JPH04340672A

JPH04340672A - 画像処理方法及びその装置

Info

Publication number: JPH04340672A
Application number: JP3112814A
Authority: JP
Inventors: Yukari Shimomura; 下村　ゆかり
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-05-17
Filing date: 1991-05-17
Publication date: 1992-11-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー画像のエツジ部分
を検出、強調する画像処理方法及びその装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】スキヤナ等にて画像を入力し、２次元座
標の横軸に走査方向、縦軸にレベル変化をとつて入力画
像のエツジ部分のレベル変化を見ると、エツジ部分のレ
ベルは横軸のある点を境に急峻には変化せず、段階状に
変化することがわかる。従来は、ボケているエツジを強
調する手法としてエツジ強調フイルタを用いることが知
られている。これは、図１０に示すように、処理したい
画素（注目画素）の周辺にウインドウを設け、そのウイ
ンドウ内の画素と、それに対応するフイルタの重みの積
和をとつて、その結果を注目画素のレベルに加算するこ
とで処理後のレベルとするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来のエツジ強調手法では、処理後においてもエツジ
部分のレベルの過渡的状態である段階状の変化は消滅せ
ず、エツジの始まりと終わりの部分だけ強調しているに
すぎない。例えば、図１１（ａ）のように、黄地に赤、
緑の文字・線画が描いてある画像をスキヤナで読み込み
、ＲＧＢ３原色信号で表わされる画像を、所謂Ｌ＊ａ＊
ｂ＊に変換し、ａ＊ｂ＊空間の頻度分布をとつてａ＊ｂ
＊分布の様子をみると、図１１（ｂ）のようになる。尚、ここでは頻度を量的に表現しづらいので、頻度１以
上のものを黒点で表わす。

【０００４】即ち、従来のエツジ強調法では、図１１の
（ｂ）に示すように、下地である黄から、赤、緑にかけ
て、天の川状のつながりが発生する。これは、レベルが
階段状態になつているため、黄から赤へ、あるいは緑へ
段階的に色が変化することに起因している。そして、図
１１（ａ）に示す画像に対してエツジ強調フイルタによ
りエツジ強調を施すと、図１２（ａ）にようになり、そ
のＬ＊ａ＊ｂ＊分布は、図１２の（ｂ）のようになる。つまり、ＲＧＢ、またはＣＭＹ空間では、見かけ上エツ
ジ部分がはつきりしたようにはなるが、図１２（ｂ）か
ら明らかなようにＬ＊ａ＊ｂ＊分布で見ると、天の川状
のつながりは消えるどころか余分なノイズが発生して、
各色が膨張するという問題がある。

【０００５】尚、上記のＬ＊ａ＊ｂ＊とは、色を色相（
Ｈ）、明度（Ｖ）、彩度（Ｃ）に近い形で表現する色空
間であり、ＣＩＥのＸＹＺ座標系の理論が適用できるも
のに関しては、理論的に比較的容易に変換できる。３原
色信号ＲＧＢ（ＮＴＳＣ）からＣＩＥ−ＸＹＺへの変換
は、Ｘ＝０．６０８Ｒ＋０．１７３Ｇ＋０．２００ＢＹ＝０
．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４ＢＺ＝　　　　
　　　　　　　　　　０．０６６Ｇ＋１．１１２Ｂの如
き関係式に従つて行なわれ、ＣＩＥ−ＸＹＺからＬ＊ａ
＊ｂ＊（ＣＩＥ）への変換は、Ｘ０　，Ｙ０　，Ｚ０　
を標準色でのＸ，Ｙ，Ｚの値として、下記式にて実行さ
れる。

【０００６】

【数１】

【０００７】また、色相（Ｈ）、明度（Ｖ）、彩度（Ｃ
）については、以下のように表わされる。

【０００８】

【数２】

【０００９】画像処理では、色そのものを変換する技術
は知られているが、そのための色抽出については、ＲＧ
Ｂ、ＣＭＹ３原色信号空間で抽出する、あるいはＬ＊ａ
＊ｂ＊、Ｌｕｖのように、色相、明度、彩度を表わす空
間で抽出するにしても、上記天の川状のレベルの過渡的
状態がない方が、抽出時にも、また色変換時にも変換し
たい色の領域がはつきり分かれていて処理しやすいこと
は明らかである。

【００１０】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、入力画像のエツジ部分
の濃度レベルの段階状変化を解消し、レベルの過渡的状
態がないエツジ強調が可能な画像処置方法及びその装置
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、以下の構成を備える。即ち、画像を読み込
み、その画像のエツジ処理を行なう画像処理装置におい
て、注目画素を中心に水平、及び垂直方向に所定画素数
の色信号データを入力する手段と、注目画素が画像のエ
ツジであるかを判定するエツジ判定手段と、前記エツジ
の方向を求める手段と、注目画素の色レベルと前記画像
のエツジ方向に対して所定数前後させた画素の色レベル
との差をもとに、該注目画素の変換後のレベルを出力す
る第１の出力手段と、前記エツジ判定手段が、注目画素
はエツジではないと判定したときに、該注目画素の色レ
ベルをそのまま出力する第２の出力手段とを備える。

【００１２】好ましくは、第１の出力手段は、注目画素
の色レベルと画像のエツジ方向に対して所定数前の画素
の色レベルとの差と、注目画素の色レベルと画像のエツ
ジ方向に対して所定数後の画素の色レベルとの差との符
号が等しいとき、該所定数が１となるまで該所定数をデ
クリメントしながら、該色レベルの差をもとに該注目画
素の変換後のレベルを出力し、該符号が異なつたときに
は、その差の小さい方の画素の色レベルを出力する。

【００１３】

【作用】以上の構成において、入力画像のエツジ部分の
濃度レベルの段階状変化を解消し、レベルの過渡的状態
がないエツジ強調をするよう機能する。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明に係る好
適な実施例を詳細に説明する。図１，図２は、本発明の
一実施例である画像処理装置の要部構成を示すブロツク
図である。図１において、不図示のスキヤナによつて読
み込まれたＲＧＢ色信号は、ＦＩＦＯ部１に入力される
。このＦＩＦＯ１は５個のＦＩＦＯにて構成され、画像
の垂直方向の連続する５ライン分のデータが記憶される
。そして、各ラインの左端から右端までのデータが、同
一水平方向に位置するラツチ群２の各ラツチに、クロツ
ク（不図示）に同期して順次出力される。これら出力さ
れたデータは、ラツチ群２にてラツチされ、注目画素を
中心とした水平・垂直方向５×５の画素データとして格
納される。

【００１５】ラツチ群２に格納されたデータは、縦方向
エツジ計算部３、及び横方向エツジ計算部４に入力され
、図３に示すエツジ検出フイルタにて縦方向エツジ、及
び横方向エツジが算出される。図３に示すエツジ検出フ
イルタの内、（ａ）は縦方向エツジ検出フイルタであり
、（ｂ）は横方向エツジ検出フイルタである。これらの
フイルタにてエツジを検出する方法は、例えば、縦方向
エツジ検出フイルタについて説明すると、ラツチ群２か
らの５×５のデータの内、フイルタの−１の重みに対応
する画素、及び＋１の重みに対応する画素を個々に全て
加算し、加算後の両値を減算する。この演算により、５
×５のデータに縦方向エツジ検出フイルタをかけた値が
得られる。

【００１６】横方向についても同様な演算を行ない、こ
れらの演算にて得られたエツジａ（縦方向）とエツジｂ
（横方向）を、図２に示す処理回路にて色信号Ｒ，Ｇ，
Ｂそれぞれについて求める。

【００１７】図２に示す処理回路において、各色信号Ｒ
，Ｇ，Ｂそれぞれのエツジについて、後述するように、
比較器２１にて不図示のＣＰＵによりレジスタにセツト
されたしきい値Ｔ，Ｔ’との比較が行なわれ、その結果
に基づきエツジ方向を決める。エツジ方向が決定される
と、セレクター２２にて、注目画素との位置関係を示す
画素番号である定数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを求め、後述する演
算処理を行なつて、セレクター２３を介してＲ’，Ｇ’
，Ｂ’の値を出力する。

【００１８】尚、上記ラツチ群２の構成を水平・垂直方
向５×５構成としたのは、本出願人がスキヤナ２機種に
ついて実験、調査した結果、色信号のレベルが、エツジ
部分において変化目標レベルに達するのに最大５画素必
要なことが判明したことに基づくものである。

【００１９】そこで、上述したエツジ部分のレベルの過
渡的な状態を解消するために、本実施例では、図２に示
す回路にて注目画素がエツジ部分であるかどうかを判別
し、それがエツジであれば、エツジ方向に所定数（ｍと
する）分の画素前の画素、所定数分の画素後の画素それ
ぞれと注目画素とのレベルの差をとり、レベル差の絶対
値が小さい方の画素のレベルに強制変換するようにして
いる。尚、エツジ方向に前後させる画素数は、ここでは
ｍ＝２、つまり２画素とする。

【００２０】また、本実施例では、頂点レベルが１画素
幅しかない細線（図７に示す）の頂点レベル保護のため
、前記２つのレベル差の符号が一致したならば、さらに
ｍをデクリメントし、ｍ＝１として同様の処理を行なつ
て、再度２つのレベル差の符号が一致したならば、注目
画素は保存すべき頂点として変換しない。しかし、２つ
のレベル差の符号が一致しなければ、同様にレベル差の
絶対値が小さい方の画素のレベルに強制変換を行なう。

【００２１】次に、図４に示すフローチヤートを参照し
て、本実施例に係る画像処理装置における処理手順を説
明する。図４のステツプＳ１で、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれに
ついてエツジａ（縦方向）とエツジｂ（横方向）の絶対
値の和　　ＥＤＧＥ＝｜エツジａ｜＋｜エツジｂ｜　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）が最
大のものの色信号を求め、それをＸとする。そして、ス
テツプＳ２で、ＥＤＧＥ（Ｘ）が、所定のしきい値Ｔを
越えているかどうかを判定し、それがしきい値以下であ
ればステツプＳ３に進んで、エツジ強調処理を行なわな
い、つまり注目画素はＲ，Ｇ，Ｂすべてそのままの値と
して、ｂａｎ＝１２とする。このｂａｎとは、図５に示
すように変換すべき画素の位置関係を示し、注目画素＝
１２となる。

【００２２】一方、ステツプＳ２でＥＤＧＥ（Ｘ）がし
きい値Ｔを越えていると判定されるとステツプＳ４に進
み、エツジａ（Ｘ）とエツジｂ（Ｘ）の符号、及び大き
さをもとにエツジの方向を求める。ここで、新たなしき
い値をＴ’＝Ｔ／２とすると、｜エツジａ（Ｘ）｜≧Ｔ
’かつ｜エツジｂ（Ｘ）｜＜Ｔ’ならば、エツジの方向
は縦としてステツプＳ５に進む。また、｜エツジａ（Ｘ
）｜＜Ｔ’かつ｜エツジｂ（Ｘ）｜≧Ｔ’ならば、エツ
ジの方向は横であり、ステツプＳ６に進む。

【００２３】｜エツジａ（Ｘ）｜≧Ｔ’かつ｜エツジｂ
（Ｘ）｜≧Ｔ’であれば、エツジの方向は斜めであり、
さらにエツジａ（Ｘ）×エツジｂ（Ｘ）を求めて、その
符号がプラスであれば、エツジ方向は右下がりであると
してステツプＳ７に進み、マイナスならば、エツジ方向
が左下がりであるとしてステツプＳ８に進む。

【００２４】上記ステツプＳ５〜Ｓ８では、定数Ａ，Ｂ
，Ｃ，Ｄに値を与える処理を行なう。これらの定数Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄは、Ａが注目画素に対して２画素前の画素の
番号、Ｂが２画素後の画素の番号、Ｃが１画素前の画素
の番号、Ｄが１画素後の画素の番号を意味する。続くス
テツプＳ９では、注目画素とＡに対応する画素とのレベ
ル差を求め、それをｄｉｆｆ１とし、また、注目画素と
Ｂに対応する画素とのレベルの差を求め、それをｄｉｆ
ｆ２とする。そして、ステツプＳ１０で、ｄｉｆｆ１×
ｄｉｆｆ２の符号を求め、それがプラスならば注目画素
が細線の頂点である可能性があるため、ステツプＳ１２
に進む。また、符号がマイナスならば、注目画素はエツ
ジの途中であるとしてステツプＳ１１に進み、ｄｉｆｆ
１とｄｉｆｆ２の絶対値をもとに、その値が小さい方の
画素（Ａ、またはＢ）をｂａｎに代入する。

【００２５】ステツプＳ１２では、注目画素とＣに対応
する画素とのレベル差を求め、それをｄｉｆｆ１とし、
また、注目画素とＤに対応する画素とのレベル差を求め
、それをｄｉｆｆ２とする。次のステツプＳ１３では、
ステツプＳ１２で求めたｄｉｆｆ１，ｄｉｆｆ２よりｄ
ｉｆｆ１×ｄｉｆｆ２の符号を求め、それがプラスなら
ば注目画素は細線の頂点であるためステツプＳ１４に進
み、ｂａｎ＝１２とする。しかし、ｄｉｆｆ１×ｄｉｆ
ｆ２の符号がマイナスであれば、ステツプＳ１５にてｄ
ｉｆｆ１とｄｉｆｆ２の絶対値を求め、その値が小さい
方の画素（Ｃ、またはＤ）をｂａｎに代入する。

【００２６】以上の処理にて、すべての場合についてｂ
ａｎへの代入が完了、つまり注目画素が変換されるべき
画素の番号が求められたので、ステツプＳ１６では、水
平・垂直５×５のデータから得られたＲ’，Ｇ’，Ｂ’
の値はＲ’＝Ｒ（ｂａｎ），Ｇ’＝Ｇ（ｂａｎ），Ｂ’
＝Ｂ（ｂａｎ）となる。そして、ステツプＳ１７では、
全画素について処理を終了したか否かを判断し、その判
断の結果がＹＥＳであれば処理を終了し、ＮＯであれば
再度ステツプＳ１に戻る。

【００２７】そこで、図６の（ａ）に示すような、横方
向のエツジを垂直方向に一定の面で切断したときに、そ
のエツジ部分の濃度レベルが段階状に変化する画像に対
して、上述の処理を施せば、そのエツジ部分は、図６（
ｂ）において実線にて示すように直角に変化する滑らか
なエツジに変換される。また、図７（ａ）のような細線
画像も、図７（ｂ）に示すようにそのエツジ部分が改善
される。

【００２８】また、図１１（ａ）の画像に対して、本実
施例に係る画像処理を施せば図１３の（ａ）が得られ、
エツジ強調フイルタをかけた画像である図１２の（ａ）
と比べると、エツジ部分が明瞭になり、かつ平滑部分は
ノイズのない画像となる。この画像のＬ＊ａ＊ｂ＊分布
を調べると、図１３（ｂ）のような色と色の間のつなが
り（上述した、天の川状の部分）は消滅し、各色の領域
がはつきりした、領域分けがし易すい分布となつている
ことがわかる。

【００２９】以上説明したように、本実施例によれば、
読み込んだカラー画像から注目画素を中心に所定の画像
信号を入力し、水平・垂直方向のエツジ検出フイルタを
用いて注目画素がエツジ部分であるかどうかを判定し、
それがエツジであればエツジの方向を求めて注目画素の
レベルとエツジ方向の所定画素のレベルとの差を求める
、また、注目画素がエツジではない場合は、注目画素の
レベルをそのまま出力することで、画像のエツジ部分の
レベルの過渡的な状態である段階状エツジが直線、直角
で示されるエツジに改善され、色の境界が明確になると
いう効果がある。また、エツジは強調されてもノイズは
強調されないので、各色空間において画像内に存在する
各色の領域を容易に抽出できるという効果がある。

【００３０】＜変形例＞上記実施例では、注目画素がエ
ツジか否かを判定するエツジ検出において、図３に示す
エツジ検出フイルタを使用したが、図８の（ａ），（ｂ
）に示す３×３のフイルタにてエツジ検出を行なつても
よい。

【００３１】このフイルタを使用すると、ＲＧＢ色信号
を入力するためのＦＩＦＯの数が３個になり、それに伴
いラツチ数も略１／３になるので、処理回路を簡単にす
ることができる。また、上記実施例では、エツジの方向
を４方向に分けているが、これらを縦方向、及び横方向
の２方向に限定すると、そのエツジ検出に要するフイル
タは、図９に示す単純なものでよいので、エツジ検出処
理そのものが簡略化できる。

【００３２】さらに、４００ｄｐｉ以上の解像度を有す
るスキヤナであれば、図７に示すような細線の存在は無
視できるとして、図４に示したフローチヤートにおける
ステツプＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１５の処理を省略できる。逆に、２００ｄｐｉ以下の解像度のスキヤナを対象とし
てエツジ検出を行なう場合、注目画素とのレベルの差を
とるために必要となる注目画素に前後する画素数ｍにつ
いては、ｍ＝１の処理のみで充分であり、図４に示した
フローチヤートにおけるステツプＳ９〜Ｓ１１の処理を
省略できる。

【００３３】また、上記実施例は、カラー画像に対する
エツジ検出処理について説明したが、この処理は白黒画
像にも応用できることは言うまでもない。尚、本発明は
、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１
つの機器からなる装置に適用しても良い。また、本発明
はシステム、あるいは装置にプログラムを供給すること
によつて達成される場合にも適用できることは言うまで
もない。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力画像のエツジ方向を求め、その方向に沿つた所定画
素のレベルと注目画素とのレベル差をもとに注目画素の
変換後のレベルを算出することで、画像のエツジ部分の
濃度レベルの段階状変化を解消し、レベルの過渡的状態
がないエツジ強調を実現することができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】

【図２】本発明の一実施例である画像処理装置の要部構
成を示すブロツク図、

【図３】実施例に係るエツジ検出フイルタを示す図、

【
図４】実施例に係る画像処理装置における処理手順を説
明するフローチヤート、

【図５】変換すべき画素の位置関係を示す図、

【図６】
エツジ部分の濃度レベルが段階状に変化する画像、及び
処理後のエツジ部分を示す図、

【図７】細線画像、及び
処理後のエツジ部分を示す図、

【図８】変形例に係る３
×３フイルタを示す図、

【図９】変形例に係るエツジ方
向を検出するためのフイルタを示す図、

【図１０】従来のエツジ強調フイルタを示す図、

【図１
１】スキヤナで読み込んだＲＧＢ３原色信号で表わされ
る画像、及びそのａ＊ｂ＊空間の頻度分布を示す図、

【図１２】従来のエツジ強調フイルタにより図１１の画
像にエツジ強調を施した画像、及びそのＬ＊ａ＊ｂ＊分
布を示す図、

【図１３】図１１の画像に対する処理後の画像、及びそ
の画像のＬ＊ａ＊ｂ＊分布を示す図である。

【符号の説明】

１　　　　ＦＩＦＯ２　　　　ラツチ群３　　　　縦方向エツジ計算部４　　　　横方向エツジ計算部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　画像を読み込み、その画像のエツジ処
理を行なう画像処理装置において、注目画素を中心に水
平、及び垂直方向に所定画素数の色信号データを入力す
る手段と、前記色信号データより注目画素が画像のエツ
ジであるかを判定するエツジ判定手段と、前記エツジの
方向を求める手段と、注目画素の色レベルと前記画像の
エツジ方向に対して所定数前後させた画素の色レベルと
の差をもとに、該注目画素の変換後のレベルを出力する
第１の出力手段と、前記エツジ判定手段が、注目画素は
エツジではないと判定したときに、該注目画素の色レベ
ルをそのまま出力する第２の出力手段とを備えることを
特徴とする画像処理装置。
【請求項２】　　第１の出力手段は、注目画素の色レベ
ルと画像のエツジ方向に対して所定数前の画素の色レベ
ルとの差と、注目画素の色レベルと画像のエツジ方向に
対して所定数後の画素の色レベルとの差との符号が等し
いとき、該所定数が１となるまで該所定数をデクリメン
トしながら、該色レベルの差をもとに該注目画素の変換
後のレベルを出力し、該符号が異なつたときには、その
差の小さい方の画素の色レベルを出力することを特徴と
する請求項１に記載の画像処置装置。
【請求項３】　　画像を読み込み、その画像のエツジ処
理を行なう画像処理方法において、注目画素を中心に水
平、及び垂直方向に所定画素数の色信号データを入力す
る工程と、前記色信号データより注目画素が画像のエツ
ジであるかを判定する工程と、前記エツジの方向を求め
る工程と、注目画素の色レベルと前記画像のエツジ方向
に対して所定数前後させた画素の色レベルとの差をもと
に、該注目画素の変換後のレベルを出力する工程と、前
記エツジを判定する工程にて、注目画素はエツジではな
いと判定されたときに、該注目画素の色レベルをそのま
ま出力する工程とを備えることを特徴とする画像処理方
法。