JP2000196865A - デジタル画像デ―タを処理して強調された出力画像を生成する方法及びルックアップテ―ブルに格納された多数のエントリを減少する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタル画像データを処理して、強調された
出力画像を生成する方法を提供する。 【解決手段】 本発明の方法は；ビットマップ画像にお
いてターゲットピクセルロケーションを選択するステッ
プ32と；ターゲットピクセルロケーションに対する、ピ
クセルオブザベーションウインドウ内で１つのピクセル
セットを観察するステップ34と；マルチ次元空間におい
てピクセルセットを１つの角の廻りに回転させることに
より、そのピクセルセットの関数として、インデックス
ポインタを生成するステップ36と；インデックスポイン
タを用いて、ターゲットピクセルを出力するように使用
される信号の特徴を規定するコードをルックアップする
ステップ38と；３次元空間において、信号をピクセルセ
ットの角廻りに回転させ、回転された信号を出力するス
テップ40と；を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、印刷され
たドキュメントの外観を向上させる方法及び装置に関す
る。より詳細には、本発明は、デジタル画像の強調（向
上）のためのテンプレートマッチング方法においてテン
プレートの回転を有効に使用することに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】多くの
ドキュメント及びデータフォーマットを処理するための
インフォメーションシステムは、様々なデバイスが互い
に接続されて、顧客の要求に対する解決法を提供するオ
ープンシステムになる方向に向かっている。かかるオー
プンシステムにおける重要な要素は、異なる出力デバイ
スで印刷されたバージョン同士の間の違いを顧客が何ら
感じることのないように、電子ドキュメントを印刷でき
ることである。完全なるデバイスの独立を達成するため
に、画像の解像度及び強調を正確に変更する有効な方法
が、この技術を利用するために必要である。しかし、第
１出力デバイスに対して作成されたビットマップを、第
２出力デバイスにおいて印刷できるように変更するラス
タ変換方法が、オープンシステム技術の重要な面になっ
ている。

【０００３】本発明は、デジタル画像データを有効に処
理して、強調された（向上された）出力画像を生成する
方法及び装置である。概して言えば、本発明は、ルック
アップテーブルまたはロジックオペレーションにおいて
テンプレートの形態で解像度強調（向上）フィルタを使
用する。本発明は、当該技術で利用できるテンプレート
マッチングアプリケーションの設計及び実行プロセスに
おいて使用可能である。かかるアプリケーションは、解
像度強調、外観調整、外観マッチング、グレースケール
への変換（例えば、ハーフトーンスクリーニング解
除）、画像修復、パターン検出及びセグメンテーション
を含むが、これらに限定されない。

【０００４】好適な実施の形態では、本発明は、テンプ
レートマッチングフィルタを有効に実行するように使用
される。これらのテンプレートマッチングフィルタは、
幾何学、統計学、及び特定パターン形状の専門的知識に
基づく計算を含む（しかし、これらに限定されない）多
くの方法のうちのいずれかの方法により、設計されるで
あろう。本発明の或る重要な態様では、ピクセル強調の
異なる部分に対して意図される多数のテンプレートフィ
ルタを単一のフィルタに減少して（又はフィルタの数を
減少して）、本発明で示される有効なシンメトリ決定を
用いて、それを適用することができる。例えば、３００
spi（スポット／インチ）の解像度から６００spiの解像
度へと画像を変換することにおいて、単一のテンプレー
トマッチングフィルタは、多様なシンメトリで使用され
ることができ、各シンメトリは、４つの高解像度画像ピ
クセルのうちの１つのピクセルを生成し、それが各入力
ピクセルに代用される。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、デジタ
ル画像データを処理して、強調された出力画像を生成す
る方法が提供される。この方法は；ビットマップ画像に
おいてターゲットピクセルロケーションを選択するステ
ップと；前記ターゲットピクセルロケーションに対す
る、ビットマップ画像上に重ねられたピクセルオブザベ
ーションウインドウ内で１つのピクセルセットを観察す
るステップと；マルチ次元空間においてピクセルセット
を１つの角の廻りに回転させることにより、そのピクセ
ルセットの関数として、インデックスポインタを生成す
るステップと；インデックスポインタを用いて、ターゲ
ットピクセルを出力するように使用される信号の特徴を
規定するコードをルックアップするステップと；３次元
空間において、前記信号を前記ピクセルセットの角廻り
に回転させ、回転された信号を出力するステップと；を
含む。

【０００６】本発明の別の態様によれば、ラスタ露光デ
バイスを含む電子印刷マシンと、強調フィルタと、が提
供され、前記強調フィルタは、前記ラスタ露光デバイス
に接続されて、入力されたビットマップ画像においてピ
クセル解像度強調を実行し、ラスタ露光デバイスを駆動
する一連のデジタル信号を生成する。前記デジタル信号
は、出力信号の特徴と、ピクセル解像度強調を達成する
ように出力信号が回転されるべき角の特徴と、を規定す
るコードを含む。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明を全般的に理解するため
に、図面を参照する。図面では、同様のエレメントを指
し示すために一貫して同じ参照番号を用いている。本文
中で、イメージ信号、ビデオデータ、及びピクセルとい
う用語は、デジタル画像内のエレメントのアクティブな
（オン）状態又はアクティブでない（オフ）状態を示す
離散的な（別個な）デジタル信号を示すように、互換性
を持たせて使用している。さらに、図面中の画像ビット
マップの陰影又はクロスハッチ部分は、ビットマップ内
のブラック又はアクティブピクセル（バイナリ表現で１
の価を有する）を表わすように意図される。かかる表現
は、本発明を制限するものではなく、その説明を簡明化
するようになされているものである。従って、本発明
は、ブラックピクセルがどこで示されていようと、ホワ
イトピクセルの状態と置き換えて、同様に動作されるこ
とが可能であり、その逆もまた同様である。

【０００８】図１は、本発明の好適な実施の形態を示す
デジタルプリンタのブロック図である。示されるよう
に、低解像度ビットマップ画像１０がデジタルプリンタ
１２に提供されて、印刷された出力が生成される。本発
明を使用するデジタルプリンタ内には、入力されたビッ
トマップを強調されたビットマップ画像１６に変換する
強調フィルタ１４が存在する。次いで、強調されたビッ
トマップ画像が露光及び現像のためにマーキングエンジ
ン１８に渡され、図３に関して後述するように、強調さ
れた出力プリント２０が生成される。

【０００９】図２は、図３及び図４とともに、図１のブ
ロック１４で示される画像解像度強調フィルタの動作を
示している。ステップ３０で始まり、図１の低解像度ビ
ットマップ画像１０が検索される（調べられる）。次に
ステップ３２において、入力ビットマップ内で、ターゲ
ットピクセルポジションが識別される。ターゲットピク
セルポジションは、その後のオペレーションで解像度を
強調されるピクセルを表わす。ステップ３４で、ターゲ
ットピクセルを囲む、又はターゲットピクセルに近接す
る１セットのピクセルのオン状態又はオフ状態（即ち、
この実施の形態ではバイナリ入力画像）が、いわゆる
「ピクセルオブザベーションウインドウ」を介して観察
される。実用的な意味で、ピクセルの状態を観察するス
テップは、ピクセルセット中の各ピクセルに対してバイ
ナリ信号レベルを調べることに等しい。さらに、ピクセ
ルセットは、図６及び図７に関して述べるように、テン
プレートベースフィルタの設計の関数として、決定され
る。テンプレートベースフィルタが設計され得る方法の
例は、Ｅｓｃｈｂａｃｈの米国特許第５，７２４，４５
５号で詳細に述べられており、この特許の内容は、参照
として本文の記載の一部となっている。

【００１０】ステップ３４において、ターゲットピクセ
ルのまわりのピクセルの状態がオブザベーションウイン
ドウにおいて観察されると、ステップ３６において、そ
の状態を用いて、インデックスポインタ、例えばアドレ
スレジスタに格納された一連のバイナリ値が生成され
る。インデックスポインタが生成されると、ステップ３
８において、そのインデックスポインタを用いて、メモ
リ又はルックアップテーブル（ＬＵＴ）においてロケー
ションがアクセスされ得る。最も重要なことに、従来技
術のテンプレートベースフィルタリングスキームとは異
なり、本発明は、オブザベーションウインドウにおいて
ピクセルの状態に正確にマッチするわけではないテンプ
レートをアクセスすることにより、うまく動作すること
が可能である。テンプレートマッチングオペレーション
は、１つのパターンの複数のシンメトリを調査すること
により、行われる。これにより、画像処理システムに
は、より少ないテンプレートが提供されることになる
が、画像の完全性は維持される。

【００１１】本発明を実行する画像処理システムは、解
像度Ｎで出力ピクセルパターンを生成するために使用さ
れ得る解像度Ｍの入力パターン若しくはテンプレートの
データベースを含む。出力ピクセルの構造又はアレンジ
メントは、テンプレートデータベースエントリと回転の
指示角度から決定されたものである。以下の記述におい
て、「回転」という用語は、典型的なデカルト座標系に
おけるｘ軸、ｙ軸又はｚ軸まわりの角度的な変位を示す
ばかりでなく、ｘｙ面、ｙｚ面又はｘｚ面における任意
の軸まわりの角度的な変位のことも示す。当業者は、あ
らゆるケースで回転角度が０度に等しいこともあること
を理解するであろう。

【００１２】所与のウインドウ上の可能なビットマップ
コンビネーションの多くは、標準的なドキュメント中に
は生じないので、このアプローチは、全ての可能な入力
ウィンドウのビットマップコンビネーションの小さいサ
ブセットだけがデータベースエントリを作成するという
利点を有する。マニュアルシステムでは、全ての可能な
パターンを検索しなければならないか（例えば、３×３
ウインドウの場合には５１２の可能パターン、５×５ウ
インドウの場合には２^２５パターン、７×７ウインドウ
の場合には２^４９パターン）、又は、可能な入力パター
ンを巧妙に減少させなければならないか、のどちらかで
ある。従来のシステムでは、トレーニング技法を用い
て、データベース中のテンプレートが、入力選択をガイ
ドするように実際のドキュメントの事例を具体化するこ
とを保証するように、テンプレートが設計される。しか
し、これらのテンプレートマッチング方法の多くは、適
切にマッチするものを見出すまで、データベース中のテ
ンプレートの全てを検索する必要がある。他の従来技術
のテンプレートマッチング方法は、テンプレートデータ
ベースをより有効にサーチする又はインデックスするこ
とを可能にする階層サーチ技術を使用する。典型的に、
階層テンプレートマッチングスキームを実行することに
より、データベース中の全てのテンプレートを調査する
必要性はなくなるが、有効なオペーレーションには、多
数のテンプレートが提供されることが、まだ必要であ
る。

【００１３】高品質の強調は、複数のテンプレートマッ
チングフィルタ又は形態フィルタを使用して行われるの
が一般的である。各フィルタに対するテンプレートは、
ルックアップテーブル（ＬＵＴ）に格納されており、複
数のフィルタを作成するために複数のＬＵＴが使用され
る。しかしながら、典型的に、ドキュメントは非常に対
称的な画像パターンを含む。本発明は、このことを利用
して、軸廻りにテンプレートを回転させ、単一のＬＵＴ
と共に、回転された各テンプレートを使用する方法を開
示する。実行中に、本発明は、前述のように、テンプレ
ートデータベースをサーチすることを必要とする（即
ち、データベース中のテンプレート全てを検索する、又
は、階層テンプレートマッチングスキームを実行する）
が、軸の廻りに利用可能なテンプレートを回転させる能
力を備えることで、提供されなければならないテンプレ
ートの数を実質的に減少させることにより、より多くの
セットのテンプレートが存在するかのようにシステムを
動作せることを可能にする。このテンプレートの回転に
より、このようなテンプレートの回転がなければ必要と
なるサーチスペース及び記憶メモリの量が劇的に減少さ
れる。

【００１４】図３を参照すると、３×３ウインドウを用
いて３００スポット／インチ（spi）の入力画像を６０
０spiの出力画像に変換する例が示されている。３×３
ウインドウのデータは、４つのＬＵＴを通してマッピン
グされ、出力画像において４つのピクセルを生成する。
これらのピクセルは、オリジナルの３×３ウインドウに
おけるピクセルのロケーションの廻りに集められるであ
ろう。見出し文字のｉ．ｊは、所与の出力ピクセルのサ
ンプリングフェーズに関連する。示される例では、出力
画像中の各ピクセルは、４つのサンプリングフェーズの
一つに属するように分類される。数のペアｉ．ｊは、走
査線ｊにおけるピクセルｉのことである（即ち、２．１
は、第1走査線における第2ピクセルのことである）。前
述のように、ＬＵＴに格納されるテンプレートは、トレ
ーニング技術を用いて設計される。各ＬＵＴに対して、
入力画像から出力画像のそれぞれのサンプリングフェー
ズへと、トレーニングが実行される（ＬＵＴ１．１は、
入力画像と１．１の出力画像ピクセルとのジョイント統
計から設計される）。

【００１５】図５を参照すると、本発明は、シングルフ
ィルタの設計努力とハードウェアメモリを必要とするだ
けで、マルチＬＵＴフィルタの高品質を達成するテンプ
レート回転技術及び構造を開示する。ここでも「テンプ
レート回転技術」とは、テンプレートが、ｘ軸、ｙ軸、
又はｚ軸廻りだけでなく、典型的なデカルト座標系にお
けるｘｙ平面、ｙｚ平面、又はｘｚ平面にある任意の軸
廻りにも角度的に変位されることを意味する。図面に示
されるように、本発明では、シングルＬＵＴは、ＬＵＴ
１．１を設計するために用いることのできる方法に類似
した方法を用いて、設計される。データのウインドウ
は、ＬＵＴを通過されて、１．１ピクセルを生成し、次
いで、ウインドウが垂直方向軸まわりに回転され、同じ
ＬＵＴを通過されると、２．１ピクセルが生成される。
次いでウインドウが対角方向軸廻りに回転され、3回目
にＬＵＴを通過されると、２．２ピクセルが生成され
る。最終的にウインドウが水平方向軸まわりに回転さ
れ、4回目にＬＵＴを通過されると、ピクセル１．２が
生成される。なお、ここではオリジナルの回転を定まっ
た順番（即ち、垂直方向軸、対角方向軸、次いで水平方
向軸というオリジナルの形態）で述べたが、本発明で
は、ここで述べたものと全く同じようにウインドウを回
転させる必要はない。

【００１６】画像再現の成功した結果は、デジタルドキ
ュメントに必要なパターン強調の近似ミラー及び回転シ
ンメトリのために本発明を使用した時に得られる。ター
ゲットピクセルのまわりの所与のウインドウに対して異
なる空間サンプル解像度の理想ペアのデジタル文書（即
ち、３００spi、６００ spi）では、パターンは、３０
０spi画像中に観察することができ、出力画像における
４つのピクセルの所望のグループに対応する。入力パタ
ーンの回転バージョンを観察する場合、出力グループの
回転バージョンは、出力された高解像度画像において生
じるのが典型的である。従って、解像度の変換のような
オペレーションを実行するためのフィルタは、入力パタ
ーンのシンメトリのコレクションに対して一つのみの出
力パターンを格納するようにシンメトリを使用すること
ができ、フィルタの出力が正確なシンメトリにセットさ
れるように、適切な信号が回転又は投影される。

【００１７】本発明を含むフィルタが動作し得る方法の
例を図5に示す。入力画像、ウインドウに含まれる画像
の部分、示した例に対応する所望の出力画像は、図6に
示す。

【００１８】本発明の一つの実施の形態では、シングル
ＬＵＴを用いると共に、時間遅延を用いて、９ビットの
１つのベクトルを所与の時間にテーブルに入力させる。
本発明の別の実施の形態では、上記テンプレート回転技
術を用いる４つの等しいＬＵＴを並行して使用する。

【００１９】前述した本発明の実施の形態では、異なる
テンプレートのシンメトリは、出力において対応するシ
ンメトリに帰するべきである。或るアプリケーションで
は、テンプレートは、入力パターンのシンメトリに依存
しない出力ピクセル信号を生成するように用いられる。
例えば、テンプレートマッチングを使用して、ハーフト
ーンからテキストを分ける場合、回転角度又は回転が行
われる軸に関わらず、テキスト中かハーフトーン中かの
いずれかにおいて所与のテンプレートがフィットするの
で、ＬＵＴ中にテンプレートの全ての８つのシンメトリ
が発生する。従って、セグメンテーションに用いられる
テンプレートは、特定のシンメトリに依存する出力を得
るように処理される必要がない。同様に、バイナリ入力
から１ピクセル出力当り複数ビットへと画像が強調され
る場合には、このことがシンメトリに関わらず生じるの
が一般的である。よって、入力パターンの複数のシンメ
トリが、単一の出力信号と関連することができる。

【００２０】本発明の上述した実施の形態に従ってテン
プレート回転を実行するように用いられ得る数学的オペ
レーションの一例を以下に示す。

【００２１】ピクセルのロケーションを互いに変更する
ことなく、ウインドウの方向づけを変更する幾何学的オ
ペレーションを「シンメトリオペレーション」と呼ぶ。
なぜなら、それらは、イメージウインドウの形態は保持
するが、対称的にウインドウを変更するからである。一
般的なシンメトリオペレーションを以下に示す。

【００２２】

【外１】

【００２３】画像からのウインドウは、そのオリジナル
の幾何学的レイアウトで、又はベクトルとして、表現さ
れることができる。ベクトル表現は、幾何学的形状の走
査線の各々をつなげて、単一パックのデータ構造にする
ことにより、その元々の幾何学的フォームから導出され
ることができる。ウインドウが３２以下のエレメントを
有する場合には、３２ビット整数が、便宜的にデータ構
造として使用される。図9は、本発明による使用のため
に、３×３ウインドウをベクトル化する方法を示す。以
下の記述において、２つの計算方法が示される。非ベク
トル化方法は、幾何学的フォームに対して用いられる。
なお、これらは、バイナリ画像である。

【００２４】ベクトル化されたウインドウにおけるシン
メトリオペレーションの実行単一の整数値であれば、シ
ンメトリオプションのいずれかのソフトウェア計算に対
する直観的方法は、各ビットをマスク又はシフトアウト
し、次いで、オペレーションの関数としてビットを順序
付けし直して、最終的に、ビットを再結合させて単一の
値にすることである。

【００２５】幾分非演算集約的なオペレーションは、ル
ックアップテーブルを使用する。ルックアップテーブル
は、ベクトルにおける任意のシングルビットポジション
でのオペレーションの結果を計算し、そのビットポジシ
ョンに対応するインデックスにおいてテーブルに結果を
入力することにより、初期化される。次いで、１ピクセ
ルの値を有するベクトルにおける全てのロケーションに
よりインデックスされるテーブル値を合計することによ
り、任意の所与のベクトルにおいてシンメトリオペレー
ションが実行できる。ウインドウの形状が与えられる
と、テーブルサイズは公式Ｔ＝Ｗ^＊Ｈ（式中、Ｔはテー
ブルの長さ、Ｗはウインドウの幅、Ｈは高さである）に
より計算されることができる。換言すれば、ルックアッ
プテーブルは、ウインドウ中の各ピクセルに対して一つ
のエントリを含む。

【００２６】テーブルの予備計算の一例を図１０で示
す。ウインドウが３×３であれば、ルックアップテーブ
ルは９つのエントリを有することになる。インデックス
２は、水平方向フリップのオペレーションに対して計算
されたものである。ポジション２におけるビットのベク
トル値は、４である。水平方向フリップの後、新たなベ
クトル値は２５６である。値２５６は、ロケーション２
においてルックアップテーブルに入力される（これは最
小有効ビットは０であると仮定する）。ルックアップテ
ーブルは、前にリストしたシンメトリ演算子の各々に対
して異なる。

【００２７】シンメトリオペレーションは、所与のベク
トルを分割して、個々のビットにすることにより、任意
の所与のベクトルにおいて実行されることができる。１
にセットされた各ビットポジションは、ルックアップテ
ーブルから１つの値をインデックスするように用いられ
る。ルックアップテーブルからの値が合計されて、新た
なベクトルとなる。このオペレーションの一例を図１１
に示す。

【００２８】このオペレーションのハードウェアによる
実行は、ベクトルの各ビットが別個のデータライン（バ
イナリ画像データ）に存在するという意味において、ソ
フトウェアによる実行より幾分単純である。よって、ベ
クトルを多重送信して、データビットを抜き出したり、
出力数がウインドウサイズに等しい１×ｎチップへの入
力として各データラインを使用することができたりす
る。出力は、ダウンロード可能なチップを用いてプログ
ラム化されることができる。また、任意の所与のオペレ
ーションは、ハードワイヤ化されることができる。

【００２９】ピクセル変換の数学的説明 ウインドウ内の所与のビットに対する新たなロケーショ
ンの各々は、表１における式により特定できる。ビット
のオリジナルロケーションは、デカルト座標ペア（ｗ，
ｈ）により与えられ、オペレーション後のロケーション
は、（Ｗ，ｈ’）により与えられる。式中の他の変数
は、ウインドウの高さであるＨと、ウインドウの幅であ
るＷである。ｗ及びｈは０からインデックスされ、Ｗ及
びＨは最大値であるので、１を引くことが必要である。

【００３０】なお、２つの対角方向演算子は、実際、他
の演算子の組合せである。右対角方向フリップは、回転
９０と水平方向フリップの組合せである。左対角方向フ
リップは、ウインドウを四角形だと仮定して、回転９０
と垂直方向フリップとの組合せである。

【００３１】

【表１】

【００３２】本発明のまた別の実施の形態では、シンメ
トリのうちの一つのみのシンメトリ（以後最小シンメト
リ（ＬＣＳ）と呼ぶ）を用いる。これは、ずっと大きな
ＬＵＴフィルタと同じ高品質の性能を有する小さいＬＵ
Ｔを達成するテンプレートシンメトリ減少スキーム及び
フィルタリング構成を含む。テンプレートは、「ベクト
ル化」される、一連のバイナリ変数（関連する１０進数
のバイナリ数と考えることができる）に符号化され、関
連する１０進値に従って基準化されることができる。多
くのテンプレートは８つの独自のシンメトリを保持しな
いが、所与のテンプレートの多様なシンメトリは、通常
異なる数値を保持する。

【００３３】ここで述べる本発明の実施の形態では、Ｌ
ＣＳのみが格納されて、ＬＵＴ内のテンプレートのシン
メトリグループを表現する。単一の数を用いてテンプレ
ートのグループを表現することで、さらに有意な格納
（スペース）のセービングを行うことができる。本発明
のこの実施の形態に従うテンプレート回転の簡単な説明
をするために、ここで図７を参照すると、テンプレート
は入力画像から読み込まれ、その８つのシンメトリの各
々に回転される。このステップから得られた８つのバイ
ナリ値または１０進値は比較され、最小値がＬＵＴへの
インデックスとして使用される。このフィルタリングプ
ロセスの概略図を図８で示す。

【００３４】示した本発明のＬＣＳの実施の形態に従っ
てテンプレート回転を実行するために使用され得る数学
的オペレーションの例を以下に示す。

【００３５】最小シンメトリの検出 最小シンメトリ（ＬＣＳ）は、所与のベクトルがシンメ
トリ演算子のフルセットまたはサブセットにより演算さ
れる時に、最低の序数値を有するベクトルである。表２
は、ポジション２のセットのみを有する（即ち、ベクト
ル００００００１００＝４）３×３ウインドウにおける
全体セットの演算子の結果をリストしている。なお、Ｌ
ＣＳは１である。ＬＣＳは、所与のベクトルに対して全
ての可能な値を計算し、次いで最小値を選択することに
より、検出できる。これには、ビットの各々の抜出し
と、演算子ルックアップテーブルにおける多くのルック
アップ（Ｔ×演算子の数）と、各演算子の合計と、最小
値の選択が必要である。

【００３６】

【表２】

【００３７】この方法に対する或る可能な変形例として
は、全ての可能な入力ベクトルを予備計算して、ルック
アップテーブルを用いてＬＣＳを見出すことがある。こ
の方法は、ルックアップテーブルのサイズが２ｎ（ｎ
は、ウインドウ中のピクセルの数である）であるので、
ウインドウ中のピクセル数が増えるにつれて、非実用的
になる。

【００３８】なお、ここでは、最小シンメトリは、シン
メトリパターンのコレクションに対する１つの基準とし
て使用されている。これと同等の別法も存在し、本発明
の１つの態様である。このような同等の別法の一例は、
最大シンメトリ（ＧＣＳ）である。最大シンメトリ（Ｇ
ＣＳ）は、所与のベクトルがシンメトリ演算子のフルセ
ット又はサブセットにより演算されている時に、最高の
序数値を有するベクトルである。

【００３９】シンメトリオペレーションの非ベクトル化
計算 ベクトル化ウインドウの処理では、適切なテーブルの値
が合計されるように、各ピクセルがベクトルから抜出さ
れることが必要である。このステップを回避して、追加
のテーブルメモリを必要とする別の方法が考えられる。
オリジナルウインドウの各走査線が、ルックアップテー
ブルへのインデックスとして使用される場合、走査線全
体は、１ステップで変換できるので、ベクトルからシン
グルビットを抜出すことが回避される。必要とされるテ
ーブルサイズを計算する公式は、Ｔ＝２^Ｗ＊Ｈ（式中、
Ｔはテーブル幅、Ｗはウインドウの幅、Ｈはその高さで
ある）である。

【００４０】図１２は、３×３ウインドウにおける水平
方向フリップの演算に対する３本の走査線（走査線３）
の１つに対するルックアップテーブルの計算を示す。な
お、各走査線に対する２^Ｗ＊ｈのエントリがある。水平
方向フリップの演算は、同じ配列でビットを保持するの
で、走査線の値により特定される入力ビットパターンを
ベクトル内に見ることができるが、それは新たなロケー
ションに移されたものである。演算の全てがビットの配
列を保持するわけではない。例えば、垂直方向フリップ
では、ビットが新たなベクトルの中に集めらることにな
る。

【００４１】非ベクトル方法を用いて図１１の例を図１
３で繰り返す。ウインドウ内の各走査線は、テーブルか
ら１つの値をインデックスする。３つの値が合計され、
新たなベクトルとなる。

【００４２】ＬＵＴの特定のロケーションがアクセスさ
れると、ＬＵＴ中に格納されたデータ値がデータバス上
に配置されて、ステップ４０で表わされるように、マー
キングエンジンに出力される。ターゲットピクセルに対
する強調された出力の生成が完了すると、ステップ４２
で決定されるように、入力画像中にさらなるピクセルが
残っていれば、プロセスが反復される。入力画像中の全
てのピクセルが解像度を強調されると、プロセスはステ
ップ４４で完了する。

【００４３】図１４及び図１５を参照して、強調フィル
タの前述の演算を実行できる構成を述べることにする。
各ピクセルは、一連のデータワードとして、ピクセル状
態レジスタ１０１からパルスモジュレータ中に入力さ
れ、この中の値は、ターゲットピクセルと関連づけられ
たオブザベーションウインドウ中のピクセル状態の関数
である(図２のステップ３６)。ビデオ情報の同様の処理
が異なるカラーに対して実行されるカラー印刷等の場合
には、一連のデータワードは、パラレル処理のためにビ
デオ拡張ポート１０３を通して他のパルスモジュレータ
（図示せず）へと送られ得る。

【００４４】本発明はさらに、変換手段、分割手段、パ
ルス形成手段、及び生成手段を含む。図１４及び図１５
のパルスモジュレータでは、一連のデータワードの中の
データワードは、ＲＡＭアドレスマルチプレクサ１０５
を通して変換手段へと送られる。ここに示すように、変
換手段は、４つのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）ル
ックアップテーブル１０７、１０９、１１１、１１３を
含む。各データワードは、４つのＲＡＭルックアップテ
ーブル１０７、１０９、１１１、１１３内のアドレスを
表わす。好適な実施の形態では、一対の２５６×４のＥ
ＣＬ ＲＡＭルックアップテーブルが用いられて、制御
されるように要求される各パルス属性に対するパルス属
性ワードが生成される。パルス生成の特定の形態を用い
て本発明を説明するが、この説明は、或る実行を示す目
的で示される好適な実施の形態にすぎない。当業者は、
例えばＰＷＰＭ、高空間解像度、異なる量子化（バイナ
リからグレーへの変換）、バイナリ画像に対するスイッ
チ状態化等、多様な形態を用いて、画像が処理され得る
とともに、強調された信号が生成され得ることと、本発
明がこの実施の形態に限定されないことを、理解するで
あろう。

【００４５】パルス属性は、先端遅延、後端遅延、形成
されるべきパルスの振幅、そして１ピクセル選択当り複
数のパルス又は反転パルスのような他の特別な特徴を含
む。あるいは、単一の２５６×８ＥＣＬ ＲＡＭルック
アップテーブルを用いて、各パルス属性ワードが生成さ
れ得る。図１４の実施の形態は、先端遅延と後端遅延に
対応する２つのペアの２５６×４ＲＡＭルックアップテ
ーブル１０７及び１０９と１１１及び１１３を示してい
る。パルスモジュレータは、所望のパルス属性の存在す
る数と同じ数のペアの２５６ＲＡＭルックアップテーブ
ルを備えるであろう。例えば、３ペアの２５６×４ＲＡ
Ｍルックアップテーブルを用いて、形成されるべきパル
スの振幅を制御することができる。あるいは、ルックア
ップテーブル中の一連のＲＡＭアドレスは、反転パルス
を生成するように指定され得る。例えば、それらのテー
ブルロケーションからのデータ出力に応答して生成され
たパルスが反転されるように、アドレス６４〜１２７が
解読されるであろう。さらに、反転パルスの生成に対し
て、より多くの又はより少ないアドレスを使用したり、
割り当てたりすることもできる。

【００４６】各ＲＡＭルックアップテーブル中のアドレ
スが、ピクセル状態レジスタからのデータワードにより
アクセスされると、各ＲＡＭルックアップテーブルは、
１ニブル（４ビット）の情報を生成する。よって、ＲＡ
Ｍルックアップテーブルの各ペアは、制御される用に要
求されるパルス属性に対応するパルス属性ワード（８ビ
ット）を生成する。８ビットの実行が好ましいが、それ
に限定せず、パルス属性ワードは任意のビット数（即
ち、４、６、８、１０、１２等）であり得る。

【００４７】パルスモジュレータにおいて制御される用
に要求されるパルス属性を示す特徴データは、ルックア
ップテーブルダウンロードインタフェース１１５から、
ＲＡＭルックアップテテーブル１０７、１０９、１１１
及び１１３へとダウンロードされ得る。ルックアップテ
ーブルダウンロードインタフェース１１５がＲＡＭルッ
クアップテーブルのアドレスをアクセスすると、パルス
属性データニブルは、ルックアップテーブルダウンロー
ドインタフェース１１５からルックアップテーブルデー
タバス１１７を通してＲＡＭルックアップテーブルへと
ロードされ得る。これにより、異なる印刷特性（即ち、
フォントスムージング、グラフィクス等）に対して同じ
パルスモジュレータにおいて異なるマッピングファンク
ションが行われることができ、さらに、システムエージ
のコンポーネントとして印刷品質のメンテナンスが簡便
化される。ＲＡＭルックアップテーブル１０７、１０
９、１１１、１１３がロードされた後、ルックアップテ
ーブルダウンロードインタフェース１１５は、ビデオデ
ータバス１１９からデータを受け取るように、ＲＡＭア
ドレスマルチプレクサ１０５に命令する。

【００４８】図１４の実施の形態では、４つのＲＡＭル
ックアップテーブル１０７、１０９、１１１及び１１３
が、図２のステップ３８、４０で示されるマッピングフ
ァンクションを実行し、入力されるデータワードを２つ
のパルス属性ワードに変換してパルスの形成を制御す
る。図１４では、上２つのＲＡＭルックアップテーブル
１０７及び１０９が、形成されるべきパルスの先端遅延
に対してパルス属性ワードを形成するように組み合わさ
れる、別々のニブルのパルス属性情報を生成する。下２
つのＲＡＭルックアップテーブル１１１及び１１３は、
形成されるべきパルスの後端遅延に対してパルス属性を
形成するように組み合わされる、別々のニブルのパルス
属性情報を生成する。

【００４９】図１５に示すように、各パルス属性ワード
は、マルチプレクサ及びラッチブロック１２１及び１２
３を含む、それぞれの分割手段に送られる。好適な実施
の形態では、それぞれの各マルチプレクサ及びラッチブ
ロックは、フェーズ１のバスとフェーズ２のバスの各々
に対して１つずつ、２つのラッチを含む。ＲＡＭルック
アップテーブル１０７、１０９、１１１、及び１１３に
おいて生成された２つのパルス属性ワードは、フェーズ
１ビデオクロック１３５から、パルスの先端におけるそ
れらのそれぞれのマルチプレクサ１２１及び１２３によ
りフェーズ１バスへとラッチされるデータワードを形成
する。

【００５０】それぞれのフェーズ１バス１２５及び１２
７においてラッチされた２つのデータワードは、各チャ
ネルに対応するパルス形成手段において別個のチャネル
上でさらに処理される。示されるように、パルス形成手
段は、別々の先端遅延パルス及び後端遅延パルスを形成
するための遅延論理ブロック１２９と、ビデオパルス形
成論理ブロック１３１とを含む。生成手段を含むビデオ
パルス形成論理ブロック１３１は、先端遅延パルス及び
後端遅延パルスからシングルパルスを形成する。ビデオ
パルス形成論理ブロック１３１における第1又はノーマ
ルパルスの生成の後に、パルスは、コンビネーション論
理ブロック１４９の制御の下で反転される。

【００５１】図１５で示す好適な実施の形態により示さ
れるように、ビデオコンビネーション論理ブロック１４
９は、ビデオパルス形成論理ブロック１３１からのビデ
オ信号を、反転制御ラインに論理ゼロが存在する場合に
は変更なしで通過させる。一方、ビデオパルス反転論理
ブロック１４５が、反転制御ラインにおいて論理１を生
成すべき時にはいつも、ブロック１３１から出力される
ビデオパルス信号は反転されて、一対のビデオパルスを
形成する。

【００５２】なお、シングルフェーズのビデオクロック
及び対応するフェーズセットのバスのみを備える典型的
な走査システムの速度は、その遅延論理１２９及びパル
ス形成論理１３１がパルス属性において動作して、リセ
ットされて新たなパルス属性ワードを受け取ることので
きる速度により、制限される。図１５で示す実施の形態
では、フェーズ１ビデオクロックロック１３５とフェー
ズ１バス１２５及び１２７のみであるため、遅延論理ブ
ロック１２９とパルス形成論理ブロック１３１は、パル
スモジュレータの処理速度を制限する可能性がある。詳
細には、第1データワードに対応する２つのパルス属性
ワードが、遅延論理ブロック１２９とパルス形成論理ブ
ロック１３１により処理されている間、第2データワー
ドに対応する第2のペアのパルス属性がすでに形成さ
れ、フェーズ１バス１２５及び１２７にラッチされ、遅
延論理ブロック１２９及びパルス形成論理ブロック１３
１により処理されるのを、それぞれのマルチプレクサ及
びラッチブロック１２１及び１２３で待機することにな
る。

【００５３】ここで図１６を参照すると、図１５のコン
ビネーション論理ブロック１４９からのビデオ出力を受
け取ると、ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）２１８の形態
のマーキングエンジンが用いられて、強調されたビット
マップのビデオ信号が印刷されることができる。２つの
一般的なタイプのＲＯＳ２１８があり、それはフライン
グスポットとパルスイメージングである。両者におい
て、レーザ２２２から発射されるラスタビーム２２０
は、モジュレータ２２５を含み得るコンディショニング
光学系２２４内に入る。ＲＯＳ２１８に供給されるビデ
オ信号に応答して決定される正確な時間の間、モジュレ
ータ２２５はレーザビームをブロック又は偏向するか、
あるいは、回転ポリゴン２２８のファセット２２６を照
射するためにビームをコンディショニング光学系を通過
させるか、のどちらかを行う。レーザ２２２は、ヘリウ
ム−ネオンレーザ又はレーザダイオードであり得る。後
者の場合、モジュレータ２２５ではなく、ビデオデータ
が直接レーザを変調する。さらに、シングルレーザソー
ス２２２又はビーム２２０以外のものを用いて、本発明
を実行してもよい。

【００５４】ファセット２２６を反射した後、レーザビ
ーム２２０は、コンディショニング光学系２３０を通っ
て、感光性画像形成面２３２上にスポット２２１を形成
する。回転ファセットにより、レーザスポット２２１
は、ライン２３４において画像形成面を横切るように走
査する。ライン２３４は、一般に高速走査方向と呼ばれ
る、矢印２３６で表わされる方向にある。さらに、ファ
セット２２６が回転すると、画像形成面２３２は、高速
走査方向に略直交する、矢印２３８で示される低速方向
に移動する。連続する走査線２３４に対するポリゴンの
連続する回転ファセットが低速走査方向において互いに
オフセットされるように画像形成面は低速走査方向に移
動する。露光後、感光性画像形成面２３２上に残ってい
る静電潜像が、一般に知られている任意の帯電現像技術
を用いて現像され、出力媒体に転写可能な現像画像が生
成される。

【００５５】各走査線２３４は、一列のピクセル２４０
を含み、ピクセルは、レーザスポット２２１が画像形成
面で走査されるにつれ、レーザビームの変調により生成
される。ビーム２２０が走査線を横切って走査する時、
レーザスポット２２１は、ＲＯＳに提供されたビデオ信
号に従って、個々のピクセルを照射するか、照射しない
かのどちらかを行う。一般に、ビデオ信号は、一連のパ
ルスストリームと特徴づけることができ、論理１又はパ
ルス（あり）は、ビームが画像形成面を照射することを
特定し、一方、論理ゼロ又はパルスなしは、照射しない
ことを特定する。

【００５６】両タイプのＲＯＳに対して、ピクセル２４
０の幅は、ＲＯＳ２１８に供給されるビデオ信号中の対
応する論理１パルスの長さ又は持続時間に依存する。走
査スポットＲＯＳでは、パルスの先端において、モジュ
レータ２２５が画像形成面上にレーザビーム２２０を通
過させる。パルスの持続中、走査線２３４内で少なくと
も１つのアドレスされたピクセル２４０を照射しなが
ら、オーバル型のレーザスポット２２１が画像形成面２
３２を横切って走査される。従って、高速走査方向にお
ける照射領域の幅は、ビデオパルスの持続時間だけでな
く、レーザスポット２２１の幅及び走査速度にも依存す
る。典型的に、レーザスポットの寸法は、低速走査方向
における幅は、高速走査方向における幅の２〜３倍であ
る。例えば、６００スポット／インチ、１３５ページ／
分のデュアルビームプリンタでは、最大輝度の半分での
レーザスポットは、低速走査方向では幅約４３μｍ、高
速走査方向では幅２０μｍであり、シングルピクセル２
４０の幅を横切ってスポットが走査されるのに必要な時
間は、約１５ナノ秒である。

【００５７】典型的に、ＲＯＳを駆動するために使用さ
れるビデオデータは、以後ピクセルクロック時間と呼ば
れる、各ピクセルが露光される時間が同一であるよう
に、クロックされる。さらに、モジュレータを駆動する
ビデオ信号パルスを生成するために使用されるビデオデ
ータも、低速操作方向において画像形成面２３２の動き
及びＲＯＳ２１８と同期化されることにより、特定ビッ
トのビデオデータが、画像形成面２３２の適切な部分を
アドレスすることができる。ビデオデータ、それから生
成されるビデオ信号パルス、ＲＯＳ、及び画像形成面の
同期化は、ピクセルが画像形成面上で露光されなければ
ならない速度に相当するシステムクロックの使用を通し
て、達成される。より速いクロックは、ビデオパルスス
トリーム内でより大きい解像度を許容し得るが、周波数
が高くなるので、ビデオ処理経路内のハードウェアがよ
り高速となり、コストが増大することになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を使用するデジタルプリンタの実施の形
態のブロック図である。

【図２】本発明に従って画像解像度強調を達成するのに
必要なプロセスステップを示すフローチャートである。

【図３】従来技術の方法に従って、３×３ピクセルウイ
ンドウを３００spiから６００spiへと変換する方法を示
す図である。

【図４】本発明で示されるテンプレート回転を用いて、
３×３ピクセルウインドウを３００spiから６００spiへ
と変換する方法を示す図である。

【図５】本発明を含むテンプレートマッチングフィルタ
のオペレーションを示す詳細図である。

【図６】図５のフィルタが適用される入力画像と、その
結果得られる出力画像とを示す図である。

【図７】本発明の１つの実施の形態に従ってテンプレー
トを回転させるのに必要なステップを概説するフローチ
ャートである。

【図８】フィルタリングプロセスの概略図である。

【図９】本発明による使用のために、３×３ウインドウ
をベクトル化する方法を示す図である。

【図１０】テーブルの予備計算の一例を示す図である。

【図１１】シンメトリオペレーションの一例を示す図で
ある。

【図１２】３×３ウインドウにおける水平方向フリップ
の演算に対する３本の走査線（走査線３）の１つに対す
るルックアップテーブルの計算を示す図である。

【図１３】シンメトリオペレーションの非ベクトル化計
算を示す図である。

【図１４】強調フィルタのオペレーションを実行できる
構成を示す図である。

【図１５】強調フィルタのオペレーションを実行できる
構成を示す図である。

【図１６】ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）の形態のマー
キングエンジンを用いた、強調されたビットマップのビ
デオ信号の印刷を示す図である。

【符号の説明】

１０ 入力される低解像度ビットマップ １２ デジタルプリンタ １４ 強調フィルタ １６ 強調されたビットマップ １８ マーキングエンジン ２０ 強調されたプリント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー ディー．キングズリー アメリカ合衆国 14589 ニューヨーク州 ウィリアムソン ベア スワンプ ロー ド 7470

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタル画像データを処理して強調され
   た出力画像を生成する方法であって、 ａ） ビットマップ画像においてターゲットピクセルロ
   ケーションを選択するステップと、 ｂ） 前記ターゲットピクセルロケーションに対する、
   ビットマップ画像上に重ねられたピクセルオブザベーシ
   ョンウインドウ内で、ピクセルセットを観察するステッ
   プと、 ｃ） マルチ次元空間において前記ピクセルセットを回
   転させることにより、前記ピクセルセットの関数として
   インデックスポインタを生成するステップと、 ｄ） 前記インデックスポインタを用いて、ターゲット
   ピクセルを出力するために使用される信号の特徴を規定
   するコードをルックアップするステップと、 ｅ） マルチ次元空間において前記ピクセルセットの廻
   りに前記信号を回転させ、回転された信号を出力するス
   テップと、を含むデジタル画像データを処理して強調さ
   れた出力画像を生成する方法。
2. 【請求項２】 ルックアップテーブルに格納された多数
   のエントリを減少する方法であって、ルックアップテー
   ブルのエントリが、複数の出力信号と関連づけられ、前
   記方法が、 前記ルックアップテーブルのエントリ及び前記出力信号
   を調査するステップと、 前記ルックアップテーブルのエントリと前記出力信号と
   の間の類似性に基づいて生成される多数の出力信号を減
   少するステップと、を含む、ルックアップテーブルに格
   納された多数のエントリを減少する方法。