JPH11501776A - 画像の解像度およびコントラストの改善方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 アレイが所定のピクセル解像度を有し、かつ各ピクセルが階調を有するピクセルのアレイにより表現されるデジタル、連続トーン、入力画像を与えるステップと、ピクセルのアレイをピクセルの複数のサブアレイに分割するステップと、各サブアレイの階調コントラストを求めるステップと、所与のサブアレイの階調コントラストが予め選定されたしきい値を越える場合には、所定のサブアレイに対応する高解像度、狭階調範囲、サブアレイを発生するステップと、所与のサブアレイの階調コントラストが予め選定されたしきい値よりも低い場合には、所定のサブアレイに対応する低解像度、広階調範囲、サブアレイを発生するステップとからなる、画像処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】 画像の解像度およびコントラストの改善方法 発明の分野 本発明は一般的にデジタル画像処理に関し、特に、画像の解像度およびコント ラストの改善方法に関する。 発明の背景 印刷もしくはディスプレイされる画像は一般的に、印刷エレメントやディスプ レイエレメントの動作を制御する制御コードアレイとして機能して印刷もしくは ディスプレイされる画像を作り出す、ビットマップアレイとも呼ばれる、ピクセ ルエレメントのアレイにより表現される。ビットマップアレイは、一般的に、ハ ードウェアやソフトウェアもしくはその両者を内蔵することができるハーフトー ン処理を使用して入力、連続トーン、画像に基づいて構成される。ビットマップ されたアレイ内の各ピクセルエレメントは、ピクセルカラーや階調（ｇｒａｙ ｌｅｖｅｌ）等の、印刷もしくはディスプレイされるピクセルの属性を決定する データビットにより表される。モノクロ画像は一般的に１つのピクセルエレメン トアレイにより規定され、各ピクセルエレメントのデータビットが印刷もしくは ディスプレイされるピクセルの階調を表す。カラー画像は一般的に複数のピクセ ルアレイにより規定され、各アレイはシアン、マゼンタ、イエローおよびブラッ ク等の原色に対応している。 ハーフトーン方法および装置は、例えば、ガール等の米国特許第４，４９９， ４８９号やケラー等の米国特許第４，０８４，１８３号に記載されている。 画像の解像度は一般的に画像を表現するのに使用されるピクセルの密度によっ て決まる。ピクセル当たりの利用できる階調範囲は、一般的に、各ピクセルを表 現するのに使用されるデータビット数によって決まる。例えば、ピクセル当たり ８ビットを使用するシステムでは、モノクロ印刷においてピクセル当たり２５６ の階調範囲が得られ、４色印刷において６４の階調範囲が得られる。 処理速度およびデータ記憶容量の制限により、特に高速印刷システムにおいて 画像が“無休止”で処理されるような場合、既存の画像形成システムの解像度お よび階調分離能力が制限される。したがって、既存のシステムでは、階調範囲を 広くするためにしばしば解像度を譲歩しなければならず、その逆もいえる。 発明の要約 本発明は画像を画定するのに必要なデジタル情報量を増加することなく、デジ タル再生像の解像度と階調範囲の両方を改善するシステムおよび方法を提供しよ うとするものである。 本発明に従って、印刷、ディスプレイその他の方法で再生される入力、連続ト ーン（ＣＴ）、デジタル画像に検出回路すなわちアルゴリズムが適用される。検 出回路すなわちアルゴリズムは、ＣＴ画像の高解像度で狭い階調範囲で再生され る部分と、低解像度で広い階調範囲で再生される部分とを識別するのに利用され る。好ましくは、高解像度狭階調部分は、例えば８００ドット／インチ（ＤＰＩ ）の、比較的高いピクセル密度で表現されるが、各ピクセルは、例えば１ビット ／ピクセルの、比較的狭い階調範囲を有している。好ましくは、低解像度広階調 部分は、例えば２００ＤＰＩの、比較的低いピクセル密度で表現されるが、各ピ クセルは、例えば７ビット／ピクセルの、比較的広い階調範囲を有している。 本発明の好ましい実施例では、検出回路すなわちアルゴリズムはデジタル画像 のサブアレイ、例えばデジタル画像の４ピクセルｘ４ピクセルサブアレイ、を解 析するエッジ検出回路すなわちエッジ検出アルゴリズムを含んでいる。“エッジ ”サブアレイは解析されるサブアレイ内の階調コントラストが所定のしきい値を 越える時に検出される。“非エッジ”サブアレイは解析されるサブアレイ内の階 調コントラストが所定のしきい値よりも低い時に検出される。階調コントラスト は、例えば、解析されるサブアレイ内の最高階調と最低階調間の差や比率や任意 他の適切な関係として定義することができる。次に、“エッジ”サブアレイは高 解像度、低階調表現を使用して表現され、“非エッジ”サブアレイは低解像度、 高階調表現を使用して表現される。それにより、デジタルデータの総量が低減さ れた圧縮デジタル画像が得られ、一般的に階調範囲を譲歩できる“エッジ”部分 では高解像度が維持され、一般的に解像度を譲歩できる“非エッジ”部分では広 階調範囲が維持される。 したがって、本発明の好ましい実施例に従って、画像処理方法が提供され、そ れは、 アレイが所定のピクセル解像度を有し、かつ各ピクセルが階調を有する、ピク セルのアレイにより表現されるデジタル、連続トーン、入力画像を与えるステッ プと、 ピクセルのアレイをピクセルの複数のサブアレイへ分割するステップと、 各サブアレイの階調コントラストを求めるステップと、 所与のサブアレイの階調コントラストが予め選定されたしきい値を越える場合 には、所与のサブアレイに対応する高解像度、狭階調範囲のサブアレイを発生す るステップと、 所与のサブアレイの階調コントラストが予め選定されたしきい値よりも低い場 合には、所与のサブアレイに対応する低解像度、広階調範囲のサブアレイを発生 するステップとを含んでいる。 本発明の好ましい実施例では、デジタル入力画像を与えるステップは、所与の 不適切なピクセル解像度を所定のピクセル解像度へ変換するステップを含んでい る。 本発明の実施例では、階調コントラストを求めるステップは、最高階調ピクセ ルの階調と最低階調ピクセルの階調との差を求めるステップを含んでいる。また 、好ましい実施例では、階調コントラストを求めるステップは最高階調ピクセル の階調と最低階調ピクセルの階調との比率を求めるステップを含んでいる。 本発明の実施例では、各高解像度サブアレイ内の各ピクセルの階調を表現する のに使用されるビット数は、入力画像の各ピクセルの階調を表現するのに使用さ れるビット数よりも少ない。好ましくは、各高解像度サブアレイ内の各ピクセル の階調は１ビットで表現される。本発明のこの好ましい実施例では、高解像度サ ブアレイを発生するステップは、好ましくは、所与のサブアレイをその内の各ピ クセルに対するしきい値エレメントを含む所定のしきい値マトリクスと比較し、 対応するしきい値エレメントよりも低い階調の各ピクセルへ第１の階調を割り当 て、対応するしきい値エレメントよりも高い階調の各ピクセルへ第２の階調を割 り当てるステップを含んでいる。 さらに、もしくは替わりに、本発明の好ましい実施例では、各低解像度サブア レイに１つの階調が割り当てられる。本発明のこの好ましい実施例では、各低解 像度サブアレイの階調が２ビット以上、好ましくは７ビット、で表現される。 本発明の好ましい実施例では、該方法は、さらに、高解像度および低解像度サ ブアレイを結合して圧縮された、解像度および階調範囲改善デジタル画像を形成 するステップを含んでいる。 さらに、好ましい実施例では、該方法は圧縮された、解像度および階調範囲改 善、デジタル画像を伸長して画像再生に適切な形状とするステップを含んでいる 。伸長された画像は、次に、印刷、ディスプレイもしくは他の方法で再生される 。好ましくは、伸長は“無休止”で実行される。 図面の簡単な説明 本発明は、下記の図面と関連して、好ましい実施例の以下の詳細な説明を読め ば良く理解することができ、ここに、 第１図は、本発明の好ましい実施例に従って構成されかつ作動する、被再生デ ジタル画像の解像度および階調範囲を改善するシステムを示す略ブロック図。 第２図は本発明の好ましい実施例に従って解像度および階調を改善する方法を 示す略フロー図。 実施例の詳細な説明 次に、本発明の好ましい実施例に従って構成された、被再生デジタル画像の解 像度および階調範囲を増強、改善するシステムを略示する第１図を参照する。好 ましくは、本システムは所与のピクセル解像度を有するピクセルのアレイにより 表現される連続トーン（ＣＴ）画像１２を受信し、後に使用される画像形成シス テムに適合されたピクセル解像度を有する対応するＣＴ画像を発生するスクリー ンコンバータ１０を含んでいる。カラー画像形成に対しては、ＣＴ画像は、例え ばシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの、各原色に１つずつの複数のピ クセルアレイを含んでいる。従来技術で周知のように、ＣＴアレイ内の各ピクセ ルはその階調を規定するビット列により表現される。例えば、各ピクセルが８ビ ット列により表現される場合には、２５６の異なる階調がある。 好ましくは、ＣＴ画像はイメージプロセッサ１４のメモリ内に格納され、後に 詳述するように、好ましくは、それはエッジ検出回路および／もしくはソフトウ ェア１５、高解像度画像発生器１１、低解像度画像発生器１３および圧縮画像発 生器１７を含んでいる。本発明の好ましい実施例では、プロセッサ１４は、好ま しくはレーザプリンタもしくはインクジェットプリンタであるプリンタと、ディ スプレイ装置もしくは任意他の画像再生装置を含むことができる出力装置１６が 後に再生するのに適した、解像度および／もしくは階調改善、圧縮画像を表現す るデジタル出力を発生する。前記したように、本発明の選択画像改善により、画 像を表現するデジタルデータの量が節約され、多量印刷時に画像の“無休止”処 理が可能となる。 次に、本発明に従った解像度および階調改善方法を示す略フロー図である第２ 図を参照する。第２図の方法はプロセッサ１４内のハードウェアやソフトウェア もしくはその両者の組合せを使用して実施することができる。本発明に従って、 ブロック１８に示すように、プロセッサ１４が受信するビットマップアレイは、 ブロック２０に示すように、複数のサブアレイ、例えば４ｘ４、すなわち１６ピ クセル、アレイへ分割される。次に、ブロック２２に示すように、プロセッサ１ ４内のエッジ検出回路すなわちソフトウェア１５が、例えば各サブアレイ内の最 高階調と最低階調の差もしくは比を求めることにより、複数のサブアレイの各々 の階調コントラストを求める。次に、ブロック２４に示すように、各サブアレイ について、階調コントラストが予め選定されたしきい値コントラストと比較され る。 ブロック２６に示すように、所与のサブアレイの階調コントラストが予め選定 されたしきい値よりも上であれば、好ましくは高解像度画像発生器１１により、 対応する高解像度サブアレイが発生される。ブロック２８に示すように、所与の サブアレイの階調コントラストが予め選定されたしきい値よりも下であれば、好 ましくは低解像度画像発生器１３により、対応する広階調サブアレイが発生され る。 高階調コントラストは一般的に“エッジ”、すなわちサブアレイ内の階調の比 較的急峻な変化、を示すため、高解像度サブアレイの発生について前記した基準 は有効である。画像の“エッジ”部では、解像度は階調範囲よりも重要であるこ とが理解できるであろう。 同様に、低階調コントラストは一般的に“非エッジ”、すなわちサブアレイ内 の階調の漸次変化、を示すため、低解像度、広階調範囲、サブアレイの発生につ いて前記した基準は有効である。画像の“非エッジ”部では、利用可能な階調範 囲は解像度よりも重要であることが理解できるであろう。 本発明の好ましい実施例では、処理された各“エッジ”サブアレイ内のピクセ ル数は対応する未処理“エッジ”サブアレイのピクセル数、例えば１６ピクセル 、に等しい。しかしながら、処理された画像内の総ビット数を低減するために、 好ましくは、“エッジ”サブアレイ内の各ピクセルの階調は少ないビット数、好 ましくは１ビット列、で表現される。高解像度サブアレイ発生ステップは、例え ば、未処理サブアレイをその中の各ピクセルに対するしきい値エレメントを含む 、所定のしきい値マトリクスと比較し、対応するしきい値エレメントよりも低い 階調を有する各ピクセルに第１の階調を割り当て、対応するしきい値エレメント よりも高い階調を有する各ピクセルに第２の階調を割り当てるステップを含んで いる。したがって、画像の“エッジ”部において高解像度が維持される。ハーフ トーン処理のためにこのようなしきい値マトリクスを使用することは、本開示の 一部としてここに組み入れられている、ガール等の米国特許第４，４９９，４８ ９号に記載されている。 さらに、本発明の好ましい実施例では、各“非エッジ”サブアレイに１つの階 調が割り当てられ、こうして得られる低解像度サブアレイが１つの粗ピクセルと して機能するようにされる。所与の“非エッジ”サブアレイへ割り当てられる階 調は、例えば、所与のサブアレイ内の平均階調である。しかしながら、“エッジ ”サブアレイの階調とは対照的に、“非エッジ”サブアレイの階調は比較的長い ビット列、好ましくは７ビット列、により表現される。したがって、画像の“非 エッジ”部において、広い階調範囲を利用することができる。 ブロック３０に示すように、それぞれ、発生器１１および１３により発生され る高解像度および低解像度サブアレイは、好ましくは、圧縮画像発生器１７によ り結合されて、前記したように、高解像度部および低解像度部を含む圧縮された デジタル画像を形成する。 最後に、ブロック３１および３２に示すように、圧縮された画像は出力装置１ ６により伸長すなわち再生、例えば印刷もしくはディスプレイ、される。本発明 の好ましい実施例では、圧縮された画像内のデジタルデータは、高速プリンタと することができる、出力装置１６により“無休止”で処理される。 “エッジ”サブアレィは、各“エッジ”ピクセルが好ましくは１ビットで表現 されるため、好ましくは既にビットマップ形式とされているが、“非エッジ”サ ブアレイは再生する前にビットマッピングする必要がある。したがって、画像の “エッジ”および“非エッジ”部は異なる再生、例えば印刷もしくはディスプレ イ、モードを必要とする。伸長３１中に、圧縮された画像を正しく解釈できるよ うにするために、好ましくは、圧縮３０中に圧縮された画像へ再生モード制御ビ ット列が導入される。例えば、低解像度から高解像度再生への切り替え、もしく はその逆、を表すビット列を適切な画像位置、すなわち圧縮された画像の“エッ ジ”部および“非エッジ”部間、に与えることができる。 当業者ならば、本発明は前記した説明および例によって制約されないことを理 解できるであろう。本発明の範囲は請求の範囲によってのみ規定される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９７年１月２４日 【補正内容】 請求の範囲 １． 画像処理方法であって、該方法は、 アレイが所定のピクセル解像度を有し、かつ前記アレイの各ピクセルが利用可 能な所定数の階調の中の１つの階調を有する、ピクセルのアレイにより表現され るデジタル、連続トーン、入力画像を与えるステップと、 ピクセルのアレイをピクセルの複数のサブアレイに分割するステップと、 各サブアレイ内で、各サブアレイの階調コントラストを求めるステップと、 所与のサブアレイの階調コントラストが予め選定されたしきい値を越える場合 には、所与のサブアレイに対応するピクセルの高空間解像度出力画像サブアレイ を発生するステップであって、前記各ピクセルが第１のいくつかの階調を有し、 前記第１の数は入力画像の所定の階調数よりも少ないステップと、 所与のサブアレイの階調コントラストが予め選定されたしきい値よりも低い場 合には、所定のサブアレイに対応するピクセルの低空間解像度出力画像サブアレ イを発生するステップであって、前記各ピクセルが第２のいくつかの階調を有し 、前記低空間解像度は入力画像の所定のピクセル解像度よりも低いステップとか らなる、画像処理方法。 ２． 請求項１記載の方法であって、デジタル入力画像を与えるステップは、 所与の不適切な、ピクセル解像度を所定のピクセル解像度へ変換するステップを 含む、画像処理方法。 ３． 請求項１もしくは２記載の方法であって、各サブアレイ内の階調コント ラストを求めるステップは、最高階調ピクセルの階調と最低階調ピクセルの階調 との差を求めるステップを含む、画像処理方法。 ４． 請求項１もしくは２記載の方法であって、各サブアレイ内の階調コント ラストを求めるステップは、最高階調ピクセルの階調と最低階調ピクセルの階調 との比を求めるステップを含む、画像処理方法。 ５． 前記いずれか１項記載の方法であって、各高解像度サブアレイ内の各ピ クセルの階調を表現するのに使用されるビット数は、入力画像の各ピクセルの階 調を表現するのに使用されるビット数よりも少ない、画像処理方法。 ６． 前記いずれか１項記載の方法であって、各高解像度サブアレイ内の各ピ クセルの階調は１ビットで表現される、画像処理方法。 ７． 請求項６記載の方法であって、高解像度サブアレイを発生するステップ は、所与のサブアレイをその中の各ピクセルに対するしきい値エレメントを含む 所定のしきい値マトリクスと比較し、対応するしきい値エレメントよりも低い階 調の各ピクセルへ第１の階調を割り当て、対応するしきい値エレメントよりも高 い階調の各ピクセルへ第２の階調を割り当てるステップを含む、画像処理方法。 ８． 前記いずれか１項記載の方法であって、各低解像度サブアレイに１つの 階調が割り当てられる、画像処理方法。 ９． 請求項８記載の方法であって、各低解像度サブアレイの階調は２ビット 以上で表現される画像処理方法。 １０． 請求項９記載の方法であって、各低解像度サブアレイの階調は７ビッ ト列で表現される画像処理方法。 １１． 前記いずれか１項記載の方法であって、さらに、前記高解像度および 低解像度サブアレイを結合して圧縮されたデジタル画像を形成するステップを含 む、画像処理方法。 １２． 請求項１１記載の方法であって、さらに、圧縮されたデジタル画像を 伸長して画像処理に適した形式とするステップを含む、画像処理方法。 １３． 請求項１２記載の方法であって、さらに、圧縮されたデジタル画像に 対応する物理的画像を再生するステップを含む、画像処理方法。 １４． 請求項１３記載の方法であって、圧縮された画像を伸長するステップ は“無休止”伸長ステップを含む、画像処理方法。 １５． 請求項１３もしくは１４記載の方法であって、物理的画像を再生する ステップはデジタル画像に対応する画像を印刷するステップを含む、画像処理方 法。 １６． 請求項１３−１５のいずれか１項記載の方法であって、物理的画像を 再生するステップはデジタル画像に対応する画像をディスプレイするステップを 含む、画像処理方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 画像処理方法であって、該方法は、 アレイが所定のピクセル解像度を有し、かつ各ピクセルが階調を有するピクセ ルのアレイにより表現されるデジタル、連続トーン、入力画像を与えるステップ と、 ピクセルのアレイをピクセルの複数のサブアレイに分割するステップと、 各サブアレイの階調コントラストを求めるステップと、 所与のサブアレイの階調コントラストが予め選定されたしきい値を越える場合 には、所定のサブアレイに対応する高解像度、狭階調範囲、サブアレイを発生す るステップと、 所与のサブアレイの階調コントラストが予め選定されたしきい値よりも低い場 合には、所定のサブアレイに対応する低解像度、広階調範囲、サブアレイを発生 するステップとからなる、画像処理方法。 ２． 請求項１記載の方法であって、デジタル入力画像を与えるステップは、 所与の不適切な、ピクセル解像度を所定のピクセル解像度へ変換するステップを 含む、画像処理方法。 ３． 請求項１もしくは２記載の方法であって、階調コントラストを求めるス テップは、最高階調ピクセルの階調と最低階調ピクセルの階調との差を求めるス テップを含む、画像処理方法。 ４． 請求項１もしくは２記載の方法であって、階調コントラストを求めるス テップは、最高階調ピクセルの階調と最低階調ピクセルの階調との比を求めるス テップを含む、画像処理方法。 ５． 前記いずれか１項記載の方法であって、各高解像度サブアレイ内の各ピ クセルの階調を表現するのに使用されるビット数は、入力画像の各ピクセルの階 調を表現するのに使用されるビット数よりも少ない、画像処理方法。 ６． 前記いずれか１項記載の方法であって、各高解像度サブアレイ内の各ピ クセルの階調は１ビットで表現される、画像処理方法。 ７． 請求項６記載の方法であって、高解像度サブアレイを発生するステップ は、所与のサブアレイをその中の各ピクセルに対するしきい値エレメントを含む 所定のしきい値マトリクスと比較し、対応するしきい値エレメントよりも低い階 調の各ピクセルへ第１の階調を割り当て、対応するしきい値エレメントよりも高 い階調の各ピクセルへ第２の階調を割り当てるステップを含む、画像処理方法。 ８． 前記いずれか１項記載の方法であって、各低解像度サブアレイに１つの 階調が割り当てられる、画像処理方法。 ９． 請求項８記載の方法であって、各低解像度サブアレイの階調は２ビット 以上で表現される画像処理方法。 １０． 請求項９記載の方法であって、各低解像度サブアレイの階調は７ビッ ト列で表現される画像処理方法。 １１． 前記いずれか１項記載の方法であって、さらに、前記高解像度および 低解像度サブアレイを結合して圧縮され、解像度および階調範囲が改善された、 デジタル画像を形成するステップを含む、画像処理方法。 １２． 請求項１１記載の方法であって、さらに、圧縮され、解像度および階 調範囲が改善された、デジタル画像を伸長して画像処理に適した形式とするステ ップを含む、画像処理方法。 １３． 請求項１２記載の方法であって、さらに、圧縮され、解像度および階 調範囲が改善された、デジタル画像に対応する物理的画像を再生するステップを 含む、画像処理方法。 １４． 請求項１３記載の方法であって、圧縮された画像を伸長するステップ は“無休止”伸長ステップを含む、画像処理方法。 １５． 請求項１３もしくは１４記載の方法であって、物理的画像を再生する ステップはデジタル画像に対応する画像を印刷するステップを含む、画像処理方 法。 １６． 請求項１３−１５のいずれか１項記載の方法であって、物理的画像を 再生するステップはデジタル画像に対応する画像をディスプレイするステップを 含む、画像処理方法。