WO2001045041A1

WO2001045041A1 - Dispositif et procede de traitement d'image

Info

Publication number: WO2001045041A1
Application number: PCT/JP2000/008772
Authority: WO
Inventors: Kazuyuki Nako
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2001-06-21
Also published as: US7373015B2; TW480462B; US20030118247A1; JP3927807B2

Description

明細書画像処理装置および方法技術分野

本発明は、画像処理装置および方法に関し、特に、画像に含まれる周期性に基づいてフィルタサイズを定め、画像を縮小する画像処理装置および方法に関する。背景技術

従来、画像処理装置では、入力画像を所定の比率で縮小し、縮小画像を作成することが一般的に行なわれている。縮小画像は、入力画像に平滑化処理を施しながら所定のサンプリング周期で画素を抽出することにより作成される。

しカゝし、画像に周期性があり、サンプリング周期と画像周期とがー致していない場合には、モアレが発生するという問題がある。モアレの発生は特にスクリーントーンなどの網点部分で顕著である。なぜならば、平滑化処理を施す範囲に含まれる網点の数がサンプル点ごとにサンプリング周期と画像周期とに依存する周期をもって変化し、平滑化後の画素値もサンプル点ごとに周期性をもって変化するからである。

このような網点部分におけるモアレの発生を除去するために、予め網点を検出し、網点部分に一定のサイズの平滑化を施す方法があった。しカゝし、網点の画像周期には様々な種類があり、すべての種類の網点部分におけるモアレの発生を除去するには、ある程度大きなサイズで平滑化を行なわなければならず、画質が劣化するという問題点があった。

また、網点ではあるが周期性のないランダムドットに対しても同様の平滑化処理が施されてしまうため、不必要な平滑化を行ない、さらに画質を劣化させる原因となっていた。発明の開示

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、画質を劣化させることなく、モアレの発生を防ぎ、入力画像を縮小する画像処理装置および方法を提供することである。

本発明のある局面に従う画像処理装置は、入力画像中より画像周期を検出する画像周期検出手段と、画像周期検出手段に接続され、画像周期検出手段の出力に応じた範囲の画素にフィルタ処理を施すことにより入力画像を縮小する画像縮小手段とを含む。

画像周期に応じて平滑化範囲が定められ、縮小画像が作成される。このため、網点部分などの周期性のある画素を平滑化し、縮小画像を作成する場合でも画質を劣化させることなく、モアレの発生を抑制した縮小画像を得ることができる。好ましくは、画像周期検出手段は、入力画像中より所定範囲内の大きさを有する領域を検出する領域検出手段と、領域検出手段に接続され、領域同士の間隔に基づいて、画像周期を検出する領域間隔画像周期検出手段とを含む。

さらに好ましくは、領域間隔画像周期検出手段は、領域検出手段に接続され、領域検出手段で検出された各領域について、当該領域の近傍の所定範囲内に、所定数以上の領域が等間隔で分布しているか否かを判断する分布判断手段と、分布判断手段に接続され、所定数以上の領域が等間隔で分布する場合に、分布方向が水平または垂直の場合は当該間隔を、分布方向が 4 5度の場合は当該間隔の 2 ¹ ^{/ 2}倍を、着目領域を含む所定領域内の画素の画像周期と定め、それ以外の場合に、着目領域を含む所定領域内の画素に周期性がないと定める画像周期決定手段とを含む。

さらに好ましくは、領域間隔画像周期検出手段は、さらに、画像周期決定手段に接続され、画像周期が所定のサンプリング周期と比べ一定比率以上大きい場合に、着目領域を含む所定領域内の画素に周期性がないと定める手段を含む。

さらに好ましくは、画像縮小手段は、周期性がある画素とない画素とで異なる方法で入力画像を縮小する。

さらに好ましくは、画像処理装置は、さらに、画像縮小手段に接続され、入力画像中で周期性がないと判断された画素に対応する縮小画像の画素に対して、ェッジ強調処理を施すェッジ強調手段を含む。

縮小画像が作成された後、周期性がない部分に対し、エッジ強調処理が施される。このため、網点部分などで画素値が平均化されることによりボケが生じていても、それを先鋭化することができる。

さらに好ましくは、画像縮小手段は、入力画像中より所定のサンプリング周期で画素を選択し、選択された画素の各々について、所定のサンプリング周期よりも大きい画像周期の整数倍または 1 Z 2倍の値を求め、当該値をサイズとするフィルタに基づいて、選択された画素の周囲の画素に対しフィルタ処理を施し、入力画像を縮小する。

平滑化範囲内には、同一個数の所定範囲内の大きさを有する領域が含まれるように平滑化範囲が定められる。このため、周期性のある部分を縮小した際に、各画素の画素値がほぼ等しくなる。よって、画質を劣化させることなく、モアレの発生を抑制した縮小画像を得ることができる。

さらに好ましくは、画像縮小手段は、入力画像中より所定のサンプリング周期で画素を選択し、選択された画素に周期性がない場合に、所定のサンプリング周期をサイズとするフィルタに基づいて、選択された画素の周囲の画素に対しフィルタ処理を施し、入力画像を縮小する。

本発明の他の局面に従う画像処理方法は、入力画像中より画像周期を検出する画像周期検出手段と、画像周期検出手段に接続され、画像周期検出手段の出力に応じた範囲の画素にフィルタ処理を施すことにより入力画像を縮小する画像縮小手段とを含む画像処理装置で用いられる。画像処理方法は、入力画像中より局所的な画像周期を検出するステップと、入力画像中より所定のサンプリング周期で画素を選択するステップと、選択された画素の各々について、当該画素の周辺の画像周期に応じた範囲の画素にフィルタ処理を施すことにより入力画像を縮小するステップとを含む。

画像周期に応じて平滑化範囲が定められ、縮小画像が作成される。このため、網点部分などの周期性のある画素を平滑化し、縮小画像を作成する場合でも画質を劣化させることなく、モアレの発生を抑制した縮小画像を得ることができる。図面の簡単な説明

第 1図は、第 1の実施例および 2に係る画像処理装置のハードウエア構成を示す図である。

第 2図は、画像周期とヤンプリング周期との関係を説明するための図である。第 3図は、第 1の実施例に係る画像縮小処理のフローチヤ一トである。

第 4図は、周期性テーブル、入力画像および縮小画像の関係を説明するための図である。

第 5図は、周期性の有無および周期を検出する処理のフローチヤ一トである。第 6図は、領域間の距離を説明するための図である。

第 7図は、網点が 4 5度傾いた方向に並んでいた場合の画像周期を説明するための図である。

第 8図は、第 2の実施例に係る画像縮小処理のフローチヤ一トである。

第 9図は、画像処理装置を実現するコンピュータの外観図である。

第 1 0図は、画像処理装置を実現するコンピュータのハードウェア構成図である。発明を実施するための最良の形態

[第 1の実施例]

第 1図を参照して、本発明の第 1の実施例に係る画像処理装置 1 2は、画像を入力するスキャナなどから構成される画像入力装置 4と、画像入力装置 4より入力された入力画像、後述する縮小画像および画像処理プログラムなどを記憶する H D D (ハードディスク装置） 8と、画像処理プログラムおよび処理中の画像などを記憶するメモリ 6と、メモリ 6に記憶された画像処理プログラムに従い、後述する画像縮小処理を実行する C P U (Central Processing Unit) 2と、 C P U 2、画像入力装置 4、メモリ 6および H D D 8を相互に接続するバス 1 0とを含む。

第 2図を参照して、画像処理装置 1 2が行なう処理の概略について説明する。画像処理装置 1 2は、入力画像を平滑化しながら所定のサンプリング周期でサンプリングを行ない縮小画像を作成する。このとき、平滑化の範囲を以下のように定める。なお、第 2図では、説明を容易にするために 1次元の例を示す。網点の周期（以下「画像周期」という）を n倍（nは自然数または 0 . 5 ) した値がサンプリング周期を超える最小の nを求め、（画像周期 X n ) を平滑化範囲とする。このように平滑化範囲を定めることにより、各サンプル点における平滑化範囲に含まれる網点の数を一定にすることができる。たとえば、第 2図では、平滑化範囲には常に 2つの網点が含まれることになる。このため、平滑化を行なった際に、平滑化後の画素値がサンプル点ごとに異なることがなくなり、モアレの発生を防ぐことができる。ただし、 nが 0 . 5の場合は平滑後の画素値がサンプル点ごとに異なるが、平滑化範囲に平均的に 0 . 5個の網点が含まれるため、モアレの発生は抑制される。

第 3図を参照して、画像処理装置 1 2における画像縮小処理について詳細に説明する。画像入力装置 4または H D D 8からメモリ 6に画像が入力される（S 2 ) 。入力画像の各画素について周期性の有無および周期性がある場合には画像周期が検出される（S 4 ) 。周期性は、第 4図に示すような入力画像と同じ大きさの周期性テーブル 2 0に記憶される。周期性テ一ブル 2 0は、メモリ 6に記憶されている。なお、 S 4の処理については、後で詳細に説明する。

C P U 2は、入力画像より所定のサンプリング周期で順次サンプル点を抽出する（S 5 ) 。たとえば、第 4図の例では、 3画素ごとにサンプル点が抽出される。

C P U 2は、周期性テーブル 2 0を参照してサンプル点の画像周期を調べ、サンプリング周期を超える画像周期を n倍（nは自然数または 0 . 5 ) した値を求め、平滑化範囲を定める。なお、サンプル点に周期性がない場合には、サンプリング周期が平滑化範囲と定められる。定められた平滑化範囲でサンプル点周囲の画素が平滑化され、縮小画像の画素値が求められる（S 6 ) 。たとえば、第 4図の例では、入力画像の左上隅のサンプル点の画像周期は 2と定められている。また、サンプリング周期は 3である。このため画像周期を 2倍した値（= 4 ) が平滑化範囲として求められる。よって、 4 X 4の大きさの平滑化フィルタを用いて、サンプル点の周囲の画素の平均値が求められ、平均値が縮小画像の画素値とされる。そのサンプル点の右隣のサンプル点については、周期性がないため、平滑化範囲がサンプリング周期と等しい 3と定められ、 3 X 3の大きさの平滑化フィルタを用いて、サンプル点の周囲の画素の平均値が求められる。

C P U 2は、すべてのサンプル点について縮小画像の画素値を求める処理を行なったか否かを判断する（S 8) 。未処理のサンプル点がある場合には（S 8で NO) 、 S 6に戻り、次のサンプル点に対し同様の処理を行なう。

すべてのサンプル点に対し処理が終了していれば（S 8で YES) 、縮小画像を HDD 8に出力する。

第 5図を参照して、周期性の有無および周期を検出する処理（第 3図の S 4の処理）について詳述する。

CPU 2は、入力画像を 2値化し、 2値画像を作成する（S 22) 。 2値画像の各領域にラベル付けを行なうラベリング処理を行なう（S 24) 。ラベル付けされた領域のうち、後述する S 28〜S 38の処理を行なっていない領域を 1つ選択する。選択した領域の大きさが所定値以下か否かを判断する（S 26) 。選択した領域の大きさが所定値より大きければ（S 26で NO) 、ある程度以上大きなラベルは大きなオブジェクトに対応すると考えられ、網点とは無関係と考えられるのでその後の処理は実行されず、その他の未処理の領域を選択するため、 S 26に戻る。

選択した領域の大きさが所定値以下であれば（S 26で YES) 、第 6図を参照して、その領域を含む予め定められた範囲内に、その領域から等距離の領域が所定数以上存在するか否かを判断する（S 28) 。所定数以上の領域が存在しなければ（S 28で NO) 、そのラベルは、周期性がないため、その後の処理は行なわれず、 S 26に戻る。なお、等距離の判断では、ある程度の誤差（2画素程度）を認めるもとのする。

所定数以上の領域が存在する場合には（S 28で YES) 、その領域は周期性があると判断される。第 7図を参照して、最近傍の領域が 45度の方向にある場合は（S 30で YES) 、 S 28の処理で求められた領域の間隔を 2^1/2倍した値をその領域を含む所定範囲の領域内の画像周期とする（S 32) 。それ以外の場合は（S 30で NO) 、 S 28の処理で求められた領域の感覚をその領域を含む所定範囲の領域内の画像周期とする（S 34) 。領域の方向判定では、たとえば ±22. 5度の誤差を許容するようにしても良い。画像周期は、周期性テープル 20に上書きしながら書込まれる（S 36) 。

CPU 2は、未処理のラベルを 1つ選択する（S 38) 。未処理のラベルがなければ（S 38で YES) 、処理を終了する。未処理のラベルがあれば（S40 で NO) 、 S 26以降の処理を繰返す。

なお、第 5図の処理において、画像周期がサンプリング周期と比べて一定比率 (たとえば 3倍）以上大きい場合に、所定範囲の領域内の画像周期がないと判断してもよい。

以上のように、本実施例に係る画像処理装置によれば、画像周期に応じて、平滑化範囲が定められ、縮小画像が作成される。しかも、平滑化範囲内には、網点が同一の個数含まれるように平滑化範囲が定められる。このため、網点部分を縮小した際に、局所的には各画素の画素値がほぼ等しくなる。このため、画質を劣ィヒさせることなく、モアレの発生を抑制した縮小画像を得ることができる。平滑化範囲が画像周期の 0. 5倍の場合、平滑化範囲に含まれる網点の数は同一にならないが、画像をぼかす領域とぼかさない領域との境界が急激に変化して画像が不自然になるのを防ぐ効果がある。

[第 2の実施例]

本発明の第 2の実施例に係る画像処理装置は、第 1図に示した第 1の実施例に示した画像処理装置と同様のハードウェア構成をとる。このため、その詳細な説明はここでは繰返さない。第 2の実施例は、第 1の実施例の処理に加えて、周期性がない部分の縮小部分に対し、エッジ強調処理を施し、画質の劣化を防ぐものである。

第 8図を参照して、画像処理装置 1 2における画像縮小処理について詳細に説明する。 S 42〜S 50では、画像入力装置 4または HDD8からメモリ 6に入力された画像より縮小画像の作成が行なわれる。 S 42〜S 50の処理は、第 3 図の S 2〜S 4、 S 6、 S 5および S 8の処理にそれぞれ対応する。このため、その詳細な説明はここでは繰返さない。

縮小画像が作成されると、 CPU 2は、縮小画像のうちの 1点を抽出する。その点に対応する入力画像のサンプル点の周期性を周期性テーブル 20より得る (S 52) 。その点の周期性があるか否かを判断する（S 54) 。その点の周期性がなレ、場合には、縮小画像上の抽出された点に対してエツジ強調処理を施す (S 56) 。エッジ強調処理とは、ソーベルフィルタなどの微分フィルタを用いて、その点における微分値を求め、元の画素の画素値に加算する処理である。ェッジ強調処理の後、または対応する入力画像のサンプル点の周期性がないと判断された場合には（S 54で YES) 、縮小画像より未処理の画素が選択される（S 58) -。縮小画像上のすべての画素についての処理が終了したか否かが判断され（S 60) 、未処理の画素が存在する場合には（S 60で NO) 、 S 52 以降の処理が繰返される。

未処理の画素が存在しなければ（S 60で YES) 、縮小画像が HDD8に出力される（S 62) 。

以上のように本実施例に係る画像処理装置では、縮小画像が作成された後、周期性がない部分に対し、エッジ強調処理が施される。このため、網点以外の文字、線画部分で画素を平均化することによりボケが生じていても、それを先鋭化することができる。また、エッジ強調処理は全体に施しても良い。平滑化した網点部分はモアレを抑制しているので、エッジ強調によって新たにモアレが発生することはなく、局所的にェッジ強調を行なうよりも自然な画像が得られる。

なお、第 1の実施例および 2で説明した画像処理装置 1 2は、コンピュータにより実現することが可能である。第 9図を参照して、画像処理装置 12は、コンピュータ 41と、コンピュータ 41に指示を与えるためのキーボード 45およびマウス 46と、コンピュータ 4 1により演算された結果等を表示するためのディスプレイ 42と、コンピュータ 4 1が実行するプログラムをそれぞれ読取るための磁気テープ装置 43、 CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory ) 装置 47および通信モデム 49とを含む。

第 3図、第 5図および第 8図を参照して説明した画像縮小処理のプログラムは、コンピュータ 41で読取可能な記録媒体である磁気テープ 44または CD— RO M48に記録され、磁気テープ装置 43および CD— ROM装置 47でそれぞれ読取られる。または、通信回線を介して通信モデム 49で読取られる。

第 10図を参照して、コンピュータ 41は、磁気テープ装置 43、 CD-RO M装置 47または通信モデム 49を介して読取られたプログラムを実行するための CPU 50と、コンピュータ 41の動作に必要なその他のプログラムおよぴデータを記憶するための ROM (Read Only Memory) 5 1と、プログラム、プログラム実行時のパラメータ、演算結果などを記憶するための RAM (Random Access Memory) 52と、プログラムおよびデータなどを記憶するための磁気デイスク 53とを含む。

磁気テープ装置 43、 CD— ROM装置 47または通信モデム 49により読取られたプログラムは、 CPU50で実行され、画像縮小処理が行なわれる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明に係る画像処理装置および方法では、画質を劣化させることなく、モアレの発生を防ぎながら入力画像を縮小するのに適している。

Claims

請求の範囲

1. 入力画像中より画像周期を検出する画像周期検出手段（S4) と、

前記画像周期検出手段（S 4) に接続され、前記画像周期検出手段（S 4) の出力に応じた範囲の画素にフィルタ処理を施すことにより入力画像を縮小する画像縮小手段（S 6, 20) とを含む、画像処理装置。

2. 前記画像周期検出手段（S 4) は、

入力画像中より所定範囲内の大きさを有する領域を検出する領域検出手段（S 26) と、

前記領域検出手段（S 26) に接続され、前記領域同士の間隔に基づいて、画像周期を検出する領域間隔画像周期検出手段（S 28〜S 36) とを含む、請求項 1に記載の画像処理装置。

3. 前記領域間隔画像周期検出手段（S 28〜S 36) は、

前記領域検出手段（S 26) に接続され、前記領域検出手段（S 26) で検出された各領域について、当該領域の近傍の所定範囲内に、所定数以上の前記領域が等間隔で分布しているか否かを判断する分布判断手段（S 28) と、

前記分布判断手段（S 28) に接続され、前記所定数以上の前記領域が等間隔で分布する場合に、分布方向が水平または垂直の場合は当該間隔を、分布方向が 45度の場合は当該間隔の 2^1/2倍を、着目領域を含む所定領域内の画素の画像周期と定め、それ以外の場合に、着目領域を含む所定領域内の画素に周期性がないと定める画像周期決定手段（S 30〜S 36) とを含む、請求項 2に記載の画

4. 前記領域間隔画像周期検出手段（S 28〜S 36) は、さらに、前記画像周期決定手段（S 28〜S 36) に接続され、前記画像周期が前記所定のサンプリング周期と比べ一定比率以上大きい場合に、着目領域を含む前記所定領域内の画素に周期性がないと定める手段を含む、請求項 3に記載の画像処理装置。

5. 前記画像縮小手段（S 6， 20) は、周期性がある画素とない画素とで異なる方法で入力画像を縮小する、請求項 2に記載の画像処理装置。

6. 前記画像縮小手段（S 6, 20) は、入力画像中より所定のサンプリング周期で画素を選択し、選択された前記画素の各々について、前記所定のサンプリング周期よりも大きい画像周期の整数倍または 1ノ2倍の値を求め、当該値をサイズとするフィルタに基づいて、選択された前記画素の周囲の画素に対しフィルタ処理を施し、入力画像を縮小する、請求項 2に記載の画像処理装置。

7. 前記画像縮小手段（S 6, 20) は、入力画像中より所定のサンプリング周期で画素を選択し、選択された前記画素に周期性がない場合に、前記所定のサンプリング周期をサイズとするフィルタに基づいて、選択された前記画素の周囲の画素に対しフィルタ処理を施し、入力画像を縮小する、請求項 2に記載の画像処

8. 前記画像縮小手段（S 6, 20) は、周期性がある画素とない画素とで異なる方法で入力画像を縮小する、請求項 1に記載の画像処理装置。

9. さらに、前記画像縮小手段（S 6, 20) に接続され、入力画像中で周期性がないと判断された画素に対応する縮小画像の画素に対して、エッジ強調処理を施すェッジ強調手段（ S 54 , S 56) を含む、請求項 8に記載の画像処理装置。

10. 前記画像縮小手段（S 6, 20) は、入力画像中より所定のサンプリング周期で画素を選択し、選択された前記画素の各々について、前記所定のサンプリング周期よりも大きい画像周期の整数倍または 1 2倍の値を求め、当該値をサィズとするフィルタに基づいて、選択された前記画素の周囲の画素に対しフィルタ処理を施し、入力画像を縮小する、請求項 8に記載の画像処理装置。

1 1. 前記画像縮小手段（S 6, 20) は、入力画像中より所定のサンプリング周期で画素を選択し、選択された前記画素に周期性がない場合に、前記所定のサンプリング周期をサイズとするフィルタに基づいて、選択された前記画素の周囲の画素に対しフィルタ処理を施し、入力画像を縮小する、請求項 8に記載の画像

12. 前記画像縮小手段（S 6， 20) は、入力画像中より所定のサンプリング周期で画素を選択し、選択された前記画素の各々について、前記所定のサンプリング周期よりも大きい画像周期の整数倍または 1 2倍の値を求め、当該値をサィズとするフィルタに基づいて、選択された前記画素の周囲の画素に対しフィルタ処理を施し、入力画像を縮小する、請求項 1に記載の画像処理装置。

13. 前記画像縮小手段（S 6, 20) は、入力画像中より所定のサンプリング周期で画素を選択し、選^された前記画素に周期性がない場合に、前記所定のサンプリング周期をサイズとするフィルタに基づいて、選択された前記画素の周囲の画素に対しフィルタ処理を施し、入力画像を縮小する、請求項 12に記載の画像処理装置。

14. 前記画像縮小手段（S 6， 20) は、入力画像中より所定のサンプリング周期で画素を選択し、選択された前記画素に周期性がない場合に、前記所定のサンプリング周期をサイズとするフィルタに基づいて、選択された前記画素の周囲の画素に対しフィルタ処理を施し、入力画像を縮小する、請求項 1に記載の画像

1 5. 入力画像中より画像周期を検出する画像周期検出手段と、前記画像周期検出手段に接続され、前記画像周期検出手段の出力に応じた範囲の画素にフィルタ処理を施すことにより入力画像を縮小する画像縮小手段とを含む画像処理装置で用いられる画像処理方法であって、

入力画像中より局所的な画像周期を検出するステップ（S 4) と、

入力画像中より所定のサンプリング周期で画素を選択するステップ（S 5) と、選択された前記画素の各々について、当該画素の周辺の前記画像周期に応じた範囲の画素にフィルタ処理を施すことにより入力画像を縮小するステップ（S 6) とを含む、画像処理方法。

16. 入力画像を縮小する前記ステップ（S 5) は、入力画像中より所定のサンプリング間隔で画素を選択し、選択された前記画素の各々について、前記所定のサンプリング周期よりも大きい、画像周期の整数倍または 2分の 1倍の値を求め、当該値をサイズとするフィルタに基づいて、選択された前記画素の周囲の画素に対してフィルタ処理を施すことにより入力画像を縮小するステップを含む、請求項 1 5に記載の画像処理方法。

1 7. 画像周期を検出する前記ステップ（S 4) は、

入力画像中より所定範囲内の大きさを有する領域を検出するステップ（S 2 6) と、

前記領域同士の間隔に基づいて、画像周期を検出するステップ（S 28〜S 3 6 ) とを含む、請求項 1 5に記載の画像処理方法。

1 8. 画像周期を検出する前記ステップ（S 28〜S 36) は、領域を検出する前記ステップ（S 26) で検出された各領域について、当該領域の近傍の所定範囲内に、所定数以上の前記領域が等間隔で分布しているか否かを判断するステップ（S 28) と、

前記所定数以上の前記領域が等間隔で分布する場合に、分布方向が水平または垂直の場合には当該間隔を、分布方向が 45度の場合は当該間隔の 2^1/2倍を、着目領域を含む所定領域内の画素の画像周期と定め、それ以外の場合に、着目領域を含む所定領域内の画素に周期性がないと定めるステップ（S 30〜S 36) とを含む、請求項 1 7に記載の画像処理方法。