JP2013093783A - 画像処理装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 擬似階調領域とそれ以外の領域（文字や線画の領域）とが混在する画像であっても、画像拡大後の段差部分におけるエッジの連続性を保持する。
【解決手段】 画像処理装置１４において、基点特定部３２は、段差を構成するエッジの端部を基点として特定し、領域種別判定部３３は、画素ごとに擬似階調領域に属するか否かを判定し、拡大処理部３４は、擬似階調領域に対してスムージングを行わずに拡大処理を行い擬似階調領域以外の領域に対してスムージングを行いつつ拡大処理を行う。ただし、拡大処理部３４は、その基点周辺の所定の範囲の画素については、その基点が擬似階調領域に属する場合にはその画素についてスムージングを行わずに拡大処理を行い、その基点が擬似階調領域に属さない場合にはスムージングを行いつつ拡大処理を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像処理装置および画像形成装置に関するものである。

ある画像処理装置は、画像を拡大するときに、画像内のエッジ部分の段差を、その段差の前または後の平坦部分の長さなどに応じてスムージングする（例えば特許文献１参照）。

また、ある画像処理装置は、１ラインごとに、そのライン内の隣接する画素間での画素値の変化回数に基づいて、そのラインの画像が擬似階調画像であるか否かを判定し、擬似階調画像ではない場合にはスムージングを行い、擬似階調画像である場合には、階調の再現性を損なわないようにするためにスムージングを行わない（例えば特許文献２参照）。

特開平４−３２９４８３号公報 特開２００１−２６８３４８号公報

擬似階調領域とそれ以外の領域（文字や線画の領域）とをより細かく分離するために、注目画素ごとに、その画素が擬似階調領域に属するか否かを判定し、擬似階調領域に属さない場合にはスムージングを行い、擬似階調領域に属する場合には、階調の再現性を損なわないようにするためにスムージングを行わないようにすることが考えられる。

しかしながら、注目画素ごとに、その注目画素が擬似階調領域に属するか否かを判定する場合、段差周辺のドットの分布によっては、段差周辺で、擬似階調領域に属すると判定される画素と、擬似階調領域に属さないと判定される画素とが、空間的に交互に配列され画像拡大後の段差部分の連続性が損なわれることがある。

図５は、画素ごとに擬似階調領域に属するか否かの判定を行い、その判定結果に基づいてスムージングを行うか否かを決定し、拡大処理を行った場合の一例を示す図である。図５（Ａ）は、原画像の一例を示している。図５（Ａ）では、エッジ１０１，１０２により段差１０３が形成されている。図５（Ｂ）は、原画像内の各画素について、その画素の周囲８画素において隣接する２画素の対のうちの画素値が変化する対の数を示している。

図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示す各画素についての上述の対の数に基づく、スムージングを行うか否かの判定結果の一例を示している。上述の対の数が６以上であれば擬似階調領域に属すると判定する場合、図５（Ａ）では、画素１１１は擬似階調領域に属すると判定され、画素１１２は擬似階調領域に属さないと判定される。また、画素１１４は擬似階調領域に属すると判定され、画素１１３は擬似階調領域に属さないと判定される。このため、図５（Ｃ）に示すように、画素１１１，１１４については、スムージングなしで拡大処理が行われ、画素１１２，１１３については、スムージングありで拡大処理が行われる。

図５（Ｄ）は、図５（Ａ）に示す原画像を縦および横にそれぞれ３倍に拡大した場合（つまり、解像度を３倍にした場合）の画像である。図５（Ｄ）に示すように、スムージングの有無を画素ごとに決定して拡大処理を行うと、段差付近のエッジの凹凸が激しくなり、画像拡大後の段差部分におけるエッジの連続性が損なわれる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、擬似階調領域とそれ以外の領域（文字や線画の領域）とが混在する画像であっても、画像拡大後の段差部分におけるエッジの連続性を保持する画像処理装置および画像形成装置を得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。

本発明に係る画像処理装置は、段差を構成するエッジの端部を基点として特定する基点特定部と、画素単位で擬似階調領域に属するか否かを判定する領域種別判定部と、擬似階調領域に対してスムージングを行わずに拡大処理を行い擬似階調領域以外の領域に対してスムージングを行いつつ拡大処理を行う拡大処理部とを備える。そして、拡大処理部は、その基点周辺の所定の範囲の画素については、その基点が擬似階調領域に属する場合にはその画素についてスムージングを行わずに拡大処理を行い、その基点が擬似階調領域に属さない場合にはスムージングを行いつつ拡大処理を行う。

これにより、段差付近（つまり基点付近）の画素については、その基点と同一の領域（擬似階調領域またはそれ以外の領域）に属するものとして、スムージングを行うか否かが判定される。したがって、段差付近（つまり基点付近）でスムージングの有無が切り換わらないため、原画像において、擬似階調領域とそれ以外の領域（文字や線画の領域）とが混在していても、画像拡大後の段差部分におけるエッジの連続性が保持される。

また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、拡大処理部は、複数の基点周辺の所定の範囲に属する画素については、その画素から最も近い基点が擬似階調領域に属する場合にはその画素についてスムージングを行わずに拡大処理を行い、その画素から最も近い基点が擬似階調領域に属さない場合にはスムージングを行いつつ拡大処理を行う。

これにより、各画素について適切に、スムージングを行うか否かが判定される。

また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、拡大処理部は、上述の基点からエッジに平行な方向における所定の範囲の画素については、その基点が擬似階調領域に属する場合にはその画素についてスムージングを行わずに拡大処理を行い、その基点が擬似階調領域に属さない場合にはスムージングを行いつつ拡大処理を行う。

これにより、基点からエッジに平行な方向における、基点付近の画素については、その基点と同一の領域に属するものとして、スムージングを行うか否かが判定される。したがって、基点付近でエッジに平行な方向においてスムージングの有無が切り換わらないため、擬似階調領域とそれ以外の領域（文字や線画の領域）とが混在する画像であっても、画像拡大後の段差部分におけるエッジの連続性が保持される。

また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、領域種別判定部は、上述の基点の周辺領域に、段差を構成する２つのエッジ以外のドットが存在しない場合には、その基点は擬似階調領域に属さないと判定する。

これにより、斜めのエッジを表現するために、縦エッジまたは横エッジが斜め方向に配列されて段差が形成されている場合には、適切にその段差がスムージングされる。

また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、拡大処理部は、上述の基点周辺の所定の範囲の画素について、その基点が擬似階調領域に属さない場合には、その画素について、エッジの長さおよびエッジの端部からの距離を応じたスムージングを行いつつ拡大処理を行う。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像処理装置のいずれかを備える。

これにより、画像形成装置の取り扱う画像（例えばファクシミリ受信画像など）について、擬似階調領域とそれ以外の領域（文字や線画の領域）とが混在する画像であっても、画像拡大後の段差部分におけるエッジの連続性が保持される。

本発明によれば、擬似階調領域とそれ以外の領域（文字や線画の領域）とが混在する画像であっても、画像拡大後の段差部分におけるエッジの連続性が保持される。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１における領域種別判定部による、注目画素が擬似階調領域に属するか否かの判定について説明する図である。 図３は、図１における画像処理装置による拡大処理について説明するフローチャートである。 図４は、図１における画像処理装置による拡大処理の一例を示す図である。 図５は、画素ごとに擬似階調領域に属するか否かの判定を行い、その判定結果に基づいてスムージングを行うか否かを決定し、拡大処理を行った場合の一例を示す図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の構成を示すブロック図である。図１に示す画像形成装置１は、複合機である。ただし、画像形成装置１は、プリンター、コピー機、ファクシミリ機などでもよい。

この画像形成装置１は、印刷装置１１と、画像読取装置１２と、ファクシミリ装置１３と、画像処理装置１４とを備える。

印刷装置１１は、ラスター画像データに基づいて原稿画像を印刷する内部装置である。印刷装置１１は、例えば、画像処理装置１４により拡大処理された画像データに基づいて原稿画像を印刷する。

画像読取装置１２は、原稿から原稿画像を光学的に読み取り、原稿画像の画像データを生成する内部装置である。

ファクシミリ装置１３は、送信すべき原稿画像の画像データからファクシミリ信号を生成し所定の通信路を介して送信するとともに、ファクシミリ信号を所定の通信路を介して受信し画像データに変換する内部装置である。

画像処理装置１４は、画像読取装置１２、ファクシミリ装置１３などで生成された画像データに対して拡大処理などの画像処理を行う。特に、画像処理装置１４は、主走査方向および／または副走査方向に二値画像を拡大する。例えば、画像処理装置１４は、ファクシミリ装置１３により受信された４００ｄｐｉ（dot per inch）の画像の解像度を、印刷用の１２００ｄｐｉに変換する。

画像処理装置１４は、演算処理装置２１とメモリー２２とを有する。演算処理装置２１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やマイクロコンピューターで実現され、各種処理部を有する。メモリー２２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの書換可能な記憶装置である。メモリー２２には、拡大処理などの画像処理を施す前の画像データ、画像処理の途中のデータ、画像処理を施した後の画像データなどが一時的に記憶される。

また、演算処理装置２１は、処理部として、制御部３１、基点特定部３２、領域種別判定部３３、および拡大処理部３４を有する。

制御部３１は、基点特定部３２、領域種別判定部３３、および拡大処理部３４を制御するとともに、二値画像の画像データにおいて、主走査方向および副走査方向に沿って順番に画素を注目画素としてスキャンする。

基点特定部３２は、パターンマッチングで、画像内で段差を構成するエッジの端部を基点として特定する。

ここでは、段差は、２つのエッジが横（主走査方向）または縦（副走査方向）に１画素だけずれて接している箇所のことであり、エッジの端部は、横（主走査方向）または縦（副走査方向）に直線状に配列される画素列の端の画素である。

領域種別判定部３３は、画素ごとに擬似階調領域に属するか否かを判定する。なお、擬似階調領域とは、誤差拡散法やスクリーン法などにより得られ、ドットの大きさや密度で階調を表現した領域のことである。

領域種別判定部３３は、注目画素の周辺領域における画素の値から、注目画素が擬似階調領域に属するか否かを判定する。

図２は、図１における領域種別判定部３３による、注目画素が擬似階調領域に属するか否かの判定について説明する図である。図２に示すように、領域種別判定部３３は、画素ごとに、その画素の周囲８画素において隣接する２画素の対のうちの画素値が変化する対の割合、または画素値が変化する対の数が所定の閾値より大きい場合には、その画素が擬似階調領域に属すると判定する。

なお、図２の場合、注目画素の周囲８画素において隣接する２画素の対（８つ）のうち、画素値が変化する対の数は、６である。

この実施の形態では、図２における８の対のうち、６以上の対において、画素値が変化している（つまり、対を構成する２つの画素の画素値が互いに異なる）場合、その画素は擬似階調領域に属すると判定される。

上記実施の形態では、領域種別判定部３３は、上述の基点の周辺領域（領域種別判定部３３についての周辺領域と同一の領域）に、段差を構成する２つのエッジ以外のドットが存在しない場合には、その基点は擬似階調領域に属さないと判定するように構成されている。例えば、上述の基点の周辺に、段差を構成する２つのエッジ以外のドットが存在しない場合には、上述の所定の閾値が、その基点は擬似階調領域に属さないと判定するように設定される。

拡大処理部３４は、擬似階調領域に対してスムージングを行わずに拡大処理を行い擬似階調領域以外の領域に対してスムージングを行いつつ拡大処理を行う。ただし、拡大処理部３４は、その基点周辺の所定の範囲の画素については、その基点が擬似階調領域に属する場合にはその画素についてスムージングを行わずに拡大処理を行い、その基点が擬似階調領域に属さない場合にはスムージングを行いつつ拡大処理を行う。つまり、基点周辺の所定の範囲の画素の領域種別が、その基点の領域種別と同一とみなされる。

この実施の形態では、拡大処理部３４は、上述の基点からエッジに平行な方向における所定の範囲の画素については、その基点が擬似階調領域に属する場合にはその画素についてスムージングを行わずに拡大処理を行い、その基点が擬似階調領域に属さない場合にはスムージングを行いつつ拡大処理を行う。

拡大処理部３４は、スムージングを行う場合（上述の基点周辺の所定の範囲の画素についてその基点が擬似階調領域に属さない場合など）、その画素について、エッジの長さおよびエッジの端部からの距離を応じたスムージングを行いつつ拡大処理を行う。拡大処理部３４は、スムージングを行わない場合、ニアレストネイバー法で拡大処理を行う。なお、拡大処理は、解像度の増加と同義である。

次に、上記画像処理装置１４の動作について説明する。図３は、図１における画像処理装置１４による拡大処理について説明するフローチャートである。図４は、図１における画像処理装置１４による拡大処理の一例を示す図である。

制御部３１は、まず、基点特定部３２に、原画像内の基点を特定させる。基点特定部３２は、原画像の全領域をスキャンし、パターンマッチングで、画像内で段差を検出し、段差を構成する２つのエッジのうちの一端の画素を基点として特定する（ステップＳ１）。

図４（Ａ）は、原画像の一例を示している。図４（Ａ）では、エッジ５１，５２により段差５３が形成されている。図４（Ａ）に示す原画像では、画素６１が基点として特定される。

基点が特定された後、制御部３１は、注目画素を、主走査方向および副走査方向へ順番に移動させていき、画素ごとに拡大処理を行わせる。

制御部３１は、まず、注目画素を設定する（ステップＳ２）。最初の場合、第１ラインにおける主走査方向の先頭画素が注目画素に選択される。次に、第１ラインにおける主走査方向の次の画素が注目画素に選択される。そして、第１ラインにおける主走査方向の最後の画素の次は、第２ラインにおける主走査方向の先頭画素が注目画素に選択される。

次に、制御部３１は、注目画素が、いずれかの基点周辺の所定の範囲に入っているか否かを判定する（ステップＳ３）。

ここでは、基点（画素６１）の属するエッジ５２に平行な方向において、基点（画素６１）と、基点に隣接するエッジ５２上の画素６２と、基点に隣接するエッジ５２外の画素６３とその画素６３に隣接する画素６４が、基点（画素６１）周辺の所定の範囲に入っていると判定される。

領域種別判定部３３は、注目画素が基点周辺の所定の範囲に入っていると判定された場合、注目画素の領域種別の判定を行わずに、注目画素の領域種別を、その基点の領域種別と同一とし（ステップＳ４）、注目画素が基点周辺の所定の範囲に入っていないと判定された場合、注目画素の領域種別の判定を行い、注目画素の領域種別を特定する（ステップＳ５）。

拡大処理部３４は、注目画素が擬似階調領域に属すると判定された場合、スムージングせずに拡大処理を実行し（ステップＳ７）、注目画素が擬似階調領域に属さないと判定された場合、スムージングしつつ拡大処理を実行する（ステップＳ８）。

スムージングしつつ拡大処理を実行する場合、拡大処理部３４は、パターンマッチングで、エッジの長さおよび段差から注目画素までの距離を特定し、エッジの長さおよび段差から注目画素までの距離に応じたスムージングを行って、拡大処理後の画素値（ドットありまたはドットなし）を決定する。

そして、注目画素についての拡大処理（ステップＳ７またはステップＳ８）が完了すると、制御部３１は、原画像内のすべての画素についての拡大処理が完了したか否かを判定し（ステップＳ９）、すべての画素についての拡大処理が完了するまで、注目画素を移動させて、画素ごとに上述の処理（ステップＳ２〜Ｓ８）を実行させる。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す原画像内の各画素について、その画素の周囲８画素において隣接する２画素の対のうちの画素値が変化する対の数を示している。図４（Ｃ）は、領域種別判定部３３による、スムージングを行うか否かの判定結果の一例を示している。図４（Ｃ）では、上述の対の数が６以上である場合、その画素は、擬似階調領域に属すると判定される。したがって、基点の画素６１は擬似階調領域に属すると判定されるため、その基点周辺の所定の範囲内の画素である画素６１〜６４については、スムージングは行われない。

図４（Ｄ）は、図４（Ａ）に示す原画像を縦および横にそれぞれ３倍に拡大した場合（つまり、解像度を３倍にした場合）の画像である。図４（Ｄ）に示すように、段差周辺では、隣接する画素間でスムージングの有無が切り替わらないため、段差周辺のエッジの凹凸が激しくならず、画像拡大後の段差部分におけるエッジの連続性が確保される。

なお、図４（Ａ）において、基点の画素６１の周辺に、段差を構成する２つのエッジ以外のドット（画素７１）が存在しない場合には、その基点の画素６１は擬似階調領域に属さないと判定される。画素７１にドットがない場合、上述の対の数が４となり、基点の画素６１は擬似階調領域に属さないと判定される。その場合、段差５３周辺のエッジ５１，５２はすべてスムージングされる。

以上のように、上記実施の形態によれば、基点特定部３２は、段差を構成するエッジの端部を基点として特定し、領域種別判定部３３は、画素ごとに擬似階調領域に属するか否かを判定し、拡大処理部３４は、擬似階調領域に対してスムージングを行わずに拡大処理を行い擬似階調領域以外の領域に対してスムージングを行いつつ拡大処理を行う。ただし、拡大処理部３４は、その基点周辺の所定の範囲の画素については、その基点が擬似階調領域に属する場合にはその画素についてスムージングを行わずに拡大処理を行い、その基点が擬似階調領域に属さない場合にはスムージングを行いつつ拡大処理を行う。

これにより、段差付近（つまり基点付近）の画素については、その基点と同一の領域（擬似階調領域またはそれ以外の領域）に属するものとして、スムージングを行うか否かが判定される。したがって、段差付近（つまり基点付近）でスムージングの有無が切り換わらないため、原画像において、擬似階調領域とそれ以外の領域（文字や線画の領域）とが混在していても、画像拡大後の段差部分におけるエッジの連続性が保持される。

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記実施の形態において、拡大処理部３４は、複数の基点周辺の所定の範囲に属する画素については、その画素から最も近い基点が擬似階調領域に属する場合にはその画素についてスムージングを行わずに拡大処理を行い、その画素から最も近い基点が擬似階調領域に属さない場合にはスムージングを行いつつ拡大処理を行うようにしてもよい。そのようにした場合、各画素について、適切に、スムージングを行うか否かが判定される。

また、上記実施の形態における、領域種別（擬似階調領域またはそれ以外の領域）の判定方法は上述のものに限定されるものではない。

本発明は、例えば、複合機などにおける画像解像度の変換に適用可能である。

１ 画像形成装置
１４ 画像処理装置
３２ 基点特定部
３３ 領域種別判定部
３４ 拡大処理部
５１，５２ エッジ
５３ 段差
６１ 画素（基点の一例）

Claims (6)

1. 段差を構成するエッジの端部を基点として特定する基点特定部と、
   画素単位で擬似階調領域に属するか否かを判定する領域種別判定部と、
   前記擬似階調領域に対してスムージングを行わずに拡大処理を行い前記擬似階調領域以外の領域に対してスムージングを行いつつ拡大処理を行う拡大処理部とを備え、
   前記拡大処理部は、前記基点周辺の所定の範囲の画素については、その基点が前記擬似階調領域に属する場合にはその画素についてスムージングを行わずに拡大処理を行い、その基点が前記擬似階調領域に属さない場合にはスムージングを行いつつ拡大処理を行うこと、
   を特徴とする画像処理装置。
2. 前記拡大処理部は、複数の前記基点周辺の所定の範囲に属する画素については、その画素から最も近い基点が前記擬似階調領域に属する場合にはその画素についてスムージングを行わずに拡大処理を行い、その画素から最も近い基点が前記擬似階調領域に属さない場合にはスムージングを行いつつ拡大処理を行うことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記拡大処理部は、前記基点から前記エッジに平行な方向における所定の範囲の画素については、その基点が前記擬似階調領域に属する場合にはその画素についてスムージングを行わずに拡大処理を行い、その基点が前記擬似階調領域に属さない場合にはスムージングを行いつつ拡大処理を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記領域種別判定部は、前記基点の周辺領域に、段差を構成する２つのエッジ以外のドットが存在しない場合には、前記基点は擬似階調領域に属さないと判定することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像処理装置。
5. 前記拡大処理部は、前記基点周辺の所定の範囲の画素について、その基点が前記擬似階調領域に属さない場合には、その画素について、前記エッジの長さおよび前記エッジの端部からの距離を応じたスムージングを行いつつ拡大処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の画像処理装置。
6. 請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の画像処理装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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