JPH0744643B2 - 画像の輪郭強調方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、製版用スキャナ（カラー用，白黒用）、フ
ァクシミリ等、原画を光電走査してその原画の画像デー
タを読み取り、それを電気信号に変換する装置におい
て、原画の画像に含まれる輪郭部を強調して鮮鋭度を改
善する方法に関する。

〔従来の技術〕

走査画像の輪郭強調にあたっては、注目画素の信号（以
下シャープ信号Ｓという）および注目画素の近傍領域
（注目画素を含んでも良い）の平均的な信号（以下アン
シャープ信号Ｕという）を、原画走査により取り出し
て、両者の差信号（Ｓ−Ｕ）から輪郭強調の原信号を作
り出している。そして、通常は輪郭強調の強さを適度な
ものにすべく、輪郭強調の原信号に適当な係数ｋを乗ず
る形で増幅したものを輪郭強調信号ｋ×（Ｓ−Ｕ）と
し、これをもとのシャープ信号Ｓに加算して当該注目画
素の画像データとすることより鮮鋭度の改善を行ってい
る。この手法による各波形を第11図に示す。

製版用スキャナでは、アンシャープ信号Ｕを取り出すに
あたって、注目画素の大きさに比べてより広い範囲から
アンシャープ信号Ｕを読取る直接的な方法が多用されて
いる。このとき、注目画素を中心とする近傍一円の単純
な平均値をアンシャープ信号Ｕとするものを原型とし
て、例えば特公昭39−24581号公報のごとく、注目画素
に近いほど加算の重みが大きく、注目画素から離れるに
従って加算の重みが小さくなるよう工夫して化学的に重
み付け加算平均を求める読取り方法が知られている。一
方、このような重み付け加算平均演算を、光学的に行う
かわりに、特開昭59−141871号公報のごとく複数ライン
分の走査画像信号を一時記憶するバッファメモリーを用
い、ディジタル演算によりアンシャープ信号Ｕを求める
方法も知られている。

これらは、単純平均を求める方法に比べると注目画素に
近いところの重みが相対的に大きくなるので、画像輪郭
の近くではシャープ信号Ｓとアンシャープ信号Ｕとの差
が大きく、輪郭から遠ざかるにつれて徐々に小さくな
る。しかも、通常意識的な重み付け加算を行うときは、
単純平均の場合に比べて、徐々に小さくなりながらもい
くらかの重みをより広い領域まで与えるので、輪郭から
より遠い領域にまで輪郭強調の効果が及ぶ。

いずれにしても、このようなシャープ信号Ｓとアンシャ
ープ信号Ｕの差信号を求めることは、例えば“印刷画像
工学”梶光雄著P.255に記載されているように数学的に
はラプラシアンとして知られている画像データの空間的
２回微分に相当するものである。これらの方法はいずれ
も、輪郭の方向を吟味する必要がないこと、アンシャー
プ信号Ｕを取り出す領域の大きさや注目画素からの距離
に応じて重み係数の空間的分布を変えることで、輪郭強
調がおよぶ幅を変えられること、また、増幅度乗算係数
値を変えることで、輪郭強調の度合を自由に調整できる
こと、しかも、演算が簡単でハード化し易いといった優
れた長所を数多く備えており、走査画像の鮮鋭度改善に
広く利用されている。

従来の画像の輪郭強調方法は、以上のようにシャープ信
号Ｓとアンシャープ信号Ｕとの差信号（Ｓ−Ｕ）を輪郭
強調の原信号とする方式なので、原画像がもともと鮮明
で輪郭も極めてシャープであれば、前述した第11図に示
すごとく、シャープ信号Ｓは輪郭部P_Bで急激に変化し、
アンシャープ信号Ｕは徐々に変化する。そのため、輪郭
線に近いほど絶対値が大きく、輪郭線から離れるほど徐
々に小さくなる差信号（Ｓ−Ｕ）が得られる。さらに、
差信号（Ｓ−Ｕ）に所定係数ｋを乗じた強調信号ｋ×
（Ｓ−Ｕ）をシャープ信号Ｓに加えると、輪郭線近傍で
急峻な変化を示す強調済信号が得られ、好ましい輪郭強
調効果が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら実際には、原画像が鮮明であっても読取り
光学系や電子回路の特性から決まる入力部の空間周波数
特性の限界などのため、または原画像がもともと鮮明で
ないなどの理由から、読取り時にすでにシャープ信号Ｓ
にある程度のボケ幅がある場合が多い。

第12図はこのようなシャープ信号Ｓに対して従来の輪郭
強調処理を施した状況を示す図である。このような場合
には、強調原信号である差信号（Ｓ−Ｕ）の絶対値が最
大となる位置は、真の輪郭位置P_oではなく、真の輪郭位
置P_oとシャープ信号Ｓの変化の始点P_sおよび終点P_eのそ
れぞれとの中間位置Ｐ_ms′P_meとなる。つまり、シャー
プ信号Ｓの微分値の絶対値が最大となる傾斜最大位置P_o
よりもかなり離れたところになる。

従って、強調信号ｋ×（Ｓ−Ｕ）をシャープ信号Ｓに加
えても、得られる強調済信号の波形は急峻な変化を示さ
ず、広い範囲にわたって比較的ゆるやかな傾斜を持つこ
とになり、鮮鋭度改善においては、充分な効果が得られ
ない。

しかも、このような強調済信号においては、その波形の
正および負方向のピークの位置P_a,P_bが相対的にある程
度離れてしまう。このピーク間の距離が、製版用スキャ
ナの網点出力の濃淡周期に近くなると、ビート波を発生
してしまい、再生画像におい強い濃淡の縞模様が輪郭線
に沿って発生したり、物の外形線がガタついて見えた
り、あるいは細線が途切れたりという好ましくない影響
が生じる。

〔発明の目的〕

この発明は、以上のような問題点を解決するためになさ
れたものであり、読取られた画像を鮮明でない場合で
も、外形線などの輪郭を充分に強調しつつ再生でき、ま
た例えば再生画像の網点出力を行っても、ビート波を発
生せず輪郭の連続性を保持できる画像の輪郭強調方法を
得るものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る第１の構成の輪郭強調方法は、シャープ
信号とアンシャープ信号との大小関係に応じてその極性
が変化するような付加信号が、強調信号作成のために利
用される。かつ、強調信号の決定には、シャープ信号ま
たはアンシャープ信号の空間的１回微分の絶対値をも利
用する。

また、第２の構成では、この空間的１回微分は、所定の
複数の方向へのシャープ信号またはアンシャープ信号の
微分値（方向別微分値）のうち、最大の絶対値を有する
ものを利用する。また付加信号は、ステップ的符号信
号、またはシャープ信号とアンシャープ信号との差信号
を利用する。

さらに第３の構成では、方向別微分値を求めるにあたっ
て、注目画素の周囲に存在する周囲画素の画素データを
利用する。このとき、注目画素と各周囲画素とのそれぞ
れの距離が必ずしも同一ではないことを考慮して、重み
付き差分を求めるようにしている。

〔作用〕

第１の構成では、シャープ信号とアンシャープ信号との
大小関係の反転が生ずる位置で、付加信号とともに強調
信号の極性が変化するが、このよう反転は、読み取り時
の原画の画像の輪郭部が鮮明であるか否かにかかわらず
必ず発生する。しかも、シャープ信号またはアンシャー
プ信号の空間的１回微分値がある程度以上となっている
ような範囲は比較的狭く、強調信号にこの微分値を反映
させることにより、輪郭強調は比較的狭い幅で行なわれ
る。したがって、読み取り時の原画の状態にかかわらず
充分な輪郭強調を行なうことができる。また、網点画像
記録にこのような方法を用いれば、ビート波の発生など
を防止することができる。

特に、第2,第３の構成に従って輪郭強調を行なうと、各
方向別の微分値を対等の立場で比較して利用できること
になり、第１の構成の効果をいっそう高めることができ
る。さらに、付加信号としてステップ的符号信号を採用
すれば、強調信号の絶対値に対して、シャープ信号とア
ンシャープ信号との差の絶対値を直接には反映させない
ようにしているため、この差の緩やかな変化による強調
信号への影響を抑制したものとなる。

〔実施例〕

A.全体構成と概略動作 第２図は、この発明の一実施例を適用する製版用スキャ
ナの概略ブロック図である。同図において、原画100の
画像が走査読取装置200によって画素ごとに読取られ、
このようにして得られた画像信号が画像処理装置300に
転送される。画像処理装置300は、後述する機能を持っ
た輪郭強調装置400を備えており、入力された画像信号
に対して輪郭強調等の処理を行なう。そして、処理後の
画像信号は走査記録装置500に与えられる。走査記録装
置500は画像信号を網点信号へと変換し、それに基づい
て、感光フィルム600上に網点画像を露光記録する。な
お、第２図において、X,Yはそれぞれ主走査読取方向お
よび副走査読取方向を示す。

第１図は、輪郭強調装置400内で実行される輪郭強調処
理の手順を示すフローチャートである。まずステップS2
1で、原画100上の注目画素Ｐ（第3A図）からシャープ信
号Ｓを、注目後素Ｐを中心としたその周辺の領域Ｒ（第
3A図）からアンシャープ信号Ｕを取り出す。原画100の
画像の読取りが走査線順次に行なわれることに伴って、
シャープ信号Ｓとアンシャープ信号Ｕとは、原画100上
の各画素について求められる。

次のステップS22で、差信号（Ｓ−Ｕ）を求め、また付
加信号としての符号信号δを、 Ｓ−Ｕ＞０の時、δ＝＋１、 Ｓ−Ｕ＝０の時、δ＝０、 Ｓ−Ｕ＜０の時、δ＝−１ と定め、これをステップ的信号とする。

ステップS23においては、ステップS21で求めたシャープ
信号Ｓを所定の複数方向についてそれぞれ１回微分し
て、各方向についての微分信号Ｓ′およびその絶対値を
求める。さらに微分信号Ｓ′の絶対値の中の最大のもの
を指示する微分絶対値信号|S′｜を求める。注目画素で
のシャープ信号Ｓの変化は方向によって異なり、その中
の最大のものを求めるのは困難である。そのため、この
絶対値最大の微分絶対値信号|S′｜をによってその位置
での最大の変化を近似する。なお各方向の微分信号Ｓ′
の求め方については後で詳述する。またステップS22に
示す工程とこのステップS23に示す工程の順序は逆でも
よい。

ステップS24においては、符号信号δと微分絶対値信号|
S′｜とを乗算して強調原信号δ×|S′｜を求める。こ
の強調原信号δ×|S′｜は符号信号δの不連続な変化点
において、同様に不連続に変化する。

ステップS25においては、強調原信号δ×|S′｜に強調
の程度を決定する係数ｋを乗算し、強調信号ｋ×δ×|
S′｜とし、さらに元のシャープ信号Ｓに加えることに
より強調済信号Ｓ＋ｋ×δ×|S′｜を求める。この強調
済信号Ｓ＋ｋ×δ×|S′｜を注目画素Ｐの画素データと
することにより輪郭強調が行われる。

第3B図は、原画100の画像があまり鮮明でない場合にお
いて、第１図の工程において求められるシャープ信号S,
アンシャープ信号U,およびそれらから形成される各信号
の波形を示す図である。図において、シャープ信号Ｓは
原画像が鮮明でない事実を反映して、鮮明な原画像の場
合よりも緩やかな濃度勾配を有する形となっており、ア
ンシャープ信号Ｕもそれに従う形となる。さらに差信号
SV（Ｓ−Ｕ）の符号を示す符号信号δは、シャープ信号
Ｓがアンシャープ信号Ｕよりも大きくなる領域IIにおい
て（＋１）、その周辺領域（つまりＳ＜Ｕとなる領域）
I,IIIにおいて（−１）、そして、残余の領域（実質的
にベタとなっている領域）で０となる。

また、微分信号Ｓ′は、シャープ信号Ｓの傾斜部G₁,G₂
においてそれぞれ正および負のピークを持つ信号とな
り、微分絶対値信号|S′｜は、傾斜部G₁,G₂の双方にお
いて正のピークを持つ信号となる。シャープ信号Ｓとア
ンシャープ信号Ｕとの大小関係反転位置Q₁,Q₂が必ず傾
斜部G₁,G₂の中に存在するため、反転位置Q₁,Q₂におる符
号信号δのステップ的極性変化が、微分絶対値信号|S′
｜のピーク範囲内（つまり傾斜部G₁,G₂内）で生じてい
る。

このため強調原信号δ×|S′｜は、シャープ信号Ｓとア
ンシャープ信号Ｕとの大小関係反転位置Q₁,Q₂におい
て、両極性ショットパルスとなる。その結果、強調済信
号Ｓ＋ｋ×δ×|S′｜は、シャープ信号Ｓの傾斜部G₁,G
₂、すなわち画像の輪郭部において画像信号の濃淡差を
充分に強調した信号となる。つまり、符号信号δの極性
が位置Q₁,Q₂において反転することから、この位置Q₁,Q₂
において強調済信号のレベルは急激に変化し、第11図の
従来例のような輪郭ボケは生じない。

B.各部の構成と動作 次に、前述した第１図のステップS23に示す微分信号
Ｓ′をデジタル処理によって求める方法を説明する。注
目画素Ｐおよびその周辺の領域Ｒに含まれる画素データ
から注目画素Ｐでの各方向への微分信号Ｓ′を求めるた
めには、注目画素Ｐを含む主走査ラインとその前後それ
ぞれ１本以上の主走査ラインの画像データを一時記憶す
る必要がある。このように、３ライン分の画像データを
記憶，処理する場合が最小の構成であり、注目画素Ｐを
中央に含む３×３の桁列状の画素を微分の基本構成単位
として微分演算を行い、この処理を各主走査ラインの画
素について実行することにより、全画素につき微分を行
える。以下、この場合について説明する。

第4A図は３×３の行列状の画素配列を示す図である。注
目画素Ｐである画素A5を中心として画素A1〜A9が３×３
の行列状に配列している。画素A6,A5,A4は注目画素A5を
含む主走査ラインL_iに含まれ、画素A3,A2,A1および画素
A9,A8,A7はそれぞれその前後の主走査ラインL_i-1,L_i+1
に含まれる。

第4A図において、注目画素Ｐとしての画素A5と、その周
囲の画素A1〜A4およびA6〜A9とを用いて、シャープ信号
Ｓの微分信号Ｓ′を求める演算を行う。

まず、画素A5の画像データと隣接する各画素Ａ〜A4およ
びA6〜A9の画像データとのそれぞれの差を取り、それら
を画素A5での各方向への微分値とする方法が考えられ
る。また、画素A5の両側の画素の組合せ、例えば画素A
1,A9や画素A2,A8のそれぞれの画像データの差を取り、
それらを画素A5での微分値とする方法も考えられる。い
ずれにしても、上下，左右方向と、両斜め方向とでは画
素間の距離が異なるので補正を行う必要がある。

また、差を取る時の代表画素がそれぞれ１画素ずつなの
で、例えばその画素に原画のザラツキや他の粒状性が存
在し、画像データに大きなバラツキがあった場合、その
バラツキが直接輪郭強調信号に反映し、不要な強調がな
されてしまう。

そこで、次のようなより好ましい方法で各画素間の差を
取り微分値を求めることにする。まず画素A5を中心とし
てその周囲に、複数の画素（周囲画素）からなるグルー
プをそれぞれ形成する。つまり、第4A図において、上下
のグループは画素（A1,A2,A3）および画素（A7,A8,A9）
であり、左右のグループは画素（A1,A4,A7）および画素
（A3,A6,A9）である。また斜め方向の左上・右下のグル
ープは画素（A1,A2,A4）および（A6,A8,A9）であり、右
上・左下のグループは画素（A2,A3,A6）および画素（A
4,A7,A8）である。これらのグルーブ内で各画素データ
の平均を求めることにより、１画素単位の位置データの
バラツキによる強調信号への影響を抑制することができ
る。

次に、各方向別の画素の平均距離のちがいを補正する方
法について述べる。第4B図に示すように上下，左右のグ
ループ間の平均距離D_aは２画素相当であり、これに対応
して、第4C図に示す斜め方向のグループ間の平均距離D_b
も２画素程度にするためには補正が必要である。この補
正のため、斜め方向のグループ内の各画素の画素データ
に所定の重みを付加することにする。なお、上下・左右
方向のグループの各画素に重みを加えても平均距離は実
距離D_aから変化しないので、まず斜め方向の重み付けを
行い、平均距離D_bをD_aと等しくしたあと、それに見合う
だけの重み付けを上下，左右方向の各グループ内の各画
素にも行うこととする。

まず、左上・右下方向の微分を行う場合について説明す
る。画素（A1,A2,A4）と画素（A6,A8,A9）の各グループ
に対して画素A1,A9には重みａを、画素A2,A4,A6,A8には
重みｂを付加する。このとき、両グループ間の重み付け
平均距離D_avは となる。この重み付け平均距離D_avが２画素相当になる
には であればよい。ここで は無理数なので後処理の簡単化のため有理数の3/2で近
似する。すなわち、画素A1,A9には重み３を、画素A2,A
4,A6,A8には重み２を付加することになる。この重み付
けによる両グループ間の重み付け平均距離D_avは となり、目標の２画素相当の平均距離に対して、相対誤
差は約１％程度であり、実用上無視できる程度に充分小
さいものである。また右上・左下方向の微分を行う場合
には同様に、画素A3,A7の重みを３、画素A2,A4,A6,A8の
重みを２とすればよい。

このような重み付けにより、斜め方向の微分の場合の各
グループ内での重み付けの総和は７となる。このため、
上下および左右方向の微分を行う場合にも、これに見合
うだけの重みを付加する必要がある。上下方向の微分を
行う場合には、画素A2,A8に重み３を、画素A1,A3,A7,A9
には重み２を付加し、左右方向の微分を行う場合には、
画素A4,A6に重み３を、画素A1,A3,A7,A9に重み２を付加
すればよい。以上の重み付けを行い、各グループ間の画
素データの差を用いて微分値を求めることができる。し
たがって各方向別の微分絶対値|S₁′｜〜|S₄′｜は次の
ようになる。

上下方向： |S₁′｜＝|3×A2＋２×（A1＋A3） −３×A8−２×（A7＋A9）｜ 左右方向： |S₂′｜＝|3×A4＋２×（A1＋A7） −３×A6−２×（A3＋A9）｜ 左上・右下方向： |S₃′｜＝|3×A1＋２×（A2＋A4） −３×A9−２×（A6＋A8）｜ 右上・左下方向： |S₄′｜＝|3×A3＋２×（A2＋A6） −３×A7−２×（A4＋A8）｜ このような方向別微分絶対値|S₁′｜〜|S₄′｜をひとま
ず求め、その中の最大値をその注目画素位置での勾配と
する。

なお勾配の定義を１画素相当の距離あたりの画像信号の
差とするならば、微分絶対値|S₁′｜〜|S₄′｜の中の最
大値をさらに、各グループ内での重み係数の総和（＝
７）と、上記のようにして設定した平均距離（＝２）と
の積、すなわち「14」で割らなければならない。しか
し、実際には後工程において輪郭強調の程度を適度なも
のとするための係数を微分絶対値|S₁′｜〜|S₄′｜の中
の最大値に乗じて使用するので、この工程において特に
「14」で割っておく必要はなく、代わりに後工程の係数
を調整する方が実用的である。

以上の例においては、３×３の行列状の画素を微分の基
本構成単位として微分演算を行う場合について説明した
が、より大きいサイズ、たとえば５×5,7×７などの行
列状の画素配列を基本構成単位として各方向別の微分演
算を行ってもよい。ただし、それらの場合にも、各方向
別に注目画素を中心として対称の位置にある画素グルー
プを形成し、各方向別のグループ間で重み付け平均距離
およびグループ内の重みの総和ができるだけ等しくなる
ように、前述した例と同様に重み付けを行う必要があ
る。また、基本構成単位を大きくした場合には、画素グ
ループの位置および形状を種々に変更することにより45
゜方向以外の斜め方向の微分も同様に行うことができ
る。

基本構成単位として最小の３×３の行列状の画素を選択
した場合には、原画の濃度勾配を最も敏感に捉えること
ができる。原画像の輪郭が鮮明なほど、輪郭強調信号の
ピーク時の強度は大きくなるが、基本構成単位が小さい
ため輪郭強調がおよぶ範囲（輪郭線からの距離）は、狭
くなる。

一方、実際に目視評価において、輪郭強調により充分な
鮮鋭度向上効果を得るためには、輪郭強調信号の強度を
大きくするだけでなく、輪郭強調のおよぶ範囲がある程
度以上の広がり幅を有するようにすることも重要であ
る。

このため、このような事情を考えると、微分演算の基本
構成単位を例えば５×５や７×７の行列状の画素とする
ことは、３×３の基本構成単位を採用する場合とは別の
意味において望ましい効果をもたらす。すなわち、上記
の説明からわかるように、５×５や７×７の画素配列を
採用すれば、輪郭線からある程度離れている画素に対し
ても徐々に輪郭強調がなされ、輪郭強調のおよぶ範囲が
広くなり目視評価においても充分な鮮鋭度向上効果が得
られる。また基本構成単位を大きくしても前述した第3B
図に示す波形と同様に輪郭線を横切る時に急峻な変化を
示す強調済信号が得られるという点では、３×３の場合
と同一の効果を奏する。

次に、第１図のステップS22に示す符号信号δの他の決
定方法の例について説明する。前述した例では、シャー
プ信号Ｓとアンシャープ信号Ｕとの差信号（Ｓ−Ｕ）が
完全に０の場合のみ符号信号δを０としていたが、例え
ば２つの闘値TH1,TH2（ただしTH1＞TH2）を設定して次
のように符号信号δを決定してもよい。

Ｓ−Ｕ≦TH2の時 δ＝−１ TH2＜Ｓ−Ｕ＜TH1の時 δ＝０ TH1≦Ｓ−Ｕの時 δ＝１ 通常はTH2＜０＜TH1とし、差信号（Ｓ−Ｕ）の絶対値が
ある程度小さい時には符号信号δを０とし、輪郭強調を
部分的に抑制すると、原画のザラツキや粒状性による不
規則で小さい勾配による微分値が輪郭強調信号として取
り込まれ、それが不必要に増幅されることを防止するこ
とができる。

さらに、このような手法は付加信号として符号信号δの
かわりに差信号（Ｓ−Ｕ）をそのまま用い、差信号（Ｓ
−Ｕ）と、シャープ信号Ｓの各方向の微分値の中で絶対
値最大のもの|S′｜との積を強調原信号とすることによ
っても同様に実現される。

第５図に示すように、輪郭線の近傍で差信号（Ｓ−Ｕ）
の絶対値が小さくなる領域G₃,G₄では、微分絶対値|S′
｜が大きくてもそれらの積である強調原信号はそれほど
大きくならず、強調済信号において輪郭部に急激な段差
を形成する効果は、前述した第3B図に示す波形よりもい
く分小さくなる。しかしながらこの手法では、ザラツキ
に対しては差信号（Ｓ−Ｕ）の絶対値は小さく、微分絶
対値|S′｜も小さいので、それらの積から作られる強調
原信号|S′｜×（Ｓ−Ｕ）は極めて小さくなる。また、
一画素程度のピンホールについては、その部分において
差信号（Ｓ−Ｕ）のレベルは大きくなるが、上記のよう
にシャープ信号Ｓの微分値Ｓ′を求めるにあたって１画
素以上のグループ間での差分を用いているため、微分絶
対値|S′｜はその部分において十分に小さく、その結
果、強調原信号|S′｜×（Ｓ−Ｕ）は小さな値となる。
このため、この手法においても、所望の輪郭線部分のみ
を強調できるという効果が得られる。

このように、上記のいずれの手法を用いても、原画像の
輪郭値など少なくとも数画素程度の連続性を有する部分
では、重み付け平均により得られた微分値は充分大き
く、輪郭強調は充分になされ、原画のザラツキや粒状性
などのランダムな情報を有する部分では輪郭強調を抑え
ることができることになる。

また、第3B図および第５図に示す強調信号の波形は、第
11図の従来の波形と比べて、その波形の上下のピーク位
置（山および谷の部分）が、はるかに輪郭線に接近した
形となる。したがって、輪郭線付近の上下のピークの相
互間隔は網点出力を行った場合の網点の濃淡の周期より
も充分小さく、ビート波が発生されにくくなる。そのた
め目視評価において輪郭に沿って強い濃淡の縞模様が発
生したり、再生画像の輪郭線がガタついて見えたり、あ
るいは細線が途切れて見えたりすることがなくなる。

C.回路構成 次に、以上説明したような動作を実現するための回路構
成について例を挙げて説明する。第６図は第２図の輪郭
強調装置400の内部構成を示すブロック図である。

注目画素近傍のアナログ画像データS_aは、A/Dコンバー
タ２によってデジタルシャープ信号S_dに変換された後
に、画像メモリー１に一時記憶される。画像メモリー１
は、それぞれが主走査１ライン分の画像データを記憶す
るメモリーブロック（ラインメモリ）M1,M2,M3から構成
される。

主走査更新パルスをカウントする３進カウンタ３および
デコーダ４の出力によって、メモリーブロックM1,M2,M3
のうち、データを書きかえるべきメモリーブロックが循
環的にひとつずつ指定される。１回の主走査ごとにこの
指定は行われ、３回の主走査ごとにメモリーブロック内
のデータはすべて書き換えられる。

書き換えを指定されたメモリーブロック内のデータは、
アドレスカウンタ５の出力によって指定される順番で主
走査方向に沿って読み出され、主走査順位整列回路６に
送られる。アドレスカウンタ５の出力は主走査に同期し
て得られる画素クロックパルスによって変化し、この出
力に従って読み出しが完了したアドレスに新たな画像デ
ータが書き込まれる。また、アドレスカウンタ５の出力
は他の２個のメモリーブロックにも与えられ、先に書き
込まれている他の２個のデータも同時に読み出される。

このようにして、順次に隣接する３本の主走査ライン中
のうち、共通の主走査座標を持つ３個の画素の画像デー
タQ1,Q2,Q3が得られる。これらのデータは、主走査順位
整列回路６に入力された後、デコーダ４からの情報によ
り、走査ライン順に並べかえられ、整列された１組の画
像データV1,V2,V3として出力される。

走査順位整列回路６からの画像データV1,V2,V3は、遅延
回路７に入力され、この遅延回路７内に保持されている
前回および前々回の画像データの組と組合されて、第４
図に示す注目画素A5を中心とした３×３の行列状の画素
A1〜A9の画像データとして再構成される。なお、遅延回
路７の構成，動作については、後で詳述する。

画像データA1〜A9は方向別微分回路８に入力され、前述
した重み付けのためそれぞれ所定係数倍され、また前述
した微分のための四則演算や、その演算結果の絶対値を
求める処理など所定の処理を施される。このような処理
により、前述した方向別の微分絶対値|S₁′｜〜|S₄′｜
が求められる。なお方向別微分回路８の構成，動作につ
いても後で詳述する。方向別の微分絶対値|S₁′｜〜|
S₄′｜は、最大値選択回路９に入力され、その中で最大
のものが選択されて、最大微分絶対値|S′｜として乗算
回路10に入力される。

また、画像データA1〜A9は符号決定回路11にも入力され
ており、注目画素A5の画像データ（すなわちシャープ信
号Ｓ）と、その周囲の画素A1〜A4およびA6〜A9の画像デ
ータの平均値（つまりアンシャープ信号Ｕ）との比較が
行われる。その差信号（Ｓ−Ｕ）を例えば前述した闘値
TH1,TH2などにより判定し、符号信号δ（＋1,0,または
−１）を前述した処理手順に従って形成する。なお、符
号決定回路11の構成，動作についても後で詳述する。

符号信号δは乗算回路10に入力され、最大微分絶対値|
S′｜との乗算が行われる。この乗算結果δ×|S′｜は
後段の乗算回路12に入力され、そこで輪郭強調の程度を
決定する強調係数ｋとの乗算が行われる。このようにし
て、得られた輪郭強調信号ｋ×δ×|S′｜は加算器13に
おいて、注目画素A5の画像データであるシャープ信号Ｓ
と加算され強調済信号Ｓ＋ｋ×δ×|S′｜として出力さ
れる。なおシャープ信号Ｓは遅延回路14で、上記強調信
号が作成されるまでの時間だけ遅延されている。この強
調済信号を注目画素A5の画像データとすることで、鮮鋭
な再生画像を得るための処理のうち注目画素A5について
の処理は完了する。

第７図は、第６図に示す遅延回路７のブロック図であ
る。走査順位整列回路６より、共通の主走査座標を持つ
画像データV1,V2,V3の組が、各組を単位として順次に入
力される。第４図に示す３×３の行列状の画素のうち、
各主走査ラインごとに走査読取りされる画像データの順
番は（A3−A2−A1），（A6−A5−A4）および（A9−A8−
A7）である。画像データA1,A4,A7に対して、画像データ
A2,A5,A8および画像データA3,A6,A9はそれぞれ画素クロ
ックパルス１個および２個分に相当する時間だけ先に読
み出されている。そのため、画像データA2,A5,A8は遅延
回路1a,1b,1cで、また画像データA3,A6,A9は遅延回路2
a,2b,2cでそれぞれ画素クロックパルス１個および２個
分に相当する時間だけ遅延を受けた状態となっている。
こうして遅延をかけられる前の画像データA1,A4,A7と、
遅延後の画像データA2,A5,A8およびA3,A6,A9と並列に出
力される。

第８図は第６図に示す方向別微分回路８のブロック図で
ある。遅延回路７より、注目画素A5を中心とした画素デ
ータA1〜A9が並列にマトリックス部81に入力される。マ
トリックス部81の後段の演算部82a,82b,82cおよび82dに
は画素データ（A1,A2,A3,A7,A8,A9），（A1,A4,A7,A3,A
6,A9），（A1,A2,A4,A6,A8,A9）および（A2,A3,A6,A4,A
7,A8）がそれぞれ入力される。

演算部82a内の重み付け器83a,83b,83c,83dは入力信号の
２倍の信号を出力し、重み付け器84a,84bは入力信号の
３倍の信号を出力する。重み付け器83a,83bおよび84aの
出力は加算器85aに入力され、重み付け器83c,83dおよび
84bの出力は加算器85bに入力される。なお演算部82b,82
c,82dの構成も同様である。

演算部82a内の加算器85a,85bの各出力は、加算器86aの
正入力端子および負入力端子にそれぞれ接続され、２つ
の出力の差が求められる。この差はさらに後段の絶対値
回路87aに入力され、その絶対値が出力される。なお、
加算器86b,86c,86dおよび絶対値回路87b,87c,87dの動作
も同様である。

絶対値回路87a,87b,87cおよび87dの出力は、上下，左
右，左上〜右下，および右上〜左下方向のそれぞれの微
分絶対値|S₁′｜〜|S₄′｜となる。このようにして前述
した方法による微分値|S₁′｜〜|S₄′｜が求められる。

第９図は第６図に示す符号決定回路11のブロック図であ
る。遅演回路７から、画像データA1〜A9が入力される。
画像データA1〜A4およびA6〜A9は、加算器91に入力され
て相互に加算され、その出力は除算器92に入力される。
除算器92で８分の１に除算され、平均値であるアンシャ
ープ信号Ｕが得られる。画像データA5はシャープ信号Ｓ
として加算器93の正入力端子に入力され、アンシャープ
信号Ｕは負入力端子に入力される。それらの差信号（Ｓ
−Ｕ）は比較器94に入力され、所定の闘値TH1,TH2と比
較される。その大小関係に応じて前述した規則どおり符
号信号δが決定される。なお、符号信号δの代わりに差
信号（Ｓ−Ｕ）をそのまま付加信号として用いる構成に
おいては比較器94が省略される。またシャープ信号Ｓと
アンシャープ信号Ｕを同時に読み取る装置の場合、先に
符号信号δを求めて所定の時間だけ遅延させた後、強調
信号生成のための演算に用いてもよい。

以上述べたような構成によって微分値|S₁′｜〜|S₄′｜
および符号信号δが得られる。上記実施例では３×３の
行列状の画素配列について演算を施す場合について説明
したが、より広い領域の画素配列の演算に関しても、メ
モリ量を増加させることなどにより対応でき、同様の構
成となる。

D.変形例 以上の実施例ではシャープ信号Ｓを１回微分した信号を
用いて輪郭強調を行ったが、かなり鮮明な画像の場合第
10図に示すように、アンシャープ信号Ｕを１回微分した
信号を用いてもよい。すなわち、前述したシャープ信号
Ｓの方向別空間微分と同様の処理をアンシャープ信号Ｕ
に施し、アンシャープ信号Ｕの微分絶対値|U′｜を求め
る。強調済信号はＳ＋ｋ×δ×|U′｜という形になる。
なお、符号信号δのかわりに差信号（Ｓ−Ｕ）を用いて
もよい。

また、従来のラプラシアンを用いた輪郭強調方法により
得られた信号と、この発明の輪郭強調方法により得られ
た信号とを合成して用いてもよい。この場合、合成の割
合を調整することにより、輪郭強調のおよぶ範囲の幅を
充分広くすることができ、視覚上好ましい設定となる。

また、円筒型カラースキャナのごとく、回転円筒と照明
および読取り光学系を備えた方式の画像読み取り部を備
えた装置だけでなく、平面型レーザ走査読取り方式や、
撮像管あるいは固体撮像素子を使ったビデオカメラ方式
の画像読み取り部を備えた装置にもこの発明は適用可能
である。

さらに、本発明は読取り直後の画像データに適用する場
合に限らず、例えば、走査読取り画像データに色調修正
や倍率変換あるいは、蓄積・伝送といった処理をほどこ
した後の再生あるいは記録出力時の走査画像データに適
用してもよい。また、対称画像は、カラー・白黒どちら
でもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の第１の構成においては、輪郭部に
おいて、濃度勾配が最も急になることに着目して、シャ
ープ信号やアンシャープ信号を１回微分した信号と、シ
ャープ信号とアンシャープ信号との大小関係に基づく付
加信号を用いて、強調原信号を形成したので、輪郭部の
両側の直近の画素に充分大きい輪郭強調信号を与えるこ
とができる。また不連続な変化である粒状性などについ
ては付加信号の与え方によって強調信号を小さくするこ
とができる。そのため、輪郭部などは極めて鮮鋭に再現
でき、不連続な変化の無用な強調は抑制された画像の輪
郭強調方法を得ることができる。

さらに、輪郭強調信号は輪郭部両側の直近の画素に与え
られるため、網点変換して出力した場合などでも網点周
期に比べて強調信号の周期が充分小さいためビート波を
発生せず、例えば細線が途切れたり、濃淡の段差部がガ
タつくというような現象がなくなる。

また、第2,第３の構成では、微分を特に正確に実行でき
るとともに、付加信号として符号信号を利用してシャー
プ信号とアンシャープ信号との大小関係の反転を強調信
号に顕著に反映させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による輪郭強調方法の手順
を示すフローチャート、 第２図はこの発明を適用する装置例としての製版用スキ
ャナの概略ブロック図、 第3A図は、注目画素と周辺の領域との関係を示す図、 第3B図はシャープ信号，アンシャープ信号およびそれら
から形成される波形を示す図、 第４図は注目画素とその周辺の画素およびそれらの間の
平均距離を示す図、 第５図はこの発明の他の実施例によって得られる各信号
の波形図、 第６図はこの発明の一実施例による輪郭強調装置のブロ
ック図、 第７図は遅延回路のブロック図、 第８図は方向別微分回路のブロック図、 第９図は符号決定回路のブロック図、 第10図はこの発明の変形例によって得られる各信号の波
形図、 第11,12図は従来の輪郭強調方法により形成される波形
を示す図である。 Ｓ……シャープ信号、Ｕ……アンシャープ信号、δ……
符号信号、A1〜A9……画素、|S₁′｜〜|S₄′｜……方向
別微分値、（Ｓ−Ｕ）……差信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原画の画像を画素ごとに読取って前記原画
   の画像データを得るにあたって、 前記原画上の各画素を順次に注目画素として特定しつ
   つ、前記注目画素からシャープ信号を、前記注目画素近
   傍の領域からアンシャープ信号をそれぞれ取り出す工程
   と、 前記シャープ信号またはアンシャープ信号を１回微分し
   てその絶対値を指示する微分絶対値信号を抽出する工程
   と、 前記シャープ信号と前記アンシャープ信号の大小関係に
   応じてその極性が変化する付加信号を求める工程と、 前記微分絶対値信号と前記付加信号とを乗算して強調原
   信号とする工程と、 前記強調原信号に所定係数を乗算して強調信号とする工
   程と、 前記シャープ信号と前記強調信号とを加算して強調済信
   号とし、前記強調済信号を前記注目画素の画像データと
   する工程とを含む画像の輪郭強調方法。
2. 【請求項２】シャープ信号またはアンシャープ信号の１
   回微分を複数の所定の方向に対して行ない複数の方向別
   微分値を求め、 微分絶対値信号は、前記複数の方向別微分値の中から選
   択された絶対値最大のものであり、 付加信号は、ステップ的符号信号，またはシャープ信号
   とアンシャープ信号との差信号である、請求項（１）記
   載の画像の輪郭強調方法。
3. 【請求項３】複数の方向別微分値のそれぞれは、注目画
   素の周囲に存在する周囲画素についての画素データの重
   み付き差分から求められる、請求項（２）記載の画像の
   輪郭強調方法。