JP3923640B2

JP3923640B2 - 画像処理方法

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Publication number: JP3923640B2
Application number: JP00979098A
Authority: JP
Inventors: ピー．ロセロバート; ブランチフォルテマイケル
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: EP0854636A2; EP0854636A3; DE69801931T2; DE69801931D1; US6332044B1; EP0854636B1; JPH10224603A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にデジタル画像処理のための階層的に構成されたフィルタに関し、特に、コストと計算的効率の点から解像度を改善するために階層的に構成されたテンプレートマッチングフィルタの使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明以外では、ゼログラフィック光受容体（例えば感光体）に露光される画素（“ピクセル”）のサイズ、位置、数をより正確に制御してビットマップ画像を形成するテンプレートマッチング技術が提案されている。これまで、解像度を向上させる方法や階層テンプレートマッチングについては多数の特許と文献で開示されている。
【０００３】
例えば、ウォルシュ他（Walsh et al.）によるUS-A-4,437,122では、ビデオディスプレイピクセル情報を受信してハードコピー出力を行うシステムで解像度を向上させる方法について開示している。
【０００４】
タング（Tung）によるUS-A-4,847,641では、所定の格納されたテンプレートのパターンとビットマップの部分毎のマッチングを行い、予め選ばれたビットマップ特徴の発生を検出することによってビットマップ画像の印刷を改良することを教唆している。
【０００５】
デンバー（Denber）によるUS-A-5,365,251では、さまざまなサイズのテンプレートとマッチング処理する階層パターンを開示している。
【０００６】
カリー（Curry）によるUS-A-5,329,599では、階層テンプレートマッチングによって再生された画像の忠実度を向上させることを教唆している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明によれば、マッチングアルゴリズムにおいて複数のパターンを使用するあらゆるシステムで、テンプレートマッチングを適用することができる。幾つかの共通的な用途としては、デジタル文書の改良、デジタル文書の解像度変換とその改良、美化目的の画像修復、マンマシン認識（例えば、ＯＣＲや他の特徴認識）等がある。テンプレートマッチングを効率的に行うことで、粗いために画像のより高い空間周波成分を正確に表現できない入力データに関するサンプリングエラーのいくつかを克服することができる。その密度の低さ（粗さ）は、画像の情報内容を完全には表現できないサンプリング方法に起因することに注意されたい。ここで、そのサンプリング方法には、粗い空間サンプリング処理（例えば、スポット数／インチ）と粗い量子化処理（例えば、８ビット／ピクセルに対して１ビット／ピクセル）が含まれる。
【０００８】
電子印刷の画像の改善に本発明を使うことができる。電子印刷では、デジタル文字の特徴がしばしば認識され、その認識結果と画像書き込み要素（部材）の性能に基づいて、さまざまな種類の改良されたピクセル信号が生成され、それを使って最終の印刷画像や表示画像を形成する。その改良された信号は、拡張された量子化範囲（２値信号をグレイスケールへ変換、これは一般的にアンチエイリアシング（antialiasing）と呼ばれる）をもち、書き込みスポットをそのスポット自体より狭い距離にわたって制御する高度にアドレス可能な信号と、通常のピクセル区間（期間）より短いある好ましい長さ（時間長）で書き込み要素（例えば、レーザ）を作動するパルス制御信号を含む。
【０００９】
高度にアドレッシング可能なプリンタは、スキャンパターンに従って、高ガンマ特性の感光記録媒体を１つかそれ以上の強度変調されたスキャンスポットでスキャンすることによって動作する。ここで、そのスキャンパターンによって、そのスポットや複数のスポットを記録媒体上に変位された複数の離散露光を重畳させる。高いアドレッシング能力とは、典型的には、書き込みスポットのサイズや画像形成システムの名目上の解像度より細かく空間的にインクリメントして、画像書き込み要素（例えば、レーザ）をアドレッシングする能力である。高いアドレッシング能力のあるシステムは実質的に線形エッジ位置応答をもつため、予め選択された値に従って変調されたピクセル信号は、副ピッチ（書き込みスポットより小さい）の精度で形成される画像に含まれる変わり目（変化）を空間的に位置決めするシステムで使われる。人間の視角系は、画像パターン中で特に尖ったエッジの変わり目に対して敏感であることがよく知られている。ここで、この敏感さは副尺視力と呼ばれる。この高いアドレッシング能力のおかげで可能となったエッジ配置の精密さは、粗いサンプリングによって引き起こされるぎざぎざ画像を抑制するように働く。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のピクセルによって表現された画像を再生する際の輪郭（コンター）の忠実度を向上する方法であって、画像のセグメントを表現するピクセル値をメモリに格納する工程を有し、前記画像のセグメントの複数のピクセル領域を分離して、複数のウインドーを形成する工程を有し、各ウインドーは異なる寸法をもつと共に、中心ピクセルと前記中心ピクセルを囲む複数のピクセルを含み、前記複数のウインドー内の少なくとも２つのピクセル領域と前記複数のウインドーの各々に対する１組の標準ピクセルパターンを比較する工程を有し、前記複数のウインドーの各々内でマッチングするピクセルパターンを識別する工程を有し、前記中心ピクセルが前記複数のウインドーのうちの唯１つのウインドーの中で訂正可能な位置にあるとき前記中心ピクセルを改良し、前記中心ピクセルが前記複数のウインドーの複数のウインドー内の訂正可能な位置にあるとき前記中心ピクセルを改良する工程とを有し、前記改良は、前記複数のウインドーの１つのウインドーに関連する改良に従って実行され、また、前記複数のウインドーに対する所定の階層構造に従ってその改良がなされる。
すなわち、本発明の１つの態様は、複数のピクセルによって表現される画像を向上する画像処理方法であって、画像のセグメントを表現するピクセル値を取得する工程を有し、前記画像の複数のピクセルの領域を分離して、複数のウインドーを形成する工程を有し、各ウインドーは異なる寸法をもつと共に、中心ピクセルと前記中心ピクセルを囲む複数のピクセルを含み、前記複数のウインドー内の少なくとも２つのピクセルの領域と前記複数のウインドーの各々に対する１組の標準ピクセルパターンを比較する工程を有し、前記複数のウインドーの各々内で少なくとも１つのマッチングするピクセルパターンを識別する工程を有し、前記中心ピクセルが訂正可能な位置にあり、かつ、ただ１つのウインドーが１つのパターンとマッチするとき、第１の改良が適用されるように前記中心ピクセルを改良し、前記中心ピクセルが訂正可能な位置にあり、かつ、前記複数のウインドーが複数のパターンとマッチングするとき、前記複数のウインドーの１つに関連する改良に従って達成されるように前記中心ピクセルを改良し、前記複数のウインドーの１つに関連する改良は、マッチングしたパターンに基く、前記複数のウインドーに対する所定の階層構造に従って定められるものである、ことを特徴とする。
【００１１】
フィルタウインドーが共通の中心ピクセルを備えるものとして説明されたが、その概念は複数の共通ピクセルを含むウインドーにまで即座に拡張可能であることが当業者は理解できることに注意されたい。複数の共通ピクセルの使用は、エリア（領域）マッピングと呼ばれる。
【００１２】
本発明の一つの態様は、改良された忠実度の高い露光部分を光受容体やその他の記録媒体に与える（レンダリングする）ために利用される高いアドレッシング能力をもつ従来の印刷方法での問題を認識したことに基づく。通常、高い忠実度の情報源は、サンプリングされた画像や高い解像度のビットマップである。しかし、多くのラスターデータ源は、３００や４００ビット／インチの低解像度のビットマップを提供するが、これは、階段を登るような情報の粗さによって誘引される不要な人工物を削除するためには十分な解像度ではない。そのようなレンダリングを改良するために解像度を向上させることがよく知られているが、本発明では、これを計算量的にかつコスト効率がよいテンプレートマッチングによる方法で実現する。
【００１３】
本発明の階層的デザインにより構成が簡単になるため、それを実施する際のコストと複雑さを低減することができる。パターンテンプレートは１組の階層的ウインドーで実施される。ここで、マッチ（一致）を受け取るより特定のパターンは、より小さくより一般的なパターンよりも優先権を有する。さらに、一層特定のパターンを実施するために必要な記憶容量を削減するために、パターンはそのパターンサイズに従って配列される。
【００１４】
上述の技術は、テンプレートベースの解像度を向上させるシステムで必要となる記憶容量を効率的に削減する一方で、非常に特定的なテンプレートパターンを認識する能力を維持できるので有利である。本発明の結果として、階層テンプレートマッチング技術を使った解像度の向上を、削減されたテンプレートパターンの記憶容量で実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の概要の理解のために複数の図を参照する。それらの図中では、同じ参照番号が同一の要素を示すために使われる。本発明を説明するために以下の用語が使われる。
【００１６】
“画像”は物理的な光パターンである。画像は、文字、単語、テキスト及び写真を含むグラフィクス等の要素等を含む。画像は“セグメント”に分割され、その分割された各々自体は画像である。画像のセグメントはどんなサイズでも可能であり、また、全体画像を含むことができる。
【００１７】
データ項目が画像を構成するのに十分な情報を含むとき、そのデータ項目は画像を“定義”する。例えば、２次元配列（アレイ）が画像の全体かまたはその一部を定義することができる。ここで、その配列中の各データ項目は、画像のそれぞれの位置の色を示す値を提供する。
【００１８】
画像中の各位置は“ピクセル”と呼ばれる。画像を定義する配列中（この中でデータの各項目が値を提供する）で、ある位置での色を示す値を“ピクセル値”と呼ぶ。各ピクセル値は、画像の“２値形式”の１ビット、あるいは“グレイスケール形式”のグレイスケール値、あるいは、“色座標形式”の１組の色空間座標であり、２値形式、グレイスケール形式、色座標形式の画像を定義する２次元配列である。“中心ピクセル”は文字どおりのある領域の中心のピクセルではなく、むしろ、複数のテンプレートウインドーの共通の目標（ターゲット）ピクセルである。画像全体の改良（向上）処理中に、多くのピクセルまたは全ピクセルが“中心”即ち“目標”ピクセルとなることは理解される。
【００１９】
“高度のアドレッシング能力のある”ピクセルとは、そのピクセルに対して与えられるマークの位置とサイズが、そのピクセルの解像度よりも高い解像度で制御することのできるピクセルである。例えば、高度のアドレッシング能力のあるピクセルは、その中にある複数の副ピクセルによって表現される。各副ピクセルは、黒や白（カラー、非カラー）として与えられる（レンダリングされる）。高度のアドレッシング性能による出力を行う他の方法は、使用されるマーキングエンジンに依存し、また、この高度のアドレッシング性能が副ピクセル画像形成技術に必ずしも制限を与えるものではないことは、当業者に理解される。“解像度の向上”は、画像のピクセルを処理して、同じ空間領域に対してより多くのピクセルを生成するか、または、高度のアドレッシング性能のピクセルを同数生成するプロセスである。
【００２０】
“近傍操作”は、画像の一部に関するデータを使って画像の別の部分に関するデータを得る画像処理操作である。
【００２１】
ピクセル間に他のピクセルがないときか、または、もしピクセルが適当な近傍の評価基準に合致するならば、そのピクセルは“近傍”、即ち、画像内で“近傍に”ある。例えば、連接の評価基準に基づいて、もしピクセルが矩形であり、行と列にあるならば、各ピクセルは４つの強い近傍、４つの弱い近傍、または合計８つの近傍ピクセルをもつ。
【００２２】
ゼログラフィック（静電写真）印刷のために開発された画像出力装置の１つである“ラスタ出力スキャナー”（ＲＯＳ）は、一つの強度変調光ビームを出力する単一ビームレーザ光源又は２つ以上の強度変調光ビームを出力するマルチビームレーザ光源を使用すると共に、この又はこれらの変調光ビームを高速（主）走査方向に光受容体を横切るように周期的に偏向するための（ポリゴンスキャナのような）スキャナを有し、光受容体は高速走査方向と直交する処理方向へ同時に前進させられる。実際上、各レーザビームは、光受容体表面かその近傍に焦点が合され、実際に焦点が合った“スキャンスポット”が得られる。そのスキャンスポットにより、所定のスキャン（走査）パターンに従って光受容体がスキャンされる。何故なら、レーザビームまたは複数のビームの高速スキャン偏向は、光受容体のプロセス（処理）方向での動きとベクトル的に合計されるからである。以下の記述は、説明の便宜上、単一ビーム／単一スキャンスポットＲＯＳの特徴を述べたものであるが、本発明は、単一のビームやマルチビームのＲＯＳ、画像バー、または他の画像書き込み装置を使ったプリンタや他のディスプレイ手段にも適用できる。
【００２３】
図１には、ゼログラフィック印刷エンジン（不図示）の従来構成の光学系１０が描かれており、そこで本発明を使うことができる。フライングスポット（flying spot ）ＲＯＳは、所定のラスタースキャンパターンに従って、ゼログラフィック光受容体１４上にデータ変調光ビームをスキャンさせる。そして、ＲＯＳは、複数のほぼ同一なミラー状外側壁、即ち、“ファセット”２０を有するポリゴン１８と共に、スペクトルの可視帯域か非可視（例えば、赤外線）帯域の光ビーム１２を射出するレーザダイオード１６を備える。
【００２４】
また、システム１０の一部には、矢印２４で示されるように、ポリゴン１８をその中心軸でほぼ一定角速度で回転させるモータ２２がある。ポリゴン１８は、レーザ１６と光受容体１４間に光学的に位置合わせされるので、その回転によりレーザビーム１２が遮られ、次から次へポリゴンファセット２０で反射される。そして、その結果、ビーム１２が光受容体１４を高速走査方向に周期的に走査する。他方、光受容体１４は、矢印２６で示されるように、一般的に直交プロセス方向にほぼ一定の線形的速度で同時に前進させる（不図示の手段によって）。そのため、レーザビーム１２は、レーザスキャンパターンに基づいて光応答（感光）面１４を走査する。図示されているように、光応答面１４は回転ドラム２８上にコーティングされているが、これはベルトや他の適当な基体によっても実現可能であることは明らかである。
【００２５】
典型的には、ＲＯＳは、レーザビーム１２を光応答面１４に近接するほぼ円形焦点に送るためと、スキャナーのぐらつき（ウォブル）とその他の光学的な不規則さを補償するために必要な光学的補正を行うため、プレスキャン光学部３０とポストスキャン光学部３２を含む。好適には、ＲＯＳの光学的開口は、レーザビーム１２が過度に切り捨てられることを避けるために十分に大きなサイズをもつ。何故ならば、一般的にビーム１２は、ガウシアン強度プロファイルをもつ円形焦点か楕円焦点になるからである。しかしながら、本発明のより広い態様は、あらゆる特定のスキャンスポットの幾何学様式や強度プロファイルに制限されない。
【００２６】
好適には、連続するマルチビットのデジタルデータ値に基づいてレーザビーム１２の振幅、デューティサイクル、及び／又はパルス幅が変調される（ここでは、“強度変調”と集合的に呼ぶことにする）。これらのデータ値は、ラスタスキャンパターン内でビットマップ位置からビットマップ位置へスキャンスポットがスキャンされることに時間同期するデータクロックパルスに応答して、データ源３６から連続してクロックアウトされる。従って、データクロック周波数は、高速のスキャン方向とプロセス方向で同じ倍率かまたは異なる倍率を使用して、望ましい倍率でデータをラスタースキャンパターン上にマッピングするように図示しない手段によって選択され得る。以下で説明するが、ハーフトーン画像、グラフィクス、及び／又はその他のタイプのラインアートを印刷するために本発明の態様に従ってこのデータが前処理される。それにより、データ源３６は、一般的に、レーザビーム１２を強度変調するために適するラスターデータ源を示す。一つの実施の形態では、レーザダイオード１６に対する駆動電流は、データ源３６からクロックアウトされたデータ値に対応して、変調器３８によって連続的に変調される。それによって、これらのデータ値に従ってデータクロックレートで、レーザビーム１２が強度変調される。
【００２７】
必要ならば、例えば、ポリゴン１８と面２０の角速度の変動（ばらつき）と、ポリゴン１８と所定のスキャンラインの空間的に異なるセグメントとの幾何学的関係の局所的変動によって引き起こされる傾向のある位置決め誤差を補償するために、データクロックの周波数を動的に調整することによって、印刷エンジン１０の高速スキャン位置決め精度を上げることができる。さらに、スキャンスポット自体より細かいインターバルでそのスキャンスポットを空間的アドレッシングできる速度でレーザに対する信号を制御するために、そのクロックを使うことができる。この高いアドレッシング性能の１つの主要な用途は、形成される画像のエッジを正確に位置決めすることである。
【００２８】
また、本発明は、さまざまな画像改良（向上）システムでの特定用途、例えば、１９９５年１０月１１日に出願されたリン他（Lin et al.）の米国特許出願No.08/540,998の“テキストとラインアートを含むグレイスケール画像の解像度を向上させる方法と装置”で開示された解像度向上システムに使われる。尚、この文献はそれを教唆するための文献として本明細書に組み込まれる。
【００２９】
図２は、図１に示されたデータ源３６の構成要素を描いたブロック図を示す。画像入力装置（例えば、スキャナー）、大容量記憶装置、ネットワーク（ローカル、イントラネット、インターネット）を含む多くのデータ源が使われ、ページ記述言語（ＰＤＬ）で記述されたデジタル文書を提供できることが当業者には理解される。ＰＤＬの例としては、インタープレス、ＰＣＬ，ポストスクリプトがあり、その他のＰＤＬやその他のフォーマットで表現される文書も含まれる。ＰＤＬ文書５０が印刷システムによって受け取られ、それに関連するメモリに格納されると、その文書はデコンポーザ（分解部）５２によって分解や圧縮解除され、少なくともその文書の一部のデジタル画像が生成される。
【００３０】
ＰＤＬデコンポーザ５２の出力は、特定の解像度、例えば、６００ｘ６００ｘ１、のビットマップ画像である。しかしながら、本発明が意図する高いアドレッシング性能のシステムを駆動するために、デコンポーザの出力は好適には解像度向上部（エンハンサ）５４でさらに処理される。ここで、デジタル画像データの解像度が少なくとも１要素（一つの次元）分上げられる。一つの実施の形態では、画像データピクセル当たり４ビットを必要とする高いアドレッシング性能の印刷システムを駆動するために適した出力を生成するために、その解像度向上部が使われる。そして、図２に示されているように、ＰＤＬ分解部の出力を、６００ｘ６００ｘ１から２４００ｘ６００ｘ１（即ち、６００ｘ６００ｘ４）に変換する。その他の向上された解像度と改良されたピクセル信号も可能であり、また、解像度に関してここで使われた例が本発明を制限するものではないことは理解される。上述されたように、解像度が向上したデジタルデータは、解像度が向上した出力を行うように副ピクセルや高いアドレッシング性能に基づいてレーザ光源の変調を制御するために使用される。
【００３１】
本発明に係る実施の形態の概要を説明するために、図３と図４を参照する。ここでは、本発明に関して使われるテンプレートマッチング解像度向上アーキテクチャの様々な態様が詳細に描かれている。図３は、解像度向上部（エンハンサ）の階層特性を示したブロック図の一例である。第１の解像度で入力データを受け取ると、そのデータは一対のテンプレート、即ち、パターンマッチングフィルタ６０と６２に与えられる。好適な実施の形態では、解像度向上アーキテクチャでの性能を維持するために、図３と図４に描かれているように、階層パターンマッチング部（matcher ：マッチャー）を互いに並列に使うことができる。
【００３２】
パターンマッチングフィルタ６０、６２では、中心ピクセル回りに位置された複数のピクセルのためのデータが予め定義されたパターンと比較されて、一致（マッチ）を識別する。一致が検出されるときはいつでも、それらのパターンマッチング部は、解像度が向上したピクセルの組や中心ピクセル及びそれを囲むピクセルに対する向上されたピクセル信号を出力する。しかしながら、マッチング部６０、６２内の両方のパターンマッチングフィルタが似たパターンを検出するときはいつでも、争いの可能性を避けるために階層システムが必要となる。ここで使われるシステムは、より大きいパターンマッチングブロックでの一致を示す選択線を介して制御されるマルチプレクサ６４を使い、より大きくより特定的なパターンマッチングフィルタ（この例では、５ｘ５のパターンマッチング部）を優先するものである。
【００３３】
さらに、図３の階層パターンマッチングシステムでの処理を示すために、図５と図６を簡単に参照する。ここでは、ビットマップの例が描かれている。図５では、３ｘ３と５ｘ５のパターンウインドーが互いに重なり、両方とも中心ピクセルＣを中心とする様子が示されている。当業者によって理解されるように、５ｘ５のパターンウインドーは、より小さなウインドーよりもかなり多くの画像内容を備える。観察されたエッジの傾斜（スロープ）をよりよく推定するために、より大きなウインドーでの追加の情報を使うことができる。その傾斜が推定されると、高くアドレッシング可能な信号が生成される。この信号は、画像を向上するのに適しており、正確な傾斜をもち尖った変わり目のない画像を形成できる。この傾斜のよりよい推定により、外見をより向上させることが可能となる。この傾斜の推定処理は、テンプレートデザインの手続きでは暗黙のものである。しかしながら、５ｘ５のウインドーで可能な全てのパターンを格納するにはかなり大きな記憶装置が必要であり、後者に対して２²⁵、また前者に対して２⁹であることが知られている。従って、本発明では、より小さな組の３ｘ３のパターンにコンテクストを追加する必要がある場所だけに対して、５ｘ５のパターンを用いる。
【００３４】
図６に、その一例が示されている。そこでは、垂直な輪郭、即ち、垂直なエッジに沿った変わり目にたまたまある中心ピクセルＣを含む入力ビットマップ１００が示されており、画像の変わり目を滑らかに改良する必要がある。特に、例えば、画像セグメント１０２に描かれているように、多数のピクセル上の垂直輪郭に沿った変わり目を改良することが必要である。３ｘ３パターンでマッチング処理されるセグメント１０２では、その変わり目が正確に識別されて、中心ピクセルＣに対する露光を、露光された１ピクセルレベルの約半分に減らすことにより補償がなされる。これにより、より滑らかな変わり目となることは明らかである。しかしながら、５ｘ５のパターンマッチングを使ってビットマップ１０４の変わり目を制御する場合に得られる改良結果と比較すると、その変わり目は、さらに長い垂直のピクセルの範囲（例えば、ピクセルＣ-1、Ｃ、Ｃ+1）に渡って広がることは明らかである。
【００３５】
関連するパターンが識別されるときはいつでも５ｘ５のパターンマッチング部が好適な出力を生成することが認識されると、階層的関係が構築される。図３に示されているように、パターンマッチング部６２は、認識されたパターンに対応して生成された改良（向上）されたピクセルデータだけでなく、一致（マッチング）を示す信号も出力する。その一致信号を２つの入力マルチプレクサ６４で選択信号として使うことで、一致するときはいつでも５ｘ５の出力を選ぶことができる。
【００３６】
図３のパターンマッチングデザインでは、５ｘ５のパターンマッチング部が２²⁵通りの可能な全パターンを備える必要はない。それは、多数のパターンが、３ｘ３のパターンマッチング部によって適切に認識され処理されるパターンの複製物であるからである。従って、認識するパターン数を削減するために、ロセ（Loce et al. ）のUS-A-5,359,423とUS-A-5,387,985で開示された統計的手法を用いてパターンマッチング部６２を最適化することができる。それによって、そのシステムのパターン記憶量を減らすことができる。
【００３７】
解像度向上部５４の別の実施の形態が図４に描かれている。ここでは、入力画像内の特定のパターンを認識して向上する能力をさらに拡張するために追加された階層パターンマッチング部が描かれている。例えば、一対の直交するテンプレートマッチング部７０、７２が図３の装置に対してさらに加えられている。３ｘ９と９ｘ３のパターンマッチング部は、例えば、図６のビットマップ１０６で描かれているように、より長い水平及び垂直方向の輪郭の変わり目を識別する場合に特に役に立つ。さらに、本発明は、ＮｘＮのパターンマッチング部８０で示される多数の他のフィルタディメンション（寸法）を使う別の実施の形態も含む。さらに追加可能なパターンマッチング部や、その他のパターンマッチング部では、７ｘ７、９ｘ９、７ｘ３、３ｘ７、７ｘ５、５ｘ７、９ｘ５、５ｘ９を含む。図４に示されているが、各パターンマッチング部は、一致に対応して改良された出力ピクセルを生成するだけでなく、一致信号も生成する。直交的に対をなすパターンマッチング部の一致信号は、好適には相互に排他的であり、単一の論理回路７４によって統合されるので、単一の一致信号だけがその対で生成される。例えば、好適な組は、３ｘ３、（５ｘ３、３ｘ５）、（７ｘ３、３ｘ７）、（９ｘ３、３ｘ９）でよい。
【００３８】
パターンマッチング部を追加したため、選択制御論理部６８をマルチプレクサ６４に追加する必要がある。選択制御論理部６８では、テンプレートマッチングフィルタの階層を反映するように予めプログラミングされる。好適な実施の形態では、選択論理部の階層では、より高いレベルでより特定のフィルタを使い、より低いレベルでより一般的なフィルタを使って改良を行う。例えば、直交ペアの７ｘ３、３ｘ７と５ｘ３、３ｘ５よりも、また、より小さい正方形ウインドー３ｘ３、５ｘ５、７ｘ７のパターンマッチング部よりも、９ｘ３や３ｘ９のパターンマッチング部が選ばれる。好適な実施の形態では、パターンマッチング部は、共通の中心ピクセルに対応して改良された出力を同時に生成するために並列に動作する。さらに、本システムは、好適には、改良された画像データを印刷システム１０にその処理速度で提供するために十分なデータ速度かそれ以上で動作する。
【００３９】
要約すると、本システムは、画像セグメントを表現するピクセル値をメモリに格納し、前記画像セグメントの複数のピクセル領域を分離することによって中心ピクセルとその中心ピクセルを囲む複数のピクセルを含む複数のウインドーを構成することにより、複数のピクセルによって表現される画像の輪郭の忠実度を向上させる方法と装置である。そして、ウインドー内の少なくとも２つのピクセル領域と各ウインドーに対する１組の標準ピクセルパターンを比較し、各ウインドー内で一致するピクセルパターンを識別する。一致するパターンが見つけられると、複数のウインドー中の訂正可能な位置に中心ピクセルがあるとき、訂正可能な位置にある１つかそれ以上のピクセルを改良する。ここで、その改良は、それらのウインドーの１つに関連する改良に従って達成され、また、複数のウインドーに対する所定の階層構造に従ってその改良がなされる。
【００４０】
本発明の階層フィルタリング方法の範囲をよく理解するために、パターンマッチングは２値画像に制限されないことに注意されたい。グレイスケールのパターンマッチングとカラー画像のパターンマッチングも本発明によって理解される。さらに、“パターンの一致（pattern match ）”の意味は、理想的な１対１の対応に制限されないことに注意されたい。むしろ、画像領域分類と統計的意思決定とその他の方法の各分野で知られる幾つかの意志決定評価基準に基づいて決められるある程度の一致に委ねられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザプリンタの一般的機能を示す図である。
【図２】図１で示されたデータ源の構成要素を描くブロック図である。
【図３】本発明に係る解像度向上のための階層テンプレートマッチングデザインの実施の形態を示す図である。
【図４】本発明に係る解像度向上のための階層テンプレートマッチングデザインの実施の形態を示す図である。
【図５】本発明で使われる２つのテンプレートウインドーの例を示す図である。
【図６】本発明に従って実行されるさまざまな処理結果を表現する様々な画像セグメントの例を示す図である。
【符号の簡単な説明】
１０光学系
１２光ビーム
１４ゼログラフィック光受容体
１８ポリゴン
２０ファセット
２８回転ドラム
１００入力ビットマップ
１０２画像セグメント
１０４、１０６ビットマップ

Claims

複数のピクセルによって表現される画像を向上する画像処理方法であって、
画像のセグメントを表現するピクセル値を取得する工程を有し、
前記画像の複数のピクセルの領域を分離して、複数のウインドーを形成する工程を有し、各ウインドーは異なる寸法をもつと共に、中心ピクセルと前記中心ピクセルを囲む複数のピクセルを含み、
前記複数のウインドー内の少なくとも２つのピクセルの領域と前記複数のウインドーの各々に対する１組の標準ピクセルパターンを比較する工程を有し、
前記複数のウインドーの各々内で少なくとも１つのマッチングするピクセルパターンを識別する工程を有し、
前記中心ピクセルが訂正可能な位置にあり、かつ、ただ１つのウインドーが１つのパターンとマッチするとき、第１の改良が適用されるように前記中心ピクセルを改良し、前記中心ピクセルが訂正可能な位置にあり、かつ、前記複数のウインドーが複数のパターンとマッチングするとき、前記複数のウインドーの１つに関連する改良に従って達成されるように前記中心ピクセルを改良し、前記複数のウインドーの１つに関連する改良は、マッチングしたパターンに基く、前記複数のウインドーに対する所定の階層構造に従って定められるものである、ことを特徴とする画像処理方法。