JPH11144053A

JPH11144053A - 画像データの補間処理方法

Info

Publication number: JPH11144053A
Application number: JP30872297A
Authority: JP
Inventors: Teruhiko Matsuoka; 輝彦松岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 1999-05-28
Also published as: US6263120B1

Abstract

(57)【要約】【目的】処理対象の画素が含まれる領域の画像種類のそ
れぞれに最適な補間処理を容易に実行できるようにす
る。【構成】多階調の原画像データから部分画像の画像デー
タを読み出す部分画像抽出処理（ｓ１）、部分画像の画
像データを同サイズの離散余弦変換等の周波数変換マト
リックスを用いて周波数領域に変換した後の値を周波数
変換マトリックスの係数として保存する周波数変換処理
（ｓ２）、周波数変換マトリックスにおける複数の周波
数領域毎に係数の絶対値の平均値を算出する係数演算処
理（ｓ３）、平均係数値を条件式に当てはめて部分画像
にエッジ部を含むか否かを識別する画像識別処理（ｓ
４）、部分画像がエッジ部を含むか否かの識別結果に応
じて曲面補間法の又は線形補間法を選択するフィルタ選
択処理（ｓ５）、選択された補間法により部分画像の補
間処理を行う画像データ補間処理（ｓ６）を順次実行す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数種の画像が混在
した多階調画像に対する高解像度変換処理時や拡大処理
時において、不足分の画像データを補う画像データの補
間処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にスキャナ等から入力された画像デ
ータを画像処理する画像処理装置において、低解像度の
多階調画像を高解像度変換したり、サイズの小さい多階
調画像を拡大する場合に、不足分の画像データを補うた
めの補間処理が行われる。この補間処理方法として、補
間すべき画素に最も近い画素のデータをそのまま使用す
る単純補間（Nearest Neighbor）、周辺画素から平面的
な積和演算による線形補間（Bi-Linear ）、及び、周辺
画素に基づく曲面的積和演算により補間する曲面補間
（Cubic Convolution ）等が知られている。

【０００３】これらの補間処理方法には、それぞれ長所
及び短所がある。即ち、単純補間は、処理時間は早いが
斜めのライン等にジャギーを生じ、画質の低下を招く。
線形補間は、処理時間は比較的短かく、濃度変化の緩や
かな部分の補間には適するが、エッジ部のような濃度変
化の急激な部分についてはエッジが不明確になる。曲面
補間は、濃度変化の緩やかな部分で若干の画質低下を生
じるものの滑らかな補間がなされ、エッジ部分も明確に
再現されるが、処理時間に長時間を必要とし、また、濃
度変化の緩やかな部分に存在するノイズが強調され画質
の低下を生じる。

【０００４】したがって、文字画像等のエッジ部を多く
含む画像と写真画像等の非エッジ部を多く含む画像とが
混在した画像については、上記のいずれかの補間処理を
そのまま用いると、文字画像領域の解像性と写真画像領
域の円滑な濃度変化とを同時に満足した高解像度変換処
理や拡大処理を行うことができない。

【０００５】そこで、従来より、処理対象の画像におい
てエッジ部と非エッジ部とを峻別し、エッジ部と非エッ
ジ部とで異なる補間処理を実行するようにした画像処理
装置がある。例えば、特開平５−１３５１６５号公報に
は、注目画素とその周辺画素とを含む局所領域における
濃度の最大値と最小値とを求め、最大値から最小値を差
し引いた最大濃度値に基づいて注目画素がエッジ部であ
る文字領域か非エッジ部である写真領域かを判断し、こ
の判断結果に基づいて文字領域又は写真領域のそれぞれ
に最適な補間処理を実行するようにした構成が開示され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−１３５１６５号公報に開示された画像処理装置のよ
うに、注目画素を含む局所領域における濃度変化に基づ
いて画像のエッジ部を抽出して領域を峻別する処理で
は、注目画素を含む局所領域にノイズが存在する場合、
実際には濃度変化の少ない領域であるにも拘らず、最大
濃度差として大きな値が得られ、注目画素の領域判断を
誤る問題がある。

【０００７】また、画像の回転によりエッジ部の方向が
変化すると、局所領域における濃度パターンが変化する
ことも考えられ、エッジ部の抽出方向によって同一の領
域について異なる判断結果を生じる可能性があり、正確
な判断を行うことができなくなる。これを防止するため
には、画像が回転した場合には異なる抽出条件を設定す
る必要があり、領域判別処理が煩雑化する問題がある。

【０００８】さらに、補間処理前に領域分離処理を実行
する必要があり、処理時間が長時間化するだけでなく、
回路構成が複雑化して装置の大型化及びコストの上昇を
招く問題がある。

【０００９】この発明の目的は、文字画像領域と写真画
像領域とを含む画像のように、複数種の画像が混在する
画像について、処理対象の画素が含まれる領域の画像種
類のそれぞれに最適な補間処理を容易に実行できるよう
にし、文字画像領域の解像性と写真画像領域の円滑な濃
度変化とを同時に満足することができ、さらに、補間処
理前における領域分離処理を不要にし、処理時間を短時
間化することができるとともに、回路構成を簡略化して
装置の小型化及びコストダウンを実現できる画像データ
の補間処理方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、入力画像から処理対象の部分画像を抽出する部分画
像抽出処理と、部分画像抽出処理により抽出された部分
画像に対して周波数変換を行う周波数変換処理と、周波
数変換処理により周波数変換した部分画像と同サイズの
周波数変換係数のマトリックスを複数の周波数領域に分
割し、各周波数領域毎に係数の平均値を算出する係数演
算処理と、係数演算処理によって算出した各周波数領域
毎の係数の平均値に基づいて処理対象の部分画像がエッ
ジ部分を含む画像か否かを識別する画像識別処理と、を
含み、画像識別処理の識別結果に基づいて予め設定され
た複数の補間処理のいずれかを選択的に実行することを
特徴とする。

【００１１】請求項１に記載した発明においては、原画
像から抽出した部分画像を構成する各画像データを周波
数変換した際の周波数変換係数のマトリックスを複数の
周波数領域に分割し、各周波数領域について算出した平
均値に基づいて部分画像がエッジ部分を含むか否かを識
別し、この識別結果に基づいて複数の補間処理方法のい
ずれかが選択的に実行される。したがって、エッジ部分
を含む部分画像については曲線補間法等によってエッジ
部分を保存するように補間処理を行い、エッジ部分を含
まない部分画像については線形補間法等によって滑らか
な濃度変化が維持するように補間処理が行われる。

【００１２】請求項２に記載した発明は、前記周波数変
換処理が離散余弦変換処理であり、前記係数演算処理が
離散余弦変換係数の交流成分を低周波数領域から高周波
数領域方向にマトリックスの縦横位置を合わせて分割す
る処理を含むことを特徴とする。

【００１３】請求項２に記載した発明においては、原画
像から抽出した部分画像を構成する各画像データが離散
余弦変換処理により周波数変換され、周波数変換後にお
ける離散余弦変換係数をマトリックスの縦横位置に合わ
せて分割した複数の周波数領域のそれぞれの平均値に基
づいてエッジ部分の有無が判断される。したがって、画
像データの周波数変換処理が離散余弦変換処理により容
易に実行されるとともに、エッジ部分の検出に際してエ
ッジの方向を意識する必要がない。

【００１４】請求項３に記載した発明は、前記係数演算
処理が、周波数変換処理において得られた周波数変換係
数の絶対値を求める処理を含むことを特徴とする。

【００１５】請求項３に記載した発明においては、周波
数変換係数の各周波数領域における平均値の算出に際し
て各周波数変換係数の絶対値が用いられる。したがっ
て、各周波数領域における周波数変換係数の総和の算出
時に各画素の特徴が相殺されることがなく、補間処理後
の画像において原画像の特徴が保存される。

【００１６】請求項４に記載した発明は、前記画像識別
処理の識別結果においてエッジ部分を含まないと判断し
た場合、又は、エッジ部分を含むと判断した場合に応じ
て、線形補間処理、又は、曲面補間処理を選択的に実行
することを特徴とする。

【００１７】請求項４に記載した発明においては、エッ
ジ部分を含む部分画像については曲線補間法等によって
エッジ部分を保存するように補間処理を行い、エッジ部
分を含まない部分画像については線形補間法等によって
滑らかな濃度変化が維持するように補間処理が行われ
る。したがって、原画像の部分画像がエッジ部を含むか
否かに応じて最適な補間処理を行うことができる。

【００１８】請求項５に記載した発明は、入力画像を構
成する各画素の濃度を読み出す画素濃度読出処理と、補
間画素の両側の画素の濃度差を算出する濃度差算出処理
と、濃度差算出処理において算出した濃度差に基づいて
補間画素の位置と濃度との関係を表す単調増加関数の勾
配及び入力値を決定する関数決定処理と、を含み、関数
決定処理において決定された関数により補間画素の濃度
を決定することを特徴とする。

【００１９】請求項５に記載した発明においては、原画
像において補間画素の両側に位置する画素の濃度差に応
じて勾配及び入力値を変形できる単調増加関数によって
補間画素の濃度が決定される。したがって、エッジ部分
の有無等の画像種類を識別することなくエッジ部分の有
無に応じた補間画素の濃度が決定され、画像の特徴に応
じた補間処理が簡略化及び短時間される。

【００２０】請求項６に記載した発明は、前記関数が、
出力値が補間画素の両側の画素の濃度差の１／２である
ときの勾配、及び、入力値を変更できる非線形の単調増
加関数であることを特徴とする。

【００２１】請求項６に記載した発明においては、補間
画素の両側の画素の濃度差が比較的小さい状態では両側
の画素の濃度差の１／２に近い値が補間画素の画素値と
して設定され、補間画素の両側の画素の濃度差が比較的
大きい状態では両側の画素の濃度値のうち小さい方の濃
度値に近い値が補間画素の画素値として設定される。し
たがって、補間画素の両側の画素の濃度差が比較的小さ
く画像濃度のエッジ部でない場合には線形補間法に類似
した滑らかな補間が行われ、補間画素の両側の画素の濃
度差が比較的大きく画像濃度のエッジ部である場合には
曲線補間法に類似したエッジ部を保存する補間が行われ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、請求項１〜４に記載した
発明の実施形態に係る画像データの補間処理方法におけ
る処理手順を示すフローチャートである。この画像デー
タの補間処理方法では、部分画像抽出処理（ｓ１）、周
波数変換処理（ｓ２）、係数演算処理（ｓ３）、画像識
別処理（ｓ４）、フィルタ選択処理（ｓ５）、画像デー
タ補間処理（ｓ６）が、原画像の全範囲について繰り返
し実行される（ｓ７）。

【００２３】部分画像抽出処理（ｓ１）では、イメージ
スキャナやディジタルカメラ等の画像入力装置から入力
された多階調の原画像データ、又は、既に入力されてハ
ードディスクやメモリ等の記憶装置に記憶されている多
階調の原画像データから、処理対象となる部分画像の画
像データをメモリに読み出す。

【００２４】周波数変換処理（ｓ２）では、部分画像抽
出処理によりメモリに読み出された部分画像の画像デー
タを、同サイズの離散余弦変換（以下、ＤＣＴと言
う。）等の周波数変換マトリックスを用いて周波数領域
に変換し、周波数領域に変換後の値を周波数変換マトリ
ックスの係数としてメモリに一時格納する。係数演算処
理（ｓ３）では、メモリに格納された周波数変換マトリ
ックスを、例えば、３つの周波数領域に分割し、各領域
毎に係数の絶対値の平均値を算出し、各領域の平均係数
値としてメモリに一時格納する。

【００２５】画像識別処理（ｓ４）では、メモリに格納
された平均係数値を後述するフィルタ毎に予め定められ
た条件式に代入することにより、部分画像がエッジ部を
含む画像であるか否かを識別する。フィルタ選択処理
（ｓ５）では、部分画像がエッジ部を含むか否かの識別
結果に応じて、曲面補間法のフィルタ又は線形補間法フ
ィルタを選択する。画像データ補間処理（ｓ６）では、
選択されたフィルタを用いて部分画像に対する補間処理
を行う。

【００２６】以下に、上記画像データの補間処理方法に
おける処理の具体例を、４×４画素の２５６階調の部分
画像に対して基底の長さが“４”である２次元ＤＣＴに
より周波数変換を行い、周波数変換後のＤＣＴ係数を３
つの周波数領域に分割し、分割した各領域の係数の平均
値から条件式にしたがって線形補間法又は曲線補間法の
フィルタによって解像度を２倍にする際の補間処理につ
いて説明する。

【００２７】１−１画像抽出処理画像抽出処理では、予め入力された原画像データから４
×４画素の部分画像の画像データを読み出す。読み出さ
れた部分画像がエッジ部を含まない非エッジ画像である
場合における部分画像を構成する各画素の濃度データの
一例を図２（Ａ）に示す。また、読み出された部分画像
がエッジ部を含むエッジ画像である場合における部分画
像を構成する各画素の濃度データの一例を図２（Ｂ）に
示す。

【００２８】１−２周波数変換処理周波数変換処理では、図２（Ａ）に示す非エッジ画像、
又は、図２（Ｂ）に示すエッジ画像の４×４画素の部分
画像の画像データについて基底の長さが“４”の２次元
ＤＣＴによる周波数変換を行う。この２次元ＤＣＴは、

【００２９】

【数１】

【００３０】により表される。但し、

【００３１】

【数２】

【００３２】である。ここに、Ｘ（ｍ，ｎ）は画像デー
タ、ａ_uv（ｍ，ｎ）は２次元ＤＣＴの基底、Ｎは基底の
長さ、Ｘ（ｕ，ｖ）はＤＣＴ係数である。また、Ｃ
（ｕ）及びＣ（ｖ）は定数であり、ともに下記第３式に
よって定められる。この場合に第３式のｐにｕ又はｖを
代入する。

【００３３】

【数３】

【００３４】さらに、Ｘ（ｕ，ｖ）において特にＸ
（０，０）をＤＣ係数といい、残りをＡＣ係数という
（図５参照）。

【００３５】この発明において実行する２次元ＤＣＴは
基底の長さＮ＝４であるので、第４式及び第５式に示す
高速演算アルゴリズムが適用できる。

【００３６】

【数４】

【００３７】

【数５】

【００３８】さらに、演算の高速化のために、第４式及
び第５式における“ｃｏｓ｛｝”の値を予め求めてお
き、図３に示す状態で記憶しておく。なお、図３に示し
た各数値は、演算処理の高速化のため、本来は浮動小数
点で表される値を１２ビット左にシフトすることにより
固定小数点で表したものである。

【００３９】上記第４式及び第５式、並びに、図３の値
を用いた高速演算により、図４（Ａ）又は（Ｂ）に示す
ようにＤＣＴ係数を算出する。

【００４０】１−３係数演算処理係数演算処理では、図４（Ａ）又は（Ｂ）に示す４×４
のＤＣＴ係数のマトリックスのＡＣ成分を図５に示すよ
うに３つの周波数領域Ｆ１〜Ｆ３に分割し、下記第６〜
８式により、各周波数領域における平均係数値ｆ１〜ｆ
３を算出する。

【００４１】

【数６】

【００４２】

【数７】

【００４３】

【数８】

【００４４】１−４画像識別処理画像識別処理では、上記第６〜８式により求めた平均係
数値ｆ１〜ｆ３を下記第９式及び第１０式の条件式に代
入し、部分画像にエッジ部を含むか否かを識別する。

【００４５】

【数９】

【００４６】

【数１０】

【００４７】上記第９式及び第１０式は種々の画像の画
像データに対して２次元ＤＣＴによる周波数変換を実験
的に実施した際の平均係数値を解析することにより得た
ものであり、第９式は部分画像のＤＣＴ係数が低周波数
領域に集中していることを示し、第１０式は部分画像の
ＤＣＴ係数のうちＡＣ成分の値が全体的に低く、ＤＣ成
分に係数が集中していることを示している。第９式又は
第１０式のいずれかの条件を満たす場合には、画像にお
ける濃度変化が少なく、エッジ部を含まない画像である
と判断できる。

【００４８】図４（Ａ）に示す例では、上記第９式の条
件を満たしており、図２（Ａ）に示した部分画像はエッ
ジ部を含まない非エッジ画像であると判断される。一
方、図４（Ｂ）に示す例では、上記第９式及び第１０式
のいずれの条件も満たさず、図２（Ｂ）に示した部分画
像はエッジ部を含むエッジ画像であると判断される。

【００４９】１−５フィルタ選択処理フィルタ選択処理では、非エッジ画像に対しては線形補
間法を選択し、エッジ画像に対しては曲線補間法を選択
する。

【００５０】１−６画像データ補間処理画像データ補間処理では、選択された補間法により、部
分画像の解像度を２倍に変換するために補うべき不足分
の画素の画像データを決定する。

【００５１】部分画像が非エッジ画像であると判別され
て線形補間法が選択された場合には、下記第１１式及び
第１２式により、Ｐ（ｉ，ｊ）、Ｐ（ｉ＋１，ｊ）、Ｐ
（ｉ，ｊ＋１）、Ｐ（ｉ＋１，ｊ＋１）の原画素データ
に基づいて、Ｐ（ｕ，ｖ）の補間画素が決定される（図
６（Ａ）参照）。

【００５２】

【数１１】

【００５３】

【数１２】

【００５４】ここに、ｕ，ｖは補間画素の座標値、Ｐは
各画素の濃度値である。この線形補間法により、図２
（Ａ）に示した部分画像が図７（Ａ）に示す状態に高解
像度変換される。

【００５５】部分画像がエッジ画像であると判断されて
曲線補間法が選択された場合には、下記第１３〜１５式
により、Ｐ（１，１）〜Ｐ（４，４）の１６個の原画素
データに基づいて、Ｐ（ｕ，ｖ）の補間画素が決定され
る（図６（Ｂ）参照）。

【００５６】

【数１３】

【００５７】

【数１４】

【００５８】

【数１５】

【００５９】この曲線補間法により、図２（Ｂ）に示し
た部分画像が図７（Ｂ）に示す状態に高解像度変換され
る。

【００６０】なお、図７（Ａ）及び（Ｂ）において、ハ
ッチングを付した画素が原画像の画素であり、ハッチン
グを付していない画素が補間処理によって追加された画
素である。

【００６１】上述した１−１〜１−６の処理が原画像の
全範囲について繰り返し実行される。原画像から４×４
画素の部分画像を繰り返し読み取る際には、図８に示す
ように、主走査方向又は副走査方向に３画素ずつ読取範
囲を移動させる。例えば、頭８に示す部分画像Ｇ（１）
についての補間処理を終了した後、読取範囲を主走査方
向に３画素分移動させた部分画像Ｇ（２）について補間
処理を実行し、原画像における主走査方向の端部に達す
ると、副走査方向に３画素分移動させた部分画像Ｇ
（ｎ）から部分画像Ｇ（ｎ＋１）・・・について順次補
間処理を実行する。このように、４×４画素の部分画像
の読取範囲を３画素ずつ移動させることにより、１画素
分の幅ずつ重複した範囲の部分画像について補間処理を
実行することになり、部分画像間における濃度の連続性
を維持して補間処理後の画像における濃度むらを防止す
ることができる。

【００６２】以上のようにして、この実施形態に係る画
像データの補間処理方法によれば、原画像から抽出した
部分画像の画像データを周波数変換し、部分画像と同サ
イズの周波数変換係数のマトリックスを複数の周波数領
域に分割し、各周波数領域における平均係数値が条件式
を満たすか否かにより、部分画像がエッジ部を含まない
か否かを識別し、この識別結果に基づいてエッジ部の有
無に応じた補間法を選択して画像データの補間処理を行
うことができる。

【００６３】これによって、文字画像領域と写真画像領
域とを含む画像のように、複数種の画像が混在する画像
について、処理対象の画素が含まれる領域の画像種類の
それぞれに最適な補間処理を容易に実行することがで
き、文字画像領域の解像性と写真画像領域の円滑な濃度
変化とを同時に満足することができる。

【００６４】なお、上記の実施形態では、周波数変換方
法としてＤＣＴを用いたが、フーリエ変換やウェーブレ
ット変換等の他の変換方法を用いることもできる。ま
た、上記の実施形態ではＤＣＴの基底の長さＮ＝４とし
が、Ｎ＝８等の他の基底サイズによってもＤＴＣによる
周波数変換を行うことができる。さらに、選択する補間
法は、線形補間法及び曲線補間法に限るものではない。

【００６５】図９は、請求項５に記載した発明の実施形
態に係る画像データの補間処理方法における処理手順を
示すフローチャートである。この実施形態に係る画像デ
ータの補間処理方法では、原画素読出処理（ｓ１１）、
濃度差算出処理（ｓ１２）、関数決定処理（ｓ１３）、
補間画素値算出処理（ｓ１４）、及び、補間画素書込処
理（ｓ１５）が、原画像の全範囲について繰り返し実行
される（ｓ１６）。

【００６６】原画素読出処理（ｓ１１）では、イメージ
スキャナやディジタルカメラ等の画像入力装置から入力
された多階調の原画像データ、又は、既に入力されてハ
ードディスクやメモリ等の記憶装置に記憶されている多
階調の原画像データから、処理対象となる補間画素の両
側の近傍画素のデータを読み出す。

【００６７】濃度差算出処理（ｓ１２）では、補間画素
の両側に位置する画素の濃度差を算出する。

【００６８】関数決定処理（ｓ１３）では、補間画素の
濃度値（補間画素値）を算出するための単調増加関数の
勾配及び切片又は入力値を、補間画素の両側に位置する
画素の濃度差に基づいて決定する。

【００６９】補間画素値算出処理（ｓ１４）では、補間
画素の両側に位置する画素の濃度差と、勾配及び切片又
は入力値が決定された単調増加関数と、に基づいて補間
画素値を演算する。

【００７０】補間画素書込処理（ｓ１５）では、算出し
た補間画素値の演算結果をメモリに書き込む。

【００７１】以下に、上記画像データの補間処理方法に
おける補間画素値演算処理の具体例を、２５６階調（Ｍ
＝２５６）の原画像の解像度を２倍にする高解像変換、
又は、画像面積を２×２倍に拡大するために、主走査方
向（ｘ方向）の補間位置ｋ＝０．５に画素を補間する場
合について説明する。

【００７２】２−１補間画素の両側の近傍画素の濃度
差が小さい場合補間画素の左側に位置する近傍画素の画素値Ｐ（ｘ１，
ｙ１）＝２００、補間画素の右側に位置する近傍画素の
画素値Ｐ（ｘ２，ｙ１）＝１９０とし、補間画素の画素
値をＰ（ｘ，ｙ）とした場合、主走査方向（ｘ方向）へ
の補間であること、及び、補間位置ｋ＝０．５であるこ
とから、ｙ＝ｙ１ｘ＝ｘ１＋ｋ＝ｘ２−（１−ｋ）であり、近傍画素間の濃度差Ｄ＝１９０−２００＝−１
０である。

【００７３】この濃度差Ｄを用いて下記第１６式により
補間画素値Ｐ（ｘ，ｙ）を算出する。

【００７４】

【数１６】

【００７５】上記第１６式は、図１２に示す非線形の単
調増加関数であるシグモイド関数を基本として得られ
る。このシグモイド関数は第１７式のように記述され、
入力値が−∞≦ｘ≦∞、出力値が０＜ｆ（ｘ）＜１の範
囲をとる。

【００７６】

【数１７】

【００７７】第１６式は、第１７式の出力値が０．５と
なるときの入力値及び勾配を変更できるようにしたもの
である。

【００７８】図１１は、シグモイド関数の出力値が０．
５となるときの入力値及び勾配が、濃度差Ｄの値によっ
てどのように変化するかを示している。同図に明らかな
ように、濃度差Ｄの値が小さい場合には線形補間法の補
間結果に近い状態で補間画素値が得られるが、濃度差Ｄ
の値が大きくなるにしたがってシグモイド関数の勾配が
急峻になり、かつ、線図全体が右側に移動する。これに
よって原画像の濃度差を略保ったままの状態で補間画素
値が得られ、原画像のエッジ部がぼやけることがない。
なお、濃度差Ｄ＝０のときには、Ｐ（ｘ，ｙ）＝Ｐ（ｘ１，ｙ１）となる。

【００７９】この例における濃度差Ｄ＝−１０を上記第
１６式に代入した場合には、シグモイド関数は図１２に
示す状態になり、入力値０．５に対して補間画素値Ｐ
（ｘ，ｙ）≒１９５が得られる。なお、図１２に示され
るシグモイド関数は単調減少しているが、これは、補間
画素の左側の近傍画素値Ｐ（ｘ１，ｙ１）が右側の近傍
画素値Ｐ（ｘ２，ｙ１）よりも大きいためである。

【００８０】２−１補間画素の両側の近傍画素の濃度
差が小さい場合補間画素の左側に位置する近傍画素の画素値Ｐ（ｘ１，
ｙ１）＝３０、補間画素の右側に位置する近傍画素の画
素値Ｐ（ｘ２，ｙ１）＝１８０とし、補間画素の画素値
をＰ（ｘ，ｙ）とした場合、左右の近傍画素の濃度差Ｄ
は１５０となる。この濃度差Ｄ＝１５０を上記第１６式
に代入するとシグモイド関数は図１３に示す状態にな
り、入力値０．５に対して補間画素値Ｐ（ｘ，ｙ）≒３
０が得られる。

【００８１】以上のようにして、この実施形態に係る画
像データの補間処理方法によれば、原画像において濃度
変化が小さい部分については近傍画素の画素値に近い補
間画素値が設定されて滑らかな補間が行われるととも
に、原画像において濃度変化が大きい部分については近
傍画素の濃度差を維持するように補間画素値が設定され
て原画像に含まれるエッジ部が確実に保存される。

【００８２】なお、上記の例では主走査方向の補間位置
に補間画素を補う場合について説明したが、副走査方向
の補間位置に補間画素を補う場合についても同様の処理
を行うことができる。この場合には、補間画素の上側の
近傍画素値をＰ（ｘ１，ｙ１）とし、補間画素の下側の
近傍画素値をＰ（ｘ１，ｙ２）とする。

【００８３】

【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、所定
範囲の部分画像を構成する画像データを周波数変換した
周波数変換係数の各周波数領域における平均値に基づい
て、部分画像内にエッジ部が含まれるか否かを容易かつ
正確に識別することができ、エッジ部を含む部分画像に
対してはエッジ部を保存するように、エッジ部を含まな
い部分画像に対しては滑らかな濃度変化を維持するよう
に、それぞれに最適な補間処理を選択的に実行すること
ができる。

【００８４】請求項２に記載した発明によれば、原画像
から抽出した部分画像を構成する各画像データを離散余
弦変換処理により周波数変換し、周波数変換後における
離散余弦変換係数をマトリックスの縦横位置に合わせて
分割した複数の周波数領域のそれぞれの平均値に基づい
てエッジ部分の有無を判断することにより、画像データ
の周波数変換処理を離散余弦変換処理により容易に行う
ことができるとともに、エッジ部分の検出に際してエッ
ジの方向を意識する必要がなく、容易かつ正確にエッジ
部の有無を識別することができる。

【００８５】請求項３に記載した発明によれば、周波数
変換係数の各周波数領域における平均値の算出に際して
各周波数変換係数の絶対値を用いることにより、各周波
数領域における周波数変換係数の総和の算出時に各画素
の特徴が相殺されてしまうことがなく、補間処理後の画
像において原画像の特徴を確実に保存することができ
る。

【００８６】請求項４に記載した発明によれば、エッジ
部分を含む部分画像については曲線補間法等によってエ
ッジ部分を保存するように補間処理を行い、エッジ部分
を含まない部分画像については線形補間法等によって滑
らかな濃度変化を維持するように補間処理を行うことに
より、原画像の部分画像がエッジ部を含むか否かに応じ
て最適な補間処理を行うことができる。

【００８７】請求項５に記載した発明によれば、原画像
において補間画素の両側に位置する画素の濃度差に応じ
て勾配及び入力値を変形できる単調増加関数によって補
間画素の濃度を決定することにより、エッジ部分の有無
等の画像種類を識別することなくエッジ部分の有無に応
じた補間画素の濃度を決定することができ、画像の特徴
に応じた補間処理を簡略化及び短時間化することができ
る。

【００８８】請求項６に記載した発明によれば、補間画
素の両側の画素の濃度差が比較的小さい状態では両側の
画素の濃度差の１／２に近い値を補間画素の画素値とし
て設定し、補間画素の両側の画素の濃度差が比較的大き
い状態では両側の画素の濃度値のうち小さい方の濃度値
に近い値を補間画素の画素値として設定することがで
き、補間画素の両側の画素の濃度差が比較的小さく画像
濃度のエッジ部でない場合には線形補間法に類似した滑
らかな補間を行うことができるとともに、補間画素の両
側の画素の濃度差が比較的大きく画像濃度のエッジ部で
ある場合には曲線補間法に類似したエッジ部を保存する
補間を行うことができ、エッジ部であるかた否かに応じ
た最適な補間処理を容易に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１〜４に記載した発明の実施形態に係る
画像データの補間処理方法における処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図２】上記補間処理方法の具体例に使用する原画像か
ら抽出された部分画像の画像データを示す図である。

【図３】上記補間処理方法における周波数変換処理の高
速演算アルゴリズムに使用する計算値を示す図である。

【図４】上記補間処理方法における周波数変換処理後の
周波数変換係数のマトリックスを示す図である。

【図５】上記周波数変換係数のマトリックスにおける周
波数領域の分割状態を示す図である。

【図６】上記補間処理方法に使用される線形補間法及び
曲線補間法を示す図である。

【図７】上記補間処理方法による補間処理後の部分画像
の画像データを示す図である。

【図８】上記補間処理方法における部分画像の抽出状態
を示す図である。

【図９】請求項５及び６に記載した発明の実施形態に係
る画像データの補間処理方法における処理手順を示すフ
ローチャートである。

【図１０】上記補間処理方法において使用する単調増加
関数の一例を示す図でるある。

【図１１】上記単調増加関数の濃度差に応じた勾配及び
入力値の変化状態を示す図である。

【図１２】上記補間処理方法の具体例において補間画素
の両側の画素の濃度差が小さい場合に使用する単調増加
関数を示す図である。

【図１３】上記補間処理方法の具体例において補間画素
の両側の画素の濃度差が大きい場合に使用する単調増加
関数を示す図である。

【符号の説明】

ｓ１−部分画像抽出処理ｓ２−周波数変換処理ｓ３−係数演算処理ｓ４−画像識別処理ｓ５−フィルタ選択処理ｓ１２−濃度差算出処理ｓ１３−関数決定処理ｓ１４−補間画素値演算処理ｆ１〜ｆ３−周波数領域Ｐ（ｕ，ｖ）−補間画素値Ｐ（ｘ，ｙ）−補間画素値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像から処理対象の部分画像を抽出す
る部分画像抽出処理と、部分画像抽出処理により抽出さ
れた部分画像に対して周波数変換を行う周波数変換処理
と、周波数変換処理により周波数変換した部分画像と同
サイズの周波数変換係数のマトリックスを複数の周波数
領域に分割し、各周波数領域毎に係数の平均値を算出す
る係数演算処理と、係数演算処理によって算出した各周
波数領域毎の係数の平均値に基づいて処理対象の部分画
像がエッジ部分を含む画像か否かを識別する画像識別処
理と、を含み、画像識別処理の識別結果に基づいて予め
設定された複数の補間処理のいずれかを選択的に実行す
ることを特徴とする画像データの補間処理方法。
【請求項２】前記周波数変換処理が離散余弦変換処理で
あり、前記係数演算処理が離散余弦変換係数の交流成分
を低周波数成分から高周波数成分方向にマトリックスの
縦横位置を合わせて分割する処理を含む請求項１に記載
の画像データの補間処理方法。
【請求項３】前記係数演算処理が、周波数変換処理にお
いて得られた周波数変換係数の絶対値を求める処理を含
む請求項１に記載の画像データの補間処理方法。
【請求項４】前記画像識別処理の識別結果に基づいて、
線形補間処理、又は、、曲面補間処理のいずれかを選択
する請求項１に記載の画像データの補間処理方法。
【請求項５】入力画像を構成する各画素の濃度を読み出
す画素濃度読出処理と、補間画素の両側の画素の濃度差
を算出する濃度差算出処理と、濃度差算出処理において
算出した濃度差に基づいて補間画素の濃度の算出に用い
る単調増加関数の勾配及び入力値を決定する関数決定処
理と、を含み、関数決定処理において決定された関数に
より補間画素の濃度を決定することを特徴とする画像デ
ータの補間処理方法。
【請求項６】前記関数が、出力値が補間画素の両側の画
素の濃度差の１／２であるときの勾配及び入力値を変更
できる非線形の単調増加関数である請求項５に記載の画
像データの補間処理方法。