JPH05130404A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力されるカラー画像の階調性を良好にす
る。 【構成】 複数の色成分信号を入力する入力手段（１０
１）と、前記入力手段により入力された色成分信号の空
間周波数特性を該色成分信号の濃度レベルのレンジに応
じて（１０８）変化させる処理手段（１０９〜１１６）
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル画像処理によ
って階調画像を出力する、単色画像再現方法とカラー画
像再現方法とを有する画像処理装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置には、デジタル式電
子写真方式の単色階調を画像処理する装置があった。

【０００３】この装置を示す図１を用いて、単色画像の
再現過程を説明する。

【０００４】図１において、画像の輝度信号がＣＣＤ２
１で得られる。得られた輝度信号は個々のＣＣＤ素子の
感度バラツキを修正するシェーデイング回路２２を通
る。修正された輝度信号を濃度信号に変換するために、
ＬＯＧ変換器２３を通す。得られた濃度信号は、電子写
真方式の現像特性の影響による階調変換を補正するた
め、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）２４にて変換され
た後、パルス巾変換器２５により信号をドット巾に対応
した信号に変換され、レーザドライバ２６に送られる。

【０００５】以上のデジタル信号処理によって、レーザ
走査により感光体（図示せず）上にはドットの面積変化
による階調特性を有した潜像が形成され、現像、転写、
定着という過程をへて、階調画像が得られてきた。

【０００６】フルカラー階調画像の再現の場合は、さら
に色分解、下色除去、マスキング等の過程が入り、複数
の色信号を並列処理するが、各色の階調再現の方法は、
先に説明した単色の場合と同じである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、ＣＣＤ２１の輝度分離レベルによる制限によ
り、輝度信号は８ビット、すなわち、２５６階調で入力
されるのが通常である。

【０００８】輝度信号を濃度ＬＯＧ変換した変換図を図
２に示す。同図により、輝度の高いところ、すなわち濃
度の低いところでは、輝度レベルに差があっても濃度レ
ベルを同一とするところがある。

【０００９】一方、輝度の低いところ、すなわち濃度の
高いところでは、輝度レベルが１つちがうと、濃度レベ
ルが数個飛んでしまうという現象が起こっている。

【００１０】上記説明を図３を用いて補足説明する。

【００１１】図３のグラフは、横軸に実際の原稿濃度、
横軸にＣＣＤ入力による起動信号から換算した濃度レベ
ルをとっている。このグラフによれば、濃度が高くなる
につれ、濃度レベルの判別能力が悪くなっている。この
ように、輝度が２５６レベルであった信号であっても、
ＬＯＧ変換し、濃度換算すると、実質的に約５０％もの
データが消失する。

【００１２】この現象からわかるように、濃度の高いシ
ャドー部の階調再現を正確に行えないという欠点があ
る。

【００１３】またハイライト部においては、カブリを生
じさせないために、濃度０．１以下の再生濃度が消失し
やすい傾向にある。

【００１４】この現象は、滑らかなハイライト階調を著
しく悪化させてしまい、カラーコピーの場合には淡い色
あいが再現できないという欠点をもっている。

【００１５】これらの欠点は、コピー画像を原稿として
利用するジェネレーションコピーにより何世代もくり返
しコピーがなされた時には、シャドー部とハイライト部
の濃度情報が著しく減少してしまい、総合的な画質劣化
の大きな原因となる。

【００１６】本発明の目的は、上述した従来例の欠点を
除去できる画像処理装置を提供することにある。

【００１７】本発明の他の目的は、シャドー部とハイラ
イト部の各々の階調性を疑似的に補正して、良好な階調
画像を得ることができる画像処理装置を提供することに
ある。

【００１８】また、本発明の他の目的は、出力されるカ
ラー画像の階調性を良好にすることにある。

【００１９】また、本発明の他の目的は、文字等の線画
像と中間調画像に対して各々適した処理を行うことにあ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するため、本発明の画像処理装置は、複数の色成分信号
を入力する入力手段と、前記入力手段により入力された
色成分信号の空間周波数特性を該色成分信号の濃度レベ
ルのレンジに応じて変化させる処理手段とを有すること
を特徴とする。

【００２１】

【実施例】以下に、添付図面を参照して、本発明の好適
な実施例を詳細に説明する。

【００２２】＜第１の実施例＞図４は本発明の第１の実
施例によるデジタル式電子写真複写機の要部の内部構成
を示すブロック図である。同図において、１はＣＣＤ、
２はシェーディング回路、３はＬＯＧ変換器、４は濃度
域分離回路、５は平滑化フィルタ、６はＬＵＴ、７はパ
ルス巾変調回路、８はレーザドライバをそれぞれ示して
いる。

【００２３】以下に、上記構成によるデータの流れを説
明する。

【００２４】図５は第１の本実施例による濃度の傾きを
有した画像の濃度レベルを説明する図、図６は一般的な
濃度レベルのヒストグラムを説明する図、そして図７は
第１の実施例による濃度レベルのヒストグラムを説明す
る図である。

【００２５】原稿画像はＣＣＤ１によって読み取られて
輝度信号に変換され、この輝度信号はＣＣＤ素子の感度
バラツキを補正するためのシェーディング回路２を通
る。輝度信号はＬＯＧ変換器３により、濃度信号に変換
される。本実施例では、濃度２．０は濃度レベル２５５
に対応する。

【００２６】濃度域分離回路４では、濃度信号の濃度レ
ベルが閾値１．３以上のときに、その濃度信号をシャド
ー部として分離し、後段の平滑化フィルタ５に出力す
る。また濃度レベルが閾値１．３未満の濃度信号は、平
滑化フィルタ５を通されることなく、ＬＵＴ６に直接出
力される。ＬＵＴ６は、平滑化フィルタ５から出力され
るシャドー部の濃度信号及び濃度域分離回路４より直接
受け取るシャドー部以外に該当する濃度信号とを再び結
合して、一画像として現像特性に応じた濃度補正処理を
行う。

【００２７】さて、上記濃度域分離回路４での分離につ
いて詳述する。

【００２８】分離されたシャドー部において、本来図５
の破線２１で示すように、本来滑らかな階調をもつ原稿
の濃度信号が、実際には実線２２のように断続的な濃度
信号に変換される。これに対して、ハイライト部では、
本来の原稿の濃度信号（破線２３で示す）と実際に読み
込んだ濃度信号（実線２４で示す）との間で、差異がほ
とんど無いことがわかる。

【００２９】ＬＯＧ変換器３より得られた濃度信号か
ら、原稿画像の滑らかな濃度階調を補正するために、平
滑化処理が行われる。

【００３０】この平滑化処理は、本実施例では、Ｗ＝１
／４［１，２，１］という平滑化フィルタ５を使用し
て、実施される。

【００３１】平滑化フィルタ５での計算方法は次式の通
りである。すなわち、

【００３２】

【外１】 である。尚、ｆ（ｘ）は入力画素濃度、ｇ（ｘ）は出力
画素濃度である。

【００３３】平滑化処理として、他にヒストグラムを利
用したものや、様々な平滑化フィルタの提案がなされて
おり、例えば「強調と平滑化処理」（中村鎮雄氏、０
ｐｌｕｓ Ｅ，Ｎｏ．７５，ｐ８３（１９８６））があ
る。以上のことから、目的に応じた最適な平滑化処理を
選択する。

【００３４】このように、濃度域分離回路４でシャドー
部として分離された濃度信号は平滑化フィルタ５にて平
滑化処理され、後段のＬＵＴ６に出力され、一方、シャ
ドー部以外の領域として分離された濃度信号は平滑化処
理を行わずに現像特性の補正を行うためにＬＵＴ６に直
接出力される。

【００３５】ＬＵＴ６を介した濃度信号は、パルス巾変
調回路７で濃度に対応したパルス巾に変換され、レーザ
ドライバ８に送られる。

【００３６】本実施例を適用しなかった場合、即ち、一
般的な濃度ヒストグラムによれば（図６）、濃度レベル
はＬＵＴ６での処理後の濃度信号が使用される。高濃度
レベルにおいては、ヒストグラムがとびとびのレベルし
か得られていないことが示されている。

【００３７】図６の様なヒストグラムの画像は階調の滑
らかさという点で劣っている。

【００３８】一方、本実施例を適用した場合の濃度ヒス
トグラムによれば（図７）、平滑化処理により高濃度域
のヒストグラムの分布が広がり、再生画像が階調豊かな
状態である。

【００３９】以上説明したように、本実施例によれば、
特性の濃度域につき、画像信号の平滑化を行うことによ
り、デジタル処理特有の数値量子化によって生じたデー
タのかたよりを減少させ、滑らかな階調再現を行う効果
がある。

【００４０】＜第２の実施例＞さて、上述した第１の実
施例では、平滑化処理をシャドー部に対してのみ実施し
ていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、シ
ャドー部に加えてハイライト部に対しても平滑化処理を
実施しても良い。

【００４１】図８は本発明の第２の実施例によるデジタ
ル式電子写真複写機の要部の内部構成を示すブロック図
である。同図において、ＣＣＤ８１、シェーディング回
路８２、ＬＯＧ変換器８３、濃度域分離回路８４、平滑
化フィルタ８５、ＬＵＴ８７、パルス巾変調器８８、レ
ーザドライバ８９は、それぞれ図４のＣＣＤ１、シェー
ディング回路２、ＬＯＧ変換器３、濃度域分離回路４、
平滑化フィルタ５、ＬＵＴ６、パルス巾変調器７、レー
ザドライバ８と同様の構成及び機能を有している。８６
はハイライト部に対応した平滑化フィルタを示してい
る。

【００４２】ハイライト部はカブリを避けるために、現
像時の印加電圧に閾値を設定し、ある設定濃度以下の現
像が不可能になっている。この第２の実施例では、濃度
域分離回路８４において、ハイライト部を濃度値０．２
（濃度レベル１５）以下という条件で、分離し、平滑化
フィルタ８６で平滑化が行われる。シャドー部において
も、濃度値１．３（濃度レベル１０２）以上という条件
で分離し、平滑化フィルタ８５で平滑化が行われる。

【００４３】第２の実施例では、平滑処理に、前述の第
１の実施例と同じ平滑化フィルタが使用される。

【００４４】そこで、第２の実施例の平滑化処理の一例
を説明する。

【００４５】図９は第２の実施例による走査濃度変動を
説明する図である。この図９には、電子写真学会チャー
トＮｏ．５（テストチャート）女性ポートレート像の白
服ひだ部の再生画像の走査濃度変動が示されている。

【００４６】濃度測定は、約１００μｍ×約１００μｍ
の開口のマイクロデンシトメーターにて行われている。
図９において、実線が従来の画像処理による濃度変動で
ある。濃度０．０８から濃度０．１４への変動は急激で
あって、白服のひだの質感が損なわれている。

【００４７】また、破線は第２の実施例の画像処理によ
る濃度変動を示している。

【００４８】この平滑化処理により、従来と比べて濃度
変動がゆるやかになり、白服のひだの滑らかさが再現さ
れており、原稿に忠実な再現となっており、効果が認め
られる。

【００４９】このように、シャドー部とハイライト部と
を像域分離し、その領域につき平滑化処理を行うことに
より、シャドー部とハイライト部の各階調性を疑似的に
補正することができ、これにより良好な階調画像が得ら
れる。

【００５０】＜第３の実施例＞本実施例は、第２の実施
例の変形例である。本実施例においては、平滑化フィル
タ８５、８６の各々を異なる係数とする点が第２の実施
例と異なる。

【００５１】即ち、平滑化フィルタ８５によるシャドー
部の平滑化処理は、本実施例では Ｗ＝１／４［１，２，１］ という平滑化フィルターを使用する。

【００５２】一方、平滑化フィルター８６によるハイラ
イト部の平滑化処理は、本実施例では Ｗ＝１／３［１，１，１］ という平滑化フィルターを使用する。ハイライト部にお
いては、濃度階調の不連続性が疑似輪郭という画像欠陥
として、顕著に出るので、シャドー部よりも、平滑の度
合を強くする。

【００５３】また、これらの平滑化フィルターの係数
は、画像形成装置の特性に合わせ、最適条件を設定する
のが望ましい。

【００５４】平滑のための計算方法は次式の通りであ
る。

【００５５】

【外２】 ｆ（ｘ）は入力画素濃度、ｇ（ｘ）は出力画素濃度であ
る。

【００５６】本実施例では、１次元フィルターについて
述べたが、一般には２次元フィルターを用いてもよく、
本発明はこの場合にも適応される。

【００５７】なお、２次元フィルターを用いた平滑化、
強調化の計算方法は次式の通りである。

【００５８】

【外３】

【００５９】濃度１．３（濃度レベル１６６）以下と、
濃度０．２（濃度レベル２６）以上の中間調について
は、濃度信号の欠落による階調性の劣化は少ないので、
平滑化は行わなかった。

【００６０】このように、シャドー部とハイライト部と
を像域分離し、その領域につき各々に適した平滑化処理
することにより、シャドー部とハイライト部の各階調性
を疑似的に補正することができ、これにより良好な階調
画像が得られる。

【００６１】＜第４の実施例＞以下に、添付図面を参照
して、フルカラー階調画像形成装置に、本発明を適用し
た実施例を詳細に説明する。

【００６２】図１０は本発明に係る画像形成装置をフル
カラーデジタル式電子写真複写機に適用した一実施例を
示すブロック図である。同図において、１０１はＣＣ
Ｄ、１０２はシェーディング回路、１０３はＬＯＧ変換
器、１０４は下色除去回路、１０５はシアン色濃度分離
回路、１０６はマゼンタ色濃度分離回路、１０７はイエ
ロー濃度分離回路、１０８はブラック濃度分離回路、１
０９はシアン色シャドー部平滑化フィルターｆＣｓ、１
１０はシアン色はハイライト部平滑化フィルターｆＣ
ｈ、１１１はマゼンタ色シャドー部平滑化フィルターｆ
Ｍｓ、１１２はマゼンタ色はハイライト部平滑化フィル
ターｆＭｈ、１１３はイエロー色シャドー部平滑化フィ
ルターｆＹｓ、１１４はイエロー色ハイライト部平滑化
フィルターｆＹｈ、１１５はブラック色シャドー部平滑
化フィルターｆＫｓ、１１６はブラック色ハイライト部
平滑化フィルターｆＫｈ、１１７はＬＵＴ、１１８はパ
ルス巾変調器、１１９はＬＤドライバをそれぞれ示して
いる。

【００６３】以下に上記構成によるデータの流れを説明
する。

【００６４】画像はＣＣＤ１０１によって輝度信号に変
換され、ＣＣＤ素子の感度バラツキを補正するシェーデ
ィング回路１０２を通る。輝度信号はＬＯＧ変換器１０
３により、濃度信号に変換される。本実施例では濃度
２．０が濃度レベル２５５に対応させている。

【００６５】各色濃度信号は、下色除去回路１０４に
て、ブラックの再現性を向上させるため、ブラックの成
分が分離される。

【００６６】各色濃度信号は、対応した色の濃度分離回
路（１０５〜１０８）により、シャドー部とハイライト
部に分離される。

【００６７】ここで、フルカラー画像においては、色毎
に画像再現特性が異なる。

【００６８】例えば、色を評価する場合に、よく注目さ
れる色として、肌色があるが、肌色は主にイエローとマ
ゼンタのハイライト部の混色によって表現される。従っ
て、肌色の再現において、疑似輪郭という重大な画像欠
陥が起こりにくくするために、ハイライト部の濃度分離
レベルを、マゼンタ、イエローについては、他の色より
高く設定するのが好ましい。

【００６９】一方、シャドー側も、人間の目では、イエ
ローは他の色よりも、濃度差を見分けられる能力が劣る
ので、濃度の滑らかさを優先した設計にした方が望まし
く、シャドー部の濃度分離レベルを、イエローについて
は、他の色より低く設定するのが好ましい。

【００７０】図１１に本実施例で使用した各色の濃度分
離レベルの表を示す。

【００７１】なお、平滑化フィルター１０９〜１１６に
は、実施例２で使用した、シャドー部用平滑化フィルタ
ーとハイライト部用平滑化フィルターと同一のものをそ
れぞれの色に対して使用する。

【００７２】図１２は本実施例による走査濃度変動を説
明する図である。この図１２には、電子写真学会チャー
トＮｏ．５女性ポートレート像の女性の顔のほほの部分
の再生画像の走査濃度変動が示されている。

【００７３】濃度測定は、ビジュアル（アンバー）フィ
ルターを透過させた光により、約１００μｍ×約１００
μｍの開口のマイクロデンシトメータにて行われてい
る。実線が従来の画像処理による濃度変動であり、濃度
０．１６から濃度０．０７へ変動が急激であり、ほほの
濃度の低い箇所が記録紙の下地が出てしまい、好ましく
ない。

【００７４】また、破線は本実施例による画像処理によ
る濃度変動を示している。この平滑化処理により、濃度
変動が緩やかになり、肌色の滑らかさが再現されてお
り、原稿に忠実な再現となっており、効果が認められ
る。

【００７５】このように、色別にシャドー部とハイライ
ト部とを像域分離し、その領域につき平滑化処理するこ
とにより、フルカラーのシャドー部とハイライト部の各
階調性を疑似的に補正することができ、これにより良好
な階調画像が得られる。

【００７６】＜第５の実施例＞図１３は本発明に係る画
像形成装置をフルカラーデジタル式電子複写機に適用し
た一実施例を示すブロック図である。同図において、下
色除去回路までは、実施例４の構成と同じである。下色
除去回路の次に文字／階調画像分離回路１３１により文
字画像領域と階調画像領域に分離する。

【００７７】文字領域の濃度信号は、エッジ強調回路１
３２を通す。

【００７８】エッジ強調はフィルタＷとして次式のもの
を用いる。

【００７９】

【外４】

【００８０】計算式は次式の通りである。

【００８１】

【外５】

【００８２】文字領域をエッジ強調処理した後の信号は
ＬＵＴ１１７に送られる。

【００８３】一方、階調画像領域の濃度信号は実施例４
と同様に濃度域分離回路、各色の濃度域に適した平滑化
処理をされ、ＬＵＴ１１７へわたされる。

【００８４】本実施例における文字／階調画像の分離
は、画素パターンの比較によって行う。すなわち、 （１）画像信号を４×４画素のブロックに分割する。 （２）ブロック内の平均濃度を２値化しきい値としてブ
ロック内の画素を２値化する。 （３）図１４に示す文字画像に現れやすいパターンとな
った場合、文字画像と判定する。

【００８５】このような濃度域分離の前に文字／階調画
像分離を行うことで、文字や線画像と中間調画像が混在
するフルカラー原稿に対しても、高精彩な再現画像を得
ることができる。

【００８６】＜第６の実施例＞図１５は本発明に係る画
像形成装置をフルカラーデジタル式電子複写機に適用し
た一実施例を示すブロック図である。

【００８７】同図において、文字／階調画像分離回路１
３１までは、実施例５の構成と同じである。

【００８８】文字／階調画像分離回路１３１により文字
画像領域と階調画像領域に分離された後、文字領域を濃
度レベル１７０以下と以上に濃度域分離回路１５１で分
離する。

【００８９】濃度レベル１７０以下の場合、強調処理回
路（１）を通し、濃度レベル１７０以上の場合、強調処
理回路（２）を通す。

【００９０】通常、濃度の低い文字は、濃度の高い文字
よりもかすれやすく、文字の認識能力が低い。

【００９１】従って本実施例では、濃度レベルが１７０
以下の領域に関して、１７０レベル以上の領域よりエッ
ジ強調の程度をアップした。

【００９２】具体的には濃度レベル１７０以下の場合、
以下のフィルターを使用する。

【００９３】

【外６】

【００９４】濃度レベル１７０以上の場合、以下のフィ
ルターを使用する。

【００９５】

【外７】

【００９６】計算式は実施例５で使用したものと同じで
ある。

【００９７】また、階調画像の処理は実施例５と同じで
ある。

【００９８】上記画像処理により、濃度の低い文字、高
い文字にかかわらず、くっきりした読みやすい文字画像
が得られる。

【００９９】以上の実施例にかかる方法を実現する装置
として、電子写真方式を例に説明したが、本発明はイン
クジェットプリンタ（バブルジェットプリンタを含
む）、銀塩写真方式プリンタ、或いはサーマル転写プリ
ンタ等、他の方式の記録装置にも適用できることはいう
までもない。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
デジタル処理特有の数値量子化によって生じたデータの
かたよりを減少させ、滑らかな階調再現を行う効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例による複写機の要部の内部構成の一例を
示すブロック図。

【図２】ＣＣＤ入力輝度レベルとＬＯＧ変換後の濃度レ
ベルとの関係を説明する図。

【図３】原稿の濃度レベルとＬＯＧ変換後の濃度レベル
との関係を説明する図。

【図４】本発明の第１の実施例によるデジタル式電子写
真複写機の要部の内部構成を示すブロック図。

【図５】第１の実施例において、濃度の傾きを有した画
像の濃度レベルを説明する図。

【図６】一般的な濃度レベルのヒストグラムを説明する
図。

【図７】第１の実施例による濃度レベルのヒストグラム
を説明する図。

【図８】本発明の第２の実施例によるデジタル式電子写
真複写機の要部の内部構成を示すブロック図。

【図９】第２の実施例による走査濃度変動を説明する
図。

【図１０】第４実施例による一実施例を示すブロック
図。

【図１１】第４実施例による各色のシャドー部とハイラ
イト部の濃度分離レベルを説明する表。

【図１２】第４実施例による走査濃度変動を説明する
図。

【図１３】第５実施例による一実施例を示すブロック
図。

【図１４】文字／階調画像を分離するためのマトリック
スに変換するテーブルを示す図。

【図１５】第６実施例による一実施例を示すブロック
図。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の色成分信号を入力する入力手段
   と、 前記入力手段により入力された色成分信号の空間周波数
   特性を該色成分信号の濃度レベルのレンジに応じて変化
   させる処理手段とを有することを特徴とする画像処理装
   置。
2. 【請求項２】 前記濃度レベルのレンジは、前記色成分
   信号によって表される画像のハイライト部分又はダーク
   部分であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装
   置。
3. 【請求項３】 前記濃度レベルのレンジは各色成分にお
   いて異なることを特徴とする請求項１記載の画像処理装
   置。