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JP4509415B2 - 画像処理装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル画像処理における出力画像の画質向上処理に関し、特にデジタル複写機、ファクシミリなどに応用して好適な技術である。
【0002】
【従来の技術】
ドット集中型のディザ方式は、ドット形成の安定性と粒状性の利点を持つ中間調処理として知られ、電子写真エンジンの複写機・プリンタ等に用いられている。しかし、入力された網点画像にディザ処理を実施すると、ディザマトリクスの持つ周期性と網点画像自体が持つ周期性との間で干渉モアレが生じるので、このようなモアレを抑制する方法が種々提案されている。
【0003】
例えば、網点領域を含む原稿の入力画像に平滑化処理を行い、網点の起伏による干渉モアレの発生を低減した上で、エッジ強調処理を行い、画像のエッジ部の鮮鋭さを保つようにした装置(特公平8−15310号公報を参照)、入力画像の網点部にレスポンスするような網点度算出フィルタを用い、その結果に応じて平滑化処理を実施することにより、網点部におけるモアレの発生を抑制した装置(特開平8−181864号公報を参照)などがある。
【0004】
ところで、デジタル複写機を用いて原稿を複写する際に、原稿の裏面の情報が紙を透かして表面に写り、再生画像に混在再現する、所謂「裏写り」現象が発生することがある。
【0005】
このような必要ではない「裏写り」情報は、原稿読取り後の画像上においては原稿表面のハイライト濃度部と同様の特性であるため、「裏写り」情報のみを除去することは困難である。そこで、階調特性を変換するγ変換処理において、「裏写り」情報が再現しうるハイライト部の入力値に対する出力値を0(白)に変換することにより「裏写り」を防止する対策が採られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、モアレを除去するために、網点に平滑化処理を施しているが、網点の低濃度部に対して平滑化処理を施すと、網点の起伏が潰れ、網点部の濃度レベルが、ほぼ均一な低いレベルの濃度分布になる。さらに、平滑化処理後にγ補正処理を実施する際に、前述した「裏写り」を防止するためにハイライト部を白に変換するようなγ特性を使用することから、平滑化処理で均一かつ低濃度な分布に処理された網点起伏は、より一層、低濃度化あるいは出力値が0へと変換されることになる。その結果、低濃度網点部の濃度が低下し、あるいは低濃度網点部の情報が欠落してしまう。
【0007】
本発明は上記した問題点に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、裏写りを防止すると共に、低濃度網点部の濃度低下および情報欠落を発生させず、後段の中間調処理で干渉モアレの発生を抑制し、さらに、画像中の文字・線画などのエッジ部の鮮鋭性を劣化させることなく高品位な画像再生を行う画像処理装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明では、多階調の入力画像データに対して空間周波数特性の変換を行う第1のフィルタ処理手段と、第1のフィルタ処理手段の出力結果に対して、裏写り防止のためハイライト部を飛ばし気味にしたγ変換処理手段と、γ変換処理手段の出力結果に対して少なくとも原稿の網点部と処理後段の周期性を持つ中間調処理との間で干渉モアレを発生する周波数成分を減衰させる第2のフィルタ処理手段と、第2のフィルタ処理の出力結果に対して周期性を有する特性の擬似階調処理を行う中間調処理手段で構成し、周期性を持つ中間調処理の直前に平滑化処理を実施することにより、網点画像部における干渉モアレの発生が抑制できる。また、γ変換処理を第1のフィルタ処理と第2のフィルタ処理の間に実施することにより、平滑化フィルタ処理によって網点の起伏が潰れる以前にγ変換が実施され、裏写り防止のためにハイライト部を飛ばし気味にしたγ変換を実施しても、元来高濃度である網点の起伏はその副作用を受けず、たとえ後段の平滑化により起伏が潰されたとしても極端な濃度低下や情報欠落が発生せず、電子写真エンジンの複写機において安定性・粒状性に優れた出力画像が再生可能となる。
【0009】
低濃度の網点原稿を読取った場合、高線数網点部では低線数網点部に比べて網点起伏の濃度が低くなる特性があるため、ハイライト部を飛ばし気味にしたγ補正およびその後の平滑化処理を行った後の再生画像では、低線数網点部との濃度差が発生する可能性がある。そこで、本発明では、原稿の読み取り画像において比較的網点起伏の濃度の低い中高線数網点部をγ変換前の第1のフィルタ処理において起伏を増強させておくことにより、再生画像において高線数網点部と低線数網点部との濃度差の発生を抑制することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明する。
【0011】
図2は、一般的な画像処理装置の構成を示す。画像入力手段11によって入力された画像信号はフィルタ処理部12によって、空間周波数特性が補正され、さらに濃度変換(γ変換処理)部13に入力される。濃度変換部13では、原稿と画像出力手段15による出力画像との間の階調特性が所望の階調特性になるような変換が実施される。中間調処理部14では擬似中間調処理が行われ、画像出力手段15で紙などへの画像出力が行われる。
【0012】
(実施例1)
図1は、本発明の実施例1に係る画像処理装置の構成を示す。図1において、画像入力手段21によって入力された画像信号は第1のフィルタ処理部22によって、空間周波数特性が補正され、さらに濃度変換(γ変換処理)部23に入力される。濃度変換部23では、原稿と画像出力手段26による出力画像との間の階調特性が所望の階調特性になるような変換が実施される。続いて、画像信号は第2のフィルタ処理部24によって空間周波数特性が補正され、最後に中間調処理部25で擬似中間調処理が行われ、画像出力手段26で紙などへの画像出力が行われる。
【0013】
図3は、本発明に係る第1のフィルタ処理部22の構成を示す。図3に示すように、本実施例では第1のフィルタ処理手段31をベースのフィルタとした適応エッジフィルタの構成を採っている。入力画像信号は、第1のフィルタ処理手段31に入力され、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、周波数特性の補正が行われる。ここで適用されるフィルタは、例えば図4に示すような係数であり、これは図5に示すような中〜高周波数帯域に対して強調を行い、かつ2次元空間上の45度方向の斜め方向に関しては弱めの強調を行うような周波数伝達特性を有している。これにより、45度スクリーン角特性を持つ網点画像での過強調によるモアレを抑制しつつ、他の中高周波数領域では適度なエッジ強調処理が行われるような構成を実現している。
【0014】
また、入力画像信号はエッジ量検出手段33に入力され、画像信号中に含まれるエッジ量が検出される。図6は、エッジ量検出手段33の構成例を示す。図6中の4方向(A〜D)のエッジ検出は、図7〜図10に示すような1次微分フィルタによって構成されている。すなわち、図7は、図6のAブロックのフィルタ係数で、画像中の縦方向のエッジ成分を検出し、エッジ量の絶対値aを出力するものであり、図8は、図6のBブロックのフィルタ係数で、横方向のエッジ成分を検出し、エッジ量の絶対値bを出力する。図9、図10は、それぞれ図6のC、Dブロックのフィルタ係数で、斜め方向のエッジ成分を検出し、エッジ量の絶対値cおよびdをそれぞれ出力する。そしてこれら4方向のエッジ検出結果a、b、c、dの絶対値を比較し、その最大値をエッジ量Eとし、エッジ量検出手段33の出力値とする。
【0015】
エッジ量検出手段33で検出されたエッジ量Eは、エッジ量変換手段34によって変換されたエッジ量Cとして出力される。エッジ量変換手段34は、例えば図11に示すような変換テーブルであり、所定値以上のエッジ量Eに対して、変換後のエッジ量Cが飽和するような非線形の変換特性を有している。
【0016】
また、第2のフィルタ処理手段32では、例えば図12に示すような2次微分フィルタによって、入力画像信号の所定の周波数成分を抽出する。図12に示す2次微分フィルタは、図13に示すような空間周波数伝達特性を有しており、高域の周波数を抽出するフィルタである。乗算器35では、第2のフィルタ処理手段32によって抽出された周波数成分と、前記エッジ量変換手段34からの信号Cとを乗算し、加算器36へと出力する。そして加算器36では、乗算器35の結果と第1のフィルタ処理手段31の結果との加算を行い、この演算結果を第1のフィルタ処理部22の出力値とする。上記した処理を入力画像の各注目画素について行う。
【0017】
第1のフィルタ処理部22を上記のように構成することにより、中〜高周波数網点の起伏をγ補正前に補正し、かつ文字等のエッジ部についてはエッジ量変換手段34からの信号Cに基づく適応エッジ強調処理が行われるので、文字部の鮮鋭性を向上させた画質再生ができる。
【0018】
なお、本実施例では、エッジ量検出手段33が5×5サイズの1次微分フィルタである例を示したが、本発明はこれに限定されず、異なるサイズでもよいし、あるいは2次微分フィルタでもよく、いずれもほぼ同等の効果が得られる。また、本実施例では、エッジ量変換手段33として、エッジ量Eを変換テーブルによって非線形変換する例を示したが、関数式などで簡易に実現しても良い。
【0019】
次に、本発明に係るγ補正部23の階調補正特性を図14に示す。図15に示すように、デジタル複写機を用いて原稿を複写する際に、前述した「裏写り」現象が発生することがある。
【0020】
そこで、本実施例では、γ補正部23において、図14に示すように「裏写り」情報が再現しうるハイライト部の入力値に対する出力値を0(白)に変換する(飛ばす)ような階調補正を行う。
【0021】
第2のフィルタ処理部24では、例えば図16に示すような平滑化フィルタによって、原稿の網点部と処理後段の周期性を持つ中間調処理との間で干渉モアレを発生する周波数の信号を減衰させる。図16に示す平滑化フィルタは図17に示すような空間周波数伝達特性を有し、高周波数領域の平滑化を行っている。このように周期性を持つ中間調処理の直前に平滑化を実施することにより、直接的に平滑化フィルタの制御が可能となり、出力画像における干渉モアレの発生を抑制することができる。
【0022】
図18は、中間調処理部25の構成を示す。図18は、ディザ閾値振幅誤差拡散処理であり、第1のフィルタ処理部22で算出したエッジ量Cからエッジ度合いAを算出し、そのエッジ度合いAに応じてディザ閾値の振幅を調整し、誤差拡散を行うものである。
【0023】
以下、図18を詳細に説明する。簡単のため1ビット出力の例で説明する。誤差拡散処理は図示の通り、画像データを閾値(42)と比較(47)し、閾値以上であればその画素をONとしてドットを打ち、閾値未満であればその画素をOFFとしてドットを打たない。そして、その比較結果(47)と画像データとの差(46)を誤差として、その画素の誤差として保存する。その誤差マトリクス(44)は図示のように、5×3のサイズで構成し、各画素毎にa〜lまで、それぞれの係数が格納されていて、その係数の総和を32としている。
【0024】
次画素の算出には、注目画素の画像データと、周辺画素と誤差マトリクス係数a〜lの積和の1/32を加算し(45)、閾値(42)と比較し(47)、その画素のドットのON、OFFを決定する。以上の処理を各画素毎に繰り返すことにより、画像の濃度が保存された誤差拡散処理が行われる。
【0025】
ディザ閾値テーブル(43)は、図18に示すように4×4マトリクスで構成し、0を中心に−7から+8まで渦巻き状に増加するように構成している。そのディザ閾値テーブル(43)に前記エッジ度合いAを乗算する。この場合、エッジ度合いAは、図19に示すようにエッジのない0レベルからエッジ最大の8レベルに割り付けされている。その各データに固定の128を加算して、画素毎の閾値を算出している。すなわち、閾値は128の中央レベルに対し、振幅するように構成している。その結果、画像エッジが大きい部分では128で固定閾値、画像平坦部では72〜192の変動閾値を取る。
【0026】
なお、本実施例ではディザ閾値振幅誤差拡散処理の出力を1ビットとしたが、これに限定されず、出力は複数ビットでも同様の構成で容易に実現可能である。
【0027】
中間調処理部25が図18のように構成されているので、画像のコンティニアスおよび高線数網点部は、電子写真エンジンにおいて安定性と粒状性に優れた周期性を有するディザ系の処理が施される。また、エッジ部では誤差拡散系の処理が施され、鮮鋭さが保持される。
【0028】
上記したように画像処理装置が構成されているので、γ変換処理が「裏写り」を防止する階調特性である場合でも、網点部を有する入力画像を再生した画像において低濃度網点部が濃度低下と情報欠落を発生させず、また後段の中間調処理が実施例で示す周期性を有する擬似階調処理を行う場合でも、干渉モアレの発生を抑制することができ、網点部を含む原稿を高品位に画像再生することが可能となる。
【0029】
(実施例2)
図20は、本発明の実施例2の構成を示す。画像入力手段21によって入力された画像信号は、第1のフィルタ処理部22によって、空間周波数特性が補正される。入力された画像信号は、エッジ量算出部27にも入力され、注目画素および注目画素近傍におけるエッジ量が算出される。第1のフィルタ処理部22、第2のフィルタ処理部24、中間調処理部25には、エッジ量算出部27からの制御信号が入力され、算出されたエッジ量に応じた適応処理が行われる。
【0030】
第1のフィルタ処理部22で空間周波数特性が補正された画像信号は、濃度変換(γ変換処理)部23に入力される。濃度変換部23では、原稿と画像出力手段26による出力画像との間の階調特性が所望の階調特性になるような変換が実施される。次いで、画像信号は、エッジ量を制御信号とする第2のフィルタ処理部24によって、空間周波数特性が補正され、同様にエッジ量を制御信号とする中間調処理部25で擬似中間調処理が行われ、画像出力手段26で紙などへの画像出力が行われる。
【0031】
図21は、本発明に係るエッジ量算出部27の構成を示す。図21に示すように、入力画像信号はエッジ量検出手段51に入力され、画像信号中に含まれるエッジ量が検出される。エッジ量検出手段51は、実施例1の図6で説明したエッジ量検出手段33を用いる。エッジ量Eの算出は実施例1で説明したものと同様である。
【0032】
エッジ量Eは、エッジ量変換手段52によって変換されたエッジ量Cとして出力される。エッジ量変換手段52は、実施例1の図11で説明した変換テーブルを用いる。エッジ量変換手段52の出力であるエッジ量Cがエッジ量算出部27の出力となり、この出力が第1のフィルタ処理部22、第2のフィルタ処理部24、中間調処理部25における適応処理の制御信号として使用される。
【0033】
図22は、実施例2に係る第1のフィルタ処理部22の構成を示す。図22に示すように、本実施例では第1のフィルタ処理手段53をベースのフィルタとした適応エッジフィルタの構成を採っている。入力画像信号は、第1のフィルタ処理手段53に入力され、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、周波数特性の補正が行われる。ここで適用されるフィルタは、例えば実施例1と同様の図4に示すような係数であり、これは図5に示すような中〜高周波数帯域に対して強調を行い、かつ2次元空間上の45度方向の斜め方向に関しては弱めの強調を行うような周波数伝達特性を有している。これにより、45度スクリーン角特性を持つ網点画像での過強調によるモアレを抑制しつつ、他の中高周波数領域では適度なエッジ強調処理が行われるような構成を実現している。
【0034】
第2のフィルタ処理手段54では、例えば実施例1と同様の図12に示すような2次微分フィルタによって、入力画像信号の所定の周波数成分を抽出する。図12に示す2次微分フィルタは、図13に示すような空間周波数伝達特性を有しており、高域の周波数を抽出するフィルタである。乗算器55では、第2のフィルタ処理手段54によって抽出された周波数成分と、前記エッジ量算出部27からのエッジ量Cとを乗算し、加算器56へと出力する。そして加算器56では、乗算器55の結果と第1のフィルタ処理手段53の結果との加算を行い、この演算結果を第1のフィルタ処理部22の出力値とする。
【0035】
第1のフィルタ処理部22を上記のように構成することにより、中〜高周波数網点の起伏をγ補正前に補正し、かつ文字等のエッジ部についてはエッジ量算出部27からのエッジ量Cに基づいた適応エッジ強調処理が行われるので、文字部の鮮鋭性を向上させた画質再生ができる。
【0036】
γ補正部23の処理は、図14、15を用いて説明した実施例1と同様であり、「裏写り」情報が再現しうるハイライト部の入力値に対する出力値を0(白)または0に近い値に変換するような階調補正を行う。
【0037】
図23は、第2のフィルタ処理部24の構成を示す。図23は、適応平滑化処理を行うフィルタであり、制御信号として入力されるエッジ量Cは平滑度合い算出手段61に入力され、平滑度合いBが算出される。ここで、平滑度合い算出手段61は、図24に示すようにエッジ量Cが小さいほど平滑化度合いBが大きくなるよう設定されている。
【0038】
一方、濃度変換部23で濃度変換された入力信号Iが平滑化フィルタ手段62に入力される。平滑化フィルタ手段62は、例えば図16に示すような平滑化フィルタであって、原稿の網点部と処理後段の周期性を持つ中間調処理との間で干渉モアレを発生する周波数の信号を減衰させる特性を有する。図16の平滑化フィルタは、図17に示すような空間周波数伝達特性を有し、高周波数領域の平滑化を行っている。
【0039】
平滑化フィルタ手段62の出力値Hは、混合手段63に入力される。混合手段63には、平滑化フィルタ手段62の出力値Hと入力スルー(濃度変換部23の出力)値Iが入力され、前記平滑化度合いBに基づいた割合で両信号の加算混合を行う。この加算混合は、以下の式で表される。
【0040】
O=B×H+(1−B)×I
ここで、Oは出力値、Bは平滑度合い(0.0〜1.0)、Hは平滑化フィルタ手段の出力、Iは入力スルー値である。
【0041】
図25は、混合手段の構成例を示す。この混合手段63の出力値Oが第2のフィルタ処理部24の出力値となる。
【0042】
上記したように構成しているので、原稿画像のエッジ量の比較的小さい、連続調や高線数網点エリアではエッジ量Cが小さいことから、平滑化度合いは大きくなり、周期性を持つ中間調処理の直前に平滑化を実施することにより、出力画像における干渉モアレの発生を抑制することができる。一方で、原稿画像のエッジ量の比較的大きい文字・線画部ではエッジ量Cが大きいことから平滑化度合いは小さくなり、必要以上の平滑化による文字や線画の鮮鋭性の低下を防ぐことができる。
【0043】
なお、本実施例では図24の平滑度合い算出手段61は、エッジ量Cを変換テーブルによって非線形変換する例を示したが、関数式などで簡易に実現しても良い。
【0044】
中間調処理部25は、図18、19を用いて説明した実施例1と同様であるので、その説明を省略する。ただし、図18で、実施例1のエッジ度合い算出手段41に入力される「エッジ量C 第1フィルタ処理部(図3)より」を、実施例2では「エッジ量C エッジ量算出部(図21)より」に置き換える。
【0045】
上記したように画像処理装置が構成されているので、γ変換処理が「裏写り」を防止する階調特性である場合でも、網点部を有する入力画像を再生した画像において低濃度網点部が濃度低下と情報欠落を発生させず、また後段の中間調処理が実施例で示す周期性を有する擬似階調処理を行う場合でも、干渉モアレの発生を抑制しつつ、文字・線画等のエッジ部の鮮鋭性を維持することができ、網点部を含む原稿を高品位に画像再生することが可能となる。
【0046】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、以下のような効果が得られる。
(1)周期性を持つ中間調処理の前に平滑化処理を実施しているので、網点画像部にける干渉モアレの発生が抑制される。また、γ変換処理を第1のフィルタ処理と第2のフィルタ処理の間で行っているので、極端な濃度低下や情報欠落が発生せず、複写機などで安定性・粒状性に優れた出力画像を再生することができる。
(2)網点の周期と中間調処理の持つ周期性との間で干渉モアレが発生する周波数領域についてのみ平滑化することにより、干渉モアレ発生の可能性がない領域では鮮鋭さが維持された画像を再生することが可能となる。
(3)γ変換前の第1のフィルタ処理において、比較的網点起伏の濃度の低い中高線数網点部の起伏を増強させておくことにより、再生画像における高線数網点部と低線数網点部との濃度差の発生を抑制することができる。
(4)特に低濃度の高線数網点部のようにγ補正処理の直前までは網点の起伏を残し、中間調処理の直前には網点の起伏を潰したい領域に対しては、γ補正処理前には第1のフィルタ処理において平滑化処理を行っていないので、裏写り防止のためのハイライト部を飛ばし気味にしたγ変換を実施しても、極端な濃度低下や情報欠落が発生せず、安定性・粒状性に優れた出力画像が再生可能となる。
(5)画像の特徴に基づいて適応的に平滑化処理を行い、適応的に中間調処理の振幅強度制御を行い、画像特徴上必要なエリアにのみ平滑をかけて、強振幅の擬似階調処理を行っているので、文字・線画等のエッジ部については鮮鋭性を保持しつつ、絵柄部においては安定性・粒状性に優れた出力画像を複写機などで再生することが可能となる。
(6)入力画像データのエッジ量を検出し、エッジ量が小さいほど該当エリアの平滑化度合いを強くし、かつ中間調処理におけるディザ振幅が強くなるように制御することにより、画像のエッジ量が比較的小さい平坦部および高線数網点部のような絵柄部においては強平滑をかけた上で強振幅の中間調処理を実施し、干渉モアレのない安定性・粒状性に優れた出力画像の再生を可能とし、一方で、エッジ量が強い文字・線画等のエリアにおいては平滑化を弱くし、かつ中間調のディザ振幅も弱くなるように制御することにより、エッジ部に必要な鮮鋭さを維持した画像の再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の構成を示す。
【図2】一般的な画像処理装置の構成を示す。
【図3】第1フィルタ処理部の構成を示す。
【図4】第1のフィルタ処理手段のフィルタ係数の例を示す。
【図5】図4のフィルタの周波数特性を示す。
【図6】エッジ量検出手段の構成を示す。
【図7】縦方向のエッジ成分を検出するフィルタを示す。
【図8】横方向のエッジ成分を検出するフィルタを示す。
【図9】右斜め方向のエッジ成分を検出するフィルタを示す。
【図10】左斜め方向のエッジ成分を検出するフィルタを示す。
【図11】エッジ量変換手段における変換テーブルの例を示す。
【図12】第2のフィルタ処理手段のフィルタ係数の例を示す。
【図13】図12のフィルタの周波数特性を示す。
【図14】濃度変換部(γ補正)において裏写り対策を行った階調補正特性の例を示す。
【図15】裏写りを説明する図である。
【図16】第2のフィルタ処理部のフィルタ係数の例を示す。
【図17】図16のフィルタの周波数特性を示す。
【図18】中間調処理部の構成を示す。
【図19】エッジ度合い算出手段におけるエッジ度合い算出テーブルの例を示す。
【図20】本発明の実施例2の構成を示す。
【図21】エッジ量算出部の構成を示す。
【図22】第1フィルタ処理部の構成を示す。
【図23】第2フィルタ処理部の構成を示す。
【図24】平滑度合い算出手段における変換テーブルの例を示す。
【図25】混合手段の構成を示す。
【符号の説明】
21 画像入力手段
22 第1フィルタ処理部
23 濃度変換部
24 第2フィルタ処理部
25 中間調処理部
26 画像出力手段

Claims (1)

  1. 網点部を含む原稿を読み取って得られる多階調の入力画像データに対して、中高周波数成分を強調し、かつ2次元空間上の45度方向の斜め方向に関しては弱めの強調を行うような周波数伝達特性を有する第1のフィルタ処理手段と、前記第1のフィルタ処理手段の出力結果に対して、ハイライト部の入力値に対する出力値を0に変換する階調補正を行うγ変換処理手段と、前記γ変換処理手段の出力結果に対して、前記原稿の網点部と処理後段の周期性を有する中間調処理との間で干渉モアレを発生する周波数成分を平滑化する第2のフィルタ処理手段と、前記第2のフィルタ処理の出力結果に対して、周期性を有する特性の擬似階調処理を行う中間調処理手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
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