JP3285349B2 - ディザ画像拡大装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ディザ画像を所定の倍率で拡大するように
したディザ画像拡大装置に関するものである。

現在、ファクシミリ装置やスキャナ等の画像入出力機
器では、文字や線画だけでなく、ディザ画像等の疑似中
間調画像を対象とする場合が多くなってきており、これ
らの画像入出力機器においては、解像度の異なる機器間
での密度変換処理や画像編集における拡大縮小処理が重
要な役割を果たしている。

〔従来の技術〕

従来、文字や線画等に使用される拡大縮小方式にはSP
C法，論理和法，九分割法，高速投影法，距離反比例法
等がある。しかし、これらの方法をディザ画像に適用し
た場合には、ディザマトリクスに基づく周期パターンと
拡大縮小倍率に基づく周期パターンとが重なって干渉パ
ターンすなわちモアレが発生して画質が劣化する欠点が
あった。

この欠点を解決するものとしては、特開昭62−216476
号公報「画像処理装置」がある。この画像処理装置で
は、変換画素の近傍に位置する被変換画素（参照画素）
群の二値データから変換画素の濃度データ（階調デー
タ）を求め、このデータを再度ディザ処理している。従
って、原画像の階調特性を維持したまま任意の変換倍率
に応じた拡大縮小処理が可能になり、しかもモアレの発
生を防止することができる。この画像処理装置における
画像の拡大処理の概要を第10図に示す。

第10図において、「○」は原画像（ディザ画像）の白
画素を、「●」は原画像の黒画素を、「×」は被変換画
素をそれぞれ示している。ここでは、変換後の画素群を
原画像の隣接画素間の距離で正規化、すなわち拡大処理
された画素群を原画像上に投影して表した場合を示して
いる。

変換画素の濃度は、周囲16個の参照画素の黒画素の個
数によって決定され、例えば第10図に示した例では濃度
６となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来方式にあっては、周囲の参照
画素の二値データから変換画素の濃度を求めており、拡
大処理を行った場合に同じ参照画素から求められる変換
画素の濃度は同じになる。従って、拡大処理によって画
素数が増えたにも関わらず、原画像と同程度の解像度し
か得られないという問題点があった。また、濃度が変わ
る部分で境界が目立つという問題点があった。

例えば、第11図（ａ）に原画像を４倍に拡大した場合
の例を示す。第11図（ａ）では４倍に拡大した変換画素
群を原画像上に投影しているので線密度が４倍になって
おり、隣接する４個の被変換画素に囲まれた全ての変換
画素濃度が一様になる。従って、第11図（ｂ）に示すよ
うに、所定領域内の変換画素群が一様な濃度を有してお
り、この領域間では階段状に濃度が変化することにな
る。

また、拡大処理された画像では、複数画素単位で濃度
が変化するため、拡大処理後によって画像のサイズを大
きくする場合には単位面積当たりの解像度が低下して画
質が劣化することになる。あるいは、拡大前後の画像の
大きさを同一にした場合には、画素数を多くしたにも関
わらず解像度が上がらないことになる。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもの
であり、画像の解像度を上げると共に濃度が変わる部分
での境界を目立たなくするようにしたディザ画像拡大装
置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明のディザ画像拡大装置の原理ブロッ
ク図である。

図において、被変換画素入力手段111は、第１のディ
ザマトリクスを用いてディザ処理された原画像の画素デ
ータを被変換画素のデータとして入力する。

被変換画素濃度算出手段121は、被変換画素の濃度
を、所定の大きさ内に位置する被変換画素のデータに基
づいて、多階調化・規格化して算出する。

変換画素濃度算出手段131は、拡大処理された変換画
素を被変換画素上に投影した場合に、変換画素の各濃度
をこの変換画素の近傍に位置する複数の被変換画素の濃
度と、変換画素およびこれら被変換画素の位置関係とに
基づいて算出する。

ディザ二値化手段141は、変換画素濃度算出手段131で
算出された変換画素の濃度を、第２のディザマトリクス
でディザ処理する。

決定手段151は、第２のディザマトリクスの次数を、
第１のディザマトリクスの次数に前記拡大倍率を乗じた
値に近い整数に決定すると共に、規格化の際に濃度に乗
算すべき規格化係数を、第１のディザマトリクスの閾値
個数に対する前記第２のディザマトリクスの閾値個数の
比に決定する。

従って、全体として、階調数を増やした被変換画素濃
度に基づいて、拡大処理した変換画素の濃度を算出し、
この算出結果をディザ処理するように構成されている。

〔作 用〕

ディザ処理化された原画像では第１のディザマトリク
スの大きさを１単位として濃度情報が保存されている。
従って、被変換画素入力手段111によって被変換画素の
データが入力されたときに、各被変換画素の濃度をこの
各被変換画素を含む第１のディザマトリクス内の被変換
画素のデータに基づいて算出する。被変換画素濃度算出
手段121は、この算出の際に、変換画素濃度を多階調化
すると共に、決定手段151が決定した規格化係数により
規格化する 変換画素濃度算出手段131による変換画素濃度の算出
においては、拡大処理された変換画素を被変換画素上に
投影した場合に、各変換画素の濃度をこの変換画素の近
傍に位置する複数の被変換画素（例えば隣接する４画
素）の濃度とこれらとの位置関係に基づいて算出する。
即ち、変換画素の濃度は、近傍の被変換画素の濃度によ
って補間した値となる。

その後、ディザ二値化手段141は、変換画素の濃度を
決定手段151が決定した次数の第２のディザマトリクス
でディザ処理して、階調数の増加に対応したディザ画像
を得る。

本発明にあっては、決定手段151の動作により、上記
第２のディザマトリクスの次数は、拡大倍率に応じた適
正な整数となり、被変換画素の濃度レベルは、その第２
のディザマトリクスに適合する大きさに規格化される。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に
説明する。

第２図は、本発明のディザ画像拡大装置を適用した一
実施例の構成を示す。また、第３図は実施例における拡
大処理の動作手順の概要を示す。

第２図において、211は画素入力回路を、221は被変換
画素濃度決定回路を、231は変換画素濃度算出回路を、2
41はディザ処理化回路をそれぞれ示している。

画素入力回路211は、被変換画素群のデータ、すなわ
ちディザ処理された原画像の二値データの入力を行う
（第３図，ステップS1）。例えば、４×４のディザマト
リクスによってディザ処理された原画像を入力の対象と
している。

画素入力回路211内にあって、311,313,315,317のそれ
ぞれはシフトレジスタを示している。各シフトレジスタ
は、順次入力される各画素の二値データをシフトして、
４ビット（４画素分）のパラレルデータとして出力する
ものである。従って、４つのシフトレジスタ311〜317か
らは上述した４×４のディザマトリクスに対応した16画
素分の二値データが出力され、次段の被変換画素濃度決
定回路221に出力される。

被変換画素濃度決定回路221は、画素入力回路211によ
って入力された被変換画素群の二値データを受け取っ
て、被変換画素を多階調化・規格化する（第３図，ステ
ップS2）。変換画素濃度決定回路221内にあって、321は
濃度算出用ROMを、323は乗算回路を、325は規格化係数
決定回路を、327はラインメモリをそれぞれ示してい
る。

第４図に、被変換画素の濃度決定の要領を示す。一般
に、４×４のディザマトリクスで処理された原画像はこ
のディザマトリクスの大きさを１単位として濃度情報が
保存されており、従って、ディザマトリクス内の原画像
の二値データに基づいて、ある着目画素の濃度（平均濃
度）を決定することができる。例えば、第４図に示した
例では、Ａ〜Ｐの16画素の中の黒画素の個数によって、
着目画素Ｃの濃度を決定している。濃度算出用ROM321
は、このようにして着目画素の濃度決定を行うためのも
のであり、上述したＡ〜Ｐの16画素分の二値データ（16
ビットデータ）をアドレスとして入力し、黒画素の個数
に対応した濃度データを出力するものである。

また、一般に、拡大倍率ｎで原画像を拡大処理する場
合、拡大後の画像の画素数は原画像の画素数のほぼn²倍
に増えるため、階調数をn²に増加することが可能にな
る。規格化係数決定回路325は規格化係数を決定するた
めのものであり、乗算回路323は決定された規格化係数
を濃度算出用ROM321の出力に乗算して被変換画素濃度を
規格化している。

第５図は、変換倍率と階調増加率及びディザサイズ
（後述する）との対応を格納してある変換倍率テーブル
を示しており、規格化係数決定回路325はこのテーブル
を参照して該当する規格化係数を抽出して出力する。例
えば、同図に示すように、変換倍率が7/4〜２のときの
規格化係数はほぼ変換倍率の二乗である36/16と決定さ
れる。なお、このテーブルは規格化係数決定回路325の
内部にあってもよいし、あるいは外部に保持するように
してもよい。

変換画素濃度算出回路231は、多階調化・規格化した
被変換画素の濃度に基づいて変換画素濃度を算出するも
のである（第３図，ステップS3）。変換画素濃度算出回
路231内にあって、331,332,341,342はレジスタ（Ｒ）
を、333,334,343,344は乗算回路を、335,345,351は加算
回路をそれぞれ示している。

この変換画素濃度は、拡大処理された画像を原画像上
に投影し、その後変換画素の濃度を隣接する４つの被変
換画素濃度と、変換画素とこれらの被変換画素との位置
関係とに基づいて算出される。例えば、第４図におい
て、濃度を算出する変換画素を「×」で示した場合、こ
の濃度算出に関係する被変換画素は隣接する４画素A,B,
C,Dとなる。

また、第６図に変換画素の濃度算出の要領を示す。４
つの被変換画素を頂点とする正方形を４等分する水平軸
及び垂直軸を考え、これらの軸が変換画素を中心とする
同一面積の正方形を分割する面積比率を算出する。そし
て、この面積比率と各被変換画素の濃度との積和演算を
行って、変換画素の濃度算出を行う。例えば、第６図に
おいて、被変換画素Ａに対応した面積比率W_Aが15/64、
被変換画素Ｂに対応した面積比率W_Bが9/64、被変換画素
Ｃに対応した面積比率W_Cが15/64、被変換画素Ｄに対応
した面積比率W_Dが25/64である場合、これらの各面積比
率と対応する被変換画素の濃度とを乗算し、全乗算値を
加算した結果を着目している変換画素の濃度とする。

上述した変換画素の濃度算出を変換画素濃度算出回路
231で行う場合、被変換画素濃度決定回路221から出力さ
れた被変換画素濃度は順次レジスタ331,332に取り込ま
れる。また、レジスタ331の出力はラインメモリ327を介
してレジスタ341,342に順次取り込まれる。従って、４
つのレジスタ331,332,341,342のそれぞれは、４つの被
変換画素（第６図の被変換画素Ａ〜Ｄ）の濃度データを
取り込んで保持する。次に、乗算回路333,334,343,344
は、各レジスタに保持された濃度データに対して、変換
画素位置に基づく所定の面積比率W_A〜W_Dを乗算する。こ
れらの乗算結果は、２つの加算回路335,345及びこれら
の後段に接続された加算回路351によって加算され、加
算回路351の加算結果が変換画素の濃度データとして変
換画素濃度算出回路231から出力される。

ディザ処理化回路241は、算出された変換画素の濃度
データに対してディザ処理を行う（第３図，ステップS
4）。ディザ処理化回路241内にあって、361は比較回路
を、263はディザ閾値発生回路をそれぞれ示している。

ディザ閾値発生回路363は、ディザ型（例えばベイヤ
型）と拡大倍率が指定されると所定のディザマトリクス
を決定して、このディザマトリクス内の１つの閾値を出
力する。例えば、第５図に示したテーブルを参照してデ
ィザサイズを決定し、変換画素のアドレスに対応したデ
ィザマトリクス内の１つの閾値を出力する。

比較回路361は、ディザ閾値発生回路363から出力され
る閾値と、変換画素濃度算出回路231から出力される変
換画素の濃度データとを比較して、変換画素の濃度に対
するディザ処理を行う。

第７図に、拡大倍率を２とした場合の変換画素濃度算
出の具体例を示す。図において、「過程」は濃度算出
用ROM321による被変換画素濃度の決定動作に、「過程
」は乗算回路323による規格化係数の乗算処理動作
に、「過程」は変換画素濃度算出回路231による変換
画素濃度の算出動作にそれぞれ対応している。

例えば、過程において、被変換画素Ａを含む周囲16
画素内の黒画素数９を被変換画素Ａの濃度と決定する。
被変換画素B,C,Dについても同様に濃度を決定する。

次に、過程において、乗算回路323は拡大倍率２に
対応した規格化係数64/16を上述した各被変換画素濃度
に乗算し、階調数が増加し、かつ規格化された被変換画
素濃度を算出する。

過程では、過程で算出した４つの被変換画素濃度
に各面積比率を乗算した後、これらの乗算結果の総和を
算出する。この総和（＝35）が着目している変換画素の
濃度となる。

第８図は、変換倍率２に応じた８×８ベイヤ型のディ
ザマトリクスを示す。例えば、第７図の過程で算出し
た変換画素の濃度35は、比較回路361によってこのディ
ザマトリクス内の対応する閾値（例えば44）と比較され
る。この場合、閾値44の方が変換画素の濃度35より大き
いので、この変換画素はディザ処理されて白画素とな
る。

このように、被変換画素の濃度を多階調化・規格化し
て求め、更に変換画素に隣接する４つの被変換画素の濃
度から投影される面積比率に基づいて変換画素の濃度を
算出する。その後、このようにして算出した各変換画素
の濃度を変換倍率に応じたディザマトリクスでディザ処
理する。

従って、拡大倍率に応じて階調数を増やすことにより
濃度が変わる部分での境界が目立たなくなる。また、拡
大倍率に応じて階調数を増加したディザマトリクスを用
いてディザ処理しているので、拡大処理後の画像の解像
度向上が可能になる。

例えば、第９図に拡大処理した後の画像の濃度変化の
状態を示す。同図（ａ）は例えば拡大倍率４（規格化係
数は256/16＝16）で拡大した実施例の濃度変化を示して
おり、被変換画素間に位置する変換画素の濃度が徐々に
変化している様子を示している。比較のために同図
（ｂ）に従来例を示す。

しかも、ディザ閾値発生回路363は、図５に示すとお
り、ディザマトリクスの次数を、元のディザマトリクス
の次数に変換倍率を乗算した値近くの整数に設定し、一
方の規格化係数決定回路325および乗算回路323は、被変
換画素の濃度レベルを規格化して、そのディザ閾値発生
回路363が設定するディザマトリクスに適合させる。

この結果、比較回路361における比較演算は、変換倍
率が如何なる値であろうとも、確実に整数の閾値を使用
できるので、簡略化される。

なお、上述した本発明の実施例にあっては、ベイヤ型
のディザマトリクスについて一例をあげて説明したが、
ディザの種類については他のもの（ドット集中型等）で
あってもよい。

また、実施例の変換画素濃度算出回路231では、面積
比率によって重み付けを行って変換画素の濃度算出を行
うようにしたが、例えば変換画素の被変換画素の距離の
逆比によって重み付けを行うなど、補間方法については
任意であり、被変換画素間の中間階調を決定するもので
あればよい。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、被変換画素の濃度
の階調数を増やし近傍に位置する複数の被変換画素の濃
度に基づいて変換画素の濃度を補間しているので、濃度
の変わる部分での境界を目立たないようにすることがで
きる。また、拡大倍率に応じて階調数を増加した第２の
ディザマトリクスで再度ディザ処理しているため、拡大
処理後の画像の解像度を上げることができる。

しかも、第２のディザマトリクスの次数は、第１のデ
ィザマトリクスの次数に拡大倍率を乗算した値近くの整
数となり、また被変換画素の濃度レベルは、そのような
第２のディザマトリクスに適合するような値に規格化さ
れるので、ディザ二値化の際における比較演算は、確実
に整数の閾値を使用できることとなり、簡略化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のディザ画像拡大装置の原理ブロック
図、 第２図は本発明のディザ画像拡大装置を適用した一実施
例の構成図、 第３図は一実施例の動作説明図、 第４図は被変換画素の濃度決定の説明図、 第５図は変換倍率テーブルの説明図、 第６図は変換画素の濃度算出の説明図、 第７図は変換画素濃度算出の具体例の説明図、 第８図は８×８ベイヤ型ディザマトリクスの説明図、 第９図は濃度変化の説明図、 第10図及び第11図は従来例の説明図である。 図において、 111は被変換画素入力手段、 121は被変換画素濃度算出手段、 131は変換画素濃度算出手段、 141はディザ二値化手段、 151は決定手段、 211は画素入力回路、 221は被変換画素濃度決定回路、 231は変換画素濃度算出回路、 241はディザ処理化回路、 311,313,315,317はシフトレジスタ、 321は濃度算出用ROM、 323,333,334,343,344は乗算回路、 325は規格化係数決定回路、 327はラインメモリ、 331,332,341,342はレジスタ、 335,345,351は加算回路、 361は比較回路、 363はディザ閾値発生回路である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−43263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−216476（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−102553（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−60058（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−75061（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−228772（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディザ画像を拡大処理するディザ画像拡大
   装置において、 第１のディザマトリクスを用いてディザ処理された原画
   像の画素データを被変換画素のデータとして入力する被
   変換画素入力手段と、 前記被変換画素の濃度を、所定の大きさ内に位置する前
   記被変換画素のデータに基づいて多階調化・規格化して
   算出する被変換画素濃度算出手段と、 拡大処理後の画像と略同サイズであり第２のディザマト
   リクスでディザ処理すべき画像における各変換画素の濃
   度を、前記各被変換画素からなる画像内でこの変換画素
   に対応する着目位置とその近傍に位置する複数の前記被
   変換画素との間の位置関係と、これら被変換画素の濃度
   とに基づいて算出する変換画素算出手段と、 前記変換画素濃度算出手段で算出された変換画素の濃度
   を、前記第２のディザマトリクスでディザ処理するディ
   ザ二値化手段と、 前記第２のディザマトリクスの次数を、前記第１のディ
   ザマトリクスの次数に前記拡大倍率を乗じた値に近い整
   数に決定すると共に、前記規格化の際に濃度に乗算すべ
   き規格化係数を、前記第１のディザマトリクスの閾値個
   数に対する前記第２のディザマトリクスの閾値個数の比
   に決定する決定手段と を備えるようにしたことを特徴とするディザ画像拡大装
   置。