專利名稱：圖像處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及減少由于圖像處理而產(chǎn)生的邊緣處的鋸齒狀圖形的圖像處理裝置。
背景技術：
過去，作為面向彩色激光打印機的文字等的邊緣平滑方法，例如將圖像數(shù)據(jù)二值化或者三值化，并判定是否與預先設定的模式表一致，在一致的情況下，將關注像素置換為預先設定的圖像信號(例如參照專利文獻I)。另外，在該專利文獻I中記載了這樣的方法，對輸入圖像進行邊緣判定，判定關注像素是在邊緣周圍部分還是在除此之外的圖像平坦部分，根據(jù)判定結(jié)果對是否進行匹配處理進行切換，由此得到高清晰度的輸出圖像。在先技術文獻 專利文獻專利文獻I :日本特開2001 - 15704號公報但是，在上述專利文獻I記載的技術中，平滑處理僅將字符數(shù)據(jù)的邊緣作為對象，根據(jù)所匹配的模式而置換關注像素的像素值被設定為固定值，因而不能適用于由中間灰度的信號構(gòu)成的自然圖像。本發(fā)明正是為了解決這種問題而提出的，其目的在于提供一種圖像處理裝置，其能夠消除由于失真校正處理或坐標變換處理、視點變換處理而產(chǎn)生的邊緣部分的鋸齒狀圖形，而且一并做到削減處理所需的運算量、和通過消除邊緣處的鋸齒狀圖形帶來的圖像質(zhì)量的提聞。

發(fā)明內(nèi)容
用于解決問題的手段本發(fā)明的圖像處理裝置具有二值化單元，其針對圖像信號，將參照像素的亮度平均值作為閾值進行亮度值的二值化；模式匹配單元，將從二值化單元輸出的二值化模式與預先準備的每組的匹配用模式進行對照，輸出符合的組的信息或者表示沒有符合的信息；多個濾波器，它們對應于組而設置，根據(jù)圖像的邊緣方向進行平滑處理；以及輸出數(shù)據(jù)選擇單元，其在來自模式匹配單元的輸出是符合的組的信息的情況下，選擇與該組對應的任意一個所述濾波器的輸出，在來自模式匹配單元的輸出是表示沒有符合的信息的情況下，選擇圖像信號。由此，即使是自然圖像這樣的圖像數(shù)據(jù)，也能夠在保持邊緣的清晰度的狀態(tài)下進行鋸齒狀圖形的平滑處理。


圖I是表示本發(fā)明的實施方式I的圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示在本發(fā)明的實施方式I的圖像處理裝置的匹配處理中使用的模式的說明圖。圖3是表示本發(fā)明的實施方式I的圖像處理裝置的數(shù)字濾波器的說明圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式2的圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式3的圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面，為了更詳細地說明本發(fā)明，參照附圖來說明用于實施本發(fā)明的方式。實施方式I圖I是表示本發(fā)明的實施方式I的圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。
在圖I中，圖像處理裝置具有模式匹配處理部(二值化單元、模式匹配單元)10、對應O度方向濾波器21、對應45度方向濾波器22、對應90度方向濾波器23、對應135度方向濾波器24以及選擇器30。并且，輸入圖像數(shù)據(jù)I是包括中間灰度信號的自然圖像等的圖像數(shù)據(jù)，輸出圖像數(shù)據(jù)2是作為進行了平滑處理的處理結(jié)果的圖像數(shù)據(jù)。模式匹配處理部10是對輸入圖像數(shù)據(jù)I進行二值化處理及模式對照處理并輸出結(jié)果的處理部。對應O度方向濾波器21 對應135度方向濾波器24分別是進行與畫面水平方向、傾斜45度方向、垂直方向、傾斜135度方向的邊緣對應的數(shù)字濾波處理的濾波器。選擇器(輸出數(shù)據(jù)選擇單元)30是用于參照模式匹配處理的結(jié)果，進行輸出圖像數(shù)據(jù)的切換的選擇器。下面說明實施方式I的動作。在此，假設輸入圖像數(shù)據(jù)I是用8比特、10比特、12比特等的值來表達I個像素的灰度圖像數(shù)據(jù)。首先，由模式匹配處理部10對輸入圖像數(shù)據(jù)I進行二值化處理以及與模式的對照處理。在此，作為處理的一例，說明將參照的像素的范圍設為以關注像素為中心的3像素X 3像素的情況。在輸入數(shù)據(jù)的二值化處理中，將以關注像素為中心的區(qū)域作為參照范圍，求出像素平均值，將所求出的平均值作為閾值，設閾值以上的像素為I、設小于閾值的像素為0，生成由9個O或者I構(gòu)成的數(shù)據(jù)。對該數(shù)據(jù)進行與預先準備的模式的匹配處理。圖2示出了在匹配處理中使用的模式的示例。圖中的“O”及“I”分別對應于根據(jù)圖像數(shù)據(jù)計算出的二值化數(shù)據(jù)的“O”或者“1”，僅將同一位置的數(shù)據(jù)全部與模式吻合的情況視為符合的模式。另夕卜，圖中的“X”表示不作為匹配對象的像素，將對應位置的二值化數(shù)據(jù)是“O”或者“I”任意一方的情況也視為與模式吻合。S卩，對于在模式中除被設定為“X”的像素之外的所有像素，在“O”或者“I”的排列與根據(jù)圖像數(shù)據(jù)計算出的二值化數(shù)據(jù)全部一致的情況下，視為二值化數(shù)據(jù)與模式吻合。在此，預先將圖2中的模式分類為“O度方向” “45度方向” “90度方向” “135度方向”這4個組。并且，在模式匹配處理部10中實施模式匹配，在沒有符合的模式的情況下輸出“沒有符合模式”，在有符合的模式的情況下，根據(jù)模式所屬的組，輸出“O度方向符合” “45度方向符合” “90度方向符合” “135度方向符合”中的任意一方、即表示符合狀態(tài)的5個值中的任意一個值。另一方面，輸入圖像數(shù)據(jù)I同時被輸入到與水平、垂直、傾斜方向這4種邊緣對應的對應O度方向濾波器21 對應135度方向濾波器24。在各個數(shù)字濾波處理中，為了在抑制清晰度下降的同時適用平滑處理，針對相應方向的邊緣鋸齒狀圖形，沿著邊緣的方向?qū)嵤┫袼刂档钠骄幚怼?br> 圖3表示對應各個方向的數(shù)字濾波器的一例。在圖3中，數(shù)字表示針對各個像素位置的系數(shù)，“灰度值”表示為了進行像素值的規(guī)一化而要除以的數(shù)。通過使在圖2中數(shù)據(jù)的邊緣發(fā)生的方向性、與在圖3的濾波處理中參照的像素的方向性吻合，能夠在保持邊緣的清晰度的狀態(tài)下進行鋸齒狀圖形的平滑處理。如上所述，實施方式I的圖像處理裝置具有二值化單元，其針對圖像信號，將參照像素的亮度平均值作為閾值進行亮度值的二值化；模式匹配單元，其將從二值化單元輸出的二值化模式與預先準備的每組的匹配用模式進行對照，輸出符合的組的信息或者沒有符合的信息；多個濾波器，其對應于組而設置，根據(jù)圖像的邊緣方向進行平滑處理；以及輸出數(shù)據(jù)選擇單元，在來自模式匹配單元的輸出是符合的組的信息的情況下，選擇與該組對應的任意一個濾波器的輸出，在來自模式匹配單元的輸出是沒有符合的信息的情況下選擇圖像信號，因此根據(jù)以上的圖像處理裝置，即使是自然圖像這樣的圖像數(shù)據(jù)，也能夠在保持邊緣的清晰度的狀態(tài)下進行鋸齒狀圖形的平滑處理。實施方式2在實施方式I中說明了輸入圖像數(shù)據(jù)是灰度圖像時的處理，而在實施方式2中說明輸入圖像數(shù)據(jù)是由亮度信號和色差信號構(gòu)成的彩色圖像時的處理。圖4是表示實施方式2的圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。在圖4中，輸入圖像數(shù)據(jù)I由亮度信號(Y) Ia和色差信號(Cb、Cr) Ib這兩種信號構(gòu)成。模式匹配處理部10構(gòu)成為對輸入圖像數(shù)據(jù)I的亮度信號Ia進行二值化處理以及模式對照處理，并輸出結(jié)果。對應O度方向濾波器21a 對應135度方向濾波器24a以及對應O度方向濾波器21b 對應135度方向濾波器24b分別是進行與實施方式I的對應O度方向濾波器21 對應135度方向濾波器24相同的數(shù)字濾波處理的濾波器，但是對應O度方向濾波器21a 對應135度方向濾波器24a是對應于亮度信號Ia的亮度信號用濾波器，對應O度方向濾波器21b 對應135度方向濾波器24b是對應于色差信號Ib的色差信號用濾波器。選擇器30a是根據(jù)模式匹配處理部10的輸出信息來選擇對應O度方向濾波器21a 對應135度方向濾波器24a的輸出的濾波器，選擇器30b是根據(jù)模式匹配處理部10的輸出信息來選擇對應O度方向濾波器21b 對應135度方向濾波器24b的輸出的濾波器。輸出圖像數(shù)據(jù)2是由選擇器30a的選擇結(jié)果即亮度信號2a和選擇器30b的選擇結(jié)果即色差信號2b構(gòu)成的。下面說明實施方式2的動作。針對輸入圖像數(shù)據(jù)I中的亮度信號Ia適用模式匹配處理部10的模式匹配處理。模式匹配處理的內(nèi)容是將與實施方式I記載的內(nèi)容相同的二值化處理及模式對照處理相結(jié)合的處理。根據(jù)模式匹配處理部10的模式匹配處理的結(jié)果，按照模式符合狀態(tài)，通過模式匹配處理來輸出表示“沒有符合模式”、“O度方向符合”、“45度方向符合”、“90度方向符合”、“135度方向符合”中的任意一種狀態(tài)的值。數(shù)字濾波處理被劃分為適用于亮度信號Ia的對應O度方向濾波器21a 對應135度方向濾波器24a、和適用于色差信號Ib的對應O度方向濾波器21b 對應135度方向濾波器24b，分別適用獨立的系數(shù)。通常與亮度信號Ia相比，在色差信號Ib中信號中包含的頻率較低，因而針對色差信號Ib采用周圍像素的系數(shù)更大、平滑處理的強度較強的濾波處理系數(shù)。僅將亮度成分作為對象進行模式匹配處理，其匹配結(jié)果被輸入對應于亮度信號Ia的選擇器30a和對應于色差信號Ib的選擇器30b這雙方的選擇器，由此亮度成分和色差成分能夠始終在一致的邊緣方向進行數(shù)字濾波處理。由此，防止在亮度信號Ia和色差信號Ib之間由于對應的方向性處理不同而產(chǎn)生的偽色(false color)。如上所述，實施方式2的圖像處理裝置具有二值化單元，其針對由亮度信號和色差信號這兩種信號構(gòu)成的圖像信號，將參照像素的亮度信號平均值作為閾值進行亮度值的二值化；模式匹配單元，其將從二值化單元輸出的二值化模式與預先準備的每組的匹配用模式進行對照，輸出符合的組的信息或者沒有符合的信息；多個亮度信號用濾波器，其對應 于組而設置，根據(jù)亮度信號的邊緣方向進行平滑處理；多個色差信號用濾波器，其對應于組而設置，根據(jù)色差信號的邊緣方向進行平滑處理；以及輸出數(shù)據(jù)選擇單元，在來自模式匹配單元的輸出是符合的組的信息的情況下，選擇與該組對應的任意一個亮度信號用濾波器及色差信號用濾波器的輸出，在來自模式匹配單元的輸出是沒有符合的信息的情況下選擇圖像信號，因此根據(jù)上述實施方式2的圖像處理裝置，即使是包括色差成分的彩色圖像，也能夠抑制因偽色造成的圖像質(zhì)量的惡化和清晰度的降低，并在保持邊緣的清晰度的狀態(tài)下進行鋸齒狀圖形的平滑處理。實施方式3在實施方式3中說明通過將采用模式匹配的邊緣檢測和不考慮邊緣的方向性的邊緣檢測相結(jié)合，提高校正精度的處理。圖5是表示實施方式3的圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。實施方式3的圖像處理裝置具有模式匹配處理部(二值化單元、模式匹配單元)10、對應O度方向濾波器21 對應135度方向濾波器24、選擇器(輸出數(shù)據(jù)選擇單元)30c、像素間最大差值計算部(像素間最大差值計算單元)40、中值濾波器50、選擇器(中值輸出選擇單元)60。其中，模式匹配處理部10及對應O度方向濾波器21 對應135度方向濾波器24與實施方式I相同，因而在此省略說明。像素間最大差值計算部40是計算周圍像素與關注像素的像素值之差，并求出像素值差的最大值的處理部。中值濾波器50是進行中值處理、即從包括周圍像素和關注像素的像素值中抽取中間值并輸出的處理部。選擇器60是參照像素間最大差值計算處理的結(jié)果，進行輸出圖像數(shù)據(jù)的切換的選擇器。另外，選擇器30c構(gòu)成為在模式匹配處理部10的輸出是“沒有符合模式”的情況下，選擇選擇器60的輸出。下面，說明實施方式3的動作。與實施方式I相同地，對輸入圖像數(shù)據(jù)I適用模式匹配處理部10的模式匹配處理，將作為其結(jié)果的有關匹配的信息(“沒有符合模式”、“O度方向符合”、“45度方向符合”、“90度方向符合”、“135度方向符合”)中的任意一種信息發(fā)送給選擇器30c。在實施方式I中當匹配結(jié)果是沒有符合模式的情況下，不進行處理，而直接將輸入信號選擇為輸出信號，而在本實施方式中，在“沒有符合模式”的情況下，輸出有選擇地適用了中值處理的圖像數(shù)據(jù)。下面說明中值處理的選擇性適用。首先，將輸入圖像數(shù)據(jù)I輸入像素間最大差值計算部40。在像素間最大差值計算部40中，計算關注像素的像素值與周圍像素的像素值之差的絕對值，并記錄其中最大的值。在此，將參照的像素的范圍設為以關注像素為中心的3像素X 3像素的區(qū)域，但也可以根據(jù)作為處理對象的圖像的大小和特性來變更為其它的尺寸。由像素間最大差值計算部40計算出的最大差值的信息被發(fā)送給選擇器60。在選擇器60中將所發(fā)送的最大差值與預先設定的中值輸出選擇用閾值進行比較，在大于該閾值的情況下，選擇中值濾波器50的中值處理的輸出作為輸出數(shù)據(jù)，在小于該閾值的情況下，選擇無處理數(shù)據(jù)作為輸出數(shù)據(jù)。在產(chǎn)生于邊緣部的鋸齒狀圖形中包含振幅較大、在匹配處理中未能被判定為邊緣的像素。對于這種像素，通過如實施方式3那樣不考慮方向性，將基于局部像素值的變動的邊緣判定、和中值處理導致的不依賴于方向性的平滑處理的適用相結(jié)合，能夠擴大適用平滑處理的像素的范圍，進行效果更大的鋸齒狀圖形的平滑處理。 如上所述，實施方式3的圖像處理裝置具有二值化單元，其針對圖像信號，將參照像素的亮度平均值作為閾值進行亮度值的二值化；模式匹配單元，將從二值化單元輸出的二值化模式與預先準備的每組的匹配用模式進行對照，輸出符合的組的信息或者沒有符合的信息；多個濾波器，其對應于組而設置，根據(jù)圖像的邊緣方向進行平滑處理；像素間最大差值計算單元，其針對圖像信號求出周圍像素與關注像素之差的最大值；中值濾波器，其對圖像信號進行中值濾波處理；中值輸出選擇單元，在像素間最大差值計算單元的輸出值大于預先設定的中值輸出選擇用閾值的情況下，選擇中值濾波器的輸出，在像素間最大差值計算單元的輸出值為中值輸出選擇用閾值以下的情況下，選擇圖像信號；以及輸出數(shù)據(jù)選擇單元，在來自模式匹配單元的輸出是符合的組的信息的情況下，選擇與該組對應的任意一個濾波器的輸出，在來自模式匹配單元的輸出是沒有符合的信息的情況下，選擇中值輸出選擇單元的輸出，因此根據(jù)上述實施方式3的圖像處理裝置，能夠更可靠地進行邊緣的鋸齒狀圖形的平滑處理。另外，在上述實施方式3中，將由像素間最大差值計算部40、中值濾波器50及選擇器60構(gòu)成的結(jié)構(gòu)適用于實施方式I的結(jié)構(gòu)，但也可以適用于實施方式2的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，針對輸入圖像數(shù)據(jù)I的亮度信號Ia和色差信號Ib這兩種信號設計這些結(jié)構(gòu)。產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明的圖像處理裝置涉及降低由圖像處理產(chǎn)生的邊緣的鋸齒狀圖形的結(jié)構(gòu)，適合在圖像處理裝置中進行平滑處理。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，其具有 二值化單元，其針對圖像信號，將參照像素的亮度平均值作為閾值進行亮度值的二值化； 模式匹配單元，其將從所述二值化單元輸出的二值化模式與預先準備的每組的匹配用模式進行對照，輸出符合的組的信息或者表示沒有符合的信息； 多個濾波器，它們對應于所述組而設置，根據(jù)圖像的邊緣方向進行平滑處理；以及輸出數(shù)據(jù)選擇單元，其在來自所述模式匹配單元的輸出是符合的組的信息的情況下，選擇與該組對應的任意一個所述濾波器的輸出，在來自所述模式匹配單元的輸出是表示沒有符合的信息的情況下，選擇所述圖像信號。
2.一種圖像處理裝置，其具有 二值化單元，其針對由亮度信號和色差信號這兩種信號構(gòu)成的圖像信號，將參照像素的亮度信號平均值作為閾值進行亮度值的二值化； 模式匹配單元，其將從所述二值化單元輸出的二值化模式與預先準備的每組的匹配用模式進行對照，輸出符合的組的信息或者表示沒有符合的信息； 多個亮度信號用濾波器，它們對應于所述組而設置，根據(jù)所述亮度信號的邊緣方向進行平滑處理； 多個色差信號用濾波器，它們對應于所述組而設置，根據(jù)所述色差信號的邊緣方向進行平滑處理；以及 輸出數(shù)據(jù)選擇單元，其在來自所述模式匹配單元的輸出是符合的組的信息的情況下，選擇與該組對應的任意一個所述亮度信號用濾波器及色差信號用濾波器的輸出，在來自所述模式匹配單元的輸出是表示沒有符合的信息的情況下，選擇所述圖像信號。
3.一種圖像處理裝置，其具有 二值化單元，其針對圖像信號，將參照像素的亮度平均值作為閾值進行亮度值的二值化； 模式匹配單元，其將從所述二值化單元輸出的二值化模式與預先準備的每組的匹配用模式進行對照，輸出符合的組的信息或者表示沒有符合的信息； 多個濾波器，它們對應于所述組而設置，根據(jù)圖像的邊緣方向進行平滑處理； 像素間最大差值計算單元，其針對所述圖像信號求出周圍像素與關注像素之差的最大值； 中值濾波器，其對所述圖像信號進行中值濾波處理； 中值輸出選擇單元，其在所述像素間最大差值計算單元的輸出值大于預先設定的中值輸出選擇用閾值的情況下，選擇所述中值濾波器的輸出，在所述像素間最大差值計算單元的輸出值為所述中值輸出選擇用閾值以下的情況下，選擇所述圖像信號；以及 輸出數(shù)據(jù)選擇單元，其在來自所述模式匹配單元的輸出是符合的組的信息的情況下，選擇與該組對應的任意一個所述濾波器的輸出，在來自所述模式匹配單元的輸出是表示沒有符合的信息的情況下，選擇所述中值輸出選擇單元的輸出。
全文摘要
模式匹配處理部(10)將輸入圖像數(shù)據(jù)(1)二值化，將該二值化模式與每組的匹配用模式進行對照，輸出符合的組的信息或者沒有符合的信息。對應于各個組而設置的對應0度方向濾波器(21)～對應135度方向濾波器(24)根據(jù)圖像的邊緣方向進行平滑處理。選擇器(30)在來自模式匹配處理部(10)的信息是任意一個組的情況下，選擇與該組對應的對應0度方向濾波器(21)～對應135度方向濾波器(24)的輸出，作為輸出圖像數(shù)據(jù)(2)，在來自模式匹配處理部(10)的信息是沒有符合的情況下，直接選擇輸入圖像數(shù)據(jù)(1)作為輸出圖像數(shù)據(jù)(2)。
文檔編號H04N1/40GK102959582SQ20108006742
公開日2013年3月6日 申請日期2010年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月6日
發(fā)明者藤田偉雄, 的場成浩 申請人:三菱電機株式會社