JP5705173B2 - 画像処理装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置および画像形成装置に関するものである。

二値画像を拡大する際に、拡大画像においてエッジの段差部分をスムージングする技術が種々提案されている（例えば特許文献１，２参照）。

ある画像処理装置では、元の二値画像における２×２の画素領域ごとに、画素領域内の黒色の３画素がＬ字を形成しているか、黒色の３画素が逆Ｌ字を形成しているかを判定し、そのＬ字または逆Ｌ字からエッジが延びている場合、そのエッジの長さに応じて、その画素領域を２倍に拡大した後の画素領域（つまり、拡大画像における４×４画素の画素領域）における画素値を決定している（特許文献２参照）。

特開平４−３２９４８３号公報 特開２００５−３９８０２号公報

しかしながら、上述の技術では、黒色の画素領域のエッジに対してスムージングしているため、白色の画素領域に対して適切なスムージングとなっていない可能性がある。例えば、拡大画像内で白色の細線の形状が崩れてしまうことがある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、二値画像を拡大する際に、二値のうちの一方の値の画素領域と他方の値の画素領域のそれぞれに対して適切なスムージングを実行する画像処理装置および画像形成装置を得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。

本発明に係る画像処理装置は、二値画像において、第１画素値についての段差を形成する第１段差画素および第１画素値を反転させた第２画素値についての段差を形成する第２段差画素を検出するとともに、検出した第１段差画素および第２段差画素についての段差の向きを検出する段差検出部と、第１段差画素に対応する拡大画像内の画素領域における、段差の向きに応じた位置にあり、二値画像において第１段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数に対応した数の画素の画素値を第１画素値から第２画素値へ反転させ、第２段差画素に対応する拡大画像内の画素領域における、段差の向きに応じた位置にあり、二値画像において第２段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数に対応した数の画素の画素値を第２画素値から第１画素値へ反転させる拡大処理部とを備える。

これにより、二値画像を拡大する際に、二値のうちの一方の値の画素領域と他方の値の画素領域のそれぞれに対して適切なスムージングが実行される。

また、画像処理装置は、二値画像において第１段差画素および第２段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数および段差の向きのそれぞれに対応する複数の画素値パターンと、その画素値パターンに一致するときに画素値を反転させる１または複数の画素位置とを示すパターンデータをさらに備える。そして、段差検出部は、その画素値パターンに基づくパターンマッチングにより、第１段差画素、段差の向き、および二値画像において第１段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数を検出するとともに、第２段差画素、段差の向き、および二値画像において第２段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数を検出する。拡大処理部は、第１段差画素または第２段差画素に対応する、拡大画像内の画素領域において、検出時の画素値パターンに対応する画素位置の画素値を反転させる。

また、画像処理装置は、段差の向きごとに、画素値の反転を禁止する禁止画素値パターンを示す禁止パターンデータをさらに備える。そして、拡大処理部は、第１段差画素または第２段差画素が検出された場合でも、検出された第１段差画素または第２段差画素の周辺の画素値パターンが、検出された第１段差画素または第２段差画素の段差の向きに対応する禁止画素値パターンに一致するときには、その段差の向きに対応する画素位置の画素値の反転を行わない。

これにより、段差の向きごとに、その段差の向きに対応する画素値反転を禁止画素値パターンで禁止するため、段差画素に対応する、拡大画像内の画素領域について、スムージング後の画質が高くなる。

また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、上述のパターンデータの画素値パターンは、基本画素値パターンを含む。基本画素値パターンでは、（ａ）注目画素の画素値が、注目画素に対して斜めに隣接する第１周辺画素の画素値と同一であり、（ｂ）注目画素および第１周辺画素の両方に対して主走査方向または副走査方向において隣接する第２周辺画素が、第２周辺画素に対して斜めに隣接しかつ主走査方向または副走査方向において注目画素に隣接する第３周辺画素の画素値と同一であり、（ｃ）注目画素の画素値が、第３周辺画素の画素値と異なる。また、禁止画素値パターンでは、主走査方向または副走査方向において第２周辺画素および第３周辺画素の両方に隣接する第４周辺画素の画素値が、第２周辺画素および第３周辺画素の画素値と異なり、主走査方向または副走査方向において注目画素および第１周辺画素の両方に隣接する第５周辺画素の画素値が、注目画素および第１周辺画素の画素値と異なる。

これにより、細線の交差部など、明確な段差ではない箇所についてはスムージングが禁止されるため、スムージング後の画質が高くなる。

また、本発明に係る画像処理装置は、上記の画像処理装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、段差検出部は、１つの画素値パターンを、第１段差画素および第２段差画素の一方の検出に使用し、その画素値パターンの画素値を反転させたパターンを第１段差画素および第２段差画素の他方の検出に使用する。

これにより、二値のうちの一方の値の画素領域（例えば黒）の段差と他方の値の画素領域（例えば白）の段差が同様に取り扱われる。

また、本発明に係る画像処理装置は、二値画像において、第１画素値についての段差を形成する第１段差画素および第１画素値を反転させた第２画素値についての段差を形成する第２段差画素を検出するとともに、検出した第１段差画素および第２段差画素についての段差の向きを検出する段差検出部と、第１段差画素に対応する拡大画像内の画素領域における、段差の向きに応じた位置にあり、二値画像において第１段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数に対応した数の画素の画素値を第１画素値から第２画素値へ反転させ、第２段差画素に対応する拡大画像内の画素領域における、段差の向きに応じた位置にあり、二値画像において第２段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数に対応した数の画素の画素値を第２画素値から第１画素値へ反転させる拡大処理部と、二値画像において第１段差画素および第２段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数および段差の向きのそれぞれに対応する複数の画素値パターンと、その画素値パターンに一致するときに画素値を反転させる１または複数の画素位置とを示すパターンデータとを備える。そして、段差検出部は、その画素値パターンに基づくパターンマッチングにより、第１段差画素、段差の向き、および二値画像において第１段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数を検出するとともに、第２段差画素、段差の向き、および二値画像において第２段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数を検出する。拡大処理部は、第１段差画素または第２段差画素に対応する、拡大画像内の画素領域において、検出時の画素値パターンに対応する画素位置の画素値を反転させる。さらに、画像処理装置は、段差の向きごとに、画素値の反転を許可する許可画素値パターンを示す許可パターンデータをさらに備える。拡大処理部は、第１段差画素または第２段差画素が検出された場合でも、検出された第１段差画素または第２段差画素の周辺の画素値パターンが、検出された第１段差画素または第２段差画素の段差の向きに対応する許可画素値パターンに一致しないときには、その段差の向きに対応する画素位置の画素値の反転を行わない。

これにより、段差の向きごとに、その段差の向きに対応する画素値反転を許可画素値パターンで許可するため、段差画素に対応する、拡大画像内の画素領域について、スムージング後の画質が高くなる。

本発明に係る画像形成装置は、上記の画像処理装置のいずれかを備える。

本発明によれば、二値画像を拡大する際に、二値のうちの一方の値の画素領域と他方の値の画素領域のそれぞれに対して適切なスムージングが実行される。

図１は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１における１つの段差方向についての画素値パターンおよび禁止画素値パターンの例を示す図である。 図３は、実施の形態１における８つの方向＃１〜＃８についての画素値パターンおよび禁止画素値パターンの例を示す図である。 図４は、図３に示す８つの方向および段差長＝１〜３についての画素値パターンに対応する、画素値を反転させる画素の位置を示す図である。 図５は、図２に示す画素値パターン（つまり、方向＃１の画素値パターン）に一致するときに画素値を反転させる１または複数の画素位置を説明する図である。 図６は、実施の形態１における画像処理装置の動作を説明するフローチャートである。 図７は、元の二値画像の一例と、実施の形態１における画像処理装置によりその二値画像を拡大した拡大画像とを示す図である。 図８は、元の二値画像の他の例と、実施の形態１における画像処理装置によりその二値画像を拡大した拡大画像とを示す図である。 図９は、元の二値画像の他の例と、実施の形態１における画像処理装置によりその二値画像を拡大した拡大画像とを示す図である。 図１０は、元の二値画像の他の例と、実施の形態１における画像処理装置によりその二値画像を拡大した拡大画像とを示す図である。 図１１は、図３に示す８つの方向＃１〜＃８についての画素値パターンに対応する許可画素値パターンの例を示す図である。 図１２は、元の二値画像の一例と、実施の形態２における画像処理装置によりその二値画像を拡大した拡大画像とを示す図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１．

図１は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置１の構成を示すブロック図である。図１に示す画像形成装置１は、複合機である。ただし、画像形成装置１は、プリンター、コピー機、ファクシミリ機などでもよい。

この画像形成装置１は、印刷装置１１と、画像読取装置１２と、ファクシミリ装置１３と、画像処理装置１４とを備える。

印刷装置１１は、ラスター画像データに基づいて原稿画像を印刷する内部装置である。印刷装置１１は、例えば、画像処理装置１４により拡大処理された画像データに基づいて原稿画像を印刷する。

画像読取装置１２は、原稿から原稿画像を光学的に読み取り、原稿画像の画像データを生成する内部装置である。

ファクシミリ装置１３は、送信すべき原稿画像の画像データからファクシミリ信号を生成し所定の通信路を介して送信するとともに、ファクシミリ信号を所定の通信路を介して受信し画像データに変換する内部装置である。

画像処理装置１４は、画像読取装置１２、ファクシミリ装置１３などで生成された画像データに対して拡大処理などの画像処理を行う。特に、画像処理装置１４は、主走査方向および／または副走査方向に二値画像を拡大する。なお、画像の拡大は、画像の解像度の増加と同義である。

実施の形態１では、画像処理装置１４は、パターンマッチングによりスムージングする画素を元の二値画像において検出し、検出した画素に対応する、拡大画像内の画像領域に対してスムージングを行う。

画像処理装置１４は、演算処理装置２１と記憶装置２２とを有する。演算処理装置２１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やマイクロコンピューターで実現され、各種処理部を実現する。記憶装置２２は、フラッシュメモリーなどの不揮発性の記憶装置である。

記憶装置２２は、パターンデータ４１および禁止パターンデータ４２を予め記憶している。パターンデータ４１は、二値画像において第１段差画素および第２段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数（以下、段差長という）および段差の向きのそれぞれに対応する複数の画素値パターンと、その画素値パターンに一致するときに画素値を反転させる１または複数の画素位置とを示す。禁止パターンデータ４２は、段差の向きごとに、画素値の反転を禁止する禁止画素値パターンを示す。第１段差画素は、第１画素値（例えば黒を示す１）の段差であり、第２段差画素は、第２画素値（例えば白を示す０）の段差である。

図２は、実施の形態１における１つの段差方向についての画素値パターンおよび禁止画素値パターンの例を示す図である。

図２に示す画素値パターンおよび禁止画素値パターンは、拡大倍率が３倍であるときに使用されるものであって、図２（Ａ）に示す画素値パターンは、段差長が１である画素値パターンであり、図２（Ｂ）に示す画素値パターンは、段差長が２である画素値パターンであり、図２（Ｃ）に示す画素値パターンは、段差長が３である画素値パターンであり、図２（Ｄ）に示す画素値パターンは、禁止画素値パターンである。

拡大倍率をＮとすると、注目画素が第１段差画素または第２段差画素であるときに、１つの段差方向につき、段差長が１からＮまでのＮ個の画素値パターンが使用される。

図２において、黒い星のマークを付した画素１０１が注目画素とされ、黒い星のマークを付した画素１０１と黒い四角のマークを付した画素１０２とが同一の画素値を有し、白い星のマークを付した画素１０３と白い四角のマークを付した画素１０４とが同一の画素値を有し、黒い星および黒い四角のマークを付した画素１０１，１０２と、白い星および白い四角のマークを付した画素１０３，１０４とが互いに異なる画素値を有する。

注目画素が黒色の画素値を有する場合、図２に示す画素値パターンは、図２における黒色のマークの画素１０１，１０２，１０５が黒色の画素値を有し、白色のマークの画素１０３，１０４，１０６が白色の画素値を有する画素値パターンとして使用される。一方、注目画素が白色の画素値を有する場合、図２に示す画素値パターンは、図２における黒色のマークの画素１０１，１０２，１０５が白色の画素値を有し、白色のマークの画素１０３，１０４，１０６が黒色の画素値を有する画素値パターンとして使用される。

実施の形態１では、パターンデータ４１の画素値パターンは、基本画素値パターンを含む。基本画素値パターンは、段差長が１である画素値パターン（例えば図２（Ａ）に示すもの）である。

基本画素値パターンでは、（ａ）注目画素１０１の画素値が、注目画素１０１に対して斜めに隣接する第１周辺画素１０２の画素値と同一であり、（ｂ）注目画素１０１および第１周辺画素１０２の両方に対して主走査方向または副走査方向において隣接する第２周辺画素１０４が、第２周辺画素１０４に対して斜めに隣接しかつ主走査方向または副走査方向において注目画素１０１に隣接する第３周辺画素１０３の画素値と同一であり、（ｃ）注目画素１０１の画素値が、第３周辺画素１０３の画素値と異なる。

また、禁止画素値パターンは、基本画素値パターンを含み、禁止画素値パターンでは、主走査方向または副走査方向において第２周辺画素１０４および第３周辺画素１０３の両方に隣接する第４周辺画素１０５の画素値が、第２周辺画素１０４および第３周辺画素１０３の画素値と異なり、主走査方向または副走査方向において注目画素１０１および第１周辺画素１０２の両方に隣接する第５周辺画素の画素値１０６が、注目画素１０１および第１周辺画素１０２の画素値と異なる。つまり、禁止画素値パターンは、例えば図２（Ｄ）に示すように、細線の交差部に現れるため、禁止画素値パターンに基づいてスムージングを禁止することで、細線の交差部が維持される。

図３は、実施の形態１における８つの方向＃１〜＃８についての画素値パターンおよび禁止画素値パターンの例を示す図である。図３における方向＃１の画素値パターンおよび禁止画素値パターンは、図２に示す画素値パターンおよび禁止画素値パターンである。パターンマッチングでは、注目画素周辺の画素の画素値パターンが、これらの画素値パターンのそれぞれに一致するか否かが判定される。

方向＃１，＃３，＃５，＃７の画素値パターンは、段差長が主走査方向に延びている。方向＃１の画素値パターンと方向＃３の画素値パターンでは、段差長が延びる方向が異なる。方向＃５の画素値パターンと方向＃７の画素値パターンでは、段差長が延びる方向が異なる。

方向＃２，＃４，＃６，＃８の画素値パターンは、段差長が副走査方向に延びている。方向＃２の画素値パターンと方向＃６の画素値パターンでは、段差長が延びる方向が異なる。方向＃４の画素値パターンと方向＃８の画素値パターンでは、段差長が延びる方向が異なる。

図４は、図３に示す８つの方向および段差長＝１〜３についての画素値パターンに対応する、画素値を反転させる画素の位置を示す図である。図４において、丸のマークを付した画素が、画素値を反転させる画素である。

図５は、図２に示す画素値パターン（つまり、方向＃１の画素値パターン）に一致するときに画素値を反転させる１または複数の画素位置を説明する図である。図２に示す画素値パターンは、拡大倍率が３倍であるときのものである。このため、元の二値画像における１つの画素は、拡大画像における３×３の画素領域に対応する。

図５（Ａ）は、いずれの画素値パターンにも一致しないときの、拡大画像における画素領域の画素値を示す。図５において、ハッチを付した画素は、元の二値画像における注目画素の画素値と同一の画素値を有する。

図５（Ｂ）は、注目画素１０１周辺の画素値パターンが図２（Ａ）に示す画素値パターンに一致した場合に画素値を反転させる画素位置を示している。注目画素１０１周辺の画素値パターンが図２（Ａ）に示す段差長が１であるときの画素値パターンに一致した場合、段差長と同数である１つの画素の画素値が反転され、その画素は、画素領域における画素１０３側の３つの画素のうちの１つである。

図５（Ｃ）は、注目画素１０１周辺の画素値パターンが図２（Ｂ）に示す画素値パターンに一致した場合に画素値を反転させる画素位置を示している。注目画素１０１周辺の画素値パターンが図２（Ｂ）に示す段差長が２であるときの画素値パターンに一致した場合、段差長と同数である２つの画素の画素値が反転され、その画素は、画素領域における画素１０３側の３つの画素のうちの２つである。

図５（Ｄ）は、注目画素１０１周辺の画素値パターンが図２（Ｃ）に示す画素値パターンに一致した場合に画素値を反転させる画素位置を示している。注目画素１０１周辺の画素値パターンが図２（Ｃ）に示す段差長が３であるときの画素値パターンに一致した場合、段差長と同数である３つの画素の画素値が反転され、その画素は、画素領域における画素１０３側の３つの画素のすべてである。

例えば、図３における、方向＃１および段差長＝１に対応する画素値パターン、および方向＃７および段差長＝１に対応する画素値パターンの両方に、注目画素１０１周辺の画素値パターンが一致する場合、図５（Ｅ）に示すように、それぞれの画素値パターンに対応する画素位置の画素値が反転される。

また、演算処理装置２１は、処理部として、制御部３１、段差検出部３２、および拡大処理部３３を実現する。演算処理装置２１は、図示せぬメモリーを有し、そのメモリーに、処理前の二値画像のデータ、処理後の拡大画像のデータなどを記憶する。

制御部３１は、段差検出部３２および拡大処理部３３を制御するとともに、二値画像の画像データにおいて、主走査方向および副走査方向に沿って順番に画素を注目画素としてスキャンする。

段差検出部３２は、二値画像において、第１画素値（例えば黒を示す１）についての段差を形成する第１段差画素および第１画素値を反転させた第２画素値（例えば白を示す０）についての段差を形成する第２段差画素を検出するとともに、検出した第１段差画素および第２段差画素についての段差の向きを検出する。

ここでは、段差は、黒または白の２つのエッジが横（主走査方向）または縦（副走査方向）に１画素だけずれて接している箇所のことである。

段差検出部３２は、パターンデータ４１における１つの画素値パターンを、第１段差画素および第２段差画素の一方の検出に使用し、その画素値パターンの画素値を反転させたパターンを第１段差画素および第２段差画素の他方の検出に使用する。

拡大処理部３３は、注目画素の拡大を行う。拡大処理部３３は、第１段差画素（例えば、黒の段差画素）に対応する拡大画像内の画素領域における、段差の向きに応じた位置にあり段差長に対応した数の画素の画素値を第１画素値から第２画素値へ反転させる。また、拡大処理部３３は、第２段差画素（例えば、白の段差画素）に対応する拡大画像内の画素領域における、段差の向きに応じた位置にあり段差長に対応した数の画素の画素値を第２画素値から第１画素値へ反転させる。

実施の形態１では、段差検出部３２は、パターンデータ４１による画素値パターンに基づくパターンマッチングにより、第１段差画素、段差の向き、および段差長を検出するとともに、第２段差画素、段差の向き、および段差長を検出する。拡大処理部３３は、第１段差画素または第２段差画素に対応する、拡大画像内の画素領域において、段差検出時の画素値パターンに対応する画素位置の画素値を反転させる。

また、実施の形態１では、拡大処理部３３は、第１段差画素または第２段差画素が検出された場合でも、検出された第１段差画素または第２段差画素の周辺の画素値パターンが、検出された第１段差画素または第２段差画素の段差の向きに対応する禁止画素値パターンに一致するときには、その段差の向きに対応する画素位置の画素値の反転を行わない。

拡大処理部３３は、１つの注目画素が２以上の画素値パターンにより第１段差画素および／または第２段差画素として検出された場合、注目画素に対応する拡大画像内の画素領域において、２以上の画素値パターンに対応するすべての画素位置の画素の画素値を反転させる。

次に、上記画像処理装置１４の動作について説明する。図６は、実施の形態１における画像処理装置１４の動作を説明するフローチャートである。

まず、制御部３１は、注目画素を設定する（ステップＳ１）。最初の場合、第１ラインにおける主走査方向の先頭画素が注目画素に選択される。次に、第１ラインにおける主走査方向の次の画素が注目画素に選択される。そして、第１ラインにおける主走査方向の最後の画素の次は、第２ラインにおける主走査方向の先頭画素が注目画素に選択される。

段差検出部３２は、注目画素周辺の画素の画素値についてパターンマッチングを行う。例えば拡大倍率が３倍である場合、このパターンマッチングでは、図３に示す方向＃１〜＃８の各方向について、段差長＝１、段差長＝２、および段差長＝３のそれぞれの画素値パターンが使用される。

段差検出部３２は、まず、段差方向を設定する（ステップＳ２）。ここでは、方向＃１〜＃８のいずれか１つが選択される。

そして、段差検出部３２は、パターンデータ４１におけるその段差方向についての、段差長の異なる複数の画素値パターン（例えば拡大倍率が３倍である場合、段差長＝１、段差長＝２、および段差長＝３の画素値パターン）のいずれかに、注目画素周辺の画素の画素値パターンが一致するか否かを判定する（ステップＳ３）。

パターンデータ４１におけるその段差方向についての画素値パターンのいずれかに、注目画素周辺の画素の画素値パターンが一致する場合、段差検出部３２は、禁止パターンデータ４２におけるその段差方向についての禁止画素値パターンに、注目画素周辺の画素の画素値パターンが一致するか否かを判定する（ステップＳ４）。

禁止パターンデータ４２におけるその段差方向についての禁止画素値パターンに、注目画素周辺の画素の画素値パターンが一致しない場合、段差検出部３２は、パターンデータ４１に基づいて、ステップＳ３おいて一致した画素値パターンに対応する画素位置を特定する（ステップＳ５）。

なお、１つの段差方向について複数の段差長の画素値パターンに一致する場合、最も長い段差長の画素値パターンに対応する画素位置を特定し、その段差方向について一致したその他の画素値パターンに対応する画素位置は特定する必要はない。

一方、パターンデータ４１におけるその段差方向についての画素値パターンのいずれにも、注目画素周辺の画素の画素値パターンが一致しない場合、および禁止パターンデータ４２におけるその段差方向についての禁止画素値パターンに、注目画素周辺の画素の画素値パターンが一致する場合、この段差方向については、注目画素に対応する拡大後の画素領域において画素値を反転すべき画素はない。

そして、ステップＳ２で設定した段差方向についての処理（ステップＳ３〜Ｓ５）が終了すると、段差検出部３２は、方向＃１〜＃８のすべての段差方向について上述の処理（ステップＳ３〜Ｓ５）が完了したか否かを判定する（ステップＳ６）。段差検出部３２は、未処理の段差方向が存在する場合には、未処理の段差方向から１つを設定し（ステップＳ２）、その方向について上述の処理（ステップＳ３〜Ｓ５）を実行する。

このように、方向＃１〜＃８のそれぞれについて、段差の有無、およびスムージングの可否が判定され、注目画素に対応する拡大後の画素領域において画素値を反転すべき画素の位置が特定される。

そして、拡大処理部３３は、注目画素を拡大する（ステップＳ７）。このとき、拡大処理部３３は、拡大後の画素領域において、上述のようにして特定された画素位置の画素値を、注目画素の画素値を反転させた値にセットし、それ以外の画素の画素値を、注目画素の画素値にセットする。

注目画素についての拡大処理が終了すると、制御部３１は、注目画素が最後のラインの最後の画素まで到達したか否かを判定し（ステップＳ８）、注目画素が最後のラインの最後の画素まで到達していなければ、次の注目画素を設定する（ステップＳ１）。

以後、画像全域に対する拡大処理が完了するまで、ステップＳ１〜Ｓ８の処理が適宜繰り返し行われる。

図７は、元の二値画像の一例と、実施の形態１における画像処理装置１４によりその二値画像を拡大した拡大画像とを示す図である。図７（Ａ）は、元の二値画像（一部）の一例を示す図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す二値画像を３倍に拡大した拡大画像（一部）を示す図である。

例えば図７（Ａ）に示す二値画像における画素１２１についての周辺画素値パターンは、方向＃７の段差長＝３のパターンに一致し、画素１２２についての周辺画素値パターンは、方向＃１の段差長＝３のパターンに一致し、画素１２３についての周辺画素値パターンは、方向＃７の段差長＝３のパターンに一致し、画素１２４についての周辺画素値パターンは、方向＃１の段差長＝３のパターンに一致する。

したがって、図７（Ｂ）に示すように、画素１２１に対応する画素領域のうち、３つの画素１３１の画素値は、画素１２１の画素値を反転した値とされ、画素１２２に対応する画素領域のうち、３つの画素１３２の画素値は、画素１２２の画素値を反転した値とされ、画素１２３に対応する画素領域のうち、３つの画素１３３の画素値は、画素１２３の画素値を反転した値とされ、画素１２４に対応する画素領域のうち、３つの画素１３４の画素値は、画素１２４の画素値を反転した値とされる。

図８は、元の二値画像の他の例と、実施の形態１における画像処理装置１４によりその二値画像を拡大した拡大画像とを示す図である。図８（Ａ）は、元の二値画像（一部）の一例を示す図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示す二値画像を３倍に拡大した拡大画像（一部）を示す図である。

例えば図８（Ａ）に示す二値画像における画素１４１についての周辺画素値パターンは、方向＃３の段差長＝１のパターンおよび方向＃５の段差長＝１のパターンに一致する。このため、図８（Ｂ）に示すように、画素１４１に対応する画素領域のうち、方向＃３の段差長＝１のパターンに対応する１つの画素および方向＃５の段差長＝１のパターンに対応する１つの画素の合計２つの画素１５１の画素値が、画素１４１の画素値を反転した値とされる。

また、元の二値画像における画素１４２についての周辺画素値パターンは、方向＃５の段差長＝３のパターンに一致する。このため、画素１４１に対応する画素領域のうち、方向＃５の段差長＝３のパターンに対応する３つの画素１５２の画素値が、画素１４２の画素値を反転した値とされる。

さらに、元の二値画像における画素１４３についての周辺画素値パターンは、方向＃３の段差長＝１のパターン、方向＃４の段差長＝１のパターン、方向＃７の段差長＝１のパターン、および方向＃８の段差長＝１のパターンに一致する。しかし、元の二値画像における画素１４３についての周辺画素値パターンは、方向＃３および方向＃７の禁止画素値パターンにも一致する。このため、図８（Ｂ）に示すように、画素１４３に対応する画素領域のうち、方向＃４の段差長＝１のパターンに対応する１つの画素および方向＃８の段差長＝１のパターンに対応する１つの画素の合計２つの画素１５３の画素値のみが、画素１４３の画素値を反転した値とされる。

さらに、元の二値画像における画素１４４についての周辺画素値パターンは、方向＃１の段差長＝１のパターンおよび方向＃５の段差長＝１のパターンに一致する。しかし、元の二値画像における画素１４４についての周辺画素値パターンは、方向＃１および方向＃５の禁止画素値パターンにも一致する。このため、画素１４４に対応する画素領域１５４において、方向＃１の段差長＝１のパターンについての画素値の反転、および方向＃５の段差長＝１のパターンについての画素値の反転は、いずれも行われない。

図９は、元の二値画像の他の例と、実施の形態１における画像処理装置１４によりその二値画像を拡大した拡大画像とを示す図である。図９（Ａ）は、元の二値画像（一部）の一例を示す図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示す二値画像を３倍に拡大した拡大画像（一部）を示す図である。

例えば図９（Ａ）に示す二値画像における画素１６１についての周辺画素値パターンは、方向＃１の段差長＝１のパターン、方向＃２の段差長＝１のパターン、方向＃４の段差長＝１のパターン、方向＃５の段差長＝１のパターン、方向＃７の段差長＝１のパターン、および方向＃８の段差長＝１のパターンに一致する。しかし、元の二値画像における画素１６１についての周辺画素値パターンは、方向＃１、方向＃２、方向＃４、および方向＃５の禁止画素値パターンにも一致するため、図９（Ｂ）に示すように、画素１６１に対応する画素領域のうち、方向＃７の段差長＝１のパターンおよび方向＃８の段差長＝１に対応する１つの画素１７１の画素値のみが、画素１６１の画素値を反転した値とされる。

図１０は、元の二値画像の他の例と、実施の形態１における画像処理装置１４によりその二値画像を拡大した拡大画像とを示す図である。図１０（Ａ）は、元の二値画像（一部）の一例を示す図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示す二値画像を３倍に拡大した拡大画像（一部）を示す図である。

例えば図１０（Ａ）に示す二値画像における画素１８１についての周辺画素値パターンは、方向＃１の段差長＝１のパターン、方向＃２の段差長＝１のパターン、方向＃３の段差長＝１のパターン、方向＃４の段差長＝１のパターン、方向＃５の段差長＝１のパターン、方向＃６の段差長＝１のパターン、方向＃７の段差長＝１のパターン、および方向＃８の段差長＝１のパターンに一致する。しかし、元の二値画像における画素１８１についての周辺画素値パターンは、方向＃１〜方向＃８の禁止画素値パターンにも一致する。このため、図１０（Ｂ）に示すように、画素１８１に対応する画素領域１９１において、画素値の反転は、いずれも行われない。

以上のように、上記実施の形態１によれば、段差検出部３２は、二値画像において、第１画素値についての段差を形成する第１段差画素および第１画素値を反転させた第２画素値についての段差を形成する第２段差画素を検出するとともに、検出した第１段差画素および第２段差画素についての段差の向きを検出する。拡大処理部３３は、第１段差画素に対応する拡大画像内の画素領域における、段差の向きに応じた位置にあり段差長に対応した数の画素の画素値を第１画素値から第２画素値へ反転させ、第２段差画素に対応する拡大画像内の画素領域における、段差の向きに応じた位置にあり段差長に対応した数の画素の画素値を第２画素値から第１画素値へ反転させる。

これにより、二値画像を拡大する際に、二値のうちの一方の値の画素領域と他方の値の画素領域のそれぞれに対して適切なスムージングが実行される。

実施の形態２．

本発明の実施の形態２に係る画像形成装置では、画像処理装置１４は、禁止画素値パターンの代わりに、画素値の反転を許可する許可画素値パターンを使用し、注目画素周辺の画素値パターンが許可画素値パターンに一致する場合のみ、スムージング（つまり、画素値の反転）を実行する。

実施の形態２では、記憶装置２２には、段差の向きごとに、画素値の反転を許可する許可画素値パターンを示す許可パターンデータが予め記憶される。拡大処理部３３は、第１画素値についての第１段差画素または第２画素値についての第２段差画素が検出された場合でも、検出された第１段差画素または第２段差画素の周辺の画素値パターンが、検出された第１段差画素または第２段差画素の段差の向きに対応する許可画素値パターンに一致しないときには、その段差の向きに対応する画素位置の画素値の反転を行わない。

図１１は、図３に示す８つの方向＃１〜＃８についての画素値パターンに対応する許可画素値パターンの例を示す図である。

図１１に示すように、実施の形態２では、各方向について、２つの許可画素値パターンが設定されており、注目画素周辺の画素値パターンがこれらのうちのいずれかに一致し、かつ、いずれかの段差長の画素値パターン（図３）に一致する場合のみ、画素値の反転が行われる。

なお、実施の形態２では、図１１に示す許可パターン＃２における画素２０１〜２１６については、注目画素の値が、黒を示す値である場合のみ、使用される。これにより、黒の画素領域が、白の画素領域より優先的に取り扱われる。

図１２は、元の二値画像の一例と、実施の形態２における画像処理装置１４によりその二値画像を拡大した拡大画像とを示す図である。図１２（Ａ）は、二値画像（一部）の一例を示す図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ） に示す二値画像を拡大した拡大画像（一部）を示す図である。

図１１に示す許可画素値パターンを使用することで、図１２における、黒細線の接続部分の画素２２１に対応する画素領域２３１において、画素値の反転が行われないため、拡大画像における黒細線の接続部分の画質が良好となる。

なお、実施の形態２における画像処理装置１４のその他の構成および動作については、実施の形態１のものと同様であるので、その説明を省略する。

以上のように、上記実施の形態２によれば、段差の向きごとに、その段差の向きに対応する画素値反転を許可画素値パターンで許可するため、段差画素に対応する、拡大画像内の画素領域について、スムージング後の画質が高くなる。

なお、上述の各実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記各実施の形態では、拡大倍率が３倍である例を示しているが、拡大倍率は３倍に限らない。また、複数の拡大倍率のそれぞれについてパターンデータ、並びに禁止パターンデータまたは許可パターンデータを予め記憶装置２２に記憶しておき、ユーザーなどにより選択された拡大倍率に応じたパターンデータ並びに禁止パターンデータまたは許可パターンデータを選択して使用するようにしてもよい。

本発明は、例えば、複合機などにおける画像解像度の変換に適用可能である。

１ 画像形成装置
１４ 画像処理装置
３２ 段差検出部
３３ 拡大処理部
４１ パターンデータ
４２ 禁止パターンデータ
１０１ 注目画素
１０２ 第１周辺画素
１０３ 第３周辺画素
１０４ 第２周辺画素
１０５ 第４周辺画素
１０６ 第５周辺画素

Claims (5)

1. 二値画像から、エッジの段差周辺をスムージングした拡大画像を得る画像処理装置において、
   前記二値画像において、第１画素値についての段差を形成する第１段差画素および前記第１画素値を反転させた第２画素値についての段差を形成する第２段差画素を検出するとともに、検出した前記第１段差画素および前記第２段差画素についての段差の向きを検出する段差検出部と、
   前記第１段差画素に対応する前記拡大画像内の画素領域における、前記段差の向きに応じた位置にあり、前記二値画像において前記第１段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数に対応した数の画素の画素値を前記第１画素値から前記第２画素値へ反転させ、前記第２段差画素に対応する前記拡大画像内の画素領域における、前記段差の向きに応じた位置にあり、前記二値画像において前記第２段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数に対応した数の画素の画素値を前記第２画素値から前記第１画素値へ反転させる拡大処理部と、
   前記二値画像において前記第１段差画素および前記第２段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数および前記段差の向きのそれぞれに対応する複数の画素値パターンと、その画素値パターンに一致するときに画素値を反転させる１または複数の画素位置とを示すパターンデータと、
   前記段差の向きごとに、前記画素値の反転を禁止する禁止画素値パターンを示す禁止パターンデータとを備え、
   前記段差検出部は、前記画素値パターンに基づくパターンマッチングにより、前記第１段差画素、前記段差の向き、および前記二値画像において前記第１段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数を検出するとともに、前記第２段差画素、前記段差の向き、および前記二値画像において前記第２段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数を検出し、
   前記拡大処理部は、前記第１段差画素または前記第２段差画素に対応する、前記拡大画像内の画素領域において、検出時の前記画素値パターンに対応する前記画素位置の画素値を反転させ、また、前記第１段差画素または前記第２段差画素が検出された場合でも、検出された前記第１段差画素または前記第２段差画素の周辺の画素値パターンが、検出された前記第１段差画素または前記第２段差画素の段差の向きに対応する前記禁止画素値パターンに一致するときには、その段差の向きに対応する前記画素位置の画素値の反転を行わないこと、
   を特徴とする画像処理装置。
2. 前記パターンデータの前記画素値パターンは、基本画素値パターンを含み、
   前記基本画素値パターンでは、（ａ）注目画素の画素値が、前記注目画素に対して斜めに隣接する第１周辺画素の画素値と同一であり、（ｂ）前記注目画素および前記第１周辺画素の両方に対して主走査方向または副走査方向において隣接する第２周辺画素が、前記第２周辺画素に対して斜めに隣接しかつ主走査方向または副走査方向において前記注目画素に隣接する第３周辺画素の画素値と同一であり、（ｃ）前記注目画素の画素値が、前記第３周辺画素の画素値と異なり、
   前記禁止画素値パターンでは、主走査方向または副走査方向において前記第２周辺画素および前記第３周辺画素の両方に隣接する第４周辺画素の画素値が、前記第２周辺画素および前記第３周辺画素の画素値と異なり、主走査方向または副走査方向において前記注目画素および前記第１周辺画素の両方に隣接する第５周辺画素の画素値が、前記注目画素および前記第１周辺画素の画素値と異なること、
   を特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記段差検出部は、１つの画素値パターンを、前記第１段差画素および前記第２段差画素の一方の検出に使用し、その画素値パターンの画素値を反転させたパターンを前記第１段差画素および前記第２段差画素の他方の検出に使用することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
4. 二値画像から、エッジの段差周辺をスムージングした拡大画像を得る画像処理装置において、
   前記二値画像において、第１画素値についての段差を形成する第１段差画素および前記第１画素値を反転させた第２画素値についての段差を形成する第２段差画素を検出するとともに、検出した前記第１段差画素および前記第２段差画素についての段差の向きを検出する段差検出部と、
   前記第１段差画素に対応する前記拡大画像内の画素領域における、前記段差の向きに応じた位置にあり、前記二値画像において前記第１段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数に対応した数の画素の画素値を前記第１画素値から前記第２画素値へ反転させ、前記第２段差画素に対応する前記拡大画像内の画素領域における、前記段差の向きに応じた位置にあり、前記二値画像において前記第２段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数に対応した数の画素の画素値を前記第２画素値から前記第１画素値へ反転させる拡大処理部と、
   前記二値画像において前記第１段差画素および前記第２段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数および前記段差の向きのそれぞれに対応する複数の画素値パターンと、その画素値パターンに一致するときに画素値を反転させる１または複数の画素位置とを示すパターンデータと、
   前記段差の向きごとに、前記画素値の反転を許可する許可画素値パターンを示す許可パターンデータとを備え、
   前記段差検出部は、前記画素値パターンに基づくパターンマッチングにより、前記第１段差画素、前記段差の向き、および前記二値画像において前記第１段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数を検出するとともに、前記第２段差画素、前記段差の向き、および前記二値画像において前記第２段差画素から直線的に連続し同一の画素値を有する画素の数を検出し、
   前記拡大処理部は、前記第１段差画素または前記第２段差画素に対応する、前記拡大画像内の画素領域において、検出時の前記画素値パターンに対応する前記画素位置の画素値を反転させ、また、前記第１段差画素または前記第２段差画素が検出された場合でも、検出された前記第１段差画素または前記第２段差画素の周辺の画素値パターンが、検出された前記第１段差画素または前記第２段差画素の段差の向きに対応する前記許可画素値パターンに一致しないときには、その段差の向きに対応する前記画素位置の画素値の反転を行わないこと、
   を特徴とする画像処理装置。
5. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の画像処理装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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