JPH0754547B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、２値画像でる原画像にフィルタリングや階調
変換等の画像処理を施して、新たな２値画像を得るのに
使用される画像処理装置に関する。

（従来の技術） 現在実用化されている画像の出力装置、例えば表示装置
や記録装置は、白と黒の２値画像でしか表せないものが
多い。このような出力装置を用いて疑似的な中間調を表
現する方法として、濃度パターン法やディザ法が知られ
ている。濃度パターン法やディザ法はともに面積階調法
の一種で、一定の面積（マトリクス）内に記録するドッ
トの数を変化させるものである。

このような出力装置では、フィルタリングや階調変換等
の画像処理を施した２値画像を出力させる画像処理装置
が多くの場合必要である。従来のこの種の画像処理装置
においては、フィルタリングや階調処理等の画像処理は
２値画像そのものに対して行っていた。

（発明が解決しようとする問題点） ２値画像そのものに対してフィルタリングや階調処理等
の画像処理を行った場合には、画像品質が著しく劣化
し、特に高解像力の出力装置を用いる場合には、実用的
でなかった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目
的はディザ画像等の２値画像に対して画像処理を施し、
新たな２値画像を得る場合、画像劣化のない高品質の２
値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。

（問題点を解決するための手段） 上記の本発明の目的は、 （ａ）２値画像に対して高い階調表現を与える大きな開
口から、高い解像力を与える小さな開口までの複数の開
口を設定し、原２値画像データに基づいて前記複数の開
口から一つの開口を選択して、１画素に対して１開口を
設定する開口設定手段、 （ｂ）前記選択された開口内の白画素数をカウントし、
前記選択された開口の濃度を算出して前記選択された開
口の中間調を復元する中間調復元手段、 （ｃ）前記２値画像の各画素に対して前記開口設定手段
による開口設定及び前記中間調復元手段による中間調復
元を行うシステム制御手段、及び （ｄ）復元された中間調画像に対して階調変換及びフィ
ルタリングの少なくとも一つを行う画像処理手段、 からなることを特徴とする画像処理装置、 によって達成される。

（作用） 本発明の画像処理装置では、中間調推定手段が原画像で
ある２値画像を読み出す一方、開口設定手段が、読みだ
された２値画像上に複数画素を含む開口を設定し、中間
調推定手段が、該開口内の黒画素数をカウントして、カ
ウントされた黒画素数に対応する濃度を注目画素の濃度
とする、という処理を各画素について行って中間調画像
画を得る。

画像処理手段は、このようにして得られた中間調画像に
対して、フィルタリング及び階調変換の少なくとも一つ
を行って再生される画像の画質の向上或いは画質の変換
を行う。

本発明の望ましい実施例においては、このように画像処
理が施された中間調画像は２値化され、２値化された画
像信号は記録装置等に出力される。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

図において、１は原稿を読取って画像データを出力する
CCD等の光電変換素子を用いた画像読取装置、２はLED或
いはレーザプリンタ等の記録装置である。３は画像読取
装置１からの画像データを後述する画像メモリに書込ん
だり、逆に画像メモリの内容を読出して記録装置２に出
力したりする転送制御回路である。

該転送制御回路３は又、後述するCPUからの指令をイメ
ージバスDB₁に接続されている各処理回路に送ったり、
イメージバスDB₁とシステムバスDB₂間の画像データの受
渡しを行っている。

４は、画像メモリに記憶されている２値の画像データを
中間調信号に復元して出力する中間調復元回路、５は、
該中間調復元回路４で中間調に復元された画像データを
指定された倍率で拡大・縮小を行う拡大・縮小回路であ
る。６は中間調復元回路４で中間調信号に復元された画
像信号を元にフィルタリング，回転，階調変換等の画像
処理を行う画像処理回路、7,8は画像読取装置１からの
画像データや拡大・縮小回路5,画像処理回路６で処理さ
れた画像データを記憶する画像メモリである。処理前と
処理後のデータを区別するために２つに分離されてい
る。即ち、第１の画像メモリ７は処理前の、第２の画像
メモリ８は処理後のデータをそれぞれ記憶する。

９は装置全体の動作を制御するCPUで主記憶装置10に記
憶されているプログラムにより動作する。11は指令コマ
ンドをキーボードインターフェイス12を介してCPU9に入
力するキーボードである。画像データをファイルする外
部記憶装置としては、フロッピーディスク13,ハードデ
ィスク14が接続されており、それぞれフロッピーディス
クコントローラ15,ハードディスクコントローラ16によ
り制御される。17はマウスでマウスインターフェイス18
を介してCPU9にデータが入力され、ディスプレイ19上の
カーソル移動及びレイアウトのための命令を行う。ディ
スプレイコントローラ20は、ディスプレイ用の画像デー
タが記憶されているフレームメモリ21を制御して画像デ
ータをディスプレイ19に表示する。22は、装置内で処理
された画像データを別の画像処理装置に転送したり、送
られてきた画像データを入力するために用いられる通信
インターフェイスである。尚、信号線上の数字はビット
数を示す。このように構成された装置の動作について説
明すれば、以下の通りである。

画像読取装置１で読取られたシルアルの２値画像データ
は転送制御回路３によりパラレルに変換されて第１の画
像メモリ７に記憶される。例えば記憶されている画像デ
ータの拡大・縮小を行う場合には、CPU9の指令により中
間調復元回路４は、第１の画像メモリ７の内容を読出し
て中間調画像に復元して拡大・縮小回路５に転送する。
拡大・縮小回路５は指定された倍率で処理を行い、処理
後の結果（中間調画像）を２値化し第２の画像メモリ８
に記録する。

階調変換やフィルタリング或いは回転等の画像処理を行
う場合も同様で画像処理回路６が選ばれ、その結果は第
２の画像メモリ８に記録される。画像メモリ7,8に記憶
されているデータは転送制御回路３を介してフレームメ
モリ21に転送されてディスプレイ19にて表示される。オ
ペレータはこのディスプレイ19を見ながらマウス17を用
いてレイアウト作業を行う。又、外部記憶装置のフロッ
ピーディスク13,ハードディスク14に画像データを記憶
させる。

以上が画像処理装置の基本動作である。次に各部の動作
について、更に詳しく説明する。

第２図は、画像読取装置１の具体的構成例を示す図であ
る。原稿画像は、CCD100で読取られ、アンプ101で所定
のレベルまで増幅されA/D変換器102に入力される。A/D
変換器102では、基準電源103を基準にしてアナログ信号
をディジタル信号に変換する。この例では、６ビットで
０から63レベルに変換されている。104は、CCD100で読
取った画像信号の光学的な照度ムラ或いはCCDの感度ム
ラを補正するシェーディング補正回路で、A/D変換器102
で６ビットのディジタル信号に変換された画像信号を補
正する。

シェーディング補正された画像信号は、２値化回路105
によりディザパターンROM106内に格納された閾値パター
ンと大小比較されて２値信号Voutとなる。ディザパター
ンROM106には、例えば第３図に示すような値が入ってお
りこの閾値データは主走査カウンタ107,副走査カウンタ
108により繰り返し出力される。

以上の動作は、水晶振動子109を基準にして同期制御回
路110からの各種タイミング信号により行われる。

第４図は同期制御回路110の動作を示すタイミングチャ
ートである。図において、（ａ）は主走査方向のタイミ
ングを、（ｂ）は副走査方向のタイミングを示してい
る。（イ）〜（リ）が主走査方向のタイミング信号を、
（ヌ）〜（ワ）が副走査方向のタイミング信号を示す。
（イ）は画像転送クロックCLKでA/D変換器102,シェーデ
ィング補正回路104,主走査カウンタ107のクロックとな
る。

（ロ）はこのクロックをカウントして発生される転送制
御回路３の水平同期信号Ｈ−SYNCでこの信号は、CCD読
出し開始用のシフトパルスSHでもある。（ハ），（ニ）
はそれぞれシフトクロックφ₁,φ_２であり、これらφ₁,
φ_２は画像転送クロックCLKの２倍の周期で且つ互いに
位相の異なる信号であり、それぞれ後述するCCDの奇数
部，偶数部のアナログシフトレジスタをシフトするため
のクロックである。（ホ）はCCDのシフトレジスタを各
シフト毎にリセットするパルスRSであり、画像データVI
DEOの後縁で発生される。

（ヘ）はCCDからの画像データ信号VIDEOであり、この画
像データ信号VIDEOは（ロ）に示すシフトパルスSHの立
上りに同期して出力され第１番目のデータD₁（図中には
単に数字のみで示す）から順次読出される。（ト）は画
像データ読出しのためのアドレス信号ADRであり、シェ
ーディング補正回路104に与えられる。画像データ信号V
IDEOはD₁,D₂,…と順次5000ビットまで読出されるが、こ
のうちD₁〜D₄はCCDのダミー画素であり、D₅〜D₄₇₅₆まで
の4752ビットが１ライン分の画像データである。

（チ）は画像データ有効領域を示す信号Ｈ−VAUD、
（リ）はシェーディング開始信号MWEで、画像読取りが
始まった直後にアクティブになった最初のラインのＨ−
VALID信号（チ）の区間で発生する。

次の副走査方向のタイミングについて説明する。（ヌ）
は画像読取り開始パルスSTART,（ル）は（ロ）と同じ水
平同期信号Ｈ−SYNC,（オ）は（ヘ）と同じ画像データ
信号VIDEO,（ワ）は副走査方向（原稿の幅方向）の有効
領域を示す信号（Ｖ−VALID）である。

次にシェーディング補正回路104の動作について説明す
る。第５図はシェーディング補正の原理を示す図であ
る。原稿にランプを照射し反射光をレンズで集光し画像
を読取る装置においては、ランプ，レンズ等の光学的問
題からシェーディングと呼ばれる不均一な光像が得られ
る。第５図で主走査方向の画像データをV₁,V₂,V₃…Vnと
すると両端でレベルが下がっている。そこでこれを補正
するためにシェーディング補正回路104では次のような
処理を行っている。

図でVRは画像レベルの最大値、V₁は図示していない基準
となる均一濃度の白色板を読んだ時の１ビット目の画像
レベルである。実際に画像を読取った時の画像レベルを
D₁とすると補正された画像レベルD₁′は次のようにな
る。

D₁′＝D₁×VR/V₁ ……補正式 この補正式が成立するように各ビット毎に補正を行う。

第６図はシェーディング回路104の具体的構成例を示す
図である。図において、1041は白色板に対応する信号を
１ライン読込むためのシェーディング量記憶RAM、1042
は画像読取り時シェーディング量記憶RAMに記憶された
情報を基に画像信号を補正するシェーディング補正RAM
である。先ず、白色板の１ラインを読取った画像データ
がシェーディング量記憶RAM1041に記憶される。

このとき、同期制御回路110（第２図参照）からシェー
ディング開始信号MWE,アドレスAOR,画像転送クロックCL
Kが入力され、ナンドゲート1043を介してシェーディン
グ量記憶RAM1041のライトイネーブル端子Ｗに接続され
アドレスAORで指定された番地に記憶される。原稿読取
り時には、A/D変換された画像データはシェーディング
補正ROM1042のアドレス端子A₀〜A₅に入力される。又、
シェーディング量記憶RAM1041に記憶されているシェー
ディングデータはアドレス信号AORにより制御されて、
それぞれ入出力端子I/01〜I/06端子から出力されてシェ
ーディング補正ROM1042のA₆〜A₁₁端子へ入力される。シ
ェーディング補正ROM1042には、前に示した補正式での
演算が行われるように、予め計算されたデータを書込ん
でおく。

そして、画像データとシェーディングデータをアドレス
としてシェーディング補正ROM1042をアクセスすること
により出力端子01〜06からシェーディング補正された画
像信号が出力されるようになっている。

次に、転送制御回路３の動作について詳細に説明する。

第７図は転送制御回路３の具体的構成例を示す図であ
る。図において、300は画像読取装置１からのシリアル
の画像データをパラレルに変換しイメージバスDB₁上に
データを出力するシリアル・パラレル変換回路、301は
イメージバスDB₁からのパラレルデータをシリアルデー
タに変換して記録装置２に出力するパラレル・シリアル
変換回路である。302は画像読取装置1,記録装置２から
のタイミング信号により内部回路にタイミングを出すた
めのタイミングコントロール回路、303はアドレス制御
回路でイメージバスDB₁にアドレス，或いはメモリ制御
信号のMWTC,MRDCを出力する。304はCPU9からの指令を内
部回路に転送したり画像データをシステムバスに接続さ
れている回路に転送する制御回路である。

第８図は、画像読取装置１から画像メモリ７にデータを
書込む時の動作を示すタイミングチャートである。図に
おいて（イ）はシフトクロックCLKを、（ロ）は画像デ
ータ信号VIDEOを、（ハ）はタイミングコントロール回
路302から出力されるタイミング信号RLD（又はADCK）
を、（ニ）はイメージデータDATAを、（ホ）はアドレス
制御回路303より出力されるアドレス信号ADDRESSを、
（ヘ）は同じくアドレス制御回路303より出力されるデ
ータ書込み信号MWTCをそれぞれ示している。タイミング
コントロール回路302はCLKに同期して画像データDATAを
読取ってRLD信号によりシリアル・パラレル変換300に８
ビットデータとして取込む。そしてMWTCにより所定の番
地に書込まれる。

第９図は画像メモリ7,8から記録装置２にデータを転送
する場合の動作を示すタイミングチャートである。図に
おいて、（イ）はアドレス制御回路303から出力される
データ読出し信号MRDCを、（ロ）はイメージバスDB₁上
のデータ有効状態を示す信号XACKを、（ハ）はイメージ
バスDB₁上に出力される画像データを、（ニ）はアドレ
ス制御回路303から出力されるアドレス信号ADDRESSを、
（ホ）はタイミングコントロール回路302より出力され
るタイミング信号RLDを、（ヘ）は同じくタイミングコ
ントロール回路302から出力されるタイミング信号ADCK
を、（ト）はCCDからの画像データ信号VIDEDを、（チ）
はシフトクロックCLKをそれぞれ示している。

アドレス制御回路303からアドレス信号ADDRESS、MRDCを
出すと画像メモリ7,8ではXACK信号を送り返す。このXAC
Kが“0"の時だけイメージバスDB₁にデータが出力される
ので、RLD信号によりパラレル・シリアル変換回路301に
取込む。記録装置２からのクロックCLKに同期して画像
データをシリアルデータとして出力する。制御回路304
はシステムバスDB₂へデータを転送したりCPU9からの指
令により内部回路の動作を制御している。

次に、中間調復元回路４の動作について詳細に説明す
る。

第10図は中間調復元回路４の具体的構成例を示す図であ
る。図において、400は画像信号データ（パラレルデー
タ）を受けてシルアルデータに変換するパラレル・シル
アル変換回路、401はパラレル・シルアル変換回路400か
らの２値データを受けてデータの流れをセレクトする第
１のセレクト回路、402は該セレクト回路401から送られ
てくる２値データを受けて１ライン毎のデータを記憶す
るラインメモリ部である。該ラインメモリ部402は図に
示すようにL₁からL₉までの９個のラインメモリで構成さ
れている。従って、図に示す回路は同時に９ライン分の
２値データ格納できることになる。ここで、ラインメモ
リを９ライン分用意したのは、最大開口Ｇ（後述）の行
数が８行であることと、リアルタイム処理を行うために
後１行必要であることによる。

403は、ラインメモリ部402の９ラインの内、現在処理に
必要な８ラインのデータをセレクトするための第２のセ
レクト回路、404は該セレクト回路403から出力されるデ
ータを受けて各開口における中間調画像推定値と原２値
画像と再２値画像の比較結果を出力する中間調推定部で
ある。405は中間調推定部404から出力される各開口別の
推定値と両２値画像の比較結果情報を受けて最適な推定
値を選択して中間調信号として出力する選択回路であ
る。

406は画像読取装置１から出力される各種のタイミング
信号（同期クロック,H−VALID,V−VALID,H−SYNC）を受
けて第１及び第２のセレクト回路401,403,ラインメモリ
部402,中間調推定部404及び選択回路405にタイミング信
号（ラインメモリ部402の場合にはアドレス）を出力す
るタイミング発生回路である。ここで、同期クロックは
２値データの１データ毎に出力されるクロックで、Ｈ−
SYNCは１ライン毎に出力されるクロックである。Ｈ−VA
LIDは前述したように主走査方向のデータ有効幅を示す
イネーブル信号,V−VALIDは副走査方向のデータ有効幅
（原稿の読取り幅）を示すイネーブル信号である。この
ように構成された回路の動作を説明すれば、以下の通り
である。

画像読取装置１から送られてくる８ライン分の２値デー
タとタイミング発生回路406からのタイミング信号を受
けて、セレクト回路401は２値データを順次振分けてラ
インメモリL₁〜L₉に入力する。例えばL₂メモリに入力
し、L₂メモリが満杯になると今度は次のL₃メモリへとい
うふうに順次切換えて２値データを入力していく。セレ
クト回路403は、ラインメモリ部402のラインメモリのう
ち、現在処理に必要な８ラインのデータを選択して続く
中間調推定部404に送る。

中間調推定部404は、セレクト回路403からの８ライン分
の２値デーを受けて所定の処理を行い、複数種の開口毎
に開口の判定結果と各開口毎に求めた中間調画像推定値
を出力して選択回路405に送る。選択回路405は、これら
信号を受けて、開口判定結果に基づいて最適な開口と該
開口に基づく中間調画像推定値を得、出力する。そし
て、該選択回路405からの中間調信号とタイミング発生
回路406からのタイミング信号は、画像処理回路６（第
１図参照）に送られる。

次に、中間調推定部404の動作について詳細に説明す
る。先ず、中間調推定部の動作の説明に入る前に、本発
明に用いる中間調画像の推定方法について説明する。

ステップ 白領域と黒領域からなる２値画像内に各画素毎に複数種
の開口を設定する。

第11図（イ）乃至（ト）はそれぞれ２値画像と開口を重
ねて示した図である。（イ）に示すＡは２行×２列（２
×２）の、（ロ）に示すＢは２行×４列（２×４）の、
（ハ）に示すＣは４行×２列（４×２）の、（ニ）に示
すＤは４行×４列（４×４）の、（ホ）に示すＥは４行
×８列（４×８）の、（ヘ）に示すＦは８行×４列（８
×４）の、（ト）に示すＧは８行×８列（８×８）のそ
れぞれ開口を示している。ここで図中の各開口中に示し
た黒丸“●”は２値画像上を移動させるときの移動中心
であり、この点の中間調画像を推定するものである。

本発明は、これら複数種の開口のうち最適な開口を１つ
選択するものであるが、最も最適な開口を選択するに当
たって次の点を考慮する必要がある。即ち、人間の視覚
は低空間周波数領域（画素レベル変化が少ない領域）に
おいては高い階調判別能力を持ち、高空間周波数領域
（画素レベル変化が多い領域）においては低い階調判別
能力しか持っていないという特性を有している。そこ
で、低空間周波数領域においては大きな開口を用いてて
高い階調表現を行い、高空間周波数領域においては小さ
な開口を用いて高い解像力の画像を再現すれば全体とし
て高品質の中間調画像を得ることができる。

ステップ 先ず最大開口Ｇを選択する。

ステップで説明したように、本発明の基本的な考え方
は、開口内に濃度変化が認められない限り、できるだけ
大きな開口を選択するものである。従って、ここでは開
口選択の順序を第12図に示すようにＧ→Ｆ→Ｅ→Ｄ→Ｃ
→Ｂ→Ａにとる。

ステップ 選択開口内の白領域と黒領域の比率に基づいた推定値を
得、この推定値を当該開口の大きさに対応したディザマ
トリクスにより再２値化する。

開口Ｇを第11図（ト）に示すようにスキャンの初期位置
に重ねて、該開口枠で囲まれた部分の２値画像を取出す
と第13図（イ）に示すようなものとなる。今、この開口
枠内の白画素数を計数すると26個ある。そこで、この26
を推定値とし、開口枠内に存在する全ての画素の平均的
な画素レベルであるものとして、第13図（ロ）に示すよ
うに全ての画素を26で埋合せる。第13図（ロ）に示す画
像が推定中間調画像となる。

このようにして推定中間調画像が得られたら、次にこの
中間調画像を第13図（ハ）に示すような開口Ｇの大きさ
に対応したディザマトリクスで再２値化する。例えば
（ロ）に示す中間調画像の１行１列目（1,1）の値26
と、（ハ）に示すディザマトリクスの同じく（1,1）の
値45を比較すると（ロ）の方が小さいので（1,1）の画
素を黒とする。次に（1,2）の（ロ）の値26と（ハ）の
値５を比較すると（ロ）の方が大きいので（1,2）の画
素を白にする。このようにして（ロ）に示す中間調画像
を再２値化すると第13図（ニ）に示すような２値画像が
得られる。

ステップ 原２値画像と再２値画像とが一致したかどうかをチェッ
クする。

第13図の場合を例にとると、（イ）に示す原２値画像と
（ニ）に示す２値画像とを比較する。この場合には図よ
り明らかなように不一致である。不一致ということはこ
の開口Ｇ内で画素レベルの変化があったことになる。

不一致の場合には開口Ｇが適当でなかったことになるの
で、次の開口を選択する（ステップ）、。開口の選択
順序は第12図に示す通りである。

従って、次に選択すべき開口はＦとなる。開口Ｆが選択
されたら、該開口Ｆに対してステップの操作を繰返
す。第13図（ホ）は開口Ｆで枠取られた初期位置の２値
画像である。この枠内の白画素数を計数すると14個あ
る。開口Ｆのゲインは２であるので14をゲイン倍した28
がここでの推定値となる。

ここで、ゲインとは、用いる開口のうち最大のものの面
積を、当該開口の面積で割ったものをいう。例えば開口
Ａのゲインを求めると、以下のようになる。最大開口Ｇ
の面積は、８×８の64、開口Ａの面積は２×２の４、従
って、開口Ａのゲインは64/4＝16となる。第６図の各開
口の下に記入した数字はその開口のゲインを示してい
る。このようなゲイン補正は、各開口の階調特性を合せ
るために行うものである。

求めた推定値28を（ホ）に示す２値画像の平均画素レベ
ルであるものとして、第13図（ヘ）に示すように全ての
画素を28で埋合せる。（ヘ）がこの場合の推定中間調画
像となる。推定中間調画像が求まったらこの中間調画像
を第13図（ト）に示すような開口Ｆの大きさに対応した
ディザマトリクスにより再２値化すると、第13図（チ）
に示すような２値画像が得られる。

次に、原２値画像（ホ）と再２値画像（チ）を比較す
る。図より明らかに両者は一致する。このことは開口Ｆ
内で画素レベル変化が無いことを示している。従って、
開口Ｆは適当であることになる。

ステップ 原２値画像と再２値画像が一致したら、その時に用いた
開口Ｆを選択開口とし、当該開口を用いて得られた推定
値（ここでは28）を中心点画素の中間調画像推定値とす
る。第13図（ヘ）に示す値28がそのまま求めるべき推定
値となっている。

このようにして全ての画素について最適開口を選択し、
当該最適開口に基づいて中間調画像を推定する操作を行
うことにより、全ての画像について高品質の画像推定が
行われる。従って、このようにして得られた推定値に基
づいて画像を記録装置で再生すれば高品質の画像が得ら
れることになる。

尚、ステップに示す原２値画像と再２値画像の比較に
おいて、両者が予め用意された全ての開口について不一
致の場合も起こりうる。この場合には、一番小さい開口
（ここではＡ）を選択するようにしている。

次に、中間調推定部404の構成について説明する。

中間調推定部404は、第14図に示すような中間調画像推
定回路が開口の数だけ（ここでは７個）集って構成され
ている。第14図は開口Ｇに関する中間調画像推定回路を
示している。残りの開口に関する中間調画像推定回路は
第15図から第20図に示す通りである。第15図は開口Ｆ
の、第16図は開口Ｅの、第17図は開口Ｄの、第18図は開
口Ｃの、第19図は開口Ｂの、第20図は開口Ａのそれぞれ
中間調画像推定回路をそれぞれ示している。ここでは、
第14図について詳しく説明する。

セレクト回路403によりセレクトされた８ビットの２値
データはラッチLA₁〜LA₈よりなるシフトレジスタ410に
より、タイミング発生回路406からのタイミング信号で
図の右から左にシフトされる。ここで、ラッチLA₁〜LA₈
よりなるシフトレジスタ410は、第15図〜第20図に示す
中間調画像推定回路に共通である。尚、図中のデータラ
インに示す○印は１個の画像データ（２値データ）を表
わしている。開口Ｇの場合は８行×８列の大きさである
ので、シフトされる毎に、シフトレジスタ410内の白画
素数を計数すればよい訳であるがこのような方法をとる
と時間がかかり且つ回路も複雑になってしまう。そこ
で、本発明は２値データは図の右側から左にシフトされ
ること，一番端の１列のデータ（ここではラッチL₈の内
容）だけが入れ替わるという性質を利用して白画素数の
計数を簡略化した。

具体的に説明する。１列だけデータをシフトすると、ラ
ッチLA₁には新しい２値データがラッチされる。この１
列分の白画素数はカウンタ411で計数される。又、この
シフト操作によりシフトレジスタ410からはみ出した１
列分のデータは外置されたラッチLA₉にラッチされる。
このラッチされた１列分の白画素数はカウンタ412で計
数される。一方、ラッチ413にはシフトする前の開口Ｇ
内の白画素数が保持されているので、減算器414でこの
白画素数からはみ出した１列分の白画素数を差引き、減
少した白画素数分を、加算器415で新しく入ってきた１
列分の白画素数で補うべく加算してやればシフト後の開
口Ｇ内の白画素数ｇが求まることになる。求まった白画
素数ｇは新たにラッチ413にラッチされる。ラッチ413の
出力は乗算器416でゲイン倍され（ここでは×１）、中
間調画像推定値として出力され続く選択回路405へ送ら
れる。

以上開口Ｇの中間調画像推定回路の動作について説明し
たが、第15図〜第20図に示す他の開口についても同様で
ある。開口の種類によって大きさが異なるので、シフト
レジスタ410からのデータの取り出し位置を変えて白画
素数を計数して中間調画像推定値を出力するようになっ
ている。例えば第15図に示す開口Ｆの場合、該開口の大
きさが８行×４列であることに対応して、シフトレジス
タ30内も８×４に設定される。その他の回路についても
同様である。尚、これら回路の最終段に設けられた乗算
器としてはシフトレジスタを用いて倍率の大きさだけ左
にシフトすることで簡単に構成することができる。

次に、原２値画像と再２値画像のパターン比較回路の動
作について説明する。前述と同様第14図について説明す
る。２値化用閾値パターンとして、第13図（ハ）に示す
ようなものが用意されているものとすると、開口内の白
画素数カウント（計数）値に対応した濃度パターンは第
21図に示すようなものとなる。第21図（イ）は白画素数
63のときの、（ロ）は白画素数62のときの、（ハ）は白
画素数61のときの、（ニ）は白画素数３のときの、
（ホ）は白画素数２のときの、（ヘ）は白画素数１のと
きのそれぞれ濃度パターンを示す。図には６種類のパタ
ーンしか示されていないが、実際には64種のパターンが
用意され、濃度パターンROM417に格納されている。

該濃度パターンROM418は、本実施例では同時に64ドット
（図中の信号線上にカッコで示す）のパターンを出力す
る必要があるため、第21図（イ）に示すように１行毎に
１個のROMの計８個のROMで構成されている。第21図
（イ）のM₁が１個のROMを示している。そして、濃度パ
ターンROM417は白画素数ｇを上位アドレス、開口の移動
による位置情報を下位アドレスとして受け、対応する濃
度パターン（前述の再２値画像に相当）を出力する。

このようにして、濃度パターンROM417から出力された濃
度パターン（再２値画像）は判定回路418でシフトレジ
スタ410から出力される２値画像と同一パターンである
かどうかが比較され、同一パターンの場合には“1"レベ
ル、異なる場合には“0"レベルが該判定回路418から出
力される。

以上開口Ｇのパターン比較回路について説明したが、他
の開口についても比較するドット数が異なるだけで、動
作は全く同じである。

次に拡大・縮小回路５の動作について詳細に説明する。
ここでは実施例として、拡大・縮小方法として、ニアリ
ストネイバーフッド法（Nearest Neighborhood法）を用
いた場合について説明する。第22図は、この方式の原理
を示す図である。変換前の画像データをA,B,C,D、変換
後の画像データをＥとすると、Ｅの位置により最も近い
画像をA,B,C,Dから選択し変換後の画像データとする。
このことを数式的に示せば、以下の通りである。今、Ａ
画像を基準にしてＥ画像までの水平方向までの距離をp,
垂直方向の距離をｑとして、所定の演算を行い選択画像
を決めると第23図のようになる。

第24図は拡大・縮小回路５の具体的構成例を示す図であ
る。中間調復元回路４により中間調信号に変換された画
像信号は、第１のセレクト回路500により後段のライン
メモリLA₁₁,LA₁₂,LA₁₃のうちの何れかに書込まれる。ラ
インメモリLA₁₁〜LA₁₃は、画像信号の１ライン分を記憶
する。次に、第２のセレクト回路501は、ラインメモリL
A₁₁,LA₁₂,LA₁₃のうちで処理に必要な２ラインを選択す
る。ラッチ502,503,504,505は、コントロール回路506か
らのタイミング信号に同期して、選択回路507に画像デ
ータを転送する。この選択回路507により最も近いデー
タが、変換データとして選ばれるわけである。即ち、選
択回路507には、第22図に示すような４個の画像データ
が入力され、該選択回路507はデコードROM508からのコ
ード信号によりこのうちの１個の画像データを選択して
ラッチ509に送る。

デコードROM508には、倍率情報，位置情報（倍率により
繰り返される情報）により予め決められたパターンが入
っており、選択回路507にコード信号を与えて、４個の
データのうちの１個を選択する。選択された信号は、ラ
ッチ509により同期をとり、拡大・縮小した画像を後段
の２値化回路511に出力する。２値化回路511では画像デ
ータを閾値マトリクスとの比較を行い、“1",“0"の２
値信号に変化し、シリアル・パラレル変換回路512によ
りパラレル信号に変換された後、画像メモリ７或いは８
（第１図）に書込まれる。この時にアドレス制御回路51
3によりイメージバスDB₁にアドレス信号とMWTC信号を出
力する。以上の動作はCPU9からの信号が与えられるコン
トロール回路506により制御される。

このように、２値画像から中間調画像に復元した後に拡
大・縮小の処理を行うようにしたので、従来に比べて品
質のよい画像が得られる。又、メモリに記憶する場合で
も、２値データとしてメモリに記憶することができるの
で、メモリ容量の節約が可能となる。

本発明では、拡大・縮小の方式として、ニアリストネイ
バーフッド（Nearest Neighborhood）法を例に上げて
説明したがこれに限定するものではない。

次に画像処理回路６の動作について詳細に説明する。こ
こでは、画像処理回路６において行われる主たる画像処
理である階調変換処理について説明する。第25図は階調
変換の特性を示す図である。（イ），（ロ）は原稿情報
を硬調又は軟調に仕上げる時の特性を、（ｃ），（ｄ）
はハイライト部、シャドー部を中心にコントラストを調
整する場合に用いる変換特性をそれぞれ示す。何れも横
軸が入力、縦軸が出力（変換出力）を示す。

例えば（イ）に示すハイコントラストの場合だと、入力
信号Dnを出力信号Dn′に変換すればよい。この特性曲線
を予め計算して階調変換ROMにデータとして書込んでお
けば、簡単に実現できる。

第26図は階調変換ROMの構成例を示す図である。中間調
復元回路４により中間調画像に復元された画像信号は、
入力信号として階調変換ROMのアドレスA₀〜A₅として与
えられる。どの階調変換特性（例えば、第25図の
（イ），（ロ），（ハ），（ニ）の何れかを選択する）
を選ぶかの階調モード選択信号は、アドレスA₆〜A₇に与
える。階調変換ROMはこのアドレス信号により変換後の
画像データを出力する。この後に拡大・縮小回路５の場
合と同様に２値化されて画像メモリ7,8に書込まれる。

上述の説明では階調変換を例に動作を説明したが、画像
処理回路６はこれに限定するものではなく画像処理を中
間調レベルで行った法が画像品質がよくなる処理内容は
全て含まれる。例えばフィルタリング，幾何学変換等で
ある。

以上説明したように、本発明によれば、２値画像から中
間調画像に復元できるため、拡大・縮小，或いは階調変
換，フィルタリング等の画像処理が中間調レベルで行う
ことが可能となり、品質のよい画像が得られる。又、各
種の画像処理を行う場合においても、２値データとして
メモリに記憶しておくことが可能となりメモリ容量の節
約となる。

本発明では、開口内の白領域と黒領域の比率に基づいて
求めた中間調画像から作成した濃度パターンと２値画像
を比較して中間調画像に復元する方法を例に上げて説明
したが、復元方法はこれに限定するものではなく、例え
ば各開口内の白画素数から所定の演算を行い、その結果
から中間調画像を推定してもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、原画像である２
値画像に対して、画素毎に最適な開口を設定して、該開
口内の白画素数から中間調画像を得、このようにして得
られた中間調画像に対して階調変換等の画像処理を施す
ようにしたから、画像劣化を最小限にして、従来得られ
なかったような高い画質の再生画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は画像読取装置の具体的構成例を示す図、第３図は閾
値マトリクス例を示す図、第４図は画像読取りタイミン
グを示す図、第５図はシェーディング補正の原理説明
図、第６図はシェーディン補正回路の回路例を示す図、
第７図は転送制御回路の具体的構成例を示す図、第８
図，第９図は各部の動作を示すタイミングチャート、第
10図は中間調復元回路の具体的構成例を示す図、第11図
は開口例を示す図、第12図は開口の選択順を示す図、第
13図は開口選択の説明図、第14図〜第20図は開口選択回
路の具体的構成例を示す図、第21図は濃度パターン例を
示す図、第22図，第23図は拡大・縮小の原理を示す図、
第24図は拡大・縮小回路の具体的構成例を示す図、第25
図は階調変換特性例を示す図、第26図は階調変換ROMの
構成例を示す図である。 １……画像読取装置、２……記録装置 ３……転送制御回路、４……中間調復元回路 ５……拡大・縮小回路、６……画像処理回路 7,8……画像メモリ、９……CPU 10……主記憶装置、11……キーボード 12……キーボードインターフェイス 13……フロッピーディスク 14……ハードディスク 15……フロッピーディスクコントローラ 16……ハードディスクコントローラ 17……マウス 18……マウスインターフェイス 19……ディスプレイ 20……ディスプレイコントローラ 21……フレームメモリ 22……通信インターフェイス

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−117470（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−154268（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−163959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−59666（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−25767（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−288567（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−25388（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−35073（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）２値画像に対して高い階調表現を与
   える大きな開口から、高い解像力を与える小さな開口ま
   での複数の開口を設定し、原２値画像データに基づいて
   前記複数の開口から一つの開口を選択して、１画素に対
   して１開口を設定する開口設定手段、 （ｂ）前記選択された開口内の白画素数をカウントし、
   前記選択された開口の濃度を算出して前記選択された開
   口の中間調を復元する中間調復元手段、 （ｃ）前記２値画像の各画素に対して前記開口設定手段
   による開口設定及び前記中間調復元手段による中間調復
   元を行うシステム制御手段、及び （ｄ）復元された中間調画像に対して階調変換及びフィ
   ルタリングの少なくとも一つを行う画像処理手段、 からなることを特徴とする画像処理装置。