JP2005328469A - カラー画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像処理回路のハード構成を簡略化することができるカラー画像処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 入力された色成分のデータに対して画素値の最上位ビットを反転する前補正を行う前補正回路２３を含み、色成分に応じて、入力された色成分のデータ又は前補正回路２３で前補正された色成分のデータを選択的に出力する前補正手段２３、２４と、該手段２３、２４が出力した色成分のデータに対して所定の演算処理を行って出力する演算処理手段２５と、該手段２５が出力した色成分のデータに対して画素値の最上位ビットを反転する後補正を行う後補正回路２６を含み、色成分に応じて、演算処理手段２５が出力した色成分のデータ又は後補正回路２６で後補正された色成分のデータを所定の出力先に選択的に出力する後補正手段２６、２７と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ装置、ファクシミリ装置、スキャナ装置等が備えるカラー画像処理装置に関し、特に、カラー画像の変倍処理や空間フィルタ処理を行うカラー画像処理装置に関する。

プリンタ装置やスキャナ装置等が備えるカラー画像処理装置には、読取られた原稿のカラー画像データに対して変倍処理を行う変倍処理回路や空間フィルタ処理を行う空間フィルタ処理回路等の画像処理回路が設けられている。このカラー画像処理装置の内部では、カラー画像データを構成する各データの画素値は２進数で表現され、例えば８ビットのＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データの場合、正の値のみをとるＬ*成分のデータは０から２５５のようにその画素値が８ビットで表現され、正負両方の値をとるａ*成分のデータ及びｂ*成分のデータは−１２８から１２７のように符号１ビットと値７ビットでその画素値が表現される。

そのため、上記のようにＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データに対して演算処理を行う従来のカラー画像処理装置の画像処理回路には、図１０に示すように、正の値のみをとる色成分のデータ（Ｌ*成分のデータ）に対して演算処理を行う演算処理回路３７と、正負両方の値をとる色成分のデータ（ａ*成分及びｂ*成分のデータ）に対して演算処理を行う演算処理回路３８の２つの演算処理回路が設けられている。そして、選択回路３９によってＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データのうち、Ｌ*成分のデータが演算処理回路３７に入力され、ａ*成分及びｂ*成分のデータが演算処理回路３８に入力されることによって、Ｌ*成分のデータとａ*成分及びｂ*成分のデータが２つの演算処理回路３７及び３８によって処理されるようになっている。

ところで、特許文献１には、画像処理などで行われる積和演算、差の絶対値の累算、閾値演算などの処理を１つの演算ユニットで行う信号処理装置が開示されており、前記演算ユニットでは、具体的には画像データの圧縮又は伸長に用いられる離散コサイン変換が行われるようになっている。

また、従来の他のカラー画像処理装置には、特許文献１に記載の演算ユニットと同様に、Ｌ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データの各色成分のデータを１つの演算処理回路で処理することが可能な装置もある。このカラー画像処理装置の画像処理回路には、図１１に示すように、８ビットのＬ*成分のデータと、符号１ビットと値７ビットで表現されるａ*成分のデータ及びｂ*成分のデータのこれら全ての色成分のデータを処理するために、９ビットのデータを処理可能な１つの演算処理回路４０が設けられている。そして、この演算処理回路４０にＬ*成分のデータ、ａ*成分のデータ、ｂ*成分のデータがそれぞれ入力され、これらのデータによって構成されるカラー画像データに対して変倍処理や空間フィルタ処理等の演算処理が行われるようになっている。
特開平７−１６８８０８号公報

しかしながら、図１０に示す従来のカラー画像処理装置では、正の値のみをとる色成分のデータと正負両方の値をとる色成分のデータに対して別々に演算処理を行うために、画像処理回路に演算処理回路３７と演算処理回路３８の２つの演算処理回路を設ける必要があり、画像処理回路のハード構成が大きくなるという問題点があった。

また、図１１に示す従来の他のカラー画像処理装置では、正の値のみをとる色成分のデータと正負両方の値をとる色成分のデータを共に１つの演算処理回路で処理するために、該演算処理回路４０で処理可能なデータのビット数を演算処理回路３７や演算処理回路３８よりも大きくする必要があり、上記図１０に示す従来のカラー画像処理装置と同様に、画像処理回路のハード構成が大きくなるという問題点があった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、画像処理回路のハード構成を簡略化することができるカラー画像処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１記載のカラー画像処理装置は、複数の色成分のデータから構成されるカラー画像データに対して所定の画像処理を行うカラー画像処理装置であって、入力された色成分のデータに対して画素値の最上位ビットを反転する前補正を行う前補正回路を含み、色成分に応じて、入力された色成分のデータ又は前記前補正回路で前補正された色成分のデータを選択的に出力する前補正手段と、該手段が出力した色成分のデータに対して所定の演算処理を行って出力する演算処理手段と、該手段が出力した色成分のデータに対して画素値の最上位ビットを反転する後補正を行う後補正回路を含み、色成分に応じて、前記演算処理手段が出力した色成分のデータ又は前記後補正回路で後補正された色成分のデータを所定の出力先に選択的に出力する後補正手段と、を備えることにある。

請求項２記載のカラー画像処理装置は、請求項１記載のカラー画像処理装置において、前記演算処理手段が行う前記所定の演算処理は、複数の画素値から補間演算した画素値を算出する変倍処理であることにある。

請求項３記載のカラー画像処理装置は、請求項１記載のカラー画像処理装置において、前記演算処理手段が行う前記所定の演算処理は、複数の画素値と所定のフィルタ係数からたたみ込み演算した画素値を算出する空間フィルタ処理であることにある。

請求項４記載のカラー画像処理装置は、複数の色成分のデータから構成されるカラー画像データに対して所定の画像処理を行うカラー画像処理装置であって、入力された色成分のデータに対して画素値の最上位ビットを反転する前補正を行う前補正回路を含み、色成分に応じて、入力された色成分のデータ又は前記前補正回路で前補正された色成分のデータを選択的に出力する前補正手段と、該手段が出力した色成分のデータに対して複数の画素値と所定のフィルタ係数との積の総和を算出する演算処理を行って出力する演算処理手段と、該手段が出力した色成分のデータに対して前記所定のフィルタ係数の和を用いて所定の演算処理を行う後補正回路を含み、色成分に応じて、前記演算処理手段が出力した色成分のデータ又は前記後補正回路で所定の演算処理が行われた色成分のデータを選択的に出力する第１後補正手段と、該手段が出力した色成分のデータを２のべき乗で除算する演算処理を行って所定の出力先に出力する第２後補正手段と、を備えることにある。

請求項１記載のカラー画像処理装置によれば、画素値の数値範囲に負値を含む色成分のデータは、前補正手段によって画素値の最上位ビットが反転されて画素値の数値範囲が正値に補正されるので、正の値のみをとる色成分のデータに対して演算処理を行う演算処理回路と正負両方の値をとる色成分のデータに対して演算処理を行う演算処理回路の両方を設ける必要がなく、正の値のみをとる色成分のデータに対して演算処理を行う演算処理回路のみを設ければよい。また、前補正手段によって画素値の数値範囲が正値に補正されることにより符号を表現するビットがなくなるので、演算処理回路のビット数が大きくなることはない。したがって、画像処理回路のハード構成を簡略化することができる。

請求項２記載のカラー画像処理装置によれば、請求項１記載のカラー画像処理装置の効果に加えて、ハード構成が簡略化した変倍処理回路を提供することができる。

請求項３記載のカラー画像処理装置によれば、請求項１記載のカラー画像処理装置の効果に加えて、ハード構成が簡略化した空間フィルタ処理回路を提供することができる。

請求項４記載のカラー画像処理装置によれば、第２後補正手段における除算がビットシフトとなるため、請求項３記載のカラー画像処理装置と同様、ハード構成が簡略化した空間フィルタ処理回路を提供することができる。

以下、本発明の第１の実施形態に係るカラー画像処理装置１を図面に基づいて説明する。このカラー画像処理装置１は、複数の色成分のデータから構成されるカラー画像データに対して、変倍処理や空間フィルタ処理などの所定の画像処理を行うものである。なお、本実施形態においては、本発明に係るカラー画像処理装置１を複写機に適用した場合を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限らず、カラーファクシミリ装置などの他の装置に適用できることはいうまでもない。

カラー画像処理装置１は、図１に示すように、制御部（ＭＰＵ：Microprocessing Unit）２、ＲＡＭ（Random Access Memory）３、ＲＯＭ（Read Only Memory）４、原稿読取部５、画像処理部６、コーデック７、画像メモリ８、記録部９、表示部１０、操作部１１、、及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）デバイスコントローラ１２を備えたものであって、各部２乃至１２はバス１３によって通信可能に接続されている。

制御部２は、ＲＯＭ４に格納された制御プログラムに従って、このカラー画像処理装置１を構成する各部を制御する。ＲＡＭ３は、制御部２の主メモリ、ワークエリア等として機能する。ＲＯＭ４は前記制御プログラムを格納している。

原稿読取部５は、図示しないが、カラーラインセンサ、Ａ／Ｄコンバータ、画像処理回路等を具備しており、原稿のカラー画像データを読取って、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、ずれ／ライン補正等の画像処理を施したＲＧＢ表色系のカラー画像データを所定の出力先に出力する。この原稿読取部５から出力されるＲＧＢ表色系のカラー画像データの各色成分のデータは、ここでは、ＲＧＢ各色成分ともに０から２５５のようにその画素値が８ビットで表現される。なお、この原稿読取部５において、原稿のモノクロ画像データを読取って、例えば記録部９においてその画像を用紙に記録することも当然可能であるが、本実施形態においては、カラー画像データを読取った場合について説明する。

画像処理部６は、図２に示すように、入力画像処理回路１４、マルチプレクサ１５、変倍処理回路１６、空間フィルタ処理回路１７、及び出力画像処理回路１８を具備しており、これらの各部は図示するようにイメージバス１９によって接続されている。入力画像処理回路１４は、原稿読取部５がコピー機能により原稿のカラー画像データを読取った場合、原稿読取部５から出力されたＲＧＢ表色系のカラー画像データをＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データに色空間変換して所定の出力先に出力する。また、原稿読取部５でＰＣスキャナ機能により原稿のカラー画像データを読取った場合、原稿読取部５から出力されたＲＧＢ表色系のカラー画像データをそのまま所定の出力先に出力する。ここで例示したように、入力画像処理回路１４は、原稿読取部５から出力されたＲＧＢ表色系のカラー画像データをそのまま、又は、Ｌ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データに色空間変換して所定の出力先に出力する。なお、入力画像処理回路１４によって色空間変換されたＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データは、Ｌ*成分のデータが０から２５５のようにその画素値が８ビットで表現され、ａ*成分及びｂ*成分のデータは、画素値の数値範囲に負値を含むので−１２７から１２８のように符号１ビットと値７ビットでその画素値が表現される。

マルチプレクサ１５は、ＲＧＢ表色系又はＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データを各色成分毎に変倍処理回路１６に出力する。このマルチプレクサ１５は、制御部２からの制御信号によって制御される。例えば、マルチプレクサ１５は、制御部２からの制御信号が「０」である場合はＲ成分又はＬ*成分のデータ、「１」である場合はＧ成分又はａ*成分のデータ、「２」である場合はＢ成分又はｂ*成分のデータを変倍処理回路１６に出力する。各色成分のデータは、変倍処理回路１６及び空間フィルタ処理回路１７において時分割で処理されるようになっている。

変倍処理回路１６は、マルチプレクサ１５から出力されたＲＧＢ表色系又はＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データに対して変倍処理を施すものであり、変倍処理を施したＲＧＢ表色系又はＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データを空間フィルタ処理回路１７に出力する。この変倍処理回路１６は、前補正回路２３、第１選択回路２４、演算処理回路２５、後補正回路２６、及び第２選択回路２７を備えている。前補正回路２３は、マルチプレクサ１５から入力されたＲＧＢ表色系のカラー画像データの各色成分のデータ及びＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データの各色成分のデータに対して画素値の最上位ビットを反転する前補正を行う。第１選択回路２４は、色成分に応じて、マルチプレクサ１５から入力された色成分のデータ又は前補正回路２３で前補正された色成分のデータを選択的に演算処理回路２５に出力する。具体的には、画素値の数値範囲に負値を含まない色成分（ＲＧＢ各色成分及びＬ*成分）のデータについては、マルチプレクサ１５から入力された色成分のデータをそのまま演算処理回路２５に出力し、画素値の数値範囲に負値を含む色成分（ａ*成分及びｂ*成分）のデータについては、前補正回路２３で前補正された色成分のデータを演算処理回路２５に出力する。したがって、前補正回路２３と第１選択回路２４が、色成分に応じて、入力された色成分のデータ又は前補正回路２３で前補正された色成分のデータを選択的に出力する前補正手段として機能する。この第１選択回路２４は、制御部２からの制御信号によって制御され、例えば、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分、又はＬ*成分のデータが入力された場合、制御部２は、「０」の信号を第１選択回路２４に入力する。第１選択回路２４は、入力された「０」の信号に基づいて、マルチプレクサ１５から入力されたＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分、又はＬ*成分のデータを演算処理回路２５に出力する。また、ａ*成分又はｂ*成分のデータが入力された場合、制御部２は、「１」の信号を第１選択回路２４に入力する。第１選択回路２４は、入力された「１」の信号に基づいて、前補正回路２３で前補正されたａ*成分又はｂ*成分のデータを演算処理回路２５に出力する。

演算処理回路２５は、各色成分のデータに対して後述する変倍処理を行う。後補正回路２６は、演算処理回路２５が出力したＲＧＢ表色系のカラー画像データの各色成分のデータ及びＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データの各色成分のデータに対して画素値の最上位ビットを反転する後補正を行う。第２選択回路２７は、色成分に応じて、演算処理回路２５が出力した色成分のデータ又は後補正回路２６で後補正された色成分のデータを選択的に空間フィルタ処理回路１７に出力する。具体的には、画素値の数値範囲に負値を含まない色成分、すなわち、前補正回路２３で前補正されていない色成分（ＲＧＢ各色成分及びＬ*成分）のデータについては、演算処理回路２５が出力した色成分のデータをそのまま空間フィルタ処理回路２５に出力し、画素値の数値範囲に負値を含む色成分、すなわち、前補正回路２３で前補正されていない色成分（ａ*成分及びｂ*成分）のデータについては、後補正回路２６で後補正された色成分のデータを空間フィルタ処理回路１７に出力する。したがって、後補正回路２６と第２選択回路２７が、色成分に応じて、演算処理回路２５が出力した色成分のデータ又は後補正回路２６で後補正された色成分のデータを所定の出力先に選択的に出力する後補正手段として機能する。この第２選択回路２７は、第１選択回路２４と同様、制御部２からの制御信号によって制御される。

空間フィルタ処理回路１７は、変倍処理回路１６から出力されたＲＧＢ表色系又はＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データに対して空間フィルタ処理を施し、空間フィルタ処理を施したＲＧＢ表色系のカラー画像データを画像メモリ８の多値メモリに出力し、空間フィルタ処理を施したＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データをコーデック７、画像メモリ８の多値メモリ、又は出力画像処理回路１８に出力する。この空間フィルタ処理回路１７は、前補正回路２８、第１選択回路２９、演算処理回路３０、後補正回路３１、及び第２選択回路３２を備えている。前補正回路２８は前補正回路２３と、第１選択回路２９は第１選択回路２４と、後補正回路３１は後補正回路２６と、第２選択回路３２は第２選択回路２７と、それぞれ同様に機能するものである。演算処理回路３０は、各色成分のデータに対して後述する空間フィルタ処理を行う。なお、変倍処理回路１６と空間フィルタ処理回路１７の順序はこれに限定されず、空間フィルタ処理回路１７を変倍処理回路１６の前段に設けて空間フィルタ処理回路１７において空間フィルタ処理を行った後に、変倍処理回路１６において変倍処理を行うようにしてもよい。

出力画像処理回路１８は、空間フィルタ処理回路１７から出力されたＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データに対して各成分１ビットのＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の４成分によって表される出力表色系のカラー画像データに色空間変換した後に、２値化処理を行う。出力画像処理回路１８で２値化された２値画像データは、コーデック７、又は画像メモリ８の２値メモリに出力される。

コーデック７は、図１に示すように、画像データを符号化（エンコード）・復号（デコード）するものである。具体的には、画像処理部６の空間フィルタ処理回路１７から出力されたＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データをＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）方式により符号化し、符号化されている画像データを復号する。また、画像処理部６の出力画像処理回路１８から出力された２値画像データをＭＨ（Modified Huffman）、ＭＲ（Modified Read）、ＭＭＲ（Modified Modified Read）、ＪＢＩＧ（Joint Bi-level Image Group）方式等により符号化し、符号化されている画像データを復号する。

画像メモリ８は、画像処理部６の空間フィルタ処理回路１７から出力されたＲＧＢ又はＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データを格納する多値メモリと、出力画像処理回路１８で２値化された２値画像データを格納する２値メモリ、コーデック７によって符号化されたＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データを格納する符号化メモリによって構成されている。

記録部９は、画像メモリ８から読み出された画像データの画像を所定の用紙に記録するものであり、カラー及びモノクロの双方の画像を用紙に記録することができる。この記録部９における記録方式としては、例えば、電子写真方式やインクジェット記録方式等の各種の記録方式を用いることができる。

表示部１０は、例えば操作部１１に並設されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）からなり、各種の画面情報を表示する。操作部１１は、コピー部数などを入力するテンキー、コピー開始を指示するスタートキーなどを具備し、ユーザによる各種の操作はこの操作部１１において行われる。

ＵＳＢデバイスコントローラ１２は、ＵＳＢのデバイスコントローラ機能を実行するものである。このＵＳＢデバイスコントローラ１２にはＵＳＢポート２０が設けられており、これにＵＳＢケーブル２１の一端が接続されることによりＵＳＢが形成され、クライアントＰＣ２２との通信が可能である。ＵＳＢデバイスコントローラ１２は、このようにして通信可能に接続されたクライアントＰＣ２２に対し、画像メモリ８の多値メモリに格納されているＲＧＢ表色系の符号化されていないカラー画像データ等を転送する。

以上のように構成されたカラー画像処理装置１は、原稿のカラー画像データを読取ってその画像を用紙に記録するコピー機能、原稿のカラー画像データを読取ってその画像をクライアントＰＣ２２に転送するＰＣスキャナ機能を備えている。コピー機能、又はＰＣスキャナ機能を実行する際に読取った原稿のカラー画像データに対して変倍処理や空間フィルタ処理を施すことができる。

以下、原稿読取部５において読取られた後に入力画像処理回路１４において色空間変換されたＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データに対して変倍処理を行う際の変倍処理回路１６の処理動作、及び変倍処理回路１６で処理されたカラー画像データに対して空間フィルタ処理を行う際の空間フィルタ処理回路１７の処理動作を図２に基づいて説明する。

原稿読取部５において読取られた後に入力画像処理回路１４において色空間変換されたＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データは、マルチプレクサ１５によって各色成分のデータ毎に変倍処理回路１６に入力される。変倍処理回路１６には、８ビットでその画素値が表現されるＬ*成分のデータ、符号１ビットと値７ビットでその画素値が表現されるａ*成分及びｂ*成分のデータが入力される。Ｌ*成分のデータが変倍処理回路１６に入力された場合、Ｌ*成分のデータは、前補正回路２３と第１選択回路２４に入力される。前補正回路２３は、入力されたＬ*成分のデータに対して前補正を行い、第１選択回路２４に前補正したＬ*成分のデータを出力する。ここで、Ｌ*成分のデータは、画素値の数値範囲に負値を含まないため、第１選択回路２４は、マルチプレクサ１５から入力されたＬ*成分のデータを選択して演算処理回路２５に出力する。すなわち、前補正回路２３で前補正されたＬ*成分のデータは演算処理回路２５には出力されない。

Ｌ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データを拡大する場合、演算処理回路２５は、各色成分のデータの拡大に伴って生じる新たな画素値を、変倍処理前の画素値に基づいて補間する。Ｌ*成分のデータを拡大する場合、図３に示すように、変倍処理前のＬ*成分の隣接する２つの画素値ｌ*１とｌ*２があり、これらの間に補間する画素値Ｌ*１との距離をｗ１とｗ２とすると、演算処理回路２５は、補間する画素値Ｌ*１を求めるために下記数１の演算を行う。

図４は、上記数１に基づいて変倍処理を行う演算処理回路２５の構成を示したものである。演算処理回路２５は、図示するように、乗算器Ｘ１においてｌ*１とｗ２を乗算し、乗算器Ｘ２においてｌ*２とｗ１を乗算し、加算器Ｙ１においてｗ１とｗ２を加算し、加算器Ｙ２において乗算器Ｘ１と乗算器Ｘ２から出力された値を加算し、除算器Ｚ１において加算器Ｙ１から出力された値を加算器Ｙ２から出力された値で除算することにより、上記数１に示す演算処理を行っている。演算処理回路２５は変倍処理したＬ*成分のデータを後補正回路２６と第２選択回路２７に出力する。後補正回路２６は、演算処理回路２５が出力したＬ*成分のデータに対して後補正を行い、後補正したＬ*成分のデータを第２選択回路２７に出力する。ここで、Ｌ*成分のデータは、画素値の数値範囲に負値を含まないので、第２選択回路２７は、演算処理回路２５が出力したＬ*成分のデータを選択して空間フィルタ処理回路１７に出力する。すなわち、後補正回路２６で後補正されたＬ*成分のデータは、空間フィルタ処理回路１７には出力されない。

空間フィルタ処理回路１７に入力されたＬ*成分のデータは、変倍処理回路１６と同様、前補正回路２８と第１選択回路２９に入力される。前補正回路２８は、入力されたＬ*成分のデータに対して前補正を行い、前補正したＬ*成分のデータを第１選択回路２９に出力する。ここで、Ｌ*成分のデータは、画素値の数値範囲に負値を含まないので、第１選択回路２９は、変倍処理回路１６から入力されたＬ*成分のデータを選択して演算処理回路３０に出力する。すなわち、前補正回路２８で前補正されたＬ*成分のデータは、演算処理回路３０には出力されない。演算処理回路３０は、注目画素とその周辺の画素に適当な係数（フィルタ係数）を掛け合わせて重み平均するたたみこみ演算を行う。図５に示すように、Ｌ*成分の画素値ｌ*２２を注目画素とし、画素値ｌ*ｉｊ（i，ｊ＝１，２，３）、フィルタ係数ｍｉｊ（i，ｊ＝１，２，３）が与えられている場合、下記数２の演算を行うことにより、空間フィルタ処理された画素値Ｌ*２２を得る。

図６は、上記数２に基づいて空間フィルタ処理を行う演算処理回路３０の構成を示したものである。演算処理回路３０は、図示するように、乗算器Ｘ３乃至Ｘ１１において、それぞれ対応するｌ*ｉｊ（i，ｊ＝１，２，３）とｍｉｊ（i，ｊ＝１，２，３）を乗算し、加算器Ｙ３において、全てのフィルタ係数ｍｉｊ（i，ｊ＝１，２，３）を加算し、加算器Ｙ４において乗算器Ｘ３乃至Ｘ１１から出力された値を全て加算し、除算器Ｚ２は、加算器Ｙ４から出力された値を加算器Ｙ３から出力された値で除算することにより、上記数２の演算処理を行っている。演算処理回路３０は、空間フィルタ処理したＬ*成分のデータを後補正回路３１と第２選択回路３２に出力する。後補正回路３１は、演算処理回路３０が出力したＬ*成分のデータに対して後補正を行い、後補正したＬ*成分のデータを第２選択回路３２に出力する。ここで、Ｌ*成分のデータは、画素値の数値範囲に負値を含まないので、第２選択回路３２は、演算処理回路３０が出力したＬ*成分のデータを選択して出力画像処理回路１８に出力する。すなわち、後補正回路３１で後補正されたＬ*成分のデータは、出力画像処理回路１８には出力されない。

一方、ａ*成分のデータが変倍処理回路１６に入力された場合、ａ*成分のデータは、前補正回路２３と第１選択回路２４に入力される。前補正回路２３は、ａ*成分のデータに対して前補正を行い、前補正したａ*成分のデータを第１選択回路２４に出力する。例えば、ａ*成分のある画素値が「−４５」である場合、前補正回路２３は、２の補数で表現される「１１０１００１１」の最上位ビットの「１」を「０」に反転する。このようにして前補正されたａ*成分のデータの画素値は「０１０１００１１」、つまり「８３」となる。すなわち、前補正回路２３は、画素値の最上位ビットを反転することにより、入力された画素値に１２８を加算し、−１２８から１２７であるａ*成分の画素値の数値範囲を０から２５５に補正している。これによって、正負両方の値をとるデータに対して演算処理を行う演算処理回路を設ける必要がなく、正の値のみをとるデータに対して演算処理を行う演算処理回路のみを設ければよい。また、前補正回路によって画素値の数値範囲が正値に補正されることにより符号を表現するビットがなくなるので、演算処理回路のビット数が大きくならない。このため、画像処理回路のハード構成を簡略化することができる。前補正回路２３は、前補正したａ*成分のデータを第１選択回路２４に出力する。ここで、ａ*成分のデータは、画素値の数値範囲に負値を含むので、第１選択回路２４は、前補正回路２３が出力したａ*成分のデータを選択して演算処理回路２５に出力する。すなわち、マルチプレクサ１５から入力されたａ*成分のデータは、演算処理回路２５には出力されない。

演算処理回路２５は、第１選択回路２４が出力したａ*成分のデータに対して、上記数１に示した演算処理をＬ*成分のデータと同様に行う。ここで、図３に示すように、ａ*成分の画素値ａ*１とａ*２が与えられている場合、ａ*成分の画素値は実際の値に対して前補正回路２４において１２８が加算されていることを考慮して、上記数１のｌ*１にａ*１＋１２８、ｌ*２にａ*１＋１２８を代入し、補間する画素値をＡ*１とすると、上記数１は下記数３に示す計算式となる。

上記数３に示すように、演算処理回路２５は補間すべき画素値に１２８を加算したａ*成分の画素値を算出しているので、変倍処理されたａ*成分のデータを後補正回路２６に入力し、後補正回路２６で変倍処理されたａ*成分の画素値から１２８を減算すればよい。演算処理回路２５は、変倍処理したａ*成分のデータを後補正回路２６と第２選択回路２７に出力する。

後補正回路２６は、演算処理回路２５が出力したａ*成分のデータに対して後補正を行う。例えば、ａ*成分のある画素値が「１２２」である場合、２進数で表現される「１１０１００１１」の最上位ビットの「１」を「０」に反転する。このようにして後補正されたａ*成分の画素値は２の補数で表現される「０１０１００１１」、つまり「−６」となる。すちわち、後補正回路２６は、画素値の最上位ビットを反転することにより、入力された画素値から１２８を減算して、求めるべき画素値を算出し、前補正回路２３が０から２５５に補正したａ*成分の画素値の数値範囲を−１２８から１２７に戻している。後補正回路２６は、後補正したａ*成分のデータを第２選択回路２７に出力する。ここで、ａ*成分のデータは、画素値の数値範囲に負値を含むので、第２選択回路２７は、後補正回路２６が出力したａ*成分のデータを選択して空間フィルタ処理回路１７に出力する。すなわち、演算処理回路２５が出力したａ*成分のデータは、空間フィルタ処理回路１７には出力されない。

空間フィルタ処理回路１７において、ａ*成分のデータは、前補正回路２８と第１選択回路２９に入力される。前補正回路２８は、変倍処理回路１６から入力されたａ*成分のデータに対して前補正を行い、前補正したａ*成分のデータを第１選択回路２９に出力する。ここで、ａ*成分のデータは、画素値の数値範囲に負値を含むので、第１選択回路２９は、前補正回路２８が出力した色成分のデータを選択して演算処理回路３０に出力する。すなわち、変倍処理回路１６から入力されたａ*成分のデータは、演算処理回路３０に出力されない。演算処理回路３０は、第１選択回路２９が出力したａ*成分のデータに対して、上記数２に示した演算処理をＬ*成分のデータと同様に行う。ここで、図５に示すように、ａ*成分の画素値ａ* iｊ（i，ｊ＝１，２，３）が与えられている場合、ａ*成分の画素値は実際の値に対して前補正回路２８において１２８が加算されていることを考慮して、上記数２のｌ*ｉｊにａ*ｉｊ＋１２８を代入し、求める画素値をＡ*２２とすると、上記数２は下記数４に示す計算式となる。

上記数４に示すように、演算処理回路３０は、求めるべき画素値に１２８を加算したａ*成分の画素値を算出しているので、空間フィルタ処理されたａ*成分のデータを後補正回路３１に入力し、空間フィルタ処理されたａ*成分の画素値から１２８を減算すればよい。演算処理回路３０は、空間フィルタ処理したａ*成分のデータを後補正回路３１と第２選択回路３２に出力する。後補正回路３１は、演算処理回路３０が出力したａ*成分のデータに対して後補正を行い、後補正したａ*成分のデータを第２選択回路３２に出力する。ここで、ａ*成分のデータは、画素値の数値範囲に負値を含むため、第２選択回路３２は、後補正回路３１が出力したａ*成分のデータを出力色画像処理回路１８に出力する。すなわち、演算処理回路３０が出力したａ*成分のデータは、出力画像処理回路１８には出力されない。

なお、ａ*成分のデータと同様に数値範囲に負値を含むｂ*成分のデータに対する変倍処理回路１６、及び空間フィルタ処理回路１７の処理動作は、ａ*成分のデータの場合と同様に行われる。また、その画素値が８ビットで表現されるＲＧＢ表色系のカラー画像データは、Ｌ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データと同様、マルチプレクサ１５によって、各色成分毎に変倍処理回路１６に出力される。ＲＧＢ各色成分のデータは、画素値の数値範囲に負値を含まないので、ＲＧＢ各色成分のデータ対する変倍処理回路１６、及び空間フィルタ処理回路１７の処理動作は、Ｌ*成分のデータの場合と同様に行われる。

次に、本発明の第１の実施形態に係るカラー画像処理装置１の変形例について説明する。第１の実施形態の変形例に係るカラー画像処理装置は、図１及び図２に示したカラー画像処理装置１と空間フィルタ処理回路１７の構成のみが異なるため、カラー画像処理装置１と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略し、相違点のみを説明する。

このカラー画像処理装置の空間フィルタ処理回路１７Ａは、図７に示すように、前補正回路２８、第１選択回路２９、演算処理回路３３、第１後補正回路３４、第２選択回路３５、及び第２後補正回路３６を備えている。この空間フィルタ処理回路１７Ａを図２に示す空間フィルタ処理回路１７と比較すると、空間フィルタ処理回路１７は第１選択回路２８の後段に演算処理回路３０、後補正回路３１、第２選択回路３２が設けられているのに対して、空間フィルタ処理回路１７Ａは、第１選択回路２８の後段に演算処理回路３３、第１後補正回路３４、第２選択回路３５、第２後補正回路３６が設けられている点で相違している。

演算処理回路３３は、演算処理回路３０が上記数２に基づいて空間フィルタ処理を行うのに対し、Ｌ*ａ*ｂ*各色成分のデータに対して複数の画素値と所定のフィルタ係数の積の和を算出する演算処理を行う。第１後補正回路３４は、後補正回路３１が行う最上位ビットの反転とは異なり、演算処理回路３３が出力した色成分のデータに対してフィルタ係数の和を用いて所定の演算処理を行う。第２選択回路３５は、色成分に応じて、演算処理回路３３が出力した色成分のデータ又は第１後補正回路３４で所定の演算処理が行われた色成分のデータを選択的に出力する。具体的には、画素値の数値範囲に負値を含まない色成分（ＲＧＢ各色成分及びＬ*成分）のデータについては、演算処理回路３３が出力した色成分のデータをそのまま第２後補正回路３６に出力し、画素値の数値範囲に負値を含む色成分（ａ*成分及びｂ*成分）のデータについては、第１後補正回路３４で所定の演算処理が行われた色成分のデータを第２後補正回路３６に出力する。したがって、第１後補正回路３４と第２選択回路３５が、色成分に応じて、演算処理回路３３が出力した色成分のデータ又は第１後補正回路３４で所定の演算処理を行われた色成分のデータを選択的に出力する第１後補正手段として機能する。第２後補正回路３６は、第２選択回路３５が出力した色成分のデータを２のべき乗で除算する演算処理を行う。

以下、Ｌ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データに対して、空間フィルタ処理を行う場合の空間フィルタ処理回路１７Ａの処理動作について説明する。Ｌ*成分のデータが空間フィルタ処理回路１７に入力された場合、Ｌ*成分のデータは、前補正回路２８と第１選択回路２９に入力される。前補正回路２８は、入力されたＬ*成分のデータに対して前補正を行い、第１選択回路２９に前補正したＬ*成分のデータを出力する。ここで、Ｌ*成分のデータは、画素値の数値範囲に負値を含まないため、第１選択回路２８は、変倍処理回路１６から入力されたＬ*成分のデータを選択して演算処理回路３３に出力する。すなわち、前補正回路２８で前補正されたＬ*成分のデータは、演算処理回路３３には出力されない。演算処理回路３３は、Ｌ*成分の画素値ｌ*ｉｊ（i，ｊ＝１，２，３）、フィルタ係数ｍｉｊ（i，ｊ＝１，２，３）が与えられている場合、下記数５に基づく複数の画素値と所定のフィルタ係数の積の和を算出する演算処理を行って画素値Ｌ*２２’を算出する。

ここで、上記数２と上記数５の式を比較すると、上記数２においては、上記数５で算出された画素値をフィルタ係数の和で除算しているが、上記数５では除算を行っていない。このため、第２後補正回路３６でＬ*成分のデータに対して除算を行う。演算処理回路３０は、上記数５の演算処理を行ったＬ*成分のデータを第１後補正回路３４と第２選択回路３５に出力する。第１後補正回路３４は、演算処理回路３３が出力したＬ*成分のデータに対してフィルタ係数の和を用いて所定の演算処理を行い、演算処理を行ったＬ*成分のデータを第２選択回路３５に出力する。ここで、Ｌ*成分のデータは、画素値の数値範囲に負値を含まないため、第２選択回路３５は、演算処理回路３３が出力したＬ*成分のデータを選択して第２後補正回路３６に出力する。すなわち、第１後補正回路３４で所定の演算処理が行われたＬ*成分のデータは、第２後補正回路３６には出力されない。

第２後補正回路３６は、第２選択回路３５が出力したＬ*成分のデータを２のべき乗で除算する下記数６に示す演算処理を行うことによって、空間フィルタ処理されたＬ*成分のデータが出力画像処理回路１８へ出力される。

ここで、フィルタ係数ｍｉｊをその和が２のべき乗となるように設定することにより、上記数６の除算をビットシフトにより行うことができ、結果として上記数６の演算処理を容易に行うことができる。また、Ｌ*２２’をフィルタ係数ｍｉｊの和と異なる２のべき乗の値で除算することにより、空間フィルタ処理されるとともに明るさ（明度）が変化したＬ*成分のデータを出力することも可能である。例えば、フィルタ係数ｍｉｊの和より小さな２のべき乗の値でＬ*２２’を除算することにより、フィルタ係数ｍｉｊの和で除算したＬ*成分のデータより明度が大きいＬ*成分のデータを算出することができる。また、フィルタ係数ｍｉｊの和より大きな２のべき乗の値でＬ*２２’を除算することにより、フィルタ係数ｍｉｊの和で除算したＬ*成分のデータより明度が小さいＬ*成分のデータを算出することができる。このように、空間フィルタ処理回路１７ＡにＬ*成分のデータが入力されると、演算処理回路３３で上記数５の演算処理が行われ、第２後補正回路３６で上記数６の除算が行われる。

一方、ａ*成分のデータが空間フィルタ処理回路１７Ａに入力されると、ａ*成分のデータは、前補正回路２８と第１選択回路２９に入力される。前補正回路２８は、変倍処理回路１６から入力されたａ*成分のデータに対して前補正を行い、前補正したａ*成分のデータを第１選択回路２９に出力する。ここで、ａ*成分のデータは、画素値の数値範囲に負値を含むので、第１選択回路２９は、前補正回路２８が出力した色成分のデータを選択して演算処理回路３３に出力する。すなわち、変倍処理回路１６から入力されたａ*成分のデータは、演算処理回路３３には出力されない。演算処理回路３３は、第１選択回路２９が出力したａ*成分のデータに対して、Ｌ*成分と同様に上記数５に示した演算処理を行う。ここで、図５に示すように、ａ*成分の画素値ａ*iｊ（i，ｊ＝１，２，３）が与えられている場合、ａ*成分の画素値は実際の値に対して前補正回路２８において１２８が加算されていることを考慮して、ｌ*ｉｊにａ*１+１２８を代入し、求められる画素値をＡ*２２’とすると、上記数５は下記数７に示す計算式となる。

上記数７に示すように、演算処理回路３３は、求めるべき値に１２８とフィルタ係数の和を乗算した値を加算したａ*成分の画素値を算出しているので、第１後補正回路３４でａ*成分の画素値から１２８とフィルタ係数の和を乗算した値を減算すればよい。演算処理回路３３は、上記数７の演算処理を行ったａ*成分のデータを第１後補正回路３４と第２選択回路３５に出力する。

第１後補正回路３４は、演算処理回路３３が出力したａ*成分のデータに対して下記数８に基づき、フィルタ係数の和を用いて所定の演算処理を行う。

第１後補正回路３４は、上記数８の演算処理を行ったａ*成分のデータを第２選択回路３５に出力する。ここで、ａ*成分のデータは、画素値の数値範囲に負値を含まないので、第２選択回路３５は、第１後補正回路３４が出力したａ*成分のデータを選択して第２後補正回路３６に出力する。すなわち、演算処理回路３３が出力したａ*成分のデータは、第２後補正回路３６には出力されない。第２後補正回路３６は、第２選択回路３５が出力したａ*成分のデータに対して、Ｌ*成分と同様、上記数６に示す演算を行う。このように、ａ*成分のデータが空間フィルタ処理回路１７Ａに入力されると、演算処理回路３３で上記数７の演算処理が行われ、第１後補正回路３４で上記数８の演算処理が行われて補正され、第２後補正回路３６で上記数６の除算が行われる。

なお、ａ*成分のデータと同様に数値範囲に負値を含むｂ*成分のデータに対する空間フィルタ処理回路１７Ａの演算処理は、ａ*成分のデータの場合と同様に行われる。また、ＲＧＢ各色成分のデータは、正の値のみをとるので、ＲＧＢ各色成分のデータ対する空間フィルタ処理回路１７Ａの演算処理は、Ｌ*成分のデータの場合と同様に行われる。

以上説明したように、空間フィルタ処理回路１７Ａには、第１選択回路２８の後段に演算処理回路３３、第１後補正回路３４、第２選択回路３５、第２後補正回路３６が設けられているが、第２後補正回路３６が行う演算処理はビットシフトであるため、空間フィルタ処理回路１７と同様、容易な回路構成となっている。

次に、本発明の第２の実施形態に係るカラー画像処理装置について説明する。第２の実施形態に係るカラー画像処理装置は、図１及び図２に示したカラー画像処理装置１と画像処理回路６の構成のみが異なる。以下、第１の実施形態に係るカラー画像処理装置１と共通する部分については同一符号を付してその説明を省略し、相違点のみを説明する。

図２に基づいて説明した画像処理部６には、１つの変倍処理回路１６と１つの空間フィルタ処理回路１７が設けられており、ＲＧＢ表色系のカラー画像データ又はＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データを色成分毎に時分割で処理する構成であったが、第２の実施形態に係るカラー画像処理装置の画像処理部６Ａは、図８に示すように各色成分毎に変倍処理を行うための回路と、空間フィルタ処理を行うための回路が設けられている。ここでは、ＲＧＢ表色系のカラー画像データ及びＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データのうち、Ｌ*成分のデータとＲ成分のデータが同じ回路で処理されるように構成されているが、これらの色成分のデータは共に画素値の数値範囲に負値を含まないデータであるため、前補正や後補正が必要なく、演算処理回路２５で変倍処理された後に演算処理回路３０で空間フィルタ処理されるようになっている。また、ａ*成分のデータとＧ成分のデータが同じ回路で処理されるように構成されているが、ａ*成分のデータは画素値の数値範囲に負値を含むデータであり、Ｇ成分のデータは画素値の数値範囲に負値を含まないデータであるため、これらのデータは変倍処理回路１６と同じ変倍処理回路１６ａ（１６）、及び空間フィルタ処理回路１７と同じ空間フィルタ処理回路１７ａ（１７）において処理されるようになっている。また、ｂ*成分のデータとＢ成分のデータもａ*成分のデータとＧ成分のデータと同様、同じ回路で処理されるように構成され、これらのデータは変倍処理回路１６と同じ変倍処理回路１６ｂ（１６）、及び空間フィルタ処理回路１７と同じ空間フィルタ処理回路１７ｂ（１７）で処理されるようになっている。

このように、各色成分毎に変倍処理を行うための回路及び空間フィルタ処理を行うための回路を設けることにより、画像処理部６と比較すると、画像処理部６Ａの構成が大きくなるものの、各色成分のデータを並列処理することができるので、ＲＧＢ表色系のカラー画像データやＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データの各色成分データを時分割で処理するカラー画像処理装置１に比べて高速処理が可能である。

また、図９に示す画像処理部６Ｂにおいては、Ｌ*成分のデータとＲ成分のデータは、演算処理回路３３と第２後補正回路３６で空間フィルタ処理されるように構成されている。この場合、Ｌ*成分のデータとＲ成分のデータは画素値の数値範囲に負値を含まないデータであるので、前補正回路２８、第１選択回路２９、第１後補正回路３４、及び第２選択回路３５は不要である。また、ａ*成分のデータとＧ成分のデータは、空間フィルタ処理回路１７Ａと同じ空間フィルタ処理回路１７ｃ（１７Ａ）で処理され、ｂ*成分のデータとＢ成分のデータは、空間フィルタ処理回路１７Ａと同じ空間フィルタ処理回路１７ｄ（１７Ａ）で処理されるように構成されている。

なお、本発明の実施形態においては、画像処理部６で変倍処理及び空間フィルタ処理を行う場合について説明したが、その他の画像処理を行う回路を設けて画像処理部６と同様に、符号つきのデータと符号なしのデータを同じ回路で処理することも可能である。この場合、変倍処理を行う演算処理回路及び空間フィルタ処理を行う演算処理回路に代えて、その画像処理に対応する演算処理を行う演算処理回路を設ければよい。

また、本発明の実施形態においては、ＲＧＢ表色系及びＬ*ａ*ｂ*表色系のカラー画像データに対して、変倍処理回路１６及び空間フィルタ処理回路１７において画像処理を行う場合について説明したが、変倍処理回路１６及び空間フィルタ処理回路１７に入力されるカラー画像データの色空間はこれに限定されるものではなく、例えば、ｂｇ−ｓＲＧＢ表色系のカラー画像データや、ｓｃＲＧＢ表色系のカラー画像データや、ＹＣｒＣｂ表色系のカラー画像でもよい。この場合、入力画像処理回路１４が原稿読取部５から出力されたＲＧＢ表色系のカラー画像データをこれらの色空間に変換する処理を行うように入力画像処理回路１４を構成すればよい。また、本実施形態においては、８ビットのデータに対しての画像処理について説明したが、１０ビットや１２ビットのデータに対して画像処理を行うことも当然可能である。

本発明は、例えば、変倍処理機能やフィルタ処理機能を備えたカラー画像処理装置に適用することができる。

本発明の実施形態に係るカラー画像処理装置の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るカラー画像処理装置の画像処理部の構成例を示す図である。 カラー画像データの変倍処理についての説明図である。 変倍処理回路における演算処理回路の構成例を示す図である。 画素値とフィルタ係数の図である。 空間フィルタ処理回路における演算処理回路の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係るカラー画像処理装置の空間フィルタ処理回路の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るカラー画像処理装置の画像処理部の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施形態の変形例に係るカラー画像処理装置の画像処理部の構成例を示す図である。 従来の画像処理回路の構成例を示す図である。 従来の画像処理回路の構成例を示す図である。

符号の説明

１ カラー画像処理装置
２ 制御部
３ ＲＡＭ
４ ＲＯＭ
６、６Ａ 画像処理部
１６ 変倍処理回路
１７、１７Ａ 空間フィルタ処理回路
２３、２８ 前補正回路
２４、２９ 第１選択回路
２５、３０、３３ 演算処理回路（演算処理手段）
２６、３１ 後補正回路
２７、３２、３５ 第２選択回路
３４ 第１後補正回路
３６ 第２後補正回路（第２後補正手段）

Claims (4)

1. 複数の色成分のデータから構成されるカラー画像データに対して所定の画像処理を行うカラー画像処理装置であって、入力された色成分のデータに対して画素値の最上位ビットを反転する前補正を行う前補正回路を含み、色成分に応じて、入力された色成分のデータ又は前記前補正回路で前補正された色成分のデータを選択的に出力する前補正手段と、該手段が出力した色成分のデータに対して所定の演算処理を行って出力する演算処理手段と、該手段が出力した色成分のデータに対して画素値の最上位ビットを反転する後補正を行う後補正回路を含み、色成分に応じて、前記演算処理手段が出力した色成分のデータ又は前記後補正回路で後補正された色成分のデータを所定の出力先に選択的に出力する後補正手段と、を備えることを特徴とするカラー画像処理装置。
2. 前記演算処理手段が行う前記所定の演算処理は、複数の画素値から補間演算した画素値を算出する変倍処理であることを特徴とする請求項１記載のカラー画像処理装置。
3. 前記演算処理手段が行う前記所定の演算処理は、複数の画素値と所定のフィルタ係数からたたみ込み演算した画素値を算出する空間フィルタ処理であることを特徴とする請求項１記載のカラー画像処理装置。
4. 複数の色成分のデータから構成されるカラー画像データに対して所定の画像処理を行うカラー画像処理装置であって、入力された色成分のデータに対して画素値の最上位ビットを反転する前補正を行う前補正回路を含み、色成分に応じて、入力された色成分のデータ又は前記前補正回路で前補正された色成分のデータを選択的に出力する前補正手段と、該手段が出力した色成分のデータに対して複数の画素値と所定のフィルタ係数との積の総和を算出する演算処理を行って出力する演算処理手段と、該手段が出力した色成分のデータに対して前記所定のフィルタ係数の和を用いて所定の演算処理を行う後補正回路を含み、色成分に応じて、前記演算処理手段が出力した色成分のデータ又は前記後補正回路で所定の演算処理が行われた色成分のデータを選択的に出力する第１後補正手段と、該手段が出力した色成分のデータを２のべき乗で除算する演算処理を行って所定の出力先に出力する第２後補正手段と、を備えることを特徴とするカラー画像処理装置。

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