JP4059174B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は画像処理装置に関し、特に最終的に２値データとして出力される画像データを擬似中間調画像として出力することが可能な画像処理装置に関する。

原稿の画像を２値データとして読み込み、一般的には白地に黒色の画像として出力するファクシミリ装置，デジタル複写機等では、写真等の階調を有する画像を原稿として読み込んだ場合にはいわゆる擬似中間調処理を施すことにより、出力時に実際は２値画像であるにも拘わらずあたかも階調を有しているかの如き画像を出力することが可能である。このような擬似中間調処理には大きくはディザ法と誤差拡散法とがあるが、基本的には原稿の画像を読み込んだデータを２値化する際の誤差を所定の重み付けをして周辺画素に配分し、この配分された値に応じて２値化時の閾値を変更することにより、画像として出力された場合に全体として階調を有するが如き画像データを得るようにしている。

図５は擬似中間調処理を行なう従来の画像処理装置の一般的な回路構成を示すブロック図である。以下、図５を参照して擬似中間調処理を行なう従来の画像処理装置について説明する。

原稿の画像はＣＣＤ１１でアナログの電気信号として読み取られて増幅器１２で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１３でデジタル信号に変換される。但し、この時点では個々の画素のデータは２値のデジタルデータに変換されることはなく、上限基準電圧RefHと下限基準電圧RefLとの間を所定数に分級した多値のデジタルデータとしてＡ／Ｄ変換器１３から出力される。

Ａ／Ｄ変換器１３から出力されたデジタルデータはＳ／Ｈ回路（サンプル・アンド・ホールド回路）１４，歪補正回路１５，γ補正回路１６，エッジ強調回路１７を経て擬似中間調化回路１９又は２値化回路２０へ入力される。但し、擬似中間調化回路１９は前述したようなディザ法又は誤差拡散法を利用した２値化処理により擬似中間調処理を行なう回路であり、エッジ強調回路１７から出力されたデータは誤差配分値を算出する配分値算出回路１８へも入力される。そして、擬似中間調化回路１９では、配分値算出回路１８で算出された可変値である配分値に従って、ＣＣＤ１１が読み込んだ原稿の画像が写真等の階調を有する画像である場合に、エッジ強調回路１７から出力されたデータの２値化処理を行なう。一方、２値化回路２０はエッジ強調回路１７から出力されたデータを固定閾値で２値化する回路であり、ＣＣＤ１１が読み込んだ原稿の画像が文字列で構成された文書等のような階調を有していない画像である場合に使用される。

なお、配分値算出回路１８での配分値の算出方法に関しては、ディザ法及び誤差拡散法のいずれであっても従来公知の算出手法を使用することが可能である。

いずれにしろ、擬似中間調化回路１９及び２値化回路２０からは個々の画素のデータを２値化した２値デジタルデータが出力され、マルチプレクサ２１を経てたとえばメモリに記憶される。なお、２値化回路２０を使用するか、擬似中間調化回路１９を使用するかは装置を使用するユーザが手動で設定することも、また読み込んだ画像データの特徴量からソフトウェア的に判断して自動設定することも可能である。

このようにして２値化された原稿の画像のデータをたとえばファクシミリ装置，複写機等の電子写真方式のプリンタから出力した場合、２値化回路２０で２値化された画像データに関しては単純な白黒画像として再現され、擬似中間調化回路１９で２値化された画像データに関しては個々の画素そのものは白黒の２値ではあるが、全体としてはあたかも階調を有しているように再現される。
特開平０５−２３６２７８号公報

ところで、上述のような擬似中間調処理のための回路に関しては種々の提案がなされているが（たとえば特許文献１参照）、本来は単色、一般的には白黒で画像を出力する画像処理装置では、文字，記号等は固定閾値で２値化（単純２値化）するため、上述のような擬似階調化処理のための２値化処理を行なう閾値可変の２値化回路と単純２値化のための閾値固定の２値化回路とのそれぞれに専用の２値化回路を備える必要がある。このため、擬似中間調処理を行なう従来の画像処理装置では回路構成が複雑化するという問題があった。

本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、擬似階調処理のための閾値可変の２値化回路を不要とした画像処理装置の提供を目的とする。

第１発明に係る画像処理装置は、アナログ画像信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段が増幅したアナログ画像信号を上限参照値と下限参照値との間を所定数に分級した多値デジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換手段と、該アナログ／デジタル変換手段が出力した多値デジタルデータを固定閾値で２値化する２値化手段と、前記アナログ／デジタル変換手段から出力された多値デジタルデータを可変閾値で２値化して擬似中間調画像データを生成する際の前記可変閾値を決定するための擬似中間調化データを算出する算出手段とを備えた画像処理装置において、前記２値化手段が固定閾値で２値化したデータが擬似中間調画像データとなるように、前記アナログ画像信号を前記算出手段が算出した擬似中間調化データに応じて予め補正する補正手段を備えたことを特徴とする。

このような第１発明に係る画像処理装置では、擬似中間調画像データを生成する際の可変閾値を決定するための擬似中間調化データによりアナログ画像信号が予め補正され、固定閾値の２値化手段から出力される２値化データが擬似中間調画像データとなる。

また、第２発明に係る画像処理装置は、第１発明において、前記補正手段は、前記算出手段が算出した擬似中間調化データに応じて前記アナログ／デジタル変換手段の前記上限参照値と下限参照値とを変更する手段であることを特徴とする。

このような第２発明に係る画像処理装置では、第１発明において、算出手段が算出した擬似中間調化データに応じてアナログ／デジタル変換手段の上限参照値と下限参照値とが変更されるので、アナログ／デジタル変換手段から出力された多値デジタルデータが固定閾値の２値化手段で２値化されて擬似中間調画像データとなる。

更に、第３発明に係る画像処理装置は、第１発明において、前記補正手段は、前記算出手段が算出した擬似中間調化データに応じて増幅率を変更する前記増幅手段であることを特徴とする。

このような第３発明に係る画像処理装置では、第１発明において、算出手段が算出した擬似中間調化データに応じて増幅手段の増幅率が変更されるので、増幅手段から出力され、アナログ／デジタル変換手段から出力された多値デジタルデータが固定閾値の２値化手段で２値化されて擬似中間調画像データとなる。

以上のような第１発明に係る画像処理装置によれば、擬似中間調画像データを生成する際の可変閾値を決定するための擬似中間調化データによりアナログ画像信号が予め補正され、固定閾値の２値化手段から出力される２値化データが擬似中間調画像データとなるので、従来必要であった可変閾値の２値化手段が不要になって手段構成が簡素化される。

また第２発明に係る画像処理装置によれば、第１発明において、算出手段が算出した擬似中間調化データに応じてアナログ／デジタル変換手段の上限参照値と下限参照値とが変更されるので、アナログ／デジタル変換手段から出力された多値デジタルデータが固定閾値の２値化手段で２値化されて擬似中間調画像データとなるので、従来必要であった可変閾値の２値化手段が不要になって手段構成が簡素化される。

また第３発明に係る画像処理装置によれば、第１発明において、算出手段が算出した擬似中間調化データに応じて増幅手段の増幅率が変更されるので、増幅手段から出力され、アナログ／デジタル変換手段から出力された多値デジタルデータが固定閾値の２値化手段で２値化されて擬似中間調画像データとなるので、従来必要であった可変閾値の２値化手段が不要になって手段構成が簡素化される。

以下に、本発明に係る画像処理装置の第１の実施の形態及び第２の実施の形態についてそれぞれの実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の画像処理装置の第１の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る画像処理装置の第１の実施の形態の回路構成例を示すブロック図である。

原稿の画像はＣＣＤ１１でアナログの電気信号として読み取られて増幅器１２で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１３でデジタル信号に変換される。但し、この時点では個々の画素のデータは２値のデジタルデータに変換されるのではなく、上限基準電圧RefHと下限基準電圧RefLとの間を所定数に分級した多値のデジタルデータとしてＡ／Ｄ変換器１３から出力される。

ところで、本発明の画像処理装置では、Ａ／Ｄ変換器１３に与えられる上限基準電圧RefHと下限基準電圧RefLとはそれぞれ後述する配分値算出回路１８から出力されるデジタル値の配分値「Ａ＋ａ」をＤ／Ａ変換器２１Ｈで、同じく「Ｂ＋ｂ」をＤ／Ａ変換器２１Ｌでそれぞれ変換したアナログ電圧信号である。従って、本実施の形態ではＡ／Ｄ変換器１３の上限基準電圧RefH及び下限基準電圧RefLは、前述した従来技術とは異なり、可変値である。

Ａ／Ｄ変換器１３から出力されたデジタルデータはＳ／Ｈ回路（サンプル・アンド・ホールド回路）１４，歪補正回路１５，γ補正回路１６，エッジ強調回路１７を経て２値化回路２０へ入力される。また、エッジ強調回路１７の出力は配分値算出回路１８へも入力される。このように、本発明の画像処理装置では、従来技術に備えられていた擬似中間調化回路１９は備えられておらず、固定閾値で２値化を行なう２値化回路２０のみが備えられている。そして、２値化回路２０からは個々の画素を２値化したデジタルデータが出力され、たとえばメモリに記憶される。

なお、上述の歪補正回路１５，γ補正回路１６，エッジ強調回路１７，配分値算出回路１８及び２値化回路２０はそれぞれ独立した回路として構成することも勿論可能であるが、集積回路化してＤＳＰ（Digital Signal Processor) とすることも可能であり、更にソフトウェア処理により実現することも可能である。

ところで、配分値算出回路１８は、エッジ強調回路１７から出力された個々の画素のデータの画像上の位置に基づいて配分値を算出する回路であり、その結果はＡ／Ｄ変換器１３に与えられる上限基準電圧RefHとなるデジタル値の配分値「Ａ＋ａ」及び下限基準電圧RefLとなるデジタル値の配分値「Ｂ＋ｂ」として出力される。なお、配分値算出回路１８での配分値の算出方法に関しては以下に説明するが、基本的にはディザ法及び誤差拡散法のいずれであっても従来公知の算出手法を使用することが可能である。

以下に、配分値算出回路１８による処理、より具体的には配分値算出回路１８から出力されるデジタル値の配分値「Ａ＋ａ」及び「Ｂ＋ｂ」の算出処理について説明する。但し、ＣＣＤ１１が読み込んだ原稿の画像が文字列で構成された文書等のような階調を有していない画像である場合（以下、文字モードという）は、「ａ」＝「ｂ」＝０として配分値算出回路１８から出力されるデジタル値の配分値「Ａ＋ａ」及び「Ｂ＋ｂ」は「Ａ」及び「Ｂ」となる。なおこの「Ａ」及び「Ｂ」はＡ／Ｄ変換器１３の上限基準電圧RefH及び下限基準電圧RefLの基準値に対応するデジタル値である。

次に、擬似階調処理を行う場合（以下、写真モードという）の配分値算出回路１８による「ａ」及び「ｂ」の算出方法について説明する。

まず、ディザ法による場合は、配分値算出回路１８は個々の画素の画像上の位置に対応させて「ａ」及び「ｂ」をたとえば図２に示すような擬似乱数のマトリクスに従って算出する。具体的には、
ａ＝Ａ×「マトリクス値」／１５、
ｂ＝Ｂ×「マトリクス値」／１５
として「ａ」及び「ｂ」をそれぞれ決定し、「Ａ＋ａ」及び「Ｂ＋ｂ」を出力する。

なお、上述の実施の形態では図２に示したような擬似乱数のマトリクスを使用して配分値算出回路１８が配分値を算出しているが、擬似乱数のマトリクスは図２に示したものに限定されるものではない。また、上述の実施の形態では「ａ」及び「ｂ」に関して図２に示したような同一の擬似乱数のマトリクスを使用しているが、「ａ」及び「ｂ」に関して異なる擬似乱数のマトリクスを使用してもよいことはいうまでもない。更に、上記の数式とは異なる数式を使用して「ａ」及び「ｂ」を算出してもよいことはいうまでもない。

次に、写真モード時に誤差拡散法により配分値算出回路１８が「ａ」及び「ｂ」を算出する方法について説明する。この場合、配分値算出回路１８は処理対象の画素（注目画素）に関して、図３(a) に示すような周辺画素の重み係数と、図３(b) に示すような周辺画素の再現濃度誤差（画像データと再現データとの誤差）と注目画素との距離による積の和として算出する。具体的には、
ａ＝ｂ＝−（ｍ・ｅ１１＋ｎ・ｅ１２＋ｌ・ｅ１３＋ｏ・ｅ２１）
として「ａ」及び「ｂ」をそれぞれ算出し、「Ａ＋ａ」及び「Ｂ＋ｂ」を出力する。

なお、上述の実施の形態では図３(a) に示したような重み係数を使用して配分値算出回路１８が配分値を算出しているが、これらの値は予めレジスタに設定しておくことも可能であり、固定値であってもよい。また、周辺画素の指定と「ａ」及び「ｂ」を算出する計算式とは上記とは異なるものを使用してもよい。

以上のようにして配分値算出回路１８が算出した「Ａ＋ａ」及び「Ｂ＋ｂ」はデジタル値であるので、それぞれＤ／Ａ変換器２１Ｈ、２１Ｌによりアナログ電圧値に変換されてＡ／Ｄ変換器１３の上限基準電圧RefH及び下限基準電圧RefLとしてＡ／Ｄ変換器１３に与えられる。従って、Ａ／Ｄ変換器１３ではＡ／Ｄ変換のための上限基準電圧RefH及び下限基準電圧RefLとして、文字モード時には基準値である「Ａ」及び「Ｂ」をアナログ電圧値に変換した固定値を使用するが、写真モード時には上述のようにして各画素のデータそれぞれについて配分値算出回路１８が算出した「Ａ＋ａ」及び「Ｂ＋ｂ」をアナログ電圧値に変換した可変値を使用するので、最終的に２値化回路２０において２値化される際には従来技術の場合の配分値で変更された閾値で２値化した結果と同様の結果が得られることになる。

このようにして２値化回路２０で２値化された原稿の画像のデータをたとえばファクシミリ装置，複写機等の電子写真方式のプリンタから出力した場合、Ａ／Ｄ変換器１３の上限基準電圧RefH及び下限基準電圧RefLがそれぞれ固定値「Ａ」及び「Ｂ」に設定された文字モードで得られた画像データは単純な白黒画像として再現され、Ａ／Ｄ変換器１３の上限基準電圧RefH及び下限基準電圧RefLがそれぞれ可変値「Ａ＋ａ」及び「Ｂ＋ｂ」に設定された写真モードで得られた画像データは擬似中間調画像としてあたかも階調を有しているように再現される。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の画像処理装置の第２の実施の形態について説明する。図４は本発明に係る画像処理装置の第２の実施の形態の回路構成例を示すブロック図である。

この図４の回路図に示す第２の実施の形態の回路構成例と前述の図１に示す第１の実施の形態の回路構成例との相違点は、配分値算出回路１８が、デジタル値「Ａ＋ａ」及び「Ｂ＋ｂ」を算出してＡ／Ｄ変換器１３へ出力するのではなく、後述するデジタル値「Ｃ＋ｃ」を算出して増幅器１２のゲイン（増幅率）に対応する値として出力する点と、Ａ／Ｄ変換器１３に与えられている上限基準電圧RefH及び下限基準電圧RefLが従来例と同様に固定値である点である。従って、この第２の実施の形態においては、増幅器１２は可変増幅率タイプのものを使用する必要がある。これらの相異点以外の構成は第１の実施の形態の図１に示した構成と同一であるので、説明は省略する。

なお、Ａ／Ｄ変換器１３に与えられている固定値の上限基準電圧RefH及び下限基準電圧RefLは、第１の実施の形態において配分値算出回路１８から出力される「Ａ」及び「Ｂ」をそれぞれＤ／Ａ変換器２１Ｈ、２１Ｌにより変換したアナログ電圧値に等しい。また逆に、前述の図１に示した第１の実施の形態の増幅器１２の増幅率は上述の「Ｃ」に相当する値である。

以下に、第２の実施の形態における配分値算出回路１８による処理、より具体的には配分値算出回路１８から出力される増幅器１２の増幅率「Ｃ＋ｃ」の算出処理について説明するが、基本的には前述の第１の実施の形態における「ａ」及び「ｂ」の算出処理と同様である。

文字モード時には、「ｃ」＝０として配分値算出回路１８から出力される増幅器１２の増幅率「Ｃ＋ｃ」」は固定値「Ｃ」となる。なおこの固定値「Ｃ」は文字モード時の増幅器１２の基準の増幅率であり、前述した如く、第１の実施の形態においては増幅器１２の増幅率は「Ｃ」に相当する値に固定されている。

次に、擬似階調処理を行う場合（以下、写真モードという）の配分値算出回路１８による「ｃ」の算出方法について説明する。

まず、ディザ法による場合は、配分値算出回路１８は「ｃ」をたとえば前述の図２に示すような擬似乱数のマトリクスに従って決定する。具体的には、
ｃ＝Ｃ×「マトリクス値」／１５
として「ｃ」を決定し、「Ｃ＋ｃ」を出力する。

なお、この第２の実施の形態では図２に示したような擬似乱数のマトリクスを使用して配分値算出回路１８が増幅器１２の増幅率「Ｃ＋ｃ」を算出しているが、擬似乱数は図２に示したものに限定されるのもではない。また、上記の数式とは異なる数式を使用して「ｃ」を算出してもよいことはいうまでもない。

次に、写真モード時に誤差拡散法により配分値算出回路１８が「ｃ」を算出する方法について説明する。この場合、配分値算出回路１８は処理対象の画素（注目画素）に関して、たとえば前述の図３(a) に示すような周辺画素の重み係数と、図３(b) に示すような周辺画素の再現濃度誤差（画像データと再現データとの誤差）と注目画素との距離による積の和として算出する。具体的には、
ｃ＝ｍ・ｅ１１＋ｎ・ｅ１２＋ｌ・ｅ１３＋ｏ・ｅ２１
として「ｃ」を算出し、「Ｃ＋ｃ」を出力する。

なお、この第２の実施の形態では図３(a) に示したような重み係数を使用して配分値算出回路１８が増幅器１２の増幅率を決定しているが、これらの値は予めレジスタに設定しておくことも可能であり、固定値であってもよい。また、周辺画素の指定と「ｃ」を算出する計算式とは上記とは異なるものを使用してもよい。

以上のようにして配分値算出回路１８が算出した「Ｃ＋ｃ」は増幅器１２に与えられる。従って、増幅器１２ではＣＣＤ１１から入力した電気信号を増幅するための増幅率を、文字モード時には基準値である固定値「Ｃ」を使用するが、写真モード時には上述のようにして各画素のデータそれぞれについて配分値算出回路１８が算出した可変値である「Ｃ＋ｃ」を使用するので、上限基準電圧RefH及び下限基準電圧RefLが固定されているＡ／Ｄ変換器１３によるデジタルデータへの変換結果がそれぞれの画素に対して使用された増幅器１２の増幅率「Ｃ＋ｃ」に応じて異なるので、最終的に２値化回路２０において２値化される際には従来技術の場合の配分値で変更された閾値で２値化した結果と同様の結果が得られることになる。

このようにして２値化回路２０で２値化された原稿の画像のデータをたとえばファクシミリ装置，複写機等の電子写真方式のプリンタから出力した場合、増幅器１２の増幅率が固定値「Ｃ」に設定された文字モードで得られた画像データは単純な白黒画像として再現され、増幅器１２の増幅率が可変値「Ｃ＋ｃ」に設定された写真モードで得られた画像データは擬似中間調画像としてあたかも階調を有しているように再現される。

なお、上述の両実施の形態において、文字モードを使用するか、写真モードを使用するかは装置を使用するユーザが手動で設定することも、また読み込んだ画像データの特徴量からソフトウェア的に判断して自動設定することも可能である。

本発明に係る画像処理装置の第１の実施の形態の回路構成例を示すブロック図である。 本発明に係る画像処理装置の第１及び第２の実施の形態においてディザ法により中間調処理を行なう場合に使用される擬似乱数の一例を示す模式図である。 本発明に係る画像処理装置の第１及び第２の実施の形態においてディザ法により中間調処理を行なう場合に使用される周辺画素の重み係数と周辺画素の再現濃度誤差との一例を示す模式図である。 本発明に係る画像処理装置の第２の実施の形態の回路構成例を示すブロック図である。 擬似中間調処理を行なう従来の画像処理装置の一般的な回路構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１２ 増幅器
１３ Ａ／Ｄ変換器
１８ 配分値算出回路
２０ ２値化回路

Claims (3)

1. アナログ画像信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段が増幅したアナログ画像信号を上限参照値と下限参照値との間を所定数に分級した多値デジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換手段と、該アナログ／デジタル変換手段が出力した多値デジタルデータを固定閾値で２値化する２値化手段と、前記アナログ／デジタル変換手段から出力された多値デジタルデータを可変閾値で２値化して擬似中間調画像データを生成する際の前記可変閾値を決定するための擬似中間調化データを算出する算出手段とを備えた画像処理装置において、
   前記２値化手段が固定閾値で２値化したデータが擬似中間調画像データとなるように、前記アナログ画像信号を前記算出手段が算出した擬似中間調化データに応じて予め補正する補正手段を備えたことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記補正手段は、前記算出手段が算出した擬似中間調化データに応じて前記アナログ／デジタル変換手段の前記上限参照値と下限参照値とを変更する手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記補正手段は、前記算出手段が算出した擬似中間調化データに応じて増幅率を変更する前記増幅手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。

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