JP3244406B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像を、
Ｒ、Ｇ、Ｂまたはシアン、マゼンタ、イエロー等の各色
成分ごとに２値化する画像処理装置に関する。特に、Ｒ
ＧＢ信号等の各色をディザ法で２値化する画像処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パソコンやワープロ等の事務機器
のパーソナル化によって、ＣＣＤカメラ等によりカラー
画像を取り込み処理をするという要望が高まってきてい
る。しかし、ＣＣＤカメラ等を用いて画像を取り込む場
合、ファクシミリやスキャナと異なり光源が一定でない
ため、画像の明るさの調整やコントラストの調整が必要
となる。

【０００３】一方、カメラで取り込んだ画像は、ＲＧＢ
の三原色かまたはその補色系であるシアン、マゼンタ、
イエロー（以下ＣＭＹ）において、それぞれ二値化され
て表示されたり、印刷されたりする。この時、できるだ
け原画像に近い画像を表現するために、二値化しても擬
似的に階調が表現出来ればよい。

【０００４】この疑似階調表現手法としては、ディザ法
及び誤差拡散法が、よく知られている。ディザ法では、
予め決められた幾つかの画素の集合の中で、あるパター
ンに従って各画素ごとに閾値を変える。これにより、画
素値に応じて集合内の閾値を越えるドット数が変化する
ため、見た目に階調があるように見える。

【０００５】ところで、このような疑似中間調処理によ
る２値化を行うと、輪郭部分がぼやけてしまうという欠
点がある。このため、特開平３−１４５２７３号公報
（Ｈ０４Ｎ１／４０）にも示されるように、これを改善
するため輪郭強調を行う必要がある。この輪郭強調をＲ
ＧＢそれぞれに施すと回路規模の増大を招き、また、輪
郭部分で色相ずれが起きる等の問題があるため、図２に
示すように、カラー自然画像を輝度信号と色差信号に分
離し、輝度信号のみにこれらの処理を行う。

【０００６】図２において、１は、ＮＴＳＣ信号である
カラーＴＶ信号から輝度信号と、色差信号とを分離して
いる。２は、この輝度信号の輪郭強調を行う輪郭強調回
路である。９は、輝度信号のコントラスト調整を行うコ
ントラスト調整回路である。３は、輝度信号と色差信号
をＲＧＢ信号に変換する変換回路である。

【０００７】５は、ＲＧＢ信号をディザ法を利用して、
２値信号に変換する回路であり、ＲＧＢ信号を２値の疑
似中間調信号に変換する回路である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この図２の画像処理装
置において、輝度信号で輪郭強調およびコントラスト調
整を行い、ＲＧＢに変換したのちディザ法で二値化した
場合、白っぽい背景等に不自然な点があらわれることが
ある。その一例を図３に示す。

【０００９】図３（ａ）は、ＣＣＤカメラ等により人物
の画像を取り込み、図２の従来のシステムに従い処理
し、コントラスト調整が終わった時点のものである。背
景（６１）に比べ人物（６２）が暗めに映っているた
め、コントラストを上げた結果、背景がとんで真っ白に
なっている。これを輝度及び色差信号からＲＧＢに変換
し、２値化したのが図３（ｂ）である。

【００１０】このように真っ白になっているはずの背景
に不自然な点（６３）があらわれている。これは、コン
トラスト調整時に、とり得る上限値（８ビットなら２５
５）を超えて飽和したデータを、輝度及び色差信号から
ＲＧＢに変換するときに、その変換誤差により、変換結
果（ＲＧＢ）が上限値よりわずかに小さい値になってし
まうことによる。

【００１１】図４を用いてこれを説明する。なお、ここ
で扱うデータはＲＧＢ、輝度、色差信号（Ｃｒ，Ｃｂ）
とも８ビットであるとする。すなわちそれぞれのとり得
る値は０〜２５５（色差信号は −１２７〜１２８）で
ある。ここで、図４（ａ）に示すような値をとる画素が
あったとする。この画素は輝度のみ１５０という値を持
ち、説明を簡単にするため色差信号は０とする。

【００１２】一般的にＣＣＤカメラの画像は、コントラ
ストが弱い。ここでコントラストをあげるために、輝度
を２倍にしたとする。すると図４（ｂ）に示すように、
輝度の値は上限値２５５を越えてしまう。２５５を越え
た値は扱えないので、その画素の輝度は２５５（すなわ
ち白）とされる。

【００１３】この後、

【００１４】

【数１】

【００１５】（１）式によりＲＧＢに変換される。この
変換が理想的で有れば、図４（ｄ）のようにＲＧＢそれ
ぞれ上限値２５５となり、変換後も白色となる。この場
合、輝度信号において飽和している値が、ＲＧＢへの変
換後もＲＧＢ各々が飽和した場合と同じ値（２５５）を
とっているので問題ない。

【００１６】ところが、輝度及び色差信号からＲＧＢに
変換する（１）式の変換マトリクスをハードウエアで実
現する場合、回路規模的な制約（費用的な制約もある）
から理想的なマトリクスを作ることは困難であり、変換
に誤差が生じる。この変換誤差により、変換後の値は、
図４（ｅ）のように２５５を越えたり、足りなかったり
する。

【００１７】これをディザ法で各色を二値化すると、こ
のわずかな差の部分に、たまたまディザの閾値の一つが
位置する場合がある。この部分が、点となってあらわれ
る。すなわち、閾値がＧＢ信号より高いとすると、この
部分は赤い点となる。このように、コントラスト調整の
結果、飽和してとんでしまい真っ白になっているはずの
部分に色のついた点があらわれるのである。

【００１８】この変換誤差により発生する点を、変換誤
差ノイズと呼ぶこととする。この例では、コントラスト
調整を、画素の輝度およびＲＧＢ各成分を定数倍するこ
とで実現しているが、コントラストをあげるということ
は、各画素における最大値と最小値の差を広げることに
なるので、他の方法をとった場合でもコントラスト調整
は各画素値が飽和しやすいという性質を持つ。

【００１９】またコントラスト調整を行う場合、画像内
の特定部分（例えば人の顔等）を基準に行うため、その
他の部分（背景等）が飽和しがちであり、変換誤差ノイ
ズはしばしばあらわれる。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の問題は、画素値が
飽和しやすいコントラスト調整を、輝度及び色差信号か
らＲＧＢへの変換の前に行ったことによる。これを解決
するために、コントラスト調整をＲＧＢへの変換の後に
行うこととする。 ［作用］本発明により、上記に示した変換誤差ノイズの
発生を防ぐことができる。

【００２１】

【実施の形態】本発明の構成を図１の第１実施例を参照
しながら説明する。ここで、各色成分ごとのビット数等
の条件は、従来の説明と同様とする。入力されたカラー
画像は輝度色差分離回路（１）により、輝度信号と色差
信号に分離される。

【００２２】分離された輝度信号は、輪郭強調回路
（２）により輪郭が強調される。これにより、回路規模
拡大を防ぎつつ、ディザ処理において輪郭がぼけるのを
補う。輪郭強調の具体的な例としては、原画像における
輝度のラプラシアンを計算し、それを原画像に加える方
法等が挙げられる。次に、ＲＧＢ変換回路（３）によ
り、輪郭強調後の輝度信号と色差信号をＲＧＢ信号に変
換する。

【００２３】これは、最終的にＲＧＢ各二値のデータを
得るためである。この時の変換後の値の様子を図５
（ａ）に示す。変換によるわずかな誤差による差がＲＧ
Ｂ各色成分にあらわれている。次に、コントラスト調整
回路（４）により、ＲＧＢ各色でコントラスト調整を行
う。

【００２４】コントラスト調整を図５を用いて説明す
る。ここでは、コントラストをあげるため、各画素にお
けるＲＧＢの値を２倍した場合を考える。すると図５
（ｂ）のようにＲＧＢすべて飽和して上限値を越えてし
まうので、コントラスト調整後の結果は図５（ｃ）のよ
うになる。

【００２５】図２の従来例におけるディザ処理回路への
入力データ図４（ｅ）と図５（ｃ）を比較すると、本実
施例により、誤差の無いときのデータ図４（ｄ）と同じ
データが、ディザ処理回路（５）に入力されていること
がわかる。この後、ディザ処理回路（５）により二値化
処理を行う。この時、従来において現れた変換誤差ノイ
ズはあらわれない。

【００２６】このように、輝度及び色差信号からＲＧＢ
に変換した後に、コントラストの調整をすることによ
り、変換誤差ノイズの発生を防ぐことができる。図６を
参照しつつ本発明の第２実施例を説明する。この第２実
施例では、カラー画像信号を輝度色差分離回路（１）に
より輝度信号、色差信号に分離した後、黒レベル調整回
路（７）により輝度信号に黒レベル調整を行っている。

【００２７】ＣＣＤカメラ等により取り込んだカラー画
像における輝度信号は、最も小さな値でも０になること
はほとんどないため、各画素の輝度の値から一定値を減
じ、黒い部分を輝度０に調節する。これにより画面が締
まり、コントラストもよくなる。前述の（１）式より、
輝度信号より一定の値を減ずることは、ＲＧＢ各成分か
ら同じ値を減ずるのとまったく等価であるため、このよ
うに輝度のみで行うことは、回路規模の縮小に有効であ
る。

【００２８】この黒レベル調整の後、輪郭強調回路
（２）により処理がされるが、以降は図１と同様であ
る。この第２実施例では、黒レベル調整回路（７）を輪
郭強調回路（２）の前においたが、処理の順番は逆でも
よい。図７を参照しつつ本発明の第３実施例を説明す
る。

【００２９】第１実施例では、輝度及び色差信号をＲＧ
Ｂ信号に変換したが、この第３実施例においてはＲＧＢ
信号ではなくＣＭＹ信号に変換するものである。つま
り、コントラスト調整回路（４）の前段にＹＭＣ変換回
路（８）を配置している。一般的にディスプレイ等の表
示にはＲＧＢが用いられ、プリンタ等への出力にはＹ、
Ｍ、ＣのＣＭＹ信号が用いられる。

【００３０】印字のみが目的であれば、この第３実施例
のほうが、図１の第１実施例より効率がよい。なお、本
実施例では、輝度色差信号から直接ＣＭＹ信号に変換し
ているが、一度ＲＧＢ信号に変換してコントラスト調整
等の処理を行い出力時にＣＭＹ信号に変換してもよい。

【００３１】また逆に一度ＣＭＹ信号に変換して出力時
にＲＧＢ信号に変換してもよい。この場合、図７の構成
の他に、ＲＧＢ信号からＣＭＹ信号へ、またはＣＭＹ信
号からＲＧＢ信号への変換回路が必要となる。印刷関係
では本実施例でＣＭＹ信号と呼んでいる三原色にＫ
（黒）を加える場合もある。本実施例において、ＣＭＹ
信号といった場合、ＣＭＹＫ信号も含んでいる。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、ＲＧＢ信号等への変換時に変
換誤差が発生し、且つ、ディザ法により２値化する画像
処理回路において、発生する特有の問題である変換誤差
ノイズを防止するものである。本発明では、画素値が飽
和しやすいコントラスト調整を、輝度信号及び色差信号
からＲＧＢ等の各色成分に変換後に行うという、容易な
回路変更でのみで、上述の変換誤差ノイズの発生を防
ぎ、高品位の画像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実施例を示す図である。

【図２】従来の画像処理の構成例である。

【図３】変換誤差ノイズの発生を説明する図である。

【図４】変換誤差ノイズ発生の原因を説明する図であ
る。

【図５】本実施例による信号処理を説明する図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す図である。

【図７】本発明の第３実施例を示す図である。

【符号の説明】

（１）・・・・輝度信号、色差信号分離回路、 （２）・・・・輪郭強調回路、 （３）・・・・輝度信号、色差信号からＲＧＢに変換す
る変換回路、 （４）・・・・コントラスト調整回路、 （５）・・・・ディザ処理回路、 （６）・・・・人物を取り込んだ画像、 （６１）・・・人物、 （６２）・・・背景、 （６３）・・・変換誤差ノイズ、 （７）・・・・黒レベル調整回路、 （８）・・・・輝度信号、色差信号からＣＭＹ信号に変
換する変換回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−93563（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−35360（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−259165（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−210968（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−65158（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 - 1/64

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 輝度信号と色差信号のうち、少なくても
   １方の信号に対して画像処理を行う画像処理手段（２）
   と、 この画像処理された信号を含む前記輝度信号と前記色差
   信号とを、Ｒ、Ｇ、Ｂまたはシアン、マゼンタ、イエロ
   ー等の各色成分の信号に変換する変換手段（３，８）
   と、 この各色成分の信号に対してコントラスト調整を行うコ
   ントラスト調整手段（４）と、 このコントラスト調整された前記各色成分の信号をディ
   ザ法を用いて２値化する疑似中間調変換手段（５）とを
   備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記画像処理手段（２）は、前記輝度信
   号の輪郭強調処理を行うことを特徴とする請求項１の画
   像処理装置。