JP2533652B2 - 画像輪郭処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は画像の輪郭処理方法に関するものであり、
特に補間変換後の画像の輪郭部に対する処理方法に関す
る。

〔従来の技術〕

周知のように、デジタル的な貼込み合成ないしはペイ
ント処理を受けた自然画像や、コンピュータグラフィッ
クス等における画像のようにコンピュータ内で生成され
る画像の記録画素数は、高精度な画像処理装置において
も1024×1024〜4096×4096ピクセル程度が限度である。
そして、この記録画素数は画像メモリのコストや、画像
処理のスピードなどによって制限される。

一方、写真フィルム等の感材においては、例えば８×
10インチのサイズのものであれば、16000×20000ピクセ
ル以上の記録画素数を有している。そのため、電気的な
画像処理装置内で処理された画像データを、フィルム等
の印刷媒体上に再現する場合には、記録画素数の違いの
ために生ずる記録画素配列の不連続性を目立たなくさせ
るように、その記録画素の間の画素にも画像データを割
り当てる補間変換が行われる。この補間変換を行うに際
しては、記録密度を印刷媒体上の画素密度に合わせて比
較的大きく、例えば2000ピクセル／インチ程度に設定す
る。

補間変換を行いつつサイズの拡大を行うと、元の画像
の輪郭部分も拡大されて、変換後の画像全体がほやけた
ものとなる。そのため、補間変換後の画像データに対し
て輪郭強調処理を行い、元の画像の鮮鋭度を回復する処
理が通常、追加される。

このような補間変換は、一次原稿である原画をいった
んデジタル機器によって読み取って、様々な画像処理を
施した後、二次原稿として出力する際に行われる。画像
処理の多様化により、二次原稿を扱う画像処理装置の種
類も増大しており、一次原稿に補間変換を行う機会も増
大している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、補間変換後の画像に輪郭強調処理を行
うと、境界近傍に色相の異なる領域が発生したり、視覚
的に不自然な印象を与える画像となるという問題点があ
る。また、補間変換後の画像を２次原稿として用い、さ
らに他の光学系によって読み取りを行う場合には、輪郭
強調処理によって生ずるオーバーシュート部やアンダー
シュート部が、元の１次原稿には存在しない不必要な画
像情報を生成するため、２次原稿としての価値が低くな
るなどという問題点がある。

〔発明の目的〕

この発明は以上のような事情を考慮してなされたもの
であり、オーバーシュート部およびアンダーシュート部
を除去することにより、異なる色相の領域の発生を抑制
し、視覚的に自然な印象を与え、２次原稿として価値の
高い画像が得られるとともに、補間変換によるボケを改
善することのできる画像の輪郭処理方法を得ることを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る画像輪郭処理方法は、まず第１の画素
数を有する原画像信号に補間変換を行い、第１の画素数
より多い画素数を有する変換済画像信号を求める。

そして、変換済画像信号の画素を順次に注目画素とし
て特定しつつ、当該注目画素からシャープ信号を、当該
注目画素の近傍領域からアンシャープ信号を求める。

次に、シャープ信号とアンシャープ信号との間の差を
示す差信号を求め、シャープ信号と差信号との線形加算
によって強調済信号を求める。

さらに、差信号と所定の第１の閾値との間の大小関係
に基づいて、画像原稿上のエッジ部を検出し、所定距離
内にエッジ部を複数個含むエッジ領域において、強調済
信号と近傍領域内のシャープ信号の最大値および最小値
との間の大小関係を画素ごとに判定し、その最大値およ
び最小値によって強調済信号の大きさを制限処理するこ
とにより、制限処理済画像信号を得るものである。

また、場合によっては、前記エッジ領域を含む領域内
におけるシャープ信号の最大値と最小値との中間の値を
第２の閾値として用いつつ、前記エッジ領域において、
前記シャープ信号を前記最大値および前記最小値へと２
レベル化処理し、それによって２レベル化処理済画像信
号を得るものである。

〔作用〕

この発明における制限処理済信号は、近傍領域内のシ
ャープ信号の第１の最大値および最小値による制限処理
を、強調済信号に施して得られるので、輪郭強調処理に
伴って形成されるオーバーシュート部やアンダーシュー
ト部が除去される。

またこの発明における２レベル化処理済画像信号はエ
ッジ領域を含む領域内におけるシャープ信号の最大値お
よび最小値に基づく２レベル化処理をシャープ信号に施
して得られるので、シャープ信号よりも急峻な濃度勾配
を有する２レベル化処理済画像信号が得られる。

〔実施例〕

A.全体構成と概略動作 第2A図はこの発明の一実施例である画像輪郭処理方法
を適用するカラーレーザプロッターを含むブロック図で
ある。カラー原画10の画像データは走査読取部20で読み
取られ、画像処理装置25に与えられる。画像処理装置25
は、例えば原画10の色や階調を補正したり、複数のイメ
ージを重ね合わせたりするなどの画像に関する演算処理
を行う。この画像処理装置25の出力はカラーレーザプロ
ッタの処理部30に入力され、補間拡大および色変換の処
理が施される。またこの処理部30は輪郭処理装置40を有
し、後述する画像輪郭処理を行う。以上の処理を経た画
像データは走査露光部50に与えられ、光源であるレーザ
を変調する。このレーザ光を用いて感材60上を走査露光
することにより、所望の原稿が形成される。この原稿
は、さらに後工程で二次原稿として用いられたり、デザ
イン・商品見本として用いられる。

なお、以上の処理のため、画像データはデジタル化さ
れており、感材60上の画素との対応をとるために、走査
露光に先立って補間変換が行われている。

B.処理手順 第1A図および第1B図は、この発明の一実施例による画
像輪郭処理方法の処理手順を示すフローチャートであ
る。また、第3A図〜第3G図は、処理中の画像信号をアナ
ログ的に示す波形図である。ただし、第3A図〜第3G図お
よび後述する第4A図〜第4E図の横方向の位置は、画像面
上の位置に対応し、１走査での処理信号を示している。

まずステップS11において、第2A図に示す原画10の操
作読取りを行い、第3A図に示す元の画像信号ODを求め
る。さらにステップS12において、元の画像信号ODに補
間変換を行い、変換済画像信号PDを求める。補間変換を
行うと元の画像信号ODは空間方向に拡大され、第3A図に
示すように、変換済画像信号PDにおけるエッジの両端部
E1,E2の相互間の距離は広くなり、エッジの濃度勾配が
小さくなる。

ステップS13では、変換済画像信号PDのシャープ信号
Ｓとアンシャープ信号Ｕとを求め、第3B図に示す差信号
（Ｓ−Ｕ）を求める。ただし、シャープ信号Ｓは変換済
画像信号PDの各部のレベルを示しており、また、アンシ
ャープ信号Ｕは、変換済画像信号PDを平滑化（近傍平
均）して得られている。ステップS14では、ステップS13
で求めた差信号（Ｓ−Ｕ）の絶対値と所定の第１の閾値
THとの間の大小関係に基づいて、エッジの端部を検出す
る。

具体的には、第3B図に示すように、エッジの両端部E
1,E2においては、差信号（Ｓ−Ｕ）の絶対値が大きくな
るため、差信号（Ｓ−Ｕ）の絶対値を２値化するような
レベルの閾値THを設定すれば、第3C図に示すように、 |S−U|≧THの時には“H"レベル、 |S−U|＜THの時には“L"レベル、 となるエッジ検出信号EDを生成することができる。この
エッジ検出信号EDはエッジ端部E1,E2のそれぞれを含む
微少な幅の領域において“H"レベルとなる。またこのよ
うにして検出されたエッジ端部E1,E2の間の距離が検出
され、それが所定の基準距離ｌと比較される。そしてこ
の距離が基準距離ｌより短い場合には、この区間の濃度
勾配は比較的急峻であると判断され、この区間がエッジ
領域ERとして認識される。

ステップS15では、第3B図に示す差信号（Ｓ−Ｕ）を
用いて、変換済画像信号PDに対して輪郭強調処理を行
い、強調済信号QD（第3D図）を求める。これは、差信号
（Ｓ−Ｕ）を定数倍して変換済画像信号PDに加算するこ
とにより行なわれる。さらにステップS16ではアンシャ
ープ信号Ｕを求めるためのアンシャープ信号形成領域内
でのシャープ信号Ｓの最大値（第１の最大値）S_maxおよ
び最小値（第１の最小値）S_minを画素ごとに抽出する。
そして、エッジ領域ER内において、最大値S_maxおよび最
小値S_minのそれぞれを用いて強調済信号QDの上側および
下側のそれぞれのレベルを下記式（1a）〜（1c）に基づ
いて制限して、第3E図に示すような制限処理済信号RDを
求める。

QD≧S_max RD＝S_max …（1a） S_max＞QD＞S_min RD＝QD …（1b） S_min≧QD RD＝S_min …（1c） この制限処理により、エッジ領域ER内においては、強
調済信号QDのオーバーシュート部およびアンダーシュー
ト部が除去される。また、エッジ領域ER以外では変換済
画像信号PDを用いて制限処理済信号KDとすることによ
り、オーバーシュート部およびアンダーシュート部が除
去される。

以上のようにして得られた制限処理済信号RDは、強調
済信号QDのオーバーシュート部およびアンダーシュート
部を除去した信号レベルを有しているので、この信号RD
に基づいて画像記録を行なうと、異なる色相の領域の発
生が抑制され、視覚的に自然な印象を与えるとともに、
２次原稿として価値の高い画像が得られる。またエッジ
領域ERの内側端部において、元の画像データODよりも急
な濃度勾配を有するので、補間変換に伴うボケがかなり
改善される。

また粒状性に伴うノイズなどは、比較的小さい差信号
（Ｓ−Ｕ）を生じさせるので、閾値THを所定レベル以上
に設定すると、ノイズなどはエッジ領域ERと認識されな
いことが多く、制限処理済信号RDはシャープ信号Ｓその
ままの波形を有する。さらに差信号（Ｓ−Ｕ）が閾値TH
を越え、エッジ領域ERと認識された場合においても、制
限処理済信号RDに現れる振幅は抑制されている。そのた
め、輪郭強調を含む以上のような処理を行っても、ノイ
ズ成分を不要に強調することはない。

補間変換に伴うボケをさらに改善するためには、以下
に示すような処理を追加する。第1A図のステップS16で
制限処理済信号RDを求めた後、第1B図のステップS17に
進み、まずエッジ領域ER内の各画素に対して、注目画素
（エッジ領域ERの中央の画素）を中心としてエッジ領域
ERの基準距離ｌの２倍の長さ2lを有する領域内から制限
処理済信号RDの最大値（第２の最大値）RD_max,最小値
（第２の最小値）RD_minを抽出し、その中央値である平
均値（第２の閾値）RD_c＝（RD_max＋RD_min）/2を第3F図
に示すように求める。なお最大値RD_max,最小値RD_minの
かわりに、長さ2lの領域内における変換済画像信号PD
（シャープ信号Ｓ）の最大値S_max,最小値S_minを用いて
もよい。なぜなら、制限処理済信号RDは、シャープ信号
Ｓの最大値S_maxおよび最小値S_minで制限処理して得られ
たもので、シャープ信号Ｓを用いても最大値RD_max、最
小値RD_minは、ほぼ同じ値になるからである。

次にステップS18に進み、ステップS17で求めた中央値
RD_cとエッジ領域ER内の各画素に対応する制限処理済信
号RDとを比較し、その大小関係に基づいて制限処理済信
号RDを最大値RD_maxおよび最小値RD_minの２つのレベルに
２レベル化して、第3G図に示すような２レベル化済信号
TDを求める。なお、制限処理済信号RDのかわりに変換済
画像信号PD（シャープ信号Ｓ）を２レベル化しても同様
の２レベル化済信号TDを得ることができる。

以上のようにして得られた２レベル化済信号TDは、エ
ッジ領域ER内において急峻な濃度勾配を有するため、補
間変換によるボケは完全に除去される。また、オーバー
シュート部やアンダーシュート部を形成しないので、色
相の異なる領域の発生を抑制し、視覚的に自然な印象を
与えるとともに、２次原稿として価値の高い画像が得ら
れる。

なお、ステップS16までの処理を行い、制限処理済信
号RDを用いて、２次原稿を露光作成する場合には、原画
の情報が失われることはないが、２レベル化処理済信号
TDを用いて露光作成する場合には、エッジ距離ERの基準
距離ｌを大きくしすぎると、不必要な２レベル化が行わ
れ、色の飛びなど原画の情報を失う可能性がある。その
ため２レベルを行う場合には、基準距離ｌをあまり大き
くしない方が望ましい。２レベル化を行なう場合に基準
距離ｌとして望ましい範囲は、補間変換による拡大率を
M_Fとしたとき、2M_F〜5M_F画素相当の長さである。

第4A図〜第4E図は第1A図に示す画像輪郭処理方法をデ
ジタル画像に適用した時の画像信号の波形を示す図であ
る。上述した第3A図〜第3G図は理解を容易にする目的で
アナログ的に表現したが、実際にはアナログ信号のまま
上記の処理を行なうのは困難であるため、以下のような
デジタル処理が行なわれる。

第4A図に示す元の画像信号ODに200％の補間変換を行
うと、第4B図に示すような段差d0の小さい変換済画像信
号PDが得られる。なお第4B図において、段差部およびそ
の近傍の画素PX1〜PX11を図のように定義する。以上の
処理は第1A図のステップS11,S12のそれぞれに対応して
いる。

第4B図に示す変換済画像信号PDに対して５×５の行列
状のアンシャープマスクによるアンシャープ信号Ｕを求
める。さらに変換済画像信号PD自身に相当するシャープ
信号Ｓとこのアンシャープ信号Ｕとの差信号（Ｓ−Ｕ）
と所定の第１の閾値THとを比較し、それらの大小関係に
基づいて第4Cに示すようなエッジ検出信号EDが求められ
る。エッジ検出信号EDは、６画素離れた画素PX3および
画素PX9において“H"レベルとなる。エッジ領域判定の
ための基準距離ｌを７画素とすると、画素PX3と画素PX9
との間の領域がエッジ領域ERとして認識される。なお以
上の処理は、第1A図のステップS13,S14に対応してい
る。

差信号（Ｓ−Ｕ）を定数倍してシャープ信号Ｓに加算
することにより、第4B図に示す変換済画像信号PDに輪郭
強調処理を施すと、第4D図に示すような強調済信号QDが
得られる。強調済信号QDは画素PX2,PX3のそれぞれにお
いてオーバーシュートOS1,OS2のそれぞれを、また画素P
X9,PX10のそれぞれにおいて、アンダーシュートUS2,US1
のそれぞれを形成している。またエッジ領域ER内におい
ては、画素PX4,PX5間のデータの段差d1および画素PX7,P
X8間のデータの段差d2が、第4B図に示す段差d0より大き
くなっている。なお、この処理は第1A図のステップS15
に対応している。

このようにして得られた強調済信号QDに、以下に示す
規則に基づいて信号レベルの制限処理を施し、第4E図に
示す制限処理済信号RDを得る。まずエッジ領域ER内の画
素PX3〜PX9のデータに対しては、画素PX3〜PX9を順次に
中央画素とする５×５のアンシャープマスク内にある変
換済画像信号PDのシャープ信号Ｓの最大値（第１の最大
値）S_max,最小値（第１の最小値）S_minを用いて前述し
た式（1a）〜（1c）に基づく制限処理を施す。そのた
め、画素PX3におけるオーバーシュートOS1は最大値S_max
によって、画素PX9におけるアンダーシュートUS1は最小
値S_minによって制限される。また、画素PX4〜PX8には強
調済信号QDがそのまま与えられるので、比較的大きい段
差d1,d2は保存される。

さらに、エッジ領域ER外の画素PX1,PX2,PX10,PX11な
どには強調済信号QDのかわりに変換済画像信号PDが制限
処理済信号RDとして与えられるので、画素PX2における
オーバーシュートOS2および画素PX10におけるアンダー
シュートUS2は除去される。なお以上の処理は第1A図の
ステップS16に対応している。

以上のような制限処理により、制限処理済信号RDの形
状は第4E図に示すように、オーバーシュートOS1,OS2お
よびアンダーシュートUS1,US2がなく、かつ比較的大き
い段差d1,d2を有する形状となる。そのため、異なる色
相の領域の発生を抑制し、視覚的に自然な印象を与え、
２次原稿として価値の高い画像が得られるとともに、第
4B図の変換済画像信号PDよりも第4A図の元の画像信号OD
に近いボケを改善した画像が得られる。

さらに、制限処理済信号RDまたは変換済画像信号PD
（シャープ信号Ｓ）に対して、第1B図のステップS17,S1
8に対応する処理を行えば、第3F図および第3G図にアナ
ログ的に示すのと同様に、デジタル処理における２レベ
ル化済信号TDを得ることができ、よりシャープな画像が
得られる。

C.回路構成 次に以上のような処理を実現するための回路を例を挙
げて説明する。第2A図の輪郭強調装置40は、第2B図に示
す回路41〜44を有している。以下、この第2B図中の各回
路の構成と動作とを分説する。

（Ｃ−１）USM処理回路41 第５図は輪郭処理装置40の前段部分のUSM処理回路41
を示す回路図である。なお、アンシャープマスクの大き
さは回路の簡単化のため３×３の行列状の大きさとす
る。

図示しない補間回路によって補間拡大処理を施された
変換済画像信号PDはループラインメモリ101〜103に与え
られ、そこで、３ライン（走査線）分の信号PDが順次に
格納される。各メモリ101〜103に格納された信号PDは、
各ラインの先頭の画素に対応するデータから順に読み出
され、ラッチ201〜209に与えられる。ラッチ201〜209は
３×３の行列状の画素に対応する信号PDのシャープ信号
を保持する。ラッチ205には中央の画素に対応するシャ
ープ信号S_Cが保持され、ラッチ201〜204,206〜209のそ
れぞれには注目画素の周囲の画素に対応するシャープ信
号S_Rが保持される。

ラッチ201〜203に保持された３つのシャープ信号S_Rは
加算器301で、ラッチ204〜206に保持された２つのシャ
ープ信号S_Rおよびシャープ信号S_Cは加算器302で、ラッ
チ207〜209に保持された３つのシャープ信号S_Rは加算器
303で、それぞれ相互に加算され、さらにその３つの加
算結果は加算器304で相互に加算される。最終的に、ラ
ッチ201〜209に保持されたシャープ信号S_C,S_Rの加算結
果が加算器304の出力に生成される。

乗算器401には、この加算結果と、あらかじめ設定さ
れた係数Ｄとが入力される。例えば係数Ｄ＝1/9の場合
には加算器304の加算結果は３×３画素マトリクスのそ
れぞれの画像データの平均値となり、それによって、シ
ャープ信号S_C,S_Rに基づくアンシャープ信号Ｕが生成さ
れる。

ラッチ205からのシャープ信号S_Cはラッチ210を介し
て、また乗算器401からのアンシャープ信号Ｕはラッチ2
11を介して、減算器501に与えられる。減算器501は差信
号（S_C−Ｕ）を生成し、乗算器402に与える。乗算器402
は差信号（S_C−Ｕ）と、あらかじめ設定されて輪郭強調
の程度を決定する係数ｋとの乗算を行い、強調信号ｋ
（S_C−Ｕ）を生成する。

ラッチ210からのシャープ信号S_Cと乗算器402からの強
調信号ｋ（S_C−Ｕ）とは、加算器305で相互に加算さ
れ、強調済信号： QD＝S_C＋ｋ（S_C−Ｕ） が生成される。強調済信号QDは、リミッタ901に与えら
れ、後述する制限処理を受ける。

強調信号ｋ（S_C−Ｕ）の絶対値とエッジ検出のための
所定の第１の閾値Ｔとはコンパレータ601で比較され、 |k（S_C−Ｕ）｜≧Ｔ の時には“1"となり、 |k（S_C−Ｕ）｜＜Ｔ の時には“0"となるエッジ検出信号EDが画素ごとに生成
され、順次、ラインマスク回路701に与えられる。ライ
ンマスク回路701は後述するような構成を有し、エッジ
検出信号EDに基づくエッジ認識信号EAを生成し、後段の
回路に与える。またラッチ210からのシャープ信号S_Cは
シフトレジスタなどで構成される遅延回路711に与えら
れ、タイミングの調整を受けた後、後段の回路に与えら
れる。

ラッチ201〜209に保持されているシャープ信号S_C,S_R
は最大最小検出回路801に与えられ、シャープ信号S_C,S_R
の中の最大値（第１の最大値）S_maxと最小値（第１の最
小値）S_minが検出される。最大値S_maxはラッチ212で、
最小値S_minはラッチ213で保持された後、リミッタ901に
与えられる。

リミッタ901は、最大値S_max,最小値S_minによって強調
済信号QDの上側および下側のそれぞれのレベルを制限
し、制限処理済信号RDを生成する。つまり、前述した式
（1a）〜（1c）を用いて QD≧S_max RD＝S_max …（1a） S_max＞QD＞S_min RD＝QD …（1b） S_min≧QD RD＝S_min …（1c） となる制限処理済信号RDが生成される。この信号RDは、
前述した第3E図にアナログ的に、また第4E図にデジタル
的に示すように、強調済信号QDからオーバーシュート部
およびアンダーシュート部を取り除いた信号レベルを有
する。この信号RDはシフトレジスタなどで構成される遅
延回路712に与えられ、タイミングの調整を受けた後、
後段の回路に与えられる。

第６図はラインマスク回路701の構成の一例を示す回
路図である。第５図に示すコンパレータ601の出力であ
るエッジ検出信号EDは、シフトレジスタを構成するレジ
スタR1〜R7に画素ごとに順次、与えられる。レジスタR1
〜R7の中でレジスタR4を含む連続した４つのレジスタ中
にデータ“1"が２つ以上あれば、エッジパターン信号EP
が“1"になるように、アンドゲートAN1〜AN12およびオ
アゲートOR1〜OR5は接続されている。つまり、エッジ検
出信号EDによって示される２つのエッジの端部の間の距
離が３画素以内であり、この２つのエッジ端部のいずれ
か一方の上、またはこれらの間の区間レジスタR4に対応
する注目画素があれば、エッジパターン信号EPが“1"に
なる。またレジスタR4に保持される注目画素に対応する
エッジ検出信号EDは取り出されてエッジパターン信号EP
とともにエッジ認識信号EAを形成する。

第7A図および第7B図は、エッジ検出信号EDとエッジパ
ターン信号EPとの関係を示す図である。エッジ領域判定
のための基準距離ｌが３画素の場合、第7A図に示すよう
にエッジ端部間の距離D1が３画素以内であれば、その間
の画素に対応するエッジパターン信号EPはすべて“1"と
なり、また第7B図に示すようにエッジ端部間の距離D2が
４画素以上であれば、その間の画素に対応するエッジパ
ターン信号EPはすべて“0"となる。またエッジ検出信号
EDとエッジパターン信号EPとを画素ごとに組み合わせ
て、２ビットのエッジ認識信号EAが生成される。

（Ｃ−２）信号切換回路42 第８図は輪郭強調装置40の後段部分の回路である信号
切換回路42（第2B図）の構成を示す回路図である。この
回路は第５図に示す回路の次段に接続される。

２ビット構成のエッジ認識信号EAはエッジパターンラ
インメモリ111〜117に順次、与えられる。エッジパター
ンラインメモリ111〜117のそれぞれは１ライン分の画素
に対応するエッジ認識信号EAを保持する。ラインメモリ
111〜117からカラムマスク回路702へは、カラム方向
（副走査方向）に連続して配置された７つの画素に対応
するエッジ認識信号EAが与えられる。ラインメモリ114
は注目画素に対応するエッジ認識信号EAを与える。

第９図はカラムマスク回路702の構成の一例を示す回
路図である。カラムマスク回路702内のアンドゲートAN2
1〜AN32およびオアゲートOR11〜OR14は前述した第５図
に示すラインマスク回路701のアンドゲートAN1〜AN12お
よびオアゲートOR1〜OR4と同様の構成となっている。そ
のため、ラインマスク回路701と同様にラインメモリ111
〜117から与えられるエッジ検出信号EDが、注目画素を
含む連続した４つの画素内で、２つ以上“1"になるとオ
アゲートOR11〜OR14のうちの少なくとも１つの出力が
“1"となる。オアゲートOR15の入力にはオアゲートOR11
〜OR14の出力と、ラインメモリ114からのエッジパター
ン信号EPとが与えられる。そのため、オアゲートOR15
は、注目画素がカラム方向およびライン方向のうちの少
なくとの一方のエッジ領域に属している時に“1"となる
エッジ領域信号EQを生成する。

第８図において、カラムマスク回路702で生成された
エッジ領域信号EQはオアゲートOR50に与えられる。エッ
ジの認識を、例えば３つの色相R,G,Bのそれぞれについ
て、独立に行っている場合には、第８図のラインメモリ
111〜117およびカラムマスク回路702はひとつの色相に
割当てられ、残りの２つの色相についても同様のライン
マスク回路，カラムマスク回路を構成して、その回路で
生成されたエッジ領域信号を入力端子TM1,TM2からオア
ゲートOR50に与える。オアゲートOR50は、少なくともい
ずれか１つの色相について、注目画素がエッジ領域内に
ある場合には“1"を出力する。

注目画素に対応するシャープ信号S_Cはラインメモリ12
1〜124に順次与えられ、タイミングの調整を受けた後、
スイッチS1の一端に与えられる。制限処理済信号RDはラ
インメモリ131〜134に順次与えられ、タイミングの調整
を受けた後、スイッチS1の他端に与えられる。スイッチ
S1はオアゲートOR50の出力によって制御され、出力が
“0"の時はシャープ信号S_C側を、出力が“1"の時は制限
処理済信号RD側を選択する。

つまり、エッジ領域外ではシャープ信号S_Cが、エッジ
領域内では制限処理済信号RDが、スイッチS1の切り換え
に応じてラッチ214に与えられ、出力端子OUT1から選択
済信号SDとして、読み出される。画像信号のレベルが平
坦な部分では、シャープ信号S_Cと制限処理済信号RDとが
一致する。つまり、エッジの傾斜部においては信号RD
を、エッジ両端付近においては信号S_Cを読み出すので、
結果的にエッジ近辺においては信号RDが選択済信号SDと
して読み出されることと同等になる。前述した第4E図に
示すように制限処理済信号RDはオーバーシュート，アン
ダーシュートを除去しつつ、比較的大きい段差を有する
形状となっている。そのため、信号SDを用いれば、異な
る色相のラインの発生を抑制しつつ、補間処理によるボ
ケを改善した画像を得ることができる。また、エッジ以
外の領域においてはシャープ信号S_Cがそのまま用いられ
るので、ノイズなどを不要に強調することはない。

（Ｃ−３）エッジ認識マトリクス回路43 次に２レベル化処理を実行する回路について説明す
る。第10図は２レベル化処理を実行する前段部分のエッ
ジ認識マトリックス回路43（第2B図）の構成を示す回路
図である。

第５図のコンパレータ601の出力であるエッジ検出信
号EDは、ラインメモリアレイを形成するラインメモリ14
1〜147に与えられる。ラインメモリ141〜147のそれぞれ
はカラム方向に連続した７つの画素に対応するエッジ検
出信号EDをラッチ221〜227のそれぞれに与える。

ラッチ221〜251はラッチアレイを形成しており、注目
画素に対応するラッチ245を中心にライン方向に連続し
た７つのラッチ224,231,238,245,249,250,251のそれぞ
れはライン方向のエッジ検出信号EL1〜EL7をラインマス
ク回路701aに与える。またカラム方向に連続した７つの
ラッチ242〜248のそれぞれはカラム方向のエッジ検出信
号EC1〜EC7をカラムマスク回路702aに与える。

ラインマスク回路701aおよびカラムマスク回路702aは
前述した第６図に示すラインマスク回路701と同様の論
理構成を有している。ラインマスク回路701aは、注目画
素を含むライン方向に連続した４つの画素に対応するエ
ッジ検出信号EL1〜EL7の中に、２つ以上“1"となるエッ
ジ検出信号EL1〜EL7があれば“1"となるライン方向のエ
ッジパターン信号EP_Lを生成する。またカラムマスク回
路702aは同様に、カラム方向のエッジ検出信号EC1〜EC7
に基づいて、カラム方向のエッジパターン信号EP_Cを生
成する。これらの信号EL1〜EL7,EC1〜EC7,EP_L,EP_Cは後
段の回路を制御するために用いられる。

（Ｃ−４）処理済信号マトリクス回路44 第11図は２レベル化処理を実行する後段の処理済信号
マトリクス回路44（第2B図）の構成を示す回路図であ
る。第５図に示す遅延回路712からの制限処理済信号RD
はラインメモリアレイ150に与えられる。ラインメモリ
アレイ150は第10図のラインメモリ141〜147によって構
成されるラインメモリアレイと同様の構成となってお
り、カラム方向に連続した７つの画素に対応する制限処
理済信号RDをラッチアレイ260に与える。

ラッチアレイ260は第10図に示すラッチ221〜251によ
って構成されるラッチアレイと同様の構成となってお
り、注目画素を中心としてライン方向に連続した７つの
画素に対応する制限処理済信号RDをライン方向の最大最
小検出回路802に、注目画素を中心としてカラム方向に
連続した７つの画素に対応する制限処理済信号RDをカラ
ム方向の最大最小検出回路803に与える。

最大最小検出回路802はエッジ検出信号EL1〜EL7によ
ってライン方向のエッジ認識を行い、最大最小検出回路
803はエッジ検出信号EC1〜EC7によってカラム方向のエ
ッジ認識を行う。最大最小検出回路802,803は、ライン
方向またはカラム方向のいずれか一方の方向について、
エッジが認識されたら、そのエッジ部における最大値
（第２の最大値）RD_maxおよび最小値（第２の最小値）R
D_minを抽出する。最大値RD_maxはスイッチS2の一端に、
最小値RD_minはスイッチS2の他端に与えられる。

中央値生成回路804は最大値RD_maxおよび最小値RD_min
に基づいて、中央値（第２の閾値）： RD_C＝（RD_max＋RD_min）/2 を生成し、コンパレータ805に与える。コンパレータ805
には第５図の遅延回路711からのシャープ信号S_Cがライ
ンメモリアレイ160およびラッチアレイ270を介して与え
られている。ラインメモリアレイ160およびラッチアレ
イ270のそれぞれは、ラインメモリアレイ150およびラッ
チアレイ260のそれぞれに対応した構成を有しており、
シャープ信号S_Cに遅延を与えるために設けられている。

コンパレータ805は、注目画素ごとに対応する中央値R
D_Cとシャープ信号S_Cとを比較して、シャープ信号S_Cの方
が大きければ例えば“H"レベルの信号を、シャープ信号
S_Cの方が小さければ例えば“L"レベルの信号を生成す
る。スイッチS2は、“H"レベルの信号を与えられた時に
は最大値RD_max側を選択し、“L"レベルの信号を与えら
れた時には最小値RD_min側を選択する。

スイッチS2の共通端に与えられた最大値RD_maxまたは
最小RD_minはスイッチS3の一端に、またラッチアレイ270
の出力であるシャープ信号S_CはスイッチS3の他端に与え
られる。

また、オアゲートOR60の入力には、第10図のラインマ
スク回路701aおよびカラムマスク回路702aのそれぞれか
らライン方向のエッジパターン信号EP_Lおよびカラム方
向のエッジパターン信号EP_Cが与えられている。オアゲ
ートOR70の入力にはオアゲートOR60の出力と端子TM3,TM
4からの他の色相に関するエッジパターン信号EPが与え
られる。

ORゲート70の出力は、着目している色相のライン方向
またはカラム方向についてエッジが認識された時、およ
び他の色相のいずれかについてエッジが認識された時に
“H"レベルとなり、スイッチS3をスイッチS2の共通端側
に切り換える。このようにして、いずれかの色相につい
てエッジが認識された時には、各画素につき、２レベル
化された信号である最大値RD_max,最小値RD_minのいずれ
かを出力端子OUT2から読み出すことができる。また、エ
ッジ認識が行われない時にはシャープ信号S_Cが出力端子
OUT2から読み出される。

なお、上記実施例では、最大値RD_maxおよび最小値RD
_minとして、エッジ部における制限処理済信号RDの最大
値および最小値を用いているが、画像変換済信号PD（シ
ャープ信号S_C）の最大値および最小値を用いてもよく、
この場合は、第11図のラインメモリアレイ150に入力さ
れる制限処理済信号RDの代わりにシャープ信号S_Cを入力
すればよい。

以上のようにして、エッジ部における制限処理済信号
RDの２レベル化を実行し、よりシャープな画像を得るこ
とができる。

なお第2B図においては出力OUT1,OUT2の両方を並列に
出力する構成を示したが、必要に応じて出力OUT1,OUT2
のいずれか一方だけを生成するように輪郭処理装置40を
構成してもよい。また出力OUT1,OUT2を並列に出力する
場合でも、後段に選択スイッチを設けて、いずれか一方
だけを出力するようにしてもよい。

D.応用例 第12図は輪郭処理装置40の前段の回路の他の例である
ラプラシアン処理回路41aを示す回路図である。この回
路41aは、第５図の回路41のかわりに設置される。注目
画素の周囲の８つの画素に対応するシャープ信号S_Rは加
算器301,302a,303でまず加算され、その３つの加算結果
は加算器304aで加算される。加算器304aは８つのシャー
プ信号S_Rを相互に加算した加算結果A_Rを乗算器401aに与
える。

乗算器401aには強調の程度を決定する係数ｋを与えら
れており、加算結果A_Rに係数（−ｋ）を乗ずる。また中
心の画素に対応するシャープ信号S_Cは乗算器403で係数8
kを乗算される。この２つの乗算結果（−ｋ）×A_R,8k×
S_Cは加算器306で相互に加算され、対象となる小領域F1
に対するラプラシアンの作用結果： ▽^２＊F1＝（−ｋ）×A_R＋8k×S_C が生成される。ラプラシアン▽^２は第13図に示すよう
に、３×３の行列状の画素（小領域）F1に対応するシャ
ープ信号S_C,S_Rと畳み込み積分される。

加算器306からのラプラシアン▽^２の作用結果はコン
パレータ601に与えられ、そこで所定の閾値Taとの大小
関係が判定される。エッジ端部においてはラプラシアン
▽^２の作用結果が大きくなるので、前述した第５図に示
す回路と同様に、エッジ検出信号EDが生成される。

またラッチ210から与えられるシャープ信号S_Cとラプ
ラシアン▽^２の作用結果は加算器305aで相互に加算さ
れ、強調済信号qD＝S_C＋▽^２＊F1が生成される。強調信
号qDはリミッタ901に与えられ、第５図に示す回路と同
様の制限処理を受けた後、遅延回路712を介して制限処
理済信号rDとして後段の回路に与えられる。なお第12図
に示す他の回路要素の機能は第５図に示す対応する回路
素子と同様である。

以上のようにして得られた制限処理済信号rDは、第５
図の回路によって得られる制限処理済信号RDとほぼ同様
の特性を有するので、第12図の回路の後段に、前述した
第８図，第10図，第11図に示す回路を接続すれば、選択
済信号や２値化済信号が同様に得られる。つまり、ラプ
ラシアン▽^２を用いた輪郭強調信号に対しても、異なる
色相のラインの発生を抑制しつつ、補間変換によるボケ
を改善した画像を得ることができる。

第14図は、以上説明した制限処理回路および２レベル
化処理回路の他の構成例を示すブロック図である。変換
済信号PDは第５図に示すUSM処理回路41に与えられ前述
したようにエッジ検出信号ED,制限処理済信号RDおよび
シャープ信号S_Cが生成される。

エッジ認識マトリクス回路43aは、前述した第10図に
示すエッジ認識マトリクス回路43と同様の構成を有して
いる。ただし、エッジ認識マトリクス回路43aは比較的
短い基準距離l1と比較的長い基準距離l2との両方につい
てエッジ判定を行う。

処理済信号マトリクス回路44は前述した第11図に示す
構成を有しており、エッジ検出信号EC1〜EC7,EL1〜EL7
を演算点情報として与えられ、最大値RD_max,最小値RD
_minをスイッチS4の一端に、対応する制限処理済信号RD
をスイッチS4の他端に与える。またシャープ信号S_Cも所
定の遅延を受けてからスイッチS5の一端に与えられる。
スイッチS5の他端はスイッチS4の共通端に接続される。

スイッチS4はエッジ認識マトリクス回路43aの出力に
よって制御され、エッジ領域ERの長さが基準距離l1より
小さければ、最大値RD_max,最小値RD_min側を、大きけれ
ば制限処理済信号RD側を選択する。またスイッチS5もマ
トリクス回路43aの出力によって制御され、エッジ領域E
Rの長さが基準距離l2より小さければスイッチS4側を、
大きければシャープ信号S_Cを選択する。

つまり、以上の回路構成によれば、l2≦ERの時はシャ
ープ信号S_Cが、l1＜ER＜l2の時は制限処理済信号RDが、
ER≦l1の時は最大値RD_maxまたは最小値RD_minが、出力端
子OUT3に生成される。

このようにして、比較的急峻なエッジに対しては２レ
ベル化処理により急峻なエッジを再現し、比較的緩やか
なエッジに対しては制限処理による元の画像に近いエッ
ジを再現することができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、制限処理済信号は、
近傍領域内のシャープ信号の最大値および最小値による
制限処理を、強調済信号に施して得られるので、強調済
信号の上側および下側の振幅が制限され、輪郭強調処理
に伴って形成されるオーバーシュート部やアンダーシュ
ート部が除去される。また２レベル化処理済画像信号は
エッジ領域を含む領域内でのシャープ信号の最大値およ
び最小値の中間値を第２の閾値として用いつつ、制限処
理済信号を上記最大値および最小値へと２レベル化して
得られるので、エッジ領域においては、シャープ信号よ
りも急峻な濃度勾配を有する信号が得られる。

そのため、オーバーシュート部およびアンダーシュー
ト部を除去することにより、異なる色相の領域の発生を
抑制し、視覚的に自然な印象を与え、２次原稿として価
値の高い画像が得られるとともに、補間変換によるボケ
を改善することのできる画像の輪郭処理方法を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第1A図および第1B図は、この発明の一実施例による画像
輪郭処理方法を示すフローチャート、 第2A図はこの発明の一実施例をカラーレーザプロッター
のブロック図、 第2B図は輪郭処理装置40の要部構成を示すブロック図、 第3A図〜第3G図は処理中のエッジ部の信号波形をアナロ
グ的に示す図、 第4A図〜第4E図は処理中のエッジ部の信号波形をデジタ
ル的に示す図、 第５図はUSM処理回路の回路図、 第６図はラインマスク回路の回路図、 第7A図および第7B図はエッジ認識信号の生成の様子を示
す図、 第８図は信号切換回路の回路図、 第９図はカラムマスク回路の回路図、 第10図はエッジ認識マトリクス回路の回路図、 第11図は処理済信号マトリクス回路の回路図、 第12図はラプラシアン処理回路の回路図、 第13図はラプラシアン処理の様子を示す図、 第14図は輪郭処理装置の他の構成を示すブロック図であ
る。 Ｓ……シャープ信号、Ｕ……アンシャープ信号、 Ｓ−Ｕ……差信号、OD……元の画像信号、 PD……変換済画像信号、QD……強調済信号、 E1,E2……エッジの端部、 ER……エッジ領域、TH……第１の閾値、 l,l1,l2……基準距離、 ED……エッジ検出信号、 S_max,RD_max……第1,第２の最大値、 S_min,RD_min……第1,第２の最小値、 RD……制限処理済信号、 RD_C……中央値（第２の閾値）、 TD……２レベル化済信号

フロントページの続き (72)発明者 沖田 節也 京都府京都市上京区堀川通寺之内上る４ 丁目天神北町１番地の１ 大日本スクリ ーン製造株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−3269（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−3563（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−289056（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−208168（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の画素数を有する原画像信号に補間変
   換を行い、第１の画素数より多い画素数を有する変換済
   画像信号を求める工程と、 前記変換済画像信号の画素を順次に注目画素として特定
   しつつ、当該注目画素からシャープ信号を、当該注目画
   素の近傍領域からアンシャープ信号を求める工程と、 前記シャープ信号と前記アンシャープ信号との間の差を
   示す差信号を求め、前記シャープ信号と前記差信号との
   線形加算によって強調済信号を求める工程と、 前記差信号と所定の第１の閾値との間の大小関係に基づ
   いて、前記画像原稿上のエッジ部を検出する工程と、 所定距離内に前記エッジ部を複数個含むエッジ領域にお
   いて、前記強調済信号と前記近傍領域内のシャープ信号
   の最大値および最小値との間の大小関係を画素ごとに判
   定し、前記最大値および最小値によって前記強調済信号
   の大きさを制限処理することにより、制限処理済画像信
   号を得る工程と、を含む画像輪郭処理方法。
2. 【請求項２】第１の画素数を有する原画像信号に補間変
   換を行い、第１画素数よりも多い画素数を有する変換済
   画像信号を求める工程と、 前記変換済画像信号の画素を順次に注目画素として特定
   しつつ、当該注目画素からシャープ信号を、当該注目画
   素の近傍領域からアンシャープ信号を求める工程と、 前記シャープ信号と前記アンシャープ信号との間の差を
   示す差信号を求め、前記シャープ信号と前記差信号との
   線形加算によって強調済信号を求める工程と、 前記差信号と所定の第１の閾値との間の大小関係に基づ
   いて、前記画像原稿上のエッジ部を検出する工程と、 所定距離内に前記エッジ部を複数個含むエッジ領域を求
   める工程と、 前記エッジ領域を含む領域内におけるシャープ信号の最
   大値と最小値との中間の値を第２の閾値として用いつ
   つ、前記エッジ領域において、前記シャープ信号を前記
   最大値および前記最小値へと２レベル化処理し、それに
   よって２レベル化処理済画像信号を得る工程と、を含む
   画像輪郭処理方法。