JP2001092946A

JP2001092946A - 画像処理装置

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Publication number: JP2001092946A
Application number: JP26631099A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takahashi; 祐二高橋; Yoshiyuki Namitsuka; 義幸波塚; Koji Tone; 剛治刀根; Sugitaka Otegi; 杉高樗木; Hiroaki Fukuda; 拓章福田; Fumio Yoshizawa; 史男吉澤; Shinya Miyazaki; 慎也宮崎; Yasuyuki Nomizu; 泰之野水; Takako Satou; 多加子佐藤; Hideto Miyazaki; 秀人宮崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2001-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】異なる種類の画像処理アルゴリズムによる画
像処理を各々の画像処理アルゴリズムに適したアーキテ
クチャの画像処理手段によっておこない、リソースを充
分に活用した高効率の画像処理をおこなうことができる
画像処理装置を提供する。【解決手段】読み取った画像信号をディジタル変換され
た画像信号に変換し、もしくはディジタル的に生成され
た画像情報を画像信号に変換し、ディジタル変換された
画像信号を顕像として出力可能な画像信号になるように
処理し、前記ディジタル変換された画像信号に対し画像
処理をおこなうプログラマブルな画像処理手段を有する
画像処理装置において、画像処理手段を２種類以上の異
なったアーキテクチャによる演算処理手段、たとえば、
ＳＩＭＤ型演算処理手段３０１と、逐次型演算処理手段
５０１とによって構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、画像処理装置に
かかり、ディジタル画像信号を転写紙に画像を再生する
装置、特にスキャナーから画像を読み込んで転写紙に画
像を画像を再生する装置に適用されるディジタル画像信
号に対して画像処理をおこなう画像処理装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アナログ複写機からディジタル化
された画像データの処理をおこなうディジタル複写機が
登場し、さらに、ディジタル複写機が複写機としての機
能だけでなく、複写機の機能に加えて、ファクシミリの
機能、プリンターの機能、スキャナーの機能等の各機能
を複合したディジタル複合機が存在する。

【０００３】上述のようなディジタル複合機で使用する
画像処理装置として、読み取り信号の画像処理、メモリ
ーへの画像蓄積、複数機能の並行動作およびそれぞれの
画像処理の順序、回数を任意に設定できる制御手段を備
えた『画像処理装置』（たとえば、特開平８−２７４９
８６号公報）が既に提案されており、この画像処理装置
では、各種の画像処理を一つの画像処理構成で実行する
ことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の画像処理装置
は、画像処理の順序、回数を任意に設定できるから、入
力された画像データに対して最適な画像処理をおこなう
ことができ、各種の画像処理を一つの画像処理構成で実
行することができるが、並列処理型等の一つのアーキテ
クチャの画像処理ハードウエア（演算処理手段）しか備
えておらず、画像処理の内容に応じて好ましいアーキテ
クチャの演算処理手段を選択することはできない。

【０００５】たとえば、ＦＩＲフィルター（有限インパ
ルス応答フィルター）のような画像処理アルゴリズムに
よる画像処理は、並列処理型の演算処理手段による演算
処理が向いているが、ＩＩＲフィルター（無限インパル
ス応答フィルター）のような画像処理アルゴリズムによ
る画像処理は、並列処理型の演算処理手段による演算処
理には向いておらず、パイプライン処理をおこなうよう
な逐次処理型の演算処理手段による演算処理が向いてい
る。

【０００６】上述のような異なる種類の画像処理アルゴ
リズムによる画像処理を選択的におこなうことがあるデ
ィジタル複合機では、一つのアーキテクチャの画像処理
ハードウエアしか備えていないと、リソースを充分に活
用した高効率の画像処理をおこなうことができないとい
う問題点があった。

【０００７】この発明は、上述した従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、異なる種類の画像処理
アルゴリズムによる画像処理を各々の画像処理アルゴリ
ズムに適したアーキテクチャの画像処理手段によってお
こない、リソースを充分に活用した高効率の画像処理を
おこなうことができる画像処理装置を提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
上記目的を達成するために、請求項１の発明にかかる画
像処理装置は、読み取った画像信号をディジタル変換さ
れた画像信号に変換し、もしくはディジタル的に生成さ
れた画像情報を画像信号に変換し、ディジタル変換され
た画像信号を顕像として出力可能な画像信号になるよう
に処理し、前記ディジタル変換された画像信号に対し画
像処理をおこなうプログラマブルな画像処理手段を有す
る画像処理装置において、前記画像処理手段は２種類以
上の異なったアーキテクチャによる演算処理手段によっ
て構成されていることを特徴とする。

【０００９】請求項１の発明によれば、実行する画像処
理アルゴリズムに応じて異なるアーキテクチャによる演
算処理手段を使い分けることができる。

【００１０】請求項２の発明にかかる画像処理装置は、
請求項１の発明のおいて、前記演算処理手段が、複数画
素データに対して同時に同じ演算をおこなうＳＩＭＤ
（ＳｉｎｇｌｅＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｔｒｅａ
ｍＭｕｌｔｉｐｌｅＤａｔａｓｔｒｅａｍ）型演
算処理手段と、１画素単位で演算をおこなう逐次型演算
処理手段とを有していることを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明によれば、実行する画像処
理アルゴリズムに応じてＳＩＭＤ型演算処理手段と逐次
型演算処理手段とを使い分けることができる。

【００１２】請求項３の発明にかかる画像処理装置は、
請求項２の発明において、前記逐次型演算処理手段が複
数の演算処理手段を有し、パイプライン処理をおこなう
ことを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明によれば、逐次型演算処理
手段がパイプライン処理により高速演算をおこなう。

【００１４】請求項４の発明にかかる画像処理装置は、
請求項２または３の発明において、前記逐次型演算処理
手段と前記ＳＩＭＤ演算処理手段とが並行動作すること
を特徴とする。

【００１５】請求項４の発明によれば、逐次型演算処理
手段とＳＩＭＤ演算処理手段とが並行動作する。

【００１６】請求項５の発明にかかる画像処理装置は、
請求項２〜４の発明において、前記ＳＩＭＤ型演算処理
手段による画像処理の際に、前記ＳＩＭＤ型演算処理手
段と前記逐次型演算処理手段との間で処理結果の授受を
おこなうことを特徴とする。

【００１７】請求項５の発明によれば、ＳＩＭＤ型演算
処理手段による画像処理の際に、前記ＳＩＭＤ型演算処
理手段と前記逐次型演算処理手段との間で処理結果の授
受がおこなわれる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる画像処理装置の好適な実施の形態を詳細に
説明する。

【００１９】まず、本実施の形態にかかる画像処理装置
の原理について説明する。図１はこの発明の本実施の形
態にかかる画像処理装置の構成を機能的に示すブロック
図である。図１において、画像処理装置は、以下に示す
５つのユニットを含む構成である。

【００２０】上記５つのユニットとは、画像データ制御
ユニット１００と、画像データを読み取る画像読取ユニ
ット１０１と、画像を蓄積する画像メモリーを制御して
画像データの書き込み／読み出しをおこなう画像メモリ
ー制御ユニット１０２と、画像データに対し加工編集等
の画像処理を施す画像処理ユニット１０３と、画像デー
タを転写紙等に書き込む画像書込ユニット１０４と、で
ある。

【００２１】上記各ユニットは、画像データ制御ユニッ
ト１００を中心に、画像読取ユニット１０１と、画像メ
モリー制御ユニット１０２と、画像処理ユニット１０３
と、画像書込ユニット１０４とがそれぞれ画像データ制
御ユニット１００に接続されている。

【００２２】（画像データ制御ユニット１００）画像デ
ータ制御ユニット１００によりおこなわれる処理として
は以下のようなものがある。たとえば、

【００２３】（１）データのバス転送効率を向上させる
ためのデータ圧縮処理（一次圧縮）、（２）一次圧縮デ
ータの画像データへの転送処理、（３）画像合成処理
（複数ユニットからの画像データを合成すること可能で
ある。また、データバス上での合成も含む。）、（４）
画像シフト処理（主走査および副走査方向の画像のシフ
ト）、（５）画像領域拡張処理（画像領域を周辺へ任意
量だけ拡大することが可能）、（６）画像変倍処理（た
とえば、５０％または２００％の固定変倍）、（７）パ
ラレルバス・インターフェース処理、（８）シリアルバ
ス・インターフェース処理（後述するプロセス・コント
ローラー２１１とのインターフェース）、（９）パラレ
ルデータとシリアルデータのフォーマット変換処理、
（１０）画像読取ユニット１０１とのインターフェース
処理、（１１）画像処理ユニット１０３とのインターフ
ェース処理、等である。

【００２４】（画像読取ユニット１０１）画像読取ユニ
ット１０１によりおこなわれる処理としては以下のよう
なものがある。たとえば、

【００２５】（１）光学系による原稿反射光の読み取り
処理、（２）ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄ
Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）での電気信号への変換処
理、（３）Ａ／Ｄ変換器でのディジタル化処理、（４）
シェーディング補正処理（光源の照度分布ムラを補正す
る処理）、（５）スキャナーγ補正処理（読み取り経の
濃度特性を補正する処理）、等である。

【００２６】（画像メモリー制御ユニット１０２）画像
メモリー制御ユニット１０２によりおこなわれる処理と
しては以下のようなものがある。たとえば、

【００２７】（１）システム・コントローラーとのイン
ターフェース制御処理、（２）パラレルバス制御処理
（パラレルバスとのインターフェース制御処理）、
（３）ネットワーク制御処理、（４）シリアルバス制御
処理（複数の外部シリアルポートの制御処理）、（５）
内部バスインターフェース制御処理（操作部とのコマン
ド制御処理）、（６）ローカルバス制御処理（システム
・コントローラーを起動させるためのＲＯＭ、ＲＡＭ、
フォントデータのアクセス制御処理）、（７）メモリー
・モジュールの動作制御処理（メモリー・モジュールの
書き込み／読み出し制御処理等）、（８）メモリー・モ
ジュールへのアクセス制御処理（複数のユニットからの
メモリー・アクセス要求の調停をおこなう処理）、
（９）データの圧縮／伸張処理（メモリー有効活用のた
めのデータ量の削減するための処理）、（１０）画像編
集処理（メモリー領域のデータクリア、画像データの回
転処理、メモリー上での画像合成処理等）、等である。

【００２８】（画像処理ユニット１０３）画像処理ユニ
ット１０３によりおこなわれる処理としては以下のよう
なものがある。たとえば、

【００２９】（１）シェーディング補正処理（光源の照
度分布ムラを補正する処理）、（２）スキャナーγ補正
処理（読み取り経の濃度特性を補正する処理）、（３）
ＭＴＦ補正処理、（４）平滑処理、（５）主走査方向の
任意変倍処理、（６）濃度変換（γ変換処理：濃度ノッ
チに対応）、（７）単純多値化処理、（８）単純二値化
処理、（９）誤差拡散処理、（１０）ディザ処理、（１
１）ドット配置位相制御処理（右寄りドット、左寄りド
ット）、（１２）孤立点除去処理、（１３）像域分離処
理（色判定、属性判定、適応処理）、（１４）密度変換
処理、等である。

【００３０】（画像書込ユニット１０４）画像書込ユニ
ット１０４によりおこなわれる処理としては以下のよう
なものがある。たとえば、

【００３１】（１）エッジ平滑処理（ジャギー補正処
理）、（２）ドット再配置のための補正処理、（３）画
像信号のパルス制御処理、（４）パラレルデータとシリ
アルデータのフォーマット変換処理、等である。

【００３２】（ディジタル複合機のハードウエア構成）
つぎに、本実施の形態にかかる画像処理装置がディジタ
ル複合機を構成する場合のハードウエア構成について説
明する。図２は本実施の形態にかかる画像処理装置のハ
ードウエア構成の一例を示すブロック図である。

【００３３】図２のブロック図において、本実施の形態
にかかる画像処理装置は、読取ユニット２０１と、セン
サー・ボード・ユニット２０２と、画像データ制御部２
０３と、画像処理プロセッサー（画像処理手段）２０４
と、ビデオ・データ制御部２０５と、作像ユニット（エ
ンジン）２０６とを備える。また、本実施の形態にかか
る画像処理装置は、シリアルバス２１０を介して、プロ
セス・コントローラー２１１と、ＲＡＭ２１２と、ＲＯ
Ｍ２１３とを備える。

【００３４】また、本実施の形態にかかる画像処理装置
は、パラレルバス２２０を介して、画像メモリー・アク
セス制御部２２１と、メモリー・モジュール２２２と、
ファクシミリ制御ユニット２２４と、さらに、画像メモ
リー・アクセス制御部２２１に接続されるシステム・コ
ントローラー２３１と、ＲＡＭ２３２と、ＲＯＭ２３３
と、操作パネル２３４とを備える。

【００３５】ここで、上記各構成部と、図１に示した各
ユニット１００〜１０４との関係について説明する。す
なわち、読取ユニット２０１およびセンサー・ボード・
ユニット２０２により、図１に示した画像読取ユニット
１０１の機能を実現する。また同様に、画像データ制御
部２０３により、画像データ制御ユニット１００の機能
を実現する。また同様に、画像処理プロセッサー２０４
により画像処理ユニット１０３の機能を実現する。

【００３６】また同様に、ビデオ・データ制御部２０５
および作像ユニット（エンジン）２０６により画像書込
ユニット１０４を実現する。また同様に、画像メモリー
・アクセス制御部２２１およびメモリー・モジュール２
２２により画像メモリー制御ユニットを実現する。

【００３７】つぎに、各構成部の内容について説明す
る。原稿を光学的に読み取る読取ユニット２０１は、ラ
ンプとミラーとレンズから構成され、原稿に対するラン
プ照射の反射光をミラーおよびレンズにより受光素子に
集光する。

【００３８】受光素子、たとえばＣＣＤは、センサー・
ボード・ユニット２０２に搭載され、ＣＣＤにおいて電
気信号に変換された画像データはディジタル信号に変換
された後、センサー・ボード・ユニット２０２から出力
（送信）される。

【００３９】センサー・ボード・ユニット２０２から出
力（送信）された画像データは画像データ制御部２０３
に入力（受信）される。機能デバイス（処理ユニット）
およびデータバス間における画像データの伝送は画像デ
ータ制御部２０３がすべて制御する。

【００４０】画像データ制御部（画像データ・インター
フェース制御部）２０３は、画像データに関し、センサ
ー・ボード・ユニット２０２、パラレルバス２２０、画
像処理プロセッサー２０４間のデータ転送、プロセス・
コントローラー２１１と画像処理装置の全体制御を司る
システム・コントローラー２３１との間の通信をおこな
う。また、ＲＡＭ２１２はプロセス・コントローラー２
１１のワークエリアとして使用され、ＲＯＭ２１３はプ
ロセス・コントローラー２１１のブートプログラム等を
記憶している。

【００４１】画像処理プロセッサー２０４は画像処理を
おこなうプログラマブルな演算処理手段である。センサ
ー・ボード・ユニット２０２から出力（送信）された画
像データは、画像データ制御部２０３を経由して画像処
理プロセッサー２０４に転送（送信）され、画像処理プ
ロセッサー２０４にて光学系およびディジタル信号への
量子化に伴う信号劣化（スキャナー系の信号劣化とす
る）を補正され、再度、画像データ制御部２０３へ出力
（送信）される。

【００４２】画像メモリー・アクセス制御部２２１は、
メモリー・モジュール２２２に対する画像データの書き
込み／読み出しを制御する。システムコントローラー２
３１は、パラレルバス２２０に接続される各構成部の動
作を制御する。また、ＲＡＭ２３２はシステム・コント
ローラー２３１のワークエリアとして使用され、ＲＯＭ
２３３はシステム・コントローラー２３１のブートプロ
グラム等を記憶している。

【００４３】操作パネル２３４は、画像処理装置がおこ
なうべき処理を入力する。たとえば、処理の種類（複
写、ファクシミリ送信、画像読込、プリント等）および
処理の枚数等を入力する。これにより、画像データ制御
情報の入力をおこなうことができる。なお、ファクシミ
リ制御ユニット２２４の内容についての詳細は後述す
る。

【００４４】読取ユニット２０１より読み取った画像デ
ータの処理には、読み取り画像データをメモリー・モジ
ュール２２２に蓄積して再利用するジョブと、メモリー
・モジュール２２２に蓄積しないジョブとがあり、それ
ぞれの場合について説明する。

【００４５】読み取り画像データをメモリー・モジュー
ル２２２に蓄積する例としては、１枚の原稿について複
数枚を複写する場合があり、この場合には、読取ユニッ
ト２０１を１回だけ動作させ、読取ユニット２０１によ
り読み取った画像データをメモリー・モジュール２２２
に蓄積し、メモリー・モジュール２２２に蓄積された画
像データを複数回読み出す。

【００４６】メモリー・モジュール２２２を使わない例
としては、１枚の原稿を１枚だけ複写する場合があり、
この場合には、読み取り画像データをそのまま再生すれ
ばよいので、画像メモリー・アクセス制御部２２１によ
るメモリー・モジュール２２２へのアクセスをおこなう
必要はない。

【００４７】メモリー・モジュール２２２を使わない場
合には、画像処理プロセッサー２０４から画像データ制
御部２０３へ転送されたデータは、再度、画像データ制
御部２０３から画像処理プロセッサー２０４へ戻され
る。画像処理プロセッサー２０４においては、センサー
・ボード・ユニット２０２におけるＣＣＤによる輝度デ
ータを面積階調に変換するための画質処理をおこなう。

【００４８】画質処理後の画像データは画像処理プロセ
ッサー２０４からビデオ・データ制御部２０５に転送さ
れる。ビデオ・データ制御部２０５は、面積階調に変化
された信号に対し、ドット配置に関する後処理およびド
ットを再現するためのパルス制御をおこなう。その後、
画像データは作像ユニット２０６へ送られ、作像ユニッ
ト２０６が転写紙上に再生画像を形成する。

【００４９】つぎに、メモリー・モジュール２２２に蓄
積し、画像読み出し時に付加的な処理、たとえば画像方
向の回転、画像の合成等をおこなう場合の画像データの
流れについて説明する。画像処理プロセッサー２０４か
ら画像データ制御部２０３へ転送された画像データは、
画像データ制御部２０３からパラレルバス２２０を経由
して画像メモリー・アクセス制御部２２１に送られる。

【００５０】ここでは、システム・コントローラー２３
１の制御に基づいて、画像データとメモリー・モジュー
ル２２２のアクセス制御、外部ＰＣ（パーソナル・コン
ピューター）２２３のプリント用データの展開、メモリ
ー・モジュール２２２の有効活用のための画像データの
圧縮／伸張をおこなう。

【００５１】画像メモリー・アクセス制御部２２１へ送
られた画像データは、データ圧縮後、メモリー・モジュ
ール２２２に蓄積され、蓄積された画像データは必要に
応じて読み出される。読み出された画像データは、伸張
され、本来の画像データに戻し画像メモリー・アクセス
制御部２２１からパラレルバス２２０を経由して画像デ
ータ制御部２０３へ戻される。

【００５２】画像データ制御部２０３から画像処理プロ
セッサー２０４への転送後は画質処理、およびビデオ・
データ制御部２０５でのパルス制御をおこない、作像ユ
ニット２０６において転写紙上に再生画像を形成する。
画像データの流れにおいて、パラレルバス２２０および
画像データ制御部２０３でのバス制御により、ディジタ
ル複合機の機能を実現する。

【００５３】ファクシミリ送信は、読み取られた画像デ
ータを画像処理プロセッサー２０４にて画像処理を実施
し、画像データ制御部２０３およびパラレルバス２２０
を経由してファクシミリ制御ユニット２２４へ転送する
ことによりおこなわれる。ファクシミリ制御ユニット２
２４は、通信網へのデータ変換をおこない、それを公衆
回線（ＰＮ）２２５へファクシミリデータとして送信す
る。

【００５４】ファクシミリ受信は、公衆回線（ＰＮ）２
２５からの回線データをファクシミリ制御ユニット２２
４にて画像データへ変換し、パラレルバス２２０および
画像データ制御部２０３を経由して画像処理プロセッサ
ー２０４へ転送することによりおこなわれる。この場
合、特別な画質処理はおこなわず、ビデオ・データ制御
部２０５においてドット再配置およびパルス制御をおこ
ない、作像ユニット２０６において転写紙上に再生画像
を形成する。

【００５５】複数ジョブ、たとえば、コピー機能、ファ
クシミリ送受信機能、プリンター出力機能が並行に動作
する状況において、読取ユニット２０１、作像ユニット
２０６およびパラレルバス２２０の使用権のジョブへの
割り振りは、システム・コントローラー２３１およびプ
ロセス・コントローラー２１１において制御する。

【００５６】プロセス・コントローラー２１１は画像デ
ータの流れを制御し、システム・コントローラー２３１
はシステム全体を制御し、各リソースの起動を管理す
る。また、ディジタル複合機の機能選択は、操作パネル
（操作部）２３４においておこなわれ、操作パネル（操
作部）２３４の選択入力によって、コピー機能、ファク
シミリ機能等の処理内容を設定する。

【００５７】システム・コントローラー２３１とプロセ
ス・コントローラー２１１は、パラレルバス２２０、画
像データ制御部２０３およびシリアルバス２１０を介し
て相互に通信をおこなう。具体的には、画像データ制御
部２０３内においてパラレルバス２２０とシリアルバス
２１０とのデータ・インターフェースのためのデータフ
ォーマット変換をおこなうことにより、システム・コン
トローラー２３１とプロセス・コントローラー２１１間
の通信をおこなう。

【００５８】（画像処理プロセッサー２０４）つぎに、
画像処理プロセッサー２０４を構成する演算処理手段に
ついて説明する。画像処理プロセッサー２０４は、図３
に示されているようなＳＩＭＤ型演算処理手段（ＳＩＭ
Ｄ型プロセッサー）３０１と、図４に示されているよう
な逐次処理型演算処理手段４０１、図５に示されている
ようなパイプライン構成の逐次処理型演算処理手段５０
１を有している。

【００５９】図３はＳＩＭＤ型演算処理手段３０１の基
本構成を示しており、ＳＩＭＤ型演算処理手段３０１は
レジスター・ファイル３０３に対して並列にｎ個接続さ
れたＡＬＵ（算術論理演算ユニット）３０２を有してい
る。ＡＬＵ３０２は、２画素データを入力し、加算、減
算、乗算、除算、論理演算等をおこなうユニットであ
り、１命令で同時にｎ個のＡＬＵ３０２が同じ演算をお
こなう。演算結果はレジスター・ファイル３０３に書き
戻される。レジスター・ファイル３０３はｎ個のレジス
ターを１セットとしてｍ組で構成される。

【００６０】図４は逐次処理型演算処理手段４０１の基
本構成を示しており、逐次処理型演算処理手段４０１
は、一つのＡＬＵ４０２と、ｐ個レジスターによるレジ
スター・ファイル４０３とにより構成されている。パイ
プライン構成の逐次処理型演算処理手段５０１は、図５
に示されているように、データ入力部５０４とデータ出
力部５０５との間に、一つのＡＬＵ５０２とｐ個レジス
ターによるレジスター・ファイル５０３との対を複数
対、互いに並列に有している。

【００６１】つぎに、ディジタルフィルターを例に、Ｓ
ＩＭＤ型演算処理手段３０１について説明する。図６は
ＦＩＲフィルターの特性を示している。主走査方向３タ
ップ、副走査方向１タップのＦＩＲフィルターの場合、
式（１）による演算をおこなう。

【００６２】ＯＤn＝Ｋ１・ＩＤn＋Ｋ２・ＩＤn-1＋Ｋ３・ＩＤn-2 …（１）ＯＤn：主走査方向ｎ画素目の演算後濃度ＩＤn：主走査方向ｎ画素目の入力画像濃度Ｋ１〜Ｋ３：係数（Ｋ１＋Ｋ２＋Ｋ３＝１）

【００６３】図７は上述のＦＩＲフィルターの演算式
（１）を図式化して示している。ＦＩＲフィルターで
は、入力データＩＤｎがＫ１倍され、１画素遅延したデ
ータＩＤn-1がＫ２倍され、２画素遅延したデータＩＤn
-2がＫ３倍され、それらの合計がＯＤnとなる。通常、
これらの演算は１画素ごとにおこなわれるため、画素数
分の演算時間がかかる。また、ハードウエアで構成した
場合、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３などのパラメータは固定とな
る。

【００６４】ＳＩＭＤ型演算処理手段３０１によるＦＩ
Ｒフィルターの演算手順を説明する。なお、ここでは、
演算手順を示し、ＳＩＭＤ型プロセッサー３０１の動作
説明をおこなうのが目的であるため、浮動小数点の扱い
等については深く言及しない。ここでは、ＡＬＵ３０２
を７つ並列に持ち、レジスター・ファイル３０３は７つ
の並列なレジスターを３セット持つＳＩＭＤ型演算処理
手段３０１の動作を説明する。

【００６５】（手順１）Ｄｉ・Ｋ１を演算し、演算結果
をレジスターＲＥＧ１ｉにストアする。すなわち、手順
１では、入力データＤ１〜Ｄ７すべてにおいてＤｉ・Ｋ
１をおこない、各演算結果をレジスターＲＥＧ１にスト
アする。

【００６６】（手順２）Ｄｉ・Ｋ２を演算し、演算結果
をレジスターＲＥＧ２ｉにストアする。すなわち、入力
データＤ１〜Ｄ７すべてにおいてＤｉ×Ｋ２をおこな
い、各演算結果をレジスターＲＥＧ２へストアする。

【００６７】（手順３）ＲＥＧ１ｉ＋ＲＥＧ２（ｉ＋
１）を演算し、演算結果をレジスターＲＲＥＧ３ｉにス
トアする。すなわち、ＲＥＧ１とＲＥＧ２を加算する。
注目画素ｉ番目に対してＲＥＧ２はｉ＋１番目を加算す
る。

【００６８】（手順４）Ｄｉ・Ｋ３を演算し、演算結果
をレジスターＲＥＧ１ｉへストアする。すなわち、入力
データＤ１〜Ｄ７すべてにおいてＤｉ・Ｋ３をおこな
い、各演算結果をレジスターＲＥＧ１にストアする。

【００６９】（手順５）：ＲＥＧ３ｉ＋ＲＥＧ１（ｉ＋
２）を演算し、演算結果をＲＥＧ２ｉへストアする。す
なわち、ＲＥＧ３とＲＥＧ１を加算する。注目画素ｉ番
目に対してＲＥＧ１はｉ＋２番目を加算する。以上で、
ＲＥＧ２ｉに７画素の演算結果がストアされる。

【００７０】（手順６）ＲＥＧ２ｉの演算結果を少数点
以下、四捨五入して出力データを生成する。

【００７１】Ｋ１＝０．２５，Ｋ２＝０．５０，Ｋ３＝
０．２５とした場合のＦＩＲフィルターの計算例を図８
に示している。なお、ＯＤ６，ＯＤ７が不定なのは、Ｏ
Ｄ８，ＯＤ９が存在しないためで、通常は０にクランプ
する。

【００７２】上述のように、ＳＩＭＤ型演算処理手段３
０１を用いると、５ステップで、ｎ画素の演算が可能と
なる。なお、Ｋ１〜Ｋ３の値はレジスター・ファイル３
０３へデータをロードすることによりプログラマブルで
あり、係数を自由に選択できる。

【００７３】ＳＩＭＤ型演算処理手段３０１は、上述し
たように、非常に高速な処理が可能であるが、アルゴリ
ズムによってはその能力が発揮されない場合がある。Ｉ
ＩＲフィルターがその１例であり、それについて説明す
る。

【００７４】図９はＩＩＲフィルターの特性を示してい
る。ＩＩＲフィルターは、式（２）の演算をおこなう。

【００７５】ＯＤn＝（１−Ｋ）・ＯＤn-1＋Ｋ・ＩＤn …（２）ＯＤn：主走査方向ｎ画素目の演算後濃度ＩＤn：主走査方向ｎ画素目の入力画像濃度Ｋ：係数（０＜Ｋ≦１）

【００７６】図１０は上述のにＩＩＲフィルターの演算
式（２）を図式化して示している。ＩＩＲフィルターの
場合、演算後濃度ＯＤｎは主走査方向の一つ前の演算結
果ＯＤn-1と現データＩＤnから求まる。このようなアル
ゴリズムの場合、主走査方向に一気に演算をおこなうＳ
ＩＭＤ型演算処理手段はそのメリットが活かせない。こ
れは、１画素ごとに演算し、それをつぎの演算に使うた
めである。従来、この部分はハードワイヤーロジックで
作るしかなかった。

【００７７】この発明による画像処理装置では、ＩＩＲ
フィルターの演算は図４に示されているような一つのＡ
ＬＵ構成を基本とした逐次型演算処理手段４０１により
おこない、係数変更などを可能にした。この場合、以下
の手順により演算が可能である。

【００７８】レジスター１にＤｉ、レジスター２にＫ
をロードする。Ｄｉ・Ｋを演算してレジスター３にストアする。レジスター１に（１−Ｋ）をロードする。レジスター０・レジスター１を演算して結果をレジス
ター２にストアする。レジスター２＋レジスター３を演算して結果をレジス
ター０にストアする。レジスター０の値を結果をＯｉに出力する。新しいデータＤi+1を入力する。

【００７９】ここで、Ｋの値は、レジスター・ファイル
４０３にロードする値を変更することにより容易に変更
ができ、いろいろな特性のＩＩＲフィルターが実現可能
である。

【００８０】以上の２つのアーキテクチャの演算処理手
段を用いることにより、画像処理アルゴリズムに適した
処理がプログラマブルにおこなわれる。

【００８１】逐次型演算処理手段４０１において上述の
ＩＩＲフィルターの例では、演算に５ステップ必要であ
り、これは１画素の演算結果を得るのに５ステップかか
ることを意味する。これでは、ｎ画素の演算をおこなう
とき５・ｎステップ必要になってしまうことになる。

【００８２】これに対し、図５に示されているように、
逐次型演算処理手段５０１が、ＡＬＵ５０２を複数個有
し、パイプライン処理をおこなうことにより、ＩＩＲフ
ィルター演算を高速化することができる。

【００８３】パイプライン処理とは、図１１に示されて
いるように、一定画素ごとに処理手順を並列化して高速
化する手段であり、この例では、５画素ごとに一つの処
理をおこなうようにしている。ＩＩＲフィルターの演算
例で、演算器を使う処理は、、、であるため演算
器は３つ必要になる。パイプライン処理の採用により1
画素の処理に５ステップ必要であったＩＩＲフィルター
処理が1画素ごとに出力され高速化が実現できる。以
上、プログラマブルな演算処理手段の基本機能と基本高
速化手段を説明した。

【００８４】つぎに、上述のアーキテクチャを搭載した
本発明例による画像処理について説明する。ここで、説
明の前提として、ＦＩＲフィルターのようにＳＩＭＤ型
演算処理手段３０１で演算可能な画像処理アルゴリズム
をＳＩＭＤ向きアルゴリズム（ＳＩＭＤ向き画像処
理）、ＩＩＲフィルターのように逐次型演算処理手段４
０１，５０１で演算可能な画像処理アルゴリズムを逐次
型向きアルゴリズム（逐次型向き画像処理）と呼ぶ。

【００８５】また、説明を具体的に、かつ簡単にするた
め、１ラインの画素数を２０画素とし、画像処理１はＳ
ＩＭＤ型演算処理手段３０１で６ステップ、画像処理２
は同じく４ステップ、画像処理３は同じく９ステップか
かるものとし、逐次型演算処理手段５０１は、パイプラ
イン処理（画像処理４）をおこない、１画素ごとに出力
できるものとする。また、パイプライン処理の１画素目
の遅延、ＳＩＭＤ演算による１画素目の遅延等は重要で
ないので、ここでは考慮しない。

【００８６】（構成例１）図１２はこの発明による画像
処理装置における画像処理プロセッサー２０４の構成例
１を、図１３は構成例１における画像処理を示してい
る。これは、画像処理１〜４が直列に接続された例であ
り、画像処理１〜３はＳＩＭＤ向き画像処理部であり、
画像処理４は逐次型向き画像処理部とする。この場合の
処理タイミングが図１４に示されている。構成例１の画
像処理プロセッサー２０４は、ＳＩＭＤ型演算処理手段
３０１と逐次処理型演算処理手段５０１とを直列に有し
ている。

【００８７】この場合、すべて直列処理なので１ライン
処理に６＋４＋９＋２０＝３９ステップかかる。特に高
速処理を必要としない場合や画像処理を逐次で処理した
いときにこのような構成となる。各画像処理間はデータ
を渡すだけなので、特別な処理は不要である。たとえ
ば、画像処理１として拡大、縮小処理、画像処理２とし
てＦＩＲフィルター処理、画像処理３として画像白マス
ク処理、画像処理４としてＩＩＲフィルターを使った処
理などがあげられる。なお、処理の順番は必要に応じて
変えることがある。

【００８８】（構成例２）図１５はこの発明による画像
処理装置における画像処理プロセッサー２０４の構成例
２を、図１６は構成例２における画像処理を示してい
る。構成例２は、画像処理をＳＩＭＤ演算向きと逐次型
向きとで並行に処理する場合である。構成例２における
画像処理プロセッサー２０４は、ＳＩＭＤ型演算処理手
段３０１と逐次処理型演算処理手段５０１とを互いに並
列に有し、ＳＩＭＤ型演算処理手段３０１と逐次処理型
演算処理手段５０１の出力側にセレクタ１５０１を設け
ている。

【００８９】この構成は、逐次演算向き画像処理が常時
必要でない場合に有効で、たとえば上記と同じ画像処理
を想定し（画像処理１として拡大、縮小処理、画像処理
２としてＦＩＲフィルター処理、画像処理３として画像
白マスク処理、画像処理４としてＩＩＲフィルターを使
った処理）、画像処理１〜３までが通常処理であり、必
要に応じてセレクタ１５０１により画像処理４に切り替
えることができるものである。この場合の処理タイミン
グは図１７に示されており、１ライン処理時間は２０ス
テップですむようになる。

【００９０】（構成例３）図１８はこの発明による画像
処理装置における画像処理プロセッサー２０４の構成例
３を、図１９は構成例２における画像処理を示してい
る。構成例３は、ＳＩＭＤ型演算処理手段３０１と逐次
処理型演算処理手段５０１とを互いに並列に有し、逐次
処理型演算処理手段５０１の結果をＳＩＭＤ型演算処理
手段３０１が使用する場合である。

【００９１】この構成は、たとえば、画像処理１が図２
１、図２２に示されているような地肌除去などの場合に
有効である。ＩＩＲフィルターはＦＩＲフィルターにく
らべ少ない演算数で強い平滑化が可能なため、地肌除去
などに向いている。よって逐次型演算処理手段が必要と
なる。

【００９２】入力画像データＩＤｎに対し、ＩＩＲフィ
ルターで処理されたＯＤｎを画素ごとに減算することに
より、図２２に示されているような地肌部を除去した画
像を得られる。この場合の演算式はＯＤｎ＝ＩＤｎ−
（ＩＩＲフィルター演算後ＯＤｎ）であり、（ＩＩＲフ
ィルター演算後ＯＤｎ）は画像処理４による演算後の出
力データである。

【００９３】この場合の処理タイミングは図２０に示さ
れている。なお、ＳＩＭＤ型演算処理手段３０１は、ま
ずレジスター・ファイル３０３に１ライン分の画素（こ
こでは２０画素）をためる必要がある。その間に、逐次
型演算処理５０１はＩＩＲフィルター処理を逐次的にお
こなう。

【００９４】その処理結果はＳＩＭＤ型演算処理手段３
０１の画像処理手段１で使用しないレジスター・ファイ
ルに順次ため込んでいく。その処理は１ライン時間後に
は終了している。ＳＩＭＤ型演算処理手段３０１はその
１ライン時間後から画像処理４の結果を利用して画像処
理１を実行する。

【００９５】（構成例４）図２３はこの発明による画像
処理装置における画像処理プロセッサー２０４の構成例
４を、図２４は構成例４における画像処理を示してい
る。構成例４は、ＳＩＭＤ型演算処理手段３０１と逐次
処理型演算処理手段５０１の並列構成を前後２組有して
おり、後段のＳＩＭＤ型演算処理手段３０１による画像
処理５と、後段の逐次処理型演算処理手段５０１による
画像処理６を追加したものである。タイミングは図示し
ないが、地肌除去機能と誤差拡散処理など、ＩＩＲフィ
ルターを２個所以上に使用する場合に有効となる。

【００９６】（ＳＩＭＤ型演算処理手段３０１の具体的
構成例）図２５はＳＩＭＤ型演算処理手段３０１の具体
的構成を示している。ＳＩＭＤ(ＳｉｎｇｌｅＩｎｓ
ｔｒｕｃｔｉｏｎｓｔｒｅａｍＭｕｌｔｉｐｌｅＤ
ａｔａｓｔｒｅａｍ）は複数のデータに対し、単一の
命令を並列に実行させるもので、複数のＰＥ（プロセッ
サー・エレメント）より構成される。

【００９７】それぞれのＰＥはデータを格納するレジス
ター（Ｒｅｇ）２５０１、他のＰＥのレジスターをアク
セスするためのマルチプレクサー（ＭＵＸ）２５０２、
バレルシフター（ＳｈｉｆｔＥｘｐａｎｄ）２５０
３、論理演算器（ＡＬＵ）２５０４、論理結果を格納す
るアキュムレーター（Ａ）２５０５、アキュムレーター
の内容を一時的に対比させるテンポラリー・レジスター
（Ｆ）２５０６から構成される。

【００９８】各レジスター２５０１は、アドレスバスお
よびデータバス（リード線およびワード線）に接続され
ており、処理を規定する命令コード、処理の対象となる
データを格納する。レジスター２５０１の内容は論理演
算器２５０４に入力され、演算処理結果はアキュムレー
ター２５０５に格納される。結果をＰＥ外部に取り出す
ために、テンポラリー・レジスター２５０６に一旦退避
させる。テンポラリー・レジスター２５０６の内容を取
り出すことにより、対象データに対する処理結果が得ら
れる。

【００９９】命令コードは、各ＰＥに同一内容で与え、
処理の対象データをＰＥごとに異なる状態で与え、隣接
ＰＥのレジスター２５０１の内容をマルチプレクサー２
５０２において参照することで、演算結果は並列処理さ
れ、各アキュムレーター２５０５に出力される。

【０１００】たとえば、画像データ１ラインの内容を各
画素後とにＰＥに配置し、同一の命令コードで演算処理
させれば、１画素づつ逐次処理するよりも短時間で１ラ
イン分の処理結果が得られる。特に、空間フィルター処
理、シェーディング補正処理はＰＥごとの命令コードは
演算式そのもので、ＰＥすべてに共通に処理を実施する
ことができる。

【０１０１】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、実行する画像処理アルゴリズムに応じて異なるアー
キテクチャによる演算処理手段をＳＩＭＤ演算処理手段
３０１と逐次型演算処理手段４０１とで使い分けること
ができる。

【０１０２】また、パイプライン処理をおこなう逐次型
演算処理手段５０１を使うことにより、逐次型演算処理
も高速演算でおこなうことができる。また、演算処理手
段をＳＩＭＤ演算処理手段３０１と逐次型演算処理手段
４０１，５０１とが並行動作するから、画像処理アルゴ
リズムに応じて最適なアーキテクチャを選択して高速に
演算をおこなうことができる。

【０１０３】さらにまた、ＳＩＭＤ型演算処理手段３０
１による画像処理の際に、ＳＩＭＤ型演算処理手段３０
１と逐次型演算処理手段４０１，５０１との間で処理結
果の授受がおこなわれ、複雑な画像処理演算を高速でお
こなうことができる。このように、画像処理アルゴリズ
ムを選ばずリソースを充分に活用した高効率の画像処理
をおこなうことができるものである。

【０１０４】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項
１に記載の発明によれば、実行する画像処理アルゴリズ
ムに応じて異なるアーキテクチャによる演算処理手段を
使い分けることができ、画像処理アルゴリズムを選ばず
リソースを充分に活用した高効率の画像処理をおこなう
ことができる画像処理装置が得られるという効果を奏す
る。

【０１０５】また請求項２に記載の発明によれば、実行
する画像処理アルゴリズムに応じてＳＩＭＤ型演算処理
手段と逐次型演算処理手段とを使い分けることができ、
画像処理アルゴリズムを選ばずリソースを充分に活用し
た高効率の画像処理を高速演算のもとにおこなうことが
できる画像処理装置が得られるという効果を奏する。

【０１０６】請求項３に記載の発明によれば、逐次型演
算処理手段がパイプライン処理をおこなうから、逐次型
演算処理も高速演算でおこなう画像処理装置が得られる
という効果を奏する。

【０１０７】請求項４に記載の発明によれば、逐次型演
算処理手段とＳＩＭＤ演算処理手段とが並行動作するか
ら、画像処理アルゴリズムに応じて最適なアーキテクチ
ャを選択して高速に演算をおこなう画像処理装置が得ら
れるという効果を奏する。

【０１０８】請求項５に記載の発明によれば、ＳＩＭＤ
型演算処理手段による画像処理の際に、ＳＩＭＤ型演算
処理手段と逐次型演算処理手段との間で処理結果の授受
がおこなわれ、複雑な画像処理演算を高速でおこなう画
像処理装置が得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の本実施の形態にかかる画像処理装置
の構成を機能的に示すブロック図である。

【図２】本実施の形態にかかる画像処理装置のハードウ
エア構成の一例を示すブロック図である。

【図３】本実施の形態にかかる画像処理装置で使用され
るＳＩＭＤ型演算処理手段の一例を示すブロック図であ
る。

【図４】本実施の形態にかかる画像処理装置で使用され
る逐次処理型演算処理手段の一例を示すブロック図であ
る。

【図５】本実施の形態にかかる画像処理装置で使用され
るパイプライン構成の逐次処理型演算処理手段の一例を
示すブロック図である。

【図６】ＦＩＲフィルターの特性を示すグラフである。

【図７】ＦＩＲフィルターの構成を示すブロック線図で
ある。

【図８】ＦＩＲフィルターの計算例を示す説明図であ
る。

【図９】ＩＩＲフィルターの特性を示すグラフである。

【図１０】ＩＩＲフィルターの構成を示すブロック線図
である。

【図１１】本実施の形態にかかる画像処理装置で使用さ
れるパイプライン構成の逐次処理型演算処理手段による
パイプライン処理の様子を示す説明図である。

【図１２】この発明による画像処理装置における画像処
理プロセッサーの構成例１を示すブロック図である。

【図１３】構成例１における画像処理の流れを示すブロ
ック図である。

【図１４】構成例１における画像処理の処理タイミング
を示すタイムチャートである。

【図１５】この発明による画像処理装置における画像処
理プロセッサーの構成例２を示すブロック図である。

【図１６】構成例２における画像処理の流れを示すブロ
ック図である。

【図１７】構成例２における画像処理の処理タイミング
を示すタイムチャートである。

【図１８】この発明による画像処理装置における画像処
理プロセッサーの構成例３を示すブロック図である。

【図１９】構成例３における画像処理の流れを示すブロ
ック図である。

【図２０】構成例３における画像処理の処理タイミング
を示すタイムチャートである。

【図２１】ＩＩＲフィルターの特性を示すグラフであ
る。

【図２２】地肌除去処理の特性を示すグラフである。

【図２３】この発明による画像処理装置における画像処
理プロセッサーの構成例４を示すブロック図である。

【図２４】構成例４における画像処理の流れを示すブロ
ック図である。

【図２５】本実施の形態にかかる画像処理装置に用いら
れるＳＩＭＤ型プロセッサーの概略構成を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１００画像データ制御ユニット１０１画像読取ユニット１０２画像メモリー制御ユニット１０３画像処理ユニット１０４画像書込ユニット２０１読取ユニット２０２センサー・ボード・ユニット２０３画像データ制御部２０４画像処理プロセッサー２０５ビデオ・データ制御部２０６作像ユニット（エンジン）２１０シリアルバス２１１プロセス・コントローラー２１２，２３２ＲＡＭ２１３，２３３ＲＯＭ２２０パラレルバス２２１画像メモリー・アクセス制御部２２２メモリー・モジュール２２３パーソナル・コンピューター（ＰＣ）２２４ファクシミリ制御ユニット２２５公衆回線２３１システム・コントローラー２３４操作パネル３０１ＳＩＭＤ型演算処理手段３０２，４０２，５０２ＡＬＵ３０３，４０３，５０３レジスター・ファイル４０１，５０１逐次型演算処理手段１５０１セレクタ２５０１レジスター（Ｒｅｇ）２５０２マルチプレクサー（ＭＵＸ）２５０３バレルシフター（ＳｈｉｆｔＥｘｐａｎ
ｄ）２５０４論理演算器（ＡＬＵ）２５０５アキュムレーター（Ａ）２５０６テンポラリー・レジスター（Ｆ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者刀根剛治東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者樗木杉高東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者福田拓章東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者吉澤史男東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者宮崎慎也東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者野水泰之東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者佐藤多加子東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者宮崎秀人東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者石井理恵東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者川本啓之東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 5B045 AA01 BB22 GG09 GG14 GG17 5B057 AA11 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CH05 CH08 CH18 CH20 5C077 LL19 PQ12 PQ13 TT06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】読み取った画像信号をディジタル変換さ
れた画像信号に変換し、もしくはディジタル的に生成さ
れた画像情報を画像信号に変換し、ディジタル変換され
た画像信号を顕像として出力可能な画像信号になるよう
に処理し、前記ディジタル変換された画像信号に対し画
像処理をおこなうプログラマブルな画像処理手段を有す
る画像処理装置において、前記画像処理手段は２種類以上の異なったアーキテクチ
ャによる演算処理手段によって構成されていることを特
徴とする画像処理装置。
【請求項２】前記演算処理手段は、複数画素データに
対して同時に同じ演算をおこなうＳＩＭＤ（Ｓｉｎｇｌ
ｅＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｔｒｅａｍＭｕｌｔｉ
ｐｌｅＤａｔａｓｔｒｅａｍ）型演算処理手段と、
１画素単位で演算をおこなう逐次型演算処理手段とを有
していることを特徴とする請求項１記載の画像処理装
置。
【請求項３】前記逐次型演算処理手段は複数の演算処
理手段を有し、パイプライン処理をおこなうことを特徴
とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】前記逐次型演算処理手段と前記ＳＩＭＤ
演算処理手段とが並行動作することを特徴とする請求項
２または３記載の画像処理装置。
【請求項５】前記ＳＩＭＤ型演算処理手段による画像
処理の際に、前記ＳＩＭＤ型演算処理手段と前記逐次型
演算処理手段との間で処理結果の授受をおこなうことを
特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の画像処
理装置。