JP2005176036A

JP2005176036A - 画像処理方法

Info

Publication number: JP2005176036A
Application number: JP2003414704A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Ono; 光洋小野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】画像処理の高速化・高画質化、メモリの削減。
【解決手段】入力画像サイズと出力画像サイズから、必要な変倍率を計算する変倍率計算手段と、入力画像データを複合化する複合化手段と、複合化された画像情報を縮小する縮小手段と、画像情報を拡大する拡大手段と、入力画像の信号値を出力デバイスに適した色空間に変換し、濃度画像信号を生成する色変換手段とを具備した画像処理装置において、変倍率計算手段により求められた変倍率が縮小である場合に、複合化された入力データに対して、求められた変倍率を超えない最大の縮小率であり、かつ、縦横それぞれの方向の縮小率が、１／２ｎ（２のｎ乗分の１）である縮小率において縮小処理を行い、上述の縮小データに対して上述の色変換処理を行った後に、上述の拡大処理を行うことで、必要な出力データを得ることを特徴とする画像処理方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関し、たとえば、入力されたカラー画像信号に対して色変換処理や拡大または縮小処理などを行なう画像処理装置に関し、詳しくは、記録ヘッドからインクを吐出して記録媒体上に記録情報を記録する記録装置にこの記録装置を制御するための制御プログラムを格納した記憶媒体に実装される画像処理プログラムに関する。

一般に、デジタルカメラに代表される入力機器で記録されたデジタル画像は、入力装置固有のサイズで記録されている。また、そのデジタル画像を出力する印字装置では、出力の印字媒体のサイズや一枚の媒体にどのくらいの数の画像を出力するのかという出力サイズと、また、どのくらいの解像度で色処理を行うのかといった出力装置固有の解像度の双方によりサイズが決定される。

一例を挙げると、入力装置の入力画像サイズが横2560画素、縦1920画素である画像を4x6 と呼ばれる横6 インチ、縦４インチの印刷媒体に印刷する場合で、出力装置の色処理の解像度が300DPI (Dot Per Inch)であるとする。この場合、出力装置から見た出力サイズは、横1800画素、縦1200画素であるので、入力画像を縮小処理し、縦方向にはみ出した部分を切り取り、色処理を施し出力していた。（例えば、特許文献１）
０６−０１４２８５号公報

しかしながら、上述の従来例では拡大縮小処理に関して、メモリ容量、処理速度、画質の点でいくつかの問題点があった。

第１に、画像を保持する記憶装置の容量の問題があげられる。一般に入力画像はJPEGに代表される画像フォーマットに基づいて符号化され記録媒体に記録されている。そのため、この画像フォーマットを復号し、元の信号値を得るデコード部から出力される画像サイズは元の記録された画像サイズであり、その後、拡大や縮小といった変倍処理部により変倍処理される。

そのため、いったん複合化された入力信号値を保持するだけの記憶装置の容量を必要としていた。たとえば上述の例の場合、出力装置としては縦方向の1200画素分の記憶装置容量で出力を行えるが、入力装置側の画素数が多いため、1920画素分の記憶装置容量が必要となり、出力装置としては不要な記憶容量を必要としていた。

第２に、折り返しひずみと呼ばれる標本化の際の問題が挙げられる。一般的に拡大や縮小を行う変倍処理のアルゴリズムとしては、ニアレストネイバー（ｎｅａｒｅｓｔｎｅｉｇｈｂｏｒ）法、バイリニア（ｂｉｌｉｎｅａｒ）法、キュービックコンボリューション（ｃｕｂｉｃｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）法が知られている。これら補間方法は、サンプリング定理に基づいたｓｉｎｃ関数｛ｓｉｎｃ（ｘ）／ｘ｝による補間を基本概念とした方法であり、演算上の負荷を軽減するためにｓｉｎｃ関数を近似した補間関数を原画像のサンプル点に対して畳み込むことによって、原画像のサンプル点の間を補間し、画素数を増減するものである。

上記ニアレストネイバー法は補間関数として矩形関数を用い、最も近いサンプルの値を出力の補間値とする方法であり、極めて簡単なロジック演算で実現できることが知られている。しかし一方では、縮小に際しては高周波成分により折り返しひずみといわれる画像劣化を引き起こしてしまう。この折り返しひずみの回避方法としては、ローパスフィルタにより高周波成分を除去する方法が一般的だが、処理の負荷がかかるため、ニアレストネイバの特徴である処理の高速性を損なってしまう。

第３に、画像処理の速度の問題が挙げられる。高速化のためにニアレストネイバー法を用いても、折り返しひずみを除去するためにローパスフィルタ処理が必要になり、処理の高速化の妨げになることは上述のとおりであるが、もうひとつ画像処理の高速化を妨げる要因がある。上述のように、複合化を行った後に拡大や縮小処理をかけるために一度複合後の入力信号値を保持する記録領域を用意しなければないが、この記憶領域を用意せずに、複合化処理と変倍処理を同時に行うことも考えられる。しかしながらこの方法においては、変倍処理を行った後に出力装置固有の色処理を行い出力を行うため、拡大処理の場合、出力装置固有の色処理を行う処理画素数が増加してしまう。そのため、画像処理速度の低下という問題が発生する。

さらに、拡大処理と縮小処理を色処理よりも先に実行する場合、拡大になる場合には処理対象画素が拡大処理によって増えてしまうために、処理速度の低下につながってしまう。また、色処理よりもあとに実行する場合でも、縮小になる場合に動揺に処理速度の低下につながってしまう。

本発明は上述した従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、目的とするところは、入力デバイスによらずに、最小の記憶容量で出力ができ、画像劣化を引き起こさない画像処理方法で、高速に出力のための色処理を行う印字方法を提供することにある。

本発明は、上述の問題を解決するためのものであり、入力画像サイズと出力画像サイズから、必要な変倍率を計算する変倍率計算手段と、入力画像データを複合化する複合化手段と、複合化された画像情報を縮小する縮小手段と、画像情報を拡大する拡大手段と、入力画像の信号値を出力デバイスに適した色空間に変換し、濃度画像信号を生成する色変換手段とを具備した画像処理装置において、変倍率計算手段により求められた変倍率が縮小である場合に、複合化された入力データに対して、求められた変倍率を超えない最大の縮小率であり、かつ、縦横それぞれの方向の縮小率が、１／２^ｎである縮小率において縮小処理を行い、上述の縮小データに対して上述の色変換処理を行った後に、上述の拡大処理を行うことで、必要な出力データを得ることを特徴とする画像処理方法である。

以上詳述したように本発明の記録方法及び装置によれば、入力デバイスによらずに、最小の記憶容量で出力ができ、画像劣化を引き起こさない画像処理方法を用いて高速に出力のための色処理を行う印字方法を提供することにある。

本発明の実施の形態を図１〜図３に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るインクジェット方式の記録装置（プリンタ）の構成を示すブロック図である。図１において、１０は制御部で、本記録装置の制御を司る。１１はＩ／Ｆ（インターフェース）部で、このＩ／Ｆ部１１とデジタルカメラやデジタルカメラで撮影された画像データを保持するメモリカードが接続され、本体制御部が印刷対象となる画像データをデジタルカメラもしくはメモリカードから読み出し、１２の画像処理部へ送る。１２は画像処理部で、Ｉ／Ｆ部１１から送られてくる記録データ（多値画像データ）に関して、画像データの復号処理、縮小処理、色処理、を行うもので、メモリ、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ：特定用途向けＩＣ）及びＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＲＩＳＣ（ＲｅｄｕｃｅｄＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｅｔＣｏｍｐｕｔｅｒ：縮小命令セットコンピュータ）チップ等で構成される。

図２は、１２で図１で１２として示されていた画像処理部の内部の構造を表すブロック図である。本実施例では、各処理が独立したタスクとしてソフトウェアで実現されている。処理の流れを簡単に説明しながら、各処理ブロックの機能を説明する。

２１は、復号／縮小処理部である。入力された画像データは、この復号／縮小処理部により復号処理され、Y,Cb,CrやR,G,Bといった信号値に変換され、記録された画像の画素ならびに従って逐次メモリに展開されていく。また、縮小処理の場合、この復号／縮小処理部において必要な縮小率で縮小処理を行う。縮小処理は、処理の高速化のため一定の縮小率の縮小のみで処理を行い、その結果をメモリに展開していく。一定の縮小率とは、縦横それぞれの方向に、５０％、２５％、１２．５％、．．．と１／２^ｎの縮小処理である。この縮小率の処理処理であれば、加算とシフト演算による割り算のみを用いて容易に実装することができ、さらに、高速に処理を行うことができる。上述の、復号処理と縮小処理を施されたデータは、バッファ２６に格納される。ここで、縮小処理をしているため、実質上の画像周波数が半分に落ちていることから、ローパスフィルタの効果を得ることができる。

次に、バッファ２６に格納されたデータは、２３の色処理部から読み込まれる。色処理部では、輝度データとして格納されていた画像データを変換し、濃度データとしている。必要な縮小処理よりもより縮小されているため、色処理を行う画素数が少なくてすむことから、色処理の高速化が実現できる。色処理部の出力は、そのまま２４の拡大処理部へ渡り、拡大処理部において必要な拡大処理を行った後に、２７の出力バッファに格納される。このあと、図示していないが、誤差拡散処理を行い２値化したのちに印字ヘッドへと送信される。

以上処理の流れを簡単に説明したが、次に、具体例を挙げて処理を詳細に説明する。

入力データは、JPEG と呼ばれるフォーマットで符号化された画像データであり、そのサイズは縦横それぞれ2560x1920 である。PCカードに保存されているこの画像データが保存されているものとして、出力装置の色処理解像度が３００DPIであり、さらに利用者の設定した出力の設定値は、出力媒体が４ｘ６インチの用紙に一枚の画像をいっぱいに引き伸ばしてふちのないように出力する場合を想定して説明する。

まず、２８に示される変倍率計算部により変倍率が計算される。この場合の変倍率は、入力データが2560x1920、出力が、4x6インチ３００DPIなので、印刷媒体の長い辺を画像の長い辺にそろえると、1800x1200 の画素数になる。横と縦のそれぞれの拡大／縮小率は、1800/2560 = 0.703125,1200/1920 = 0.625 となる。ふちのないように印刷するために、拡大／縮小率として0.703125 の縮小変換を行い、上下方向に余る部分は切ることとする。ここで、変倍率計算部は縮小処理である場合に、所望の縮小率を超えない縮小率で、１／２^ｎの縮小率になる縮小率を縮小処理部に指示する。この場合の縮小率は、0.5(１／２^ｎ)が上述の条件を満たす縮小率であるので、0.5 を縮小処理部に指示する。また、縮小率処理部はこの縮小率で処理を行うため、変倍率計算部では、この縮小率から、必要な大きさに拡大するための拡大率を再度計算する。この場合、0.5 に縮小された画像を、所望の縮小率0.703125 に拡大する拡大率が必要なので、0.703125/0.5=1.40625 の拡大率となる。ここで求められた拡大率を、拡大率計算部に指示する事により、入力画像が１／２^ｎの縮小処理をされた後に、拡大処理部で拡大され、必要な出力画像のサイズへと変換される。

次に、復号処理部が印刷対象となるデータをインタフェース部を通じて取得しデコード処理を行う。ここで、縮小処理であるので、復号された画像はそのまま入力バッファに格納されるのではなく、縮小処理部において縮小処理を行った後に格納される。縮小処理はまず、一画素分デコードした後に、得られた値を縮小率にしたがってシフト演算を行う。この場合は、１ビットシフトを行う。次に必要な画素数分だけデコードしたかを判定する。この場合、横方向に２画素必要なのでもう一度画素値を取得し先ほどと同様にシフトして足しこんでいく。この処理を横方向に進めていくが、本実施例では、JPEG フォーマットであるために、８ｘ８画素を基本単位（MCU）として複合化されているため、４回ループした後に２列目の画素のデコード処理になる。２列目も先ほどと同様に処理を進める。ここで、1/2 の画素のデコードが終了したので、入力のバッファへと書き出す。同様の処理を進めていくことにより、複合化と縮小の処理を行っていく。ここで、１／２^ｎの縮小処理を行うことによって、ローパスフィルタと同様の効果を得ることができる。

次に、色処理部が処理を行う。色処理部では、JPEG フォーマットの画像ファイルをデコードして得られた Y,Cb,Cr の輝度データを、本実施例のプリンタで用いるシアン、マゼンタ、イエローに変換する。変換を行ったデータは、一度中間バッファに格納される。

次に、拡大処理部が中間バッファから処理済のデータを取得し、拡大処理を行い誤差拡散処理部へと渡す。本実施例では、前述のバイリニアによる補完演算を実装している。拡大処理が終わったデータ列は２値化処理部へと渡され、誤差拡散法により２値化され印字制御部へと渡される。
画像処理部１２における処理の最終段でドットパターンに展開された印字データは、メモリコントローラによりメモリ部１４に一旦蓄積される。このメモリ部１４は図示しない記録ヘッドが主走査方向に１回スキャンして記録を行うために必要な１バンド分以上のメモリから構成されており、本実施霊においては、記録ヘッドの副走査方向のノズル数が１２８ノズルで、主走査方向に１回スキャンで記録できる最大ドット数が８ｋドットであるため、
１２８（ノズル）×８ｋ（ドット）×４（色）＝４ＭＢｉｔ
のメモリ容量を持つことになる。また、このメモリ部１４への印字データの書き込み／読み出しは、画像処理部１２のＤＳＰ若しくはＲＩＳＣチップの制御の下にメモリコントローラにより行われ、メモリ部１４に対してアドレス信号及び書き込み／読み出しタイミング信号が生成される。また、メモリ部１４からの印字データの読み出しは、印字ヘッド制御部１５に出力される。この印字ヘッド制御部１５は、印字ヘッド部１７でのインク吐出のタイミング信号やヒートパルスを制御部１０の制御の基に生成する。

印字ヘッド部１７は各色インクに対応する記録ヘッドからなり、制御部１０及び印字ヘッド制御部１５によりヒータ部を加熱してインクを吐出することで記録用紙上への画像記録を行う。この印字ヘッド部１７は実際にはモータ駆動部１６のキャリッジ上に取り付けられている。モータ駆動部１６は、図示しない記録ヘッドを主走査方向に移動させるためのキャリッジ部及びキャリッジ駆動部と、記録用紙の給紙部、記録用紙搬送部、記録用紙排出部、記録ヘッドのインク詰まりを回復するための回復ユニット部から構成されている。１８は操作パネルで、給紙、排紙、記録用紙選択等を指示するためのスイッチ類及び本記録装置の状態を表示する表示部とからなる。

以上の処理により、印字データが作成されて記録用紙上への印字が行われる。
尚、本実施の形態では、拡大処理として、バイリニア法を実装したが、本発明はこれに限られるものではなく、他の拡大処理アルゴリズム（ニアレストネイバ法、キュービックコンボリューション法、等）でも良いことは言うまでもない。

また、本実施の形態に係る記録装置は、記憶媒体に格納された制御プログラムをコンピュータが読み出して実行することにより、上述した本実施の形態の機能が実現されるものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記制御プログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）等の実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した本実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

また、画像データの復号処理をはじめとして、各処理部はソフトウェアではなくハードウェアとして実装されてる場面も多いが、本発明はこれら処理部の実装の形態によるものではない。

本発明の第一実施例に係るインクジェット記録装置の説明図。本発明の画像処理の簡単な流れ図。

符号の説明

10 プリンタの制御プログラム
11 画像ファイル入力デバイスとのインタフェース部
12 画像処理部
13 ユーザーがプリンタに印刷指示を行う操作パネル
14 画像情報等を保持するメモリとメモリ制御部
15 印字ヘッドの制御部
16 紙送りや印字ヘッドの走査等を行うモータの制御部
17 印字ヘッド
21 画像ファイルの復号処理と縮小処理
22 入力画像ファイルの受信バッファ
23 入力画像信号を出力画像信号に変換する色処理部
24 拡大処理部
25 誤差拡散を行う色処理部
26 画像データの処理途中情報を格納する中間バファ
28 入力画像サイズと出力画像サイズから縮小率と拡大率を計算する変倍率計算部

Claims

入力画像サイズと出力画像サイズから、必要な変倍率を計算する変倍率計算手段と、入力画像データを複合化する複合化手段と、複合化された画像情報を縮小する縮小手段と、画像情報を拡大する拡大手段と、入力画像の信号値を出力デバイスに適した色空間に変換し、濃度画像信号を生成する色変換手段とを具備した画像処理装置において、変倍率計算手段により求められた変倍率が縮小である場合に、複合化された入力データに対して、求められた変倍率を超えない最大の縮小率であり、かつ、縦横それぞれの方向の縮小率が、１／２^ｎである縮小率において縮小処理を行い、上述の縮小データに対して上述の色変換処理を行った後に、上述の拡大処理を行うことで、必要な出力データを得ることを特徴とする画像処理方法。