JPH01237142A - 画像処理方法および印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、階調付き画像の復元あるいは強調処理に関す
る。

［従来の技術］ 例えば、三宅洋−二″辷ストグラム変換によるカラー写
真のトーン補正“日本写真学会誌、４３．２．、ｐｐ９
４，１９８０．　　岡賢一部他：″カラービデオプリン
タにおける自動濃度補正の検討［発明が解決しようとす
る課題］ 従来例、本発明に共通した基本方針は、出現数の高いｖ
ｌｒｊ：、レベルに対しては多（の階ｔｌＩ１幅を持た
せ、出現度数の少ない輝度レベルにたいしては、少ない
階調数を割り当てることである。しかし、自然画像をビ
デオカメラ等により取り込んだ画像データには、輝度分
布に幾つかのピークが現われる場合がむしろ多い、一方
マイクロコンピュータ等では、輝度の量子化に際し、用
いられるビット数はある程度制約され、通常は８ビツト
以下である場合が多い、したがって高々２５６段階程度
のレベルに対して輝度を割り当てることになり、累積濃
度分布を用いた従来方法では、出現度数の少ない輝度に
割り当てられる階調は、極めて少なくなる。このため生
成される量子化データから作られる画像は不自然なもの
となる場合があり、階調画像の型子化処理においての強
調、復元などの技法上の課題とされている。

本発明は、階調付き画像の量子化に際し、輝度の連続性
を重視し、なめらがな復元、強調処理を実現することを
目的とした。

［課題を解決するための手段〕 本発明では、多数の画素からなる階調付き画像の階調の
補正において、累・積輝度分布を用いた濃度変換曲線に
代えて、あらかじめ用意された２″′種類の曲線の中か
ら最適な１つの曲線を選択することにより、濃度変換曲
線とするものである。ここで言う濃度変換曲線とは、入
力された２”Ｐ７調を持つデータに対し、１対１あるい
は多対１対応する値を与える曲線である。この曲線に対
し本発明が要求するのは、各々の離散的な値を近似的に
つないだ曲線がなめらかに変化することと、あらかじめ
決められた値の近傍では大きな傾きを有することである
。

［作用］ 本発明は、連続的な画像を撮像手段により電気的信号と
して取り込み、一定間隔においてサンプリングして得ら
れる標本点の集合としての画像を処理の対象とする。以
下、前記標本点は、″画素〜と記す、また次の用語は、
を１的に用いる。すなわち、任意の１つの画素が有する
明暗のレベルは連続量であり、これは″輝度〜と記す、
一方輝度を量子化することにより得られた２″からなる
離散的な値は、−階調−と称する０本発明は輝度をＭ数
的な値に置き換える際の強調処理を行なうものである。

原画像が露光量の不適性などの理由がら、輝度分布に極
端な偏りを生じている場合などは、この技法はむしろ画
像の復元ととらえられる、本発明の行なうところは極め
て単純である。すなわち、画像を構成する全ての画素の
輝度の量子化された値について見たとき、最も多く出現
すると期待される輝度と、その近傍の輝度には多くの階
調が割り当てられるようにし、出現頻度の低い輝度につ
いては階調の割り当てをより少なくするものである。第
５（２Ｉの曲線５０は中央付近で最大の出現頻度を示す
画素の分布をもつ画像の輝度分布曲線である。第６図は
同一の画像について輝度に対しての出現画素の累積数を
示しているものであり、曲線５１は曲線５０を積分した
ものに相当する。したがって曲線５０の最大値の位置に
おいて曲！！５１が傾き最大となるのは自明である。こ
こで第６図の樅軸を累積画素数の代わりに階調値として
みれば、出現頻度最大の近傍では与えられる階調値の幅
が最大であることが分かる。これが従来の処理である。

ところが実際の画像での９度分布は、第７図曲１１５２
の様な場合が多いことが分かった。これは例えば人の顔
の画像データなどがそうである。黒い髪の毛の部分、皮
膚の部分それぞれに分布のピークを生じる。この様な分
布から得られる累積画素数の曲線は第８図曲線５３の様
になるが、これを用いて階調値を作り出した結果は不自
然なものであった。これよりもむしろ点１１５４の様な
曲線で、階調値を作り出したほうが自然な画質が得られ
た。そこで本発明では、輝度分布から最多出現の期待値
を求め、この期待値近傍で傾きが大きくなるような人工
的な曲線をあらかじめ設定しておき、最多出現の期待値
を評価し何種類かの曲線のうちから！＆適なものを選択
させるように構成した。

［実施例コ 第１１２Ｉは、本発明の実施例において使用した回路の
構成図である９本実施例では階調付き画（象の入力にあ
たり、その信号源としてビデオ信号を用いた。ビデオ信
号の出力源としては、ＶＴＲ，走査型撮像手段（例えば
ドラムスキャナーなど）があげられる０本実施例では、
画像入力に際しては８ピツト量子化を行ない、これを補
正曲線により６ビツト量子化値に置き換え処理した。ま
た生成画像の画質の評価は、前記６ビツト量子化値を平
均誤差最小法により２値化した後、２値化データをドツ
トマトリクスプリンタにより印刷し評価した。２値化手
段としてはこの他デイザ法も用いたが、階調値としては
、デイザ法においては４〜６ビツト、平均誤差最小法で
は６〜８ビツトが優れた画質を与えることが分かった０
本実施例で用いた２値化処理手段はいずれも従来より知
られているものであり、例えば、小野文学：″デイザ法
″画像電子学会誌、１０，５．ｐｐ３８８，１９８１、
などが挙げられる。

次に第１１各部の動作について説明する。また動作の手
順は第２図の流れ図に示す。

第１図の回路は１チツプＣＰＵＩにより制御されている
。１チツプＣＰＵＩは、ＲＯＭ、ＲＡＭ。

Ｉ１０ボートなどを内蔵したー最的なものであり、例え
ば日立製作所のＨＤ６３０１Ｙなどが挙げられるが、Ｍ
ＰＵ、Ｉ１０ボート用ＩＣなどを用い構成できることは
言うまでもない０本実施例はＨＤ６３Ｂ０３Ｙとプログ
ラム領域として外部ＥＰＲＯＭを用いたが、第１図では
省略した。前述の２値化処理を行なうプログラムは１チ
ツプＣＰＵ１が行なう、また２値化画像の出力は、１チ
ツプＣＰＵＩが、Ｉ１０ボートによりドツトマトリクス
プリンタのセントロニクスインターフェースを介しデー
タを転送し印刷させた。

本実施例では、補正曲線として１５種類のデータを用意
し、これを２７６４タイプのＥＰＲＯＭに書き込み第１
図ＲＯＭ１７とした。ここで、入力側の８ビツトとして
Ａ７〜ＡＯまでを割り付け、出力側はＤ５〜Ｄｏまでの
６ビツトをデータとし、Ｄ７．Ｄ６の２ビツトは、チェ
クビットとした。また１５種類の曲線の１つを指定する
ために、Ａｌｌ〜Ａ８までの入力を用いた。

１チツプＣＰＵＩは、まず第２図の処理２５を行なう、
これは「画像の取り込み」処理である。

画像の取り込みに際し１チツプＣＰｔＪ１は信号線２２
を制御し、アドレスバッファー２３をデイスイイ・−プ
ルとし、アドレスカウンタ２ｍを出力イネーブルとする
。入力されたビデオ信号は回路４によって同期信号と輝
度信号に分離される。同期１号からはメモリアレイ１６
に対する書き込み信号が作られ、これは信号ａ８を通し
てメモリアレイ１６に入力される。一方輝度信号は、レ
ベル調整された後、信号線７によりＡ／Ｄ変換器６に入
力され、８ビツトに量子化される。これはデータバス３
によりメモリアレイ１６に入力され、書き込みタイミン
グ信号に同期して、メモリに書き込まれる。この時、回
路４からはアドレスカウント信号が信号線２０を介して
アドレスカウンタ２ｍに入力される。アドレスカウンタ
２ｍはこれによりメモリアレイ１６に対し書き込みアド
レスを指定することができる。

本実施例は画素数として縦×横が２５６Ｘ２５６画素の
取り込みを行なう、このため必要とされるメモリ領域は
６４にバイトであるが、１チツプＣＰＵ１の内蔵ＲＯＭ
、ＲＡＭ１域とのａ合を回避するため、ＣＰＵＩのＩ１
０ボートより信号線１４．１５を介してメモリアレイ１
６のアドレス信号Ａ１７．Ａ１６を制御している０以上
の手順で第２図の処理２５が完了する。

次に１千ツブＣＰＵＩは信号線２２の論理を反転させ、
アドレスバッファー２３をイネーブルとし、アドレスカ
ウンタ２ｍの出力を、ディスイネーブルとする。続いて
データバス３を介してメモリアレイ１６の内容を読み取
り、１５段階に区分けして、画素の出現回数のヒストグ
ラムを作る。

−例を挙げれば、第４図のような分布が得られることに
なる。ＣＰＵＩはこのデータを処理し、輝度の期待値を
求める。すなわち、各々の輝度レベルをＸｉ、レベルＸ
ｉをとる画素の数をＰ（Ｘｉ）と記すものとし、 Σ声ｔｉｘ工ｔ を求める９次にこの値に最も近い２ｍの量子化値を求め
る０本実施例ではｍ＝４とした。したがって量子化値は
１〜１６までのどれかの値を取ることになるが、以下２
″’　ｇｌｉ　Ｌと書くものとする。ここでし＝１６と
なる場合は、輝度分布が明らかに異常であるため、補正
は行なわないものとする。

さて以上の手順により、第２図に示した流れ図のうち、
処理２６「輝度分布の解析」までが終了した０次に、処
理２７の「補正曲線の選択ｊを行なう、これは、式（１
）が与える輝度レベルＡの値の近傍で、傾きが最大とな
るような連続な曲線が望ましい、実際の処理で扱う値が
離散的なものであることから、人間が適当に数値を運ん
で作った曲線で、特に数学的に記述できる形を取らない
ものでも良い、あるいは、式（１）が与える輝度レベル
Ａの近傍で、大きな傾きを持つ曲線であれば必ずしも傾
きが最大でなくとも良い結果を得ることができる０本実
施例では、８ビツトの階調値を入力し、６ビツトの補正
出力を得るための変換曲線とし、式（２）を用いた。こ
こで、Ｘは２５６以下の整数、Ｌは１６以下の整数であ
る。Ｘは８ビツトの階調を持つ入力データであり、しは
式（１）により得られた最多出現頻度を有する階調の期
待値である。また関数ＩＮＴは、整数値を取ることを示
す。

ｙ　＝　ｔｎｔ（３２ｘ（１−ＣＯ５ＴＩＸ（ｄ２５６
１　’　ｌ）　　”’　　式（２）この曲線は第３図に
示される様な値を取り、式（１）のＡの値の点で傾き最
大とはならないが、大きな傾きを有しており、本発明の
意図するところに合っている。

この様なデータは数式により記述されるものではなく、
人為的に前述の条件を満たす様なデータを選び作り出す
ことが可能であるのは明らかである。むしろ、実際の印
刷処理に本発明の方法を用いるならば印刷用紙上のイン
クにじみなども考慮し適当な値を選択すべきである０以
上の手順により第２図の流れ図に示した処理２７「補正
曲線の選択」までが終了した。この状態で、第１図に示
した１チツプＣＰＵＩはＩ１０ポートを介して信号線１
０〜１３までを制御しＲＯＭ　１７にあらかじめ書き込
まれている曲線のデータの指定を行なう、これによって
１チツプＣＰＵＩは、メモリアレイ１６からの画像デー
タの読み取りを今度はデータバス３ではなく：Ｉ１０ボ
ート１８を通して行なえばＲＯＭ１７のＤ５〜Ｄｏより
得られる値は、Ａ７〜ＡＯに入力された値が階調につい
て補正されているため、本発明の意図に従った処理がで
きる。１チツプＣＰＵ１はＩ１０ボート１８から読み込
んだ１！ｌｌ付きデータを２値化し疑似階調表現に１き
換え、Ｉ１０ボート１９から出力する。

以上のことから明らかなように、第１Ｉ２ｍの回路全体
をドツトマトリクスプリンタ等の印刷装置の回路の一部
として組み込んでおけば、信号線１９からの出力を印刷
データとすることで、ビデオプリンタとすることができ
る。この場合は、信号線５からＮＴＳＣビデオ信号など
を入力し、印刷することができる。

［発明の効果〕 実施例から明らかなように本発明を実施するにあたり処
理速度は従来例と同等である。しかしながら累積濃度分
布を用いた従来例に比べよりなめらかな画像出力が得ら
れる。また露光の不適正などにより濃度分布に偏りを生
じた場合でも、かなりの程度まで画像を復元できるため
ビデオ信号入力部分の操作を簡略化することができ、使
用者にとって汲いやすいシステムとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１０は本発明の実施例が用いた回路の概略の構成図、
第２図は本発明の処理の流れ図、第３図は本発明が用い
た補正曲線の一例を示した図、第４図は１つの画像にお
ける輝度に対する画素の出現頻度の例を示す図、第５図
は１つの画像における輝度に対する画素の出現頻度の例
を示す図、第６図はある画像について輝度に対する累積
画素数を表わした図、第７図は１つの画像における輝度
に対する画素の出現頻度の例３示す図、第８図はある画
像の輝度に対する累積画素数を示した図。 １・・・１チツプｃｐｕ。 ２・・・アドレスバス。 ３・・・データバス。 ４・・・ビデオ信号の取り込み回路。 ５・・・ビデオ信号入力線。 ６・・・Ｄ／Ａコンバーター。 ７・・・輝度信号線。 ８・・・書き込みタイミング信号線。 ９・・・ＣＰＵ側の読み収り信号線。 １０〜１３・・・曲線選択のための制御信号線。 １４．１５・・・メモリアレイのアドレス信号線。 １６・・・メモリアレイ。 １７・・・曲線を書き込んだＲＯＭ。 １８・・・変喚後のデータ読み取りのための信号線。 １９・・・２値化出力信号線。 ２０・・・アドレスインクリメント信号線。 ２ｍ・・・アドレスカウンタ。 ２２・・・バッファ制御信号線。 ２３・・・アドレスバッファ。 ２４・・・アドレスカウンタの出力イネーブル信号。 ５０．５２・・・出現頻度曲線。 ５１．５３・・・累積画素数曲線。 ５４・・・補正曲線の例。 ５５．５６・・・出力として得られる階調の幅。 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力画像の階調値をｎビットに量子化し、２＾ｍ
   の濃度レベルにつき、それぞれ入力された全画素中の何
   画素を有するかを示す濃度分布を求め、最も画素数の多
   く分布する濃度レベルに対して選択的に、大きな勾配を
   有する濃度変換曲線を割り付け、画素が最頻出現する濃
   度近傍に、最多階調を与える様に構成したことを特徴と
   する画像処理方法。
2. （２）第１項記載の画像処理方法により階調付き画像の
   印刷処理を行なうごとく構成したことを特徴とする印刷
   装置。