JPH0354679A - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は画像処理装置に関し、一層詳細には、連続階調
画像より得られる画像信号にこの画像信号の濃度および
コントラストデータに応じて平均化処理を施して、前記
画像信号から好適にノイズの低減を図ることのできる画
像／Ａ埋装置に関する。

〈従来の技術〉 連続階調画像をＣＣＤ等の固体撮像素子を用いて電気信
号に変換した後フィルム等に再生する場合、前記固体撮
像素子の特性により再生画像上はノイズが混入される場
合がある。　再生画像にノイズが混入されると、再生画
像のザラツキまたはムラが生じ、再生画像は見苦しいも
のとなってしまう。　特に、人間の視覚は、明るさに対
しては対数に近い特性を有しているため、連続階調画像
の高濃度側のシャドウ部と低濃度側のハイライト部に同
量のノイズが混入された場合であっても、そのノイズレ
ベルは高濃度側のシセドウ部で犬き〈感じられ、画質を
低下させる要因となっている。　このようなノイズを低
減させるため、電気信号としての画像信号を平均化する
画像処理方法が知られている。

ところで、連続階調画像の全濃度レベルを平均化して出
力した場合、ノイズの低減化は達成されるがハイライト
部における解像度も低下してしまう不都合が生じる。　
すなわち、人間の視覚は連続階調画像のシャド一部にお
いて空間的分解能が低い特性を有する一方、ハイライト
部では分解能が高くなる特性を有している。

従って、シャド一部ではノイズが好適に低減されるが、
ハイライト部では解像度が低下することになる。

そこで、特開昭第６３−１　５６４７５号公報に開示さ
れた装置では、上述した画像信号の平均化処理をシャド
一部側でのみ行うようにしている。　すなわち、この従
来技術では、連続階調画像より得られる画像信号をシャ
ド一部とハイライト部との間に設定した所定の基準値と
比較し、その比較結果に基づきシャドー側の画像信号に
対して平均化を行うように構成している。　この場合、
シャドー側では平均化された画像信号によりノイズの目
立たない画像が得られる一方、ハイライト側では平均化
処理が行われないため解像度が低下することのない画像
が得られる。

く発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記特開昭６３−１　５６４７５号に開
示された画像処理装置では、高濃度側のシャドウ部では
周辺画素との平均化のため高濃度側でのエッジも平滑化
されてしまいシャープさが劣化する欠点がある。

また、上述の装置では、画像信号に対して平均化処理を
行うか否かの判断を一つの閾値あるいは数個の閾値を用
いて比較手段により判別しているため、得られる再生画
像はシャド一部からハイライト部に移行する部分におい
て画像の平滑度あるいは鮮鋭度が急激に変化することに
なる。　この場合、濃度変化が緩やかな画像においては
、前記閾値の前後の部分で画像に不自然さが生じる不都
合がある。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、連続
階調画像より得られた画像信号を平均化処理する際に、
入力画像データの濃度およびコントラストに応じて、平
均化する周辺画素および重み付け演算係数を決定し、決
定された周辺画素データとの平均化データと、前記入力
画像データとを決定された重み付け演算係数を用いて重
み付け演算を行うことにより、高濃度側のシャド一部か
ら低濃度側のハイライト部に至る広範囲において好適に
ノイズを低減することができ、特に、高濃度側でのエッ
ジのシャープさが劣化せず、濃度変化の緩やかな画像に
対して不自然さが生じることのない画像幻理装置を堤供
することにある。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、本発明は、連続階調画像よ
り得られた入力画像データを周辺画素データと平均化し
てノイズの低減した補正画像データを出力する画像処理
装置において、前記入力画像データと周辺画素データと
を平均する平均化処理手段と、前記入力画像データの濃
度およびコントラストから，平均する周辺画素を決定す
る平均処理決定手段と、 平均化データと前記入力画像データとを重み付け演算す
る重み付け演算手段と、 前記入力画像データの濃度およびコントラストから重み
付け演算係数を決定する重み付け演算係数決定手段とを
有することを特徴とする画像処理装置を堤供するもので
ある。

前記重み付け演算手段は、重み付け加算手段であるのが
好ましい。

前記平均化処理決定手段は、予め、定められた周辺画素
との平均化データを選択する手段であるのが好ましい。

次に、本発明に係る画像処理装置について好適な実施態
様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下に詳細に説明
する。

￥Ｓ１図において、参照符号１０は本実施態様に係る画
像処理装置が通用される画像読取記録装置を示す．　こ
の画像読取記録装置１０では原ｇ４Ｇの連続階調画像が
電気信号に変換された後、網点階調画像としてフィルム
Ｆ上に再生されるもので，ある。

すなわち、原稿Ｇは図示しない搬送手段により矢印Ａ方
向に副走査搬送されるように構成されており、原稿Ｇの
連続階調画像は集光光学系１２を介して充電変換手段で
あるＣＣＤ１４によって矢印Ｂ方向に主走査される，　
　ＣＣＤ１４によって光電変換され、ゲイン補正などの
アナログ補正された連続階調画像は、クロツク発生器１
６からの主走査クロツクφ８に基づきＡ／Ｄ変換器１８
によりデジタル信号としての画像信号Ｓに変換された後
、本発明の画像処理装置からなる画像処理部２０に供給
される。

画像処理部２０ではクロック発生器１６からの主走査ク
ロック信号φ８および副走査クロツク信号φ，に基づき
前記画像信号Ｓに対してＣＣＤのシェーディング補正や
暗時補正などを施した後、対数変換処理、階調変換処理
、倍率変換処理、平滑化処理、鮮鋭化処理、網掛処理等
の画像処理などを施し、２値化された網点画像信号Ｒと
して画像記録部２２に出力する。　画像記録部２２は前
記網点画像信号Ｒをレーザ光等の光信号に変換しフイル
ムＦ上に導くことで網点階調画像の記録を行う。

第２図は、第１図の画像処理部２０の構戒を示したもの
である．　この場合、画像処理部２０は、ＣＣＤ補正回
路２４、変換処理回路２６、平滑化処理（アンシャープ
処理）回路３０、鮮鋭化処理（シャープネス処理）回路
３２および網掛処理回路３４を備えている。

ＣＯＤ補正回路２４は、固体撮像素子であるＣＣＤ１４
の各画素毎のばらつきによる受光光量のゆらぎを（照明
光のゆらぎをも含めて）補正するシェーディング補正お
よび各画素毎の（光が入射していない時にも存在する）
ベースのゆらぎを補正する暗時補正などを行うもので、
各画素の受光信号をベースのそろった均一なものとする
、例えば同じ原稿画像濃度であれば同じ画像データ（画
像信号）とするものである。　このようなシエーデイン
グ補正や暗時補正は、ＣＣＤ１４での受光信号をＡ／Ｄ
変換器１８でＡ／Ｄ変換する前のアナログデータのうち
に行ってもよい．　この時ＣＣＤ補正回路はＡ／Ｄ変換
器１８の信号伝送の上流側に設けられる。　また、ＣＣ
Ｄ補正回路２４は、後述する対数変換回路の後に配置し
、対数変換後、ＣＣＤ補正を行ってもよい． 変換回路２６は、画像信号を対数変換する対数変換回路
、階調特性（露光量一濃度特性）に対応する画像信号に
変換する階調変換回路および主走査方向の画素密度に対
応する画像信号に変換する倍率変換回路などからなるも
ので、画像記録のため信号Ｃ変換するものである。

鮮鋭化処理回路３２は、画像の輪郭などのエッジを強調
し、鮮鋭化（シャープネス）処理するもので、例えば、
原画像データから平滑化された平滑化画像データの定数
倍を引きアンシャープマスキングをして画像鮮鋭度を増
し、エッジ強調を行うものである。

網掛処理回路３４は、画像濃度信号から網点画像信号を
作成するもので、この網点画像信号は、所要の角度およ
び線数に応じて画像濃度を面積変調するものである。　
この網点画像信号は、画像記録部２２に出力される． 以上ＣＣＤ補正回路２４、変換回路２６、鮮鋭化処理回
路３２および網掛処理回路３４は、従来公知の回路を用
いることができる。

平滑化処理回路３０は、本発明の最も特徴とする部分で
本発明の画像処理装置を構戒するものの１つであり、入
力画像データと周辺画素データとを平均化して、画像デ
ータ信号中のイズ低減を図り、補正画像データを得るも
のある。　その具体的一実施例を第３図にす。

同図に示すように、平滑化処理回路３０は平均化回路３
６、マルチブレクサ（ＭＰＸ３８、合成回路４０、レジ
スタ４２、減算｛４４、リミッタ４６、ルックアップテ
ーブノ（ＬＵＴ）４８とを有する。

平均化回路３６は、今注目している走査行６入力画像デ
ータの画素信号Ｓと１走査行前の３応する画素信号ＳＢ
とを受けて、当該画素データと本発明の平均処理決定手
段により決定さオた所定数の周辺画素データとの平均化
を行う４ので、本発明の平均化処理手段を構成する。

ここでは、画素信号ＳとＳＢから予め平均す♂き周辺画
素および周辺画素数を複数組決定し、決定された数の画
素の平均化を行い、その復裳組の平均値を求めておく。

　例えば、当該画１を含む当走査行の４画素と前走査行
の同画素１号の４画素の計８画素（４Ｘ２）の平均値、
当走査行の４画素（４Ｘ１）の平均値、当走査行および
前走査行２画素ずつの４画素（２Ｘ２）の平均値および
当走査行２画素（２Ｘ１）の平均値を平均化データ（当
該画素のアンシャープ信号）　ｕ　（ｕ，〜ｕ４）平均
化回路３６で計算しておく。

平均化する周辺画素の選択は、当該走査行においては、
当該画素と連続する前の画素、後続画素および前後の画
素からその画素数に応じて適宜選択すればよく、また、
平均化する周辺画素は、当該走査行とその直前走査行の
２走査行の同じ画素番号の画素に限定されるわけではな
く、当該走査行とその直後走査行から選択してもよいし
、その前後の走査行の１行あるいは複数行から画素数に
応じて適宜選択してもよい． 平均化する画素数は、前述の８画素、４画素、２画素に
限定されるわけではなく、当該画素とその周囲に隣接す
る８画素（当該行と前後の３走査行の３×３画素）との
９画素でもよいし、５画素、３画素であってもよいし、
その画素数の組み合わせもどのようなものであってもよ
い。

平均化回路３６で行う平均化処理は、特に制限的ではな
く、どのような平均であってもよく、単純平均すなわち
相加平均、例えば、平均化画素数をＮ、その画素信号を
Ｓｋとするとき、 で求めてもよいし、２乗平均 を行って求めてもよいが、回路構成の容易さから単純平
均が好ましい． ＭＵＸ３８は、データセレクタであり、平均化回路３６
で計算された複数の平均データＵ（Ｕ＋−Ｕ４）のうち
から、ＬＵＴ４８からのセレクト信号によって、所定の
平均データＵを選択して合成回路４ｏに入力するもので
ある。

合成回路４０は、入力画像データＳと平均化データＵと
をＬｔＪＴ４８から決定された重み付け加算係数１（０
〜４）を用いて演算するもので、例えば、 により演算してＵ　を次工程（鮮鋭化処理）に出力する
ものであり、本発明の重み付け演算手段を構成する。

本発明の重み付け演算手段は、上述の式２よる重み付け
加算を行う重み付け加算手段に限定されるものではなく
、所要の重み付け関数を用いて、重み付け演算を行って
もよい。

例えば、 などにより重み付け演算を行ってもよい。　ここでａ１
は重み付け演算係数である。

合成回路４０は、上述の重み付け演算を実現するもので
あれば、公知の演算回路から構成されるものであっても
よい。

レジスタ４２は、当該画素の周囲、例えば直前の画素の
画素信号Ｓ　Ｉ−１を記録しておくもので、減算器４４
は、記録された画素信号Ｓ　ｌ−１と当該画素の画素信
号、例えばＳ，との信号差すなわち濃度差Ｓｌ−Ｉ　　
Ｓｌを求めるものである。　また、リミッタ４６は、減
算器４４によって求められた濃度差Ｓｌ−１−Ｓｌに絶
対値を付けて正数化した後、所定の上限値以上はリミッ
ト処理して、この上限値とするものである。

ここで、レジスタ４２、減算器４４およびリミッタ４６
は、当該画素のコントラスト信号（Ｃ）を求める手段を
構成するが、コントラスト信号Ｃとして画像データと同
じビット数を用いる場合はリミッタ４６によるりよット
処理は不要である。

ＬＵＴ４８は、入力画像データの濃度およびコントラス
トから、平均化する画素と画素数を決定する本発明の平
均処理決定手段と、重み付け演算に用いられる重み付け
演算係数を決定する重み付け演算係数決定手段とを構戒
するもので、入力画像データの濃度信号Ｄおよびコント
ラスト信号Ｃの値から平均化画素および画素数（平均種
類）を予め記憶されている平均種類選択テーブルの中か
ら読み取り、この平均化画素パターンに応じたセレクト
信号（Ｓｅｔ）をＭＵＸ３８へ出力するとともに、重み
付け演算係数ｔを予め記憶されている重み付け係数選択
テーブルの中から読み取って合戒回路４０へ出力する． ここで、入力画像データの濃度信号Ｄとコントラスト信
号Ｃの値と選択される平均種類との関係を表わす平均種
類選択テーブルの一例を第４ａ図に示す。　また、重み
付け係数選択テーブルの一例を第４ｂ図に示す。

第４ａ図に示すように、本発明に用いられる平均種類選
択テーブルでは、ノイズにより再生画像のザラツキやム
ラが目立つ高濃度低コントラストの領域では入力画像デ
ータを平均化し、コントラストが低くなり、濃度が高く
なるほど平均化する画素数を増加させる．　また、第４
ｂ図に示すように、本発明に用いられる重み付け係数選
択テーブルでは、ノイズによる再生画像にザラツキやム
ラが目立つ濃度が高く、コントラストが低い領域になる
ほど、平均化データＵの重み付け演算係数ｔを増加させ
、平均化しない原画像データＳの重み付けを減少させる
。

ここで、濃度データＤは低分解能でも全濃度域を表現す
ることが重要であり、コントラストデータＣは低コント
ラスト側が重要である。

従って本発明においては、画像データを８ビツトで表わ
している場合、濃度データＤおよびコントラストデータ
Ｃを８ビットで表わしてもよいが、濃度データＤは上位
４ビットを使い、コントラストデータＣは、り主ツタ４
６によって下位４ビットを用いることにより、平均種類
選択テーブルと重み付け係数選択テーブルを第４ａ図お
よび第４ｂ図に示すようにコンパクトなものとし、平均
種類セレクト信号Ｓｅｌと重み付け演算係数ｔとの選択
を容易に行うことができる。　すなわち、濃度データＤ
は４ビットの１６、コントラストデータＣは４ビットの
１６であり、１６Ｘ１６の２５６のポイントに平均種類
のセレクト信号Ｓｅｌと重み付け演算係数ｔを割り振る
ことにより両テーブルを作ることができる． また、第３図に示す例では、平均種類選択テーブルと重
み付け係数選択テーブルを同一のＬＵ丁４８に記憶させ
．．１つのノレックアップテーブルからセレクト信号Ｓ
ｅｌと係数ｔを読み出しているけれども、専用のルック
アップテーブルを２つ設け、それぞれ個々に読み出すよ
うに構威してもよい。

また、ＬＵＴ４８は以上のように構成すればよいが、本
発明は第４ａ図および第４ｂ図に示すものに限定されず
、また、濃度データＤおよびコントラストデータＣも上
述のものに限定されるわけではなく、処理する画像デー
タ、目的とする再生画像に必要なデータ、平均化処理法
に応じ適宜決定すればよい。

本発明に係る画像処理装置が適用される画像読取装置は
基本的には以上のように構成されるものであり、次にそ
の作用について説明する。

まず、第１図に示すように、ＣＣＤ１４は矢印Ａ方向に
副走査搬送される原稿Ｇの連続階調画像を集光光学系１
２を介して矢印Ｂ方向に主走査することで電気信号に変
換する。　次　いて、電気信号に変換された連続階調画
像は、クロック発生器１６からの主走査クロツクφ．に
基づきＡ／Ｄ変換器１８によってデジタル信号に変換ざ
れ、画像信号Ｓが得られる。　この画像信号Ｓは画像処
理部２０に伝送され、第２図に示すように、ＣＯＤ補正
回路２４でシェーディング補正および暗時補正され、変
換処理回路２６で対数変換、階調変換、倍率変換などの
変換処理を行った後、第３図に示す平滑化回路３０に入
力される。

平滑化処理回路３０においては、８ビットの入力画像デ
ータ信号Ｓは、平均化回路３６、合成回路４０、レジス
タ４２、減算器４４およびＬＵＴ４８に入力される。　
平均化回路３６においては、この信号Ｓと１走査行前の
画像データ信号ＳＢとにより、４画素×２走査行、４画
素×１行、２画素×２行および２画素×１行の４種類の
平均データｕ　（ｕｌ〜ｕ４）が計算され、これらのデ
ータはＭ　Ｕ　Ｘ　３−８に出力される。　レジスタ４
２に記録されていた１画素前の画像データは減算器４４
に伝送され、減算器４４において入力された当該画素の
画像データとの間で減算され、リミッタ４６で絶対値が
求められ、下位４ビットのコントラスト信号Ｃとされる
。　一方、直接入力される原画像データＳは上位４ビッ
トの濃度信号Ｄとされ、この濃度信号Ｄは上述のコント
ラスト信号ＣとともにＬＵＴ４Ｂに入力される。

ＬＵＴ４８は、第４ａ図および第４ｂ図に示すような平
均種類選択テーブルと重み付け係数選択テーブルを有し
ており、ＬＵ丁４８では濃度信号Ｄおよびコントラスト
信号Ｃに応じて、平均する画素と画素数、すなわち平均
種類、４×２、４×１、２×２および２×１を選択し、
そのセレクト信号Ｓｅｌおよび重み付け演算係数ｔを決
定し、セレクト信号ＳｅｌはＭＵＸ３８に、前記係数ｔ
は合戒回路４０に送られる。

ＭＵＸ３８では、平均データｕｌ＋ｕ２ｕ　３　＋　ｕ
　４のうちからＬＵＴ４８からのセレクト信号Ｓｅｌに
応じて一つが選択され、平均データＵとして合成回路４
０に送られる。

合成回路４０では、平均データＵと直接入力される原画
像データＳとを重み付け演算係数ｔを用いて ４ を演算し、８ビットの平滑化信号Ｕ　を得ることができ
る。

こうして得られた平滑化信号Ｕ　は、高濃度低コントラ
ストのシャド一部では平均化データＵを得るための画素
数も多く、重み付け係数ｔも大きいので、多数の周辺画
素と十分に平均化された信号となり、十分にノイズ低減
がなされているので、この信号Ｕ　を用いて記録された
再生画像には、シャド一部におけるザラツキやムラが生
じない高画質画像となる。

また、低濃度および／または高コントラスト部分、例え
ばハイライト部分では、平均化せず、原画像データＳを
用いて再生画像を得るので、ハイライト部での平滑化に
よる画像解像度の低下やエッジの劣化などのない高解像
度のシャープな画像となる。

また、高濃度低コントラスト部分から低濃度高コントラ
スト部分との間の中間部分では、平均化する画素数や平
均データに乗ずる重み付け係数ｔを徐々に少しずつ減ら
して、平滑化データＵ　を得るので、この信号Ｕ　を用
いて得られた再生画像は、ノイズも低減され、解像度も
ありエッジの劣化も少ない画像であり、シャト一部とコ
ントラスト部との間の平滑化の度合を少しずつ低下させ
たものになっているため、再生画像に不自然さを生じな
い。

このような平滑化信号Ｕ　は、平滑化処理回路３０から
鮮鋭化処理回路３２によって輪部強調、エッジ強調など
の処理を施された後に、印刷のための綱Ｈ１処理回路３
４によって、画像濃度に応じて最適かつ高精度に網点の
面積に対応したパルス幅変調信号に変換され、網点画像
信号Ｒとして、画像記録部２２に出力される。

次いで、画像記録部２２において、前記網点画像信号Ｒ
に基づいてフィルムＦ上に網点画像を形成する。

こうして得られたフィルムＦ上の再生網点画像は、高濃
度側では濃度のザラツキやムラがなく、低濃度側では解
像度や鮮鋭度が高く、中間濃度では、濃度およびコント
ラストに応じて平滑化処理の程度が徐々に変化している
ので、高濃度側から低濃度側への解像度や鮮鋭度の変化
が自然でノイズ低減がされた画像である。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施，態様に限定されるものではなく
、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並
びに設計の変更が可能なことは勿論である。

〈発明の効果〉 以上詳述したように、本発明によれば、入力画像データ
の濃度とコントラストに応じて、平滑化するための周辺
画素の種類および画素数を選択し、また重み付け演算を
行って、高濃度低コントラスト部ではノイズ低減のため
の平滑化の度合を大きくし、低濃度高コントラスト部に
移行するに従って平滑化の度合を小さくしてゆくことに
より、高濃度側での再生画像のザラツキやムラがなく、
低濃度高コントラスト部でも解像度や鮮鋭度の劣化がな
く、高濃度部から低濃度部に至る平滑化処理がごく自然
に行われ、不自然な再生画像を生じることのない画像信
号を得ることができる。

従って、本発明の画像処理によって処理された画像信号
は、鮮鋭度すなわちシャープさの劣化を抑え、ノイズの
低減が十分になされた画像信号であり、高精度の網点生
成が必要で高画質が要求される印刷用画像の形成にも好
適に使用てきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る画像処理装置が通用される画像
読取記録装置の概略構成図である。 第２図は、第１図に示す画像処理部の一実施例の構成ブ
ロック図である。 第３図は、第２図に示す平滑化処理回路の一実施例の構
成ブロック図である。 第４ａ図および第４ｂ図は、それぞれ、木発明に用いら
れるルックアップテーブルに記憶されている平均種類選
択テーブルおよび重み付け係数選択テーブルである。 符号の説明 ！０・・・画像読取記録装置、 １４・・・ＣＣＤ， ２０・・・画像幻埋部、 ２４・・・ＣＣＤ補正回路、 ２６・・・変換処理回路、 ３０・・・平滑化処理回路、 ３２・・・鮮鋭化処理回路、 ３４・・・網掛処理回路、 ３６・・・平均化回路、 ３８・・・マルチブレクサ、 ４０・・・合成回路、 ４２・・・レジスタ、 ４４・・・減算器、 ４６・・・リミッタ、 ４８・・・ルックアップテーブル ＦＩＧ．１ ＦＩＧ．２ ２０ ＦＩＧ．３ Ｆ　Ｉ　Ｇ．　４ａ １ｂ 漫〆Ｄ ＦＩＧ．４ｂ 濠度Ｄ １６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続階調画像より得られた入力画像データを周辺
   画素データと平均化してノイズの低減した補正画像デー
   タを出力する画像処理装置において、 前記入力画像データと周辺画素データとを平均する平均
   化処理手段と、 前記入力画像データの濃度およびコントラストから平均
   する周辺画素を決定する平均処理決定手段と、 平均化データと前記入力画像データとを重み付け演算す
   る重み付け演算手段と、 前記入力画像データの濃度およびコントラストから重み
   付け演算係数を決定する重み付け演算係数決定手段とを
   有することを特徴とする画像処理装置。