圖像處理裝置、圖像形成裝置和圖像處理方法

2023-07-21 20:28:06

專利名稱：圖像處理裝置、圖像形成裝置和圖像處理方法
技術領域：
本發明涉及能夠防止由濾波處理所引起的畫質下降的圖像處理方 法和圖像處理裝置，以及包括該圖像處理裝置的圖像形成裝置。
背景技術：
在由掃描儀或數位相機等圖像輸入裝置輸入圖像，到由顯示器或 印表機等圖像輸出裝置輸出圖像之間，對輸入的圖像數據組合實施多 種圖像處理。作為掃描儀或數位相機等光學輸入設備的攝像元件，使
用CCD (Charge Coupled Device:電荷耦合元件)影像傳感器、CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor:互補金屬氧化膜半導體) 影像傳感器、CIS (Contact Image Sensor:接觸型影像傳感器)等。而 且，在掃描儀或數位相機等中，是將通過透鏡而聚集的光，由攝像元 件經光電變換而變換為電信號，並對電信號進行A/D變換處理得到攝 影圖像作為數字數據之後，在數字數據上實施圖像處理，變換為與圖 像輸出裝置相合的形式輸出。
例如，以設置有作為圖像輸入裝置的以一維CCD傳感器作為攝像 元件使用的掃描儀、和作為圖像輸出裝置的噴墨方式或雷射方式的打 印機的、被稱為多功能印表機或數碼複印機的裝置為例，如日本專利 第3472479號公報所記載，在將掃描儀所讀取的原稿的攝影圖像輸出 到印表機為止的期間，實施多種圖像處理。 一般地，在使用輸入的攝 影圖像進行圖像處理的情況下，例如，實施能見度校正處理和濾波處 理等。
能見度校正處理是為了使攝影圖像的數字數據值與人的視覺特性 相合而進行。通過攝影元件和A/D變換處理的圖像的變換特性，通常 是線性特性，數字數據值隨著對攝像元件的光亮增加而成比例地增加。 與此相對，已知人的視覺特性是對於入射光線的光量具有對數的特性。 因此，能見度校正處理是以通過將A/D變換後的數字數據值變換為與人的視覺特性相合的數字數據值，由此使後面的圖像處理能夠容易地 進行為目的而實施。濾波處理以各種目的實施，作為一個例子，列舉
由光學輸入設備使用的光學透鏡的MTF(Modulation Transfer Function:
調製傳遞函數)特性來改善攝影圖像的空間頻率特性劣化的目的，一 般地，對於攝影圖像，將進行過能見度校正後的數字數據作為輸入圖 像。例如，在日本專利特開昭61-157169號公報中，公開有將對圖像的 邊緣增強處理結果與平滑(smoothing)結果由邊緣判定結果進行混合 的空間濾波處理。而且，在日本專利特開平10-271340號公報中，公開 有將對圖像的濾波運算結果與原圖像按照從對比度計算的混合比進行 混合的圖像濾波器。而且，在日本專利特開平7-288768號公報中，公 開有使用對象像素與周圍像素的像素差值進行平滑處理的內容切換的 圖像濾波器。
在從光學輸入設備輸出的攝影圖像的數字數據中，包含有噪音。 該噪音有攝影元件所引起的，也有A/D變換處理所引起的。攝影元件 所引起的噪音大體可以分為依存於輸出電信號的噪音(光量依存噪 音)，和不依存於輸出電信號的噪音(非光量依存噪音)。此外，A/D 變換處理所引起的噪音，基本上不依存於數字輸出值。
光量依存噪音是由光電變換的電子數的偏差所引起，與光量的1/2 次方成比例。光量非依存噪音與A/D變換處理所引起的噪音是由放大 電路的隨機噪音、攝影元件的元件間偏差或A/D變換器的變換誤差等 產生。 一般地從成本上講，由於隨機噪音的降低對策存在極限，所以 作為合計噪音量，不依存於數字值的隨機噪音的大小起到支配作用。 結果是，在攝影圖像的數字數據中，在數據值的全部區域重疊相同程 度的噪音量。
如上所述，能見度校正處理對攝影圖像的數字數據值進行非線性 變換。圖1是表示現有的能見度校正處理的輸入值與輸出值的關係的 一個例子的說明圖。在圖1中，橫軸表示輸入值，縱軸表示輸出值。 由0 1023的值所表現的10位值的R (紅)、G (綠)、B (藍)數字數 據(輸入值)變換為由0 255的值所表現的R、 G、 B各8位值輸出。 如圖1所示，RGB數字數據低的區域、即高濃度部(暗部)，與RGB 數字數據高的區域、即低濃度部(亮部)相比，輸出值的變化相對於輸入值的變化大。
圖2是表示現有的能見度校正處理的輸出值相對於輸入值的變化 量的說明圖。圖2是圖1的例中的輸出值的變化量，表示輸入值從100
變化為120的情況(輸入值的變化量為20)、輸入值從900變化為920 的情況(輸入值的變化量為20)的輸出值的變化量。括號內是表示對 於輸入與輸出完全成比例(線性)的情況下的斜率為0.25 (=256/1024) 的放大率(增益)。如圖2所示，對於輸入值的變化量同樣為20，高濃 度部的100 120的變化中，輸出值進行從3.4倍到4.0倍的範圍的放 大，低濃度部的900 920的變化中，輸出值進行從0.2倍到0.4倍的 範圍的衰減。結果是，在能見度校正處理的輸出中，高濃度部的噪音 被放大，低濃度部的噪音衰減。
因此，在能見度校正處理後的濾波處理中，是高濃度部的噪音大、 低濃度部的噪音是不引人注意的狀態的數字數據作為輸入圖像輸入。 在濾波處理中，雖然為了 MTF特性改善進行具有增強特性的濾波處理， 但是增強特性的鋁箔處理會使高濃度附近放大的噪音進一步放大。
圖3是表示具有增強特性的濾波處理前後圖像數據的一個例子的 說明圖。在圖3中，橫軸表示像素位置，縱軸表示圖像數據的數據值 (濃度值)。圖3是表示對於從低濃度(主要是基底區域)向高濃度(主 要是實心區域(^夕領域)轉移的濾波處理的輸入圖像數據，實施過 具有增強特性的濾波處理後的結果的一個例子。如圖3所示，低濃度 區域的輸入圖像數據的噪音影響小，輸入值的偏差也小，與此相對， 高濃度區域(實心區域)受到噪音的影響其輸入值的偏差大。進行具 有增強特性的濾波處理後的結果，存在有高濃度的噪音進一步放大， 濾波處理後的數據值的偏差增大的課題。
另一方面，由於濾波處理前後的數字數據值是由0 255的8位的 整數所構成，所以作為運算結果，0以下的濾波處理結果會被箝位於0。 由於噪音波高的負的部分受到限制，所以在計算出圖3的C所示的像 素位置(像素區域)的濾波處理前的數字數據值與濾波處理後的數字 數據值的平均值的情況下，例如濾波處理前的平均值為5.3，而濾波處 理後的平均值為9.0，存在有由濾波處理而使平均濃度增高的問題。
上述課題中發生的對畫質的影響，特別是在圖像的高濃度區域且輸入值為一定的實心部尤為顯著，在圖像的高濃度區域產生濃淡，圖 像會發生粗糙感。而且，由於濾波處理後的濃度值變高，所以圖像的 濃度變淡(更明亮)，對比度下降。為了排除這樣的問題，進行不具有 增強特性而是具有平滑特性的濾波處理是有效的。但是，反過來講， 在進行具有平滑特性的濾波處理的情況下，由於特別會損害邊緣部的 尖銳度，會對畫質方面產生不良影響。因此，在現有的技術中，主要 著眼於邊緣部的保存，檢測邊緣部或對比度差大的部分，通過抑制邊 緣部或對比度差大的部分的平滑特性，而達到避免上述問題的目的。 但是，在使用邊緣部或對比度差而保存邊緣時，雖然對於淡的文字能 夠保存邊緣，但是對於與淡的文字具有同等程度的濃度差的高濃度區 域(主要是實心區域)，未能抑制噪音導致產生濃淡，並不能解決上述 2個問題。

發明內容
本發明是鑑於上述問題而提出，其目的在於提供一種能夠防止由 濾波處理引起畫質下降的圖像處理方法和圖像處理裝置，以及包括該 圖像處理裝置的圖像形成裝置。
本發明的圖像處理裝置，其用於對輸入圖像數據進行圖像處理， 其包括濃度計算單元，其根據由輸入圖像的多個像素所構成的像素 區域的像素值，計算像素區域的濃度；第一處理單元，其對輸入圖像 數據實施平滑化處理；第二處理單元，其對輸入圖像數據實施與第一 處理單元不同的處理；權重係數設定單元，其對應於由濃度計算單元
計算出的濃度，設定用於對第一處理單元處理過的圖像數據進行加權 的第一係數、和用於對第二處理單元處理過的圖像數據進行加權的第 二係數；加權處理單元，其使用權重係數設定單元設定的第一係數對 第一處理單元處理過的圖像數據進行加權，使用權重係數設定單元設 定的第二係數對第二處理單元處理過的圖像數據進行加權，並將分別 進行過加權的圖像數據相加並輸出。
本發明的圖像處理裝置還包括區域圖像判定單元，其根據由包含 注目像素的多個像素構成的像素塊內的像素值，判定輸入圖像是否為 屬於文字邊緣區域的圖像，在由區域圖像判定單元判定為不是屬於文字邊緣區域的圖像，且由濃度計算單元計算出的濃度大於規定的濃度 閾值的情況下，權重係數設定單元以對輸入圖像數據實施平滑化處理 的方式設定第一係數和第二係數。
本發明的圖像處理裝置還包括區域圖像判定單元，其根據由包含 注目像素的多個像素構成的像素塊內的像素值，判定輸入圖像是否為 屬於文字邊緣區域的圖像，在由區域圖像判定單元判定為屬於文字邊 緣區域的圖像的情況下，權重係數設定單元以對輸入圖像數據實施第 二處理單元的處理的方式設定第一係數和第二係數。
本發明的圖像處理裝置，其用於對輸入圖像數據進行數字濾波運 算處理，其包括第一存儲單元，其存儲用於對輸入圖像數據進行平 滑化處理的第一濾波係數；第二存儲單元，其存儲用於對輸入圖像數
據進行與平滑化處理不同的處理的第二濾波係數；濃度計算單元，其
根據由輸入圖像的多個像素所構成的像素區域的像素值，計算像素區
域的濃度；權重係數設定單元，其對應於濃度計算單元計算出的濃度， 設定用於對第一濾波係數進行加權的第一係數，和用於對第二濾波系 數進行加權的第二係數；運算單元，其對於輸入圖像數據，至少使用 第一濾波係數或第二濾波係數進行濾波運算；和加權處理單元，其使 用權重係數設定單元設定的第一係數對第一濾波係數迸行加權，使用 權重係數設定單元設定的第二係數對第二濾波係數據進行加權，並將 分別進行過加權的濾波係數相加作為新的濾波係數，輸出到運算單元。
本發明的圖像處理裝置還包括區域圖像判定單元，其根據由包含 注目像素的多個像素構成的像素塊內的像素值，判定輸入圖像是否為 屬於文字邊緣區域的圖像，在由區域圖像判定單元判定為不是屬於文 字邊緣區域的圖像，且由濃度計算單元計算出的濃度大於規定的濃度 閾值的情況下，權重係數設定單元設定第一係數和第二係數，使得運 算單元使用第一濾波係數對輸入圖像數據進行濾波運算。
本發明的圖像處理裝置還包括區域圖像判定單元，其根據由包含 注目像素的多個像素構成的像素塊內的像素值，判定輸入圖像是否為 屬於文字邊緣區域的圖像，在由區域圖像判定單元判定為屬於文字邊 緣區域的圖像的情況下，權重係數設定單元設定第一係數和第二係數， 使得運算單元使用第二濾波係數對輸入圖像數據進行濾波運算。本發明的圖像處理裝置，其濃度計算單元以根據多個特定顏色各 自的像素區域的像素值計算濃度的方式構成，權重係數設定單元對應 於濃度計算單元計算出的濃度，設定第一係數和第二係數，對各個特 定顏色實施共同的加權處理。
本發明的圖像形成裝置包括上述任意一個圖像處理裝置和進行該 圖像處理裝置處理過的圖像的形成的圖像形成單元。
本發明的電腦程式是用於由計算機實現上述圖像處理裝置的控 製程序。
本發明的計算機可讀取的記錄介質記錄有上述電腦程式。 在本發明中，根據由輸入圖像的多個像素所構成的像素區域的像 素值，計算該像素區域的濃度。像素區域例如可以是以注目點為中心
的5像素X5像素的區域。而且計算出的濃度例如可以是濃度值的平均 值。而且，分別對於對輸入圖像數據實施平滑化處理所得到的圖像數 據，和對輸入圖像數據實施與平滑化處理不同的處理所得到的圖像數 據，對應於像素區域的濃度實施加權處理，將實施過加權處理的各個 數據相加。例如，如果使對平滑化處理後的圖像數據的權重係數為a， 對與平滑化處理不同的處理後的圖像數據的權重係數為(3，則在像素區 域的濃度為高濃度(暗部)的情況下，使01=1， p=0;在像素區域的濃 度為低濃度(亮部)的情況下，使01=0， (3=1，對應於像素區域的濃度 從低濃度向高濃度變化，能夠使a從0增加到1，同時P從1減少到0。 通過使權重係數(混合比)(X、卩隨著像素區域的濃度從低濃度一側向 高濃度一側轉移而連續變化，即使在輸入圖像的濃度變化的情況下， 也能夠抑制輸出圖像濃度發生急劇變化，能夠防止畫質的劣化。
而且，在本發明中，在根據由包含注目像素的多個像素構成的像 素塊內的像素值，判定輸入圖像不是屬於文字邊緣區域的圖像，且像 素區域是高濃度區域(計算出的濃度大於規定的濃度閾值)的情況下， 對輸入圖像數據(例如實心區域等的圖像數據)實施平滑化處理。由 此，能夠抑制高濃度區域的噪音，同時能夠抑制由噪音引起的濾波處 理後的平均濃度的增加，能夠防止畫質劣化。而且，在實施平滑化處 理的情況下通過將文字邊緣區域除外，能夠防止文字邊緣的劣化，同 時能夠在平滑化處理中抑制高濃度區域所放大的噪音，能夠防止畫質的下降。
而且，在本發明中，在根據由包含注目像素的多個像素構成的像 素塊內的像素值，判定輸入圖像是屬於文字邊緣區域的圖像的情況下 或者判定像素區域是低濃度區域的情況下，對輸入圖像數據實施與平 滑化處理不同的處理。在這種情況下，與平滑化處理不同的處理，例 如可以是增強處理、增強處理與平滑化處理的混合處理、或者強的平 滑化處理與弱的平滑化處理的組合。由此，對於文字邊緣區域、或作 為文字邊緣區域以外的區域的低濃度區域(例如基底區域等亮部)，能 夠保存邊緣，防止邊緣的劣化。
而且，在本發明中，根據由輸入圖像的多個像素構成的像素區域 的像素值，計算該像素區域的濃度。像素區域例如可以是以注目點為 中心的5像素X5像素的區域。而且，計算出的濃度可以是例如濃度值 的平均值。而且，分別對第一濾波係數與第二濾波係數，對應於像素 區域的濃度實施加權處理，使用將加權後的各個濾波係數相加而得到 的濾波係數，由運算單元對輸入圖像數據進行濾波運算。例如，如果
使對第一濾波係數的權重係數為a，對第二濾波係數的權重係數為p， 則在像素區域的濃度為高濃度(暗部)的情況下，使01=1，卩=0，在像 素區域的濃度為低濃度(亮部)的情況下，使01=0， p-l，對應於像素 區域的濃度從低濃度向高濃度變化，能夠使a從0增加到1，同時卩 從1減少到0。通過使權重係數(混合比)(x、 |3隨著像素區域的濃度 從低濃度一側向高濃度一側轉移而連續變化，即使在輸入圖像的濃度 變化的情況下，也能夠抑制輸出圖像的濃度發生急劇變化，能夠防止 畫質的劣化。
而且，在本發明中，在根據由包含注目像素的多個像素構成的像 素塊內的像素值，判定輸入圖像不是屬於文字邊緣區域的圖像，且像 素區域是高濃度區域(計算出的濃度大於規定的濃度閾值)的情況下， 運算單元使用用於進行平滑化處理的第一濾波係數對輸入圖像數據進 行濾波運算。由此，能夠抑制高濃度區域的噪音，同時抑制由噪音引 起的濾波處理後的平均濃度的增加，能夠防止畫質劣化。而且，在實 施平滑化處理的情況下通過將文字邊緣區域除外，能夠防止文字邊緣 的劣化，同時能夠在平滑化處理中抑制高濃度區域所放大的噪音，能夠防止畫質下降。
而且，在本發明中，在根據由包含注目像素的多個像素構成的像 素塊內的像素值，判定輸入圖像是屬於文字邊緣區域的圖像的情況下 或者判定像素區域是低濃度區域的情況下，運算單元使用與用於進行 平滑化處理的第一濾波係數不同的第二濾波係數對輸入圖像數據進行 濾波運算。在這種情況下，使用第二濾波係數的濾波運算例如可以是 增強處理運算、增強處理運算與平滑化處理運算的混合處理運算、或 者是強的平滑化處理運算與弱的平滑化處理運算的組合。由此，對於 文字邊緣區域、或作為文字邊緣區域以外的區域的低濃度區域(例如 基底區域等亮部)，能夠保存邊緣，防止邊緣的劣化。而且，由於使運 算單元共同化，能夠對應於像素區域的濃度選擇濾波運算中使用的濾 波係數，所以與例如對應於像素區域的濃度設置多個運算處理部，由 各個運算處理部進行處理的情況相比，能夠減少處理量。特別是在濾 波器的尺寸(濾波矩陣的尺寸)大的情況下，能夠進一步減少處理量。 而且，在濾波係數的係數值的種類少的情況下，能夠優化處理量。
此外，在本發明中，根據多個特定顏色，例如R (紅)、G (綠)、 B (藍)各個像素區域的像素值，判定像素區域的濃度，對應於判定的 濃度，對各個特定顏色實施共同的加權處理。例如，將權重係數(混 合比)0U p對各個特定顏色使用相同值。通過使用共同的權重係數， 能夠對全部的顏色實施共同的濾波處理或濾波運算，能夠防止混色時 與單色時的處理或運算的不均勻性。
而且，在本發明中，通過進行由圖像處理裝置進行過處理的圖像 的形成，能夠形成防止畫質劣化的圖像。
如以上所述，在本發明中，能夠抑制高濃度區域的噪音，同時能 夠抑制噪音所引起的濾波處理後的平均濃度的增加，能夠防止畫質劣 化。而且，對屬於文字邊緣區域的圖像也能夠防止邊緣的劣化。


圖1是表示現有的能見度校正處理的輸入值與輸出值的關係的一 個例子的說明圖。
圖2是表示現有的能見度校正處理中的輸出值相對於輸入值的變化量的說明圖。
圖3是表示具有增強特性的濾波處理前後的圖像數據的一個例子 的說明圖。
圖4是表示包括本發明的圖像處理裝置的圖像形成裝置的結構的 框圖。
圖5是表示空間濾波處理部的結構的一個例子的框圖。
圖6是表示像素區域的局部濃度計算的一個例子的說明圖。
圖7是表示為了進行濾波運算的參照像素區域的一個例子的說明圖。
圖8是表示空間濾波核的結構例的說明圖。
圖9是表示第一濾波運算部中使用的濾波係數的一個例子的說明圖。
圖IO是表示第二濾波運算部中使用的濾波係數的一個例子的說明圖。
圖11是表示權重係數的一個例子的說明圖。
圖12是表示圖像處理部的空間濾波處理順序的一個例子的流程圖。
圖13是表示包括實施方式2的圖像處理裝置的圖像形成裝置的結 構的框圖。
圖14是表示區域分離處理部的結構的框圖。 圖15是表示實施方式2的空間濾波處理部的結構的框圖。 圖16是表示具有增強特性的濾波係數的一個例子的說明圖。 圖17是表示權重係數的設定的一個例子的說明圖。 圖18是表示實施方式2的圖像處理部的空間濾波處理順序的一個 例子的流程圖。
圖19是表示實施方式3的空間濾波處理部的結構的一個例子的框圖。
圖20是表示空間濾波核的結構例的說明圖。
圖21是表示實施方式3的圖像處理部的空間濾波處理順序的一個 例子的流程圖。
圖22是表示實施方式4的空間濾波處理部的結構的一個例子的框圖。
圖23是表示實施方式4的圖像處理部的空間濾波處理順序的一個 例子的流程圖。
圖24是表示權重係數的另一個例子的說明圖。
圖25是表示具有平滑特性的濾波係數的一個例子的說明圖。
圖26是表示實施方式6的空間濾波處理部的結構的一個例子的框圖。
圖27是表示各色空間濾波部的結構的一個例子的框圖。
圖28是表示實施方式7的空間濾波處理部的結構的一個例子的框圖。
圖29是表示濾波係數的選擇方法的一個例子的說明圖。 圖30是表示第一濾波係數的一個例子的說明圖。 圖31是表示第二濾波係數的一個例子的說明圖。 圖32是表示第三濾波係數的一個例子的說明圖。 圖33是表示實施方式7的圖像處理部的空間濾波處理順序的一個 例子的流程圖。
具體實施例方式
下面基於表示相應實施方式的附圖詳細說明本發明。 實施方式1
圖4是表示包括本發明的圖像處理裝置的圖像形成裝置的結構的
框圖。圖像形成裝置(例如數碼彩色複印機)包括作為圖像處理裝
置的圖像處理部100、圖像輸入部110、圖像輸出部120、和操作面板 130等。
圖像輸入部110包括對原稿照射讀取用的光的光源和CCD線傳感 器等(均未圖示)，將從原稿反射的光變換為被分解成R (紅)、G (綠)、 B (藍)色的電信號，取得彩色圖像信號(RGB反射率信號)。由於以 線傳感器作為攝影元件，所以光源與CCD線傳感器在線傳感器的長邊 方向(主掃描方向)與短邊方向(副掃描方向)上掃描，讀取二維圖 像。對生成的電信號實施A/D變換處理，變換為數字數據，作為圖像 數據輸出到後段的圖像處理部100。圖像處理部100對輸入的圖像數據實施後述的各處理後，進行向
圖像輸出部120的輸出圖像的輸出。圖像輸出部120包括電子照片方 式的列印部、或噴墨方式等的列印部，由列印部在列印紙、OHP膜等 薄片上形成圖像，輸出圖像。操作面板130由用於設定數碼複印機的 動作模式的設定按鈕、數字鍵、液晶顯示器等顯示裝置構成。
圖像處理部100包括A/D變換部10、黑點校正部(shading correction section) 20、能見度校正部30、空間濾波處理部50、變倍處理部60、 顏色校正部70、和中間灰度輸出灰度等級處理部80。
黑點校正部20對於由A/D變換部10進行A/D變換後的反射率信 號，實施黑點校正處理。黑點校正處理是為了去除由圖像輸入部110 的照明系統、成像系統和攝像系統的結構所引起在圖像信號中產生的 各種畸變而進行。能見度校正部30是為了校正作為攝像元件的CDD 線傳感器的靈敏度特性與人的能見度特性的差異，進行將與按照各R、 G、 B信號分別設置的LUT (Look Up Table:查找表)存儲器的輸入值 相當的數據值讀出作為輸出值的處理。LUT存儲器中例如存儲有圖1 所示的具有變換特性的數據。
空間濾波處理部50對輸入的圖像數據實施空間濾波處理。其詳細 內容後面敘述。
變倍處理部60是為了吸收圖像輸入部110與圖像輸出部120的解 析度的不同，使以依存於圖像輸入部110的解析度和圖像尺寸輸入的 圖像數據與圖像輸出部120相合，進行圖像解析度與圖像尺寸的變更。 顏色校正部70將R、 G、 B信號變換為C (青綠)、M (品紅)、Ye (黃)、 K(黑)的濃度信號，並且為了實現圖像輸出部120的色再現的忠實化， 對C、 M、 Ye、 K的濃度信號實施顏色校正處理。具體地，顏色校正處 理是將基於分別包括不要吸收成分的C、 M、 Ye、 K色材的分光特性的 雜色，從C、 M、 Ye、 K的濃度信號中去除的處理。
中間灰度輸出灰度等級處理部80對C、 M、 Ye、 K圖像數據實施 灰度等級校正處理和中間灰度生成處理。中間灰度生成處理是將圖像 分割為多個像素並能夠再現灰度等級的處理，可以使用2值或多值抖 動(dither)法、誤差擴散法等。而且，中間灰度輸出灰度等級處理部 80也能夠進行將圖像數據的濃度值變換為圖像輸出部120的特性值的網點面積率的處理。由中間灰度輸出灰度等級處理部80所處理的濃度 信號被輸出到圖像輸出部120。
圖像處理部100的動作例如可以由未圖示的CPU (Central Processing Unite:中央處理單元)所控制。而且，圖像形成裝置並不限 於數碼複印機，例如也可以是具有複印功能、列印功能、傳真發送功 能、和掃描至電子郵件(scan to e-mail)功能等的數碼彩色複合機。數 碼彩色複合機還可以進一步包括由例如數據機或網卡構成的通信 裝置。在發送傳真的情況下，用數據機進行與對方地址的發送手 續，確保是可發送狀態時，將以規定形式壓縮的圖像數據(由掃描儀 讀取的圖像數據)從存儲器中讀出，實施壓縮形式的變更等必要的處 理，通過通信線路依次發送給對方地址。此外，在接收傳真的情況下， CPU在進行通信手續的同時接收從對方地址發送來的圖像數據輸入到 圖像處理部100，圖像處理部100由壓縮/解壓處理部(未圖示)對取 得的圖像數據實施解壓處理。解壓的圖像數據根據需要進行旋轉處理 或解析度變換處理，在實施輸出灰度等級校正處理、灰度等級再現處 理等之後，輸出到圖像輸出部120。此外，還能夠通過網卡或LAN電 纜等與連接於網絡的計算機或其它數碼複合機進行數據通信。而且， 並不限於彩色複合機，也可以是黑白複合機。
圖5是表示空間濾波處理部50的結構的一個例子的框圖。空間濾 波處理部50包括局部濃度計算部51、混合比計算部52、第一濾波運 算部53、第二濾波運算部54、和加權處理部55等，加權處理部55包 括乘法器551、 552、加法器553。
空間濾波處理部50將以R、 G、 B的各8位數據作為1個像素的 數據的圖像數據，作為輸入圖像數據，在規定的濾波處理運算後，輸 出以R、 G、 B的各8位數據作為l個像素的數據的圖像數據。空間濾 波處理部50對R、 G、 B分別獨立地進行濾波處理運算，在各色各自 的運算中，不參照其他色的數據。以下表示單一平面色(R、 G、 B中 任意一個)的處理內容。對其他色的處理內容也是同樣。局部濃度計 算部51基於以輸入圖像的注目點(注目像素)為中心的所需要大小的 像素區域內的像素值，計算出像素區域的濃度。
圖6是表示像素區域的局部濃度計算的一個例子的說明圖。如圖6所示，像素區域是由輸入圖像的主掃描方向即CCD線傳感器的像素列
方向的(2H+1)像素、與圖像的副掃描方向即CCD線傳感器的掃描方 向的(2V+1)像素所構成，例如，具有(2H+1) =5像素、(2V+1) =5
像素的大小。
局部濃度計算部51對包含注目點的25像素的各像素值乘以1，將 乘法計算的結果除以像素區域的大小(25像素)。由此，局部濃度計算 部51計算出像素區域內的平均濃度值。在輸入圖像的像素值為0 255 (8位)的情況下，局部濃度計算部51計算出從255減去計算的平均 濃度值的值作為最終的像素區域的局部濃度值(濃度)。
空間濾波處理部50的運算由於使用R、 G、 B信號，所以濃度值 越接近0越是高濃度一側，濃度值越接近255越是低濃度一側。由於 局部濃度值是從255減去計算出的濃度值，所以局部濃度值越接近0 越是低濃度(亮部)，而局部濃度值越接近255越是高濃度(暗部)。
而且，在使用C、 M、 Y信號或C、 M、 Y、 K信號作為圖像數據 的情況下，濃度值越接近O越是低濃度一側，濃度值越接近255越是 高濃度一側。由於局部濃度值是從255減去計算出的濃度值，所以局 部濃度值越接近255越是低濃度(亮部)，而局部濃度值越接近0越是 高濃度(暗部)。
局部濃度值的計算也不限於基於像素區域的平均濃度而計算的結 構，局部濃度只要是能夠抑制輸入圖像中包含的噪音的影響求出代表 注目點(注目像素)的濃度即可。例如，也能夠使用參照的像素(像 素區域內的像素)中，除去特定數目的濃度值高的像素與特定數目的 濃度值低的像素的、具有中央值的多個像素的濃度平均值(或唯一的 像素濃度值)作為局部濃度值。或者也能夠在參照的像素中，僅除去 特定數目的濃度值低的像素，僅使用濃度值高的像素的濃度平均值作 為局部濃度值。或者，雖然在圖6的例子中像素區域內的各像素全部 的權重都相同，但是也可以使用注目點的權重大，越離開注目點權重 越小的加權濃度平均值。
而且，包含注目點的周圍像素的參照位置或參照像素數也不限於 此。例如，在輸入圖像的主掃描方向與副掃描方向的解析度不同的情 況下，也可以改變主掃描方向與副掃描方向的參照像素數。而且，例如參照的位置，也可以從離開注目點一定像素間距離的觀點出發，例 如作為參照像素除了參照以注目點為中心的正方形(或長方形)之外， 還可以採取圓形的參照範圍(像素區域)。而且，為了減少計算的計算 量，例如還可以僅以包含注目點的同一線上的多個像素與包含注目點 的同一列上的多個像素作為參照像素。
第一濾波運算部53對於輸入的圖像數據，使用規定的濾波運算用 的濾波係數，進行濾波運算。圖7是表示用於濾波運算的參照像素區 域的一個例子的說明圖。如圖7所示，以輸入圖像的主掃描方向即CCD 線傳感器的像素列方向的(2H+1)像素、與圖像的副掃描方向即CCD 線傳感器的掃描方向的(2V+1)像素的區域(參照像素區域)內的像 素作為參照像素進行參照，使用參照像素與後述的空間濾波核進行運 算。運算結果作為對參照像素區域的中間位置的注目點(x， y)(注目 像素)的結果而輸出。
圖8是表示空間濾波核的結構例的說明圖。如圖8所示，空間濾 波核具有與參照像素區域相對應的大小，具有濾波運算用的濾波係數K (一H， 一V)、…、K (0， 0)、…、K (H， V)。第一濾波運算部53 進行式(1)的巻積運算。
formula see original document page 191)
式中，O(x，力表示對於注目點(x， y)的濾波運算結果，/(/,力是
參照像素的坐標。
第一濾波運算部53通過使用上述濾波運算用的濾波係數K，對輸 入圖像數據進行平滑化處理。圖9是表示第一濾波運算部53中使用的 濾波係數的一個例子的說明圖。如圖9所示，空間濾波核(濾波係數) 的大小與7像素X7像素的參照像素區域相對應，具有49個濾波係數 K。對於各參照像素，使用具有正係數的係數組實施巻積運算。由此， 能夠得到具有使用7X7像素的寬範圍的參照像素的平滑特性的濾波處 理結果。
第二濾波運算部54具有與第一濾波運算部53同樣的結構。但是， 第二濾波運算部54中所使用的濾波運算用的濾波係數K與第一濾波運算部53中所使用的濾波係數K不同。圖10是表示第二濾波運算部54 中使用的濾波係數的一個例子的說明圖。如圖10所示，空間濾波核的 大小與7像素X 7像素的參照像素區域相對應，具有49個濾波係數K。 對於各參照像素，使用具有正負混合係數的係數組，實施巻積運算。 由此，能夠得到兼具有增強特性與平滑特性的特性的濾波處理結果。 而且，作為具有2個不同特性的例子，並不限於此，可以是僅增強處 理，或者是強的平滑化處理與弱的平滑化處理的組合。
混合比計算部52對應於局部濃度計算部51所計算的局部濃度值， 生成權重係數(混合比)a、 p，並將生成的權重係數a、 (3輸出到加權 處理部55。加權處理部55對於第一濾波運算部53運算的結果，用乘 法器551乘以權重係數a,對於第二濾波運算部54運算的結果，用乘 法器552乘以權重係數p，再對由乘法器551、 552分別乘法計算的值 用加法器553相加，作為空間濾波處理部50的處理結果輸出。
圖ll是表示權重係數a、 P的一個例子的說明圖。在圖11中，橫 軸是由局部濃度計算部51所計算的局部濃度值，縱軸是權重值。如圖 ll所示，在局部濃度值小的區域(低濃度區域)，權重係數a為O，權 重係數卩為1。在這種情況下，空間濾波處理結果與第二濾波運算部 54的輸出相同，g卩，成為如圖IO所例示的兼具有增強特性與平滑特性 的混合特性的濾波處理結果。
此外，在局部濃度值大的區域(高濃度區域)，權重係數a為l， 權重係數卩為0。在這種情況下，空間濾波處理結果與第一濾波運算部 53的輸出相同，g卩，成為如圖9的所例示的具有平滑特性的濾波處理 結果。在局部濃度值從低濃度一側向高濃度一側轉移的區域，權重系 數a、 (3能夠以例如a+|3=l的方式連續變化。
如圖11所示，在局部濃度值為Dl處，權重係數a從0開始增加。 作為該局部濃度值Dl，例如可以估計為，與能見度校正部30的輸出 值相對於輸入值的放大率(增益)為1以上的輸出值相比，更靠高濃 度一側。例如，在圖1的例中所示特性的情況下，如果使放大率為1 以上的輸出值大體為150，則通過將D1的值設定為105 (255 — 150)， 例如能夠通過平滑化而消除由能見度校正部30放大混入的噪音。另一 方面，由於平滑化會使文字與文字背景的邊界(文字邊緣部)產生鈍化，有可能出現使文字變得不鮮明的不良影響，所以如果考慮到這一
點，優選權重係數a從O開始增加的點接近高濃度一側。因此，為了
抑制由噪音引起的畫質下降和由平滑化引起的文字邊緣部的鈍化兩 者，能夠將局部濃度值D1設定為105 255之間。
另一方面，在局部濃度值為D2處，權重係數a為l。作為該局部 濃度值D2，例如可以設定為文字邊緣部不產生的高濃度值，例如250 等值。這是由於文字邊緣部是基底濃度與圖像區域的濃度存在的區域， 所以局部濃度值不能取250等高濃度值的緣故。
在局部濃度值從Dl到D2之間，權重係數a、卩以滿足a+|3=l的 關係的方式變化。由此，即使是在輸入值連續變化的情況下，也能夠 使輸出值不發生急劇的變化，並且能夠通過實施具有平滑特性的濾波 運算而抑制高濃度區域的噪音，同時能夠通過對高濃度區域以外的濃 度區域實施混合特性的濾波運算，得到保持邊緣的良好的圖像處理結 果。
通過使用圖9的例中的濾波係數由第一濾波運算部53進行的運 算，用於抑制高濃度區域(暗部)的放大噪音的平滑特性，並不限於 上述的例子。例如，在以主掃描方向和副掃描方向作為分別正交的軸 的二維的各基本周期而以頻率成分表示圖像內的像素的情況下，由於 從外部混入的噪音的頻率特性分布至於更低次(低頻)的頻率，所以 只要是具有使這些噪音的頻帶衰減的濾波特性，則可以使用各種濾波 係數。
而且，在上述例子中，作為濾波運算，列舉的是使用主掃描方向 為7像素、副掃描方向為7像素的合計49像素的FIR (Finite Impulse Response:有限脈衝響應)型的巻積運算的濾波處理方式，但是作為用 於得到所需要的平滑特性、或僅放大特定頻帶的增強特性、或特定的 頻帶減衰即具有平滑特性而別的特定頻帶放大即具有增強特性的混合 特性的濾波運算，並不限於此。例如，也可以採用IIR (Infinite Impulse Response:無限脈衝響應)型的濾波運算形式。作為該IIR型的濾波運 算形式，例如可以列舉出使用前段運算完成的濾波處理結果與輸入圖 像數據，構成反饋濾波器的例子。在FIR型的濾波運算的情況下，包 含注目點的周圍像素的參照位置和參照像素數也不限於如上述的例子，主掃描方向為7像素、副掃描方向為7像素的合計49像素，例如， 在輸入圖像的主掃描方向與副掃描方向的解析度不同的情況下，也能 夠改變進行巻積運算時的主掃描方向和副掃描方向各自的參照像素數 和係數組。如果作為對象的頻帶寬，則主掃描方向的參照像素數和副 掃描方向的參照像素數增加。該參照像素的參照位置、參照像素數和 濾波處理的方式，可以鑑於用於獲得作為目的的濾波特性的實際安裝 成本(運算量、電路規模)和效果的權衡，而決定適當的結構。
接著對圖像處理部100的動作進行說明。圖12是表示圖像處理部 100的空間濾波處理順序的一個例子的流程圖。空間濾波處理部50計 算出注目像素的局部濃度值(Sll)，決定對應於局部濃度值的權重系 數(混合比)ou |3 (S12)。空間濾波處理部50由第一濾波運算部53 對輸入圖像數據進行濾波運算(S13)，由第二濾波運算部54對輸入圖 像數據進行濾波運算(S14)。
而且，步驟Sll、 S12的處理、步驟S13的處理和步驟S14的處理 可以作為並列處理。空間濾波處理部50對第一濾波運算部53的運算 結果乘以係數a (S15)，對第二濾波運算部54的運算結果乘以係數卩 (S16)，將乘以係數a的運算結果與乘以係數(3的運算結果相加(S17)，
結束處理。
如以上的說明，能夠在抑制高濃度區域的噪音的同時通過抑制噪 音抑制由噪音引起的濾波處理後的平均濃度的增加，能夠防止畫質劣 化。而且，對於低濃度區域(例如基底區域等亮部)能夠防止邊緣的 劣化。而且，通過使權重係數(混合比)a、 (3隨著像素區域的濃度(局 部濃度值)從低濃度一側向高濃度一側轉移而連續地變化，即使是在 輸入圖像濃度變化的情況下，也能夠抑制輸出圖像的濃度發生急劇變 化，能夠防止畫質的劣化。
實施方式2
在實施方式1中，是基於由局部濃度計算部51所計算的局部濃度 值，由混合比計算部52計算出權重係數(混合比)a、 p，對第一濾波 運算部53和第二濾波運算部54的運算結果進行加權的結構，但是也 可以基於表示輸入圖像或由多個像素構成的像素塊的區域屬性的區域 分離信號，計算權重係數(混合比)。圖13是表示包括實施方式2的圖像處理裝置的圖像形成裝置的結 構的框圖。圖像處理部100還包括區域分離處理部(區域圖像判定部) 40。區域分離處理部40根據從能見度校正部30輸出的R、 G、 B信號， 將輸入圖像中的各像素分離為文字邊緣區域、網點區域、其他區域中 的任一個。區域分離處理部40基於分離結果，將表示像素是屬於哪個 區域的區域分離信號A輸出到空間濾波處理部50、顏色校正部70和 中間灰度輸出灰度等級處理部80，並且將能見度校正部30所輸出的輸 入信號原封不動地輸出到後段的空間濾波處理部50。
由區域分離處理部40分離為文字的區域，特別是為了提高文字的 再現性，在空間濾波處理部50進行鮮銳增強處理，在顏色校正部70 進行黑文字的黑色生成量增多的處理。而且，在中間灰度輸出灰度等 級處理部80選擇適合於高頻再現的2值或多值抖動法或者誤差擴散 法。
由區域分離處理部40分離為網點的區域，在空間濾波處理部50 根據像素的局部濃度值，實施平滑化處理、兼具增強特性和平滑特性 的濾波處理、平滑特性與兼具增強特性和平滑特性的特性混合的處理。 然後，在中間灰度輸出灰度等級處理部80進行使用重視灰度等級再現 性的2值或多值抖動法或者誤差擴散法的處理。
圖14是表示區域分離處理部40的結構的框圖。區域分離處理部 40包括最小濃度值計算部41、最大濃度值計算部42、最大濃度差計算 部43、總和濃度繁雜度計算部44、基底印相紙照片/文字網點判定部 45、最大濃度差閾值設定部46、總和濃度繁雜度閾值設定部47和文字 邊緣區域判定部48等。
最小濃度值計算部41計算出包含注目像素的nXm的像素塊(例 如15X15像素)的最小濃度值，最大濃度值計算部42計算出包含注 目像素的nXm的像素塊(例如15X15像素)的最大濃度值。最大濃 度差計算部43計算出作為計算的最大濃度值與最小濃度值的差的最大 濃度差。
總和濃度繁雜度計算部44計算出包含注目像素的nXm的像素塊 (例如15X15像素)中鄰接像素的濃度差的絕對值的總和，即總和濃
度繁雜度。在基底區域的濃度分布中，由於濃度變化小，所以最大濃度差和 總和濃度繁雜度都非常小。而且，印相紙照片區域(例如將印相紙照 片這種連續灰度等級區域稱為印相紙照片區域)的濃度分布呈圓滑的 濃度變化，最大濃度差和總和濃度繁雜度都很小，且比基底區域大一 些。即，基底區域和印相紙照片區域(其他區域)中，最大濃度差和 總和濃度繁雜度都是很小的值。
在網點區域的濃度分布中，雖然最大濃度差會因網點而多種多樣， 但是由於總和濃度繁雜度僅因網點的數目存在濃度變化，所以總和濃 度繁雜度相對於最大濃度差的比例增大。因此，在總和濃度繁雜度大 於最大濃度差與規定的文字/網點判定閾值之積的情況下，能夠判別為 網點像素。
在文字邊緣區域的濃度分布中，雖然最大濃度差大，與此相伴總 和濃度繁雜度也增大，但是由於與網點區域相比，濃度變化少，所以 與網點區域相比，總和濃度繁雜度變小。因此，在總和濃度繁雜度小 於最大濃度差與規定的文字/網點判定閾值之積的情況下，能夠判別為 文字邊緣像素。
基底印相紙照片/文字網點判定部45進行所計算的最大濃度差與 由最大濃度差閾值設定部46設定的最大濃度差閾值的比較，以及所計 算的總和濃度繁雜度與由總和濃度繁雜度閾值設定部47設定的總和濃 度繁雜度閾值的比較。基底印相紙照片/文字網點判定部45在最大濃度 差小於最大濃度差閾值且總和濃度繁雜度小於總和濃度繁雜度閾值的 情況下，判定注目像素為其他區域(基底/印相紙照片區域)，而在最大 濃度差大於最大濃度差閾值，或總和濃度繁雜度大於總和濃度繁雜度 閾值的情況下，判定注目像素為文字/網點區域。
文字邊緣區域判定部48在由基底印相紙照片/文字網點判定部45 判斷出注目像素為文字/網點區域的情況下，進行所計算的總和濃度繁 雜度與最大濃度差乘以文字/網點判定閾值的值的比較，在總和濃度繁 雜度小的情況下判定為文字邊緣區域，如果總和濃度繁雜度大，則判 定為網點區域，輸出判定信號(區域分離信號)A。通過以上的處理， 能夠將注目像素分離為文字邊緣區域、網點區域、其他區域。
圖15是表示實施方式2的空間濾波處理部50的結構的一個例子的框圖。其中，由於局部濃度計算部51、第一濾波運算部53、加權處 理部55都與實施方式1相同，所以其說明予以省略。
係數組選擇部56存儲有具有圖10的例中所示的增強特性與平滑 特性的混合特性的濾波係數、和後述的具有增強特性的濾波係數等。 係數組選擇部56選擇與區域分離信號A相對應的濾波係數，將所選擇 的濾波係數輸出到第二濾波運算部54。例如，在區域分離信號A是文 字邊緣區域的情況下選擇具有增強特性的濾波係數，在區域分離信號A 是網點區域或其他區域(即文字邊緣區域以外)的情況下選擇具有增 強特性與平滑特性的混合特性的濾波係數。
圖16是表示具有增強特性的濾波係數的一個例子的說明圖。具有 增強特性或鮮銳化特性的濾波係數是為了防止由於與低空間頻率成分 相比，高空間頻率成分弱化導致在文字邊緣部發生模糊，而用於增強 較高空間頻率成分的係數。其中，圖16的濾波係數僅是一個例子，並 不限於此。
混合比計算部52基於局部濃度計算部51計算的局部濃度值與區 域分離信號A，設定權重係數(混合比)a、 f3，將設定的權重係數ct、 卩輸出到加權處理部55。
圖17是表示權重係數cu (3設定的一個例子的說明圖。如圖17所 示，混合比計算部52在區域分離信號A是文字邊緣區域的情況下，與 局部濃度值無關，設定如權重係數01=0，權重係數卩=1。在區域分離信 號A是文字邊緣區域的情況下，由於係數組選擇部56選擇具有增強特 性的濾波係數，所以空間濾波處理結果與第二濾波運算部54的輸出相 同，即得到增強特性的濾波處理結果。即，輸出文字邊緣被增強的圖 像數據。
在區域分離信號A是網點或其他區域(即文字邊緣區域以外)，且 局部濃度值大(例如局部濃度值為250以上)的情況下，混合比計算 部52設定如權重係數01=1，權重係數|3=0。在這種情況下，空間濾波 處理結果與第一濾波運算部53的輸出相同，即得到已平滑化處理的圖
像數據。
在區域分離信號A是網點或其他區域(即文字邊緣區域以外)，且 局部濃度值小(例如局部濃度值為105以下)的情況下，混合比計算部52設定如權重係數01=0，權重係數卩=1。在區域分離信號A是網點 或其他區域的情況下，由於係數組選擇部56選擇具有增強特性與平滑 特性的混合特性的濾波係數，所以進行兼具有增強特性與平滑特性的 濾波處理。
在區域分離信號A是網點或其他區域(即文字邊緣區域以外)，且 局部濃度值為中間值(例如局部濃度值為105 250)的情況下，混合 比計算部52設定如權重係數c^l一a，權重係數—a (0<a<l)。在區域 分離信號A是網點或其他區域的情況下，由於係數組選擇部56選擇兼 具增強特性與平滑特性的濾波係數，所以對應於濃度值，進行由第二 濾波運算部54基於兼具增強特性與平滑特性的濾波係數的濾波運算， 與由第一濾波運算部53基於具有平滑特性的濾波係數的運算結果相混 合的處理。
如上所述，在網點區域或其他區域，根據局部濃度值，切換濾波 處理的方法，由此在網點區域或其他區域的高濃度區域實施平滑化處 理，抑制輸入圖像數據中包含的噪音的放大，在網點區域或其他區域 的低濃度區域，通過進行兼具增強特性與平滑特性的濾波處理，能夠 改善相對於低頻成分的MTF特性，並且去除不要的高頻成分。
接著對實施方式2的圖像處理部100的動作迸行說明。圖18是表 示實施方式2的圖像處理部100的空間濾波處理順序的一個例子的流 程圖。空間濾波處理部50計算出注目像素的局部濃度值(S21)，設定 對應於局部濃度值和區域分離信號的權重係數(混合比)a、 p (S22)。
空間濾波處理部50由第一濾波運算部53對輸入圖像數據進行濾 波運算(S23)，基於區域分離信號選擇濾波係數(S24)，使用所選擇 的濾波係數，由第二濾波運算部54對輸入圖像數據進行濾波運算 (S25)。其中，步驟S21、 S22的處理、步驟S23的處理和步驟S24、 S25的處理可以作為並列處理。空間濾波處理部50對第一濾波運算部 53的運算結果乘以係數a (S26)，對第二濾波運算部54的運算結果乘 以係數P (S27)，將乘以係數a的運算結果與乘以係數p的運算結果相 加(S28)，結束處理。
如以上的說明，在實施平滑化處理的情況下，通過將文字邊緣區 域除外，能夠防止文字邊緣的劣化，同時由平滑化處理抑制高濃度區域放大的噪音，並且能夠防止畫質的下降。而且，通過對文字邊緣區 域實施具有增強特性的濾波處理，或者對文字邊緣區域以外的區域且 根據局部濃度值實施兼具增強特性與平滑特性的濾波處理，能夠保存 邊緣，防止邊緣的劣化。而且，通過使權重係數(混合比)CU (3隨著 像素區域的濃度(局部濃度值)從低濃度一側向高濃度一側轉移而連 續變化，即使是在輸入圖像的濃度變化的情況下，也能夠抑制輸出圖 像的濃度發生急劇變化，能夠進一步防止畫質的劣化。
實施方式3
在上述實施方式1、 2中，空間濾波處理部50是包括第一濾波運 算部53和第二濾波運算部54這2個濾波運算部的結構，但是，空間 濾波處理部50的結構並不限於此，也可以將多個濾波係數混合生成一 個濾波係數，通過使用生成的濾波係數，使濾波運算部共同化為一個。
圖19是表示實施方式3的空間濾波處理部50的結構的一個例子 的框圖。在實施方式3中，空間濾波處理部50包括局部濃度計算部51、 混合比計算部52、第一係數組供給部57、第二係數組供給部58、加權 處理部59、濾波運算部501等。加權處理部59包括乘法器591、 592、 加法器593。其中，由於局部濃度計算部51、混合比計算部52與實施 方式l、 2相同，所以其說明予以省略。
第一係數組供給部57存儲具有平滑特性的濾波係數，第二係數組 供給部58存儲與第一係數組供給部57存儲的濾波係數不同的濾波系 數，例如具有增強特性與平滑特性的混合特性的濾波係數。加權處理 部59對從第一係數組供給部57取出的濾波係數乘以由混合比計算部 52計算出的權重係數a，對從第二係數組供給部58取出的濾波係數乘 以由混合比計算部52計算出的權重係數P，並對分別乘以權重係數a、 P的濾波係數相加，生成一個濾波係數(混合濾波係數)，將生成的濾 波係數輸出到濾波運算部501。濾波運算部501使用將兩種濾波係數混 合生成的濾波係數，進行與輸入圖像數據的巻積運算。
這裡對濾波係數的混合方法進行說明。圖20是表示空間濾波核的 結構例的說明圖。如圖20所示，空間濾波核具有與參照像素區域相對 應的大小，具有濾波運算用的係數L (—H， 一V)、…、L (0， 0)、、 L (H， V)。使進行混合的2個濾波係數的結構為例如在上述圖8的例子和圖20的例子，對輸入圖像數據I (i， j)，以(x:(3 (a+p=l)的比 率使用濾波係數進行濾波處理。如果O (x， y)是相對於注目像素的 濾波處理結果，則O (x， y)可以由式(2)表示。
formula see original document page 28
…(2)
formula see original document page 28
…(4)
這裡，在以滿足式(3)的方式預先使濾波係數標準化的情況下，
O (x， y)可以由式(4)表示。對於輸入圖像數據I (i， j)，以a:p (oi+P=l)的比率使用濾波係數進行濾波處理的處理，與將濾波係數 以a:p混合生成新的濾波係數，而使用生成的濾波係數進行濾波處理 的情況等效。
接著對圖像處理部100的動作進行說明。圖21是表示實施方式3 的圖像處理部100的空間濾波處理順序的一個例子的流程圖。空間濾 波處理部50計算出注目像素的局部濃度值(S31)，對應於局部濃度值 設定權重係數(混合比)a、 p (S32)。空間濾波處理部50對從第一系 數組供給部57取出的濾波係數乘以係數a (S33)，對從第二係數組供 給部58取出的濾波係數乘以係數P (S34)。空間濾波處理部50將乘以 係數a的濾波係數與乘以係數|3的濾波係數相加(S35),使用相加後 的濾波係數對輸入圖像數據進行濾波運算(S36),結束處理。
如以上的說明，由於是使用一個濾波運算部(共同化)，對應於像 素區域的濃度(局部濃度值)，將多個濾波係數混合生成一個濾波係數， 所以與例如設置多個濾波運算部，由各個濾波運算部進行處理的情況 相比，能夠減少處理量。特別是在濾波器的尺寸(濾波器矩陣的尺寸) 大的情況下能夠進一步降低處理量。而且，在濾波係數的係數值的種 類少的情況下，能夠優化處理量。
實施方式4在上述實施方式3中，第二係數組供給部58是存儲與第一係數組 供給部57存儲的具有平滑特性的濾波係數不同的濾波係數的結構，但 並不限於此，也可以是由第二係數組供給部58存儲有多個濾波係數， 對應於區域分離信號A，從存儲的濾波係數中選擇一個濾波係數，並 且對應於區域分離信號A設定由混合比計算部52計算的權重係數(混 合比)a、 (3。
圖22是表示實施方式4的空間濾波處理部50的結構的一個例子 的框圖。空間濾波處理部50的結構雖然與實施方式3的情況相同，但 是區域分離信號A向混合比計算部52和第二係數組供給部58輸出這 點不同。混合比計算部52基於從局部濃度計算部51輸出的局部濃度 值和區域分離信號A，計算出權重係數(混合比)ou P。其中，計算 方法與實施方式2相同。
第二係數組供給部58與實施方式2 (圖15)的係數組選擇部56 相同，存儲圖IO的例中所示的具有增強特性與平滑特性的混合特性的 濾波係數、圖16的例中所示的具有增強特性的濾波係數等。第二係數 組供給部58選擇與區域分離信號A相對應的濾波係數，將所選擇的濾 波係數輸出到加權處理部59。例如，在區域分離信號A是文字邊緣區 域的情況下，選擇具有增強特性的濾波係數，在區域分離信號A是網 點區域或其他區域(即文字邊緣區域以外)的情況下，選擇具有增強 特性與平滑特性的混合特性的濾波係數。由於第一係數組供給部57、 加權處理部59、濾波運算部501都與實施方式3相同，所以其說明予
以省略。
接著對圖像處理部100的動作進行說明。圖23是表示實施方式4 的圖像處理部100的空間濾波處理順序的一個例子的流程圖。空間濾 波處理部50計算出注目像素的局部濃度值(S41)，對應於局部濃度值 和區域分離信號設定權重係數(混合比)a、 |3 (S42)。
空間濾波處理部50對從第一係數組供給部57取出的濾波係數乘 以係數a (S43)，與區域分離信號相對應地選擇第二係數組供給部58 的濾波係數(S44),對從第二係數組供給部58取出的濾波係數乘以系 數卩(S45)。空間濾波處理部50將乘以係數a的濾波係數與乘以係數 卩的濾波係數相加(S46)，使用相加後的濾波係數，對輸入圖像數據進行濾波運算(S47)，結束處理。
如以上的說明，在進行平滑化處理的情況下通過將文字邊緣區域 除外，能夠防止文字邊緣的劣化，同時由平滑化處理抑制高濃度區域 放大的噪音，並且能夠防止畫質的下降。而且，通過對文字邊緣區域 實施具有增強特性的濾波處理，或者對文字邊緣區域以外的區域且根 據局部濃度值實施兼具增強特性與平滑特性的濾波處理，能夠保存邊 緣，防止邊緣的劣化。而且，通過使權重係數(混合比)ou P隨著像
素區域的濃度(局部濃度值)從低濃度一側向高濃度一側轉移而連續 變化，即使是在輸入圖像的濃度變化的情況下，也能夠抑制輸出圖像 的濃度發生急劇變化，能夠進一步防止畫質的劣化。
實施方式5
在上述實施方式中，在局部濃度值為D2處，由混合比計算部52 計算的權重係數(混合比)a、卩是『1，卩-0的結構，但並不限於此。
圖24是表示權重係數ot、 P的另一個例子的說明圖。在圖24中， 橫軸是由局部濃度計算部51所計算的局部濃度值，縱軸是權重值。如 圖24所示，在局部濃度值為D2處，權重係數oKl，權重係數(3>0。 由此，作為平滑化處理結果的第一濾波運算部53的運算或使用第一系 數組供給部57的濾波係數的濾波運算的處理結果，與第二濾波運算部 54的運算或使用第二係數組供給部58的濾波係數的濾波運算的處理 結果的混合輸出即使在最大濃度也進行。作為該實施方式5的結構的 優點，可以列舉以下這點存在能夠使第一濾波運算部53的運算或使 用第一係數組供給部57的濾波係數的濾波運算簡化的情況。
圖25是表示具有平滑特性的濾波係數的一個例子的說明圖。在圖 25所示的濾波係數的情況下，濾波係數的值僅是l， 0，係數值的種類 少。因此，能夠減少濾波運算所需要的處理量。通過將使用圖25的例 中具有強力平滑特性的濾波係數的第一濾波運算部53的運算或使用第 一係數組供給部57的如圖25的例中的濾波係數的濾波運算的處理結 果，與第二濾波運算部54的運算或使用第二係數組供給部58的濾波 係數的濾波運算的處理結果進行混合，由此弱化強力平滑化結果，能 夠得到適度的平滑化結果。
實施方式6在上述的實施方式中，是對R、 G、 B的各色計算出局部濃度值， 計算權重係數(混合比)(x、 (3的結構，但並不限於此，也可以是計算 R、 G、 B的多個色的局部濃度值，基於計算出的局部濃度值計算各色 共同的權重係數a、 (3的結構。
圖26是表示實施方式6的空間濾波處理部50的結構的一個例子 的框圖，圖27是表示各色空間濾波部504、 505、 506的結構的一個例 子的框圖。如圖26所示，實施方式6的空間濾波處理部50包括共同 局部濃度計算部502、共同混合比計算部503、各色空間濾波部504、 505、 506等。
如圖6的例子所示，共同局部濃度計算部502對於5像素X5像素 的像素區域，使用全部賦予相同權重係數(圖6的例中為1)的係數組 對每個色進行巻積運算後，再對每個色添加權重，計算加權平均值， 計算出局部濃度值。例如，在R、 G、 B三色的情況下，R、 G、 B各色 的權重分別為0.30、 0.58、 0.12進行加權平均，由此不是得到每個色的 濃度，而是得到與光量相對應的濃度值。
共同混合比計算部503對應於共同局部濃度計算部502所計算出 的局部濃度值和區域分離信號A，計算出對於各色共同的權重係數(混 合比)(x、 (3，將計算出的權重係數a、 p輸出到各色空間濾波部504、 505、 506。各色空間濾波部504包括第一濾波運算部53、第二濾波運 算部54、係數組選擇部56、加權處理部55。第一濾波運算部53、第 二濾波運算部54、係數組選擇部56、加權處理部55的結構由於與圖 15的例子相同，所以其說明予以省略。而且，各色空間濾波部505、 506具有與各色空間濾波部504相同的結構。
根據以上的結構，能夠通過對各色使用共同的權重係數(混合比) ou P，對全色實施共同的濾波處理。由此，不是在混色時對每個色實 施不同的濾波處理，能夠防止混色時與非混色時的畫質的差異。
實施方式7
在上述的實施方式中，是第一濾波運算部53與第二濾波運算部54 並聯設置，輸入相同的圖像數據而分別進行運算的結構，但並不限於 此，也可以將第一濾波運算部53與第二濾波運算部54串聯設置。
圖28是表示實施方式7的空間濾波處理部50的結構的一個例子的框圖。實施方式7的空間濾波處理部50包括局部濃度計算部51、第 一係數組選擇部561、第二係數組選擇部562、第一濾波運算部53、第 二濾波運算部54等。第一係數組選擇部561預先存儲有多組濾波係數， 對應於局部濃度計算部51計算出的局部濃度值和區域分離信號A選擇 濾波係數，將所選擇的濾波係數輸出到第一濾波運算部53。
圖29是表示濾波係數的選擇方法的一個例子的說明圖，圖30是 表示第一濾波係數的一個例子的說明圖，圖31是表示第二濾波係數的 一個例子的說明圖，圖32是表示第三濾波係數的一個例子的說明圖。 如圖29所示，第一係數組選擇部561在區域分離信號A是網點或其他 區域(即文字邊緣區域以外)的情況下，對應於局部濃度值選擇平滑 特性的平滑化程度不同的第一濾波係數(參照圖30)、第二濾波係數(參 照圖31)、第三濾波係數(參照圖32)、第四濾波係數(參照圖9)中 的任意一個。由此，例如能夠與局部濃度值的增大(高濃度)相對應， 提高平滑化的程度。這樣，能夠抑制高濃度區域的噪音，同時抑制由 噪音引起的濾波處理後的平均濃度的增加，能夠防止畫質的劣化。
此外，第一係數組選擇部561在區域分離信號A是文字邊緣區域 的情況下，與局部濃度值無關，選擇第一濾波係數(參照圖30)，不實 施平滑化處理。第二係數組選擇部562在區域分離信號A是網點或其 他區域(即文字邊緣區域以外)的情況下，選擇圖10所示的用於進行 具有混合特性的濾波處理的濾波係數，在區域分離信號A是文字邊緣 區域的情況下，選擇圖16所示的用於進行具有增強特性的濾波處理的 濾波係數，將所選擇的濾波係數輸出到第二濾波運算部54。
第一濾波運算部53使用第一係數組選擇部561所選擇的濾波系 數，對輸入圖像數據進行濾波運算，將運算後的圖像數據輸出到第二 濾波運算部54。第二濾波運算部54使用第二係數組選擇部562所選擇 的濾波係數，對從第一濾波運算部53輸出的圖像數據進行濾波運算。
如上所述，第一係數組選擇部561根據局部濃度值和區域分離信 號A從具有平滑特性的多個濾波係數中選擇一個濾波係數，第二係數 組選擇部562根據區域分離信號A從具有增強特性與平滑特性的混合 特性的多個濾波係數中選擇一個濾波係數。由此，能夠由作為前段的 濾波處理部的第一濾波運算部53去除一定程度頻率以上的噪音之後，由第二濾波運算部54進行與特定的圖像區域相對應的最佳濾波處理。
其中，也可以將第一濾波運算部53與第二濾波運算部54替換變更處 理的順序。
接著對實施方式7的圖像處理部100的動作進行說明。圖33是表 示實施方式7的圖像處理部100的空間濾波處理順序的一個例子的流 程圖。空間濾波處理部50計算出注目像素的局部濃度值(S51)，對應 於局部濃度值和區域分離信號選擇第一係數組的濾波係數(S52)。空 間濾波處理部50使用所選擇的濾波係數由第一濾波運算部53進行運 算(S53)，將運算結果輸出到第二濾波運算部54。空間濾波處理部50 對應於區域分離信號選擇第二係數組的濾波係數(S54)，使用所選擇 的濾波係數對第一濾波運算部53的運算結果由第二濾波運算部54進 行運算(S55)，結束處理。
實施方式8
在上述的實施方式中，構成數碼彩色複印機(或複合機)所具備 的空間濾波處理部50和控制部(未圖示)的各部(各功能塊)也可以 使用CPU等處理器由軟體來實現。即，數碼複印機(或複合機)包括 執行實現各功能的控制程序的命令的CPU (central processing unit:中 央處理單元)、存儲上述程序的ROM (read only memory:只讀存儲器)、 展開上述程序的RAM (random access memory:隨機存儲器)、和存儲 上述程序和各種數據的存儲器等存儲裝置(記錄介質)等。
本發明能夠通過以下方式達成將以計算機可讀取的方式記錄有
作為實現上述功能的軟體的數碼複印機(或複合機)的控制程序的程 序代碼(執行格式程序、中間代碼程序、源程序)的記錄介質供給到
數碼複印機(或複合機)，該計算機(或CPU、 MPU等)讀出並執行 記錄介質中記錄的程序代碼。
作為上述記錄介質，例如可以使用磁帶、盒式磁帶等帶類；軟盤 或硬碟等磁碟、包括CD-ROM/MO/MD/DVD/CD-R等光碟的盤類；IC 卡(包括存儲卡)/光卡等卡類；或者掩模ROM/EPROM/EEPROM/閃 存ROM等半導體存儲器類等。
此外，也可以使數碼複印機(或複合機)是可與通信網絡連接的 結構，通過通信網絡供給上述程序代碼。作為該通信網絡，並無特別的限制，例如可以利用國際網際網路、企業內部網絡、外聯網、LAN、 ISDN、 VAN、 CATV通信網、虛擬專用網(virtual private network)、
電話線路網、移動體通信網、衛星通信網等。而且，作為構成通信網 絡的傳輸介質，也沒有特別的限制，例如可以使用正EE1394、 USB、 電力線輸送、有線電視線路、電話線、ADSL線路等有線的形式，而且， 也可以利用IrDA或遙控等紫外線、藍牙(Bluetooth,註冊商標)、802.11 無線、HDR、可攜式電話網、衛星線路、地上波數字網等無線的形式。
而且，本發明還可以由上述程序代碼以電子傳送而實現的、放入 載波的計算機數據信號的形式實現。而且，數碼複印機(或複合機) 的各功能塊，也不限於使用軟體而實現，也可以通過硬體邏輯構成， 也可以將進行一部分處理的硬體與執行用於進行該硬體的控制、殘餘 處理的軟體的運算單元組合。
本發明還可以由以下構成平板掃描儀、膠片掃描儀、數位相機 等圖像輸入裝置；通過裝載規定的程序而進行上述各處理的計算機； 顯示計算機處理結果的CRT顯示器或液晶顯示器等圖像顯示裝置；和 將計算機處理結果輸出到紙等的印表機等圖像形成裝置。而且，還可 以包括作為用於通過網絡與伺服器等連接通信單元的網卡或調製解調 器等。
上述實施方式中所示的濾波係數，僅是一個例子，並不限於此， 也可以適當使用具有不同係數值的濾波係數、不同尺寸的濾波係數。
權利要求
1. 一種圖像處理裝置，其用於對輸入圖像數據進行圖像處理，其特徵在於，包括濃度計算部，其根據由輸入圖像的多個像素所構成的像素區域的像素值，計算所述像素區域的濃度；第一處理部，其對輸入圖像數據實施平滑化處理；第二處理部，其對輸入圖像數據實施與所述第一處理部不同的處理；權重係數設定部，其對應於由所述濃度計算部計算出的濃度，設定用於對所述第一處理部處理過的圖像數據進行加權的第一係數、和用於對所述第二處理部處理過的圖像數據進行加權的第二係數；和加權處理部，其使用所述權重係數設定部設定的所述第一係數對所述第一處理部處理過的圖像數據進行加權，使用所述權重係數設定部設定的所述第二係數對所述第二處理部處理過的圖像數據進行加權，並將分別進行過加權的圖像數據相加並輸出。
2. 根據權利要求l所述的圖像處理裝置，其特徵在於 還包括區域圖像判定部，其根據由包含注目像素的多個像素構成的像素塊內的像素值，判定輸入圖像是否為屬於文字邊緣區域的圖像，在由所述區域圖像判定部判定為不是屬於文字邊緣區域的圖像， 且由所述濃度計算部計算出的濃度大於規定的濃度閾值的情況下，所 述權重係數設定部以對輸入圖像數據實施平滑化處理的方式設定所述 第一係數和第二係數。
3. 根據權利要求l所述的圖像處理裝置，其特徵在於 還包括區域圖像判定部，其根據由包含注目像素的多個像素構成的像素塊內的像素值，判定輸入圖像是否為屬於文字邊緣區域的圖像， 在由所述區域圖像判定部判定為屬於文字邊緣區域的圖像的情況 下，所述權重係數設定部以對輸入圖像數據實施所述第二處理部的處 理的方式設定所述第一係數和第二係數。
4. 一種圖像處理裝置，其用於對輸入圖像數據進行數字濾波運算處理，其特徵在於，包括第一存儲部，其存儲用於對輸入圖像數據進行平滑化處理的第一 濾波係數；第二存儲部，其存儲用於對輸入圖像數據進行與平滑化處理不同 的處理的第二濾波係數；濃度計算部，其根據由輸入圖像的多個像素所構成的像素區域的 像素值，計算所述像素區域的濃度；權重係數設定部，其對應於所述濃度計算部計算出的濃度，設定 用於對所述第一濾波係數進行加權的第一係數、和用於對所述第二濾 波係數進行加權的第二係數；運算部，其對於輸入圖像數據，至少使用所述第一濾波係數或者 第二濾波係數進行濾波運算；和加權處理部，其使用所述權重係數設定部設定的所述第一係數對 所述第一濾波係數進行加權，使用所述權重係數設定部設定的所述第 二係數對所述第二濾波係數進行加權，並將分別進行過加權的濾波系 數相加作為新的濾波係數，輸出到所述運算部。
5. 根據權利要求4所述的圖像處理裝置，其特徵在於 還包括區域圖像判定部，其根據由包含注目像素的多個像素構成的像素塊內的像素值，判定輸入圖像是否為屬於文字邊緣區域的圖像，在由所述區域圖像判定部判定為不是屬於文字邊緣區域的圖像， 且由所述濃度計算部計算出的濃度大於規定的濃度閾值的情況下，所 述權重係數設定部設定所述第一係數和第二係數，使得所述運算部使 用所述第一濾波係數對輸入圖像數據進行濾波運算。
6. 根據權利要求4所述的圖像處理裝置，其特徵在於-還包括區域圖像判定部，其根據由包含注目像素的多個像素構成的像素塊內的像素值，判定輸入圖像是否為屬於文字邊緣區域的圖像， 在由所述區域圖像判定部判定為屬於文字邊緣區域的圖像的情況下，所述權重係數設定部設定所述第一係數和第二係數，使得所述運 算部使用所述第二濾波係數對輸入圖像數據進行濾波運算。
7. 根據權利要求1 6中任一項所述的圖像處理裝置，其特徵在於所述濃度計算部以根據多個特定顏色各自的像素區域的像素值計 算濃度的方式構成，所述權重係數設定部對應於所述濃度計算部計算出的濃度，設定 所述第一係數和第二係數，使得對所述各個特定顏色實施共同的加權 處理。
8. —種圖像形成裝置，其特徵在於，包括 如權利要求1 6中任一項所述的圖像處理裝置；和 形成由所述圖像處理裝置處理過的圖像的圖像形成器。
9. 一種圖像處理方法，用於對輸入圖像數據進行圖像處理，其特 徵在於根據由輸入圖像的多個像素所構成的像素區域的像素值，計算所述像素區域的濃度；對輸入圖像數據實施平滑化處理，並且對輸入圖像數據實施與平 滑化處理不同的處理；對應於計算出的濃度，設定用於對實施過平滑化處理的圖像數據 進行加權的第一係數、和用於對實施過與平滑化處理不同的處理的圖 像數據進行加權的第二係數；使用設定的所述第一係數對實施過所述平滑化處理的圖像數據進 行加權，使用設定的所述第二係數對所述實施過與平滑化處理不同的 處理的圖像數據進行加權，並將分別進行過加權的圖像數據相加並輸 出。
10. —種圖像處理方法，用於對輸入圖像數據進行數字濾波運算 處理，其特徵在於預先存儲用於對輸入圖像數據進行平滑化處理的第一濾波係數和用於進行與平滑化處理不同的處理的第二濾波係數；根據由輸入圖像的多個像素所構成的像素區域的像素值，計算所 述像素區域的濃度；對應於計算出的濃度，設定用於對所述第一濾波係數進行加權的 第一係數和用於對所述第二濾波係數進行加權的第二係數；使用設定的所述第一係數對所述第一濾波係數進行加權，使用設 定的所述第二係數對所述第二濾波係數進行加權，並使用將分別進行 過加權的濾波係數相加而生成的新的濾波係數，對輸入圖像數據進行 濾波運算。
全文摘要
本發明涉及圖像處理裝置、圖像形成裝置和圖像處理方法。局部濃度計算部根據以輸入圖像的注目點為中心的所需要大小的像素區域內的像素值，計算像素區域的濃度。混合比計算部對應於局部濃度計算部計算出的局部濃度值，生成由α和β所表示的係數組，並將生成的係數α、β輸出到加權處理部。加權處理部對將輸入圖像由第一濾波運算部運算後的結果乘以係數α，對將輸入圖像由第二濾波運算部運算後的結果乘以係數β，再將兩個乘法計算的結果相加，將該加法計算的結果作為空間濾波處理部的處理結果輸出。
文檔編號H04N1/58GK101431593SQ20081017650
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月7日 優先權日2007年11月8日
發明者吉村秀義, 松岡朋枝, 高京介 申請人:夏普株式會社