JP4808267B2 - 画像処理装置、画像形成装置、画像処理方法、コンピュータプログラム及び記録媒体 - Google Patents

画像処理装置、画像形成装置、画像処理方法、コンピュータプログラム及び記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、レイヤ分離に基づく画像圧縮などの処理を行う際に、入力画像データから前景画素を精度よく抽出することができる画像処理装置、画像形成装置、画像処理方法、コンピュータプログラム及び記録媒体に関する。
従来、電子写真方式又はインクジェット方式等により画像形成を行う複写機又は複合機等の画像形成装置が広く普及している。また近年の複合機は高機能化が進められており、スキャナにより読み取った文書を電子データとして保存し、保存した文書ファイルを管理する機能、及び文書データを電子メールとして送信する機能等が求められている。スキャナにより読み取った文書は画像データとして保存されるが、この画像データは一般的に容量が大きいため、画像データを蓄積又は送信する場合にはデータ量を低減する画像の圧縮技術などが必要不可欠である。
高圧縮率を実現するための画像の圧縮技術の1つに、MRC(Mixed Raster Content)などのレイヤ分離による圧縮技術がある。この圧縮技術は、入力された画像データに係る画像を前景レイヤ及び背景レイヤの2つの画像データに分離し、各レイヤに適した画像データの圧縮を行うことによって、最終的な圧縮画像の圧縮率を高めることができる。前景レイヤは、文字又は線画(以下、文字等という)による画像であり、JBIG(Joint Bi-level Image experts Group)、MMR(Modified Modified Read)又はLZW(Lempel Ziv Welch)等の可逆圧縮方式による圧縮が適している。また背景レイヤは、文字又は線画以外の画像であり、JPEG(Joint Photographic Experts Group)などの非可逆圧縮方式による圧縮が適している。
特許文献1においては、文字又は写真等が混在したカラー文書画像の読取画像データを、文字などの視認性を低下させることなく、高圧縮率で圧縮することを目的とした画像圧縮装置が提案されている。この画像圧縮装置は、スキャナなどにより読み取られたカラー文書画像の画像データから文字又は図形等の描画物を構成している画素の描画状態を調査し、描画されている画素がつながった状態となっている一塊の連結画素を、連結画素グループとして抽出する。画像圧縮装置は、抽出した連結画素グループを構成する画素の特徴から、解像度優先の圧縮方式に向く前景画像と、色の階調特性優先の圧縮方式に向く背景画像とに分類し、各画像を最適な圧縮方式で圧縮する。
特開2005−20227号公報
多様な色が局所的に背景色として用いられた原稿画像、又は、反転文字を含む領域が存在する原稿画像等においては、前景画像と背景画像とを正確に分離することは容易でない。
特許文献1に記載の画像圧縮装置は、画像データから連結画素を抽出する際に、まずカラーの画像データを二値化し、二値化した画像データに基づいて連結画素グループの抽出を行って、抽出した複数の連結画素グループのうち所定サイズの範囲内のものを前景画像とし、所定サイズの範囲外のものを背景画像としている。しかしながら、この画像圧縮装置はカラー画像を二値化して処理を行うため、局所的な背景色に文字が描かれた画像において文字画素と背景画素とを分離することは難しく、また、下地明度と文字明度との関係が反転した反転文字領域において文字画素と背景画素とを分離することは難しいという問題がある。
図26及び図27は、特許文献1に記載の画像圧縮装置の問題点を説明するための模式図である。スキャナなどで読み取られて画像圧縮装置に入力される入力画像データ100の一例を図26に示す。例えば入力画像データ100には、それぞれ色の異なる背景に文字が描かれた画像領域101〜105と、写真画像による画像領域106とが含まれている。また、画像領域101〜105にはそれぞれ種々の色の文字が描かれており、特に画像領域103及び104では背景色が暗く、文字色が明るい反転文字が描かれている。
入力画像データ100を二値化した例を図27(a)に示す。二値化処理によって、画像領域101、102及び105の文字部分と、画像データ103及び104の背景部分とが抽出された画像データ100が得られる。この二値化データを基に、前景画素を抽出した例を図27(b)に示す。図27(a)に示した二値化データに基づいて、特許文献1に記載の画像圧縮装置が連結画素グループを抽出した場合、画像領域103及び104のように局所的に暗い背景色を有する領域を連結画素グループとして抽出してしまい、この領域に含まれる文字画素を前景画素として抽出できない虞がある。この結果、画像データ100に含まれる一部の文字画素を前景画素として抽出できず、適切な圧縮方式による画像圧縮を行うことができないという問題がある。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、局所的な背景色に文字が描かれた画像及び反転文字領域を含む画像等のような複雑なレイアウトを有する入力画像データに対しても精度よく前景画素の抽出を行うことができる画像処理装置、画像形成装置、画像処理方法、コンピュータプログラム及び記録媒体を提供することにある。
本発明に係る画像処理装置は、入力画像データから前景画像を構成する前景画素を抽出する画像処理装置において、前記入力画像データを複数の画像領域に分け、該画像領域に含まれる画素間の画素値の差が所定値より小さい平坦領域又は該平坦領域以外の変化領域に、前記複数の画像領域を分類する分類手段と、該分類手段が分類した変化領域のうち、近接する複数の変化領域を連続変化領域として抽出する連続変化領域抽出手段と、前記変化領域に係る色情報を算出する色情報算出手段と、前記連続変化領域抽出手段が抽出した連続変化領域毎に、前記色情報算出手段が算出した色情報に応じて前景画素を抽出する前景画素抽出手段とを備え、前記色情報算出手段は、前記変化領域に含まれる複数の画素の画素値から、前記変化領域の周囲の平坦領域に含まれる画素の画素値との差が所定値より大きい画素値を、前記変化領域の前景色として算出し、該前景色を前記色情報として算出するようにしてあり、前記前景画素抽出手段は、前記前景色との色の差が所定範囲内の画素を前記前景画素として抽出するようにしてあることを特徴とする。
また、本発明に係る画像処理装置は、前記色情報算出手段が、前記変化領域の周囲の平坦領域の色を前記変化領域の背景色として算出し、該背景色を前記色情報として算出するようにしてあり、前記前景画素抽出手段は、前記背景色との色の差が所定範囲外の画素を前記前景画素として抽出するようにしてあることを特徴とする。
また、本発明に係る画像処理装置は、前記分類手段が、画素値の差が所定値より小さい画像領域が近接する数を算出する近接数算出手段を有し、該近接数算出手段が算出した近接数が所定値を超える画像領域を前記平坦領域に分類し、前記近接数算出手段が算出した近接数が所定値以下の画像領域を前記変化領域に分類するようにしてあることを特徴とする。
また、本発明に係る画像処理装置は、前記近接数算出手段が、画素値の差が所定値より小さく且つ近接した画像領域のうち、平均画素値の差が所定範囲内の画像領域の数を算出するようにしてあることを特徴とする。
また、本発明に係る画像処理装置は、前記分類手段が、所定サイズの画像領域毎に、前記平坦領域であるか又は前記変化領域であるかの分類を行い、前記変化領域に分類した画像領域を前記所定サイズより小さいサイズに分割し、分割した画像領域毎に前記判定を行う処理を、前記画像領域のサイズが所定サイズに達するまで繰り返し行うようにしてあることを特徴とする。
また、本発明に係る画像形成装置は、上記いずれか1つの画像処理装置と、該画像処理装置で処理された画像データに基づいて出力画像を形成する画像形成手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る画像処理方法は、入力画像データから前景画像を構成する前景画素を抽出する画像処理方法において、前記入力画像データを複数の画像領域に分け、該画像領域に含まれる画素間の画素値の差が所定値より小さい平坦領域又は該平坦領域以外の変化領域に、前記複数の画像領域を分類し、分類した変化領域のうち、近接する複数の変化領域を連続変化領域として抽出し、前記変化領域に含まれる複数の画素の画素値から、前記変化領域の周囲の平坦領域に含まれる画素の画素値との差が所定値より大きい画素値を、前記変化領域の前景色として算出し、抽出した連続変化領域毎に、算出した前景色との色の差が所定範囲内の画素を前記前景画素として抽出することを特徴とする。
また、本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、入力画像データから前景画像を構成する前景画素を抽出させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、前記入力画像データを複数の画像領域に分け、該画像領域に含まれる画素間の画素値の差が所定値より小さい平坦領域又は該平坦領域以外の変化領域に、前記複数の画像領域を分類させるステップと、コンピュータに、分類した変化領域のうち、近接する複数の変化領域を連続変化領域として抽出させるステップと、コンピュータに、前記変化領域に含まれる複数の画素の画素値から、前記変化領域の周囲の平坦領域に含まれる画素の画素値との差が所定値より大きい画素値を、前記変化領域の前景色として算出させるステップと、コンピュータに、抽出した連続変化領域毎に、算出した前景色との色の差が所定範囲内の画素を前記前景画素として抽出させるステップとを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る記録媒体は、上述のコンピュータプログラムが記録してあることを特徴とする。
本発明においては、入力画像データを複数の画像領域に分けて、各画像領域を平坦領域又は変化領域に分類する。ここで平坦領域は画素間の画素値の差が所定値より小さい画像領域であり、変化領域は平坦領域以外の画像領域である。平坦領域の判定は、例えば各画像領域について最大画素値及び最少画素値の差分を算出し、この差分と所定値とを比較することで行うことができる。平坦領域は背景画像で構成される画像領域と推定でき、入力画像データにおける平坦領域以外の領域を変化領域とすることにより、この変化領域は前景画素を含む画像領域と推定することができる。入力画像データを2値化した結果を用いるのではなく、画素値の差に応じた画像領域の分類を行う構成であるため、反転文字を含む領域であっても、この領域を変化領域として分類することができる。
更に、複数の変化領域のうち、近接する複数の変化領域をまとめて連続変化領域として抽出する。近接する複数の変化領域は、共通の背景画像に前景画像が描かれた画像領域である可能性が高いため、これらをまとめて扱うことによって、変化領域からの前景画素の抽出をより精度よく行うことが可能となる。また局所的な背景画像に対する前景画素の抽出を精度よく行うことができる。
また、入力画像データから分類した各変化領域について、前景色又は背景色等の色情報を算出する。算出した色情報に基づいて連続変化領域から前景画素を抽出することによって、精度のよい前景画素の抽出を実現できる。
また、本発明においては、変化領域の色情報として、前景画像の色情報である前景色を算出する。これにより、算出した前景色に応じて、連続変化領域からこの前景色に近い色の画素(前景色との画素値の差が所定範囲内の画素)を抽出することで、前景画素の抽出を行うことができる。
また、本発明においては、色情報として前景色を算出する場合、変化領域の画素値とその周辺の平坦領域の画素値とを比較する。平坦領域に含まれる画素の画素値との差が大きな変化領域の画素値を前景色として算出することができ、この前景色に近い色の画素を前景画素として抽出することができる。平坦領域との差が大きな画素が前景画素として抽出されるため、背景色が濃く且つ前景色が薄い反転文字であっても、精度のよい抽出を行うことができる。
また、本発明においては、変化領域の色情報として、背景画像の色情報である背景色を算出する。これにより、算出した背景色に応じて、連続変化領域からこの背景色に対して色の差が大きい画素(背景色との画素値の差が所定範囲外の画素)を抽出することで、背景画素の抽出を行うことができる。
また、本発明においては、色情報として背景色を算出する場合、変化領域の周辺に存在する平坦領域の色(平均色など)を、この変化領域の背景色として算出することができ、この背景色との色の差が大きい画素を前景画素として抽出することができる。平坦領域との差が大きな画素が前景画素として抽出されるため、背景色が濃く且つ前景色が薄い反転文字であっても、精度のよい抽出を行うことができる。
また、本発明においては、入力画像データから画素値の差が所定値より小さい画像領域を抽出して、この画像領域が入力画像データ中において近接する場合、その近接する画像領域の数を算出する。画素値の差が小さい画像領域が所定数を超えて近接する場合、これらの画像領域は平坦な画像を構成しており、平坦領域に分類することができる。各画像領域が平坦領域であるか否かを判断する際に、1つの画像領域の情報のみに基づいて判断を行うのではなく、周辺の複数の画像領域の情報に基づいて判断を行う構成であるため、平坦領域及び変化領域の分類をより精度よく行うことができる。
また、本発明においては、画素値の差が小さい画像領域の近接数を算出する際に、近接する画像領域であってもその平均画素値の差が所定範囲内でなければ近接数には計数せず、平均画素値の差が所定範囲内のもののみ近接数に計数する。画素値の差が小さい画像領域が近接する場合であっても、各画像領域の平均画素値の差が大きい場合には平坦な領域でない虞があるため、このような画像領域を近接数の計数から除外することで、画像領域の誤分類を防止できる。
また、本発明においては、入力画像データを所定サイズの画像領域に分けて、各画像領域が平坦領域又は変化領域のいずれであるかを判定する。このときに、変化領域と判定された画像領域を更に小さなサイズの画像領域に分割し、分割した画像領域が平坦領域又は変化領域のいずれであるかを更に判定する。このように、画像領域の分割と、平坦領域又は変化領域のいずれであるかの判定とを、画像領域のサイズが所定サイズに達するまで繰り返し行い、最終的な判定結果を画像領域の分類結果とする。これにより、入力画像データが局所的な背景画像を複数有するような複雑なレイアウトをなす場合であっても、平坦領域及び変化領域の分類を精度よく行うことができ、前景画素の抽出を精度よく行うことができる。
本発明による場合は、入力画像データを平坦領域又は変化領域に分類し、近接する変化領域を連続変化領域として抽出し、各変化領域の色情報に基づいて連続変化領域毎に前景画素を抽出する構成とすることにより、反転文字領域を含む画像であっても前景画素として文字を構成する画素を精度よく抽出することができ、局所的な背景色に文字が描かれた画像などであっても前景画素を精度よく抽出することができる。よって、複雑なレイアウトを有する画像に対して精度よく前景画素の抽出を行うことができ、画像を前景画像及び背景画像に精度よく分離して各画像を最適な圧縮方式で圧縮できるため、画像の圧縮率を向上することができる。
本発明の実施の形態1に係るMFPの構成を示すブロック図である。 画像処理装置の圧縮処理部が行う画像データの圧縮処理を説明するための模式図である。 画像処理装置の圧縮処理部が行う画像データの圧縮処理を説明するための模式図である。 画像処理装置の圧縮処理部が行う画像データの圧縮処理を説明するための模式図である。 画像処理装置の圧縮処理部の構成を示すブロック図である。 圧縮処理部の前景マスク生成処理部の詳細構成を示すブロック図である。 前景画素ブロック抽出処理部の詳細構成を示すブロック図である。 前景ブロック抽出処理部が行う前景画素ブロックの抽出処理を説明するための模式図である。 前景ブロック抽出処理部が行う前景画素ブロックの抽出処理を説明するための模式図である。 前景ブロック抽出処理部が行う前景画素ブロックの抽出処理を説明するための模式図である。 前景ブロック抽出処理部が行う前景画素ブロックの抽出処理を説明するための模式図である。 前景ブロック抽出処理部が行う前景画素ブロックの抽出処理を説明するための模式図である。 前景ブロック抽出処理部が行う前景画素ブロックの抽出処理を説明するための模式図である。 前景ブロック抽出処理部が行う前景画素ブロックの抽出処理を説明するための模式図である。 前景ブロック抽出処理部が行う前景画素ブロックの抽出処理を説明するための模式図である。 前景ブロック抽出処理部が行う前景画素ブロックの抽出処理を説明するための模式図である。 前景ブロック抽出処理部が行う前景画素ブロックの抽出処理を説明するための模式図である。 ラベリング処理部が行うラベリング処理を説明するための模式図である。 ラベリング処理部が行うラベリング処理を説明するための模式図である。 前景色算出処理部が行う前景色算出処理を説明するための模式図である。 前景画素抽出処理部が行う前景画素の抽出処理を説明するための模式図である。 前景画素抽出処理部が行う前景画素の抽出処理を説明するための模式図である。 変形例に係る画像読取装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態2に係る前景マスク生成処理部の構成を示すブロック図である。 実施の形態3に係る前景マスク生成処理部の構成を示すブロック図である。 特許文献1に記載の画像圧縮装置の問題点を説明するための模式図である。 特許文献1に記載の画像圧縮装置の問題点を説明するための模式図である。
(実施の形態1)
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。なお本実施の形態においては、デジタルカラー複合機(以下、MFP(MultiFunction Peripheral)という)を例に説明を行う。なおMFPはカラーコピー機能、カラープリント機能及びカラースキャナ機能等の種々の機能を有しているが、本発明の技術はカラー原稿を読み取ることにより得られるカラー画像を圧縮する処理を行う場合などに適用可能であり、例えばMFPのカラーコピー機能及びカラースキャナ機能に好適である。またMFPのカラースキャナ機能には、カラー原稿を読み取って得られたカラー画像データを圧縮して他の装置へ送信するデータ送信機能、及びカラー画像データを圧縮してMFP内部のメモリなどに記憶する保存機能等があるが、本発明の技術はこれらの機能における画像データの圧縮処理を行う場合に適用可能である。
図1は、本発明の実施の形態1に係るMFPの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係るMFPは、画像入力装置11、画像出力装置12、送信装置13、操作パネル15及び画像処理装置20等を備えて構成されている。操作パネル15は、MFPの動作モードなどを設定する設定ボタン及びテンキー、処理の開始指示などを受け付けるスタートキー、並びに電源キー及び各種のファンクションキー等の種々のハードウェアキーを有している。また操作パネル15は、MFPの動作状態、ユーザへの警告メッセージ及びユーザの操作を補助する各種のメニュー等を表示するディスプレイを有している。なお、ユーザの操作を受け付けるハードウェアキーに代えて、ディスプレイ上にタッチパネルを設ける構成としてもよい。操作パネル15は、受け付けた指示又は設定等を画像入力装置11、画像出力装置12、送信装置13及び画像処理装置20へ与え、これにより各装置は受け付けた指示又は設定等に応じた処理を行うことができる。
画像入力装置11は、原稿に光を照射する光源、及びCCD(Charge Coupled Device)などのイメージセンサが並設された受光部等を備えるスキャナにて構成されている。画像入力装置11は、光源から原稿へ光を照射すると共に、受光部を一方向へ移動させて、原稿からの反射光をR(赤)G(緑)B(青)の3つの色成分に分解して受光部で読み取り、RGBのアナログ信号として画像処理装置20へ与える。
画像処理装置20は、A/D変換部21、シェーディング補正部22、入力階調補正部23、領域分離処理部24、色補正部25、黒生成下色除去部26、空間フィルタ処理部27、出力階調補正部28、階調再現処理部29、圧縮処理部30及び記憶部31等を備えている。画像入力装置11から入力されたRGBのアナログ信号は、画像処理装置20のA/D変換部21〜階調再現処理部29の各部にて画像処理が施されて画像出力装置12へ出力されるか、又は、画像処理装置20のA/D変換部21〜領域分離処理部24、圧縮処理部30の各部にて画像処理が施されて送信装置13へ出力される。
A/D変換部21は、画像入力装置11から与えられたRGBのアナログ信号を例えば各8ビットのデジタルの画像データに変換するものであり、変換したRGBの画像データをシェーディング補正部22に与える。シェーディング補正部22は、A/D変換部21から与えられたRGBの画像データに対して、画像入力装置11の照明系、結像系及び撮像系等において生じる各種の歪みを取り除くシェーディング処理を行い、シェーディング処理後のRGBの画像データを入力階調補正部23へ与える。
入力階調補正部23は、シェーディング補正部22にて歪みが取り除かれたRGBの画像データ(RGBの反射率信号)に対して、カラーバランスの調整及びコントラストの調整等の処理を行うと共に、濃度信号など画像処理装置20の各部の処理に適した信号形式に変換し、処理後のRGBの画像データを領域分離処理部24へ与える。
領域分離処理部24は、入力階調補正部23から与えられたRGBの画像データに係る画像の各画素が、文字により構成される文字領域、網点画像により構成される網点領域又は写真で構成される写真領域のいずれに属する画素であるかを判定することによって、各画素を分離する。領域分離処理部24は、処理結果として各画素がいずれの領域に属しているかを示す情報を、領域分離信号として黒生成下色除去部26、空間フィルタ処理部27及び階調再現処理部29へ与えると共に、入力階調補正部23から与えられたRGBの画像データをそのまま色補正部25及び圧縮処理部30へ与える。
色補正部25は、領域分離処理部24から与えられたRGBの画像データを、C(シアン)M(マゼンタ)Y(イエロー)の色空間の画像データに変換すると共に、画像出力装置12での色再現の忠実化実現のために、CMYの各色成分に色補正処理を行う。色補正処理は、具体的には、不要吸収成分をそれぞれ含むCMYのトナー又はインク等の分光特性に基づいた色濁りを、CMYの各色成分から取り除く処理である。色補正部25は、変換したCMYの画像データを黒生成下色除去部26へ与える。
黒生成下色除去部26は、領域分離処理部24から与えられる領域分離信号、及び色補正部25から与えられるCMYの画像データの各色成分に基づいて、K(黒)の色成分を生成する黒生成処理を行うと共に、元のCMYの各色成分から黒生成処理にて生成されたK成分を差し引いて新たなCMYの画像データを生成する処理を行う。これにより、色補正部25から与えられたCMYの画像データは、CMYKの4つの色成分を有する画像データに変換される。
例えば、スケルトンブラックによる黒生成処理を行う場合に、スケルトンカーブの入出力特性をy=f(x)とし、入力される画像の画素値をC、M、Yとし、出力される画素値をC'、M'、Y'、K'とし、UCR(Under Color Removal、下色除去)率をα(0<α<1)とすると、黒生成下色除去処理は以下の式で表される。黒生成下色除去部26の黒生成下色除去処理により変換されたCMYKの画像データは、空間フィルタ処理部27へ与えられる。
K' = f{min(C、M、Y)}
C' = C−αK'
M' = M−αK'
Y' = Y−αK'
空間フィルタ処理部27は、領域分離処理部24から与えられる領域分離信号に基づいて、黒生成下色除去部26から与えられたCMYKの画像データに係る画像に対して、デジタルフィルタによる空間フィルタ処理を行う。これにより、画像の空間周波数特性が補正され、画像出力装置12が出力する画像にぼやけ又は粒状性劣化等を生じることが防止される。空間フィルタ処理部27にて空間フィルタ処理が施された画像に係るCMYKの画像データは、出力階調補正部28にて画像出力装置12の出力特性に基づく出力階調補正処理が施された後に、階調再現処理部29へ与えられる。
階調再現処理部29は、領域分離処理部24から与えられる領域分離信号に応じて、出力階調補正部28から与えられたCMYKの画像データに対して、階調再現処理を行う。階調再現処理は、画像データに係る画像を複数の画素に分類して中間調を再現できるようにする処理であり、二値又は多値のディザ法又は誤差拡散法等を用いることができる。
例えば、領域分離処理部24にて文字領域に分離された領域には、特に黒文字又は色文字の再現性を高めることを目的として、空間フィルタ処理部27が鮮鋭強調のフィルタ処理を施して高周波成分を強調する。階調再現処理部29は、領域分離処理部24にて文字領域に分離された領域に対して、特に黒文字又は色文字の再現性を高めることを目的とし、画像出力装置12の高域周波数成分の再現に適した高解像度のスクリーンでの二値化処理又は多値化処理を施す。
また、例えば領域分離処理部24にて網点領域に分離された領域には、空間フィルタ処理部27がローパスフィルタ処理を施して入力網点成分を除去する。出力階調補正部28は、フィルタ処理が施された画像に対して、濃度などのデータを画像出力装置12の特性値である網点面積率に変換する補正処理を行う。階調再現処理部29は、補正処理が行われた画像を画素に分離してそれぞれの階調を再現できるように中間階調処理を施す。
また、例えば領域分離処理部24にて写真領域に分離された領域には、階調再現処理部29が、画像出力装置12における階調再現性を重視したスクリーンでの二値化処理又は多値化処理を施す。
階調再現処理部29による処理が施されたCMYKの画像データは、図示しない画像メモリなどの記憶手段に一時的に蓄積された後、画像形成のタイミングに合わせて記憶手段から読み出されて画像出力装置12へ与えられる。画像出力装置12は、与えられた画像データに係る画像を紙などの記録媒体上に出力するものであり、電子写真方式又はインクジェット方式等のプリンタである。例えば、電子写真方式の場合には、画像出力装置12は、感光体ドラムを所定の電位に帯電する帯電器、与えられた画像信号に応じてレーザ光を発して感光体ドラム表面に静電潜像を生成するレーザ書込器、感光体ドラム表面に生成された静電潜像にトナーを供給して顕像化する現像器及び感光体ドラム表面に形成されたトナー像を紙上に転写する転写器等を備える。なお、画像出力装置12は、ディスプレイなどの表示装置であってもよい。
画像処理装置20の圧縮処理部30は、領域分離処理部24から与えられたRGBの画像データに対して、データ量を低減する圧縮処理を行い、圧縮した画像データを記憶部31へ蓄積する。記憶部31はハードディスク又はフラッシュメモリ等の大容量の記憶素子で構成されており、記憶部31に蓄積された画像データは送信装置13へ与えられる。
送信装置13は、ネットワークカード又はモデム等の一又は複数の通信用ハードウェアを有し、これらの通信手段により他の装置へ画像データの送信を行う。例えば、操作パネル15にてMFPの動作モードが電子メール送信に設定されている場合、送信装置13は、記憶部31に蓄積された画像データを電子メールに添付して予め設定された宛先へ送信する。また例えばファクシミリ通信を行う場合には、通信装置13は、指定された相手先との送信手続をモデムにて行って送信可能な状態が確保された後、画像入力装置11にて読み取られて所定の形式で圧縮された画像データを記憶部31から読み出し、圧縮形式の変更などのファクシミリ通信に必要な処理を施して、相手先に通信回線を介して順次送信する。
また、図示は省略するが、送信装置13は、他の装置からファクシミリ通信により送信された画像データを受信する受信装置としての機能を有していてもよい。この場合、送信装置13は、通信手続を行いながら、相手先から送信された画像データを受信して画像処理装置20へ与える。画像処理装置20は、受信した画像データに伸長処理を施し、伸長した画像データに対して必要に応じて回転処理又は解像度変換処理等の画像処理を施し、出力階調補正部28による階調補正処理及び階調再現処理部29による階調再現処理を施して画像出力装置12へ出力する。これにより、ファクシミリ通信により送信装置13にて受信された画像データに係る画像が形成されて出力される。
また、送信装置13は、ネットワークカード及びネットワークケーブル等により、LAN(Local Area Network)などのネットワークに接続された他のコンピュータ又はMFP等の通信機能を有する装置との間でデータ通信を行うことができる。これにより、MFPは画像入力装置11にて読み取った画像データを他の装置へ与えて保存することができ、他の装置から与えられた画像データを画像出力装置12から出力することができる。
なお、上述の画像形成処理及び画像送信処理等の種々の処理は、MFPに搭載された不図示のCPU(Central Processing Unit)によって各部が制御されることにより行われる。
図2〜図4は、画像処理装置20の圧縮処理部30が行う画像データの圧縮処理を説明するための模式図であり、図26に示した入力画像データ100に対して圧縮処理部30が圧縮処理を施す場合を示してある。本発明の画像処理装置20が備える圧縮処理部30は、画像入力装置11から与えられてA/D変換部21〜領域分離処理部24にて種々の画像処理が施された入力画像データ100を、文字及び線画等を含む前景レイヤ110(図2(a)参照)と、文字及び線画以外の画像で構成される背景レイヤ120(図2(b)参照)とに分離する。本発明の圧縮処理部30は、後述の処理を行うことによって、入力画像データ100を前景レイヤ110及び背景レイヤ120に分離する際に、前景レイヤ110の文字及び線画等を構成する前景画素を精度よく抽出することを可能としたものである。
圧縮処理部30は、入力画像データ100から分離した前景レイヤ110に対して、その画素色をインデックス化し、最終的にJBIG、MMR又はLZW等の可逆圧縮技術を用いて圧縮処理を行う。また圧縮処理部30は、背景レイヤ120に対して、JPEGなどの非可逆圧縮技術を用いて圧縮処理を行う。
また、圧縮処理部30は、前景レイヤ110を各画素を1ビットのデータに変換した複数のマスクと、各マスクの色情報とに分解し、各マスクを可逆圧縮技術にて圧縮し、各マスクの色情報を可逆圧縮技術又は非可逆圧縮技術にて圧縮する。図3(a1)、(a2)及び図4(a3)、(a4)に前景レイヤ110を色毎に分解した4つのマスク110a〜110dを示す。圧縮処理部30が前景レイヤ110を複数のマスク110a〜110dに分解して圧縮処理を行うことにより、複数ビットの画素値を有する前景レイヤ110を直接的に圧縮する場合と比較して、圧縮率を向上することができる。
図5は、画像処理装置20の圧縮処理部30の構成を示すブロック図である。圧縮処理部30は、前景マスク生成処理部51、前景色インデックス化処理部52、背景レイヤ生成処理部53、2値画像生成処理部54及び画像圧縮部55等を備えて構成されている。
前景マスク生成処理部51は、入力画像データ(図中においては単に入力画像と記す)から文字又は線画(以下、文字等という)の画素(前景画素)を表す前景マスクを抽出する画像処理を行う。前景マスク生成処理部51は、生成した前景マスク(及び色情報)と、入力画像データとを前景色インデックス化処理部52へ出力する。
前景色インデックス化処理部52は、入力画像データの前景マスク(及び色情報)に対してインデックス化処理を施すことによって、前景マスクの画素値をインデックス化した前景インデックス画像と、インデックスに対する画素値及び画素数等の情報を記憶した前景インデックスカラーテーブルとを生成する。詳しくは、前景インデックスカラーテーブルは前景画素の色(画素値)とこれらの色に付したインデックスとを記憶したものであり、前景色インデックス化処理部52は、前景マスクの各前景画素について、前景画素の色が前景インデックスカラーテーブルに登録済みであるか否かを判定する。前景画素の色が登録済みの場合(前景画素の色に近い色が登録済みの場合も含む)、前景色インデックス化処理部52は、前景インデックスカラーテーブルからこの色に対応するインデックスを取得して、処理対象の前景画素に取得したインデックスを割り当てる。前景画素の色が登録済みでない場合、前景色インデックス化処理部52は、処理対象の前景画素に新規のインデックスを割り当て、このインデックスを前景画素の色に対応付けて前景インデックスカラーテーブルに登録する。前景色インデックス化処理部52は、これらの処理を全ての前景画素について繰り返し行い、前景インデックスカラーテーブルを更新していくことで最終的に前景画素のインデックス化を行う。前景色インデックス化処理部52は、入力画像データ及び前景インデックス画像を背景レイヤ生成処理部53へ与えると共に、前景インデックス画像及び前景インデックスカラーテーブルを2値画像生成処理部54へ与える。
背景レイヤ生成処理部53は、入力画像データから前景画素を取り除いて背景レイヤを生成するためのものであり、背景レイヤの圧縮率を高めるために、入力画像データの前景画素の部分を、前景画素でない周辺の背景画素を用いて穴埋めする処理を行う。詳しくは、背景レイヤ生成処理部53は、前景インデックス画像に含まれる前景画素を参照し、入力画像データの前景画素に相当する部分を、この前景画素周辺に存在する背景画素の画素値(又は背景画素の平均値など)を用いて穴埋め処理することによって、背景レイヤを生成する。このときに、前景画素の近傍に背景画素が存在しない場合には、背景レイヤ生成処理部53は、近傍の穴埋め処理の結果を用いて穴埋めを行えばよい。背景レイヤ生成処理部53が生成した背景レイヤは画像圧縮部55へ与えられる。
2値画像生成処理部54は、与えられた前景インデックス画像及び前景インデックスカラーテーブルを用いて、前景インデックスカラーテーブルの各インデックスについての2値化画像を生成する処理を行う。2値画像生成処理部54は、前景インデックス画像のインデックス値が例えば”10”の画素のみを1とし、その他のインデックス値を有する画素を0として、インデックス値”10”の2値化画像を生成することができる。よって2値画像生成処理部54は、前景インデックス画像に含まれるインデックス数の2値画像を生成し、これら複数の2値画像を前景レイヤとして画像圧縮部55へ与える。また2値化画像生成処理部54は、前景レイヤと共に、前景インデックスカラーテーブルと、各インデックスの領域の最大座標及び最小座標を記憶した座標テーブルとを生成して画像圧縮部55へ与える
画像圧縮部55は、与えられた前景レイヤ及び背景レイヤに適切な圧縮処理を施すことによって画像データのデータ量を低減する処理を行う。画像圧縮部55は、前景レイヤを例えば可逆圧縮方式のMMRにより圧縮し、背景レイヤを例えば非可逆圧縮方式のJPEGにより圧縮する。なお、MMR及びJPEG等の圧縮方式は既知の技術であるため、詳細な説明は省略する。また、画像圧縮部55は、前景レイヤ及び背景レイヤと共に、前景インデックスカラーテーブル等のデータの圧縮を行う。
圧縮処理部30は、画像圧縮部55により前景レイヤ及び背景レイヤがそれぞれ圧縮された画像データを出力する。圧縮処理部30にて圧縮された画像データは、画像処理装置20の記憶部31に蓄積され、送信装置13により電子メール又はファクシミリ通信等の手段により他の装置へ送信される。
図6は、圧縮処理部30の前景マスク生成処理部51の詳細構成を示すブロック図である。前景マスク生成処理部51は、入力画像データから前景画素を抽出して前景マスクを生成する画像処理を行うものであり、前景画素ブロック抽出処理部61、ラベリング処理部62、前景色算出処理部63及び前景画素抽出処理部64等を備えて構成されている。また図7は、前景画素ブロック抽出処理部61の詳細構成を示すブロック図である。
前景画素ブロック抽出処理部61は、入力画像データを所定サイズの画素ブロック(画像領域)に分割し、画像データ中の複数の画素ブロックから、画素ブロックに含まれる画素間の画素値の差が所定値より小さい画素ブロックを平坦画素ブロック(平坦領域)に分類すると共に、平坦画素ブロック以外の画素ブロックを前景画素ブロック(変化領域)に分類することで前景画素ブロックを抽出する処理を行うものであり、水平連結ブロック判定処理部71、垂直連結ブロック判定処理部72、近傍連結ブロック判定処理部73及びアップサンプリング処理部74等を備えて構成されている。
前景画素ブロック抽出処理部61は、画素ブロック内の各画素の画素値を調べて最大画素値と最小画素値との差分を算出し、差分が所定値より小さい画素ブロックを平坦画素ブロックの候補(以下、平坦画素ブロック候補という)とする。水平連結ブロック判定処理部71は、入力画像データの水平方向について近接する(連続する)複数の平坦画素ブロック候補を検索して、複数の平坦画素ブロック候補の近接数を算出し、算出した近接数が所定値を超える場合に、これらの近接する複数の平坦画素ブロック候補を平坦画素ブロックであると判定する。
同様に、垂直連結ブロック判定処理部72は、入力画像データの垂直方向について近接する複数の平坦画素ブロック候補を検索して、複数の平坦画素ブロック候補の近接数を算出し、算出した近接数が所定値を超える場合にこれらの近接する複数の平坦画素ブロック候補を平坦画素ブロックであると判定する。
近傍連結ブロック判定処理部73は、入力画像データの各画素ブロックについて、その周囲の画素ブロックが平坦画素ブロック又は平坦画素ブロック候補であるか否かを調べ、所定数以上の平坦画素ブロック又は平坦画素ブロック候補が周囲に存在している画素ブロックを平坦画素ブロックであると判定する。
ただし、前景画素ブロック抽出処理部61は、水平連結ブロック判定処理部71、垂直連結ブロック判定処理部72及び近傍連結ブロック判定処理部73による平坦画素ブロックの判定処理を繰り返し行っている。例えば、前景画素ブロック抽出処理部61は、最初に入力画像データをサイズが16画素×16画素の画素ブロック(以下、単に16×16画素ブロックという)に分割し、各16×16画素ブロックが平坦画素ブロックであるか否かを水平連結ブロック判定処理部71、垂直連結ブロック判定処理部72及び近傍連結ブロック判定処理部73にてそれぞれ判定する。
その後、前景画素ブロック抽出処理部61は、前景画素ブロックであると判定された16×16画素ブロックを、アップサンプリング処理部74にて更にサイズの小さい画素ブロックに分割し、例えば8画素×8画素の画素ブロック(以下、単に8×8画素ブロックという)に分割して、各8×8画素ブロックが平坦画素ブロックであるか否かを水平連結ブロック判定処理部71、垂直連結ブロック判定処理部72及び近傍連結ブロック判定処理部73にてそれぞれ判定する。このように、前景画素ブロック抽出処理部61は、画素ブロックのサイズが予め定められた所定サイズに達するまで、入力画像データの分割と平坦画素ブロックの判定処理とを繰り返し、最終的に各判定処理において一度でも平坦画素ブロックであると判定された画素ブロックを平坦画素ブロックに分類し、これ以外の画素ブロックを前景画素ブロックに分類する。
図8〜図17は、前景ブロック抽出処理部61が行う前景画素ブロックの抽出処理を説明するための模式図であり、入力画像データに対する前景画素ブロックの抽出処理の一処理例を時系列に示してある。本例における入力画像データの一例を図8に示す。図示の入力画像データは、赤色(図においてはグレイスケールで表現してある)の背景画像の下側に白色の反転文字「BB…」が描かれていると共に、その中央に局所的な白色の背景画像と赤色の文字「CC…」が描かれた画像であり、画像のサイズは80画素×80画素である。
前景画素ブロック抽出処理部61は、まず入力画像データを16×16画素ブロックに分割する。図8に示した入力画像データを16×16画素ブロックに分割した結果を図9に示す。これにより、80画素×80画素の入力画像データは25個の16×16画素ブロックに分割される。前景画素ブロック抽出処理部61は、水平連結ブロック判定処理部71、垂直連結ブロック判定処理部72及び近傍連結ブロック判定処理部73にて、各16×16画素ブロックが平坦画素であるか否かの判定を行う。図9に示した16×16画素ブロックについて判定を行った結果を図10に示す。図10においては、平坦画素ブロックと判定された画素ブロックと、それ以外の前景画素ブロックと判定された画素ブロックとに異なるハッチングを付して示してある。
全ての16×16画素ブロックについての判定処理を終了した後、前景画素ブロック抽出処理部61は、アップサンプリング処理部74にて各16×16画素ブロックを4分割することにより、入力画像データを8×8画素ブロックに分割する。入力画像データを8×8画素ブロックに分割した結果を図11に示す(ただし、図11においては、既に平坦画素ブロックであると判定された画素ブロックについては、図10と同じハッチングを付して示してある)。これにより、80画素×80画素の入力画像データは、100個の8×8画素ブロックに分割される。なお、図11においては全ての16×16画素ブロックを4分割して8×8画素ブロックとしているが、既に平坦画素ブロックと判定された16×16画素ブロックについては分割を行わなくてもよい。
アップサンプリング処理の終了後、前景画素ブロック抽出処理部61は、水平連結ブロック判定処理部71にて各8×8画素ブロックが平坦画素ブロックであるか否かの判定を行う。図11に示した8×8画素ブロックについて判定を行った結果を図12に示す。まず、水平連結ブロック判定処理部71は、各8×8画素ブロックの最大画素値及び最小画素値の差分を算出し、この差分が所定値より小さい画素ブロックを平坦画素ブロック候補とする。次いで、水平連結ブロック判定処理部71は、入力画像データの水平方向について近接する複数の平坦画素ブロック候補を検索してその近接数を算出し、算出した近接数が所定値を超える場合に、これらの近接する平坦画素ブロック候補を平坦画素ブロックであると判定する。このときに、水平連結ブロック判定処理部71は、前段の処理により既に平坦画素ブロックであると判定された画素ブロックについては、判定処理を行わなくてもよい。なお、水平方向に近接する平坦画素ブロック候補を検索する際に、近接する平坦画素ブロック候補であってもその平均画素値などが近いもの(平均画素値の差が所定範囲内のもの)についてのみ、水平連結ブロック判定処理部71は近接する平坦画素ブロック候補であると判断してもよく、図示の例ではこの判断を行っている。また、図示の例は、平坦画素ブロック候補が例えば5つ以上近接する場合に平坦画素ブロックであると判定する構成とした場合の判定結果である。
水平連結ブロック判定処理部71による判定処理の終了後、前景画素ブロック抽出処理部61は、垂直連結ブロック判定処理部72にて各8×8画素ブロックが平坦画素ブロックであるか否かの判定を行う。図12に示した判定結果を入力画像データに反映させたものを図13に示し、図13に示した入力画像データの8×8画素ブロックについて垂直連結ブロック判定処理部72が判定を行った結果を図14に示す。垂直連結ブロック判定処理部72は、入力画像データの8×8画素ブロックから平坦画素ブロック候補を決定し、入力画像データの垂直方向について近接する複数の平坦画素ブロック候補を検索してその近接数を算出し、算出した近接数が所定値を超える場合に、これらの近接する平坦画素ブロック候補を平坦画素ブロックであると判定する。このときに、垂直連結ブロック判定処理部72は、前段の処理により既に平坦画素ブロックであると判定された画素ブロックについては、判定処理を行わなくてもよい。なお、垂直方向に近接する平坦画素ブロック候補を検索する際に、近接する平坦画素ブロック候補であってもその平均画素値などが近いものについてのみ、垂直連結ブロック判定処理部72は近接する平坦画素ブロック候補であると判断してもよく、図示の例ではこの判断を行っている。また、図示の例は、平坦画素ブロック候補が例えば5つ以上近接する場合に平坦画素ブロックであると判定する構成とした場合の判定結果である。
垂直連結ブロック判定処理部72による判定処理の終了後、前景画素ブロック抽出処理部61は、近傍連結ブロック判定処理部73にて各8×8画素ブロックが平坦画素ブロックであるか否かの判定を行う。まず、近傍連結ブロック判定処理部73は、入力画像データの8×8画素ブロックから平坦画素ブロック候補を決定する。次いで、近傍連結ブロック判定処理部73は、一の8×8画素ブロックを注目画素ブロックとし、この注目画素ブロックの周囲に存在する他の8×8画素ブロックが平坦画素ブロック又は平坦画素ブロック候補であるか否かを調べ、周囲に存在する平坦画素ブロック及び平坦画素ブロック候補の数を近接数として算出する処理を、全ての8×8画素ブロックに対して行う。ただし、近傍連結ブロック判定処理部73は、前段の処理により既に平坦画素ブロックであると判定された画素ブロックについてはこの処理を行わなくてもよい。
近傍連結ブロック判定処理部73が、平坦画素ブロック又は平坦画素ブロック候補であるか否かを調べる範囲を図15に示す。本図においては、注目画素ブロックにハッチングを付して示すと共に、この注目画素ブロックに対して平坦画素ブロック又は平坦画素ブロック候補であるか否かを調べる周辺の画素ブロックに矢印を付して示してある。例えば16×16画素ブロック、8×8画素ブロック…のように、アップサンプリング処理部74が画素ブロックを4分割する構成の場合、近傍連結ブロック判定処理部73が判定に用いる注目画素ブロック周辺の画素ブロックは図5(a)〜(d)の4種とすることができる。
注目画素ブロックが16×16画素ブロック中の左上に位置する8×8画素ブロックである場合、近傍連結ブロック判定処理部73は、注目画素ブロックの上側の3つの8×8画素ブロックと、左側の1つの8×8画素ブロックとの、既に処理済みの4つの画素ブロックについて、平坦画素ブロックであるか否かを調べてその数を算出する(図15(a)参照)。
注目画素ブロックが16×16画素ブロック中の右上に位置する8×8画素ブロックである場合、近傍連結ブロック判定処理部73は、注目画素ブロックの上側の3つの8×8画素ブロック及び左側の1つの8×8画素ブロックの既に処理済みの4つの画素ブロックと、注目画素ブロックの右側の16×16画素ブロックとの5つの画素ブロックについて、平坦画素ブロックであるか否かを調べてその数を算出する(図15(b)参照)。
注目画素ブロックが16×16画素ブロック中の左下に位置する8×8画素ブロックである場合、近傍連結ブロック判定処理部73は、注目画素ブロックの上側の3つの8×8画素ブロック及び左側の1つの8×8画素ブロックの既に処理済みの4つの画素ブロックと、注目画素ブロックの左下側及び下側の2つの16×16画素ブロックとの6つの画素ブロックについて、平坦画素ブロックであるか否かを調べてその数を算出する(図15(c)参照)。
注目画素ブロックが16×16画素ブロック中の右下に位置する8×8画素ブロックである場合、近傍連結ブロック判定処理部73は、注目画素ブロックの上側の3つの8×8画素ブロック及び左側の1つの8×8画素ブロックの既に処理済みの4つの画素ブロックと、注目画素ブロックの下側及び右下側の2つの16×16画素ブロックとの6つの画素ブロックについて、平坦画素ブロックであるか否かを調べてその数を算出する(図15(d)参照)。
なお、前景画素ブロック抽出処理部61による入力画像データに対する処理の開始時(即ち、アップサンプリング処理部74にて入力画像データに対する分割処理がなされていないとき)に、図15(b)〜(d)に示すように前段の処理結果である16×16画素ブロックの処理結果を近傍連結ブロック判定処理部73が必要とする場合には、これらの処理結果に代えて、対応する画素ブロックが平坦画素ブロック候補であるか否かを判定し、平坦画素ブロック候補であれば近傍連結ブロック判定処理部73がこの画素ブロックを平坦画素ブロックとして扱ってもよい。
上記の判定を全ての8×8画素ブロックに対して行うことにより、近傍連結ブロック判定処理部73は入力画像データの8×8画素ブロックが平坦画素ブロックであるか否かを判定する。図14に示した垂直連結ブロック判定処理部72の判定結果を入力画像データに反映させてものを図16に示し、図16に示した入力画像データの8×8画素ブロックについて近傍連結ブロック判定処理部73が判定を行った結果を図17に示す。図示の例は、注目画素ブロックの周囲に平坦画素ブロックが例えば4つ以上近接する場合に、この注目画素ブロックを平坦画素ブロックであると判定する構成とした場合の判定結果である。
前景画素ブロック抽出処理部61は、上述のように、アップサンプリング処理部74による画素ブロックの分割処理を行いながら、水平連結ブロック判定処理部71、垂直連結ブロック判定処理部72及び近傍連結ブロック判定処理部73による判定処理を、画素ブロックのサイズが所定サイズに達するまで繰り返し行う。画素ブロックのサイズが所定サイズに達した場合、前景画素ブロック抽出処理部61は、繰り返しの判定処理により平坦画素ブロックであると判定された画素ブロックとそれ以外のブロックとを、平坦画素ブロック及び前景画素ブロックとしてそれぞれ分離し、前景画素ブロックを抽出してその処理結果をラベリング処理部62及び前景色算出処理部63へ出力する。
ラベリング処理部62は、前景画素ブロック抽出処理部61が抽出した前景画素ブロックに対して、隣接する前景画素ブロックに同一のラベルを付すことによって、連続した前景画素ブロックの領域(以下、単に前景画素領域という)を抽出する処理を行う。図18及び図19は、ラベリング処理部62が行うラベリング処理を説明するための模式図である。例えば図18(a)にハッチングを付して示した前景画素ブロックは、ラベリング処理部62により図18(b)に示すようにラベル”1”及び”2”の2種のラベルが付され、2つの前景画素領域が抽出される。
詳しくは、ラベリング処理部62は、入力画像データから一の前景画素ブロックを注目画素ブロックとして選択し、この注目画素ブロックの周囲に存在する8つの画素ブロックを参照して、既にラベルが付された画素ブロックが存在する場合には、最小値のラベルを取得して注目画素に付す。周囲の8つの画素ブロックにラベルが付されていない場合には、ラベリング処理部62は注目画素ブロックに新規のラベルを付す。また、ラベリング処理部62は、注目画素ブロックの周囲の8つの画素ブロック中に、値が異なる複数のラベルが付されている場合、異なるラベルが付された画素ブロックに最小値のラベルを付すことによって、ラベルの統合を行う。これにより、図18(a)の前景画素ブロックには、図18(b)のように2種のラベルが付される。同様にして、図17に示した前景画素ブロック抽出処理部61の処理結果に対して、ラベリング処理部62は、図19に示すように、ラベル”1”及び”2”の2種のラベルを付し、入力画像データから2つの前景画素領域を抽出する。ラベリング処理部62の処理結果は、前景画素抽出処理部64へ与えられる。
前景色算出処理部63は、前景画素ブロック抽出処理部61が抽出した各前景画素ブロックに対して、前景を構成する色を算出する処理を行う。図20は、前景色算出処理部63が行う前景色算出処理を説明するための模式図である。前景色算出処理部63は、一の前景画素ブロックを注目画素ブロックとし、注目画素ブロックの周囲に存在する(隣接する)平坦画素ブロックについて画素値の平均値を算出し、この平均値と比較して最も差が大きい注目画素ブロック内の画素の画素値を前景色として算出する。前景色算出処理部63は、入力画像データの全ての前景画素ブロックについて前景色の算出を行う。なお、注目画素ブロックの周囲に平坦画素ブロックが存在しない場合、即ち注目画素ブロックの周囲が前景画素ブロックのみである場合には、前景色算出処理部63は、近接する前景画素ブロックの前景色を注目画素ブロックの前景色としてもよく、この注目画素ブロックについては前景色が算出不可能であると判断してもよい。例えば、図17に示した前景画素ブロック抽出処理部61の処理結果に対して、前景色算出処理部63は、図20に示すように、前景画素ブロックの前景色を算出する。前景色算出処理部63の算出結果は、前景画素抽出処理部64へ与えられる。
前景画素抽出処理部64は、ラベリング処理部62が前景画素領域毎に同一のラベルが付した処理結果と、前景算出処理部63が前景画素ブロック毎に算出した前景色とが与えられている。図21及び図22は、前景画素抽出処理部64が行う前景画素の抽出処理を説明するための模式図である。まず、前景画素抽出処理部64は、同一のラベルが付された前景画素領域毎に前景色の代表色を決定する処理を行う。図21に示す例では、ラベル”1”が付された前景画素領域には24個の前景画素ブロックが含まれており、前景色として3色が算出されている。前景画素抽出処理部64は、3つの前景色から最も使用頻度の高い前景色を、ラベル”1”が付された前景画素領域の代表色とする。またラベル”2”が付された前景画素領域には9個の前景画素ブロックが含まれており、前景色として2色が算出されている。前景画素抽出処理部64は、2つの前景色から最も使用頻度の高い前景色を、ラベル”2”が付された前景画素領域の代表色とする。
代表色を算出した後、前景画素抽出処理部64は、前景画素領域に含まれる各画素について、前景画素領域の代表色との比較を行い、代表色に近い色(即ち、代表色及び各画素の画素値の差分が所定範囲内)の画素を、前景画素として抽出する。図21に示した前景画素領域及び代表色に基づいて、図8の入力画像データから前景画素を抽出した結果を図22に示す。図22では、図8の反転文字「BB…」及び局所的な背景画像に描かれた文字「CC…」が共に前景画素として抽出されている。
なお、前景画素領域から代表色を決定する際に、図21に示す例では最も使用頻度が高い前景色を代表色としたが、これに限るものではない。例えば、前景画素抽出処理部64は、前景画素領域に含まれる複数の前景色の平均値を算出し、この平均色を代表色としてもよい。また例えば、前景画素領域において出現頻度の低い前景色については、代表色の決定する際の対象から除外してもよい。また、前景画素領域の大きさ(例えば前景画素ブロックの数など)が所定サイズより小さい場合には、この前景画素領域を前景画素の抽出対象から除外してもよい。
前景マスク生成処理部51は、前景画素抽出処理部64が抽出した前景画素を前景マスクとして出力する。上述のように、前景マスクは入力画像データと共に前景色インデックス化処理部52へ与えられ、前景色インデックス化処理部52、背景レイヤ生成処理部53及び2値画像生成処理部54が前景マスクの情報に基づいた画像処理をそれぞれ行うことによって、入力画像データは背景レイヤ及び前景レイヤに分離され、画像圧縮部55にてそれぞれ圧縮される。
以上の構成のMFPは、画像処理装置20の圧縮処理部30の前景マスク生成処理部51にて前景画素の抽出処理を行う際に、入力画像データを複数の画素ブロック(画像領域)に分け、各画素ブロックを平坦画素ブロック(平坦領域)又は前景画素ブロック(変化領域)に分類することで前景画素ブロック抽出処理部61が前景画素ブロックを抽出する。前景マスク生成処理部51の前景色算出処理部63は、抽出された前景画素ブロックから色情報として前景色を算出し、ラベリング処理部62は、近接する複数の前景画素ブロックに同一のラベルを付すことにより、連続した前景画素ブロックによる領域を前景画素領域(連続変化領域)として抽出する。これらの処理結果から、前景画素抽出処理部64は、前景画素領域毎に代表色を算出し、この代表色に近い画素値を有する画素を前景画素として抽出する。
これらにより、入力画像データが反転文字を含む画像又は局所的な背景色を有する画像等の複雑なレイアウトの画像であっても、画像処理装置20は入力画像データから前景画素を精度よく抽出することができ、入力画像データを前景レイヤ及び背景レイヤに精度よく分離して適切な圧縮方式で圧縮することができる。よって、画像処理装置20による入力画像データの圧縮率を向上することができる。
また、前景色算出処理部63は、前景画素ブロックから前景色を算出する際に、前景画素ブロックの周囲に存在する平坦画素ブロックの平均画素値との差が最も大きい画素の画素値を前景色として算出する構成とすることにより、下地明度と文字明度との関係が反転した反転文字についても前景色を精度よく算出することができ、前景画素の抽出を精度よく行うことができる。
また、前景画素ブロック抽出処理部61は、入力画像データから平坦画素ブロック候補(画素値の変化が小さい画像領域)を抽出して、入力画像データの水平方向及び垂直方向等の所定方向について平坦画素ブロック候補が近接する場合にこの近接数を算出し、算出した近接数が所定値を超える場合にこれら近接した平坦画素ブロック候補を平坦画素ブロックであると判定することによって、入力画像データを平坦画素ブロック又は前景画素ブロックに分類する。これにより、広範囲に亘って画素値の変化が小さい画素ブロックを平坦画素ブロックとすることができ、1つの画素ブロック内の情報のみでなく周辺の複数の画素ブロックの情報に基づいて平坦画素ブロックを抽出することができるため、前景画素ブロック抽出処理部61は平坦画素領域の抽出を精度よく行うことができる。
また、前景画素ブロック抽出処理部61は、平坦画素ブロック候補の近接数を算出する際に、近接する平坦画素ブロック候補であっても、その平均画素値の差が所定範囲外のものについては近接数の算出に加えず、平均画素値の差が所定範囲内の平坦画素ブロック候補のみ近接数の算出に加える。これにより、平坦画素ブロック候補が近接する場合であっても、平均画素値の差が大きい場合には平坦な領域でない虞があるため、前景画素ブロック抽出処理部61は、このような平坦画素ブロック候補を近接数の算出から除外することによって、平坦画素ブロックの抽出精度が低下することを防止できる。
また、前景画素ブロック抽出処理部61は、入力画像データを所定サイズの画素ブロックに分割して平坦画素ブロックであるか否かの判定を行った後、アップサンプリング処理部74にて画素ブロックを更に小さいサイズに分割し、分割した小さいサイズの画素ブロックについて同様に平坦画素ブロックであるか否かの判定を行う。画素ブロックの分割と平坦画素ブロックの判定とを、画素ブロックのサイズが所定サイズに達するまで繰り返し行う構成とすることにより、前景画素ブロック抽出処理部61は、入力画像データが局所的な背景画像を複数有するような複雑なレイアウトを有する場合であっても、平坦画素ブロック及び前景画素ブロックの分類を精度よく行うことができる。
なお、本実施の形態においては、前景画素を抽出する画像処理を行う画像処理装置20をMFPに搭載する例を示したが、これに限るものではなく、フラットヘッドスキャナなどの画像読取装置(後述の変形例参照)に同様の構成を適用してもよく、画像の圧縮処理を行うその他の装置に同様の構成を適用してもよい。また、本実施の形態に係るMFPはカラーの画像データを扱う構成としたが、これに限るものではなく、白黒の画像データを扱う構成であってもよい。
また、前景画素ブロック抽出処理部61は、水平連結ブロック判定処理部71、垂直連結ブロック判定処理部72、近傍連結ブロック判定処理部73の順に処理を行う構成としたが、これに限るものではなく、これら各部の処理はいずれの順序で行ってもよく、更には並列的に処理を行ってもよい。また、水平連結ブロック判定処理部71、垂直連結ブロック判定処理部72、近傍連結ブロック判定処理部73は、平坦画素ブロック候補の近接数を算出して所定値との比較を行うが、この際に画素ブロックのサイズに応じて比較に用いる所定値を増減させてもよく、例えば画素ブロックのサイズが小さくなるにつれて比較する所定値を大きくしてもよい。
(変形例)
図23は、変形例に係る画像読取装置の構成を示すブロック図である。上述の実施の形態においては、本発明をMFPに適用した例を示したが、これに限るものではなく、本発明を画像読取装置に適用してもよい。変形例に係る画像読取装置は、画像入力装置11、操作パネル15及び画像処理装置20a等を備えて構成されている。
操作パネル15は、ユーザの操作を受け付ける種々のキー及び警告メッセージなどを表示するディスプレイ等で構成される。画像入力装置11は、原稿に光を照射する光源、及びCCDなどのイメージセンサが並設された受光部等を有し、光源から原稿へ光を照射すると共に、受光部を一方向へ移動させて、原稿からの反射光をR(赤)G(緑)B(青)の3つの色成分に分解して受光部で読み取り、RGBのアナログ信号として画像処理装置20aへ与える。なお、画像入力装置11は、デジタルカメラ等の装置であってもよい。
画像処理装置20aは、A/D変換部21、シェーディング補正部22、入力階調補正部23、領域分離処理部24及び圧縮処理部30を有しており、画像入力装置11にて読み取った入力画像データに対してA/D変換部21〜領域分離処理部24にて画像処理を施し、圧縮処理部30にて画像データを圧縮して出力する。圧縮処理部30は、実施の形態1に係るMFPと同様に、入力画像データを前景レイヤ及び背景レイヤに分離し、各レイヤに最適な圧縮方式での圧縮処理を行う。圧縮された画像データはハードディスクなどの記憶装置に記憶され、例えば操作パネル15にて電子メールとして送信する指示が与えられた場合、ネットワークカード(図示は省略する)などにより、電子メールに添付されて指定された送信先へ送信される。
なお、変形例に係る画像読取装置のその他の構成は、実施の形態1に係るMFPの構成と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
また、本発明の画像処理をMFP又は画像読取装置等のハードウェアが行う構成として実現するのみでなく、コンピュータに画像処理を実行させるコンピュータプログラムとして実現することもでき、このコンピュータプログラムのプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム又はソースプログラム等)を、コンピュータにて読み取ることができる記録媒体に記録する構成とすることができる。これにより、本発明の前景画素抽出処理及び圧縮処理等の画像処理を行うコンピュータプログラムを記録した記録媒体を持ち運び自由に提供することができる。
上述の実施の形態1に係るMFP及び変形例に係る画像読取装置等の装置が、ROM(Read Only Memory)又はハードディスク等の記憶手段を備えている場合には、この記憶手段にコンピュータプログラムのプログラムコードを記憶する構成であってもよく、またこれらの装置が、記録媒体を着脱してプログラムコードを読み取る装置を備えて、記録媒体から読み取ったコンピュータプログラムを実行することで画像処理を行う構成であってもよい。これらの場合、記憶手段又は記録媒体等に格納されたコンピュータプログラムは、MFP又は画像読取装置等の装置に備えられたCPUなどが直接的に読み出して実行させる構成であってもよく、記憶手段又は記録媒体からプログラムコードをRAM(Random Access Memory)などの記憶エリアにダウンロードしてCPUなどが実行させる構成であってもよい(プログラムコードをダウンロードするためのコンピュータプログラムは、予め装置本体に備えられているものとする)。
MFP又は画像読取装置等の装置に着脱することができる記録媒体としては、磁気テープ若しくはカセットテープ等のテープ系媒体、フレキシブルディスク若しくはハードディスク等の磁気ディスク媒体、CD(Compact Disc)、MO(Magneto-Optical)、MD(Mini Disc)若しくはDVD(Digital Versatile Disk)等の光ディスク媒体、IC(Integrated Circuit)カード、メモリカード若しくは光カード等のカード系媒体、又は、マスクROM、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)若しくはフラッシュメモリ等の半導体メモリ媒体等のように、コンピュータプログラムを固定的に担持する媒体であってよい。これらの記録媒体がMFP又は画像読取装置等の装置に装着され、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムが読み取られて実行されることにより、上述の画像処理が行われる。
またMFP又は画像読取装置等の装置がインターネットなどの通信ネットワークに接続してデータの送受信を行うことができる構成の場合には、通信ネットワークを介してコンピュータプログラムをダウンロードし、ダウンロードしたコンピュータプログラムを実行することで画像処理を行う構成であってもよい。この場合、通信ネットワークを介して画像処理用のコンピュータプログラムをダウンロードするためのコンピュータプログラムは、装置本体に予め備える構成であってもよく、記録媒体などを介してインストールされる構成であってもよい。なお本発明は、上記のコンピュータプログラムのプログラムコードが、電子的な伝送で具現化された搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
またこれらのコンピュータプログラムを実行するコンピュータは、フラットヘッドスキャナ、フィルムスキャナ又はデジタルカメラ等の画像入力装置、コンピュータプログラムを実行して画像処理などの様々な処理を行う処理装置、処理結果を表示するCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ又は液晶ディスプレイ等の画像表示装置、及び画像処理の結果などを紙などの媒体に出力するプリンタなどの画像出力装置等を備えて構成され、更には通信ネットワークに接続するためのネットワークカード又はモデム等の通信手段が備えられてもよい。
(実施の形態2)
図24は、実施の形態2に係る前景マスク生成処理部251の構成を示すブロック図である。実施の形態2に係る前景マスク生成処理部251は、実施の形態1に係る前景マスク生成処理部51が備える前景色算出処理部63に代えて、前景画素ブロックの背景色を算出する背景色算出処理部263を備えている。前景マスク生成処理部251の前景画素ブロック抽出処理部61は、上述のように、入力画像データを複数の画素ブロックに分け、各画素ブロックを平坦画素ブロック又は前景画素ブロックに分類することで前景画素ブロックを抽出する。またラベリング処理部62は、近接する複数の前景画素ブロックに同一のラベルを付すことにより、連続した前景画素ブロックによる領域を前景画素領域として抽出する。
背景色算出処理部263は、前景画素ブロック抽出処理部61が抽出した各前景画素ブロックに対して、背景を構成する色を算出する処理を行う。背景色算出処理部263は、一の前景画素ブロックを注目画素ブロックとし、注目画素ブロックの周囲に存在する(隣接する)平坦画素ブロックについて画素値の平均値を前景画素ブロックの背景色として算出する。背景色算出処理部263は、入力画像データの全ての前景画素ブロックについて背景色の算出を行う。なお、注目画素ブロックの周囲に平坦画素ブロックが存在しない場合、即ち注目画素ブロックの周囲が前景画素ブロックのみである場合には、背景色算出処理部263は、近接する前景画素ブロックの背景色を注目画素ブロックの背景色としてもよく、この注目画素ブロックについては背景色が算出不可能であると判断してもよい。背景色算出処理部263の算出結果は、前景画素抽出処理部264へ与えられる。
前景画素抽出処理部264は、ラベリング処理部62により抽出された前景画素領域毎に、背景色算出処理部263が算出した背景色の代表色を算出し、この代表色に対する画素値の差が閾値を超える画素を前景画素として抽出する。背景色の代表色の算出は、図21に示した前景色の代表色の算出と同様に、前景画素領域に含まれる前景画素ブロックの背景色の使用頻度に基づいて行ってもよく、濃度の近い背景色については平均値を用いて代表色を算出してもよい。
以上の構成の前景マスク生成処理部251は、入力画像データから抽出した前景画素ブロックの背景色を算出して前景画素の抽出を行う構成であっても、前景色に基づいて前景画素の抽出を行う実施の形態1の前景マスク生成処理部51と同様に、入力画像データが反転文字を含む画像又は局所的な背景色を有する画像等の複雑なレイアウトの画像であっても、入力画像データから前景画素を精度よく抽出することができる。よって、この前景マスク生成処理部251を備えるMFPなどにおいては、入力画像データを前景レイヤ及び背景レイヤに精度よく分離して適切な圧縮方式で圧縮することができ入力画像データの圧縮率を向上することができる。
なお、実施の形態2に係る前景マスク生成処理部251のその他の構成は、実施の形態1に係る前景マスク生成処理部51の構成と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
(実施の形態3)
図25は、実施の形態3に係る前景マスク生成処理部351の構成を示すブロック図である。実施の形態3に係る前景マスク生成処理部351は、実施の形態1に係る前景マスク生成処理部51が備える前景色算出処理部63と、実施の形態2に係る前景マスク生成処理部251が備える背景色算出処理部263とを備えている。前景マスク生成処理部351の前景画素ブロック抽出処理部61は、上述のように、入力画像データを複数の画素ブロックに分け、各画素ブロックを平坦画素ブロック又は前景画素ブロックに分類することで前景画素ブロックを抽出する。またラベリング処理部62は、近接する複数の前景画素ブロックに同一のラベルを付すことにより、連続した前景画素ブロックによる領域を前景画素領域として抽出する。
前景色算出処理部63は、前景画素ブロック抽出処理部61が抽出した各前景画素ブロックに対して前景色を算出し、算出した前景色を前景画素抽出処理部364へ与える。背景色算出処理部263は、前景画素ブロック抽出処理部61が抽出した各前景画素ブロックに対して背景色を算出し、算出した背景色を前景画素抽出処理部364へ与える。
前景画素抽出処理部364は、ラベリング処理部62により抽出された前景画素領域毎に、前景色算出処理部63が算出した前景色の代表色及び背景色算出処理部263が算出した背景色の代表色を算出する。前景画素抽出処理部364は、前景色の代表色に対して所定範囲内の画素値を有し、且つ、背景色の代表色に対する画素値の差が閾値を超える画素を前景画素として抽出する。
以上の構成の前景マスク生成処理部351は、入力画像データから抽出した前景画素ブロックの前景色及び背景色を算出して前景画素の抽出を行う構成であり、より精度よく前景画素の抽出を行うことができる。
なお、実施の形態3に係る前景マスク生成処理部351のその他の構成は、実施の形態2に係る前景マスク生成処理部251の構成と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
11 画像入力装置
12 画像出力装置
13 送信装置
15 操作パネル
20、20a 画像処理装置
30 圧縮処理部
31 記憶部
51 前景マスク生成処理部
52 前景色インデックス化処理部
53 背景レイヤ生成処理部
54 2値画像生成処理部
55 画像圧縮部
61 前景画素ブロック抽出処理部(分類手段)
62 ラベリング処理部(連続変化領域抽出手段)
63 前景色算出処理部(色情報算出手段)
64 前景画素抽出処理部(前景画素抽出手段)
71 水平連結ブロック判定処理部(近接数算出手段)
72 垂直連結ブロック判定処理部(近接数算出手段)
73 近傍連結ブロック判定処理部
74 アップサンプリング処理部
251 前景マスク生成処理部
263 背景色算出処理部(色情報算出手段)
264 前景画素抽出処理部(前景画素抽出手段)
351 前景マスク生成処理部
364 前景画素抽出処理部(前景画素抽出手段)

Claims (9)

  1. 入力画像データから前景画像を構成する前景画素を抽出する画像処理装置において、
    前記入力画像データを複数の画像領域に分け、該画像領域に含まれる画素間の画素値の差が所定値より小さい平坦領域又は該平坦領域以外の変化領域に、前記複数の画像領域を分類する分類手段と、
    該分類手段が分類した変化領域のうち、近接する複数の変化領域を連続変化領域として抽出する連続変化領域抽出手段と、
    前記変化領域に係る色情報を算出する色情報算出手段と、
    前記連続変化領域抽出手段が抽出した連続変化領域毎に、前記色情報算出手段が算出した色情報に応じて前景画素を抽出する前景画素抽出手段と
    を備え、
    前記色情報算出手段は、前記変化領域に含まれる複数の画素の画素値から、前記変化領域の周囲の平坦領域に含まれる画素の画素値との差が所定値より大きい画素値を、前記変化領域の前景色として算出し、該前景色を前記色情報として算出するようにしてあり、
    前記前景画素抽出手段は、前記前景色との色の差が所定範囲内の画素を前記前景画素として抽出するようにしてあること
    を特徴とする画像処理装置。
  2. 前記色情報算出手段は、前記変化領域の周囲の平坦領域の色を前記変化領域の背景色として算出し、該背景色を前記色情報として算出するようにしてあり、
    前記前景画素抽出手段は、前記背景色との色の差が所定範囲外の画素を前記前景画素として抽出するようにしてあること
    を特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記分類手段は、
    画素値の差が所定値より小さい画像領域が近接する数を算出する近接数算出手段を有し、
    該近接数算出手段が算出した近接数が所定値を超える画像領域を前記平坦領域に分類し、前記近接数算出手段が算出した近接数が所定値以下の画像領域を前記変化領域に分類するようにしてあること
    を特徴とする請求項1又は請求項に記載の画像処理装置。
  4. 前記近接数算出手段は、画素値の差が所定値より小さく且つ近接した画像領域のうち、平均画素値の差が所定範囲内の画像領域の数を算出するようにしてあること
    を特徴とする請求項に記載の画像処理装置。
  5. 前記分類手段は、
    所定サイズの画像領域毎に、前記平坦領域であるか又は前記変化領域であるかの分類を行い、
    前記変化領域に分類した画像領域を前記所定サイズより小さいサイズに分割し、分割した画像領域毎に前記判定を行う処理を、前記画像領域のサイズが所定サイズに達するまで繰り返し行うようにしてあること
    を特徴とする請求項1から請求項までのいずれか1つに記載の画像処理装置。
  6. 請求項1から請求項までのいずれか1つに記載の画像処理装置と、
    該画像処理装置で処理された画像データに基づいて出力画像を形成する画像形成手段と
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
  7. 入力画像データから前景画像を構成する前景画素を抽出する画像処理方法において、
    前記入力画像データを複数の画像領域に分け、該画像領域に含まれる画素間の画素値の差が所定値より小さい平坦領域又は該平坦領域以外の変化領域に、前記複数の画像領域を分類し、
    分類した変化領域のうち、近接する複数の変化領域を連続変化領域として抽出し、
    前記変化領域に含まれる複数の画素の画素値から、前記変化領域の周囲の平坦領域に含まれる画素の画素値との差が所定値より大きい画素値を、前記変化領域の前景色として算出し、
    抽出した連続変化領域毎に、算出した前景色との色の差が所定範囲内の画素を前記前景画素として抽出すること
    を特徴とする画像処理方法。
  8. コンピュータに、入力画像データから前景画像を構成する前景画素を抽出させるコンピュータプログラムにおいて、
    コンピュータに、前記入力画像データを複数の画像領域に分け、該画像領域に含まれる画素間の画素値の差が所定値より小さい平坦領域又は該平坦領域以外の変化領域に、前記複数の画像領域を分類させるステップと、
    コンピュータに、分類した変化領域のうち、近接する複数の変化領域を連続変化領域として抽出させるステップと、
    コンピュータに、前記変化領域に含まれる複数の画素の画素値から、前記変化領域の周囲の平坦領域に含まれる画素の画素値との差が所定値より大きい画素値を、前記変化領域の前景色として算出させるステップと、
    コンピュータに、抽出した連続変化領域毎に、算出した前景色との色の差が所定範囲内の画素を前記前景画素として抽出させるステップと
    を備えること
    を特徴とするコンピュータプログラム。
  9. 請求項に記載のコンピュータプログラムが記録してあること
    を特徴とする記録媒体。
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