JP3647213B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、多値画像を対象に、拡大又は縮小をする変倍処理、画像全体の画素数を変更する画素密度変換の一方又は両方を行う画像処理装置に関し、データ通信機能を備えた複写機などに利用される。
【0002】
【従来の技術】
ファクシミリ機能を備えたディジタル複写機においては、読み取った多値画像を2値化し、通信に適合するように画素密度変換をして送信するデータ処理が行われている。また、受信の場合にも、受信した2値画像に対してプリントの解像度に適合させるための画素密度変換が行われる。画素密度変換は、基本的には画素を反復させて画素数を増やすか又は画素を間引いて画素数を減らすデータ操作であって、拡大/縮小複写において行われる変倍と同様の処理である。
【0003】
従来において、2値画像の画素密度を変更する手法として、2つの方法が知られている。1つは、2値画像を平滑化フィルタを用いて多値画像に変換し、多値画像に対して画素密度変換や変倍を行った後、2値画像に戻すものである。多値画像の状態で処理(画素密度変換又は変倍)を行えば、処理による画質の劣化を避けることができる。多値であれば、標本化定理に従って離散画素間の濃度を数学的に求め、復元した連続画像に画素格子を当てはめれば、粗から密への一義的な変換を実現することができる。また、空間周波数の低周波成分を抽出するフィルタリングを行い、得られた画像に画素格子を当てはめれば、密から粗への一義的な変換を実現することができる。他の1つは、2値画像の注目領域の濃度パターンに応じて、予め設定されたパターンに注目領域を置き換えるものである。注目領域の濃度パターンと既に変換した領域のパターンとの組み合わせに応じて、置き換えるパターンを決定するものもある(特公平7−93675号)。実験などによって適切なパターンを用意することによって、再現の忠実性を高めることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来では、2値画像では文字や線画のエッジに細かな凹凸(がたつき)が少なからず存在するにも係わらず、それに対する特別の配慮がなされていなかった。例えば、2値を多値に変換する際に、各画素に一律に平滑化フィルタが適用されていた。このため、次の不都合が生じていた。密から粗への画素密度変換(縮小処理)では、黒の細線の切れ、白の細線のつぶれが生じ、画質が劣化した。粗から密への画素密度変換(拡大処理)では、凹凸が大きくなって目立ってしまった。
【0005】
本発明は、多値の状態で変倍又は画素密度変換を行い、その後に2値化を行う場合において、文字や線画などの高濃度部のエッジの滑らかな高画質の2値画像を得ることができるように、多値画像の変倍又は画素密度変換を行うことを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の装置は、多値画像に対して少なくとも変倍又は画素密度変換を行う画像処理装置であって、前記多値画像である原画像における変倍又は画素密度変換の対象となる各原画素に注目し、注目原画素のデータ値を当該注目原画素を含む原画素マトリクス内に在りかつ第1の設定条件を満たす原画素のデータ値のうちの最大値に置き換えて、当該注目原画素を変倍し又は画素密度変換をする第1処理手段と、前記第1処理手段から出力された多値画像の各画素に注目し、注目画素のデータ値を当該注目画素を含む画素マトリクス内に在りかつ第2の設定条件を満たす画素のデータ値のうちの最小値に置き換える第2処理手段と、を備えている。
【0007】
注目原画素のデータ値を最大値に置き換えて当該注目原画素を変倍し又は画素密度変換をするとは、「原画像を変倍し又は画素密度変換をした画像であり且つその各画素のデータ値がそれに対応した原画素のデータ値ではなくて最大値に置き換わった画像を生成する」ということを意味しており、実際のデータ処理の順序及び回路構成は問わない。また、原画像とは、変倍(又は画素密度変換)の対象として入力される画像を意味する。例えば複写機において、A4サイズの原稿をそれと同じA4サイズの用紙に拡大して複写する場合、原稿の全体ではなく一部のみが拡大(倍率が1より大きい変倍)の対象となる。この場合において、原画像は原稿の一部である。なお、変倍や画素密度変換の倍率が整数であれば、原画像を構成する全ての原画素が処理対象(反復し又は間引く原画素)となる。一方、倍率が整数でなければ、原画像のうちの一部の原画素のみが処理対象となる。すなわち、1個置き、3個当たり2個などというように倍率に応じて処理対象が選定される。
【0008】
請求項2の発明において、前記第1処理手段は、前記注目原画素に対して前記原画素マトリクスを設定する参照原画素抽出手段と、前記原画素マトリクスにおける縦方向及び横方向の各原画素列毎にデータ値が第1の設定範囲内である原画素を数える第1カウント手段と、前記各原画素列についての前記第1カウント手段の計数値と第1の閾値との大小関係を判別する第1比較手段と、前記第1カウント手段の計数値が前記第1の閾値を越え且つ前記注目原画素を含む原画素列を、前記第1の設定条件を満たす原画素の集合として検出する参照原画素制限手段と、前記参照原画素制限手段によって検出された原画素列の各データ値から前記注目原画素のデータ値と置き換える前記最大値を抽出する最大値抽出手段とを備え、前記第1カウント手段の計数値が前記第1の閾値を越え且つ前記注目原画素を含む原画素列が無い場合には、前記注目原画素のデータ値を前記最大値として実質的にデータ値を置き換えずに変倍又は画素密度変換を行うように構成されており、前記第2処理手段は、前記第1処理手段から出力された前記多値画像の前記注目画素に対して前記画素マトリクスを設定する参照画素抽出手段と、前記画素マトリクスにおける縦方向及び横方向の各画素列毎にデータ値が第2の設定範囲内である画素を数える第2カウント手段と、前記各画素列についての前記第2カウント手段の計数値と第2の閾値との大小関係を判別する第2比較手段と、前記第2カウント手段の計数値が前記第2の閾値を越え且つ前記注目画素を含む画素列を、前記第2の設定条件を満たす画素の集合として検出する参照画素制限手段と、前記参照画素制限手段によって検出された画素列の各データ値から前記注目画素のデータ値と置き換える前記最小値を抽出する最小値抽出手段とを備え、前記第2カウント手段の計数値が前記第2の閾値を越え且つ前記注目画素を含む画素列が無い場合には、前記注目画素のデータ値を前記最小値として実質的にデータ値を置き換えないように構成されている。
【0009】
請求項3の発明の画像処理装置においては、前記第1の設定範囲と前記第2の設定範囲とが等しく、前記第1カウント手段が前記第2カウント手段を兼ね、前記第1の閾値と前記第2の閾値とが等しく、前記第1比較手段が前記第2比較手段を兼ね、前記参照原画素制限手段が前記参照画素制限手段を兼ねている。
【0010】
変倍(又は画素密度変換)を行う場合において、注目原画素の周辺の所定範囲内のデータ値(濃度値)の最大値を変倍画像デ一タ値として一旦出力することによって、膨張処理が行われることになり、文字や線画などの途切れや凹凸が補正される。そして、この膨張処理のなされた変倍多値画像に対して、注目画素の周辺の所定範囲内のデータ値の最小値を画像デ一タ値とすることで、収縮処理が行われることになる。この収縮処理には、膨張処理による画像全体の濃度の上昇を補正し、原画像に近い濃度値の画像を得ることができるという効果がある。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る画像処理装置1の構成図、図2は画像処理装置1の処理内容の概略を示す図、図3は主走査方向の変倍の要領を示す図である。
【0012】
画像処理装置1は、m×n個の画素からなる多値画像をM×N個の画素からなる2値画像に変換する機能を有しており、例えばディジタル複写機の変倍・画素密度変換手段として利用される。主走査方向の変倍率はM/mであり、副走査方向の変倍率はN/nである。ここで、拡大/縮小複写のための変倍も、ファクシミリ伝送などのための画素密度変換も、変倍率に応じて画素を反復し又は間引くという同様の処理であるので、以下の説明では、変倍と画素密度変換とを区別せず、これら処理の総称として便宜的に“変倍”を用いるものとする。
【0013】
画像処理装置1は、膨張処理及び変倍処理を行う第1処理回路10、膨張に対応した収縮処理を行う第2処理回路20、及び変倍後の多値画像を2値画像に変換する2値化回路30を備えている。第1処理回路10は、遅延回路11、3×3マトリクス回路12、入力セレクタ13、膨張・収縮回路14、ラインメモリ15、及び出力セレクタ16からなる。これらの要素のうち、入力セレクタ13、膨張・収縮回路14、及び出力セレクタ16は第2処理回路20の構成要素でもある。すなわち、本実施形態では、第1処理回路10と第2処理回路20との間で一部の構成要素が共通化されている。第2処理回路20の他の構成要素は、遅延回路21及び3×3マトリクス回路22である。
【0014】
第1処理回路10には、原画像情報として多値(例えば8ビット256階調)の画像データD1が画素転送クロックに同期してシリアル入力される。画像データD1は、原稿画像をライン順次に走査する撮像系からの光電変換信号をAD変換し、輝度−濃度変換などの所定の処理を加えたデータである。
【0015】
遅延回路11は、3個のラインメモリを備えており、3ライン(1ラインは主走査方向の画素列)の同一列の原画素濃度を示す画像データD1を同時に3×3マトリクス回路12へ出力する。3×3マトリクス回路12は、3ラインの画像データD1に対して主走査方向の遅延を加え、処理対象の注目原画素を中心とする3×3サイズの原画素マトリクス(ウインドウ)に属する計9個の原画素の画像データD1を参照データD2として出力する。すなわち3×3マトリクス回路12が本発明の参照原画素抽出手段である。
【0016】
参照データD2は、入力セレクタ13を介して膨張・収縮回路14へ送られる。膨張・収縮回路14は、参照データD2が入力されたときには、後述のように所定条件を満たす原画素を抽出し、それらのデータ値のうちの最大値を注目原画素のデータ値とする膨張処理を行う。加えて、膨張・収縮回路14は、ラインメモリ15のアクセス周期を図3のように書込みと読出しとで異ならせて注目原画素を間引き又は反復させる周知の手法によって、主走査方向の変倍を行う。
【0017】
膨張処理及び変倍処理を受けた画像データD3は、出力セレクタ16を介して遅延回路21に入力される。遅延回路21は、ライン単位のデータ遅延を行い、3ラインの画像データD3を同時に3×3マトリクス回路22へ送る。3×3マトリクス回路22は、変倍された多値画像の注目画素に対して3×3サイズの画素マトリクスを設定し、計9個の画素の画像データD3を参照データD4として出力する。
【0018】
参照データD4は、入力セレクタ13を介して膨張・収縮回路14へ送られる。膨張・収縮回路14は、参照データD4が入力されたときには、膨張時と同じ要領で所定条件を満たす画素を抽出する。そして、それらのデータ値のうちの最小値を注目画素のデータ値とする収縮処理を行う。周知のとおり膨張と収縮とを行うことにより、線の不自然な太りが無く、画像のエッジが滑らかで細線の途切れが無い画像が得られる。収縮処理を経た画像データD5は、出力セレクタ16を介して2値化回路30へ送られる。入力セレクタ13及び出力セレクタ16は、上述のとおり回路の共通化を図るために設けられており、図示しない制御系からの指示に従ってデータの流れを切り換える。
【0019】
2値化回路30は、多値の画像データD5を画素毎に2値化し、画像データD6を出力する。画像データD6は、印字情報としてプリントヘッドへ送られ、又は送信情報として通信系へ送られる。
【0020】
図4は膨張・収縮回路14のブロック図、図5乃至図7は設定条件とそれを満たす原画像の抽出要領を説明するための図、図8は膨張処理の一例を示す図、図9は収縮処理の一例を示す図である。
【0021】
膨張・収縮回路14は、本発明の第1カウント手段及び第2カウント手段としての計数回路141、第1比較手段及び第2比較手段としての比較器142、参照原画素制限手段及び参照画素制限手段としての領域指定回路143、及び最大値抽出手段及び最小値抽出手段としての置き換え値検出回路144から構成されている。置き換え値検出回路144の動作は膨張と収縮とで異なるが、他の構成要素においては膨張と収縮とに動作の差異はない。
【0022】
ここでは、膨張処理時の動作を中心に各部の機能を説明する。
計数回路141には、図5(A)のように原画素マトリクスWに属する9個の原画素fij(i=1,2,3、j=1,2,3)の濃度を示す参照データD2が入力される。主走査方向(図の横方向)及び副走査方向(図の縦方向)の中央の○印の付された原画素f22が注目原画素である。計数回路141は、原画素マトリクスWの各行及び各列毎に、すなわち横方向に並ぶ原画素からなる3個の原画素列F10,F20,F30及び縦方向に並ぶ原画素からなる3個の原画素列F01,F02,F03のそれぞれについて、データ値が閾値th1以上の原画素を数え、その結果を原画素列毎に計数値Kijとして出力する。例えば閾値th1が十進数表示の「100」であれば、100〜255のデータ値範囲(本発明の第1及び第2の設定範囲に相当する)の原画素が計数の対象となる。図5(B)において、斜線の付された計5個の原画素f11,f12,f21,f31,f32のデータ値が閾値th1を越えている。図5(B)の場合では、例えば原画素列F10の計数値K10は「2」であり、原画素列F01の計数値K01は「3」である。
【0023】
比較器142は、各原画素列の計数値Kijを順に閾値th2と比較し、計数値Kijが閾値th2を越えるとき、それを示す比較データLijを出力する。閾値th2が本発明の第1及び第2の閾値に相当する。本実施形態では閾値th2が「1」であり、計数値Kijが2(th2+1)以上の場合に比較データLijがアクティブとなる。この条件を図5(B)の例に当てはめると、計4個の原画素列F10,F30,F01,F02が条件を満たす。
【0024】
領域指定回路143は、比較データLijと既知の注目原画素位置とに基づいて、最大値の抽出の対象とする原画素列を決定する。その際、次の条件〔1〕及び条件〔2〕が適用される。
条件〔1〕:比較データLijが示す原画素列が、注目原画素を含む2個の原画素列F20,F02の少なくとも一方を含んでいる。
条件〔2〕:比較データLijが全ての原画素列を示していない。
ここで、条件〔1〕を設けている理由は、例えば図7(A)のような文字や線画の角の情報を保存しておくためである。図7(A)のパターンでは、注目原画素を含む原画素列F20,F02の計数値K20,K02がともに「1」であって、条件〔1〕を満足しないので、注目原画素のデータ値の置き換えは行われない。また、条件〔2〕を設けている理由は、図7(B)のようなエッジではない部分の置き換えを行わないようにするためである。つまり、条件〔1〕及び条件〔2〕を満たす場合は、入力画像中におけるエッジ部分が主として参照されることになる。
【0025】
これら2つの条件の両方が満たされるとき、領域指定回路143は比較データLijが示す原画素列を抽出対象領域とし、それを示す領域指定データMijを置き換え値検出回路144に与える。図5(B)の例の場合、比較データLijが上述の条件を満足するので、領域指定回路143は、図6のように計4個の原画素列F10,F30,F01,F02に対応した領域指定データM10,M30,M01,M02を出力する。
【0026】
置き換え値検出回路144は、領域指定データMijで特定される原画素のデータ値を比較し、それらの最大値MAXを検出する。最大値MAXは注目原画素のデータ値としてラインメモリ15へ送られる。つまり、注目原画素のデータ値が最大値MAXに置き換えられる。図6の例では、原画素f23を除いた残りの8個の原画素の集合から最大値MAX(例えば左上隅の原画素f11のデータ値)が検出される。これに対して、比較データLijが上述の条件を満足しない場合は、注目原画素のデータ値がそのままラインメモリ15へ送られる。つまり、注目原画素のデータ値が最大値MAXとして置き換え値検出回路144から送り出され、実質的にデータ値を置き換えずに注目原画素に対する変倍が行われる。図8の例では、原画素マトリクスWの注目原画素については変倍とともにデータ値の最大値MAXへの置き換えが行われるが、原画素マトリクスW’の注目原画素については変倍は行われるもののデータ値の置き換えは行われない。
【0027】
一方、変倍後の多値画像から抽出された参照データD2が入力されたときには、膨張・収縮回路14は収縮処理を行う。計数回路141、比較器142、及び領域指定回路143の動作は、原画素が画素に代わるだけで膨張処理時と実質的に同一であるので、ここでは説明の重複を避ける。収縮処理時において、置き換え値検出回路144は、領域指定データMijで特定される原画素のデータ値の最小値MINを検出する。最小値MINは注目画素のデータ値として2値化回路30へ送られる。比較データLijが上述の条件を満足しない場合は、注目原画素のデータ値が最小値MINとして送り出され、実質的にデータ値の置き換えは行われない。
【0028】
図10は他の実施形態に係る画像処理装置2の構成図である。同図において図1と同一の機能を有した構成要素には同一の符号を付してある。
画像処理装置2は、第1処理回路10b、第2処理回路20b、及び2値化回路30から構成されている。膨張と変倍とを担う第1処理回路10bと収縮を担う第2処理回路20bとが互いに独立している。第1処理回路10bにおいて、3×3マトリクス回路12によって抽出された参照データD2は膨張回路14bに入力され、膨張と変倍とを受ける。第2処理回路20bにおいて、3×3マトリクス回路22によって抽出された参照データD4は収縮回路23に入力され、収縮を受ける。
【0029】
上述の実施形態においては、収縮に際して膨張時と同じサイズの画像マトリクスを用いているので、変倍時の最大値出力による膨張処理効果に対して最小値出力による収縮処理の効果が小さくなっている。このことには次の利点がある。最大値出力によってエッジの欠落部分などが膨張処理効果で埋められる副作用としてエッジ近傍の出力画素濃度値が大きくなる。しかし、埋められた画素が再び収縮処理効果により欠落部分とならない程度にエッジ近傍の画素濃度値が低下し、結果的に濃度変化を抑えつつ欠落や凹凸が補正されることになる。様々な変倍率に同様な効果を挙げるためには、マトリクス回路のマトリクス数を変更するとともに、ラインメモリを増減すればよい。また、別の方法として、図4の2つの閾値th1,th2の値を制御して、計数される画素数および領域指定される領域を変化させればよい。
【0030】
上述の実施形態においては、膨張及び収縮のマトリクスサイズをともに3×3としたが、上述のとおり膨張には5×5、収縮には7×7というように各処理毎にサイズの異なる正方形マトリクス(これに伴い、ラインメモリもそれ相当分増やす)を適用してもよいし、3×5などの長方形マトリクス(この場合はラインメモリの増設不要)を適用してもよい。このようにすることで、処理効果を制御することができる。また、比較器142を2個設け、計数回路141からの出力を主走査方向と副走査方向とに分離入力し、方向別に閾値を設定することで主・副両方向の膨張効果を調整することも可能である。
【0031】
【発明の効果】
請求項1乃至請求項3の発明によれば、多値の状態で変倍又は画素密度変換を行い、その後に2値化を行う場合において、文字や線画などの高濃度部のエッジの滑らかな高画質の2値画像を得ることができるように、多値画像の変倍又は画素密度変換を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像処理装置の構成図である。
【図2】画像処理装置の処理内容の概略を示す図である。
【図3】主走査方向の変倍の要領を示す図である。
【図4】膨張・収縮回路のブロック図である。
【図5】設定条件とそれを満たす原画像の抽出要領を説明するための図である。
【図6】設定条件とそれを満たす原画像の抽出要領を説明するための図である。
【図7】設定条件とそれを満たす原画像の抽出要領を説明するための図である。
【図8】膨張処理の一例を示す図である。
【図9】図9は収縮処理の一例を示す図である。
【図10】他の実施形態に係る画像処理装置の構成図である。
【符号の説明】
1,2 画像処理装置
10,10b 第1処理回路(第1処理手段)
12 3×3マトリクス回路(参照原画素抽出手段)
20,20b 第1処理回路(第2処理手段)
22 3×3マトリクス回路(参照画素抽出手段)
141 計数回路(第1カウント手段、第2カウント手段)
142 比較器(第1比較手段、第2比較手段)
143 領域指定回路(参照原画素制限手段、参照画素制限手段)
144 置き換え値検出回路(最大値抽出手段、最小値抽出手段)
D1 画像データ(原画像)
D3 画像データ(第1処理手段から出力された多値画像)
f22 注目原画素
MAX 最大値
MIN 最小値
th2 閾値(第1の閾値、第2の閾値)
W 原画素マトリクス(画素マトリクス)
Claims (3)
- 多値画像に対して少なくとも変倍又は画素密度変換を行う画像処理装置であって、
前記多値画像である原画像における変倍又は画素密度変換の対象となる各原画素に注目し、注目原画素のデータ値を当該注目原画素を含む原画素マトリクス内に在りかつ第1の設定条件を満たす原画素のデータ値のうちの最大値に置き換えて、当該注目原画素を変倍し又は画素密度変換をする第1処理手段と、
前記第1処理手段から出力された多値画像の各画素に注目し、注目画素のデータ値を当該注目画素を含む画素マトリクス内に在りかつ第2の設定条件を満たす画素のデータ値のうちの最小値に置き換える第2処理手段と、を備えた
ことを特徴とする画像処理装置。 - 前記第1処理手段は、
前記注目原画素に対して前記原画素マトリクスを設定する参照原画素抽出手段と、
前記原画素マトリクスにおける縦方向及び横方向の各原画素列毎にデータ値が第1の設定範囲内である原画素を数える第1カウント手段と、
前記各原画素列についての前記第1カウント手段の計数値と第1の閾値との大小関係を判別する第1比較手段と、
前記第1カウント手段の計数値が前記第1の閾値を越え且つ前記注目原画素を含む原画素列を、前記第1の設定条件を満たす原画素の集合として検出する参照原画素制限手段と、
前記参照原画素制限手段によって検出された原画素列の各データ値から前記注目原画素のデータ値と置き換える前記最大値を抽出する最大値抽出手段とを備え、
前記第1カウント手段の計数値が前記第1の閾値を越え且つ前記注目原画素を含む原画素列が無い場合には、前記注目原画素のデータ値を前記最大値として実質的にデータ値を置き換えずに変倍又は画素密度変換を行うように構成され、
前記第2処理手段は、
前記第1処理手段から出力された前記多値画像の前記注目画素に対して前記画素マトリクスを設定する参照画素抽出手段と、
前記画素マトリクスにおける縦方向及び横方向の各画素列毎にデータ値が第2の設定範囲内である画素を数える第2カウント手段と、
前記各画素列についての前記第2カウント手段の計数値と第2の閾値との大小関係を判別する第2比較手段と、
前記第2カウント手段の計数値が前記第2の閾値を越え且つ前記注目画素を含む画素列を、前記第2の設定条件を満たす画素の集合として検出する参照画素制限手段と、
前記参照画素制限手段によって検出された画素列の各データ値から前記注目画素のデータ値と置き換える前記最小値を抽出する最小値抽出手段とを備え、
前記第2カウント手段の計数値が前記第2の閾値を越え且つ前記注目画素を含む画素列が無い場合には、前記注目画素のデータ値を前記最小値として実質的にデータ値を置き換えないように構成された
請求項1記載の画像処理装置。 - 前記第1の設定範囲と前記第2の設定範囲とが等しく、前記第1カウント手段が前記第2カウント手段を兼ね、
前記第1の閾値と前記第2の閾値とが等しく、前記第1比較手段が前記第2比較手段を兼ね、
前記参照原画素制限手段が前記参照画素制限手段を兼ねる
請求項2記載の画像処理装置。
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