JPH0671308B2

JPH0671308B2 - 画信号処理方法

Info

Publication number: JPH0671308B2
Application number: JP59201862A
Authority: JP
Inventors: 大治永岡; 正實倉田; 高志大森
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1984-09-28
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1994-09-07
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPS6180959A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、文字画像と中間調画像の混在する画情報源に
ついてこれらの部分でそれぞれ適正な画像処理を行わせ
るために、画像処理に際してこれら画像部分を識別させ
るための画信号処理方法に関する。

「従来の技術」イメージセンサを用いて原稿を読み取り、量子化された
画信号を用いて記録または表示を行う画像処理装置で
は、原稿に文字や写真の混在している場合それぞれの部
分を区別して画像処理することが行われている。これは
画素ごとの多値化処理では文字画像の部分のみが良好に
再現され、写真等の中間調の部分の再現性に限界がある
一方、ディザ処理等の疑似中間調処理を行うと写真等の
中間調が良好に再現される反面、文字等の線画部分の再
現性が劣化することになるためである。

文字画像の部分と中間調画像の部分を区別する従来技術
としては、特開昭58−3374号によって開示された方法が
代表的なものである。この方法（方式）では、原稿面
（画面）を複数の画素から成るブロックに分割し、各ブ
ロック内で濃度レベルの最大の画素と最小の画素の間で
濃度レベルの差を求める。そしてこの差が予め定められ
た値よりも大きい場合には２値画像領域あるいは文字画
像部分と判別し、これ以外の場合には濃淡画像領域ある
いは中間調画像部分と判別する。

ところでこのような画信号処理方法では、ブロックの隅
に注目画素が存在する場合にはこの注目画素の画像状態
を正確に判別するためのデータがなく、誤った判断を行
う危険性があった。

これに対処するに、特開昭58−220563号公報には、注目
画素を中心とする画素マトリクスを設定し、このマトリ
クス中の画素レベルの平均値と中心画素レベルとを比較
することにより、注目画素が文字画像か濃淡画像（中間
調画像）かを判別する技術が示されている。この技術に
よれば、各画素毎に画像状態の判別が可能となる。

「発明が解決しようとする問題点」ところで、中間調画像に比べて文字画像の方が濃度勾配
が大きくなるという特徴があることから、従来より、濃
度勾配の大小によって画像状態を判別することが行われ
ている。そして、濃度勾配の求め方としては、従来より
種々の方法が提案されており、例えば、前記の特開昭58
−3374号公報に示されるようにブロック内の濃度レベル
の最大値と最小値の差分を求める方法（以下、第１の方
法という。）や、前記の特開昭58−220563号公報に示さ
れるようにブロック中の画素レベルの平均値と中心画素
レベルの差分を求める方法（以下、第２の方法とい
う。）が知られている。また、特開昭50−111941号公報
に示されるように注目画素の両側の２つの画素の濃度の
差分を求める方法（以下、第３の方法という。）も考え
られる。

しかしながら、これら第１ないし第３の方法では、それ
ぞれ以下のような問題点がある。

まず、第１の方法では、ブロック内の全画素を対象にし
て最大値と最小値を検出する必要があるため、これを実
現する回路構成が大掛かりになるという問題点がある。

次に、第２の方法では次のような２つの問題点がある。

第１の問題点は画像中のノイズに対して弱いということ
である。その理由は、第２の方法は、言い換えると注目
画素の濃度レベルと周辺画素の濃度レベルとから濃度勾
配を求める方法であるが、ブロックサイズが小さいと注
目画素と周辺画素との間隔が小さくノイズによる濃度勾
配の変動が大きくなるからである。また、このノイズに
よる濃度勾配の変動を小さくするためにブロックサイズ
を大きくすると演算対象となる画素が増え、処理が複雑
になってしまう。

また、第２の方法では、注目画素に対する全方向からの
濃度勾配が考慮されるが、注目画素にノイズがのった場
合にはノイズによる濃度勾配の変動が全方向からの濃度
勾配に加算されることになる。一方、注目画素に対して
全方向からの濃度勾配が略等しくなることは考え難く、
通常は、濃度勾配は方向性を有している。そのため、第
２の方法のようにブロック中の各画素の濃度の平均値と
注目画素の濃度との差分を濃度勾配としてしまうと、本
来の濃度勾配よりも小さい値になってしまう。以上のこ
とから、第２の方法で求められる濃度勾配は、本来の濃
度勾配の寄与が少なくなる一方、ノイズの寄与が大きく
なり、ノイズの影響が強調されてしまう。

第２の方法における第２の問題点は、画像状態の判別精
度が悪くなるかあるいは判別精度を上げるために処理が
複雑になるということである。その理由は以下の通りで
ある。文字画像の場合であっても１画素単位で濃度勾配
が急激に変化するということは少ないため、ブロックサ
イズが小さいと求められる濃度勾配の値も小さくなり、
判別精度が悪くなる。一方、判別精度を上げるためにブ
ロックサイズを大きくすると演算対象となる画素が増
え、処理が複雑になる。

次に、第３の方法では次のような２つの問題点がある。

第１の問題点は、濃度勾配の方向によって、求められる
濃度勾配の値が変化するということである。なぜなら
ば、第３の方法では、差分を求める２つの画素の配列方
向に沿って濃度勾配が生じていれば、求められる濃度勾
配の値は本来の濃度勾配の値に近い値となるが、差分を
求める２つの画素の配列方向と濃度勾配の方向がずれて
いると、そのずれに応じて、求められる濃度勾配の値は
本来の濃度勾配の値よりも小さい値となってしまう。例
えば、差分を求める２つの画素の配列方向と濃度勾配の
方向が直交している場合には、求められる濃度勾配の値
は“0"になってしまう。なお、前記の特開昭50−111941
号公報に示されるように、濃度勾配として、直交する２
方向の差分の平均値を求めることも考えられるが、この
場合であっても、濃度勾配の方向によって、求められる
濃度勾配の値が変化する。すなわち、差分を求める２方
向の中間の方向（斜め方向）に沿って濃度勾配が生じて
いれば、求められる濃度勾配の値は本来の濃度勾配の値
に近い値となるが、差分を求める２方向のうちの１方向
に沿って濃度勾配が生じていれば、求められる濃度勾配
の値は本来の濃度勾配の値の半分程度になってしまう。

第３の方法における第２の問題点は、画像中のノイズに
対して弱いということである。その理由は、前述のよう
に第３の方法では、濃度勾配の方向が特定の方向の場合
以外は、求められる濃度勾配の値が本来の濃度勾配の値
よりも小さい値となってしまい、ノイズによって生じた
濃度勾配との差が小さくなるためである。

本発明はこのような事情に鑑み、簡単な処理で、ノイズ
の影響が少なくかつ画像上の濃度勾配の方向によって影
響を受けることなく、精度良く画素毎に文字画像か中間
調画像かを判別することのできる画信号処理方法を提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段」本発明の画信号処理方法は、画像処理の対象となる画素
としての注目画素を取り巻いた所定範囲の周辺部分に位
置する周辺画素のうち注目画素を挟む位置に存在する２
つの周辺画素の濃度差を異なった周辺画素について複数
組求め、これらの最大値を所定の閾値と比較して、この
比較結果から注目画素が文字画像の部分に属するか中間
調画像の部分に属するかを判別するものである。この場
合、濃度差を求めるための２つの周辺画素は注目画素に
対して対称の位置に存在するものであってもよく、また
注目画素を挟んだ最も離れた位置に存在するものであっ
てもよい。

「実施例」以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

第１図は画情報源としての原稿11と、画像の判断に用い
るための３×３の画素群P₀〜P₈から成るウィンドウ12を
表わしたものである。この実施例で原稿11は、画像処理
の対象となる注目画素P₀によって隙間なくスキャンさ
れ、これと共にウィンドウ12も原稿上を移動するかたち
となる。注目画素P₀を取り巻いた形の８つの画素P₁〜P₈
を周辺画素と呼ぶ。周辺画素P₁〜P₈の各濃度d₁〜d₈は、
読取素子の光電変換出力をA/D変換した後の信号レベル
として表わされたものである。この実施例で濃度d₁〜d₈
は６ビット（64段階）のディジタルデータとして表わさ
れる。

さて本実施例では注目画素P₀を挟む周辺画素として４組
の周辺画素を使用する。これらは以下の組合せとなる。

（P₁,P₈）、（P₂,P₇）、（P₃,P₆）、（P₄,P₅）これらの各組の周辺画素の濃度差の絶対値はそれぞれ次
のようになる。

|d₁−d₈|、|d₂−d₇|、 |d₃−d₆|、|d₄−d₅| 本実施例ではこれら４組の濃度差のうち最大のものをピ
ックアップし、これを所定の閾値l_THと比較する。そし
て閾値l_THよりも大きい場合には注目画素P₀が文字画像
部分に属するものと判別し、これ以外の場合には中間調
画像部分に属するものと判別する。これを式で表わすと
次のようになる。

（ｉ）MAX（|d₁−d₈|、|d₂−d₇|、 |d₃−d₆|、|d₄−d₅|）＞l_TH ……文字画像（ii）MAX（|d₁−d₈|、|d₂−d₇|、 |d₃−d₆|、|d₄−d₅|）≦l_TH ……中間調画像以上の判別原理を第２図を用いて説明する。同図は原稿
のある部分について１ライン分の信号レベル（濃度）を
表わしたものである。この図で信号レベルが“1"とは原
稿のその部分が理想的な白色である場合であり、信号レ
ベル“64"とはその部分が理想的な黒色である場合をい
う。信号レベルは走査の前半部分において全体としてな
だらかに変化している。これらの部分では信号レベルが
多段階に変化しており、中間調画像領域であることがわ
かる。中間調画像領域では近接した２点をとるとそれら
の濃度に大差がない。従って注目画素P₀を挟んだ２つの
画素の濃度差を小さければ、注目画素P₀は中間調画像の
部分に属する可能性が高い。注目画素P₀を中心としてす
べての方向（本実施例では４方向）について濃度差を求
め、それらの最大値を所定の閾値と比較すれば、中間調
画像か否かの判断が更に確実となる。

一方、第２図で走査の後半部分にはシャープに切り込ん
だ波形が存在する。この部分は文字等の線画像のエッジ
部分であり、典型的な文字画像領域である。このような
文字画像領域では近接した２点で大きな濃度差を生じる
可能性が高い。従って注目画素を挟んだ２つの画素の濃
度差が大きければ、注目画素は文字画像の部分に属する
可能性が高い。注目画素を中心としてその周辺の濃度差
を全組にわたって調べれば、文字画像か否かの判断が更
に確実となる。

第３図は以上のような原理を用いて画信号の処理を行う
画信号処理装置を表わしたものである。この装置のイメ
ージセンサ21は原稿をラスタスキャンし、A/D変換器22
は入力されたアナログ画信号23を一画素ずつ量子化す
る。６ビットのパラレルデータとしてA/D変換器22から
出力されるディジタル画信号24は、ラインメモリ25に供
給される他、第１〜第３のラッチ26₁〜26₃の直列回路に
供給され、３画素分ラッチされる。ここでラインメモリ
25は６ビットのパラレルデータを１ライン分蓄えて順に
出力する遅延メモリであり、第１〜第３のラッチ26₁〜2
6₃は後に説明する第０および第４〜第８のラッチ26₀、2
6₄〜26₈と同様に６ビットのパラレルデータを１画素分
ずつラッチする回路である。

第１のラッチ26₁のラッチ出力は、濃度d₁を表わす信号
として第１の減算器28₁に供給される。同様に第２また
は第３のラッチ26₂、26₃のラッチ出力は、濃度d₂または
d₃を表わす信号として第２または第４の減算器28₂、28₄
に供給される。

一方、ラインメモリ25から出力される１ライン遅延され
たディジタル画信号29は、同一構成の他のラインメモリ
31に供給される他、第４、第０および第５のラッチ2
6₄、26₀、26₅の直列回路に供給される。第４または第５
のラッチ26₄、26₅のラッチ出力は、濃度d₄またはd₅を表
わす信号として第３の減算器28₃に供給される。

これに対してラインメモリ31から出力される更に１ライ
ン遅延されたディジタル画信号32は、第６〜第８のラッ
チ26₆〜26₈の直列回路に供給される。第６〜第８のラッ
チ26₆〜26₈のラッチ出力は、それぞれ第４、第２あるい
は第１の減算器28₄、28₂、28₁に供給される。

このようにして第１〜第４の減算器28₁〜28₄には、第１
図に示した注目画素P₀と対象の位置にある４組の周辺画
素（P₁,P₈）、（P₂,P₇）、（P₄,P₅）、（P₃,P₆）のディ
ジタル画信号が入力されることになる。このとき第０の
ラッチ26₀の出力は注目画素P₀のディジタル画信号33で
あり、これは文字画像について最適な処理を行う文字処
理部34と、中間調画像について最適な処理を行う中間調
処理部35の双方に供給され、それぞれ独自の画像処理を
受けることになる。

さて第１〜第４の減算器28₁〜28₄は入力されたそれぞれ
２種類のディジタル画信号の信号レベルの差を演算し、
それらの絶対値を最大値検出回路36に供給する。最大値
検出回路36ではこれらの差の最大値を検出し、その値を
最大値信号V_MAXとしてコンパレータ38に供給する。コン
パレータ38はこれを所定の閾値電圧V_THと比較し、比較
結果信号39を出力する。比較結果信号39は最大値信号V
_MAXが閾値電圧V_THよりも大きいとＨ（ハイ）レベルの信
号状態となり、これ以外の場合にＬ（ロー）レベルの信
号状態となる。この比較結果信号39はマルチプレクサ41
の制御信号として用いられる。

マルチプレクサ41には、それぞれ文字処理部34と中間調
処理部35から注目画素P₀の処理画信号42、43が並列入力
されるようになっており、比較結果信号39の信号状態に
応じていずれか一方の処理画信号42あるいは43が選択さ
れ、画信号44として出力されるようになっている。ここ
で文字処理部34は例えば３値化処理を行う部分であり、
この実施例の場合では64段階の信号レベルを注目画素ご
とに３段階（白、灰、黒）の信号レベルに量子化する。
また中間調処理部35は例えばディザ法により域値を個々
に設定し、疑似中間調処理を行う。この中間調処理部35
ではディザマトリックスを構成する各ドットを２値化処
理してもよいし、３値化あるいはこれ以上の多値化処理
を行ってもよい。

このようにして得られた画信号44は注目画素P₀が属する
画像状態に応じた適正な処理が行われており、後段の図
示しない記録部あるいは表示部で画像の良好な再現が行
われることになる。

なお以上説明した実施例では３×３のマトリックス構成
の画素領域を用いて文字画像と中間調画像の判定を行っ
たが、他のマトリックス構成の画素領域を用いることは
自由である。第４図は４×４の画素領域を一例として表
わしたもので、この場合注目画素P₀は中心位置からやや
ずれた位置に設定される。第４図に示した位置に注目画
素P₀が存在する場合、濃度差を測定する２点は一義的に
定まらない。例えば周辺画素P₁と濃度差を演算する他の
周辺画素P₁₀であってもよいし、P₁₅であってもよい。周
辺画素（P₁,P₁₀）の組を選択した場合には、主走査方向
あるいは副走査方向に濃度測定を行う他の組、例えば周
辺画素（P₂,P₁₃）と画素間の距離がほぼ等しくなるとい
う特長がある。また周辺画素（P₁,P₁₅）の組を選択した
場合には、画素間の距離を増大することにより濃度差を
より把握しやすいという特長がある。

また実施例では１画素ずつすべての画素について順に文
字画像か中間調画像かの判別を行うこととしたが、特定
の注目画素の判別結果をこの注目画素を含んだ所定範囲
の画素群の判別結果として拡張適用することも、信号処
理の簡略化から有効である。更に実施例では中間調処理
部でディザ処理を行ったが、階調に対応させた印字比率
のパターンを割り当てる面積階調法で中間調の表現を行
うことも可能である。

「発明の効果」このように本発明によれば、注目画素を挟む２つの周辺
画素の濃度差を複数組求め、その最大値から注目画素の
画像状態を判別するようにしたので、画素毎に文字画像
か中間調画像かを判別することができると共に、ブロッ
ク内の濃度レベルの最大値と最小値の差分から画像状態
を判別する従来の方法に比べて処理が簡単になるという
効果がある。

また、本発明によれば、ブロックサイズが同じ場合に
は、ブロック内の注目画素の濃度レベルと周辺画素の濃
度レベルとから濃度勾配を求める従来の方法に比べて、
濃度勾配を求めるのに使用する画素の間隔が大きくなり
画像状態の判別精度が向上するという効果がある。

さらに本発明によれば、上述のように濃度勾配を求める
のに使用する画素の間隔が大きくなることからノイズに
よる濃度勾配の変動が少なくなると共に、注目画素を除
いた周辺画素の濃度から注目画素の画像状態を判別する
ことから従来の方法のように注目画素にノイズがのった
場合にノイズの影響が強調されることがなくなり、ノイ
ズの影響を受けにくいという効果がある。

また、本発明では注目画素を挟む２つの周辺画素の濃度
差を複数組求め、その最大値を濃度勾配として求め、こ
の濃度勾配から画像状態を判別するので、画像上の濃度
勾配の方向によって影響を受けることなく正確に濃度勾
配を求めることができ、精度良く画像状態を判別するこ
とができるという効果がある。また、本発明によれば、
画像上の濃度勾配の方向によらず、求められる濃度勾配
の値が本来の濃度勾配の値に近いものとなるため、注目
画素を挟む特定の２つの周辺画素の濃度差のみから画像
状態を判別する場合や、注目画素を挟む２つの周辺画素
の濃度差を２方向について求め、その平均値から画像状
態を判別する場合に比べ、ノイズの影響を受けにくいと
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像の判断に用いる画素群と原稿との関係を表
わした説明図、第２図は画信号のレベル変化を１ライン
について例示した波形図、第３図は本発明の一実施例に
おける画信号処理方法を実現する装置のブロック図、第
４図は注目画素および周辺画素から成る画素群の構成に
ついて他の例を表わした構成図である。 25、31……ラインメモリ、 26……ラッチ、 28……減算器、 36……最大値検出回路、 P₀……注目画素、 P₁〜P₁₅……周辺画素。

フロントページの続き (72)発明者大森高志神奈川県海老名市本郷2274 富士ゼロツクス株式会社海老名事業所内 (56)参考文献特開昭59−163957（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−220563（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−111941（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】文字画像の部分とこれ以外の中間調画像の
部分とで異なった画像処理を行う画像処理装置におい
て、画像処理の対象となる画素としての注目画素を取り
巻いた所定範囲の周辺部分に位置する周辺画素のうち注
目画素を挟む位置に存在する２つの周辺画素の濃度差を
異なった周辺画素について複数組求め、これらの最大値
を所定の閾値と比較して、この比較結果から注目画素が
文字画像の部分に属するか中間調画像の部分に属するか
を判別することを特徴とする画信号処理方法。
【請求項２】濃度差を求めるための２つの周辺画素が注
目画素に対して対称の位置にあることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の画信号処理方法。