JP3692160B2

JP3692160B2 - Image scaling device

Info

Publication number: JP3692160B2
Application number: JP06437395A
Authority: JP
Inventors: 啓之川本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1995-03-23
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2020-09-07
Also published as: JPH08265562A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、デジタル画像読み取り装置などにおいて画像データを電気的に拡大、縮小する画像変倍装置に関し、特に３次元コンボリューション法を用いた画像変倍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像変倍装置としては、例えば特開昭６２−２５６１７９号公報に示すようにナイキスト周波数をカットオフとする標本化関数を近似した３次元コンボリューション法により補間演算を行うものが知られている。この方法では、画像データを拡大時や１００％に近い縮小率の縮小時には補間し、また、５０％近傍以下の縮小時には間引くことが行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の如く３次元コンボリューション法を用いた画像変倍装置では、拡大時や１００％に近い縮小率の縮小時には画像データを補間するので高画質の電気変倍が可能であるが、５０％近傍以下の縮小時には画像データを間引くのでモアレが発生する可能性があるという問題点がある。なお、このモアレは特に原画像が文字画像の場合や、読み取りセンサの奇数画素センサと偶数画素センサの間に出力差がある場合などに多く発生する。
【０００４】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、モアレのない高画質の変倍画像を得ることができる画像変倍装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の手段は上記目的を達成するために、主走査方向の原画像データの補間演算を、ナイキスト周波数をカットオフとする周波数特性の標本化関数で行う補間演算手段を備えると共に、主走査方向の原画像データまたは前記補間演算されたデータをメモリに対して蓄積するタイミングを制御することにより原画像データの主走査方向を変倍する画像変倍装置において、前記主走査方向の５０％近傍以下の原画像データの縮小変倍時に前記補間演算手段における補間演算を行うための標本化関数のナイキスト周波数の１／２の周波数をカットオフとする周波数特性の標本化関数への切り替えと、帯域制限の実行とを並行して制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
第２の手段は、第１の手段において前記縮小変倍の変倍率が５０％近傍以下であることを特徴とする。
【０００７】
第３の手段は、第１または第２の手段において前記制御手段は、設定画質モードが文字モードの場合に標本化関数を切り替えることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
第１の手段では、前記主走査方向の５０％近傍以下の原画像データの縮小変倍時に前記補間演算手段における補間演算を行うための標本化関数のナイキスト周波数の１／２の周波数をカットオフとする周波数特性の標本化関数への切り替えと、帯域制限の実行とを並行して制御するので、縮小変倍時に画像データを間引く場合にモアレのない高画質の変倍画像を得ることができる。
【００１４】
第２の手段では、文字モードの場合に標本化関数を切り替えるので、ＭＴＦ補正されてモアレが発生しやすくなっても、自動的にモアレのない高画質の変倍画像を得ることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は本発明に係る画像変倍装置の一実施例を示すブロック図、図２は図１の画像変倍装置を備えた画像信号処理回路を示すブロック図、図３は図２の画像信号処理回路を備えたデジタル複写機を示す構成図、図４は等倍時のタイミング信号を示す説明図、図５は縮小時のタイミング信号を示す説明図、図６は拡大時のタイミング信号を示す説明図、図７は縮小時の仮想サンプリング点を示す説明図、図８は図７における縮小時の補間係数を示す説明図、図９は縮小時の他の仮想サンプリング点を示す説明図、図１０は図９における縮小時の補間係数を示す説明図、図１１は設定倍率に基づいて補間演算を切り替える処理を説明するためのフローチャート、図１２は設定倍率と画質モードに基づいて補間演算を切り替える処理を説明するためのフローチャートである。
【００１６】
先ず、図３を参照して本実施例の画像変倍装置が適用されたデジタル複写機の構成を説明する。コンタクトガラス１上に載置された原稿は光源２により照明され、その反射光が第１ミラー３、第２ミラー４、第３ミラー５により反射され、レンズ６によりＣＣＤラインイメージセンサ７の受光面に結像されて原稿画像が読み取られる。光源２および第１ミラー３は走行体８に搭載され、第２ミラー４および第３ミラー５は走行体９に搭載されている。そして、走行体８と走行体９の走行速度比が変化することにより副走査方向の変倍が行われる。
【００１７】
このように読み取られた画像信号は図１、図２に示す回路により処理され、次いでレーザダイオード（ＬＤ）１７から画像データに応じて変調されたレーザ光が出射される。このレーザ光はｆ−θレンズ１８等の光学系により感光体２０の表面に導かれ、感光体２０の表面に潜像が形成される。この潜像は現像ローラ２１によりトナーで現像され、このトナー像が転写チャージャ２８により転写紙に転写され、また、感光体２０上の残存トナーがクリーニングユニット３２により除去される。転写紙は給紙トレイ２４、２５などから給紙コロ２７により給紙され、トナー像が転写チャージャ２８により転写された後、分離チャージャ２９により感光体２０の表面から分離され、トナー像が定着ユニット３１により定着された後排紙トレイ３３上に排出される。
【００１８】
次に、図２を参照して画像信号処理回路の構成を説明する。ＣＣＤラインイメージセンサ７により読み取られたアナログの画像信号は、ＶＰＵ(Video Processing Unit) ４１により適正なゲインを与えられた後Ａ／Ｄ変換され、クロックＣＫ１に同期した８ビット（２５６階調）のデジタルデータＤＡＴＡ０〜７としてＩＰＵ(Image Processing Unit) ５０に印加される。ここで、ＶＰＵ４１に対してはＩＰＵ５０内のタイミング発生部５１から、ＣＣＤラインイメージセンサ７の読み出しタイミングを決める信号ＣＣＤＳＴＮと、１０ＭＨｚのクロックＣＫ１が印加される。
【００１９】
ＩＰＵ５０に印加されたデータＤＡＴＡ０〜７は、黒オフセット補正回路５２、シェーディング補正回路５３、ＭＴＦ補正回路５４、γ補正回路５５を介して本実施例の変倍回路５６に印加され、後述するように主走査方向の変倍が行われた後画質処理回路５７に印加される。ここで、黒オフセット補正とはＣＣＤ７の暗電流の黒レベルをデータＤＡＴＡ０〜７から減算する処理である。シェーディング補正は主走査方向の光源２の光量むらやＣＣＤ７の各画素の感度むらを除去するために、原稿の走査開始前に主走査方向の濃度が均一な白板を読み取ってそのデータを記憶し、データＤＡＴＡ０〜７をそのデータで除算する処理である。
【００２０】
ＭＴＦ補正は光学的な周波数劣化などを２次元の空間フィルタで補正する処理であり、γ補正は図３に示すスキャナのγ特性を補正する処理である。画質処理回路５７では文字処理部５８、誤差拡散部５９、ディザ処理部６０、６１により画質処理が行われ、画像データＳＤＴ０〜７としてＧＡＶＤ６３に出力されて書き込みクロックに応じた速度変換が行われる。次いでプリンタのＬＤ変調板６４ではＬＤ１７に印加される電流のパルス幅（ＰＷＭの場合）や電流量（ＰＭの場合）が８ビットのデータＳＤＴ０〜７に応じてコントロールされる。
【００２１】
ＩＰＵ５０はメイン制御板のＣＰＵ６５との間で１３ビット幅のアドレスバスと８ビット幅のデータバスを共有し、また、これらのバスを介してＣＰＵ６５との間で通信が行われている。また、このメイン制御板のＣＰＵ６５は図３に示すスキャナやプリンタのモータや、各種クラッチやソレノイド等を制御することにより、スキャナ、プリンタ及び図２に示すＩＰＵ５０を制御している。なお、符号６２はＲＯＭである。
【００２２】
次に、図１を参照して本実施例の変倍回路５６を詳細に説明する。この変倍回路５６は変倍制御部１０１、変倍ＲＡＭ１０２、入力側フリップフロップＦＦ１、ＦＦ３、セレクタＳＥＬ１〜ＳＥＬ３、８ビット多値データの補間演算回路（hokan256）１０３、２ビットデータの補間演算回路（hokan2）１０４、１０５及び出力側フリップフロップＦＦ２、ＦＦ４を有し、３次関数コンボリューション法による補間で主走査方向を２５％〜５１２％（１％刻み）で変倍する。なお、図示省略されているが、出力側ＦＦ２の出力ｂout<9:0>と入力側ＦＦ３の入力ｂin<9:0> の間には、共に５ｋ×８ビットの２つのＦＩＦＯメモリが並列に設けられ、この各ＦＩＦＯメモリはトグル動作している。また、信号sd<9:0> は図２に示すγ補正回路５５からＦＦ１に対する入力データ、信号hd<9:0> はＦＦ４から図２に示す画質処理回路５９に対する出力データである。
【００２３】
入力側ＦＦ１、ＦＦ３の出力と補間演算回路１０３〜１０５の出力は、ＣＰＵ６５からのｋａｋｄａｉ信号に基づいてセレクタＳＥＬ１〜ＳＥＬ３により選択される。セレクタＳＥＬ１の出力は出力側ＦＦ２を介してＦＩＦＯメモリに印加され、セレクタＳＥＬ２の出力は補間演算回路１０３〜１０５に印加され、セレクタＳＥＬ３の出力は出力側ＦＦ３を介して画質処理回路５７に印加される。
【００２４】
実際の変倍制御は、メイン制御板のＣＰＵ６５から変倍ＲＡＭ１０２に記憶された変倍制御データに基づいて、変倍制御部１０１が仮想サンプリング点を表す信号ｓｍｐｌ<2:0> を補間演算回路１０３〜１０５に印加すると共に、ＦＩＦＯメモリとＦＦ２、ＦＦ３に対して読み出しイネーブル信号ｒenと書き込みイネーブル信号ｗenを印加することにより行っている。なお、ＦＦ２がｗen付き、ＦＦ３はｒen付きである。
【００２５】
変倍ＲＡＭ１０２と変倍制御データについて説明すると、変倍ＲＡＭ１０２は５１２×４ビットの構成であり、速度変換を行うための間引き／重複制御データａ_n（１ビット）と、補間演算の係数を選択するための再サンプリング点の位置データｓｍｐｌ_n（３ビット）を記憶する。変倍ＲＡＭ１０２に対するデータのリード、ライトは、通常のコマンドと同様にＣＰＵ６５のインタフェースを介して行う。
【００２６】
ここで、変倍ＲＡＭ１０２に書き込まれるデータは、拡大モードの場合と縮小モードの場合では異なる意味を有する。
【００２７】
（１）拡大モードの場合
間引き／重複制御データａ_n（１ビット）は重複制御に用いられ、ａ_n＝Ｈの時にＦＩＦＯメモリから次の画素のデータを読み出し、ａ_n＝Ｌの時に読み出しを停止するようにＦＦ２、ＦＦ３とＦＩＦＯメモリのイネーブル信号ｅｎが制御される。
【００２８】
（２）縮小モードの場合
間引き／重複制御データａ_nは間引き制御に用いられ、ａ_n＝Ｈの時にＦＩＦＯメモリに書き込むが、ａ_n＝Ｌの時には書込みを行わないようにＦＦ２、ＦＦ３とＦＩＦＯメモリのイネーブル信号ｅｎが制御される。
【００２９】
位置データｓｍｐｌ_n（３ビット）は拡大モード、縮小モードのいずれの場合にも再サンプリング点の位置データを表す。変倍ＲＡＭ１０２への変倍制御データの転送は、この変倍ＲＡＭ１０２のデータバスとアドレスバスを直接アクセスすることにより行われる。この場合、前述したように拡大モードの場合と縮小モードの場合では、データの意味も個数も異なり、縮小モードにおけるデータの個数は「１００」であるが、拡大時のそれは変倍率（％）そのものとなる。ここで、本実施例では変倍制御データの仮想サンプリング点は、０〜７の数をとる場合と０〜３の数をとる場合がある。
【００３０】
次に、等倍時、縮小時、拡大時の動作を詳細に説明する。
【００３１】
（１）等倍時
等倍時にはｋａｋｄｉ信号＝Ｌに設定され、また、図４に示すようにｗen＝ｒen＝Ｌに設定される。この場合、ｗen＝ｒen＝Ｌであるので速度変換は行われず、したがって、等倍動作する。すなわち、入力多値データsd<9:0> はＦＦ１により取り込まれ、補間演算回路１０３を補間処理されることなく通り、ＦＦ２においてｗen信号（＝Ｌ）により等速度でＦＩＦＯメモリに書き込まれる。このデータは次のライン時に読み出され、ＦＦ３においてｒen信号（＝Ｌ）により等速度で取り込まれ、ＦＦ４を介して出力データhd<9:0> として出力される。
【００３２】
（２）縮小時
縮小時にはｋａｋｄｉ信号＝Ｌに設定され、また、図５に示すようにｗenが縮小率に応じた周期、ｒen＝Ｌに設定される。入力多値データsd<9:0> はＦＦ１により取り込まれ、上位８ビットのsd<7:0> が補間演算回路１０３に送られて3 次関数コンボリューション法により補間演算が行われる。
【００３３】
この場合、仮想サンプリング点Ｘは図７に示すように、画素間を８等分した位置ｓｍｐｌ（０〜７）と、その前後の各２つの画素のデータＳ（ｎ−１）、Ｓ（ｎ）、Ｓ（ｎ＋１）、Ｓ（ｎ＋２）と、図８に示す係数ｈ（−１）、ｈ（０）、ｈ（１）、ｈ（２）と次式（１）に従って畳み込み演算を行うことにより計算される。
【００３４】

この補間を行う場合のサンプリング位置は、変倍ＲＡＭ１０２に予め変倍制御データを読み出すことにより得られる。また、この補間演算は４００ｄｐｉをカットオフとする標本化関数で演算を行っていることになり、したがって、等倍に近い縮小時や拡大時に精度の高い補間演算が行われ、高画質の電気変倍が可能となる。
【００３５】
ところで、縮小時、特に５０％近傍の倍率時にはおおよそ２画素から１画素を間引くと、サンプリング密度によって決まるナイキスト周波数（２００ｄｐｉ前後）を越える周波数成分が原画像の中に含まれているので、強いモアレが発生する可能性がある。このような周波数成分は、ＣＣＤ７の偶数画素、奇数画素の差などの理由により、スキャナの読み取りデータ中に頻繁に現れる。
【００３６】
このため、本発明では２００ｄｐｉをカットオフとする標本化関数で補間を行うように構成されている。この場合の補間演算は、図９に示すように画素間を４等分した位置ｓｍｐｌ（０〜３）と、仮想サンプリング点Ｘの前後の各４つの画素のデータＳ（ｎ−３）、Ｓ（ｎ−２）、Ｓ（ｎ−１）、Ｓ（ｎ）、Ｓ（ｎ＋１）、Ｓ（ｎ＋２）、Ｓ（ｎ＋３）、Ｓ（ｎ＋４）と、図１０に示す係数ｈ（−３）、ｈ（−２）、ｈ（−１）、ｈ（０）、ｈ（１）、ｈ（２）、ｈ（３）、ｈ（４）と次式（２）に従って畳み込み演算を行うことにより計算される。
【００３７】

この補間を行う場合のサンプリング位置Ｘは同様に、変倍ＲＡＭ１０２に書き込まれた変倍制御データを書き換えて読み出すことにより得られる。また、この補間演算は２００ｄｐｉをカットオフとする標本化関数で演算を行っていることになり、したがって、帯域制限を行いながら主走査変倍を行うので縮小時のモアレを減少することができる。
【００３８】
このようにして補間されたデータは、ＦＦ２において縮小率に応じた周期のｗen信号により間引かれ、ＦＩＦＯメモリに書き込まれる。そして、このデータは次のライン時に読み出され、ＦＦ３においてｒen信号（＝Ｌ）により等速度で取り込まれ、ＦＦ４を介して出力データhd<9:0> として出力される。
【００３９】
（３）拡大時
拡大時にはｋａｋｄｉ信号＝Ｈに設定され、また、図６に示すようにｗen＝Ｌ、ｒen信号が拡大率に応じた周期に設定される。入力多値データsd<9:0> はＦＦ１により取り込まれ、そのままＦＦ２においてｗen信号（＝Ｌ）により等速度で出力され、ＦＩＦＯメモリに書き込まれる。そして、このデータは次のライン時にＦＦ３において拡大率に応じた周期のｒen信号により読み出しが制御されて速度変換され、次いで、上位８ビットのデータsd<7:0> が補間演算回路１０３に送られて3 次関数コンボリューション法により補間演算が行われる。
【００４０】
この拡大時の補間係数は一般的には４００ｄｐｉをカットオフとするのが望ましい。また、補間を行うときのサンプリング位置データは、変倍ＲＡＭから読み出すことにより得られ、読み出しを停止されたデータに対してサンプリング位置を変化させて複数回補間を行うことにより拡大処理が行われる。このようにして補間が行われたデータはＦＦ４を介して出力される。
【００４１】
ここで、上記補間係数の選択は、一例としてユーザが操作パネルを介して選択可能に構成することができ、この場合、ユーザは出力画像を見ながら最適な画像になるような補間係数を選択する。目安として縮小時、特に５０〜６０％以下の時には１／２に帯域が制限された補間係数で演算を行うことによりモアレを効果的に抑制することができる。なお、写真モードにおいて縮小する場合や拡大時には画像のぼけを極力避けるために通常の補間係数を選択する方が望ましい。
【００４２】
また、図１１に示すように設定倍率に応じて、または図１２に示すように設定画質モードと設定倍率に応じてＣＰＵ６５が自動的に補間係数を選択するように構成することができる。図１１では、先ず、操作パネルから変倍率Ｘを読み込み（ステップＳ１）、スタートボタンが押されると設定変倍率Ｘに応じた変倍制御データを変倍ＲＡＭ１０２に書き込む（ステップＳ２）。
【００４３】
そして、設定変倍率Ｘが例えば６０％以上の場合には図８に示す係数と式（１）に基づいて補間演算を行い（ステップＳ３→Ｓ４）、他方、設定変倍率Ｘが６０％未満の場合には図１０に示す係数と式（２）に基づいて補間演算を行う（ステップＳ３→Ｓ５）。次いでスキャナが読み取りを開始すると変倍ＲＡＭ１０２に書き込まれた変倍制御データに基づいて主走査方向が変倍される（ステップＳ６）。
【００４４】
図１２は画質モードとして文字モードと写真モードをユーザが選択可能な場合を示している。ここで、文字モードが選択されるとＭＴＦ補正が行われ、写真モードが選択されると平滑化が行われる。したがって、ＭＴＦ補正が行われた画像はモアレが発生しやすく、平滑化が行われた画像を縮小する場合には帯域制限を行わなくてもモアレはそれほど発生しない。そこで、図１２に示すように、先ず、操作パネルから変倍率Ｘを読み込み（ステップＳ１１）、次いで操作パネルから画質モードを読み込み（ステップＳ１２）、次いでスタートボタンが押されると設定変倍率Ｘに応じた変倍制御データを変倍ＲＡＭ１０２に書き込む（ステップＳ１３）。
【００４５】
次いで文字モードが設定されているか否かを判別し（ステップＳ１４）、文字モードが設定されていない場合と設定変倍率Ｘが６０％以上の場合には図８に示す係数と式（１）に基づいて補間演算を行い（ステップＳ１５→Ｓ１６）、他方、文字モードが設定されている場合と設定変倍率Ｘが６０％未満の場合には図１０に示す係数と式（２）に基づいて補間演算を行う（ステップＳ１５→Ｓ１７）。次いでスキャナが読み取りを開始すると変倍ＲＡＭ１０２に書き込まれた変倍制御データに基づいて主走査方向が変倍される（ステップＳ１８）。
【００４６】
したがって、図８に示す係数と式（１）に基づいて補間演算を行った場合には帯域制限を行わないので原画像に忠実な変倍を得ることができ、他方、図１０に示す係数と式（２）に基づいて補間演算を行った場合にはナイキスト周波数の１／２の周波数で帯域制限を行い、不要な高周波成分がカットされるのでモアレを減少することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明は、画像データを間引く前記主走査方向の５０％近傍以下の原画像データの縮小変倍時に前記補間演算手段における補間演算を行うための標本化関数のナイキスト周波数の１／２の周波数をカットオフとする周波数特性の標本化関数への切り替えと、帯域制限の実行とを並行して制御するので、縮小変倍時に画像データを間引く場合にモアレのない高画質の変倍画像を得ることができる。
【００５１】
請求項２記載の発明は、文字モードの場合に標本化関数を切り替えるので、ＭＴＦ補正されてモアレが発生しやすくなっても、自動的にモアレのない高画質の変倍画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像変倍装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１の画像変倍装置を備えた画像信号処理回路を示すブロック図である。
【図３】図２の画像信号処理回路を備えたデジタル複写機を示す構成図である。
【図４】等倍時のタイミング信号を示す説明図である。
【図５】縮小時のタイミング信号を示す説明図である。
【図６】拡大時のタイミング信号を示す説明図である。
【図７】縮小時の仮想サンプリング点を示す説明図である。
【図８】図７における縮小時の補間係数を示す説明図である。
【図９】縮小時の他の仮想サンプリング点を示す説明図である。
【図１０】図９における縮小時の補間係数を示す説明図である。
【図１１】設定倍率に基づいて補間演算を切り替える処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】設定倍率と画質モードに基づいて補間演算を切り替える処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
７ＣＣＤイメージセンサ
５６変倍回路
６５ＣＰＵ
１０１変倍制御部
１０２変倍ＲＡＭ
１０３〜１０５補間演算回路
ＦＦ１〜ＦＦ４フリップフロップ
ＳＥＬ１〜ＳＥＬ３セレクタ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an image scaling device for electrically enlarging or reducing image data in a digital image reading device or the like, and more particularly to an image scaling device using a three-dimensional convolution method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of image scaling device, for example, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-256179, an interpolation operation is performed by a three-dimensional convolution method approximating a sampling function with a cutoff of the Nyquist frequency. Are known. In this method, interpolation is performed when image data is enlarged or when the reduction rate is close to 100%, and thinning is performed when the image data is reduced below 50%.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the image scaling device using the three-dimensional convolution method as described above, the image data is interpolated at the time of enlargement or reduction at a reduction rate close to 100%, so that high-quality electrical scaling is possible. There is a problem that moire may occur because the image data is thinned out when the reduction is less than about%. This moire often occurs particularly when the original image is a character image or when there is an output difference between the odd-numbered pixel sensor and the even-numbered pixel sensor of the reading sensor.
[0004]
In view of the above-described conventional problems, an object of the present invention is to provide an image scaling device capable of obtaining a high-quality scaled image without moire.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first means includes interpolation calculation means for performing interpolation calculation of original image data in the main scanning direction with a sampling function having a frequency characteristic with the Nyquist frequency being cut off, and also in the main scanning direction. In an image scaling device that scales the main image scanning direction of the original image data by controlling the timing of storing the original image data or the interpolated data in the memory, the vicinity of 50% or less in the main scanning direction Switching to a sampling function with a frequency characteristic that cuts off a half of the Nyquist frequency of the sampling function for performing the interpolation calculation in the interpolation calculation means at the time of reduction scaling of the original image data, and band limitation It is characterized by comprising a control means for controlling the execution of the above in parallel.
[0006]
The second means is characterized in that, in the first means, the scaling ratio of the reduction scaling is about 50% or less .
[0007]
The third means is characterized in that, in the first or second means, the control means switches the sampling function when the set image quality mode is the character mode .
[0010]
[Action]
The first means cuts off a frequency that is ½ of the Nyquist frequency of the sampling function for performing the interpolation calculation in the interpolation calculation means at the time of the reduction scaling of the original image data less than 50% in the main scanning direction. Since the switching to the sampling function of the frequency characteristic and the execution of the band limitation are controlled in parallel, it is possible to obtain a high-quality zoomed image without moiré when thinning out image data during zooming .
[0014]
In the second means, the sampling function is switched in the character mode. Therefore, even if MTF correction is made and moire tends to occur, a high-quality zoomed image without moire can be obtained automatically.
[0015]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a block diagram showing an embodiment of an image scaling device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an image signal processing circuit including the image scaling device of FIG. 1, and FIG. 3 is an image signal of FIG. 4 is a block diagram showing a digital copying machine provided with a processing circuit, FIG. 4 is an explanatory diagram showing a timing signal at the same magnification, FIG. 5 is an explanatory diagram showing a timing signal at the time of reduction, and FIG. 6 is a timing signal at the time of enlargement. FIG. 7 is an explanatory diagram showing virtual sampling points at the time of reduction, FIG. 8 is an explanatory diagram showing interpolation coefficients at the time of reduction in FIG. 7, and FIG. 9 is an explanatory diagram showing other virtual sampling points at the time of reduction. 10 is an explanatory diagram showing the interpolation coefficient at the time of reduction in FIG. 9, FIG. 11 is a flowchart for explaining processing for switching the interpolation calculation based on the set magnification, and FIG. 12 switches the interpolation calculation based on the set magnification and the image quality mode. To explain the process It is a flow chart.
[0016]
First, the configuration of a digital copying machine to which the image scaling device of this embodiment is applied will be described with reference to FIG. The document placed on the contact glass 1 is illuminated by the light source 2, the reflected light is reflected by the first mirror 3, the second mirror 4, and the third mirror 5, and the light receiving surface of the CCD line image sensor 7 by the lens 6. The original image is read after being imaged. The light source 2 and the first mirror 3 are mounted on the traveling body 8, and the second mirror 4 and the third mirror 5 are mounted on the traveling body 9. Then, when the traveling speed ratio between the traveling body 8 and the traveling body 9 is changed, scaling in the sub-scanning direction is performed.
[0017]
The image signal read in this way is processed by the circuits shown in FIGS. 1 and 2, and then laser light modulated in accordance with the image data is emitted from the laser diode (LD) 17. This laser light is guided to the surface of the photoconductor 20 by an optical system such as the f-θ lens 18 and a latent image is formed on the surface of the photoconductor 20. The latent image is developed with toner by the developing roller 21, the toner image is transferred onto the transfer paper by the transfer charger 28, and the residual toner on the photoconductor 20 is removed by the cleaning unit 32. The transfer paper is fed from a paper feed tray 24, 25 or the like by a paper feed roller 27, and after the toner image is transferred by a transfer charger 28, it is separated from the surface of the photoreceptor 20 by a separation charger 29, and the toner image is fixed to a fixing unit. After fixing by 31, the paper is discharged onto a paper discharge tray 33.
[0018]
Next, the configuration of the image signal processing circuit will be described with reference to FIG. An analog image signal read by the CCD line image sensor 7 is given an appropriate gain by a VPU (Video Processing Unit) 41 and then A / D converted, and is 8 bits (256 gradations) synchronized with the clock CK1. Digital data DATA0 to 7 is applied to an IPU (Image Processing Unit) 50. Here, a signal CCDSTN for determining the readout timing of the CCD line image sensor 7 and a clock CK1 of 10 MHz are applied to the VPU 41 from the timing generator 51 in the IPU 50.
[0019]
The data DATA0-7 applied to the IPU 50 are applied to the zoom circuit 56 of this embodiment via the black offset correction circuit 52, the shading correction circuit 53, the MTF correction circuit 54, and the γ correction circuit 55, as will be described later. After scaling in the main scanning direction, it is applied to the image quality processing circuit 57. Here, the black offset correction is a process of subtracting the black level of the dark current of the CCD 7 from the data DATA0-7. In the shading correction, in order to remove the unevenness of the light amount of the light source 2 in the main scanning direction and the sensitivity unevenness of each pixel of the CCD 7, a white plate having a uniform density in the main scanning direction is read and stored, before starting scanning of the document. This is a process of dividing the data DATA0 to 7 by the data.
[0020]
The MTF correction is a process for correcting optical frequency degradation or the like with a two-dimensional spatial filter, and the γ correction is a process for correcting the γ characteristic of the scanner shown in FIG. In the image quality processing circuit 57, image processing is performed by the character processing unit 58, the error diffusion unit 59, and the dither processing units 60 and 61, which are output to the GAVD 63 as the image data SDT0 to 7, and the speed conversion corresponding to the writing clock is performed. Next, in the LD modulation plate 64 of the printer, the pulse width (in the case of PWM) and the amount of current (in the case of PM) of the current applied to the LD 17 are controlled according to the 8-bit data SDT0-7.
[0021]
The IPU 50 shares a 13-bit wide address bus and an 8-bit wide data bus with the CPU 65 of the main control board, and communicates with the CPU 65 via these buses. The CPU 65 of the main control board controls the scanner and printer, and the IPU 50 shown in FIG. 2 by controlling the motors of the scanner and printer shown in FIG. Reference numeral 62 denotes a ROM.
[0022]
Next, the zoom circuit 56 of this embodiment will be described in detail with reference to FIG. The scaling circuit 56 includes a scaling control unit 101, a scaling RAM 102, input side flip-flops FF1 and FF3, selectors SEL1 to SEL3, an 8-bit multi-value data interpolation operation circuit (hokan256) 103, and a 2-bit data interpolation operation circuit. (Hokan2) 104 and 105 and output side flip-flops FF2 and FF4, and the main scanning direction is scaled by 25% to 512% (in increments of 1%) by interpolation using a cubic function convolution method. Although not shown in the figure, two FIFO memories of 5 k × 8 bits are connected in parallel between the output bout <9: 0> of the output side FF2 and the input bin <9: 0> of the input side FF3. Each FIFO memory is provided with a toggle operation. The signal sd <9: 0> is input data from the γ correction circuit 55 shown in FIG. 2 to the FF1, and the signal hd <9: 0> is output data from the FF4 to the image quality processing circuit 59 shown in FIG.
[0023]
The outputs of the input side FF1 and FF3 and the outputs of the interpolation operation circuits 103 to 105 are selected by the selectors SEL1 to SEL3 based on the kakdai signal from the CPU 65. The output of the selector SEL1 is applied to the FIFO memory via the output side FF2, the output of the selector SEL2 is applied to the interpolation operation circuits 103 to 105, and the output of the selector SEL3 is applied to the image quality processing circuit 57 via the output side FF3. The
[0024]
In actual zoom control, based on zoom control data stored in the zoom RAM 102 from the CPU 65 of the main control board, the zoom control unit 101 interpolates signals smpl <2: 0> representing virtual sampling points. This is performed by applying a read enable signal ren and a write enable signal wen to the FIFO memories, FF2 and FF3. Note that FF2 is attached with wen and FF3 is attached with ren.
[0025]
Selection Referring to zooming RAM102 and scaling control data, scaling RAM102 is 512 × 4 bits configuration, the decimation / overlap control data a _n for performing speed conversion (1 bit), the coefficients of the interpolation calculation To store the re-sampling point position data smpl _n (3 bits). Data reading and writing to the scaling RAM 102 are performed via the interface of the CPU 65 in the same way as normal commands.
[0026]
Here, the data written in the scaling RAM 102 has different meanings in the enlargement mode and the reduction mode.
[0027]
(1) When the enlargement mode decimation / overlap control data a _n (1 bit) is used for duplication control, reads the data of the next pixel from the FIFO memory when a _n = H, the reading when a _n = L The enable signal en of the FF2, FF3 and FIFO memory is controlled to stop.
[0028]
(2) If the decimation / overlap control data a _n of the reduced mode is used for thinning control, a _n = write into the FIFO memory when the H but, a _n = FF2 so as not to write at the time of L, FF3 and FIFO The memory enable signal en is controlled.
[0029]
The position data smpl _n (3 bits) represents the re-sampling point position data in both the enlargement mode and the reduction mode. The scaling control data is transferred to the scaling RAM 102 by directly accessing the data bus and the address bus of the scaling RAM 102. In this case, as described above, in the case of the enlargement mode and the case of the reduction mode, the meaning and number of data differ, and the number of data in the reduction mode is “100”, but that at the time of enlargement is the scaling factor (%) itself. It becomes. Here, in this embodiment, the virtual sampling points of the scaling control data may take a number from 0 to 7 or a number from 0 to 3.
[0030]
Next, operations at the same magnification, reduction, and enlargement will be described in detail.
[0031]
(1) At the same magnification, the kakdi signal is set to L, and as shown in FIG. 4, wen = ren = L. In this case, since wen = ren = L, the speed conversion is not performed, and therefore the operation is the same. That is, the input multivalued data sd <9: 0> is taken in by the FF1, passes through the interpolation calculation circuit 103 without being subjected to interpolation processing, and is written in the FIFO memory at a constant speed by the wen signal (= L) in the FF2. This data is read at the time of the next line, is fetched at a constant speed by the ren signal (= L) in FF3, and is output as output data hd <9: 0> via FF4.
[0032]
(2) At the time of reduction, the kakdi signal is set to L, and as shown in FIG. 5, wen is set to a period corresponding to the reduction ratio, ren = L. The input multivalued data sd <9: 0> is taken in by FF1, and the upper 8-bit sd <7: 0> is sent to the interpolation operation circuit 103, where interpolation calculation is performed by a cubic function convolution method.
[0033]
In this case, as shown in FIG. 7, the virtual sampling point X includes a position smpl (0 to 7) obtained by dividing the pixel into eight equal parts, and data S (n-1) and S (n ), S (n + 1), S (n + 2) and the coefficients h (−1), h (0), h (1), h (2) and the following expression (1) shown in FIG. Is calculated by
[0034]

The sampling position in the case of performing this interpolation is obtained by reading the scaling control data into the scaling RAM 102 in advance. In addition, this interpolation calculation is performed with a sampling function having a cutoff of 400 dpi. Therefore, a high-precision interpolation calculation is performed at the time of reduction or enlargement close to the same magnification, and high-quality electric conversion is performed. Double is possible.
[0035]
By the way, if one pixel is thinned out from about 2 pixels at the time of reduction, particularly at a magnification of around 50%, a frequency component exceeding the Nyquist frequency (around 200 dpi) determined by the sampling density is included in the original image. May occur. Such frequency components frequently appear in the read data of the scanner due to the difference between the even and odd pixels of the CCD 7.
[0036]
For this reason, the present invention is configured to perform interpolation using a sampling function with a cutoff of 200 dpi. As shown in FIG. 9, the interpolation calculation in this case is performed by dividing the pixel into four equal positions smpl (0-3) and data S (n-3), S of each of the four pixels before and after the virtual sampling point X. (N-2), S (n-1), S (n), S (n + 1), S (n + 2), S (n + 3), S (n + 4), and the coefficient h (-3) shown in FIG. Calculated by performing a convolution operation according to the following equation (2) with h (-2), h (-1), h (0), h (1), h (2), h (3), h (4) Is done.
[0037]

Similarly, the sampling position X in the case of performing this interpolation is obtained by rewriting and reading the scaling control data written in the scaling RAM 102. In addition, this interpolation calculation is performed using a sampling function with a cutoff of 200 dpi. Therefore, main scanning scaling is performed while limiting the bandwidth, so that moire during reduction can be reduced.
[0038]
The data interpolated in this way is thinned out by a wen signal having a period corresponding to the reduction ratio in the FF 2 and written into the FIFO memory. Then, this data is read at the next line, taken in at a constant speed by the ren signal (= L) in FF3, and output as output data hd <9: 0> through FF4.
[0039]
(3) At the time of enlarging, kakdi signal = H is set, and as shown in FIG. 6, wen = L and the ren signal are set to a period corresponding to the enlarging rate. The input multi-value data sd <9: 0> is taken in by FF1, and is output as it is at a constant speed by the wen signal (= L) in FF2 and written in the FIFO memory. In the next line, the data is read out in the FF 3 by the ren signal having a period corresponding to the enlargement ratio, and the speed is converted. Then, the upper 8-bit data sd <7: 0> is sent to the interpolation operation circuit 103. Interpolation is performed by the cubic function convolution method.
[0040]
It is generally desirable that the interpolation coefficient at the time of enlargement is cut off at 400 dpi. Further, the sampling position data when performing interpolation is obtained by reading from the scaling RAM, and the enlargement process is performed by performing interpolation a plurality of times by changing the sampling position with respect to the data for which reading has been stopped. The data subjected to interpolation in this way is output via FF4.
[0041]
Here, as an example, the selection of the interpolation coefficient can be configured so that the user can select it via the operation panel. In this case, the user selects an interpolation coefficient that makes an optimal image while viewing the output image. . As a guide, moire can be effectively suppressed by performing computation with an interpolation coefficient whose bandwidth is limited to ½ at the time of reduction, particularly 50 to 60% or less. Note that it is desirable to select a normal interpolation coefficient in order to avoid blurring of the image as much as possible when reducing or enlarging in the photo mode.
[0042]
Further, the CPU 65 can be configured to automatically select the interpolation coefficient in accordance with the set magnification as shown in FIG. 11 or in accordance with the set image quality mode and the set magnification as shown in FIG. In FIG. 11, first, the magnification X is read from the operation panel (step S1), and when the start button is pressed, the magnification control data corresponding to the set magnification X is written into the magnification RAM 102 (step S2).
[0043]
When the set scaling factor X is 60% or more, for example, an interpolation calculation is performed based on the coefficient shown in FIG. 8 and the equation (1) (step S3 → S4). On the other hand, the setting scaling factor X is less than 60%. In this case, an interpolation calculation is performed based on the coefficient shown in FIG. 10 and the equation (2) (step S3 → S5). Next, when the scanner starts reading, the main scanning direction is scaled based on the scaling control data written in the scaling RAM 102 (step S6).
[0044]
FIG. 12 shows a case where the user can select the character mode and the photo mode as the image quality mode. Here, MTF correction is performed when the character mode is selected, and smoothing is performed when the photo mode is selected. Therefore, moire is likely to occur in an image subjected to MTF correction, and moire does not occur so much even if band limitation is not performed when a smoothed image is reduced. Therefore, as shown in FIG. 12, first, the magnification ratio X is read from the operation panel (step S11), then the image quality mode is read from the operation panel (step S12). The variable magnification control data is written in the variable magnification RAM 102 (step S13).
[0045]
Next, it is determined whether or not the character mode is set (step S14). When the character mode is not set and when the set scaling factor X is 60% or more, the coefficient and the equation (1) shown in FIG. On the other hand, interpolation is performed (steps S15 → S16). On the other hand, when the character mode is set and when the set magnification X is less than 60%, the interpolation is performed based on the coefficient shown in FIG. 10 and equation (2). Calculation is performed (step S15 → S17). Next, when the scanner starts reading, the main scanning direction is scaled based on the scaling control data written in the scaling RAM 102 (step S18).
[0046]
Therefore, when the interpolation calculation is performed based on the coefficient shown in FIG. 8 and the equation (1), the band limitation is not performed, so that a magnification that is faithful to the original image can be obtained, while the coefficient shown in FIG. When the interpolation calculation is performed based on Expression (2), band limitation is performed at a frequency that is ½ of the Nyquist frequency, and unnecessary high frequency components are cut, so that moire can be reduced.
[0047]
【The invention's effect】
Invention, specimens for performing an interpolation operation in the interpolation operation unit image data when reduction zooming before Symbol main scanning direction of around 50% or less of the original image data rather thinning of claim 1, wherein, as described above Since the switching to the sampling function of the frequency characteristic that cuts off the half of the Nyquist frequency of the conversion function and the execution of the band limitation are controlled in parallel, the image data is thinned out at the time of zooming A high-quality zoomed image without moiré can be obtained.
[0051]
According to the second aspect of the present invention, since the sampling function is switched in the character mode, a high-quality zoomed image without moire can be automatically obtained even if moire is likely to occur due to MTF correction. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an image scaling device according to the present invention.
2 is a block diagram showing an image signal processing circuit including the image scaling device of FIG. 1. FIG.
3 is a block diagram showing a digital copying machine provided with the image signal processing circuit of FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a timing signal at the same magnification.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing timing signals at the time of reduction.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a timing signal at the time of enlargement.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing virtual sampling points at the time of reduction.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing interpolation coefficients at the time of reduction in FIG.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing another virtual sampling point at the time of reduction.
10 is an explanatory diagram showing interpolation coefficients at the time of reduction in FIG. 9. FIG.
FIG. 11 is a flowchart for explaining a process of switching interpolation calculation based on a set magnification.
FIG. 12 is a flowchart for explaining processing for switching interpolation calculation based on a set magnification and an image quality mode.
[Explanation of symbols]
7 CCD image sensor 56 Scaling circuit 65 CPU
101 Scaling control unit 102 Scaling RAM
103 to 105 Interpolation operation circuits FF1 to FF4 Flip-flops SEL1 to SEL3 selector

Claims

Interpolation calculation means for performing interpolation calculation of original image data in the main scanning direction with a sampling function having a frequency characteristic with a Nyquist frequency cut off, and storing the original image data in the main scanning direction or the data subjected to the interpolation calculation In an image scaling device that scales the main scanning direction of the original image data by controlling the timing of storage,
A sample of frequency characteristics in which a half of the Nyquist frequency of the sampling function for performing the interpolation calculation in the interpolation calculation means at the time of reduction scaling near 50% or less of the original image data in the main scanning direction is cut off An image scaling device comprising control means for controlling in parallel the switching to the conversion function and the execution of the band limitation.

2. The image scaling device according to claim 1 , wherein the control unit switches the sampling function when the set image quality mode is a character mode .