JP2562432B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は標本化、量子化された２次元画像データに対
して画像処理を行い、画像サイズを変えて出力する画像
処理装置に関するものである。

［従来の技術］ デジタル複写機、デジタルフアクシミリ等のデジタル
画像生成装置では、中間調画像を再現するためにデイザ
法や濃度パターン法により階調を再現する方法が用いら
れているが、この方法は、原稿に線画や文字等が入って
いる場合に、デイザ処理によりエツジが切れ切れにな
り、画質が低下する欠点があつた。

このようなエツジの切れ切れを防止を防止する方法と
して原画像に１次元もしくは２次元のラプラシアンフイ
ルタをかけ画像のエツジ部を強調する方法がある。

この方法は画像データにラプラシアン処理を施すこと
により、エッジの下端でアンダシュートを、上端でオー
バシュートを生じさせて、エッジ部のデータを相対的に
大きくする。その結果、ディザ処理した後の２値化出力
においても、出力装置への出力がオン信号になる割合が
高くなり、ディザによるエッジの切れ切れを防止するこ
とができる。（日経エレクトロニクス 1978年５月１日
号 P.50参照） ［発明が解決しようとする問題点］ しかし、画像の変倍処理を行なうと、同時にエツジが
強調された周波数帯も変倍の影響を受け、強調効果が薄
れ、良好な画質が得られないという欠点があつた。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、この問題を解決する一手段として、画像デ
ータを入力する入力手段と、前記画像データにフィルタ
を用いた畳み込み演算によるエッジ強調処理を施す処理
手段と、前記処理手段によりエッジ強調された画像デー
タを格納する格納手段と、前記格納手段に格納された画
像データに基づいて入力画像を拡大または縮小して出力
する出力手段とを有し、前記処理手段は、前記入力画像
を拡大する場合は画像の高周波成分を強調するためにマ
トリクスサイズの小さいフィルタを用いて前記畳み込み
演算によるエッジ強調処理を行い、前記入力画像を縮小
する場合は画像の低周波成分を強調するためにマトリク
スサイズの大きいフィルタを用いて前記畳み込み演算に
よるエッジ強調処理を行うことを特徴とする。

［作用］ 以上の構成によれば、入力画像を拡大する場合と縮小
する場合とで、マトリクスサイズの異なるフィルタを用
いて畳み込み演算によるエッジ強調処理を行うことによ
り、エッジ強調を与えう周波数をシフトさせることがで
きる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第２図は本発明に係る一実施例の画像記録装置（レー
ザプリンタ）の光学系説明図である。

図において、半導体レーザ11より出た光ビームを回転
多面鏡12で反射させて振り、感光体（感光ドラム）２上
を走査する。具体的には半導体レーザ11により発光さ
れ、変調された光ビームは、まずコリメートレンズ16に
より絞られまたは広げられた後、回転多面鏡12で反射さ
れる。この光ビームはｆθ（結像レンズ）13により等角
速度走査から感光体２表面上での等速直線走査に変換さ
れるとともに、絞り込まれて感光体２上に結像され、図
のＨ方向に走査される。

このビーム走査に際して、光ビームの１ライン走査の
先端をミラー14により反射させ、反射光をデイテクタ
（検出部）15に導く。このデイクタ15からの検出信号は
よく知られているように走査方向Ｈ（水平方向）の同期
信号として用いられる。

以上の光学系を有するレーザプリンタの信号処理系の
概略ブロック図を第１図に示す。

記録すべき画像情報は、例えば入力記憶装置22に内蔵
される画像入力装置により読込まれて記憶されるか、又
は、外部CPU20に接続されたデイスク装置21等に蓄えら
れた画像情報を外部CPU20が読出して本実施例の入力・
記憶装置22に書込む。記録時にはこの入力・記憶装置22
より８ビット（256レベル）のデジタル化された画像デ
ータが出力され、このデータはデイザ回路23の閾値マト
リクスの閾値と比較され、“1",“0"の２値出力として
出力装置24に出力される。また画素クロツクジエネレー
タ25からは出力装置の１画素に対応した画素クロツク30
が出力されており、このクロツク30はデイザ回路23に供
給されている。またこのクロツク30は1/Nの周波数変換
回路26を通して1/Nの周波数に変換され（分周され）、
この変換されたクロツク信号は主走査方向クロツク31と
して入力・記憶装置22に供給されている。

一方、出力装置24の第２図に示したデイテクタ15によ
り検出された水平同期信号28は、主走査方向カウンタリ
セツト信号32として入力・記憶装置22に入力される。ま
たこの水平同期信号28は1/Nの周波数変換回路29にも入
力され、ここで1/Nに分周され、副走査方向クロツク27
として入力・記憶装置22に入力される。

以上の構成中の1/Nの周波数変換回路26,29の分周率を
Ｎ＝1,2,3,…とすることで、出力装置に出力される画像
情報を元の入力・記憶装置22に記憶された）画像の１
倍、２倍、３倍、…と拡大することができる。

Ｎ＝１で拡大なしの時の各信号タイミングを第３図
（Ａ）に示す。

図示の如く出力画素クロツク30と主走査方向のクロッ
ク31は同期していて、ディザ回路23への入力画素データ
も画素クロック30の１クロック毎に更新される。また副
走査方向には副走査方向クロック27に同期して、画像デ
ータが入力・記憶装置22から読出される。

これに対してＮ＝２の時には、第３図（Ｂ）に示す如
く、主走査方向クロツク31は出力画素クロツク30の２個
に１個の割合で出力されることになり、デイザ回路23へ
の入力画素データも画素クロツク30の２クロツク毎に更
新されることになる。また副走査方向クロツク27も、主
走査方向カウンタリセツト信号32のクロツク分毎に出力
されることになる。

第４図は入力・記憶装置22の詳細ブロック図である。

ここで1/Nの周波数変換回路26,29をＮ＝１とした場合
は、画素クロツク30がそのまま入力装置51、エツジ強調
回路52、ラインバツフア53に供給され、ラインバツフア
53への書き込み、またラインバツフア53からの読み出し
も画素クロツク30と１対１に同期したものとなる。

同様にして副走査方向にも、水平同期信号28がライン
バツフア53に主走査方向カウンタリセツト信号32として
供給され、また同じく水平同期信号28が1/N分周された
ものが、入力装置51及びラインバツフア53に供給され
る。

ここではＮ＝１故、この信号は出力副走査方向１ライ
ン毎に同期している。

Ｎ＝２の場合は、主走査方向クロツク31は1/2に分周
され、画素クロツク30の２クロツクおきになる。従つて
ラインバツフア53から読み出されるデイザ回路23への入
力データも２画素毎になる。一方、副走査方向には、１
ライン毎に主走査方向カウンタリセツト信号32が入力さ
れるが、副走査方向クロック27は1/2に分周されている
ため、このクロックが入力されるまでは、ラインバツフ
ア53から同じ画像データが繰返し読出されることにな
る。従つてＮ＝２の場合、出力画像サイズは縦横ともに
２倍となる。

第５図（Ａ）は入力装置51に読み取られたデータ群を
示し、エツジ強調回路52により拡大サイズに適したエツ
ジ強調をされた結果（出力）は、第５図（Ｂ）に示す出
力となる。そしてラインバツフア53には主走査方向２ラ
イン分のデータが第５図の（Ｃ）のように記憶される。

従つて、副走査方向クロツク27が出力されるまで、同
じラインの画像データが繰り返し読み出されることにな
る。これにより、元の画素データが縦方向、横方向共に
２倍に拡大されたことになる。

ここで主走査方向のみに拡大する場合には周波数変換
回路26のみの設定を変え、副走査方向のみの拡大の時は
周波数変換回路29のみの設定を変えればよい。

次に入力・記憶装置22の詳細ブロック図を第４図に示
す。図中第１図と同様構成には同一番号を附した。

第４図に示す入力装置51は画像データを読込むイメー
ジセンサ等を備え、読込まれた画像データはエツジ強調
回路52に入力され、ここで後述する方法でエツジ強調さ
れ、ラインバツフア53に１ライン毎に記憶され、主走査
方向クロツク31に従い読出される。そして副走査方向ク
ロツク27が入力される毎に次の１ライン分の画素データ
の読込みを行なう。

このエツジ強調回路52には画像データの拡大倍率に応
じた複数種類のラプラシアンフイルタが備えられてお
り、セレクタ57がこれらのラプラシアンフイルタのうち
の一つを選択し、選択されたフイルタ特性に応じてラプ
ラシアンマトリクスを変更し、最適の演算処理が実行さ
れる。

なお、CPU20より画像データが送られてくる場合にはC
PU20においエツジ強調処理が行なわれ、CPU20よりの画
像データは直接ラインバツフア53に格納される。

この様にして、拡大サイズに応じてセレクタ57により
エツジ強調のためのラプラシアンフイルタの１つが選ば
れ、ラプラシアン演算処理されたデータがラインバツフ
ア53に出力され、この入力データはデイザ回路23の閾値
と比較され“1",“0"の２値出力として、出力装置24に
出力される。

また、ラインバツフア53は、主走査方向２ライン分の
記憶容量を持つメモリからなり、１ラインは書き込み
用、別の１ラインは読み出し用として用いられ、副走査
方向クロツク27の到達毎に切り換えられる。

そしてこれらのデータは画素クロツク30を1/Nに分周
した主走査方向クロツク31により読出される。例えば、
Ｎ＝２の時は第５図（Ｄ）の如く、縦、横に２倍された
データ群としてデイザ回路23に送られる。

セレクタ57によりラプラシアンフィルタが切換えられ
るエツジ強調回路52の詳細回路図を第６図（Ａ）（Ｂ）
に示す。

第６図（Ａ），（Ｂ）は、３×３と５×５のラプラシ
アンマトリクスを、セレクタにより切り換えるエツジ強
調回路52の実施例である。

第６図（Ａ）のS1は、入力装置51からの８ビツトのデ
ジタル入力データを示し、入力ゲート70を通し、RAM71
に書き込まれる。５×５のサイズに対応するため、RAM
は書き込み用１個、読み出し用５個の計６個（71a〜71
f）の構成となつている。また、72a〜72f,73a〜73f,74a
〜74f及び91,92はバツフア、75a〜75c,76a〜76c,77a〜7
7c,78,79,84,86はラツチ、81a〜81c,82,85は加算器であ
る。

以上の構成より成るエツジ強調回路52において用いら
れるラプラシアンフイルタの一例を第７図（Ａ），
（Ｂ）に示す。

尚、本実施例において“畳み込み演算”とは、特定画
素を処理するに際し、周囲画素のデータも考慮して処理
を行なうことをいう。従つて、本実施例においては、第
７図（Ａ）、（Ｂ）に示す如きラプラシアンフイルタを
用いて、畳み込み演算を行なつている。

第７図（Ａ）はエツジ強調にために用いられる３×３
画素サイズのラプラシアンマトリクスを示すものであ
り、第７図（Ｂ）は同様にエツジ強調用５×５画素サイ
ズのラプラシアンマトリクスを示している。

このようにマトリクスサイズを変えることによりエツ
ジ強調の範囲を変化させることができる。かかるマトリ
クスサイズの違いはエツジ強調を与える空間周波数を変
化せしめ、マトリクスサイズが小さい程、画像のより高
周波成分を強調する。

そこで、画像の拡大時は、マトリクスサイズの小さい
ものを選びエツジ強調の演算処理を行ない、入力・記憶
装置22から出力すると、拡大画像においてもエツジ強調
が効果的に行なわれる。

一方、画像の等倍ないしは縮小時には、マトリクスサ
イズの大きいものを選び、エツジ強調の強調を与える周
波数を低周波側へ移動させる。そうする事により、出力
された画像（等倍ないしは縮小されている）でのエツジ
強調された周波数が効果的に行なわれている周波数帯へ
シフトする。

第６図の構成について、５×５マトリクスの場合を説
明する。ライン93にはバッファ73a〜73fのいずれかのバ
ッファからのデータがラインＬ（ｎ）のデータとして割
り当てられる。また、ライン94にはバッファ74a〜74fの
いずれかのバッファからのデータがラインＬ（ｎ−２）
のデータとして割り当てられる。また、ライン95にはバ
ッファ72a〜72fのいずれかのバッファからのデータがラ
インＬ（ｎ＋２）のデータとして割り当てられる。

ライン93、94、95のそれぞれに、どのバッファからの
データを割り当てるかを示したのが第６図（Ｂ）であ
る。第６図（Ｂ）のバッファ92は、例えば、SL2が選択
されると、同時にSL11とSL19が選択されることを示して
いる。これにより、例えば、SL2の選択により、ライン9
3にバッファ73eからのデータがラインＬ（ｎ）のデータ
として入力されるときには、ライン94にはバッファ74c
からのデータがラインＬ（ｎ−２）のデータとして入力
され，ライン95にはバッファ72aからのデータがライン
Ｌ（ｎ＋２）のデータとして入力される。

第６図（Ａ）において、ラツチ77aとラツチ77cの出力
ＡとＣは、中心画素に対してＬ（ｎ−２）及びＬ（ｎ＋
２）のラインの同位置の画素データを表わしている。ま
た同様にラツチ75bとラツチ79の出力ＢとＤは、中心画
素と同じラインでの２画素後と２画素前のデータを示し
ている。

次に加算器82の入力S4には、第６図（Ｂ）に示すバツ
フア92より加算器81bの出力であるＢとＤの和のS2が選
択入力される。そしてこれを加算器82でビツト操作する
ことにより、1/4（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が出力される。こ
のデータの符号をインバータ83で反転させ、反転出力を
加算器85に入力させ、ここで、中心画素Ｘとの差をと
り、同じくビツト操作で４倍すると4X−（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋
Ｄ）がS6から出力される。これにより例えば第７図
（Ｂ）に示す５×５のラプラシアンフイルタが実施でき
る、 次に３×３マトリクスの場合を説明する。ライン93に
はバッファ73a〜73fのいずれかのバッファからのデータ
がラインＬ（ｎ）のデータとして割り当てられる。ま
た、ライン94にはバッファ74a〜74fのいずれかのバッフ
ァからのデータがラインＬ（ｎ−１）のデータとして割
り当てられる。また、ライン95にはバッファ72a〜72fの
いずれかのバッファからのデータがラインＬ（ｎ＋１）
のデータとして割り当てられる。

ライン93、94、95のそれぞれに、どのバッファからの
データを割り当てるかを示したのが第６図（Ｂ）であ
る。第６図（Ｂ）のバッファ91は、例えば、SL3が選択
されると、同時にSL11とSL21が選択されることを示して
いる。これにより、例えば、SL3の選択により、ライン9
3にバッファ73fからのデータがラインＬ（ｎ）のデータ
として入力されるときには、ライン94にはバッファ74e
からのデータがラインＬ（ｎ−１）のデータとして入力
され，ライン95にはバッファ72aからのデータがライン
Ｌ（ｎ＋１）のデータとして入力される。そして加算器
82の入力S4には加算器81cの出力である、１画素分後と
前のデータであるラツチ76b出力とラツチ78出力である
ＥとＦとの和S3がバッファ92により選択され、入力され
る。

そして、加算器82では入力データをビット操作するこ
とにより、1/4（Ａ＋Ｂ＋Ｅ＋Ｆ）を出力する。このデ
ータの符号をインバータ83で反転させ、反転出力を加算
器85に入力させ、ここで、中心画素Ｘとの差をとり、同
じくビット操作で４倍すると4X−（Ａ＋Ｂ＋Ｅ＋Ｆ）が
出力され、第７図（Ａ）に示す様な３×３のマトリクス
サイズの畳み込み演算が実施できる。

また、以上の説明では入力・記憶装置22中に画像入力
装置を備え、所定のフイルタ（マトリクス）を用いたエ
ツジ強調処理をエツジ強調回路52により実施する例を説
明したが、画像データをCPU20より直接ラインバツフア5
3に入力する場合には、このエツジ強調処理はCPU20内に
おいて同様の演算処理を実行し、処理済のデータをライ
ンバツフア53に主走査方向に１ライン毎に入力すればよ
い。

また以上の説明はエツジ強調のみについて行なつた
が、かかる方法は画像の平滑化、エツジ検出等、他の画
像処理方法においても用いることができ、同様の効果が
得られることは勿論である。

即ち、例えば、畳み込み演算を用いて画像の平滑化を
行なう際、画像平滑用のフイルタ（マトリクス）の種類
（例えばサイズ）を変倍率に応じて変えてやることによ
り、倍率が変つても高品質の再生像を得ることができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、入力画像を拡
大する場合と縮小する場合とで、マトリクスサイズの異
なるフィルタを用いて畳み込み演算によるエッジ強調処
理を行うことにより、エッジ強調を与える周波数をシフ
トさせる画像処理装置を提供することができる。

とくに、本発明によれば、画像の拡大時は、画像の変
化率が低くなることから小さいマトリクスサイズのフィ
ルタを用いてエッジ強調処理を行い、画像の高周波成分
を強調する。また、画像の縮小時は、画像の変化率が高
くなるために大きいマトリクスサイズのフィルタを用い
てエッジ強調処理を行い、画像の低周波成分を強調す
る。これにより、画像の拡大および縮小の何れの場合に
おいても、エッジ部を効果的に強調することができ、高
品質の再生像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例のブロツク図、 第２図は本実施例の光学系の構成図、 第３図（Ａ）は本実施例の画像の等倍出力時のタイミン
グチヤート、 第３図（Ｂ）は本実施例の画像の２倍出力時のタイミン
グチヤート、 第４図は本実施例の入力・記憶装置の詳細ブロツク図、 第５図（Ａ）〜（Ｄ）は本実施例の入力・記憶装置の画
素出力例を示す図、 第６図（Ａ），（Ｂ）は本実施例のエツジ強調回路の詳
細回路図、 第７図（Ａ），（Ｂ）は本実施例のエツジ強調のための
ラプラシアンマトリクスマスクを示す図である。 図中、20……CPU、22……入力・記憶装置、23……デイ
ザ回路、24……出力装置、25……画素クロツクジエネレ
ータ、26,29……周波数変換回路、27……副走査方向ク
ロツク、28……水平同期信号、30……画素クロツク、31
……主走査方向クロツク、51……入力装置、52……エツ
ジ強調回路、53……ラインバツフア、57……セレクタ、
71a〜71f……RAM、72a〜72f,73a〜73f,74a〜74f,91,92
……バツフア、75a〜75c,76a〜76c,77a〜77c,78,79,84,
86……ラツチ、81a〜81c,82,85……加算器である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像データを入力する入力手段と、 前記画像データにフィルタを用いた畳み込み演算による
   エッジ強調処理を施す処理手段と、 前記処理手段によりエッジ強調された画像データを格納
   する格納手段と、 前記格納手段に格納された画像データを出力する出力手
   段とを有し、 前記入力手段で入力した画像データを拡大して前記出力
   手段により出力する場合には、前記処理手段は画像の高
   周波成分を強調するためにマトリクスサイズの小さいフ
   ィルタを用いて前記畳み込み演算によるエッジ強調処理
   を行い、前記入力手段で入力した画像データを縮小して
   前記出力手段により出力する場合には、前記処理手段は
   画像の低周波成分を強調するためにマトリクスサイズの
   大きいフィルタを用いて畳み込み演算によるエッジ強調
   処理を行うことを特徴とする画像処理装置。