JPH10327315A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】白黒画像やカラー画像の画像データを変倍処理
する場合に、雑音の影響なく高精度なエッジ検出処理お
よび変倍処理を実現する。 【解決手段】５×５画素ブロック化部２２は、画像メモ
リ２１に記憶された画像データに対して、注目画素を中
心とする５×５画素のブロック化を行う。分散値算出部
２５は、５×５画素のブロック内の分散値を算出し、最
近傍法変倍部２３は、あらかじめ指定された倍率で最近
傍法による変倍処理を実施し、投影法変倍部２４は、あ
らかじめ指定された倍率で投影法による変倍処理を実施
する。ＳＥＬ２６は、算出された分散値に基づき、最近
傍法変倍部２３から得られる出力と投影法変倍部２４か
ら得られる出力のいずれかを選択し、選択された結果を
変倍画像として出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、デジタル画像を
変倍処理する画像処理装置に関する。ここで変倍処理と
は、画素密度変換、すなわち解像度変換を目的とした画
像の拡大・縮小をいう。

【０００２】

【従来の技術】一般に多値デジタル画像の変倍方法とし
て、零次ホールド法、最近傍法、共１次内挿法（４点補
間）、３次元畳み込み内挿法（１６点補間）、投影法な
どが知られている。これらのうち、零次ホールド法、最
近傍法は内挿したい点（または、間引きしたい点）を、
被変倍画像（原画像）の１画素を用いて演算する方法
で、最も単純な方法である。基本的には、原画像の１画
素を補間または間引きする方法である。

【０００３】また、共１次内挿法（４点補間）、３次元
畳み込み内挿法（１６点補間）、投影法は、内挿したい
点（または、間引きしたい点）の画素値を原画像の複数
画素を用いて演算する方法である。共１次内挿法（４点
補間）は原画象の４画素を用いて演算し、３次元畳み込
み内挿法（１６点補間）は原画象の１６画素を用いて演
算する。投影法は倍率に応じて演算する画素数を変更す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年パーソ
ナルコンピュータやワークステーションで作成した多値
画像データを高品位に出力可能なプリンタが出現してい
る。一般にパーソナルコンピュータやワークステーショ
ンのディスプレイの解像度は７５〜１００ｄｐｉ（１イ
ンチ当たりのドット数）程度であるのに対し、プリンタ
の解像度は３００〜６００ｄｐｉ程度であり、また、プ
リンタの解像度は年々高解像度化する傾向にある。例え
ば、１００ｄｐｉの解像度のディスプレイで表示されて
いる画像を４００ｄｐｉのプリンタで出力し、そのプリ
ント画像をディスプレイで表示されている画像と同じ大
きさにするためには、解像度を４倍にする変倍処理を施
す必要がある。

【０００５】一方、最近用いられる高解像度スキャナー
は１２００ｄｐｉを超えるものもあり、これらを用いて
入力された画像をプリンタで出力する場合には、上述の
場合たは逆に、縮小する変倍処理が必要になる。しかし
ながら、このような変倍に、従来から知られている零次
ホールド法、最近傍法などを用いた場合には、内挿（ま
たは、間引き）によるブロック構造が現れ、特にグラデ
ーション部に疑似輪郭が発生することがある。

【０００６】また、共１次内挿法（４点補間）、３次元
畳み込み内挿法（１６点補間）、投影法では、原画像に
おいて急峻に画像データ（濃度値）が変化しているエッ
ジ部分がぼけてしまったりするなどの不具合がある。

【０００７】これらの不具合を解決する手段として、例
えば特開平７−５０７５２号では、共１次内挿法と最近
傍法を組合せた手法が提案されている。図１は、特開平
７−５０７５２号に開示された技術の構成を表すブロッ
ク図である。図１において、まず、図示せぬ画像入力装
置から入力された原画像データが画像メモリ１１に記憶
される。次にメモリ１１に記憶された原画像中のエッジ
画素を２×２画素単位エッジ検出＆パタンマッチング部
１２において検出する。

【０００８】エッジ検出とパタンマッチングの手順は、
２×２画素内画素値の最大値と最小値の差分を求め、
差分値があらかじめ設定した値よりも大きい場合はエッ
ジ画素と判定する。該領域内でエッジ形状のパタンマ
ッチング処理を施し、あらかじめ設定したパタンと一致
するか否かに基づき、エッジ画素であるか否かを判定す
る。ＳＥＬ１５は、上記またはの判定結果のうち、
いずれか一方でもエッジと判定された場合には、メモリ
１１に記憶された画像に対して最近傍法変倍部１３で実
施される最近傍法変処理の結果をＳＥＬ１５で選択しこ
れを出力する。

【０００９】また、エッジと判定されない場合は、メモ
リ１１に記憶された画像に対して共１次内挿法部１４で
実施される共１次内挿処理の結果をＳＥＬ１５で選択
し、これを出力する。以上が本従来技術の動作の概要で
ある。上述した従来技術の手法は、小規模な画像処理装
置である場合には有効であるが、倍率が高倍率または低
倍率の場合、エッジ検出エラーによる画質劣化が生じ
る。

【００１０】また、本従来技術の手法による差分値を用
いたエッジ検出では、画像中の雑音（孤立画素など）を
誤ってエッジと判断することがある。また、パタンマッ
チングによるエッジ検出も同様に雑音による影響を受け
やすく、２×２画素だけではエッジではない画素をエッ
ジと判定する場合がある。

【００１１】このため、最近傍法と共１次内挿法の誤っ
た切り替えが行われ、変換後の画像に劣化を生じ、雑音
画素を含む複雑なエッジ形状をもつ画像（例えば、人間
の髪の毛の部分など）では、ぼけのある画像となり、つ
ぶれやにじみを生じてしまったり、グラデーション部に
存在する雑音画素により、疑似輪郭を生じることがあ
る。また、カラー画像の場合には、雑音画素の影響を受
けると、上記した疑似輪郭の発生とエッジのボケを併発
し、色エッジに別の色成分がにじみでる現象が生じる。
このように従来技術においては、特に低倍率や高倍率の
変倍処理を行う場合、雑音画素に弱く、より精度の高い
エッジ検出処理および変倍処理を行うことが困難であっ
た。

【００１２】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、白黒画像やカラー画像の画像デー
タを変倍する場合に、雑音の影響なく高精度なエッジ検
出処理および変倍処理を実現することができる画像処理
装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明では、入力された多値デジタル画像デー
タに対し変倍処理を施す画像処理装置において、多値デ
ジタルデータで表される入力画像を各画素単位ごとに走
査し、走査される各画素を処理画素としたとき、該処理
画素を含む該処理画素周囲の複数画素でブロック化する
ブロック化手段と、前記ブロック化手段によってブロッ
ク化された各ブロック内の濃度分散値を算出する濃度分
散値算出手段と、前記濃度分散値算出手段によって算出
された濃度分散値に基づいて、複数設定された変倍手段
のうちいずれか一つを選択する変倍手段選択手段とを有
し、前記変倍手段選択手段によって選択された変倍手段
により該処理画素を変倍することを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】

１．実施形態の構成 以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明
する。図２は、本実施形態の全体構成を示すブロック図
である。図２では、多値画像データを変倍する画像処理
装置のハードウエア構成を示しており、図示するよう
に、画像メモリ２１、５×５画素ブロック化部２２、最
近傍法変倍部２３、投影法変倍部２４、分散値算出部２
５、およびＳＥＬ２６から構成されている。

【００１５】画像メモリ２１は、図示せぬ画像入力手段
によって入力された画像データを記憶する媒体で、たと
えば半導体メモリであってもよいし、ハードディスクや
テープ媒体などでもよい。５×５画素ブロック化部２２
は、画像メモリ２１に記憶された画像データに対して、
処理対象となる画素（以下、注目画素という）を中心と
する５×５画素のブロック化を行う。

【００１６】最近傍法変倍部２３は、画像メモリ２１に
記憶された画像データに対して、あらかじめ指定された
倍率で最近傍法による変倍処理を実施するものであり、
投影法変倍部２４は、画像メモリ２１に記憶された画像
データに対して、あらかじめ指定された倍率で投影法に
よる変倍処理を実施するものである。

【００１７】分散値算出部２５は、ブロック化された５
×５画素の画素値の分散値（以下分散値σという）を算
出し、これをＳＥＬ２６に出力する。ＳＥＬ２６は、最
近傍法変倍部２３から得られる出力と投影法変倍部２４
から得られる出力のいずれかを選択し、選択された結果
を変倍画像として出力する。

【００１８】２．実施形態の動作 次に、図２および図３を参照しながら、上記構成を有す
る画像処理装置の動作について説明する。図３は、本実
施形態における動作を示すフローチャートである。ま
ず、動作の概略を説明する。図示せぬスキャナなどの画
像入力装置から入力された（Ｓ３０１）画像データは、
画像メモリ２１に記憶される（Ｓ３０２）。次に、５×
５画素ブロック化部２２は、記憶された画像データを１
画素ごとに読み出し（Ｓ３０３）、読み出した１画素を
中心（注目画素）とする５×５画素のブロック化を行う
（Ｓ３０４）。

【００１９】分散値算出部２５は、ブロック内の画素値
の分散値σを算出し（Ｓ３０５）、ＳＥＬ２６に出力す
る。次に分散値σがあらかじめ設定したしきい値以上で
あるか否かを判定し（Ｓ３０６）、分散値σがしきい値
未満である場合には、投影法変倍部２４で変倍処理を実
施（Ｓ３０７）し、ＳＥＬ２６から変倍画像が出力され
る（Ｓ３０９）。また、分散値σがしきい値以上である
場合には、最近傍法変倍部２３で変倍処理を実施し（Ｓ
３０８）、ＳＥＬ２６から変倍画像が出力される（Ｓ３
０９）。以上の処理を画像メモリ２１に記憶した全画素
について実施する（Ｓ３１０）。

【００２０】次に、各処理の詳細を説明する。まず、ス
テップＳ３０１の画像入力について説明する。画像の入
力は、たとえばスキャナーや複合型複写機、ＦＡＸなど
の機器を用いて行う。入力される画像データは、白黒の
画像データであっても、カラー画像データであってもよ
い。カラー画像データである場合には、各カラーコンポ
ーネントごとに処理を行えばよい。たとえば、「Ｒ、
Ｇ、Ｂ」からなるカラー画像データの場合には、Ｒ、
Ｇ、Ｂ、各コンポーネントで実施すればよい。

【００２１】画像メモリ２１（図２）に記憶された（Ｓ
３０２）画像データの読み出しを行う（Ｓ３０３）。読
み出しには、例えば周知のラスター走査を用いる。そし
て、ステップＳ３０４において、読み出した画像データ
の１画素を注目画素として、注目画素を中心とする５×
５画素のブロック化を行う。

【００２２】次に、分散値算出部２５（図２）におい
て、５×５画素内の画素値の分散値σを数式１により算
出する（Ｓ３０５）。そして、算出された分散値σがＳ
ＥＬ２６（図２）に入力される。

【数１】

【００２３】ただし、数式１において、ｎ×ｎ画素領域
内の画素値をそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３……、Ｐｎ×ｎ
とする。本実施形態では、ブロックサイズが５×５であ
るので、ｎ＝５となる。

【００２４】具体的に、図４、図５、図６を用いてブロ
ック化および、分散値σの算出について説明する。図４
は、読み込みまれた画像であり、文字”Ｚ”が表されて
いる。また、図４中領域Ｐと領域Ｑは、ブロック化され
た５×５画素の領域を示している。図５は領域Ｐの拡大
であり、文字Ｚのエッジ部にあたる部分を示しており、
図６は領域Ｑの拡大であり、文字Ｚの非エッジ部にあた
る部分を示している。なお、図５、図６中に示す数値は
画素値であり、ハッチングされた画素が注目画素であ
る。そして、数式１より算出される分散値σは、図５に
示す画像データの場合はσ＝６６２４となり、図６に示
す画像データの場合はσ＝２６１となる。

【００２５】次に、数式１によってもとめられた分散値
σがあらかじめ設定したしきい値ＴＨと比較される（Ｓ
３０６）。なお、本実施形態では、ＴＨ＝３４７とする
が、他の値でもよく、任意に設定できるようにしてもよ
い。図５に示す画像データの場合は、σ＝６６２４であ
り、σ≧ＴＨを満たすことから、処理注目画素はエッジ
部に存在すると判定されて、処理はステップＳ３０８へ
進む。同様に、図６に示す画像データの場合は、σ＝２
６１であり、σ≧ＴＨを満たさないことから、処理注目
画素は非エッジ部に存在すると判定されて、処理はステ
ップＳ３０７へ進む。

【００２６】以上がエッジ検出にかかる処理である。こ
のように、ブロック化された画素内の分散値σを基準と
してエッジ検出を行うことによって、雑音画素の影響を
受けにくくなる。たとえば、ブロック内に孤立画素のよ
うな雑音画素が存在しても分散値σに基づいて判定する
ので、エッジと誤判定することがない。従って、従来方
法に比べて雑音に強い、高精度なエッジ検出を行うこと
ができる。

【００２７】次に、ステップＳ３０６でエッジ部分と判
定された場合の処理（Ｓ３０８）について説明する。ス
テップＳ３０８では、最近傍法変倍部２３（図２）にお
いて変倍演算が実施される。最近傍法変倍は、図７に示
すように、内挿したい点に最も近い観測点の画像データ
を求める方法である。図７において、内挿したい点の画
像座標を（ｕ,v）、その画像データをＣ(ｕ,v）とし、
カラム方向の画素番号ｉ、ライン方向の画素番号ｊの観
測点における画像データをＣ(i,j)とする。このとき、
求める最近傍点の画像データＣは、数式２によって与え
られる。式中[ ]はガウス記号であり、正数部分をとる
ことを示す。

【数２】

【００２８】次に、ステップＳ３０６で非エッジ部分と
判定された場合の処理（Ｓ３０７）について説明する。
ステップＳ３０７では、投影法変倍部２４（図２）にお
いて変倍演算が実施される。図８に示すように、投影法
は画素を面としてとらえ、入力画像の面積比率で出力画
素濃度を決定する方法である。すなわち、図８におい
て、被拡大画素の画素（図中点線で示している）の各画
素値をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとし、拡大後の画素Ｌ
（図中実線で示している）が被拡大画像に図８のように
重なるときの各領域の面積を、それぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ
３、Ｓ４とするとき、拡大後の画素Ｌの値は数式３によ
って与えられる。なお、縮小の場合も同様の考え方で演
算可能である。

【数３】

【００２９】上記の説明では、原画像と変倍後の画像が
図８のように重なる場合を示しているが、倍率に応じて
重なる画素や画素数も変化する（特に縮小の場合）。す
なわち、倍率に応じた演算が可能であり、倍率によらず
常に４画素を演算に用いる共１次内挿法や、倍率によら
ず常に１６画素を演算に用いる３次元畳み込み内挿法と
比べて、変倍後の画質に劣化が生じない。上記のステッ
プＳ３０３からステップＳ３１０の処理を全画素に対し
て実施し、処理は終了する。

【００３０】このように、分散値σに応じて変倍処理を
切り替えることにより、エッジがぼけず、また、グラデ
ーション部でブロック歪みやノイズなどの量子化誤差の
ない、高画質な変倍画像が得られる。

【００３１】３．変形例 なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のよう
な変形も可能である。たとえば、実施形態では、注目画
素を中心とした５×５画素単位の正方ブロックとするブ
ロック化を行ったが、他の値による正方ブロックであっ
てもよい。また、注目画素を中心としなくてもよいし、
非正方ブロックでもよい。また、実施形態では、エッジ
部の変倍処理に最近傍法を用いたが、エッジを保存する
他の変倍方法を用いてもよい。また、非エッジ部に対し
ても、投影法ではなくその他の変倍方法を用いてもよ
い。

【００３２】更に、実施形態では、エッジ、非エッジと
２つの領域に分けて変倍処理を実施した場合を述べた
が、エッジ強度（分散値）を２以上の複数段階に分け、
各段階に応じて複数の変倍方法を切り替えることも可能
である。図９は複数の変倍方法を切り替えることができ
る画像処理装置の構成例を示すブロック図であり、ｎ個
の変倍部を有している。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力画像の分散値によって、エッジ強度を高精度に検出
し、検出したエッジ強度に適した変倍処理を行うことに
よって、従来にない高精度・高画質な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の画像処理装置の構成を表すブロック図
である。

【図２】 本実施形態の画像処理装置の構成を表すブロ
ック図である。

【図３】 本実施形態における動作を示すフローチャー
トである。

【図４】 被拡大画像の１例である。

【図５】 図４における領域Ｐ（エッジ部）の画素値を
示す図である。

【図６】 図４における領域Ｑ（非エッジ部）の画素値
を示す図である。

【図７】 最近傍法を説明する図である。

【図８】 投影法を説明する図である。

【図９】 本発明の他の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

２１・・画像メモリ、２２・・５×５画素ブロック化部
（ブロック化手段）、２３・・最近傍法変倍部（変倍手
段）、２４・・投影法変倍部（変倍手段）、２５・・分
散値算出部（濃度分散値算出手段）、２６・・ＳＥＬ
（変倍手段選択手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された多値デジタル画像データに対
   し変倍処理を施す画像処理装置において、 多値デジタルデータで表される入力画像を各画素単位ご
   とに走査し、走査される各画素を処理画素としたとき、
   該処理画素を含む該処理画素周囲の複数画素でブロック
   化するブロック化手段と、 前記ブロック化手段によってブロック化された各ブロッ
   ク内の濃度分散値を算出する濃度分散値算出手段と、 前記濃度分散値算出手段によって算出された濃度分散値
   に基づいて、複数設定された変倍手段のうちいずれか一
   つを選択する変倍手段選択手段とを有し、 前記変倍手段選択手段によって選択された変倍手段によ
   り該処理画素を変倍することを特徴とする画像処理装
   置。
2. 【請求項２】 前記変倍手段選択手段は、前記濃度分散
   値に基づいて、第１の変倍手段または第２の変倍手段の
   うちのいずれか１つを選択することを特徴とする請求項
   １記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記変倍手段選択手段は、前記画素濃度
   分散値が設定しきい値以上の場合は前記第１の変倍手段
   を選択し、前記画素濃度分散値が設定しきい値未満の場
   合は前記第２の変倍手段変換手段を選択することを特徴
   とし、 前記第１の変倍手段は、エッジを保存する変倍を実施
   し、 前記第２の変倍手段は、平滑化処理を伴う変倍を実施す
   ることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記第１の変倍手段は、最近傍法または
   零次ホールド法を用いた変倍手段であり、 前記第２の変倍手段は、投影法を用いた変倍手段である
   ことを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。