JP6003260B2 - 画像処理装置及びプログラム - Google Patents
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Description
エッジを対象とする画像処理にはスムージング処理もある。スムージング処理は文字等の斜線部分のエッジの画素値を増減して中間調とすることにより、斜線部分のエッジを視覚的に滑らかにすることができる。
画像データに細線化処理を施す細線化処理部と、
画像データにスムージング処理を施すスムージング処理部と、
画像データの各画素についてエッジ方向を判定するエッジ方向判定部と、
注目画素、注目画素の周辺画素の各画素値、前記スムージング処理による画素値の変化量、前記細線化処理による画素値の変化量、注目画素について判定された前記エッジ方向を用い、前記注目画素の前記スムージング処理による画素値の変化量及び前記細線化処理による画素値の変化量の組み合わせに応じて、前記スムージング処理及び前記細線化処理を施した後の前記注目画素の画素値を決定するブレンド処理部と、
前記注目画素及びその周辺画素の前記細線化処理による画素値の変化量により、細線化された画素が孤立するか否かを判定し、孤立すると判定された場合、注目画素又は注目画素のエッジ方向又は逆エッジ方向に隣接する周辺画素のうち、細線化された画素の前記細線化処理による画素値の変化量を0の値にリセットする細線化調整部と、を備え、
前記ブレンド処理部は、前記注目画素の画素値の決定に、リセットされた前記細線化処理による画素値の変化量を用いる画像処理装置が提供される。
前記細線化調整部は、細線化された画素が注目画素のエッジ方向又は逆エッジ方向に隣接する周辺画素である場合、注目画素が細線化されていることを条件に当該周辺画素の細線化処理による画素値の変化量を0の値にリセットする請求項1に記載の画像処理装置が提供される。
前記細線化調整部は、前記ブレンド処理部が前記注目画素の前記細線化処理による画素値の変化量及び前記スムージング処理による画素値の変化量の組み合わせを分類した後、前記リセットを行う請求項1又は2に記載の画像処理装置が提供される。
前記細線化調整部による前記リセットを実行するか否かを切り替える制御部を備える請求項1〜3の何れか一項に記載の画像処理装置が提供される。
コンピューターに、
画像データに細線化処理を施す工程と、
画像データにスムージング処理を施す工程と、
画像データの各画素についてエッジ方向を判定する工程と、
注目画素、注目画素の周辺画素の各画素値、前記スムージング処理による画素値の変化量、前記細線化処理による画素値の変化量、注目画素について判定された前記エッジ方向を用い、前記注目画素の前記スムージング処理による画素値の変化量及び前記細線化処理による画素値の変化量の組み合わせに応じて、前記スムージング処理及び前記細線化処理を施した後の前記注目画素の画素値を決定する工程と、
前記注目画素及びその周辺画素の前記細線化処理による画素値の変化量により、細線化された画素が孤立するか否かを判定し、孤立すると判定された場合、注目画素又は注目画素のエッジ方向又は逆エッジ方向に隣接する周辺画素のうち、細線化された画素の前記細線化処理による画素値の変化量を0の値にリセットする工程と、を実行させるためのプログラムであって、
前記注目画素の画素値を決定する工程は、リセットされた前記細線化処理による画素値の変化量を用いて前記注目画素の画素値を決定するプログラムが提供される。
画像処理装置1は、図1に示すようにスムージング処理部2、細線化処理部3、エッジ方向判定部4、ブレンド処理部5を備える。
画像処理装置1は副走査方向に0〜8ライン目までの合計9画素分のラインメモリーを備え、画像データは1クロック毎に主走査方向に1画素ずつシフトしながらこのラインメモリーに入力され保持される。画像データは8bitであり、画素値の値域が0〜255である。カラー画像の場合、Y(イエロー)、M(マジェンタ)、C(シアン)、K(黒)の4色からなる画像データが入力される。
スムージング処理は7×7画素単位で行われる。スムージング処理部2は、ラインメモリーから7ライン分の画像データを7クロック分、つまり主走査方向に7画素分保持して7×7画素を得る。
図2は中段のスムージング処理部2に入力された7×7画素の領域を示す。図2において各画素には画素位置を示す識別番号01〜49が付されている。
各スムージング処理部2は処理する画素の位置が異なるが、処理内容は同じであるので、識別番号25の注目画素をスムージング処理する中段のスムージング処理部2を代表としてスムージング処理を説明する。
エッジ判定部21は隣接する2つの画素間で画素値の差分を算出し、差分が閾値th1以上であれば、2つの画素間にエッジが有ると判定する。差分が閾値th1未満であれば、エッジ判定部21は2つの画素間にエッジが無いと判定する。th1はエッジ判定用に予め定められた閾値である。差分は絶対値で算出され、差分が算出される2つの画素は所定の位置関係で隣接する画素である。
03−10、04−11、05−12、10−17、10−18、11−17、11−18、11−19、12−18、12−19、15−16、16−17、16−24、17−18、17−23、17−24、18−19、18−24、18−25、18−26、19−20、19−26、19−27、20−21、20−26、22−23、23−24、23−31、24−25、24−30、24−31、24−32、25−26、25−32、26−27、26−32、26−33、26−34、27−28、27−33、29−30、30−31、31−32、31−38、31−39、32−33、32−38、32−39、32−40、33−34、33−39、33−40、34−35、38−45、39−46、40−47
V[0310]←V[0411]←V[0512]
V[1017]←V[1118]←V[1219]
V[1018]←V[1119]
V[1117]←V[1218]
V[1516]←V[1617]←V[1718]←V[1819]←V[1920]←V[2021]
V[1624]←V[1826]←V[1927]
V[1723]←V[1824]←V[2026]
V[1724]←V[1825]←V[1926]
V[2223]←V[2324]←V[2425]←V[2526]←V[2627]←V[2728]
V[2331]←V[2432]←V[2634]
V[2430]←V[2632]←V[2733]
V[2431]←V[2532]←V[2633]
V[2930]←V[3031]←V[3132] ←V[3233]←V[3334]←V[3435]
V[3138]←V[3239]←V[3340]
V[3139]←V[3240]
V[3238]←V[3339] V[3845]←V[3946]←V[4047]
図4は一例としてのテンプレートである。図4において()内の数字は、各テンプレートに付された識別番号である。
選択されたテンプレートの識別番号が21、22、23、24のとき、
dSMT=(C[18]+C[25]+C[32])/3−C[25]
選択されたテンプレートの識別番号が213、233のとき、
dSMT=(C[18]×2+C[25]+C[32]×2)/5−C[25]
選択されたテンプレートの識別番号が223、243のとき、
dSMT=(C[24]×2+C[25]+C[26]×2)/5−C[25]
dSMT=(C[25]×4+C[32])/5−C[25]
選択されたテンプレートの識別番号が253、254のとき、
dSMT=(C[25]×4+C[18])/5−C[25]
選択されたテンプレートの識別番号が261、262のとき、
dSMT=(C[25]×4+C[26])/5−C[25]
選択されたテンプレートの識別番号が263、264のとき、
dSMT=(C[25]×4+C[24])/5−C[25]
細線化処理は3×3画素単位で行われる。細線化処理部3は、ラインメモリーから3ライン分の画像データを3クロック分入力し、3×3画素を得る。細線化処理部3は3つ設けられ、上段の細線化処理部3には2〜4ライン目、中段の細線化処理部3には3〜5ライン目、下段の細線化処理部3には4〜6ライン目の画像データが入力される。各細線化処理部3は3×3画素の中心に位置する画素に細線化処理を施し、細線化処理による画素値の変化量dSTを算出して出力する。つまり、1クロック毎に1×3画素の画素値が各細線化処理部3に入力され、1×3画素(識別番号18、25、32の画素)の画素値の変化量dSTが出力される。
各細線化処理部3は処理する画素の位置が異なるが、処理内容は同じであるので、識別番号25の注目画素を処理する中段の細線化処理部3を代表として細線化処理を説明する。
E0=C[25]−C[17]
E1=C[25]−C[18]
E2=C[25]−C[19]
E3=C[25]−C[24]
E4=C[25]−C[26]
E5=C[25]−C[31]
E6=C[25]−C[32]
E7=C[25]−C[33]
以上のようにして求めたE0〜E7、PED、REDがエッジ強度である。
TPED=
(PED[y]×Wy+PED[m] ×Wm+PED[c] ×Wc+ PED[k] ×Wk)
TRED=
(RED[y]×Wy+RED[m] ×Wm+RED[c] ×Wc+ RED[k] ×Wk)
上記式において、Wy、Wm、Wc、Wkは予め定められた係数であり、Wy+Wm+Wc+Wk≦255である。
モノクロ画像であれば、TPED=PED[k] ×Wk、TRED=RED[k] ×Wkである。
dST=(PED−RED)×STVL
上記STVLは細線化の強度を調整する係数であり、色毎に予め定められている。STVLは0〜1の値域をとり得る。
エッジ方向の判定は5×5画素単位で行われる。エッジ方向判定部4は、ラインメモリーから2〜6ライン目の画像データを5クロック分入力し、ブレンド処理部5における注目画素を中心とする5×5画素を得る。エッジ方向判定部4は、入力された5×5画素の中心に位置する注目画素を対象としてエッジ方向posを判定し、出力する。つまり、1クロック毎に1×5画素の画素値がエッジ方向判定部4に入力され、1画素分のエッジ方向posが出力される。エッジ方向とは画素値が小さい画素から大きい画素へ向かう方向である。注目画素が前景又は背景のエッジであれば、背景から前景への方向がエッジ方向として判定される。
SP[u]=C[25]−C[18]
SP[l]=C[25]−C[24]
SP[r]=C[25]−C[26]
SP[d]=C[25]−C[32]
SF[u]=C[25]−C[11]
SF[l]=C[25]−C[23]
SF[r]=C[25]−C[27]
SF[d]=C[25]−C[39]
同様に、SP[u]とSP[d]の比較によって副走査方向のエッジ方向が判定される。SP[u]>SP[d]であれば、エッジ方向判定部4は副走査方向におけるエッジ方向を下と判定し、y=−1を出力する。SP[u]<SP[d]であれば、エッジ方向判定部4は副走査方向におけるエッジ方向を上と判定し、y=+1を出力する。
注目画素が内エッジである場合、エッジ方向はx=y=0である。よって、エッジ方向判定部4は、エッジ方向がx=y=0である場合、注目画素から2画素離れた周辺画素から求められたSF[l]、SF[r]、SF[u]、SF[d]により、エッジ方向x、yを修正する。
x=1かつy=0のとき、pos=2
x=1かつy=+1のとき、pos=2
x=0かつy=−1のとき、pos=4
x=0かつy=0のとき、pos=0
x=0かつy=+1のとき、pos=3
x=−1かつy=−1のとき、pos=1
x=−1かつy=0のとき、pos=1
x=−1かつy=+1のとき、pos=3
ブレンド処理部5は、ラインメモリーの2〜6ライン目の画像データを5クロック分入力し、識別番号25の注目画素を中心とする5×5画素を得る。また、ブレンド処理部5は、スムージング処理部2及び細線化処理部3から出力される1×3画素の処理結果(変化量dSMT、dST)を主走査方向に3画素シフトして、識別番号25の注目画素を中心とする3×3画素分の処理結果を入力する。また、ブレンド処理部5はエッジ方向判定部4から注目画素のエッジ方向posを入力する。ブレンド処理部5は、注目画素における細線化の有無、スムージングの有無の組み合わせに応じて、注目画素において細線化とスムージングの双方が同時に実現されたときの画素値Gを決定する。画素値Gの決定には、注目画素、注目画素の上下左右に隣接する周辺画素、注目画素の上下左右において注目画素から2画素離れた周辺画素の各画素値C、注目画素と注目画素の上下左右に隣接する周辺画素の画素値の変化量dST、dSMT、注目画素におけるエッジ方向posが用いられる。
分類部50は、注目画素における細線化の有無、スムージングの有無の組み合わせによって、注目画素における細線化とスムージングの状態をケース1〜ケース4に分類する。細線化の有無、スムージングの有無は変化量dST、dSMTの値が0か否かによって判定することができる。分類部50は、注目画素について細線化処理部3から入力される変化量dST[25]がdST[25]≠0であれば、細線化処理の結果、注目画素において細線化が行われ、dST[25]=0であれば細線化が行われなかったと判定する。同様に、分類部50は注目画素についてスムージング処理部2から入力される変化量dSMT[25]がdSMT[25]≠0であればスムージングが行われ、dSMT[25]=0であればスムージングが行われなかったと判定する。
図10に示すように、分類部50は注目画素の変化量dST[25]≠0、dSMT[25]≠0のとき(ステップS11;Y)、ケース1に分類する(ステップS12)。注目画素の変化量dST[25]≠0、dSMT[25]=0のとき(ステップS11;N、S13;Y)、分類部50はケース2に分類する(ステップS14)。注目画素の変化量dST[25]=0、dSMT[25]≠0のとき(ステップS13;N、S15;Y)、分類部50はケース3に分類する(ステップS16)。注目画素の変化量dST[25]=0、dSMT[25]=0のとき(ステップS15;N、S17;Y)、分類部50はケース4に分類する(ステップS18)。
図11は、ケース1に対し、画素値決定部51が実行する処理のフローチャートである。
ケース1において注目画素は細線化もスムージングも行われているので、図12(a)に示すような前景のエッジであるか、或いは図12(b)に示すような背景のエッジであることが想定される。前景のエッジである場合、図12(a)に示すように注目画素Mの変化量dST、dSMTは何れも負の値であり、細線化処理、スムージング処理のそれぞれによって画素値が減じられる。背景のエッジである場合、図12(b)に示すように注目画素Mの変化量dST、dSMTは何れも正の値であり、細線化処理、スムージング処理のそれぞれによって画素値が増加される。
図13は、ケース2に対し、画素値決定部52が実行する処理のフローチャートである。
ケース2において注目画素は細線化のみ行われているので、図14(a)に示すような前景のエッジであるか、図14(b)に示すような背景のエッジであると想定される。前景のエッジである場合、図14(a)に示すように注目画素Mの変化量dSTは負の値であり、細線化処理によって画素値が減じられる。注目画素Mに逆エッジ方向aposに隣接する周辺画素Nの変化量dSMTは正の値であり、スムージング処理によって画素値が増加される。背景のエッジである場合、図14(b)に示すように注目画素Mの変化量dSTは正の値であり、細線化処理によって画素値が増加される。注目画素Mにエッジ方向posに隣接する周辺画素Nの変化量dSMTは負の値であり、スムージング処理によって画素値が減じられる。
何れの条件も満たさない場合(ステップS34;N)、画素値決定部52は、スムージングされた周辺画素がエッジ方向posにも逆エッジ方向aposにも隣接しないと判定し、ステップS31で決定された注目画素の画素値G[25]を出力する。
図15は、ケース3に対し、画素値決定部53が実行する処理のフローチャートである。
ケース3において注目画素はスムージングのみ行われているので、注目画素は図16(a)に示すような背景のエッジであるか、或いは図16(b)に示すような前景のエッジであることが想定される。背景のエッジである場合、図16(a)に示すように注目画素Mの変化量dSMTは正の値であり、スムージング処理によって画素値が増加される。注目画素Mにエッジ方向posに隣接する周辺画素Nの変化量dSTは負の値であり、細線化処理によって画素値が減じられる。前景のエッジである場合、図16(b)に示すように注目画素Mの変化量dSMTは負の値であり、スムージング処理によって画素値が減じられる。注目画素Mに逆エッジ方向aposに隣接する周辺画素Nの変化量dSTは正の値であり、細線化処理によって画素値が増加される。
何れの条件も満たさない場合(ステップS44;N)、画素値決定部53は、細線化された周辺画素がエッジ方向posにも逆エッジ方向aposにも隣接しないと判定し、ステップS41で決定された注目画素の画素値G[25]を出力する。
temp=L+S+dST[P]+dSMT[25]
Pはpos又はaposが入力される。C[P]、 dST[P]は、細線化された周辺画素がエッジ方向posに隣接するのであればC[pos]、dST[pos]であり、逆エッジ方向に隣接するのであればC[apos]、dST[apos]である。
temp>L+Sを満たすが(ステップS48;Y)、temp<L×2を満たさない場合(ステップS49;N)、注目画素の画素値G[25]=L、周辺画素の画素値G[P]=Lに決定する(ステップS51)。
temp>L+Sを満たさず(ステップS48;N)、temp>S×2も満たさない場合(ステップS52;N)、画素値決定部53は注目画素の画素値G[25]=S、周辺画素の画素値G[P]=Sに決定する(ステップS54)。
図17は、ケース4に対し、画素値決定部54が実行する処理のフローチャートである。
ケース4において注目画素は細線化もスムージングも行われていないので、注目画素は図18(a)に示すような前景の内エッジであるか、図18(b)に示すような背景の内エッジであることが想定される。前景の内エッジである場合、図18(a)に示すように注目画素Mは細線化もスムージングもされないが、注目画素Mに逆エッジ方向aposに隣接する周辺画素Nの変化量dST、dSMTはそれぞれ負の値であるので、細線化処理及びスムージング処理によって画素値が減じられる。背景の内エッジである場合、図18(b)に示すように注目画素Mは細線化もスムージングもされないが、注目画素Mにエッジ方向に隣接する周辺画素Nの変化量dST、dSMTはそれぞれ正の値であるので、細線化処理及びスムージング処理によって画素値が増加される。
何れの条件も満たさない場合(ステップS66;N)、画素値決定部54は、細線化され、スムージングされた周辺画素は注目画素のエッジ方向及び逆エッジ方向の何れにも隣接しないと判定し、ステップS61で決定された注目画素の画素値G[25]を出力する。
図19(a)に示す画像を細線化処理及びスムージング処理する場合、注目画素M1は細線化のみされるためケース2に分類される。このとき、エッジ方向及び逆エッジ方向に隣接する周辺画素は細線化もスムージングもされないため、細線化のみされた注目画素M1の画素値が出力される。
このようなブレンド処理部5の良好な処理結果に対し、直線部分は細線化処理、斜線部分はスムージング処理と、画像の構造によって処理を切り替える方法や、細線化処理も同時に行われることを考慮してスムージング処理時に変更された画素値を小さな値に設定するような方法では、細線化とスムージングを同時に実現することは難しい。
元の画像にスムージング処理のみ実行すると、図20(c)に示すように、斜線部分のエッジに位置する画素の画素値が増加され、滑らかな斜線となる。元の画像に細線化処理のみ実行すると、図20(d)に示すように、直線部分の画素値が減じられ、視覚的に細線化される。
また、細線化処理も同時に行われることを考慮してスムージング処理時に変更された画素値を小さな値に設定した場合、図20(f)に示すような処理結果となる。図20(e)に示される処理結果よりは改善が見られるものの、矢印で示す箇所に段差が生じ、目標画像や本実施の形態に係るブレンド処理部5の処理結果(図19(b)参照)に比べれば画質が劣る。
図21に示すように、細線化調整部6は、3つの細線化処理部3から出力される1×3画素の変化量dSTを主走査方向に3画素分保持し、識別番号25の注目画素とその周辺画素からなる3×3画素の変化量dSTを入力する。細線化調整部6は、3×3画素のうち、細線化処理によって細線化された画素、つまりdST≠0の画素の数をカウントし、そのカウント数を孤立度CNとして出力する(ステップS81)。
例えば、図22(a)に示すように3画素幅の細線が階段状に並ぶ斜線構造を持つ元画像に対し、スムージング処理のみを施すと、処理結果として図22(b)に示すような画像が得られる。スムージング処理によって段差部分の各画素の画素値が増減され、滑らかな斜線が形成されている。
例えば、ブレンド処理部5が注目画素における細線化の有無、スムージングの有無の組み合わせをケース1〜4に分類した後に、細線化調整部6が変化量dSTのリセットを行ってもよい。この場合、画素値決定部51〜54がそれぞれ細線化調整部6を備え、図11、13、15、17に示した処理の前に、図21に示した細線化調整部6による処理を実行する。これにより、ケース1、2の場合、注目画素の変化量dST[25]がdST[25]=0にリセットされる。ケース3、4の場合、エッジ方向posに隣接する周辺画素の変化量dST[pos] 又は逆エッジ方向aposに隣接する周辺画素の変化量dST[apos]が0にリセットされる。
2 スムージング処理部
3 細線化処理部
4 エッジ方向判定部
5 ブレンド処理部
6 細線化調整部
7 制御部
Claims (5)
- 画像データに細線化処理を施す細線化処理部と、
画像データにスムージング処理を施すスムージング処理部と、
画像データの各画素についてエッジ方向を判定するエッジ方向判定部と、
注目画素、注目画素の周辺画素の各画素値、前記スムージング処理による画素値の変化量、前記細線化処理による画素値の変化量、注目画素について判定された前記エッジ方向を用い、前記注目画素の前記スムージング処理による画素値の変化量及び前記細線化処理による画素値の変化量の組み合わせに応じて、前記スムージング処理及び前記細線化処理を施した後の前記注目画素の画素値を決定するブレンド処理部と、
前記注目画素及びその周辺画素の前記細線化処理による画素値の変化量により、細線化された画素が孤立するか否かを判定し、孤立すると判定された場合、注目画素又は注目画素のエッジ方向又は逆エッジ方向に隣接する周辺画素のうち、細線化された画素の前記細線化処理による画素値の変化量を0の値にリセットする細線化調整部と、を備え、
前記ブレンド処理部は、前記注目画素の画素値の決定に、リセットされた前記細線化処理による画素値の変化量を用いる画像処理装置。 - 前記細線化調整部は、細線化された画素が注目画素のエッジ方向又は逆エッジ方向に隣接する周辺画素である場合、注目画素が細線化されていることを条件に当該周辺画素の細線化処理による画素値の変化量を0の値にリセットする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記細線化調整部は、前記ブレンド処理部が前記注目画素の前記細線化処理による画素値の変化量及び前記スムージング処理による画素値の変化量の組み合わせを分類した後、前記リセットを行う請求項1又は2に記載の画像処理装置。
- 前記細線化調整部による前記リセットを実行するか否かを切り替える制御部を備える請求項1〜3の何れか一項に記載の画像処理装置。
- コンピューターに、
画像データに細線化処理を施す工程と、
画像データにスムージング処理を施す工程と、
画像データの各画素についてエッジ方向を判定する工程と、
注目画素、注目画素の周辺画素の各画素値、前記スムージング処理による画素値の変化量、前記細線化処理による画素値の変化量、注目画素について判定された前記エッジ方向を用い、前記注目画素の前記スムージング処理による画素値の変化量及び前記細線化処理による画素値の変化量の組み合わせに応じて、前記スムージング処理及び前記細線化処理を施した後の前記注目画素の画素値を決定する工程と、
前記注目画素及びその周辺画素の前記細線化処理による画素値の変化量により、細線化された画素が孤立するか否かを判定し、孤立すると判定された場合、注目画素又は注目画素のエッジ方向又は逆エッジ方向に隣接する周辺画素のうち、細線化された画素の前記細線化処理による画素値の変化量を0の値にリセットする工程と、を実行させるためのプログラムであって、
前記注目画素の画素値を決定する工程は、リセットされた前記細線化処理による画素値の変化量を用いて前記注目画素の画素値を決定するプログラム。
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