JPH09147122A - 画像検出及びピクセル処理システム及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 あらかじめセグメンテーションせずに、テキ
スト及び連続トーンの両方を視覚的に明確にしてドキュ
メントの再現を行う。 【解決手段】 少くとも四つの検出エレメントを持つ各
マクロ検出器で構成される検出器アレイ２２を持つスキ
ャナ２０によってドキュメント１１を走査し、画像処理
アセンブリ３０のメモリ３２にデジタル値を一時保存す
る。このデジタル値を用い、光強度ユニット３３は光強
度の合計を決定し、モーメント計算ユニット３４によっ
て光強度の重心を決定し、重心が予め定められた閾値よ
り大きい場合は、各サブピクセル領域をエッジとして出
力（レンダリング）する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像の非周期的高周
波空間情報を検出し保存することができる画像形成シス
テムに関する。更に詳細には、本発明はマクロ検出器を
利用し、獲得した又は走査したデジタル画像のエッジ検
出応答を増加させる画像形成システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】画像の高空間周波成分に対する人間の目
の反応は特徴の性質に非常に依存している。例えば、目
はあるタイプの高周波強度の変化、例えば緊密に配置さ
れた黒い点又は線を統合し、これらの点や線は平滑化さ
れて見かけ上ベタのグレーに見える。対照的に、他のタ
イプの高周波強度変化、例えば高コントラストエッジ又
はミスマッチラインは平滑化されない。エッジ又は線の
位置合わせのずれは非常に高い空間周波数でも検出可能
である。視覚の研究によると、０％と１００％の強度
（それぞれ黒と白）の隣接する垂直ストライプのパター
ンに対して、人間の視覚システムがパターンと均一なグ
レーを区別できる能力は、１２″の標準的な視覚距離で
はほぼ１５０サイクル／インチで低下する。強度間のよ
り低いレベルのコントラストに対しては、反応は低空間
周波数でも低下する。しかし、視覚システムは画像の高
コントラスト（非周期的）ステップ、例えば白黒エッジ
に対しては非常に感度が高い。エッジは１５０サイクル
／インチよりかなり高い周波数で情報を保持するが、視
覚システムはエッジを平滑化させたりぼかしたりせず、
正確な位置で感度を示す。あるクラスの対象に対する有
効視力が通常の視力の１０倍であるため、人間の視覚シ
ステムのこの特性は視覚過敏（hyperacuity)と称されて
いる。視覚過敏効果は、緊密なラインを有し幾つかのラ
インが途切れたりやや傾いてラインミスマッチを表すペ
ージを見ることによって容易に認識される。そのページ
がかなりの距離離れて保持されると、大部分の線は連続
トーンに調和して見えるが、ラインがマッチしない比較
的小さなサイズの映像はシャープ且つクリアーなままで
ある。

【０００３】人間の視覚の視覚過敏はスキャナのような
デジタル画像形成デバイスに対しては幾つかの問題があ
る。この問題は、テキスト及び写真の両方又はハーフト
ーン画像を含んだドキュメント（文書）又は媒体におい
て非常に顕著である。スキャナはドキュメントの写真又
はハーフトーン画像を連続グレートーンとしてレンダリ
ングすることが要求されるが高ピクセル精度でテキスト
エッジを配置できなればならない。この問題を処理する
ために幾つかの異なるアプローチが実行されてきた。一
般的には、画像の前処理が利用されてドキュメントをテ
キストと画像部分に分割する。テキスト状の特徴はドキ
ュメントで認識されてハーフトーン又は連続画像とは別
個に処理される。典型的には、ライン特性を向上させる
処理アルゴリズムはテキストに用いられ、一方平滑化ア
ルゴリズムはハーフトーン又は連続画像に用いられる。
これは画質を向上させるが、確実な自動分割アルゴリズ
ムは開発するのが困難であり、テキストが連続トーン画
像に埋め込まれる場合は分割は失敗しやすい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は画像セグメンテーションの必要性のない、改良された
処理方法を使用して、（視覚過敏レベルの解像度で）走
査された画像における視覚的に明確な特徴を再構成でき
る画像形成システムを提供することである。本発明によ
って安価な従来のｐ−ｉ−ｎ検出器の使用が可能にな
る。可視光又は他のタイプの入射照射（例えば、紫外、
赤外等）が適切にバイアス印加されたｐ−ｉ−ｎ検出器
エレメントに衝突すると、電子−ホール電荷対が真性層
（ｉ層）に生成する。電子はｐ層とｎ層との間の電気電
界によってホールから分離し、電子はｎ層に向かってフ
ローしホールはｐ層に向かってフローする。ｎ層の電子
は接点に向かってフローし、接点の電流は光強度に比例
する。本発明の目的のためには、複数の検出器エレメン
ト（典型的には四つの検出器エレメント）がマクロ検出
器を形成するようにロジカルに分類される。光強度分布
はマクロ検出器内で決定され、普通は画像のエッジに対
応する光強度分布の明確な分離を識別する。この光強度
分布情報を使用して、マクロ検出器の少なくとも一部分
（典型的にはその中央）が単一のピクセルとしてデジタ
ルにレンダリングされ、マクロ検出器内の光強度分布に
関するサブピクセル情報は最終処理画像のエッジレンダ
リングを向上させるために保存されることができる。

【０００５】本発明に従ったサブピクセル情報を保存す
るマクロ検出器の使用によって、前もってセグメンテー
ションせずに、テキスト及び連続トーンの両方に視覚的
に明確な特徴を有するドキュメントの再現が可能にな
る。理想的には、レンダリングは通常の視覚距離で視覚
過敏の人間の目が見ることができる特徴を正確に再現し
なければならない。本発明によって非常に高いコントラ
ストのエッジ及びライン特徴の高解像度が可能になり、
同時に連続トーンをシミュレートするために使用される
高周波特徴を平滑に統合する。

【０００６】本発明のまた別の目的は、画像の視覚的に
明確な特徴をレンダリングする計算上有効な単一パス方
法を提供することである。画像の広い領域に分散したエ
ッジ特徴の分割又は分離を要求する従来技術の方法とは
対照的に、本発明の方法は広範囲に分散する画像部分に
対して複数のパスを必要としない。これによって処理及
びレンダリングの時間をかなり減らすことができる。

【０００７】本発明の別の目的は、ローカルに動作し、
画像レンダリング中に隣接ピクセルの広範囲なサンプリ
ングを必要としない処理方法を提供することである。本
発明の装置又は方法の動作は隣接ピクセルの光強度に関
するコンテキスト情報を必要とせず、典型的には多くて
二つの隣接ピクセルからのグレーレベル情報のみ、普通
は一つの隣接ピクセルからの情報のみを必要とする。こ
れによって処理時間が減り、全体的な画像誤差を減少さ
せる追加の利点もある。レンダリングにおける局所的な
誤差は単一のピクセル（複数の検出器エレメントから成
る単一のマクロ検出器領域に対応する）の外側に伝播し
ないため、レンダリング中に視覚的に認識可能なアーチ
ファクトを形成する可能性は従来技術のグローバル画像
レンダリング技術に比べてかなり低下する。

【０００８】本発明に従った画像処理及びレンダリング
の別の利点は、レンダリングされる各マクロ検出器の強
度の合計を保存する双線形モデルを使用する能力であ
る。更に、隣接するレンダリング領域のコーナー及びエ
ッジは常に強度がマッチするため、レンダリング画像は
視覚的により平滑化されより統合している。

【０００９】本発明の別の利点は、レンダリング中に決
定したエッジ情報から分割情報を抽出する能力を有する
ことである。前に説明したように、分割とは画像を画像
内容のカテゴリー（即ち、テキスト領域、ハーフトーン
画像領域等）に従って幾つかの領域に分割するプロセス
のことである。テキスト及びラインアート画像のレンダ
リング出力はエッジを伴う大部分のマクロ検出器（ピク
セル）を含み、一方連続トーン画像の出力はかなり小さ
な部分であるため、画像の所与の領域のエッジを含むマ
クロ検出器（ピクセル）の部分は画像の領域がテキスト
を含むか又はイラストを含むかを決定する統計的測定値
として使用される。本発明の装置又は方法の実施によっ
て導出される分割情報は分割を必要とするシステム、例
えば、テキスト分析のための光学文字認識システムに有
用である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的及び利点に従
うと、本発明は画像を受け取る複数の検出器エレメント
を有する画像検出及びピクセル処理システムを提供す
る。複数の検出器エレメントはマクロ検出器にまとめら
れ、各マクロ検出器エレメントは、マクロ検出器エレメ
ント内の光強度値全体とマクロ検出エレメント内の光強
度位置を示す光強度の重心を決定する情報を提供する。

【００１１】画像処理アセンブリは、複数のオーバーラ
ップするマクロ検出器にロジカルに分類される複数の検
出器エレメントからの情報を受け取るように接続され
る。画像処理アセンブリは更にマクロ検出器の各検出器
エレメント内の光強度の合計を決定し、マクロ検出器内
の光強度の重心を決定し、光強度の重心が予め決められ
たしきい値より大きい場合に、画像処理アセンブリはマ
クロ検出器の一部をエッジとしてレンダリングする。

【００１２】好適な実施の形態では、エッジの第１サイ
ドの第１グレーレベル値を検出し、実際のエッジ位置を
決定し、実際のエッジ位置及び第１グレー値を使用して
エッジの第１サイドの反対側のエッジの第２サイドの第
２グレーレベル値を決定することによって画像処理アセ
ンブリはマクロ検出器を通過するエッジをレンダリング
する。グレーオングレーモーメントを使用してエッジの
パラメータ化を部分的に決定し、グレーオングレーモー
メントをグレーオンブラックに変換してエッジ位置を一
つに定めることによって実際のエッジ位置は決定され
る。計算能率を最も良くするためには、グレーオングレ
ーモーメントを使用してエッジのパラメータ化を決定す
る際にエッジパラメータを明確に計算するのではなくル
ックアップテーブルを使用する。ルックアップテーブル
は光強度の重心のモーメントをエッジパラメータにマッ
プするために使用される。

【００１３】最も好適な実施の形態では、画像処理アセ
ンブリはマクロ検出器の中央部分しかレンダリングせ
ず、マクロ検出器はオーバーラップしている。従って、
一つのマクロ検出器を形成するために四つの検出器が集
められる場合、各検出器は実際は四つのマクロ検出器の
異なるコーナーの検出器として使用される。このように
オーバーラップするマクロ検出器によって、マクロ検出
器の中心を表すサブピクセルの一貫したレンダリングが
可能になる。最高の結果を得るためには、マクロ検出器
を通過するエッジによって光強度の重心が約１／３（こ
こで、重心は０から１まで変化し得る）より大きい場
合、エッジはサブピクセル精度でレンダリングされる。
光強度の重心がしきい値１／３より小さい場合は、ピク
セル強度は強度の平面モデルを使用して決定され、サブ
ピクセルエッジ特徴はレンダリングピクセルに配置され
ない。

【００１４】本発明の考察から理解されるように、各マ
クロ検出器の出力はエッジの位置、オリエンテーション
及び強度レベル又は連続記述（平面モデルか双線形モデ
ルのいずれか）の係数を記述する四つのパラメータのセ
ットである。これはサブピクセル領域の解析的記述であ
るため、スケーリング及び回転のような動作は比較的単
純である。表示は一定に保たれたままで各検出器に対応
する出力画像の領域がスケーリングされるか又は回転す
る。変換が検出器の元の位置のポイントから画像のレン
ダリングピクセルの新しい座標システムの間で検出され
る限りは、レンダリングはこれらの変換座標で実行され
得る。

【００１５】本発明の更なる目的、利点及び特徴は好適
な実施の形態の以下の記述及び図面の考察から明らかに
なるであろう。

【００１６】

【発明の実施の形態】図形１２及びテキスト１４を有す
るドキュメント１１をデジタル走査し、画像処理し、レ
ンダリングし、ディスプレイするのに適したドキュメン
ト処理システム１０は図１に示される。デジタル走査は
検出器アレイ２２を含んだスキャナ２０で行われる。あ
る好適な実施の形態では、検出器アレイ２２は走査され
る典型的なページに対応するサイズの二次元アレイであ
り、ページ画像全体を実質的に同時に捕らえる。或い
は、十分に長い線形アレイが使用されて従来のサイズの
ページ幅を有する "ウィンドウ”を走査し、走査ウィン
ドウの位置は（検出器アレイ２２、ドキュメント１１の
物理的動作によって又は回転ミラー、プリズム等を使用
した走査ウィンドウの光学動作によって）ページに沿っ
て縦方向に移動する。理解されるように、ドキュメント
１１の連続部分を走査する複数の独立アレイの使用を含
む別の走査方式も勿論使用され得る。

【００１７】スキャナ２０は検出器アレイ２２によって
検出された光レベルに対応する信号を画像処理アセンブ
リ３０に出力する。画像処理アセンブリ３０は、アクセ
ス可能メモリ３２及びネットワーク（図示せず）によっ
てスキャナ２０に連結するプロセッサ（単数又は複数）
を有する汎用シリアル又はパラレルコンピュータである
か又は、スキャナのボディに直接含まれる専用ハードウ
ェアを含み得る。画像処理アセンブリ３０のメモリ３２
は、スキャナ２０から受け取ったドキュメント１１に対
応する光強度マップのデジタル表示及び利用可能な他の
追加の光又は画像に関連する情報を保存するために使用
される。受け取った情報は光強度ユニット３３によって
処理されて各ピクセルの光強度の合計を決定し、モーメ
ント計算ユニット３４で処理されて各ピクセル内の光強
度の重心を決定する。この組み合わせられた情報はグレ
ーレベルレンダリングユニット３６で使用されて構成さ
れたビットマップ（図示せず）における各レンダリング
ピクセルの適切なグレーレベルを決定する。ビットマッ
プはデバイス固有の変換ユニット３８に移送されてビッ
トマップをプリンタ４０（再現された図形１３及びテキ
スト１５を有する再現されたドキュメント１６を提供す
る）によるプリントに適した形式に変換する。或いは、
デバイス固有の変換ユニット３８は再現ドキュメントを
ビデオディスプレイ４２に一時的にディスプレイし、ビ
ットマップ又は所有権のある画像ファイルとして保存ユ
ニット４４（磁気ディスク又は光学的保存）に長期間保
存し、任意の他の従来の出力デバイスに関連して使用す
るのに適した信号を提供することもできる。

【００１８】画像処理アセンブリ３０の動作はスキャナ
２０によって決定される光強度分布に関する情報を必要
とする。図２に概略的に例示される本発明の最も好適な
実施の形態では、この光強度情報は検出器アレイ２２の
使用によって提供され、この検出器アレイは二次元検出
器アレイとして構成されることが理想的である（しか
し、勿論ページを横切って走査するライン検出器アレイ
も用いられ得る）。二次元アレイ２２の各検出器エレメ
ント７１は（従来のｐ型ドープの半導体材料、例えばボ
ロンドープ結晶又はアモルファスシリコンから形成され
た）ｐ層５２を有し、（従来の真性半導体材料から形成
された）ｉ層５４を有し、（ｎ型ドープの半導体材料か
ら形成された）ｎ層５６を有し、これらの層がｐ−ｉ−
ｎ接合デバイスとして動作する。可視光又は他のタイプ
の入射照射５０（例えば、紫外、赤外等）が適切にバイ
アス印加された位置感知検出器７１に衝突すると、電子
−ホール電荷対がｉ層５４に生成する。電子はｐ層とｎ
層との間の電気電界によってホールから分離し、電子は
ｎ層５６に向かってフローしホールはｐ層５２に向かっ
てフローする。ｎ層の電子は接点（図示せず）に向かっ
てフローし、生成した電流は各検出器エレメント７１の
光強度の合計に比例する。当該技術分野の技術者が理解
するように、述べられた検出器エレメント７１の材料又
は構成に対する種々の強化、修正又は調節が行われ、例
えば、光の捕獲を向上させたり、光周波感度を高めた
り、応答時間を最適化したり、光／電流の応答の線形性
を向上させたりする。

【００１９】スキャナで使用するためには、本発明に従
った検出器アレイの実施の形態は普通５００ミクロンよ
り小さなサイズの検出器エレメントを有し、典型的には
５０〜１５０ミクロンの範囲のサイズの検出器である。
上記の概略的なサイズ範囲の検出器は、プリントページ
のサイズの領域に対して１００〜６００スポット／イン
チの画像を捕らえることができる二次元アレイに分類さ
れるか又は同様の解像度でページを走査するために使用
され得る線形アレイに分類される。アレイ２２の各検出
器エレメント７１はその光誘導電流に対応するデジタル
化信号を送出し、該信号は画像処理アセンブリ３０のメ
モリ３２に一時的に保存される。画像処理のためには、
複数の検出器エレメントはオーバーラップするマクロ検
出器のセットにロジカルに分類される。各マクロ検出器
６０は図２の点線で例示される。実際のマクロ検出器
は、マクロ検出器６０の中央部分から成る領域６２をレ
ンダリングし、この領域も図２の点線で例示される。

【００２０】光強度ユニット３３、モーメント計算ユニ
ット３４及びグレーレベルレンダリングユニット３６の
動作は、一般的に以下のように進行する。 Ａ．メモリ３２に保存されたデジタル表示を使用して光
強度ユニット３３でＩ₀（強度の合計）を決定する。 Ｂ．メモリ３２のデジタル表示を使用して各検出器に入
射した強度分布のｘ及びｙモーメント（重心）を決定す
る。 Ｃ．重心が大きい場合は、隣接検出器のコンテキストグ
レー値を使用し、必要なら補間してグレーレベルレンダ
リングユニット３６を使用して領域をエッジとしてレン
ダリングする。この情報は、エッジパラメータを検出す
るために使用され、実際のエッジ位置が与えられて二つ
のグレーレベルＧ１とＧ２との間のエッジがサブピクセ
ル精度でレンダリングされる。 Ｄ．重心が小さければ、典型的には双線形モデルを使用
してピクセル強度を決定し非エッジとして領域をレンダ
リングする。

【００２１】図１から理解されるように、動作Ａ及びＢ
は同時に決定され、両方の結果がＣ又はＤのいずれかの
動作に利用されなければならない。処理の範囲の局所化
と共に、同時又はパラレル動作によって画像処理時間が
減り、画像レンダリング中に隣接ピクセルの余分なサン
プリングを必要としない。更に、本発明は隣接ピクセル
の光強度に関するコンテキスト情報を必要とせず、典型
的にはマクロ検出器に隣接する多くて二つのピクセル、
普通は一つの隣接ピクセルからのグレーレベル情報のみ
を必要とする。これによって処理時間が減り、全体的な
画像誤差が減るという追加の利点もある。レンダリング
における局所的な誤差は検出器領域（単一のピクセル）
の外側には伝播しないため、レンダリング中に視覚的に
認識可能なアーチファクトを形成する可能性は、パラレ
ルではなく多くの離散して配置されたピクセルをサンプ
リングしなければならないグローバル画像レンダリング
技術に比べてかなり低下する。

【００２２】更に詳細には、各マクロ検出器６０の光強
度の合計を決定する光強度ユニット３３及び各マクロ検
出器６０内の光強度の重心を決定するモーメント計算ユ
ニット３４はメモリ３２に保持される受信情報に基づ
く。各マクロ検出器によって検出された光強度を表すビ
ットマップの各ピクセル内の光強度は、マクロ検出器を
形成する検出器エレメント（例えば、図２の検出器エレ
メント７１、７３、７５及び７７）の合計値に比例す
る。典型的なアプリケーションでは、この検出電流出力
の合計は８ビット光強度表示（０〜２５５の範囲）にデ
ジタル変換され、この表示は白黒連続及びハーフトーン
アプリケーション且つテキスト及びラインアートの表示
に適している。カラービットマップはマルチ周波数範囲
の８ビットプレシジョンで走査することによって形成さ
れ、当該技術分野の技術者が理解するように、走査解像
度は出力デバイス（プリンタ、ＣＲＴモニター等）の有
効解像度にマッチするように、又速度基準又はメモリ制
限にマッチするように変化することが可能であり、より
粗い画像解像度及び白黒画像は走査、処理、及びレンダ
リングの時間及びメモリが実質的に少なくてよい。

【００２３】マクロ検出器の重心モーメントが幾分縮退
する（即ち、エッジの光強度分布と重心との間に一対一
のマッピングがない）ため、光強度の重心が与えられた
マクロ検出器に対して唯一のエッジを解析的に決定する
のは不可能である。しかしながら、モーメント計算ユニ
ット３４によって提供された光強度の重心が与えられた
画像のエッジ位置をおおよそに決定することは可能であ
る。これは図２に最も良く参照されており、図２は四つ
の隣接する検出器７１、７３、７５及び７７を概略的に
示す。例示されるように、検出器の照射による二つの明
確なグレーレベルがあり、領域８１を示す点線は第１グ
レーレベル７９で照射され、残りの領域８２は第２グレ
ーレベル８３で照射される。エッジ８０は第１グレーレ
ベル７９と第２グレーレベル８３との間に境界線を画定
する。検出器７１はグレーレベル７９で完全に照射さ
れ、検出器７３はほぼ完全に照射されて大部分の領域は
第１グレーレベル７９が維持され、エッジ８０の反対側
の残りの部分はグレーレベル８３で照射される。同様
に、検出器７７も大部分の領域は第１グレーレベル７９
が維持され、エッジ８０の反対側の小部分は第２グレー
レベル８３が維持される。最後に、検出器７５は第２グ
レーレベル８３（これは、一般的な場合の重心の計算の
以下の記述ではＧ₂ に対応することに注目されたい）で
ほぼ完全に照射され、残りの部分はグレーレベル７９
（グレーレベル７９は一般的な場合の重心の計算の以下
の記述ではＧ₁ に対応する）で照射される。マクロ検出
器の全体的な（統合）グレーレベル７０は各検出器７
１、７３、７５及び７７のグレーレベル光強度の平均で
ある。

【００２４】マクロ検出器６０における光強度の重心の
決定及びこれに対応して導出されるエッジ決定をより理
解するためには、図２のマクロ検出器にはｘ軸９４及び
ｙ軸９２が設けられマクロ検出器６０の中心に原点を有
する。ｘ軸９４の大きさは検出器表面の対向するエッジ
が−１から１までであり、ｙ軸９２も同様に検出器の対
向するエッジが−１から１までである。

【００２５】

【外１】

【００２６】重心の強度Ｍ＝（Ａ² ＋Ｂ² ）^1/2 が値Ｔ
（ここでＴは約１／３であることが望ましい）より大き
い場合、ピクセル６２のレンダリング部分内に属するマ
クロ検出器６０の部分（ｘ＝（±１／２）及びｙ＝（±
１／２）に平行に延出する境界線を有する点線の四角
形）はエッジ８０を有するようにレンダリングされ、一
方重心の強度がＭ＜Ｔである場合、画像の強度はレンダ
リング部分６２内で連続的に変化することが仮定され
る。後者の場合（即ち、Ｍ＜Ｔである場合）、領域６２
内の位置（ｘ，ｙ）の強度は以下の双線形式によって与
えられる値に定められる。

【００２７】

【数１】

【００２８】（ｘ＝±１／２，ｙ＝±１／２）の四つの
コーナーの強度値は対応する検出器の強度である。双線
形モデルを使用することによってレンダリングされるマ
クロ検出器のコーナー及びエッジはマッチした強度を有
することが確実となるため、レンダリングされるそれぞ
れのマクロ検出器の領域の視覚的外観を改善し、全体的
な強度を保存することができる。勿論、サブピクセルエ
ッジを持たないピクセルの強度を決定するための他の従
来のレンダリングモデルも所望されれば使用され得る。

【００２９】重心が大きい場合（Ｍ＞Ｔ）、サブピクセ
ル精度を提供するエッジのレンダリングが要求され、あ
る単純化された仮定が立てられなければならない。マク
ロ検出器内のエッジを画定するパラメータはエッジ８０
の両側に二つのグレーレベル８３及び７９を含み、エッ
ジ８０に垂直になるように原点から引かれた径線９８に
沿った距離を含み、エッジ８０に交わるように延出する
方向径線９８を画定する角度９６を含む。計算値Ａ、Ｂ
及びＩ₀ を使用してエッジを唯一決定するためには、マ
クロ検出器６０に入射したグレーレベル間に一つだけエ
ッジがあり、全てのエッジはマクロ検出器６０内でほぼ
線形であると仮定される。更にグレーレベル７９及び８
３が必要になる。これらのグレー値は拡張された画像領
域から得られたグローバルな画像情報から決定されるか
又はローカルな近隣内で決定される。前者の場合はテキ
スト又はバイナリデータを含んだ画像の場合に起こり、
ここでダーク値及びライト値は領域に対して一貫して同
一である。より一般的には、グレー値は以下に述べられ
るようにマクロ検出器６０のローカルな近隣から適切に
得られる。

【００３０】計算値Ａ、Ｂ及びＩ₀ を使用してエッジ８
０に垂直な方向、即ち角度９６及び距離９８は重心Ａ及
びＢから概略的に決定される。計算効率を向上させるた
めには、エッジパラメータ（経線９８及び角度９６）は
各検出器に対して新しく解析的に計算されるのではな
く、エッジパラメータをモーメントＡ、Ｂの関数として
提供する予め計算されたルックアップテーブルを参照す
ることによって決定される。例えば、角度径線９８、角
度９６及びマクロ検出器６０の領域に対する所与の重心
入力値を提供する予め計算された関数を有するルックア
ップテーブルが提供され得る。理解されるように、ルッ
クアップテーブル補間、準解析技術又は他の種々の概算
技術も勿論使用され得る。

【００３１】角度９６及び距離９８の初期概算が得られ
ると、ローカルグレーレベル７９及び８３の適切な概算
値が得られる。角度９６及び距離９８の概算値が図３の
領域１１０（点線で囲われた部分）を示す場合、一つの
グレーレベルは近隣検出器１０２及び１０４からの強度
を平均することによって得られ、別のグレーレベルは検
出器７７及び７１からの強度を平均することによって得
られる。角度９６及び距離９８の概算値が図４の領域１
１２を示す場合、一つのグレー値は近隣検出器１０８及
び１０４からの強度を平均することによって得られ、別
のグレー値は検出器７１から得られる。角度９６及び距
離９８の概算値が図５の領域１１４を示す場合、一つの
グレー値は近隣検出器１０６によって得られ別のグレー
値は検出器７７と７３の平均によって得られる。コンテ
キスト検出器、例えば検出器１０４、１０８又は１０６
がエッジが付近を通過することを示す臨界値Ｔを越える
重心の大きさＭを有する場合、グレー値を決定するため
に使用される平均処理は省かれる。全ての近隣ピクセル
がエッジを有する場合、領域６２は非エッジモデルを使
用してレンダリングされる。角度９６と距離９８の他の
全ての組み合わせは適切な９０°回転によって上記の三
つの場合から得られる。

【００３２】グレー値７９及び８３の概算値が得られる
と、距離９８及び角度９６の最終決定が得られる。小さ
い方の（大きい方の）概算されたグレー値７９及び８３
をそれぞれＧ₁ （Ｇ₂ ）と仮定する。Ｇ₁ からＧ₂ のグ
レーグレーステップのモーメントＡ、Ｂによる０からＧ
₂ −Ｇ₁ の強度値からのブラックグレーステップのＡ’
及びＢ’モーメントは以下の二式より得られる。

【００３３】

【数２】

【００３４】

【数３】

【００３５】調整されたモーメントは、最小グレー値７
９及び８３がゼロである場合に得られるモーメントであ
ると解釈される。調整されたモーメントＡ’及びＢ’は
距離９８及び角度９６に対する新しく、最終的な概算値
を計算するために使用される。新しい方向及び距離の概
算値は改善されたグレー値を得るために使用され、処理
は収束するまで繰り返されることは上記の説明より明ら
かである。典型的には、更なる精度は必要ない。近隣の
コンテキスト検出器、例えば、１０４、１０６及び１０
８の適切な重みを提供して適切なグレー値概算値を生成
するための関数を導出することもできる。

【００３６】最終的に、図２の領域６２は、グレーレベ
ル７９、８３及び角度９６、距離９８の概算値を使用し
てエッジ８０としてレンダリングされる。領域６２にお
いて、角度９６及び距離９８によって画定されたエッジ
８０より左下の領域に対しては、強度は値７９が与えら
れ、エッジ８０の右上の領域に対する強度は８３の値が
与えられる。

【００３７】感度を最も良くするためには、マクロ検出
器６０の中央部分のみをレンダリングし、この領域は既
に述べられたように図２のレンダリング領域６２に対応
する。最も良い結果を得るためには、四つの検出器の可
能な集合はそれぞれマクロ検出器として処理され、エッ
ジはレンダリング画像のギザギザを減らすために緊密に
配置される。

【００３８】本発明をより理解するために、以下の疑似
コードは、上記に述べられた画像を処理するステップに
従って動作する位置感知検出器のシミュレーションのあ
る実施の形態を表す。 Integer N/^* NXN は位置センサアレイのピクセルの数で
ある^* / (1:N, 1:N, 1:4) array currents/ ^* 位置感知センサの
アレイからのセンサ当たり四つの電流のアレイ^* / (1:M^* N, 1:M^* N)array finalimage/ ^* サイズMNXMN の
最終画像のアレイ^* /

【００３９】

【外２】

【００４０】理解されるように、所定のエッジパラメー
タ（サブピクセル）情報のディスプレイが可能であるく
らい十分に高い解像度で画像が特定のデバイスによって
（図１のデバイス固有の変換ユニット３８によって）レ
ンダリングされる場合は、本発明に従って画像をレンダ
リングすることは最も有益である。典型的には、（検出
器サイズに対して測定された）元の走査解像度の二倍以
上でレンダリングすることは、レンダリング画像を生成
するためにサブピクセル情報を使用しない従来のレンダ
リング技術に対して本システム及び技術によるエッジレ
ンダリングの実質的な改良及び技術を例示していること
になる。これは、図６、７及び８の比較によって最も良
く示されており、本発明に一致するモードで動作する位
置感知検出器をシミュレートする上記に述べられた疑似
コードを実施したソフトウェアのアプリケーションによ
って形成されている。図６は元の連続トーン画像を例示
しており、図７は平均強度レンダリングモデル（グレー
モデル）を使用して図６の走査及びレンダリング（３０
０ｄｐｉ）した画像を例示する。比較すると、図８は本
発明に従った位置感知検出器レンダリング画像に適用可
能な技術及び情報を使用した走査及びレンダリング画像
を例示する。図から明らかであるように、図７の従来技
術のレンダリングに比べて、図８に見られる画像はテキ
スト特徴（文字 "b"）のエッジをより平滑にレンダリン
グしており、連続トーン特徴の "ブロック状の”グレー
レベル変移があまり現れない。

【００４１】サブピクセルエッジ特徴に関する情報が保
存され解析のために使用される場合は、光学文字認識マ
シーンに関連する使用に適した自動分割技術も利用され
得る。例えば、テキスト特徴は普通連続トーン特徴より
もサブピクセルエッジ特徴の発生率が高い。この統計的
な差が走査画像のテキストと写真を自動的に分割するた
めに使用される。適切に分割された（ブロック分割）テ
キスト又は写真のユニットのみを検出する従来技術の方
式に比べて、本発明によってテキストが連続トーン画像
に埋まっている場合も自動分割が可能になる。

【００４２】当該技術分野の技術者は、本発明の上記に
開示された実施の形態に対する他の種々の修正、拡張及
び変化は請求の範囲で定められた本発明の範囲及び精神
内で実施され得る事を理解するであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】ドキュメント処理システムの概略的アウトライ
ンであって、このシステムは複数の検出器エレメントを
有するスキャナを含み、テキスト及び図形の両方を含む
ドキュメントをデジタルに走査し、更に本発明に従った
画像処理アセンブリを含み、ビデオディスプレイ又はプ
リンタのような出力デバイスを含む。

【図２】２次元検出器アレイを例示し、示される四つの
検出器エレメントから成るマクロ検出器を有する。

【図３】図２のマクロ検出器を示し、エッジはｙ軸にほ
ぼ平行に通過し、近隣のコンテキストピクセルはグレー
値を決定するために使用される。

【図４】図２のマクロ検出器を示し、エッジはある角度
で中央を通過し、近隣のコンテキストピクセルはグレー
値を決定するために使用される。

【図５】図２のマクロ検出器を示し、エッジはある角度
でコーナーを通過し、近隣のコンテキストピクセルはグ
レー値を決定するために使用される。

【図６】ディスプレー上に表示した中間調画像の一部分
であり、元の連続トーン画像である。

【図７】ディスプレー上に表示した中間調画像の一部分
であり、標準的な検出器及びグレーモデリングを使用し
た図３の画像の走査によるレンダリング画像である。

【図８】ディスプレー上に表示した中間調画像の一部分
であり、本発明の画像処理システムに従ってサブピクセ
ル精度を提供するマクロ検出器に分類された検出器によ
る図３の画像の走査によるレンダリング画像である。

【符号の説明】

１０ ドキュメント処理システム １１ ドキュメント ３０ 画像処理アセンブリ ３２ メモリ ３３ 光強度ユニット ３４ モーメント計算ユニット ３８ デバイス固有の変換ユニット ６０ マクロ検出器 ７１、７３、７５、７７ 検出器 ８０ エッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイビッド エー．ジャレド アメリカ合衆国 94086 カリフォルニア 州 サニーヴェイル イースト マッキン レイ アベニュー 622 (72)発明者 スミット バス アメリカ合衆国 02139 マサチューセッ ツ州ケンブリッジ メモリアル ドライブ 550 ナンバー1382 (72)発明者 デイビッド ケー．ビーゲルセン アメリカ合衆国 94028 カリフォルニア 州 ポートラ ヴァレイ ミモザ ウェイ 200

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像検出及びピクセル処理システムであ
   って、 画像を受け取る複数の検出器エレメントを有し、前記複
   数の検出器エレメントは複数のマクロ検出器に分割さ
   れ、各マクロ検出器は四つ以上の検出器エレメントから
   成り、各マクロ検出器はマクロ検出器内の光強度の合計
   及びマクロ検出器内の光強度位置を示す光強度の重心を
   決定するための情報を提供し、 複数のマクロ検出器からの情報を受け取るように接続さ
   れた画像処理アセンブリを有し、前記画像処理アセンブ
   リはピクセルを前記ピクセルを取り囲むサブピクセル領
   域を、対応する各マクロ検出器に関連させ、ピクセル内
   の光強度の合計及びサブピクセル内の光強度の重心を決
   定し、画像処理アセンブリは光強度の重心が予め決めら
   れたしきい値よりも大きい場合に各サブピクセル領域を
   エッジとしてレンダリングする、 画像検出及びピクセル処理システム。
2. 【請求項２】 画像を受け取るように構成された複数の
   マクロ検出器から得られた情報を使用して画像を処理す
   る方法であって、各マクロ検出器は少なくとも四つの検
   出器エレメントから成り、 前記マクロ検出器内の光強度の合計値を決定するステッ
   プを有し、 前記マクロ検出器内の光強度位置を示す光強度の重心を
   決定するステップを有し、 ピクセル及び前記ピクセルを取り囲むサブピクセル領域
   を対応する前記マクロ検出器に関連させてピクセル内の
   光強度の合計及びサブピクセル内の光強度の重心を決定
   するステップを有し、 光強度の重心が予め決められたしきい値よりも大きい場
   合は各サブピクセル領域をエッジとしてレンダリングす
   るステップを有する、 画像処理方法。