【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査されたドキュメントの画像の背景内容を決定する方法及び装置に関する。 更に具体的には、本発明はドキュメントの背景を決定し、ドキュメントのコピーへの背景の影響を抑制する方法に関する。 また、本発明は画像のダイナミックレンジを調整する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】コピー機システムにおいて、原稿の基体を抑制しながらドキュメント（より一般的には、原稿）をコピーすることは、
原稿が着色用紙にプリントされる場合など多くの場合において必要である。 背景検出はドキュメントのリーディングエッジのみにおいて、或いはドキュメント全体においてなされ得る。 しかしながら、ページ全体の背景検出は、一般的に原稿全体の事前走査を必要とする。 検出された背景は走査された画像のゲインを調整し、システム処理値域を越える値を切り落とす（クリッピング）ことにより、除去され得る。

【０００３】原稿の背景値を推定するための１つのアプローチとしては、原稿の、背景のみの領域において移動平均(running average) をとることによるものがある。
また、このアプローチは、選択された領域に非背景材料
(non-background material)が含まれている場合においてのみ、選択可能なしきい値を下回るあらゆるビデオの使用を阻止する。 この移動平均アプローチは純粋に背景のみの部分でうまく作用するのであって、非背景材料が存在する場合、特に、非背景材料が最終平均に最も影響するウィンドウのエッジ部分に発生する場合にはうまくはたらかない。

【０００４】自動背景抑制(automatic background supp
ression)は背景を感知して、最終プリンティングの前に自動的に背景を抑制する。 従来技術の自動背景抑制システムは標準的な方法を用いてドキュメントのヒストグラムを生成し、それから平均及び標準偏差を算出する。 この方法は多くの場合、背景のノイズを除去する際に必要なゲインを決定するために相当量の計算を伴う。

【０００５】入力ドキュメントの画像の詳細の総損失(g
ross loss)を更に防止するため、ダイナミックレンジの調整もなされるべきである。 図１１（ａ）は背景のノイズを除去していない、或いはダイナミックレンジの調整を行っていない新聞写真の画像を示す。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、走査されたドキュメントの画像の背景グレイレベルを推定する改良された方法を提供する。

【０００７】また、本発明は、トーン再生曲線マップを介して画像のダイナミックレンジを調整する改良された方法を提供する。

【０００８】また、本発明は、単純だが背景値を決定するための必要に応える方法を提供する。 背景の平均値を推定することに加えて、本発明の１つの方法は背景制御が最適化されるよう背景の標準偏差を推定する。

【０００９】本発明の方法は、ゲインとよばれる１つの数を生成する。 ドキュメントの選択された領域における画像値のヒストグラムが入力される。 或いは、ヒストグラムを生成する前に画像値が予備サンプリング(sub-sam
pling)される。 予備サンプリングアプローチはゲイン数の算出に影響を与えず、また、ハードウェアの必要物を減らすために用いられることができる。 それからヒストグラムは平滑化される。 一般的に、ヒストグラムのデータにはノイズが含まれていることが多く、データの平滑化を行うことが望ましい。

【００１０】ヒストグラムの平滑化はヒストグラムの４
つの隣接するビン(bin) における発生頻度を合計し、その合計を新たなビンに配置し、その合計を４で割ることによって完了する。 ２５６のビンを有するオリジナルヒストグラムは、その後圧縮されて６４のビンを有するヒストグラムとなる。

【００１１】次に、ヒストグラムのおよその形状が決定される。 そこではビン頻度はビンの数の関数である。 この式の好適な実施の形態における係数の解を求めるには多くの方法が用いられるが、圧縮されたヒストグラムの３つの点を通るように調整される（当てはめられる）二次多項式が用いられる。

【００１２】選択された点は最も高い発生頻度を有するビンの頻度値及び、最も高い発生頻度を有するビンの両側に接するビンの頻度値を含む。 それから、圧縮されたヒストグラムの分布曲線の標準偏差が決定される。 最後に、標準偏差はゲインファクタ(gain factor) を決定するために用いられる。

【００１３】１つの代替の方法は、ドキュメント背景の統計値を推定する。 小さなサンプリングウィンドウがドキュメントのリードエッジに適用され、６４−ビンのヒストグラムを生成する。 ヒストグラムのピーク発生頻度値及びその近接する点はグレイレベル値で示され、それに対応するヒストグラム頻度が決定される。 背景平均グレイレベルは、このようにして求められた３つのグレイレベル値の重み付き平均を用いて決定される。 ３対のカルテシアン座標(Cartesian coodinates)及び決定された平均は正規分布式に直接利用され、標準偏差を決定する。 標準偏差は、その後ドキュメントのゲインファクタを決定するために用いられる。 ゲインファクタは走査されたドキュメントの画像の背景グレイレベルを推定するのに使用される。

【００１４】決定された背景グレイレベルはその後、トーン再生曲線マップを介して画像のダイナミックレンジを調整するために用いられる。 全体の入力グレイレベル空間はマッピングされずに、画像反射値から画像の設定背景レベルまでの入力グレイレベルのみがマッピングされる。 出力グレイレベル空間を制限せずに、入力グレイレベルは利用可能なダイナミックレンジ全体を用いて、
ゼロからシステムの較正された”最も白い白”まで広がる範囲にマッピングされる。 このことは解像力を高め、
ラインエッジノイズを減らす。 それにより１つのしきい値によってレンダリングされたハーフトーン画像でのシャドウ細部の解釈（レンダリング）をよりよくする。

【００１５】本発明のこれらの及び他の特徴並びに利点は、後述する好適な実施の形態の中に記載され、その詳細な説明から明らかとなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は入力ドキュメントを示す。
入力ドキュメントは走査され、分析されて図２に示すヒストグラムを生成する。 好ましくは、４本の走査線により約４０００画素の小さなサンプリングウィンドウが入力ドキュメントのリーディングエッジに適用され、ヒストグラムを生成する。 図２に示される入力ドキュメントのヒストグラムは入力ドキュメントのグレイレベルの２
５６値のヒストグラムであり、グレイレベルの０が黒の画素に相当し、グレイレベルの２５５が白の画素に相当する。 サンプリングウィンドウ内で最も高頻度の画素値は背景の平均グレイレベルを表す。 例えば、図２及び図３に示すように、入力ドキュメントの背景の平均グレイレベルは”２０１”である。 図３は図２に示すヒストグラムのグラフ図である。

【００１７】生成されたヒストグラムはその後平滑化され圧縮される。 一般的に、ヒストグラムのデータにはノイズが含まれている傾向があるため、ヒストグラムのデータを平滑化することが望ましい。 ヒストグラムを平滑化するための１つの好ましいアプローチとしては、画素値を結合するものがある。 本発明の方法の好適な実施の形態において、グレイレベル値の値の範囲は、各々が４
値の、オーバーラップしないサブセットに分割されている。 各サブセットにおける４つのグレイレベル値の頻度値は合算され、グレイレベル値の各サブセットの平均頻度値を得るために４で割られる。 これらの新しいグレイレベル値は入力ドキュメントにおける、最も暗いグレイレベル値から最も明るいグレイレベル値の範囲にわたって入力ドキュメントの異なるグレイレベルを示す。 従って、例えばグレイレベル値が２５６のオリジナルヒストグラムは図４に示すように圧縮され、６４のグレイレベル値のヒストグラムとなる。 図５は図４に示す圧縮されたヒストグラムのグラフ図である。 特に、入力画像の背景の平均グレイレベルは、図４及び図５に示す圧縮されたヒストグラムにおいてグレイレベル５０の値で表される。 この５０という値は、平滑化処理により求められる背景の平均グレイレベル値の推定値である。 正確な平均グレイレベル値は以下に詳細に示される方法で決定される。

【００１８】入力ドキュメントを走査し、入力ドキュメントのヒストグラムを生成し、そのヒストグラムを圧縮することが可能なデバイスは当該技術でよく知られている。 従って、これらのデバイスの動作に関する詳細な説明は省略する。

【００１９】本発明の方法の第１の実施の形態では、次のような二次多項式を用いてヒストグラムのおよその形状を定める。 ｙ＝ａｘ ² ＋ｂｘ＋ｃ （１） ここで、ｙはグレイレベル値の頻度、即ち、そのグレイレベル値をもつ画素数であり、ｘはグレイレベル値である。

【００２０】二次多項式は圧縮されたヒストグラムの３
つの点を通るように調整される。 選択される点は、最も頻度の高いグレイレベル値並びに圧縮されたヒストグラムにおいて最も頻度の高いグレイレベル値に近接するグレイレベル値のグレイレベル頻度を含む。 他の好適なアプローチでは、最も高頻度のグレイレベルが選択され、
それに近接する、最も高い頻度のｅ ^-0.5倍に最も近い頻度をもつ２つのグレイレベル値が位置される。 それは２
つの可能性のみに限定されるものではないので、これは結果として僅かに改善した予測となり、一般的な解となる。 ３つの点を表す式を、最も高い発生頻度及びそれに隣り合う２つのグレイレベル値に対応して、以下に示す。 ｙ ₁ ＝ａｘ ₁ ² ＋ｂｘ ₁ ＋ｃ； ｙ ₂ ＝ａｘ ₂ ² ＋ｂｘ ₂ ＋ｃ；及び ｙ ₃ ＝ａｘ ₃ ² ＋ｂｘ ₃ ＋ｃ． ここで、ｙ ₁はヒストグラム上の第ｉ番目の点のｙ座標（即ち、発生頻度）を表し、ｘ ₁はヒストグラム上の第ｉ番目の点のｘ座標（即ち、グレイレベル値）を表す。

【００２１】係数ａ、ｂ及びｃを解を求めるために線形代数が用いられてもよい。 結果として求められる式によって生成される曲線は背景のビデオデータの圧縮されたヒストグラムを近似する。 その後曲線のピーク値及びその広がり、即ち、標準偏差が算出される。

【００２２】ヒストグラムが正規確率分布を有し、二次多項式の曲線と正規確率関数の曲線は曲線のピークに近い領域において等価であると仮定すると、分布曲線は次のようになる。

【００２３】

【数１】

【００２４】ここで、ｘ _mは平均のｘ座標であり、ｋは平均のｙ座標であり、σは標準偏差である。 点を正規分布に近似すると、ｘ _mは二次多項式の曲線のｘ _maxと等価であり、ｙ _mはｙ _maxと等価である。

【００２５】ｘ _mからの１つの標準偏差でｘの値は、下のようになる。 ｘ＝ｘ _m ＋σ （３） σを解くために次の式が与えられる。 σ＝ｘ−ｘ _m （４） その点におけるｙの値は、 ｙ＝ｙ _m ｅ ^-0.5 （５） 二次多項式よりｘの値は、 ｘ＝（−ｂ＋（ｂ ² −４ａ（ｃ−ｙ）） ^1/2 ）／２ａ （６） 式（３）及び式（５）を式（４）に代入すると次の式が得られる。 σ＝（（−ｂ＋（ｂ ² −４ａ（ｃ−ｙ _m ｅ ^-0.5 ）） ^1/2 ）／２ａ）−ｘ _m （７）

【００２６】ゲインファクタは最終出力であり、入力ドキュメントＶ _wの背景の”白”画素値で割られる”白”
画素値、即ち、２５５のグレイレベル値として定義される。 Ｖ _wは次のように定義される。 Ｖ _w ＝ｘ _m −ｎσ （８） ここで、ｎは任意の乗数である。 従って、ゲイン（Ｇ）
は、次のようになる。 Ｇ＝２５５／Ｖ _w （９）

【００２７】ゲイン（Ｇ）はそれから図１に示すヒストグラムの０から２５５までのグレイレベル値を掛けられ、図６に示す入力ドキュメントの画像のヒストグラムを得る。 図７に示すように、入力ドキュメントの画像のヒストグラムのピークは２０１の値から２２５の値、即ち、２５５のグレイレベルの”白”値へと変わる。 従って、入力ドキュメントの画像の背景グレイレベル値（Ｂ
ＫＧ）は２２５のグレイレベル値で表される。 入力ドキュメントの画像のヒストグラムでは、２２５を越えるグレイレベル値は全て切り落とされる。

【００２８】入力ドキュメントの圧縮されたヒストグラムの標準偏差を決定する方法の第２の好適な実施の形態は図８に示すように、最初、圧縮されたヒストグラムのピーク（ｘ ₂ 、ｙ ₂ ）及びその近接点（ｘ ₁ 、ｙ ₁ ）
（ｘ ₃ 、ｙ ₃ ）の決定を含む。 ここでｘ ₁ 、ｘ ₂及びｘ
₃はグレイレベル値であり、ｙ ₁ 、ｙ ₂及びｙ ₃はそれらに対応するヒストグラムの発生頻度値である。

【００２９】次に、図９に示すように、背景の平均グレイレベルは予め得られた３つのグレイレベル値の重み付き平均を用いて次のように決定される。

【００３０】

【数２】

【００３１】最後に、第１の好適な実施の形態の場合のように３つのサンプリング点を二次多項式に当てはめて、正規分布にその結果を近似する代わりに、３つのカルテシアン座標及び計算された平均値が正規分布式において直接用いられる。 正規分布式は、次に示される。

【００３２】

【数３】

【００３３】ここで、μ及びσはそれぞれ分布の平均値及び標準偏差である。 これらの点を正規分布に近似することにより、以下の式が得られる。 μ＝ｘ _m （１２） Ｋ＝ｙ _m （１３）

【００３４】２つのカルテシアン対(Cartesian pairs)
及びｘ _mの値を用いると、分布の標準偏差は次のようになる。

【００３５】

【数４】

【００３６】６４値のヒストグラム値ｘ _iを２５６のグレイレベルに内挿するために必要な補間により、８のファクタが発生する。 正規分布の標準偏差の解を求めるためには、ｙ _mが未知の変数であるので、２点が必要である。 方法の第２の好適な実施の形態において、好適にはピーク（ｘ ₂ 、ｙ ₂ ）、及びｘ _mの値に最も近いｘ軸座標ｘｐ及びそれに対応するｙ軸座標（ｘ _p 、ｙ _p ）が用いられる。 例えば、図９において（ｘ _p 、ｙ _p ）＝（ｘ
₃ 、ｙ ₃ ）である。 しかしながら、もしｙ軸座標に殆ど変動がなく、ｙ ₃とｙ ₂との距離がｙ ₁とｙ ₂との距離よりも短いならば、（ｘ _p 、ｙ _p ）は好ましくは（ｘ ₃ 、ｙ ₃ ）ではなく、（ｘ ₁ 、ｙ ₁ ）に設定される。

【００３７】ゲインファクタ（Ｇ）は次のように求められる。 Ｇ＝２５５／（Ｖ _w −Ｖ _b ） （１５） ここで、Ｖ _bは入力ドキュメントのヒストグラムの最も低い、即ち”最も黒い”グレイレベル値である。 理想的にはＶ _bはゼロに等しい。 Ｖ _wは下のように定義される。 Ｖ _w ＝ｘ _m −Ｌ _w （３σ＋０．１０８＋０．０９４８ｘ _m ） （１６） ここで、Ｌ _wは定数である。

【００３８】画像を２値の情報へと変換するために、多くの場合１つの固定しきい値が適用される。 画像の中の画素（の濃淡レベル）がしきい値のレベルよりも高い場合には２値の”１”が生成され、それより低い場合には２値の”０”が生成される。 固定しきい値の決定はそれ故に重大である。 あまりに高いしきい値を用いると、情報の不必要な損失につながる。 対照的にあまりに低いしきい値は、好ましくない背景ノイズをもたらす。

【００３９】しかしながら、しきい値の選択は容易なことではない。 テストプリントやディスプレイ上で試行錯誤をすることによりしきい値を設定することはしきい値の選択に用いることができる。 けれども、この方法は不十分である。 しきい値は自動的に決定されることが好ましい。

【００４０】しきい値の自動選択法の１つに、利用可能なダイナミックレンジの半分の固定の、名目上のしきい値を用いるものがある。 この方法はそれから線形変換（即ち、トーン再生曲線マップ）を介して画像のダイナミックレンジを修正する。 理想的には、トーン再生曲線マップは画像の背景画素を再生させることなく、最適なシャドウと、詳細な解釈（描画）とを生成すべきである。

【００４１】ダイナミックレンジを修正するための１つの好適な方法を次に示す。

【００４２】

【数５】

【００４３】ここで、Ｐ _NEWは調整された画素のグレイレベル値であり、Ｐ _OLDはもとの画素のグレイレベル値であり、（Ｚ _max −Ｚ _min ）はシステムの最大可能ダイナミックレンジであり、Ｒ _maxは画像反射率の値であり、そこにおいてＲ _maxより上の反射率を含む画像領域の合計は総画像領域の規定の割合よりも少ない。 Ｒ _min
は画像反射率の値であり、そこにおいてＲ _min未満の反射率を含む画像領域の合計は総画像領域の規定の割合よりも少ない。

【００４４】Ｒ _min及びＲ _maxは残りのグレイレベルを拡張するためにより大きい”値域”を可能とする。 しかしながら、Ｒ _max及びＲ _minは、画像内の最小及び最大の反射率の絶対値に関わらず、式（１７）により、Ｐ
_OLDがＲ _minより小さくＲ _maxよりも大きいグレイレベルの範囲を、それらを飽和させる(saturate)ことにより効果的に圧縮する。 これらの範囲内にグレイレベルを有する画素は非常に少ないため、これは通常許容できる。
従って、画像情報の損失は殆どない。

【００４５】ダイナミックレンジを修正するための第２
の好適な方法を以下に示す。

【００４６】

【数６】

【００４７】ここで、ＢＫＧは上で決定された画像背景のグレイレベルであり、”ｗｈｉｔｅ”は白い紙の反射率、或いはスキャナ較正過程の間に決定される”最も白い白”である。

【００４８】式（１８）は特定の画像の入力グレイレベル範囲全体がマッピングされる代わりに、Ｒ _minとドキュメントの背景レベルとの間のグレイレベルのみが式（１８）によってマッピングされる、という点で式（１
７）と異なる。

【００４９】図１０（ａ）及び１０（ｂ）は式（１７）
及び式（１８）から得られるトーン再生曲線をそれぞれ表す。 ここで、Ｒ _min ＝１０、Ｒ _max ＝２１７であり、
画像背景は１７８として決定される。 これらの方法は共に、ヒストグラムのピークを左へ１０グレイレベル（Ｒ
_min ）までスライドさせる。 これは、より多くのグレイレベルを飽和した黒にマッピングして画像のコントラストと効果的な鮮鋭度とを増加させる。

【００５０】最大出力ダイナミックレンジが２５５である場合、第１の好適な方法はＲ _minとＲ _maxとの間の入力グレイレベルを０から２５５の出力グレイレベルにマッピングする線形マップを生成する。 この例において、
Ｒ _minとＲ _maxとの間の全てのグレイレベルは０から２
５５のグレイスケール値域全体にマッピングされる。 但し、その値域は２５５の代わりに最も白い白を用いて圧縮されることも可能であった。

【００５１】この例で、第２の好適な方法はＲ _minと背景値との間に線形マップを生成する。 従って、グレイレベルのより小さなサブセットは、０から”白”、即ち、
白い紙の反射率までの出力グレイスケール値域にマッピングされる。 背景グレイレベル値を越えるグレイレベル値を有する画素は飽和される。 しかしながら、より小さい数のグレイレベル値は第２の好適な方法を用いて利用可能なグレイレベルにマッピングされる。 第２の好適な方法はより多くの暗い入力グレイ画素を出力にマッピングし、それ故により多くのシャドウ細部が可視化される。 しかしながら、ハイライト領域における２１のグレイレベル（Ｒ _max −１９６）は白に飽和される。 このことは結果の画像にある程度の可視の、飽和した白の領域を生む。

【００５２】２つの方法によって生成されるトーン再生曲線マップは多くの場合、非常に類似している。 画像背景とＲ _maxとの間の差が比較的小さい（２０未満の）場合、第２の好適な方法により生成されるトーン再生曲線マップは第１の好適な方法により生成されるトーン再生曲線マップに近似する。 第１の好適な方法における最大のダイナミックレンジが減少すると、飽和点はＲ _maxよりも高くなる。 Ｒ _maxを越える入力グレイレベルは飽和される代わりにマッピングされるため、これはハイライト領域においてより多くの入力グレイレベルを効果的にマッピングするが、出力グレイレベルを衰えさせる。

【００５３】もしも式（１８）において”ｗｈｉｔｅ”
という用語を”２５５”、即ち、最大可能出力グレイレベル値域、に変えるならば、その変形はＲ _minと画像背景との間でシフトし及び線形拡張となる。 このことは図１０（ｃ）に示される。 従って、画像背景レベルを越えるグレイレベルを有する画素は全て白に飽和される。 また、これはより多くの暗い入力グレイレベルを利用可能な値域にマッピングするが、明るい入力グレイレベルはより少なくマッピングされる。 この改良されたダイナミックレンジ変更の方法は次の式によって与えられる。

【００５４】

【数７】

【００５５】ここで、Ｐ _NEWは調整された画素のグレイレベル値であり、Ｐ _OLDはもとの画素のグレイレベル値であり、（Ｚ _max −Ｚ _min ）はシステムの最大可能ダイナミックレンジであり、Ｒ _minは画像反射率の値であり、Ｒ _minを下回る反射率を有する画像領域の合計は総画像領域の規定の割合よりも少ない。 ＢＫＧは上で決定された画像背景グレイレベルである。

【００５６】図１１（ａ）から図１１（ｄ）はしきい値レベルが１２８である写真の画像を示す。 図１１（ａ）
はダイナミックレンジの調整を行っていない画像である。 図１１（ｂ）は式（１７）を用いてダイナミックレンジの調整を行った画像である。 図１１（ｃ）は式（１
８）を用いてダイナミックレンジの調整を行った画像である。 図１１（ｄ）は式（１９）を用いてダイナミックレンジの調整を行った画像である。

【００５７】図１２及び図１３は入力ドキュメントの背景グレイレベルを決定する１つの方法を示す。 ステップＳ１００で開始後、制御はステップＳ１１０へ移行する。 ステップＳ１１０では、入力ドキュメントが走査され、２５６−グレイレベルのヒストグラムが生成され、
該ヒストグラムが圧縮されて６４−グレイレベルのヒストグラムとなる。 Ｓ１２０では、圧縮されたヒストグラムのピーク及びピークに近接する点が決定される。

【００５８】ステップＳ１３０では、圧縮されたヒストグラムの平均グレイレベル値が算出される。 第１の好適な方法では、ｘ _maxは平均値に等しい。 第２の好適な方法では、平均値は式（１０）を用いて算出される。

【００５９】ステップＳ１４０では、圧縮されたヒストグラムの標準偏差が算出される。 第１の好適な方法では、式（７）を用いて標準偏差が算出される。 第２の好適な方法では、式（１４）を用いて標準偏差が算出される。

【００６０】ステップＳ１５０では、入力ドキュメントの背景の白が算出される。 第１の好適な方法では、式（８）を用いて背景の白が算出される。 第２の好適な方法では、式（１６）を用いて背景の白が算出される。

【００６１】ステップＳ１６０では、入力ドキュメントのゲイン（Ｇ）が算出される。 第１の好適な方法では、
式（９）を用いてゲイン（Ｇ）が算出される。 第２の好適な方法では、式（１５）を用いてゲイン（Ｇ）が算出される。

【００６２】ステップＳ１７０では、ゲイン（Ｇ）を用いて背景グレイレベル値が決定される。 この値は入力ドキュメントの画像の調整されたダイナミックレンジを決定するのに用いられる。

【００６３】次に、ステップＳ１８０では、最大可能ダイナミックレンジが決定される。 ステップＳ１９０では、画像反射率の値が決定される。 ステップＳ２００では、入力ドキュメントの画素グレイレベル値が決定される。 ステップＳ２１０では、入力ドキュメントの出力画像の画素グレイレベル値が決定される。 ステップＳ２２
０では、制御ルーチンが入力ドキュメントの全ての画素が入力ドキュメントの出力画像の画素にマッピングされたかどうかを決定する。 全ての画素がマッピングされてはいなかった場合には、制御はステップＳ２２０ヘ戻る。 全ての画素がマッピングされた場合には、制御はステップＳ２３０へ移行する。 ステップＳ２３０では、入力ドキュメントの出力画像がプリントされる。 制御はその後Ｓ２４０へ移行し、そこで制御ルーチンが停止する。

【００６４】図１４は本発明の好適な方法を実行するために用いられる、ドキュメント背景を決定し、ダイナミックレンジを調整するシステム１００のブロック図を示す。 スキャナ３００は入力ドキュメントを走査する。 ヒストグラムジェネレータ１２０は２５６−グレイレベルのヒストグラムを生成する。 ヒストグラムコンプレッサ１３０はこのヒストグラムを６４のグレイレベルのヒストグラムへ圧縮する。 ヒストグラムピーク決定回路１４
０は圧縮されたヒストグラムのピーク頻度値を決定する。 平均グレイレベル決定回路１５０は圧縮されたヒストグラムの平均グレイレベル値を決定する。 標準偏差決定回路１６０は圧縮されたヒストグラムの標準偏差を決定する。 背景の白決定回路１７０は入力ドキュメントの”背景の白”を算出する。 ゲイン決定回路１８０は入力ドキュメントのゲインを算出する。 背景グレイレベル決定回路１９０は入力ドキュメントの背景グレイレベル値を決定する。 ダイナミックレンジ決定回路２００は入力ドキュメントの画像のダイナミックレンジを決定する。 出力グレイレベル決定回路２１０は入力ドキュメントの出力画像の出力グレイレベル値を決定する。 メモリ２２０は入力ドキュメントの出力画像を記憶する。 コントローラ１１０は制御バス２３０を介して１２０から２
１０の種々の回路に制御信号を送る。 データはデータバス２４０を介して１２０から２１０の種々の回路、コントローラ１１０及びメモリ２２０の間で流れる。 プリンタ４００は入力ドキュメントの画像を入力し、画像のハードコピーを生成する。 スキャナ３００及びプリンタ４
００はデータバス２４０を介して、ドキュメント背景を決定し、ダイナミックレンジを調整するシステム１００
に接続されている。

【００６５】図１４に示すように、システム１００はプログラム式汎用コンピュータで実行されることが好ましい。 しかしながら、システム１００は特殊目的のコンピュータやプログラムされたマイクロプロセッサ、プログラムされたマイクロコントローラ及び周辺集積回路要素
(peripheral integrated circuit elements)、即ち、Ａ
ＳＩＣや他の集積デバイス、ディスクリート要素回路などのハードワイヤード電子デバイス及び論理機構、及びＰＬＤ、ＰＬＡ、ＦＰＧＡなどのプログラマブル論理デバイスなどにおいても同様に実行可能である。 一般的に、図１２及び図１３に示されるフローチャートを実行可能な有限状態機械を有するあらゆるデバイスが、ドキュメント背景を決定し、ダイナミックレンジを調整するシステム１００を実行するために用いられ得る。

【００６６】図１５はそれぞれ式（１０）及び（１４）
を用いる平均グレイレベル決定回路Ｓ１５０及び標準偏差決定回路Ｓ１６０のハードウェアでの１つの実施を表す。 これらの回路への入力は図８に示される圧縮されたヒストグラムのピーク（ｘ ₂ 、ｙ ₂ ）及びその近接点（ｘ ₁ 、ｙ ₁ ）（ｘ ₃ 、ｙ ₃ ）である。 点はそれぞれ乗算器２０１、２０２及び２０３に送り込まれる。 個々の積（ｘ ₁ ×ｙ ₁ ）、（ｘ ₂ ×ｙ ₂ ）、（ｘ ₃ ×ｙ ₃ ）が算出される。 その結果はそれから加算器２０５に送られ、（ｘ ₁ ×ｙ ₁ ＋ｘ ₂ ×ｙ ₂ ＋ｘ ₃ ×ｙ ₃ ）を得る。
同時に、（ｙ ₁ −ｙ ₃ ）の値が加算器２０４を介して算出される。 求められた値（ｙ ₁ ＋ｙ ₂ ＋ｙ ₃ ）及び先のステップで得られた結果が除算器２０８に送り込まれ、
式（１０）に示される平均グレイレベルｘ _mを生成する。

【００６７】次に、平均グレイレベルｘ _mは検出回路２
１３に送り込まれ、ｘ ₁及びｘ ₂から最も近いグレイレベルのビン並びにそれに対応するビン値が決定される。
これらの点は図１５においてそれぞれｘ _P及びｙ _Pとして示される。 ｙ _P及びｙ ₂はそれから除算器２１４に送られ、ピーク比率Ｋが得られる。 この比率Ｋは、比率検査回路２１５内の比率限度を越えているかどうかを調べるため検査される。 Ｋが比率限度を越えていた場合、
（ｘ _P 、ｙ _P ）は変更されない。 他方、Ｋが比率限度を下回っていた或いは比率限度に等しい場合、ｘ _Pは他の点で置き換えられ、ｙ _Pはそれに対応するビン値で置き換えられ、（ｘ _P' 、ｙ _P' ）及び新たなピーク比率Ｋが得られる。 ８ビット（３ビットの整数部と５ビットの小数部からなる）のピーク比率ＫはＫＬＵＴ回路２１６への入力の役割を果たす。 ＫＬＵＴは次の自然対数の逆関数
(inverse natural logarithmic function)の平方根の２
５６×８ビットのルックアップテーブル（ＬＵＴ）を含む。

【００６８】

【数８】

【００６９】同時に、ｘ ₂及びｘ _P'は連結回路(concate
nating circuit) ２０６で先行ゼロと連結され、加算器回路２０７に送られる１１ビットの数を得る。 平均グレイレベルｘ _mは乗算器２０９で左へ１ビットシフトされ、加算器２１０で加算器回路２０７からの出力から減算される。 その結果（Ｌ＝ｘ ₂ ＋ｘ _P −２ｘ _m ）は切捨て回路２１１において７ビットの数（２ビットの整数部を含む）に減らされ、ＬＬＵＴ回路２１２へ送られる。
ＬＬＵＴ回路２１２は単純な平方根関数√Ｌの１２８×
８ビットのＬＵＴを含む。 ２つのＬＵＴ２１６及び２１
２からの出力はそれから乗算器２１７へ送られ、式（１
４）で示した標準偏差σが得られる。

【００７０】図１６はヒストグラムウィンドウを生成する回路を示す。 その回路は、入力ドキュメント上のあらゆる位置において、矩形のウィンドウ（WINDOW TOP、WI
NDOWBOTTOM 、WINDOW LEFT 、WINDOW RIGHTの信号によって指定される）内にヒストグラムを集めるようプログラムされることができる。 ラインカウンタ回路３０１は画像入力端末（ＩＩＴ）からページ同期（ＰＳＹＮＣ）
信号及びライン同期（ＬＳＹＮＣ）信号を受け取る。 ラインカウンタ回路３０１は新たな入力走査線データ毎にカウンタを増分して、カレント（現在）のライン位置とのトラックを保つ。 ＩＩＴはデジタルプラテンスキャナ或いは定速度移動デジタルスキャナであってもよい。 比較器回路３０３及び３０４は、所与の走査線がWINDOW T
OPの座標信号とWINDOW BOTTOM の座標信号との間に位置しているかどうかを決定する。 画素カウンタ回路３０２
はライン同期（ＬＳＹＮＣ）信号、ビデオ有効信号及びクロック信号を受け取る。 画素カウンタ回路３０２は、
新たな有効入力画素毎にカウンタを増分して、データの特定の走査線内の画素の位置のトラックを保つ。 比較器回路３０５及び３０６は、所与の走査線がWINDOW LEFT
の座標信号とWINDOWRIGHTの座標信号との間に位置しているかどうかを決定する。 比較器３０３、３０４、３０
５及び３０６からの出力はＡＮＤゲート３０７に送られ、出力WINDOW信号を生成する。 WINDOW信号はそれ故に、処理されているカレント（現在）の画素が指定の矩形ウィンドウの中にあるときにだけハイ、即ち、有効である。

【００７１】本発明は特定の実施の形態に関連して記載してきたが、当業者がこれまでの説明を考慮すれば多くの代替、修正及び変更が容易になされるであろう。 それ故に、本発明は請求項の精神及び広くとらえられた請求項の範囲内にあるものであれば、それらの代替物、修正物及び変更物全てを含むことを意図する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、入力ドキュメントである。

【図２】図２は、入力ドキュメントのヒストグラムである。

【図３】図３は、入力ドキュメントのヒストグラムのグラフ図である。

【図４】図４は、図３のヒストグラムより生成した、入力ドキュメントを圧縮し、又は平滑化したヒストグラムである。

【図５】図５は、図３のヒストグラムより生成した、入力ドキュメントを圧縮し、又は平滑化したヒストグラムのグラフ図である。

【図６】図６は、入力ドキュメントの画像のもう１つのヒストグラムである。

【図７】図７は、入力ドキュメントの画像の他のヒストグラムのグラフ図である。

【図８】図８は、図７のヒストグラムより生成した、圧縮し、又は平滑化したヒストグラムのグラフ図である。

【図９】図９は、圧縮し、又は平滑化したヒストグラムのより縮尺の大きいグラフ図である。

【図１０】（ａ）は、式（１７）のトーン再生曲線マップであり、（ｂ）は、式（１８）のトーン再生曲線マップであり、（ｃ）は、式（１９）のトーン再生曲線マップである。

【図１１】（ａ）は、新聞写真の画像であり、（ｂ）
は、新聞写真の画像であり、（ｃ）は、新聞写真の画像であり、（ｄ）は、新聞写真の画像である。

【図１２】図１２は、本発明の１つの方法のフローチャートである。

【図１３】図１３は、本発明の１つの方法のフローチャートである。

【図１４】図１４は、本発明に基づいて組み立てられた装置のブロック図である。

【図１５】図１５は、平均グレイレベル及び標準偏差の計算回路のブロック図である。

【図１６】図１６は、ヒストグラムウィンドウ生成回路である。

【符号の説明】

ＢＫＧ 背景グレイレベル値

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１１月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】入力ドキュメントの画像の詳細の総損失(g
ross loss)を更に防止するため、ダイナミックレンジの調整もなされるべきである。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】削除

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５７】図１１及び図１２は入力ドキュメントの背景グレイレベルを決定する１つの方法を示す。 ステップＳ１００で開始後、制御はステップＳ１１０へ移行する。 ステップＳ１１０では、入力ドキュメントが走査され、２５６−グレイレベルのヒストグラムが生成され、
該ヒストグラムが圧縮されて６４−グレイレベルのヒストグラムとなる。 Ｓ１２０では、圧縮されたヒストグラムのピーク及びピークに近接する点が決定される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６４】図１３は本発明の好適な方法を実行するために用いられる、ドキュメント背景を決定し、ダイナミックレンジを調整するシステム１００のブロック図を示す。 スキャナ３００は入力ドキュメントを走査する。 ヒストグラムジェネレータ１２０は２５６−グレイレベルのヒストグラムを生成する。 ヒストグラムコンプレッサ１３０はこのヒストグラムを６４のグレイレベルのヒストグラムへ圧縮する。 ヒストグラムピーク決定回路１４
０は圧縮されたヒストグラムのピーク頻度値を決定する。 平均グレイレベル決定回路１５０は圧縮されたヒストグラムの平均グレイレベル値を決定する。 標準偏差決定回路１６０は圧縮されたヒストグラムの標準偏差を決定する。 背景の白決定回路１７０は入力ドキュメントの”背景の白”を算出する。 ゲイン決定回路１８０は入力ドキュメントのゲインを算出する。 背景グレイレベル決定回路１９０は入力ドキュメントの背景グレイレベル値を決定する。 ダイナミックレンジ決定回路２００は入力ドキュメントの画像のダイナミックレンジを決定する。 出力グレイレベル決定回路２１０は入力ドキュメントの出力画像の出力グレイレベル値を決定する。 メモリ２２０は入力ドキュメントの出力画像を記憶する。 コントローラ１１０は制御バス２３０を介して１２０から２
１０の種々の回路に制御信号を送る。 データはデータバス２４０を介して１２０から２１０の種々の回路、コントローラ１１０及びメモリ２２０の間で流れる。 プリンタ４００は入力ドキュメントの画像を入力し、画像のハードコピーを生成する。 スキャナ３００及びプリンタ４
００はデータバス２４０を介して、ドキュメント背景を決定し、ダイナミックレンジを調整するシステム１００
に接続されている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６５】図１３に示すように、システム１００はプログラム式汎用コンピュータで実行されることが好ましい。 しかしながら、システム１００は特殊目的のコンピュータやプログラムされたマイクロプロセッサ、プログラムされたマイクロコントローラ及び周辺集積回路要素
(peripheral integrated circuit elements)、即ち、Ａ
ＳＩＣや他の集積デバイス、ディスクリート要素回路などのハードワイヤード電子デバイス及び論理機構、及びＰＬＤ、ＰＬＡ、ＦＰＧＡなどのプログラマブル論理デバイスなどにおいても同様に実行可能である。 一般的に、図１１及び図１２に示されるフローチャートを実行可能な有限状態機械を有するあらゆるデバイスが、ドキュメント背景を決定し、ダイナミックレンジを調整するシステム１００を実行するために用いられ得る。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６６】図１４はそれぞれ式（１０）及び（１４）
を用いる平均グレイレベル決定回路Ｓ１５０及び標準偏差決定回路Ｓ１６０のハードウェアでの１つの実施を表す。 これらの回路への入力は図８に示される圧縮されたヒストグラムのピーク（ｘ ₂ 、ｙ ₂ ）及びその近接点（ｘ ₁ 、ｙ ₁ ）（ｘ ₃ 、ｙ ₃ ）である。 点はそれぞれ乗算器２０１、２０２及び２０３に送り込まれる。 個々の積（ｘ ₁ ×ｙ ₁ ）、（ｘ ₂ ×ｙ ₂ ）、（ｘ ₃ ×ｙ ₃ ）が算出される。 その結果はそれから加算器２０５に送られ、（ｘ ₁ ×ｙ ₁ ＋ｘ ₂ ×ｙ ₂ ＋ｘ ₃ ×ｙ ₃ ）を得る。
同時に、（ｙ ₁ −ｙ ₃ ）の値が加算器２０４を介して算出される。 求められた値（ｙ ₁ ＋ｙ ₂ ＋ｙ ₃ ）及び先のステップで得られた結果が除算器２０８に送り込まれ、
式（１０）に示される平均グレイレベルｘ _mを生成する。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６７】次に、平均グレイレベルｘ _mは検出回路２
１３に送り込まれ、ｘ ₁及びｘ ₂から最も近いグレイレベルのビン並びにそれに対応するビン値が決定される。
これらの点は図１４においてそれぞれｘ _P及びｙ _Pとして示される。 ｙ _P及びｙ ₂はそれから除算器２１４に送られ、ピーク比率Ｋが得られる。 この比率Ｋは、比率検査回路２１５内の比率限度を越えているかどうかを調べるため検査される。 Ｋが比率限度を越えていた場合、
（ｘ _P 、ｙ _P ）は変更されない。 他方、Ｋが比率限度を下回っていた或いは比率限度に等しい場合、ｘ _Pは他の点で置き換えられ、ｙ _Pはそれに対応するビン値で置き換えられ、（ｘ _P' 、ｙ _P' ）及び新たなピーク比率Ｋが得られる。 ８ビット（３ビットの整数部と５ビットの小数部からなる）のピーク比率ＫはＫＬＵＴ回路２１６への入力の役割を果たす。 ＫＬＵＴは次の自然対数の逆関数
(inverse natural logarithmic function)の平方根の２
５６×８ビットのルックアップテーブル（ＬＵＴ）を含む。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７０】図１５はヒストグラムウィンドウを生成する回路を示す。 その回路は、入力ドキュメント上のあらゆる位置において、矩形のウィンドウ（WINDOW TOP、WI
NDOWBOTTOM 、WINDOW LEFT 、WINDOW RIGHTの信号によって指定される）内にヒストグラムを集めるようプログラムされることができる。 ラインカウンタ回路３０１は画像入力端末（ＩＩＴ）からページ同期（ＰＳＹＮＣ）
信号及びライン同期（ＬＳＹＮＣ）信号を受け取る。 ラインカウンタ回路３０１は新たな入力走査線データ毎にカウンタを増分して、カレント（現在）のライン位置とのトラックを保つ。 ＩＩＴはデジタルプラテンスキャナ或いは定速度移動デジタルスキャナであってもよい。 比較器回路３０３及び３０４は、所与の走査線がWINDOW T
OPの座標信号とWINDOW BOTTOM の座標信号との間に位置しているかどうかを決定する。 画素カウンタ回路３０２
はライン同期（ＬＳＹＮＣ）信号、ビデオ有効信号及びクロック信号を受け取る。 画素カウンタ回路３０２は、
新たな有効入力画素毎にカウンタを増分して、データの特定の走査線内の画素の位置のトラックを保つ。 比較器回路３０５及び３０６は、所与の走査線がWINDOW LEFT
の座標信号とWINDOWRIGHTの座標信号との間に位置しているかどうかを決定する。 比較器３０３、３０４、３０
５及び３０６からの出力はＡＮＤゲート３０７に送られ、出力WINDOW信号を生成する。 WINDOW信号はそれ故に、処理されているカレント（現在）の画素が指定の矩形ウィンドウの中にあるときにだけハイ、即ち、有効である。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、入力ドキュメントである。

【図２】図２は、入力ドキュメントのヒストグラムである。

【図３】図３は、入力ドキュメントのヒストグラムのグラフ図である。

【図４】図４は、図３のヒストグラムより生成した、入力ドキュメントを圧縮し、又は平滑化したヒストグラムである。

【図５】図５は、図３のヒストグラムより生成した、入力ドキュメントを圧縮し、又は平滑化したヒストグラムのグラフ図である。

【図６】図６は、入力ドキュメントの画像のもう１つのヒストグラムである。

【図７】図７は、入力ドキュメントの画像の他のヒストグラムのグラフ図である。

【図８】図８は、図７のヒストグラムより生成した、圧縮し、又は平滑化したヒストグラムのグラフ図である。

【図９】図９は、圧縮し、又は平滑化したヒストグラムのより縮尺の大きいグラフ図である。

【図１０】（ａ）は、式（１７）のトーン再生曲線マップであり、（ｂ）は、式（１８）のトーン再生曲線マップであり、（ｃ）は、式（１９）のトーン再生曲線マップである。

【図１１】図１１は、本発明の１つの方法のフローチャートである。

【図１２】図１２は、本発明の１つの方法のフローチャートである。

【図１３】図１３は、本発明に基づいて組み立てられた装置のブロック図である。

【図１４】図１４は、平均グレイレベル及び標準偏差の計算回路のブロック図である。

【図１５】図１５は、ヒストグラムウィンドウ生成回路である。

【符号の説明】 ＢＫＧ 背景グレイレベル値

【手続補正１０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正１２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正１３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正１４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正１５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正１６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正１７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

【手続補正１８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正１９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正２０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１１】

【手続補正２１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１２】

【手続補正２２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１３】

【手続補正２３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１４】

【手続補正２４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラメッシュ ナガラジャン アメリカ合衆国 14450 ニューヨーク州 フェアポート クレセント ロード 82 (72)発明者 アンドレ エム． ブラックマン アメリカ合衆国 14580 ニューヨーク州 ウェブスター ヒルズ ポンド ロード 582 (72)発明者 リチャード エス． フォックス アメリカ合衆国 14618 ニューヨーク州 ロチェスター ルーズベルト ロード 110 (72)発明者 ジョージ ダブリュー． ラヒュー アメリカ合衆国 14424 ニューヨーク州 カナダイグア フォート ヒル アベニ ュー 145 (72)発明者 トーマス アイ． イエー アメリカ合衆国 14526 ニューヨーク州 ペンフィールド メドウラーク ドライ ブ 46