CN1141832C

CN1141832C - 图像处理装置和图像处理方法

Info

Publication number: CN1141832C
Application number: CNB971193746A
Authority: CN
Inventors: 茂吕明宏
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2004-03-10
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: EP0833497A3; DE69719274D1; DE69719274T2; EP0833497B1; CN1178426A; US6047092A; JP3862789B2; JPH10108018A; EP0833497A2

Abstract

本发明揭示一种图像处理装置和方法，包括：设定滤波上限校正阈值和滤波下限阈值的校正阈值设定单元、直方图生成单元(205)、校正基准值计算单元(206)、低通滤波器(203)、高通滤波器(204)、乘法器(208)、浓度范围校正单元(207)、以及利用阈值设定单元(220)中设定的校正阈值控制合成处理的滤波合成校正单元(210)，其中，根据与由所述校正阈值设定单元(220)设定的滤波上限校正阈值的比较结果以及与滤波下限校正阈值的比较结果，输出浓度范围校正后的图像数据，或者输出将浓度范围校正后的图像数据与高通滤波处理后进行乘法加权处理的图像数据进行合成之后的图像数据。

Description

图像处理装置和图像处理方法

技术领域

本发明涉及用于高质量输出扫描输入的图像数据、分别对于扫描输入的图像数据施行各种滤波处理、并对施行该滤波处理的图像数据进行合成及输出的图像处理装置和图像处理方法。

背景技术

近年来，数字复印机、传真机等的图像形成装置开始迅速地普及。在这种数字设备中，用于高质量地输出扫描输入的图像的图像处理是不可缺少的。一般在数字复印机、传真机等的图像输入输出装置中，输入时会发生读入的光学系统的MTF(Modulation Transfer Function)特性劣化和伴随基于数字采样的频带限制的重影失真，输出时会发生在显影系统中的劣化和数字特有的波纹发生等的各种各样的空间频率的劣化。

因此，作为图像处理系统的一部分，MTF校正是必要的。将这种MTF校正称为滤波处理，并进一步分成抑制波纹等的低通滤波器(下面称为LPF)和强调文字边缘的高通滤波器(下面称为HPF)。一般，利用主扫描和副扫描的二维数字滤波处理、实现滤波处理。也就是说，对于由作为处理对象的象素(注目象素)和其周围象素构成的局部区域、用乘以对应于各象素位置的系数，实现滤波处理。因此，在用(n×n)的矩阵大小进行处理的场合，副扫描方向的处理需要n行的行缓冲器。

在执行这种LPF和HPF处理时，为了硬件结构的成本降低和简化，建议共用行缓冲器的结构。也就是说，共用行缓冲器并列地进行LPF和HPF处理，此外，在共用行缓冲器LPF处理后、进行范围校正处理，在HPF处理后、进行加权处理。然后，将范围校正处理后的图像数据和加权处理后的图像数据进行合成并输出。

但是，利用这种合成处理，在包含边缘成分的特定的图像数据中，有时会产生图像浓度反转的现象。这种现象对于复打印机系列越是高清晰度、高色调越是显著。例如，如果滤波处理前的图像数据进行范围校正处理，在加宽范围宽度的范围外的图像数据中，数值散乱，则用范围校正处理加宽范围宽度进行处理场合的处理后的结果成为FFh的局部区域，在FFh处理后的结果中、这种数值的散乱被边缘强调，具有负成分的局部的值和范围校正后的值被合成。因此，用FFh想处理的局部的结果有时会不是FFh。其结果，在中间浓度部分等的浓度缓慢地变化的部分会发生浓度的反转现象、引起图像劣化。在传真机等中进行清晰度变换、降低了清晰度的场合，浓度反转的局部区域被扩大，此外，有进一步增加图像劣化的问题。

发明内容

本发明鉴于前述问题，其目的在于提供在LPF处理后进行范围校正处理并在HPF处理后进行加权处理的硬件结构中，能防止在范围校正处理后的图像数据和加权处理后的图像数据进行合成时产生的浓度反转现象的图像处理装置和图像处理方法，以及提供利用这种图像处理装置的图像形成装置。

为解决上述问题，本发明提供的图像处理装置，对图像数据进行规定的图像处理，校正图像数据并进行输出，包括

校正阈值设定单元220，包含设定滤波上限校正阈值的滤波上限校正阈值设定单元220a和设定滤波下限校正阈值的滤波下限校正阈值设定单元220b，

直方图生成单元205，基于读取的图像数据、生成浓度直方图，

校正基准值计算单元206，基于利用所述直方图生成单元205生成的浓度直方图、计算用于进行浓度校正处理的校正基准值，

低通滤波器203，提取包含在图像数据中的低频成分，

高通滤波器204，提取包含在图像数据中的高频成分，

乘法器208，用于对所述高通滤波器204输出的图像数据乘以加权系数、进行加权处理，

浓度范围校正单元207，基于所述校正基准值计算单元206输出的校正基准值、校正由所述低通滤波器203输出的图像数据的浓度范围，以及

滤波合成校正单元210，利用阈值设定单元220中设定的校正阈值，控制合成处理；其中，根据范围校正处理后的图像数据(ROUT)与由所述校正阈值设定单元220设定的所述滤波上限校正阈值FUTH的比较结果以及与所述滤波下限校正阈值FLTH的比较结果，输出浓度范围校正后的图像数据，或者输出将浓度范围校正后的图像数据与高通滤波处理后进行乘法加权处理的图像数据进行合成之后的图像数据。

此外，本发明的的图像处理装置，是在前述图像处理装置中，

所述滤波合成校正单元210将范围校正处理后的图像数据(ROUT)与滤波上限校正阈值(FUTH)以及滤波下限校正阈值(FLTH)进行比较，当ROUT＞FUTH或者ROUT＜FLTH时，输出浓度范围校正后的图像数据，当FLTH＜ROUT＜FUTH时，输出对浓度范围校正后的图像数据与高通处理后进行乘法加权处理的图像数据进行合成的图像数据。

所述滤波合成校正单元210包含加法器209。

此外，本发明的的图像处理装置，是在前述图像处理装置中，还包括

扫描器单元4，用于读取图像，并将该图像变换成数字信号进行输出。

放大/缩小处理单元211，对于从所述滤波合成校正单元210输出的图像数据进行主扫描方向的图像放大/缩小，

色调处理单元212，对于从所述放大/缩小处理单元211输出的图像数据进行图像的准中间色调处理，以及

打印单元6，用由色调处理单元212输出的图像数据对图像进行打印。

本发明的图像处理方法，对图像数据进行规定的图像处理，校正图像数据并进行输出，包括以下步骤

基于读取的图像数据、生成浓度直方图的步骤，

基于所述生成的浓度直方图、计算用于进行浓度校正处理的校正基准值的步骤，

提取包含在图像数据中的低频成分的低通滤波步骤，

提取包含在图像数据中的高频成分的高通滤波步骤，

用于对所述高通滤波步骤输出的图像数据乘以加权系数、进行加权处理的步骤，

基于所述算出的校正基准值、对由所述低通滤波步骤输出的图像数据的浓度范围进行浓度范围校正的步骤，

利用所述设定的校正阈值控制合成处理的滤波合成校正步骤，以及

设定滤波上限校正阈值的步骤和设定滤波下限校正阈值的步骤，其中，根据范围校正处理后的图像数据与所述滤波上限校正阈值的比较结果以及与所述滤波下限校正阈值的比较结果，输出浓度范围校正后的图像数据，或者输出将浓度范围校正后的图像数据与高通滤波处理后进行乘法加权处理的图像数据进行合成之后的图像数据。

此外，本发明的的图像处理方法，是在前述图像处理方法中，所述滤波合成校正步骤，还包含下述步骤：

在进行所述浓度范围校正的步骤中对浓度范围校正处理后的图像数据(ROUT)与所述滤波上限校正阈值(FUTH)和所述滤波下限校正阈值(FLTH)进行比较，当ROUT＞FUTH或者ROUT＜FLTH时，输出浓度范围校正后的图像数据，当FLTH＜ROUT＜FUTH时，输出将浓度范围校正后的图像处数据与高通滤波后经过加权处理后的图像数据进行合成之后的图像数据。

采用前述发明的结果，能产生下述的作用。

(1)本发明的图像处理装置和图像处理方法以及图像形成装置，因对应于范围校正后的图像数据(对应于范围校正后的图像数据的浓度值和阈值的比较结果)、执行这种范围校正后的图像数据与乘法处理后(加权处理后)的图像数据的合成处理，所以在利用合成处理产生浓度反转现象的范围校正后的图像数据的场合，不进行合成处理，原样地输出范围校正后的图像数据。由此，能防止利用合成处理产生的浓度反转现象。

(2)本发明的图像形成装置，因能任意地设定浓度阈值，所以用户能任意地调整浓度反转现象的抑制程度。

附图说明

图1概略地表示作为与本发明实施例相关的图像处理装置的图像处理单元的结构图。

图2概略地表示作为与本发明实施例相关的图像形成装置的数字复印机的内部结构图。

图3概略地表示用于图2所示的数字复印机的电气连接和控制的信号流的方框图。

图4表示基于图像数据生成的浓度直方图。

图5表示用于说明浓度直方图的图。

图6表示用于说明校正基准值和范围校正的图。

图7表示用于说明校正基准值和范围校正的图。

图8表示用于说明模式0的副扫描行数和与其对应的系数α的图。

图9表示直方图生成单元的概略结构的方框图。

图10表示用于说明时钟发生单元的对应于输入象素浓度的输出时钟信号的时间图。

图11表示加法值生成单元的输出例的图。

图12表示对应于信号FDAT的变化的各信号的变化图。

图13表示信号ZDAT加法例的图。

图14表示用于说明直方图生成单元的动作的时间图。

图15表示用于说明直方图生成单元的动作的时间图。

图16表示用于说明直方图生成单元的动作的时间图。

图17表示图像数据中的局部区域(3×3)象素内的象素值的图。

图18表示低通滤波器的系数的图。

图19表示高通滤波器的系数的图。

图20表示说明浓度反转现象的图。

图21表示作为与本发明实施例相关的图像处理方法的合成校正处理的流程图。

图22表示说明基于合成校正处理的处理结果的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。

实施例

如图2所示，数字复印机包括装置主体10，在这种装置主体10内设置作为后述的图像读取单元功能的扫描单元4和作为图像形成单元功能的打印单元6。

在装置主体10的上面设置安放读取对象物、即原稿D的透明玻璃组成的原稿台12。在装置主体10的上面设置将原稿自动地送到原稿台12上的自动输稿装置7(下面称为ADF)。设置的这种ADF7对于原稿台12能打开和关闭、并具有使安放于原稿台上的原稿D紧贴在原稿台12上的原稿压紧功能。

ADF7包括放置原稿D的原稿托架8、检测有无原稿的无纸传感器9、从原稿托架8一张一张取出原稿的搓纸辊14、输送被取出的原稿的供纸辊15、对原稿的前端进行排齐对准的一对对位辊16、几乎覆盖整个原稿台12的输送带18。并且，在原稿托架8上向上放置的多张原稿，从其最下页、即最后页被依次地取出，利用一对直线校准辊16排齐对准后、由输送带18输送到原稿台12的规定的位置。

在ADF7中，在一对直线校准辊16相反侧的端部上设置有反转辊20、非反转传感器21、挡板22、排纸辊23，并夹住输送带18。利用后述的扫描单元4读取的图像信息的原稿D，利用输送带18从原稿台12送出，并通过反转辊20、挡板22、排纸辊23，排出在ADF7上面的原稿排纸单元24上。在读取原稿D的反面的场合，借助于转换挡板22，利用输送带18输送的原稿D，利用反转辊20反转后，再次利用输送带18被送到原稿台12上规定的位置。

设置于装置主体10内的扫描单元4，具有作为对放置于原稿台12上的原稿D进行照明的光源的曝光灯25、和将来自原稿D的反射光偏转到规定的方向的第1反射镜26，这些曝光灯25和第1反射镜26安装在设置于原稿台12下方的第1支架27上。

设置的第1支架27能相对于原稿台12平行移动，通过未图示的齿形带、利用驱动电机，在原稿台12的下方往返移动。

在原稿台12的下方设置相对于与原稿台12能平行移动的第2支架28。在第2支架28上相互垂直地安装依次对来自利用第1反射镜26偏转的原稿D的反射光进行偏转的第2和第3反射镜30、31。第2支架28，利用驱动第1支架27的齿形带、从动于第1支架27，同时对于第1支架27用1/2的速度沿着原稿台12平行地移动。

在原稿台12的下方还设置对来自第2支架28上的第3反射镜31的反射光进行聚光的成像透镜32和对利用成像透镜被聚光的反射光进行感光的并光电变换的CCD传感器34。设置的成像透镜32能在包含利用第3反射镜31偏转的光的光轴的面内，通过驱动机构移动，并通过自身移动以所要的倍率对反射光进行成像。而且，CCD传感器34对输入的反射光进行光电变换、并输出对应于读取的原稿D的电信号。

另一方面，打印单元6包括激光曝光单元40。激光曝光单元40包括作为光源的半导体激光器41、作为对从半导体激光器41射出的激光连续地进行偏转的扫描构件的多边镜36、作为以后述规定的转速对多边镜36进行旋转驱动的扫描电机的多边电机37、对来自多边镜的激光进行偏转并导入到后述的感光鼓44的光学系统42。在装置本体10的未图示的支承架上固定这种结构的激光曝光单元40。

对应于利用扫描单元4读取的原稿D的图像信息或者传真机发送接收的文件信息等、接通·断开控制半导体激光器41，通过多边镜36和光学系统42将这种激光导向感光鼓44，通过扫描感光鼓44圆周表面，在感光鼓44圆周表面上形成静电潜像。

打印单元6具有设置在这种主体10的大致中央的图像载体的转动自如的感光鼓44，感光鼓44的圆周表面利用来自激光曝光单元40的激光进行曝光、形成所要的静电潜像。在感光鼓44的周围具有使鼓圆周表面带有规定电荷的带电充电器45，在形成于感光鼓44的圆周表面的静电潜像中供给作为显影剂的色粉并以所要的图像浓度进行显影的显影器46，将后述的用纸盒供给的被转印材料、即复印纸P从感光鼓44分离的剥离充电器47，另外依次安装有使形成于感光鼓44上的色粉像转印到用纸P中的转印充电器48，从感光鼓44圆周表面剥离复印纸P的剥离爪49，清扫残留在感光鼓44圆周表面上的残留色粉的清扫单元50，和对感光鼓44圆周表面进行消电的消电器51。

在装置主体10内的下部以相互层叠的状态分别设置能从装置主体抽出的上层纸盒52、中层纸盒53、下层纸盒54。在各纸盒内装有尺寸不同的复印纸。在这些纸盒的一侧设置大容量的供纸器55，在该大容量的供纸器55中装入使用频率高的尺寸的复印纸P、例如A4尺寸的复印纸P约3000张。在大容量的供纸器55的上方装拆自如地装着包括手动托盘56的供纸盒57。

在装置主体10内形成从各纸盒和大容量供纸器55、通过位于感光鼓44和转印充电器48之间的转印单元并延伸的输送通路58，并在输送通路58的终端设置定影器60。在相对于定影器60的装置主体10的侧壁上形成排纸口61，在排纸口上装着排纸托盘62。

在上层纸盒52、中层纸盒53、下层纸盒54、供纸盒57的近旁和大容量的供纸器55的近旁分别设置从纸盒或者大容量的供纸器一张一张地取出用纸P的引纸辊63。在输送通路58中设置，通过输送通路58、输送利用引纸辊63取出的复印纸P的多个成对的供纸辊对64。

在输送通路58中、在感光鼓44的上流侧，设置一对保护辊65。一对保护辊65校正取出的倾斜的复印纸P、同时使感光鼓44上的色粉像的前端和复印纸P的前端对齐、并用与感光鼓44圆周表面的移动速度相同的速度、向转印单元供纸复印纸P。在一对保护辊65的跟前、即在供纸辊64的一侧设置对复印纸P的到达进行检测的直线校准前传感器66。

利用引纸辊63从各纸盒或者大容量的供纸器55一张一张地取出的复印纸P，利用一对供纸辊64送向一对保护辊65。然后，利用一对保护辊65将复印纸P的前端对齐后、送到转印单元中。在转印单元中，利用转印充电器48、将形成于感光鼓44上的显影剂像、即色粉像转印到复印纸P上。利用剥离充电器47和剥离爪49，从感光鼓44的圆周表面剥离转印色粉像的复印纸P，并通过构成输送通路52的一部分的输送带67、输送到定影器60中。然后，利用定影器60将显影剂像熔融定影到复印纸P后，利用一对供纸辊68和一对排纸辊69、通过排纸口61将复印纸P向排纸托盘62排出。

在输送通路58的下方，设置将通过定影器60的复印纸P反转、并再次送向一对保护辊65的自动两面装置70。自动两向装置70包括暂时存放复印纸P的暂时存放单元71，从输送通路58分支并将通过定影器60的复印纸P反转、导入暂时存放单元71的反转通路72，一张一张地取出存放在暂时存放单元的复印纸P的引纸辊73，通过输送通路74、将取出的用纸向一对保护辊65供纸的供纸辊75。在输送通路58和反转通路72的分支部分设置有在排纸口61或者反转通路72中选择复印纸走向P的选择门76。

在进行两面复印的场合，利用选择门76、将通过定影器60的复印纸P引入反转通路72中，在以反转的状态暂时地存放在暂时存放单元71后，利用引纸辊73和一对供纸辊75、通过输送通路74送向一对保护辊65。然后，利用一对保护辊65对齐复印纸P后、再次送到转印单元中，在复印纸P的反面转即色粉像。然后，利用输送通路58、定影器60和排纸辊69，将复印纸P排出在排纸托盘62上。

数字复印机还包含图3所示的操作面板80和主控制单元90。

操作板80包含指示复印开始的复印键81，用于输入数字复印机的图像输出的条件、例如复印或者印字张数和倍率或者部分复印的指定以及其区域的坐标的、例如设置多个按钮开关或者彩色阴极射线管或者液晶的画面上透明的触摸传感器面板82a的输入单元82，控制操作板80的操作板CPU83，在复印张数和复印倍率的设定中使用的0～9数字键84。对应于与数字复印机相关的操作顺序或者应该输入的条件、配置输入单元82，例如具有显示图形符号、数字、文字或者文字列等的多个输入键。

图3概略地表示用于图2的数字复印机的电气连接和控制的信号流的方框图。

按照该图3所示，则数字复印机由主控制器90内的主CPU91、扫描单元4的扫描CPU100、和打印单元6的打印CPU110的三个CPU构成。

主CPU91通过共用的RAM95与打印CPU110进行双向通信，主CPU91发出动作指示、打印CPU110返回状态信息。打印CPU110和扫描CPU100进行串行通信，打印CPU110发出动作指示、扫描CPU100返回状态信息。操作板80与主CPU91相连。

主控制单元90由主CPU91、ROM92、RAM93、NVM94、共用RAM95、图像处理单元96、页存储器控制单元97、页存储器98和图像合成单元99构成。

主CPU91控制整个主控制单元90。ROM92存储控制程序。RAM93存储暂时的数据。NVM(持久随机存储器nonvolatile RAM)94是电池(未图示)后备的不挥发性存储器，以便保持切断电源时NVM94上的数据。共用RAM95用于在主CPU91和打印CPU110之间进行双向通信。

图像处理单元96对于从扫描单元送来的图像数据进行各种图像处理，例如后述的滤波处理、范围校正处理、加权处理和合成处理。页存储器控制单元97或存储或读出页存储器98中的图像数据。页存储器98具有能存储多页图像数据的区域，能将来自扫描单元4的图像数据加以压缩后的数据存储在每1页中。

扫描单元4由控制整个扫描单元4的扫描CPU100，存储控制程序等的ROM101，数据存储用的RAM102，驱动CCD传感器34的CCD驱动器103，控制移动曝光灯25和反射镜26、27、28等的电动机的旋转的扫描电动机驱动器104，由将来自CCD传感器34的模拟信号变换成数字信号的A/D变换电路、用于校正因CCD传感器34的离散或者周围的温度变化等的CCD传感器34的输出信号的阈值电平变动的黑点校正电路、和暂时存储来自黑点校正电路的黑点被校正的数字信号的行存储器组成的图像校正单元105构成。

打印单元6由控制整个打印单元6的打印CPU110，存储控制程序等的ROM111，数据存储用的RAM112，对半导体激光器41的发光进行控制的激光器驱动器113，控制激光单元40的多边形电动机37的旋转的多边形电动机驱动器114，控制输纸通路58的用纸P的输送的输纸单元115、使用带电充电器45、显影器46、转印充电器48进行带电、显影、转印的显影处理单元116，控制定影器60的定着控制单元117、和选择单元118构成。

图像处理单元96、页存储器98、图像校正单元105、激光器驱动器113，由图像数据总线120连接。

这里，参照图1对作为图像处理装置的图像处理单元96的内部结构概况进行说明。

在图像处理单元96中设置取入在扫描单元4读入的图像数据的行缓冲器(LD1)201和行缓冲器(LD2)202，抑制图像数据包含的高频成分(提取低频成分)并抑制波纹等的低通滤波器(下面称为LPF)203，与该LPF并列连接的抑制图像数据包含的低频成分(提取高频成分)并强调边缘等的高通滤波器(下面称为HPF)204，在从这种HPF204输出的图像数据上乘以后述的加权系数K并进行加权处理的乘法器208等。

此外，在图像处理单元96中设置基于用扫描单元4读取的图像数据、生成浓度直方图的直方图生成单元205，基于利用这种直方图生成单元205生成的浓度直方图计算用于进行浓度校正处理的校正基准值的校正基准值计算单元206，利用这种校正基准值计算单元206计算的白基准值和黑基准值、对LPE处理后的图像数据、校正浓度范围(后述)并实时地进行自动浓度调整的范围校正单元207，在从这种范围校正单元207输出的图像数据上加上从乘法器208输出的图像数据的加法器209等。此外，利用乘法器208和加法器209、形成对在LPF203和HPF204中施行滤波处理的图像数据进行合成的滤波合成校正单元210。

此外，在这种图像处理单元96中设置由滤波上限校正阈值设定单元(FUTH)220a和滤波下限校正阈值设定单元(FLTH)构成的校正阈值设定单元220。根据在这种校正阈值设定单元220中设定的校正阈值(浓度值)、控制(校正)滤波合成校正单元210的合成处理。此外，基于这种校正阈值设定单元220的滤波合成校正单元210的控制是本发明的要点，将在下面详细地进行说明。

此外，在这种图像处理单元96中设置根据需要对于从滤波合成校正单元210输出的图像数据进行主扫描方向的图像放大/缩小的放大/缩小处理单元211和对于从这种放大/缩小处理单元211输出的图像数据使用误差扩散法和高频振动法等进行图像的准中间色调处理的色调处理单元212等。这样，在图像处理单元96处理的图像数据被送到打印单元6，在打印单元中基于这种图像数据、进行图像形成处理。

此外，在这种图像处理单元96中设置未图示的同步信号发生单元和时钟发生单元，同步信号发生单元基于来自时钟发生单元的时钟信号，发生在图像处理单元96内的部分所必要的各种同步信号。

图4、图5概略地表示利用浓度直方图生成单元205生成的浓度直方图。例如，在读入A4(210×297(mm))的一张图像的场合，如果用400dpi读，则全象素数G为

G＝210×297×(400/25.4)²

这种象素数G的各象素具有浓度，这里用8位表示其浓度。图4的横坐标轴表示这种浓度、即象素值，纵坐标轴表示对于其浓度存在多少个什么浓度的象素的频度(象素数)。

如图4所示，在本实施例中，将浓度分割成16，将256级的浓度简化成16级。即在8位的象素值内忽略低4位。这样，借助于16分割、大幅度地简化了硬件。此外，即使16分割、也能在自动浓度调整功能中充分地确保作为直方图必要的信息。图5表示均匀16分割的方法，分割号码0为象素值0～F的范围、分割号码1为象素值10～1F的范围，下面，以相同的方法设定象素值范围直至分割号码F为止。

在详细地说明直方图生成单元205前，对校正基准值计算单元206和范围校正单元207的范围校正进行说明。范围校正是模拟复印机的自动曝光功能中去除作为背景部分的底灰等使用的功能。

一般地，数字方式读取原稿并生成如图6所示的浓度直方图。在报纸那种原稿的场合，因底灰有相当的浓度，所以如图6的M所示，在底灰浓度部分中有一个高峰凸起。如N所示，在文字浓度部分也有一个高峰凸起。这里，在模拟复印机中，控制曝光灯的亮度能排除底灰浓度部分，但在数字复印机中，用以下的信号处理也能得到相同的效果。

如果用简单的例子进行说明，则对应于图6所示的M的高峰和N的高峰的最高点求得浓度DW和DB，借助于后述的计算，将浓度直方图变换成图7所示的分布。这里，将浓度DW和DB称为校正基准值，基于在直方图生成单元205生成的各扫描行的直方图、由校正基准值计算单元206计算。

DN＝(DI-DW)×FFh/(DB-DW)

这里，DI是输入象素浓度，DN是被校正的象素浓度，FFh是最高象素浓度。也就是说，图6的M～N间的范围(浓度宽度)扩大到0～FFh的范围。

接着，概要地说明直方图的生成方法。下式是直方图生成的基本计算式，在每个主扫描行作成直方图。在每1行的直方图作成处理结束后、求得范围校正的基准值，并以该基准值为基础进行范围校正处理。此外，构成直方图的总数据数总是固定的值。

A’＝A-αA+αB

其中，A’对应于当前行的各浓度的被校正的频度(象素数)

A对应于计算到当前行为止的各浓度的频度

B对应于当前行的各浓度的频度

α加权系数

加权系数α是与在各行累积的频度值相乘的值，表示对于直方图的有效率。如图8所示，对应于行数设定这种α的值，从14个值(2的幂的分之一)，即1，1/2，1/4，1/8，1/16，1/32，......，1/2048，1/4096，1/8192(＝1/2¹³)中选择。

接着，对直方图作成单元205进行说明。直方图作成单元205，首先在1行读取中对每个输入象素计算A’＝(A’)+αB，接着在1行读取后下一行读取之间、即不输入象素浓度时，对前述直方图的各浓度的频度、计算(A’)＝A-αA。这样，直方图作成单元205生成与当前行相关的被校正的频度值A’＝A-αA+αB。这样，利用校正基准值计算单元206、从被作成的直方图计算范围校正用的基准值。

在直方图作成中提供2个模式、模式0和模式1，并对应于需要选择其中一个模式。

模式0依赖于副扫描行数的加权系数变动加法模式

模式1对于输入象素的加权系数固定的加法模式

模式0对应于如前所述的主扫描行的计数数值使系数α的值变化并作成直方图。模式1与主扫描行的计数值无关、以固定系数作成直方图。

图9表示直方图作成单元205的详细结构的方框图。在开关141一端上输入来自扫描单元4的象素浓度信号IDAT4～IDAT7，在另一端上输入来自计数器142的输出数据的信号CDT00～CDT03。对应于未图示的同步信号发生单元的选择信号，开关141选择其中的一个输入信号，并将选择后的信号SLDT0～SLDT3输出到选择器145和未图示的时钟发生单元。这里，象素浓度信号IDAT4～IDAT7是象素浓度的高4位，基于前述的理由、忽略IDAT0～3。来自同步信号发生单元的同步信号CTLO在各行之间、即没有读入象素浓度信号时为高电平，开关141选择并输出来自计数器142的信号。

计数器142在计算A’＝A-αA时，将必要的值(计数值)提供给时钟发生单元和选择器145。计数器142在没有读入前述的图像浓度信号时，发生用于顺序地选择时钟发生单元的输出的4位计数值。计数器142输入来自同步信号发生单元的计数器时钟信号CT1CK，并利用来自同步信号发生单元的计数器清零信号CT1CL清零。计数器清零信号CT1CL在象素浓度信号读入时成为低电平、并对计数器142进行清零。

时钟发生单元对应于选择输入信号SLDT0～3，用输入时钟信号MCK的周期选择并输出16个输出FCK0～F的一个输出。图10表示时钟发生单元的输入输出信号的关系。

直方图寄存器(触发器)1441～144F在输入时钟信号FCK0～F的上升沿时锁存并输出对于各象素浓度的被校正的频度(WDAT)。输入信号WDAT是前述的A’-αA或者(A’)+αB。来自直方图寄存器1441～144F的被校正的频度信号HO～HF也输出到校正基准值算出单元206。

选择器145输入对应于来自直方图寄存器1441～144F的16级的各浓度HO～HF的频度(象素数)，并对应于来自开关141的输入信号SLDT0～SLDT3、选择HO～HF的16个数据(各总线宽度26位)中的一个数据，输出信号HSDT。

如图16的时间图所示，副扫描行计数器153输入来自同步信号发生单元的行同步信号HDEN，将计数值信号FDAT00～FDAT12输出到时钟发生单元152，利用来自主CPU91的清零信号CRST、每扫描一页原稿就清零。

时钟发生单元152输入来自副扫描行计数器153的输出信号FDAT00～FDAT12和来自扫描单元4的象素同步时钟信号GCK，并将信号HCK输出到计数器151和加法值生成单元150。

时钟发生单元152，在信号FDAT的值为1、3、7、F、1F、3F、7F、1FF、3FF、7FF、FFF、1FFF中的任一个时，将输入象素同步时钟信号的1个时钟输出。时钟发生单元152用AND电路构成，当行数信号全部为“1”时，即FDAT＝1，3(11)，7(111)，F(1111)，.....时输出1个时钟。

计数器151输入来自时钟发生单元152的时钟信号HCK，在模式0时，将计数值信号CDT20～CDT23输出到选择器147。计数器151也利用来自主CPU91的清零信号CRST、每一页清零。如图8所示，计数值CDT20～CDT23是用于选择α的值。

固定系数值寄存器155输出模式1时的固定系数值。开关156对应于来自CPU91的模式信号SL1进行切换，模式0时设定成计数器151侧、模式1时设定成寄存器155侧。

减法值生成单元146输出(A’)＝A-αA计算时的“αA”。减法值生成单元146输入来自选择器145的输出信号HSDT，并生成用2的幂除信号HSDT的值(对信号HSDT进行移位)。

选择器147对应于输入信号SSL0～SSL3决定各行间、即在象素信号没有读入时进行的运算(A’)＝A-αA的“αA”。也就是说，选择器147在输入信号SSL0～SSL3的值为“1”的场合、输出为(信号HSDT的值)/2，输入值为“2”的场合、输出为(信号HSDT的值)/2²，.....，输入值为“C”的场合、输出为(信号HSDT的值)/2¹³。

减法单元149进行减法(A’)＝A-αA。减法单元149输入来自选择器145的浓度信号HSDT(上式的A)、并输入来自选择器147的减数信号SDT(上式的αA)，输出作为其减法结果的信号YDAT。

加法值生成单元(移位寄存器)150生成计算A’＝(A’)+αB时的“αB”。加法值生成单元150输入来自时钟发生单元152的时钟信号HCK、并将信号XDAT输出到加法单元148。加法值生成单元150也利用来自主CPU91的清零信号、每一页清零。图11表示加法值生成单元150的输出例子，在清零信号CRST输入时，为初始值输出2000H，然后，每当来自时钟发生单元152的时钟信号HCK输入，就输出当前值的1/2。因这种输出是16进制，所以例如当前值2000H的1/2成为1000H，当前值1000H的1/2成为800H。图12表示对应于信号FDAT的变化的各信号的变化。

加法单元148进行加法A’＝(A’)+αB。加法单元148输入来自选择器145的频度信号HSDT和来自加法值生成单元150的加法数据信号XDAT，并生成作为其加法结果的信号ZDAT。图13表示信号ZDAT的加法例子。

开关154进行(A’)＝A-αA和A’＝(A’)+αB的运算的切换。在开关154的一端上输入来自加法单元148的加法结果信号ZDAT，在另一端上输入来自减法单元149的减法结果信号YDAT，对应于选择信号CTL1选择其中一端的输入，并将选择结果信号WDAT输出到直方图寄存器1441～144F。

接着，参照图14、15、16的时间图对基于图9所示结构的直方图的生成进行说明。

图14是表示在1行读取中、对每个输入象素进行A’＝(A’)+αB计算时的状态的时间图。信号MCK是主时钟并与象素信号同步。信号VDEN是页同步信号。信号HDEN是行同步信号。来自扫描单元4的象素浓度信号IDAT4～IDAT7是象素浓度的高4位，并输入到开关141。在这种情况，副扫描有效信号CTL0为使能(低电平)，开关141将输入IDAT4～IDAT7送到选择器145和时钟发生单元143。

选择器145对应于象素信号IDAT4～IDAT7、即选择输入信号的值，选择直方图寄存器1441～144F的输出(频度)，并输出被选择的频度信号HSDT。信号HSDT在加法单元148对应于行数、与被加权的系数(XDAT)进行加法。因这种情况下开关154利用输入信号CTL1设定在加法单元148侧，所以加法结果信号ZDAT返回到直方图寄存器1441～144F。

接着，时钟发生单元143对应于象素信号IDAT4～IDAT7、输出时钟信号FCK0～FCKF。各直方图寄存器1441～144F，在各时钟信号FCK0～FCKF上升沿时，分别锁存即存储开关154的输出信号WDAT的值。借助于进行前述处理，对1行的各象素、生成1行的直方图，算出象素浓度调整用的基准值，其基准值用于下一行的处理。

接着，在1行读取后到下1行读取之间、即没有输入象素浓度信号时，对于直方图的各浓度的频度，计算(A’)＝A-αA。

图15是表示其减法处理状态的时间图。开关141基于选择信号CTL0切换到计数器142侧，开关154基于选择信号CTL1切换到减法器149侧。选择器147用基于副扫描计数器数决定的系数(模式0时)或者固定系数(模式1时)，对各直方图的值进行减法。在这种减法运算结束后转移到通常的直方图生成动作。借助于重复前述的动作，在每次读入各主扫描行、就生成总数据量可变的固定的直方图。

如前所述，对每个主扫描行能得到直方图，并能实现用直方图的实时的自动浓度调整。另外，借助于将对应于读入的行数而变化的加权系数乘以频度、并对其频度进行累积，在每次读入各主扫描行、就生成总数据量可变的固定的直方图。在固定加权系数的场合中，也能得到对应于原稿图像的急剧的浓度变化的直方图。

这里，再次返回到图1，对共用行缓冲器的LPF203和HPF204的处理进行说明。

首先，利用扫描单元4读入的图像数据暂时地取入行缓冲器(LD1)201和行缓冲器(LD2)202中。如图17所示地将来自这些行缓冲器201和202的与规定的时钟同步输入的图像数据中的局部区域(3×3)象素内的象素值取成f(i-1、j-1)，f(i、j-1)，f(i+1、j-1)，f(i-1、j)，f(i、j)，f(i+1、j)，f(i-1、j+1)，f(i、j+1)，f(i+1、j+1)。这时，作为注目象素f(i、j)的通过LPF203的处理结果的1(i、j)可表示成下式

1(i、j)＝La*f(i、j)+Lb*[f(i、j-1)+f(i、j+1)]+Lc*[f(i-1、j)+f(i+1、j)]+Ld*[f(i-1、j-1)+f(i+1、j-1)+f(i-1、j+1)+f(i+1、j+1)]

其中，为了用图18所示的(3×3)的LPF203的乘法系数使处理前和处理后的局部的平均浓度不变，式中的系数La、Lb、Lc、Ld有必要满足以下条件

La+Lb+Lc+Ld＝1

接着，对于用LPF203处理的结果，为了校正图像的对比度，在范围校正单元207进行范围校正处理，其值为r(i、j)。

另外，与LPF203的处理和范围校正单元207的范围校正处理平行进行HPF204的处理。HPF204的处理与LPF203的处理相同，借助于将取入行缓冲器201和202的输入图像中局部区域(3×3)象素内的值f(i-1、j-1)，f(i、j-1)，f(i+1、j-1)，f(i-1、j)，f(i、j)，f(i+1、j)，f(i-1、j+1)，f(i、j+1)，f(i+1、j+1)与系数Ha、Hb、Hc、Hd相乘进行。

具体地，注目象素f(i、j)的LPF204的处理结果的h(i、j)可表示成下式

h(i、j)＝Ha*f(i、j)+Hb*[f(i、j-1)+f(i、j+1)]+Hc*[f(i-1、j)+f(i+1、j)]+Hd*[f(i-1、j-1)+f(i+1、j-1)+f(i-1、j+1)+f(i+1、j+1)]

HPF204的系数Ha、Hb、Hc、Hd取图19所示的配置。进而，借助于在滤波合成校正单元210中、在HPF204的处理结果上乘以加权乘法计数参数K，能改变边缘强调的强度。也就是说，因为这种系数值越大边缘强调的程度越强，所以能对应于扫描单元2的MTF的特性等、设定最合适的值。

这样，根据下式将并列计算的结果相加，并对其结果f’(i、j)，进行图1所示的放大/缩小处理以下的处理并打印输出。

f’(i、j)＝r(i、j)+h(i、j)*K

采用前述说明的方法，则借助于具有2行的缓冲器能实现矩阵尺寸(3×3)象素的滤波处理。

另外，在本实施例中，虽然对矩阵尺寸(3×3)的场合进行了说明，但不限于(3×3)，能自由地设定其尺寸。一般地，(m×n)的场合，行缓冲器必须是(n-1)行，用以往的一半做成。此外，系数的配置也不限于本实施例，能变化矩阵尺寸内的全部系数值。

下面，对滤波合成矩阵单元210的合成处理进行说明。

以往，总是将施加LPF处理和范围校正处理的图像数据与施行HPF处理和加权处理的图像数据相加进行合成处理。因此，会产生图20所示的现象。

也就是说，在处理像数据1那样、在FFh中的原图像数据的局部区域浓度散乱部分的场合，在范围校正的黑基准值为F8h时，范围校正处理输出全部为FFh。这时，如果在同一局部区域进行HPF处理并进一步进行加权处理，则成为后述那样。如果HPF204的乘法系数为Ha＝4、Hb＝0、Hc＝0、Hd＝-1，则注目象素f(i、j)的HPF处理结果为h(i、j)＝-1*FFh*4+4*FAh＝-20＝-14h，周围象素f(i-1、j-1)，f(i-1、j+1)，f(i+1、j-1)，f(i+1、j+1)的HPF处理结果为h(i-1、j-1)＝h(i-1、j+1)＝h(i+1、j-1)＝h(i+1、j+1)＝-1*FFh*3-1*FAh*1+4*FFh＝5，其他的周围象素的HPF处理结果为0。对这种HPF处理结果若用加权乘法系数K＝0.5进行加权处理、就成为具有数据1那样的负的成分的值。在合成处理中，因将范围校正后的值和前述的加权处理后的值相加，所以合成处理结果不是FFh。在这样的原图像数据的场合，不能从滤波合成校正单元输出用范围校正处理加宽范围宽度的结果。

另一方面，如数据2所示，在原图像数据为全部较均匀的比FFh浓度低的图像数据FAh的场合，当与前述数据1相同地进行处理时，范围校正处理后的结果全部成为FFh，另外因原稿图像数据是均匀的，所以HPF处理后的结果、边缘成分不会出现而成为00h，若将这些结果相加，则合成处理结果就成为FFh。

这样，如果比较数据1和数据2，则宏观地看，数据1的数值一定较大(高浓度)，但当如数据1那样图像数据散乱时，如果由数据2的结果宏观地看，则成为小的值，其结果由于中间色调处理产生浓度再现反转的现象。

因此，在本发明中，利用在校正阈值设定单元220中设定的校正阈值(浓度值)控制(校正)滤波合成校正单元210的合成处理，能解决这种问题。这里，对校正阈值设定单元220和滤波合成校正单元210进行说明。

在校正阈值设定单元220中设置如前所述滤波上限校正阈值设定单元(FUTH)220a和滤波下限校正阈值设定单元(FLTH)220b。在这种滤波上限校正阈值设定单元220a中设定实行合成处理的上限的阈值(浓度值)，在这种滤波下限校正阈值设定单元220b中设定实行合成处理的下限的阈值(浓度值)。也就是说，范围校正处理后的图像数据的浓度值限于前述上限的阈值和下限的阈值之间，进行范围校正处理后的图像数据和加权处理后的图像数据的合成处理。附带指出，设定的上限的阈值和下限的阈值，要使得在合成处理该阈值范围内的浓度值的图像数据时，不会产生前述那样的浓度反转现象。

这里，参照图21的流程图对基于校正阈值的合成处理的控制(合成校正处理)进行说明。

首先，将最初的滤波上限校正阈值和下限校正阈值，分别设定在滤波上限校正阈值设定单元220a和滤波下限校正阈值设定单元220b中(步骤10)。这种校正阈值也可以每次由操作面板80的输入单元82设定。

一按下打印键81，开始复印动作(步骤12)，就读出原稿。对于读出的图像数据、由(3×3)矩阵尺寸进行LPF处理。然后，进行范围校正处理。这里，以这种范围校正处理后的数据作为ROUT。此外，与这种LPF处理和范围校正处理并行进行HPF处理，然后，进行加权处理(步骤14)。

接着，在滤波合成校正单元210中，将范围校正处理后的图像数据(ROUT)与滤波上限校正阈值(FUTH)和滤波下限校正阈值(FLTH)进行比较，对应于以下的条件、以象素单位实时地对合成处理进行切换。

·ROUT＞FUTH、或者、ROUT＜FLTH的场合(步骤16、否)

合成处理的结果＝ROUT(不进行合成处理)(步骤20)

·前述以外的场合(步骤16、是)

合成处理的结果＝ROUT+HPF处理后图像数据*加权乘法系数(步骤18)

对于这样进行的合成处理结果的图像数据、施行接着的图像处理(步骤22)，并在打印单元6中打印出来(步骤24)。

利用这种滤波合成校正功能，能将图20所示的原图像得到图22所示的处理例子的结果。在这种处理例子中，在以滤波上限校正阈值(FUTH)作为FEh处理的场合中，数据1和数据2都判定成不进行合成处理，由于输出范围校正处理结果、则成为FFh，能改善图20所示的合成处理后引起的问题。

此外，和这种处理例子相反，因考虑到在00h侧也会发生相同的浓度反转，所以，在这种场合，利用另一个滤波下限校正阈值对合成处理进行控制。此外，也可以当前的滤波合成校正处理进行的计算单元构成RAM等，构成能由CPU变更设定对于输入条件的处理结果。

采用本发明，则能提供达到下述效果的图像处理装置、图像处理方法、和图像形成装置。

为了降低硬件成本、简化硬件结构，将LPF处理和HPF处理做成并列的硬件结构，在LPF处理后进行范围校正处理、在HPF处理后进行加权处理的场合，由于根据范围校正后的图像数据，来合成这种范围校正后的图像数据和加权处理后的图像数据，所以能防止成为以往问题的中间浓度部分等的浓度缓慢地变化的部分的浓度反转现象。

此外，在传真机等进行清晰度变换降低了清晰度的场合，也同样地能防止浓度反转现象。

由此，能保持进行范围校正处理、加宽范围宽度的图像数据不变，并能进行边缘强调。

Claims

1.一种图像处理装置，对图像数据进行规定的图像处理，校正图像数据并进行输出，其特征在于，包括

校正阈值设定单元(220)，包含设定滤波上限校正阈值(FUTH)的滤波上限校正阈值设定单元(220a)和设定滤波下限阈值(FLTH)的滤波下限校正阈值设定单元(220b)，

直方图生成单元(205)，基于读取的图像数据、生成浓度直方图，

校正基准值计算单元(206)，基于利用所述直方图生成单元(205)生成的浓度直方图、计算用于进行浓度校正处理的校正基准值，

低通滤波器(203)，提取包含在图像数据中的低频成分，

高通滤波器(204)，提取包含在图像数据中的高频成分，

乘法器(208)，用于对所述高通滤波器(204)输出的图像数据乘以加权系数、进行加权处理，

浓度范围校正单元(207)，基于所述校正基准值计算单元(206)输出的校正基准值、校正由所述低通滤波器(203)输出的图像数据的浓度范围，以及

滤波合成校正单元(210)，利用阈值设定单元(220)中设定的校正阈值，控制合成处理，

其中，根据范围校正处理后的图像数据(ROUT)与由所述校正阈值设定单元(220)设定的所述滤波上限校正阈值(FUTH)的比较结果以及与所述滤波下限校正阈值(FLTH)的比较结果，输出浓度范围校正后的图像数据，或者输出将浓度范围校正后的图像数据与高通滤波处理后进行乘法加权处理的图像数据进行合成之后的图像数据。

2.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，

所述滤波合成校正单元(210)将范围校正处理后的图像数据(ROUT)与滤波上限校正阈值(FUTH)以及滤波下限校正阈值(FLTH)进行比较，当ROUT＞FUTH或者ROUT＜FLTH时，输出浓度范围校正后的图像数据，当FLTH＜ROUT＜FUTH时，输出对浓度范围校正后的图像数据与高通滤波处理后经过乘法加权处理的图像数据进行合成之后的图像数据。

3.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，

所述滤波合成校正单元(210)包含加法器(209)。

4.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，还包括

扫描器单元(4)，用于读取图像，并将该图像变换成数字信号进行输出。

5.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，还包括

放大/缩小处理单元(211)，对于从所述滤波合成校正单元(210)输出的图像数据进行主扫描方向的图像放大/缩小，

色调处理单元(212)，对于从所述放大/缩小处理单元(211)输出的图像数据进行图像的准中间色调处理，以及

打印单元(6)，用由色调处理单元(212)输出的图像数据对图像进行打印。

6.一种图像处理方法，对图像数据进行规定的图像处理，校正图像数据并进行输出，其特征在于，包括以下步骤

基于读取的图像数据、生成浓度直方图的步骤，

提取包含在图像数据中的低频成分的低通滤波步骤，

提取包含在图像数据中的高频成分的高通滤波步骤，

设定滤波上限校正阈值的步骤和设定滤波下限校正阈值的步骤，以及

利用所述设定的校正阈值控制合成处理的滤波合成校正步骤，其中，根据范围校正处理后的图像数据与所述滤波上限校正阈值的比较结果以及与所述滤波下限校正阈值的比较结果，输出浓度范围校正后的图像数据，或者输出将浓度范围校正后的图像数据与高通滤波处理后经过乘法加权处理的图像数据进行合成之后的图像数据。

7.如权利要求6所述的图像处理方法，其特征在于，所述滤波合成校正步骤，还包含下述步骤：

在进行所述浓度范围校正的步骤中对浓度范围校正处理后的图像数据(ROUT)与所述滤波上限校正阈值(FUTH)和所述滤波下限校正阈值(FLTH)进行比较，当ROUT＞FUTH或者ROUT＜FLTH时，输出浓度范围校正后的图像数据，当FLTH＜ROUT＜FUTH时，输出将浓度范围校正后的图像处数据与高通滤波后经过加权处理的图像数据进行合成之后的图像数据。