JP5790948B2 - 画像変形処理装置および画像変形処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像の微小変倍やシフトなど変形処理を行う画像変形処理装置および画像変形処理方法に関する。

電子写真プロセスを用いた画像出力装置などでは、定着や紙搬送ムラに起因して、記録紙の表裏において、画像位置や倍率の微妙なズレ、色間での画像位置ずれ（レジストずれ）などの位置ズレが発生する。この位置ズレを補正するために、画像のシフトや回転、拡大縮小など二次元的に画像を変形する変形処理が行われる。

この変形処理方式として、画像の拡大・縮小処理は、画素の挿入、削除によって実現される。たとえば、直交する２方向（一方を主走査方向（または水平方向、ライン方向）、他方を副走査方向（または垂直方向）とする）に画素を格子状に配列したドットマトリクス方式の画像を副走査方向に拡大する場合、単純な最近傍法では、図２３（ｂ）に示すように、補間周期毎の同一ライン（主走査方向）に一斉に画素の挿入が行われる。図２３は、同図（ａ）の元画像を、副走査方向に８／７倍する例であり、同図（ｂ）では７ライン毎に１ライン分の画素が挿入されている。

このような方法で変倍すると、画素挿入位置が同一ライン上に並ぶため、ある種の規則性が生じてテクスチャが発生する。たとえば、図２４（ａ）に示すような横縞模様の元画像を、図２３（ｂ）の画素挿入方法で変倍すると、図２４（ｂ）に示すように、周期的に横線の線幅が太くなって画質が劣化する。

そこで、図２３（ｃ）に示すように、画素の挿入・削除箇所を分散させる方式が採用される。この方式は、電子写真プロセスにおいては画質上最も好ましいとされている。図２４（ｃ）は、図２４（ａ）の元画像を図２３（ｃ）のように画素挿入位置を分散させる方式（分散画素挿入処理）で変倍した後の画像を示している。画素挿入位置を分散させる具体的な方法として、たとえば、下記特許文献１には、画素挿入位置や画素削除位置を分散させるパターンをＮ画素×Ｍ画素のマトリクスで定義しておき、このマトリクスを繰り返し適用して画像データ全体に対する画素操作位置を決定する方法が開示されている。

一方、画像の回転処理やスキューボウ補正処理など画像をシフトさせる際にも、シフトする量を水平方向で確率的に分散させていく方式が電子写真プロセスにおいて望ましいことが分かっている。たとえば、図２５（ａ）に示す横縞模様の元画像に対して単純なスキューボウ補正処理（単純処理）を施すと同図（ｂ）のように横縞の主走査方向の特定位置に段差が生じて目立ってしまうが、シフト量を水平方向で確率的に分散させる分散シフト処理を行うと同図（ｃ）に示すようになり、電子写真プロセスで印字した場合には、段差がほとんど目立たなくなる。

特開２００６−２７０１４９号公報

表裏の画像位置を調整するための変形処理は、複数の補正要素（回転、拡大・縮小、スキュー補正、ボウ補正など）を考慮して最終画像を形成する必要がある。このとき、たとえば、画素挿入位置（または画素削除位置）を分散させる方式で拡大処理を行った後、シフト量を水平方向で確率的に分散させる分散シフト処理でスキュー補正処理を別途に行うと、二画素の段差が発生するなどにより、画質の劣化が著しくなるという問題がある。図２６（ａ）は横縞模様の元画像を、図２６（ｂ）はこの元画像を画素挿入位置を分散させて拡大する分散画素挿入処理を施した画像を、図２６（ｃ）は同図（ｂ）の画像に対して、シフト量を水平方向で確率的に分散させる分散シフト処理を施した画像を示している。同図（ｃ）の円１０１で囲んだ箇所において２画素の段差が生じて画質低下が発生している。

本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、複数の変形処理を重畳させた際にも画質低下を発生させない画像変形処理装置および画像変形処理方法を提供することを目的としている。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。

［１］第１方向およびこれに直交する第２方向に画素が配列されたドットマトリクス形式の入力画像を、第１方向に変形処理して、前記ドットマトリクス形式の出力画像を生成する画像変形処理装置であって、
入力画像と出力画像のそれぞれに前記第１方向を第１軸、前記第２方向を第２軸、隣接画素の距離を１とし、入力画像と出力画像が同じ向き、入力画像の所定の基準画素とこれに対応する出力画像の基準画素が同じ位置になる座標系を定義し、
出力画像の各着目画素について、前記変形処理によって前記着目画素の位置に写像されるべき入力画像の座標を求め、この座標と前記着目画素の座標との前記第１方向の差分を前記第１方向のシフト量として求めるシフト量算出部と、
前記第２方向の座標毎に閾値を記憶した分散閾値テーブルと、
前記着目画素の前記第２方向の座標に対応する閾値を前記分散閾値テーブルから取得し、該取得した閾値と前記着目画素について前記シフト量算出部が求めた前記第１方向のシフト量の小数部を比較して前記着目画素の前記第１方向のシフト量の小数部を切り捨てもしくは切り上げた値を画素シフト量として求め、前記着目画素の座標から前記画素シフト量だけ前記第１方向にシフトさせた値を座標に持つ入力画像の画素を前記着目画素として出力する出力部と、
を有する
ことを特徴とする画像変形処理装置。

上記発明では、出力画像の各着目画素について、変形処理によって着目画素の位置に写像される入力画像の座標とその着目画素の座標との差分をシフト量として求める。そして、着目画素の第２方向（変形方向に垂直方向）の座標に対応する閾値を分散閾値テーブルから取得し、該取得した閾値と着目画素についてシフト量算出部が求めた第１方向のシフト量の小数部を比較して着目画素の第１方向のシフト量の小数部を切り捨てもしくは切り上げた値を画素シフト量として導出し、この画素シフト量だけ着目画素の座標から第１方向にシフトした値を座標に持つ入力画像の画素を着目画素として出力する。たとえば、変形処理によって着目画素の位置に写像される入力画像の座標を着目画素の座標から減算した値をシフト量とする場合は、着目画素の座標から画素シフト量だけ減算した値を座標に持つ入力画像の画素を着目画素として出力する。すなわち、着目画素の座標から画素シフト量だけ原点方向へ戻った位置の入力画素の画素値が、該着目画素の画素値として出力される。

［２］前記変形処理として、第１変形処理と第２変形処理の双方を行う場合に、
前記シフト量算出部は、前記出力画像の各着目画素について、前記第１変形処理によって前記着目画素の位置に写像されるべき入力画像の座標と前記着目画素の座標との前記第１方向の差分を前記第１方向の第１シフト量として求め、前記第２変形処理によって前記着目画素の位置に写像されるべき入力画像の座標と前記着目画素の座標との前記第１方向の差分を前記第１方向の第２シフト量として求め、前記第１シフト量と前記第２シフト量とを合算したものを前記第１方向のシフト量として求める
ことを特徴とする［１］に記載の画像変形処理装置。

上記発明では、第１変形処理による第１方向のシフト量と、第２変形処理による第１方向のシフト量をそれぞれ求め、これらを合算した値が、第１変形処理と第２変形処理の双方を施した場合の第１方向のシフト量として算出される。

［３］前記第１変形処理は、変倍処理であり、前記第２変形処理はシフト処理である
ことを特徴とする［２］に記載の画像変形処理装置。

［４］前記分散閾値テーブルに登録される閾値の累積ヒストグラムが線形でない場合は、前記累積ヒストグラムが線形になるように前記閾値を補正する
ことを特徴とする［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の画像変形処理装置。

上記発明では、累積ヒストグラムが線形になるように閾値の分布を補正することで、単純な水平線が歪むといったことがなくなる。

［５］前記分散閾値テーブルには、前記第２方向の座標の変化に対して閾値の大きさが周期的に変化する閾値の分散パターンが登録されると共に、該分散パターンは、視覚特性を考慮した特定周波数情報をパラメータとして利用して決定される
ことを特徴とする［１］乃至［４］のいずれか１つに記載の画像変形処理装置。

上記発明では、視覚特性を考慮して分散閾値テーブルに登録される閾値の分散パターンが決定される。

［６］前記分散閾値テーブルには、前記第２方向の座標の変化に対して閾値の大きさが周期的に変化する閾値の分散パターンが登録されると共に、前記分散パターンは前記出力画像の解像度に応じて変更される
ことを特徴とする［１］乃至［５］のいずれか１つに記載の画像変形処理装置。

上記発明では、出力画像の解像度に応じて閾値の分散パターンが変更される。

［７］前記分散閾値テーブルには、前記第２方向の座標の変化に対して閾値の大きさが周期的に変化する閾値の分散パターンが登録されると共に、前記分散パターンは前記出力画像を印刷する印刷装置の印字特性に応じて変更される
ことを特徴とする［１］乃至［６］のいずれか１つに記載の画像変形処理装置。

上記発明では、出力画像を印刷する印刷装置の印字特性に応じて閾値の分散パターンが変更される。

［８］前記分散閾値テーブルを複数備え、
閾値を取得する際に参照する分散閾値テーブルを、着目画素の属性に応じて切り替える
ことを特徴とする［１］乃至［７］のいずれか１つに記載の画像変形処理装置。

上記発明では、着目画素の属性に応じた分散閾値テーブルを切り替えることで、それぞれの画素の属性に応じた閾値の分散パターンが使用される。たとえば、文字と文字以外で分散パターンが切り替えられる。

［９］前記複数の分散閾値テーブルの１つは、前記第２方向の座標にかかわらず閾値が一定の分散閾値テーブルである
ことを特徴とする［８］に記載の画像変形処理装置。

上記発明では、閾値が一定になるので、分散閾値テーブルを使用して、単純処理を行うことができる。

［１０］第１方向およびこれに直交する第２方向に画素が配列されたドットマトリクス形式の入力画像を、第１方向に変形処理して、前記ドットマトリクス形式の出力画像を生成する画像変形処理方法であって、
入力画像と出力画像のそれぞれに前記第１方向を第１軸、前記第２方向を第２軸、隣接画素の距離を１とし、入力画像と出力画像が同じ向き、入力画像の所定の基準画素とこれに対応する出力画像の基準画素が同じ位置になる座標系を定義し、
前記第２方向の座標毎に閾値を記憶した分散閾値テーブルを設けておき、
出力画像の各着目画素について、前記変形処理によって前記着目画素の位置に写像されるべき入力画像の座標を求め、この座標と前記着目画素の前記第１方向の座標との差分を前記第１方向のシフト量として求めるシフト量算出工程と、
前記着目画素の前記第２方向の座標に対応する閾値を前記分散閾値テーブルから取得し、該取得した閾値と前記着目画素について前記シフト量算出工程で求めた前記第１方向のシフト量の小数部を比較して前記着目画素の前記第１方向のシフト量の小数部を切り捨てもしくは切り上げた値を画素シフト量として求め、前記着目画素の座標から前記画素シフト量だけ前記第１方向にシフトさせた値を座標に持つ入力画像の画素を前記着目画素として出力する工程と、
を有する
ことを特徴とする画像変形処理方法。

［１１］前記変形処理として、第１変形処理と第２変形処理の双方を行う場合に、
前記出力画像の各着目画素について、前記第１変形処理によって前記着目画素の位置に写像されるべき入力画像の座標と前記着目画素の座標との前記第１方向の差分を前記第１方向の第１シフト量として求め、前記第２変形処理によって前記着目画素の位置に写像されるべき入力画像の座標と前記着目画素の座標との前記第１方向の差分を前記第１方向の第２シフト量として求め、前記第１シフト量と前記第２シフト量とを合算したものを前記第１方向のシフト量として求める
ことを特徴とする［１０］に記載の画像変形処理方法。

［１２］前記第１変形処理は、変倍処理であり、前記第２変形処理はシフト処理である
ことを特徴とする［１１］に記載の画像変形処理方法。

［１３］前記分散閾値テーブルに登録される閾値の累積ヒストグラムが線形でない場合は、前記累積ヒストグラムが線形になるように前記閾値を補正する
ことを特徴とする［１０］乃至［１２］のいずれか１つに記載の画像変形処理方法。

［１４］前記分散閾値テーブルには、前記第２方向の座標の変化に対して閾値の大きさが周期的に変化する閾値の分散パターンが登録されると共に、該分散パターンは、視覚特性を考慮した特定周波数情報をパラメータとして利用して決定される
ことを特徴とする［１０］乃至［１３］のいずれか１つに記載の画像変形処理方法。

［１５］前記分散閾値テーブルには、前記第２方向の座標の変化に対して閾値の大きさが周期的に変化する閾値の分散パターンが登録されると共に、前記分散パターンは前記出力画像の解像度に応じて変更される
ことを特徴とする［１０］乃至［１４］のいずれか１つに記載の画像変形処理方法。

［１６］前記分散閾値テーブルには、前記第２方向の座標の変化に対して閾値の大きさが周期的に変化する閾値の分散パターンが登録されると共に、前記分散パターンは前記出力画像を印刷する印刷装置の印字特性に応じて変更される
ことを特徴とする［１０］乃至［１５］のいずれか１つに記載の画像変形処理方法。

［１７］前記分散閾値テーブルを複数備え、
閾値を取得する際に参照する分散閾値テーブルを、着目画素の属性に応じて切り替える
ことを特徴とする［１０］乃至［１６］のいずれか１つに記載の画像変形処理方法。

［１８］前記複数の分散閾値テーブルの１つは、前記第２方向の座標にかかわらず閾値が一定の分散閾値テーブルである
ことを特徴とする［１７］に記載の画像変形処理方法。

本発明に係る画像変形処理装置および画像変形処理方法によれば、複数の変形処理を重畳させた際にも画質低下を発生させることのない汎用的な変形処理を行うことができる。

拡大処理時の座標系を示す説明図である。 シフト処理時の座標系を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る画像変形処理装置の概略構成を示すブロック図である。 出力画像の各画素に対応するトータルシフト量を算出した結果の一例を示す図である。 シフト量マージ部による処理内容を例示した図である。 分散閾値ＬＵＴの登録内容（閾値の分散パターン）の一例を示す図である。 分散シフト処理部が行う分散シフト処理の具体例を示す図である。 シフト量マージ部の処理の具体例を示す図である。 出力画像の各画素に対応する最終的なシフト量である画素シフト量を算出した結果の一例を示す図である。 画素シフト量に基づいて画素シフトを行って得た出力画像の一例を示す図である。 閾値の累積ヒストグラムが一様に分布するような閾値の分散パターンとその累積ヒストグラムを示す図である。 閾値の累積ヒストグラムが閾値の中央値付近に集中するような閾値の分散パターンの分散閾値ＬＵＴを使用して分散シフト処理を行った補正後の画像等を示す図である。 累積ヒストグラムの結果を閾値のレンジで正規化する様子を示す図である。 高周波成分にピークを持った閾値の分散パターンを適用した場合の出力画像の例を示す図である。 高周波成分を持たない閾値の分散パターンを適用した場合の出力像の例を示す図である。 高周波成分にピークを持つスペクトルと高周波以外の周波数成分にピークを持つスペクトルの一例を示す図である。 高周波成分にピークを持つ閾値の分散パターンで画素挿入位置を決定した場合の一例を示す図である。 図１７（ａ）に示す分散パターンを用いて画素挿入位置を決定して拡大処理した画像の例を示す図である。 主走査解像度が１２００ｄｐｉの場合に適した閾値の分散パターンと主走査解像度が２４００ｄｐｉの場合に適した閾値の分散パターンの一例を示す図である。 分散処理用の閾値のパターンと単純処理用の閾値のパターンの一例を示す図である。 第１、第２の分散閾値ＬＵＴを画素の属性に応じて切り替える画像変形処理装置の構成を示すブロック図である。 画素の判別情報に応じて分散閾値ＬＵＴを切り替えて変形処理した出力画像等の一例を示す図である。 単純画素挿入処理と、分散画素挿入処理の画素挿入位置を示す図である。 横縞模様に単純画素挿入処理、分散画素挿入処理を施した画像の例を示す図である。 スキューボウ補正のためのシフト処理を単純処理と分散シフト処理で行った例を示す図である。 分散画素挿入処理後に、分散シフト処理を行った画像の一例を示す図である。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

本発明の実施の形態に係る画像変形処理装置は、入力画像を微小変倍（拡大または縮小）する処理や、入力画像のスキューボウを補正するために画像を僅かに回転させるシフト処理などを行う。

処理対象の画像は、第１方向およびこれに直交する第２方向に画素が配列されたドットマトリクス形式の画像である。また、出力画像も第１方向およびこれに直交する第２方向に画素が配列されたドットマトリクス形式の画像である。ここでは、第１方向を主走査方向（水平方向）、第２方向を副走査方向（垂直方向）とし、副走査方向に微小変倍やシフトを行うものとする。

微小変倍やシフトなどの変形処理を行うに際して以下の座標系を定義する。

図１に示すように、入力画像において隣接する２画素間の距離を１とする座標系を入力座標系とする。入力座標系での座標を入力座標とする。入力座標系では、入力画像の各画素は、０、１、２、３…のように整数で表される入力座標の位置にある。

入力画像に施す変形処理と同じ変形処理を入力座標系に施した座標系を変形座標系とする。変形処理が拡大処理の場合を特に、拡大座標系と呼ぶことにする。拡大座標系での座標を拡大座標とする。たとえば、１．２倍の拡大処理を施す場合、入力座標系を１．２倍に引き伸ばしたものが拡大座標系となる。

出力画像において隣接する２画素間の距離を１とする座標系を出力座標系とする。ここでは、出力座標系は、入力座標系と同じスケール、位相の座標系である。出力座標系での座標を出力座標とする。注目する出力座標に対応する位置を、変形座標系（拡大座標系、後述のシフト座標系など）で表した場合の座標を、その注目する出力座標に対する参照座標とする。たとえば、図１の例では、出力座標が「１」の位置に対する参照座標は「０．８３」になる。参照座標は、入力画像に変形処理を施した場合に、注目する出力座標の位置に写像される入力画像の座標を示している。たとえば、入力画像に１．２倍の拡大処理を施した場合、出力座標が「１」の位置には、入力座標が「０．８３」の位置の入力画像が写像されることになる。参照座標は、出力座標に割り当てられる変形処理後の入力座標ということもできる。

出力座標に対応する参照座標が求まれば、出力座標毎にどの入力座標の入力画素を参照すればよいかが分かる。

また、注目する出力座標に対応する参照座標の該出力座標に対する相対値をシフト量とする。シフト量は、シフト量＝出力座標−参照座標 で表される。

図２は、変形処理としてスキューボウ補正のためのシフト処理を行う場合の各座標系の関係を示している。変形処理がシフト処理の場合を特に、シフト座標系と呼ぶこととする。シフト座標系の座標をシフト座標とする。たとえば、０．４画素分のシフト処理を行う場合、入力座標系を０．４画素分、全体的にシフトさせたものがシフト座標系となる。

拡大処理の場合と同様に、注目する出力座標に対応する位置をシフト座標系で表した場合の座標はその注目する出力座標に対する参照座標となる。たとえば、図２の例では、出力座標が「１」の位置に対する参照座標は「０．６０」になる。また、シフト量は、１−０．６＝０．４になる。シフト処理の場合、主走査方向が同じすべての出力座標について、シフト量は、０．４になる。

図３は、本発明の実施の形態に係る画像変形処理装置１０の概略構成を示すブロック図である。画像変形処理装置１０は、副走査方向への変形処理で、スキューボウ補正と、微小変倍を同時に行うように構成されている。

画像変形処理装置１０は、シフト量算出部１１と、シフト量分解部１２と、水平カウンタ１３と、分散閾値ＬＵＴ（ルック・アップ・テーブル）１４と、分散シフト処理部１５と、シフト量マージ部１６とを備えて構成される。また、シフト量算出部１１は、スキューボウ補正テーブル２１と、スキューボウ補正シフト量算出部２２と、微小変倍シフト量算出部２３と、シフト量加算部２４とを備えて構成される。これらは、論理回路、加算器、シーケンサなどのハードウェアで構成される。

シフト量算出部１１は、出力画像の各画素の出力座標に対応するシフト量を算出する。微小変倍シフト量算出部２３は、指定された変倍率より、着目画素の微小変倍に起因するシフト量（微小変倍シフト量）を算出する。

スキューボウ補正テーブル２１には、主走査方向の位置毎にその主走査方向の位置におけるスキューボウの補正量を示すスキューボウ補正プロファイルが登録されている。スキューボウ補正シフト量算出部２２は、着目画素のスキューボウに起因するシフト量（スキューボウ補正シフト量）を算出する。

シフト量加算部２４は、微小変倍シフト量算出部２３の出力する微小変倍シフト量と、スキューボウ補正シフト量算出部２２の出力するスキューボウ補正シフト量とを合算し、その結果をトータルシフト量として出力する。トータルシフト量は、微小変倍とスキューボウ補正の双方を行った場合における着目画素のシフト量となっている。

シフト量分解部１２は、着目画素のシフト量を、１画素単位の成分（シフト量整数部、１画素単位のシフト量）と、１画素未満の成分（シフト量小数部、１画素未満のシフト量）に分解する。シフト量小数部は、１＞シフト量小数部≧０、の範囲で出力される。なお、この値は、処理の都合で、たとえば、０−２５５の範囲に置換されて出力されてもよい。

水平カウンタ１３は着目画素の主走査方向の位置（水平位置または主走査位置）を出力する。ここでは、水平同期信号がＯＮになってから１画素毎のクロックを計数し、その計数値を主走査位置の情報として出力する。

分散閾値ＬＵＴ１４は、主走査位置毎に予め定めた０〜１の間の閾値を登録したものである。詳細は後述する。

分散シフト処理部１５は、分散閾値ＬＵＴ１４から主走査位置に対する閾値を取得し、該閾値とシフト量小数部とを比較する。そして、シフト量小数部が閾値未満の場合は０を、シフト量小数部が閾値以上の場合は１を、分散シフト量として出力する。すなわち、小数点以下を丸める処理を行う。

シフト量マージ部１６は、着目画素に係るシフト量整数部（１画素単位のシフト量）と分散シフト量とを加算して、最終的なシフト量である画素シフト量を求める。この画素シフト量を元に、対応する入力画像を出力することにより変形処理が完了する。詳細には、シフト量マージ部１６は、着目画素と同じ主走査方向の座標にあり、着目画素の副走査方向の座標から画素シフト量を減算した値を副走査方向の座標にもつ入力画像の画素の画素値を、着目画素の画素値とした出力画像データを出力する。

図４は、出力画像の各画素に対応するトータルシフト量を算出した結果の一例を示している。図の上部のグラフ３１は、各主走査位置におけるスキューボウ補正によるシフト量（スキューボウ補正シフト量）を示している。図の左部のグラフ３２は、副走査方向の各位置における副走査方向への微小変倍によるシフト量（微小変倍シフト量）を示している。出力画像の各画素に対応する部分には、その画素のトータルシフト量の値を１００倍した値が示してある。

たとえば、座標（８，９）の着目画素の場合、微小変倍シフト量が０．４５、スキューボウ補正シフト量が０．２０なので、これらの合計値の０．６５がトータルシフト量になっている。なお、図では、トータルシフト量の整数部の値に応じて出力画像を色分けしてある。

図５は、シフト量マージ部１６による処理内容の例を示している。同図（ａ）は、図４の１５ライン目における、主走査位置と、シフト量算出部１１からシフト量分解部１２へ入力されるトータルシフト量の値との関係を示している。ただし、スキューボウ補正シフト量は図４の２倍になっている。

同図（ｂ）は、主走査位置とシフト量マージ部１６が出力するシフト量整数部（１画素単位のシフト量）の値との関係を示している。同図（ｃ）は、主走査位置とシフト量マージ部１６が出力するシフト量小数部（１画素未満のシフト量）の値との関係を示している。

図６は、分散閾値ＬＵＴ１４の登録内容の一例を示している。図６は、主走査方向１６画素分について、主走査位置とその主走査位置での閾値とを対応付けた閾値の分散パターンが登録されている。この分散パターンは、主走査方向１６画素毎に繰り返し使用される。閾値は、０以上１未満の範囲で適宜に分散されている。

図７は、分散シフト処理部１５が行う分散シフト処理の具体例を示している。図７は、図６に示す分散閾値ＬＵＴ１４を参照して、図５（ｃ）に示す１５ライン目のシフト量小数部に対して分散シフト処理部１５で分散シフト処理を行った場合を示している。同図（ａ）は、処理対象のシフト量小数部（１画素未満のシフト量）のデータを示している。図７（ｂ）は、図６の分散閾値ＬＵＴ１４のグラフを図７（ａ）に重ね合わせて示している。同図（ｃ）は、シフト量小数部が閾値未満ならば０に、閾値以上ならば１に変換した結果（分散シフト量）を示している。同図（ｄ）は、分散シフト量に従って画素をシフトさせた状態を示している。

図８は、シフト量マージ部１６の処理の具体例を示している。同図（ａ）は、分散シフト処理部１５から入力される分散シフト量を示すグラフと、この分散シフト量に従って画素をシフトさせた状態を示している。

図８（ｂ）は、シフト量分解部１２からシフト量マージ部１６へ入力されるシフト量整数部（１画素単位のシフト量）のグラフと、これに従って画素をシフトさせた状態を示している。同図（ｃ）は、同図（ａ）に示す分散シフト量のグラフと同図（ｂ）に示すシフト量整数部のグラフとを合算したシフト量のグラフと、この合算したシフト量に従って画素をシフトさせた状態を示している。

図９は、出力画像の各画素に対応する最終的なシフト量（画素シフト量）を算出した結果の一例を示している。図１０は、算出された画素シフト量に基づいて画素シフトを行って得た出力画像の一例を示している。同図は横縞模様の元画像に対して微小変倍とスキューボウ補正を行った出力画像を図９に重ねて示してある。

次に、分散閾値ＬＵＴ１４の登録データの補正について説明する。

本処理では、分散閾値ＬＵＴ１４内の閾値が一様に分布している、すなわち、累積ヒストグラムが線形であることが望ましい。図１１（ａ）は、閾値の累積ヒストグラムが一様に分布するような閾値の分散パターンを示している。同図（ｂ）は、同図（ａ）に対応する累積ヒストグラムを示している。図１１（ｃ）は、閾値の累積ヒストグラムが閾値の中央値付近に集中するような閾値の分散パターンを示し、同図（ｄ）は、同図（ｃ）に対応する累積ヒストグラムを示している。

図１２（ａ）は、分散シフト処理による補正前の画像の一例を示している。同図（ｂ）は、閾値が一様に分布している分散閾値ＬＵＴ１４を使用して分散シフト処理を行った補正後の画像を示している。同図（ｃ）は、閾値の累積ヒストグラムが閾値の中央値付近に集中するような閾値の分散パターンの分散閾値ＬＵＴ１４を使用して分散シフト処理を行った補正後の画像を示している。図１１（ｃ）、（ｄ）のように、閾値が、ある値に偏っている場合、シフト量と、そのシフト量を超える閾値の数の比例関係が成立しないので、例えば、図１２（ｃ）に示すように、単純な傾き補正などで水平線が歪んでしまう。同図（ｃ）では、段差位置が画像中心部に偏っており、元画像のような直線の形状が維持できず、歪みが生じている。

そこで、閾値生成の都合上、閾値の累積ヒストグラムが一様でない場合は、図１３に示すように、累積ヒストグラムの結果を閾値のレンジで正規化したものを利用して閾値の変換を行うことにより、累積ヒストグラムを線形化させる。これにより前述の歪みの問題は解消される。

次に、視覚特性および印字プロセス特性を考慮した特定周波数情報を持つ分散閾値ＬＵＴ１４の採用について説明する。

本処理では、分散閾値ＬＵＴ１４に登録される閾値の分散パターンによって画素シフトによる段差発生位置が決定される。分散閾値ＬＵＴ１４に登録されている閾値の分散パターンの周波数成分が高くなるとそれだけ段差が多数発生する。このとき段差間隔が微細であれば、視覚特性（高周波成分に感度を持たない）および印字プロセスの特性（例えば、電子写真であれば打点位置の周辺にもトナーが付着することで印字結果がぼやけてしまう）により、段差が目立ちにくくなり、水平線などのガタツキ抑止に効果的である。

具体的には、分散閾値ＬＵＴ１４に登録する閾値の分散パターンとしてブルーノイズのような高周波に強いスペクトルを持つパターンを用いるのが望ましい。

図１４では、同図（ａ）に示す水平線の元画像に対して、同図（ｂ）に示すような、高周波成分にピークを持った閾値の分散パターンを適用する。その結果、同図（ｃ）のように、短い周期の段差を有する画像になるが、これを実際に印字した結果は、同図（ｄ）に示すように、段差の目立たない画像になる。このように、分散閾値ＬＵＴ１４として高周波成分を持つ分散パターンを用いると段差の視認性を抑止することができる。

図１５は、同図（ａ）に示す水平線の元画像に対して、同図（ｂ）に示すような、高周波成分を持たない閾値の分散パターンを適用する場合を示している。同図（ｃ）は、同図（ａ）に同図（ｂ）の分散パターンを適用して分散シフト処理を行った結果の画像を示し、同図（ｄ）は、同図（ｃ）の画像を、実際に印字した結果を示している。図１４（ｄ）に比べて、段差が目立つ画像になっている。

一方で、分散閾値ＬＵＴ１４に登録する閾値の分散パターンとして、高周波成分に強いスペクトルを持つパターンを採用すると、１画素幅の水平線などの細線において、印字プロセスによっては段差による線の断絶が多発し、線濃度が著しく低下する場合もある。そのため、印字プロセスに応じて高周波成分ではなく、特定の周波数領域にスペクトルのピークを持つ閾値の分散パターンに変更するのが望ましい場合もある。

図１６（ａ）は高周波成分にピークを持つスペクトルを、同図（ｂ）は高周波以外の周波数成分にピークを持つスペクトルの一例を示している。

上記のように特定周波数成分を持つ閾値の分散パターンは、本特許における分散閾値ＬＵＴ１４としての使用以外にも、画像の変形処理において適用可能である。たとえば、拡大縮小処理において、画素挿入削除を行う際の画素挿入位置を決定するパターンに適用することも可能であり、これにより上記と同様に段差の視認性の抑止効果が得られる。

図１７（ａ）は、画素挿入位置を決定するための閾値の分散パターンであり、高周波成分にピークを持つ分散パターンの一例を示している。同図（ｂ）は、同図（ａ）の分散パターンを用いて得られた画素の挿入削除位置を示している。図１８（ａ）は、拡大処理前の画像を、図１８（ｂ）は、同図（ａ）の画像を、図１７（ａ）に示す分散パターンを用いて画素挿入位置を決定して拡大処理を施した後の画像を示している。

次に、出力解像度に応じた分散閾値ＬＵＴ１４の変更について説明する。

出力解像度が異なると、同じ分散閾値ＬＵＴ１４を適用しても出力画像上での画素分散パターンの特性が変化する。解像度を上げると印刷装置などの出力画像上での画素分散パターンは相対的に微細になるが、微細になりすぎると孤立点の発生を助長してしまうため、閾値の分散パターンの周期を粗くすることが望ましい。一方、解像度を下げると画素分散パターンは相対的に粗くなるが、この場合、エッジ部分のガタツキが目立つようになるため、閾値の分散パターンの周期をより細かくする必要がある。このように、解像度に応じて分散閾値ＬＵＴ１４を変更することで、その解像度に最適な分散処理を行うことができる。

図１９（ａ）は、主走査解像度が１２００ｄｐｉ（ドット／インチ）の場合に適した閾値の分散パターンの一例であり、同図（ｂ）は主走査解像度が２４００ｄｐｉの場合に適した閾値の分散パターンの一例を示している。なお、分散閾値ＬＵＴ１４として予め複数種類を用意しておき、出力解像度の情報の入力を受けて、分散シフト処理部１５や上位の処理部が、その出力解像度に適した分散閾値ＬＵＴ１４を自動的に選択するように構成されてもよい。また、出力装置の解像度が固定ならば、その出力解像度に応じて分散閾値ＬＵＴ１４に登録する閾値の分散パターンを定めればよい。

次に、画素の属性に応じて分散閾値ＬＵＴ１４を切り替える場合について説明する。

画像領域（画素の属性）によっては、分散処理を行わないほうが望ましい場合がある。たとえば、文字の領域は、エッジを明確にするために、分散処理は適さない。そこで、そのような領域を画像判別、もしくは外部TAGによって検出し、その領域のみ単純処理を行うようにする。

このとき、第１、第２の分散閾値ＬＵＴ１４Ａ、１４Ｂを設置し、第１分散閾値ＬＵＴ１４Ａには分散処理用の閾値のパターンを保持し、第２分散閾値ＬＵＴ１４Ｂには単純処理用の閾値のパターンを保持する。画像処理時に、画像領域（各画素の属性）に応じて、参照する分散閾値ＬＵＴ１４Ａ、１４Ｂを切り替えるようにすればよい。

図２０（ａ）は、第１分散閾値ＬＵＴ１４Ａに登録される分散処理用の閾値のパターンの一例であり、同図（ｂ）は、第２分散閾値ＬＵＴ１４Ｂに登録される単純処理用の閾値のパターンの一例を示している。単純処理用の閾値のパターンは、主走査方向の位置に関らず一定の閾値を登録すればよい。

図２１は、第１、第２の分散閾値ＬＵＴ１４Ａ、１４Ｂを画像領域（画素の属性）に応じて切り替えるようにした画像変形処理装置１０Ｂの構成を示している。図３と同一部分には同一の符号を付して有り、それらの説明は省略する。図２１において破線で囲む部分の回路構成のみ図３のものと相違する。水平カウンタ１３の出力がそれぞれ入力される第１分散閾値ＬＵＴ１４Ａと、第２分散閾値ＬＵＴ１４Ｂと、第１分散閾値ＬＵＴ１４Ａと第２分散閾値ＬＵＴ１４Ｂから出力された閾値のいずれか一方を選択するセレクタ１８を備え、該セレクタ１８の出力が閾値として分散シフト処理部１５に入力されている。セレクタ１８には、画像領域の判別結果や画素の属性を示す情報（判別情報）が選択信号として入力される。

セレクタ１８は、たとえば、着目画素の属性が文字ならば第２分散閾値ＬＵＴ１４Ｂを選択し、文字以外ならば第１分散閾値ＬＵＴ１４Ａを選択する。

図２２（ｂ）は入力画像を、同図（ａ）は、同図（ｂ）の入力画像の各画素に対応する判別情報を、同図（ｃ）は、画像変形処理装置１０Ｂで変形処理した結果の出力画像の一例を示している。判別情報が０の画素について第２分散閾値ＬＵＴ１４Ｂが選択されて単純処理が行われ、判別情報が１の画素については第１分散閾値ＬＵＴ１４Ａが選択されて分散処理が行われている。

以上のように本発明に係る画像変形処理装置１０、１０Ｂでは、複数種類の変形処理に対応したそれぞれのシフト量を求めてこれらを合算し、その小数部を分散閾値ＬＵＴ１４の閾値を参照して切り捨てまたは切り上げて整数化するので、複数の変形処理に対して、分散閾値ＬＵＴ１４による分散処理は１回のみ行われる。そのため、複数の変形処理を行っても、画素の分散処理によって２画素の段差が生じることはなく、良好な画質で複数の変形処理を行うことができる。

また、変倍処理とスキューボウ補正処理のいずれか一方のみの変形処理を行う場合とこれらの双方の変形処理を行う場合で、共通の回路（画像変形処理装置１０、１０Ｂ）を利用することができる。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

実施の形態では、副走査方向への画像の拡大縮小やシフト処理について説明したが、主走査方向への変形処理の場合も基本的には同様の処理を行えばよい。

実施の形態では、変倍処理とスキューボウ補正処理（シフト処理）の２種類の変形処理を同時に行う場合を例示したが、３種類以上の変形処理を同時に行うようにしてもよい。また、変形処理の種類は変倍とスキューボウ補正に限定されるものではない。

また、画像変形処理装置１０、１０Ｂで行う変形処理は１種類のみでもかまわない。この場合でも、主走査方向の位置に応じた閾値を分散閾値ＬＵＴ１４から取得することで、分散処理を適切に行うことができる。たとえば、変倍処理のみ行う場合、図３に示す構成から、スキューボウ補正テーブル２１、スキューボウ補正シフト量算出部２２、シフト量加算部２４を取り除き、微小変倍シフト量算出部２３の出力をシフト量分解部１２に入力するように構成すればよい。

分散閾値ＬＵＴ１４に登録する閾値の分散パターンは、解像度や出力装置の印字特性等に応じて設定すればよく、実施の形態に例示したものに限定されない。

また、実施の形態では、分散閾値ＬＵＴ１４は、主走査方向の一定幅分のみ用意し、これを繰り返し使用する例を示したが、主走査方向の全体の各座標について閾値を個別に持つように構成されてもよい。

なお、実施の形態では、シフト量が正の値になる場合を示したが、微小変倍が縮小、スキューボウ補正が実施の形態で示したものと逆向きの場合などを考慮すれば、着目画素の出力座標より参照座標が大きくなる場合があり、シフト量＝出力座標−参照座標、の値が負になることもある。そこで、たとえば、相対参照座標算出部１１の出力するトータルシフト量の絶対値をとった上で、これを小数部と整数部にわけ、小数部を閾値と比較して分散シフト量を求め、整数部と分散シフト量とを加算する処理を行って画素シフト量を求める。そして、この画素シフト量の正負を元のトータルシフト量の正負に戻すように、すなわち、元のトータルシフト量が負ならば画素シフト量を負にするように処理する。

実施の形態では、変形処理によって着目画素の位置に写像される入力画像の座標（参照座標）を着目画素の座標（出力座標）から減算した値をシフト量としたが、参照座標から出力座標を減算した値をシフト量としてもよい。この場合、最終的に求めた画素シフト量を着目画素の座標に加算した値を座標に持つ入力画像の画素を着目画素として出力すればよい。なお、シフト量が負になることが想定されるため、前述したように、相対参照座標算出部１１の出力するトータルシフト量の絶対値をとってその後の処理を行い、最後に画素シフト量の正負の符号を元のトータルシフト量の符号に戻すようにすればよい。

画像変形処理装置１０、１０Ｂは、独立の装置として構成されるほか、たとえば、印刷機能やコピー機能を備えたが画像形成装置に組み込まれてもよい。この場合、その画像形成装置の解像度や印字特性に合わせた分散閾値ＬＵＴ１４が用意される。

１０、１０Ｂ…画像変形処理装置
１１…シフト量算出部
１２…シフト量分解部
１３…水平カウンタ
１４…分散閾値ＬＵＴ
１４Ａ…第１分散閾値ＬＵＴ
１４Ｂ…第２分散閾値ＬＵＴ
１５…分散シフト処理部
１６…シフト量マージ部
１８…セレクタ
２１…スキューボウ補正テーブル
２２…スキューボウ補正シフト量算出部
２３…微小変倍シフト量算出部
２４…シフト量加算部
３１…グラフ（スキューボウ補正のシフト量を示す）
３２…グラフ（副走査方向への微小変倍によるシフト量を示す）

Claims (18)

1. 第１方向およびこれに直交する第２方向に画素が配列されたドットマトリクス形式の入力画像を、第１方向に変形処理して、前記ドットマトリクス形式の出力画像を生成する画像変形処理装置であって、
   入力画像と出力画像のそれぞれに前記第１方向を第１軸、前記第２方向を第２軸、隣接画素の距離を１とし、入力画像と出力画像が同じ向き、入力画像の所定の基準画素とこれに対応する出力画像の基準画素が同じ位置になる座標系を定義し、
   出力画像の各着目画素について、前記変形処理によって前記着目画素の位置に写像されるべき入力画像の座標を求め、この座標と前記着目画素の座標との前記第１方向の差分を前記第１方向のシフト量として求めるシフト量算出部と、
   前記第２方向の座標毎に閾値を記憶した分散閾値テーブルと、
   前記着目画素の前記第２方向の座標に対応する閾値を前記分散閾値テーブルから取得し、該取得した閾値と前記着目画素について前記シフト量算出部が求めた前記第１方向のシフト量の小数部を比較して前記着目画素の前記第１方向のシフト量の小数部を切り捨てもしくは切り上げた値を画素シフト量として求め、前記着目画素の座標から前記画素シフト量だけ前記第１方向にシフトさせた値を座標に持つ入力画像の画素を前記着目画素として出力する出力部と、
   を有する
   ことを特徴とする画像変形処理装置。
2. 前記変形処理として、第１変形処理と第２変形処理の双方を行う場合に、
   前記シフト量算出部は、前記出力画像の各着目画素について、前記第１変形処理によって前記着目画素の位置に写像されるべき入力画像の座標と前記着目画素の座標との前記第１方向の差分を前記第１方向の第１シフト量として求め、前記第２変形処理によって前記着目画素の位置に写像されるべき入力画像の座標と前記着目画素の座標との前記第１方向の差分を前記第１方向の第２シフト量として求め、前記第１シフト量と前記第２シフト量とを合算したものを前記第１方向のシフト量として求める
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像変形処理装置。
3. 前記第１変形処理は、変倍処理であり、前記第２変形処理はシフト処理である
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像変形処理装置。
4. 前記分散閾値テーブルに登録される閾値の累積ヒストグラムが線形でない場合は、前記累積ヒストグラムが線形になるように前記閾値を補正する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の画像変形処理装置。
5. 前記分散閾値テーブルには、前記第２方向の座標の変化に対して閾値の大きさが周期的に変化する閾値の分散パターンが登録されると共に、該分散パターンは、視覚特性を考慮した特定周波数情報をパラメータとして利用して決定される
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の画像変形処理装置。
6. 前記分散閾値テーブルには、前記第２方向の座標の変化に対して閾値の大きさが周期的に変化する閾値の分散パターンが登録されると共に、前記分散パターンは前記出力画像の解像度に応じて変更される
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の画像変形処理装置。
7. 前記分散閾値テーブルには、前記第２方向の座標の変化に対して閾値の大きさが周期的に変化する閾値の分散パターンが登録されると共に、前記分散パターンは前記出力画像を印刷する印刷装置の印字特性に応じて変更される
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の画像変形処理装置。
8. 前記分散閾値テーブルを複数備え、
   閾値を取得する際に参照する分散閾値テーブルを、着目画素の属性に応じて切り替える
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の画像変形処理装置。
9. 前記複数の分散閾値テーブルの１つは、前記第２方向の座標にかかわらず閾値が一定の分散閾値テーブルである
   ことを特徴とする請求項８に記載の画像変形処理装置。
10. 第１方向およびこれに直交する第２方向に画素が配列されたドットマトリクス形式の入力画像を、第１方向に変形処理して、前記ドットマトリクス形式の出力画像を生成する画像変形処理方法であって、
    入力画像と出力画像のそれぞれに前記第１方向を第１軸、前記第２方向を第２軸、隣接画素の距離を１とし、入力画像と出力画像が同じ向き、入力画像の所定の基準画素とこれに対応する出力画像の基準画素が同じ位置になる座標系を定義し、
    前記第２方向の座標毎に閾値を記憶した分散閾値テーブルを設けておき、
    出力画像の各着目画素について、前記変形処理によって前記着目画素の位置に写像されるべき入力画像の座標を求め、この座標と前記着目画素の前記第１方向の座標との差分を前記第１方向のシフト量として求めるシフト量算出工程と、
    前記着目画素の前記第２方向の座標に対応する閾値を前記分散閾値テーブルから取得し、該取得した閾値と前記着目画素について前記シフト量算出工程で求めた前記第１方向のシフト量の小数部を比較して前記着目画素の前記第１方向のシフト量の小数部を切り捨てもしくは切り上げた値を画素シフト量として求め、前記着目画素の座標から前記画素シフト量だけ前記第１方向にシフトさせた値を座標に持つ入力画像の画素を前記着目画素として出力する工程と、
    を有する
    ことを特徴とする画像変形処理方法。
11. 前記変形処理として、第１変形処理と第２変形処理の双方を行う場合に、
    前記出力画像の各着目画素について、前記第１変形処理によって前記着目画素の位置に写像されるべき入力画像の座標と前記着目画素の座標との前記第１方向の差分を前記第１方向の第１シフト量として求め、前記第２変形処理によって前記着目画素の位置に写像されるべき入力画像の座標と前記着目画素の座標との前記第１方向の差分を前記第１方向の第２シフト量として求め、前記第１シフト量と前記第２シフト量とを合算したものを前記第１方向のシフト量として求める
    ことを特徴とする請求項１０に記載の画像変形処理方法。
12. 前記第１変形処理は、変倍処理であり、前記第２変形処理はシフト処理である
    ことを特徴とする請求項１１に記載の画像変形処理方法。
13. 前記分散閾値テーブルに登録される閾値の累積ヒストグラムが線形でない場合は、前記累積ヒストグラムが線形になるように前記閾値を補正する
    ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１つに記載の画像変形処理方法。
14. 前記分散閾値テーブルには、前記第２方向の座標の変化に対して閾値の大きさが周期的に変化する閾値の分散パターンが登録されると共に、該分散パターンは、視覚特性を考慮した特定周波数情報をパラメータとして利用して決定される
    ことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１つに記載の画像変形処理方法。
15. 前記分散閾値テーブルには、前記第２方向の座標の変化に対して閾値の大きさが周期的に変化する閾値の分散パターンが登録されると共に、前記分散パターンは前記出力画像の解像度に応じて変更される
    ことを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１つに記載の画像変形処理方法。
16. 前記分散閾値テーブルには、前記第２方向の座標の変化に対して閾値の大きさが周期的に変化する閾値の分散パターンが登録されると共に、前記分散パターンは前記出力画像を印刷する印刷装置の印字特性に応じて変更される
    ことを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１つに記載の画像変形処理方法。
17. 前記分散閾値テーブルを複数備え、
    閾値を取得する際に参照する分散閾値テーブルを、着目画素の属性に応じて切り替える
    ことを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか１つに記載の画像変形処理方法。
18. 前記複数の分散閾値テーブルの１つは、前記第２方向の座標にかかわらず閾値が一定の分散閾値テーブルである
    ことを特徴とする請求項１７に記載の画像変形処理方法。