JP3556732B2 - カラー画像処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、再現色のにじみや色再現のずれの発生を抑制し、画質を向上させたカラー画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラー複写機で原稿を複製したり、カラースキャナから原稿を読み込み、カラープリンタで出力する機会が増大している。ところで、カラー複写機も含めてカラースキャナから原稿を読み込むと、スキャナのＭＴＦ特性により原稿の持っていた鮮鋭度が低下する。そのため、鮮鋭度を補正する必要が生じる。この鮮鋭度の補正を行うには通常、エッジ強調処理が使用される。しかし、このエッジ強調処理には、以下に挙げるような種々の問題点がある。
【０００３】
１．通常、エッジ強調は、図１２（ａ）、（ｂ）に示されるような、フィルタマトリックスの中心画素と周囲に重み付きの係数が配置され、各係数に対応する位置にあるカラー画像信号に対して、上記係数によって重み付けされる。この結果はすべて加算されエッジ強調された信号となる。このエッジ強調回路は、画像信号と重みの乗算や乗算結果の加算などの比較的規模の大きい装置が必要となる。例えば、ＲＧＢカラー画像信号に対して同時にエッジ強調を行う必要が生じた場合、３個のエッジ強調回路が必要となり、そのコストが大きく上昇する。
【０００４】
２．また、スキャナで用いられるＣＣＤラインセンサは図１１（ａ）、（ｂ）で示されるような構造をしている。（ａ）は、１ラインのセンサであり、（ｂ）は、３ライのセンサである。このような構造であるため、ＣＣＤラインセンサの各出力に位置ずれが生じ、これを補正して各色信号の位置合わせをする必要がある。ところが、この位置合わせはディジタル的に行われていて、その精度には限界がある。さらに、各色のセンサのＭＴＦ特性のばらつきにより、各色信号で鮮鋭度が異なることがある。上記した理由により、各色同じ強さで鮮鋭度を補正しようとすると、各色で位置ずれによる色バランスの崩れや鮮鋭度の違いが強調され、再現色のにじみや、色再現のずれの発生が起きやすくなり、画質劣化を生じる。
【０００５】
３．さらに、再現色のにじみや色再現のずれの他の原因として次のことが挙げられる。これを図１０を用いて説明する。エッジ強調回路の出力信号が例えば８ビットである場合、通常、出力は０以上２５５以下に制限される（例えば、特開平４−１４３８３号公報を参照）。鮮鋭度補正時に、この範囲を超えた場合、０未満の値は０に、２５５を超える値は２５５にクリップされる。（ａ）は、エッジ強調前のＲＧＢの画像データであり、この画像データに対してエッジ強調を施すと（ｂ）に示す画像データとなる。エッジ強調された画像データの内、２５５以上のデータと、０以下のデータをクリップすると、（ｃ）に示す画像データとなる。そして、この状態がＲＧＢ信号の少なくとも一色以上に起こった場合、ＲＧＢ信号のバランスが大きく崩れることになり、元の色とは大きく異なって再現されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記１の問題点を解決するものとして、例えば、特開昭６１−２７３０７３号公報（第１の公報）、同６２−１４９２６４号公報（第２の公報）、特開平４−１４３８３号公報（第３の公報）が挙げられる。
【０００７】
第１の公報に記載されたエッジ強調装置は、濃度で表現されたカラー画像信号から明度情報を抽出し、その明度情報からエッジ強調の程度を示す信号を生成し、その信号と画像信号の濃度レベルとに応じた結果を出力する。また、第２の公報に記載された画像輪郭強調装置は、カラー画像信号の少なくとも１色の画像データからラプラシアンを算出し、そのラプラシアンと画像信号とを加算して輪郭を強調する。第３の公報に記載の画像処理装置は、カラー画像信号の少なくとも１色の画像データからフィルタ信号を算出し、そのフィルタ信号に基づいて画像信号を補正するものである。
【０００８】
上記した公報に記載されたものは、何れも３個のエッジ強調回路を用いずに、１色の信号のエッジ成分を検出する回路を用い、その出力をカラー信号に加算あるいは乗算することによってエッジを強調する方法を採っている。
【０００９】
上記２の問題点を解決するものとして、例えば、特開平３−１０２５７８号公報（第４の公報）、同４−１７０２６７号公報（第５の公報）が挙げられる。この第４、第５に記載されたものは、ＲＧＢ信号をＬ＊ａ＊ｂ＊信号に変換し、Ｌ＊にのみ鮮鋭度補正（エッジ強調）を行い、その後、Ｌ＊ａ＊ｂ＊をＲＧＢ信号に逆変換し、あるいはＣＭＹ信号に変換するものである。
【００１０】
しかしながら、上記した第１乃至第３の公報に記載された技術は、上記３の問題点を解決しておらず（リミッタ回路を使用していたり、あるいはこの問題点について言及していない）、また、上記した第４、第５の公報に記載された技術には次のような問題点がある。
【００１１】
出力装置の再現範囲を便宜的にＬ＊ａ＊ｂ＊空間のＬ＊ａ＊空間で表すと、図９に示すものとなる。すなわち、Ｌ＊ａ＊ｂ＊空間ではａ＊ｂ＊の値に応じてとりうるＬ＊の範囲が異なる。従って、鮮鋭度補正後のＬ＊ａ＊ｂ＊がこの色空間の外側に位置した場合、Ｌ＊ａ＊ｂ＊からＲＧＢまたはＣＭＹへの変換において変換テーブルの範囲外であるので、ＲＧＢやＣＭＹ空間でとりうる範囲外の値に変換される可能性がある。この結果、上記３の問題点がここで生じてくる。
【００１２】
そこで、この問題を回避するためには、鮮鋭度補正時にＬ＊ａ＊ｂ＊の再現範囲の境界をテーブルとして持つ方法がある。しかしながら、この方法では、膨大なデータ量となる上に、出力装置がそれぞれ独自の色再現範囲を持っていて、それに応じたテーブルを用意する必要があるため、装置の規模が非常に大きくなりコストの増大につながる。
【００１３】
本発明は、上記した３つの問題点を解決するもので、
本発明の目的は、再現色のにじみや色再現のずれの発生を抑えて画質を向上させるとともに、装置の規模を小さくしローコストなカラー画像処理装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、ディジタルカラー画像信号の内、少なくとも１色の信号にエッジ強調を行うエッジ強調手段と、エッジ強調前の信号とエッジ強調後の信号とを基に、前記ディジタルカラー画像信号を補正する第１の補正手段と、該補正後の信号の内、少なくとも１色以上の信号が所定の値を超えているか否かを判定する判定手段と、該判定結果に応じて前記補正後の信号を補正する第２の補正手段とを備え、前記第１の補正手段は、第１の補正手段に入力される信号と出力される信号の各色比が等しくなるように補正を行うことを特徴としている。
請求項２記載の発明では、ディジタルカラー画像信号の内、少なくとも１色の信号にエッジ強調を行うエッジ強調手段と、エッジ強調前の信号とエッジ強調後の信号とを基に、前記ディジタルカラー画像信号を補正する第１の補正手段と、該補正後の信号の内、少なくとも１色以上の信号が所定の値を超えているか否かを判定する判定手段と、該判定結果に応じて前記補正後の信号を補正する第２の補正手段とを備え、前記第１の補正手段は、前記エッジ強調後の色信号と前記エッジ強調前の色信号との比の値を、他の各色信号に乗じた信号と、前記エッジ強調後の色信号とを補正後の信号として出力するよう補正することを特徴としている。
請求項３記載の発明では、ディジタルカラー画像信号の内、少なくとも１色の信号にエッジ強調を行うエッジ強調手段と、エッジ強調前の信号とエッジ強調後の信号とを基に、前記ディジタルカラー画像信号を補正する第１の補正手段と、該補正後の信号の内、少なくとも１色以上の信号が所定の値を超えているか否かを判定する判定手段と、該判定結果に応じて前記補正後の信号を補正する第２の補正手段とを備え、前記第２の補正手段は、前記第２の補正手段に入力される信号と出力される信号の各色比が等しくなるように補正を行うことを特徴としている。
請求項４記載の発明では、ディジタルカラー画像信号の内、少なくとも１色の信号にエッジ強調を行うエッジ強調手段と、エッジ強調前の信号とエッジ強調後の信号とを基に、前記ディジタルカラー画像信号を補正する第１の補正手段と、該補正後の信号の内、少なくとも１色以上の信号が所定の値を超えているか否かを判定する判定手段と、該判定結果に応じて前記補正後の信号を補正する第２の補正手段とを備え、前記第２の補正手段は、前記判定手段が所定の値を超えていると判定したとき、前記所定の値と、前記補正後の信号の最大値との比の値を、前記補正後の信号に乗じた信号を出力するよう補正することを特徴としている。
【００１５】
【作用】
第１の補正手段は、エッジ強調後とエッジ強調前の信号を色の比が等しくなるように補正する。これにより、上記２の問題点である、再現色のにじみや色再現のずれの発生が起きにくくなり、画質が向上する。この第１の補正手段の補正方法は、エッジ強調後の信号が一色について定まれば他の色が定まるような補正方法であるので、１個のエッジ強調回路で構成することができる。つまり、これによって上記１の問題点が解決される。さらに、第２の補正手段では、入力信号と出力信号の各色の比を等しくしつつ、出力信号のとりうる値の範囲内に収める。これにより、上記３の問題点が解決される。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明する。
図１は、本発明の実施例の構成を示す。図において、１はエッジ強調回路、２は第１の補正回路、３は第２の補正回路、４、５、６は比較器、７はＯＲ回路である。
【００１７】
カラースキャナなどからディジタル的に入力された８ビットのＲＧＢカラー画像信号が入力信号となる（なお、Ｒ、Ｇ、Ｂライン上の数字「８」乃至「９」は、８ビット乃至９ビットを表す）。エッジ強調回路１は、この入力信号の内、Ｇ信号についてエッジ強調を行う。
【００１８】
図２は、エッジ強調回路の構成を示す。エッジ強調回路は、ラインメモリ８、９と重み付け加算器１０と乗算器１１とリミッタ１２からなる。ラインメモリ８、９には、それぞれｎ＋１ライン目のＧデータ、ｎライン目のＧデータが順次格納され、重み付け加算器１０に直接入力されるｎ＋２ライン目のＧデータと、ラインメモリ８、９内のデータに対して、図１２（ａ）のフィルタマスクで重み付け加算される。エッジ強調された注目画素（つまり、マスク係数「５」に位置する画素）の値に対して、乗算器１１は、エッジ強調の強度を調整する強度係数を乗ずる。本実施例の場合は、強度係数は１であり、図１２（ｂ）の場合は、強度係数は１／２である。さらに、リミッタ１２は、出力信号を８ビットにするために最低を０、最高を２５５の値にクリップする。
【００１９】
エッジ強調後の信号をＧｅとする。第１の補正回路２には、ＲＧＢ信号とＧｅ信号が入力される。図３は、第１の補正回路の構成を示す。第１の補正回路は、Ｇデータと０とを比較する比較器１７と、比較器１７の比較結果に応じてＧｅまたはＧを選択するセレクタ１３と、比較器１７の比較結果に応じて入出力比（１またはＧｅ／Ｇ）を生成する入出力比生成回路１４と、入出力比生成回路１４の出力とＲ、Ｂデータとを乗算する乗算器１５、１６からなる。
【００２０】
Ｇ信号が０でないときと、０であるときに、補正方法を切り替えるために、比較器１７はＧ信号と０とを比較する。比較器１７は、Ｇが０に等しいとき１を出力し、Ｇが０に等しくなければ０を出力する。比較器１７の出力は、入出力比生成回路１４に入力され、それを制御する。
【００２１】
すなわち、比較器１７の出力が１ならば（Ｇ＝０）、入出力比生成回路１４は１を出力し、比較器１７の出力が０ならば（Ｇ≠０）、入出力比生成回路１４はＧｅ／Ｇを出力する。乗算器１５、１６は、それぞれ入出力比生成回路１４の出力にＲ、Ｂ信号を乗じて、第１の補正回路２の出力信号であるＲ’（＝Ｒ×（Ｇｅ／Ｇ））、Ｂ’（＝Ｂ×（Ｇｅ／Ｇ））信号を出力する。
【００２２】
また、比較器１７の出力が１のとき、セレクタ１３はＧを選択して出力し、比較器１７の出力が０のとき、セレクタ１３はＧｅを選択して出力する。セレクタ１３の出力は、第１の補正回路２の出力信号であるＧ’（ＧまたはＧｅ）信号となる。従って、Ｇ≠０のとき、Ｒ成分はＲ×（Ｇｅ／Ｇ）にエッジ強調され、同様にＢ成分はＢ×（Ｇｅ／Ｇ）にエッジ強調される。そして、第１の補正回路において、入力と出力で各色の比は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝Ｒ’：Ｇ’：Ｂ’であるので、等しくなる。
【００２３】
図１に戻り、第１の補正回路２の出力であるＲ’Ｇ’Ｂ’信号は、それぞれ第２の補正回路３と比較器４、５、６に入力される。比較器４、５、６の一方の入力は２５５であり、Ｒ’Ｇ’Ｂ’信号が２５５を超えていれば、比較器４、５、６は１を出力し、Ｒ’Ｇ’Ｂ’信号が２５５を超えていなければ、比較器４、５、６は０を出力する。３個の比較器４、５、６の出力は、ＯＲ回路７を介して第２の補正回路３に入力される。
【００２４】
図４は、第２の補正回路の構成を示す。ＯＲ回路７の出力が、Ｒ’Ｇ’Ｂ’信号の最大値を求める最大値回路２２に入力されて、最大値回路２２を制御する。すなわち、ＯＲ回路７の出力が１のとき（最大値が２５５を超えているとき）、最大値回路２２の出力Ｍはｍａｘ（Ｒ’Ｇ’Ｂ’）となる。ＯＲ回路７の出力が０のとき（最大値が２５５を超えていないとき）、最大値回路２２の出力Ｍは２５５となる。最大値回路２２の出力は、入出力比生成回路１８に入力され、２５５／Ｍが出力される。
【００２５】
乗算器１９、２０、２１は、それぞれＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号と入出力比生成回路１８の出力信号２５５／Ｍとを乗じて、第２の補正回路３の出力として、Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０を出力する（ただし、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’に２５５／Ｍを乗じることで、エッジ強調が若干弱まる）。従って、Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０は０〜２５５の範囲内におさめられ、また第２の補正回路において、入力と出力で各色の比は、Ｒ’：Ｇ’：Ｂ’＝Ｒ０：Ｇ０：Ｂ０であるので、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝Ｒ０：Ｇ０：Ｂ０となり、入力と出力で各色の比が等しくなる。
【００２６】
図５は、図１のブロック１００の他の構成例を示す。最大値検出回路２６は、Ｒ’Ｇ’Ｂ’からｍａｘ（Ｒ’Ｇ’Ｂ）を出力する。比較器２７は、最大値検出回路２６の出力と２５５とを比較し、最大値検出回路２６の出力が２５５より大きい場合は１を出力し、最大値検出回路２６の出力が２５５以下の場合は０を出力する。
【００２７】
セレクタ２８は、比較器２７の出力が１のとき最大値検出回路２６の出力を選択して、Ｍを出力し、比較器２７の出力が０のとき２５５を選択して、Ｍとして２５５を出力する。入出力比生成回路２９は、セレクタ２８の出力Ｍを入力して、２５５／Ｍを出力する。乗算器２３、２４、２５は、それぞれＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号と入出力比生成回路２９の出力信号２５５／Ｍとを乗じて、第２の補正回路３の出力として、Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０を出力する。すなわち、Ｒ’：Ｇ’：Ｂ’＝Ｒ０：Ｇ０：Ｂ０が成立する。第１の補正回路２の前後でＲ：Ｇ：Ｂ＝Ｒ’：Ｇ’：Ｂ’であるので、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝Ｒ０：Ｇ０：Ｂ０が成立する。
【００２８】
図６は、本発明の他の実施例の構成を示す。図１の実施例と同様に、カラースキャナなどからディジタル的に入力された８ビットのＲＧＢカラー画像信号が入力信号となる。エッジ強調回路３０は、この入力信号の内、Ｇ信号についてエッジ強調を行う。この回路は、図１で説明したものと同様である。
【００２９】
演算手段３１には、ＲＧＢ信号とエッジ強調後の信号Ｇｅが入力される。図７は、演算手段３１の構成を示す。比較器３３は、エッジ強調を行わない色信号Ｒと０とを比較し、比較の結果、Ｒ＝０ならば１を、Ｒ≠０ならば０を出力する。セレクタ３６は、比較器３３の出力が１のとき１を選択し、比較器３３の出力が０のときＲを選択して出力する。演算器３９は、所定の値（この場合は８ビットであるので２５５）を、セレクタ３６の出力Ｒ’で除算する。つまり、２５５／Ｒ’を演算する。Ｂ信号についてもＲ信号と同様に構成され、２５５／Ｂ’が演算される。
【００３０】
一方、エッジ強調されたＧｅとＧは次のようになる。比較器３５は、Ｇと０とを比較し、Ｇ＝０のとき１を、Ｇ≠０のとき０を出力する。セレクタ３８は、比較器３５の出力が１のときＧｅを選択し、比較器３５の出力が０のときＧを選択して出力Ｇ’する。演算器４１は、Ｇｅ／Ｇ’を演算する。最小値検出器４２は、演算器３９、４０、４１で演算された値、つまり２５５／Ｒ’、２５５／Ｂ’、Ｇｅ／Ｇ’の最小値を検出し、その値Ｎを出力する。
【００３１】
図６に戻って、補正手段３２は、演算手段３１の出力Ｎに応じて、ＲＧＢ信号を補正してＲ０、Ｇ０、Ｂ０を出力する。図８は、補正手段３２の構成を示す。乗算器４３、４４、４５はＲＧＢ信号と演算手段３１の出力Ｎとを乗算する。その出力はそれぞれＲ０、Ｇ０、Ｂ０となる。
【００３２】
このように補正手段３２は、乗算器で構成され、乗算する値の一方が、どの色信号に対しても同一であるので、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝Ｒ０：Ｇ０：Ｂ０が保証される。つまり、入力色比と出力色比が等しくなる。
【００３３】
なお、上記した実施例では、Ｇ信号にエッジ強調回路を設けているが、Ｇ信号ではなく、Ｒ、Ｂ信号にエッジ強調回路を設けるようにしてもよい。また、本実施例は、ＲＧＢ信号の他にＣＭＹ、あるいはＣＭＹＫ信号にも容易に適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、エッジ強調回路が１個で構成されているので、規模の小さい回路構成で、かつローコストで、カラー画像の鮮鋭度を補正することができる。また、第１の補正手段が入力信号の各色比と出力信号の各色比が等しくなるように補正し、さらに第２の補正手段が入力信号の各色比と出力信号の各色比が等しくなるように補正しつつ、出力信号を所定の範囲内におさめているので、再現色のにじみや色再現のずれの発生が回避され、画質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成を示す。
【図２】エッジ強調回路の構成を示す。
【図３】第１の補正回路の構成を示す。
【図４】第２の補正回路の構成を示す。
【図５】図１のブロック１００の他の構成例を示す。
【図６】本発明の他の実施例の構成を示す。
【図７】他の実施例における演算手段の構成を示す。
【図８】他の実施例における補正手段の構成を示す。
【図９】カラー出力装置の色再現範囲を示す図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来の方式による色バランスの崩れを説明する図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、スキャナのＣＣＤラインセンサを示す。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、エッジ強調マスクの例を示す。
【符号の説明】
１ エッジ強調回路
２ 第１の補正回路
３ 第２の補正回路
４、５、６ 比較器
７ ＯＲ回路

Claims (4)

1. ディジタルカラー画像信号の内、少なくとも１色の信号にエッジ強調を行うエッジ強調手段と、エッジ強調前の信号とエッジ強調後の信号とを基に、前記ディジタルカラー画像信号を補正する第１の補正手段と、該補正後の信号の内、少なくとも１色以上の信号が所定の値を超えているか否かを判定する判定手段と、該判定結果に応じて前記補正後の信号を補正する第２の補正手段とを備え、前記第１の補正手段は、第１の補正手段に入力される信号と出力される信号の各色比が等しくなるように補正を行うことを特徴とするカラー画像処理装置。
2. ディジタルカラー画像信号の内、少なくとも１色の信号にエッジ強調を行うエッジ強調手段と、エッジ強調前の信号とエッジ強調後の信号とを基に、前記ディジタルカラー画像信号を補正する第１の補正手段と、該補正後の信号の内、少なくとも１色以上の信号が所定の値を超えているか否かを判定する判定手段と、該判定結果に応じて前記補正後の信号を補正する第２の補正手段とを備え、前記第１の補正手段は、前記エッジ強調後の色信号と前記エッジ強調前の色信号との比の値を、他の各色信号に乗じた信号と、前記エッジ強調後の色信号とを補正後の信号として出力するよう補正することを特徴とするカラー画像処理装置。
3. ディジタルカラー画像信号の内、少なくとも１色の信号にエッジ強調を行うエッジ強調手段と、エッジ強調前の信号とエッジ強調後の信号とを基に、前記ディジタルカラー画像信号を補正する第１の補正手段と、該補正後の信号の内、少なくとも１色以上の信号が所定の値を超えているか否かを判定する判定手段と、該判定結果に応じて前記補正後の信号を補正する第２の補正手段とを備え、前記第２の補正手段は、前記第２の補正手段に入力される信号と出力される信号の各色比が等しくなるように補正を行うことを特徴とするカラー画像処理装置。
4. ディジタルカラー画像信号の内、少なくとも１色の信号にエッジ強調を行うエッジ強調手段と、エッジ強調前の信号とエッジ強調後の信号とを基に、前記ディジタルカラー画像信号を補正する第１の補正手段と、該補正後の信号の内、少なくとも１色以上の信号が所定の値を超えているか否かを判定する判定手段と、該判定結果に応じて前記補正後の信号を補正する第２の補正手段とを備え、前記第２の補正手段は、前記判定手段が所定の値を超えていると判定したとき、前記所定の値と、前記補正後の信号の最大値との比の値を、前記補正後の信号に乗じた信号を出力するよう補正することを特徴とするカラー画像処理装置。

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