を有する必要があった。本発明では、像域分離を行なわなくても、文字部に対して十分なエッジ強調を行うことができ、文字部、網点部、平坦部の画像品質を両立することができる。
また、上記説明では、エッジ方向特性判別部１２は、２つの斜め方向のエッジ量ｃ，ｄが最大および２番目に大きな値であるかどうかを判定し、そのような大きな値である場合のみ第１のエッジレベル変換部１３でαを乗算するものとしたが、より精密な処理を実施するために隣接周辺画素のエッジ方向性情報も参照した上で総合的に方向性を決定した上で、方向性の結果に応じて、第１のエッジレベル変換部１３において多種多様なパターンの処理を行なう構成にすることにより、45度スクリーン角の網点画像だけでなく、より多種類の方向性を持ったエッジ情報の増強／減衰の制御を行なうことができる。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多階調の入力画像データからエッジ量が検出されるとともに、前記入力画像データに対して周波数に応じた第１の変換が施され、また、前記入力画像データに対して、前記第１の変換とは異なる、周波数に応じた第２の変換が施され、前記エッジ量検出手段の出力結果に応じて前記第２の変換の出力結果に乗算が施され、前記乗算の出力結果と前記第１の変換の出力結果とが加算され、その際、前記第１の変換では、特定の周波数領域のデータ成分のみが増強されるので、網点上の文字部以外の文字部やライン部についてはエッジ強調系出力である乗算出力を出力値として、高品位なエッジ画像を得られるようにすることができ、網点部や平坦部については特定周波数強調系出力である第１の変換出力を出力値として、モアレやノイズを抑制しつつ得られるようにすることができ、且つ、像域分離手段など画像領域判別手段を用いないので、ハードウェアの規模が大きくならず、コストアップにもならないで済む。また、エッジ強調系、特定周波数強調系とも中程度の周波数領域ではいずれも強調特性を示すようにすることができ、したがって、網点、文字、平坦部の切り替わり部分における不自然な画質劣化の発生も抑制するようにすることができる。
また、第１の変換では、空間周波数伝達特性を示す２次元空間上で斜め４５度方向の周波数伝達特性を持つ信号が減衰するので、網点部のモアレを抑制することができる。
【００１４】
また、多階調の入力画像データから画像面の複数の方向のエッジ量、すなわち縦、横、左上がり斜め、右上がり斜めの４方向のエッジ量が検出され、検出された各方向のエッジ量相互の比較が行われ、その比較結果に応じて当該画素に対する変換後エッジ量が算出されるので、網点部を検出し、網点部のエッジ量を小さくすることができ、したがって、エッジ強調系の網点部エッジ量抑制が可能になる。
また、エッジ量変換の際、検出された各方向のエッジ量を比較した結果、２つの斜め方向が共に強いエッジ方向特性であると判別された場合には、１以下の定数が、それ以外の場合には、１が乗算されるので、エッジ強調系の網点部に対するエッジ量抑制を容易に実現することができる。
また、第１のエッジ量変換の出力値である変換後エッジ量が入力されたとき、所定量以上の変換後エッジ量に対しては出力されるエッジ量が飽和する第２のエッジ量変換が行われるので、出力されるエッジ量を所定量以内に抑えることができ、したがって、異常に大きいエッジ量により出力結果が振られるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が実施される画像処理装置の構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例を示す画像処理装置要部の構成ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例を示す画像処理装置要部の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例を示す画像処理装置要部の他の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例を示す画像処理装置要部のブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態の一例を示す画像処理装置要部の他の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態の一例を示す画像処理装置要部の処理フロー図である。
【図８】本発明の実施の形態の一例を示す画像処理装置要部の他の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態の一例を示す画像処理装置要部の他の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態の一例を示す画像処理装置要部の他の説明図である。
【符号の説明】
１：画像入力部
２：フィルタ処理部
１１：エッジ量検出部
１２：エッジ方向特性判別部
１３：第１のエッジ変換部
１４：第２のエッジ変換部
１５：第１のフィルタ処理部
１６：第２のフィルタ処理部
１７：乗算器
１８：加算器
【図１】
0003990103.tif 000002
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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