(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データの平滑化処理を行う画像処理装置において、
画像データを入力する入力手段と、
水平方向と垂直方向のエッジ検出フィルタにより、注目画素である該エッジ検出フィルタ中央位置のエッジの度合いを示すエッジ特性を検出するエッジ検出手段と、
前記注目画素からの水平方向距離と垂直方向距離と前記エッジ特性により平滑化フィルタの成分値を演算するフィルタ要素演算手段と、を有し、
前記フィルタ要素演算手段は、エッジの度合いが小さいときは平滑化の度合いを小さくしてエッジの保存効果を大きくし、前記エッジの度合いが大きいときは前記平滑化の度合いを大きくして前記エッジの保存効果を小さくするように構成したことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１の画像処理装置において、入力された画像データを色分離する色分離手段と、色合成を行う色合成手段とを備え、前記色分離手段により色分離されたそれぞれの色データについて前記フィルタ要素演算手段で成分値が演算される前記平滑化フィルタにより平滑化を行い、平滑化されたそれぞれの色データを前記色合成手段により合成する構成にしたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項１の画像処理装置において、前記エッジ検出手段によりエッジの度合いを表す値ｋを求め、前記ｋの値が大きくなると大きくなり、小さくなると小さくなる値ｄを前記ｋの値から求め、前記注目画素からその周囲の任意の画素または前記注目画素自身までの水平方向距離をｉとし垂直方向距離をｊとしたときの平滑化フィルタの各要素の成分値Ａｉｊを求めるために、Ａｉｊ＝Ｓｉｊ／ΣＳｉｊなる式におけるＳｉｊの値をＳｉｊ＝（ｉ2＋ｊ2＋ｄ2）1/2なる式から求め、それにより前記Ａｉｊを求めて平滑化処理手段を構成した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】
本発明は検出されたエッジの特性に応じて平滑化を行う平滑化フィルタを備えた画像処理装置に係わり、特に１個の平滑化フィルタでエッジの特性に応じた平滑化を行うことができる平滑化フィルタを備えた画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像入力装置から入力された画像データが中間調のない白黒２値データである場合、中間調出力が可能な画像処理装置であれば当然中間調を経て白黒が変化する画像を出力すべきところであるのに、中間調出力が不可能な画像処理装置では、そのまま出力することになり、白黒が中間調を経ずに急峻に変化する画像が出力されてしまう。
そのため、画像入力手段から入力された画像中のエッジの特性をエッジ検出手段により検出し、検出されたエッジの特性に応じた平滑化を平滑化フィルタにより行ってエッジをぼかすようにした画像処理装置が従来より提供されている。すなわち、それぞれ特定のエッジ特性に最適化された複数の平滑化フィルタを備え、検出されたエッジ特性に応じていずれかの平滑化フィルタを用いて平滑化を行っている。
例えば、特開平４−５１３７８号公報に示された画像処理装置では、入力手段により入力された画像中のエッジを検出する手段、複数の平滑化フィルタなどを備え、２値（例えば、白黒の２値）画像から滑らかな多値画像を出力すると共に、フィルタリング処理による文字画像のぼけやエッジ付近における画像の劣化を改善している。また、特開平４−１８０３５３号公報に示された画像処理装置では、入力画像データの複数方向の画素間の濃度変化の偏りに基づいて網点画像領域の画像データのみを平滑化処理し、疑似中間調２値化処理を行って、モアレの発生を防止している。
また、特開平５−１６４３２５号公報に示された画像平滑化処理方式では、それまでの従来技術のように、中心画素とその周囲の画素集団であるｎ×ｍの画素ブロックと予め用意したテンプレートとを比較する構成でなく、簡単な回路構成で、しかも簡単な判定動作で容易に且つ精度良く平滑化処理を行うことができるようにしている。また、特開平６−１４１９１号公報に示された高画質化処理装置では、縦方向および横方向に連続する複数画素間で平滑化処理を行った後に斜め方向に位置する複数画素間で強調化処理を行うフィルタにより疑似中間調の２値化を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、複数の平滑化フィルタを備え、入力された画像データの特性あるいは注目画素のエッジ特性に応じていずれかの平滑化フィルタを用いる必要があった。
本発明の課題は、上記のような従来技術の問題を解決し、１個の平滑化フィルタでエッジ特性に応じた平滑化処理を可能にした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】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、画像データの平滑化処理を行う画像処理装置において、画像データを入力する入力手段と、水平方向と垂直方向のエッジ検出フィルタにより、注目画素である該エッジ検出フィルタ中央位置のエッジの度合いを示すエッジ特性を検出するエッジ検出手段と、前記注目画素からの水平方向距離と垂直方向距離と前記エッジ特性により平滑化フィルタの成分値を演算するフィルタ要素演算手段と、を有し、前記フィルタ要素演算手段は、エッジの度合いが小さいときは平滑化の度合いを小さくしてエッジの保存効果を大きくし、前記エッジの度合いが大きいときは前記平滑化の度合いを大きくして前記エッジの保存効果を小さくするように構成したことを特徴とする。
また、請求項２記載の発明では、請求項１の画像処理装置において、入力された画像データを色分離する色分離手段と、色合成を行う色合成手段とを備え、前記色分離手段により色分離されたそれぞれの色データについて前記フィルタ要素演算手段で成分値が演算される前記平滑化フィルタにより平滑化を行い、平滑化されたそれぞれの色データを前記色合成手段により合成する構成にしたことを特徴とする。
また、請求項３記載の発明では、請求項１記載の発明において、エッジ検出手段によりエッジの度合いを表す値ｋを求め、上記ｋの値が大きくなると大きくなり小さくなると小さくなる値ｄを上記ｋの値から求め、注目画素からその周囲の任意の画素または上記注目画素自身までの水平方向距離をｉとし垂直方向距離をｊとしたときの平滑化フィルタの各要素の成分値Ａｉｊを求めるために、Ａｉｊ＝Ｓｉｊ／ΣＳｉｊなる式におけるＳｉｊの値をＳｉｊ＝（ｉ2＋ｊ2＋ｄ2）1/2なる式から求め、それにより上記Ａｉｊを求めて平滑化処理手段を構成するようにした。
【０００５】
【作用】
上記のような手段にしたので、請求項１記載の発明では、入力された画像データまたは上記画像データ中の注目画像領域内画像データのエッジ特性に合わせて平滑化処理手段の特性が変化する。
請求項２記載の発明では、入力される画像データがカラー画像データの場合でも上記の作用を実現することができる。
請求項３記載の発明では、請求項１記載の発明において、エッジの度合いを表す値ｋを求め、上記ｋの値が大きくなると大きくなり小さくなると小さくなる値ｄを上記ｋの値から求め、注目画素からその周囲の任意の画素または上記注目画素自身までの水平方向距離をｉとし垂直方向距離をｊとしたときの平滑化フィルタの各要素のフィルタ成分値Ａｉｊを求めるために、Ａｉｊ＝Ｓｉｊ／ΣＳｉｊなる式におけるＳｉｊの値をＳｉｊ＝（ｉ2 ＋ｊ2 ＋ｄ2 ）1/2 なる式から求め、それにより上記Ａｉｊを求めることにより平滑化処理手段が構成される。
【０００６】
【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は本発明の第１の実施例を示す画像処理装置の構成ブロック図である。図示したように、この実施例の画像処理装置は、画像を入力する画像入力装置１、入力された複数ラインの画像データを並列に並べたパターンデータを生成するパターンデータ生成部２、入力されたパターンデータのエッジ特性を検出するエッジ検出フィルタ３、上記エッジ検出フィルタ３により検出されたエッジ特性データからエッジの度合いを示す値ｋを求めるエッジ係数演算部４、上記値ｋからｋが大きくなれば大きくなり小さくなれば小さくなる値ｄを求めるための変換テーブル５、ｄの値に基づいて平滑化フィルタを構成する各要素の成分値Ａｉｊを求めるフィルタ要素演算部６、上記フィルタ要素演算部６により求められた成分値Ａｉｊが設定される平滑化フィルタ７、パターンデータ生成部２により生成されたパターンデータを平滑化フィルタ７により平滑化処理する平滑化処理部８、平滑化処理された画像データを出力する画像出力部９などを備えている。
また、上記において、パターンデータ生成部２は、図２に示すように、直列につながれた複数のラインバッファ２１、上記それぞれのラインバッファ２１に直列につながれた、それぞれ複数のｄタイプフリップフロップ（以下、ＦＦと称す）２２から成る複数のフリップフロップ列などにより構成される。なお、本実施例において、エッジ検出フィルタ３およびエッジ係数演算部４がエッジ検出手段を構成し、フィルタ要素演算部６、平滑化フィルタ７、および平滑化処理部８が平滑化処理手段を構成する。
【０００７】
以下、図１などにより、この実施例の動作を説明する。
まず、画像入力装置１により原稿などの１ライン（走査ライン、読み取りライン）目から順に画像が読み取られ、読み取られた１ライン目の画像データがパターンデータ生成部２のラインバッファ２１（１）に格納されると共にｍ個のＦＦ２２−０１〜２２−０ｍに格納される。続いて、２ライン目の画像データがパターンデータ生成部２に入力されると、２ライン目の画像データは上記と同様に格納され、ラインバッファ２１（１）に格納されていた画像データはラインバッファ２１（２）およびＦＦ２２−１１〜２２−１ｍ移される。なお、ＦＦ２２−０１〜２２−０ｍ格納されていた１ライン目の画像データは失われる。こうして、ｎライン目の画像データがパターンデータ生成部２に入力し終わったとき、１ライン目の画像データはＦＦ２２−（ｎ−１）１  ２２−（ｎ−１）ｍに格納され、ＦＦ２２−０１〜２２−０ｍには最後に入力された画像データが格納され、ＦＦ２２−１１〜２２−１ｍには最後から２番目に入力された画像データが格納される。マトリックス状に並んだｍ×ｎ個のＦＦ２２のいずれにも出力端子が設けられているので、上記のように格納された状態では、入力されたｎ行の画像データ（画素データ群）のいずれの画素データも出力することができる。つまり、どのような領域の画像データも切り出すことができる。なお、ＦＦ２２に上記のように並べられ、上記のように出力可能な画像データをパターンデータと呼ぶことにする。
上記のパターンデータのそれぞれは、２値つまり１（例えば黒）か０であり、黒領域と白領域の境界であるエッジを有する。本発明の画像処理装置ではそのようなエッジをぼかして黒から白あるいは白から黒への変化を緩やかに（平滑化）する。しかし、文字などをぼかして（平滑化して）しまっては見ずらくなるので、パターンデータに応じてぼかす。そのため、上記のパターンデータ生成に続き、エッジ検出フィルタ３によりエッジの特性（パターンデータの特性）を検出する。
【０００８】
図３に示すように、エッジ検出フィルタ３は水平方向（走査ライン方向）のパターンデータの変化（白黒の変化）を検出する水平１次微分部３１と垂直方向のパターンデータの変化を検出する垂直１次微分部３２から構成されている。上記水平１次微分部３１は、図４（ａ）に示すように、例えばマトリックス状に並んだ複数（図示の例では縦横とも５個）の画素に対応付けられたフィルタ成分を有し、入力された（切り出された）パターンデータのそれぞれの画素データは対応するフィルタ成分との積を取られ、その和として上記パターンデータの中央位置の出力値が求められる。フィルタ成分を図４（ａ）のようにすると、例えばある縦線の左側では黒、右側では白というような画像では水平１次微分部３１の出力値が大きくなり、文字のように白黒が頻繁に変化する画像では出力値が小さくなる。
また、垂直１次微分部３２は、例えば図４（ｂ）に示すようなフィルタ成分を有し、入力された（切り出された）パターンデータのそれぞれの画素データは対応するフィルタ成分との積を取られ、その和として上記パターンデータの中央位置の出力値が求められる。フィルタ成分を図４（ｂ）のようにすると、例えばある横線の上側では黒、下側では白というような画像では垂直１次微分部３２の出力値が大きくなり、文字のように白黒が頻繁に変化する画像では出力値が小さくなる。
【０００９】
上記のような出力値がエッジ検出フィルタ３からエッジ係数演算部４に与えられると、エッジ係数演算部４はそれぞれの画素位置について上記二つの１次微分部３１、３２のそれぞれから出力された値の２乗の和を求め、さらに、上記和の平方根を求め、それをエッジの度合いを表す値ｋとする。
続いて、上記ｋの値が変換テーブル５に与えられる。上記変換テーブル５はｋの値をｄの値に変換するテーブルであり、複数のｋの値に対応付けて複数のｄの値が設定されている。なお、図５に示すように、ｋとｄの間には、ｄ＝ａｋ＋ｂというような関係がある。
上記のようにして求められたｄの値はフィルタ要素演算部６に与えられ、フィルタ要素演算部６は、
Ａｉｊ＝Ｓｉｊ／ΣＳｉｊ
Ｓｉｊ＝（ｉ2 ＋ｊ2 ＋ｄ2 ）1/2
という式に従って平滑化フィルタ７に設定する平滑化フィルタ７の各要素の成分値Ａｉｊを求める。なお、上記において、ｉは注目画素からの水平方向距離、ｊは垂直方向距離、ｄは注目画素における値である（図６参照）。
【００１０】
フィルタ要素演算部６はそれぞれのＡｉｊが求まる度毎にその値を平滑化フィルタ７の対応する位置（メモリ上の位置）に設定する。注目領域についてＡｉｊが設定し終わった例を図７に示す。図７（ａ）はｄの値が０. ５場合、図７（ｂ）はｄの値が１のばあい、図７（ｃ）はｄの値が２の場合である。図７からも明らかなように、ｄの値が小さいときは大きいときよりも中央部（注目画素）の成分値Ａ００が大きくなり、したがって、ｄの値が小さいときは平滑化の度合いが小さいのでエッジの保存効果が大きくなり、ｄの値が大きいときは平滑化の度合いが大きいのでエッジの保存効果が薄れる。
なお、上記において、ｋやＡｉｊの値を求める際、注目画素が例えば１番目の走査ライン上の画素の場合、ｍ×ｎマトリックスにおける注目画素の上側のラインの画像データの値は０として計算される。同様に、下側、左側、右側の、画像データのない領域における画像データの値も０として計算される。また、上記においては、５×５のマトリックスを用いたが一般化してｐ×ｑのマトリックスを用いることも可能である。また、図５に示した例では、ｋとｄにリニアな関係を持たせているが（但し、ｋ＝０でｄは０でない）、平滑化処理の用途に合わせて特性を変化させることも可能である。
【００１１】
図８は本発明の第２の実施例を示す画像処理装置の構成ブロック図である。図示したように、この実施例の画像処理装置は、第１の実施例の構成に加えて、入力されたカラー画像データに色分離処理を施して３色のカラー画像データに分離する色分離部（色分離手段）１０、および平滑化処理が終了したそれぞれの色データを合成する色合成部（色合成手段）１１を備え、カラー画像についても第１の実施例と同様なエッジ平滑化を実現している。なお、この実施例の画像処理装置は、パターンデータ生成部２、エッジ検出フィルタ３、エッジ係数演算部４、変換テーブル５、フィルタ要素演算部６、平滑化フィルタ７、平滑化処理部８を３組備え、色分離部１０により赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色のカラー画像データに分離された後、それぞれのカラー画像データについて並行して第１の実施例と同様な平滑化処理などを行う。
また、第２の実施例における画像処理装置の動作は前述したように入力されたカラー画像データを色分離処理し、３色のカラー画像データに分離する点及びエッジ平滑化処理を施された３色のカラー画像データの各々を合成する点のみが前記第１の実施例と異なり、３色のカラー画像データの各々に対する処理は上記第１の実施例と同様であるため、その説明を省略する。
なお、請求項１〜３において、エッジ検出手段はエッジ検出フィルタ３およびエッジ係数演算部４を示し、平滑化処理手段はフィルタ要素演算部６、平滑化フィルタ７および平滑化処理部８を示す。また、請求項２において色分離手段は色分離部１０を示し、色合成手段は色合成部１１を示す。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、請求項１記載の発明では、入力された画像データまたは上記画像データ中の注目画像領域内画像データのエッジ特性に合わせて平滑化処理手段の特性が変化するので、１個の平滑化処理手段でエッジ特性にあった平滑化処理を行うことができ、したがって、平滑化すべき所を自動的に抽出して平滑化する平滑化手段を低コストで実現することができる。
また、請求項２記載の発明では、入力される画像データがカラー画像データの場合でも請求項１記載の効果を実現することができる。
また、請求項３記載の発明では、エッジの度合いを表す値ｋを求め、上記ｋの値が大きくなると大きくなり小さくなると小さくなる値ｄを上記ｋの値から求め、注目画素からその周囲の任意の画素または上記注目画素自身までの水平方向距離をｉとし垂直方向距離をｊとしたときの平滑化フィルタの各要素のフィルタ成分値Ａｉｊを求めるために、Ａｉｊ＝Ｓｉｊ／ΣＳｉｊなる式におけるＳｉｊの値をＳｉｊ＝（ｉ２＋ｊ２＋ｄ２）１／２なる式から求め、それにより上記Ａｉｊを求めることにより平滑化処理手段が構成されるので、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す画像処理装置の構成ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示す画像処理装置要部のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施例を示す画像処理装置要部の他のブロック図である。
【図４】  (a) 及び(b) は本発明の第１の実施例を示す画像処理装置要部の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施例を示す画像処理装置要部の他の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施例を示す画像処理装置要部の他の説明図である。
【図７】  (a) (b) 及び(c) は本発明の第１の実施例を示す画像処理装置要部の他の説明図である。
【図８】本発明の第２の実施例を示す画像処理装置の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１  画像入力装置、２  パターンデータ生成部、３  エッジ検出フィルタ、４
エッジ係数演算部、５  変換テーブル、６  フィルタ要素演算部、７  平滑化フィルタ、８  平滑化処理部、１０  色分離部、１１  色合成部、２１  ラインバッファ、２２  ｄタイプフリップフロップ、３１  水平１次微分部、３２  垂直１次微分部
【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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【図８】
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