JP2000115541A

JP2000115541A - 画像処理装置

Info

Publication number: JP2000115541A
Application number: JP10281002A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Hashimoto; 圭介橋本; Yoshihiko Hirota; 好彦廣田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2000-04-21
Anticipated expiration: 2018-10-02
Also published as: JP4058823B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像処理装置において文字エッジ部をより滑
らかに再現する。【解決手段】画像処理装置において、多値画像データ
に基づいて、注目画素とその周辺画素の濃度レベルの差
から注目画素のエッジ方向を識別する。多値画像データ
に基づいて、画素を主走査方向に複数のサブ領域に分割
しサブ領域の単位で画像を形成する。ここで、注目画素
とその周辺の画素のエッジ方向の識別結果から線幅を求
め、線幅によって平滑化処理のためのフィルタを切り換
え、平滑化処理による細い線の細りを抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル画像デー
タの処理、特に文字画像のエッジ処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像処理装置は、原稿を読み取って得ら
れたデジタル画像データを処理し、印字用のデジタル画
像データを出力する。画像は、デジタル画像データに基
づいて記録媒体上に再現される。画像処理装置は、原稿
の画像をよりよく再現するため、原稿の画像を読み取っ
たデジタル画像データについて、種々の処理をおこな
う。文字原稿については、文字画像の再現のため、文字
のエッジを強調することが望ましい。このため、種々の
エッジ判定手法や、エッジ判定結果に基づくデータ強調
手法が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】画素を主走査方向に複
数のサブ画素に分割して画像を形成すると、画像の解像
度があがり微細な表現ができる。ここで、文字エッジ部
で、注目画素の階調について周辺画素の階調を考慮して
平滑化処理をする。これにより２値画像の場合でも多値
階調画像を形成できる。さらに、サブ画素ごとに濃度を
変化させることにより画素内で濃度の重心を変化させる
ことができる。しかし、平滑化処理を用いた場合、文字
エッジ部で平滑化処理を行って多値階調画像を生成する
と、細い線の線幅が細るという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、文字エッジ部における線
幅の細りを抑えられる画像処理装置を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像処理装
置は、多値画像データに基づいて、画素を主走査方向に
複数のサブ領域に分割しサブ領域の単位で画像を形成す
るためのデジタル画像データを出力する画像処理装置で
あり、注目画素とその周辺画素の多値画像データの差か
ら注目画素のエッジ方向を識別するエッジ判定手段と、
注目画素が含まれる線の線幅を判定する線幅判定手段
と、注目画素とその周辺画素の多値画像データに対し
て、上記線幅判定手段により判定された線幅に応じて平
滑化処理を行い、注目画素の濃度レベルを生成する濃度
レベル生成手段と、濃度レベル生成手段により生成され
た濃度レベルを基に、上記エッジ判定手段によって判定
された注目画素のエッジ方向にしたがって、画像を形成
するためのデジタル画像データを注目画素内のサブ領域
ごとに設定する画像データ設定手段とを備える。このよ
うに、エッジ方向は、注目画素と周辺画素との階調差を
求め、その階調差の組合せによって判別され、エッジ方
向の判別結果から注目画素を含む領域の線幅を求める。
また、濃度レベル生成手段において、注目画素の階調
を、周辺画素の階調から再計算する。これによって、2
値画像の場合でも注目画素は多値階調となり、サブ画素
単位の濃度を制御することにより濃度重心を変化させる
ことができる。このとき、濃度レベル生成手段が使う平
滑化フィルタを線幅によって切り替え、対称型のフィル
タを用いることによって、細い線の線幅の細りを抑える
ことができる。また、前記の画像データ設定手段は、好
ましくは、上記エッジ判定手段によって判定された注目
画素のエッジ方向にしたがって、注目画素内のサブ領域
ごとにデジタル画像データ設定用パラメータを設定する
画像データ制御手段と、画像データ制御手段により設定
されたデジタル画像データ設定用パラメータを用いて、
注目画素の濃度レベルを基に、注目画素内のサブ領域ご
とにデジタル画像データを設定する濃度レベル設定手段
とからなる。また、前記の線幅判定手段は、エッジ判定
手段によって判定された注目画素のエッジ方向と、注目
画素の周辺の画素のエッジ方向とから、注目画素が含ま
れる線の線幅を判定する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施形態の画像処理装置について説明する。なお、
図面において同一の参照記号は、同一または同等のもの
をさす。図１は、本発明の画像処理装置の１実施形態を
示す。この画像処理装置は、原稿読取装置、コンピュー
タなどから入力される２値デジタル画像データに基づい
て、感光体を露光することにより感光体上に画像を形成
するための多値デジタル画像データをサブ画素単位で生
成し、プリンタに出力する。ここで、文字エッジ部の処
理のため、注目画素とその周辺の画素との階調差を求
め、その階調差の組合わせによって主走査方向でのエッ
ジ方向を識別し、得られたエッジ方向の結果から注目画
素を含む領域の線幅を求める。そして、エッジ平滑化の
処理を線幅により切り替えて、エッジ平滑化の際のエッ
ジ部の細い線の線幅の細りを抑える。

【０００７】具体的に説明すると、画像データ出力装置
１０は、ここでは図示されていない原稿読取装置、コン
ピュータなどから入力される２値画像のデジタル画像デ
ータを８ビットの階調データとして出力する。エッジ判
定部１２は、画像データ出力装置１０から出力される多
値階調データを用いて、注目画素とその周辺の画素との
階調差を求め、その階調差の組合わせによって主走査方
向でのエッジ方向を識別する。そして、エッジ判定部１
２の判定結果を基に、濃度レベル制御部１４は、画素内
の濃度重心を制御するためのパラメータ信号を、注目画
素を主走査方向に分割したサブ画素の単位で生成する。
一方、線幅判定部１６は、エッジ判定部１２で識別され
たエッジ方向を用いて線幅を判定する。濃度生成部１８
は、注目画素および周辺画素の多値階調データを入力
し、線幅判定部１６で判定された線幅に応じた平滑化処
理によって、注目画素の階調（濃度）を、周辺画素の階
調から新たに生成する。ガンマ補正部２０は、濃度生成
部１８から出力された階調データの非線形変換をし、プ
リント部２６の階調性の非線形ひずみを補正する。濃度
レベル設定部２２は、ガンマ補正部２０により補正され
たデータについて、濃度レベル制御部１４により生成さ
れた濃度制御パラメータ信号を用いて濃度レベルを制御
して、画素内の濃度重心を変化させる。こうして、濃度
レベル制御部１４と濃度レベル設定部２２により濃度が
サブ画素単位で制御され、ガンマ補正部２０により補正
された濃度データが、さらに、サブ画素単位で印字用の
デジタル階調データに変換される。Ｄ／Ａ変換器２４
は、濃度レベル設定部２２により得られたデジタル階調
データをアナログ信号に変換し、プリント部２６のレー
ザー駆動回路に出力する。プリント部２６は、入力信号
に基づいてレーザービームの強度をサブ画素の単位で変
調し、中間調画像をラスター走査で記録媒体上に形成す
る。

【０００８】エッジ判定部１２は、注目画素の主走査方
向でのエッジ方向を次の4つの場合に区分して判定す
る。この判定結果に基づいてエッジをどの方向に寄せる
かが判断される。ここでは、主走査方向を左右方向とす
る。「右エッジ」とは、文字の右側にあるエッジ、すな
わち、注目画素の左側に文字部がある場合のエッジをい
う。「左エッジ」とは、文字の左側にあるエッジ、すな
わち、注目画素の右側に文字部がある場合のエッジをい
う。また、「細線エッジ」とは、注目画素の中央に文字
部がある場合、すなわち、１つの注目画素内に右エッジ
と左エッジがある場合のエッジをいう。なお、以上のい
ずれにも該当しない場合は、「非エッジ部」である。

【０００９】図２は、エッジ判定部１２のブロック図で
ある。エッジは、たとえば３×３の画素マトリクスを用
いて判定される。まず、注目画素とその周辺の８画素と
の階調差を計算し、注目画素より濃度の高い画素と濃度
の低い画素に分ける。図３に示すように、３×３の画素
マトリクスにおいて、Ｖ３３は注目画素の階調データを
表し、Ｖ２２，Ｖ２３，Ｖ２４，Ｖ３２，Ｖ３４，Ｖ４
２，Ｖ４３，Ｖ４４は注目画素に隣接する８個の画素の
階調データを表す。図２に示すエッジ判定部１２におい
て、８個の階調差信号発生回路１２０は、注目画素の階
調データＶ３３とその周辺の８画素の階調データＶ２
２，Ｖ２３，Ｖ２４，Ｖ３２，Ｖ３４，Ｖ４２，Ｖ４
３，Ｖ４４を入力し、周辺画素と注目画素との階調デー
タの差（階調差信号）を求める。組合せ判定回路１２２
は、注目画素と周辺画素との階調差を入力し、その階調
差の組合わせによってエッジ方向を判別する。すなわ
ち、注目画素とその周辺の８画素との階調差を計算し、
注目画素より濃度の高い画素と濃度の低い画素に分け
る。そして、注目画素と周囲画素との濃度値の関係から
エッジ方向を識別する。具体的には、組合せ判定回路１
２２は、これらの８つの階調差信号の組合わせによって
主走査方向でのエッジ方向（右エッジ、左エッジなど）
を判別し、右寄せ信号ＭＡＲＫＲと左寄せ信号ＭＡＲＫ
Ｌを生成する。右寄せ信号ＭＡＲＫＲは、右エッジが存
在することを示し、左寄せ信号ＭＡＲＫＬは左エッジが
存在することを示す。そして、ＮＡＮＤゲート、２個の
ＡＮＤゲートおよび３個のセレクタ（Ｓ＝ＬでＡを選択
する)からなる論理回路１２４は、これらの右寄せ信号
ＭＡＲＫＲと左寄せ信号ＭＡＲＫＬからエッジ方向を判
断し、エッジ方向信号ＥＤＧを出力する。すなわち、Ｍ
ＡＲＫＲとＭＡＲＫＬがともに出力されていれば、ＥＤ
Ｇ＝"０１"（細線エッジ）が出力され、ＭＡＲＫＲまた
はＭＡＲＫＬが出力されていれば、ＥＤＧ＝"０３"（右
エッジ）またはＥＤＧ＝"０２"（左エッジ）が出力さ
れ、ＭＡＲＫＲとＭＡＲＫＬがいずれも出力されていな
ければ、ＥＤＧ＝"００"（非エッジ部）が出力される。

【００１０】図４は、濃度レベル制御部１４のブロック
図である。エッジ判定部１２の出力であるエッジ方向信
号ＥＤＧをアドレス信号として入力し、８個のパラメー
タＲＡＭ１４０に記憶されたテーブルより8個の濃度制
御パラメータ信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ
２，Ｂ３，Ｂ４を得る。得られた濃度制御パラメータ
は、濃度レベル設定部２２に送られる。

【００１１】図５は、線幅判定部１６を示す。ここで、
エッジ判別部１２から入力される右寄せ信号ＭＡＲＫＲ
と左寄せ信号ＭＡＲＫＬから、注目画素を含む複数画素
からなる領域においてそれらの連続性を判断し、線幅を
１ドット線(Ｗ１ＤＯＴ)、２ドット線(Ｗ２ＤＯＴ)、３
ドット以上の線(Ｗ３ＤＯＴ)に分類する。線幅判定部１
６において、まず、２個のシフトレジスタ１６０と１６
２は、主走査方向における右寄せ信号ＭＡＲＫＲと左寄
せ信号ＭＡＲＫＬを、それぞれ順次入力し、注目画素と
その両側の画素についてのＭＡＲＫＲとＭＡＲＫＬを、
ＡＮＤゲート、ＯＲゲートなどからなる論理回路１６４
に出力する。論理回路１６４は、注目画素についてＭＡ
ＲＫＬとＭＡＲＫＲがともに入力されたときに細線であ
ると判断して、Ｗ１ＤＯＴ信号を出力する。また、細線
でなく、かつ、注目画素の前の画素と注目画素につい
て、または、注目画素とその次の画素について、ＭＡＲ
ＫＬとＭＡＲＫＲが続けて入力されたときに、２ドット
の線幅と判断して、Ｗ２ＤＯＴ信号を出力する。その他
の場合は、ＭＡＲＫＬまたはＭＡＲＫＲが入力されたと
きに３ドット以上の線幅と判断して、Ｗ３ＤＯＴ信号を
出力する。

【００１２】図６は、濃度生成部１８を示す。注目画素
を含むラインの階調データＶ３と、その前後の２ライン
の階調データＶ１、Ｖ２、Ｖ４、Ｖ５が、３個の平滑化
回路１８０、１８２、１８４に入力される。平滑化回路
１８０は、１ドットライン用の平滑化回路である。平滑
化回路１８２は、２ドットライン用の平滑化回路であ
り、非対称型フィルタと対称型フィルタとの切り替える
部分を備える。平滑化回路１８４は、３ドット以上のラ
イン用の平滑化回路である。セレクタ１８６は、Ｗ１Ｄ
ＯＴ信号が出力されたときは、平滑化回路１８０の出力
信号を、その他の場合は、セレクタ１８８の出力信号
を、信号ＶＦとして出力する。セレクタ１８８は、Ｗ２
ＤＯＴ信号が出力されたときは、平滑化回路１８２の出
力信号を濃度レベルとして出力し、その他の場合は、セ
レクタ１８１０の出力信号を濃度レベルとして出力す
る。セレクタ１８８は、Ｗ３ＤＯＴ信号が出力されたと
きは、平滑化回路１８４の出力信号を濃度レベルとして
出力し、その他の場合は、注目画素を含むラインの信号
Ｖ３を出力する。（セレクタ１８６、１８８、１８１０
は、選択信号Ｓが低レベルであるときにＡ入力を出力す
る。）

【００１３】図７は、濃度レベル設定部２２のブロック
図である。4個の濃度レベル演算部１８０では、ガンマ
補正部１２で非線形変換された階調データＶＧに対し、
濃度制御パラメータ信号の４種の組合せＡ１とＢ１、Ａ
２とＢ２、Ａ３とＢ３、Ａ４とＢ４を用いて、それぞ
れ、ブロック内に示されるような１次演算（ＶＨ＝Ａ＊
（ＶＧ−Ｂ））を行う。この結果、ＶＧから４つの階調
信号ＶＨ１，ＶＨ２，ＶＨ３，ＶＨ４が得られる。次
に、セレクタ１８２は、画素クロックＣＬＫと画素クロ
ックの倍の周波数を持つ倍速クロックＸＣＬＫとを用い
て、濃度レベル演算部１８０において１次演算で得られ
た４つの階調信号ＶＨ１，ＶＨ２，ＶＨ３，ＶＨ４を１
画素内でサブ画素ごとに切り換えて、濃度レベル信号Ｖ
Ｄを生成する。これにより、１画素を４サブ画素に分割
し、サブ画素ごとに濃度レベル信号ＶＤを出力する。

【００１４】図８から図１１は、エッジ判定部１２で判
定されたエッジ種類のそれぞれについて、１画素内の濃
度がどのように変化するかを示したものである。ガンマ
補正部１６で非線形変換で得られた階調データの階調
（濃度レベル）が増加するにつれ、１画素内の４つのサ
ブ画素に与えられるデジタル階調データがそれぞれその
ように変化していくかを示す。図において各サブ画素に
おける黒部分の高さは、濃度レベルを表す。図８は、右
エッジの場合の変化を示す。ここで濃度制御パラメータ
信号は、次のとおりである。Ａ１＝Ａ２＝Ａ３＝Ａ４＝
４。Ｂ１＝０。Ｂ２＝６４。Ｂ３＝１２８。Ｂ４＝１９
２。図には、階調レベルが０、３２、６４、９６、１２
８、１６０、１９２、２２４、２５５の場合を示す。図
において明らかなように、右エッジであるので、濃度は
左側のサブ画素から順に増加される。こうして、画素の
濃度の重心は左から順次中央に移動していく。

【００１５】図９は、左エッジの場合の変化を示す。こ
れは、図８の右エッジの場合と左右対称である。ここで
濃度制御パラメータ信号は、次の通りである。Ａ１＝Ａ
２＝Ａ３＝Ａ４＝４。Ｂ１＝１９２。Ｂ２＝１２８。Ｂ
３＝６４。Ｂ４＝０。図は、階調レベルが０、３２、６
４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、２５５の
場合を示す。図において明らかなように、左エッジであ
るので、濃度は右側のサブ画素から順に増加される。こ
うして、画素の濃度の重心は右から順次中央に移動して
いく。

【００１６】図１０は、非エッジの場合の変化を示す。
ここで濃度制御パラメータ信号は、次の通りである。Ａ
１＝Ａ２＝Ａ３＝Ａ４＝１。Ｂ１＝Ｂ２＝Ｂ３＝Ｂ４＝
０。図は、階調レベルが０、３２、６４、９６、１２
８、１６０、１９２、２２４、２５５の場合を示す。図
において明らかなように、エッジが存在しないので、４
個のサブ画素はいずれも同じ濃度とし、したがって、画
素の濃度の重心は常に中央にある。濃度は、階調レベル
に対応して増加する。

【００１７】図１１は、細線エッジの場合の変化を示
す。ここで濃度制御パラメータ信号は、次の通りであ
る。Ａ１＝Ａ２＝Ａ３＝Ａ４＝２。Ｂ１＝１２８、Ｂ２
＝Ｂ３＝０。Ｂ４＝１２８。図は、階調レベルが０、３
２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、２
５５の場合を示す。右エッジと左エッジが同時に存在す
る細線エッジであるので、図において明らかなように、
まず中央の２個のサブ画素の濃度が、階調レベルに対応
して増加する。画素の濃度の重心は常に中央にある。次
に、両側の２個のサブ画素の濃度が階調レベルに対応し
て増加する。画素の濃度の重心は常に中央にあるが、濃
度分布は、階調レベル１２８を越えると、しだいに左右
に広がっていく。図８〜図１１では、主に濃度の重心の
変化について説明したが、図１１に示すように、注目画
素内において濃度は端から増加させていくとは限らな
い。また、変化させるのは濃度の重心だけではなく、濃
度分布である。

【００１８】図１２は、濃度生成部１８において、副走
査方向の平滑化フィルタを線幅に応じて切り替えたとき
の出力画像の変化を図式的に示す。いま左側に示すよう
な原画像を考える。文字エッジ部に対して通常はエッジ
再現のため非対称型の平滑化フィルタが用いられる（図
示されたフィルタのうち、右側のフィルタは上方に画像
がある場合に用いられ、左側のフィルタは、下方に画像
がある場合に用いられる）。非対称型の平滑化フィルタ
を用いると、線幅の小さいラインの場合、平滑化とサブ
画素単位での濃度重心制御とにより処理した後の画像に
おける線幅は、処理前に比べて極端に細くなる。この例
では、２ドット幅のラインが、約１．４ドットの線幅に
なる。これに対し、２ドット幅のラインについて、濃度
生成部１８における平滑化回路のフィルタとして対称型
フィルタを用いると、線幅の小さいラインの線の平滑化
処理による細りを抑えられる。この例では、２ドット幅
のラインが、最低でも約１．７ドットの線幅になり、上
の比較例の約１．４ドットの線幅より細りが少なくな
り、太くなる。

【００１９】

【発明の効果】画像処理装置において、文字エッジ部の
平滑化処理における線幅の細りを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像処理装置の１実施形態のブロック図。

【図２】エッジ判定部のブロック図。

【図３】エッジ判定用の９個の画素の信号の分布を示
す図。

【図４】濃度レベル制御部のブロック図。

【図５】線幅判定部のブロック図。

【図６】濃度生成部のブロック図。

【図７】濃度レベル設定部のブロック図。

【図８】右エッジの場合の階調レベルに対する濃度の
変化を示す図。

【図９】左エッジの場合の階調レベルに対する濃度の
変化を示す図。

【図１０】非エッジ部の場合の階調レベルに対する濃
度の変化を示す図。

【図１１】細線エッジの場合の階調レベルに対する濃
度の変化を示す図。

【図１２】平滑化処理後の実際の画像データを示す
図。

【符号の説明】

１０画像データ出力装置、１２ガンマ補正部、
１４エッジ判定部、１６線幅判定部、１８
濃度生成部、２２濃度レベル設定部。

フロントページの続きＦターム(参考） 2H113 FA56 5B057 AA11 BA28 CA02 CA06 CA12 CA16 CB02 CB06 CB12 CB16 CC03 CE05 CE06 CF02 CH08 5C077 LL05 LL08 MP06 MP07 PP02 PP15 PP21 PP43 PP47 PP58 PP68 PQ08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多値画像データに基づいて、画素を主走
査方向に複数のサブ領域に分割しサブ領域の単位で画像
を形成するためのデジタル画像データを出力する画像処
理装置であり、注目画素とその周辺画素の多値画像データの差から注目
画素のエッジ方向を識別するエッジ判定手段と、注目画素が含まれる線の線幅を判定する線幅判定手段
と、注目画素とその周辺画素の多値画像データに対して、上
記線幅判定手段により判定された線幅に応じて平滑化処
理を行い、注目画素の濃度レベルを生成する濃度レベル
生成手段と、濃度レベル生成手段により生成された濃度レベルを基
に、上記エッジ判定手段によって判定された注目画素の
エッジ方向にしたがって、画像を形成するためのデジタ
ル画像データを注目画素内のサブ領域ごとに設定する画
像データ設定手段とを備えることを特徴とした画像処理
装置。
【請求項２】前記の画像データ設定手段は、上記エッジ判定手段によって判定された注目画素のエッ
ジ方向にしたがって、注目画素内のサブ領域ごとにデジ
タル画像データ設定用パラメータを設定する画像データ
制御手段と、画像データ制御手段により設定されたデジタル画像デー
タ設定用パラメータを用いて、注目画素の濃度レベルを
基に、注目画素内のサブ領域ごとにデジタル画像データ
を設定する濃度レベル設定手段とからなることを特徴と
した請求項１に記載された画像処理装置。
【請求項３】前記の線幅判定手段は、エッジ判定手段
によって判定された注目画素のエッジ方向と、注目画素
の周辺の画素のエッジ方向とから、注目画素が含まれる
線の線幅を判定することを特徴とした請求項１に記載さ
れた画像処理装置。