JPH088637B2

JPH088637B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH088637B2
Application number: JP59238642A
Authority: JP
Inventors: 宏明佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-11-14
Filing date: 1984-11-14
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: JPS61118071A

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は、入力されたデジタル画像信号を所定の平滑
化フィルタを用いて平滑化した後、画像の種類を判定
し、その判定結果に応じた画像処理を行う画像処理装置
に関する。

［従来技術］従来、この種の画像処理装置は、文字等の線画を鮮明
に表現し、写真等の連続調画像を階調性良く表現し、網
点原稿等のすでにドツトあるいは線等で与えられた画像
を階調性良く、かつモアレ等の画質劣化を発生させずに
表現することを目的としていた。これを行なうための方
法として、例えば電子通信学会画像工学研究資料IE83−
67、「文字、写真混在画像の網点化」等の報告が行なわ
れている。

しかしながら、上記の報告の方法では入力された画像
の種類により画像信号をデイジタルプリントに用いるド
ツト配列に変換する際の方法を変更する必要がある等、
アルゴリズムがかなり複雑な為、実用上更に簡便な方法
及び装置が望まれていた。

また、従来より、網点画像、中間調画像、線画像等の
種類に応じて異なる２値化処理を行うことが提案されて
いるが、上記従来例では、オリジナル画像データに基づ
いて画像の種類を判定していたため、例えば入力された
画像信号に誤差を含む場合には、精度の良い判定ができ
ず、その結果、処理された画像の質が低下するという問
題点があった。

［発明の目的］本発明は上述の従来例の欠点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、入力されたデジタル画
像信号を所定の平滑化フィルタをより用いて平滑化した
後、画像の種類を判定することにより、判定精度を向上
させることを目的とする。

［実施例］以下、図面に従つて、本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の実施例のブロツク図で、11は入力装
置（不図示）から送られてくる画像データ信号１を複数
ライン分蓄える事のできるバツフアメモリ、12はバツフ
アメモリ11から送られてくる画像データ信号２に対し、
平滑化処理を行なう平滑化回路、13は平滑化回路12から
出力される１次元平滑化信号３に対し、平滑化処理を行
なう平滑化回路、14は平滑化回路13から出力される２次
元平滑化信号４を複数ライン分蓄えるバツフアメモリ、
15はバツフアメモリ14から送られる２次元平滑化信号５
に対し、エツジ抽出処理を行なうエツジ抽出回路、16は
エツジ抽出回路15から出力されるエツジ信号６を用いて
エツジ領域の判定を行なう領域判定回路、17はバツフア
メモリ11から送られる画像データ信号７とバツフアメモ
リ14から送られる２次元平滑化信号８をデータとし、領
域判定回路16から送られる領域信号９に従つて異なる処
理を行なう出力処理回路である。

まず、入力された画像データ信号１は、バツフアメモ
リ11に蓄えられ、バツフアメモリ11は必要なデータ２を
平滑化回路12に送り出す。平滑化回路12は積和演算を行
ない、ライン方向、つまり副走査方向に平滑化された１
次元平滑化信号３を出力する。１次元平滑化信号３は平
滑化回路13により主走査方向に平滑化され、２次元平滑
化信号４となつてバツフアメモリ14へ送られる。

バツフアメモリ14は２次元平滑化信号４を蓄え、次段
のエツジ抽出回路15で必要となる２次元平滑化信号５を
送り出す。エツジ抽出回路15は送られてくる２次元平滑
化信号５を用いて積和演算を行ない、エツジ信号６を出
力する。エツジ信号６は領域判定回路16へ送られ、領域
判定回路16はエツジとみなされる画素の数を計数するこ
とで、エツジ領域と非エツジ領域を区別する領域判定信
号９を生成する。

出力処理回路17は領域判定信号９と同期した画素の信
号となるようにバツフアメモリ11及び14で同期調整され
た信号７及び８を用いて、領域判定信号９に基づいてそ
の領域に適した処理を行なわれた信号を選び出力信号10
を生成する。

第２図は、バツフアメモリ11と平滑化回路12の構成を
説明する図である。図中20乃至29は１ライン分の遅延を
行なう遅延素子で、これらによりバツフアメモリ11が構
成されている。

入力された画像データ信号１は、係数koと掛け合わさ
る。また１ライン分遅延されたデータは係数k₁と掛け合
わされる。同様に2,3,4,5…ライン分遅延されたデータ
は係数k₂,k₃,k₄,k₅…と掛け合わされ、こうして10ライ
ン分遅延されたデータまでの１ライン毎の11個のデータ
と対応する11個の係数の積が求められる。

これら11個の積は加算器201により総和を求められ、
１次元平滑化信号３として出力される。ここで、係数k₀
〜k₁₀の値は1/36,2/36,3/36,4/36,5/36,6/36,5/36,4/3
6,3/36,2/36,1/36である。

こうして、副走査方向の11画素の平滑化が行なわれ
る。実際のバツフアメモリ11は遅延素子を用いなくと
も、後述する様にランダムアクセスメモリ（RAM）を用
いてアドレス制御により１ライン毎の画像データ信号を
平滑化回路12へ送り出し、平滑化回路12では係数との乗
算と累積加算を繰り返すことで上記の動作を行なつてい
る。

第３図は平滑化回路13の動作を説明するための図であ
り、30乃至39のＤは１画素遅延回路である。

入力された１次元平滑化信号３は係数l₀と掛け合わさ
れる。また１画素分遅延されたデータはl₁と掛け合わさ
れる。同様に2,3,4,5…画素分遅延されたデータはl₂,
l₃,l₄,l₅…と掛け合わされ、10画素分遅延されたデータ
までの１画素毎の11個のデータと対応する11個の係数の
積が求められる。これら11個の積は加算器301により総
和が求められ、２次元平滑化信号４として出力される。
ここで、係数l₀〜l₁₀は1/36,2/36,3/36,4/36,5/36,6/3
6,5/36,4/36,3/36,2/36,1/36である。こうして主操作方
向の11画素の平滑化が行なわれる。

実際には10画素分の遅延素子の代りにRAMが用いら
れ、アドレス制御により１画素毎に選び出した１次元平
滑化信号と係数との乗算と乗算結果の累積加算を繰り返
すことで上記の動作を行つている。

以上説明した平滑化回路12と平滑化回路13とは市販さ
れている乗算累積器用のLSIを用いても簡単に構成する
ことができる。

第４図はバツフアメモリ14とエツジ抽出回路15とを表
し、それらの動作を説明するための図である。図中、3H
−３と示してあるのは（３ライン分の画素数−３）の遅
延を意味する。

２次元平滑化信号４は順次遅延回路を通り各遅延回路
を通つた信号は夫々j₀，…，j₄の係数と掛け合わせら
れ、加算器401に入力し和をとられる。係数j₀，…，j₄
は夫々−1,−1,4,−1,−１である。これらの係数を用い
る事によりエツジ抽出処理が成され、加算器401からは
エツジ強調されたエツジ信号６として出力される。

バツフアメモリ14も前述のバツフアメモリ11、平滑化
回路内の遅延素子と同様にRAMなどで構成できる。そこ
でより具体的な回路を示してRAMなどのメモリを用いて
平滑化、エツジ抽出を行う様子を説明する。第５図はそ
れらの回路の典型例である。

図中、71は第２図の20〜29、第３図の30〜39又は第４
図の50〜53に相当するRAMである。72は同じくk₀〜k₁₀，
l₀〜l₁₀，j₀〜j₄の各係数を格納するリードオンリメモ
リ（ROM）でそのアドレス信号を係数アドレスとする。

73はデータと係数の乗算を行う乗算器であり、ROMで
も構成可能である。データは第２図の画像データ信号
１、第３図の１次元平滑化信号３又は第４図の２次元平
滑化信号４に相当する。74は累積加算を行うための加算
器であり、75は加算した結果を一時格納するレジスタで
ある。

RAM71はＸアドレス、Ｙアドレスによつてアドレツシ
ングされる。第２図のバツフアメモリ11を例にして説明
する。RAM71は10ライン分のメモリ容量が必要であり、
画像データ信号１はその書き込みに際してはＸアドレス
（例えば主走査方向アドレス）、Ｙアドレス（副走査方
向アドレス）を画素クロツクに同期させて順次カウント
アツプしながらRAM71に書き込まれる。

一方、１画素クロツクの時間内にＹアドレスを順次カ
ウントアツプさせれば、各遅延素子20〜29内のＸアドレ
スで指定されたのいずれかの出力を順次取り出せる。同
時にＹアドレスのカウントアツプに同期させて係数アド
レスもカウントアツプさせれば順次k₀〜k₁₀を取り出せ
る。これらを乗算器73に入力して係数倍される。乗算器
73の出力は加算器74に入力される。

加算器74の他の入力はレジスタ75の出力である。加算
器74へ送られる、レジスタ75は初期状態として０にクリ
アされており、その後、レジスタ75の内容と乗算器73か
ら出力された積とが加算器74で足し合わされ、加算結果
がレジスタ75に再び格納される。こうしてk₀〜k₁₀に対
応する累積加算が実現される。上述の説明では第２図の
バツフアメモリ11と平滑化回路12に第５図の回路を適用
した場合について説明したが、第３図、第４図の回路に
適用する場合にもＸアドレス、Ｙアドレスの生成制御、
係数を与えるためのROM72の内容を異らせるだけでよ
い。

本実施例は２次元方向に対し平滑化、エツジ抽出を行
うものであるが、以下の説明では簡単のため１次元信号
として取り扱う。

第６図（ａ）〜（ｃ）、第７図（ａ）〜（ｃ）、第８
図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ写真等の連続調画像、文字
等の線画像及び網点画像を入力した場合に画像データ信
号１、２次元平滑化信号４、エツジ信号６の周波数分布
を示したものである。又、第９図（ａ）〜（ｃ）、第10
図（ａ）〜（ｃ）、第11図（ａ）〜（ｃ）は同様にそれ
らの実空間で示したものである。

各図の特徴を説明すると、第６図（ａ）は写真等の為
低周波数側に偏つている。第７図（ａ）は文字等の入力
の為エツジ部分の寄与により高周波域まで比較的均等に
分散している。第８図（ａ）は低周波側の山と網点の持
つ周波数で変調された結果である高周波側の山との複数
の山を持つている。第６図（ｂ）、第７図（ｂ）、第８
図（ｂ）は平滑化回路12と平滑化回路13で処理された後
の２次元平滑化信号４の周波数分布を示したものであ
る。

平滑化回路12及び平滑化回路13は第２図、第３図より
わかる通り、デイジタルフイルタであり前述した係数k
i、li（ｉ＝１…10）を用いたためにローパスフイルタ
としての特性を持つている。従つて、画像データ信号１
は平滑化回路12,13により、高周波成分が減少し、ボケ
た画像となつている。又、第８図（ｂ）に示したように
網点画像は平滑化により、変調による山がなくなり、ほ
とんど通常の連続調画像に復元されている。

第６図（ｃ）、第７図（ｃ）、第８図（ｃ）はエツジ
抽出回路15で処理された後のエツジ信号６の周波数分布
を示したものである。エツジ抽出回路15もデイジタルフ
イルタであり、係数ji（ｉ＝１…10）を用いることでハ
イパスフイルタの特性を持つている。従つてエツジ信号
６は２次元平滑化信号４の低周波数成分を減少させ、高
周波数成分を増加させた信号となる。

ここで、２次元平滑化信号４はすでに高周波成分を減
少させられた信号であり、特定の値より高い周波数成分
はほとんど０であるから、平滑化回路12,13とエツジ抽
出回路15を組み合わせる事により、バンドパスフイルタ
としての特性を持つようになつている。

第６図（ｃ）、第７図（ｃ）、第８図（ｃ）はそれぞ
れ第６図（ａ）、第７図（ａ）、第８図（ａ）画像デー
タ信号を入力とした場合のエツジ信号６の周波数分布図
である。第６図（ｃ）、第８図（ｃ）に示したように連
続調画像、網点画像を入力画像とした場合にはエツジ信
号６はほとんど０となり、第７図（ｃ）に示したように
文字画像やエツジ部分に対してのみ振幅を持つようにな
る。

以上の変化を実際の信号を用いて示した図が第９図
（ａ）〜（ｃ）…第11図（ａ）〜（ｃ）である。これら
の図と第６図（ａ）〜（ｃ）、第７図（ａ）〜（ｃ）、
第８図（ａ）〜（ｃ）との対応は同じである。第９図
（ａ）〜（ｃ）…第11図（ａ）〜（ｃ）について説明す
る。

画像データ信号１は平滑化により、その画調に応じて
高周波数成分が減衰して第９図（ｂ）、第10図（ｂ）、
第11図（ｂ）の様にボケた信号となる。またエツジ抽出
により、低周波数成分が減衰し、エツジ信号６は第９図
（ｃ）、第10図（ｃ）、第11図（ｃ）の如くなる。これ
らは正と負の両方の値を取り得る。

第12図（ａ）は、領域判定回路16の構成を示したブロ
ツク図である。以下の説明ではエツジ信号６として前述
のエツジ信号６の絶対値を用いるものとする。図につい
て説明するとエツジ信号６と閾値_１とをコンパレータ81
で比較し閾値_１以上の画素信号をエツジとして判定し１
ビツトのエツジ候補点信号18を出力する。そしてエツジ
候補点信号18を領域内計数回路82で計数し、その計数値
を所定の数、即ち閾値_２とで比較してその計数した領域
内の判定を行なう。

コンパレータ81は実際には不図示のROMとコンパレー
タとで構成される。ここで、ROMは信号６の絶対値をと
る目的のものである。第12図（ｂ）は領域内計数回路82
の構成を示したもので、84はｍライン分の画素数分だけ
遅延させる遅延素子で構成されている。84内の遅延素子
は必要なライン数分だけエッジ候補点信号18を遅延し、
ｎ×ｍ画素の矩形部分に対応する信号86をエンコーダ85
に出力する。エンコーダ85は当該画素を含むｎ×ｍ画素
内のエツジ候補点数信号19、即ちｎ×ｍ画素内のエツジ
の数を出力する。エツジ候補点信号18が入力する度にエ
ツジ候補点数信号を出力すれば、画像データ信号１をｎ
×ｍのマスクで１画素毎に仕切つた時のエツジ候補点数
信号19の分布図が得られる。エンコーダ85はメモリ又は
論理回路で構成されている。

第12図（ａ）のコンパレータ83はエツジ候補点数信号
19と閾値_２とを比較し、１ビツトの領域判定信号９を出
力する。

第13図（ａ）〜（ｃ）、第14図（ａ）〜（ｃ）は領域
判定回路16における信号の変化を５×５画素の領域で２
次元的に示した図である。図中、第13図（ａ）は連続調
画像または網点画像におけるエツジ候補点信号18、第14
図（ａ）は文字またはエツジ部分におけるエツジ候補点
信号18の様子を示したものである。

エツジ候補点信号18はエツジ信号６の絶対値を閾値処
理したもので、例えば、第９図（ｃ）、第10図（ｃ）、
第11図（ｃ）に示されたエツジ信号６を図中の点線で示
した閾値（閾値_１）で２値化し、絶対値が小ならば、０
（白抜き）、大ならば１（斜線）とする様にして得られ
たものを図式化したのが第13図（ａ）、第14図（ａ）で
ある。第９図（ａ）〜（ｃ）…11図（ａ）〜（ｃ）から
も解る様に、エツジ候補点信号18が１となるのはエツジ
画像周辺の画素に集中し、連続調や網点画像に対しては
ほとんどの画素に対して０となるので、１となる画素が
あつても孤立したものとなる。第13図（ａ）の孤立した
黒部分はノイズと考えられる。

以下、領域判定を図式的に説明する為に、コンパレー
タ81で設定するｎ×ｍの矩形領域を第15図に示されるよ
うに３×３画素とする。エツジ候補点数信号19の分布図
は第13図（ａ）又は第14図（ａ）に示された５×５の画
像領域に第15図の３×３の矩形領域の中心を５×５の端
から順に重ね合わせ、その中にいくつ黒（エツジ候補
点）があるかを数えることで得られる。このようにして
得られたのが第13図（ｂ）及び第14図（ｂ）である。

第13図（ｃ）、第14図（ｃ）は第13図（ｂ）、第14図
（ｂ）のエツジ候補点数信号19を例えば閾値＝４（前述
の閾値_２）で２値化し、４以上なら１（斜線＝黒）、４
未満なら０（白抜き＝白）とした場合の領域判定の結果
を示している。図からわかる通り、この回路によりエツ
ジ中の白抜けや、連続調画像中の孤立エツジ部分をなく
す事ができ、エツジ領域と非エツジ領域の領域判定が行
なえる。

第16図は、出力信号処理回路17のブロツク図である。
加算器101は、バツフアメモリ11からの画像データ信号
７とバツフアメモリ14からの画像データ信号８とを領域
判定信号９と同期させながら減算する。102は加算器101
の出力信号105と画像データ信号７を加算する加算器、1
03は領域判定信号９に応じて、２次元平滑化信号８と加
算器102の出力信号105とのどちらかを選択して出力信号
10を出力するスイツチである。

加算器101は画像データ信号７から高周波成分の減衰
した２次元平滑化信号８を減算することで高周波成分の
信号104のみを出力する。加算器102は高周波成分の信号
104を画像データ信号７に加えることで高周波域の強調
されたエツジ強調信号105を出力する。ここで、エツジ
強調信号105は高周波成分の信号104を定数倍して画像デ
ータ信号７に加える事でエッジの強調度合を調整する事
が出来る。スイツチ103は領域判定信号９が１ならばエ
ツジ強調信号105を出力信号10とし、領域判定信号９が
０ならば２次元平滑化信号８を出力信号10とする。

従つて、出力信号10はエツジ部分に対してはエツジを
強調した信号となり、網点入力画像に対しては、平滑化
により網点をなくした信号となる。第17図（ａ）〜
（ｃ）は第９図（ａ）、第10図（ａ）、第11図（ａ）に
夫々示された入力信号１に対する出力信号10を図示した
ものである。なお、写真フイルムの粒状性によるノイズ
等は孤立したエツジとなる為に、前述したように領域判
定回路16によりエツジ部分ではないと判断される。従つ
て本発明による回路ではノイズ部分は平滑化されること
となる。

第18図は前記実施例の領域判定部分の他の構成例で、
図中、121は入力される画像データ信号１に対し、特定
の周波数成分を抽出するバンドパスフイルタ、122は領
域判定回路は第１図中の領域判定回路16と同様のもので
ある。バンドパスフイルタ121は前記実施例と同様に平
滑化回路とエツジ抽出回路により構成されるが、この場
合には平滑化回路とエツジ抽出回路の順序は任意で良い
こととなる。

以上説明した様に、本発明の実施例の画像処理装置を
用いれば、平滑化手段とエツジ抽出手段と領域判定手段
とにより、良好なエツジ領域の抽出と領域の判別が行な
え、領域の判別によりエツジ強調した信号と平滑化した
信号とを選択して出力する事により網点画、階調画像及
び線画等を含む入力画像を画質劣化する事なく再生復調
する事が出来る。

特にモアレ等の画質劣化をなくす効果と、写真用フイ
ルムの粒状性ノイズを平滑化する効果と、文字或はエツ
ジを鮮明に出力する効果がある。

また、実施態様によればバンドパスフイルタを平滑化
回路とエツジ抽出回路とにより構成する事で領域判定の
中間過程で平滑化画像が得られ、領域判定と平滑化を独
立に行なう無駄を省く事ができる。

また、平滑化手段を２つの平滑化回路に分割し、最初
にライン方向の平滑化を行なう事により、出力時の位置
合わせのためのバツフアメモリと平滑化のためのバツフ
アメモリを兼用することができ、メモリ容量の少量化を
達成する事が出来るとともに、２次元平滑化を１度に行
なう場合に比べて計算量を大幅に減少させることができ
るという効果がある。

［発明の効果］以上のように本発明の画像処理装置は、入力されたデ
ジタル画像信号に対して所定の平滑化フィルタを適用し
て平滑化し、この平滑化されたデジタル画像信号から所
定のエッジ抽出フィルタを用いてエッジ信号を抽出し、
抽出された前記エッジ信号に基づいて、注目画素の画像
の種類を判定する。更に、この判定結果に応じて注目画
素のデジタル画像信号に目的の処理を加えるように構成
されている。従って、入力された画像の種類が網点、写
真等と多様であっても、前記判定は、入力画像信号中の
ノイズなどの影響を受けたものでもなく、しかも、劣化
したエッジ信号に基づいてされたものでもないので、精
度の良い画像種類の判定となり、そのような判定結果に
基づいてなされた画像処理は良好な画像を出力すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像処理装置の一実施例のブロツク
図、第２図はバツフアメモリ11と平滑化回路12のブロツク
図、第３図は平滑化回路13のブロツク図、第４図はバツフアメモリ14とエツジ抽出回路15のブロツ
ク図、第６図（ａ）〜（ｃ）、第７図（ａ）〜（ｃ）、及び第
８図（ａ）〜（ｃ）は平滑化回路12,13、エツジ抽出回
路15による信号の変化を周波数分布で示した図、第９図（ａ）〜（ｃ）、第10図（ａ）〜（ｃ）、第11図
（ａ）〜（ｃ）は同じ信号の変化を信号レベルで示した
図、第５図は平滑化回路12,13、エツジ抽出回路15の構成
図、第12図（ａ）は領域判定回路16の構成図、第12図（ｂ）は領域内係数回路82の構成図、第13図（ａ）〜（ｃ）、第14図（ａ）〜（ｃ）は領域判
定回路16内での信号の変化を示した図、第15図は設定領域の大きさを示した図、第16図は出力処理回路17の構成図、第17図（ａ）〜（ｃ）は本実施例の出力信号を示した
図、第18図は領域判定回路の他の実施態様の構成図である。図中、11,14……バツフアメモリ、12,13……平滑化回
路、15……エツジ抽出回路,16……領域判定回路,17……
出力処理回路である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デジタル画像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注目画素のデジタル画像
信号を、この注目画素を含む複数の画素から構成される
領域に対して所定の平滑化フィルタを適用することによ
り、平滑化する平滑化手段と、前記平滑化手段により平滑化されたデジタル画像信号に
所定のエッジ抽出フィルタを適用することによりエッジ
信号を抽出するエッジ抽出手段と、抽出された前記エッジ信号に基づいて、前記注目画素の
画像の種類を判定し該判定結果を出力する領域判定手段
と、前記判定結果に応じて、前記注目画素の前記入力デジタ
ル画像信号に所定の処理を加える処理手段とを具備する
ことを特徴とする画像処理装置。