JP2658086B2

JP2658086B2 - カラー画像処理方法

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Publication number: JP2658086B2
Application number: JP62285114A
Authority: JP
Inventors: 勝久辻
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1987-11-10
Filing date: 1987-11-10
Publication date: 1997-09-30
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: JPH01126075A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明はカラー画像処理方法に関し、特にディジタル
カラー画像読取り装置等に好適な、カラー画像処理方法
に関する。

従来技術絵柄と文字との混在する原稿では、フルカラー原稿と
いえども、文字は黒色であることが多い。フルカラー複
写機で黒を再現するには、Yellow,Magenta,Cyan（以
下，「Y,M,C」という）の３色の色材を重ね合わせる。
しかし、Y,M,C3色を重ねても、Y,M,Cのバランスが完全
にとれていなければ、多少の色成分は残ってしまう。ま
た、Y,M,Cの各版の位置合わせが不完全で位置ずれがあ
ると、文字の如く高解像性が要求される画像では、著し
く画質が劣化する。この不具合の対策として、ディジタ
ルカラー複写機では、Y,M,Cの３色が重なる部分を黒（B
K）で置換えるUCR（下色除去）の適用が考えられる。

一方、カラー画像入力方法の例としては、例えば、特
開昭60−187180号公報に開示されたダイクロイックプリ
ズムを用い、３個のCCD上に結像させて色信号を得る方
法が知られている。この方法では、結像光学系の色収差
を完全に無くすることは困難で、原稿の１点が正確に各
CCDの所定の位置に結像せず、従って、読取った画素信
号のカラーバランスが狂うことになる。また、CCDの位
置調整が困難であること、部品数が多く、コスト高であ
る等の欠点もある。

他の例では、特開昭61−61561号公報に、光電変換ア
レイの素子にRed,Green,Blue（以下「R,G,B」という）
のフィルタを規則的に配して、位置調整および部品点数
の問題を解消するようにしたものがある。この方法は、
R,G,Bの受光体が互いにずれているために、原画の同一
点のデータを読取ることはできず、色補正処理や前記UC
R処理等が正確に行えないという別の問題を有するもの
であった。

この問題に対しては、本出願人が、先に特願昭61−19
4712号「カラー画像処理方法」により提案した方法があ
る。この方法は、上述の、色分解フィルタを規則的に並
べた一次元カラー撮像素子を用いる画像読取り装置にお
いて、画像の位置を高精度に読取るために、R,G,B間の
ドット位置のずれを、隣接する２画素のデータを用いて
直接補間することで、所定位置の画像データを得るよう
にしたものである。この方法では、画素位置の補正は行
うとができるが、直線補間をすることは重み付け平均を
とることであり、ディジタルフィルタとしてローパス特
性を持つことになるため、画像の高周波成分が抑制さ
れ、文字，線画等のシャープネスが低下するという問題
があった。

以下、これについて、詳細に説明する。第20図は、G,
B,Rの色分解フィルタを規則的に並べた一次元カラー撮
像素子（ラインセンサ）の一部を示している。図におい
て、ｎ−４〜ｎ＋３で示される各画素は、細分するとG,
B,Rの色分解フィルタを持つ３個の微小画素から構成さ
れる。この微小画素は主走査方向に連続して配置されて
いる。

このため、画像のサンプリング点は、Ｇ−B,B−Ｒ間
で1/3画素、Ｇ−Ｒ間でみれば2/3画素の位置ずれが発生
する。この位置ずれの前記UCR処理への影響について考
える。具体的には、サンプリング密度は16dot/mm程度、
画像としては、特にUCR処理が問題となる黒文字では、
線の太さが100μｍ程度であるから、この場合について
サンプリングの様子を示すと第21図のようになる。

ここで、説明を簡単にするため、画像の出力値は反射
率リニア、色材，用紙等は理想的な場合を考える。第21
図では、黒線が画素n,n＋１にわたっている。各色間に
位置ずれのない理想的なセンサでは、画素n,n＋１の出
力値（反射率％）はG,B,Rとも、それぞれ、50％,17％と
なる。これを、G,B,Rの補色であるM,Y,Cの色材を用いて
再現する場合には、それぞれ、面積率相当で50％,83％
の色材を使えば良い。

更に、UCR100％処理を行えば、M,Y,Cの最小値をBKで
置換えることができるから、結局、BKのみ50％,83％用
いれば良いことになる。しかし、現実には、R,G,B間に
位置ずれがあるため、各色の出力値は第22図に示すよう
になって、R,G,Bで一致しない。従って、必要なM,Y,Cは
第23図に示すようになり、UCR100％処理を行っても、M,
Y,CおよびBKの必要な色材の量は、第24図に示すように
なり、BK1色で再現できなくなるのがわかる。

前記特願昭61−194712号「カラー画像処理方法」にお
いては、各色間の位置ずれを補正するため、隣接２画素
間のデータも用いて直線補間する。Ｂ色のセンサ位置を
中心にして考えれば、ＧおよびＲ色は、それぞれ、−1/
3画素,1/3画素の位置ずれがある。これを直線補間で補
正すると、次式のようになる。

ここで、G_n,R_n-1等は、Ｇ色のｎ番目,R色のｎ−１番
目の画素の出力値を表わし、G_n′,B_n′,R_n′は補正値を
表わす。

上記G_n,R_nの補正処理は、それぞれ、［0,2/3,1/3］，
［1/3,2/3,0］の係数を有する一次元ディジタルフィル
タ処理に等しい。これらのフィルタの空間周波数特性
（MTF）は、離散的フーリエ変換（DFT）を行うことによ
り、知ることができる。

フィルタ特性をｆ（ｘ）で表わすと、そのDFTは、 u:空間周波数 N:1/Δｘ Δx:サンプリングピッチ m:フィルタサイズ MTF（ｕ）＝|F（ｕ）｜ …（３）となる。

第25図に、Ｆ（ｘ）＝［1/3,2/3,0］ｍ＝３ Δｘ＝62.5μｍ（16dot/mm）の場合のディジタルフィルタのMTF特性を示す（ｆ
（ｘ）＝［0,2/3,1/3］も同じ特性となる）。図からも
明らかな通り、このフィルタは、高周波成分の伝達性が
悪く、ローパス特性を持つ。

従って、このフィルタによって位置ずれ補正を行うこ
とにより、G,R色の画像の高周波成分が劣化する。すな
わち、G,Rの画像はボケることになり、文字，線画等の
シャープネスが低下してしまう。

目的本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、従来の技術における上述の如き諸問題
を解消し、画像のシャープネスを劣化させることなく、
画素位置の補正を行い得るカラー画像処理方法を提供す
ることにある。

構成本発明の上記目的は、色分解フィルタを規則的に配列
した一次元カラー撮像素子を用いる画像読取り手段を有
するカラー画像処理装置において、基準色に対して他色
を所定のシフト量だけシフトした場合の画像データを、
複数の画素のデータを参照して補間することにより求め
る第一のステップ（シフト処理）と、少なくとも主走査
方向について変倍処理を行う第二のステップと、空間周
波数特性補正を行う第三のステップ（MTF補正処理）と
を有する如く構成されたことを特徴とするカラー画像処
理方法によって達成される。

以下、本発明の原理を説明した後、実施例に基づい
て、構成をより詳細に説明する。

標本化定理より、周波数Ｗ以下に帯域制限された一次
元信号ｇ（ｔ）は、Ｔ＝1/（2W）間隔で、すなわち、f_s＝2Wの標本化周波数で標本化すれ
ば、次式により、完全に元の信号を復元することができ
る。

本発明に係わるカラー画像処理方法によれば、サンプ
リング画像に上記式（４）の原理を適用して補間データ
を得て、位置ずれ補正を行う。

ここで、補間データの計算方法について説明する。第
３図に、サンプリング画素の位置，補間データを求める
位置，その他のパタメータの関係を示す。第３図のパラ
メータを用いれば、補間データＯ（ｘ）は、次式によっ
て求められる。

ここで、ｈ（ｘ）は補間関数で、また、は規格化係数である。ｉは−∞から∞までであるが、第
４図に示したｈ（ｘ）のグラフからわかるように、|x|
が大きくなると、ｈ（ｘ）→０となる。従って、実用上は、ｉ＝−２〜２程度の範囲で
良い。

ところで、補間データは、R,G,Bのうち、どれか１色
を基準として、残り２色について求めれば良い。ここで
は、Ｂを基準として、ＧおよびＲについて位置ずれ補正
を行う場合について説明する。但し、R,G,Bの位置関係
は、第20図に示した通りとする。すなわち、Ｒデータは
注目画素位置x₀より1/3画素左にシフトした位置での補
間データを用いることになる。

ここで、x₀を原点（X₀＝０）とすると、補間データを
求める位置は、である。前述の式（５）を用いることにより、補間デー
タは、次のようになる。

ｉ＝−2,−1,0,1,2の５画素のデータを用いた場合の
各係数の値を、第14図に示す。第14図に示すの係数を
用いた一次元フィルタ［10.1676,0,4191,0.8383,−0.20
95,0.1197］を使用することにより、1/3画素シフトした
画像を得ることができる。すなわち、Ｂ色と同位相の画
像に変換することができる。

前述の式（２），（３）を用いて、この補正フィルタ
のMTF特性を求めると、第５図（ａ）に示すようにな
る。高周波領域までフラットな、劣化のない特性が得ら
れることがわかる。このフィルタをハードウェア化する
際には、係数はできるだけ簡単な有理数とすることが望
ましい。第14図のに、有理数に近似させた例を示す。
この係数を用いたフィルタのMTF特性を第５図（ｂ）に
示す。

係数を有理数に近似させる際の注意として、係数間の
比がある。画素ｉに対する係数をC_iとすると、より、途中の計算を一部省略するが、となり、|i|,|j|の小さい、つまりC_i,C_jの大きな範囲で
は、係数の比は簡単な整数比になる。これにより、補間
データを求める位置（座標）の精度を確保することがで
きる。

以上の説明では、Ｒ色のデータの補間について述べた
が、Ｇ色に関しては、として、式（６）を用いたフィルタ係数を計算すること
ができる。また、G,B,Rのうち、Ｒ色を基準とする場合
は、Ｂに対しては、Ｇに対しては、とすることにより、式（６）も用いて、同様に計算する
ことができる。以上説明した方法により、MTF劣化の少
ない補正フィルタを得ることができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施例であるデ
ィジタルカラー複写システムの構成図である。本システ
ムにおいては、入力系１によりR,G,Bに色分解され、量
子化された画像データは、シェーディング補正回路２に
より光源や撮像素子の感度ムラ等が補正される。

以下、位置ズレ補正回路3,MTF補正回路4,変倍回路5,
γ補正回路6,色補正・UCR回路7,階調処理回路８を通
り、２値化（または３〜８値程度の多値化）された画像
データが出力系９に送られ、複写画像が得られる。

ここで、MTF補正回路４は、入力系による画像のボケ
を補正するものであるが、ディジタル複写システムで
は、第２図（ａ）〜（ｄ）に示す如き係数を有するディ
ジタルフィルタが用いられる。係数の値は実際の入力系
のMTF特性から決めるべきものであるが、３×３に限ら
ず、５×3,5×５等のサイズのフィルタを用いても良
い。また、同図（ｅ），（ｆ）に示す如く、主走査方向
と副走査方向とに分けて補正することもできる。

ディジタル複写システムでは、入力系に等倍光学系を
用いた場合はもちろん、縮小光学系を用いる場合でも、
比較的容易に範囲の広い変倍率が得られることから、主
走査方向については、電気的に変倍する手法が用いられ
る。

電気的変倍法は、等倍でサンプリングされた画素デー
タ列を、変倍率に応じて画素密度のデータ列に変換する
ものである。例えば、等倍で100画素のデータがサンプ
リングされたとき、120％拡大を行う場合は、100画素の
データを基に、120画素のデータを求め、70％の縮小の
場合は、70画素のデータを求める操作を行う。

上述の電気的変倍装置の例としては、本出願人が先
に、特願昭61−100503号，同61−100505号，同61−1005
06号，同61−101721号，同61−104014号および同62−32
62号に提案した装置である。

電気的変倍法の中でも、補間関数として、Sinc関数も
用いるものは、精度良く変倍データを求めることができ
る。

第６図は、等倍データのサンプリング位置（x_i）と、
133％拡大時のサンプリング位置（y_i）,80％縮小時のサ
ンプリング位置（z_i）の関係を示している。この変倍法
では、y_i,z_iで示される位置の画像データをx_iで示され
る位置のデータを用いて、前述の式（５）に従って求め
る。

このy_i,z_iで示した変倍画像のサンプリング点の密度
を変えることにより、任意の変倍率の変倍が可能とな
る。

本実施例においては、上述の変倍後の新サンプリング
位置を、色毎に所定量シフトすることにより、R,G,Bの
画素間の位置ズレを、変倍処理と同時に補正するもので
ある。すなわち、３色のサンプリング位置の関係を前出
の第20図の場合で考えると、Ｂ色に対し、Ｒ色では左に
1/3画素分、Ｇ色では右1/3画素分シフトした位置の画素
データを補間して求めるものである。

第１図（ａ），（ｂ）は、変倍処理部を持ったディジ
タル複写システムであるが、本実施例では、変倍処理時
に、位置ズレ補正を考慮するため、第１図（ｃ）に示す
如く、両処理部を一つにまとめることも可能である。

ところで、本発明に係わる位置ズレ補正回路は一次元
フィルタであり、次段のMTF補正用のフィルタと組合わ
せて、一つのフィルタを構成することが可能である。第
２図（ｈ）は、MTF補正用フィルタ（ａ）と、位置ズレ
補正用フィルタ（ｇ）とを組合わせたものである。ま
た、同（ｉ）は、主走査方向のMTF補正用フィルタ
（ｅ）と、位置ズレ補正用フィルタ（ｇ）とを組合わせ
たものである。

第２図（ｈ）では、３×３と５×１のサイズのフィル
タの合成により、７×３のサイズ、また、同（ｉ）で
は、３×１と５×１のフィルタの合成により７×１のサ
イズのフィルタになっている。

ここで、フィルタの外側の係数は、中心付近の係数に
比べて小さいことを考慮して、省略することも可能であ
る。第２図（ｊ）は、同（ｉ）の外側の二つの要素を無
視して得られる５×１のフィルタである。同（ｈ）に関
しても、同様の簡略化が可能である。このようにフィル
タを一つにまとめることにより、ハードウエアの簡素化
や、計算精度の向上を図ることができる。

上述の如く、位置ズレ補正処理は、MTF補正処理また
は変倍処理と組合わせることができる。MTF補正処理と
の組合わせは、式（５）で示される補間関数にMTF補正
のための関数を重畳することであり、変倍処理と組合わ
せは、式（５）において、補間データを求めるべきサン
プリングの位置をシフトすることである。

従って、この二組の組合わせを同時に行えば、位置ズ
レ補正,MTF補正，変倍の三つの処理部を一つにまとめる
ことが可能である。第１図（ｄ）に、位置ズレ補正,MTF
補正，変倍の三つの処理部をまとめた処理部を有する複
写システムの構成例を示す。なお、この場合、後段にあ
るMTF補正回路は、副走査方向のMTF補正を行うものであ
る。副走査方向のMTF補正も含めた一つにまとめること
も可能ではあるが、分離した方が、補正演算部が簡単に
なるメリットがある。

以下、具体的構成例について説明する。

第７図（ａ）は、第２図（ｇ）に示した位置ズレ補正
フィルタの回路構成例である。入力系から出力される画
像データを５段のラッチで受けることにより、主走査方
向について、５画素のデータを同時に参照することがで
きる。この例では、画像データと、第２図（ｇ）に示し
た位置ズレ補正フィルタの係数の乗算を、乗算器に代り
にROMを用いて、テーブル参照式を行うようにしてい
る。

更に、S₀とS_-1,S₁とS_-2を組にし、１段目の加算も同
時に行うように構成されている。すなわち、S₀とS_-1ま
たはS₁とS_-2の画素データでアドレスされるメモリ番地
に、それぞれの画像データと対応する係数の積の和が格
納されている。ROMから出力される演算の途中結果は、
次の加算器によって加算され、演算は終了する。

位置ズレ補正と、主走査方向のMTF補正を組合わせた
フィルタ（第２図（ｉ）と（ｊ）参照）は、第７図
（ａ）の回路の拡張で実現できる。すなわち、ラッチの
数や後段の乗算器，加算器を必要数だけ追加すれば良
い。係数の違いは、第７図（ａ）に示す如く、ROMテー
ブル方式を用いる場合、ROMに格納するデータの変更だ
けで済む。

第７図（ｂ）は、副走査方向のMTF補正回路の構成例
である。２ライン分のラインメモリに順次画像データを
更新しながら記憶することにより、連続する３ラインの
対応する３画素のデータを同時に参照することができ
る。

ここで、第２図（ｆ）のMTF補正フィルタについて説
明しておく。−１の係数に対応する周辺２画素のデータ
は、加算器により加算される。次段のROMは、中心画素
と周辺２画素のデータの演算を行うためのもので、（中
心画素の値）の３倍の値から加算器からの出力値を減ず
る演算を、テーブル参照式で行うものである。

このように、MTF補正を主走査方向と副走査方向に分
けて行う場合、どちらも先に行っても良い。つまり、第
７図（ａ）と（ｂ）の回路は、どちらが先にあっても良
い。

次に、変倍処理について説明する。

変倍処理は、例えば、第８図に示す如き構成の回路で
行う。第８図に示す回路は、変倍後の新サンプリング点
の位置を決める機能、および、新サンプリング点と旧サ
ンプリング点との距離と旧データとから、新データを計
算する機能によって構成されている。

まず、データ合成部は、将来、新サンプリング点を決
定して、演算を行うとき、周辺データを一度に取出すた
めに、補正方法によって周辺６画素による補間法では６
画素毎にまとめておくところである。例えば、第３図
で、新サンプリング点ｘがx₀とx_-1との間にある場合、
演算部でS_-3,S_-2,S_-1,S₀,S₁,S₂を一度に取出すというこ
とである。

具体的な方法は、データクロックに同期して順次入力
されるデータ（DATA1）を、データクロック（DCLK）に
てラッチすることにより、実施できる。６画素ならば、
５段のラッチによって実現できる。

次に、ラインメモリ部であるが、ここは、４画素ない
し８画素のまとまりを、１ラインの画素数分格納するメ
モリで、入力，出力で２段構成とし、一方が入力のとき
は他方は出力、一つのラインが終わると入出力を逆にす
るという構成である。

このラインメモリのアドレスは、入力時は、前記DCLK
に同期してカウンタをカウントアップして得られるアド
レスをそのまま使用するが、出力時は、このアドレスを
変化させる。出力時のアドレスが、すなわち、新サンプ
リング点の位置決定機能に当る。

新サンプリング点が、あるとき、x_iとx_i+1の間にあ
り、その次の新サンプリング点が、もう一度、x_iとx_i+1
の間にあるときは、カウンタを止め、x_i+2とx_i+3の間に
移ったときは、カウンタを２つ進め、x_i+1とx_i+2の間に
移ったときは、カウンタを、通常通り１つ進める。

カウンタを止めるのは、拡大時にあり、カウンタを２
つ進めるのは、縮小時に考えられる。すなわち、拡大時
は、カウンタを１つ進める動作と、カウンタを止めてお
く動作によって、新サンプリング点の位置を決める。縮
小時は、カウンタを１つ進める動作と、２つ進める動作
の組合わせによって位置を決める。縮小は、50％までの
範囲で考えている限り、カウンタを１つ進めるか２つ進
めるかで良いが、50％以上の縮小率の場合には、カウン
タを３つ進める場合も有り得る。

どこでカウンタを幾つ進めるかという情報は、倍率に
よってCPUで予め計算されている。新サンプリング点の
位置x_iは、スタート位置を0,旧サンプリングピッチを１
とし、倍率をα（％）とすると、となる。

新サンプリング点が、x_iとx_i+1の間にあるとすると、
この場合のx_iの整数部はｉとなる。すなわち、ｉの増加
とともに、x_iの整数部が１つ増えるときは、カウンタも
１つ進め、ｉの増加でx_iの整数部が２つ増えるときは、
カウンタも２つ進め、x_iの整数部が１つも進まない場合
は、カウンタも進めないようにすれば良い。

また、x_iの小数部は、x_iとｘとの距離Δｘになる。こ
の距離データは、後の補間演算部で使うことになる。CP
Uでは、式（９）でｉ＝０〜α−１までを計算する。す
べての場合で、新サンプリング点は、α個毎の周期にな
るためである。この計算は、読取り動作開始より前に、
倍率α（％）が指定された後に行われ、ハードウェアに
マッチした形で、RAM等に書込んでおき、変倍処理時、
順次、読出す。

あるいは、別の方法として、専用のCPU、または、演
算手段を設け、変倍処理と並行して前記式（９）を計算
し、計算結果x_iの整数部をそのまま、アドレスとし、小
数部を距離データとして使うことを考えられる。

データ合成部とラインメモリ部の構成例を、第９図に
示す。この例は、２画素補正を行う場合の構成例であ
る。ここで、アドレス生成部は、前記RAMが入力状態の
ときは、通常動作でDCLKに同期してアドレスカウンタが
進むが、RAMが出力状態のときは、以下に説明する方式
によってアドレスを修正する。

第一の方法は、カウンタのクロックの周波数を変えて
しまう方法である。DCLKの周波数を、f₀とすると、α
（％）変倍時の周波数ｆ_αは、となる。この方式では、f₀に対するｆ_αのずれがサンプ
リング点のズレそのものになるので、正確かつ確実であ
る。

RAMの読出し時、アドレスカウンタを上述のｆ_αで動
かし、RAMの出力を再びDCLKでサンプル（ラッチ）する
ことによって、所望の合成データを得ることができる。

この方法であれば、先に述べた式（９）の計算結果
で、整数部についての情報は不要となり、小数部の情
報、すなわち、距離についての情報のみを必要とする。

もう一つの方法としては、式（９）の計算結果で整数
部に注目し、x_iとx_i+1とで、（１）縮小時：整数部が１つ増加しているとき →a_i＝１整数部２つ増加しているとき →a_i＝０（２）拡大時：整数部が１つ増加しているとき →a_i＝１整数部が増加していないとき →a_i＝０なる数列｛a_i｝をｉ＝０〜α−１まで定義し、RAMに書
込んでおき、クロックとして、前記DCLKとこの２倍の周
波数2f₀となるクロックを用意する方法がある。

変倍処理時、a_iはRAMから読出される。読出しはｉ＝
０〜α−１を繰り返し読出されるものとする。縮小時、
ラインメモリ（RAM1,またはRAM2）の出力のためのアド
レスカウンタのクロックは、 a_i＝１のとき:f₀（DCLK） a_i＝０のとき:2f₀ になるよう切替える。

拡大時、アドレスカウンタのクロックは、a_iとDCLKの
ANDとすることによって、a_i＝１のときカウントアッ
プ、a_i＝０のときカウントせずのようにする。

この方式を実施すための回路のブロック図を第10図に
示す。RAM3は、CPUで計算した式（９）の結果のa_iと小
数部の情報を格納しているメモリである。この方式を用
いると、第８図のデータ合成部を省略できる。つまり、
ラインメモリには、６ビットのデータをそのまま、DCLK
に同期させて入力し、出力後、補間演算間で前述のクロ
ックで何段かのラッチをすることにより、周辺データを
得ることができるためである。

更に別の方式を第11図に示す。アドレスカウンタ自身
は、DCLKによるカウントアップを続ける。そして、アド
レスカウンタと別にもう一つ、こちらはUP/DOWNカウン
タを設け、拡大時はDOWN、縮小時はUPになるようにす
る。このUP/DOWNカウンタのクロックは、a_i＝０のとき
だけ、カウントするようにDCLKと_ｉのANDを入れる。

これによって、例えば、縮小時、まず、最初のa_i＝０
でUP/DOWNカウンタを１にし、アドレスカウンタの値に
１を足して、RAM1またはRAM2のアドレスとする。更に、
次のa_i＝０で、UP/DOWNカウンタを２にして、アドレス
カウンタを足すというようにして、新サンプリング点の
位置を決めて行く。拡大の場合は、逆にa_i＝０で１つず
つ引いて行くため、UP/DOWNカウンタを減算して行く。

次に、補間演算の方法について説明する。

補間演算は、前述の式（５）の計算を行うことである
が、ここで問題となるのは、新サンプリング点の位置精
度である。つまり、Δx_i/pをどの精度まで考慮するかで
ある。

本発明においては、R,G,B間の1/3ドットのズレを補正
するものであるから、0.1ドット程度の精度が必要であ
る。従って、1/8か1/16ドットの精度でΔx_i/pを考えれ
ば良い。また、1/3ドットの位置ズレ補正を重点に考え
れば、1/3ドットまたは1/6ドットの精度でΔx_i/pを扱う
ことが効果的である。すなわち、R,G,Bのうちの中心位
置の色の画素の新サンプリング点に対し、その両側の２
色の新サンプリング点を、±1/3ドットシフトすること
により、計算上の誤差なく補間データを求めることがで
きる。

ここでは、代表として、1/8ドット精度で取扱う場合
について説明する。

1/8ドット精度で取扱う場合には、Δx_i/pの小数部b_i
を３ビットデータとして扱うことになる。第３図におい
て、Δx₀/pを第15図の８通りに量子化する。８通りのb_i
に対して、式（５）の係数を８組用意する。ここでは、
対称性を考えた６画素参照による補間について説明す
る。

第16図に上記各b_iについて、画素x_i（ｉ＝−3,−2,−
1,0,1,2）に対する係数を示す。

第12図に、補間演算回路の構成例を示す。この回路で
は、前出の第９図に示したラインメモリから出力され
る、補間の際に参照する６画素のデータをラッチで受
け、乗算器と加算器により式（５）の演算を行う。この
際、b_iの値によって係数を第16図の如く変えなければな
らない。

第12図に示した例では、乗算器の代りにROMを用いて
テーブル参照式に乗算し、２画素の加算を行うようにし
ている。更に、ROMのアドレスに、DCLKに同期して上記b
_iを入力することにより、係数の変更が容易に行えるよ
うにしている。ROMからの出力は、２個の加算器により
加算され、補間演算が終了する。ここで、ROMを用いて
１段目の加算は、任意の２画素を選んで良いが、第16図
の係数の値が同程度のもの同志を組合わせる方が、少な
いビット数で精度良く演算ができる。ここでは、S₀−S
_-1,S₁−S_-2,S₂−S_-3を組合わせるのが良い。

以上は、基本となるべき色成分画像に対する演算であ
る。他の２色については、1/3ドットシフトとしなけれ
ばならない。これは、例えば、第10図に示したアドレス
生成器を各色毎に持ち、それぞれの色に対応するRAM3
に、所定量シフトした場合のa_i,b_iを、CPUで演算して書
込んでおけば良い。但し、シフト量は常に一定であるこ
とから、アドレス生成器は１個だけで済ませることが可
能である。

次に、上述の方法を更に改良した補間演算の方法につ
いて説明する。

第16図に示す係数の組を選べば、1/8ドット単位で補
間データを得ることができる。従って、1/3ドット≒3/8
ドットシフトした位置での補間データを求めることもで
きる。基準色の座標の小数部b_iが４（正確には4/8）の
とき、他色に対して、b_i＝４±３を選べば、±3/8ドッ
トシフトした位置での補間データが得られる。

3/8＝0.375,1/3＝0.333であり、実用上は、3/8＝1/3
としても十分な位置ズレ補正の効果が得られる。位置精
度を1/4ドットとした場合、±1/4ドットのシフトにより
ある程度の効果は得られるが、位置ズレ補正を重点に考
えれば、1/3ドット補正とした方が、効果が大きい。

再び、1/8ドット精度の場合に戻る。b_iが２以下また
は５以上のとき、±3/8ドットのシフトにより、他色のb
_iが負や７を越える場合が起こる。基準色において、補
間位置ｘはx_-1とx₀の間に存在するが、シフト操作によ
って、他色では、ｘがx_-2とx_-1,x₀とx₁の間に来る場合
があることになる。この対策として、−1/3ドットシフ
トする色に対しては、参照画素として、S_-4,S_-3,S_-2,S
_-1,S₀,S₁,S₂の７画素、＋1/3ドットシフトする色に対し
ては、S_-3,S_-2,S_-1,S₀,S₁,S₂,S₃の７画素を用意してお
き、b_iが０〜７以外となった場合、前者ではS_-4〜S₁,後
者ではS_-2〜S₃の６画素に第16図の適切な係数の組を用
いて補間演算を行えば良い。このとき前者ではS₂、後者
ではS_-3に対する係数は０である。

第17図に、−1/3ドットシフトする場合のS_-4〜S₂に対
する係数を示す。＋1/3ドットの場合も、S_-3〜S₃に対し
て同様に係数を決めることができる。第13図のこの場合
の演算回路の構成例を示す。ここで、b_iは基準色と共通
の信号を用い、ROMテーブルの内容を第17図に示す係数
を用いた演算結果にしておけば良い。

なお、第17図において、C_nmはb_i＝ｎ、画素番号＝ｍ
とのきの、係数を示している。

他の例を挙げる。

前出の第２図（ｇ）に示したフィルタを用いることに
より、−1/3ドットシフトしたデータを得られることは
既に説明した。ここでは、第16図に示した係数に、上記
第２図（ｇ）に示したフィルタ係数を重畳した係数を用
いることにより、シフト操作と補間演算とを同時に行
う。この組合わせは、６×１と５×１のサイズの一次元
フィルタの演算となり、結局、10×１のフィルタ演算と
なる。10画素を参照しても良いが、ハードウェアの簡素
化のため、係数の大きな６〜８画素程度を用いれば十分
な効果が得られる。

第18図に、S_-3〜S₃の７画素を参照して補間演算を行
うときの係数を示す。＋1/3ドットシフトする場合につ
いても同様にして、係数を求めることができる。ここで
は、２組のフィルタ係数を用いて、新しい係数を演算し
たが、これは第15図において、b_i＝０〜７に対してΔx₀
/p＝Δx₀/p＋1/3として、式（５）から係数を求めるの
と同じことである。

上記二つの方法は、いずれも、a_i,b_iのデータを、各
色共通に用いることができるため、特にa_i,b_iをCPUによ
って計算する方法では、CPUの負担を軽減することがで
きる。

以上、変倍処理と位置ズレ補正処理の組合わせについ
て詳細に述べたが、更に、MTF補正をも一つに組込むこ
とが可能であることは、前述の通りである。これらの処
理は、第16図〜第18図に示した如く、演算のための係数
を掛合わせることにより、一つにまとめることができ
る。第19図は、第18図に示した変倍＋位置ズレ補正フィ
ルタに、更に第２図（ｅ）に示した主走査方向のMTF補
正フィルタを重畳して得られるフィルタの係数を示すも
のである。ここでも、参照画素は、７画素としている。

なお、三つのフィルタを重畳せず、変倍とMTFを器成
し、位置ズレについては、上述の改良法を用いることも
可能である。

効果以上詳細に述べた如く、本発明によれば、色分解フィ
ルタを規則的に配列した一次元カラー撮像素子を用いる
画像読取り手段を有するカラー画像処理装置において、
基準色に対して他色を所定のシフト量だけシフトした場
合の画像データを、複数の画素のデータを参照して補間
することにより求める第一のステップ（シフト処理）
と、少なくとも主走査方向について変倍処理を行う第二
のステップと、空間周波数特性（MTF）補正を行う第三
のステップ（MTF補正処理）とを有する如く構成したの
で、画像シャープネスを劣化させることなく、画素位置
の補正を行い得るカラー画像処理方法を実現することが
できるという顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例を示すディジタ
ルカラー複写システムの構成図、第２図はディジタルフ
ィルタの構成を示す図、第３図はサンプリング位置の説
明図、第４図はSinc関数を示すグラフ、第５図は実施例
に用いるフィルタのMTF特性を示すグラフ、第６図は変
倍処理を説明するための図、第７図（ａ）は位置ズレ補
正フィルタの回路構成例を示すブロック図、第７図
（ｂ）は副走査方向のMTF補正回路の構成例を示すブロ
ック図、第８図は変倍処理回路の構成例を示すブロック
図、第９図〜第11図はデータ合成部とラインメモリ部の
構成例を示すブロック図、第12図，第13図は補正演算回
路の構成例を示すブロック図、第14図はディジタルフィ
ルタをその算出過程とともに説明する図、第15図は位置
ズレ補正の過程を示す図、第16図〜第19図は合成された
ディジタルフィルタの係数を示す図、第20図はラインセ
ンサを示す図、第21図はラインセンサによるサンプリン
グの様子を示す図、第22図〜第25図は従来技術の問題点
を説明するための図である。 1:入力系、2:シェーディング補正回路、3:位置ズレ補正
回路、4:MTF補正回路、5:変倍回路、6:γ補正回路、7:
色補正・UCR回路、8:階調処理回路、9:出力系、10:位置
ズレ補正・変倍回路、11:位置ズレ補正・MTF補正・変倍
回路。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】色分解フィルタを規則的に配列した一次元
カラー撮像素子を用いる画像読取り手段を有するカラー
画像処理装置において、基準色に対して他色を所定のシ
フト量だけシフトした場合の画像データを、複数の画素
のデータを参照して補間することにより求めるステップ
（シフト処理）と、少なくとも主走査方向について変倍
処理を行うステップと、空間周波数特性（MTF）補正を
行うステップ（MTF補正処理）とを有する如く構成され
たことを特徴とするカラー画像処理方法。
【請求項２】前記シフト処理と、MTF補正処理とを同時
に行うことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の
カラー画像処理方法。
【請求項３】前記シフト処理と、変倍処理とを同時に行
うことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載のカラ
ー画像処理方法。
【請求項４】前記変倍処理と、MTF補正処理とを同時に
行うことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載のカ
ラー画像処理方法。
【請求項５】前記シフト処理と、変倍処理およびMTF補
正処理を同時に行うことを特徴とする、特許請求の範囲
第１項記載のカラー画像処理方法。
【請求項６】前記MTF補正処理を、主走査方向と副走査
方向とに分けて行うことを特徴とする、特許請求の範囲
第１項ないし第５項のいずれかに記載のカラー画像処理
方法。
【請求項７】前記変倍処理を、Sinc関数による補間式を
用いて行うことを特徴とする、特許請求の範囲第１項な
いし第６項のいずれかに記載のカラー画像処理方法。
【請求項８】前記シフト処理を、Sinc関数を用いて行う
ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項にないし第７
項のいずれかに記載のカラー画像処理方法。
【請求項９】前記補間を行う際の参照画素数が、４画素
以上であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項な
いし第８項のいずれかに記載のカラー画像処理方法。