JP2005275787A - 画像処理方法及び装置並びにプリンタ - Google Patents

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Abstract

【課題】解像度の少ない元画像を基にプリンタ等から出力画像を得る際に、出力画像の先鋭度・解像度を向上させる画像処理方法を提供する。
【解決手段】元画像の輪郭部分を抽出し（ステップＳ１０）、この抽出した輪郭部分の画素を分割して輪郭部分の画素数を増加させる（ステップＳ２０）。増加させた各画素の濃度値をそれぞれ輪郭部分の近傍の画素の濃度値に基づいて決定する（ステップＳ３０）。この各画素の濃度値を決定する際に、輪郭部分の先鋭度が高くなる濃度勾配をもつように決定する。これにより、元画像の解像度（記録画素数）が少ない場合でも、プリンタ等の画像出力手段から得られる出力画像の先鋭度・解像度を向上させることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は画像処理方法及び装置並びにプリンタに係り、特にデジタル画像の先鋭度を向上させる技術に関する。
一般に、カメラ付き携帯電話などで撮影された画像サイズ（画素数）の少ない画像をプリンタの元画像として使用し、この元画像に基づいて解像度の高いプリンタによって元画像を印画紙に印画すると、得られる写真プリントは先鋭度の乏しいものになるという問題がある。
特許文献１には、輪郭線がジャギー（低解像度によるギザギザ感）となる輪郭補正が必要なパターンを認識し、輪郭補正が必要な箇所のドット径やドット位置を変更することによりジャギーを補正する技術が開示されている。
特開平５−２０７２８２号公報
ところで、特許文献１に記載の技術は、文字イメージデータ等の２値データを扱う場合に適用されるものであり、写真のような階調の多い画像には適用できず、また、感熱プリンタのサーマルヘッドのようにドットの大きさや位置が固定されているものには適用できない。
また、元画像の画素数を出力画像の画素数になるように増加させ、増加させた画素の濃度値は、その画素の近傍の画素の画素値を直線補間することによって求める方法が知られているが、この場合、画像の輪郭部分の濃度勾配方向の傾きが一定となり、輪郭部分の先鋭度を向上させることができないという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、解像度（記録画素数）の少ない元画像を基にプリンタ等の画像出力手段から出力画像を得る際に、出力画像の先鋭度・解像度を向上させることができる画像処理方法及び装置並びにプリンタを提供することを目的とする。
前記目的を達成するために請求項１に係る画像処理方法は、元画像の輪郭部分を抽出する工程と、前記抽出した輪郭部分の画素を分割して輪郭部分の画素数を増加させる工程と、前記増加させた各画素の濃度値をそれぞれ前記輪郭部分の近傍の画素の濃度値に基づいて決定する工程であって、前記輪郭部分の先鋭度が高くなる濃度勾配をもつように前記増加させた各画素の濃度値を決定する工程と、を含むことを特徴としている。
即ち、元画像の輪郭部分の画素を分割することにより輪郭部分の画素数を増加させる。例えば、輪郭部分の１画素を３×３、４×４のように９分割、１６分割して画素数を増加させる。このようにして増加させた各画素の濃度値は、輪郭部分の近傍の画素の濃度値に基づいて所定のアルゴリズムにより決定するが、輪郭部分の先鋭度が高くなる濃度勾配をもつように決定する。これにより、元画像の解像度（記録画素数）が少ない場合でも、上記画像処理後の画像を使用することにより、プリンタ等の画像出力手段から得られる出力画像の先鋭度・解像度を向上させることができる。
請求項２に示すように請求項１に記載の画像処理方法において、前記増加させた各画素の濃度値を決定する工程は、輪郭部分の濃度勾配方向の複数の画素のうちの中心位置の画素から離れるにしたがって隣接する画素の濃度値の差が小さくなるように決定することを特徴としている。
即ち、輪郭部分の濃度勾配方向の複数の画素のうちの中心位置近傍の隣接する画素間の濃度値の差は大きくなるようにし、中心位置の画素から離れるにしたがって隣接する画素間の濃度値の差を小さくするようにしている。
請求項３に係る画像処理装置は、画像出力手段によって出力される出力画像の画素数よりも画素数の少ない元画像を入力する入力手段と、前記入力した元画像の輪郭部分を抽出する輪郭抽出手段と、前記抽出した輪郭部分の画素が前記画像出力手段によって出力される出力画像の輪郭部分の画素数と同じになるように前記抽出した輪郭部分の画素を分割して画素数を増加させる手段と、前記輪郭部分の先鋭度が高くなる濃度勾配をもつように前記増加させた各画素の濃度値をそれぞれ前記輪郭部分の近傍の画素の濃度値に基づいて決定する手段と、を備えたことを特徴としている。
前記輪郭部分の画素の分割数は、元画像の画素数と、画像出力手段によって出力される出力画像の画素数とによって決定され、例えば、元画像の画素数が１００×１００画素で、出力画像の画素数が３００×３００画素の場合には、元画像の１画素は、３×３分割する。このようにして増加された輪郭部分の各画素の濃度値は、上記と同様にして輪郭部分の先鋭度が高くなる濃度勾配をもつように決定される。
請求項４に示すように請求項３に記載の画像処理装置において、前記画像出力手段は所定の解像度の写真プリントを出力することが可能なプリンタであり、前記入力手段から入力する元画像は前記所定の解像度よりも低い解像度のものであることを特徴としている。
請求項５に係るプリンタは、請求項３又は４に記載の画像処理装置を有し、該画像処理装置によって元画像の輪郭部分の先鋭度が高くなるように処理された画像を印画紙に印画することを特徴としている。
本発明によれば、元画像の輪郭部分の画素数を増加させるとともに、増加させた輪郭部分の各画素の濃度値を、輪郭部分の近傍の画素の画素値に基づいて先鋭度が高くなる濃度勾配をもつように決定するようにしたため、プリンタ等の画像出力手段から出力画像を得る際に、元画像が画素数が少ない場合でも上記処理後の画像を使用することで出力画像の先鋭度、解像度を向上させることができる。
以下添付図面に従って本発明に係る画像処理方法及び装置並びにプリンタの好ましい実施の形態について詳説する。
図１は本発明に係るプリンタの実施の形態を示すブロック図である。
同図に示すように、この実施の形態のプリンタ１００は、デジタルカメラ（カメラ付き携帯電話を含む）の記録メディアであるメモリカード１０を介して入力する画像データに基づいて画像を印画紙に印画するデジタルプリンタであり、主としてカードインターフェース（Ｉ／Ｆ）部１１０と、画像処理部１２０と、ＬＣＤ制御部１３０と、液晶表示器（ＬＣＤ）１４０と、中央処理装置（ＣＰＵ）１５０と、主メモリ１６０と、ストレージ１７０と、プリントエンジン１８０と、操作部１９０とから構成されている。
カードＩ／Ｆ部１１０は、各種のデジタルカメラにおけるメモリカード１０の着脱が可能なカードスロットを有し、装着されたメモリカード１０から画像データ等の入力が可能なインターフェースである。尚、図示しないＵＳＢインターフェースやＩＥＥＥ１３９４インターフェース、あるいはＩｒＤＡ（Infrared Data Association ）規格の赤外線通信手段を設け、デジタルカメラから有線又は無線で画像データを入力してもよい。
画像処理部１２０は、入力した画像データ（圧縮データ）を伸張する画像解凍処理機能と、解凍後の画像データに基づいて画像解析を行って画像補正条件を算出する機能と、入力した画像データから印画サイズに対応する印画用の画像データを作成する機能と、前記画像補正条件を用いて印画用の画像データを補正する画像補正機能とを有している。また、元画像の画素数を増加させて印画用の画像データを作成する場合には、輪郭部分の先鋭度を向上させるために、増加させた画素の濃度値を所定のアルゴリズムにしたがって決定する機能を有している。尚、前記所定のアルゴリズム等の詳細については後述する。
前記画像データから各種の画像補正条件を求める過程において、画像データの特性値（例えば、画像データ中の輝度信号Ｙの平均値や、色差信号Ｃr 、Ｃb のそれぞれの平均値等）の算出が行われる。また、画像補正条件としては、ホワイトバランス補正値（各色差信号Ｃr 、Ｃb に乗算するゲイン値）、階調補正値等であり、前記画像処理部１２０は、ホワイトバランス補正部及び階調補正部等を有している。
即ち、ホワイトバランス補正部は、印画用の画像データの色差信号Ｃr 、Ｃb にホワイトバランス補正値を乗算してホワイトバランス補正を行い、階調補正部は、例えば階調補正値の大きさ応じた複数の階調補正ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を有し、画像補正条件として設定された階調補正値に基づいて対応する階調補正ＬＵＴを選択し、この階調補正ＬＵＴを用いて印画用の画像データの輝度信号Ｙの階調補正を行う。
また、画像処理部１２０は、上記のようにして画像補正された印画用の画像データ（輝度信号Ｙ、色差信号Ｃr 、Ｃb ）を、Ｒ、Ｇ、Ｂ（レッド、グリーン、ブルー）信号に変換したのちＹ、Ｍ、Ｃ（イエロー、マゼンタ、シアン）信号に変換し、又は直接Ｙ、Ｍ、Ｃ信号に変換する色信号変換部を有しており、この変換したＹ、Ｍ、Ｃ信号をプリントエンジン１８０に出力する。
ＬＣＤ制御部１３０は、入力する画像データからＬＣＤ１４０に画像を表示するための表示用の画像データを作成し、これをＬＣＤ１４０に出力して画像を表示させる。
ＣＰＵ１５０は、システム全体を統括的に制御する処理部であり、このＣＰＵ１５０により、画像データの読み出し、この読み出した画像データに対する処理指示や各制御ブロックに対する画像データの受け渡し、印画の実行等の各種指示を与える。ＣＰＵ１５０への各種処理の指示は、使用者の操作に基づいて操作部１９０から与えられる。例えば、操作部１９０は、ＬＣＤ１４０に表示される画像を見ながら入力画像の選択指示を行うボタン（コマ送り、コマ戻しボタン）、Ｌサイズ、はがきサイズ等のプリントサイズやプリント種類を選択するためのボタン、プリント枚数を指定するボタン、プリント開始を指示するプリントボタン等を有している。
主メモリ１６０は、プリンタの制御プログラムが格納されたり、プログラム実行時の作業領域として使用され、ストレージ１７０は、不揮発性の記憶手段であり、印画した画像の印画履歴に関するログ情報や画像補正条件の印画情報等が記録される。
プリントエンジン１８０は、例えば、印画方式としてＴＡ（サーモオートクローム）方式を採用したもので、Ｃ、Ｍ、Ｙの各発色層を有するカラー印画紙（以下、「ＴＡペーパー」という）自体を熱で発色させ、所定の波長の光の照射で定着するものであり、ＴＡペーパーを搬送する手段、サーマルヘッド、定着ランプ等を有している。カラー画像をＴＡペーパーに印画する場合には、まずＴＡペーパーを搬送するとともにＹ信号によってサーマルヘッドを制御し、ＴＡペーパーのイエロー層を発色させ、続いて定着ランプによってイエローの発色を定着させる。ＴＡペーパーのマゼンタ層及びシアン層の発色もＭ信号、Ｃ信号に基づいて同様に行われ、これによりＴＡペーパーにカラー画像を印画する。尚、この実施の形態のプリンタは、ＴＡプリンタであるが、これに限らず、本発明は他の感熱プリンタやインクジェットプリンタ等の他の形式のプリンタにも適用できる。
次に、本発明に係るプリンタの画像処理動作について図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
以下に説明する本発明に係る画像処理は、プリンタのプリント解像度に対して、プリント対象（元画像）の解像度（記録画素数）が小さい場合に、印画出力される写真プリントの先鋭度を増加させるための画像処理であり、特に輪郭部分の階調処理に特徴がある。
図２において、メモリカード１０から読み出した元画像から輪郭部分を抽出する（ステップＳ１０）。この輪郭部分の抽出は、エッジ抽出フィルタを使用したフィルタ処理にて行うことができる。
図３は元画像の輪郭部分の画素を抽出する様子を示す図である。同図に示すように、この実施の形態では、輪郭部分の画素は、３×３の９画素の単位で順次、輪郭線に沿って抽出される。
図４（Ａ）は上記抽出した輪郭部分の画素を拡大した図であり、同図（Ａ）に示すように、番号が付けられた画素(1) 〜(3) は、輪郭部分の濃度勾配方向に並んでいる３つの画素である。
また、図４（Ｂ）は各画素(1) 〜(3) の階調値（濃度値）の一例を示している。尚、この実施の形態では、各画素の階調値は、８ビット（０〜２５５）で表すようにしている。
図２に戻って、上記抽出した元画像の輪郭部分の画素を分割し、画素数を増加させる（ステップＳ２０）。
図５（Ａ）は元画像の輪郭部分の３×３の９画素を９×９の８１画素に分割した状態を示す図である。即ち、元画像の１画素が３×３の９画素になるように分割するようにしている。尚、この分割数は、元画像の画素数と、プリンタ１００から印画出力される写真プリントの画素数とによって決定され、例えば、元画像の画素数が１００×１００画素で、写真プリントの画素数が３００×３００画素の場合には、元画像の１画素を３×３分割して写真プリントの画素数と一致させる。また、分割する画素は、元画像の輪郭部分の画素のみでもよいし、元画像の全画素でもよい。前者の場合には、輪郭部分以外の元画像の画素については、１つの画素について同じ階調値を有する複数の画素（ドット）を印画紙に打つようにする。
図５（Ａ）において、番号(1) 〜(9) は、輪郭部分の濃度勾配方向に並んでいる９つの画素を示しており、図５（Ｂ）は９つの画素(1) 〜(9) の階調値を示している。尚、この時点では、分割されて増加した９つの画素(1) 〜(9) の階調値は、分割前の元画像の画素の階調値（図４（Ｂ）参照）と同じ値になっている。
図２に戻って、元画像の輪郭部分の画素と隣接画素の情報（濃度値）から分割されて増加した画素の濃度値を、所定のアルゴリズムにしたがって求める（ステップＳ３０）。
即ち、図６（Ａ）に示すように９つの画素(1) 〜(9) の階調値のうち、図６（Ｂ）に示すように中心位置（輪郭部分の中心位置）の画素(5) と隣接する４つの画素(3) 、(4) 、(6) 、(7) の階調値を空洞化する。
次に、図６（Ｃ）に示すように画素(4) の階調値には、画素(2) と画素(5) の中間の階調値159(＝｛191 ＋127 ｝／２）を入れ、同様にして画素(6) の階調値には、画素(5) と画素(8) の中間の階調値95（＝｛127 ＋63｝／２）を入れる。即ち、画素(5) に隣接する２つ画素(4) 、(6) には、画素(5) の階調値と従来の隣接画素の階調値との中間の値を代入する。
次に、画素(2) 、(4) 、(5) 、(7) の位置をｘ座標とし、それぞれの画素の階調をｙ座標として、最小２乗法にて、次式に示す３次式を求める。
［数１］
ｙ＝1.3333ｘ3 −20ｘ2 ＋66.667ｘ＋127 …(1)
上記式(1) に画素(3) 、(7) のｘ座標を代入し、これらの画素(3) 、(7) のｙ座標を算出し、図 6（Ｄ）に示すようにその算出結果（183 、71) を画素(3) 、(7) の階調値として決定する。
上記のようにして増加させた輪郭部分の各画素の階調値を決定し、各画素の階調値に基づいてプリント出力することにより、図４に示した輪郭部分は、図７に示すような先鋭度が向上したものとなる。
図８は図６（Ｄ）に示した表をグラフにしたものである。図８に示すように、輪郭部分の９つの画素(1) 〜(9) の中心位置の画素(5) とこれと隣接する画素(4) 、(6) との画素間の階調差をＤ1 とし、画素(3) と画素(4) との階調差及び画素(6) と画素(7) との階調差をＤ2 とし、画素(2) と画素(3) との階調差及び画素(7) と画素(8) との階調差をＤ3 とし、画素(1) と画素(2) との階調差及び画素(8) と画素(9) との階調差をＤ4 （＝０）とすると、これらのＤ1 〜Ｄ4 は、次式の関係になる。
［数２］
Ｄ1 ＞Ｄ2 ＞Ｄ3 ＞Ｄ4 …(2)
即ち、輪郭部分の濃度勾配方向の９つの画素(1) 〜(9) のうちの中心位置の画素(5) から離れるにしたがって隣接する画素間の階調差が小さくなり、逆に、輪郭部分の中心位置の画素(5) に近づくにしたがって隣接する画素間の階調差が大きくなる。
一方、９つの画素(1) 〜(9) の階調値を決定する際に、元画像の階調値を１次補間して求めると、各画素間の階調差は、次式のように等しくなる。
［数３］
Ｄ1 ＝Ｄ2 ＝Ｄ3 ＝Ｄ4 …(3)
各画素間の階調差が式(2) の関係となる場合と、式(3) になる場合とを比較すると、前者の方が輪郭部分の先鋭度・解像度を向上させることができる。
尚、この実施の形態では、プリンタ内に輪郭部分の先鋭度を向上させる画像処理手段を有する場合について説明したが、これに限らず、プリンタと画像処理手段とは別体のものでもよい。また、この実施の形態では、元画像の輪郭部分の画素数を増加させるとともに、先鋭度が向上するように各画素の階調値を決定してプリント出力する場合について説明したが、本発明は元画像よりも解像度の高いディスプレイに出力する場合にも適用できる。更に、輪郭部分の先鋭度を向上させるための各画素の階調値の決定方法は、この実施の形態のものに限らず、例えば、式(2) に示すような階調差が得られるような方法であれば、いかなる方法でもよい。
図１は本発明に係るプリンタの実施の形態を示すブロック図である。 図２は本発明に係るプリンタの処理動作の一例を説明するために用いたフローチャートである。 図３は元画像の輪郭部分の画素を抽出する様子を示す図である。 図４（Ａ）は輪郭部分の画素を拡大した図であり、図４（Ｂ）は各画素の階調値（濃度値）の一例を示す図表である。 図５（Ａ）は輪郭部分の画素を分割した状態を示す図であり、図５（Ｂ）は各画素の階調値を示す図表である。 図６（Ａ）乃至（Ｄ）は増加させた複数の画素の階調値を決定するアルゴリズムを説明するために用いた図表である。 図７は先鋭度を向上させた輪郭部分の画素を示す図である。 図８は増加させた複数の画素の階調値を示すグラフである。
符号の説明
１０…メモリカード、１００…プリンタ、１１０…カードインターフェース部、１２０…画像処理部、１３０…ＬＣＤ制御部、１４０…液晶表示器（ＬＣＤ）、１５０…中央処理装置（ＣＰＵ）、１６０…主メモリ、１７０…ストレージ、１８０…プリントエンジン、１９０…操作部

Claims (5)

  1. 元画像の輪郭部分を抽出する工程と、
    前記抽出した輪郭部分の画素を分割して輪郭部分の画素数を増加させる工程と、
    前記増加させた各画素の濃度値をそれぞれ前記輪郭部分の近傍の画素の濃度値に基づいて決定する工程であって、前記輪郭部分の先鋭度が高くなる濃度勾配をもつように前記増加させた各画素の濃度値を決定する工程と、
    を含むことを特徴とする画像処理方法。
  2. 前記増加させた各画素の濃度値を決定する工程は、輪郭部分の濃度勾配方向の複数の画素のうちの中心位置の画素から離れるにしたがって隣接する画素の濃度値の差が小さくなるように決定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
  3. 画像出力手段によって出力される出力画像の画素数よりも画素数の少ない元画像を入力する入力手段と、
    前記入力した元画像の輪郭部分を抽出する輪郭抽出手段と、
    前記抽出した輪郭部分の画素が前記画像出力手段によって出力される出力画像の輪郭部分の画素数と同じになるように前記抽出した輪郭部分の画素を分割して画素数を増加させる手段と、
    前記輪郭部分の先鋭度が高くなる濃度勾配をもつように前記増加させた各画素の濃度値をそれぞれ前記輪郭部分の近傍の画素の濃度値に基づいて決定する手段と、
    を備えたことを特徴とする画像処理装置。
  4. 前記画像出力手段は所定の解像度の写真プリントを出力することが可能なプリンタであり、前記入力手段から入力する元画像は前記所定の解像度よりも低い解像度のものであることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
  5. 請求項３又は４に記載の画像処理装置を有し、該画像処理装置によって元画像の輪郭部分の先鋭度が高くなるように処理された画像を印画紙に印画することを特徴とするプリンタ。
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