JPH0810900B2 - カラー画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラー画像処理装置に関する。

〔発明の背景〕

現在、実用化されている画像出力装置、例えば表示装
置や記録装置は、２値でしか表せない装置が多い。この
ような出力装置を用いて擬似的に中間調を表現する方法
として、濃度パターン法やディザ法等が知られている。
濃度パターン法やディザ法も共に面積階調法の一種で、
一定の面積（マトリクス）内に記録するドットの数を変
化させるものである。

従来、このような出力装置を有する画像処理装置にお
いては、拡大縮小等の画像処理を２値信号を用いて行っ
ていた。また別の方法として、画像を読み取る光電変換
素子としてのCCDからの信号を用いて拡大縮小の処理を
行ない、その後に色分離をする方式が考えられている。

ところが、色分離の前に拡大縮小処理を行なうと、倍
率によっては、色分離性能が低下したり、或いは最悪の
場合には、倍率毎に色分離特性を変えなければならない
という問題が惹起する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、補色関係にある２色と黒色の３色で
濃淡のある画像を得ることができ、またそのときの色分
離処理を正確に行なうことができるようにして画像劣化
のない高品質の画像を得ることができるようにすること
である。

〔発明の構成〕

このために本発明では、原画像を補色関係にある２個
の色成分の光に分解する色分解手段と、該色分解手段で
分解された上記２個の色成分の光を各々画像信号に変換
する光電変換手段と、該光電変換手段により得られた上
記２個の色成分の画像信号を取り込み、両信号の比率に
より得られた色差信号データと両信号の加算により得ら
れた輝度信号データとをアドレスとして色分離マップテ
ーブルにより、２個の有彩色の一方の濃度データ又は無
彩色の濃度データを得る色分離手段と、上記濃度データ
を取り込み、予め補間データが形成されたテーブルによ
り画素データの補間処理を行なうことにより所定倍率の
拡大縮小処理を行なう拡大縮小手段と、を含むように構
成した。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を説明する。

（１）．画像処理装置の基本構成 第１図にその画像処理装置のブロック図を示す。１は
指定倍率に応じて拡大縮小処理を原稿情報に対して施し
て出力する画像読取装置、２はその画像読取部１で得た
２値データにより記録を行なうレーザプリンタ、LEDプ
リンタ等の記録装置である。

画像読取装置１内には、原稿読取部３と拡大縮小回路
４とが内蔵されている。原稿読取部３は原稿をCCD等の
光電変換素子を用いて読み取って電気信号に変換し、A/
D変換しシェーディング補正等を施した後に処理を行な
い、指定された色の画像データとして出力する。また、
ここでは、倍率に応じて副走査の移動速度が変化できる
ようになっている。拡大縮小回路４は原稿読取部３から
指定された色の画像情報に対して、タイミング信号に同
期して外部から設定された倍率で拡大縮小の処理を行な
う。そして、ここで拡大或いは縮小された画像情報は、
後段の記録装置２に合わせて２値化データに変換され
る。

（２）．原稿読取部 第２図はこのカラー原稿読取のフローチャートを示す
図である。まず、カラー原稿を読み取る。このために
は、原稿を光源で照らす必要があり、光源として例えば
第３図（ａ）に示すようなスペクトルをするものが使用
される。第３図（ａ）に示すスペクトルの光源でカラー
原稿を照射すると、その原稿での反射光は、第４図に示
すような色分解用の光学手段300に入射させることによ
り、赤（Red）とシアン（Cyan）の成分に分解される。
同図において、3001、3002はプリズム、3003はその両プ
リズムの境界面に形成されたダイクロイックミラーであ
り、このミラー3003においてシアン系の色が反射する。
赤系の色はそのミラー3003を透過する。このようにダイ
クロイックミラー3003により、入射光は互いに補色の関
係にある２種の色成分に分解される。第３図（ｂ）はこ
のダイクロイックミラー3003の分光特性を示す図であ
る。この図より、波長の長い赤系は透過し、波長の短い
シアン系は反射することが判る。ここで補色関係にある
とは、２色の色をそれぞれＡ、Ｂとした場合に、『Ａ＋
Ｂ＝白』となるような色Ａ、Ｂの関係をいう。

次に第２図のステップ２に移って、色分解された赤と
シアンの２色をそれぞれCCD等の光電変換素子を用いて
電気信号に変換する。第３図（ｃ）は本実施例で使用す
るCCDの分光感度特性を示す図である。この図から明ら
かなように、このCCDは波長が600nm付近にピーク値があ
る。このCCDにより光電変換された電気信号は基準色
（白色）の出力値にて正規化される。そして、正規化さ
れた赤の光電変換信号をVr、シアンの光電変換信号をVc
とし、これらの信号をA/D変換器によって例えば６ビッ
トのディジタルデータに変換する。

次に第２図のステップ３に移って、上記した画像デー
タVr、Vcを用いて座標系を作成し、作成された色分離マ
ップに基づいて色分離を行なう。ここで、この座標系を
決定するに際しては、中間調が表現できるようにするた
め、テレビの輝度信号に相当する原稿の反射率（反射濃
度）の概念を取り入れ、また赤、シアン等の色差（色
相、彩度を含む。）の概念を取り入れる。以上より、輝
度信号情報と色差信号情報として例えば、次のようなも
のを用いる。

輝度信号情報（５ビット）＝Vr＋Vc …（１） 但し、Vr、Vc（０≦Vr≦1.0、０≦Vc≦1.0）の和であ
る『Vr＋Vc』（０≦Vr＋Vc≦2.0）は、黒レベル（＝
０）、白レベル（＝2.0）に対応し、全ての色は０から
2.0までの範囲に存在する。

色差信号（５ビット）＝Vr/（Vr＋Vc）又は ＝Vc/（Vr＋Vc） …（２） 無彩色の場合には、全体（Vr＋Vc）に含まれるVr成
分、Vc成分の割合は一定であるので、 Vr/（Vr＋Vc）＝Vc/（Vr＋Vc）≒0.5 となる。これに対して、有彩色の場合には、Vr/（Vr＋V
c）又はVc/（Vr＋Vc）の値は原稿の色相及び彩度を表す
一つの尺度となる。即ち、 赤系色の場合は、0.5＜Vr/（Vr＋Vc）≦1.0 ０≦Vc/（Vr＋Vc）＜0.5 シアン系色の場合は、０≦Vr/（Vr＋Vc）＜0.5 0.5＜Vc/（Vr＋Vc）≦1.0 と表現することができる。これにより、座標軸として
『Vr＋Vc』と『Vr/（Vr＋Vc）』または『Vc/（Vr＋V
c）』を２軸とする座標系を用いることにより、有彩色
（赤系、シアン系）、無彩色を明確に分離することが可
能となる。

第５図は上述の色分離方法に従って色域区分を行った
色分離マップの一例を示す図である。色差信号情報『Vc
/（Vr＋Vc）』が0.5近傍と輝度信号情報『Vr＋Vc』が小
なる領域に無彩色（図の斜線領域）があり、色差信号情
報『Vc/（Vr＋Vc）』が0.5よりも小さい領域は赤系、0.
5より大きい領域はシアン系となる。また、反射濃度と
輝度信号情報『Vr＋Vc』との間に図に示すような対応関
係が存在するため、出力値に直結し易い。なお、図に示
す例では、横軸に色差信号情報として『Vc/（Vr＋V
c）』をとっているが、『Vr/（Vr＋Vc）』としても効果
は同様である。

実際の画像処理装置内では、第５図に示した色分離マ
ップはROMテーブル内に格納されている。別表−１はこ
のようなROMテーブルの内容を示す図であり、32×32の
ブロックに分けたものである。アドレス数としては、行
アドレス『Vr＋Vc』が５ビット、列アドレス『Vc/（Vr
＋Vc）』が５ビットである。このROMテーブル内には原
稿の反射濃度から得られた量子化された濃度相対値（パ
ターン）が格納されている。出力時にはこの濃度値を前
記輝度信号『Vr＋Vc』及び色差信号『Vc/（Vr＋Vc）』
をアドレスとして受けて対応領域に格納されている濃度
データを読み出し、その濃度データをカラーセレクト信
号により各色にセルクトして、読み出した濃度データを
出力データとする。

なお、この別表−１の横軸32ステップのうちその中間
から±２ステップの範囲と縦軸32ステップのうちのステ
ップ29〜32（輝度EEFF）の範囲が第５図の斜線の部分に
相当し、他の部分が第５図の他の部分に相当する。

また、ここでは、横軸方向の輝度（濃度）は一定値と
なっており、Vc/（Vr＋Vc）によって色分離された赤
色、シアン色、無彩色の１つがVr＋Vcによって決まる濃
度データをもつよう選択される。ある範囲の色差信号は
特定の色の範囲に入り、そこでの色は同一（赤色、シア
ン色、無彩色のいずれか１つ）となる。

第６図は上記した作用を実現する原稿読取部３のブロ
ック図である。301は第４図に示した光学手段300からの
光を入力する光電変換手段であり、赤系の光学情報を読
み取るCCD3011、シアン系の光学情報を読み取るCCD3012
を有する。302は増幅部であり、CCD3011からの光電変換
出力を増幅するアンプ3021、3012からの光電変換出力を
増幅するアンプ3022を有する。303は増幅部302からのア
ナログ画像情報を６ビットのディジタル画像データに変
換するA/D変換部であり、A/D変換器3031とA/D変換器303
2を有する。

以上の光電変換手段301における原稿読取のタイミン
グチャートを第７図に示す。Ｈ−SYNCは水平同期信号、
Ｈ−VALIDは主走査方向有効信号、CLK1は読取同期クロ
ック、つまり画像転送クロック、VIDEOは読取った画像
信号、Ｖ−VALIDは副走査方向有効信号である。クロッ
クCLK1はA/D変換器3031、3032における変換クロックと
しても使用される。

第６図に戻って、304は色分離情報作成手段であり、
マイクロコンピュータ等で成る演算処理回路3041を有す
る。この演算処理回路3041は、A/D変換器3031及びA/D変
換器3032からの赤系とシアン系の画像データを受けて基
準色（白色）の出力値にて正規化する。即ち、基準色の
画像データを1.0として赤系とシアン系のそれぞれの画
像データを正規化する。このようにして正規化されたデ
ータがVr、Vcとなる。またこの演算処理回路3041は、階
調変換等の演算を行ない、その結果をアドレスとして次
段のメモリ3042、3043に与える。一方のメモリ3042には
その演算処理回路3041からのデータより輝度信号データ
を求めるための『Vr＋Vc』の結果が格納されており、他
方のメモリ3043には演算処理回路3041からのデータより
色差信号デタを求めるための『Vc/（Vr＋Vc）』の結果
が格納されている。

305は色情報格納手段であり、上記両メモリ3042、304
3の出力をアドレスとして受け、有彩色（赤、シアン）
データを出力する赤シアンメモリ3051、並びに上記両メ
モリ3042、3043の出力を同様にアドレスとして受けて無
彩色（黒、灰、白）データを出力する黒メモリ3052を有
する。そして、この両メモリからは、入力アドレスに応
じた番地に格納されている濃度対応データが出力する。
これら赤シアンメモリ3051、黒メモリ3052の内容を合成
したのもが、前記した別表−１に示したROMテーブルと
なっている。

306は赤シアンメモリ3051の出力を一時的に格納する
バッファ、307は黒メモリ3052の出力を一時的に格納す
るバッファである。

308はBK（ブラック／黒）、Ｂ（ブルー／青）、Ｒ
（レッド／赤）セレクト信号を受けるカラーセレクト回
路であり、その出力は上記両バッファ306、307に印加さ
れ、その両バッファ306、307のいずれかが選択される。
そして、例えば一方のバッファ306が選択されれば赤又
はシアンの濃度対応データが出力され、逆に他方のバッ
ファ307が選択されれば黒系統（黒、灰、白）の濃度対
応データが出力される。これらバッファ306、307のいず
れかの出力が、シェーディング補正回路309でシ−ーデ
ィグ補正されて、オリジナル画像データDaとして、拡大
縮小回路４に送出される。

（３）．拡大縮小の原理 拡大縮小の原理は、例えば拡大（倍率124/64でのサン
プリング）では、第８図に示すように行なう。すなわ
ち、この第８図はサンプリングのタイミングを示すもの
であるが、64/124（＝0.51613）をサンプリングタイミ
ングのステップ幅とし、オリジナル画像データの隣接す
る画素データの位置の比較により、予め決めた補間デー
タを選択する選択データを求め、これにより補間データ
を得て、これを変換画素データとする。この例では、オ
リジナル画像データをD0,D1,D2,D3,D4とし、その各々の
階調レベルを0,F,F,0,0とした。各オリジナル画像デー
タ間の単位距離は１である。よって、サンプリング位置
により選択データはノルマライズされて、 となる。左側がサンプリング位置である。右側のカッコ
内はサンプリング順を示し、その左側の記号が選択デー
タを示す。この選択データによって得られる補間デー
タ、つまり変換画像データは第８図の例では０（S0）、
８（S1）、Ｆ（S2）、Ｆ（S3）…となる。カッコの左側
の記号がその変換画像データである。

一方、縮小（倍率33/64でのサンプリング）では、第
９図に示すように行なう。ステップ幅は、64/33（＝1.9
3939）となる。各オリジナル画像データは第８図と同一
である。この場合は、オリジナル画像データが間引か
れ、得られる変換画像データの数は減少する。この場合
の選択データはノルマライズされて、 となり、変換画像データは０（S0）、Ｆ（S1）、０（S
2）…となる。

（４）．拡大縮小回路 第10図にブロック図で示す。なお、以下の説明では入
力されるオリジナル画像データDaは４ビット、倍率は0.
5〜2.0で1.5％刻みであるとし、1.5％の近似として×/6
4を用いる。原理的には、サンプリング周期が変わった
のと同等の動作をさせるように回路が構成されており、
拡大時には変換画像データはオリジナル画像データ数よ
りも増え、縮小時にはオリジナル画像データが間引かれ
て変換画像データ数は減少する。

そして、オリジナル画像の主走査方向の拡大縮小は、
拡大縮小回路４を用いて電気的に行ない、副走査方向の
拡大縮小はCCD3011、3012の露光時間は一定にしておい
て副走査の移動速度を変えて行なう。つまり、その副走
査速度を遅くすると拡大、速くすると縮小されることに
なる。

タイミング発生回路400は原稿読取部３のからのタイ
ミング信号である第７図で示したクロックCLK1、水平同
期信号Ｈ−SYNC、主走査方向有効信号Ｈ−VALID、副走
査方向有効信号Ｖ−VALIDを基にして回路全体のタイミ
ング信号を発生する。その信号中にはクロックCLK1の二
倍の周波数のクロックCLK2もある。

入力する４ビットのオリジナル画像データDaは、クロ
ックCLK1を受けるラッチ401,402によってシフトされ
て、１画素分だけずれたDa1、Da2として得られ、予め２
点間の上記した補間データがテーブルとして格納されて
いる補間ROM403のアドレス信号となる。別表−２は補間
データのテーブル内容の一部分を示したもので、実際に
は別表−３の姿でROM403に書き込まれていて、２点間の
直線補間された補間データDbが記憶されている。この補
間ROM403のアドレスとしては、端子A4〜A7,A8〜A11に入
力する２点の各々のオリジナル画像データDa1,Da2と、
直線で補間したどの位置を出力するかの選択データSD
（端子A0〜A3に入力する）が与えられる。そして、補間
ROM403はこれら３者によるアドレスが与えられると予め
記憶している４ビットの補間データDbをラッチ404に出
力する。

一方、データ選択テーブル405は、外部から設定され
る倍率とタイミング発生回路400からのクロックCLK2を
カウントするカウント回路406のカウント値によりアド
レスされ、テーブルから選択データ信号SDと拡大縮小時
の処理タイミング信号TDを出力する。処理タイミング信
号TDはラッチ407,408でクロックCLK2により同期をとら
れた後にゲート回路409に入力し、そのクロックCLK2を
通過させるかそれとも遮断するかをコントロールする。
ゲート回路409によりコントロールされたクロックが後
記する書込みクロックCLK3となる。

別表−４に124/64（拡大）、別表−５に33/64（縮
小）の場合のデータ選択テーブル405のテーブルの一部
の内容を示した。これらにおいて、出力データ８ビット
の内、上位４ビットが補間ROM403の上記した選択データ
SDとなるデータ、下位４ビット（この場合は０、１の
み）が書込みクロックCLK3を出力する『１』か、しない
『０』かをコントロールするための処理タイミングデー
タTDである。第11図（ａ）、（ｂ）に124/64（拡大）,3
3/64（縮小）のタイミングチャートを示す。

拡大（124/64）時に変換された画像データDbは別表−
６に示すようになる。この変換された変換画像データS0
〜S9の時、書込みクロックCLK3が出力されて、後段の２
値化回路410に送られる。

一方、縮小（33/64）の場合は間引きされるデータが
あるため、変換画像データDbは表−７に示すように出力
される。ここで、変換画像データが無効データ或いは間
引きデータの時は、書込みクロックCLK3は出力されな
い。無効データとは回路の基準クロックCLK2を基準クロ
ックCLK1の２倍に合わせているために縮小時に出力され
るデータ、また間引きデータとは縮小時にオリジナル画
像データDaから変換画像データDbを作らないタイミング
で出力されるデータである。

そして、上記のようにして拡大或いは縮小処理により
得られた変換画像データDbは、書込みクロックと同期し
て、後段の２値化回路410に送られ、を内蔵するディザR
OM411の閾値と比較されて、２値データとして記録装置
２に出力される。ディザROM411は水平同期信号Ｈ−SYNC
をカウントする副走査カウンタ412と書込みクロックCLK
3をカウントする主走査カウンタ413のカウント値によ
り、アドレスされる。

（５）．実施例の総括 以上のように、本実施例では、色分離処理後に拡大縮
小の処理を行なうようにしたので、倍率に関係なく色分
離処理を正確に行なうことができる。本実施例では、RO
Mテーブルを用いて回路を構成しているため、動作のタ
イミング取りが簡単となる。また、倍率による情報をデ
ータ選択ROMとして持っているので、特定の倍率でもそ
の設定が可能となる。更に、画像データを補間した後に
異なる周期のクロックでサンプリングする方式ではない
ので、補間ROM等においても、特に高速のROMを用意する
必要はない。更に、本実施例では、完全に画像データを
補間したデータを用いて拡大縮小しているので、画質が
良く高速処理が可能となる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、光を通常のRGB（赤、緑、
青）ではなく補色関係にある２色に分解し、色分離にお
いては、この２色の比率で２個の有彩色のうちの１つ又
は無彩色に分離すると同時に２色の加算で濃度を得るの
で、３色でありながら濃淡のある画像を得ることができ
る。そして、拡大縮小の処理は上記色分離の後に行なう
ので、上記色分離を拡大縮小の影響を受けることなく正
確に行なうことができ、画像劣化のない高品質画像を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像処理装置の基本構成を示す図、第２図は色
分離のフローチャート、第３図（ａ）は原稿読取部にお
ける光源のスペクトル図、（ｂ）はダイクロイックミラ
ーの分光特性図、（ｃ）はCCDの分光感度特性図、第４
図は色分解用の光学手段の構成図、第５図は色分離マッ
プ図、第６図は原稿読取部の内部の一部を示すブロック
図、第７図（ａ）、（ｂ）は原稿読取のタイミングチャ
ート、第８図は拡大倍率の場合のサンプリング説明図、
第９図は縮小倍率の場合のサンプリング説明図、第10図
は拡大縮小回路の回路図、第11図（ａ）、（ｂ）は拡
大、縮小のタイミングチャートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原画像を補色関係にある２個の色成分の光
   に分解する色分解手段と、 該色分解手段で分解された上記２個の色成分の光を各々
   画像信号に変換する光電変換手段と、 該光電変換手段により得られた上記２個の色成分の画像
   信号を取り込み、両信号の比率により得られた色差信号
   データと両信号の加算により得られた輝度信号データと
   をアドレスとして色分離マップテーブルにより、２個の
   有彩色の一方の濃度データ又は無彩色の濃度データを得
   る色分離手段と、 上記濃度データを取り込み、予め補間データが形成され
   たテーブルにより画素データの補間処理を行なうことに
   より所定倍率の拡大縮小処理を行なう拡大縮小手段と、 を含むことを特徴とするカラー画像処理装置。