JP2938545B2 - 画像信号処理装置 - Google Patents

画像信号処理装置

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JP2938545B2
JP2938545B2 JP2271146A JP27114690A JP2938545B2 JP 2938545 B2 JP2938545 B2 JP 2938545B2 JP 2271146 A JP2271146 A JP 2271146A JP 27114690 A JP27114690 A JP 27114690A JP 2938545 B2 JP2938545 B2 JP 2938545B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ファクシミリ・スキャナ等に用いられる画
像信号処理装置に関する。
従来の技術 原稿をスキャナ等多値レベルで読み取りこれを画素単
位で2値化して得る出力画像は一般にぼけたり、細かい
明暗を生じたりするため、ぼけを修復し画像を尖鋭化す
る処理が必要である。従来このような処理を行う画像信
号処理装置の空間フィルタは、第4図に示すように注目
画素の主走査・副走査方向に隣接する画素のフィルタ係
数を負の値とし、また斜め方向に隣接する画素のフィル
タ係数を零もしくは負の値とするいわゆるラプラシアン
型のフィルタであった。
第5図はこの従来の画像信号処理装置の概略構成を示
すものであり、51,52はそれぞれ主走査方向の1ライン
分の画素情報を記憶する1ラインバッファメモリ、54,5
5及び56はそれぞれ1ラインバッファメモリ51,52に記憶
されている画素情報のうち第4図に示すマトリクスにお
ける画素(c),(e),(d)の画素情報を出力する
ララッチ回路、53は上述マトリクスにおける画素(a)
の画素情報を発生するラッチ回路、57,58,59は上述マト
リクスの周辺画素情報を加算する加算器、50はこれら3
つの加算器により得た周辺画素の加算結果に負の係数を
乗算する乗算器、61はフィルタ全体の係数が1となるよ
うに調整された係数を注目画素すなわち上述マトリクス
の中央画素に乗算する乗算器、62は乗算器60,61により
得た結果を加算し注目画素と周辺画素にフィルタ係数を
乗算した総和を出力する加算器である。
以上のように構成された従来の画素信号処理装置にお
いては、図示しないスキャナ等により原稿の画情報を画
素単位の多値レベルとして入力する。この入力データは
第5図に示す構成によりラッチ53,54,55,56出力の多値
レベルをそれぞれa,e,d,c、1ラインバッファメモリ51
の出力の多値レベルのうち第4図に示す画素eの走査方
向対側に隣接する画素の多値レベルをbとして注目画素
e及びその周辺画素a,b,c,dにフィルタ係数を乗算し、
主走査・副走査方向の高周波成分を増幅することでぼけ
を修正し、画像を尖鋭化していた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来の構成では、通常よく使用され
るスクリーン角度45゜の133〜150線の網掛けが施されて
いる写真画像を解像度4ラインペア/mmで読取り、画像
を尖鋭場すると、フィルタ出力の多値画像に著しいモア
レが生じるという問題点があった。
これは読取りのサンプリング周波数(4ラインペア/m
m)の近傍に網掛け画像の周波数成分(133線:約3.8ラ
インペア/mm、150線:約4.2ラインペア/mm)が存在する
ためである。
第6図は読取りのサンプリング周波数の位相と網掛け
画像の位相との関係を示したものであり、図中太枠で囲
んだ9個の画素はそれぞれ第1図に示す空間フィルタの
画素a〜iに対応する。
空間フィルタに入力する画素単位の多値画像が第6図
(a)に示すように読取りのサンプリング周波数の位相
と網掛け画像の位相とで一致している箇所では一画素交
番の画像信号となり、また第6図(b)に示すように位
相が不一致の箇所では網点のパターンに対応した中間調
の多値レベルとなる。このような多値レベルで入力する
画像信号を従来のラプラシアン型の空間フィルタで処理
した場合、1画素交番の画像信号が増幅されるため、第
6図(a)に示す位相の一致した画像においてこの1画
素交番が強調され、白/黒のはっきりとしたレベルとな
る。
また6図(b)に示す位相の不一致な画像においては
第4図に示すマトリクスの9画素はそれぞれの白/黒レ
ベルの差が少なくなり、そのため強調されず中間色レベ
ルとなり、位相の一致・不一致による画像の違いがさら
に強調され、その結果著しいモアレを生じていた。
従来のラプラシアンフィルタで1画素交番の画像信号
が強調されるのはこのフィルタの空間周波数特性による
ものであり、その特性を第7図に示す。この第7図は注
目画素から主走査方向及び副走査方向の2次元平面対空
間フィルタの振幅特性を示したものであり、第6図に示
したサンプリング周波数と画素数との関係から分かるよ
うに、注目画素とこの注目画素に隣接する画素すなわち
第4図に示すマトリクスより演算した結果得られる空間
周波数対振幅特性を示すものである。第7図に示される
ように従来のラプラシアンフィルタには主走査・副走査
方向の高周波成分を増幅すると同時に斜め方向の高周波
成分もそれ以上に増幅する特性があり、第6図(a)に
示すような読取りのサンプリング周波数と網掛けの周波
数成分が一致する斜め45゜方向にのみパワースペクトル
を有する1画素交番の画像信号が最も影響を受け、これ
により著しいモアレを生じるものであった。
一方従来のラプラシアンフィルタの前処理として、主
走査方向に2画素の加算平均演算を行うことにより1画
素交番の画像を平均レベルに変換しモアレを除去するこ
とも可能であるが、加算平均演算により尖鋭な画像を得
ることは不可能となり、さらに解像度パターンのような
1ライン交番の画像が再現不能となってしまう。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、上述の
モアレを除去し、かつ1ライン交番の画像を再現し、尖
鋭な画像の表現が可能な画像信号処理装置を提供するこ
とを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は上述の目的を達成するため、画素単位でサン
プリングした多階調画像データの注目画素とその周辺画
素にフィルタ係数を乗算し画像を尖鋭化する空間フィル
タ付画像信号処理装置において、中央の注目画素の主走
査・副走査方向に隣接する画素に対応するフィルタ係数
をA(A>0)とし、前記注目画素の斜め方向に隣接す
る画素に対応するフィルタ係数を−B(B>0)とし、
前記注目画素に対応するフィルタ係数を1+4B−4Aとす
る3×3のフィルタ係数を有する空間フィルタを備え、
前記フィルタ係数Aは1/8、または1/8の近似値に設定さ
れ、前記フィルタ係数−Bは−1/4または−1/4の近似値
に設定されているという構成を備える。
作用 本発明は上述の構成によって、注目画素の斜め方向の
高周波成分が減衰されるため、斜め45゜の高域にパワー
スペクトルを有する1画素交番の画像信号において、上
述したモアレを除去できる。さらに主走査・副走査光の
高周波成分が増幅されるため、1ライン交番の画像を再
現・強調し、尖鋭な画像を得ることもできる。
実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。
第1図は本発明の実施例における3×3画素の空間フ
ィルタ係数を示す図であり、中央の注目画素の主走査・
副走査方向に隣接する画素の正の係数Aを、斜め方向に
隣接する画素に負の係数Bを、フィルタ全体の係数を1
とするため注目画素の係数を1+4B−4Aと定める。
第2図はこの空間フィルタの回路構成の一実施例を示
す概略構成図である。
第2図において、1,2はそれぞれ主走査方向の1ライ
ン分を蓄積しつつ1ライン分の処理終了と同時に1から
2への順次1ラインシフトとする1ラインバッファメモ
リ、3,4はそれぞれ1ラインバッファメモリ2に記憶さ
れている1行分の画素情報を1画素毎にシフトし第1図
における画素(b),(c)の画素情報を発生するラッ
チ回路、5,6は上記同様1ラインバッファメモリ1より
第1図における画素(e),(f)の画素情報を発生す
るラッチ回路、7,8はそれぞれ第1図における画素
(h),(i)の画素情報を発生するラッチ回路、9,1
0,11は注目画素の主走査・副走査方向に隣接する画素の
画素情報を加算する加算器、12は前記加算結果に正の係
数Aを乗算する乗算器、13,14,15は注目画素の斜め方向
に隣接する画素の画素情報を加算する加算器、16は前記
加算結果に負の係数−Bを乗算する乗算器、17は注目画
素にフィルタ全体の係数を1とするための係数1+4B−
4Aを乗算する乗算器、18,19は上述の加算器によりそれ
ぞれの係数を乗算された各画素情報を加算する加算器で
ある。
以上のように構成されたこの実施例の画像信号処理装
置について、以下その動作を説明する。
図示しないスキャナ等により入力する画像信号は、そ
の主走査方向に1ライン目に画素情報を1ラインバッフ
ァメモリ1へ、次に入力する2ライン目ではこの1ライ
ンバッファメモリ1の情報を1ラインバッファメモリ2
に記憶した後にこの2ライン目の画素情報を1ラインバ
ッファメモリ1へと記憶し、この動作を毎ラインごと繰
り返すことにより常時3ライン分のシフトした画信号を
発生する。そしてこの3ライン分の画信号をラッチ回路
3〜8で1画素毎にシフトすることにより第1図に示す
3×3のマトリクスへの画素情報の入力画信号を毎画素
ごとに発生し、第1図に示すマトリクスに対応した信号
a〜iを発生する。
ここで第2図に示すように、乗算器17は注目画素eに
係数1+4B−4Aを乗算する。また加算器9,10,11は注目
画素eの主走査・副走査方向に隣接する画素b,d,f,hを
累積加算し、乗算器12はこの加算結果に正の係数Aを乗
算する。さらに加算器13,14,15は注目画素eの斜め方向
に隣接する画素a,c,g,iを累積加算し、乗算器16はこの
加算結果に負の係数−Bを乗算する。加算器18,19は乗
算器17,12,16で得た結果を加算し注目画素eに対する画
処理結果を求める。以降注目画素を1画素ずつ次の画素
へシフトし同様の演算を行う。
第3図にAを1/8、Bを1/4とした場合の本発明におけ
る画像信号処理装置の空間周波数・振幅特性を示す。第
3図はこの空間フィルタにより得られる主走査及び副走
査方向の2次元平面対空間フィルタの振幅特性を示した
ものであり、注目画素とこの注目画素に隣接する画素す
なわち第1図に示すマトリクスの演算結果により得られ
る振幅特性を示すものである。従来例の振幅特性を示す
第7図と比較すると、斜め方向に隣接する画素の振幅が
最小となっていることが分かる。
この第3図の周波数応答は空間フィルタの係数h
(k1,k2)の2次元フーリエ変換として与えられ、この
場合以下の式で示される。
この時第1図に示すマトリクスの係数は次表に示され
る。
以上のように本実施例によれば、注目画素の斜め方向
の高周波成分を減衰し、かつ注目画素の主走査・副走査
方向の高周波成分を増幅することで1画素交番の画像を
再現・強調し、尖鋭な画像を得ることができる。
なお、本実施例では主走査方向に3本目のラインを読
み取る段階から画像処理を行っているが、画像信号の入
力に先立って主走査方向2ライン分に架空のデータを登
録しておくことで最先のラインから画像処理を行うこと
ができることは言うまでもない。
さらに3ライン同時読取のスキャナを用いた場合、ま
た既にページメモリに読み取られた画像データを処理す
る場合はラインバッファメモリを省略することも可能で
ある。
発明の効果 以上のように本発明は、前記3×3の空間フィルタの
フィルタ係数Aは1/8、または1/8の近似値に設定され、
フィルタ係数Bはフィルタ係数A少なくとも2倍の大き
さの値に設定されていることにより、モアレ除去とエッ
ジ強調を同時に行なうとともに、さらにファクシミリ・
スキャナで使用されるレンズの解像性能を示すMTE値を1
00%の状態にすることができ、エッジ強調を実用的なレ
ベルにまで引き上げることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の画像信号処理装置で用いる空間フィル
タの係数を示した図、第2図は本発明の一実施例で用い
た空間フィルタの概略構成図、第3図は同実施例の空間
フィルタの空間周波数対振幅特性図、第4図は画像信号
処理装置で用いる従来のラプラシアン型フィルタの係数
を示した図、第5図は同ラプラシアン型フィルタの概略
構成図、第6図は画像読取のサンプリング周波数と網掛
け画像の周波数成分との関係を示す図、第7図は従来の
空間フィルタの空間周波数対振幅特性図である。 1,2……1ラインバッファメモリ、3〜8……ラッチ回
路、9〜11……加算器、12……乗算器、13〜15……加算
器、16,17……乗算器、18,19……加算器。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画素単位でサンプリングした多階調画像デ
    ータの注目画素とその周辺画素にフィルタ係数を乗算し
    画像を尖鋭化する空間フィルタ付画像信号処理装置にお
    いて、中央の注目画素の主走査・副走査方向に隣接する
    画素に対応するフィルタ係数をA(A>0)とし、前記
    注目画素の斜め方向に隣接する画素に対応するフィルタ
    係数を−B(B>0)とし、前記注目画素に対応するフ
    ィルタ係数を1+4B−4Aとする3×3のフィルタ係数を
    有する空間フィルタを備え、前記フィルタ係数Aは1/
    8、または1/8の近似値に設定され、前記フィルタ係数−
    Bは−1/4または−1/4の近似値に設定されていることを
    特徴とする画像信号処理装置。
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