JP3859951B2 - カラー画像の処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラースキャナ等の読取装置におけるカラー画像の処理方法に関し、さらに詳細には読取装置においてカラー誤設定(misregistration )を検出するカラー画像の処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
カラー画像の読取装置は、通常、一組の各CCD(Charge Coupled Devices)から主要色成分である赤、緑、青(RGB)を読み取ることによって動作するようになっている。各CCDは通常サブ走査方向に配列されている。走査バーの移動方向であるメイン走査方向はX方向と呼び、それに対し垂直に移動するサブ走査方向はY方向と呼ぶことにする。
【0003】
これらのCCDは1回の走査、あるいは3回の走査で、1回あたり1つの主要色成分の割合で、画像を読み取る。しかし、走査回数に関係なくRGB信号には通常何らかの不整合(ずれ)が生じる。これらの色間の不整合は、カラー誤設定と呼ばれ、3色の不完全な重ねあわせによって引き起こされる。
【0004】
カラー誤設定は通常走査された対象、それはテキストでもグラフィックでも線画でもよいが、その対象のエッジにカラーフリンジとして現れる。通常カラーフリンジは走査された対象のエッジにシアンないしはマゼンタのフリンジとして現れる。シアンフリンジは赤の信号の誤設定から生じ、マゼンタフリンジは緑の信号の誤設定から生じる。通常、青の信号はその帯域が狭く、またコントラスト感度が低いため、人の眼は青の信号の誤設定を識別することはない。
【0005】
カラー誤設定はY方向で非常によく発生する。バイブレーション、走査モーション、及び、スキャナの機械的あるいは光学的デザインに起因して、3つの色成分の不完全な重ねあわせを生じさせる。この問題の解決のために、幾つかの異なる解決法が提案されている。
【0006】
例えば、登録マークを検出することによってスキャナの機械的問題を修正することを指向した幾つかの技術がある。これらのような技術例が1998年4月7日発行の米国特許第5,737,003 号公報に開示されている。
【0007】
この特許では、光導電性のベルトに潜像を形成するレーザースキャナが、上記ベルトのエッジ位置を検出するために用いられる。このとき、上記ベルトは、上記ベルトの経路からの逸脱が少なくなるように制御される。また、上記特許は、レーザーを制御する方法を含み、それゆえ、ベルト位置に左右される画像形成を制御する方法も含んでいる。
【0008】
これらの機械的な読取技術の他の一例が1998年6月30日発行の米国特許第5,774,156 号公報に開示されている。このシステムはいくつかの端末を用いる。トナーの各色に対して、それぞれ端末は1つずつである。個々のスキャナによって端末に形成された潜像は登録エリアを含む。登録エリアはトナー印加に先立って整列され、その後、登録エリアは登録マークが他のトナーを吸着するのを避けるために再び電荷が印加される。これは各端末で繰り返され、次の色の潜像が形成される前に画像の正確な位置を確保する。
【0009】
1998年6月2日発行の米国特許第5,760,815 号公報はさらに他の方法を開示している。この特許では、ファイバー光学検出手段が、再反射器(retroreflector)によって生成された登録信号を検出するように用いられている。再反射器からの光が分析され、ベルトの設定位置を調節するために用いられる。
【0010】
さらに他の方法では誤設定を修正する光学手段に着目している。これらの技術例は1986年4月15日発行の米国特許第4,583,116 号公報に開示されている。この特許では、カラー信号が処理されて、シアン、マゼンタ、黄、黒のカラー分離信号に変換される。続いて、各色のエッジが検出され、処理されて明るい色のエリアを暗い色のエリアに転換したり、またその逆を行ったりしてストリークや他の欠陥を回避するようになっている。
【0011】
他のタイプのいくつかの技術が、データレベルにおいて、カラー誤設定を検出するために用いられる。これらの例は米国特許第5,500,746 号公報、米国特許第5,907,414 号公報、米国特許第5,477,335 号公報、および、米国特許第5,764,388 号公報に見られる。
【0012】
1996年3月19日発行の米国特許第5,500,746 号公報では、形成されるドットが各色それぞれX方向とY方向の両方の線上にあることを確保するように信号が処理される。上記ドットは再び検出され、線修正装置によって決定された位置に再度設定される。
【0013】
1999年5月25日発行の米国特許第5,907,414 号公報では、さらに強力な先行技術方法が示されている。原稿を走査する画像センサが信号を生成し、これらの信号が検査される。信号の検査で画素が文字画像のエッジにあると決定されれば、そのように識別される。これらの識別画素はその輝度が調整されて画像センサのバイブレーションに阻害されたエッジを平滑にする。
【0014】
洗練されているとはいえないがそれでも有用な技術が1998年6月9日発行の米国特許第5,764,388 号公報で示されている。この特許では、画素のシアン−マゼンタ−黄成分が分析される。信号のクロミナンスが閾値未満であれば、想定されたカラー誤設定の誤差範囲の設定値からのオフセット(ずれ)がゼロに設定される。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの技術のほとんどが、費用がかかりすぎたり、不正確すぎて現時点での画質への期待に見合わない。ディジタルカラー画像化市場の競争は激化してきている。コピー機やスキャナ、ディジタルカメラ、ファックス機、プリンタといった周辺の画像読取装置及び印刷装置は価格的には低下している一方で、画質に対する期待は高まり続けている。ゆえに、低価格で、かつ、高精度の、カラー誤設定を解決する、カラー画像の処理方法が必要とされている。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの局面は、入力画像データがカラースペースデータとしてバッファーに記憶され、その後、上記カラースペースデータはベクトルスペース(ベクトル空間)に転送され、注目画素を囲むように検査用のウィンドーが設置され、このウィンドーでバックグラウンド、およびフォアグラウンド画素が決定され、注目画素が、テキスト、画像、グラフィックといった走査された対象のエッジ上にあるか否か決定するために検査され、上記注目画素がエッジ上にあるのならば、ストークスの定理が適応されて、カラー誤設定の大きさが決定され、カラー誤設定の大きさが、ある閾値を超えていれば、上記注目画素はカラー誤設定を有するとして識別される、画像データにおけるカラー画像の処理方法である。
【0017】
上記方法によれば、注目画素およびその周囲を含む部分にウィンドーを設置して、注目画素に関する分析を軽減し、かつ、分析をベクトルスペースにて行うことにより、カラー誤設定の分析を容易化できるので、カラー誤設定の検出を低価格で、かつ、高精度にて実行できる。
【0018】
本発明の別の局面は、上記処理方法と共に、他のどんな詳細分析が実行されるよりも前に実行する、必要に応じて選択されるエッジ検出ステップを含む方法である。上記方法によれば、上記の初期の選別が、詳細分析を経る必要のある、画素の数を低減できることによって処理のスピードアップを計ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明のカラー画像の処理方法は、RGBカラースペースにて記述された画像データを、ベクトル処理(ベクトルスペースへの変換)を用いることにより、カラー誤設定検出を実行するものである。しかし、このベクトル処理はシアン−マゼンタ−黄(CMY)、あるいは、シアン−マゼンタ−黄−黒(CMYK)のカラースペースにおいても同様に用いることができるものである。
【0020】
しかし、本発明の意図がカラー画像読取装置からのカラーの画像データを分析することと、これらの装置は通常RGBカラースペースを用いることから、本発明に関する説明をRGBカラースペースに基づいて行うこととする。しかし、これは本発明の適応性を限定する意図のものではない。
【0021】
本発明のカラー画像の処理方法としての、カラー誤設定の検出方法の一つの具体例は図1に示すフローチャートに示されている。ステップ10において、通常はRGBのカラーデータである画像データが、カラー画像読取装置から受信されて入力される。なお、ステップは、図中においてSと略記されている。画像データはデジタル化され、バッファ(メモリ)に対し、カラースペースデータの形態で記憶される。この説明のために、画像データは色ごとに、例えば8ビットでデジタル化されると仮定する。続いて、上記画像データはカラー誤設定の検出回路あるいは処理方法に設定されているRGBベクトルスペースに変換されて処理される。本発明はソフトウェアにおいてもハードウェアにおいても実施できるものである。
【0022】
ステップ12では、ステップ10で選択された、ベクトル解析における線要素に相当する画像データがベクトルスペースに転送つまり変換される。ベクトルスペースでは、2つの色画素が用いられている。それら各色画素を、それぞれ画素A(PA )、画素B(PB )と呼ぶことにする。
【0023】
2つの色画素ベクトルは以下の表記法により示される。
【0024】
PA =(Ra 、Ga 、Ba )、及びPB =(Rb 、Gb 、Bb )
2つの色画素間の勾配は、dab=(dRAB 、dGAB 、dBAB )となり、その大きさはDAB=絶対値(dAB)である。
【0025】
いったんRGBカラースペースの初期の画像データがバッファで記憶されてベクトルスペースに転送されるとき、カラー誤設定の可能性を備えた画素の検出範囲を減らす幾つかのステップを実行することができる。しかし、これらのステップに先立って、ステップ14で示されるように、各画素を示す画像データである、注目検査エリア、あるいは注目ウィンドーが設置されることが好ましい。
【0026】
ウィンドーの、種々なサイズや方向は、本発明を用いる人により任意に設定される。本発明の説明のために、ウィンドーのサイズは5ピクセル(画素)×1ピクセルと仮定する。このタイプのウィンドーの概略図が図2で示されている。
【0027】
注目画素はピクセル0である。両脇の2つの画素は分析で用いられる注目画素の前(−)後(+)となる。この例では、これらの5つの画素はサブ走査方向、つまりY方向に沿って設定されている。1画素の幅だけが走査方向で用いられる。既に述べたように、ウィンドーの大きさは必要に応じて任意に設定される。
【0028】
注目画素を含む、検査されるべき各画素のウインドーを設置すると、その画素に対する詳細分析が必要か否かの決定を迅速に行うことができるようになる。図1で示されるステップ16では、画素に対応する画像データが、ベクトルスペース上にて分析されてそれが画像のエッジ上にあるか否かを決定する。エッジ検出には、多くの方法を用いることが可能であり、例えば、ソーベル(Sobel)フィルター、あるいは勾配フィルターが挙げられる。なお、以下において、特に他の指示をしなければ、画素は、画像を表現するための各画素に対応する画像データを示す。
【0029】
しかし、本発明においては特別な勾配エッジ検出器も用いることができる。ステップ16で設置されたウィンドーを用いて、注目画素とその隣接する各画素との間にある勾配が決定される。勾配が所定の閾値未満になればエッジは検出されない。カラー誤設定は、通常、走査された、テキストや線画や画像といった対象のエッジで生じるので、エッジ上にない画素はカラー誤設定を検出するための候補であるとは判断されない。ステップ16でのエッジ検出の結果がネガティブ(ノー)であれば、処理はステップ26に進み、その画素に関しては、誤設定無しとして終了する。
【0030】
ステップ16はエッジ検出を初期に、つまり予め決定することのみを実行するということを留意する必要がある。さらに詳細な分析が、本発明の処理方法の中で実行される。ステップ16は、必要に応じて選択されるステップであり、より高度な計算方法(computation )が実行されなければならない画素の数をさらに低減することによって処理のスピードアップを図ることができる。
【0031】
ステップ16のエッジ検出の結果がポジティブ(イエス)であれば、処理はステップ18に移り、フォアグラウンド画素とバックグラウンド画素とを区別する。ここでもこの決定に関して、幾つかの選択肢がある。しかし、この説明のためには、2つのアプローチのうちの1つを説明することにする。ウィンドー内にある各画素が分析されて、一番暗い、あるいは一番明るい画素を検出する。あるいは、各画素は所定のパターンと比較される。さらにこの処理では、注目画素がフォアグラウンドとバックグラウンドとの比較で分析されるので、これらの画像成分の識別が重要になる。
【0032】
いったんフォアグラウンド、あるいはバックグラウンドの決定が行われると、処理はステップ20の対象検出へと移行する。上述したように、走査された対象はテキスト文字(characters)、線画、あるいは画像を含む。これら対象のエッジがカラー誤設定の候補である。ここでも画素が走査された対象の一部であるか否かを決定するいくつかの方法がある。
【0033】
この説明のために、2ステップからなる方法が処理のステップ20に用いられることにする。第1のステップは注目画素の勾配をチェックするものとする。対象のエッジ内にあるためには、フォアグラウンドとバックグラウンドの間の勾配は、注目画素とバックグラウンドとの間の勾配、および注目画素とフォアグラウンドの間の勾配よりも高くならねばならない。
【0034】
Dが勾配の絶対値(大きさ)、aがフォアグラウンド、bがバックグラウンドを示す。
【0035】
D(a,b)>D(a,0)、およびD(a,b)>D(b,0)
勾配チェックに加えて、ルミナンス(輝度)チェックも実行されることになる。なんらかの概算(approximation)が行われて、フォアグラウンド(a)、バックグラウンド(b)、注目画素(0)をルミナンス値に変換する。このような変換の一例がフォアグラウンド値も用いて以下のように示される。
【0036】
L(a)=0.5G(a)十0.3R(a)十0.2B(a)
対象のエッジ内にあるためには、注目画素のルミナンスはフォアグラウンドとバックグラウンドのルミナンス値の間になければならない。
【0037】
L(b)<L(0)<L(a)、または、L(a)<L(0)<L(b)
このステップの結果がポジティブ(Yes)であり、よって注目画素が走査された対象のエッジ内にあるならば、処理はステップ22に移る。結果がネガティブ(No)であれば、この画素がカラー誤設定の検出のための候補としては省かれる。続いて、処理はステップ26まで進行し、この画素に関しては処理を終了する。
【0038】
カラー誤設定の検出のための十分な候補ではない画素の範囲を低減する処理は、本発明の処理方法のスピードアップを促進するものである。十分な候補となる画素のみに対して、詳細分析が実施される。この詳細分析はステップ22で実行される。
【0039】
カラー誤設定を決定するための、実現するカラー誤設定の誤差範囲を計算するためにストークスの定理が用いられる。ストークスの定理とは下記の(式1)にて示されるものである。
【0040】
【数1】
【0041】
ここでのGはベクトルフィールドである。vは体積、nはsの法線ベクトル、及び、sは制御表面(面要素)である。
【0042】
ストークスの定理は、高度なベクトル計算法、流体動力学、および電磁気学においてよく知られている。しかし、ストークスの定理は、ディジタルカラー画像処理においてはあまり知られていない。
【0043】
基本的に、上記ストークスの定理が述べているのは、ベクトルフィールドの循環(circulation )が制御体積(体積要素)あるいは制御領域(面要素)全体の回転(curl)積分であるということであり、同じ制御表面あるいは制御体積どちらか全体の循環勾配のネットフラックスが、表面あるいは境界の間にある等高線境界に沿った線積分あるいは表面積分と同等になることを示すものである。カラー誤設定に関しては、カラー誤設定が起きていないときのストークスの定理による式はゼロになる。
【0044】
この定理の一つの応用例としては、走査された画像のエッジに交差すると想定される3つの画素(ピクセル)を用いることが挙げられる。3つの画素、即ち1つがバックグラウンドからのもの(画素b)、注目画素(画素0)、そしてフォアグラウンドからのもの(画素a)にわたる積分は下記の(式2)で表される。
【0045】
【数2】
【0046】
(※)注目画素をP0 (R0 ,G0 ,B0 )、フォアドラウンドまたはバックグラウンドをPa (Ra ,Ga ,Ba )、Pb (Rb ,Gb ,Bb )(実際にフォアドラウンドやバックグラウンドを求めるわけではなく、注目画素に対して右にあるか、左にあるかの違い)とした場合、G0 は注目画素の濃度値、BbaはPb のBb 値からPa のBa 値を差分したもの。以下、他の項目について同様に定義を行ったものです。
【0047】
カラー画像信号を(R, G, B)のベクトルで表し、注目画素とその両側の3点を閉じた表面としてベクトル積分(式2)すると、ベクトルの回転量が算出される。算出されたベクトルの回転量はベクトルで表現された色相のズレを示すものである。上記ベクトルの回転量の値が大きければカラー誤設定の程度が大きいことになる。
【0048】
この計算結果が大きければ、カラー誤設定の量が大きいということになる一方、計算結果が小さければ、カラー誤設定は極めて小さいということになる。カラー誤設定の量の決定、あるいはカラー誤設定が無いと決定するための動的調整(dynamic adjustment)を可能にするため、結果が閾値Tと比較される。この閾値はアプリケーションないしは画像に応じて調整できる。
【0049】
図1に戻ると、計算結果が閾値より大きければカラー誤設定があり、処理は、カラー誤設定を示すステップ24に進む。結果が閾値より小さければカラー誤設定がなく、処理はステップ26へと進む。一旦、カラー誤設定が検出されれば、実際の画像の表現までに、上記カラー誤設定は、調整されて軽減される。カラー誤設定を軽減するこれらの技術については本明細書では記載しないが、公知のものを用いることができる。
【0050】
好ましくは、上記の本発明の処理方法は画像読取装置内に設定されたソフトウェアで実施される。上記処理方法は、画像読取装置から画像を受信する画像出力装置において実施するのも可能なものである。上記処理方法は、画像読取及び画像出力両方を実行する装置の何れかの部分での実施も可能なものであろう。上記処理方法は、画像あるいはグラフィック適用のソフトウェア、ラスター画像プロセッサ、あるいはコピー機または出力装置のドライバーなどでの実施も可能なものであろう。
【0051】
あるいはまた、この処理方法は特性一体型回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲート配列(FPGA)あるいはディジタル信号プロセッサにおいても実施も可能なものであろう。しかし、これらのハードウェアヘの実施はソフトウェアのものほど柔軟性がなく、よって、ソフトウェアでの実施例が好適なものである。
【0052】
先に述べたように、この処理方法はRGB以外のカラースペースにも応用可能なものであり、CMYやCMYK、及び、LAB、LCH、HLSなどに基づくクロミナンス(色度)やルミナンス(輝度)にも実施可能なものである。上記の明細書の記載や実施例の記載は本発明の適応を制限する意図をもって述べられたものではない。
【0053】
このように、カラー誤設定の検出方法、及び、検出装置のための実施例を挙げて説明してきたが、このような実施例は、前述の特許請求の範囲を除いては、本発明の範囲を制限するよう考慮されるものではない。
【0054】
また、本発明のカラー画像の処理方法は、画像のエッジ部分において、エッジ内部およびエッジ外部(背景)とで、ほぼ均一な色(またはほぼ一様に色が変化する)となっていると共に、エッジ部分を含む、微小領域では、エッジ内部とエッジ外部とがほぼ同程度の面積にて存在している画像データに対し、より好適に用いることができる。上記画像データとしては、文字画像データや、表画像データ、グラフ画像データ等を挙げることができる。
【0055】
【発明の効果】
本発明のカラー画像の処理方法は、以上のように、a)画像読取装置から受信された画像データをバッファにカラースペースデータの形態で記憶し、b)上記カラースペースデータをベクトルスペースに転送し、c)注目画素およびその周囲を含む部分にウィンドーを設置し、d)上記ウィンドー内でバックグラウンド、およびフォアグラウンドの画素を選択し、e)上記注目画素が対象のエッジにあるか否かを決定し、及びf)カラー誤設定の絶対値が閾値を超えるか否か、上記画素が対象のエッジにある否かを決定するために上記画素を分析する、各ステップを有する方法である。
【0056】
それゆえ、上記方法は、注目画素およびその周囲を含む部分にウィンドーを設置して、注目画素に関する分析を軽減し、かつ、分析をベクトルスペースにて行うことにより、カラー誤設定の分析を容易化できるので、カラー誤設定の検出を低価格で、かつ、高精度にて実行できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカラー画像の処理方法における具体例のフローチャートである。
【図2】本発明のカラー画像の処理方法における、サブ走査方向での各画素のレイアウトの概念図である。
Claims (8)
- 対象画像を読み取って得られた画像データをバッファにカラースペースデータの形態で記憶する第1の工程と、
注目画素およびその周囲の画素を含むウィンドーを設定する第2の工程と、
上記第2の工程にて設定されたウィンドー内の画素から、上記注目画素を挟んで一方の側に位置する画素をバックグラウンド画素、他方の側に位置する画素をフォアグラウンド画素として選択する第3の工程と、
上記注目画素、上記バックグランド画素および上記フォアグランド画素のそれぞれのカラースペースデータから、該注目画素が上記対象画像のエッジにあるか否かを判断する第4の工程と、
上記第4の工程にて注目画素が対象画像のエッジにあると判断された場合、該注目画素と、上記バックグランド画素と、上記フォアグランド画素との3点のカラー画像信号を(R,G,B)のベクトルで表し、これら3点の閉じた表面としてベクトル積分してベクトルの回転量を求め、このベクトルの回転量が、予め設定したベクトルの回転量よりも大きいときに、上記注目画素にカラー誤設定があると判断する第5の工程とを含むことを特徴とするカラー画像の処理方法。 - 上記第2の工程においてウィンドーが設定された後、該ウィンドー内の注目画素が、走査された対象画像のエッジ上にあるか否かを判断する第6の工程を含み、
上記第3の工程では、上記第6の工程によって走査された対象画像のエッジ上にあると判断された注目画素に対して、バックグランド画素及びフォアグランド画素を選択する請求項1記載のカラー画像の処理方法。 - 上記第2の工程において設定されるウィンドーは、対象画像を読み取る際のサブ走査方向で5画素、メイン走査方向で1画素であるウィンドーであることを特徴とする請求項1または2記載のカラー画像の処理方法。
- 上記第4の工程は、
上記フォアグラウンド画素のカラースペースデータを変換したベクトルデータをa、
上記バックグラウンド画素のカラースペースデータを変換したベクトルデータをb、
上記注目画素のカラースペースデータを変換したベクトルデータを0、
上記フォアグランド画素のベクトルデータとバックグランド画素のベクトルデータとの間の勾配をD(a,b)、
上記フォアグランド画素のベクトルデータと上記注目画素のベクトルデータとの間の勾配をD(a,0)、
上記バックグランド画素のベクトルデータと注目画素のベクトルデータとの間の勾配をD(b,0)とする場合に、以下の関係式(1)
D(a,b)>D(a,0)およびD(a,b)>D(b,0)・・・・(1)
が成立するか否かを判定する勾配チェック工程と、
上記フォアグランド画素のルミナンスをL(a)、上記バックグランド画素のルミナンスをL(b)、上記注目画素のルミナンスをL(0)とする場合に、以下の関係式(2)
L(b)<L(0)<L(a)またはL(a)<L(0)<L(b)・・・(2)
が成立するか否かを判定するルミナンスチェック工程とを含み、
上記関係式(1)および(2)が成立したときに、上記注目画素が上記対象画像のエッジに存在していると判断することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のカラー画像の処理方法。 - 前記カラースペースはRGBである請求項1から4の何れか1項に記載のカラー画像の処理方法。
- 前記カラースペースはCMYである請求項1から4の何れか1項に記載のカラー画像の処理方法。
- 前記カラースペースはCMYKである請求項1から4の何れか1項に記載のカラー画像の処理方法。
- 前記カラースペースはルミナンス、およびクロミナンスカラースペースである請求項1から4の何れか1項に記載のカラー画像の処理方法。
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