JPH09294204A - 画像処理装置及びその方法 - Google Patents
画像処理装置及びその方法Info
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Abstract
換する際に、従来よりも高速で、しかも画像設計の自由
度の高く良好な画質を得られる画像処理装置及びその方
法の提供を目的とする。 【解決手段】 入力した低解像度注目画素及び周辺画素
からなるウインドウを設定するウインドウ設定部102
と、ウインドウ内の画素の中からMAX、MINを検出
する検出部103と、ウインドウ内の各n値の画素の情
報をnより小さい値に量子化する量子化部104と、前
記量子化手段により量子化されたウインドウ内の値に基
づきMAX、MINの配分比率を決定するLUT105
と配分比率に基づきMAX、MINの値を合成する変換
部106と、合成された値から高解像情報を作成する作
成部108からなる。
Description
を、拡大変倍して出力するプリンタ等の画像出力装置
や、解像度の異なる機種間通信で、低解像情報から高解
像情報に解像度変換する画像処理装置及びその方法に関
する。
情報に解像度変換する方法として、様々な方法が提案さ
れている。提案されている従来方法は、対象となる画像
の種類(例えば、各画素ごとに階調情報を持つ多値画
像、疑似中間調により2値化された2値画像、固定閾値
により2値化された2値画像、文字画像等)によって、
その変換処理方法が異なっている。従来の内挿方法は図
10に示すような、内挿点に最も近い同じ画素値を配列
する最近接内挿方法、図11に示すような内挿点を囲む
4点(4点の画素値をA、B、C、Dとする)の距離に
より、以下の演算によって画素値Eを決定する共1次内
挿法等が一般的に用いられている。
j)B+j・(1−i)C+ijD (但し、画素間距離を1とした場合に、Aから横方向に
i、縦方向にjの距離があるとする(i≦1、j≦
1))。
がある。
いう利点はあるが、対象画像を自然画像等に用いた場合
には拡大するブロック毎に画素値が決定されるため、視
覚的にブロックが目立ってしまい画質的に劣悪である。
グラフィック)画像等に用いた場合でも、拡大するブロ
ック毎に同一画素値が連続する為、特に、斜線等には、
ジャギーといわれるギザギザの目立った劣悪な画像にな
ってしまう。ジャギーの発生の様子を図12、図13に
示す。図12は入力情報、図13が図10の方法により
縦横ともに2倍の画素数にした解像度変換の例である。
一般に倍率が大きくなればなるほど、画質劣化は大きく
なる(図中の“200”、“10”は画素値である)。
に良く用いられている方法である。この方法では、平均
化され、スムージングのかかった画素になるが、エッジ
部や、シャープな画質が要求される部分には、ぼけた画
質になってしまう。さらに、地図等をスキャンした画像
や、文字部を含む自然画像の様な場合には、補間による
ぼけの為、たいせつな情報が受け手に伝わらないことも
ある。
力画像情報を縦横2倍ずつに補間処理をした画像情報を
示している。
ならず、斜線そのものも画素値が均一にならず、ぼけが
生じてしまう。
像情報の作成において、補間処理による補間ぼけもな
く、また、ジャギーが発生することなく解像度変換がで
きる方法を特開平7−93531号公報、特開平7−1
07268号公報、特開平7−105359号公報によ
り提案した。
情報から解像度依存成分を除去し、除去した状態で、画
素数を出力解像度相当まで増加させ、増加させた状態の
中で新たな解像度に見合う情報を推測し作成する方法で
ある。入力解像度の依存性を取り除く手段はLPFによ
る平滑化、画素数の増加は線形補間により実現可能であ
る。高解像情報の推測は補間後の情報を単純2値化し
て、“1”に分類された画素と“0”に分類された画素
とをそれぞれ異なる処理を行うことにより、出力する画
素値を算出する。
に開示の技術は、平滑化を適応的なデジタルフィルタに
て実現する為に、積和演算の回数が多く、処理時間がか
かってしまう問題点があった。
タ上のアプリケーションソフトや、プリンタ出力の為の
プリンタドライバ内で実行する場合が多く、処理の高速
化は重要な問題である。
無数に有するものではなく、いかなる画像情報において
も最適な変換をすることは容易ではなかった。
るものであり、入力した低解像度情報から高解像度情報
に変換する際に、従来よりも高速で、しかも画像設計の
自由度の高く良好な画質を得られる補間技術を実現で
き、この技術により、情報量の少ない画像でも高画質の
高解像画像を得ることができる画像処理装置及びその方
法の提供を目的とする。
ため本発明の画像処理装置によれば入力した低解像度情
報の画素数を増加させ高解像度情報に変換する画像処理
装置であって、各画素n値(n>2)の低解像画像情報
を入力する入力手段と、低解像度注目画素及び周辺画素
からなるウインドウを設定するウインドウ設定手段と、
ウインドウ内の画素の中から第1の値A及び第2の値B
を検出する検出手段と、ウインドウ内の各n値の画素の
情報をnより小さい値に量子化する量子化手段と、前記
量子化手段により量子化されたウインドウ内の値に基づ
きA、Bの配分比率を決定する決定手段と、前記決定手
段が決定した配分比率に基づきA、Bの値を合成する合
成手段と、前記合成手段により合成された値に基づき高
解像度情報を作成する作成手段とを有する。
た低解像度情報の画素数を増加させ高解像度情報に変換
する画像処理方法であって、各画素n値(n>2)の低
解像画像情報を入力する入力工程と、低解像度注目画素
及び周辺画素からなるウインドウを設定するウインドウ
設定工程と、ウインドウ内の画素の中から第1の値A及
び第2の値Bを検出する検出工程と、ウインドウ内の各
n値の画素の情報をnより小さい値に量子化する量子化
工程と、前記量子化工程により量子化されたウインドウ
内の値に基づきA、Bの配分比率を決定する決定工程
と、前記決定工程が決定した配分比率に基づきA、Bの
値を合成する合成工程と、前記合成工程により合成され
た値に基づき高解像度情報を作成する作成工程とを有す
る。
を表す要部ブロック図である。本実施の形態の画像処理
装置は、主としてコンピュータと接続されるプリンタ
や、ビデオ信号を入力するビデオプリンタ等の画像出力
装置内部に具備することが効率的であるが、画像出力装
置以外の画像処理装置、ホストコンピュータ内のアプリ
ケーションソフト、また、プリンタに出力する為のプリ
ンタドライバソフトとして内蔵することも可能である。
動作手順を説明していく。本実施の形態では、入力した
画像情報を縦N倍、横M倍(N≧2、M≧2)の画素数
の情報に変換する例について述べる。
画素n値(n>2)の画像情報が入力される。この低解
像情報は、ラインバッファ101により、数ライン分格
納、保持される。この数ライン分の画像情報から、ウイ
ンドウ設定部102は、注目画素を含む複数の周辺画素
によるウインドウを設定する。ウインドウは注目画素を
中心とした矩形が一般的であるが、当然矩形以外も考え
られる。103は、ウインドウ内の画像情報から、最大
値、最小値を検出するMAX、MIN検出部である。1
04は、量子化部であり、ウインドウ内の各画素をMA
X、MINの値を基に量子化する。本実施の形態では、
以下の様に閾値thを設定して、ウインドウ内を単純2
値化するものとする。
化されたウインドウ内の情報を入力して、テーブルに格
納されている値を出力する。テーブルには、量子化部1
04で量子化された量子化パターンに応じたMAX値、
MIN値を合成する際の相対的な配分比率が格納されて
いて、その配分比率を基に線形変換部106ではMAX
値、MIN値を合成して線形変換する。線形変換された
画素をF(p,q)とする。変換後の注目画素は、同じ
く線形変換された周辺画素情報を基に補間部107にて
線形補間演算(図11に示した共1次内挿法)が施され
る。補間処理により(N×M)画素に展開された各画素
をP(i,j)とする。P(i,j)は解像情報作成部
108にて、以下の様に出力する画素値H(i,j)を
決定する。
ない。文字部、自然画像部等に分離してそれぞれに異な
る処理方法を用いても良いし、また閾値処理を用いない
で演算により決定する方法も考えられる。高解像情報の
作成については、特開平7−93531号公報、特開平
7−107268号公報、特開平7−105359号公
報に開示の方法も用いることができる。
像情報が注目画素1画素に対し、N×M画素分出力され
る。
た図である。破線で囲んでいるブロックが線形変換部1
06を示している。いま、入力信号がnビットの深さ情
報を有している例について説明する。線形変換部106
に入力される情報は、MAX値、MIN値、及び、LU
Tからの出力値αの3種類の値である。αのビット長は
mビットとする。αは、乗算器201により、MAX値
との積が演算され、また、乗算器202により、(2^
m−α)とMIN値との積が演算される(2^mは2の
m乗を意味する)。各々の演算結果を加算器203にお
いて加算し、加算結果を204においてビットシフト処
理を行う。このビットシフト処理は乗算により(n×
m)ビットになったビット長をnビット信号に戻す為の
ものであり、mビット分シフトする。mの値はシステム
構成に適する値を実験的に設定するのが好ましい。
αのとりうる値は0から(2^m−1)になる為、図2
の構成ではMAXの乗算係数は0〜(2^m−1)、M
INの乗算係数は1〜(2^m)になってしまう。双方
とも0〜(2^m)の乗算係数にする場合には、αのビ
ット長を1ビット増加する構成にするか、もしくは、係
数の割り当てを多少変化させて、0〜(2^m)までの
(2^m+1)通りの中から、使用可能な(2^m)通
り分を選択するようにしても良い。いずれにしても、2
04のビットシフト処理において、入力のMAX値、M
IN値のビット長であるnビットに等しくさせる。
化して0から1までの係数として考えると、変換値F
(p,q)は F(p,q)=αMAX+(1−α)MIN…(3) となる演算である。
る場合を例にして説明する。
いま、破線でかこんだ部分が周辺画素を参照する為の3
×3画素によるウインドウであり、実線でかこんだ中心
に位置する画素が注目画素である。ウインドウ内の各画
素においてMAX値、MIN値を検出し、(1)式に基
づくthを用いて各々単純2値化する。ウインドウ周辺
の2値化結果を図4に示す。いま、ウインドウサイズが
3×3画素である為に、5×5画素分のバッファメモリ
があれば、注目画素の変換が実現できる。
は8bit情報)の一例を示す。αは前述したように、
ウインドウ内の9画素分の2値パターンに対する注目画
素のMAX値の乗算係数である。この乗算係数αを基
に、図2の構成に基づいてMAX、MINの線形変換の
積和演算を施す。積和した演算結果を図6に示す。すな
わち、破線部のウインドウ内の各画素が図6の601か
ら602に変換される。次にウインドウ内の変換情報を
基に注目画素を16画素分に補間演算する。
ドウ内の各画素をF(p−1,q−1)〜F(p+1,
q+1)で示している。注目画素がF(p,q)であ
る。
拡大する。拡大する16画素をP(0,0)〜P(3,
3)で示すと、図11に示した共1次内挿法と同様に、
線形的な面積比で決定した重み付け係数と、7画素の中
から選択された4画素分の積和演算により各画素の補間
値を算出することができる。
換された注目画素を示し、“160”の画素値である。
702は4倍×4倍の時の線形補間演算結果を示し、
“160”である注目画素が16画素分に補間拡大され
ている。この線形補間演算後の16画素から高解像の情
報を作成する。いま、最も単純な高解像情報の作成方式
として、(2)式を用いると、注目画素のMAX値
(“215”)、MIN値(“92”)の平均値である
“153”を閾値として702の各画素を量子化し、閾
値以上の画素にはMAX値、それ以外の画素にはMIN
値を割り当てる(703)。
合った変換が実現できる。
は(2)式に限らず、特開平7−93531号公報、特
開平7−107268号公報、特開平7−105359
号公報に示した方法を利用することができる。
る為に、自由度の高い画素値の変換が可能である。すな
わち、平滑化フィルタを用いて注目画素値を変換する方
法では限られた有数のフィルタしか用いることができな
かった為、所望の変換値を作成することは容易ではなか
った。しかし、本実施の形態のように、量子化パターン
に基づいて乗算係数を決定する構成により、実験的に様
々な係数値を格納しておくことが可能になる。その結
果、所望の変換値を得ることが容易になった。
は3×3画素で説明したが、当然これ以上でも以下でも
良い。また、MAX値、MIN値を検出ウインドウとL
UTに入力するウインドウとを同一ウインドウとして説
明したが、当然異なるウインドウにしても良い。
04の他の例を示したブロック図である。前述した実施
の形態では、ウインドウ内の各画素を(1)式に基づき
単純2値化してパターンを作成し、そのパターン情報を
LUTに入力していたが、図9の例では、ウインドウ内
に一律な量子化を施すのではなく、注目画素と他の周辺
画素の量子化ビット長を換えるものである。
1/2化部、803は1/4化部を示す。802、80
3はビットシフトにより構成が可能である。図9の加算
器、及びビットシフトの構成において、入力したMAX
値、MIN値を用いて以下の演算が施され、a、b、c
の3種の信号を作成する。
ウ内のnビット情報(図9DATA)と、算出したa、
b、cの3値を閾値として、それぞれ比較する。当然、
図9の構成ではなく、積和演算にて(4)式を算出して
も良い。図9の例では、ウインドウ内の画素位置を示す
アドレス情報(図9AD)に基づいて、注目画素は4値
に量子化、注目画素以外のウインドウ内画素には2値に
量子化する。すなわち、(3×3)画素のウインドウの
場合では、合計10ビットの情報になる。当然、図9の
例では10ビット分のアドレス空間を有するLUT容量
が必要となり、10ビット分の入力に適合させたMAX
値の乗算係数を発生させる。
ず、注目画素の変換値が設定されてしまう。すなわち、
注目画素値が(MAX−MIN)より成るコントラスト
中において、いかなる相対値になっているかが判別でき
ない。そこで、図9の例では、注目画素値がコントラス
ト中のMAX値に近い値なのか、中間レベルに近い値な
のか、MIN値に近い値なのかを判定することができ
る。当然、注目画素の画素値、及び、ウインドウ内のパ
ターンにおいて、いかなる乗算係数を与えるかは実験的
に導きだすのが好ましい。
の各画素全てを、入力したnビットのままLUT入力で
きれば最も好ましいのは当然である。しかし、LUTの
容量が、(nビット×ウインドウ内の画素数)分のアド
レス空間を持たなくてはならず、全く現実的ではない。
そこで、各画素をnビット以下に量子化してLUTに入
力するようにする。例えば、入力信号が8ビットである
場合、本実施の形態の様に、注目画素を2ビット、他の
周辺画素を1ビットに量子化しても良いし、また、LU
Tの容量を十分有する場合であれば、注目画素は4ビッ
トの量子化、他の周辺画素を1ビット、もしくは2ビッ
トに量子化する構成でも良い。周辺画素の中でも注目画
素に空間的に近い画素ほど量子化ビット数を増やしても
良い。要は、入力した低解像情報に依存している周波数
成分を除去するLPF(ローパスフィルタ)の役目をL
UTに持たせるものであるので、システム構成的、及
び、実験的に、LUTの容量、乗算係数のビット数、及
び、乗算係数値を設定するのが好ましい。
比率である乗算係数の発生について説明したが、例えば
LUTからの一部の出力を乗算係数以外に設定すること
も可能である。例えば、LUTからの出力値が“0”の
時には乗算係数を意味するのではなく、入力した注目画
素値をそのまま変換値とするような設定のフラグにする
ことも考えられる。
N値と、変換値算出の乗算に必要なMAX値、MIN値
を同一のものとして説明したが、当然、異なるウインド
ウから検出した異なる値を有するものであっても良い。
また、ウインドウサイズも適応的に変化させる構成でも
良い。また、本処理をエッジ部のみに行い、平坦部には
変換しないウインドウ内の画素値による線形補間を施し
ても良い。
いた構成との併用も考えられる。すなわち、本発明を用
いると、処理の高速性、及び、変換値の自由度が高いと
いう長所があり、又、従来のデジタルフィルタは処理に
時間はかかるものの、入力データに忠実な平滑化が可能
である。そこで、ウインドウ内の画素値の状態を判定し
て、デジタルフィルタを用いて変換値を算出する方法
と、ウインドウ内の画素値状態を量子化してLUTに代
入することにより、MAX値、MIN値との適応的は配
分比率により線形変換演算を施して算出する方法とを混
在させるシステム構成も有効である。
入力した低解像度情報から高解像度情報に変換する際
に、従来よりも高速で、しかも画像設計の自由度の高く
良好な画質を得られる補間技術が実現でき、この技術に
より、情報量の少ない画像でも高画質の高解像画像を得
ることができる。
図。
した図。
Claims (10)
- 【請求項1】 入力した低解像度情報の画素数を増加さ
せ高解像度情報に変換する画像処理装置であって、 各画素n値(n>2)の低解像画像情報を入力する入力
手段と、 低解像度注目画素及び周辺画素からなるウインドウを設
定するウインドウ設定手段と、 ウインドウ内の画素の中から第1の値A及び第2の値B
を検出する検出手段と、 ウインドウ内の各n値の画素の情報をnより小さい値に
量子化する量子化手段と、 前記量子化手段により量子化されたウインドウ内の値に
基づきA、Bの配分比率を決定する決定手段と、 前記決定手段が決定した配分比率に基づきA、Bの値を
合成する合成手段と、 前記合成手段により合成された値に基づき高解像度情報
を作成する作成手段とを有することを特徴とする画像処
理装置。 - 【請求項2】 前記検出手段が検出するA、Bはウイン
ドウ内の最大値、最小値であることを特徴とする請求項
1記載の画像処理装置。 - 【請求項3】 前記量子化手段は(A−B)の間を線形
に量子化することを特徴とする請求項1記載の画像処理
装置。 - 【請求項4】 前記量子化手段は、注目画素の量子化レ
ベル数をウインドウ内の他の周辺画素の量子化レベル数
よりも多くすることを特徴とする請求項1記載の画像処
理装置。 - 【請求項5】 前記作成手段は、前記合成手段からの値
に基づき補間演算を行う手段と、補間された値から高解
像情報を作成する手段からなる請求項1記載の画像処理
装置。 - 【請求項6】 入力した低解像度情報の画素数を増加さ
せ高解像度情報に変換する画像処理方法であって、 各画素n値(n>2)の低解像画像情報を入力する入力
工程と、 低解像度注目画素及び周辺画素からなるウインドウを設
定するウインドウ設定工程と、 ウインドウ内の画素の中から第1の値A及び第2の値B
を検出する検出工程と、 ウインドウ内の各n値の画素の情報をnより小さい値に
量子化する量子化工程と、 前記量子化工程により量子化されたウインドウ内の値に
基づきA、Bの配分比率を決定する決定工程と、 前記決定工程が決定した配分比率に基づきA、Bの値を
合成する合成工程と、 前記合成工程により合成された値に基づき高解像度情報
を作成する作成工程とを有することを特徴とする画像処
理方法。 - 【請求項7】 前記検出工程が検出するA、Bはウイン
ドウ内の最大値、最小値であることを特徴とする請求項
6記載の画像処理方法。 - 【請求項8】 前記量子化工程は(A−B)の間を線形
に量子化することを特徴とする請求項6記載の画像処理
方法。 - 【請求項9】 前記量子化工程は、注目画素の量子化レ
ベル数をウインドウ内の他の周辺画素の量子化レベル数
よりも多くすることを特徴とする請求項6記載の画像処
理方法。 - 【請求項10】 前記作成工程は、前記合成工程からの
値に基づき補間演算を行う工程と、補間された値から高
解像度情報を作成する工程からなる請求項6記載の画像
処理方法。
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