JP3678319B2

JP3678319B2 - 画像密度変換装置

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Publication number: JP3678319B2
Application number: JP23369096A
Authority: JP
Inventors: 和正小池
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-08-16
Filing date: 1996-08-16
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2016-08-16
Also published as: JPH1065907A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力２値画像の画素密度を変換して出力する画像密度変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スキャナ等の２値画像入力装置の読み取り可能な画素密度（単位面積中の画素数）と、プロッタやディスプレイ等の２値画像出力装置の出力可能な画素密度とが異なる場合、例えば、前記２値画像入力装置の読み取り可能な画素密度が２００ｄｐｉで、前記２値画像出力装置の出力可能な画素密度が、３００ｄｐｉである場合、前記２値画像入力装置が読み取った原画像をそのまま前記２値画像出力装置で出力すると、画素密度が不整合なため、出力される画像は、原画像を２００ｄｐｉ／３００ｄｐｉ＝２／３に縮小した画像となってしまう。
【０００３】
そのため、前記画像入力装置が読み取った原画像を、空間的に等倍のまま前記画像出力装置で出力するためには、前記画像入力装置と前記画像出力装置との間に、画像密度変換装置が介在して、画素密度が２００ｄｐｉの原画像を、３００ｄｐｉの画素密度に変換する必要がある。
【０００４】
画素密度の変換方法としては、単純に、密度の変換倍率に応じて同一画素を繰り返すことにより画素を補間する方法がある。例えば、２００ｄｐｉの原画像を３００ｄｐｉの画素密度に変換する場合、１画素おきに同一画素を繰り返すことで、１．５倍の倍率で画素密度を変換することができる。
【０００５】
しかし、そのような単純な変換方法では、斜線にギザギザが生じるなど、画素密度変換後の画像の画品質が十分でない。そのため、特開平５−４０８２６号公報に見られる技術のように、画素密度変換後の画像の画品質の改善を図った提案がなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−４０８２６号公報に見られるものは、２値画像を整数倍に拡大し、２値から多値濃度に変換したデータにエッジ強調処理を行ない、その多値画像を縮小変倍し、その結果を再２値化することで画素密度変換画像を得るものであり、２値から変換した多値画像で変倍処理を行なうために多値のラインバッファが必要となりコストアップとなる。また、疑似中間調部は良好な変倍画像を得られるものの、文字部分のエッジが多値化により鈍り、再２値化したときに凹凸が発生しやすいという問題点があった。
【０００７】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、高画品質な画素密度変換後画像を低コストで得ることができる画像密度変換装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の画像密度変換装置は、入力２値画像の画素密度を所定の密度変換倍率で変換して出力する画像密度変換装置において、前記入力２値画像をスムージング処理を伴う高密度化処理により前記所定の密度変換倍率よりも大きな整数値の高密度化率で高密度化して高密度２値画像に変換する高密度化手段と、その高密度２値画像を前記所定の密度変換倍率を前記高密度化率で除した値の低密度化率で低密度化して低密度２値画像に変換する低密度化手段と、その低密度２値画像を構成する各画素を注目画素として、当該注目画素が黒画素であってその周辺画素を所定の細線化パターンと照合した結果当該注目画素が白画素領域と黒画素領域との境界を構成する画素である場合当該注目画素を白画素に変換する処理である細線化処理を行って出力する細線化手段とを備え、前記低密度化手段は、前記低密度化率に応じた周期で前記高密度２値画像を構成する画素を間引き処理することにより低密度化して前記低密度２値画像に変換するものである一方、前記細線化手段は、前記低密度２値画像に細線化処理を行う場合は、前記入力２値画像を構成する各元画素のうち、前記高密度化手段よるそれらの各元画素の高密度化により得られた画素が前記低密度化手段において間引き処理の対象となった元画素以外の元画素についての前記高密度化手段による高密度化後の画素を、細線化処理の対象とすることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の画像密度変換装置は、請求項１に記載の画像密度変換装置において、前記細線化手段は、前記高密度化手段におけるスムージング処理により平滑化された斜線の段差を保持するための除外パターンを備え、前記低密度２値画像を構成する画素のうち、その除外パターンと一致したものについては、細線化処理の対象としないことを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の画像密度変換装置は、請求項１または２のいずれかの記載の画像密度変換装置において、前記細線化手段は、上側のエッジを削る細線化パターンと、左側のエッジを削る細線化パターンとを備え、前記低密度２値画像を構成する黒画素のうち、それらの細線化パターンと一致したものを白画素に変換することにより、前記低密度２値画像の直交する２方向のエッジから細線化を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の画像密度変換装置は、請求項１または２のいずれかの記載の画像密度変換装置において、前記細線化手段は、上側のエッジを削る細線化パターンを備え、前記低密度２値画像を構成する黒画素のうち、その細線化パターンと一致したものを白画素に変換することにより、前記低密度２値画像の１方向のエッジのみから細線化を行うことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態に係る画像密度変換装置のブロック構成を示す図である。同図に示す本発明の実施の形態に係る画像密度変換装置は、ファクシミリ装置、イメージスキャナ装置、プリンタ装置等に適用可能なものであり、入力部１は原稿を読み取るスキャナ装置、ファクシミリの受信装置、画像処理装置等の上位装置に対するインターフェース装置等に相当するものであり、２値画像データを入力するためのものである。なお、本実施の形態では入力部１から入力される２値画像データの画素密度は２００ｄｐｉであるとする。
【００１５】
高密度化部２は、画素間の補間によるスムージング処理により入力部１から入力される２値画像の画素密度を所定の整数倍の高密度化率（本実施の形態では２倍）で高密度化するものである。低密度化部３は高密度化部２により高密度化された２値画像を構成する各画素を所定の低密度化率（本実施の形態では３／４倍）に応じた周期で間引くことにより低密度化するものである。細線化部４は低密度化部３により低密度化された２値画像の黒線幅を細くする、細線化処理を行うものである。出力部５はプリンタ装置、ファクシミリのプロッタ装置、画像処理装置等の上位装置に対するインターフェース装置等に相当するものであり、本実施の形態では、この出力部５に出力する２値画像の画素密度は３００ｄｐｉであるとする。制御部６は、上記各部を制御するマイクロコンピュータである。
【００１６】
ここで、入力部１から入力される２値画像の画素密度が２００ｄｐｉであり、出力部５から出力される２値画像の画素密度が３００ｄｐｉであるため、画像密度変換装置は、入力２値画像に対して１．５倍の画素密度変換を行う必要がある。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係る画像密度変換装置における画素密度変換の具体的な処理について、第１ないし第５実施形態に分けて説明する。
【００１８】
先ず、第１実施形態では、高密度化部２によるスムージング処理により、入力２値画像の画素密度を整数倍である２倍の高密度化率で高密度化した後、低密度化部３において、縦横方向それぞれについて３画素置きに１画素を間引くことより３／４倍の低密度化率で低密度化することにより、画素密度を、整数倍の高密度化率（２倍）×低密度化率（３／４倍）＝３／２倍＝１．５倍に変換する。
【００１９】
これにより、２値画像を多値化することなく２値のままで密度変換を行えるため、多値のラインバッファが不要となる。また、高密度化処理として整数倍の高密度化率でのスムージング処理を用いることで、斜線のギザギザが滑らかになり文字画質が向上する。
【００２０】
さらに、高密度化部２及び低密度化部３により密度変換された２値画像を構成する各画素は、図２に示す細線化パターンと一致した場合は、黒画素（画素値１）から白画素（画素値０）に変換され、細線化処理が施される。つまり、各画素を注目画素として、注目画素が黒画素（画素値１）である場合において、その注目画素を図２の（ａ）または（ｂ）の細線化パターンの中央に置いた場合に、周辺画素が図２（ａ）または（ｂ）のパターンと一致した場合は、当該注目画素は、白画素領域と、黒画素領域との境界を構成する画素として、白画素に変換される。なお、図２に示す各細線化パターンにおいて、値が記入されていない画素は、不定画素であり、細線化処理において参照されない画素である。
【００２１】
これにより、入力２値画像が擬似中間調画像等のハーフトーン画像である場合に、高密度化部２と低密度化部３とにより密度変換されることで増加しがちなハーフトーン画像の黒画素の比率を減少させることができるため画像の潰れを防止でき、高画質な密度変換画像を得ることができる。
【００２２】
次に第２実施形態について説明する。第２実施形態は、高密度化部２で２倍の高密度化率で高密度化され、低密度化部３で３画素おきに１画素が間引かれた低密度化された２値画像についての、細線化部４における細線化処理についてのものである。
【００２３】
つまり、細線化部４は、前記低密度化された２値画像に細線化処理を行う場合は、入力部１から入力される２値画像を構成する各元画素のうち、高密度化部２によるそれらの各元画素の高密度化により得られた画素が、低密度化部３において間引き処理の対象となった元画素以外の元画素についての高密度化部２による高密度化後の画素を、細線化処理の対象とするものである。
【００２４】
このことについて、図３を参照して具体的に説明する。同図（ａ）は、入力部１から入力される画素密度２００ｄｐｉの入力画像の画素配置、同図（ｂ）は、同図（ａ）の入力画像を高密度化部２で高密度化率２倍で高密度化して得られる画素密度４００ｄｐｉの高密度化画像の画素配置、同図（ｃ）は、同図（ｂ）の高密度化画像を低密度化部３で低密度化率３／４倍で低密度化して得られる画素密度３００ｄｐｉの低密度化画像の画素配置を示すものである。なお、同図（ｂ）または（ｃ）において、各太枠内に含まれる画素群（同図（ｂ）においては全て２×２の４画素、同図（ｃ）においては、２×２の４画素、縦並びの２画素、横並びの２画素、または、１画素）は、同図（ａ）に示す入力画像を構成する各元画素が、高密度化部２による高密度化、及び、低密度化部３による低密度化によりそれれ変換されて得られたものであることを示している。
【００２５】
さて、同図（ｂ）において、画素行列をｆ（ｘ，ｙ）とする。ただし、（ｘ＝０，１，２，…）、（ｙ＝０，１，２，…）であり、例えば、左上端の画素は画素行列ｆ（０，０）で特定される。
【００２６】
この場合において、低密度化部３は、同図（ｂ）に示す高密度化画像における画素行列ｆ（ｘ，ｙ）において、
ｘ＝４ｎ＋２（ｎ＝０，１，２，…）
の条件を満たする画素列を間引き対象列とし、また、
ｙ＝４ｎ＋２（ｎ＝０，１，２，…）
の条件を満たす画素行を間引き対象行としてを間引くことで同図（ｃ）に示す低密度化画像を細線化部４に出力する。
【００２７】
さらに、同図（ｃ）において、画素行列をｇ（ｘ，ｙ）とする。ただし、（ｘ＝０，１，２，…）、（ｙ＝０，１，２，…）であり、例えば、左上端の画素は画素行列ｇ（０，０）で特定される。
【００２８】
この場合において、細線化部４は、同図（ｃ）に示す低密度化画像における画素行列ｇ（ｘ，ｙ）において、
ｘ＝３ｎ（ｎ＝０，１，２，…）
の条件を満たする画素列を細線化対象列とし、また、
ｙ＝３ｎ（ｎ＝０，１，２，…）
の条件を満たす画素行を細線化対象行とし、それら細線化対象列と、細線化対象行の双方に属する画素すなわち、細線化対象列と細線化対象行とが交差する位置に在る画素のみを細線化対象画素として、図２に示した細線化パターンとのパターンマッチングにより細線化処理を行う。
【００２９】
ここで、細線化対象画素の配置について考えて見ると、細線化対象画素は、同図（ｃ）に示す低密度化画像における、２×２の４画素の画素群に属している。この４画素の画素群以外の、縦並びの２画素、横並びの２画素、または、１画素の画素群は、同図（ａ）に示す入力２値画像を構成する元画素が高密度化部２で高密度化されることにより得られた２×２画素の画素群が、低密度化部３による列方向または／及び行方向の間引き処理により間引かれることにより得られたものである。それに対して、細線化対象画素が属する４画素の画素群は、同図（ａ）に示す入力２値画像を構成する元画素が高密度化部２で高密度化されて得られた２×２画素の画素群のうち、低密度化部３による間引き処理の適用を免れたものである。
【００３０】
細線化処理は、密度変換後のハーフトーン画像の黒画素比率を減少させて画像の潰れ防止できる一方、画像の密度変換処理においては密度変換前の元の入力画像においては同じ大きさの黒画素が、高密度化部２における高密度化、及び、低密度化部３における間引き処理による低密度化により不均一な大きさ（２×２の４画素、縦並びの２画素、横並びの２画素、または、１画素）になるため、密度変換後の画像にザラツキ感が発生しがちである。
【００３１】
しかし、この第２実施形態では、細線化部４における細線化処理においては、２×２の４画素の画素群に含まれる画素のみを細線化対象画素とするため、２×２の４画素の黒画素群が少なくなり、密度変換後の画像を構成する黒画素の配置が均一になり、画像のザラツキ感を抑えることができる。
【００３２】
次に、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、細線化部４は、高密度化部２におけるスムージング処理により平滑された斜線の段差を保持するための、図４に示す除外パターンを備え、低密度化部３からの低密度化画像を構成する各画素を注目画素として、その注目画素の周辺画素が、前記除外パターンと一致した場合には、図２に示した細線化パターンと一致した場合でも、細線化処理の対象とはしないものである。
【００３３】
ここで、図４に示す除外パターンについて説明する。同図（ａ）ないし（ｈ）は、図２に示した各細線化パターンの条件を満たしているが、パターン中央の黒画素（画素値１）の注目画素は、斜線の段差を構成しており、図２に示す細線化パターンと一致するからといってそのまま細線化すると、斜線の段差が拡大してしまい、画質の点では、マイナスとなる。
【００３４】
そこで、この第３実施形態では、低密度化部３からの低密度化画像を構成する各画素が、図２に示す細線化パターンと一致している場合でも、図４に示す各除外パターンと一致している場合には、当該画素を細線化しないことで、密度変換後の画像中の斜線の段差の拡大を防ぎ、滑らかさ維持しつつ、細線化処理を行うことができる。
【００３５】
そのことについて、図５を参照して説明する。同図において、（ａ）は入力部１から入力される２値画像の斜線部を示している。この（ａ）の斜線部が高密度化部２によりスムージング処理され、２倍の高密度化率で高密度化されたものが（ｂ）である。（ｂ）において、低密度化部３において間引対象となる行、及び、細線化部４において図２に示す細線化パターンに照らして細線化対象となる行は、図に示すとおりであり、（ｂ）に示される間引対象行が、低密度化部３により間引かれることで、（ｃ）に示す斜線が得られる。ここでもし、細線化対象行を構成する各画素を、図２に示す細線化パターンと一致するからといって細線化すると、（ｄ）に示すように、斜線の段差が大きくなってしまう。
【００３６】
しかし、この第３実施形態では、細線化対象行構成する各画素は、図２に示す細線化パターンと一致しても、図４に示す除外パターンと一致する場合には、細線化されないため、（ｅ）に示すように、斜線の滑らかさは、維持される。
【００３７】
次に第４実施形態について、説明する。この第４実施形態は、入力部１からの入力２値画像の画素密度がファクシミリのＤＴＬ（７．７本／ｍｍ×８画素／ｍｍ）又はＳＴＤ（３．８５本／ｍｍ×８画素／ｍｍ）で、出力部５の出力装置が画素密度３００ｄｐｉのプリンタで構成され、細線化部４は、低密度化部３からの低密度化画像の直交する２方向のエッジから細線化を行なうものである。例えば、細線化処理は、図２（ａ）の上側のエッジを削る細線化パターンと、図２（ｂ）の左側のエッジを削る細線化パターンとによるパターンマッチングにより行うものである。
【００３８】
これにより、入力部１からの入力２値画像をファクシミリ画像、出力装置を画素密度３００ｄｐｉの電子写真プリンタとした場合に、細線化処理を２方向のエッジから行うため、潰れやザラツキ感の抑制に最適となり、最良な画像が得られる。
【００３９】
次に第５実施形態について、説明する。この第５実施形態は、入力部１からの入力２値画像の画素密度がファクシミリのＤＴＬ（７．７本／ｍｍ×８画素／ｍｍ）又はＳＴＤ（３．８５本／ｍｍ×８画素／ｍｍ）で、出力部５の出力装置が画素密度３６０ｄｐｉのプリンタで構成され、細線化部４は、低密度化部３からの低密度化画像の１方向のエッジのみから細線化を行なうものである。例えば、細線化処理は、図２（ａ）の上側のエッジを削る細線化パターンのみによるパターンマッチングにより行うものである。
【００４０】
これにより、入力部１からの入力２値画像をファクシミリ画像、出力装置を画素密度３６０ｄｐｉのインクジェットプリンタとした場合に、細線化処理を１方向のエッジのみから行うため、潰れやザラツキ感の抑制に最適となり、最良な画像が得られる。
【００４１】
なお、以上説明した実施の形態においては、高密度化部２での高密度化率が２倍で、低密度化部での低密度化率が３／４倍の場合について説明したが、本発明は、それに限らず、任意の整数倍の高密度化率と、任意の低密度化率の組み合わせについても同様に適用可能なものである。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、前記入力２値画像を高密度化手段によるスムージング処理により所定の整数倍の高密度化率で高密度化して高密度２値画像に変換し、その高密度２値画像を低密度化手段により所定の低密度化率で低密度化して低密度２値画像に変換し、その低密度２値画像に対して細線化手段により細線化処理を行って出力するため、２値画像を多値化することなく２値のままで密度変換でき、多値のラインバッファが不要となる。また、高密度化処理としてスムージング処理を伴う整数倍の高密度化率での高密度化処理を行うことで、斜線のギザギザが滑らかになり文字画質が向上する。また、細線化処理により、密度変換されることで増加しがちなハーフトーン画像の黒画素の比率を減少させることができるため画像の潰れを防止できる。したがって、高画品質な画素密度変換後画像を低コストで得ることができる。更に、前記低密度化手段は、前記低密度化率に応じた周期で前記高密度２値画像を構成する画素を間引き処理することにより低密度化して前記低密度２値画像に変換するものである一方、前記細線化手段は、前記低密度２値画像に細線化処理を行う場合は、前記入力２値画像を構成する各元画素のうち、前記高密度化手段よるそれらの各元画素の高密度化により得られた画素が、前記低密度化手段において間引き処理の対象となった元画素以外の元画素についての前記高密度化手段による高密度化後の画素を、細線化処理の対象とするため、密度変換前の元の入力画像においては同じ大きさの黒画素が、高密度化手段における高密度化、及び、低密度化手段における間引き処理による低密度化により不均一な大きさになりがちな傾向を抑制することができ、密度変換後の画像を構成する黒画素の配置が均一になり、画像のザラツキ感を抑えることができる。
【００４３】
請求項２に係る発明によれば、前記細線化手段は、前記高密度化手段におけるスムージング処理により平滑化された斜線の段差を保持するための除外パターンを備え、前記低密度２値画像を構成する画素のうち、その除外パターンと一致したものについては、細線化処理の対象としないため、斜線の段差を構成する黒画素が細線化により白画素に変換されてしまい、斜線の段差が拡大することで、密度変換後の画像の画質の低下してしまう細線化の弊害を防ぎつつ細線化による黒画素の比率の適正化が可能となる。
【００４４】
請求項３に係る発明によれば、前記細線化手段は、前記低密度２値画像の直交する２方向のエッジから細線化を行うため、入力２値画像をファクシミリ画像、出力装置を画素密度３００ｄｐｉのプリンタとした場合に、細線化処理を２方向のエッジから行うことで、潰れやザラツキ感の抑制に最適となり、最良な画像が得られる。
【００４５】
請求項４に係る発明によれば、前記細線化手段は、前記低密度２値画像の１方向のエッジのみから細線化を行うため、入力２値画像をファクシミリ画像、出力装置を画素密度３６０ｄｐｉのプリンタとした場合に、細線化処理を１方向のエッジのみから行うことで、潰れやザラツキ感の抑制に最適となり、最良な画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像密度変換装置のブロック構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る画像密度変換装置における細線化処理において参照される細線化パターンを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る画像密度変換装置における入力２値画像の高密度化、低密度化、及び、細線化による画素配置の変遷について示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る画像密度変換装置における細線化処理において参照される除外パターンを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る画像密度変換装置における画像密度変換処理を、斜線画像に適用した場合について説明するための図である。
【符号の説明】
１入力部
２高密度化部
３低密度化部
４細線化部
５出力部
６制御部

Claims

入力２値画像の画素密度を所定の密度変換倍率で変換して出力する画像密度変換装置において、
前記入力２値画像をスムージング処理を伴う高密度化処理により前記所定の密度変換倍率よりも大きな整数値の高密度化率で高密度化して高密度２値画像に変換する高密度化手段と、
その高密度２値画像を前記所定の密度変換倍率を前記高密度化率で除した値の低密度化率で低密度化して低密度２値画像に変換する低密度化手段と、
その低密度２値画像を構成する各画素を注目画素として、当該注目画素が黒画素であってその周辺画素を所定の細線化パターンと照合した結果当該注目画素が白画素領域と黒画素領域との境界を構成する画素である場合当該注目画素を白画素に変換する処理である細線化処理を行って出力する細線化手段とを備え、
前記低密度化手段は、前記低密度化率に応じた周期で前記高密度２値画像を構成する画素を間引き処理することにより低密度化して前記低密度２値画像に変換するものである一方、
前記細線化手段は、前記低密度２値画像に細線化処理を行う場合は、前記入力２値画像を構成する各元画素のうち、前記高密度化手段よるそれらの各元画素の高密度化により得られた画素が前記低密度化手段において間引き処理の対象となった元画素以外の元画素についての前記高密度化手段による高密度化後の画素を、細線化処理の対象とすることを特徴とする画像密度変換装置。
前記細線化手段は、前記高密度化手段におけるスムージング処理により平滑化された斜線の段差を保持するための除外パターンを備え、前記低密度２値画像を構成する画素のうち、その除外パターンと一致したものについては、細線化処理の対象としないことを特徴とする請求項１に記載の画像密度変換装置。
前記細線化手段は、上側のエッジを削る細線化パターンと、左側のエッジを削る細線化パターンとを備え、前記低密度２値画像を構成する黒画素のうち、それらの細線化パターンと一致したものを白画素に変換することにより、前記低密度２値画像の直交する２方向のエッジから細線化を行うことを特徴とする請求項１または２のいずれかの記載の画像密度変換装置。
前記細線化手段は、上側のエッジを削る細線化パターンを備え、前記低密度２値画像を構成する黒画素のうち、その細線化パターンと一致したものを白画素に変換することにより、前記低密度２値画像の１方向のエッジのみから細線化を行うことを特徴とする請求項１または２のいずれかの記載の画像密度変換装置。