JPS63245174A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、たとえばアナログ画像情報をデジタル情報
に変換する画像処理装置にかかり、特に簡易な回路構成
で、入力画像に近い階調再現処理が可能な画像処理装置
に関する。

（従来の技術） 従来、たとえばデジタルＰＰＣなどの画像処理装置では
、ディザ処理を施すことによって、写真画像などの階調
を有する画像の疑似階調表現が行われるようになってい
る。また、高度な編集機能を備えた処理装置においては
画像蓄積装置が必須なものであり、その利用効率を考慮
して画像データが圧縮されて蓄積されるようになってい
る。

画像データの圧縮方式としては、たとえばＭＨ法やＭＲ
法などがあるが、簡易な方法として、特別な圧縮伸長処
理が不必要で、かつ出力装置との整合性（２値記録）の
良いディザ画像で保存する方法が一般的に良（用いられ
ている。

たとえば、前記デジタルＰＰＣにおいては画像編集機能
の装備が望まれており、ディザ画像を元にした画像デー
タベースを構築して各種の画像処理を行う必要がある。

その際、ディザ処理部での回路構成の簡便さから、特に
組織的ディザ法が用いられており、またディザマトリク
スとしては画像の非対称性が小さい正方形状のマトリク
ス（以下、正方マトリクスと呼ぶ）が用いられている。

ところで、ディザ化された画像をディザマトリクス単位
で処理する要求が多くある。たとえば、ディザ化画像信
号から元の画像信号（入力画像）を予測復元する場合や
平均濃度を求める場合などである。また、前記デジタル
ＰＰＣにおいては、特に入力画像に、より忠実な階調再
現特性を有する出力画像が要求されており、これを実現
するためには、１ビツトの画像データからｎビット（ｎ
は２以上の整数）の画像データを予測して、多階調表現
が可能な出力装置、たとえば昇華型熱転写プリンタやイ
ンクジェットプリンタなどで画像出力を行う必要がある
。このような場合、ディザ処理で用いたディザマトリク
スの大きさに比例したラインバッファ数を持って、ディ
ザ化画像から元の画像（入力画像）の濃度予測処理を行
わなければならない。

ところが、入力画像に、より忠実な階調特性を有する出
力画像を得るためには、ディザ処理に用いるディザマト
リクスの大きさを大きくしなければならない。しかしな
がら、階調再現特性を重視してディザマトリクスの大き
さを大きくした場合、それに応じて、ディザ処理に用い
る画像メモリとしてのラインバッファのメモリ数を増や
す必要が生じるため、ディザ処理部としての回路規模が
大きくなる。また、高価な画像メモリの量を増加するこ
とになるため、装置全体の小形化および低価格化が困難
となるという問題が生じていた。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は、入力画像に、より忠実な階調特性を有する
出力画像を得るために階調再現特性を重視してディザマ
トリクスの大きさを大きくした場合、それに応じて、デ
ィザ処理に用いる画像メモリの量を増加する必要が生じ
るためにディザ処理部としての回路規模が大きくなると
ともに、装置全体の小形化および低価格化が困難となる
という問題を除去し、優れた階調特性を有し、かつ小形
化および低価格化が図れる画像処理装置を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明の画像処理装置にあっては、アナログ画像情報
をデジタル画像信号に変換する入力処理部と、この入力
処理部からのデジタル画像信号を斜めディザマトリクス
を用いてディザ処理を行うディザ処理部と、このディザ
処理部で処理された信号から前記アナログ画像情報の画
像濃度を予測する濃度予測処理部と、この濃度予測処理
部からの出力信号を元に出力画像を生成する画像出力処
理部とを備えて構成されるものである。

（作用） この発明は、斜めディザマトリクスを用いて入力画像に
ディザ処理を施すことにより、濃度予測処理部において
、画像情報を一時記憶するための画像メモリの量の削減
を図った。また、出力画像をディザ画像から元の画像濃
度を予測した多値画像として出力するようにして、階調
再現性の良い出力画像を得ることができる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図はこの発明の画像処理装置のブロック図を示すも
のである。すなわち、この画像処理装置は、たとえば原
稿情報（入力画像）を１６本／ｍｍの線密度でサンプリ
ングし、かつ８ビツトのデジタル画像信号に変換する入
力処理部２１、この入力処理部２１からのデジタル画像
信号に対して、後述する斜めディザマトリクスを用いて
ディザ処理を施して１ビツトのディザ化画像信号に変換
するディザ処理部２２、このディザ処理部２２からの１
ビツトのディザ化画像信号を入力画像の情報保存のため
に蓄積する、たとえば２０ＭＢの記憶容量を有する磁気
ディスク装置からなる画像蓄積部２４、前記ディザ処理
部２２からの１ビツトのディザ化画像信号を用いて拡大
／縮小２凹転などのアフィン変換による画像編集、およ
び必要に応じて画像蓄積部２４の画像データ（ディザ化
画像信号）との合成など、ユーザの要求に応じた画像処
理を行う画像処理部２３、この画像処理部２３からのデ
ィザ画像（ディザ化画像信号群）から元の画＠（入力画
像）の画像濃度を予測し、多値出力画像信号を出力する
濃度予測処理部２５、この濃度予測処理部２５からの多
値出力画像信号に応じて各種の画像出力を行う記録装置
としての出力処理部（たとえば、解像度が１６本／　ｍ
　ｍの昇華型熱転写プリンタ）２６とから構成されてい
る。

前記ディザ処理部２２では、第２図に示すように、斜め
ディザマトリクスを用いてディザ処理を行うことにより
、デジタル画像信号が１ビツトのディザ化画像信号に変
換される。ここで、斜めディザマトリクスについて説明
する。

一般に、ディザマトリクスを二次元に展開したディザパ
ターンには、第３図（ａ）および（ｂ）にそれぞれ示す
正方ディザパターンＳおよび長方ディザパターンＲの矩
形ディザパターンと、同図（Ｃ）に示す斜めディザパタ
ーン０とがある。斜めディザパターン０は、各ディザマ
トリクスのエツジ部に位置する閾値の内で、隣接するデ
ィザマトリクスの少なくとも２つの閾値と接する閾値を
エツジ閾値（図中○で示す）と呼び、その個数をＮとす
ると、エツジ閾値の総数Ｎが「５」以上であるディザマ
トリクスと定義される。すなわち、この斜めディザパタ
ーン（菱型ディザパターンとも呼ぶ）Ｏは、このパター
ンＯの中のエツジ部の閾値がすべてエツジ閾値であって
、その閾値の総数がｒ２ｎ２Ｊ　　（ｎは２以上の整数
）のディザマトリクスを展開したものである。因みに、
正方および長方ディザパターンＳおよびＲでは、各ディ
ザマトリクスのエツジ閾値の総数Ｎはそれぞれ「４」で
ある。

また、斜めディザパターン０は、第４図（ａ）および（
ｂ）に示すように、長方ディザパターンＲと１対１に対
応する、たとえば総閾値数（総画素数とも呼ぶ）が「３
２」の斜めディザパターンＯの各ハツチング部Ｈ１，）
（２，Ｈ３は、それぞれ図に示すように、８Ｘ４（主走
査方向Ｘ副走査方向）の長方ディザパターンＲに帰結す
ることがわかる。これは、一般的に、総閾値数「２ｎ２
」の斜めディザマトリクスは、、ｒｎｘ２ｎ２／ｎＪで
表わすことができる。したがって、第５図に示す如くパ
ターン配置された斜めディザマトリクスで処理すると、
ｒ２ｎ２＋ｌＪの階調再現数が実現可能となる。

次に、前記濃度予測処理部２５の構成について説明する
。すなわち、前記濃度予測処理部２５は、第６図に示す
ように、前記画像処理部２３からのディザ化画像信号を
格納する４ライン分のラインバッファからなる画像メモ
リ２５１、この画像メモリ２５１に格納されたディザ画
像から逐次基準画素を選択する基準画素選択部２５２、
この基準画素選択部２５２で選択された基準画素を元に
参照画素を選択する参照画素選択部２５３、この参照画
素選択部２５３で求めた参照画素の濃度から基準画素の
濃度を決定する濃度演算部２５４とから構成され、前記
処理の繰返しによってディザ画像の全画素についての濃
度予測が行われる。

すなわち、濃度予測処理部２５に、前記画像処理部２３
からのディザ化画像信号４＜供給されると、次のような
濃度予測処理が行われる。なお、ここでは画像蓄積部２
４からの画像データとの合成を例に、第７図を参照しな
がら説明する。第７図において、“Ｏ”は画像蓄積部２
４からの画像データを表わし、×”はディザ処理部２２
からのディザ画像を表わしているが、それぞれの画素の
位置は一致するため、図ではＱｌで示す画素以外はディ
ザ画像の記載を省略している。

まず、基準画素選択部２５２により、ディザ画像が１次
記憶された画像メモリ２５１のアドレスをカウントアツ
プするごとに基準画素Ｏｆ（’ｉ。

ｊ）が決定される。図中では、基準画素を“・″で示し
ている。

ついで、参照画素選択部２５２により、前記基準画素ｏ
ｆ＜ｉ、　　ｊ）を中心とした参照画素の範囲（図中に
破線で示す８／４画素の領域）が選択される。この場合
、参照画素はディザマトリクスの大きさく３２）と同一
の大きさ、たとえば８×４（主走査方向×副走査方向）
の範囲で抽出される。これにより、画像メモリ２５１の
ラインバッファの数を削減できるとともに、濃度演算部
２５４におけるディザ画像からの元の画像の濃度予測に
よる多値画像の出力が可能となる。

さらに、前記濃度演算部２５４により、前記参照画素選
択部２５３で選択された参照画素の各濃度り。（１，Ｊ
）が決定され、これを元に基準画素Ｄｑ　（１，Ｊ）が
決定される。この場合、基準画素Ｄｑ　（１，Ｊ）は、
次式により表わされる。

Ｄｑ　（１，Ｊ）−ΣＤｏ　（ｉ、　Ｄ　／Ｍ　　　　
　　−（１）ただし、ｌ＋　　ｊ、Ｉｔ　　Ｊは、零を
含む正の整数であり、Ｍはディザマトリクス内の総画素
数（この実施例では３２）、Ａは参照画素の集合を示し
ている。

この結果、ディザ画像の濃度データＤｑ　（Ｉ。

Ｊ）は、４ビツトの多値出力として表わされる。

この多値出力画像信号は、昇華型熱転写プリンタなどの
出力処理部２６への入力信号となり、出力処理部２６に
よる、入力画像に忠実な階調再現特性を有した画像出力
が可能となる。

上記実施例においては、従来、用いられている正方ディ
ザマトリクスに変えて、斜めディザマトリクスを用いて
入力画像にディザ処理を施すようにした。これにより、
総画素数「３２」のディザマトリクスに対応する参照画
素の平均濃度を算出する場合、斜めディザマトリクスが
長方ディザマトリクスに１対１で対応することから副走
査方向の画素数を主走査方向の画素数の１／２とするこ
とによって、４ライン分のバッファメモリで画像データ
を蓄積することが可能となる。すなわち、６×６の正方
ディザマトリクス（階調再現数ｒ３７Ｊ）では６ライン
分のラインバッファを必要とし、５×５の正方ディザマ
トリクス（階調再現数ｒ２６Ｊ）では５ライン分のライ
ンバッファを必要とするのに対し、これらとほぼ同数か
、それ以上の階調表現数「３３」が得られる総画素数「
３２」の斜めディザマトリクスでは４ライン分で済む。

したがって、ラインバッフ数の削減が可能で、かつディ
ザマトリクス単位での平均濃度を正確に算出可能となる
。

ところで、ラインバッファ数の削減は、主走査方向に長
い長方ディザマトリクスのパターンＲを用いた場合でも
可能であるが、長方ディザパターンＲの場合、正方ディ
ザパターンＳに比べて画像の非対称性（縦横の解像度比
）が大きいため、画質の劣化が大きくなる。この場合、
画像の非対称性Ａｒは、 Ａｒ−ｑ／’ｐ　　　　　　　　　　　　　　・・・（
２）で定義される。ここで、ｑ、ｐは、それぞれディザ
パターンにおける水平および垂直方向へのディとづいて
、正方ディザマトリクスと長方ディザマトリクスとの画
像の非対称性Ａｒの比較を、それぞれ総画素数ｒｎ２＝
６４Ｊと「ｎ２＝３６Ｊとを例にして示すものである。

ここでは、長方ディザマトリクスの場合を２Δ”で、正
方ディザマトリクスの場合を２０°で示す。この図から
明らかなように、正方ディザマトリクスの場合には画像
の非対称性Ａｒが常に「１」であるのに対して、長方デ
ィザマトリクスの場合には画像の非対称性Ａｒが大きい
。

一方、斜めディザマトリクスは、ｒｎＸ２ｎＪの長方デ
ィザマトリクスと等価であるが、水平方向の繰返しピッ
チｑおよび垂直方向の繰返しピッチｐがともに「２ｎ」
である。このため、斜めディザマトリクスで処理した場
合の画像の非対称性Ａ「は、 Ａ　ｒ　−２ｎ　／　２　ｎ　＝　１　　　　　　　　
　・＝　（３）となる。すなわち、斜めディザマトリク
スの場合、正方ディザマトリクスの場合と同様に画像の
非対称性Ａｒはない。したがって、斜めディザマトリク
スで処理した場合、画像の非対称性Ａｒにもとづく画質
の劣化は生じない。

以上の結果から、閾値の総数がｒｎｏ２Ｊの正方ディザ
マトリクスで処理した場合、ディザマトリクス単位での
演算処理はｒｎＯｘｎｇ　Ｊのウィンドウでしか処理で
きないため、処理のためのラインバッファ数がｒｎｏ　
Ｊ個必要となる。しかし、正方ディザマトリクスとほぼ
同様の階調再現数を実現できる閾値の総数がｒ２ｎ２Ｊ
　　（２ｎ２ζｎ、　２　）個の斜めディザマトリクス
で処理した場合、処理に必要なラインバッファ数はｒｎ
Ｊ　　（ｎ＜ｎｏ）となり、メモリ数を削減できるもの
である。

同様にして、ｒｎｘ２ｎＪの長方ディザマトリクスで処
理した場合、ｒｎｘ２ｎＪのウィンドウでの処理が可能
となるが、この場合には画像の非対称性Ａｒが大きくな
ることから画質を満足することが困難となる。

このように、斜めディザマトリクスで処理することによ
り、画像の非対称性Ａｒを「１」にして、かつ画像メモ
リの量を削減することができる。したがって、斜めディ
ザマトリクスを用いた場合、正方ディザマトリクスでの
処理に比して、階調再現数および画像の非対称性Ａｒ（
縦横の解像度比）は同じであるにもかかわらず、画像メ
モリの量を軽減することが可能となるものである。

上記したように、入力画像をディザ処理する際に、画像
の非対称性が良く、かつ参照画素の副走査方向の範囲を
狭くすることが可能な斜めディザマトリクスを用いてデ
ィザ処理を行うようにしている。これにより、１画素に
対する階調表現が可能な多値の出力装置において、デジ
タル信号からアナログ信号における濃度子６７を行う際
に、マトリクスサイズを大きくして階調再現数を増加し
た場合でも、一時記憶素子たるラインバッファ数の削減
が可能となる。したがって、装置の小形化φ低価格化が
図れるとともに、階調の再現特性が入力画像に忠実であ
り、かつ画像の対称性が良好な画像出力が可能となるも
のである。

なお、上記実施例においては、ディザマトリクスのサイ
ズを「３２」としたが、これに限らず、任意の大きさに
変更可能である。また、ディザマトリクスの形状も、前
記実施例のものに限定されるものではない。さらに、閾
値配置は、ドツト集中型あるいはドツト分散型など、種
々のものを用いることができる。

また、濃度予測処理部２５では、ディザ処理部２２で用
いたディザマトリクスの大きさを基準として濃度予測を
行うようにしたが、たとえば記録装置（出力処理部）の
出力特性に応じて参照画素の範囲を可変可能としても良
い。

さらに、画像蓄積８２４の画像データとの画像処理（合
成）を例に説明したが、画像処理部２３で複数の入力画
像の編集、あるいは画像編集を行わずして、入力画像の
コピー出力を行うようにしても良い。

さらに、記録装置として昇華型の熱転写プリンタを例に
説明したが、ファクシミリなどに適用した場合には、受
信した２値画像データを濃度処理を行うことによって、
より原画像に忠実な画像再現が可能となる。

［発明の効果］ 以上、詳述したようにこの発明によれば、優れた階調特
性を有し、かつ小形化および低価格化が図れる画像処理
装置を提供できる。

４、図面簡単な説明 第１図はこの発明の一実施例である画像処理装置の構成
を概略的に示すブロック図、第２図は斜めディザマトリ
クスの閾値配置例を示す図、第３図はディザマトリクス
のパターン例を示す図、第４図は斜めディザマトリクス
と長方ディザマトリクスとの対応関係を示す図、第５図
は斜めディザパターンの一例を示す図、第６図は濃度予
測処理部の構成を概略的に示すブロック図、第７図は濃
度予測処理に係る動作を説明するために示す図、第８図
はディザマトリクスと画像の非対称性との関係を示す図
である。

２１・・・入力処理部、２２・・・ディザ処理部、２３
・・・画像処理部、２４・・・画像蓄積部、２５・・・
濃度子ｉｕｌ処理部、２６・・・出力処理部、２５１・
・・画像メモリ、２５２・・・基準画素選択部、２５３
・・・参照画素選択部、２５４・・・濃度演算部、０・
・・斜めディザパターン。

出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 Ｎ４図 第５図 ディザ實トリクスの大きさ　（ｍ　ｘ　！２！！−）ｍ （ａ） ディザマトリクスの大きさ　（ｍ％？）（ｂ） 第８図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）アナログ画像情報をデジタル画像信号に変換する
   入力処理部と、 この入力処理部からのデジタル画像信号を斜めディザマ
   トリクスを用いてディザ処理を行うディザ処理部と、 このディザ処理部で処理された信号から前記アナログ画
   像情報の画像濃度を予測する濃度予測処理部と、 この濃度予測処理部からの出力信号を元に出力画像を生
   成する画像出力処理部と を具備したことを特徴とする画像処理装置。
2. （２）斜めディザマトリクスは、閾値の総数が２ｎ＾２
   （ただし、ｎは２以上の整数）個で、マトリクスのエッ
   ジ部に位置するすべての閾値がそれぞれ隣接するディザ
   マトリクスの少なくとも２つの閾値と接するように配置
   されていること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）斜めディザマトリクスは、閾値の総数がｎ×２ｎ
   ＾２／ｎの長方ディザマトリクスと１対１に対応される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の画像処理装置。
4. （４）濃度予測処理部は、所定の大きさの領域から平均
   濃度を求める濃度演算部を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の画像処理装置。
5. （５）所定の大きさの領域は、斜めディザマトリクスの
   大きさを基準とされることを特徴とする特許請求の範囲
   第４項記載の画像処理装置。