JPS61118071A - 画像処理装置 - 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】 ［技術分野］ 本発明は入力画像信号をディジタルプリントに適した信
号に変換する画像処理装置、特に画像信号を特定の方法
で領域分割し、各領域毎に異なる処理を行なう画像処理
装置に関する。

［従来技術］ 従来、この種の画像処理装置は、文字等の線画を鮮明に
表現し、写真等の連続調画像を階調性良く表現し、網点
原稿等のすでにドツトあるいは線等で与えられた画像を
階調性良く、かつモアレ等の画質劣化を発生させずに表
現することを目的としていた。これを行なうための方法
として、例えば電子通信学会画像工学研究資料ＩＥ８３
−８７、「文字、写真混在画像の網点化ｊ等の報告が行
なわれている。

しかしながら、上記の報告の方法では入力された画像の
種類により画像信号をディジタルプリントに用いるドツ
ト配列に変換する際の方法を変更する必要がある等、ア
ルゴリズムがかなり複雑な為、実用上更に簡便な方法及
び装置が望まれていた。

［発明の目的］ 本発明は上述従来例の欠点に鑑みなされたものでその目
的とする所は、単一の入力系でも単純なアルゴリズムと
実用的な装置規模で網点、写真等の多様な入力画像に対
し、自動的に良好な出力画像を得る事の出来る画像処理
装置を提供する事にある。

［実施例］ 以下、図面に従って、本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の実施例のブロック図で、１１は入力装
置（不図示）から送られてくる画像データ信号１を複数
ライン分蓄える事のできるバッファメモリ、１２はバッ
ファメモリ１１から送られてくる画像データ信号２に対
し、平滑化処理を行なう平滑化回路、１３は平滑化回路
１２から出力される１次元平滑比倍号３に対し、平滑化
処理を行なう平滑化回路、１４は平滑化回路１３から出
力される２次元平滑化性号４を複数ライン分蓄えるバッ
ファメモリ、１５はバッファメモリ１４から送られる２
次元平滑比倍号５に対し、エツジ抽出処理を行なうエツ
ジ抽出回路、１６はエツジ抽出回路１５から出力される
エツジ信号６を用いてエツジ領域の判定を行なう領域判
定回路、１７はバッファメモリ１１から送られる画像デ
ータ信号７とバッファメモリ１４から送られる２次元平
滑比倍号８をデータとし、領域判定回路１６から送られ
る領域信号９に従って異なる処理を行なう出力処理回路
である。

まず、入力された画像データ信号１は、バッファメモ１
）１１に蓄えられ、バッファメモリ１１は必要なデータ
２を平滑化回路１２に送り出す、平滑化回路１２は積和
演算を行ない、ライン方向、つまり副走査方向に平滑化
された１次元平滑比倍号３を出力する。１次元平滑比倍
号３は平滑化回路１３により主走査方向に平滑化され、
２次元平滑化性号４となってバッファメモリ１４へ送ら
れる。

／＜ラフアメモリ１４は２次元平滑化性号４を蓄え、次
段のエツジ抽出回路１５で必要となる２次元平滑比倍号
５を送り出す、エツジ抽出回路１５は送られてくる２次
元平滑比倍号５を用いて積和演算を行ない、エツジ信号
６を出力する。エツジ信号６は領域判定回路１６へ送ら
れ、領域判定回路１６はエツジとみなされる画素の数を
計数することで　エツジ領域と非エツジ領域を区別する
領域判定信号９を生成する。

出力処理回路１７は領域判定信号９と同期した画素の信
号となるようにバッファメモリ１１及び１４で同期調整
された信号７及び８を用いて、領域判定信号９に基づい
てその領域に適した処理を行なわれた信号を選び出力信
号１０を生成する。

第２図は、バッファメモリ１１と平滑化回路１２の構成
を説明する図である０図中２０乃至２９は１ライン分の
遅延を行なう遅延素子で、これらによりバッファメモリ
１１が構成されている。

入力された画像データ信号１は、係数ｋＯと掛は合わさ
る。また１ライン分遅延されたデータは係数ｋｌと掛は
合わされる。同様に２．３，４゜５・・・ライン分遅延
されたデータは係数に２　。

ｋ３　、ｋｃ４．ｋｓ・・・と掛は合わされ、こうして
１０ライン分遅延されたデータまでの１ライン毎の１１
個のデータと対応する１１個の係数の積が求められる。

これら１１個の積は加算器２０１により総和を求められ
、１次元平滑化信号３として出力される。ここで、係数
ｋｏＮｋｌｏの値は１／３８　。

２／３６．３／３８．４／３８．５／３８．８／３８．
５／３８．４／３８゜３／３８．２／３８．１／３Ｂで
ある。

こうして、副走査方向の１１画素の平滑化が行なわれる
。実際のバックアメモリ１１は遅延素子を用いなくとも
、後述する様にランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を用
いてアドレス制御により１ライン毎の画像データ信号を
平滑化回路１２へ送り出し、平滑化回路１２では係数と
の乗算と累積加算を繰り返すことで上記の動作を行なっ
ている。

第３図は平滑化回路１３の動作を説明するための図であ
り、３０乃至３９のＤは１画素遅延回路である。

入力された１次元平滑化信号３は係数ｆＬｏと掛は合わ
される。また１画素分遅延されたデータは文１と掛は合
わされる。同様に２．３，４．５・・・画素分遅延され
たデータは文２．１３．文４゜文５・・・と掛は合わさ
れ、１０画素分遅延されたデータまでの１画素毎の１１
個のデータと対応する１１個の係数の植が求められる。

これら１１個の積は加算器３０１により総和が求められ
、２次元平滑化信号４として出力される。ここで、係数
ＭｏＮ１ｚｏは１／３８．２／３１３．３／３６．４／
３１３．５／３８゜８／３８．５／３８．４／３８．３
／３６．２／３６．１／３８である。こうして主操作方
向の１１画素の平滑化が行なわれる。

実際には１０画素分の遅延素子の代りにＲＡＭが用いら
れ、アドレス制御により１画素毎に選び出した１次元平
滑化信号と係数との乗算と乗算結果の累積加算を繰り返
すことで上記の動作を行っている。

以上説明した平滑化回路１２と平滑化回路１３とは市販
されている乗算累積器用のＬ　Ｓ’　Ｉを用いても簡単
に構成することができる。

第４図はバッファメモリ１４とエツジ抽出回路１５とを
表し、それらの動作を説明するための図である０図中、
３Ｈ−３と示しであるのは（３う゛　イン分の画素数−
３）の遅延を意味する。

２次元平滑化性号４は順次遅延回路を通り各遅延回路を
通った信号は夫々ｊｏ、・・・、ｊ４の係数と掛は合わ
せられ、加算器４０１に入力し和をとられる。係数ｊｏ
、・・・、ｊ４は夫々−１、−１。

４、−１．−１である。これらの係数を用いる事により
エツジ抽出処理が成され、加算器４０１からはエツジ強
調されたエツジ信号６として出力される。

バッファメモリ１４も前述のバッファメモリ１１、平滑
化回路内の遅延素子と同様にＲＡＭなどで構成できる。

そこでより具体的な回路を示してＲＡＭなどのメモリを
用いて平滑化、エツジ抽出を行う様子を説明する。第５
図はそれらの回路の典型例である。

図中、７１は第２図の２０〜２９、第３図り３Ｏ〜３９
又は第４図の５０〜５３に相当するＲＡＭである。７２
は同じ（ｋｏ−ｋｚｏ　、ｌｏ〜文１０＋ｊｏ−ｊａの
各係数を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）でその
アドレス信号を係数アドレスとする。

７３はデータと係数の乗算を行う乗算器であり、ＲＯＭ
でも構成可能である。データは第２図の画像データ信号
１、第３図の１次元平滑比倍号３又は第４図の２次元平
滑化性号４に相当する。

７４は累積加算を行うための加算器であり、７５は加算
した結果を一時格納するレジスタである。

ＲＡＭ７１はＸアドレス、Ｙアドレスによって７ドレツ
シングされる。第２図のバックアメモリ１１を例にして
説明する。ＲＡＭ７１は１０ライン分のメモリ容量が必
要であり、画像データ信号１はその書き込みに際しては
Ｘアドレス（例えば主走査方向アドレス）、Ｙアドレス
（副走査方向アドレス）を画素クロックに同期させて順
次カウントアツプしながらＲＡＭ７１に書き込まれる。

一方、１画素クロックの時間内にＹアドレスを順次カウ
ントアツプさせれば、各遅延素子２０〜２９内のＸアド
レスで指定されたのいずれかの出力を順次取り出せる。

同時にＹアドレスのカウントアツプに同期させて係数ア
ドレスもカウントアツプさせれば順次ｋｏ”ｋｔｏを取
り出せる。これらを乗算器７３に入力して係数倍される
０乗算器７３の出力は加算器７４に入力される。

加算器７４の他の入力はレジスタ７５の出力である。加
算器７４へ送られる、レジスタ７５は初期状態としてＯ
にクリアされており、その後、レジスタ７５の内容と乗
算器７３から出力された積とが加算器７４で足し合わさ
れ、加算結果がレジスタ７５に再び格納される。こうし
てｋｏ〜ｋｌｏに対応する累積加算が実現される。上述
の説明では第２図のバッファメモリ１１と平滑化回路１
２に第５図の回路を適用した場合について説明したが、
第３図、第４図の回路に適用する場合にもＸアドレス、
Ｙアドレスの生成制御、係数を与えるためのＲＯＭ７２
の内容を異らせるだけでよい。

本実施例は２次元方向に対し平滑化、エツジ抽出を行う
ものであるが、以下の説明では簡単のため１次元信号と
して取り扱う。

第６図（ａ）　〜（ｃ）　、第７図（＆）　〜（Ｃ）、
第８図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ写真等の連続調画像、
文字等の線画像及び網点画像を入力した場合に画像デー
タ信号ｌ、２次元平滑花信号４、エツジ信号６の周波数
分布を示したものである。

又、第９図（ａ）〜（Ｃ）、第１０図（ａ）〜（Ｃ）、
第１１図（ａ）〜（ｃ）は同様にそれらの実空間で示し
たものである。

各図の特徴を説明すると、第６図（ａ）は写真等の為低
周波数側に偏っている。第７図（ａ）は文字等の入力の
為エツジ部分の寄与により高周波域まで比較的均等に分
散している。第８図（＆）は低周波側の山と網点の持つ
周波数で変調された結果である高周波側の山との複数の
山を持っている。第６図（ｂ）、第７図（ｂ）　、、第
８図（ｂ）は平滑化回路１２と平滑化回路１３で処理さ
れた後の２次元平滑花信号４の周波数分布を示したもの
である。

平滑化回路１２及び平滑化回路１３は第２図、第３図よ
りわかる通り、ディジタルフィルタであり前述した係数
ｋｉ、見ｉ　（ｉ＝１・・・１０）を用いたためにロー
パスフィルタとしての特性を持っている。従って、画像
データ信号ｌは平滑化回路１２．１３により、高周波成
分が減少し、ポケた画像となっている。又、第８図（ｂ
）に示したように網点画像は平滑化により、変調による
山がなくなり、はとんど通常の連続調画像に復元されて
いる。

第６図（Ｃ）、第７図（Ｃ）、第８図（Ｃ）はエツジ抽
出回路１５で処理された後のエツジ信号６の周波数分布
を示したものである。エツジ抽出回路１５もディジタル
フィルタであり、係数ｊｉ（ｉ＝１・・・１０）を用い
ることでバイパスフィルタの特性を持っている。従って
エツジ信号６は２次元平滑花信号４の低周波数成分を減
少させ、高周波数成分を増加させた信号となる。

ここで、２次元平滑花信号４はすでに高周波成分を減少
させられた信号であり、特定の値より高い周波数成分は
ほとんど０であるから、平滑化回路１２．１３とエツジ
抽出回路１５を組み合わせる事により、バンドパスフィ
ルタとしての特性を持つようになっている。

第６図（Ｃ）、第７図（Ｃ）、第８図（ｃ）はそれぞれ
第６図（ａ）、第７図（ａ）　、　ｔｉＩＪ８図（ａ）
画像データ信号を入力とした場合のエツジ信号６の周波
数分布図である。第６図（Ｃ）、第８図（ｃ’）に示し
たように連ｂｌ調画像、網点画像を入力画像とした場合
にはエツジ信号６はほとんどＯとなり、第７図（Ｃ）に
示したように文字画像やエツジ部分に対してのみ振幅を
持つようになる。

以上の変化を実際の信号を用いて示した図が第９図（ａ
）　〜（ｃ）　・・・第１１図（Ｌ）　〜（Ｃ）である
、これらの図と第６図（ａ）〜（Ｃ）、第７図（＆）〜
（Ｃ）、第８図（ａ）〜（Ｃ）との対応は同じである。

第９図（＆）〜（Ｃ）・・・第１１図（ａ）〜（Ｃ）に
ついて説明する。

画像データ信号１は平滑化により、その画調に応じて高
周波数成分が減衰して第９図（ｂ）、第１０図（ｂ）、
第１１図（ｂ）の様にポケた信号となる。またエツジ抽
出により、低周波数成分が減衰し、エツジ信号６は第９
図（Ｃ）、第１０図（Ｃ）、第１１図（ｃ）の如くなる
。これらは正と負の両方の値を取り得る。

第１２図（ａ）は、領域判定回路１６の構成を示したブ
ロック図である。以下の説明ではエツジ信号６として前
述のエツジ信号６の絶対値を用いるものとする０図につ
いて説明するとエツジ信号６と閾値上とをコンパレータ
８１で比較し閾値１以上の画素信号をエツジとして判定
し１ビツトのエツジ候補点信号１８を出力する。そして
エツジ候補点信号１８を領域内計数回路８２で計数し、
その計数値を所定の数、即ち閾値２とで比較してその計
数した領域内の判定を行なう。

コンパレータ８１は実際には不図示のＲＯＭとコンパレ
ータとで構成される。ここで、ＲＯＭは信号６の絶対値
をとる目的のものである。第１２図（ｂ）は領域内計数
回路８２の構成を示したもので、８４はｍライフ分の画
素数分だけ遅延させる遅延素子で構成されている。８４
内の遅延素子は必要なライン数分だけエツジ候補点信号
１８を遅延し、ｎ×ｍ画素の矩形部分に対応する信号８
６をエンコーダ８５に出力する。エンコーダ８５は当該
画素を含むｎ×ｍ画素内のエツジ候補点数信号１９、即
ちｎ×ｍ画素内のエツジの数を出力する。エツジ候補点
信号１８が入力する度にエツジ候補点数信号を出力すれ
ば、画像データ信号１をｎ×ｍのマスクで１画素毎に仕
切った時のエツジ候補点数信号１９の分布図が得られる
。エンコーダ８５はメモリ又は論理回路で構成されてい
る。

第１２図（ａ）のコンパレータ８３はエツジ候補点数信
号１９と閾値２とを比較し、１ビツトの領域判定信号９
を出力する。

ｉ１３図（ａ）　〜（Ｃ）　、第１４図（ａ）〜（Ｃ）
は領域判定回路１６における信号の変化を５×５画素の
領域で２次元的に示した図である。

図中、第１３図（ａ）は連続調画像または網点画像にお
けるエツジ候補点信号１８、第１４図（ａ）は文字また
はエツジ部分におけるエツジ候補点信号１８の様子を示
したものである。

エツジ候補点信号１８はエツジ信号６の絶対値を閾値処
理したもので、例えば、第９図（Ｃ）、第１０図（Ｃ）
、第１１図（ｃ）に示されたエツジ信号６を図中の点線
で示した閾値（閾値１）で２値化し、絶対値が小ならば
、０（白抜き）、大ならば１（斜線）とする様にして得
られたものを図式化したのが第１３図（ａ）、第１４図
（ａ）である、第９図（ａ）　〜（ｃ）−Ｌ　１図（ａ
）〜（Ｃ）からも解る様に、エツジ候補点信号１８が１
となるのはエツジ画像周辺の画素に集中し、連続調や網
点画像に対してはほとんどの画素に対してＯとなるので
、１となる画素があっても孤立したものとなる。第１３
図（ａ）の孤立した点部分はノイズと考えられる。

以下、領域判定を図式的に説明する為に、コンパレータ
８１で設定するｎ×ｍの矩形領域を第１５図に示される
ように３×３画素とする。エツジ候補点数信号１９の分
布図は第１３図（ａ）又は第１４図（ａ）に示された５
Ｘ５の画像領域に第１５図の３×３の矩形領域の中心を
５×５の端から順に重ね合わせ、その中にいくつ黒（エ
ツジ候補点）があるかを数えることで得られる。このよ
うにして得られたのが第１３図（ｂ）及び第１４図（ｂ
）である。

第１３図（Ｃ）、第１４図（Ｃ）は第１３図（ｂ）、第
１４図（ｂ）のエツジ候補点数信号１９を例えば閾値＝
４（前述の閾値２）で２値化し、４以上なら１（斜線＝
黒）、４未満ならＯ〔白抜き一白〕とした場合の領域判
定の結果を示している。図かられかる通り、この回路に
より工フジ中の白抜けや、連続調画像中の孤立エツジ部
分をなくす事ができ、エツジ領域と非エツジ領域の領域
判定が行なえる。

第１６図は、出力信号処理回路１７のブロック図である
。加算器１０１は、バッファメモリ１１からの画像デー
タ信号７とバッファメモリ１４がらの画像データ信号８
とを領域判定信号９と同期させながら減算する。１ｏ２
は加算器１０１の出力信号１０５と画像データ信号７を
加算する加算器、１０３は領域判定信号９に応じて、２
次元平滑化値号８と加算器１０２の出力信号１ｏ５との
どちらかを選択して出力信号１ｏを出力するスイッチで
ある。

加算器１０１は画像データ信号７から高周波成分の減衰
した２次元平滑化値号８を減算することで高周波成分の
信号１０４のみを出力する。加算器１０２は高周波成分
の信号１０４を画像データ信号７に加えることで高周波
域の強調されたエツジ強調信号１０５を出方する。ここ
で、エツジ強調信号１０５は高周波成分の信号１０４を
定数倍して画像データ信号７に加える事でエツジの強調
度合を調整する事が出来る。スイッチ１０３は領域判定
信号９が１ならばエツジ強調信号１０５を出力信号１０
とし、領域判定信号９が０ならば２次元平滑化値号８を
出力信号１ｏとする。

従って、出力信号ｌＯはエツジ部分に対してはエツジを
強調した信号となり、網点入力画像に対しては、平滑化
により網点をなくした信号となる。第１７図（ａ）〜（
ｃ）は第９図（ａ）、第１０図（ａ）、第１１図（ａ）
に夫々示された入力信号１に対する出力信号１０を図示
したものである。なお、写真フィルムの粒状性によるノ
イズ　。

等は孤立したエツジとなる為に、前述したように領域判
定回路１６によりエツジ部分ではないと判断される。従
って本発明による回路ではノイズ部分は平滑化されるこ
ととなる。

第１８図は前記実施例の領域判定部分の他の構成例で、
図中、１２１は入力される画像データ信号１に対し、特
定の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ、１２２
の領域判定回路は第１図中の領域判定回路１６と同様の
ものである。バンドパスフィルタ１２１は前記実施例と
同様に平滑化回路とエツジ抽出回路により構成されるが
、この場合には平滑化回路゛とエツジ抽出回路の順序は
任意で良いこととなる。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明の画像処理装置を用いれば、
平滑化手段とエツジ抽出手段と領域判定手段とにより、
良好なエツジ領域の抽出と領域の判別が行なえ、領域の
判別によりエツジ強調した信号と平滑化した信号とを選
択して出力する事により網点画、階調画像及び線画等を
含む入力画像を画質劣化する事なく再生復調する事が出
来る。

特にモアレ等の画質劣化をなくす効ちと、写真用フィル
ムの粒状性ノイズを平滑化する効果と、文字或はエツジ
を鮮明に出力する効果がある。

また、実施態様によればバンドパスフィルタを平滑化回
路とエツジ抽出回路とにより構成する事で領域判定の中
間過程で平滑化画像が得られ、領域判定と平滑化を独立
に行なう無駄を省く事ができる。

また、平滑化手段を２つの平滑１ヒ回路に分割し、最初
にライン方向の平滑化を催なう車によリ、出力時の位置
合わせのための／くラフアメモリと平滑化のためのバッ
ファメモリを兼用することができ、メモリ容量の少量化
を達成する事が出来るとともに、２次元平滑化を１度に
行なう場合に比べて計算量を大幅に減少させることがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像処理装置の一実施例のブロック図
、 第２図はバッファメモリ１１と平滑化回路１２のブロッ
ク図、 第３図は平滑化回路１３のブロック図、第４図はバッフ
ァメモリ１４とエツジ抽出回路１５のブロック図、 第６図（ａ）　〜（ｃ）　、第７図（ａ）　〜（ｃ）　
。 及び第８図（ａ）〜（Ｃ）は平滑化回路１２゜１３、エ
ツジ抽出回路１５による信号の変化を周波数分布で示し
た図、 第９図（ａ）〜（Ｃ）、第１０図（ａ）〜（Ｃ）、第１
１図（ａ）〜（Ｃ）は同じ信号の変化を信号レベルで示
した図、 第５図は平滑化回路１２，１３、エツジ抽出回第１２４
−席領域内係数回路８２の構成図、第１３図（ａ）　〜
（ｃ）　、第１４図（ａ）（Ｃ）は領域判定回路１６内
での信号の変化を牙、した図、 第１５図は設定領域の大きさを示した図、第１６図は出
力処理回路１７の構成図、第１７図（ａ）〜（Ｃ）は本
実施例の出力信号を示した図、 第１８図は領域判定回路の他の実施態様の構成図である
。 図中、１１．１４・・・バッファメモリ、１２，１３・
・・平滑化回路、１５・・・エツジ抽出回路、１６・・
・領域判定回路、１７・・・出力処理回路である。 第１図 第４図 第５図 第６図 （ａ）　　　　（ｂ）　　　　（Ｃ） 第７図 （ａ）　　　　（ｂ）　　　　（ｃ） 第８図 （０）　　　　（ｂ）　　　　（Ｃ） 第９図 第１０図 第１１図 第１２図　（０） （ａ　）　　　　　　　　　　（ａ　）（ｂ）　　　　
　　　　　（ｂ） （ｃ）　　　　　　　　　（ｃ） 第１５図 餐淀迂千瀬懺゛

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の画像信号を平滑化する平滑化手段、平滑化
   された第２の画像信号からエッジ抽出するエッジ抽出手
   段、エッジ抽出された第３の画像信号をｎ×ｍ画素の大
   きさのブロックに分割し該ブロック内の像域を判定し該
   判定結果を出力する像域判定手段及び前記判定結果に応
   じて第１の画像信号と平滑化された第２の画像信号とに
   所定の処理を加える処理手段とを備えた画像処理装置。
2. （２）平滑化手段は第１のバッファメモリと第２のバッ
   ファメモリとを備える事により主走査方向と副走査方向
   の２方向で平滑化する事を特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の画像処理装置。
3. （３）像域の判定はブロック内の第１の閾値以上の第３
   の画像信号の画素数を計数し、該計数値と第２の閾値と
   の大小から行う事を特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の画像処理装置。
4. （４）処理手段は第１の画像信号から第２の画像信号を
   減じた第４の画像信号を定数倍し第１の画像信号に加え
   た第５の画像信号と第２の画像信号のいずれかの選別を
   像域判定手段の判定結果に応じて行う事を特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の画像処理装置。