JPH0722327B2 - カラー画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の属する技術分野］ この発明は、中間調濃度をも含む一般画像を入力し、熱
転写プリンタまたは液晶ディスプレー等の中間調表示の
困難な出力装置に対して中間調を含む画像を処理するカ
ラー画像処理装置に関するものである。

［従来技術の問題点］ 熱転写プリンタ及び液晶ディスプレー等の出力装置では
２値濃度表示が最も安定であり、これらの装置に中間調
濃度を含む画像を表示する場合、従来、ディザ法による
濃度表示が用いられていた。

しかし、ディザ法を用いて中間調を再現すると、一般に
表示分解能が低下し、さらに不規則なノイズが目立つ等
の欠点を有していた。

これに対し、ブロック別像域分離法が提案され、その改
良が行なわれていたが（電子通信学会画像工学研究会資
料IE81−57）、この方式ではブロック別の判定処理が複
雑であり、またブロック間に画像濃度の変化点が存在し
た場合ノイズが生じやすい等の欠点を有していた。

［発明の目的］ この発明は、従来法に見られた欠点を除去し、画像を高
分解能でかつ、中間調をも表現可能な中間調画像表示装
置を提供することを目的とする。

［発明の概要］ 人間の目にとっては、写真等の一般画像を線成分及び中
間調成分とに分解して、イラスト画のような表示で表示
しても、さほど不自然を感じない。そこで入力されたカ
ラー画像信号をプリンタ等の出力装置のインクの濃度特
性に合わせて色変換した後に、その色信号毎に局所変動
率を求め、この値の大きさにより文字や物の輪郭等の線
成分を検出し、局所変動率に基づき色信号の高域補正を
行い、局所変動率が所定値よりも大きいときは、表示分
解能を低下させることなく高解像度画像信号を出力し、
局所変動率が所定値よりも小さいときは、中間的階調成
分を表現する信号を出力する。

すなわち局所変動率の大きい部分は予め定められた固定
閾値で２値化を行ない、局所変動率の小さい部分はディ
ザ化によりその画像の中間調濃度を表現することを可能
とするものである。

［発明の効果］ カラー画像を中間調まで再現性よく表示すると、一般に
めりはりのつかない低分解能なぼけた画像となるが、本
発明では、局所変動率の大きい線成分を検出し、この信
号の単純２値化を行なうことにより線成分はぼやけるこ
となく表現している。したがって文字や写真画の混在し
た画像においても、文字の輪郭部分の解像度を損なうこ
となく、中間調濃度を表現可能となり、めりはりのつい
た画像が得られる。

また入力されるカラー画像信号を分離した色信号の局所
変動率と、プリンタ等出力装置で用いるインクの濃度特
性に応じて変換された色信号の局所変動率とは、必ずし
も一致するとは限らないため、プリンタのインクの濃度
特性に応じて変換された色信号の局所変動率に応じて出
力信号処理を切り替えることにより、プリンタからの出
力画像においてめりはりのある画像を得ることが可能と
なる。

また単純２値化と、組織的ディザ法との切り換えの判定
は画像濃度の局所変動率の大小で行なっているので、判
定処理が容易となる。局所変動率は、微分処理により容
易に求めることができる。

次にブロック別像域分離法等に見られるようなブロック
という概念がないため、ブロック間におけるノイズの発
生等の問題が全くない等の効果がある。

［発明の実施例］ （基本原理） 以下、図面を参照して本発明の基本原理について説明す
る。

第１図は原稿１の画像を蛍光灯等の線光源２により照明
し、セルフオツクレンズアレイ３によりCCDセンサ等の
一次元センサ４に結像する。この一次元センサにより出
力された画像信号は、A/D変換器５によりデジタル信号
に変換される。

次に表示プリンタ22のインクの濃度特性に合わせるため
の濃度変換ROM6、７、８を通してその濃度特性を調節す
る。このとき原稿１の特性、すなわち濃い原稿や薄い原
稿、もしくはコントラストのない原稿等によりこの濃度
変換ROM6、７、８の出力を切り換えスイッチ９により適
正なものを選ぶ。具体的には第２図に示されているよう
に（ａ）は普通の原稿用、（ｂ）は薄い原稿用、（ｃ）
は濃い原稿用の濃度変換ROMの特性である。

次にこの信号に基づき高域周波数成分強調回路10により
局所変動率を求める。具体的には後述するようにコンボ
リュージョン演算回路により２次元微分を行なう。この
回路の前半部では一次元情報で入力される信号のうち、
一部の２次元データを準備するためのラインメモリ部11
と、この一部の２次元データから２次元微分を行なう積
和演算部12からなっている。

ここで説明を容易にするため、一次元信号で考える。第
３図の（ａ）に示されるような信号が入力画像として入
力されたとする。するとセルフオツクレンズアレイ３等
による光学形の伝達特性により得られる電気信号として
は、第３図（ｂ）に示されるような信号となる。この信
号がこの微分回路10に入力されると第３図の（ｃ）のよ
うな微分された信号となる。この信号が単純２値化もし
くはディザ法切り換えコード変換部13（ROMで構成す
る。）に入力される。この切り換えコード変換部13で
は、第３図（ｃ）に示される信号のうち、破線31より大
きなレベルもしくは、破線32より小さいレベルを有する
入力信号に対しては、後述する単純２値化による信号を
選択する第１のコード信号を発生する。また破線31と破
線32との間のレベルを有する入力信号があるときは、後
述するディザ法による信号を選択する第２のコード信号
を発生する。

ここでコード変換部13を構成するROMの内容は第４図に
示すように決める。この内容にしたがって、後述する切
り換え用のマルチプレクサ14は０のとき単純２値化、１
のときディザ法による信号を選択する。

一方積和演算部12からの出力信号と同一ラインの信号を
ラインメモリ部11から得る。この信号は第３図（ｂ）に
示されるようなラインセンサ４の出力を単純２値化もし
くはディザ法により処理を行なう。

しかしセルフオツクレンズアレイ３等の光学系で生じた
高域成分の低下した信号は、積和演算部12の出力信号、
すなわち高域成分のみの信号を加えることにより補正し
た方がより鮮明な画像を得られる。しかし全て加えると
過剰補正となり画質が低下するので、その補正係数Ｋ
（０＜Ｋ＜１）をかけ算器15により信号にかけて小さく
し、和算器16に入力する。なおかけ算器15を単純化し
て、補正係数Ｋを２のべき乗分の１だけに限定するな
ら、かけ算器15を省略して単に上位ビットのみを和算器
17に入力してもその目的は達せられる。

高域成分を検出された信号はラインメモリ部11の信号よ
り積和演算部12等の影響で遅れている。そこでラインメ
モリ部11の信号は遅延回路17により遅らせ補正信号と合
わせた後、和算器16に入力される。和算器16では補正信
号が加算されるので、第３図（ｂ）より高域特性の良い
信号が出力される。

次にこの信号は２つのコンパレータ18、19に入力され
る。コンパレータ18に入力された信号は所定値20と比較
され単純２値化により、２値化信号に変換される。なお
コンパレータ18を省略して、和算器16の出力信号の上位
１ビットをもって、２値化出力信号としてもその目的は
達せられる。

一方コンパレータ19に入力された信号はディザパターン
と言われる参照用マトリックスメモリ21のデータと順次
比較され、中間調濃度を表現するディザ化された２値化
信号としてコンパレータ19から出力される。

これら２種類の信号はマルチプレクサ14に入力され、画
像信号の局所変動率の大きさに基づき、どちらかの信号
が選択される。すなわちこの入力された信号は、前述し
た切り換え用コード変換部13からの出力信号により切り
換えられ、単純２値化処理された信号か、ディザ法によ
る処理された信号かが選択される。

このマルチプレクサ14の出力信号を熱転写プリンタ等の
画像出力装置22に表示する。例えば第３図（ａ）に示さ
れるような画像が入力された場合、この画像入力装置22
の出力画像は、第３図（ｄ）のような画像となる。ただ
しこの表示は２値濃度を平均化して、目でみたときの濃
度状態として表現している。

この実施例の効果を理解するために、このような判定を
行なわないで、単純２値化処理のみを行なう画像処理装
置、もしくはディザ法による中間調濃度の表現処理のみ
を行なう画像処理装置によって出力した例を示す。第５
図（ａ）はラインセンサ出力信号である。これを単純２
値化処理により表示すると、第５図（ｂ）に示すような
出力結果となる。これでは、所定の閾値以下の信号を表
現することができない。またディザ法による中間調濃度
の表現処理のみで表示すると第５図（ｃ）となる。これ
ならば中間調濃度を再現することは可能となるが、文
字、線画等のエッジの部分の解像度が損なわれる。

これに対し本発明では、第３図（ｄ）に示されるよう
に、局所変動率の大きな高域部分は２値化処理すること
により解像度の高い出力信号を生成し、局所変動率の小
さな低域部分はディザで表示されるため中間調濃度をも
表現可能である。

次に高域強調回路10について説明する。CCD等のライン
センサ４では一般に個々の検出素子の画素に感度のばら
つきがあるため、ライン方向に過度の画像信号の高域強
調を行なうと、そのばらつきにより却って画像信号が劣
化する。しかし原稿送り方向もしくはセンサ４の移動方
向に画像信号の高域強調を行う場合には、画素感度のば
らつきが打ち消される方向に働くため、あまり出力信号
の変動が生じない。したがってこの方向には比較的大き
な高域強調が可能である。

そこでライン方向とその直角方向での高域強調の程度を
変えた方が実用上好ましい。第６図のマトリックスは高
域強調のパラメータ群をを示し、互いに直交する方向で
この高域強調の程度を制御することが可能となってい
る。この図のパラメータa1乃至c5を２次元画像データに
順次積を実行し、その結果を加算したものがコンボリュ
ージョン演算と言われるもので、そのパラメータの選択
により高域強調が可能となる。

この積を実行するためには、例えば第６図に示されるマ
トリックスで考えると、５ライン分のデータが同時に必
要となる。このデータを準備するのがラインメモリ部11
である。この構成は第７図であり、ラインメモリ70は６
ライン分用意し、１ラインが書き込みを行なっている間
に他の５リンが読み出しを行なう。

すなわち切り換え用マルチプレクサ71により書き込みラ
インを１つ選択し、そのラインメモリにデータを書き込
む。次に復号マルチプレクサ72により書き込みを行なっ
ていないラインメモリ70に対して、紙送り方向にデータ
の順番が乱されないように切り換えて出力out1乃至出力
out5を出力する。次に入力I0に１つのデータが入力され
る毎に、５個の出力をそれぞれ各出力out1乃至out5に読
みだすことにより５×５個のデータを準備する。このデ
ータは積和演算部12に入力される。

積和演算部12の構成を第８図に示す。演算マトリックス
は第６図に示されているように第１行と第５行、第２行
と第４行がそれぞれ同じパラメータである。したがって
ラインメモリ70の出力out1乃至out5を第８図のSI1乃至S
I5に入力し、まずSI1とSI5との和を加算器80で演算し、
SI2とSI4との和を加算器81で演算する。次にこれらの結
果とSI3をそれぞれ積和演算回路82、83、84へ入力す
る。この積和演算回路はそれぞれのパラメータ85、86、
87を取り込んで積と和を実行する。すなわち、I0にデー
タ１個入力する毎に５回実行する。

この結果を用いてそれぞれ加算器88と加算器89を用いて
全ての和をとり、コンボリュージョン演算を実行する。
すると出力SOには、高域強調された信号が出力される。
このようにして高域強調が高速で実行される。

（実施例） 次に、カラー画像処理装置の場合について説明する。第
９図において、カラー原稿入力装置90からの複数の色信
号に分離されたアナログ電気信号（例えば、ホワイト、
イエロー、シアンの３色）は、それぞれA/D変換器91に
よりデジタル信号に変換される。一方、カラープリンタ
92で用いるインクの濃度特性とカラー原稿入力装置90の
入力信号特性を補正するための回路93に供給される。次
に原稿を読み取った信号からインクの分光特性に合うよ
うに、色変換するマトリックス回路94を通す。この回路
94は例えば第10図に示されているような積和演算回路か
らなり、以下の演算を行なう。

Ｍ＝a11w＋a12y′＋a13c′ Ｙ＝a21w＋a22y′＋a23c′ Ｃ＝a31w＋a32y′＋a33c′ ここでｗ、ｙ′、ｃ′は入力装置90から分離された色信
号に相当するもので、それぞれホワイト、イエロー、シ
アンに対応する。また、Ｍ、Ｙ、Ｃは色変換マトリック
ス回路94によりカラープリンタ92のインクの濃度特性に
合わせた信号に変換されたもので、それぞれマゼンタ、
イエロ、シアンに対応する。a11乃至a33は変換のための
マトリックスの係数である。

第10図を用いてこの回路の働きを説明する。ゲート回路
101によりｗ信号が端子102に生ずる。次に積和演算回路
103は、この信号にパラメータメモリ104からa11の係数
を引き出して積をとり、内部のアキュームレータに格納
する。次にゲート回路101によりｙ′信号を端子102に発
生させ、前述の操作と同様の操作を行なうことにより、
係数a12をかけて、内部のアキュームレータで加算す
る。さらにゲート回路101によりｃ′を選択し、前述の
操作と同様に係数a13をかけて、内部のアキュームレー
タで加算する。この結果を出力すればＭが得られる。Ｙ
及びＣも同様にして計算される。このようにしてカラー
プリンタ92のインクの濃度特性に合わせた信号に変換す
ることが可能となる。

このそれぞれ変換された信号Ｍ、Ｙ、Ｃについて、先の
基本原理で説明した回路と同様なものを用いて、まず高
域周波数成分強調回路10においてプリンタのインクの濃
度特性に合わせた色信号の局所変動率を求め、和算器16
により色信号の高域補正を行い、コンパレータ18にて単
純２値化処理を行ない、コンパレータ19にてディザ法に
より中間調濃度を表現可能な信号処理を行ない、マルチ
プレクサ14で先に求めた局所変動率の大きさに応じて処
理の異なる画像信号を選択的に出力し、カラープリンタ
92に入力する。

カラープリンタ92のインクの濃度特性に合わせた信号の
処理回路は、第９図で破線で囲まれた回路95であり、こ
れは先の基本原理の説明で用いた回路の組み合わせ10〜
21と同様の構成である。この回路95がそれぞれＭ、Y,C
に対して独立に設けられている。この回路によれば、色
分離された各色についてパラメータが独立に選定できる
ので、微妙な色の調節が可能となる。

例えば、ディザ化するための参照メモリの内容を各色そ
れぞれ始点の位置を異なるように配置することにより、
色のにごりを少なくすることが可能となる。また色の種
類により、高域強調の程度を異なるようにすることも可
能であり、これにより特定の色をはっきり表示すること
も可能となる。

さらにディザ化処理を行なうためのパラメータ等を変化
させることにより、各色に対する濃度勾配を変化させる
ことが可能となり、プリンタに使用するインクの濃度特
性に合わせてパラメータを設定し、より自然な色の再現
を実現することが可能となる。

なお原稿のコントラストが悪かったり、白地部分にノイ
ズがあったりする場合には、先の基本原理の説明で用い
た第１図の濃度変換用ROM6、７、８のような働きをもっ
た回路を96を用いるとよい。

なお、カラープリンタのインクの濃度特性とカラー入力
装置の入力信号特性を補正する回路93を対数変換性を有
する回路とするにより表現ビット数を削減することも可
能である。具体的には第11図に示されるような特性を有
する変換用ROMを用意し、ROMデータをアドレスすること
により対数変換を行なう。ただし例えば６ビットから４
ビットに変換する場合等は、単純に対数変換を行なうよ
りも、次式で示されるように不感領域を用いた方が良好
な特性が得られる。即ち、 ｘ＞ａのとき ｙ＝15・lnx/（ln64−lna）−15・lna/（ln64−lna）…
（２） ｘ＜ａまたはｘ＝ａのとき ｙ＝０ ただしｘは入力信号であり、ｙは出力信号である。また
ａは不感領域の上限値であり、２乃至３程度が適切であ
る。

ここで表現ビット数を削減する理由は以下の通りであ
る。まず入力された色信号を出力表示可能なカラープリ
ンタ92の階調に合わせる必要がある。さらに先に実施例
で見られた色変換マトリックス94での計算では、インク
の特性によって良好な色の再現が得られない場合がある
ことである。

このような場合には、特に予め色の組み合わせを全て計
算してテーブルを作成し、このテーブルを引くことによ
り色計算を行なう。このようにすることにより極めて複
雑な計算であっても、実時間で処理が可能となる。また
ここで作成されるテーブルはカラープリンタが表現可能
な色の組み合わせに対応して設ければ十分であるので、
これらの理由により表現ビット数を削減することが可能
である。さらに色変換を行なう場合に、テーブルから対
応するデータを引くのみでよいため、さらに回路の単純
化を図ることができる。

また色変換マトリックス回路94は、色変換テーブルを引
くことにより構成することも可能である。色変換テーブ
ルをRAMで構成し、このテーブル内容をROMから入力する
ことにより自由な変換が可能となる。例えば、原稿のコ
ントラストが小さい場合や、原稿の下地が濃すぎる場合
等、このテーブルの内容を入れ換えることにより、イン
テリジェンスなプリンタ装置、コピー装置とすることも
可能である。

なお局所変動率が十分大きくても、単純２値化の閾値を
越えていない限り、先の実施例においては、白色から黒
色、または黒色から白色への反転は生じない。しかし人
間の目にとっては、上述の色の反転が生じた方が、メリ
ハリのついた画像として認められる場合がある。このよ
うな場合には、先の実施例の単純２値化／ディザ化によ
る２値化の判定回路を変更して、第12図に示されるよう
な回路を用いればよい。

この回路では局所変動率が十分大きいときは、その局所
変動率の値を用いて黒色と判定し、局所変動率が十分小
さい場合には、その局所変動率を用いて白色と判定す
る。また局所変動率が大きい場合には単純２値化を、そ
れより小さい部分ではディザ法による処理を選択するよ
うに決定する。このようにすることにより、大きな局所
変動があれば必ず濃度の反転が生じメリハリのついた画
像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は濃度変換
ROMの内容を説明するための図、第３図は本発明の信号
処理を説明する図、第４図は切り換えコード変換ROMの
内容の例を示す図、第５図は従来の信号処理を説明する
図、第６図はコンボリューション演算のマトリックスを
示す図、第７図はラインメモリ部を示す図、第８図は積
和演算部を示す図、第９図は本発明の他の実施例を示す
図、第10図は色変換マトリックス演算を行なう回路を示
す図、第11図はビット削減変換を説明する図、第12図は
単純２値・ディザ切り換え回路の変形例を示す図であ
る。 10……高域周波数成分強調回路（コンボリューション回
路） 13……判定ROM 14……２値／ディザ切り換えマルチプレクサ 15……かけ算器 16……和算器 17……遅延回路 18、19……コンパレータ 20……所定値記憶回路 21……参照用マトリックスメモリ 22……プリンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 清 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 東京芝 浦電気株式会社総合研究所内 (72)発明者 三浦 秀三 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 東京芝 浦電気株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−185446（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−54985（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−78275（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−68872（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カラー画像信号入力部と、該入力部からの
   複数の色信号を出力装置の記録特性に合わせて変換する
   色変換部と、その色変換部で変換された色信号ごとに局
   所変動率を求め、この局所変動率に基づき前記変換され
   た色信号の高域成分を補正する高域成分補正部と、前記
   局所変動率が所定値よりも大きいときは前記高域補正さ
   れた色信号を２値化信号に変換して出力し、前記局所変
   動率が所定値よりも小さいときは前記高域補正された色
   信号を中間調濃度を表現する信号に変換して出力する出
   力部とを備えたことを特徴とするカラー画像処理装置。
2. 【請求項２】前記出力装置の記録特性は出力装置で用い
   るインクの濃度特性に応じて定められることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のカラー画像処理装置。