JPS59117860A - 画信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、写真等の階調画像を光電走査によって読み取
った画信号の階調補正を行なう画信号処理装置に関する
ものである。

従来例の構成とその問題点 写真等の階調原稿を光電走査して得られた読取画信号を
処理する装置、例えば画像スキャナ装置や撮像装置にあ
っては、読取画信号を画像読取素子や画像記録まだは表
示素子の特性に整合させる目的、および画像の品質を人
為的に加工する目的で種々の画信号処理回路を具備して
いる。特に近年の画像処理装置にあっては階調特性を人
為的に変換する機能を持つものが多い。第１図に従来の
画信号処理装置における読取画信号処理の処理、特に階
調変換に係る処理の流れを示す。第１図の従来例にあっ
ては、原稿の画像濃度の指数に反比例する読取画信号ｖ
１は、前置増幅器１により、定められた範囲内で振幅が
変化するように増幅された画信号ｖ２を生成する。画信
号ｖ２は、階調を人為的”に直線移動させるレンジ増幅
器２により画信号ｖ３に変換される。画信号ｖ３は人為
的に階調を変換させる階調変換器３により画信号ｖ４に
変換される。操作卓４においては、人為的な階調変換を
行なうだめの制御信号発生する機能を有し、レンジ増幅
器２に対しては白レベル信号Ｃ１と黒レベル信号Ｃ２を
与え、第２図のような入出力特性で画信号変換を施す。

階調変換器３においては、入力画信号ｖ５を適当な関数
Ｆを用いて、出力画信号ｖ４に対してｖ４＝Ｆ（Ｚ、＋
５）なる変換を施す機能を有し関数Ｆを階調補正曲線と
呼びその一例を第３図に示す。操作卓４からは階調変換
器３に対してハイライトレベルＣ３，ミドルトーンレベ
ルＣ４およびシャドウレベルＣ５の各制御信号を与え、
第３図のハイライト領域５．ミドルトーン領域６および
シャドウ領域７の各領域における直線８．９．１０の傾
斜を制御する。このような直線の傾斜を制御する方式と
しては、増幅器の負荷抵抗や帰還抵抗を可変する方式が
よく用いられている。第３図の階調補正曲線は直線８，
９．１０から成る折線関数によって関数Ｆが与えられて
いることを図示しているが、通常領域５，６．７の境界
は予め定められた半固定的な値によって区分されている
。

上記のような従来例では、階調変換器３においてハイラ
イト、ミドルトーン、シャドウの３領域に入力画信号ｖ
３のレベルを分割して信号変換処理しているにすぎず、
単純な階調補正曲線しか与えることが出来ない。また人
為的な階調補正曲線を指示するに当っての原稿画像の濃
淡判断は人間の視覚判断によって行なわれるだめ、階調
補正曲線の関数Ｆを決める第３図の座標軸は濃度直線性
座標の方が人間工学的である。しかし第１図のような原
稿画像の反射率比例な画信号の場合には、第３図の座標
軸は反射率直線性座標となシ、原稿画像の直感的判断で
の階調補正曲線の関数Ｆの設定は困難で、通常こうした
階調補正曲線の決定は相当熟練を要する作業となってい
る。

発明の目的 本発明は、以上のような反射率比例な画信号に７」する
階調変換処理における問題点を解決するためになされた
もので、濃度座標軸を用いた階調補正曲線を入力可能に
するとともに、複雑な階調変換も容易に処理可能な、信
号処理装置を提供することを目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、原稿画像の反射光
量に比例しだ画信号の振幅範囲を予め定められたレベル
に増幅してなる信号をデジタル変換してテンタル入力画
信号を得、正規化入力濃度対正規化出力濃度座標平面上
に描いた階調補正曲線上の複数の点の座標値ならびに白
濃度と黒濃度の値に基いた階調変換曲線を示すデータを
作成しテンタル入力画信号を階調変換曲線を示すデータ
によって階調変換してデジタル出力画信号を得るもので
ある。

実施例の説明 以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第４図は本発明の画信号処理装置の一実施例を示す装置
構成の概略図である。本実施例ではレンジ増幅器２の出
力画信号ｖ３はＡ／Ｄ変換器１１により８ビット並列な
デジタル画信号ｖ５に変換される。画信号の階調を変換
処理するモードにおいては、アドレスセレクタ１２によ
りデジタル画信号ｖ５は階調変換メモリ１３のアドレス
信号ｖ６に直続され、予め設定された階調補正曲線から
得られた画信号変換値が記憶されている２６６バイトの
領域から成る階調変換メモリ１３かものデータ読出しの
だめのアドレス信号として用いる、いわゆるメモリ参照
方式によって階調変換された８ビット並列なデジタル画
信号ｖ７を出力する。このようにデジタル画信号と参照
メモリによる階調変換器を構成することにより、後述す
るように複雑な補正曲線に応じたデータ変換を容易に行
なうことができる。

さて、従来例で指摘したように、反射率比例な画信号処
理径路に対しても濃度比例な座標系で階調補正曲線を設
定することが人間工学的である。

本発明では濃度比例な数値で階調補正曲線の関数Ｆを設
定可能にするために、座標変換演算をマイクロプロセッ
サを用いて行わせている。レンジ増幅器２の出力画信号
ｖ３ば、白濃度（Ｄｗ）と黒濃度（ＤＢ）が与えられた
とき、原稿画像の濃度をＤｘとすると （１） で表わされる。このような入力画信号に対しての階調補
正曲線の設定は、第５図のように、白濃度（Ｄｗ）を○
、黒濃度（ＤＢ　）を１とする。正規化人力濃度座標軸
（Ｘ軸）と、出力の白地濃度を０とし黒地濃度を１とす
る正規化出力濃度座標軸（ｙ軸）の−ＮＦ白面上与える
のが最適である。正規化入力座標軸上のＩは、原稿画像
濃度Ｄｘと。

ｘ　−（Ｄｘ　−ＤＷ　）　／　（Ｉ）Ｂ　−Ｄｗ　）
なる関係を有し、したがって入力画信号ｖ３の画信号レ
ベルに対応する第５図のＩ軸上の点ｘｃは第（１）式を
用いてｘｃ−−’−−１，ｏｑ　Ｃ１−７）ｓ　（１−
１ｏ−（Ｄ”　”））　）−（２）ＤＢ　−Ｄｗ 」：り求才る。

本発明では階調補正曲線は第５図のように複数点Ｐ１〜
Ｐｎ　（図ではＰｎ＝４まで）の折線関数で与える。一
方策４図の階調変換メモリ１３への８ビット並列なテン
タル画信号υ５のＱ〜２５５の画信号レベルに対応する
８ビット並列なデジタル画信号ｖ７の信号レベル値を階
調補正曲線より求めるタメにマイクロプロセッサ１４を
用いている。

第５図の階調補正曲線上の複数点Ｐ１〜Ｐｎのｘ、ｙ座
標値、（１：、　；ｙ、　）＋（ｘよ、久）、・・・・
・・（艦、俸）ヒ操作卓１５よりインタフェース１６を
介してマイクロプロセッサ１４に入力し、マイクロプロ
セッサ１４内の記憶域１７に順次記憶せしめる。またレ
ンジ増幅器２への白濃度（Ｄｗ）、黒濃度（ＤＢ）の値
も操作卓１６よりマイクロプロセッサ１４内の記憶域１
８に記憶せしめ、かつ ｃｌ−１ｏ−Ｄｗ 。４．＝、。−Ｄ・　　）　　°−°＝−゛“（°）な
るデータ変換を施しだ後インタフェース１９を介してレ
ンジ増幅器２に白レベル信号ＣＩ　、　　黒しベル信号
ｃ２　　を伝達する。

上記の階調補正曲線は正規化濃度座標系で与えられてい
るため、反射率比例なデジタル画信号ｖ５のＯ〜２５５
の各レベルに対応する変換処理後のデジタル画信号ｖ７
の画信号レベル値は、第５図の階調補正曲線を第６図の
ように出力画信号レベル対入力画信号レベルの座標軸平
面上に変換した階調変換曲線から求められねばならない
。第６図の点Ｐ１〜Ｐ４　は、第５図中のＰ１〜Ｐ４に
対応し、このような補正曲線を得る手順は、第６図のＸ
軸上の任意の座標点ｖｉよりＯｓ　−４７ｉ／２５ｓ　
、を求め、第（２）式より正規化入力濃度値４を得、第
５図を用いて正規化入力濃度屹を折線関数によって表わ
された階調補正曲線よシ演算し、さらに’ｌ）　ｏ−２
５ｓ　Ｘ　％　なる整数化演算によシ求め第６図の座標
軸平面に配置し階調変換曲線を得る。

上記のような演算を施すために、本発明では、第７図の
処理の流れ図に従って行ないマイクロプロセッサ１４中
の記憶域２ｏに一時格納する。第８図は第７図の処理の
流れ図で用いる記憶域１了。

１８．２０の各領域の配列例を示し、第８図ａは記憶域
１７の配列Ｍ１（ｚ）を、ｂは記憶域１８の配列Ｍ２（
１）を、Ｃは記憶域２ｏの配列Ｍ５（Ｉ）を例示してい
る。配列Ｍ１（Ｉ）は、第５図の入力座標点Ｐ１〜Ｐｎ
の座標値の格納位置と点ＰＸとＰＩ＋１間の直線を表わ
すｙ　＝＝　ＬＬｎ　ｍｘ＋Ｗ乳なる式の勾配メｎとｙ
軸切片Ｗｒの格納位置を例示し、ｎは入力された座標点
の筒数を示し、勾配ＬＬｎと切片Ｗ２を求める手順は、
第７図の処理の流れ図中の手順１に示す。第７図の手順
１につづく手順２では、第４図の階調変換メモリ１３へ
の入力画信号ｖ５の０〜２５６の信号レベルｖｉと第（
２）式中の画信号レベルｖ３の関係はｉ）　ｓ　＝　７
）　ｉ　／２６　ｓ　　である事より、変位定数Δに−
１／２５５を用いて入力画信号レベルｖ５の設定をしだ
後第５図中のＸ軸上の対応点％の正規化入力濃度を求め
、同図中のいずれの直線領域で階調補正曲線を近似する
かを検索し、手順１で計算された直線近似式の勾配と切
片の値を選択し、正規化出力濃度ｙａを得、さらに０〜
２５５の範囲の整数化演算の後第４図の記憶域２ｏに第
８図Ｃの配列ＭＩＩ）　　のように階調変換データとし
て記憶させる。

上記のような手順１１手順２で得られた階調変換データ
は第４図のマイクロプロセッサ１４よシ、インタフェー
ス２１を介して階調変換メモリ１３へ順次書き込む。第
４図の制御信号Ｃ６（以下、制御信号、出力信号等のタ
イミング図を第９図に示して説明する。）は階調変換メ
モリ１３の読出し、書込みモード切替信号で、書込みモ
ード時にはアドレスセレクタ１２をインタフェース２１
からの計数パルスＣ７を計数し０から２５５の値のアド
レス信号Ｃ８を発生するアドレスカウンタ２２の出力信
号Ｃ８を階調変換メモリ１３のアドレス線に接続し、さ
らにＡ／Ｄ変換器１１のサンプリング用タイミング発生
器２３を休止状態に保持させる。アドレスカウンタ２２
は、モード切替信号Ｃ６が書込みモードに変化後の最初
の計数パルスＣ１で計数値を０にし、マイクロプロセッ
サ１４の記憶域２ｏから第８図Ｃの配列Ｍｓ（ｚ）の順
序に従い階調変換データｖＯ工を１データずつインタフ
ェース２１を介してデータ線Ｃ９に送出し、引続き信号
線ｃｔｏに階調変換メモリ１３への書込みクロックを送
出する第７図に示した手順３を繰り返す。

第７図に示す本実施例の処理の流れを第１表のような演
算速度を有するマイクロプロセッサで処理した場合、手
順１は０．０６秒５手順２は５．０５秒の時間を必要と
する。手順３は２６６バイトの単なるデータ転送である
ため処理時間への影響は極めて少い。第１表から明白な
ように、手順１゜手順２で最も時間を要する演算は、声
数、対数演算で、特に手順２では２６６回の対数演算を
製する流れとなっている。

最近のような高速画像走査装置等にあっては上記のよう
な階調補正曲線の演算処理のだめの待ち時間は軽視でき
ず更に高速な処理が望まれる。

第１表 こうした目的を達成するための、本発明の他の実施例で
は、第５図の入力指示された階調補正曲線から第６図の
階調変換曲線を得るに当って、第７図の処理方式と異な
る、第１０図に示す第２の処理方式を考案した。この第
２の処理方式の原理は、第６図の階調補正曲線を規定す
る複数点Ｐ１〜Ｐｎの座標のみを第６図の出力画信号レ
ベル対入力画信号しベル座標平面上ＫＰ１〜Ｐｎ点とし
て配置し、点ｐｒ’とＰ　Ｉ千１′間を直線近似した直
線群から成る折線関数を階調変換曲線として用いようと
するもので、第６図中の一点鎖線がこれを表わしている
。この第２の処理方式では第６図の点Ｐ１′〜Ｐ２　の
ように第７図の処理方式と比し若干の誤差が発生する。

しかし通常取扱う反射原稿の画像濃度は黒濃度（ＤＢ）
が２．０程度で、相隣る入力点のＸ座標の示す濃度差（
、ｒ　、　−、、ｚ−）Ｘ（Ｉ）Ｂ−Ｄｗ）（１′１１
　　　　　　　χ ２、○１５以下であれば、上記の誤差は階調変換に殆ん
ど影響を与えることはない。

第１０図の第２の処理方式では、第４図のマイクロプロ
セッサ１４内の装備した記憶域１７に係る配列を第１１
図の配列ｂｈ（ｘ）のようにし、手順１′において、 の関係式より１．′を求め配列Ｍ＋（ｘ）の所定位置に
記憶させ、 記憶させ、 Ｗ、＝２５５久−ｕ、ＸＩエ　　　・・・・・・・・・
・・・　（６）記憶させる。

第１０図の手順２′においては、第６図の入力画信号レ
ベルｖ１のＯ〜２５５の値に対応し忙、いずれの直線領
域内にあるかを検索し、近似直線式の勾配ｕ７　　と切
片鳥′を決定し の関係式により、出力画信号レベルｖｏＩを求め第８図
の配列Ｍ６０）のｖｏＩに順次記憶させる。２５７個の
出力画信号レベルの演算後は第７図の手順３と全く同様
な手順で、第４図中のマイクロプロセッサ１４内の記憶
域２Ｑから２５６バイトの階調変換テークを階調変換メ
モリ１３へ転送する。このＬうな第２の処理方式を用い
ることによ多階調補正曲線の入力点数ｎを２０としても
１．２秒に短縮される。

さらに第４図の構成を有する場合にはマイクロプロセッ
サ１４内の記憶域１７を磁気記憶装置のような不揮発性
の記憶域構成とすることにより、第５図のような階調補
正曲線を複数個用意しておき、各曲線上の点Ｐ１〜Ｐｎ
の座標値の複数組のすべてを一度操作卓１５よシマイク
ロプロセソサ１４に入力すれば長期に保存出来、それぞ
れの階調補正曲線に対する番号等の曲線照合のだめの符
号を操作卓１５よ多入力せしめ、既に保存されている一
組の点Ｐ１〜Ｐｎの座標値を用いて第６図の階調変換曲
線を生成する手順を予めマイクロプロセッサ１４に装着
せしめておくことも容易に可能となる。かかる構成の場
合には、階調変換に係る損保は、各入力原稿画像に係る
白濃度（Ｄｗ）と黒濃度（ＤＢ）および階調補正曲線の
照合選択記号を入力するだけでよく操作が著しく簡便に
なる。

発明の効果 以上のような本発明を用いることにより、従来作業者の
直感や経験に依存し、かつ極めて粗い階調補正曲線の指
示を、正規化出力濃度対正規化入力濃度座標軸平面に描
いた任意の階調補正曲線上の複数点の座標値を指示する
ことにより、人間の）特性に合致した画像の濃淡変換指
示を可能にする許りでなく、種々の階調補正曲線を示す
座標値を入力しておくだけで、入力画像の濃度抽出処理
や階段状濃度分割処理等を含めた極めて広汎な階調変換
処理を達成することが可能となった。さらに階調補正曲
線上の複数点座標値を記憶保存する構成も容易に採用出
来、かかる場合には入力原稿画像単位での操作が従来に
比し著しく簡略化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の画信号処理装置における階調変換部のブ
ロック図、第２図はレンジ増幅器の入出力画信号特性図
、第３図は従来の階調変換器の入出力画信号特性図、第
４図は本発明の画信号処理装置における階調変換部の一
実施例を示すブロック図、第５図は同実施例の操作卓よ
り入力すべき階調補正曲線の一例を示す図、第６図は第
５図の階調変換曲線よシ得られる階調変換曲線を示す図
、第７図は第５図の階調補正曲線を第６図の階調変換曲
線に変換する第１の処理方法を示す流れ図、第８図ａ−
ｃは第７図に示す実施例における記憶域の配列例を示す
図、第９図は第４図の実施例に基づく階調変換データの
転送のだめのタイミング図、第１０図は階調補正曲線を
階調変換曲線に変換する第２の処理方法を示す流れ図、
第１１図は第１０図の実施例における記憶域の配列例を
示す図である。 １・・・・・・前置増幅器、２・・・・・・レンジ増幅
器、３・・・・・・階調変換器、４・・・・・・操作卓
、１１會・・・・・Ａ／Ｄ変換器、１２・・・・・・ア
ドレスセレクタ、１３・川・・階調変換メモリ、１４・
・・・・・マイクロプロセッサ、ｊ５・・・・・・操作
卓、１６　、２１・川・・インターフェース、１７．１
８．２０・・・・・・記憶域、２２・・印・アドレスカ
ウンタ、２３・・・・・・タイミング発生器、ｖｌ　由
・・入力画信号、ｃｌ・・・・・・白濃度（Ｄｗ）、ｃ
２・・・・・・黒濃度（ＤＢ）　、ｃ３〜ｃ５・・・・
・・階調補正曲線の制御信号、ｖ５・・・・・・デジタ
ル画信号、ｃ８　・・・・・・アドレスデータ線、ｃ９
　・・・・・・階調変換データ線。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第１
図 喚 □ 第２図 λカ４４言５（ｖｚ） 第３図 ６７ θ　入Ｆ　ＪＬ　ｈ号（めン 第５図 管 Ｄｗ　　　−正未見化入力埼Ｅ箋（χ）ｐ。 第１１図 手続補正書（方式） ％式％ １事件の表示 昭和６７年特許願第２３１８０７号 ２発明の名称 画信号処理装置 名　称　（５８２）松下電器産業株式会社代表者　　　
　山　　下　　俊　　彦 ４代理人　〒５７１ 住　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器
産業株式会社内 を添付図面の通り補正します。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿画像の反射光量に比例した画信号の振幅を定
   められた振幅範囲に増幅する第１の手段と、前記第１の
   手段から得られる画信号を並列のデジタル入力画信号に
   変換する第２の手段と、前記デジタル入力画信号を階調
   変換してデジタル出力画信号を発生する階調変換曲線の
   データが記憶される第３の手段と、正規化入力濃度対正
   規化出力濃度座標平面上に描いた階調補正曲線上の複数
   の点の座標値ならびに白濃度と黒濃度の値を入力する第
   ４の手段と、前記第４の手段から入力された情報を記憶
   するとともに、前記情報に基づいて前記階調変換曲線の
   データを作成する手順を記憶した第５の手段を備えた画
   信号処理装置。
2. （２）階調変換曲線のデータを作成する手順が、デジタ
   ル入力画信号をＮピッ■、最大デジタル出力画信号レベ
   ルをＭとし、第４の手段から入力される白濃度および黒
   濃度の値をそれぞれＤｗ。 ＤＢとし、階調補正曲線上の複数の点Ｐｎの座標値を（
   ｘ、、、塩）としだとき（Ｎ、ｎは自然数）、前記デジ
   タル入力画信号レベルυｉＸをＯなる関係式より′正規
   化入力濃度値ｘｃ　を求め、前記複数の点ＰｎのＸ軸座
   標値Ｘ　と比較してろく人＜　ｘ、□　（Ｊ−１〜ｎ）
   なるＪを求め、点Ｐ、ｒと点Ｐ　Ｊ＋１の間の直線を示
   す関数Ｆ、ｒよりＪ、　−ＦＪ　（：ｘｃ）の関係式か
   ら正規化出力濃度ｙ。 を求め、 ｖｏ　Ｉ：　Ｍ　Ｘ　ｙｃ なる関係式より前記デジタル入力画信号ｖｌ工に対する
   階調変換されたデジタル出力画信号ｖＯ工を得るもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の画信号処理装置。
3. （３）階調変換曲線のデータを作成する手順が、デジタ
   ル入力画信号をＮビット、最大デジタル出力価信号レベ
   ルをＭとし、第４の手段から入力される白濃度および黒
   濃度の値をそれぞれＤｗ。 ＤＢ　　とし、階調補正曲線上゛の複数の点Ｐｎの座標
   値を（、ｒ、、ｙ、）としたとき（Ｎ　、ｎは自然数）
   、テアタル入力画信号ｖｉＸ対デジタル出力画信号なる
   関係式より求め、前記デジタル入力画信号のレベルｖｉ
   Ｘを０から２Ｎ−１まで順次更新しながら、複数の点Ｐ
   ｎ’の座標値、Ｚ、’と比較して、ｚ、くｖｉｔ（、ｚ
   、、、　　（Ｊ＝ｏ−ｎ）なるＪを求め、点Ｐ、ｒと点
   Ｐ　Ｊ＋１の間の直線を示す関数ＦＪよシ、 １）ｏｒ　＝Ｆｘ　（ｖｉＸ） なる関係式よシ前記デジタル入力画信号ｖｉＩに対する
   階調変換されたデジタル出力画信号ｖｏｌを得るもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の画信号処理装置。