JP3962056B2

JP3962056B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP3962056B2
Application number: JP2004352666A
Authority: JP
Inventors: 哲夫藤沢
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2017-09-29
Also published as: JP2005094807A

Description

この発明は、スキャナなどの画像入力装置から入力された画像データを処理して画像出力する画像形成装置に関する。

画像を形成する場合、原稿画像を例えばスキャナなどにより光学的に読み取って画像を形成するものと、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置から転送された画像データに基づいて画像を形成するものとがあり、前者のものでは、読み取った画像データに原稿画像中に含まれている汚れなどが画像ノイズとして含まれることが多い。そのため、原稿画像中に含まれている汚れなどの画像ノイズを取り除いてきれいなコピーを得るように画像処理することが一般に行われている。

このような画像ノイズを除去するように構成されたものとしては、例えば、特許文献１等に記載された発明が知られている。
特開平６−３５９７６号公報

しかし、従来では、コピーを行うときに画像濃度が調整可能であるにもかかわらず、画像濃度に応じた画像ノイズ除去の設定は行われていないので、下記のような不具合が発生する場合があった。

（１）濃いコピー出力の濃度設定でも、画像ノイズ除去効果が強い場合には、画像自身が除去されてしまい、コピーとして出力されないことがある。

（２）薄いコピー出力の濃度設定でも、画像ノイズ除去効果が弱い場合には、画像ノイズが十分に除去されないことがある。

また、従来から行われている画像ノイズの除去方法では、画像ノイズであると検出された画素を白画素に置き換えているが、この方法は、地肌濃度を有する画像においては、画像ノイズ除去を行った画素が白く抜けてしまうという不具合があった。

この発明は、このような従来技術における不具合に鑑みてなされたもので、その目的は、常にコピー画像濃度に適した画像ノイズ除去を行うことができる画像処理装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、第１の手段は、画像入力部から入力された画像データ中の画像ノイズを検出するノイズ検出手段と、検出された画像ノイズを除去するノイズ除去手段と、画像濃度を制御するγ変換処理手段と、画像濃度に従ったγ補正濃度とノイズ検出レベルとを予め対応させておき、画像濃度に対応した画像ノイズの検出レベルを変更するノイズ検出レベル変更手段とを備えていることを特徴とする。

第２の手段は、画像入力部から入力された画像データ中の画像ノイズを検出するノイズ検出手段と、検出された画像ノイズを除去するノイズ除去手段と、画像濃度を制御するγ変換処理手段を備え、前記ノイズ除去手段は、画像濃度に従ったγ補正濃度と複数のノイズ除去処理としての除去画素を白画素に置き換える処理および除去画素の周辺画素の平均値で置き換える処理とを予め対応させておき、画像濃度に対応した除去画素を白画素に置き換える処理および除去画素の周辺画素の平均値で置き換える処理のいずれかの処理を選択してノイズ除去を行うことを特徴とする。

第１、第２の手段による本発明によれば、常に画像濃度に適した、また、利用者の希望する処理による画像ノイズ除去を行うことができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、この発明の第１の実施形態に係る画像処理装置を備えた画像形成装置の構成を機能的に示すブロック図である。画像形成装置は、図１に示すように画像入力部１０１、画像処理部１０２、画像出力部１０３、制御部１０４および操作部１０５から主に構成されている。

画像入力部１０１は、デジタルコピーやデジタルファクシミリのいわゆるスキャナ部に相当し、原稿を光学的に読み取って電気信号に変換し、画像データとして画像処理部１０２に転送する。画像処理部１０２は、入力された画像データに対してノイズ除去、フィルタ処理、γ変換処理、階調処理などの各種の公知の画像処理を行い、処理結果を画像出力部１０３に転送する。画像出力部１０３は、デジタル複写機やデジタルファクシミリにおけるいわゆるプリンタ部に相当し、画像処理部１０２で処理されたビットマップ画像データを用紙に可視画像としてプリント出力する。操作部１０５では、使用者が動作モードの設定やコピー動作のスタートの指示入力、ノイズ除去レベルの変更などの各種操作を入力する。制御部１０４は、コピー動作を行うときの装置全体の制御を司り、画像入力部１０１に対しては、スキャナの動作制御を実行し、画像処理部１０２に対してはノイズ除去レベルの設定、γ変換処理、フィルタ処理、階調処理などの各種画像処理の処理に使用するパラメータの設定を行うとともに、画像出力部１０３に対してはプリンタの動作制御を行い、操作部１０５に対しては各種情報の表示制御、動作モード、およびレベル変更の入力制御を行う。

図２は、図１の画像形成装置の構成をさらに具体的に示すブロック図であり、画像入力部１０１をスキャナ部２０１に、画像出力部１０３をプリンタ部２０８に、制御部１０４をＣＰＵ２１０、ＲＯＭ２１１、ＲＡＭ２１２にそれぞれ置き換えるとともに、画像処理部１０２内の各部を明示している。

この画像処理部１０２は、マトリクス生成部２０２、ＭＴＦフィルタ処理部２０３、平滑フィルタ処理部２０４、ノイズ除去部検出部２０５、セレクタ２０６、およびγ変換処理・階調処理部２０７からなる。ノイズ除去部検出部２０５は、パターンマッチングにより画像ノイズを認識し、セレクタ２０６は画像ノイズを取り除くための選択手段として機能する。

ＣＰＵ２１０は装置全体の制御を司り、ＲＯＭ２１１には制御プログラムが格納され、ＲＡＭ２１２はＣＰＵ２１０のワークエリアとして機能し、制御プログラムが一時的に使用する。前記各部は内部システムバス２０９を介して接続され、操作部２１３によって動作モード選択、スタート、ストップなどの指示が与えられ、操作部２１３の操作パネルには液晶表示装置によって実行しているモードや認識状態などが表示される。

図３は、スキャナ部２１０とプリンタ部２０８の機械的構成を示す概略説明図である。スキャナ部２０１は、原稿を載置するコンタクトガラス３０１、コンタクトガラス３０１上に置かれた原稿を押さえる圧板３３９、コンタクトガラス３０１の下面から原稿を照射する照明用光源（ランプ）３０２ａ、３０２ｂ、原稿からの反射光をＣＣＤイメージセンサ３０９に導く、第１ないし第５のミラー３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、および結像レンズ３０８と、第１走行体３１０と、第２走行体３１１とからなる。

このような各構成要素を備えたスキャナ部２０１は、コンタクトガラス３０１上に置かれた原稿を照明し、読み取り原稿からの反射光を第１ないし第５ミラー３０７および結像レンズ３０８を介してＣＣＤイメージセンサ３０９の受光面に結像する。光源３０２ａ、３０２ｂおよび第１ミラー３０３は第１走行体３１０に搭載され、第２および第３ミラー３０４、３０５は第２走行体３１１に搭載され、第２走行体３１１は第１走行体３１０に連動して第１走行体の１／２の速度で副走査方向に移動する。主走査方向のスキャンは、ＣＣＤイメージセンサ３０９の個体走査によって行われ、原稿画像はＣＣＤイメージセンサ３０９によって読み取られる。これによって原稿全体が走査され、読み取られる。

プリンタ部２０８は、レーザ書き込み系、画像再生系、および給紙系によって構成される。レーザ書き込み系は、レーザ出力ユニット３２１、結像レンズ３２２、およびミラー３２３からなる。レーザ出力ユニット３２１は、レーザ光源であるレーザダイオードおよびモータによって高速で回転する多角形ミラー（ポリゴンミラー）を備え、画像データに基づいて付勢されたレーザダイオードから出射されたレーザビームが感光体ドラム３２４表面に照射される。感光体ドラム３２４の周囲には、帯電チャージャ３２５、イレーサ３２６、現像ユニット３２７、転写チャージャ３２８、分離チャージャ３２９、分離爪３３０、クリーニングユニット３３１などが配置されている。また、感光体ドラム３２４の一端の近傍のレーザビームが照射される位置には、主走査同期信号を発生する図示しないビームセンサが配されている。

このように大略構成されたプリンタ部２０８で画像形成を行う場合には、以下のようにして行われる。すなわち、感光体ドラム３２４の周面が帯電チャージャ３２５によって一様に高電位に帯電され、感光体ドラム３２４の周面にレーザ光が照射されると、照射された部分は電位が下がる。レーザ光は記録再生の黒／白に応じてオン／オフ制御されるので、レーザ光の照射によって感光体ドラム３２４の周面に記録画像に対応する電位分布、言い換えれば静電潜像が形成される。静電潜像が形成された部分が現像ユニット３２７を通ると、電位の高低に応じてトナーが付着し静電潜像が可視化されたトナー像となる。トナー像が形成された部分に所定のタイミングで記録シート３３２がカセット３３３から送り込まれ、トナー像に重なる。このトナー像は転写チャージャ３２８によって記録シート３３２に転写され、さらに、分離チャージャ３２９および分離爪３３０によって感光体ドラム３２４から分離される。分離された記録シート３３２は、搬送ベルト３３４によって搬送され、ヒータを内蔵した定着ローラ３３５によって加熱定着された後、排紙トレイ３３６に排紙される。

この実施形態では、プリンタ部２０８は２系統の給紙系を有し、そのうち一系統は上段給紙カセット３３３ａと手差し給紙台３３３ｃを備え、両者とも給紙ローラ３３７ａによって給紙される。他の一系統は下段給紙カセット３３３ｂを備え、給紙ローラ３３７ｂによって給紙される。そして、いずれかの給紙ローラ３３７ａ、３３７ｂから給紙された記録シート３３２（図では、上段給紙カセット３３３ａでは符号３３２ａで、下段給紙カセット３３３ｂでは符号３３２ｂで示す）は、レジストローラ３３８に当接した状態で一旦停止し、記録プロセスの進行に同期したタイミングで感光体ドラム３２４に送り込まれる。

以下、この実施形態における画像ノイズ除去について説明する。

スキャナ部２０１から入力される画像データは、マトリクス生成部２０２において図５に示すように「５画素×５ライン」にマトリクス化される。マトリクス化後の画像データは、ＭＴＦフィルタ処理部２０３でＭＴＦ補正が行われ、平滑フィルタ処理部２０４でマトリクス内の画素の平均値が求められる。各フィルタ処理部２０３、２０４の内部構成は従来から行われている公知のものなので、ここでは説明を省略する。

ノイズ除去部検出部２０５は除去する画像ノイズを検出し、検出信号をセレクタ２０６へ出力する。セレクタ２０６はＭＴＦ補正フィルタ処理部２０３、平滑フィルタ処理部２０４、ノイズ除去部検出部２０５の信号からノイズ除去後の画像データをγ変換処理・階調処理部２０７へ出力する。γ変換処理・階調処理部２０７で処理された画像データは、前述のプリンタ部２０８で可視画像化され、コピーとして出力される。

ノイズ除去部検出部２０５の具体的構成は図４のブロック図に示すようなものである。ノイズ除去部検出部２０５は、セレクタ４０１と、１６個のコンパレータ４０２と、コンパレータ４０２からの入力の論理和をとるＯＲ回路４０３とから基本的に構成されている。ノイズ除去部検出部２０５には、マトリクス生成部２０２で保持されている前述の図５に示すような「５画素×５ライン」の大きさの画像データが入力され、ノイズ除去部検出部２０５は、入力されたマトリクスの中心画素Ｃがノイズ部であるかどうかを周辺画素Ａ１からＡ１６の画素データを用いて検出し、検出結果をセレクタ２０６に出力する。

周辺画素Ａ１からＡ１６は、それぞれセレクタ４０１で選択された一定のしきい値（スレッシュレベル値−ここでは、レベル１からレベル７までの７つの値）とコンパレータ４０２によって比較され、しきい値以下であった場合には注目画素Ｃの回りが白いということで画像ノイズ部の候補となる。コンパレータ４０２の出力は、
一定のしきい値＜画像データ
のときは「１」となり、それ以外は「０」となる。Ａ１からＡ１６までの各画素の比較結果は、ＯＲ回路４０３によって論理和がとられ、Ａ１からＡ１６まで１つでもしきい値以上の場合は、ＯＲ回路４０３の結果が「１」となり、画像ノイズ部でないという検出結果をセレクタ２０６に送る。逆にＡ１からＡ１６まで全てがしきい値未満の場合は、ＯＲ回路４０３の結果が「０」となり、画像ノイズ部であるという検出結果をセレクタ２０６に送る。

画像ノイズの検出レベルは、制御部１０４によりしきい値をセレクタ４０２に設定することによって設定する。その際、しきい値レベルが大きければ、画像ノイズとして認識しやすくなってノイズ除去効果も大きくなるが、小さければ画像ノイズとして認識し難くなってノイズ除去効果は小さくなる。

セレクタ２０６では、ＭＴＦフィルタ処理部２０３からのフィルタ処理結果とノイズ除去部検出部２０５からの出力とから実際のノイズ除去を行う。すなわち、ノイズ除去部検出部２０５からの信号が「１」（画像ノイズ部でない）の場合は、ＭＴＦフィルタ処理部２０３からの信号をそのままγ変換処理・階調処理部２０７へ送る。一方、ノイズ除去部検出部２０５からの信号が「０」（画像ノイズ部である）の場合は、信号「０」をγ変換処理・階調処理部２０７へ送り、画像ノイズを除去する。

γ変換処理・階調処理部２０７は、従来から公知の技術なので、ここでの説明は省略するが、プリンタ部２０８で画像を出力するのに適した信号に変換を行う。なお、γ変換処理は図６に示すように、濃度に対して入力と出力の対応をとる。ここでは、対応関係を濃度１から濃度７までの７種類用意し、その中から選択された１種類が制御部１０４によってγ変換処理に設定される。これを図７（ａ）および（ｂ）に示す。図７（ａ）は、γ変換（補正）濃度が濃度１から濃度７まで用意されているのに対し、ノイズ検出レベル（しきい値レベル）を全て０に設定した場合、すなわち、画像ノイズを行わない場合のγ変換（補正）濃度とノイズ検出レベルとの対応関係を示し、図７（ｂ）は濃度１から濃度７までのγ変換濃度に対してノイズ検出レベルを同様に１から７まで対応させた場合を示している。

画像ノイズの除去を行う場合には、図８の操作部１０５の表示例に示すようにデジタル複写機にノイズ除去機能として搭載される。操作部１０５は、前にも少し触れたが、液晶ディスプレイとタッチパネルによって構成され、表示と入力が１つの操作部１０５から可能となっている。図８は、操作部１０５の初期画面であり、「ノイズ除去」表示が機能のオン・オフを決める。ノイズ除去機能を使用する場合には、「ノイズ除去」表示を押すことによって、ノイズ除去がオンとなってこの機能が選択され、操作部１０５の表示が図９に示すような表示に変わり、ノイズ除去が選択されたことが操作者に分かるようになっている。

図９に示す操作状態では、ノイズ除去部検出部２０５に制御部１０４から図４におけるしきい値レベル４が設定される（濃度表示は中間値の「４」に対応する位置にある）。もし、コピー濃度を図１０に示すように左側から２番目の濃度に変更（濃く）すると、ノイズ除去部検出部２０５へは、制御部１０４から図４におけるしきい値レベル２が設定される。また、γ変換処理・階調処理２０７へは、制御部１０４から図６における濃度２が設定され、図７（ｂ）のようにγ変換（補正）濃度２に対応したノイズ検出レベル２が設定される。このようにコピー濃度に応じてノイズ除去部検出部２０５で設定されるしきい値レベルを変更することによって、常にコピー濃度に適した画像ノイズ除去を行うことが可能になる。

［第２の実施形態］
また、画像フィルタ処理を選択することによって画像ノイズの除去を行うこともでできる。この例を以下、説明する。なお、回路構成やデジタル複写機自体の構成は、第１の実施形態と同等なので、第１の実施形態と同等とみなせる各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

セレクタ２０６には、図２に示すようにＭＴＦフィルタ処理部２０３、平滑フィルタ処理部２０４、ノイズ除去部検出部２０５、およびシステムバス２０９を介して制御部１０４からの信号がそれぞれ入力される。ＭＴＦフィルタ処理部２０３からの信号は、実際にプリンタ部２０８でコピー出力される画像データである。平滑フィルタ処理部２０４からの信号は、ノイズ除去処理画素の周辺画素の平均データである。ノイズ除去部検出部２０５からの信号は、ノイズ除去の対象となる処理画素をノイズとして除去するかどうかを示す信号である。制御部１０４からの信号は、ノイズ除去を行う際の除去方式を決める信号である。

そこで、画像ノイズを除去する第１の方法は、前述のようにノイズ除去部検出部２０５からの信号が「１」（画像ノイズ部でない）の場合は、ＭＴＦフィルタ処理部２０３からの信号をそのままγ変換処理・階調処理部２０７に出力し、画像ノイズ除去部検出部２０５からの信号が「０」（画像ノイズ部である）の場合は、信号「０」をγ変換処理・階調処理部２０７へ出力して画像ノイズを除去するという方法である。

画像ノイズを除去する第２の方法は、セレクタ２０６の出力として、ノイズ除去部検出部２０５からの信号が「１」（画像ノイズ部でない）の場合は、ＭＴＦフィルタ処理部２０３からの信号をそのままγ変換処理・階調処理部２０７に出力し、画像ノイズ除去部検出部２０５からの信号が「０」（画像ノイズ部である）の場合は、平滑フィルタ処理部２０４からの信号をγ変換処理・階調処理部２０７に出力して画像ノイズを処理画素の平均データで置き換えるという方法である。

これら第１の方法および第２の方法は、制御部１０４からの信号によって設定される。

実際の操作は、図８の操作部１０５の状態から「ノイズ除去」の部分を押すと、操作部１０５の表示画面は図１１に示す「ノイズ除去方法の選択」画面に切り換わる。この画面で「白画素と置き換えて除去する」を選択した場合にはノイズ除去方法の前記第１の方法が設定される。また、「処理画素周辺の平均濃度の画素と置き換えて除去する」を選択した場合には、ノイズ除去方法の前記第２の方法が設定される。これによって、コピーする画像の濃度に応じて操作者が希望する画像ノイズ除去を行うことが可能になる。

その他、特に説明しない各部は、第１の実施形態と同様に構成されている。

［第３の実施形態］
また、γ変換処理の処理内容の選択と対応させて画像ノイズの除去を行うこともでできる。この例を以下、説明する。なお、回路構成やデジタル複写機自体の構成は、第１の実施形態と同等なので、第１および第２の実施形態と同等とみなせる各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

図９の操作状態においては、ノイズ除去部検出部２０５へ制御部１０４からは前述のように図４におけるしきい値レベル４が設定され、γ変換処理・階調処理部２０７へは制御部１０４から図６における濃度４が設定される。また、図７（ｃ）によって「白画素置換」を行うため前述の第１の除去方法が設定される。

図１０に示すようにコピー濃度を変更すると、制御部１０４からノイズ除去部検出部２０５にしきい値レベル２が設定され、γ変換処理・階調処理部２０７へは制御部１０４から図６における濃度２が設定される。また、図７（ｃ）によって「平均置換」を行うため前述の第２の除去方法が設定される。

その他、特に説明しない各部は、第１および第２の実施形態と同様に構成されている。

本発明の第１の実施形態に係る画像処理装置を備えた画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。図１の画像形成装置のさらに詳細な構成を示すブロック図である。図２におけるスキャナ部とプリンタ部の機械的構成を示す概略説明図である。図２におけるノイズ除去部検出部の構成を示すブロック図である。ノイズ除去部検出部の検出マトリクスの例を示す説明図である。図２のγ変換処理・階調処理部におけるγ変換処理の入出力変換特性を示す特性図である。 γ補正濃度とノイズ検出レベルの関係、さらには、ノイズ除去方式の関係を示す図である。図１および図２における操作部の初期状態の表示例を示す図である。図８においてノイズ除去機能をオンにしたときの操作部の表示例を示す図である。図８においてノイズ除去機能をオンにし、さらに濃度を濃くしたときの操作部の表示例を示す図である。ノイズ除去方式の設定を行うときの操作部の表示例を示す図である。

符号の説明

１０１画像入力部
１０２画像処理部
１０３画像出力部
１０４制御部
１０５操作部
２０１スキャナ部
２０２マトリクス生成部
２０３ＭＴＦフィルタ処理部
２０４平滑化フィルタ処理部
２０５ノイズ除去部検出部
２０６セレクタ
２０７ γ変換処理・階調処理部
２０８プリンタ部
２０９システムバス
２１０ＣＰＵ

Claims

画像入力部から入力された画像データ中の画像ノイズを検出するノイズ検出手段と、
検出された画像ノイズを除去するノイズ除去手段と、
画像濃度を制御するγ変換処理手段と、
画像濃度に従ったγ補正濃度とノイズ検出レベルとを予め対応させておき、画像濃度に対応した画像ノイズの検出レベルを変更するノイズ検出レベル変更手段と、
を備えていることを特徴とする画像処理装置。
画像入力部から入力された画像データ中の画像ノイズを検出するノイズ検出手段と、
検出された画像ノイズを除去するノイズ除去手段と、
画像濃度を制御するγ変換処理手段を備え、
前記ノイズ除去手段は、画像濃度に従ったγ補正濃度と複数のノイズ除去処理としての除去画素を白画素に置き換える処理および除去画素の周辺画素の平均値で置き換える処理とを予め対応させておき、画像濃度に対応した除去画素を白画素に置き換える処理および除去画素の周辺画素の平均値で置き換える処理のいずれかの処理を選択してノイズ除去を行うことを特徴とする画像処理装置。