(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
注目画素の２値画像らしさ階調画像らしさを該注目画素の周辺のエッジの特徴に応じて分析する第１の分析手段と、
前記注目画素周辺の参照画像データに基づき、該注目画素を通る複数の異なる方向について該注目画素の山および谷の度合いのうち少なくとも一方を、前記注目画素と該注目画素周辺の参照画像との濃度差の絶対値の大きさで示される一次元線特徴量として夫々算出するとともに、予め定められた角度と前記複数の異なる方向の数との関連により、何番目に大きい前記一次元線特徴量を二次元線特徴量として抽出すべきかを予め決定し、該当する一次元線特徴量を前記注目画素の二次元線特徴量として算出して前記注目画素の２値画像らしさ階調画像らしさを分析する第２の分析手段と、
前記第１および第２の分析手段による分析結果に基づいて前記注目画素の濃度を変換する濃度変換手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記度合いが、前記注目画素を挟む前記参照画像中の両参照画素群のうち該注目画素との濃度差の小さい方の画素群と該注目画素との濃度差の絶対値の大きさで示すものであることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記二次元線特徴量が、式（１）に基づいて算出されることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【数１】
0003755854.tif 000010
【請求項４】
前記濃度変換手段が、複数の異なる濃度変換曲線から適切な濃度変換曲線を選択して濃度変換するものであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記濃度変換された注目画素に対して誤差拡散法により２値化処理を施す２値化手段を備えたことを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の画像処理装置。
【請求項６】
注目画素周辺の参照画像データに基づき、該注目画素を通る複数の異なる方向について該注目画素の山および谷の度合いのうち少なくとも一方を、前記注目画素と該注目画素周辺の参照画像との濃度差の絶対値の大きさで示される一次元線特徴量として夫々算出する一次元線特徴量算出部と、
予め定められた角度と前記複数の異なる方向の数との関連により、何番目に大きい前記一次元線特徴量を二次元線特徴量として抽出すべきかを予め決定し、該当する一次元線特徴量を前記注目画素の二次元線特徴量として算出する二次元線特徴量算出部とを備えたことを特徴とする二次元線特徴量算出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原稿の画像を読み取り、読み取られたデジタル画像データを画像処理して２値データとして出力する画像処理装置、特に、感熱孔版原紙に穿孔を施す製版装置（デジタル印刷機）、電子写真技術により感光体に潜像を形成し用紙に転写する装置（デジタル複写機）、あるいは、感熱紙等に複写する装置に使用される画像処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
文字や線画等の二値画像と写真等の階調画像とが混在する原稿を上記のような画像処理装置を用いて二値データとして出力する場合に最良な結果を得るためには、二値画像領域は適当な単一閾値により最大濃度か最小濃度のどちらかに二値化し、階調画像領域は入出力デバイスの特性を考慮して、適切な濃度に変換する濃度変換を施す必要がある。そのためには画像の各部が二値画像領域であるか階調画像領域であるかを判別し、両領域を分離する必要がある。
【０００３】
従来、二値画像領域か階調画像領域かの判別を行うために、画像をｎ×ｎ画素のブロックに分割し、各ブロック毎に特徴抽出を行い特徴抽出結果を利用してブロックの判別を行う方法（例えば特開平3-153167号参照）（以下方法Ａという）、注目画素とその周辺画素を利用して特徴抽出を行い、その特徴抽出結果を利用して各画素毎に判別を行う方法（例えば、特開平1-227573号参照）（以下方法Ｂという）等がある。
【０００４】
前記方法Ａでは各ブロック毎に判別を行うため、誤判別された部分や、二値画像領域と階調画像領域との境界の部分にブロックの形が現れてしまうという問題がある。前記方法Ｂを用いた場合には誤判別の影響が前記方法Ａより目立たないが、誤判別された部分と正しく判別された部分との間に濃度の段差が生じ、違和感があるという問題がある。
【０００５】
また、二値画像領域にある太い線画や黒ベタと階調画像領域にある写真の高濃度部とは区別が困難である。太い線画や黒ベタを二値画像と判別できるように判別用パラメータを調整すると写真画像中につぶれる部分ができ、一方写真の高濃度部を階調画像と判別できるように判別用パラメータを調整すると太い線画や黒ベタの濃度が薄くなってしまう。
【０００６】
そこで本願出願人は、前記方法Ａ，方法Ｂの問題点を緩和する手段として、二値画像領域か階調画像領域かの判別を行うために、原稿における「エッジ画素」（濃度勾配が強い画素）およびその周辺を検出し、エッジ画素とその周辺の高濃度画素を二値画像領域として判別し、エッジ画素が階調画像領域の輪郭画素であるという誤判断等があった場合、印刷結果に違和感が生じないように、二値画像領域画素とエッジ画素の間の距離が大きくなるに従って、階調画像用濃度変換曲線と二値画像濃度変換曲線とを補間する１本以上の濃度変換曲線の中で適当なものを選択する方法を提案している（特開平 8-51538号、以下方法Ｃという）。
【０００７】
この方法Ｃでは注目画素が二値画像領域画素として判別されるためにはエッジ画素に近くかつ濃度が濃いという二つの条件が要求されるが、新聞の切張りの隣に手書きによる文字がある場合や、レーザビームプリンタで印刷された文書に印（朱肉による文字）が押された場合のように、下地の濃度や文字の濃度が異なる二値画像領域が混在する原稿、更に写真等の階調画像領域も混在する原稿においては、薄い文字（特に、鉛筆や朱肉印による文字）の濃度勾配がそれほど強くなく、かつ濃度が薄いため、この薄い文字が二値画像領域としてではなく階調画像領域として誤判別され、その結果印刷物上では消えてしまうことがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、文字の濃度の異なる二値画像領域が混在する原稿、更に写真等の階調画像領域も混在する原稿に対して、階調画像領域の階調性を保存することができると共に、文字の濃度が異なっても適度に文字のコントラストを強めるように画像濃度信号を出力し、薄い文字などの掠れや消滅という問題を解決することのできる画像処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、注目画素の２値画像らしさ階調画像らしさを分析する第１の分析手段と、
注目画素周辺の参照画像データに基づき、注目画素を通る複数の異なる方向について注目画素の山および谷の度合いのうち少なくとも一方を１次元線特徴量として夫々算出し、算出した複数の結果に基づいて２次元線特徴量を算出して注目画素の２値画像らしさ階調画像らしさを分析する第１の分析手段とは異なる第２の分析手段と、
第１および第２の分析手段による分析結果に基づいて注目画素の濃度を変換する濃度変換手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
ここで「第１の分析手段」とは、前記第２の分析手段との組合せによって２値画像らしさ階調画像らしさの判別効果を向上させるものである。例えば、注目画素を通る任意の一方向のみの画像特徴量に基づいて２値画像らしさ階調画像らしさを分析するものや、特開平 8-51538号に記載されているような注目画素のエッジ鋭さ、注目画素に最も近いエッジ画素との距離、線の太さ（高濃度縦線）等のエッジ情報に応じた画像特徴量に基づいて２値画像らしさ階調画像らしさを分析するもの等である。
【００１１】
また、「注目画素の山および谷の度合い」とは、注目画素が線画素である場合に、その線とその地との濃度差（濃度プロファイルに表われる）の程度を表す指標である。
【００１２】
なお、周辺画素が注目画素の濃度より低い濃度値を有するとき、即ち、濃度プロファイルに立ち上がった後に立ち下がる部分があるときには「山」といい、周辺画素が注目画素の濃度より高い濃度値を有するとき、即ち、濃度プロファイルに立ち下がった後に立ち上がる部分があるときには「谷」という。
【００１３】
本発明による画像処理装置の第２の分析手段は、上記度合いを注目画素と注目画素周辺の参照画像との濃度差の絶対値の大きさで示すものであり、予め定められた角度と複数の異なる方向の数との関連により、何番目に絶対値の大きい１次元線特徴量を２次元線特徴量として抽出すべきかを予め決定しておき、該当する１次元線特徴量を注目画素の２次元線特徴量として出力するものであることが望ましい。この場合、度合いは、注目画素を挟む参照画像中の両参照画素群のうち注目画素との濃度差の小さい方の画素群と注目画素との濃度差の絶対値の大きさで示すものであればより望ましい。
【００１４】
ここで「予め定められた角度」とは、階調画像領域の角で、線として検出したくない部分の角度を意味する。
【００１５】
上記２次元線特徴量は、例えば式（１）に基づいて算出される。
【００１６】
【数１】
0003755854.tif 000002
【００１７】
本発明による画像処理装置の濃度変換手段は、複数の異なる濃度変換曲線から適切な濃度変換曲線を選択して濃度変換するものであることが望ましい。
【００１８】
ここで「複数の異なる濃度変換曲線」は、全体的により薄いおよび／またはより濃い出力を与えるように、基本的な濃度変換曲線を滑らかに変形する複数の濃度変換曲線を持っていればより好ましい。
【００１９】
本発明による画像処理装置は、必要に応じて、濃度変換された注目画素に対して誤差拡散法により２値化処理を施す２値化手段を備えるようにしてもよい。
【００２０】
なお、本発明による画像処理装置は、上記第１の分析手段を備えることなく、２次元線特徴量のみを算出して注目画素の２値画像らしさ階調画像らしさを分析するようにしてもよい。本発明による２次元線特徴量算出手段はこのためのものであって、注目画素周辺の参照画像データに基づき、注目画素を通る複数の異なる方向について注目画素の山および谷の度合いのうち少なくとも一方を１次元線特徴量として夫々算出し、算出した複数の結果に基づいて２次元線特徴量を算出することを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明による画像処理装置は、濃度差情報を有する１次元線特徴量の性質を併せ持つ２次元線特徴量に基づいて注目画素の２値画像らしさ階調画像らしさを分析する第２の分析手段（２次元線特徴算出手段）と、この第２の分析手段との組合せによって２値画像らしさ階調画像らしさの判別効果を向上させる第１の分析手段とを備え、分析結果に応じて濃度変換するように構成したので、従来の画像処理装置のもつ効果に加えて、一層適切な濃度変換ができるようになる。
【００２２】
例えば、濃い線をより濃くすることができ、細線で構成された薄い文字や階調画像領域における薄い模様（捺印等）の再現が適切にできる。また、明るい線をより明るくすることもでき、文字ストロークの間の隙間等の潰れを避けることもできる。更に、濃い線をより濃く、明るい線をより明るくすることができるから、細かい点から成る網点写真が一方的に濃くなったり一方的に薄くなったりすることを防ぐことができる。
【００２３】
これにより、濃度が異なる複数の２値画像領域が混在する原稿や、２値画像領域と階調画像領域が混在する原稿を製版印刷した際に、２値画像領域における薄い文字などの掠れや消滅、あるいは濃い下地の上に書かれた文字の潰れがなく、また階調画像領域では階調性が保存され、濃度の段差による違和感が生じない印刷物を得ることができる。
【００２４】
また、２次元線特徴量の算出は主に比較演算に基づいているため、第２の分析手段（２次元線特徴算出手段）を単純なハードウエアで構成することが可能である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明による画像処理装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明による画像処理装置の基本構成を示したブロック図である。この画像処理装置100 は、図示しない原稿読み取り手段を備えている。この原稿読み取り手段は、図３に示すように、原稿の主走査方向の画素位置ｂ、副走査方向の画素位置ａの画素P(a,b)の画像情報をデジタル画像信号（濃度信号）f(a,b)として、順次原稿を主走査および副走査して読み取るものである。
【００２７】
画像処理装置100 は、原稿読み取り手段により得られた濃度信号f(a,b)に対して、画素毎に、注目画素Ｐの２値画像らしさ或いは階調画像らしさ（以下「注目画素Ｐの状態」ともいう）を分析する分析手段110 と、分析手段110 の分析結果に基づいて、注目画素Ｐの状態を２値画像から階調画像の間で多段階に判断する判断手段122 と、判断手段122 による注目画素Ｐの状態の判断結果に従って複数の濃度変換曲線からなる濃度変換曲線集合の中から所望の濃度変換曲線を選択して、選択された濃度変換曲線に基づいて注目画素Ｐの濃度信号f(a,b)に対して濃度変換処理を施す適応濃度変換手段124 とからなる濃度変換手段120 とを備えている。尚、感熱孔版原紙に穿孔を施す製版装置用の画像処理装置等必要に応じて、図中点線で示すように、濃度変換が施された注目画素Ｐを２値化する２値化手段130 を更に備えるようにしてもよい。
【００２８】
図２は分析手段110 の詳細を示したブロック図である。この分析手段110 は、濃度信号f(a,b)を記憶するデータ記憶手段112 と、データ記憶手段112 からの画像データを用いて、注目画素Ｐの２値画像らしさ階調画像らしさを分析する第１の分析手段114 と、注目画素Ｐ周辺の画素の参照画像データに基づき、注目画素Ｐを通る複数の異なる方向について注目画素Ｐの山および／または谷の度合いを１次元線特徴量hxとして夫々算出し、算出した複数の結果に基づいて、線とその地との濃度差（以下「２次元線特徴量」と称す）Ｈを算出して注目画素Ｐの２値画像らしさ階調画像らしさを分析する第２の分析手段116 とを備えている。第１の分析手段114 は、注目画素Ｐにおけるエッジの鋭さＳを算出するエッジ鋭さ算出手段114aと、注目画素Ｐにおけるエッジ鋭さＳが予め定められた閾値を超えるか否か、換言すれば「注目画素Ｐにおいて強いエッジが存在するか否か」という判定を表す特徴量Ｅを算出する強いエッジ検出手段114bと、強いエッジ検出手段114bが強いエッジを検出した場合、該当画素を強いエッジ画素と呼び、注目画素Ｐと最も近い強いエッジ画素からの距離Ｄを算出する強いエッジ画素からの距離算出手段（以下「距離算出手段」と称す）114cと、注目画素Ｐが一定幅以下の濃い縦線の画素であるか否かという判定を表す特徴量Ｋを算出する高濃度縦線検出手段114dとからなる。また、第２の分析手段116 は、換言すれば、注目画素Ｐが一定幅以下の線を構成する画素である場合に、その線とその地との濃度差（２次元線特徴量）Ｈを算出する２次元線特徴量算出手段である。以下、第２の分析手段116 を２次元線特徴量算出手段116 と称す。
【００２９】
次に、上記構成の画像処理装置の作用について説明する。尚、最初に当該画像処理装置100 の特徴である２次元線特徴量算出手段116 の作用について図８〜図12を参照して詳細に説明し、その後に画像処理装置100 をより具体的に示した図５を参照して全体的な作用について説明する。
【００３０】
２次元線特徴量算出手段116 は、線の特徴である「線自身の方向を除く、全ての方向において、その濃度プロファイルを取ると、濃度の山（立ち上がった後に立ち下がる部分）あるいは谷（立ち下がった後に立ち上がる部分）となること」を検出するため、注目画素P(a,b)を通る複数の異なる方向の直線に沿って、式（２）で定義される１次元線特徴量hx(a,b) を方向毎に算出する。次に、この方向毎の全算出結果に基づいて式（１）で定義される２次元線検出特徴量を算出して、階調画像領域の角を構成する画素と２次元線を構成する画素とを区別することにより、階調画像領域の角を線と誤認識しないようにする。これは、「線自身の方向に濃度プロファイルを取ると１次元線特徴量hx(a,b) はゼロになるが、その他の方向に濃度プロファイルを取ると１次元線特徴量hx(a,b) は大きな値を持ち、したがって、上記「線の特徴」の検出は、１次元線特徴量hx(a,b) の最小値から２番目以降のものを２次元線検出特徴量として採用し、これを評価することによってなされる」、ということに基づくものである。
【００３１】
【数１】
0003755854.tif 000003
【００３２】
この式（１）から明らかなように、注目画素P(a,b)の２次元線特徴量H(a,b)は、それが正／負の場合、注目画素P(a,b)が下地より濃い線／明るい線の画素であることを意味する。したがって注目画素P(a,b)の２次元線特徴量H(a,b)の絶対値が高い／低い程、２値画像領域／階調画像領域らしさを示す。階調画像領域等濃度がほとんど平らである領域では２次元線特徴量H(a,b)がゼロに近い値を取り、線が見えないか線が存在しないことを意味する。以下２次元線特徴量H(a,b)についてより詳しく説明する。
【００３３】
最初に注目画素P(a,b)の１次元線特徴量hx(a,b)の特性について説明する。上述の式（２）は１次元線特徴量hx(a,b)を正確に定義するもので、１次元線検出特徴量は線の特徴である「線自身の方向以外全ての方向に沿って、線の濃度プロファイルにおける濃度の山あるいは谷」が、参照領域内に検出可能であれば、線の幅に関係なく線の検出を可能にするものである。以下、これについて簡単な例を用いて説明する。
【００３４】
図８は下地の濃度値がＡである原稿の注目画素P(a,b)を取り囲む所定のサイズの参照領域内に線（濃度値Ｂ；Ｂ＞Ａ）が存在して注目画素P(a,b)が線を構成する画素である場合に、１次元線特徴量hx(a,b) （図中画素位置を示すサフィックスは省略している。図９〜図12も同様）による線検出を図説したものである。参照領域の大きさは、検出したい線の幅に応じて適宜変更することができる。
【００３５】
図8(A)に示すように、注目画素P(a,b)を通り左下から右上への方向ｘ（45°）について濃度プロファイル（図8(B)）をとり、１次元線特徴量hx(a,b) を以下のようにして求める。
【００３６】
(1) 注目画素P(a,b)の左右で夫々最大値および最小値を求める。
【００３７】
本例では、左半面の最大値＝Ｂ
左半面の最小値＝Ａ
右半面の最大値＝Ｂ
右半面の最小値＝Ａ
(2) 上記で求めた左右の最小値の最大値を求める。本例ではＡとなる。
【００３８】
(3) 上記で求めた左右の最大値の最小値を求める。本例ではＢとなる。
【００３９】
(4) 注目画素P(a,b)の濃度値Ｂと (2)で求めた左右の最小値の最大値との差を取って山ｘ(a,b) を求める。値があれば線は「山」即ち「明るい下地に暗い線がある」ことを現し、値が線の濃さ（下地との濃度差）になる。本例ではＢ−Ａとなる。
【００４０】
(5) 注目画素P(a,b)の濃度値Ｂと (3)で求めた左右の最大値の最小値との差を取って谷ｘ(a,b) を求める。値があれば線は「谷」即ち「濃い下地に明るい線がある」ことを現し、値が線の濃さ（下地との濃度差）になる。本例ではゼロとなる。
【００４１】
(6) (4)および(5)で求めた山ｘ(a,b) および谷ｘ(a,b) の絶対値の大きい方を採って注目画素P(a,b)の１次元線特徴量hx(a,b)とする。本例ではＢ−Ａとなる。
【００４２】
上記 (4)は式（３）に対応し、(5)は式（４）に対応し、(6)は式（２）に対応するものである。
【００４３】
このように、注目画素P(a,b)が線を構成する画素である場合、濃度の山あるいは谷が検出されるから、１次元線特徴量hx(a,b)はゼロより大きい値を取り、注目画素P(a,b)は線画素の一部であるとして識別される。
【００４４】
図９は注目画素P(a,b)が階調画像領域の縁の周辺に位置した場合に、１次元線特徴量hx(a,b)がどのような値を示すかを図説したものである。注目画素P(a,b)を通り左下から右上への方向Ｘについて、濃度プロファイル図9(B)から上記図８における(1)〜(6)と同様にして注目画素P(a,b)の１次元線特徴量hx(a,b)を求めるとゼロとなる。
【００４５】
このように、注目画素P(a,b)が階調画像領域の縁の周辺に位置した場合、参照領域において濃度の立ち上がりと立ち下りのどちらかしか観察できないため、１次元線特徴量hx(a,b)はゼロに近い値（本例ではゼロ）を取り、注目画素P(a,b)は線画素の一部でない、即ち階調画像領域の画素として識別される。
【００４６】
次に注目画素P(a,b)の２次元線特徴量の特性について説明する。上述の式（１）は２次元線特徴量H(a,b)を正確に定義するもので、注目画素P(a,b)を通り主走査方向に対して、
方向１は、縦（-90°）方向
方向２は、右斜め下（-45°） 方向
方向３は、横（０°）方向
方向４は、右斜め上（+45°） 方向
の異なる４つの方向に沿って１次元線特徴量hx(a,b) を算出し、その４つの値の中で絶対値が２番目に大きいものを選択する。
【００４７】
図10は上記図８と同様に下地の濃度値がＡである原稿の注目画素P(a,b)を取り囲む所定のサイズの参照領域内に線（濃度値Ｂ；Ｂ＞Ａ）が存在して注目画素P(a,b)が線を構成する画素である場合に、夫々の１次元線特徴量hx(a,b) および２次元線特徴量H(a,b)がどのような値を示すかを図説したものである。この例では、方向１において１次元線特徴量h3(a,b) がゼロとなるが、他の１次元線特徴量hx(a,b) はＢ−Ａであるから２次元線特徴量H(a,b)はＢ−Ａとなる。
【００４８】
また、図11は上記図９と同様に注目画素P(a,b)が階調画像領域の縁の周辺に位置した場合に、夫々の１次元線特徴量hx(a,b) および２次元線特徴量H(a,b)がどのような値を示すかを図説したものである。この例では、いずれの方向においても１次元線特徴量hx(a,b) がゼロとなるから２次元線特徴量H(a,b)もゼロとなる。
【００４９】
このように、２次元線特徴量H(a,b)は１次元線特徴量hx(a,b) と同様の特性を示すので２次元線特徴量H(a,b)によっても線の検出が可能であると共に、２次元線特徴量H(a,b)は階調画像領域の縁の周辺が線として誤判断されないような特性を持っている。
【００５０】
図12は注目画素P(a,b)が階調画像領域の角の周辺に位置した場合に、夫々の１次元線特徴量hx(a,b) および２次元線特徴量H(a,b)がどのような値を示すかを図説したものである。この例では、方向４において１次元線特徴量h2(a,b) がＢ−Ａとなるが、他の１次元線特徴量hx(a,b) はゼロであるから２次元線特徴量H(a,b)はゼロとなる。即ち、２次元線特徴量H(a,b)によれば、階調画像領域の角の周辺が線としてではなく、階調画像領域として正しく認識される。
【００５１】
このように、２次元線特徴量H(a,b)は前記特性に加えて、階調画像領域の角の周辺が線として誤判断されないような特性を持っており、注目画素P(a,b)が階調画像領域の角の周辺に位置した場合、１次元線特徴量hx(a,b) に大きな値を取らせる方向は１つしかないため（上記例では方向４）、式（１）により２次元線特徴量H(a,b)はゼロに近い値を取り（上記例ではゼロ）、注目画素P(a,b)は階調画像領域画素として正しく識別される。
【００５２】
上述の図10〜図12では、一般的な原稿においては階調画像領域の角が走査方向と略同一となるような位置に置かれることが多いことを考慮して、４つの方向を上述のように採ったが、１次元線特徴量を算出するための方向とその数は、必ずしも上記の４つに限られず、例えば５つ以上であってもよく、また、選択される絶対値も２番目に大きいものに限られず、３番目以降の大きさの絶対値を選択することもできる。この際、階調画像領域の角が線として誤認識されないように、角の大きさおよび向きと１次元線特徴量を算出する方向およびその数との関連により何番目の大きさのものを選択するかを決定すればよく、要するに、「階調画像領域の角が線として誤認識されない」ことを達成できれば何れのものでもよい。
【００５３】
次に、図５を参照して画像処理装置100 の具体的な作用について説明する。図５は図１および図２により示される画像処理装置100 をより具体的に示したブロック図である。
【００５４】
図中点線で示した各手段１，２，３，４に含まれる要素は夫々図１に示した分析手段 110，判断手段 122，適応濃度変換手段 124，２値化手段 130を実現する部分である（以下、夫々図１と同様の名称を用いる。）。分析手段１内の各回路８，10，11，12は夫々図２に示した第１の分析手段114 を構成する距離算出手段114c，エッジ鋭さ算出手段114a，強いエッジ検出手段114b，高濃度縦線検出手段114dを実現する回路であり、９は２次元線特徴量算出手段116 を実現する２次元線特徴量算出回路である。分析手段１内のRAM ７と画像データバッファ６がデータ記憶手段 122を実現する回路である。分析手段１内の入出力管理回路５は後述するように、図示しない原稿読み取り手段から入力された濃度値を担持する濃度信号ｆをRAM ７に出力すると共に、RAM ７と画像データバッファ６内のデータの入出力の管理を行う。
【００５５】
画像処理装置100 は入力される濃度値ｆ（または濃度信号ｆ；後述の各特徴量についても、適宜「＊＊信号」と称す）に対して、画素毎に同じ処理を繰り返すため、以下の説明は、注目画素P(i,j-L)の各特徴量を算出する時点の処理について説明する。
【００５６】
図４は処理の対象となる注目画素P(i,j-L)と、参照領域の中心となる中心画素P(i,j)と、注目画素P(i,j-L)の処理が始まる時、画像処理装置100 への入力となる最新画素P(i+N,j+N)の濃度信号f(i+N,j+N)の空間関係を図説したものである。ここで、カッコ内の記号は副走査上および主走査上の画素番号を示す。また、中心画素P(i,j)と注目画素P(i,j-L)の主走査方向の画素位置がＬだけずれているのは、高濃度縦線検出回路12により特徴量Ｋを求めるためには、その他の特徴量を求めるための画素位置よりＬだけ遅れてからでなければ求めることができないからである。
【００５７】
(1) 分析手段１における処理の流れ
最新画素P(i+N,j+N)の濃度信号f(i+N,j+N)が本装置に入力される時、入出力管理回路５がRAM ７から、中心画素P(i,j)におけるエッジ鋭さ特徴量S(i,j)、画像データバッファ６に必要なデータ（以下、「画像データバッファ用最新画像データ」と称す）、および最も近い強いエッジ画素からの距離D(i,j)の算出に必要となるD(i-1,j)，D(i-1,j+1)およびD(i,j-1)を読み取り、この読み取った距離信号D(i-1,j)等および最新画素の濃度値を画像データバッファ６へ、距離信号D(i-1,j)等を最も近い強いエッジ画素からの距離算出回路8へ送る。そして、入出力管理回路５はRAM ７に格納されていた濃度値f(i-N,j+N)を最新画素の濃度値f(i+N,j+N)で上書きする。
【００５８】
図６は最新画素の濃度値f(i+N,j+N)がRAM ７に格納される前、RAM ７内に保存されている濃度値を表す画像データを図説したものである。図７はＮ＝８, S+＝{1,2,4,8}， S-＝{-1,-2,-4,-8} 、２次元線特徴量を求めるための方向ｘ＝０°，45°,-90°，-45° の場合、画像データバッファ６に格納されている画像データを示したものである。この図７では、f(i+8,j+8)が最新画素の濃度信号、f(i-8,j+8)，f(i-4,j+4)，f(i-2,j+2)，f(i-1,j+1)，f(i,j+8)，f(i+1,j+1)，f(i+2,j+2)、f(i+4,j+4)が画像データバッファ用最新画像データである。画像データバッファ６は、各ライン毎にシフトレジスタを持つことにより構成される。なお、ここでS+およびS-として、「１，２，４，８」という飛び飛びの値を用いたのは２次元線特徴量を求める演算速度を高めるためであって、連続する整数値を用いてもよい。
【００５９】
画像データバッファ６内に格納された画像データ（図７参照）を用いて、上記図10〜図12の説明と同様にして２次元線特徴量算出回路９が式（１）で定義される２次元線特徴量H(i,j)を算出した後H(i,j)を遅延回路（FIFO）15に入力する。
【００６０】
エッジ鋭さ算出回路10では、-90°，-45°，０°，45°という４つの向き（図７参照）を持つエッジを検出するために、式（５）但書きに示す縦（-90°） 方向，右斜め下（-45°） 方向，横（０°）方向，右斜め上（45°）方向の４つの方向性を持つエッジ検出フィルタ（エッジ検出係数マトリクス）によりコンヴォリューションの演算が行われる。求められた４つの値の絶対値のうち最大となるエッジ強度が式（５）で定義されるエッジ鋭さ特徴量S(i,j)である（特開平8-51538号参照）。 エッジ鋭さ算出回路10により式（５）で定義されるエッジ鋭さ特徴量S(i,j)を算出した後S(i,j)をFIFO16に入力する。
【００６１】
【数２】
0003755854.tif 000004
【００６２】
このエッジ鋭さ特徴量S(i,j)は、中心画素P(i,j)のエッジの鋭さが高い（低い）程、該中心画素P(i,j)が文字の輪郭画素（階調画像領域の画素）である可能性が高いことを示す。
【００６３】
強いエッジ検出回路11は中心画素P(i,j)におけるエッジ鋭さ信号S(i,j)を使って、式（６）で定義される強いエッジ検出特徴量E(i,j)を算出し、最も近い強いエッジ画素からの距離算出回路８と高濃度縦線検出回路12とへ送る。式（６）で定義される強いエッジ検出特徴量E(i,j)はエッジ鋭さ特徴量S(i,j)が予め定められた閾値を超えた場合のみ、真となる。
【００６４】
【数３】
0003755854.tif 000005
【００６５】
最も近い強いエッジ画素からの距離算出回路８は強いエッジ検出特徴量E(i,j)と入出力管理回路５で読み取られたD(i-1,j+1)，D(i-1,j+1)，D(i,j-1)および計算されたエッジ検出特徴量E(i,j)を用いて、式（７）で定義される中心画素P(i,j)での最も近い強いエッジ画素からの距離D(i,j)を算出し、FIFO14の入力と入出力管理回路５へ送る。そして、入出力管理回路５はRAM ７で保存されていたD(i-1,j)をD(i,j)で上書きする。
【００６６】
式（７）は中心画素と中心画素より前に読み込まれて、強いエッジが存在する画素の中で、最寄りのとの間の距離を示し、単純なハードウエアでこの式を実現可能な近似演算方法を提供するものである（特開平8-51538 号参照）。
【００６７】
【数４】
0003755854.tif 000006
【００６８】
この最も近い強いエッジ画素からの距離D(i,j)は、中心画素P(i,j)と最寄りの強いエッジ画素からの距離が短い程文字像域らしさを示し、長いほど階調画像領域らしさを示す。
【００６９】
高濃度縦線検出回路12は、強いエッジ検出特徴量E(i,j)と、中心画素P(i,j)の濃度値f(i,j)をＬ個の画素で遅延するFIFO13の出力となる注目画素P(i,j-L)の濃度値f(i,j-L)とを用いて、数式（８）で定義される注目画素P(i,j-L)での高濃度縦線検出特徴量K(i,j-L)を算出して、判定回路17へ送る。この高濃度縦線検出特徴量K(i,j-L)は注目画素P(i,j-L)が原画像における濃い且つある程度太い縦線（副走査方向と平行している線）の上に乗っているかどうかという判定結果を表わすものであり、注目画素P(i,j-L)の濃度がある程度濃い、かつ、注目画素P(i,j-L)から主走査方向にそって一定距離以内位置する画素の中で、少なくとも１つの画素において強いエッジが存在する、かつ、注目画素P(i,j-L)の直前画素が強いエッジ画素あるいは高濃度縦線画素であるという３つの条件が満たされた場合、注目画素P(i,j-L)が高濃度縦線画素であることを意味する（特開平8-51538 号参照）。したがって、注目画素P(i,j-L)において高濃度縦線が検出された場合、この線が文字を構成する濃い縦線である可能性が高い。
【００７０】
【数５】
0003755854.tif 000007
【００７１】
FIFO14，15，16は夫々中心画素P(i,j)での、最も近い強いエッジ画素からの距離信号D(i,j)、２次元線特徴量信号H(i,j)、エッジ鋭さ信号S(i,j)を、注目画素P(i,j-L)における特徴量K(i,j-L)と画素位置を合わせるため、Ｌ個の画素で遅延し、注目画素P(i,j-L)での夫々の信号D(i,j-L)、H(i,j-L)、S(i,j-L)を、適当な濃度変換曲線の番号を判定する判定回路17へ送る。
【００７２】
(2) 判定手段２における処理の流れ
判定回路17は注目画素P(i,j-L)の状態を２値画像から階調画像の間で多段階に判定するものである。この判定回路17は、上述のようにして求めた注目画素P(i,j-L)の状態を特徴づけるD(i,j-L)信号，H(i,j-L)信号，S(i,j-L)信号，K(i,j-L)信号を用いて、式（９）で定義される注目画素P(i,j-L)の状態に適したガンマ曲線（濃度変換曲線）の番号を選択する選択信号B(i,j-L)を求め、選択信号B(i,j-L)に応じた濃度変換曲線を選択して濃度変換する適応濃度変換回路19へ送る。
【００７３】
【数６】
0003755854.tif 000008
【００７４】
この選択信号B(i,j-L)の値は、
１．エッジ画素は主として２値画像領域に存在する
２．エッジの鋭さ（濃度差）の度合いが強い（大きい）程２値画像らしさを示し、エッジの鋭さの度合いが弱い（小さい）程階調画像らしさを示す
３．主走査方向または副走査方向での濃度の立ち上がりエッジ画素と立ち下がりエッジ画素で注目画素を挟む線分がある場合、その線の濃度が高く細ければ文字を構成する線（２値画像の一部）である可能性が強い
４．注目画素と該注目画素に最も近いエッジ画素との距離が短い程文字画像らしさを示し、長い程階調画像らしさを示す
５．２次元線特徴量が検出される線分がある場合、下地より濃い（或いは薄い）線が存在し、その値が大きいほど濃度差がある
等、注目画素の特徴を考慮して、適応濃度変換回路19で画素毎に所望の濃度変換曲線が選択されるように閾値Ｔ３〜Ｔ１２が設定されている。
【００７５】
具体的には、選択信号B(i,j-L)は、
B(i,j-L)＝０ならば、２値画像
B(i,j-L)＝１ならば、下地より極めて濃い線
B(i,j-L)＝２ならば、下地より濃い線
B(i,j-L)＝３ならば、下地より少し濃い線
B(i,j-L)＝４ならば、下地より極めて薄い線
B(i,j-L)＝５ならば、下地より薄い線
B(i,j-L)＝６ならば、下地より少し薄い線
B(i,j-L)＝７ならば、２値画像らしい
B(i,j-L)＝８ならば、２値画像か階調画像か判断しかねる画像
B(i,j-L)＝９ならば、階調画像らしい
B(i,j-L)＝10ならば、階調画像
なる意味を持つ。
【００７６】
(3) 濃度変換手段３における処理の流れ
適応濃度変換回路19と接続されたROM 18には、上記選択信号B(i,j-L)の夫々に応じた濃度変換曲線に対応する適応濃度変換データG(i,j-L)が保存されている。
【００７７】
適応濃度変換回路19は注目画素P(i,j-L)の状態に適した選択信号B(i,j-L)と注目画素P(i,j-L)の濃度値f(i,j-L)を用いて、予めROM 18に保存された、式（10）で定義される適応濃度変換データG(i,j-L)を読み取り、２値化回路20へ送る。
【００７８】
【数７】
0003755854.tif 000009
【００７９】
具体的には、適応濃度変換回路19は図13に示すように、入力濃度を最大か最小かのどちらかに２値化する２値画像領域用濃度変換曲線21と、入力濃度の階調特性を出力濃度に保存する階調画像領域用濃度変換曲線25と、上記２曲線を補間する２値画像領域用濃度変換曲線21よりの濃度変換曲線22，階調画像領域用濃度変換曲線25よりの濃度変換曲線24，濃度変換曲線22と濃度変換曲線24との中間階調を呈する濃度変換曲線23からなる３本の補間用濃度変換曲線と、階調画像用濃度変換曲線25を全体的に極めて／中程度に／少し濃い出力を与えるように滑らかに変形する濃度変換曲線26（大山用），27（中山用），28（小山用）と、階調画像用濃度変換曲線25を全体的に少し／中程度に／極めて薄い出力を与えるように滑らかに変形する濃度変換曲線29（小谷用），30（中谷用），31（大谷用）の合計11本の濃度変換曲線の何れかにしたがって濃度変換を行うものである。
【００８０】
したがって、適応濃度変換回路19は、判定回路17から入力される選択信号B(i,j-L)に応じて、
B(i,j-L)＝０ならば、２値画像領域用濃度変換曲線21
B(i,j-L)＝１ならば、大山用濃度変換曲線26
B(i,j-L)＝２ならば、中山用濃度変換曲線27
B(i,j-L)＝３ならば、小山用濃度変換曲線28
B(i,j-L)＝４ならば、大谷用濃度変換曲線31
B(i,j-L)＝５ならば、中谷用濃度変換曲線30
B(i,j-L)＝６ならば、小谷用濃度変換曲線29
B(i,j-L)＝７ならば、２曲線を補間する２値画像用濃度変換曲線21よりの濃度変換曲線22
B(i,j-L)＝８ならば、濃度変換曲線22と濃度変換曲線24との中間階調を呈する濃度変換曲線23
B(i,j-L)＝９ならば、２曲線を補間する階調画像用濃度変換曲線25よりの濃度変換曲線24
B(i,j-L)＝10ならば、階調画像領域用濃度変換曲線25
なる規則により何れかの濃度変換曲線を選択し、濃度値f(i,j-L)に対して選択された濃度変換曲線に従って濃度変換を行い、適応濃度変換データG(i,j-L)を出力する。
【００８１】
(4) ２値化手段４における処理の流れ
適応濃度変換回路19において適応的に濃度変換された注目画素P(i,j-L)の濃度値G(i,j-L)は２値化回路20に入力され、２値化回路20で誤差拡散法に基づいた方式により２値化されて孔版印刷に適した２値画像データが出力される。
【００８２】
これにより、濃い（明るい）線を示す２次元線特徴量の大きさに応じて、階調画像用濃度変換曲線25より全体的に濃い（明るい）出力を与える濃度変換曲線26,27,28（29,30,31）を選択することによって、細線で構成される薄い文字を適切に再現することができ、また、明るい線の潰れを避けることもできる。更に、濃い線をより濃く、明るい線をより明るくすることによって、細かい点からなる網点写真が一方的に濃くなったり一方的に薄くなったりすることを防ぐことができる。
【００８３】
このように、本発明による画像処理装置によれば、２次元線特徴量に基づいて画像状態を判断することにより、階調画像領域の階調性を保存することができると共に、文字の濃度が異なっても適度に文字のコントラストを強めたり弱めたりすることにより薄い文字などの掠れや消滅という問題を解決することが可能となる。
【００８４】
また、図５の分析手段１では特開平8-51538号 に示された画像処理装置における特徴量算出回路と同様の特徴量算出回路8,10,11,12と２次元線特徴量算出回路９とを組み合わせ、適応濃度変換回路19で特徴量算出回路8,10,11,12の出力をも画像状態の判断要素としているので、画像の状態に応じて一層適切な濃度変換ができるようになり、エッジに近い程２値画像領域用濃度変換曲線21寄りの濃度変換曲線22或いは23を選択し、エッジから離れる程階調画像領域用濃度変換曲線25寄りの濃度変換曲線24或いは23を選択することにより、特開平8-51538号 に示された画像処理装置と同様に、太い文字やべた部を黒々と見せることができ、階調画像の濃度の濃い部分の階調性を保存することもできる。
【００８５】
なお、本発明による画像処理装置は上述の実施の形態のように、従来の画像処理装置の濃度変換処理と組み合わせることで、従来の装置による効果に２次元線特徴量に基づいて画像状態を判断する効果を加えることができるが、２次元線特徴量のみに基づいて画像状態を判断し、適切な濃度変換を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像処理装置の基本構成を示したブロック図
【図２】上記画像処理装置の分析手段の詳細を示したブロック図
【図３】画素位置と原稿の走査方向との関係を説明する図
【図４】注目画素と中心画素と最新画素との関係を説明する図
【図５】上記画像処理装置の詳細を示したブロック図
【図６】メモリに格納された画像濃度信号に対応する画素の原稿上の位置を示した図
【図７】画像データバッファに格納されるデータの例を示した図（N=8, S+={1,2,4,8}, S-={-1,-2,-4,-8}の場合）
【図８】１次元線特徴量による線検出を説明する図
【図９】階調画像領域の縁の周辺での１次元線特徴量の働きを説明する図
【図１０】２次元線特徴量による線検出を説明する図
【図１１】階調画像領域の縁の周辺での２次元線特徴量の働きを説明する図
【図１２】階調画像領域の角の周辺での２次元線特徴量の働きを説明する図
【図１３】上記画像処理装置における濃度変換曲線を示した図
【符号の説明】
１    分析手段
２    判定手段
３    濃度変換手段
４    ２値化手段
５    入出力管理回路
６    画像データバッファ
７    画像データを保存するラムメモリ
８    最も近い強いエッジ画素からの距離を算出する回路
９    ２次元線特徴量算出回路
10    エッジ鋭さ算出回路
11    強いエッジ検出回路
12    高濃度縦線検出回路
13〜16    遅延回路(FIFO）
17    判定回路
18    ロムメモリ（ROM）
19    適応濃度変換回路
20    ２値化回路
21    ２値画像領域用濃度変換曲線（選択信号＝０）
22    ２値画像寄りの濃度変換曲線（選択信号＝７）
23    中間調の濃度変換曲線（選択信号＝８）
24    階調画像寄りの濃度変換曲線（選択信号＝９）
25    階調画像領域用濃度変換曲線（選択信号＝10）
26    大山用濃度変換曲線（選択信号＝１）
27    中山用濃度変換曲線（選択信号＝２）
28    小山用濃度変換曲線（選択信号＝３）
29    小谷用濃度変換曲線（選択信号＝６）
30    中谷用濃度変換曲線（選択信号＝５）
31    大谷用濃度変換曲線（選択信号＝４）
110     分析手段
112     データ記憶手段
114     第１の分析手段
114a    エッジ鋭さ算出手段
114b    強いエッジ検出手段
114c    注目画素と最も近い強いエッジ画素からの距離算出手段
114d    高濃度縦線検出手段
116     第２の分析手段
【図１】
0003755854.tif 000011
【図２】
0003755854.tif 000012
【図３】
0003755854.tif 000013
【図４】
0003755854.tif 000014
【図５】
0003755854.tif 000015
【図６】
0003755854.tif 000016
【図７】
0003755854.tif 000017
【図８】
0003755854.tif 000018
【図９】
0003755854.tif 000019
【図１０】
0003755854.tif 000020
【図１１】
0003755854.tif 000021
【図１２】
0003755854.tif 000022
【図１３】
0003755854.tif 000023