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JP4192120B2 - 画像処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、スキャナ又は複写機等で読み取られた画像の処理において、高画質化を維持しつつ使用するメモリ容量の削減を図る画像処理装置に関する。
図7はデジタル複写機に用いられる画像処理装置の一般的な基本構成例を示し、図8は図7に示す基本構成例のエンジン部の詳細構成例を示し、図9は図8に示すエンジン部における従来の構成例を示す。
図9に示す従来採用されているスキャナ画像処理部115は、ライン間補正やシューディング補正等を行う前処理部1に続いて、高画質化の画像処理を行うためのフィルタ処理部10を備えている。そして、このフィルタ処理部には、画像データに対してγ補正を施すスキャナγ変換部3と、画像データの平滑化を行う平滑フィルタ部4と、画像データの特徴量を使用して画像データのエッジ強調を施すエッジ強調フィルタ部6と、が備わっている。
図9に示すフィルタ処理部10によると、スキャナγ変換のための画像データのライン遅延バッファ2−1と、エッジ強調フィルタのためのライン遅延バッファ2−2とが必須構成として必要とされるものである。これは、平滑フィルタ演算が、例えば7×7のマトリクスで実施される場合に、6ライン分のライン遅延バッファが必要となるためであり、同様に、エッジ強調フィルタ演算においても6ライン分のライン遅延バッファが必要となるためである。
上述した図7〜図9に示すような高画質化が求められる画像処理装置においては、この高画質化のために、画像処理部分のフィルタ演算等でより多くのライン遅延バッファを使用して演算を行なうように構成されている。
しかしながら、図9に示すように、ライン遅延バッファ2−1と2−2とを必要とし、ライン遅延バッファで使用するメモリ容量が大幅に増大してしまい、コストアップにつながる。
そこで、本発明の主たる目的は、画像データの画質を劣化させることなく、使用するメモリ容量を削減して所要の画像処理を行うことのできる画像処理装置を提供することにある。
前記課題を解決するために、本発明は次のような構成を採用する。
読取ユニットから読み取った画像データに対してシェーディング補正を含む処理を行なう前処理部と、前記前処理部から1ライン分データが入力されて1ライン分のルックアップテーブルで必要とするライン数分の画像データに対してγ補正を施すスキャナγ変換部と、前記スキャナγ変換部からの画像データを後段のフィルタ演算に必要なライン数を保持するライン遅延バッファと、前記ライン遅延バッファから複数ライン分の画像データを受け取り画像データの平滑化を行なう平滑フィルタ部と、前記ライン遅延バッファから複数ライン分の画像データを受け取り画像データの特徴を抽出する特徴量抽出部と、前記ライン遅延バッファから受け取った複数ライン分の画像データと前記特徴量抽出部から抽出される特徴量と、に基づいて画像データのエッジ強調を施すエッジ強調フィルタ部と、前記平滑フィルタ部と前記エッジ強調フィルタ部とから出力される1ライン分の画像データを加算する加算部と、前記加算部からの画像データに各種画像処理を施す後処理部と、備え、前記特徴量抽出部は、受け取った画像データに対してルックアップテーブルを使用し濃度バランスの再補正をして画像データの特徴量抽出をし易くする逆スキャナγ変換処理する逆スキャナγ変換部と、前記読取ユニットで読み取ったRGBデータをCMYデータとして出力するRGB・CMY変換部と、前記エッジ強調フィルタ部で使用するエッジ部分の特徴量データを抽出する特徴量抽出手段と、からなり、前記特徴量抽出部で受け取った画像データに対して、前記逆スキャナγ変換部、前記RGB・CMY変換部、前記特徴量抽出手段の順にデータ処理する画像処理装置。
また、前記画像処理装置において、前記特徴量抽出部は、前記逆スキャナγ変換部と前記RGB・CMY変換部の接続順序を入れ替えて、前記特徴量抽出部で受け取った画像データに対して、前記RGB・CMY変換部、前記逆スキャナγ変換部、前記特徴量抽出手段の順にデータ処理する構成とする。
また、前記画像処理装置において、前記逆スキャナγ変換部は、ルックアップテーブルを使用して逆スキャナγ補正を行うものであって、前記逆スキャナγ補正を行う対象がCMY変換されたシアンとマゼンタのデータのみとし、前記ルックアップテーブルの容量を抑制する構成とする。
本発明によれば、スキャナ画像処理部における平滑フィルタ部、エッジ強調フィルタ部、スキャナγ変換部、及び特徴量抽出部の配置と内部構成に工夫を施すことによって、画像データの画質を劣化させることなく、ライン遅延バッファやγ変換用のルックアップテーブルLUTで使用するメモリの容量を削減することができる。
本発明の実施形態に係る画像処理装置について、図1〜図6を参照しながら以下詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置における具体的構成例を示す図であり、図2は本発明の第2の実施形態に係る画像処理装置における具体的構成例を示す図であり、図3は本発明の第3の実施形態に係る画像処理装置における具体的構成例を示す図であり、図4は本発明の第4の実施形態に係る画像処理装置における具体的構成例を示す図であり、図5は本発明の第5の実施形態に係る画像処理装置における具体的構成例を示す図であり、図6は本発明の第6の実施形態に係る画像処理装置における具体的構成例を示す図である。
また、図7は本発明の第1〜第6の実施形態に係る画像処理装置における一般的な基本構成例を示す図であり、図8は図7に示す基本構成例のエンジン部の詳細構成例を示す図である。
まず、本発明の実施形態に係る画像処理装置の一般的な基本構成例を図7と図8を用いて説明する。図7において、デジタル複写機等を一例とする画像処理装置100は、エンジン部110とコントローラ120から構成され、エンジン部110は、画像の読み取りユニット112と、読み取った画像データの各種処理後のデータを感光体ドラムに書き込む書き込みユニット113と、各種の処理、制御を行うCPU111と、読み取り画像データ及び書き込み画像データの処理を行う画像処理部115,116と画像I/F部117とを有するASIC−E114と、を備えている。
また、エンジン部110の画像I/F部117と画像処理装置外部の外部I/Fとの間のコントローラ120は、図7に図示している構成要素を備えている。コントローラ120において、NB、SBはノースブリッジ、サウスブリッジを表し、操作部121等を有しているが、コントローラ12の内部の構成要素については、図示する通りであり、その説明は省略する。
図8において、エンジン部110では、スキャナを含む読み取りユニット200からのRGB画像データが、スキャナ画像処理部115において、ライン間補正やシューディング補正等の前処理を経た後、フィルタ処理され、続いて後処理を経た後にプリンタ画像処理されて、CMYK信号で感光ドラムを含む書き込みユニット210〜213に送られる。また、スキャナ画像処理部115からのCMYK信号は画像I/F部117を経てコントローラ120に送られ、逆に、コントローラからCMYK信号は画像I/F部117を通してプリンタ画像処理部116で処理されて書き込みユニット210〜213に送られる。
エンジン部110のフィルタ処理部には、不図示ではあるが、画像データに対してγ補正を施すスキャナγ変換と、画像データの平滑化を行う平滑フィルタと、画像データの特徴量を使用して画像データのエッジ強調を施すエッジ強調フィルタと、が備わっており、それぞれの処理がなされる。
本発明の実施形態は、このエンジン部110のスキャナ画像処理部115におけるフィルタ処理の仕方、すなわち、従来例の図9のフィルタ処理部10に改良を加えたことを特徴とするものである。
まず、本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置におけるフィルタ処理部の構成、機能乃至作用について図1を参照しながら説明する。図1において、スキャナ画像処理部115は、前処理部1と、フィルタ処理部10と、後処理部7とを備え、フィルタ処理部10は、ライン遅延バッファ2、スキャナγ変換部3、平滑フィルタ部4、エッジ強調フィルタ部6、特徴量抽出部(一例として文字の場合、白地に描かれた文字のエッジ部分の特徴を抽出するもの)5を有している。なお、平滑フィルタ部4とエッジ強調フィルタ部6におけるフィルタ演算は、例えば、5×5または7×7マトリクスで行う。
図1に示す画像処理装置において、読取ユニット200から読み込まれて前処理部1にて前処理を施された画像データは、ライン遅延バッファ2によって、後段の平滑フィルタ部4および特徴量抽出部5およびエッジ強調フィルタ部6のそれぞれで必要とするライン数分蓄積される。ライン遅延バッファ2の出力全てに対して、スキャナγ変換部3にてスキャナγ変換を施す。
ここで、例えば7×7マトリクスでフィルタ演算(平滑フィルタ部とエッジ強調フィルタ部での演算)する場合に、ライン遅延バッファ2からは、7ライン分のデータがスキャナγ変換部3に送られてそれぞれγ変換された後に、7ライン分データが平滑フィルタ部4とエッジ強調フィルタ部6に入力されてフィルタ演算されるのである。1画素を演算するのに7ライン分のデータが用いられて平滑処理とエッジ強調処理されるのである。なお、平滑フィルタ部4とエッジ強調フィルタ部6からの出力は1ライン分のデータが加算されるのである。
スキャナγ変換部3からの画像データは、平滑フィルタ演算を施す平滑フィルタ演算部4と、エッジ強調を行なうエッジ強調フィルタ部6と、エッジ強調フィルタにて使用する特徴量データ(例えば、領域分離された文字のエッジ部分の特徴量)を抽出する特徴量抽出部5へ入力される。本発明の第1の実施形態では、エッジ強調フィルタ部6を平滑フィルタ演算部4と並列に配置することが特徴であり、従来例を示す図9の構成と異なり、エッジ強調フィルタ演算用のために必要とされるライン数分のライン遅延バッファ2−2を用意する必要がなくなり、使用するメモリ容量を削減することができる。
換言すると、従来例の図9の構成では、スキャナ変換部3からは例えば7ライン分データが出力されて平滑フィルタ部4で7×7マトリクスで平滑演算され、並行してスキャナ変換部3からの7ライン分データに基づいてエッジの特徴量が抽出されてエッジ強調フィルタ部6に入力される。そして、平滑フィルタ部4からは1ライン分データが出力されることとなり、エッジ強調フィルタ部6でのフィルタ演算のためには7ライン分データが必要とされるので、エッジ強調フィルタ部6の前流側にライン遅延バッファ2ー2が配置されることとなるのである。すなわち、フィルタ処理部10においては、ライン遅延バッファが2−1の他に、202も必要となるのである。
これに対して、本発明の第1の実施形態では、図1に示すように、スキャナγ変換部3からの7ライン分データが並列に平滑フィルタ部4とエッジ強調フィルタ部6に入力されることによって、図9に示すライン遅延バッファ2−2を不要とするのである。
図1に示すフィルタ処理部10の構成の場合、平滑フィルタ演算が5×5のマトリクスで実施される場合は、4ライン分のライン遅延バッファが必要となる。平滑フィルタ演算が7×7のマトリクスで実施される場合は、6ライン分のライン遅延バッファが必要となる。
具体的例示を示すと、A3サイズの画像データの場合の主走査画素数を約8k画素(1画素あたり8bit)とすると、ライン遅延バッファの容量は、5×5のフィルタ演算を行なう場合、図9に示す従来の回路構成で必要とされるライン遅延バッファの容量は、8k×8bit×4ライン×3色×2(2−1と2−2)=1,536kbit 必要となる。しかしながら、本発明の第1の実施形態である図1の回路構成では、8k×8bit×4ライン×3色=768kbit となり、半分のライン遅延バッファ容量となる。また、7×7のフィルタ演算を行なう場合は、従来例の図9の回路構成では2,304kbit必要になるのに対して、本実施形態の図1の回路構成では1,152kbitとなる。
また、A0サイズを扱う複写機においては、主走査長が約22k画素となるため、7×7のフィルタ演算を行なう場合には、従来例の図9の回路構成では6,336kbit必要になるのに対して、図1に示す本実施形態の回路構成では3,168kbitとなり、大幅にメモリ容量を削減できる。
次に、本発明の第2の実施形態に係る画像処理装置におけるフィルタ処理部の構成、機能乃至作用について図2を参照しながら説明する。図2に示す本発明の第2の実施形態では、図1に示す第1の実施形態との対比で、ライン遅延バッファ2とスキャナγ変換部3の順序を入れ替える。
図1では、ライン遅延バッファ2の後にスキャナγ変換部3を配置していたことで、ライン遅延バッファで生成したライン数分の画像データ全てに対して、それぞれスキャナγ変換用のルックアップテーブルLUTを用意する必要があった。そこで、スキャナγ変換部3をライン遅延バッファ2の前に配置することで、1ライン分のLUTで必要とするライン数分の画像データ全てに対してスキャナγ変換を施すことが可能となる。
8bitの画像データのスキャナγ変換に必要なLUTの容量は、8bit×256(8bit対応の数)=2kbit である。従来例の図9の回路構成の場合、7×7のフィルタ演算を行なう場合(ライン遅延バッファ2−1からの7ライン分を同時並行してそれぞれLUTでγ変換して出力する)には、2kbit×3色×7ライン=42kbit 必要であるのに対して、図2に示す本発明の第2の実施形態に係る回路構成の場合には、2kbit×3色×1ライン=6kbit となる。このように、本発明の第2の実施形態では、図9との対比で、ライン遅延バッファのメモリ容量削減に加えて、スキャナγ変換部3で変換用のルックアップテーブルの容量を大幅に削減することができる。
図2に示すスキャナγ変換部3とライン遅延バッファ2は、例えば、前処理部1から1ライン分データが入力されてLUTで濃度調整され、この濃度調整信号が各々出力端をもつ6行のFIFOに入力されるとともに、最新の濃度変換信号をFIFOを介さずに7番目の出力端に接続して、RGBデータを出力する構成であっても良い。
このように、第2の実施形態によると、スキャナγ変換用のLUTで使用しているメモリ容量を削減することを狙いとして、スキャナγ変換部3をライン遅延バッファ2より前に配置することで、ラインごとにルックアップテーブル(LUT)を用意する必要がなくなり、RGB各々1つのLUTでフィルタ演算に使用する複数ライン分の画像データ全てに対してγ変換を施すことができ、LUTのための容量を削減できる。
次に、本発明の第3の実施形態に係る画像処理装置におけるフィルタ処理部の構成、機能乃至作用について図3を参照しながら説明する。図3に示す第3の実施形態に係る画像処理装置では、図2に示す第2の実施形態との対比で、特徴量抽出部5にRGB→CMY変換部を追加することが特徴である。すなわち、特徴量抽出部5内では、特徴量抽出51に加えてその前流にRGB→CMY変換52の処理を行う。
第3の実施形態に係る画像処理装置において、読取ユニット200で読み取ったRGBデータは、最終的にはCMYKデータとして書込ユニット210〜213へ出力される。そこで、特徴量抽出を行なう画像データをCMYデータへ変換することで、より最適な特徴量を抽出できる。
このように、第3の実施形態によると、RGB画像データでは精度の良い特徴量を抽出するのが困難であることに鑑みて、印刷データと同じ色版であるCMY画像データに変換することで、精度の良い特徴量を抽出することができ、画質を向上することができる。
次に、本発明の第4の実施形態に係る画像処理装置におけるフィルタ処理部の構成、機能乃至作用について図4を参照しながら説明する。図4に示す第4の実施形態に係る画像処理装置では、図3に示す第3の実施形態との対比で、特徴量抽出部5で使用する画像データに対して、特徴量を抽出し易くするために逆スキャナγ変換5を施すことが特徴である。すなわち、特徴量抽出部5内では、特徴量抽出51とRGB→CMY変換52に加えて、その前流に逆スキャナγ変換の処理を行う。
フィルタ処理部10のスキャナγ変換部3では、画像データの濃度バランスの調整を行なっている。この調整は画像処理には必要不可欠なものであるが、特徴量を抽出するには濃度バランスを調整する前の画像データの方が都合がよい。そこで、特徴量を抽出するための画像に対しては、逆スキャナγ変換で濃度バランスを再度補正して、特徴量を抽出し易くしている。しかし、全てのラインデータに対してLUTが必要となるため、使用するメモリ容量が増大することとなる。
図4に示す第4の実施形態の回路構成の場合、7×7のマトリクス演算を行なう場合には、2kbit×3色×7ライン=42kbit だけ、メモリ使用量が増大する。第4の実施形態では、特徴量の抽出のし易さの観点で特徴量抽出処理の手前で逆スキャナγ変換処理を行うものである。
このように、第4の実施形態によると、特徴量抽出部で抽出する特徴量抽出の性能を向上することを狙いとして、スキャナγ変換を施した画像データでは、特徴量抽出の性能が悪いことに鑑みて、LUTを使用して逆スキャナγ変換を施すことにより、より特徴量が抽出しやすくなり、特徴量抽出の性能を向上することができる。
次に、本発明の第5の実施形態に係る画像処理装置におけるフィルタ処理部の構成、機能乃至作用について図5を参照しながら説明する。図5に示す第5の実施形態に係る画像処理装置では、図4に示す第4の実施形態との対比で、特徴量抽出部5を構成するRGB→CMY変換52と逆スキャナγ変換53の位置を入れ替えることが特徴である。抽出する特徴量の微調整を行なう場合、第4の実施形態を示す図4のように逆スキャナγ変換53の後にRGB→CMY変換52の処理を配置すると、RGBデータからCMYデータへの変換用(行列演算用)の多くのパラメータを調整しなくてはならず、調整が難しい。第5の実施形態を示す図5のような配置にすると、逆スキャナγ変換のLUTにて簡単に微調整が可能となる。
換言すると、RGBからCMYへの変換は行列演算で多数のパラメータを調整して適宜のCMY変換出力を得るようになっており、一方、逆スキャナγ変換ではLUTの簡単な調整で適宜の出力を得ることができるものであるので、特徴量抽出51の直前で簡単なパラメータの調整によって、特徴量抽出51の出力を微調整することの方が有利である。このことからすると、特徴量抽出51の直前には、複雑なパラメータ調整を要するRGB→CMY変換52よりも、簡単なパラメータ調整で済む逆スキャナγ変換53の処理を配置した方が良いこととなる。
このように、第5の実施形態によると、第4の実施形態で特徴量抽出性能を向上するためにRGB→CMY変換部の前に逆スキャナγ変換部を追加したが、特徴量抽出の微調整を行なう際に、RGB→CMY変換用のパラメータで微調整を行なうのは難しく、特徴量抽出の微調整を簡単に行えることを狙いとして、特徴量抽出51の直前に逆スキャナγ変換の処理を行うことによって、逆スキャナγ変換ではLUTにてデータの変換を行なうため、特徴量の微調整が容易となる。
次に、本発明の第6の実施形態に係る画像処理装置におけるフィルタ処理部の構成、機能乃至作用について図6を参照しながら説明する。図5に示す第5の実施形態を前提として(特徴量抽出部5が、RGB→CMY変換52、逆スキャナγ変換53、特徴量抽出51の処理の順に構成されているもの)、LUTを使用して逆スキャナγ補正を行なうのはシアンとマゼンタのみとし、イエローデータについてはシアンおよびマゼンタのデータがLUTを経由する分だけタイミング調整用レジスタで遅延させる。イエロー成分に関しては、特徴量を抽出するにあたって逆スキャナγ変換してもそれほど良い影響を生じないことが確かめられたので、逆スキャナγ変換のためのLUT(メモリ容量を要する)の省略が可能である。
第5の実施形態を示す図5の回路構成の場合、7×7のマトリクス演算を行なう場合には、2kbit×3色×7ライン=42kbit メモリ使用量が増大するが、図6のようにシアン、マゼンタのみLUTを使用するようにすると、逆スキャナγ変換で使用するメモリ容量は、2kbit×2色×7ライン=28kbit となる。これにスキャナγ変換部3で使用するLUTの容量を加えると、32kbitとなる。本発明の第6の実施形態では、従来例を示す図9において必要としたLUTの容量が、スキャナγ変換部3で42kbitであるため、10kbitの容量削減となる。
このように、第6の実施形態によると、第5の実施形態において特徴量抽出性能を向上するためにLUTを追加したことによってメモリ容量が増大してしまうので、特徴量抽出の性能を劣化させることなく、逆スキャナγ変換で使用するLUTの容量を削減することを狙いとして、イエロー成分が特徴量抽出においてほとんど影響しないことを利用して、イエロー成分における逆スキャナγ変換でのLUTを省略しても特徴量抽出の性能にはほとんど影響がなく、フィルタ演算で使用するライン数のイエロー成分のLUT分のメモリ容量を削減することができる。
以上の説明において、第3の実施形態(第4、第5、第6の実施形態も同様に)は、第2の実施形態の構成に対する改善策として説明したが、これに限らず、第1の実施形態の構成に対する改善策として良い。
本発明の第1の実施形態に係る画像処理装置における具体的構成例を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る画像処理装置における具体的構成例を示す図である。 本発明の第3の実施形態に係る画像処理装置における具体的構成例を示す図である。 本発明の第4の実施形態に係る画像処理装置における具体的構成例を示す図である。 本発明の第5の実施形態に係る画像処理装置における具体的構成例を示す図である。 本発明の第6の実施形態に係る画像処理装置における具体的構成例を示す図である。 本発明の第1〜第6の実施形態に係る画像処理装置における一般的な基本構成例を示す図である。 図7に示す基本構成例のエンジン部の詳細構成例を示す図である。 従来技術に関するエンジン部の詳細構成例を示す。
符号の説明
1 前処理部
2 ライン遅延バッファ
3 スキャナγ変換部
4 平滑フィルタ演算部
5 特徴量抽出部
6 エッジ強調フィルタ部
7 後処理部
10 フィルタ処理部
51 特徴量抽出部内特徴量抽出
52 特徴量抽出部内RGB→CMY変換
53 特徴量抽出部内逆スキャナγ変換
100 画像処理装置
110 エンジン部
111 CPU
112 読み取りユニット
113 書き込みユニット
115 スキャナ画像処理部
116 プリンタ画像処理部
117 画像I/F部
120 コントローラ

Claims (3)

  1. 読取ユニットから読み取った画像データに対してシェーディング補正を含む処理を行なう前処理部と、
    前記前処理部から1ライン分データが入力されて1ライン分のルックアップテーブルで必要とするライン数分の画像データに対してγ補正を施すスキャナγ変換部と、
    前記スキャナγ変換部からの画像データを後段のフィルタ演算に必要なライン数を保持するライン遅延バッファと、
    前記ライン遅延バッファから複数ライン分の画像データを受け取り画像データの平滑化を行なう平滑フィルタ部と、
    前記ライン遅延バッファから複数ライン分の画像データを受け取り画像データの特徴を抽出する特徴量抽出部と、
    前記ライン遅延バッファから受け取った複数ライン分の画像データと前記特徴量抽出部から抽出される特徴量と、に基づいて画像データのエッジ強調を施すエッジ強調フィルタ部と、
    前記平滑フィルタ部と前記エッジ強調フィルタ部とから出力される1ライン分の画像データを加算する加算部と、
    前記加算部からの画像データに各種画像処理を施す後処理部と、備え、
    前記特徴量抽出部は、受け取った画像データに対してルックアップテーブルを使用し濃度バランスの再補正をして画像データの特徴量抽出をし易くする逆スキャナγ変換処理する逆スキャナγ変換部と、前記読取ユニットで読み取ったRGBデータをCMYデータとして出力するRGB・CMY変換部と、前記エッジ強調フィルタ部で使用するエッジ部分の特徴量データを抽出する特徴量抽出手段と、からなり、
    前記特徴量抽出部で受け取った画像データに対して、前記逆スキャナγ変換部、前記RGB・CMY変換部、前記特徴量抽出手段の順にデータ処理する
    ことを特徴とする画像処理装置。
  2. 請求項1において、
    前記特徴量抽出部は、前記逆スキャナγ変換部と前記RGB・CMY変換部の接続順序を入れ替えて、前記特徴量抽出部で受け取った画像データに対して、前記RGB・CMY変換部、前記逆スキャナγ変換部、前記特徴量抽出手段の順にデータ処理する
    ことを特徴とする画像処理装置。
  3. 請求項において、
    前記逆スキャナγ変換部は、ルックアップテーブルを使用して逆スキャナγ補正を行うものであって、前記逆スキャナγ補正を行う対象がCMY変換されたシアンとマゼンタのデータのみとし、前記ルックアップテーブルの容量を抑制する
    ことを特徴とする画像処理装置。
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