JP2007028408A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像処理と並行して自動カラー選択を行う装置において、比較的少ないバッファ容量で処理可能で、モノクロ画像の画質を確保できる方式を提供する。
【解決手段】カラー画像処理回路１４及び白黒画像処理回路１６は、入力画像データにそれぞれカラー用及び白黒用の画像処理を施すことで、カラー画像データ及び白黒２値画像データを生成する。画像合成回路１８は、自動カラー選択が指定されている場合、カラー画像データの各画素の例えば色差成分の最下位ビットを白黒２値画像データの当該画素の値に置き換えることで合成画像データを生成し、バッファメモリ２０に蓄積する。これと並行して、カラー・白黒判定回路１２により入力画像がカラーか白黒かが判定される。カラーの場合、ＣＰＵ２８は、バッファメモリ２０から合成画像データを出力させ、白黒の場合、バッファメモリ２０から、合成画像データの各画素の最下位ビットを出力させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、原稿画像を読み取ってその画像を示す画像データを求める画像処理装置に関し、特に原稿画像がカラーかモノクロかを判別し、カラーならカラーに適した画像処理を施した画像データを、モノクロならモノクロに適した画像処理を施した画像データを求める画像処理装置に関する。

よく知られるように、写真や網点画像に代表されるカラー画像は階調性が重視されるのに対し、文字文書画像などに代表されるモノクロ（典型的には白黒）画像は背景部分と画像部分との濃度コントラストやエッジの鋭さが重視される。このため、スキャナで読み取った画像をカラー画像として出力（例えば印刷）する場合にはその画像に対しカラー出力用の画像処理を、モノクロ画像として出力する場合はその画像に対しモノクロ出力用の画像処理を施すことが一般的である。

その一方、デジタルカラー複写機などのカラー画像形成装置には、原稿画像がカラー画像かモノクロ画像かを自動的に判定し、その判定結果に応じて画像処理の内容を自動的に切り替える、自動カラー選択（オート・カラー・セレクト：以下ＡＣＳと略称する）機能を備えるものも存在する。ＡＣＳ機能は、カラー／モノクロ自動切り替え機能とも呼ばれる。

カラー画像形成装置におけるＡＣＳとしては、プリスキャン方式と呼ばれる方式が古くから知られている。この方式では、複写等の画像形成動作に先立って原稿の画像を読み取ることにより、原稿画像がカラーかモノクロかを判定し、その判定結果に応じてカラー用・モノクロ用のどちらの画像処理を適用するかを選択してから画像形成動作を行う。

しかし、プリスキャン方式では、プリスキャンにある程度の時間を要するため画像形成動作の開始が遅れるという問題がある。そこで、例えば特許文献１及び２のように、プリスキャン無しでＡＣＳを実現する方式が提案されている。

特許文献１に示される装置では、入力された例えばＲＧＢの画像データからカラー画像形成用のＹＭＣＫの画像データと白黒画像形成用のＫの画像データと並列的に生成してページメモリに一時的に蓄積し、ＡＣＳの判定でカラーと判定された場合にはＹＭＣＫの画像データを、白黒と判定された場合は白黒画像形成用のＫの画像データを、それぞれページメモリから取り出して画像形成に用いている。

特許文献２には、原稿を情報量の最も多い読取モード（例えば、カラーモード）で読み取り、後で必要に応じその読取データを当該原稿の種別に適合するデータ（例えば、グレースケールモード、２値のモノクロモード）に変換する方式も示される。

特開２００１−２８５６５３号公報 特開２０００−２６１６７６号公報

特許文献１の方式は、カラー画像形成用のＹＭＣＫの画像データと白黒画像形成用のＫの画像データとをページメモリ（バッファ）に蓄積するため、ページメモリの必要容量が大きくなるという問題がある。

特許文献２の方式は、カラーモードの読取データのみしか蓄積しなくてよいため、ページメモリの容量は特許文献１の方式より少なくて済む。しかし、この方式では、生の読取データではなく、カラー用の画像処理が施されたカラーモードのデータをもとにモノクロ画像を生成するので、生の読取画像データに対して直接モノクロ用画像処理を施した場合と異なる画質のモノクロ画像になってしまうという問題がある。また、既に施されているカラー用の画像処理が、モノクロ生成時の画像処理結果の画質に悪影響を及ぼす可能性もある。

本発明は、画像処理と並行してＡＣＳ処理を行う装置において、比較的少ないバッファ容量で処理可能で、モノクロ画像の画質を確保できる方式を提供する。

本発明に係る画像処理装置は、原稿画像の画像データを入力する画像入力手段と、前記原稿画像の画像データに対しカラー用画像処理を施すことでカラー画像データを生成するカラー画像生成手段と、前記原稿画像の画像データに対しモノクロ用画像処理を施すことで１画素当たりのビットサイズが前記カラー画像データよりも小さいモノクロ画像データを生成するモノクロ画像生成手段と、前記カラー画像データに前記モノクロ画像データを合成することで、１画素当たりのビットサイズが前記カラー画像データと等しい合成画像データを生成する合成手段と、画像データを一時的に蓄積するためのバッファ手段と、前記原稿画像の画像データに基づき前記原稿画像がカラーであるかモノクロであるかを判定する判定手段と、指定されたモードに応じて外部への画像出力処理を制御する出力制御手段であって、自動カラー選択モードでは、前記合成手段の出力する画像データを前記バッファ手段に蓄積させ、前記判定手段で前記原稿画像がカラーであると判定された場合は、前記バッファ手段から取り出した画像データを出力し、モノクロであると判定された場合は前記バッファ手段から取り出した画像データから前記モノクロ画像データを抽出して出力する出力制御手段と、を備える。

本発明の好適な態様では、前記合成手段は、前記カラー画像データにおける各画素の最下位から所定桁までのビットを、前記モノクロ画像データの当該画素のデータに置き換えることで、前記カラー画像データに前記モノクロ画像データを合成する。

更に好適な態様では、前記カラー画像生成手段は、前記原稿画像の画像データから、輝度成分及び色差成分からなるカラー画像データを生成し、前記合成手段は、前記カラー画像データの各画素の色差成分のデータの最下位から所定桁までのビットを、前記モノクロ画像データの当該画素のデータに置き換える。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係る画像処理装置の構成例を示すブロック図である。特許文献１及び２はデジタル複合機などの画像処理装置におけるＡＣＳ（自動カラー選択）であったが、ここでは原稿をスキャンして画像ファイルを作成する処理を主たる例として説明する。

画像入力部１０は、処理対象の画像データを生成する画像データ源であり、例えば原稿の画像を光学的に読み取るフルカラースキャナである。画像入力部１０は、フルカラーのラスタ画像データを出力する。一般的なスキャナの場合、副走査方向に順に各ラインの各画素のＲＧＢのデータを出力していく。画像入力部１０が生成したラスタ画像データは、カラー・白黒判定回路１２，カラー画像処理回路１４，及び白黒画像処理回路１６に同時並列的に入力される。

カラー・白黒判定回路１２は、スキャンの進行に伴って順に入力されるラスタ画像データから、原稿画像がカラーか白黒かを判定する。この実施の形態での判定方式は、プリスキャン方式ではなく、原稿のスキャンの進行に伴って動的にその原稿がカラーか白黒かを判定するものである。この判定では、原稿画像中から１つでもカラー画像部分が検出されれば、その原稿画像はカラーと判定される。原稿の最後までスキャンしてもカラー画像部分が全く見つからなかった場合は、原稿画像が白黒と判定される。スキャン途中でカラー画像部分が見つかるまでの間は、カラーか白黒かが未定状態である。このような判定の方法や判定のための回路構成は本発明の特徴ではなく、従来公知のものを用いればよい。

カラー画像処理回路１４は、画像入力部１０から供給されるフルカラーのラスタ画像データに対し、色空間変換や階調補正などといった公知のカラー画像生成用の画像処理を施すことで、カラー画像データを生成する。このカラー画像データは、複数の色成分（例えばＲＧＢ表色系ならＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各成分、ＹＣｂＣｒ系ならＹ（輝度），Ｃｂ（Ｙ−Ｂ），Ｃｒ（Ｙ−Ｒ）の各成分）を持ち、１画素当たり多値（例えば８ビット）のビットマップ画像データをそれら各色成分ごとに有する。例えば、この画像処理装置が、スキャンした画像からＪＰＥＧ(Joint Photographic Experts Group)の画像ファイルを作成するものである場合、カラー画像処理回路１４は、ＲＧＢの入力画像データを、輝度（Ｙ）と色差（Ｃｂ，Ｃｒ）からなるＹＣｂＣｒデータに色空間変換する。また、ユーザが設定した階調性等のパラメータ・条件に合致するように画像処理を行う。

白黒画像処理回路１６は、画像入力部１０から供給されるラスタ画像データに対し、ノイズ除去や２値化などといった公知の白黒（２値）画像生成用の画像処理を施すことで、白黒画像データを生成する。白黒画像データは、１画素当たり１ビットのビットマップ画像データである。

カラー画像処理回路１４と白黒画像処理回路１６とは、画像入力部１０から提供されるラスタ画像データを同時並列的に処理し、その処理結果をそれぞれ画像合成回路１８に入力する。すなわち、画像合成回路１８には、原稿画像における同じ画素についてのカラー画像処理結果と白黒画像処理結果とが同時に並行して入力されることになる。なお、これらカラー画像処理回路１４や白黒画像処理回路１６の処理内容や回路構成は本発明の特徴ではなく、従来公知のものを用いればよい。

画像合成回路１８は、カラー画像処理回路１４から入力されたカラー画像データと白黒画像処理回路１６から入力された白黒画像データとを受け取り、両者の合成を行う。好適な例では、画像の合成は、カラー画像処理回路１４が出力した各色成分の画像データのうち、特定の色成分の画像データの各画素のデータの特定ビットの値を、白黒画像データの対応する１ビットデータで置き換えることにより行う。置き換える対象である特定ビットは、カラー画像データの劣化を最小限にするため、最下位ビット(lsb:least significant bit)とすることが好適である。また、合成の対象とする色成分としては、人間の視覚特性上感度が高い色成分は避ける。人間の視覚特性では、色差成分の変化よりも輝度成分の変化の方にはるかに感度が高いので、ＹＣｂＣｒ系のカラー画像データの場合、Ｃｂ又はＣｒに白黒画像データを合成することが好適である。またＲＧＢ系の場合は、Ｂ成分やＲ成分よりもＧ成分の方が輝度に対する寄与が大きいので、白黒画像はＢ又はＲに合成することが好適である。

画像合成回路１８での画像の合成は、カラー画像データのある色成分のビットを白黒画像に置き換えるというものなので、合成の結果できる合成画像データのデータサイズは、カラー画像のデータサイズと同じである。

また、画像合成回路１８は、上述のような合成を行う合成出力モードの他に、カラー画像処理回路１４から入力されたカラー画像データをそのまま出力するカラー出力モードと、白黒画像処理回路１６から入力された白黒画像データをそのまま出力する白黒出力モードとを有する。これら出力モードは、ＣＰＵ（中央演算装置）２８の制御により切り替えられる。すなわち、ユーザから白黒出力が指定されている場合は白黒出力モードが、カラー出力が指定されている場合はカラー出力モードが、自動カラー選択（ＡＣＳ）が指定されている場合は合成出力モードが、それぞれ選択される。

画像合成回路１８の出力する画像データは、バッファメモリ（ページメモリ）２０に蓄積される。この実施の形態は、ＡＣＳを行う場合でも、バッファメモリ２０に蓄積されるのは、カラー画像データと同じデータサイズの合成画像データなので、特許文献１のようにカラー画像と白黒画像の両方をバッファメモリに蓄積する方式に比べ、バッファメモリの容量が小さくて済む。

バッファメモリ２０に蓄積された画像データは、ＣＰＵ２８の制御に応じて、カラー画像圧縮回路２２又は白黒画像圧縮回路２４のいずれか一方へと供給される。カラー画像圧縮回路２２は、原稿画像がカラーの場合に選択されるものであり、バッファメモリ２０から供給されるカラー画像データに対して、カラーの連続調画像のデータ圧縮に適したＪＰＥＧ等の非可逆圧縮処理を施す。白黒圧縮回路２４は、原稿画像が白黒の場合に選択されるものであり、バッファメモリ２０から供給される２値の白黒画像データに対し、２値画像の圧縮に適したＭＭＲ等の圧縮処理を施す。

これら圧縮回路２２及び２４は、本発明の特徴に直接関係するものでなく、従来からあるものを用いればよい。これら圧縮回路２２及び２４は、原稿画像の読み取り結果を画像ファイルにする場合に、データ量を低減するために設けられたものである。

ＣＰＵ２８は、ユーザがカラー出力を指定した場合は、バッファメモリ２０中のデータの供給先としてカラー画像圧縮回路２２を選択し、白黒を指定した場合は白黒画像圧縮回路２４を選択する。

また、ユーザがＡＣＳを指定した場合は、スキャンの進行に従って画像合成回路１８の出力を順にバッファメモリ２０に蓄積していく間に、並行してカラー・白黒判定回路１２が原稿画像の種別（カラー又は白黒）の判定を行う。そして、判定の結果が出ると、ＣＰＵ２８はその判定結果に応じてバッファメモリ２０からのデータの取り出しを制御する。すなわち、カラーと判定された場合は、ＣＰＵ２８は、バッファメモリ２０内の画像データをカラー画像圧縮回路２２へ供給する。一方、白黒と判定された場合は、ＣＰＵ２８は、バッファメモリ２０に、蓄積している画像データの各画素の最下位ビット（これらが白黒画像データを構成する）を出力させ、その出力を白黒画像圧縮回路２４に処理させる。

画像出力部２６は、カラー画像圧縮回路２２又は白黒画像圧縮回路２４から出力される圧縮された画像データに対し、属性データなどを付加するなどの所定の処理を施し、画像ファイルを作成する。作成された画像ファイルが、処理結果としてユーザに提供される。

ＣＰＵ２８は、以上のような処理の制御のための制御プログラムを実行する。

この実施の形態の画像処理装置を、原稿をスキャナで読み取ってＪＰＥＧファイルを生成する処理に適用した場合の画像データの変遷を説明する。この例では、図２に示すように、カラー画像処理回路１４及び白黒画像処理回路１６には、例えば各色１画素当たり８ビットのＲＧＢのラスタ画像データが、スキャンの進行に伴って順に入力されていく。カラー画像処理回路１４は、そのＲＧＢ画像データに対して所定のカラー用画像処理を施し、各色１画素当たり８ビット幅のＹＣｂＣｒ画像データを生成する。白黒画像処理回路１６は、ＲＧＢ画像データから１画素当たり１ビットの２値（ＢＷ）画像データを生成する。画像合成回路１８は、ＡＣＳ処理を行う場合には、ＹＣｂＣｒ画像のＣｂデータの画素値の最下位ビットを、２値（ＢＷ）画像の当該画素のビット値に置き換えて、バッファメモリ２０に蓄積する。そして、バッファメモリ２０に蓄えられたＹＣｂＣｒ画像に対し、カラー画像圧縮回路２２によりＪＰＥＧ規格に従ったデータ圧縮処理が施され、ＪＰＥＧファイルが生成される。

以上説明した画像処理装置によれば、プリスキャンなしでＡＣＳ処理を実行できると共に、ＡＣＳ時にバッファメモリ２０に蓄積される合成画像データのサイズがカラー画像データのサイズと変わらないので、バッファメモリ２０の必要容量を低減することができる。また、この実施の形態の方式では、ＡＣＳの結果白黒と判定された場合に出力される白黒画像データは、特許文献２のようにカラー用の画像処理を施した画像データから生成した白黒画像とは異なり、画像入力部１０から出力された生のラスタ画像に対し白黒画像生成用の画像処理を直接施したものとなる。

なお、この実施の形態の方式では、ＡＣＳの結果カラーと判定された場合に出力される画像データは、合成画像データであり本来のカラー画像データからは変化したものとなるが、この変化もカラー画像の色成分のうち視覚的に見て影響の少ない色成分に対するものであり、しかも最下位ビットを置き換えるだけなので画素値の変化も最小限である。したがって、合成による画質の劣化も余り目立たない。また、出力する画像データにＪＰＥＧ等の非可逆の画像圧縮を施すのであれば、その劣化は更に目立たなくなる。

また、ＪＰＥＧ圧縮では、高周波成分に対する視覚上の感度が低い色差成分Ｃｂ，Ｃｒについては、隣接する２×２の４画素のデータを平均するなどして１画素のデータを作ることで、画素数を１／４にサブサンプリングする。このため、色差成分の最下位ビットが合成により本来の値とは変わってもその影響は１／４であり、また隣接４画素のそれぞれの変化が相互に打ち消し合う場合もあるため、圧縮結果は本来のカラー画像データを圧縮したものとほとんど変わらなくなる。

以上の例では、ＡＣＳが指定された場合は、合成画像データをバッファメモリ２０に蓄積したが、これに対する変形例を次に説明する。

この変形例では、図３に示すように、ＡＣＳ時にカラー・白黒判定回路１２が順にスキャンされた画素のデータに基づき原稿１００の種別を判定していく過程で、ページの先頭からカラーと判定される時点まではＣＰＵ２８は画像合成回路１８を合成出力モードで動作させる。この間は、原稿１００は白黒（グレースケール）部分１０２のみであり、カラー部分は検出されていない。そして、カラー部分１０４が読み取られて原稿１００がカラーと判定されると、ＣＰＵ２８は、画像合成回路１８をカラー出力モードに切り替える。この制御によれば、バッファメモリ２０には、ページ先頭からカラーと判定されるラインまでは合成画像データが、そのライン以降ページの末尾まではカラー画像データが蓄積される。これにより、ページのうちカラーと判定された以降の部分は、合成画像データではなく本来のカラー画像データとなるので、画質が向上する。

なお、この場合、１ページの画像データの中に合成画像データの部分とカラー画像データの部分とが混在することになるが、この実施の形態の合成画像データは上述のようにカラー画像データに極めて近いものなので、両者の差は目立たない。

以上の実施の形態は、スキャンした画像から圧縮画像データを作成する処理を行う画像処理装置を例示した。しかし、本発明は、このような処理に限られるものではない。例えば、画像圧縮を行わない場合も考えられ、この場合カラー画像圧縮回路２２及び白黒画像圧縮回路２４は不要である。また、本発明を、デジタル複写機やデジタル複合機、プリンタなどの画像形成装置に適用することも可能である。この場合、画像形成装置は、スキャンしたラスタ画像からＹＭＣＫのカラー画像と、白黒２値画像を生成し、前者の色成分のいずれかに、白黒２値画像を合成することとなる。

上記実施の形態の画像処理装置は、白黒画像データとしては２値データを出力したが、ＹＣｂＣｒのカラー画像データのうちのＹ成分の画像データを白黒多値画像（グレースケール）データとして出力するようにすることもできる。

また、本発明の適用は、スキャナで読み取った画像に限るものではなく、当業者なら理解できるように、可搬型記録媒体やネットワークを経由して取得したラスタ画像データから出力画像ファイルを作成する場合にも、上記実施の形態の構成は利用可能である。

また、以上の例では、白黒画像データを、カラー画像データのうちの輝度に影響の少ない色成分に埋め込んだが、輝度に影響の強い成分に埋め込んでも、最下位ビットが影響されるだけなので、全体としては画像の劣化は少ない。

また、以上の例では、２値の白黒画像データをカラー画像データに合成したが、合成する白黒画像データは多値とすることもできる。この場合、多値白黒データの１画素のビットサイズをＭとした場合、カラー画像データの１つの色成分の最下位ビットからＭ桁のビットまでを多値白黒画像の対応画素のデータで置き換えればよい。ただし、カラー画像データの１色成分のビットサイズはＭより大きいものとする。

また、多値の白黒画像データをカラー画像データに埋め込む場合に、１画素のデータを規則的に複数に分割し、分割した各データをカラー画像データの複数の色成分に対し、一定の規則で分配して埋め込むようにしてもよい。この場合各色成分のデータは、最下位ビットから分割したデータ分の桁まで白黒画像データに置き換えられる。これによれば、各色成分の変化を抑えつつ、多値の白黒画像データを埋め込むことができる。

本発明に係る画像処理装置の構成例を示すブロック図である。 原稿をスキャナで読み取ってＪＰＥＧファイルを生成する処理に適用した場合の画像データの変遷を説明するための図である。 ＡＣＳ時にページ途中で画像合成回路の出力モードの切替を行う例を示す図である。

符号の説明

１０ 画像入力部、１２ カラー・白黒判定回路、１４ カラー画像処理回路、１６ 白黒画像処理回路、１８ 画像合成回路、２０ バッファメモリ、２２ カラー画像圧縮回路、２４ 白黒画像圧縮回路、２６ 画像出力部、２８ ＣＰＵ。

Claims (10)

1. 原稿画像の画像データを入力する画像入力手段と、
   前記原稿画像の画像データに対しカラー用画像処理を施すことでカラー画像データを生成するカラー画像生成手段と、
   前記原稿画像の画像データに対しモノクロ用画像処理を施すことで１画素当たりのビットサイズが前記カラー画像データよりも小さいモノクロ画像データを生成するモノクロ画像生成手段と、
   前記カラー画像データに前記モノクロ画像データを合成することで、１画素当たりのビットサイズが前記カラー画像データと等しい合成画像データを生成する合成手段と、
   画像データを一時的に蓄積するためのバッファ手段と、
   前記原稿画像の画像データに基づき前記原稿画像がカラーであるかモノクロであるかを判定する判定手段と、
   指定されたモードに応じて外部への画像出力処理を制御する出力制御手段であって、自動カラー選択モードでは、前記合成手段の出力する画像データを前記バッファ手段に蓄積させ、前記判定手段で前記原稿画像がカラーであると判定された場合は、前記バッファ手段から取り出した画像データを出力し、モノクロであると判定された場合は前記バッファ手段から取り出した画像データから前記モノクロ画像データを抽出して出力する出力制御手段と、
   を備える画像処理装置。
2. 前記合成手段は、前記カラー画像データにおける各画素の最下位から所定桁までのビットを、前記モノクロ画像データの当該画素のデータに置き換えることで、前記カラー画像データに前記モノクロ画像データを合成する、ことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記カラー画像生成手段は、前記原稿画像の画像データから、輝度成分及び色差成分からなるカラー画像データを生成し、
   前記合成手段は、前記カラー画像データの各画素の色差成分のデータの最下位から所定桁までのビットを、前記モノクロ画像データの当該画素のデータに置き換えることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記出力制御手段は、前記バッファ手段から取り出した画像データに対し、色差成分のサブサンプリング処理を含む画像圧縮処理を施して出力することを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
5. 前記合成手段は、前記カラー画像データの各画素の複数の色成分のうち、他の色成分と比較して輝度への影響が少ない色成分のデータの最下位から所定桁までのビットを、前記モノクロ画像データの当該画素のデータに置き換えることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
6. 前記出力制御手段は、前記自動カラー選択モードでの１ページの画像の読み取りにおいて、前記判定手段の判定に応じて、前記合成手段に前記カラー画像データへの前記モノクロ画像データの合成を行わせるか否かを制御することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
7. 前記出力制御手段は、前記自動カラー選択モードでの１ページの画像の読み取りにおいて、前記判定手段がカラーと判定するまでは前記合成手段の出力する合成画像データを前記バッファ手段に蓄積させ、前記判定手段がカラーと判定した時点以降は前記カラー画像生成手段の出力するカラー画像データを前記バッファ手段に蓄積させることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
8. 前記モノクロ画像生成手段は、１画素当たり１ビットのモノクロ画像データを生成することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
9. 前記出力制御手段は、前記バッファ手段から取り出した画像データに対し、非可逆画像圧縮処理を施して出力することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
10. 前記合成手段は、前記モノクロ画像データの各画素のデータを複数に分割し、各分割データの前記カラー画像データの対応画素の色成分のうちの２以上の成分に分配して合成することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。

Images