JP2015073202A - 画像処理装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像処理装置において、入力画素値を２値化する際に、出力ドットをクラスター化するとともに、エッジ近傍のジャギーを抑制する。【解決手段】 エッジ度算出部２が、エッジから注目画素までの距離およびそのエッジのコントラストに対応する、注目画素のエッジ度を計算し、そのエッジ度に基づいて、バンドパス特性の異なるバンドパスフィルター３，４の出力が混合される。混合により得られた値に基づき量子化が行われる。【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。

ある画像処理装置では、入力画素値を２値化する際に、入力画素値に対して空間的なローパスフィルターを適用して得られた値から出力画素値に対して空間的なバンドパスフィルターを適用して得られた値を減算して得られた値を誤差拡散しつつ量子化（２値化）している（例えば特許文献１，２参照）。このようにすることで、２値化後の出力ドットが、バンドパスフィルターのフィルター特性によるクラスターサイズ（出力ドットの凝集度合い）でクラスター化される。

特開２０１１−２１１５０３号公報 特開２０１１−２１１５１１号公報

上述の技術では、誤差拡散に起因するエッジ鈍りを抑制できるものの、文字、線画などのエッジ近傍のジャギーが残る可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、出力ドットをクラスター化するとともに、エッジ近傍のジャギーを抑制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。

本発明に係る画像処理装置は、入力画素値を２値化して２値化後の画素値を出力画素値として出力する画像処理装置であり、注目画素および前記注目画素の周辺画素の前記入力画素値に対してフィルター処理を実行するローパスフィルターと、前記注目画素の周辺画素の前記出力画素値に対して互いに異なるバンドパス特性でフィルター処理をそれぞれ実行する複数のバンドパスフィルターと、エッジからの距離および前記エッジのコントラストに基づき混合比率を計算する混合比率計算部と、前記混合比率で前記複数のバンドパスフィルターの出力を混合して得られる値を前記ローパスフィルターの出力から減算して得られる値に対して量子化誤差の誤差拡散処理を行う誤差拡散部と、前記誤差拡散処理により得られる値に対して量子化を行い前記注目画素の前記出力画素値を特定する量子化器とを備える。

また、本発明に係る画像処理装置は、入力画素値を２値化して２値化後の画素値を出力画素値として出力する画像処理装置であり、注目画素の周辺画素の前記出力画素値と前記入力画素値との差分に対して互いに異なるバンドパス特性でフィルター処理をそれぞれ実行する複数のバンドパスフィルターと、エッジからの距離および前記エッジのコントラストに基づき混合比率を計算する混合比率計算部と、前記混合比率で前記複数のバンドパスフィルターを混合して得られる値に対して量子化誤差の誤差拡散処理を行う誤差拡散部と、前記誤差拡散処理により得られる値に対して量子化を行い前記注目画素の前記出力画素値を特定する量子化器とを備える。

本発明に係る画像形成装置は、上記の画像処理装置を備える。

本発明によれば、出力ドットをクラスター化するとともに、エッジ近傍のジャギーを抑制する画像処理装置および画像形成装置を得ることができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す画像処理装置において使用されるフィルター係数およびエッジ度を説明する図である。 図３は、図１に示す画像処理装置において使用されるバンドパスフィルター３，４のフィルター特性（つまりバンドパス特性）の一例を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態２に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１．

図１は、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図１に示す画像処理装置は、入力画素値を２値化して２値化後の画素値を出力画素値として出力し、例えば、プリンター、複写機、複合機などの画像形成装置に内蔵されている。この画像処理装置は、例えば、マイクロコンピューター、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などで実現される。入力画素値は、例えば８ビットの多階調値であって、０から１までのいずれかの値をとる。出力画素値は、０および１のいずれかの値をとる。

図１に示す画像処理装置は、ローパスフィルター１、エッジ度算出部２、複数のバンドパスフィルター３，４、混合部５、減算器６、誤差拡散部７、および量子化器８を備える。図２は、図１に示す画像処理装置において使用されるフィルター係数およびエッジ度を説明する図である。なお、図２に示すフィルター係数および係数値Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔは適宜正規化される。

ローパスフィルター１は、注目画素および注目画素の周辺画素の入力画素値に対してフィルター処理を実行する。ローパスフィルター１は、注目画素および注目画素の周辺画素（注目画素を中心とした所定画素数のウィンドウ内の画素）の入力画素値とフィルター係数との積和演算を行う。図２（Ａ）は、ローパスフィルター１のフィルター係数の一例を示している。図２（Ａ）において、ＭＸｄは、フィルター係数であり、ｄは、ウィンドウの中心となる注目画素からの距離であり、σｇは、所定の標準偏差値である。

エッジ度算出部２は、周辺画素近傍のエッジからの距離およびエッジのコントラストに基づき、０以上１以下の混合比率（エッジ度）を計算する。図２（Ｄ）は、エッジ度の計算式の一例を示している。図２（Ｄ）において、Ｃ＿Ｒａｔｉｏは、エッジ度であり、ＩＮ_{ＣＥＮＴＥＲ}は、注目画素の入力画素値であり、ＩＮ_ｉｊは、ウィンドウの中心となる注目画素の周辺画素ｉｊの入力画素値であり、Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔは、注目画素からの距離に応じた係数値である。つまり、ここでは、図２（Ｄ）に示すように、エッジ度算出部２は、所定サイズのウィンドウ内において、注目画素の入力画素値と周辺画素の入力画素値との差の絶対値に対して距離に応じた係数を乗じたものの総和をエッジ度として計算している。図２（Ｅ）は、ウィンドウ内のＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔの値の分布の一例を示している。

バンドパスフィルター３，４は、注目画素の周辺画素の出力画素値に対して互いに異なるバンドパス特性でフィルター処理をそれぞれ実行する。バンドパスフィルター３，４は、注目画素の周辺画素（注目画素を中心とした所定画素数のウィンドウ内の画素）の出力画素値とフィルター係数との積和演算を行う。なお、注目画素は主走査方向および副走査方向に沿って（あるいは蛇行走査で）移動させていくため、現在の注目画素より後続の画素については、出力画素値の計算が行われていない。そのため、バンドパスフィルター３，４は、注目画素の周辺画素のうち、既に導出されている出力画素値とフィルター係数との積和演算を行う。

バンドパスフィルター３，４は、それぞれ、２つのガウス関数の差分で得られるバンドパス特性を有するＤｏＧ（Difference of Gaussian）フィルターである。

また、この実施の形態１では、バンドパスフィルター４の２つのガウス関数における分散値の係数は、バンドパスフィルター３の２つのガウス関数における分散値の係数の２倍である。さらに、ここでは、バンドパスフィルター４の第２項のガウス関数は、バンドパスフィルター３の第１項のガウス関数と同一とされる。

図３は、図１に示す画像処理装置において使用されるバンドパスフィルター３，４のフィルター特性（つまりバンドパス特性）の一例を示す図である。図３におけるＢＰＦ１は、バンドパスフィルター３のフィルター特性を示しており、ＢＰＦ２は、バンドパスフィルター４のフィルター特性を示している。

これにより、バンドパスフィルター３のクラスターサイズ（出力ドットの凝集度合い）が、バンドパスフィルター４のクラスターサイズより短くなる。

図２（Ｂ）は、バンドパスフィルター３のフィルター係数の一例を示しており、図２（Ｃ）は、バンドパスフィルター４のフィルター係数の一例を示している。図２（Ｂ）および図２（Ｃ）において、ＭＸｄは、フィルター係数であり、ｄは、注目画素からの距離であり、σは、所定の標準偏差値である。

混合部５は、エッジ度算出部２により得られる混合比率で複数のバンドパスフィルター３，４の出力を混合する。

混合比率（エッジ度）は、エッジからの距離が近いほど、およびエッジのコントラストが大きいほど高い値となり、混合比率（エッジ度）をａとし、クラスターサイズの小さいバンドパスフィルター３の出力値をＢ１とし、クラスターサイズの大きいバンドパスフィルター４の出力値をＢ２とすると、混合部５は、積算器１１，１２および加算器１３により、ａ×Ｂ１＋（１−ａ）×Ｂ２を計算する。つまり、エッジからの距離が近いほど、およびエッジのコントラストが大きいほど、クラスターサイズが小さくなるように、両者が混合される。

減算器６は、ローパスフィルター１により得られる値から、混合部５により得られる値を減算する。

誤差拡散部７は、減算器６により得られる値に対して量子化誤差の誤差拡散処理を行う。つまり、誤差拡散部７は、減算器６の出力値と量子化器８の閾値（ここでは０）との差を後続の画素に拡散させる。

量子化器８は、誤差拡散部７による誤差拡散処理により得られる値に対して量子化を行い、注目画素の出力画素値を特定する。ここでは、閾値を０とし、誤差拡散部７の出力が０以上であれば出力画素値を１とし、そうでなければ出力画素値を０とする。なお、量子化器８は、注目画素の入力画素値が０または１である場合には、そのまま、注目画素の出力画素値を０または１とする。

次に、実施の形態１に係る画像処理装置の動作について説明する。

この画像処理装置は、１つの画像について、注目画素を所定の走査パターンに沿って移動させていき、注目画素の出力画素値を順次導出していく。

まず、注目画素およびその周辺画素の入力画素値に対して、ローパスフィルター１は、フィルター処理を行い、エッジ度算出部２は、エッジ度（混合比率）を計算する。

他方、注目画素の周辺画素の出力画素値に対して、バンドパスフィルター３，４は、それぞれ、フィルター処理を行い、混合部５は、そのエッジ度に基づき、バンドパスフィルター３，４の出力を混合する。

そして、減算器６は、ローパスフィルター１の演算結果と混合部５の演算結果との差を計算する。

誤差拡散部７は、減算器６により得られる値について、量子化器８における量子化誤差を特定し、量子化誤差を所定の誤差分散パターン（Floyd-Steinberg法など）で、後続の画素に拡散させるとともに、拡散されてきた誤差を、現在の注目画素の減算器６により得られる値に加算する。

量子化器８は、誤差拡散部７による上述の誤差拡散処理により得られる値に対して量子化を行い出力画素値を特定する。

以上のように、上記実施の形態１によれば、エッジ度算出部２が、エッジから注目画素までの距離およびそのエッジのコントラストに対応する、注目画素のエッジ度を計算し、そのエッジ度に基づいて、バンドパス特性の異なるバンドパスフィルター３，４の出力が混合される。混合により得られた値に基づき量子化が行われる。

これにより、エッジ近傍のクラスターサイズが小さくなるので、出力ドットをクラスター化するとともに、エッジ近傍のジャギーを抑制することが可能となる。

実施の形態２．

図４は、本発明の実施の形態２に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。

実施の形態２では、ローパスフィルター１および減算器６を使用せず、バンドパスフィルター３，４は、注目画素の周辺画素の出力画素値と入力画素値との差分に対して互いに異なるバンドパス特性でフィルター処理をそれぞれ実行する。

図４において、減算部２１は、注目画素の周辺画素（バンドパスフィルター３，４のフィルター処理と同サイズのウィンドウ内の画素）のそれぞれについて、入力画素値と出力画素値との差分を計算し、バンドパスフィルター３，４は、その周辺画素についての差分に対して互いに異なるバンドパス特性でフィルター処理をそれぞれ実行する。

ここで、ウィンドウ内の、後続の画素についての出力画素値は計算されていないため、その画素についての差分はゼロとする。また、差分を計算する際に、出力画素値を多階調値に変換してから差分が計算される。

なお、実施の形態２に係る画像処理装置についての、その他の構成および動作については実施の形態１のものと同様であるため、その説明を省略する。

なお、上述の各実施の形態は、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１，２では、バンドパスフィルター３，４の数は２つであるが、３つ以上としてもよい。

本発明は、例えば、画像形成装置に適用可能である。

１ ローパスフィルター
２ エッジ度算出部（混合比率計算部の一例）
３，４ バンドパスフィルター
７ 誤差拡散部
８ 量子化器

Claims (5)

1. 入力画素値を２値化して２値化後の画素値を出力画素値として出力する画像処理装置において、
   注目画素および前記注目画素の周辺画素の前記入力画素値に対してフィルター処理を実行するローパスフィルターと、
   前記注目画素の周辺画素の前記出力画素値に対して互いに異なるバンドパス特性でフィルター処理をそれぞれ実行する複数のバンドパスフィルターと、
   エッジからの距離および前記エッジのコントラストに基づき混合比率を計算する混合比率計算部と、
   前記混合比率で前記複数のバンドパスフィルターの出力を混合して得られる値を前記ローパスフィルターの出力から減算して得られる値に対して量子化誤差の誤差拡散処理を行う誤差拡散部と、
   前記誤差拡散処理により得られる値に対して量子化を行い前記注目画素の前記出力画素値を特定する量子化器と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 入力画素値を２値化して２値化後の画素値を出力画素値として出力する画像処理装置において、
   注目画素の周辺画素の前記出力画素値と前記入力画素値との差分に対して互いに異なるバンドパス特性でフィルター処理をそれぞれ実行する複数のバンドパスフィルターと、
   エッジからの距離および前記エッジのコントラストに基づき混合比率を計算する混合比率計算部と、
   前記混合比率で前記複数のバンドパスフィルターの出力を混合して得られる値に対して量子化誤差の誤差拡散処理を行う誤差拡散部と、
   前記誤差拡散処理により得られる値に対して量子化を行い前記注目画素の前記出力画素値を特定する量子化器と、
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
3. 前記複数のバンドパスフィルターは、それぞれ、２つのガウス関数の差分で得られるバンドパス特性を有する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. 前記複数のバンドパスフィルターは、第１バンドパスフィルターおよび第２バンドパスフィルターを含み、
   前記第２バンドパスフィルターの前記２つのガウス関数における分散値の係数は、前記第１バンドパスフィルターの前記２つのガウス関数における分散値の係数の２倍であること、
   を特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
5. 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を備える画像形成装置。

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