JPH0696198A - エラー拡散を利用したビットマップ画像の非量子化解像度変換 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ある入力解像度を有するビットマップ画像を、
元の画像の密度と微細構造を保持しながら、所望の出力
解像度に変換する方法を提供する。 【構成】解像度ｌ×ｊ×ａで定義された多数の入力画素
を含む入力画像をフィルタ（１１０）に通し、解像度Ｋ
×Ｌ×ｂで定義された多数の出力画素を含む画像を生成
し、解像度Ｍ×Ｎで定義された画像内の各々の出力画素
につき、出力画素の周囲の重なり合ったそして重なり合
っていない入力画素の定義済み近傍の関数としての画素
深さｃを有する濃淡レベル値を決定して、近傍内の各入
力画素が出力画素を基準とした入力画素の近傍内の位置
に基づき事前に計算された重みに従って濃淡レベル決定
に寄与し、そして、画素深さｃを有する各々の出力画素
の濃淡レベル値を出力に適した深さｄに量子化すると同
時に、局所領域密度と鮮明度を画像全体にわたり解像度
Ｍ×Ｎで保存する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の背景 〔発明の分野〕本発明はディジタル画像処理に関するも
のであり、とくに、ある入力解像度を有するビットマッ
プ画像を、元の画像の密度と微細構造を保持しながら、
所望の出力解像度に変換する方法に関する。

【０００２】〔先行技術の説明〕印字装置や表示装置な
どの画像出力端末における画像情報の表現の一方法とし
て、画像ビットマップを利用する方法が知られている。
ビットマップは、ｌ×ｊ×ａ（幅×長さ×深さ）の広が
りを有する画素の配列である。画素はその位置によって
識別できる領域の独立した単位であり、その密度を示す
値を有している。画素の解像度は、元の画像を表現する
ために使用する詳細さの度合であって、ひとつの方向が
ｌで他の方向がｊである単位面積の尺度（通常、１イン
チ（２５．４ｍｍ）当たりのスポット数）を使用して測
定される。各々の画素の深さｂは濃度、あるいは色の不
在である白からの強度のレベルを、黒を介して記述した
ものである。一般に、元の画像のよりよい近似は、画素
の密度とそのディジタル表現の解像度とを高めることに
よって達成される。

【０００３】解像度の変換、つまりビットマップを最初
の解像度ｌ×ｊ×ａから二番目の解像度Ｍ×Ｎ×ｄに変
換することは、分散印字環境においては重要な相互動作
実現機能である。分散環境においては、ユーザはある解
像度でディジタル画像を作成し、それを別の解像度で印
字、転送あるいは表示することができなければならない
場合がある。理想的には、ビットマップ画像の解像度変
換は、画像の劣化を伴うことなく、高速にそしてユーザ
に意識させることなく行なわれなければならない。

【０００４】周知の解像度変換方法では、元のビットマ
ップ画像にビット二重化処理を施しているが、この簡単
な方式は多くの未解決の問題を抱えている。そられの問
題に画像収縮と画像拡大がある。これらは画像が白書込
み印字装置あるいは黒書込み印字装置に対して最適化さ
れるときに発生する。収縮は黒書込み印字装置向けの画
像が白書込み印字装置に送られたとき発生し、線が所期
の太さより細くなってしまう。解像度変換のもうひとつ
の副作用としてハーフビット化の現象がある。ハーフビ
ット化は、低解像度の画像において画像の縁での解像度
を高めるさいに発生する。ハーフビット化、縮小および
拡大の問題は、ビット二重化では画像の密度を任意の面
積にわたって維持できないことが原因で発生する。その
結果、人工物が発生して、解像度変換された画像が元の
画像とは異って見えるようになってしまう。

【０００５】濃淡画像を局所の密度を保持しながら２値
あるいはそれ以外の数値のレベルに変換する方法は、解
像度変換から離れた応用分野において存在する。それら
の方法ならびに類似の方法は、解像度変換方法の一部と
して適用できるかもしれない。画像をｌ×ｊ×ａの任意
のレベルおよび深さで作成して解像度Ｍ×Ｎ×ｄの印字
装置で印字できる一方法として、フロイド(Floyd) およ
びスタインバーグ(Sterinberg)による「空間的濃度のた
めの適合的アルゴリズム(An Adaptive Algorithm for S
patial Greyscale) 」、ＳＩＤ会報、１７／２、７５−
７７（１９７６）（以下、フロイドおよびスタインバー
グのアルゴリズムと呼ぶ）に記述されているエラー拡散
方式がある。現在の分散環境では、下記のより最近の進
歩に示されるように、より柔軟性の高い解像度変換方式
が求められている。

【０００６】ツァオ(Tsao)の米国特許第４、６５１、２
８７号およびツァオ(Tsao)の米国特許第４、８１１、２
３９号は、エラー拡散アルゴリズムを使用して高品質の
画像を作成する技法を開示しているが、そこではグレイ
スケール値が基準印字配列の独立したグレイスケール値
と比較され、対応するエラー配列を作るようになってい
る。チェン(Chen)らの米国特許第４、６６８、９９５号
は、伝播エラーを隣接する画素ブロック間に拡散するこ
とによって多ビット画像を２値画像に変換するための量
子化エラー拡散アルゴリズムを開示している。ゲルツェ
ル(Goertzel)らの米国特許第４、６５４、７２１号は濃
淡データを２進印字装置で印字する方法を提案している
が、そこでは通常濃淡データの解像度が低く、そして１
が１つの濃淡画素をとり１個のドット、つまり出力にお
ける多数の２値画素に変換する。ゲルツェル(Goertzel)
の方法は、エラー拡散とエッジ強調とを使用してこれら
のドットの形と位置を決定する。マツナワの米国特許第
４、７８３、８３８号は、最初に２値画像を画素ブロッ
クに分割し、その画像の濃度階調を発生する多ステップ
技法を開示している。画像処理および強調をこれらのブ
ロックに施し、そして処理されたブロックは次に従来の
しきい値行列を使用して出力ビットマップに変換され
る。アーウィン(Irwin) の米国特許第４、７４２、５５
３号は、同じようなサイズの入力および出力画素グルー
プの写像と、解像度変換におけるしきい値エラーを修正
するためのエラー引き渡し処理の使用とを開示してい
る。

【０００７】サリバン(Sullivan)の米国特許第５、０５
１、８４４号は、エラー拡散を使用した連続階調画像を
ディジタル的に中間調化するための方法に関する。この
方法は、人間可視システムフィルタを使用して、数学的
エラーとは反対の知覚エラーを伝播することにより、虫
食い欠陥の出現を低下させる。グ(Ng)の米国特許第５、
０５０、０００号は、中間調セルへの濃度入力データが
さらに分割されるようなエラー拡散技法を開示してい
る。ミラー(Miller)らの米国特許第５、０１４、３３３
号は、ディザー過程と拡散過程との間の円滑遷移を伴う
画像処理システムを開示しているが、そこでは画像処理
装置が当該画素の周囲の局所近傍の高空間周波数内容の
量を測定する。ユーリッヒネイ(Ulichney)の米国特許第
４、９５５、０６５号は、ディジタル化画像のビット表
現を処理して、より少ない望ましくない人工物を有する
連続階調画像に永久的に近似する画像を発生する画像処
理システムを開示している。クリース(Klees) の米国特
許第４、８９１、７１４号は、計算済みエラーが周囲の
画素に拡散されてから所定のしきい値と比較されるよう
になっている中間調画像の処理方法を開示している。エ
ッシュバッハ(Eschbach)の米国特許第５、０４５、９５
２号は、エラー拡散アルゴリズムのしきい値を動的に調
整して、２進化出力へ導入されたエッジ強調の量を選択
的に制御するような画像品質改善方法を開示している。

【０００８】〔発明の概要〕したがって、本発明の目的
は、最初のビットマップ画像解像度から２番目のビット
マップ解像度に、補間（解像度向上）あるいはデシメー
ション（解像度低下）により、変換する方法を提供する
ことである。上記の解像度変換方法は、特定の入出力環
境を最適化することにより高度の画像品質を保証する３
段階方式を通じて実現される。

【０００９】本発明の一つの実施態様によれば、解像度
ｌ×ｊ×ａで定義されたビットマップ画像が最初の段階
としてプレフィルタをかけられ、Ｋ×Ｌ×ｂで定義され
た解像度と密度を有する画像を発生する。この段階は、
元の画像の品質と鮮明度を維持するのに必要な元の画像
構造の保存を確実にするためのものである。元の画像構
造は、例えば、ハーフビット画像情報を取り込んでそれ
を階調密度情報として保存することで保存される。ここ
で使用するフィルタは様々なフィルタの中から選択する
ことができ、入力元と出力装置に従って画素補間あるい
はデシメーションを実行することができる。第一段階に
続き、ｆ×ｇ画素ウインドウを使用してプレフィルタさ
れた画像（Ｋ×Ｌ×ｂ）の非量子化スケーリングが行わ
れ、１個の出力画素の周囲の１セットの近傍入力画素の
識別を行なう。ウインドウ内の各画素は入力画素密度情
報を提供して、スケーリングされた濃度出力画素を発生
する。また、ウィンドウ内の各画素は重み係数を割り当
てられ、出力画素に対する密度を確立する。最後の段階
として、濃度スケーリングされた画像（Ｍ×Ｎ×ｃ）内
の各画素が、エラー拡散あるいはその他の中間調化のよ
うな量子化方法によって、所望の深さに量子化される。
グレイスケール画像（Ｍ×Ｎ×ｃ）は、画素深さｃで定
義された画像から画素深さｄで定義された出力画像に実
質的に変換される。ここで、深さｄは選択された出力装
置によって再生することができる。

【００１０】本発明の別の実施態様によれば、ｘおよび
ｙ軸に沿って定義されかつｘ軸に沿った単位長さ当りＫ
個の画素×ｙ軸（Ｋ×Ｌ）に沿った単位長さ当たりＬ個
の画素と画素深さｄの解像度で定義された画素のビット
マップを有する元の画像を、ｘ軸に沿った単位長さ当り
Ｍ個の画素×ｙ軸（Ｍ×Ｎ）に沿った単位長さ当りＮ個
の画素および画素深さｄを有する２番目の画像に変換す
る画像変換方法が提供される。この方法は次の３つの動
作で構成されている。（１）解像度Ｋ×Ｌで定義された
多数の入力画素を含む入力画像をフィルタにかけて、Ｍ
×Ｎで定義された多数の出力画素を含む画像を発生する
こと。（２）解像度Ｍ×Ｎで定義された画像内の各々の
出力画素に対して、出力画素の周囲の重なり合った入力
画素および重なり合っていない入力画素の定義済み近傍
の関数として画素深さｃを有する濃度値を決定するこ
と。ここで、この近傍内の各々の入力画素は、出力画素
を基準とした入力画素の近傍における位置に基づく計算
ずみ重みに従って濃度値の決定に寄与する。（３）画素
深さｃを有する各々の出力画素の濃度値を出力に適した
深さｄに量子化し、かつ解像度Ｍ×Ｎにおいて画像全体
にわたる局所領域濃度を保持する。

【００１１】本発明による方法の利点は、処理過程のモ
ジュール構造にある。たとえば、元来は白書き込み印字
装置に対して最適化された入力源を変換して黒書き込み
印字装置向けの出力を発生させる場合、所望の黒書き込
み出力を発生させるには本方法の一部だけを変更すれば
良い。その他の、ハーフビット画像の画像クリーニン
グ、つまりフィルタのような標準的技法を追加し、画像
をスケーリングして複数の解像度境界を横断することを
避けることもできる。フィルタの構造は、適当なフィル
タを選択することにより、特定の入力源に合わせること
ができる。入力源の属性に従い、フィルタは画像に対し
て穏やかな画素補間を施すと同時に、画像をスケーリン
グして十分なデータを確保し、正確な解像度変換を実行
することができる。解像度のスケールの変化に必然的に
伴ううなり周波数の負の効果を抑制するには十分なデー
タの存在が必須である。これが、密度情報を解像度変換
過程全体にわたって保持することの理由である。

【００１２】グレイスケールは、画素値が黒でもなく白
でもなく、一般的に１セットの濃度値の１つであること
を示す。ここで、白は濃度が最も低く、黒は濃度が最も
低いと定義される。自然の周期性はｆ×ｇ画素ウインド
ウと出力画素との間に存在するので、フィルタ配列は１
画像につき１回だけ計算すればよい。フィルタの重み
は、任意の応用に最適な重み関数を使用して計算され
る。共通のフィルタ関数は線形かつＣＯＳＩＮＥであ
る。計算済みの重み配列を使用して、グレイスケール画
像が新しい解像度で作成される。

【００１３】最後の段階において、前段階からの入力が
量子化され、出力画像が正しい数の濃度レベルを有する
に至る。量子化装置は、第二段階で導入されたエラーを
解決するためのしきい値設定、エラー拡散あるいは中間
調化を実行する。エラーは、入力および出力解像度にお
ける画素周波数と濃度との差によって導入される。

【００１４】要約すると、解像度変換は、まず画像を非
量子化解像度変換用に処理し、それに解像度変換を施
し、最後にそれを量子化することで行われる。

【００１５】〔図面の簡単な説明〕図１は、本発明を実
施ための基本システムの概略図である。

【００１６】図２は、図１の参照番号１１０で示される
システムの第一段階を示す詳細図である。

【００１７】図３は、図１の第二段階１２０を示すフロ
ーチャートである。

【００１８】図４は、画像の４つ左上のタイルの入出力
グリッドオーバレイを例示したものである。

【００１９】図５は、入出力グリッドオーバレイの１周
期に存在する複数の異なるフェーズを例示したものであ
る。

【００２０】図６は、１つの出力画素の周囲の３×３入
力画素近傍を例示したものである。

【００２１】図７は、３×３補間ウインドウが入力画像
内を移動する方法を例示したものである。

【００２２】図８Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは、基本システム
内を伝播する画像画素密度を例示したものである。

【００２３】本発明の特徴を全般的に理解するため、図
面に対して参照が行われる。図１は本発明を総体的に記
述したものである。図１に例示されている多段過程の目
的は、入力画像を、その解像度を所望の出力解像度に変
更することにより、処理すると同時に、その画像品質と
光学的密度を維持することである。

【００２４】プレフィルタ１１０において、入力解像度
Ｒ_in（ｌ×ｊ×ａ）の入力画像指定と出力解像度Ｒ_out
（Ｍ×Ｎ×ｄ）の出力画像指定とに基づき、３つの異な
るフィルタの１つが選択される。各フィルタは選択中に
考慮されたトレードオフを有している。たとえば、環境
独立性、つまりそのフィルタが白書き込みあるいは黒書
き込みの出力装置からの影響を受けないこと、が考慮さ
れる。各々のフィルタは、画像の微細構造の保存を意図
して選択される。なぜなら、微細構造が画像の鮮明度と
品質を決定するからである。

【００２５】解像度変換装置１２０において、画像Ｒ’
_in（Ｋ×Ｌ×ｂ）が量子化を伴わずに所望の解像度にス
ケーリングされ、画像Ｒ’_out （Ｍ×Ｎ×ｃ）を発生す
る。これは最終出力画像Ｒ_out （Ｍ×Ｎ×ｄ）の濃淡表
現である。入力画像Ｒ’_inは２値でも濃淡でもよい（こ
こで２値は濃淡の１つのレベル、つまり黒か白であ
る）。つまり、特定の画素の密度を記述する情報は１ビ
ットもしくは数ビットである。繰り返すと、出力Ｒ’
_out においてグレイスケール情報を発生させる理由は、
画像の最も正確な濃淡密度測定値を次の処理段階に渡し
て、より正確な量子化の結果を得ることである。

【００２６】量子化装置１３０は、エラー拡散方法を使
用して入力Ｒ’_out を量子化して出力Ｒ_out を発生す
る。この量子化技法は最後の段階として適用され、変換
過程全体を通じて元の入力画像のデータをできるだけ多
く保存して、画像品質を最大にする。

【００２７】ここで図２を参照すると、既知の入力解像
度Ｒ_inと所望の出力解像度Ｒ_out に基づき、入力および
出力タイルのサイズがステップ２０５において計算され
る。２値あるいは濃淡値のいずれかをとることができる
入力画像Ｒ_in（ｌ×ｊ×ａ）は、プレフィルタ１１０に
よって処理されて画像Ｒ’_in（Ｋ×Ｌ×ｂ）になる。プ
レフィルタ１１０は任意の数のフィルタで構成すること
ができるが、本実施例ではフィルタ２１０、２２０、２
３０が選択されている。これらのフィルタ２１０、２２
０、２３０の各々はそれぞれ異なる特性を有している。
たとえば、穏やかな画素補間、画像平滑化などの実行な
ど。しかし、本実施例においては、各々のフィルタは、
同様なサイズの入力および出力画素グループの写像方法
を開示しているアーウィン(Irwin) の米国特許第４、７
４２、５５３号に記述されている写像技法のような公知
の技法を使用することにより、入力画像を高速および低
速走査方向において２でスケーリングする。

【００２８】好適な一実施例においては、フィルタ２１
０のような少なくとも１つのフィルタは画像を補間せ
ず、環境的に独立している。この環境独立性は、出力を
白書き込みあるいは黒書き込み印字装置のどちらにも向
けられることを意味する。画素補間は実行されないので
（画像品質に関する判定は行われない）、フィルタ２１
０はフィルタ２１０、２２０、２３０の中で最も高速で
あると同時に、画像の微細構造を完全に保存する。フィ
ルタ２１０は入力画像Ｒ_inのスケールの２倍である出力
Ｒ’_inを有する。

【００２９】二番目のフィルタ２２０は装置依存型であ
り、出力装置の種類、たとえば白書き込みあるいは黒書
き込み電子写真印字装置、に合わせて調整することがで
きる。たとえば、米国特許出願第０７／５８８、１２５
号に記述されている方法は、白書き込み印字装置向けの
黒書き込みデータを平滑化しながら変換するために最適
化された補間方式である。平滑化により、文字に発生す
る可能性のあるハーフビットエッジが除去され、そして
前述のようにフィルタ２２０によって入力画像Ｒ_inのス
ケールが２倍になる。

【００３０】三番目のフィルタ２３０はぎざぎざのエッ
ジと角を補間して穏やかに平滑化し、そして環境的に依
存していないと同時に、入力画像Ｒ_inのスケールを２倍
にする。このフィルタは、品質プレフィルタとして動作
するのに十分な量の画像微細構造を、たとえば追加的な
濃淡密度情報として保存することにより、維持する。

【００３１】ここで図１および図３を参照する。図３
は、解像度変換装置１２０の機能の基本的なフローチャ
ートを要約したものである。ステップ３２０において、
入力および出力タイルのフェーズが１周期に対して決定
される。入力および出力タイルは周期的な性質を有して
おり、周期内の各フェーズは繰返し特性を記述する。ス
テップ３３０において、周期内の各フェーズの重み配列
が形成される。ステップ３４０において、各々の階調出
力画素の値が重みと入力画像に基づいて決定される。

【００３２】本解像度変換方法の例を示す目的で、Ｋ＝
Ｌ＝３００ｓｐｉ（１インチ当たりのスポット数）であ
るＫ×Ｌの入力解像度とＭ＝Ｎ＝４００ｓｐｉであるＭ
×Ｎの出力解像度を使用した対称線形組合せ解像方法が
選択された。ＣＯＳＩＮＥなどのその他の解像方法は対
称線形組合せ法と同じく、Ｋ，Ｍ＝Ｌ、Ｎである対称特
性あるいは同様にして得られたＫ，Ｍ≠Ｌ，Ｎである対
称特性を有する入力および出力解像度を持つことができ
ることは、当業者には明らかであろう。一般的に、そし
てとくに本例では、入力および出力タイルのサイズは、
入力および出力解像度間の最大公約数（ＧＣＤ）を使用
して計算される。 Ｃ＝ＧＣＤ（Ｋ，Ｍ） ＝ＧＣＤ（３００、４００）＝１００ Ｃを使用して、入力および出力サイズは次のように決定
される： 入力タイルサイズ＝（Ｋ／Ｃ＋２）×（Ｌ／Ｃ＋２）＝
（３００／１００＋２）×（３００／１００＋２）＝５
×５ 出力タイルサイズ＝（Ｍ／Ｃ）×（Ｎ／Ｃ） ＝（４００／１００）×（４００／１００）＝４×４

【００３３】図４は、対応する相対画素サイズである３
００×３００ｓｐｉの入力解像度（画素は参照番号４１
０）と４００×４００ｓｐｉの出力解像度（画素は参照
番号４２０）を持つ画像の４つの左上のタイルの入力−
出力グリッドオーバレイを示す。入力および出力タイル
の４つの周期４５０、４６０、４７０、４８０を分割し
ている中央の太い横断線は、入力および出力画像の周期
的性質を現わしている。つまり、このタイル内の既知の
位置に画素４１０があるとすると、画素４２０のオーバ
レイ配置は常に同じである。このことから、任意の画素
４２０の密度に対する任意の画素４１０の寄与は周期間
で同一であることがわかる。

【００３４】図５は、図４に示されている１つのタイル
４５０に対応するすべてのフェーズを明示的に示してい
る。図４のタイル４５０（画像の左上隅）は９個のフェ
ーズを有しており、１個のオーバレイ入出力グリッドに
対する周期を形成している。図５を参照すると、入力グ
リッド（実線）が出力グリッド（点線）にかぶさってい
る。この周期の最初のフェーズ５１０は入力画素１個分
だけ右に移動して次のフェーズ５２０を形成する。以降
のすべてのフェーズは、先行するフェーズから入力画素
１個分だけ右あるいは下に移動して形成される。

【００３５】入力−出力グリッドの周期が与えられる
と、この画像に対するフィルタ重み配列が計算できる。
本実施例においては、入力−出力グリッドは周期的であ
る。フィルタ重み配列、つまり任意の出力画素の濃度値
を決定するために加えられる一連の重みあるいは係数、
は１個の画像につき１回だけ計算すればよい。なぜな
ら、この配列は各周期とも同一だからである（１回の解
像度変換の場合）。本実施例においては、重みは出力画
素の中心と９個の入力画素の中心の各々との間の距離を
反転したものに比例している。その他の実施例では、フ
ィルタ配列の重みを擬似ランダム的にシフトすることに
より、画像Ｒ’_out に青色雑音が加わる可能性が生じ、
それが画像Ｒ’_out の濃度レベル数を増加させる。ある
周期における各出力画素に対する重みＷは次のように計
算される： Ｗ（Ｘ_in，Ｙ_in，Ｘ_out ，Ｙ_out ）＝｛Ｄ／（ＳＵＭ
_A=1-f ＳＵＭ_B=1-g[Ｄ_AB] ）｝−１ ここで、 Ｄ＝Ｐ_in（Ｘ_in，Ｙ_in）からＰ_out （Ｘ_out ，Ｙ_out ）
までの距離 ＳＵＭ_A=1-f ＳＵＭ_B=1-g ＝ｆ×ｇ補間グリッドに対す
るすべての可能な横座標および縦座標値。

【００３６】重みはｆ×ｇ補間グリッドと関連して使用
され、スケーリングされた出力画素値に情報を寄与する
１セットの近傍画素を識別する。一実施例において、画
素の３×３近傍は、図６に示されているように、補間ウ
インドウとして使用される。ここで、どのようなｆ×ｇ
対称あるは非対称近傍サイズでも使用できること、そし
てそのサイズは入力あるいは出力解像度とは無関係であ
ることに注意しなければならない。ウインドウあるいは
近傍には、重なった画素（出力画素と共通の領域を有す
る１つあるいは複数の入力画素）と重なっていない画素
（出力画素と共通の領域を有しない１つあるいは複数の
入力画素）の両方が含まれる。重なっていない入力画素
は、次の理由により、出力画素値に寄与しなければなら
ない。つまり、重なっていない入力画素は、Ｒ’_out に
おける濃度レベル数を増加させ、重なっていないＲ’_in
画素〜Ｒ’_out 画素は「取り囲むコンテキスト(surroun
ding context) 」を平衡させ、重なっていない画素は投
射型解釈法の予測のように動作し、そして、デシメーシ
ョンの場合、隣接するＲ’_out 画素とタイルの間のより
平滑な遷移を確保するために非重合が必要とされるから
である。図６は、１個の出力画素（四角）６２０（Ｐ
_out （Ｘ_out ，Ｙ_out ））の出力値が、補間入力画素
（丸）６１０．．．６１８（Ｐ_in（Ｘ_in，Ｙ_in））のウ
インドウの使用によって決定されるかを示している。こ
こで、これらの補間入力画素の各々は出力画素値に寄与
する重み付けされた画素値を有している。この場合、重
なり合った入力画素と重なり合っていない入力画素の定
義済み近傍には、出力画素に最も接近した９個の入力画
素が含まれる。出力画素の値は次のように決定される： Ｐ_out （Ｘ_out ，Ｙ_out ）＝ＳＵＭ_Xin=1-f ＳＵＭ
_Yin=1-g [ Ｗ（Ｘ_out，Ｙ_out ，Ｘ_in，Ｙ_in）Ｐ_in（Ｘ
_in，Ｙ_in）] ここで、Ｘ_in=1-fは、ｆ×ｇ補間グリッドにおけるＸ_in
のｆ横軸値。Ｙ_in=1-gは、ｆ×ｇ補間グリッドにおける
Ｙ_inのｇ縦軸値。 Ｐ_out （Ｘ_out ，Ｙ_out ）＝位置（Ｘ_out ，Ｙ_out ）に
おける出力画素の値。 Ｐ_in（Ｘ_in，Ｙ_in）＝位置（Ｘ_in，Ｙ_in）における入力
画素の値。 Ｗ（Ｘ_in，Ｙ_in，Ｘ_out ，Ｙ_out ）＝出力画素Ｐ
_out （Ｘ_out ，Ｙ_out ）に加えられたときの画素Ｐ
_in（Ｘ_in，Ｙ_in）の重み。

【００３７】図７は、３×３補間ウインドウ７１０が入
力画像７２０（３００ｓｐｉ）をどのように通過するか
を示している。図７に示されているように、３×３ウイ
ンドウは１回に１個の出力画素（現在の出力画素７３
０）を左から右へ移動し、そしてラインの終わりに達す
るとウインドウは１行の画素を落として後退し、次の出
力行の最初からスタートする。このようにして、すべて
の出力画素が計算される。出力画素７３０の値は、３×
３近傍７１０における９個の入力画素の値の重み付けさ
れた線形組合せを使用して求められる。

【００３８】この時点において、アナモルフィック(ana
morphic)（たとえば４００×１２００ｓｐｉのような拡
張高速走査アドレス指定能力を有する画像）線形組合せ
解像度変換方法は、上述の対称方法を拡張したものであ
ることに注意しなければならない。さらに、第一段階の
中間出力Ｒ’_inは中間出力Ｒ’_out と同様に濃淡密度情
報を追加する可能性があることにも注意しなければなら
ない。図８では、一連のヒストグラムを使用して、特定
の入力画像Ｒ_inの密度情報を保存すると同時に、それを
本解像度変換法を通じて出力画像Ｒ_out に伝播する方法
が示されている。ヒストグラム８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ
は、画像Ｒ_in，Ｒ’_in，Ｒ’_out ，Ｒ_{ou t} のそれぞれの
関数ｆとしての０から２５５（０は白、２５５は黒）の
強度値を持つグレイスケール範囲にわたり特定の密度ｎ
を有する画素の数を示す。ヒストグラム８Ａは、Ｒ_inを
２値入力画像として示す。なぜなら、この画像の密度情
報は値０および２５５の周囲に集中するからである。ヒ
ストグラム８Ｂでは、数個の濃度レベルを追加して、た
とえば、画像Ｒ_inにおけるハーフビット化を実現してい
る。ヒストグラム８Ｃでは、非量子化解像度変換の結果
として利用可能になった濃度範囲がよりよく使用されて
いる。そして、ヒストグラム８Ｄは、濃淡画像Ｒ’_out
を２値画像に量子化する必要がある出力装置に適した最
終２値画像を示す。

【００３９】図１のステップ１３０は、エラー拡散を使
用して画像Ｒ’_out （Ｍ×Ｎ×ｃ）を量子化し、最終出
力画像Ｒ_out （Ｍ×Ｎ×ｄ）を発生する。濃淡画像を２
値あるいはより少ない数のレベルに量子化すると同時
に、局所濃度と鮮明度の保存を試みるための方法は、た
とえば前記フロイドおよびスタインバーグのアルゴリズ
ムで説明されているようなエラー拡散法に見出され、か
つそれを含んでいる。別の、さらに複雑な方法はエッシ
ュバッハ(Eschbach)の米国特許第５、０４５、９５２号
のエラー拡散法であろう。この技法は画像依存型エッジ
強調を提供するものである。両技法とも本出願に参照さ
れている。

【００４０】要約すると、上記実施例は画像の解像度を
モジュール方式で変換すると同時に、その微細構造と密
度を保存するいくつかの方法の一つである。この方法
は、解像度変換をフィルタ、スケーリング、量子化の三
段階に分け、変換された画像の高度の画像品質を達成す
る。達成された画像品質は、任意の入力源に対する出力
条件に依存する。したがって、出力の品質は本方法をい
かに上手に特定の環境に適合させるかにかかっている。
本方法は多数の環境依存型の実施例の一つであることは
当業者には明らかであろう。

【００４１】以上、本発明を本発明の実施例に則して説
明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、むしろ前記請求項に定義されている本発明の趣旨と
範囲内で種々の選択あるいは変更が可能である。

【００４２】本発明は、画像の解像度をモジュール方式
で変換すると同時に、その微細構造と密度を保存するこ
とを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施ための基本システムの概略図で
ある。

【図２】 図１の参照番号１１０で示されるシステムの
第一ステップを示す詳細図である。

【図３】 図１の第二ステップ１２０を示すフローチャ
ートである。

【図４】 画像の４つ左上のタイルの入出力グリッドオ
ーバレイを例示した説明図である。

【図５】 入出力グリッドオーバレイの１周期に存在す
る複数の異なるフェーズを例示した説明図である。

【図６】 １つの出力画素の周囲の３×３入力画素近傍
を例示した説明図である。

【図７】 ３×３補間ウインドウが入力画像内を移動す
る方法を例示した説明図である。

【図８】 基本システム内を伝播する画像画素密度を例
示した説明図である。

【符号の説明】

１１０ プレフィルタ、１２０ 解像度変換装置、１３
０ 量子化装置、２１０〜２３０ フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ・ディー・パーカー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14618 ロチェスター バックランドアベニュー 249

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｘおよびｙ軸に沿って定義され、かつｘ
   軸に沿った単位長さｌ個の画素×ｙ軸に沿った単位長さ
   当りｊ個の画素（Ｋ×Ｌ）および画素深さｂの解像度で
   定義された画素のビットマップを有する元の画像を、ｘ
   軸に沿った単位長さ当りＭ個の画素×ｙ軸に沿った単位
   長さ当りＮ個の画素（Ｍ×Ｎ）および画素深さｄで定義
   された第二のの画像に変換するための、次のステップを
   含む画像変換の方法：解像度ｌ×ｊ×ａで定義された多
   数の入力画素を含む入力画像をフィルタに通し、解像度
   Ｋ×Ｌ×ｂで定義された多数の出力画素を含む画像を生
   成する；解像度Ｍ×Ｎで定義された画像内の各々の出力
   画素につき、出力画素の周囲の重なり合ったそして重な
   り合っていない入力画素の定義済み近傍の関数としての
   画素深さｃを有する濃淡レベル値を決定し、近傍内の各
   入力画素は出力画素を基準とした入力画素の近傍内の位
   置に基づき事前に計算された重みに従って濃淡レベル決
   定に寄与するものであり；そして画素深さｃを有する各
   々の出力画素の濃淡レベル値を出力に適した深さｄに量
   子化すると同時に、局所領域密度と鮮明度を画像全体に
   わたり解像度Ｍ×Ｎで保存する。