JPH05227413A - ２値画像変倍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２値画像に対するローパスフィルタリング処
理と補間処理を小規模な回路構成によって同時に実現す
る 【構成】 座標演算部１は、変換画素の位置と変倍率か
ら、原画像上での対応位置の絶対座標と相対座標を算出
する。係数記憶部４には、変換画素値を計算するための
係数が予め記憶され、係数選択加算部３は、係数記憶部
４に記憶された係数セットの中から相対座標値に対応す
る係数マスクを選択し、選択されたマスクの内、参照入
力２値画像の黒画素に対応する係数をすべて加算するこ
とにより、変換画素値を計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２値化された画像デー
タに対して変倍処理を行う２値画像変倍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、ディジタル画像を任意の倍率
で変倍するためには、原画像の格子点以外の位置の画像
濃度値を推定することが必要となる。そのため、従来か
ら変換画素の原画像上での対応位置（非格子点位置）の
濃度値を求めるために、該位置の近傍の原画素数個の濃
度値を線形補間する方法がある。

【０００３】すなわち、この方法（特開昭６４−５１７
６５号公報）は、図１７に示すように、変換画素Ｐ
（ｋ，ｌ）を含む４つの原画素で囲まれる領域をＡ
（０，０）からＡ（３，３）の小領域に分割する。そし
て、小領域毎に予め計算され、記憶された重みＷｘ，Ｗ
ｙと４つの原画素濃度値Ｒ（ｉ，ｊ），Ｒ（ｉ＋１，
ｊ），Ｒ（ｉ，ｊ＋１），Ｒ（ｉ＋１，ｊ＋１）を用い
て、次式のように変換画素値を求める。 Ｐ＝（１−Ｗｙ）（（１−Ｗｘ）Ｒ（ｉ，ｊ）＋ＷｘＲ（ｉ＋１，ｊ）） ＋Ｗｙ（（１−Ｗｘ）Ｒ（ｉ，ｊ＋１）＋ＷｘＲ（ｉ＋１，ｊ＋１）） 上記式から明らかなように、従来の線形補間法では、１
つの変換画素値を求めるために、数回の乗算を必要とす
る。

【０００４】また、上記した乗算を行うことなく、変倍
画像を得る方法としては、変換画素に影響を与える原画
素の全ての画素値および変換画素の相対位置をアドレス
情報とするＲＯＭテーブルを用意し、該テーブルを参照
することによって変換画素値を得るようにした画像拡大
縮小装置がある（特公昭５８−５３７８１号公報）。

【０００５】さらに、変倍の前にローパスフィルタリン
グ処理を行うことによって、擬似中間調のモアレを除去
した擬似中間調画像処理装置が提案されている（特開昭
６２−１３９４７３号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
って、モアレの原因の一つである折り返し歪を防止する
ためのローパスフィルタリング処理と、変倍画像を得る
ための補間処理を同時に実現しようとする場合、前述し
た第１、第３の公知技術によると、ローパスフィルタの
出力をラインバッファに保存し、次いで補間を実行する
ことになるため、多値のラインバッファと乗算器が必要
となり、ハードウェア構成が複雑になるという問題があ
る。

【０００７】また、第２の公知技術では、ローパスフィ
ルタの機能を実現するために、単なる補間よりもはるか
に多数の原画素を参照するためのＲＯＭテーブルが必要
になり、このため回路構成が非常に大規模になるという
問題がある。

【０００８】本発明の目的は、２値画像に対するローパ
スフィルタリング処理と補間処理を小規模な回路構成に
よって同時に実現する２値画像変倍装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、２値化された画像データ
に対して変倍処理を行う装置において、変換画素位置お
よび変倍率に基づいて、原画像上における参照原画素の
絶対位置と該変換画素の相対位置を算出する手段と、該
相対位置に対応する複数の係数の配列を記憶する手段
と、前記算出された相対位置に応じて、前記記憶手段か
ら一つの係数の配列を選択し、該選択された係数の配列
のうち、入力原画像中の前記参照原画素近傍の特定色画
素に対応する係数を加算し、前記変換画素の濃度値を生
成する手段を備えたことを特徴としている。

【００１０】請求項２記載の発明では、前記記憶手段に
格納される係数は、入力原画像に対して平滑化を行うロ
ーパスフィルタリング処理と、変換画素位置近傍の原画
素を用いた補間処理を同時に実行するための係数である
ことを特徴としている。

【００１１】請求項３記載の発明では、変倍率に応じ
て、前記複数の係数の配列を変更することを特徴として
いる。

【００１２】請求項４記載の発明では、入力原画像の特
徴量に応じて、前記複数の係数の配列を変更することを
特徴としている。

【００１３】請求項５記載の発明では、２値化された画
像データに対して変倍処理を行う装置において、変換画
素位置および変倍率に基づいて、原画像上における参照
原画素の絶対位置と該変換画素の相対位置を算出する手
段と、該相対位置に対応する複数の係数の配列を記憶す
る手段と、前記算出された相対位置に応じて、前記記憶
手段から一つの係数の配列を選択し、該選択された係数
の配列のうち、入力原画像中の前記参照原画素近傍の特
定色画素に対応する係数を加算し、前記変換画素の濃度
値を生成する手段と、該生成された多値変倍画像を２値
化する手段を備えたことを特徴としている。

【００１４】

【作用】座標演算部は、変換画素の位置と変倍率から、
原画像上での対応位置の絶対座標と相対座標を算出す
る。係数記憶部には、変換画素値を計算するための係数
が予め記憶され、係数選択加算部は、係数記憶部に記憶
された係数セットの中から相対座標値に対応する係数マ
スクを選択し、選択されたマスクの内、黒の入力２値画
像に対応する係数をすべて加算して変換画素値を算出す
る。また、他の実施例では、変倍率、原画像の特徴量に
応じて、係数セットを切り換える。これにより、フィル
タリング処理と補間処理が一度に処理され、高品質な変
倍画像を得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体
的に説明する。まず、本発明の原理について説明する。
本発明では、ローパスフィルタとして、図７に示すマス
クを用いたフィルタリング処理を考える。すなわち、フ
ィルタ出力Ｆ（ｋ，ｌ）を求めるために、入力２値画像
Ｉ（ｎ，ｍ）（ｋ−１≦ｎ≦ｋ＋１，ｌ−１≦ｍ≦ｌ＋
１）に対して次式の処理を行う。

【００１６】

【数１】

【００１７】このフィルタリング処理は、図１５に示す
ように、フィルタ出力Ｆ（ｋ，ｌ）を得るために、入力
画像中の注目画素位置（ｋ，ｌ）を中心とした３×３画
素（横方向にｋ−１からｋ＋１、縦方向にｌ−１からｌ
＋１）について、重みマスクを用いた加重和（この場
合、重みは全て１であるので、加重和は単なる加算とな
る）をとるもので、次いでその右隣のフィルタ出力画素
は、入力画像上で１画素分ずれた位置の３×３画素（横
方向にｋからｋ＋２、縦方向にｌ−１からｌ＋１）の加
重和をとり、入力画像中の各画素について同様の処理を
繰り返すことにより、フィルタリング処理された出力画
像が得られる。

【００１８】次いで、フィルタ出力画素を線形補間する
ことにより、変換画素の画素値が求められる。すなわ
ち、図１６の線形補間において、変換画素Ｑ（ｉ，ｊ）
の画素値は、変換画素を取り囲む４つのフィルタ出力画
素Ｆ（ｋ，ｌ），Ｆ（ｋ＋１，ｌ），Ｆ（ｋ，ｌ＋
１），Ｆ（ｋ＋１，ｌ＋１）と、相対位置Δｘ，Δｙ
（変換画素位置を原画像上に写像したときの位置）とか
ら、 Ｑ（ｉ，ｊ）＝（(１−Δｘ）（１−Δｙ(）Ｆ（ｋ，ｌ）＋（Δｘ(１− Δｙ)）Ｆ（ｋ＋１，ｌ）＋（(１−Δｘ)Δｙ）Ｆ（ｋ，ｌ＋１） ＋（ΔｘΔｙ）Ｆ（ｋ＋１，ｌ＋１） 式（2) となる。

【００１９】ここで、原画像の格子間隔を１とし、また
変倍率をｍａｇとする。従って、原画像上に写像した変
換画像の格子間隔は、１／ｍａｇとなる。そして、式
(2）のｉ，ｊ，Δｘ，Δｙは、 ｋ＝〔ｉ／ｍａｇ〕 式（3) ｌ＝〔ｊ／ｍａｇ〕 式（4) Δｘ＝ｉ／ｍａｇ−ｋ 式（5) Δｙ＝ｊ／ｍａｇ−ｌ 式（6) となる。ただし、〔 〕は、ガウスの階段関数である。

【００２０】本発明は、上記した式(1)と式(2)の二つの
処理を一度の加重和で実行するものである。すなわち、
式(2)を、式(1)を用いて書き直すと、

【００２１】

【数２】

【００２２】これは、Ｉ（ｎ，ｍ）（ｋ−１≦ｎ≦ｋ＋
２，ｌ−１≦ｍ≦ｌ＋２）についての加重和の形になっ
ているので、Ｉ（ｎ，ｍ）について整理すると、次のよ
うになる。 ただし、（１−Δｘ）（１−Δｙ）＝Ａ Δｘ（１−Δｙ）＝Ｂ （１−Δｘ）Δｙ＝Ｃ ΔｘΔｙ＝Ｄ とする。

【００２３】 Ｑ（ｉ，ｊ）＝ＡＩ（ｋ−１，ｌ−１） ＋（Ａ＋Ｂ）Ｉ（ｋ，ｌ−１） ＋（Ａ＋Ｂ）Ｉ（ｋ＋１，ｌ−１） ＋ＢＩ（ｋ＋２，ｌ−１） ＋（Ａ＋Ｃ）Ｉ（ｋ−１，ｌ） ＋（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）Ｉ（ｋ，ｌ） ＋（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）Ｉ（ｋ＋１，ｌ） ＋（Ｂ＋Ｄ）Ｉ（ｋ＋２，ｌ） ＋（Ａ＋Ｃ）Ｉ（ｋ−１，ｌ＋１） ＋（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）Ｉ（ｋ，ｌ＋１） ＋（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）Ｉ（ｋ＋１，ｌ＋１） ＋（Ｂ＋Ｄ）Ｉ（ｋ＋２，ｌ＋１） ＋ＣＩ（ｋ−１，ｌ＋２） ＋（Ｃ＋Ｄ）Ｉ（ｋ，ｌ＋２） ＋（Ｃ＋Ｄ）Ｉ（ｋ＋１，ｌ＋２） ＋ＤＩ（ｋ＋２，ｌ＋２） 式（8)

【００２４】

【数３】

【００２５】すなわち、変換画素Ｑ（ｉ，ｊ）の画素値
は、合計１６個の原画素Ｉ（ｐ，ｑ）（ｋ−１≦ｐ≦ｋ
＋２，ｌ−１≦ｑ≦ｌ＋２）を参照し、式（８）のＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄからなる係数１６個｛式（９）のｗ（ｎ，
ｍ）（Δｘ，Δｙ）｝を加算すればよい。

【００２６】さらに、入力画素Ｉ（ｎ，ｍ）が０または
１の値をとるとすると、 ｗＩ（ｎ，ｍ）＝ｗ（ｆｏｒ Ｉ（ｎ，ｍ）＝１） ＝０（ｆｏｒ Ｉ（ｎ，ｍ）＝０） 式(10) であるので、予めｗ（ｎ，ｍ）（Δｘ，Δｙ）を計算し
ておくことによって、次のようになり、加算のみで変換
画素値を求めることができる。

【００２７】

【数４】

【００２８】〈実施例１〉図１は、本実施例の変倍装置
のブロック構成図である。座標演算部１は、変換画素の
位置（ｉ，ｊ）と変倍率（ｍａｇ）から、原画像上での
対応位置の絶対座標（ｋ，ｌ）および相対座標（Δｘ，
Δｙ）、つまり変換画素位置を原画像上に写像したとき
の位置を算出する手段である。絶対座標は、参照原画素
（Ｉ（ｋ，ｌ），Ｉ（ｋ＋１，ｌ），Ｉ（ｋ，ｌ＋
１），Ｉ（ｋ＋１，ｌ＋１））を決定するため、相対座
標は補間の重みを決定するためにそれぞれ使用される。

【００２９】本実施例では、相対座標（Δｘ，Δｙ）と
して、図２に示すように、原画像格子間隔の１／４を単
位として、０から３までの４段階（Δｘ＝０，Δｙ＝０
からΔｘ＝３，Δｙ＝３まで）とする。

【００３０】入力バッファ２は、入力画像データの内、
後述する係数選択加算部３で参照される４ライン分（つ
まり、座標演算部１で算出されたｌ−１ライン目からｌ
＋２ライン目まで）の画像データを保存するメモリであ
る。

【００３１】係数記憶部４は、式（9)によって、変換画
素値を計算するための係数を予め記憶する手段である。
本実施例では、相対座標値Δｘ，Δｙを２ビットとして
いるので、４×４画素サイズの係数マスク（係数の配
列）として、４×４＝１６種類用意する。図３は、Δ
ｘ，Δｙに対応する１６種類の係数マスクのセットを示
す。

【００３２】係数選択加算部３は、式（9)に従って、係
数記憶部４に記憶された係数セットの中から相対座標値
Δｘ，Δｙに対応する係数マスクを選択し、その選択さ
れたマスクの内、入力バッファ２内の参照入力画像（つ
まり、Ｉ（ｋ−１，ｌ−１）からＩ（ｋ＋２，ｌ＋２）
の４×４画素）の黒画素に対応する係数をすべて加算す
ることにより、変換画素値を計算する。

【００３３】例えば、図３の係数マスクが係数記憶部４
に記憶され、相対座標値がΔｘ＝１，Δｙ＝１で、入力
２値画像の参照４×４画素が図４に示すような場合、ま
ず、マスクセットからΔｘ＝１，Δｙ＝１に対応するマ
スクが選択され（図５）、次いで、係数選択加算部３に
おいて、入力２値画像の参照４×４画素の内、黒画素に
対応する位置の係数だけが取り出され（図６）、これら
を加算した画素値７０が変換画素値となる。

【００３４】このように、本発明では、参照テーブル
（係数記憶部４に記憶された係数セット）と加算器によ
って、フィルタリング処理と補間処理を同時に実現する
ことができる。さらに、このようなフィルタリング処理
と補間処理の特性は、参照テーブルの内容によって決ま
るので、本発明の変倍処理の特性は、上記した参照テー
ブルによるものに限らず、参照テーブルを書き換えるこ
とによって様々な異なる特性を持たせることが可能とな
る。例えば、図７のフィルタの代わりに、図８のフィル
タを用いることで、透過帯域を広くすることができる。
この場合、前記した式（9)から係数マスクセットとして
は、図９に示すものを用いる。

【００３５】また、本実施例では、例えば、式（2)の代
わりに次のような補間を行うこともできる。 Ｑ(ｉ，ｊ)＝Ｆ(ｋ，ｌ)（ｆｏｒ Δｘ＜１／２，Δｙ＜１／２) ＝Ｆ(ｋ，ｌ＋１)（ｆｏｒ Δｘ＜１／２，Δｙ≧１／２) ＝Ｆ(ｋ＋１，ｌ)（ｆｏｒ Δｘ≧１／２，Δｙ＜１／２) ＝Ｆ(ｋ＋１，ｌ＋１)（ｆｏｒ Δｘ≧１／２，Δｙ≧１／２) これは、いわゆる間引きに相当し、この場合の係数マス
クセットは、図１０に示すようになる。

【００３６】〈実施例２〉本発明で用いられるローパス
フィルタは、折り返し歪を防止する目的で設けられてい
る。そこで、本実施例２では、変倍率によって、その透
過帯域を変更するように構成している。すなわち、図１
１に示すように、予め２つのフィルタを使った２組の係
数セットを係数記憶部１、２に設定しておき、変倍率に
応じて、係数記憶部１、２の何れかの係数セットを選択
する。

【００３７】例えば、変倍率が１００％未満で９０％以
上の場合には、図８のフィルタを用い、９０％未満の倍
率の場合には、図７のフィルタを用いるようにする。そ
のために、図３、図９の２組の係数セットをそれぞれ係
数記憶部１、２に予め設定しておき、変倍率に応じて使
用する係数セットを選択する。

【００３８】〈実施例３〉ローパスフィルタは、擬似階
調画像の折り返し歪を低減するために必要であるが、他
方、文字などの細線を主体とした画像に対しては、ロー
パスフィルタによって平滑化処理が施されるためにボケ
などの画質劣化の原因にもなる。そこで、本実施例３で
は、このような画質の劣化を低減するために、原画像の
特徴量によって、フィルタリング特性を変更するように
構成している。

【００３９】図１２は、実施例３のブロック構成図であ
り、実施例２の構成にさらに、テンプレートとパターン
マッチ回路を付加したものである。テンプレートとして
は、図１３に示すようなエッジ検出用のパターンを用
い、入力２値画像に対して、図１３のテンプレートとの
パターンマッチングをとる。マッチングした画素は原画
像のエッジと判定されるので、その画素については透過
帯域の広いフィルタリング処理を行うようにする。

【００４０】すなわち、パターンマッチ回路でマッチン
グしたか否かという、原画像の特徴量を用いて、フィル
タを切り換える。例えば、予め係数セットとして、図
３、図９の２組を用意して、係数記憶部１、２に設定し
ておく。そして、入力バッファ内の入力画像Ｉ（ｋ−
１，ｌ−１）からＩ（ｋ＋２，ｌ＋２）の４×４画素
と、図１３のテンプレートとのマッチングをとり、一つ
でもマッチングした場合には、係数選択加算部は図９の
係数セットを使用するように選択し、それ以外の場合に
は、図３の係数セットを使用するように選択する。な
お、この他に例えばキー入力部に文字モードボタンを設
け、利用者によるキー入力の指定情報を用いるようにし
てもよい。

【００４１】〈実施例４〉上記した実施例では、２値画
像を入力して、多値の変倍画像Ｑ（ｉ，ｊ）を出力して
いるが、本実施例では、この多値変倍画像を再び２値化
して２値画像を得ることにより、２値から２値への変倍
処理装置が構成される。図１４は、実施例４のブロック
構成図であり、この実施例では、多値の変倍画像を２値
化する方法として、誤差拡散法を用いている。

【００４２】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１記載の
発明によれば、変換画素位置および変倍率に基づいて、
原画像上における参照原画素の絶対位置と該変換画素の
相対位置を算出する手段と、該相対位置に対応する複数
の係数の配列を記憶する手段と、前記算出された相対位
置に応じて、前記記憶手段から一つの係数の配列を選択
し、該選択された係数の配列のうち、入力原画像中の前
記参照原画素近傍の特定色画素に対応する係数を加算
し、前記変換画素の濃度値を生成する手段を設けている
ので、記憶手段に格納する係数によって種々の特性を有
する変倍処理装置を得ることができるとともに、加算器
と係数記憶手段からなる小規模な回路によって構成する
ことが可能となる。

【００４３】請求項２記載の発明によれば、記憶手段の
係数は、ローパスフィルタリング処理と、補間処理を同
時に実行するための係数であるので、折り返し歪のない
高品質な変倍処理を行うことが可能となる。

【００４４】請求項３記載の発明によれば、変倍率に応
じて係数の配列を変更しているので、倍率に最適なフィ
ルタ特性を得ることができる。

【００４５】請求項４記載の発明によれば、入力原画像
の特徴量に応じて係数の配列を変更しているので、入力
画像に最適なフィルタ特性を得ることができ、特に文字
エッジの画質劣化を抑えることが可能となる。

【００４６】請求項５記載の発明によれば、小規模なハ
ードウェア構成によって、２値化された画像に対する高
品質な変倍２値画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のブロック構成図である。

【図２】相対座標を示す図である。

【図３】係数マスクセットを示す図である。

【図４】入力２値画像の参照画素の例を示す図である。

【図５】Δｘ＝１，Δｙ＝１のマスクを示す図である。

【図６】黒画素に対応する位置の係数を取りだした図で
ある。

【図７】ローパスフィルタマスクの例を示す図である。

【図８】ローパスフィルタマスクの他の例を示す図であ
る。

【図９】他の係数マスクセットを示す図である。

【図１０】更に他の係数マスクセットを示す図である。

【図１１】本発明の実施例２の構成を示す図である。

【図１２】本発明の実施例３の構成を示す図である。

【図１３】エッジ検出のためのテンプレートを示す図で
ある。

【図１４】本発明の実施例４の構成を示す図である。

【図１５】フィルタリング処理を説明する図である。

【図１６】線形補間を説明する図である。

【図１７】従来技術を説明する図である。

【符号の説明】

１ 座標演算部 ２ 入力バッファ ３ 係数選択加算部 ４ 係数記憶部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２値化された画像データに対して変倍処
   理を行う装置において、変換画素位置および変倍率に基
   づいて、原画像上における参照原画素の絶対位置と該変
   換画素の相対位置を算出する手段と、該相対位置に対応
   する複数の係数の配列を記憶する手段と、前記算出され
   た相対位置に応じて、前記記憶手段から一つの係数の配
   列を選択し、該選択された係数の配列のうち、入力原画
   像中の前記参照原画素近傍の特定色画素に対応する係数
   を加算し、前記変換画素の濃度値を生成する手段を備え
   たことを特徴とする２値画像変倍装置。
2. 【請求項２】 前記記憶手段に格納される係数は、入力
   原画像に対して平滑化を行うローパスフィルタリング処
   理と、変換画素位置近傍の原画素を用いた補間処理を同
   時に実行するための係数であることを特徴とする請求項
   １記載の２値画像変倍装置。
3. 【請求項３】 変倍率に応じて、前記複数の係数の配列
   を変更することを特徴とする請求項１記載の２値画像変
   倍装置。
4. 【請求項４】 入力原画像の特徴量に応じて、前記複数
   の係数の配列を変更することを特徴とする請求項１記載
   の２値画像変倍装置。
5. 【請求項５】 ２値化された画像データに対して変倍処
   理を行う装置において、変換画素位置および変倍率に基
   づいて、原画像上における参照原画素の絶対位置と該変
   換画素の相対位置を算出する手段と、該相対位置に対応
   する複数の係数の配列を記憶する手段と、前記算出され
   た相対位置に応じて、前記記憶手段から一つの係数の配
   列を選択し、該選択された係数の配列のうち、入力原画
   像中の前記参照原画素近傍の特定色画素に対応する係数
   を加算し、前記変換画素の濃度値を生成する手段と、該
   生成された多値変倍画像を２値化する手段を備えたこと
   を特徴とする２値画像変倍装置。