JP3679993B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、量子化された画像データによって表される画像のエッジ部におけるジャギーや凹凸を滑らかにするためのスムージング処理を行う画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画素ごとの量子化された濃度を表す画像データを取り扱う機器には、レーザビームプリンタやディジタル複写機がある。たとえば、ディジタル複写機は、原稿画像を光学的に読み取る原稿読取部と、この原稿読取部によって読み取られた原稿の画像データを処理する画像処理部と、この画像処理部によって処理された後の画像データに基づいて記録用紙上に画像を形成する画像形成部とを備えている。
【０００３】
原稿読取部は、ＣＣＤ等のイメージセンサによって、原稿を一定方向に主走査し、さらに主走査方向と直交する方向に副走査し、これによって原稿像を読み取る構成となっている。
画像形成部は、たとえば、感光体と、この感光体の表面に原稿に対応した静電潜像を書き込むためのレーザ走査ユニットと、感光体に書き込まれた静電潜像を現像するための現像装置と、現像装置によって感光体の表面に形成されたトナー像を記録用紙に転写するための転写装置と、用紙上に転写されたトナー像を定着させるための定着装置とを備えている。
【０００４】
このような原稿読取部および画像形成部の構成に起因して、原稿画像中に文字や線画部分が含まれている場合には、それらの画像のエッジ部分においてジャギーや凹凸が発生し、必ずしも良好な品質の再生像を得ることができない。
この問題を解決した１つの先行技術は、特許第２８８６１９２号公報に開示されている。この先行技術では、ジャギー部等に相当する複数の画像パターンデータが用意され、２値画像データと画像パターンデータとのパターンマッチングを行うことによって、画素出力値を定める構成となっている。より具体的には、個々のパターン画像データに対して画素出力値が一意に定められていて、画像データがいずれかのパターン画像データに適合する場合には、このパターン画像データに一意に対応づけられた画素出力値が出力されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の先行技術では、画像パターンデータに対して一意に画素出力値が定められているため、膨大な数の画像パターンデータを用意しなければならない。また、上述の先行技術は、２値画像データの処理を前提としているから、３値以上の多値画像データに対して同様な処理を行おうとすれば、さらに膨大な数の画像パターンデータを用意しなければならない。
【０００６】
これに伴って、パターン画像データを記憶するためのメモリの記憶容量を大きくしなければならず、構成および処理が複雑になるとともに、画像処理部のコストが高くなるという問題がある。
そこで、この発明の目的は、簡単かつ廉価な構成でスムージング処理を行うことのできる画像処理装置を提供することである。
また、この発明の他の目的は、３値以上に量子化された多値画像データにも良好に対応してスムージング処理を行うことができる画像処理装置を提供することである。
【０００７】
この発明のさらに他の目的は、画像中の文字部および線画部のみを選択的にスムージング処理することができる画像処理装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
なお、この項において、括弧内に示す英数字は、後述の実施形態の説明において参照する添付図面（図１〜図１４）中に示された構成要素等の参照符号である。
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、画素毎の量子化された濃度を表す画像データを処理することによって画像のエッジ部にスムージング処理を施すための画像処理装置であって、注目画素（ｃ３）の所定の第１方向に沿う一方側において注目画素に隣接する画素を中央に含んで上記第１方向に直交する第２方向に整列する所定個数の画素からなる第１画素列（ｂ１〜ｂ５またはｄ１〜ｄ５）の構成画素の画像データがいずれも第１値以上の値をとり、かつ、注目画素の上記第１方向に沿う他方側において注目画素に隣接する画素を中央に含んで上記第２方向に整列する上記所定個数の画素からなる第２画素列（ｄ１〜ｄ５またはｂ１〜ｂ５）の構成画素の画像データがいずれも上記第１値よりも小さな第２値以下の値をとることを条件に、当該注目画素を画像のエッジ部を構成するエッジ画素と判定するエッジ画素判定手段（２３１）と、このエッジ画素判定手段によってエッジ画素と判定された注目画素の画像データを、注目画素を中央に含んで上記第２方向に整列する上記所定個数の画素からなる第３画素列（ｃ１〜ｃ５）の構成画素の画像データの値の合計値（濃度の合計値）に応じて定めるスムージング演算手段（２３２）とを含むことを特徴とする画像処理装置である。
【０００９】
この構成では、注目画素に隣接する画素を中央に含んで注目画素の両側にほぼ平行に整列している第１画素列および第２画素列の構成画素の画像データに基づいて、注目画素がエッジ部の画素か否かが判定される。すなわち、注目画素の一方側に位置する第１画素列の構成画素の画像データがいずれも大きな値を取り、かつ、注目画素の他方側に位置する第２画素列の構成画素の画像データがいずれも小さな値をとるとすれば、注目画素は画像のエッジ部を構成するエッジ画素である可能性が高い。したがって、このような場合に、注目画素をエッジ画素と判定するとともに、このエッジ画素に対して注目画素を中央に含んで第１および第２画素列と平行に整列する複数の画素からなる第３画素列の構成画素の画像データの値の合計値に応じて当該エッジ画素の画像データが定められる。
【００１０】
すなわち、この発明では、エッジ画素の判定はパターンマッチングによって行われるものの、１つのパターンに対して一意的に出力画素値が定められるのではなく、注目画素の周辺の画素の画像データを加味してエッジ画素の画素値が定められるようになっている。したがって、上述の先行技術に比較して、パターンマッチングのためのパターン数を極めて少なくすることができる。よって、画像データが３値以上の多値画像データであっても、エッジ画素抽出のためのパターン数が膨大となることはない。
【００１１】
請求項２記載の発明は、上記第１値が画像データの上限値であり、かつ上記第２値が画像データの下限値であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置である。
この構成によれば、上限値の画像データを有する画素列と下限値の画像データを有する画素列との境界に位置する画素をエッジ画素として抽出できるので、文字画像や線画に対して適切なスムージング処理を施すことができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、第１のエッジ画素判定手段（２３１Ｈ）としての上記エッジ画素判定手段のほかに、注目画素（ｃ３）の上記第２方向に沿う一方側において注目画素に隣接する画素を中央に含んで上記第１方向に整列する上記所定個数の画素からなる第４画素列（ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２，ｅ２またはａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４，ｅ４）の構成画素の画像データがいずれも上記第１値以上の値をとり、かつ、注目画素の上記第２方向に沿う他方側において注目画素に隣接する画素を中央に含んで上記第１方向に整列する上記所定個数の画素からなる第５画素列（ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４，ｅ４またはａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２，ｅ２）の構成画素の画像データがいずれも上記第２値以下の値をとることを条件に、当該注目画素を画像のエッジ部を構成するエッジ画素と判定する第２のエッジ画素判定手段（２３１Ｖ）をさらに含み、上記スムージング演算手段は、上記第２のエッジ画素判定手段によってエッジ画素と判定された注目画素の画像データについては、注目画素を中央に含んで上記第１方向に整列する上記所定個数の画素からなる第６画素列（ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３，ｅ３）の構成画素の画像データの値の合計値（濃度の合計値）に応じて注目画素の画像データを定めるものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置である。
【００１３】
上記第１方向は、画像読取時または画像形成時における主走査方向または副走査方向であってもよい。また、上記第１方向は、主走査方向に対して４５度の角度をなす方向であってもよい。
この発明では、直交する２つの方向に関してエッジ画素の抽出が行われ、それぞれの方向に関して抽出されたエッジ画素に対しては、対応する方向に整列する所定個数の画素からなる画素列（第３画素列または第６画素列）の構成画素の画像データの値の合計値に応じて注目画素の画像データが定められる。これにより、直交する２つの方向に関するエッジ部について、スムージング処理を行うことができる。
【００１４】
もちろん、上記第１方向および上記第２方向とは異なる第３方向に関して同様のエッジ抽出処理および注目画素の画像データの補正処理が行われてもよい。
請求項４記載の発明は、上記エッジ画素判定手段（第１または第２のエッジ画素判定手段）は、エッジ画素の抽出条件を満たすマトリクス値を設定したマトリクスパターンを有し、注目画素を中心とした画素マトリクスと上記マトリクスパターンとのパターンマッチングによって、注目画素がエッジ画素か否かを判定するものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像処理装置である。
【００１５】
この発明は、請求項１記載の発明におけるエッジ画素判定の具体的手段を提供する。すなわち、エッジ抽出のためのマトリクスパターンが予め用意され、このマトリクスパターンと注目画素を含むマトリクス内の画像データとのパターンマッチングによって、注目画素がエッジ画素か否かが判定される。
この場合に、準備すべきマトリクスパターンは少数でよい。一般的には、エッジを検出しようとする１つの方向に対して１つのマトリクスパターンを用意すればよい。
【００１６】
請求項５記載の発明は、上記画像データは、３値以上の量子化レベルで量子化されたデータであり、上記スムージング演算手段は、上記第３画素列（または第６画素列）の構成画素の画像データの値の合計値がとりうる全区間を画像データの量子化レベルに応じて複数の区間に区分し、上記合計値がいずれの区間に属するかに応じて画像データを定めるものであり、上記複数の区間は、画像データの上限値および下限値に相当する区間よりも、画像データの中間値に相当する区間の方が大きくなるように区分されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像処理装置である。
【００１７】
この発明では、注目画素を含んでエッジ方向に整列した複数の画素の画像データの値の合計値に基づいてエッジ画素の画像データを定める際に、当該合計値がとり得る全区間が複数の区間に区分され、当該合計値がいずれの区間に属するかに応じて画像データが定められる。すなわち、第３画素列の構成画素の画像データの値の合計値を量子化することによって、エッジ画素の画像データが定められることになる。この発明では、さらに、上記複数の区間が、画像データの上限値および下限値に相当する区間よりも画像データの中間値に相当する区間の方が大きくなるように区分されている。これによって、エッジ画素は上限値または下限値よりも中間値をとり易くなるから、良好なスムージング処理を行うことができる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、上記第１画素列および第２画素列（ならびに／または第４画素列および第５画素列）の構成画素数は、画像中の文字部および線画部のエッジ部を構成する画素のみがエッジ画素と判定されるように定められていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像処理装置である。
この構成によって、画像中の文字部または線画部のエッジ部分を形成するエッジ画素に関して選択的にスムージング処理を施すことができる。したがって、写真画像のような中間階調画像に対してはスムージング処理が行われないので、画像データの置き換えに起因して中間階調部の階調性が損なわれることがない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態にかかる画像処理装置が適用されたディジタル複写機の電気的構成を説明するためのブロック図である。このディジタル複写機は、原稿画像を光学的に読み取るための読取部１と、この読取部１によって原稿画像を読み取って得られた画像データに対して各種の処理を施すための画像処理部２と、この画像処理部２によって処理された後の画像データに基づき、記録シート上に原稿に対応した画像を形成する画像形成部３とを備えている。
【００２０】
読取部１は、たとえばＣＣＤ等のイメージセンサ１１と、このイメージセンサ１１によって原稿画像を走査するための走査機構（図示せず）とを備えている。この走査機構は、原稿が載置されるコンタクトガラスの下方に設けられたランプと、このランプによる原稿の照明位置を変更するためにコンタクトガラスの下方で移動する移動機構を含むものであってもよい。また、上記走査機構は、定位置で原稿を照明するためのランプと、この原稿による照明位置である読取位置を通して原稿を搬送する原稿搬送機構とを含むものであってもよい。
【００２１】
画像形成部３は、電子写真プロセスによって記録シート上にトナー像を形成する形式のものである。すなわち、画像形成部３は、感光体（図示せず）と、この感光体に静電潜像を書き込むためのレーザ走査ユニット（ＬＳＵ）３１と、書き込まれた静電潜像をトナー像に現像するための現像装置（図示せず）と、感光体表面のトナー像を記録シートの表面に転写するための転写機構（図示せず）と、記録シートの表面に転写されたトナー像を定着させるための定着装置（図示せず）とを含む。
【００２２】
画像処理部２は、イメージセンサ１１から出力されるたとえば８ビット（２５６階調）の多値画像データに対してフィルタ処理や階調補正処理を施す多値画像処理部２１を備えている。この場合、フィルタ処理とは、たとえば画像データに対して平滑化処理またはエッジ強調処理を施す画像処理である。また、階調補正処理とは、たとえば、画像形成部３における出力エンジンのγ特性を補正するγ補正処理である。
【００２３】
多値画像処理部２１によって処理された後の画像データは、擬似中間調生成処理部２２に入力される。この擬似中間調生成処理部２２は、ディザ処理や誤差拡散処理等に代表される擬似中間調処理を行うものであって、多値画像処理部２１から与えられる２５６値の画像データから、０，１，２，３の４値の画像データを生成する。
ディザ処理とは、各マトリクス位置に異なるしきい値を設定したディザマトリクスを用いて多値画像データを量子化レベルの低い画像データに変換する処理である。たとえば、入力画像データを２値化するディザ処理では、ディザマトリクスの各マトリクス位置にそれぞれ１つのしきい値が設定されていて、当該マトリクス位置に相当する画像データがそのしきい値以上か未満かに応じて画像データが２値化されることになる。擬似中間調生成処理の出力データが４値データである場合には、２値化結果は、「０」または「３」となる。４値化のためのディザ処理では、ディザマトリクスの各マトリクス位置にそれぞれ３つのしきい値が設定される。この３つのしきい値と入力画像データを比較することによって、０，１，２，３のいずれかの画像データが入力画像データの大小に応じて生成される。
【００２４】
誤差拡散処理とは、入力画像データを量子化するときに生じた量子化誤差を周辺の画素に予め定める誤差拡散係数を生じて分配するとともに、個々の画素の量子化処理の際には当該画素の画像データに周辺の画素から分配される誤差の累積値である累積誤差を加算した値に対して量子化を行う処理である。２値誤差拡散処理では１つのしきい値が定められ、入力画像データと周辺の画素から分配される誤差の累積値との合計値が２値化しきい値と比較されて、画像データが２値化される。この場合の出力データは、「０」または「３」となる。４値誤差拡散処理では、入力画像データを量子化するための量子化しきい値が３つ用意される。入力画像データと周辺の画素からの累積誤差との合計値はそれら３つのしきい値と比較され、その比較結果に応じて０，１，２，３のいずれかのデータが出力されることになる。
【００２５】
擬似中間調生成処理部２２によって生成される４値画像データは、スムージング処理部２３によるスムージング処理を受ける。スムージング処理とは、画像のエッジ部のジャギーや凹凸を軽減して画像の輪郭を滑らかにするための処理である。この処理の詳細については後述する。
スムージング処理後の４値画像データは、ドット補正処理部２４に入力される。このドット補正処理部２４は、主として画像のエッジ部のはみ出しを抑制するための処理を行う。より具体的には、レーザ走査ユニット３１における個々の画素に対応したレーザ点灯時間を規定するパルス幅データと、個々の画素内のいずれの位置においてレーザを点灯させるかを規定する位置寄せデータとを生成する。このドット補正処理部２４における処理の詳細は後述する。
【００２６】
ドット補正処理部２４からのパルス幅データおよび位置寄せデータは、パルス幅変調器（ＰＷＭ）２５に入力され、レーザ走査ユニット３１が備える半導体レーザを点灯させるためのレーザ点灯信号に変換される。このレーザ点灯信号がレーザ走査ユニット３１に与えられることにより、個々の画素位置において、位置寄せデータにより規定されるタイミングで、パルス幅データによって規定される時間にわたり、半導体レーザが点灯されることになる。
【００２７】
図２は、スムージング処理部２３の構成を説明するためのブロック図である。スムージング処理部２３は、画像を形成する複数の画素を順次注目画素とし、この注目画素が文字部または線画部のエッジを構成するエッジ画素か否かを判定するためのエッジ画素判定部２３１と、このエッジ画素判定部２３１によってエッジ画素と判定された注目画素に対してスムージング演算を行うことにより、スムージング処理された画像データを出力するスムージング演算部２３２とを備えている。
【００２８】
エッジ画素判定部２３１は、原稿画素を走査する際または記録画像を感光体上に書き込む際の主走査方向（第２方向）に沿った横エッジを形成する画素（横エッジ画素）を検出するための横エッジ判定部２３１Ｈと、主走査方向に直交する方向である副走査方向（第１方向）に沿う縦エッジを形成する画素（縦エッジ画素）を検出する縦エッジ判定部２３１Ｖとを備えている。横エッジ判定部２３１Ｈまたは縦エッジ判定部２３１Ｖによって注目画素が横エッジまたは縦エッジを形成する画素であると判定されれば、この注目画素に対してスムージング演算部２３２によるスムージング処理が施される。横エッジまたは縦エッジのいずれをも形成しない非エッジ画素に対しては、スムージング演算部２３２によるスムージング演算は行われない。
【００２９】
図３は、横エッジ画素を検出するために横エッジ判定部２３１Ｈによって参照される横エッジマッチングパターンを示す図である。また、図４は、縦エッジを構成するエッジ画素を検出するために縦エッジ判定部２３１Ｖによって参照される縦エッジマッチングパターンを示す図である。
横エッジ判定部２３１Ｈによって参照される横エッジマッチングパターンは、主走査方向に５画素の範囲、副走査方向に３ラインの範囲からなる５×３画素のマトリクスパターンを２つ含む。図３(a)に示された第１のマッチングパターンは、注目画素ｃ３を中央に含む５×３画素のマトリクスと照合されて、注目画素ｃ３が画像の下端（副走査方向下流側端）に相当する横エッジ部を形成する画素か否かを判定するためのマッチングパターンである。また、図３(b)には、注目画素ｃ３を中心とする５×３画素のマトリクスの構成画素の画像データと照合されて、注目画素ｃ３が画像の上端（副走査方向上流側端）に相当するエッジ部を形成する画素か否かを判定するための第２の横エッジマッチングパターンが示されている。
【００３０】
図３(a)の第１の横エッジマッチングパターンでは、注目画素ｃ３に対して副走査方向上流側に隣接するラインにおいて主走査方向に整列した５つのマトリクス位置に４値画像データの上限値である「３」が設定されている。また、注目画素ｃ３に対して副走査方向下流側に隣接するラインにおいて主走査方向に整列した５つのマトリクス位置には４値画像データの下限値である「０」が設定されている。
【００３１】
図３(b)に示された第２の横エッジマッチングパターンでは、注目画素ｃ３に対して副走査方向上流側に隣接するラインにおいて主走査方向に整列した５つのマトリクス位置に「０」が設定されている。そして、注目画素ｃ３に対して副走査方向下流側に隣接するラインにおいては、主走査方向に整列した５つのマトリクス位置に「３」が設定されている。
図４(a)に示されている第１の縦エッジマッチングパターンは、主走査方向に３画素、副走査方向に５ラインの３×５画素のマトリクスで構成されている。この第１の縦エッジマッチングパターンでは、マトリクスの中央に位置する注目画素ｃ３の主走査方向上流側に隣接する画素を中央に含んで副走査方向に整列した５つのマトリクス位置に、４値画像データの上限値である「３」が共通に設定されている。また、注目画素ｃ３の主走査方向下流側に隣接する画素を中央に含んで副走査方向に整列した５つのマトリクス位置には、４値画像データの下限値である「０」が共通に設定されている。
【００３２】
図４(b)に示す第２の縦エッジマッチングパターンも同様に３×５画素のマトリクスからなっている。そして、マトリクスの中央に位置する注目画素ｃ３の主走査方向上流側に隣接する画素を中央に含んで副走査方向に整列した５つのマトリクス位置には、「０」が設定されていて、注目画素ｃ３の主走査方向下流側に隣接する画素を中央に含んで副走査方向に整列した５つのマトリクス位置には共通に値「３」が設定されている。
【００３３】
エッジ画素判定部２３１は、図５に示すように注目画素ｃ３を中心とした５画素×５ラインのマトリクスを構成する画素ａ１〜ａ５，ｂ１〜ｂ５，ｃ１〜ｃ５，ｄ１〜ｄ５，ｅ１〜ｅ５の画像データに注目して、注目画素ｃ３がエッジ画素か否かを判定する。具体的には、横エッジ判定部２３１Ｈにおいては、画素ｂ１〜ｂ５がいずれも値「３」をとり、画素ｄ１〜ｄ５がいずれも値「０」をとる場合に、図３(a)に示す第１の横エッジマッチングパターンに適合するものとして、注目画素ｃ３を横エッジ画素と判定する。同様に、横エッジ判定部２３１Ｈは、画素ｂ１〜ｂ５がいずれも値「０」をとり、画素ｄ１〜ｄ５がいずれも値「３」をとる場合に、注目画素ｃ３を横エッジ画素と判定する。
【００３４】
縦エッジ判定部２３１Ｖにおいても同様に、画素ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２，ｅ２がいずれも値「３」をとり、かつ画素ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４，ｅ４がいずれも値「０」をとる場合に、図４(a)に示す第１の縦エッジマッチングパターンに該当するものとして、注目画素ｃ３を縦エッジ画素と判定する。また、縦エッジ判定部２３１Ｖは、画素ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２，ｅ２がいずれも値「０」をとり、かつ、画素ａ４，ｂ４，ｃ４，ｄ４，ｅ４がいずれも値「３」をとる場合に、図４(b)に示す第２の縦エッジマッチングパターンに該当するものとして、注目画素ｃ３を縦エッジ画素と判定する。
【００３５】
スムージング演算部２３２は、図２に示されているように、縦エッジ合計値演算部５０Ｖと横エッジ合計値演算部５０Ｈとを備えている。縦エッジ合計値演算部５０Ｖは、注目画素ｃ３を中央に含んで副走査方向に整列した５つの画素ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３，ｅ３の画像データの値の合計値（濃度の合計値）を演算する。これに対して、横エッジ合計値演算部５０Ｈは、注目画素ｃ３を中央に含んで主走査方向に整列した５つの画素ｃ１〜ｃ５の画像データの値の合計値（濃度の合計値）を演算する。
【００３６】
縦エッジ合計値演算部５０Ｖおよび横エッジ合計値演算部５０Ｈによって求められた合計値は、セレクタ５１によりいずれか一方が選択され、この選択された合計値が合計値判定部５２に入力されるようになっている。セレクタ５１は、エッジ画素判定部２３１によって注目画素ｃ３が縦エッジ画素であると判定されたときには縦エッジ合計値演算部５０Ｖによって演算された合計値を選択して合計値判定部５２に与える。これに対して、エッジ画素判定部２３１により、注目画素ｃ３が横エッジ画素であると判定されたときには、セレクタ５１は、横エッジ合計値演算部５０Ｈが演算した合計値を合計値判定部５２に与える。
【００３７】
合計値判定部５２の機能は下記の通りである。
（Ａ）０≦合計値≦２のとき 出力値＝０（白）とする。
（Ｂ）３≦合計値≦７のとき 出力値＝１とする。
（Ｃ）８≦合計値≦１２のとき 出力値＝２とする。
（Ｄ）１３≦合計値≦１５のとき 出力値＝３（黒）とする。
すなわち、合計値判定部５２は、合計値の大小に応じて、０，１，２，３の４値画像データを出力する。
【００３８】
合計値がとり得る値の下限値は「０」であり、上限値は「１５」である。この合計値がとり得る全区間が、４つの区間に区分されており、合計値がいずれの区間に属するかに応じてスムージング処理後の画像データ値が定められるようになっている。
この実施形態では、４値画像データの値０，１，２，３に対して合計値がとり得る全区間が均等に区分されているわけではない。すなわち、０〜１５の区間を均等に区分すれば、０〜３，４〜３，８〜１１，１２〜１５のように出力値０，１，２，３にそれぞれ対応する区間が定められるべきである。この実施形態ではこのような均等に分割された区間を採用するのではなく、画像データの下限値「０」および上限値「３」に対応する区間が小さく、中間値「１」および「２」に対応した区間が大きくなるように、合計値の全区間が区分されている。これにより、注目画素ｃ３の画像データが中間値「１」または「２」に補正される確率を高くして、スムージング処理を効果的に達成するようにしている。
【００３９】
合計値がとり得る全区間を４つの区間に区分しているのは、４値画像データを取り扱っているからであって、この区分数は取り扱うべき画像データの量子化レベルに応じて定めればよい。
図６、図７および図８にスムージング処理部２３による処理結果を示す。図６には、図６(a)に示す単純２値画像データに対してスムージング処理を行った後のデータが図６(b)に示されている。図７(a)には図６(a)の単純２値画像データに対して２値誤差拡散処理を施した画像データが示されている。この２値誤差拡散処理後の画像データに対してスムージング処理部２３による処理を施すことにより、図７(b)に示すデータが得られる。
【００４０】
図８(a)には、図６(a)の単純２値画像データに対して４値誤差拡散処理を施した画像データが示されている。この図８(a)の画像データに対してスムージング処理部２３によるスムージング演算を施すと、図８(b)に示す画像データが得られる。
図６、図７および図８から理解されるように、いずれの場合にも、画像中のジャギーまたは凹凸が軽減され、エッジ部を滑らかに再現できる画像データが得られる。
【００４１】
なお、この実施形態では、主走査方向または副走査方向に整列する５つの画素からなる画素列に注目して、画像の縦エッジ部または横エッジ部を形成するエッジ画素を抽出することとしているが、エッジ画素判定処理の際の判定領域を６×６画素または７×７画素等のより大きなマトリクス範囲に広げ、主走査方向または副走査方向に整列する６画素以上の画素列に注目して、エッジ判定を行うこととしてもよい。これにより、より確実に文字部または線画部のエッジを形成する画素に対してのみスムージング処理を選択的に施すことができる。すなわち、誤差拡散表現によるドット分散表現部やスクリーン表現によるドット集中表現部に代表される階調表現部に対しては、スムージング処理を施さないようにすることができ、階調再現に与える悪影響を低減することができる。このような効果を確実に得るためには、、エッジ判定の際に参照される画素列の長さは、文字部および線画部のエッジを選択的に抽出することができるように定められることが好ましい。
【００４２】
図９は、ドット補正処理部２４の構成を説明するためのブロック図である。ドット補正処理部２４は、４値画像データである入力データＤinが、０，１，２，３のいずれの値をとるかを判定する入力データ判定部６１と、入力データＤinに対応する注目画素が主走査方向に関するエッジ画素か否かを判定するエッジ判定部６２と、注目画素がベタ画像部の中央部を形成するベタ部中央画素か否かを判定するベタ中央判定部６３とを備えている。さらに、ドット補正処理部２４は、入力データ判定部６１およびエッジ判定部６２における判定結果に基づいて１つの画素内におけるドット形成位置を表わす位置寄せデータＰＯＳを出力するドット位置設定部６４を備えている。さらに、入力データ判定部６１、エッジ判定部６２およびベタ中央判定部６３における判定結果に基づいて、個々の画素に形成されるドットサイズを規定することになるパルス幅データＷＤを生成するドットサイズ設定部６５が備えられている。
【００４３】
ドットサイズ設定部６５には、レジスタＤＯＴＡＪ０ないしＤＯＴＡＪ６が接続されていて、ドットサイズ設定部６５は、これらの７つのレジスタのいずれかに設定されたパルス幅データをパルス幅データＷＤとして出力するようになっている。７つのレジスタＤＯＴＡＪ０ないしＤＯＴＡＪ６のうち１つのレジスタＤＯＴＡＪ５の設定値は、モード切換部７０によって２種類の値に切り換えられるようになっている。モード切換部７０は、通常モードとトナーセーブモードとを切り換えるためのものであって、たとえばディジタル複写機の上面の前方部に備えられる切換操作部としてのモード切換キーを含むものである。
【００４４】
図１０は、ドット位置設定部６４によって出力される位置寄せデータＰＯＳの値を説明するための図である。位置寄せデータＰＯＳは０，１，２の３種類の値をとり得る。位置寄せデータＰＯＳ＝０は、画素内において主走査方向中央位置にドットを形成すべきことを表わし、位置寄せデータＰＯＳ＝１は、画素内において主走査方向下流側にドットを寄せて形成すべきことを表わし、位置寄せデータＰＯＳ＝２は、画素内において主走査方向上流側にドットを寄せて形成すべきことを表わす。
【００４５】
後述するように、注目画素が画像の左側エッジ（主走査方向上流側のエッジ）を形成するエッジ画素である場合には、位置寄せデータＰＯＳ＝１とされて、ドットの右寄せ処理が行われる。同様に、注目画素が画像の右側エッジ（主走査方向下流側のエッジ）を形成するエッジ画素であると判定されると、位置寄せデータＰＯＳ＝２とされて、ドットの左寄せ処理が行われる。エッジ画素以外については、位置寄せデータＰＯＳ＝０とされて、ドットの右寄せ処理または左寄せ処理が行われることはない。
【００４６】
下記表１−１，１−２には、レジスタＤＯＴＡＪ０〜ＤＯＴＡＪ６におけるパルス幅データの設定例が示されている。通常モード時には、ＤＯＴＡＪ０≦ＤＯＴＡＪ１≦ＤＯＴＡＪ２≦ＤＯＴＡＪ３≦ＤＯＴＡＪ４≦ＤＯＴＡＪ６≦ＤＯＴＡＪ５なる関係が成立するようにレジスタＤＯＴＡＪ０〜ＤＯＴＡＪ６の設定値が定められている。これに対して、トナーセーブ時には、表１−２に示されている通り、レジスタＤＯＴＡＪ５とレジスタＤＯＴＡＪ６との間でパルス幅データの大小関係が逆転している。
【００４７】
【表１】

【００４８】
ドットサイズ設定部６５は、入力データ判定部６１における判定結果に基づき、注目画素のデータＤin＝０のときには、レジスタＤＯＴＡＪ０の設定値をパルス幅データＷＤとして出力する。また、入力データ判定部６１によって注目画素の入力データＤin＝１と判定されたときには、エッジ判定部６２における判定結果を参照し、注目画素がエッジ以外の画像部分を形成する画素（すなわち非エッジ画素）であれば、レジスタＤＯＴＡＪ１に設定された値をパルス幅データＷＤとして出力する。また、入力画像データＤin＝１であってかつエッジ判定部６２が注目画素をエッジ画素であると判定している場合には、ドットサイズ設定部６５は、レジスタＤＯＴＡＪ２の設定値をパルス幅データＷＤとして出力する。
【００４９】
注目画素の画像データＤin＝２であって、この注目画素がエッジ判定部６２によって非エッジの画素であると判定されると、ドットサイズ設定部６５はレジスタＤＯＴＡＪ３の設定値をパルス幅データＷＤとして出力する。また、注目画素の画像データＤin＝２であって、エッジ判定部６２がこの注目画素をエッジ画素であると判定していれば、ドットサイズ設定部６５は、レジスタＤＯＴＡＪ４の設定値をパルス幅データＷＤとして出力する。
【００５０】
入力データ判定部６１によって注目画素の画像データＤin＝３であると判定されているときには、ドットサイズ設定部６５は、エッジ判定部６２の判定結果は参照せずに、ベタ中央判定部６３における判定結果を参照する。すなわち、入力データＤin＝３であって、かつベタ中央判定部６３によって注目画素がベタ部中央画素であると判定されると、ドットサイズ設定部６５はレジスタＤＯＴＡＪ５の設定値をパルス幅データＷＤとして出力する。入力画像データＤin＝３であって、ベタ中央判定部６３が注目画素をベタ部中央画素であると判定していなければ、ドットサイズ設定部６５はレジスタＤＯＴＡＪ６の設定値をパルス幅データＷＤとして出力することになる。
【００５１】
図１１は、エッジ判定部６２の働きを説明するための図である。エッジ判定部６２には入力データ判定部６１における判定結果が与えられていて、このエッジ判定部６２は注目画素の画像データＤinが上限値「３」または下限値「０」以外の中間値「１」または「２」である場合にのみ、注目画素が画像のエッジ部を形成する画素であるか否かの判定を行う。エッジ画素の判定に際し、エッジ判定部６２は、注目画素と、この注目画素に対して主走査方向上流側および下流側にそれぞれ隣接する２画素との合計３画素を参照し、この３つの画素とエッジ判定パターンＥＪ１，ＥＪ２とのパターンマッチングを行う。
【００５２】
エッジ判定パターンＥＪ１は、画像の右エッジ部を形成するエッジ画素を抽出するための判定パターンである。またエッジ判定パターンＥＪ２は、画像の左エッジ部を検出するための判定パターンである。すなわち、「＊」で示す注目画素の主走査方向上流側に隣接する画素の画像データが上限値「３」であって、注目画素に対して主走査方向下流側に隣接する画素の画像データが下限値「０」である場合に、注目画素は画像の右側エッジを形成するエッジ画素であるものと判定される。このとき、位置寄せデータＰＯＳ＝２とされてドットの左寄せ処理が行われることになる。また、パルス幅データＷＤには、画像データＤin＝１であればレジスタＤＯＴＡＪ２の値が設定され、画像データＤin＝２であればレジスタＤＯＴＡＪ４の値が設定される。
【００５３】
また、注目画素を含む上記３画素がエッジ判定パターンＥＪ２に適合する場合、すなわち注目画素に対して主走査方向上流側の画素の画像データが下限値「０」であって、注目画素に対して主走査方向下流側に隣接する画素の画像データが上限値「３」である場合には、注目画素は画像の左側エッジを形成するエッジ画素であるものと判定される。この場合には、位置寄せデータＰＯＳ＝１とされてドットの右寄せ処理が行われるとともに、パルス幅データＷＤには、画像データＤin＝１であればレジスタＤＯＴＡＪ２の設定値が与えられ、画像データＤin＝２であればレジスタＤＯＴＡＪ４の値か与えられる。
【００５４】
エッジ判定パターンＥＪ１，ＥＪ２のいずれにも適合しない場合には、注目画素は非エッジ画素であると判定される。この場合、位置寄せデータＰＯＳ＝０とされてドットの位置寄せ処理は行われない。また、パルス幅データＷＤには、画像データＤin＝１のときにはレジスタＤＯＴＡＪ１の値が設定され、画像データＤin＝２のときにはレジスタＤＯＴＡＪ３の値が設定される。
このようにして、画像のエッジを形成する画素については、この画素の画像データが中間値をとる場合に、その画素内において画像の中央部の方向に寄せてドットが形成されることになる。レジスタＤＯＴＡＪ１，ＤＯＴＡＪ２；ＤＯＴＡＪ４，ＤＯＴＡＪ３の間には、表１−１，１−２に示されている通り、ＤＯＴＡＪ１≦ＤＯＴＡＪ２，ＤＯＴＡＪ３≦ＤＯＴＡＪ４なる関係が成立している。したがって、エッジ画素については非エッジ画素よりも大きなサイズのドットが形成される。これによって、画像のエッジ部の明確化が図られている。
【００５５】
図１２は、ベタ中央判定部６３の働きを説明するための図である。このベタ中央判定部６３は、入力データ判定部６１による判定結果を受けて、画像データＤin＝３の注目画素に関してのみベタ中央部の構成画素か否かを判定する。具体的には、注目画素を中心とした３×３画素のマトリクスの構成画素の画像データを参照して、それらの画像データが図１２に示されているベタ部中央画素判定パターンＳＪに適合しているかどうかを調べるためのパターンマッチング処理が行われる。ベタ部中央画素判定パターンＳＪは「＊」で示す注目画素の周囲の８つの隣接画素がすべて画像データの上限値「３」をとるパターンである。したがって、画像データの上限値「３」をとる注目画素が上限値「３」の８個の画素によって取り囲まれているときに、この注目画素はベタ部中央画素であると判定され、さもなければ、その注目画素はベタ部中央画素ではないと判定される。ベタ部中央画素に対しては、ドットサイズ設定部６５の働きによって、レジスタＤＯＴＡＪ５の設定値がパルス幅データＷＤとして設定される。ベタ部中央画素ではないが、上限値「３」の画像データを有する注目画素については、パルス幅データＷＤにレジスタＤＯＴＡＪ６の設定値が当てはめられる。
【００５６】
通常モード時には、表１−１に示されている通り、ＤＯＴＡＪ５＞ＤＯＴＡＪ６なる大小関係が成立しているから、ベタ部中央画素はベタ部中央画素以外の画素であって画像データ「３」を有する画素よりも大きなサイズのドットで再生されることになる。これに対して、モード切換部７０によってトナーセーブモードが設定されていれば、表１−２から理解されるとおり、ＤＯＴＡＪ５＜ＤＯＴＡＪ６である。したがって、ベタ部中央画素はベタ画像部の周縁にあって画像データ「３」を有する画素よりも小さなサイズのドットで再生されることになる。
【００５７】
図１３は、通常モード時におけるドット形成イメージおよびパルス幅変調器２５（図１参照）によって出力されるＰＷＭ出力パルス信号の一例を示す図である。格子配列された個々の画素領域に形成されるドットが円または縦長の楕円で表わされており、それらの内部に各画素の画像データの値が記されている。また、ラインＬ１ないしＬ６に対応したＰＷＭ出力パルス信号が、ドット形成イメージ図に対して主走査方向位置を整列させて表わしてある。
【００５８】
ドット形成イメージ図において最も大きな円で表わされたベタ部中央画素に対しては、１００％のパルス幅が設定されている。この場合、記録シート上におけるトナーの散りに起因して、ドットは個々の画素領域内に留まらず、その隣接画素の領域まではみ出して形成されることになる。ベタ画像部の周縁にあって上限値「３」をとる各画素に対しては、１００％よりも小さなパルス幅が設定されている。これによって、ドットが個々の画素の領域からはみ出さないように調整されていて、エッジ部における形状再現性の向上が図られている。
【００５９】
中間値「１」または「２」の画素については、それらの値に応じてパルス幅が小さく設定され、その結果として主走査方向に関して縮小されたドットが各画素の領域内に形成されている。そして、主走査方向に関してエッジを形成する画素については、画像の中央部側に寄せてドットが形成されていることが理解される。
このような処理によって、ドットを効率的に集中させることができるので、特に、中間階調の表現のための網点画像領域において、良好な網点を形成することができる。これにより、中間階調の再現性を向上することができる。
【００６０】
図１４は、トナーセーブモード時におけるドット形成イメージ図およびＰＷＭ出力パルスの波形図である。トナーセーブモード時には、画像データが「３」である画素のうちベタ部中央画素のドットが比較的小さくされ、ベタ部中央画素以外の画素のドットが比較的大きく形成される。したがって、ベタ部中央画素に対応したパルス幅は１００％よりも小さく定められることになる。このような処理の結果、画像の周縁部の形状再現性を良好に保持しつつ、トナー消費量の節減を図ることができる。
【００６１】
以上のようにこの実施形態によれば、スムージング処理のために４つのエッジ検出パターンを用意し、縦エッジまたは横エッジを形成する画素に関しては、その周辺の画素との画像データの合計値に応じて画像データの値を補正することにより、スムージング処理を達成している。したがって、少ない個数のエッジ検出パターンで良好なスムージング処理を行えるので、構成が複雑になることがなく、また処理内容も簡単になる。それに応じて、コストの削減を図ることができる。
【００６２】
さらに、スムージング処理後の４値画像データに対してドットの位置寄せ処理およびドットサイズの調整処理をドット補正処理部２４で行うことにより、画像のエッジ部における形状再現性の向上を図りつつ、ベタ画像部の濃度再現性の向上またはトナー消費量の節減が併せて図られている。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、スムージング処理とドット補正処理とは必ずしも組合わせる必要がない。たとえば、スムージング処理を行いドット補正処理を行わないとすれば、スムージング処理の結果として得られた４値画像データに応じたパルス幅データを生成するとともに、ドット位置を中央位置に固定した位置寄せデータ（ＰＯＳ＝０）を生成してパルス幅変調器２５に与えるようにしてもよい。スムージング処理を省いてドット補正処理のみを行う場合には、擬似中間調生成処理部２２によって生成された４値画像データに対してドット補正処理部２４によるドット補正処理を行えばよい。
【００６３】
また、上記の実施形態では、この発明がディジタル複写機に適用された例について説明したが、この発明はレーザビームプリンタなどの電子写真プロセスを利用した画像形成装置に広く適用できるほか、画素毎にドットサイズの変更が可能な形態の他の方式による画像形成装置に対しても適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる画像処理装置が適用されたディジタル複写機の電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図２】スムージング処理部の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】横エッジ画素を検出するために横エッジ判定部によって参照される横エッジマッチングパターンを示す図である。
【図４】縦エッジを構成するエッジ画素を検出するために縦エッジ判定部によって参照される縦エッジマッチングパターンを示す図である。
【図５】エッジ画素判定部によって参照される５画素×５ラインのマトリクスを示す図である。
【図６】単純２値画像データに対してスムージング処理を施した例を示す図である。
【図７】２値誤差拡散処理を施した画像データに対してスムージング処理を施した例を示す図である。
【図８】４値誤差拡散処理を施した画像データに対してスムージング処理を施した例を示す図である。
【図９】ドット補正処理部の構成を説明するためのブロック図である。
【図１０】ドット位置設定部によって出力される位置寄せデータの値を説明するための図である。
【図１１】エッジ判定部の働きを説明するための図である。
【図１２】ベタ中央判定部の働きを説明するための図である。
【図１３】通常モード時におけるドット形成イメージおよびＰＷＭ出力パルス信号の一例を示す図である。
【図１４】トナーセーブモード時におけるドット形成イメージおよびＰＷＭ出力パルス信号の波形を示す図である。
【符号の説明】
１ 読取部
２ 画像処理部
３ 画像形成部
１１ イメージセンサ
２１ 多値画像処理部
２２ 擬似中間調生成処理部
２３ スムージング処理部
２４ ドット補正処理部
２５ パルス幅変調器
３１ レーザ走査ユニット
５０Ｈ 横エッジ合計値演算部
５０Ｖ 縦エッジ合計値演算部
５１ セレクタ
５２ 合計値判定部
６１ 入力データ判定部
６２ エッジ判定部
６３ ベタ中央判定部
６４ ドット位置設定部
６５ ドットサイズ設定部
７０ モード切換部
２３１ エッジ画素判定部
２３１Ｈ 横エッジ判定部
２３１Ｖ 縦エッジ判定部
２３２ スムージング演算部
ＤＯＴＡＪ０〜ＤＯＴＡＪ６ レジスタ
ＥＪ１ エッジ判定パターン
ＥＪ２ エッジ判定パターン
ＳＪ ベタ部中央画素判定パターン
ＰＯＳ 位置寄せデータ
ＷＤ パルス幅データ

Claims (6)

1. 画素毎の量子化された濃度を表す画像データを処理することによって画像のエッジ部にスムージング処理を施すための画像処理装置であって、
   注目画素の所定の第１方向に沿う一方側において注目画素に隣接する画素を中央に含んで上記第１方向に直交する第２方向に整列する所定個数の画素からなる第１画素列の構成画素の画像データがいずれも第１値以上の値をとり、かつ、注目画素の上記第１方向に沿う他方側において注目画素に隣接する画素を中央に含んで上記第２方向に整列する上記所定個数の画素からなる第２画素列の構成画素の画像データがいずれも上記第１値よりも小さな第２値以下の値をとることを条件に、当該注目画素を画像のエッジ部を構成するエッジ画素と判定するエッジ画素判定手段と、
   このエッジ画素判定手段によってエッジ画素と判定された注目画素の画像データを、注目画素を中央に含んで上記第２方向に整列する上記所定個数の画素からなる第３画素列の構成画素の画像データの値の合計値に応じて定めるスムージング演算手段とを含むことを特徴とする画像処理装置。
2. 上記第１値が画像データの上限値であり、かつ上記第２値が画像データの下限値であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 第１のエッジ画素判定手段としての上記エッジ画素判定手段のほかに、
   注目画素の上記第２方向に沿う一方側において注目画素に隣接する画素を中央に含んで上記第１方向に整列する上記所定個数の画素からなる第４画素列の構成画素の画像データがいずれも上記第１値以上の値をとり、かつ、注目画素の上記第２方向に沿う他方側において注目画素に隣接する画素を中央に含んで上記第１方向に整列する上記所定個数の画素からなる第５画素列の構成画素の画像データがいずれも上記第２値以下の値をとることを条件に、当該注目画素を画像のエッジ部を構成するエッジ画素と判定する第２のエッジ画素判定手段をさらに含み、
   上記スムージング演算手段は、上記第２のエッジ画素判定手段によってエッジ画素と判定された注目画素の画像データについては、注目画素を中央に含んで上記第１方向に整列する上記所定個数の画素からなる第６画素列の構成画素の画像データの値の合計値に応じて注目画素の画像データを定めるものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
4. 上記エッジ画素判定手段は、エッジ画素の抽出条件を満たすマトリクス値を設定したマトリクスパターンを有し、注目画素を中心とした画素マトリクスと上記マトリクスパターンとのパターンマッチングによって、注目画素がエッジ画素か否かを判定するものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像処理装置。
5. 上記画像データは、３値以上の量子化レベルで量子化されたデータであり、
   上記スムージング演算手段は、上記第３画素列の構成画素の画像データの値の合計値がとりうる全区間を画像データの量子化レベルに応じて複数の区間に区分し、上記合計値がいずれの区間に属するかに応じて画像データを定めるものであり、上記複数の区間は、画像データの上限値および下限値に相当する区間よりも、画像データの中間値に相当する区間の方が大きくなるように区分されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像処理装置。
6. 上記第１画素列および第２画素列の構成画素数は、画像中の文字部および線画部のエッジ部を構成する画素のみがエッジ画素と判定されるように定められていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像処理装置。

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