(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェイブレットドメイン画像処理方法において、
デジタル画像のＮレベルウェイブレットデコンポジションを規定するウェイブレットドメインデータを受け取るステップであって、前記デコンポジションのレベルｎ＝１〜Ｎの各々は、水平サブバンドＨ、垂直サブバンドＶ、対角サブバンドＤを有する、前記ステップと、
前記ウェイブレットデコンポジションの各レベルｎにおける各サブバンドＨ、Ｖ、Ｄについての予想エネルギー値
0004051201.tif 000014
のモデルを引き出すステップであって、前記予想エネルギーは、
【数１】
0004051201.tif 000015
に従って引き出される（ここで、Ｘ＝Ｈ、Ｄ、Ｖであり、ｋ＝１〜Ｎであり、αは、前記ウェイブレットドメインデータの圧縮のビットレートに依存して変わるコンディショニングパラメータである）、前記ステップと、
前記ウェイブレットドメインデータによって規定される前記ウェイブレットデコンポジションの各レベルｎの各サブバンドＨ、Ｖ、Ｄについて実際のエネルギーを判断するステップと、
各実際のエネルギー値を前記モデルの対応する予想エネルギーと比較して、前記実際のエネルギー値が前記予想エネルギー値を超過するかどうかを判断するステップと、
実際のエネルギー値が予想エネルギー値を超過する発生数を追跡するステップと、
前記発生数を選択スレッショルドと比較するステップと、
前記発生数が前記選択スレッショルドを超過している場合には、ハーフトーンデータが前記ウェイブレットドメインデータに存在すると判断するステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記αは、前記ビットレートが増加したときは増加し、前記ビットレートが減少したときは減少する方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、α＝０．４＋０．６Ｒ（Ｒはビット／ピクセルによって表される圧縮のビットレート）である方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル画像処理技術に関する。より詳細には、本発明は、ウェイブレット（wavelet）（小波）ドメインのハーフトーンを検出する方法に関する。この方法は、（ウェイブレットドメインで）デスクリーニング（descreening）プロセスをトリガするために圧縮エンコーディング手続で使用され、これによって、ハーフトーンデータは、圧縮を増大させるために圧縮プロセスの前にデスクリーニングされる。この方法は、画像の再構築中にデスクリーニングプロセスをトリガして再構築画像の品質を改善するために、復元デコーディング手続でも使用される。
【０００２】
【発明の概要】
本発明によれば、画像処理方法は、デジタル画像を規定するウェイブレットドメインデータを受け取るステップを備える。ウェイブレットドメインデータは、ハーフトーンデータがウェイブレットドメインデータに存在するかどうかを判断するためにウェイブレットドメインで処理される。デスクリーニングプロセス、好ましくはウェイブレットドメインプロセスは、ハーフトーンデータがウェイブレットドメインデータに存在する場合に作動される。
【０００３】
ウェイブレットドメインにおけるハーフトーンを検出する方法は、ウェイブレットデコンポジション（分解）のサブバンドについてエネルギー値を判断することを含む。計算されたエネルギー値は、ハーフトーンデータが存在しないときに予想されるエネルギー値のモデルと比較される。実際のエネルギー値がモデルと一致しない場合、ハーフトーンデータは存在するものとみなされる。ある実施形態において、このモデルは、ウェイブレットデコンポジションの最も高いレベルからそのデコンポジションの最も低いレベルに移行する各サブバンドについての減衰サブバンドエネルギーのパターンを定義する。他の実施形態において、モデルの予想エネルギー値は、ウェイブレットドメインデータの圧縮のビットレートに依存して変わる。所望ならば、モデルのバイオレーションは、その量、及び／又は、大きさに基づいてカウントされ得る。
【０００４】
本発明は様々なステップとステップの配列を備え、その好ましい実施形態がそれらの一部を形成する添付図面に示されている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
ここで図面を参照する。これらの図は本発明の好ましい実施形態を説明するためだけのものであって、本発明を何ら限定しようとするものではない。図１は、本発明に従って、ウェイブレットドメインのハーフトーン画像データを検出する方法を実施するのに適した画像処理装置を図示したものである。この例において、画像処理装置は、画像入力端末１２、画像処理ユニット１４、画像出力端末１６を備える。入力端末は、スキャナ、若しくは、記憶済み画像データの供給源を含むデジタル画像データのいずれの供給源であってもよい。画像処理ユニット（ＩＰＵ）は、ここに記述されているようなデジタル画像処理を実行するためのマイクロプロセッサ等を含む、いずれの適当な電子計算装置によっても提供される。入力端末１２からの画像データは、処理のためにＩＰＵ１４に供給される。データを処理した後、ＩＰＵ１４は、それらのデータを、非衝撃性プリンタ、ビデオディスプレイ、画像記憶デバイス等を含む画像出力端末１６に出力する。入力端末１２、画像処理ユニット１４、画像出力端末１６を含む、適当な画像処理装置が、ＸＥＲＯＸ  ＤｏｃｈＴｅｃｈ文書複製システムやスキャナを含む従来のコンピュータや、それに作用的に接続されたプリンタのような、デジタルゼログラフィック画像処理装置によって提供される。
【０００６】
ディスクリート（discrete）ウェイブレット変換を用いた、デジタル画像の異なる周波数サブバンド、若しくは、サブバンド画像へのデコンポジションがよく知られている。ディスクリートウェイブレット変換とその逆変換はよく知られており、また、多数の参考文献に十分に記述されている。
【０００７】
ここで図２を参照する。デジタルの原画像に対応する１レベルウェイブレットデコンポジションが示されている。よく知られているように、デジタル画像のウェイブレットデコンポジションは、４つのサブバンドＬＬ、ＬＨ、ＨＬ、ＨＨから成る。ローパスサブバンドＬＬは、その原画像のローパス、サブサンプルドバージョンによって規定され、水平サブバンドＬＨは、原画像の高周波水平情報によって規定され、垂直サブバンドＨＬは、原画像の高周波垂直情報によって規定され、対角サブバンドＨＨは、原画像の高周波対角情報によって規定される。
【０００８】
ここで図３を参照する。原画像の第１レベルのウェイブレットデコンポジションは、上述したように、垂直サブバンドＨ０、垂直サブバンドＶ０、対角サブバンドＤ０を備える。ローパスサブバンドはそれ自身、ウェイブレットデコンポジションを受けていることから、第２レベルのサブバンドＨ１、Ｖ１、Ｄ１が規定される。ここでまた、第２レベルのローパスサブバンドはウェイブレットデコンポジションを受けていることから、第３レベルのウェイブレットサブバンドは、第３レベルのローパスサブバンドＬＬ２、第３レベルの水平サブバンドＨ２、第３レベルの垂直サブバンドＶ２、第３レベルの対角サブバンドＤ２によって規定される。ウェイブレットデコンポジションは、所望ならば更に反復され得る。
【０００９】
各ウェイブレットデコンポジションレベルの各サブバンドは、係数Ｓij（ここで、０≦ｉ＜Ｎｒ、０≦ｊ＜Ｎｃ）のＮｒ行、Ｎｃ列によって規定される。多数のゼロ係数を有するサブバンドは、多数の非ゼロ係数を有するサブバンドよりも少ないエネルギーを有すると言われる。ある一つの例では、サブバンドＢのエネルギーＥBは、
【数２】
0004051201.tif 000002
に従って、サブバンドの全ての係数の平均として計算される。
【００１０】
画像データを、それをウェイブレットドメインでデコンポーズ（分解）した後に圧縮することが知られている。ＪＰＥＧ２０００のような画像データ圧縮スキームは、非常に高い圧縮比を達成するためにウェイブレットデコンポジションに依る。画像データがハーフトーンデータを含んでいないときは、圧縮比が高ければ高いほどデータ復元と画像再構築はより良好に達成されることが知られている。de Queiroz等に譲渡された米国特許第５、７９９、１１２号は、ウェイブレットドメインの画像データをデスクリーニングして、ハーフトーン実行の操作の影響を除去し連続トーン画像データを得る方法を開示する。画像データ圧縮操作からのアップストリームが使用されたとき、デスクリーニング操作によって画像圧縮比は改善される。画像デコンポジション操作からのダウンストリームが使用されたとき、デスクリーニング操作によって画像再構築は改善される。
【００１１】
今までは、ウェイブレットドメインの画像データを観察し（つまり、逆ディスクリートウェイブレット変換を実行せず）、データがハーフトーンデータを含んでいるかどうかを判断してデスクリーニングが実行され得るようにする実効的な方法は存在しなかった。本発明はそのような方法に関する。
【００１２】
図４は、ウェイブレットドメインにおけるハーフトーン検出のための本発明による方法Ｓ１００を開示する。この方法は、デジタル画像のためのウェイブレットドメインデータを受け取るステップＳ１１０を備える。ステップＳ１２０は、ウェイブレットドメインデータに表されたデコンポジションの各レベルについて各サブバンドのエネルギーを計算する。ステップＳ１３０は、各サブバンドのエネルギーが最も低いレベル（最も高い周波数）のデコンポジションに向かって移動するような、予め定められたパターンに従って減衰するかどうかを判断する。特に、ウェイブレットデコンポジションの様々なレベルの対応するサブバンドに関し、ハーフトーンデータがウェイブレットドメインデータに存在しない場合には、デコンポジションレベルが減少するにつれて、それらのサブバンドのエネルギーは減少すべきであること、つまり、図３を参照すれば、ハーフトーンデータが存在しない場合には、サブバンドＤ０のエネルギーはサブバンドＤ１のエネルギーより小さく、サブバンドＤ１のエネルギーはサブバンドＤ２のエネルギーより小さいこと、が決められている。ハーフトーンデータを含む画像のウェイブレットデコンポジションは、この方法で減衰しないようなエネルギーパターンを生じることが分かっている。その代わり、ハーフトーンデータがウェイブレットデコンポジションに存在するときは、少なくとも幾つかの高周波サブバンドは、対応するより低位の周波数サブバンドよりも高いエネルギーを有する。
【００１３】
ステップＳ１３０が、予め定められた減衰エネルギーパターンが存在すると判断した場合、ステップＳ１４０が実行されウェイブレットドメインデータをデスクリーニングする。より好ましくは、デスクリーニング操作はまた、米国特許第５、７９９、１１２号に開示されているような動作、若しくは、同様の方法を用いて、ウェイブレットドメインで実行される。ステップＳ１３０が、予想した減衰エネルギーパターンが存在すると判断した場合、ハーフトーンデータは存在せず、従って、デスクリーニング操作は何ら行われない。
【００１４】
本発明の他の実施形態によれば、ウェイブレットデコンポジションのための予想（非ハーフトーン）エネルギーパターンが、画像データの圧縮の量に基づいてモデル化される。この場合、レベルｋ−１のウェイブレットデコンポジションでのサブバンドＸに関する予想エネルギー
0004051201.tif 000003
は、次の式によって特定されるように、ウェイブレットデコンポジションの次に高いレベルｋの同じサブバンドＸについての予想エネルギー
0004051201.tif 000004
をコンディショニング（状態）パラメータアルファαに掛け算したものに基づく。
【数３】
0004051201.tif 000005
このように、ここでＸはいずれかのサブバンド（水平、垂直、対角）であり、
0004051201.tif 000006
は、対応するサブバンドのエネルギーがウェイブレットデコンポジションのレベルｎ＋１とした場合、レベルｎのそのサブバンドについての予想エネルギー値である。デコンポジションにおけるレベル数はＮとして表される。従って、
【数４】
0004051201.tif 000007
である。モデル化されたエネルギー値はそれ故、
【数５】
0004051201.tif 000008
である。これに注意すれば、各サブバンドＸに関し、一旦最も高いレベル(例えば、レベル２)についてのエネルギーが計算されれば、同じサブバンドＸのより低い全てのレベル（例えば、レベル１、０）についての予想エネルギー
0004051201.tif 000009
が計算されることになり、ハーフトーンデータが何ら存在しないときに予想されるエネルギー減衰のモデルを引き出せることが分かる。勿論、このモデルはコンディショニングパラメータアルファαに基づく。
【００１５】
本発明によれば、コンディショニングパラメータαは、ビット／ピクセル（ｂｐｐ）によって表されるウェイブレットドメインにおける圧縮の量に基づいて変更される。特に、ビットレートが減少（より大きな圧縮）したときは、コンディショニングパラメータαも減少する。ビットレートが増加（より小さな圧縮）したときは、コンディショニングパラメータαも増加する。従って、画像の圧縮がより小さいときはビットレートが増加することから、上のモデリングに基づくサブバンドについての予想エネルギーはより大きいことが分かる。逆に、画像がより大きく圧縮されたときは（より小さなビットレート）、コンディショニングパラメータαはより小さく、このモデルによる各サブバンドの予想エネルギーはより小さい。これは、より低いビットレートから生じるより大きな圧縮量はそれ自体、ハーフトーンデータを削除するという事実に因る。
【００１６】
前述のモデリング技術を用いて、バイオレーション（violation）値Ｋが判断され、最大許容モデルバイオレーションのスレショルドＴと比較され得る。バイオレーション値Ｋは、サブバンドＸの実際のエネルギー値Ｅｘの発生の数がそのサブバンドの予想エネルギー値
0004051201.tif 000010
よりも大きいものとして定義される。バイオレーションＫの数がスレショルドＴより大きい場合、ウェイブレットデコンポジションの実際のエネルギーパターンはモデルと一致しておらず、ハーフトーンデータがウェイブレットドメインデータに存在することは明らかであろう。これは以下の式
【数６】
0004051201.tif 000011
に従って表現され得る。ここでｕ（ｔ）は、ステップ関数、つまり、ｕ（ｔ）＝０、ｔ≦０、さもなければ、ｕ（ｔ）＝１である。従って、Ｋは、サブバンドのエネルギーが、モデルに従って計算されたそのサブバンドの予想エネルギーを何回超過したかの測定である。Ｋは、そのモデルのバイオレーションの測定であり、この値は、画像データがハーフトーンデータを含むか否かを判断するスレショルドＴに対して比較される。特に、バイオレーションの数ＫがスレショルドＴを超過する場合には、画像はハーフトーンデータを含んでいると言える。
【００１７】
当業者は、値Ｔとαは本発明の全範囲及び意図から逸脱することなく変更し得ることに気付くだろう。ある実施形態では、Ｔ＝５、α＝０.４＋０.６Ｒ（ここでＲは、ビット／ピクセル（ｂｐｐ）によって表される）が好ましいことが分かった。
【００１８】
図５は、ウェイブレットドメインにおけるハーフトーン検出のための前述した代替実施形態による方法Ｓ２００を開示する。この方法Ｓ２００は、画像を規定するウェイブレットドメインデータを受け取るステップＳ２１０を含む。ステップＳ２２０は、ウェイブレットドメインデータにおけるデコンポジションの各レベルについて各サブバンドのエネルギーを計算する。ステップＳ２３０は、αに基づいて、各サブバンドについての予想サブバンドエネルギー
0004051201.tif 000012
のモデルを引き出す。ステップＳ２４０は、上述したようにモデルのバイオレーションの数Ｋを判断する。ステップＳ２５０は、バイオレーションの数ＫがスレショルドＴより大きいかどうかを判断する。もしそうでなければ、ハーフトーンデータは何ら存在せず、このプロセスは完了する。ステップＳ２５０によりＫ＞Ｔの場合、ハーフトーンデータは存在するものとみなされ、前述した米国特許第５、７９９、１１２号にあるように好ましくはウェイブレットドメインで、デスクリーニングプロセスを作動させるためにステップＳ２６０が実行される。
【００１９】
前述したモデリング技術に代わるものとして、予想エネルギーのモデルの各バイオレーションの大きさは、大きなバイオレーションが小さなバイオレーションに比べてＫの値により重大な影響を有することを確実ならしめるために、Ｋの計算に使用され得る。この場合、Ｋは再び、
【数７】
0004051201.tif 000013
に従って計算され且つスレショルドＴと比較され得る（ここで、ｕ（ｔ）＝０、ｔ≦０、さもなければ、ｕ（ｔ）＝１であり、ＷXnは、バイオレーションの大きさがサブバンドＸｎに基づいてＫと関係を有することの影響を制御する重み付け値である）。ここで、Ｋは、バイオレーションの数とそれらの大きさの双方に基づく。特に、ＫがスレショルドＴを超過した場合、その画像はハーフトーンデータを含んでいると言える。勿論、当業者は、バイオレーションの発生の数を度外視して、モデルのバイオレーションの大きさを総計し、その合計を最大のバイオレーション値と比較できることに気付くだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェイブレットドメインのハーフトーンデータを検出する方法を実施するのに適した本発明によるデジタル画像処理装置を説明する図である。
【図２】デジタル画像の単一レベルのウェイブレットデコンポジションを説明する図である。
【図３】デジタル画像の複数レベル（つまり、３レベル）のウェイブレットデコンポジションを説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるウェイブレットドメインハーフトーン検出方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態によるウェイブレットドメインハーフトーン検出方法を示すフローチャートである。
【図１】
0004051201.tif 000016
【図２】
0004051201.tif 000017
【図３】
0004051201.tif 000018
【図４】
0004051201.tif 000019
【図５】
0004051201.tif 000020