JPS6166473A - 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］ 本発明はディジタル画像処理に関するものである。

［従来技術］ 一般にＣＣＤラインセンサにより原画像を読み取り、レ
ーザビームプリンタにて出力するディジタル複写装置は
高速性、高画質性等のため広く普及しつつある。かかる
装置に於て、入力原画像はｉ！！続階調を持った写真（
以後写真と呼ぶ）、文字や線画（以後線画と呼ぶ）、及
び網点によって構成された印刷物（以後網点写真と呼ぶ
）等が混在したものが多い。

電子写真をベースとしたレーザビームプリンタに於て、
ドツト集中型のディザマトリックス閾値による出力方式
（以後網点化と呼ぶ）が優れた中間調表現である事はよ
く知られている。かかる手法に於て、線画と写真の混在
画像を網点化すると、写真の部分では滑らかな中間調表
現が行われるが、線画では網点化によりきれされになる
。特に漢字の様な複雑なものでは判読すら困難となる。

これはディザマトリクス閾値により２値化した時の１．
０の境界が爾後の輪郭部と必ずしも一致しないためであ
ると考えられる。

上記解像度劣化を改善するために、画像の輪郭情報を有
する画像信号の高域に対して強調をかける事が提案され
ているが、それは電子計算機のソフトウェアの支援によ
るものであった。又、網点写真を入力すると、網点自体
が非常に強い周期性を持つためディザマトリクスによる
再網点化を行なうと原画の網点の周期性とディザマトリ
クスによる周期性とが干渉して相゛互のビートが生じ所
謂モアレ縞が現れる。その結果、出力画質の品位を著し
く低下させ、レーザビームプリンタとしての高画質性を
十分発揮出来ない。

［目的］ 本発明の目的とするところはかかる問題点を解決し、種
々の画像の混在する原画像に対し、忠実な再現を得ると
共に、適当なエツジ部の適当な強調を入れる事により、
原画よりも鮮明な画像を得る事が出来る画像処理装置を
提供する事にある。

又、特に種々の線数の（８５線から２００線までの）網
点写真に対して十分な効果のある画像処理装置を提供す
る事も本発明の目的である。

〔実施例〕

（第１実施例） 以下、本発明の実施例に基づき詳述する。

まず１本発明を適用する画像記録装置の概略構成の例を
第１図に示す０図示の構成例においては、半導体レーザ
１１からの画像信号により変調した光ビームをコリメー
トレンズ１０を介し、回転多面鏡１２に入射させて偏向
させ、その偏向光ビームラ結像レンズ１３により感光ド
ラム３上に結像させてその感光層を走査させる。その光
ビーム走査に際し、ライン走査の先端に配置したミラー
１４からの反射光を光検出器１５により検出してライン
走査の同期信号を形成する。

第２図は本発明を適用する画像入力装置の概略を示すも
のである０図示の構成例に於ては、光源２２で照明され
た原稿２１をレンズ２３によりＣＣＤラインセンサ２４
上に結像させ、その出力信号を得る。ＣＣＤラインセン
サ２４の方向が主走査方向である。原稿２１に対するＣ
ＯＤラインセンサ２４の相対移動により副走査を行い２
次元的画像出力を得る。

第３図は画像入力装置から得られた画像信号の信号処理
系を示すブロックダイヤグラムである。

ＣＣＤラインセンサ３０からのアナログ画像信号をアナ
ログ−ＬＯＧ変換回路３１により濃度変換する。かかる
信号は次にＡ／Ｄコンバータ３２により６〜８ビツトの
デジタル信号に変換され１次のシェーディング補正回路
３３により加減算シェーディング補正される。かかる信
号処理は予め白板のシェーディングデータをＲＡＭに記
憶しておき得られた画像データからこのシェーディング
データを減する事により行われる。

次にスムージング回路３４により主走査方向のスムージ
ングを行い、エツジ強調回路３５によりエツジ部が強調
されγ変換回路３６によりγ変換されディザ回路３７に
よりディザ閾値と比較され２値化（又は多値化）され出
力される。

第４図はスムージングのための一行のフィルタ行列であ
る。−次元スムージングの原理は主走査方向の連続した
画素に対して空間フィルタをたたみ込む（コンボリュー
ション）事によって行われる。

第４図（Ａ）が連続する３画素に対して、第４図（Ｂ）
は連続する２画素に対してスムージングを施す場合であ
る。第４図（Ａ）のフィルタの場合を例にとると一次元
コンポリューションはとなる。但しｐは画像データ、ａ
は重み係数で第４図（Ａ）の場合はａＪ＝１／３、ｉは
主走査方向の画素番号である。

かかる−次元のコンボリューションの物理的意味は、入
力画像が網点写真の場合、−次元コンボリューションに
よるスムージングを行う事により網点をポカし、モアレ
の発生を抑圧する事である。

コンボリューションを主走査方向（つまりＣＣＤライン
センサ２４の長手方向）への−次元で行う理由は通常、
副走査方向はＣＣＤラインセンサ２４が移動する事によ
り行われるので見かけ上ラインセンサの開口関数（アパ
チャー関数）が大きくなりＭ　Ｔ　Ｆ　（ＭＯＤＵＬＡ
ＴＩＯＮ　ＴＲＡＮＳＦＥＲＦＵＮＣＴＩＯＮ）が低下
する事、及び漢字の明朝体の様に横線が縦線より細かい
場合に主走査方向が漢字の横線と一致した時スムージン
グを二次元的に行うと横線のレベルが低下しすぎてしま
う事があるからである。

第５図は第４図（Ａ）に示され連続した３画素に対して
スムージングを施す場合のスムージング回路の詳細図で
ある。

スムージング回路への入力信号４１は一画素遅延回路４
２ａ、４２　ｂ　、４２ｃに入力Ｌ、遅延回路４２ａ、
４２ｂ、４２ｃは前後の２画素と合わせて同時に３画素
の信号を出方する（図中のＺは遅延回路の１要素を表す
、以下同じ）、出方データは加算器４３にて加算され割
り算回路４４により１／３され出力信号４５を得る。

個々の遅延回路は、通常のＤ型フリップフロップを２個
組み合わせることにより容易に実現出来る。加算器４３
は２人カ加算器を２個組み合わせる事により実現出来る
。

割り算回路４４は通常の除算器にても構成できるが、被
除数の最大値が限られている事に着目してＲＯＭを用い
て入力データをＲＯＭの人カアドレスに（例えば１６階
調の画像データであるならばＲＯＭのアドレスラインは
最大６ラインで足りる）、結果をＲＯＭの出力データと
なる様に構成すれば回路構成も簡単な割に高速な除算器
を構成できる。

以ヒの様にして構成されたスムージング回路による効果
は第１に高い線数の網点写真によるモアレ縞を抑圧する
効果があることであり、第２に次段のエツジ強調回路で
の前処理としての効果がある。即ちエツジ強調でエツジ
を強調する時、誤ってノイズも強調される事を防ぐため
である。

第６図はエツジ強調用の５×５のフィルタマトリクスの
図で通常ラプラシアンとよばれる。第７図（Ａ）、（Ｂ
）はかかるラプラシアンを画像信号へ施すための回路の
ブロック図である。

第７１１ｆｆｌ（Ａ）中のラインメモリ６０ａ乃至６０
ｆの各々は主走査方向ｌライ７分の長さと階調に応じた
深さを持っている。又、第６図のラプラシアンは５×５
のマトリクスであるので最大６のラインメモリで足りる
のである。

まずスムージング処理後のデータ４５は、セレクタ５０
によりう°インメモリ６０ａ乃至６０ｆの１つが選ばれ
、主走査方向の１ライン分のデータがラインメモリへ害
き込まれる。書き込みの順序は１画素ずつ順番に１つの
ラインメモリ内に書かれ、■ラインの走査が終わると次
のラインメモリへ古き込まれる。従って、例えばその順
序は６０ａ　→６０　ｂ　−＋　６０　ｃ　＋　６０　
ｄ　＋　６０　ｅ　−＋　６　Ｏｆ　＋６０ａ・・・・
・・どなる。

ラインメモリからのデータの取り出しはセレクタ５１を
通して行われる。今、第６図の行列の要素をｂｋＬとす
れば、変換後の各画素はと表わせる。又、第６図のＯで
ない行列要素ｂυはｂｌｊ＝−１、ｂ３７　＝−１，ｂ
３３＝５．　ｂＪｒ　＝−１，ｂｉ３＝−１のみである
からラインメモリから画素を取り出して計算する時は全
画素を取り出して計算する必要はなく　ｂ、３．　ｂｊ
ｔ　、　ｂｊ３゜ｂ、、ｂ、Ｊに対応する画素のみを取
り出せばよい。

例えばラインメモリ６０ａを書き込み中にはラインメモ
リ６０ｂ、６０ｄ、６０ｆのデータを取り出し、ライン
メモリ６０ｂを書き込み中の場合にはラインメモリ６０
ｃ、６０ｅ、６０ａのデータを取り出す、このようにす
れば回路構成の大規模化を防げる。

さらにセレクタ５１はラインメモリ６０ａ乃至６０ｆ内
の同一列の画素を同時に３つ取り出し、取り出されたデ
ータは２画素遅延回路５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ
に於て２画素分遅延されたデータ５３ａ、５３ｂ、５３
ｘ、５３ｃ、５３ｄとして出力される。これらの遅延さ
れた画素が、前述のｂｔｊ＋　ｂｊｔ　＋　ｂ３３．　
ｂノｒ＋ｂＥＪに対応する画素である事は容易に分かる
。

従って、第６図のラプラシアンを施す事は第７［ｉＪ　
（Ｂ）に示された回路に人力された５３ａ。

５３ｂ、５３ｃ、５３ｘ、５３ｄの各入力に対して加減
算を施す事に一致する。つまり入力５３ｘが乗算器５８
にて４倍され、加減算器５５にてそノｉｌｔから５３ａ
、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄがそれぞれ減算される。

加ｇ算器５５の出力は加算器５６に入力される。一方５
３ｘは乗算器５４によって６倍され、加算器５６に入力
ぎれる。今、α＝工とすれば結層重算器５４．５８によ
り中心画素は５倍された・トになるから第６図のラプラ
シアンを施した事となる。

本実施例においては、第６図に示されたラブラシア／の
ように中心画素に対して５倍の強調をかけた。しかし、
第７図（Ｂ）で示されているように乗算器５４の乗数α
を変化させる事によってエツジ強調の度合つまり尖鋭化
の程度を変化しうる。

第７［２ｉｊ（Ｂ）の回路は次のようにして作成できる
。加ｇ′Ｑ器５５．５６は通常の加算器にて構成できる
６乗算器５８は４倍するのみであるから連通回路５２ｂ
において上位へ２ビツトシフトアツプする事によって代
用できる。

３Ｔ！Ｒ器５４はスムージング回路の割り算器と同様、
ＲＯＭで実現出来る。即ち、入力データ５３ｘをＲＯＭ
の下位の入力アドレス信号とし、倍率αをＲＯＭの上位
の入力アドレス信号とし、ＲＯＭの出力データを乗算結
果として用いればよ（、Ｘｏ 例えば、富士通株式会社製のＭＢ７１４２Ｈなる双極型
のＦＲＯＭ（プログラム可能なリードオンリメモリ）を
用いると、このＦＲＯＭは４ＫＸ８ビツトのメモリ容量
があり、入力アドレスとして１２本あるので上位４本の
アドレスをαに割りあてると、５３ｘに対しては下位の
８木を割りあてる事ができる。従って、αとして１６（
２４）通りの異なったエツジ強調の大きさを実現できる
。又、５３ｘは８ビツトあれば最大２５６階調表現でき
るので使用上十分である。

第８図は第５図、第７図（Ａ）、（Ｂ）に示された空間
フィルタの周波数応答図である。横軸は空間周波数、縦
軸はＭＴＦ値を示している１図中１は原画像データ、２
はスムージング処理によるＭＴＦ値、３はエツジ強調に
よるＭＴＦ値を示している。

スムージングによりモアレ周波数（図中矢印で示す）を
抑圧し、エツジ強調により比較的低周波域を高める。

このエツジ強調周波数は１６ρｅｌ／ｍｍの解像度の場
合は明視距離位置から見た時に十分な尖鋭さを表現でき
る。

第１４図はかかるスムージングとエツジ強調の一次元周
波数特性を示したものである０図中、１８０は２画素ス
ムージング、１８１は３画素スムージング、１８２は前
述のエツジ強Ａ（第６図の５ｘ５のフィルター）による
周波数特性を示している。

図からも解るように、エツジ強調にて強調する中心周波
数は今の場合４ｐｅｌ／ｍｍで、スムージングによる第
１の０点の周波数（最初にＯになる周波数）は、１８０
の場合８ｐｅｌ／ｍｍ、１８１の場合は５．３ｐｅｌ／
ｍｍである。従ってスムージングにより減少させようと
する周波数（４又は５．３ｐｅｌ／ｍｍ）はエツジ強調
で高めようとする周波数（４ｐｅｌ／ｍｍ）より高い周
波数となっている。

これはエツジ強調をするマトリクスサイズ（又はディメ
ンション）がスムージングを〜しようとする一次元フイ
ルターのサイズよりも大きい事から生ずる。この様にエ
ツジ強調のマトリクスサイズがスムージングの一次元フ
イルターサイズよりも大きくする目的はスムージングに
よる文字等の解像度の劣化を避けるためあまり大きなス
ムージングを施こす事が出来ない事による。

（第２実施例） 第１実施例↑述べた第５図のスムージング回路では読取
画像を１６　ｐｅｌ／ａｍのサンプリング点でサンプリ
ングしたとすると、１２０５よりも細かい網点写真に効
果がある事が分った。しかし、それ以下の粗い網点写真
に対してモアレ縞を抑圧しようとすると、２画素又は３
画素程度のスムージングでは間に合わない、又、単にス
ムージングするためのフィルタサイズを大きくしても逆
に線画の尖鋭さが失われるのみである。従って、第２実
施例では網点の粗い（８５線から１２０線程度の網点）
網点画に対してもモアレが生じず、又尖鋭さも失わない
画線を得る事を目的とする。

５ＩＪ２実施例の画像処理装置のブロック構成も第３図
に示されたブロック構成をとる。しかし、第２実施例に
おいてはエツジ強調回路３５において第１実施例とその
構成を異にする。つまり前述した様に、粗い網点写真に
対して生じた問題に対してエツジ強調回路３５で対処し
ようというものである。

第９図はスムージング回路３４に続く次段のエツジ強調
回路３５のブロック図である。前段のスムージング回路
の出力４５は第９図のエツジ量検出回路１００、スムー
ジング回路１０１に入力される。出力４５はエツジ量検
出回路１００により画像のエツジ部分が抽出され１乗算
器１０２によりα倍に強調され、その出力は加算器１０
３へ入力される。

一方、スムージング回路１０１によりさらに平滑化され
た画像信号も加算器１０３に入力される。スムージング
回路３４、及び１０１による２度の平滑化によりモアレ
縞の発生が抑えられるのである。

加算器１０３により合成された画像はモアレ縞が抑えら
れ尖鋭さも失われないのである。

次にエツジ量検出回路１００に採用されるラプラシアン
のフィルタ行列を第１Ｏ図に示す、第１１図はスムージ
ング回路１０１に採用されるフィルタ行列である。第１
３図（Ａ）は第１０図のラプラシアンを施すための演算
回路図、第１３図（Ｂ）はｉｌｌのスムージングフィル
タを施すための演算回路図である。又、第１２図は上記
２つのフィルタを施すための任意の画素を取り出すため
の回路図である。

第１２図において、ラインメモリ１６０ａ乃至１６０ｆ
の各々は主走査方向ｌライフ分の長さと階調に応じた深
さを持っている。又、セレクタ１５０．１５１はライン
メモリ１６０ａ乃至１６０ｆ内の任意の画素を選ぶ事が
できる。

スムージング回路３４で処理された画像データ４５はセ
レクタ１５０によりラインメモリ１６０ａ乃至１６０ｆ
の１つが選ばれ、主走査方向のｌライン分のデータが書
き込まれる。書き込みの順序は一画素ずつ順番に１つの
ラインメモリ内に書き込まれ、ｌラインの走査が終わる
と次のラインメモリへ書き込まれる０例えば１６０ａ→
１６０ｂ−１６０ｃｍ１６０ｃｌ→１６０ｅ−１６Ｏｆ
−１６０ａ・・・・・・となる。

ラインメモリからのデータの取り出しはセレクタ５１を
通して行われる。即ち、ラインメモリ１６０ａを書き込
み中にはラインメモリ１６０ｂ。

１６０ｃ、１６０ｄ、１６０ｅ、１６０ｆから取り出す
、又、ラインメモリ１６０ｂを書き込み中にはラインメ
モ１月６０ｃ、１６０ｄ、１６０ｅ、１６０ｆ　、１６
０ａから取り出す、以下同様の手順で取り出される。

取り出しデータは２画素遅延回路１５２ａ　。

１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄ及び１画素遅延回路１５
３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｃ（により各々遅延
される。

第１３図（Ａ）はエツジ量検出回路１００の一部であっ
て、第１２図の遅延回路と共に第１０［ｉＵのラプラシ
アンの演算を施すための回路図である。第１０図のラプ
ラシアンを施すためには第１実施例でも説明したように
行列要素の０の部分は除外できるから、第１３図（Ａ）
の回路への入力信号は１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、
１５４ｄ、１５４ｘのみでよい。

入力１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄは加算器
１５５により加算される。一方、中心の画像入力１５４
ｘは乗算器１５８により４倍される。減算器１５６によ
り前記積から前記４人力の和が引かれて出力信号１５７
を得る。このようにしてエツジ部が抽出強調された画像
信号を得る。

第１３ｒｇＪ（Ｂ）は第１１図のスムージングを施すた
めの演算回路である。第１０図の場合と同様に行列要素
Ｏに対応する部分を除外して考えると、第１２ＩＮの出
力１５４ｅ、１５４ｆ　、１５４ｇ、１５４ｈ、１５４
ｘのみ取り出して第１３図ＣＢ）の加算器１７０に入力
し、除算器１７１にて５２で割られる。このようにして
第１１図に示されたスムージングが施されるのである。

一方、エツジ量検出回路ｌＯＯの出力信号は除算器１５
８により０倍される。αの値を変える事によりエツジ強
調の度合を変えられる。このようにして、加算器１０３
から得られた画像信号１０４は次のような特徴がある。

：ｊＳｌ実施例のスムージング回路３４で盲点の粗い６
５線〜８５線までの網点写真に対してもモアル編の発生
を抑えるためには、相轟広範囲の領域にわたって（つま
り、大きなサイズのスムージングフィルタ行列を用いて
）スムージングを行わねばならない。

しかし、このような広範囲のスムージングを耕した場合
、線画の尖鋭さは無くなり、もはや次段のエツジ強調回
路３５でエツジ部を強調しても効果がない、更にはエツ
ジの太さが太くなり１画像のｌａｍさが不自然となる。

そこで第２実施例では前段のスムージング回路３４は後
段のエツジ検出のための前処理としてノイズを除去し、
又１２０線以上の網点写真によって生ずるモアレ発生を
抑える。

そして後段のスムージング回路１０１によって更にスム
ージングを行い、網点の粗い網点写真によるモアレ発生
を抑え、一方画像のエツジ部はこのスムージング回路ｌ
ｏｔを経由せずにエツジ量検出回路１００によって抽出
、さらに乗算器１０２によって強調されて前記のスムー
ジング回路１０１の出力と合成されるので画像の尖鋭さ
は失われない、又画像の二度に渡るスムージング処理の
結果、モアレ縞の発生は抑圧され、網点写真の線致、角
度によらない処理画像が得られる。

次に第２実施例に示されたエツジ量検出回路１００その
他の具体的な回路構成例を述べる。

画像遅延回路は第１実施例に示された如く通常のＤ型７
リツブ７コツプで構成できる。又、除算器１７１も同様
にＲＯＭにより容易に高速除算器が得られる０乗算器１
５８も第１実施例におけるのと同様にｉ！延回路１５３
ｂにて２ビツトシフトアツプする事により代用できる。

又、乗算器１０２も第１実施例の乗算器１５４と全く同
様に富士通社製ＭＢ７１４２Ｈなる双極型ＦＲＯＭを使
う事によって構成できる。

なお、本実施例について特にレーザビームプリンタを用
いて説明したが、これはあくまでも表示装置の例示であ
り、他の表示装置として液晶パネル、ファクシミリなど
にも適用できる事はいうまでもない。

また、同様に他の図もあくまでも実施例の説明をするた
めに例示したに過ぎない。

［効果］ 以上説明してきたように本発明の画像処理装置によれば
、連続階調をもった写真や線画、８５線から２００線程
度の網点写真が混在する原画像処理において、スムージ
ング処理した画像信号と。

輪郭強調した画像信号とを合成する事により、８５線か
ら１２０線程度の網点写真を含む混在画像に対して鮮明
な再生画像を得る事ができ、特にさらに＋ｉｉ７段にス
ムージング回路を設ける事により、８５ＭＪ、から２０
０線までの広い範囲の網点写真に対してもモアレ発生の
抑圧効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する画像記録装置の概略を表す図
、 第２図は本発明を適用する画像入力装置の概略を表す図
、 第３図は本発明を適用した画像処理装置のブロック構成
図、 第４図（Ａ）は連続した３画素に対するスムージングフ
ィルタの行列図。 第４図（Ｂ）は連続した２画素に対するスムージングフ
ィルタ行列図、 第５図はスムージング回路３４の構成図、ゾロ図は第１
実施例におけるエツジ強調回路３５の回路構成図、 第７図（Ａ）、（Ｂ）は第１実施例におけるエツジ強調
回路３５の回路構成図。 第８図は第１実施例の空間フィルタの周波数応答図。 力９図は第２実施例におけるエツジ強調回路３５の回路
構成図、 第１Ｏ図は第２実施例にて適用されるラプラシアンを表
す図。 第１１図は第２実施例のスムージング回路１０１に適用
される空間フィルタを表す図、第１２図は第２実施例の
エツジ強調回路３５の一部回路図。 第１３図（Ａ）は第２実施例におけるエツジ社検出回路
１００の演算部の図。 ：１Ｓ１３図（Ｂ）は第２実施例のスムージング回路１
０１の演算部の回路図、 第１４図はスムージングとエツジ強調による１次元周波
数特性図である。 図中、３４・・・スムージング回路、３５・・・エツジ
強調回路、４２ａ−４２ｃ、１５３ａ　〜１５３ｄ・・
・１画素遅延回路、６０ａ　〜６０ｆ　、１６０ａ〜１
６０　ｆ　・・・ラインメモリ、５２ａ　〜５２ｄ。 １５２　ａ　−１５２ｄ　−・−２画素遅延回路、４４
゜１７１・・・除算器、５４，５８，１０２，１５８・
・・乗算器、４３．５６，１０３，１５５，１７０・・
・加算器、５５，１５６・・・加減算器である。 特許　出願人　　　キャノン株式会社 代理人　弁理士　　　　大塚　康徳 第１図 第２図 第８図 ＭＴＦ 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）階調表現された画像信号に対して前記画像信号を
   エッジ検出処理した信号と、並びに前記画像信号を平滑
   処理した信号とを合成する事を特徴とする画像処理装置
   。 （２）エッジ検出処理と平滑処理の前段で画像信号に対
   して前もつて平滑処理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）エッジ検出処理に対応するフィルタマトリクスの
   エレメントは最外端と中心のみ０以外の値を持つ事を特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像処理装置。 （５）エッジ検出処理におけるエッジ強調量を変化でき
   る事を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の画像処理
   装置。