JPH02186876A - 画像処理装置 - 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】 〈発明の属する分野〉 本発明はデジタル複写機、デジタルファクシミリ等に用
いられる画像処理装置に関し、特に画像の特徴を識別し
、その特徴に応じ良好な画像を得ることかできる画像処
理装置に関する。

〈従来技術〉 従来より、デジタル機器に於いて、中間調の画像を出力
する場合、２〜４値のデイザ法による階調表現法が用い
られている。これはデイザ法のハードウェア構成が容易
なこと、及び画質が安定している事等の理由に基づいて
いる。

〈発明が解決しようとしている課題〉 網点写真原稿を組織的デイザ法によりｍ子化処理し、画
像出力した場合、網点の周期性とデイザ閾値マトリック
スの周期性とにより著しいビート（モアレ）が発生する
。このモアレはデイザ閾値がファツテイング型と呼ばれ
る閾値マトリックスの時に顕著に現われる。このモアレ
縞の発生を抑制する一手法としてランダム・デイザ法に
よる出力や網点内の平均濃度値が入出力画像間で一致す
るようにした方式等があるが、いずれも記録出力された
ドツトが周期的再調点化されておらず、独特のテクスチ
ャ構造を呈し、且つ記録装置の周波数特性の影響を受は
易いといった欠点があった。

又、原稿全域にわたり、同一のデイザ法による再生処理
を行った場合、網点画像ではモアレが発生し、文字部分
ではエツジが切れ切れになるといった欠点が生じる。こ
のため、画像の特性を判別し、それに応じた再生処理を
行うことが種々提案されている。しかしながら、網点画
像と文字等の線画像を正確に識別することが困難であっ
たため、それぞれの画像に応じた再生処理を行うことが
できず、良好な再生画像を得ることができなかった。

く課題を解決するための手段及び作用〉本発明によれば
画素データを入力する手段と、前記入力手段から入力し
た注目画素データ及び前記注目画素データの近傍の画素
データから前記注目画素データのエツジ量及び前記注目
画素データの孤立度を識別する識別手段と、前記注目画
素データに対してエツジ強調処理を行うエツジ強調手段
と、前記注目画素に対して平滑化処理を行う平滑化手段
と、前記識別手段による識別結果に従って前記エツジ強
調手段、前記平滑化手段のいずれかを選択する選択手段
とを設けることにより、入力画像の特性を確実に識別で
き、この識別結果に応じてエツジ強調手段又は平滑化手
段のいずれかを選択し処理するので、入力画像に最適な
再生処理を行うことができる。

〈実施例〉 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本実施例における画像処理装置のブロック図で
あり、図中１０は例えばＣＯＤ等のセンサを有し、この
センサより原稿を読取り、複数ビットからなる多値の画
像データを出力する画像読取部である。尚、このセンサ
はラインセンサであり、原稿を電気的にライン方向（主
走査方向）に走査するとともに機械的にライン方向と垂
直方向（副走査方向）に走査して原稿全体を読取るもの
である。

１１は画像読取部１３に読取られた画像データを保持す
るためのラインメモリ、】２は画像データを２値化し２
値化された注目画素のデータとその近傍の画像データか
ら画像の孤立度を算出する孤立性検出器、１３は画像の
空間周波数により、エツジ量を算出するエツジ検出器、
１４は孤立性検出器１２とエツジ検出器１３から出力さ
れた値により、その画像データが網点領域なのか、ある
いは文字や細線の領域なのかを識別する推論器、１５は
推論器１４における画像の識別結果により、平滑化処理
されたデータとエツジ強調されたデータとの切換えを行
う平滑化／エツジ強調回路、１６は平滑化／エツジ強調
回路１５からの出力を所定のデイザ・マトリクスにより
２値デイザ処理するための２値化回路、１７は２値化回
路１６からの２値化信号に基づき画像形成を行うプリン
タである。ここでは、説明を簡単にするために２値デイ
ザ処理を用いたが、３値デイザや４値デイザ処理でもよ
い。この場合プリンタ１７は多値プリンタを用いる。

孤立性検出器１２における網点画像の検出法としては、
単位面積内の各画素について孤立性を求め、それらの合
計値がある一定閾値以上となる領域を網点領域とする方
法を用いる。一般に網点画像はその複数が増す程、単位
面積内に含まれる孤立ドツトが増大するので、孤立性が
ある閾値以上になる領域は網点領域と識別できる。本実
施例においては、孤立性検出器１２内で、画像データを
２値化し、その２値データを用いる。

第２図は画素の配列を示した図である。中心画素位置を
（ｉ、　Ｄとした時の（ｉ、　ｊ−２）、に、　ｊ＋２
）。

（ｉ−２，ｊＬ　　（ｉ＋２．Ｄの４画素と（ｉ、　０
画素をそれぞれａ、　　ｂ、　ｃ、　　ｄ、　　ｘとす
ると、孤立性Ｓ３１．は、 Ｓ　ｉ、　４　＝　ａ■ｘ＋ｂ■ｘ＋ｃ■ｘ＋ｄ■ｘ　
　−（１）（但し、■は排他的論理和） で表わされる。この５×５のマトリクスを用いて得られ
るＳ＋、１を第３図に示した７×７マトリクスの４９画
素について求めることにより、注目画素（ｍ、　ｎ）の
孤立性を検出することができる。

つまり、現在処理しようとしている画素位置を（ｍ、ｎ
）とした場合の画素位置が （ｍ　＋　ｐ　、　　ｎ　＋　ｑ　） である４９９画素のそれぞれについて、（１）式の８１
．、が計算され、その合計値 が孤立性検出器１２の出力となる。

尚、孤立性検出器１２は本件出願人が出願した特開昭６
１−１５７１５６号公報、特開昭６１−１５７１５８号
公報に説明されているので詳しい説明は省略する。

第４図は各網点線数の−様な画像を４００ｄｐｉのスキ
ャナで読み取り、その画像に対して孤立性検出器１２の
出力を縦軸に、網点線数を横軸にとってプロットしたも
のである。これにより網点数１５０までは孤立性検出器
の出力が高くなることがわかる。尚、孤立ドツトの認識
方法、標本化の解像度等により、高い網点線数において
は逆に孤立性を検出できなくなり、第４図に示すように
、孤立性検出器の出力は低下する。しかしながら、この
様な高いスクリーン線数ではモアレは発生しに＜＜、問
題とはならない。

第５図は、網点・文字及び写真の空間周波数分布を模式
的に示したものである。下側の横軸に各線数の網点のス
クリーン角が０度及び４５度の一次高調波のピーク位置
を示す。

尚、第５図の横軸の［ｆ　ｐ／ｍｍ）は〔ラインペア／
　ｍ　ｍ　］を示しており、ｆｐは第３図に示した如く
２画素を表わしている。又、第５図は網点数１００の場
合の空間周波数の分布を示したものである。第５図から
解るように網点線数・スクリーン角度によりかなり広範
囲に分布している。図から文字・細線と網点画像が分離
されるためには２Ｉ！ｐ／ｍｍ程度にピークを持つ弁別
フィルタが必要となる。このフィルタは第７図の（Ｃ）
に示すものとなるが、これについては後で述べる。

第６図は各種エツジ検出フィルタの一般的な一次元モデ
ルを示す。（Ａ）は−次微分フィルタ、（Ｂ）は二次微
分フィルタを示し、カーネルは０．±２″（ｎ−０＋　
　１　＋　　２＋　・・・）の値をとる様にされている
。

これはハードウェア化を容易にするためで、係数の乗算
が信号のシフト演算で出来るようにするためである。

かかるフィルタの周波数特性の解析解は一般的に知られ
ている様に、 一次微分フィルタ： Ｙ　、　（ｆ）　＝ＣＨｓｉｎ　（２πａｆ）　５ｉｎ
ｃ　（ｂｆ）　　　　　−（２）二次微分フィルタ： Ｙ２（ｆ）＝Ｃ２［１，ｂ２ｓｉｎｃ（ｂ２ｆ）−２１
２ｂｌｃｏｓ（２πｆａ）ｓｉｎｃ（ｂｌｆ）　　・−
・（３）で表される。

第７図は前述（２）、　　（３）式のフィルタの数値解
析例を示した図である。（ａ）は二次微分フィルタを用
いた時で、（３）式のそれぞれの係数を１．−２゜１□
＝−１，ａ＝＝ｂ１　＝ｂ２とした時のものである。

（ｂ）は二次微分フィルタで、（３）式のそれぞれの係
数を１１　＝２．　１２　＝−１，ａ＝２ｂｌ、　　ｔ
ｚ　＝ｂ２とした時のものである。（Ｃ）は−次微分フ
ィルタを用いた時で、（２）式の係数をａ＝２ｂとした
時のものである。第８図は第７図に示した（ａ）、　　
（ｂ）。

（ｃ）それぞれのフィルタの形状を示した図である。

第７図のフィルタの特性から一次微分空間フィルタの方
が二次微分フィルタよりも同じカーネル・サイズであれ
ばより低周波側に透過帯域特性のピークがある事が分る
。従って、第７図の（ｃ）のフィルタを用いることでエ
ツジ抽出を行うことができる。しかも５×５のカーネル
・サイズの一次微分フィルタを用いる事により４００ｄ
ｐｉのサンプリング密度で前述の２４！ｐ／ｍｍ程度の
弁別フィルタを設計することが可能となり、文字細線部
のエツジ抽出ができる。

本実施例中のエツジ検出器１３には、上述の５×５のカ
ーネル・サイズの一次微分フィルタが用いられており、
このフィルタの出力がエツジ検出器１３の出力となる。

（ここではｌ値出力（ｌは２以上の多値データ）として
いる。） 以上述べた２つの画調抽出の為の物理量（エツジ検出器
１３の出力及び孤立性検出器１２の出力）は、その特徴
が強ければ強い程大きい値、いわゆる多値出力となる。

抽出した特徴量の値から像修正を行う処理のルールは以
下の通りである。

ルールｌ：エツジ検出器１３の出力値が大きければエツ
ジ強調処理を強（する。

ルール２：孤立性検出器１２の出力が大きければ平滑化
処理を強（する。

上記ルールに従い平滑化処理又はエツジ強調処理のいず
れかを選択するとともに、それぞれの処理における処理
の割合を段階的に切換りえていく。

本実施例においては、ハードウェアの規模も考慮して２
つの平滑化処理、つまり弱い平滑化処理と強い平滑化処
理（本実施例では、この２つを平滑化処理を行う場合と
行わない場合とするが、平滑化処理の割合を変える構成
としてもよい。）と２つのエツジ強調処理（弱いエツジ
強調と、強いエツジ強調）とを前記孤立性検出器１２、
エツジ検出器１３の出力に応じて選択的に使用する方式
を用いる。

次に、前述の孤立性検出器１２及びエツジ検出器１３の
各多値出力の情報から推論器１４にてそのブロックが何
であるかを推論する。かかる推論器１４の構成は最終的
にはＬＵＴ　（ｌＯｏｋ−ｕｐ　　ｔａｂｌｅ）へ落さ
れる。推論器１４の出力は平滑化／エツジ強調回路１５
へ送られる。これは前述の如く４つの処理から選択され
るのであれば推論器からの出力ｂｉｔ数は２ｂｉｔとな
る。エツジ検出器１３の出力値を１値、孤立性検出器１
２の出力値をに値とすると、推論器の全状態数はｋＸＩ
！となる。今回は簡単の為に＝　１　＝２を用いた。こ
の時の処理形態を表に示す。

表 ここでに＝　４１！　＝２とするには、孤立性検出器１
２からの出力を閾値Ｔ＝４５で２値化して１ビツト出力
とし、また、エツジ検出器からの出力も同様に閾値Ｔ　
２＝４８　（但し、エツジ検出器からの出力が９ビツト
の場合）で２値化して１ビツト出力とする必要がある。

上記の閾値は、２値化時の条件により変動する。従って
、上記に限るわけではない。

第９図は平滑化／エツジ強調回路１５のブロック図であ
る。スムージング回路１８では第１０図に示された係数
によりスムージングが行われる。また、エツジ強調回路
１９では第１１図に示された係数によりエツジ強調がな
され、エツジ強調処理されたデータとそのデータに乗算
器２０において０．５倍されたデータがセレクタ２１に
送られる。ここでは図示していないがエツジ強調、スム
ージングに対してたたみ込み積分を行うため、例えば４
ラインバツフアと相当分の遅延素子を設けることが必要
である。

セレクタ２１では推論器１４からの２ビツトの信号に応
じて前述の表に示すような処理、例えばスムージングが
選択されれば信号２０１が２値化回路１６に出力され、
強いエツジ強調が選択されれば信号２０２が、また弱い
エツジ強調が選択されれば信号２０３が２値化回路６に
対して出力される。２値化回路１６ではセレクタ２１か
ら送られてきたそれぞれの画調に対して処理されたデー
タを所定のデイザマトリクスでデイザ処理する。尚、２
値化回路１６の構成は既に公知であるので詳細な説明は
省略する。

第１２図に読みとりを４００ｄｐｉ、２値化時のデイザ
マトリクスを４×４の網点型とした場合のスムージング
フィルタとエツジ強調フィルタの空間周波数特性を示す
。

ここで、スムージングフィルタは第９図のスムージング
回路１８に、又、エツジ強調フィルタは第９図のエツジ
強調回路１９で用いられるフィルタである。モアレを顕
著に引きおこす空間周波数は第５図に示した如（４ｆｐ
／ｍｍ付近なので、この付近での周波数をとり除（よう
にスムージングフィルタは構成されている。この−例を
第１０図に示す。また、モアレを抑制するように（読み
取り密度とデイザマトリクスを考慮した時に、モアレが
顕著に発生する周波数領域をとり除くように）構成され
ていれば上記に限らない。

第１１図にエツジ強調フィルタの一例を示す。文字や細
線を重点的に強調するために、中高域強調となっている
。また、エツジ強調フィルタも文字や細線を強調できる
ものであれば、上記に限らない。

以上説明したように、網点と細線の持つ空間周波数の違
いとドツトの孤立性から画調を識別する￥ ので正確に画調を識別できる。渇して、その識別結果に
基づき細線のエツジのみを強調し網点部分は平滑化する
ことにより、デイザの影響を受けない細線の再現とモア
レの発生しない網点画像の再現を可能にしている。

しかも、網点又はエツジの割合に応じて平滑化又はエツ
ジ強調の割合を変えるので、原稿画像に忠実な画像を再
現することができる。又、リアルタイム処理を行うので
、高速な画像処理を行うことが可能となる。

尚、本実施例では平滑化の割合を２段階及びエツジ強調
の割合を３段階としたが、更に多くの段階を設けること
も可能である。

〈発明の効果〉 以上説明した如く、本発明によれば、入力画像の画調を
確実に識別でき、この識別結果に応じてエツジ強調手段
又は平滑化手段のいずれかを選択し処理するので、入力
画像に最適な再生処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である画像処理装置のブロッ
ク図、 第２図、第３図はドツトの孤立性の検出を説明するため
の図、 第４図は網点の線数に対する孤立性検出器の出力を示し
た図、 第５図は網点、文字、写真の空間周波数の分布を示した
図、 第６図はエツジ検出フィルタの一次元モデルを示した図
、 第７図はフィルタの数値解析例を示した図、第８図は第
７図に示したフィルタの形状を示した図、 第９図は第１図の平滑化／エツジ強調回路の詳細を示し
た図、 第１Ｏ図はスムージングフィルタを示した図、第１１図
はエツジ強調フィルタを示した図、第１２図はスムージ
ングフィルタとエツジ強調フィルタの空間周波数の特性
を示した図である。 図中、ＩＯは画像読取部、１１はラインメモリ、１２は
孤立性検出器、１３はエツジ検出器、１４は推論器、１
５は平滑化／エツジ強調回路、１６は２値化回路、１７
はプリンタ、１８はスムージング回路、１９はエツジ強
調回路、２０は乗算器、２１はセレクタである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画素データを入力する手段と、前記入力手段から入力し
   た注目画素データ及び前記注目画素データの近傍の画素
   データから前記注目画素データのエッジ量及び前記注目
   画素データの孤立度を識別する識別手段と、前記注目画
   素データに対してエッジ強調処理を行うエッジ強調手段
   と、前記注目画素に対して平滑化処理を行う平滑化手段
   と、前記識別手段による識別結果に従って前記エッジ強
   調手段、前記平滑化手段のいずれかを選択する選択手段
   とを有したことを特徴とする画像処理装置。