JPS6342575A - 階調変換方法およびその装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、原画像を読取って得られる画像データの階
調変換を行なうための階調変換方法およびその装置に関
する。

（従来の技術とその問題点） 製版用スキレナーなどの画像処理装置においては、原画
像を光電走査によって読取って得られる画像データに階
調変換を施し、それによって所望の階調表現を持った記
録両画を得るようにしている。そして、このような階調
変換を行なうにあたっては、固定された階調変換テーブ
ルを用いるのではなく、処理すべき原画像の特徴に応じ
た階調変換テーブルを使用することが望ましい。しかし
ながら、原画ごとに適切な階調変換テーブルを作成しよ
うとすれば、画像処理装置の構成がある程度複雑になら
ざるを得ないという傾向がある。

そこで、可能な限り簡単な構成によって各原画の特徴に
応じたＮ調変換テーブルを得る技術の開発に努力が注が
れている。以下では、そのうちの代表的な技術のいくつ
かを、その問題点とともに説明する。

特開昭５８−５７４４号 この公報に開示されている技術では、画像の濃度ヒスト
グラムを指標として階調変換曲線を決定する。つまり、
この技術は、多くの画素が集中しているような濃度範囲
に対して多くのｒ＠週数を割当てれば、このような濃度
範囲内での濃度の微細な相違を明確に区別させることが
できるという思想に立脚した技術である。

具体的には、まず、種々の標準印刷物を読取ることによ
って、画像の濃度ヒストグラムをいくつかのタイプに分
類する。そして、各タイプについて、それをモデル化し
た濃度ヒストグラムパターン（標準ヒストグラムパター
ン）を準備しておく。

また、各標準ヒストグラムパターンには、それぞれの特
徴に応じた階調変換曲線を対応づけておく。

次に、実際に読取るべき原画についての濃度ヒストグラ
ムを求める。このａｇヒストグラムは、オペレータの目
視によって上記各標準ヒストグラムパターンと比較され
る。そして、読取るべき原画の濃度ヒストグラムに最も
似た形を有するひとつの標準ヒストグラムパターンが選
択され、このようにして選択された標準ヒストグラムパ
ターンに対応する階調変換曲線に基いて階調変換が行な
われる。

ところが、この方法では、各原画ごとに最も適切な階調
変換曲線を与えるために多数の標準ヒストグラムパター
ンを準備せねばならない。それに応じて、標準ヒストグ
ラムパターンの形状や数を決定する作業の吊が増大し、
これがオペレータに対してかなりの負担となる。また、
必要とされるメモリ容１も増大するという欠点もある。

特開昭６０−３７８７８号 この公報に開示された技術においては、階調変換曲線そ
れ自身をモデル化して、何種類かの標準階調変換曲線を
準備しておく。そして、指定されたハイライト点とシャ
ド一点とのそれぞれについての濃度読取り値が所定の出
力値へと変換されるように、上記標準階調変換曲線を修
正する。その後、チエツク点としていくつかの濃度値を
選択し、このようにして定められたチエツク点について
、上記標準階調変換曲線と所望の変換特性との偏差を演
算装置を用いて自動的に演算させる。そして、各チエツ
ク点についての偏差の和が最小となっている標準階調変
換曲線を選択して使用する。

この技術の場合には、オペレータの目視判断というプロ
セスは不要である。しかしながら、標準階調変換曲線を
ある程度以上の種類だけ準備しなければならないという
点や、その種類数の増加に応じて必要なメモリ容量も増
大するという点では上記第１の従来技術と変らない不便
さが存在する。

また、この技術では上述した演算処理を行なうため、チ
エツク点やａ準階調変換曲線の数を増加させて、読取る
べき原画に対する標準階調変換曲線をより適切に選択し
ようとすると、演算時間が増大して処理の遅延を招くと
いう問題も生ずる。

これらは、いずれも本発明の出願人によって出願された
技術である。このうち、竹者は、濃度ヒストグラムの分
布状態に応じて、あらかじめ準備された複数の標準階調
補正曲線のうちのひとつを自動的に選択できるようにし
ている。また、後者では、読取るべき原画の累積濃度ヒ
ストグラムによって階調変換曲線を形成する。これらの
技術では、このような構成のみでなく、ハイライト点や
シャド一点の決定方法についての改良なども加えられて
いるが、上述した第１および第２の従来技術の問題は、
まだ十分に解決されていない。

〈発明の目的） この発明は従来技術における上述の問題の克服を意図し
ており、オペレータに負担をかけることなく、原画の特
徴に応じた適切な階調変換を行なうことができる階調変
換方法およびその装置を提供することを第１の目的とす
る。

また、この発明の第２の目的は、階調変換曲線の作成の
ための処理時間が短く、必要とされる記憶各階も少ない
ｖＡ調変換方法およびその装置を提供することである。

（目的を達成するための手段） 上述の目的を達成するため、この出願の第１の発明にお
いては、原画像を充電走査によって読取って得られる画
像データの階調変換を行なうための階調変換方法を対象
として、原画像を読取って前記原画における濃度分布状
態を統計的に求めるとともに：あらかじめ準備された標
準ＷＡ３１変換曲線に基いて決定された第１の階調変換
曲線と、前記濃度分布状態に応じて決定された第２の階
調変換曲線とを任意の比率で合成して第３の階調変換曲
線を求め、この第３の階調変換曲線に基いて前記原画の
画像データの階調変換を行なう。

また、この出願の第２の発明では、上記方法を実現する
装置として、■所定の標準階調変換曲線を表現するデー
タを記憶する記憶手段と：■原画像を充電走査によって
読取って得られる画像データを入力して、所定の濃度値
ごとに画素の出現頻度を計数し、それに基いて原画の濃
度分布状態を統計的に表現するデータを求める計数手段
と；■前記記憶手段に記憶されていた標準階調変換曲線
に関するデータに基いて第１の階調変換曲線を決定する
第１の階調変換曲線決定手段と：■前記原画の濃度分布
状態に基いて第２の階調変換曲線を決定する第２の階調
変換曲線決定手段と二〇前記第１と第２の階調変換曲線
とを任意の比率で合成して第３の階調変換曲線を求める
合成手段とを備え、この第３の階調変換曲線に基いて前
記原画の画像データの階調変換を行なう装置を提供する
。

すなわち、従来のように標準階調変換曲線の組のみを用
いた場合には、原画ごとの特徴を反映させるために多数
の標準階調曲線を準備しなｔプればならない一方で、原
画の濃度分布状態のみを基礎にして階調変換を行なった
場合には自然な再現画像を侍ることができないという事
情に着目する。

このため、この発明では、標準階調変換曲線の一般的階
調変換特性によって自然な再現画像を確保した上で、原
画の濃度分布状態に基いて原画ごとの特徴を階調変換曲
線の中に取込むことにより、これら双方の性質をバラン
ス良く組合わせた最適の階調変換を行なうように構成す
る。ただし、後の説明かられかるように、この発明は上
記２８類の階調変換の特徴を単に兼ね備えているだけで
なく、これらの組合せによって新たな効果を生じさせて
いる。

なお、この明細書では、「濃度」という用語を、狭への
光学的濃度値のみでなく、マンセルバリューや原画読取
り装置の出力信号レベル、それに、網点画像記録におけ
る南点面積率など、光学的濃度値に応じた母一般を指す
用語として使用する。

（実施例） Ａ、実施例の全体構成と概略動作 第１図はこの発明の一実施例である階調変換装置を組込
んだ製版用スキャナの概略構成図である。

同図において、この装置は、外Ｎ体１の上部開口に透明
の原画装置用ガラス板２が設けられており、この原画載
置用ガラス板２上に原画３を伏せた状態で載置する。こ
の原画載置用ガラス板２の端面には、シェーディング補
正用の白色基準板４が設けられている。へ〇ゲンランブ
などで構成された光源５からの照射光６は、原画３の表
面で反射されて、画像情報を含んだ光７となる。この反
射光７は、光学系８に含まれる第１〜第３のミラー９〜
１１で順次反射された優、結像レンズ１２によって、光
電変換手段としてのＣＣＤラインセンサ１３の受光面上
に結＠する。このＣＣＤラインセンサ１３は、図の紙面
に垂直な方向にＣＯＤ素子を１次元的に配列して形成さ
れている。したがって、この図の紙面に垂直な方向が主
走査方向となる。

一方、ＣＣＤラインセンサ１３の受光面に結像した光は
、このＣＣＤラインセンサ１３で光電変換されて、画素
ごとの画像信号■　　となる。そＣＤ してこの画像信号ＶＣＣＤは、画素ごとにＡ／Ｄ変換器
１４でデジタル化された後に、シェーディング補正回路
１５に順次与えられる。このシェーディング補正回路１
５は、原画３の表面における照明の不均一性や、結像光
学系８の結像作用の不均一性、それに、ＣＣＤラインセ
ンサ１３を構成する各ＣＯＤ素子の感度不均一性を補正
するためのものである。

このようなシェーディング補正を受けて１！？られる画
像信号ＶＮは、スイッチ回路１６を介して、ヒストグラ
ム：Ｊｌｌ′ｔ！１１７と、ルックアップテーブル方式
のＲＡＭ１８ａを含む階調補正回路１８とのうちの一方
に選択的に与えられるようになっている。

これらのうち、ヒストグラム計数回路１７は、原画３に
おける濃度分布状態を統計的に示す統計量としての累積
濃度ヒストグラムを求めるための計数回路である。そし
て、後述するよ°）に、このヒストグラム計数回路１７
における工１数結果に基いて階調変換テーブルが決定さ
れる。また、階調変換回路１８内のＲＡＭ１８ａには、
このようにして決定された階調変換テーブルが格納され
る。

なお、これらの回路の細部構成や動作については後に詳
述する。

この階調変換回路１８において階調変換を受けた画像信
号■１は、次段の画像処理回路１９に与えられ、この画
像処理回路１９においてアンシャープマスキング（鮮鋭
度強調処理）、１＆率変換等の処理を受ける。こうして
得られた画像信号ｖ２は、網点信号発生回路２０に出力
される。この鋼点発生回路２０からの網点信号Ｖ、。、
は、音響光学変調器２４の変調制御信号となる。

この音響光学変調器２４にはレーザー光源２１からのレ
ーザービーム２２がミラー２３を介して与えられている
。この音響光学変調器２４は、上記網点信号■ｄｏｔに
基いてこのレーザービーム２２を変調して露光ビーム２
５を与える。この露光ビーム２５は、ガルバノミラ−２
６の振動によって左右に振られつつ、ｆθレンズなどに
よって形成された結像光学系２７を介して記録用の感光
材２８の表面に照射される。このガルバノミラ−２６の
振動は、ＣＣＤラインセンサ１３におけるＣＣＤ素子の
出力取出しタイミングと同期して行なわれ、それによっ
て主走査方向αの光走査が達成される。

一方、光源５および第１のミラー９は、原画３に対して
図示の六方向へと相対的に並進移動させる機構（図示せ
ず）に固定されており、これによって、原画３をこの六
方向へと光走査する。これと同期して感光材２８も図の
下方（−β）へと引取られ、それによって上記六方向へ
の読取り副走査と、図示のβ方向への記録副走査が達成
される。

一方、この装置には、上記各回路の！、１１　ＩＩＩや
データ処理（特に、後述する階調変換テーブルの生成処
理）のために、マイクロコンピュータ３０が設けられて
いる。このマイクロコンピュータ３０はＣＰＵ３１およ
びメモリ３２を備えており、Ｉ１０ボート３３を介して
、上記シェーディング補正回路１５．スイッチ回路１６
．ヒストグラム５１数回路１７２階調変換回路１８９画
像処理回路１９および網点信号発生回路２０へと接続さ
れている。

また、後述する諸データを人力するためのキーボードパ
ネル３４も、Ｉ１０ボート３３に接続されている。

Ｂ、ｖＡ調変換テーブル生成動作の８綱次に、この実施
例における階調変換テーブル生成動作の詳細を説明する
。この動作は第２図にフローチャートとして示してあり
、以下、この第２図に示した順序に従って説明を進める
。

（Ｂ−１）　Ｆｌ準　・　　　　のｔ　とストアまず、
第２図の最初のステップＳ１では、種々の原画に対して
一般に自然な再現画像が得られるような標準階調変換曲
線ｆ（Ｘ）を準備し、この曲線を表現する関数形または
数値データを、第１図のメモリ３２にストアしておく。

ただし、Ｘは濃度変数である。この標準階調変換曲線ｆ
　（Ｘ）としては、既に経験的に知られている曲線を用
いる。もつとも、既述した従来技術の場合と異なり、こ
の標準階調変換曲線を多数準備する必要はなく、この実
施例では１種類のみを準備する。

また、上記標ｔＪＡＩＩＷ調変換曲Ｍｆ　（Ｘ）の濃度
変数Ｘおよび階調変換後の濃度値ｆ　（Ｘ）は、光学的
濃度値そのものであってもよく、光学的濃度値に応じた
量、たとえばマルセルバリューやシェーディング補正後
の画素濃度読取り信号レベルＶ８、それに、網点面積率
などであってもよい。この実施例においては、濃度変数
Ｘをシェーディング補正後の画素濃度読取り信号レベル
■、に対応させ、階調変換後の濃度値ｆ　（Ｘ）を網点
面積率に対応させている。この標準変換階調曲線ｆ　（
Ｘ）の形状例は、後述する第７図（ｂ）に例示されてい
る。

ただし、この第７図（ｂ）において、Ｑは網点面積率を
示す。

（ト２）累積濃　ヒストグラムを求める処理第２図の次
のステップＳ２では、原画３をブリスキャンすることに
よって、原画３の読取対象領域の累積濃度ヒストグラム
を求める。このプロセスは、具体的には次のようにして
行なわれる。

まず、第１図のマイクロコンピュータ３０がらのスイッ
チング信号ＳＷ１によって、スイッチ回１６が、ヒスト
グラム計数回路１７側へ接続される。その後、原画３の
読取対象領域についＣ光走査が行なわれ、ＣＯＤライセ
ンサ１３から画像読取り信号Ｖ。ＣＤが時系列的に出力
される。この画ａ読取り信号”　ＣＣ［ｌはＡ／Ｄ変換
器１４でＡ／Ｄ変換された後に、シェーディング補正回
路１５に与えられ、このシェーディング補正回路１５で
シェーディング補正を受ける。このシェーディング補正
は、白色基準板４の読取りデータに基いて行なわれる。

そして、このようなシェーディング補正を行なって得ら
れる画像信号ｖＮは、スイッチ回路１６を介してヒスト
グラム計数回路１７に与えられる。

このヒストグラム計数回路１７の構成例を第３図に示す
。このヒストグラム計数回路１７には、ＲＡＭ４１が設
けられている。このＲＡＭ４１は、スイッチング信号Ｓ
Ｗ２により上記画像信号■、（濃度Ｘ）を７ドレス信号
として使用することができる。そして、後述する動作に
よって、各濃度Ｘに対応するアドレスには、その濃度Ｘ
４ｉ：有する画素の出現頻度がデータ値Ｗとしてストア
される。

また、このＲＡＭ４１のデータ出力り。、ｔは、ラッチ
回路４２を介して加算器４３に与えられるようになって
いる。この加ｎ器４３は、入力する信号に（＋１）を加
算し、その加算結果をＲＡＭ４１のデータ入力Ｄｉｏと
して与えるようになっている。そして、初期状態におい
ては、スイッチング信号ＳＷ２によってスイッチ回路４
６ａ、４６ｂがＩ１０ボート３３側へ切換ねり、マイク
ロコンピュータ３０からのアドレス信号ＡＲ，Ｉ込信号
ＷＥ、出カイネーブル信号ＯＥおよびデータ“０″がこ
のＲＡＭ４１に入力される。そして、これらの信号によ
って、ＲＡＭ４１にはデータ“０”が書込まれる。

次に、スイッチング信号ＳＷ２によって、セレクタ４６
ａ、４６ｂが、画像信号ＶＮおよび加算器４３側に、そ
れぞれ切換えられる。したがって、後述するスキャン時
には、画像信号ＶＮがＲＡＭ４１のアドレス入力となり
、加算器４３の出力がデータ入力Ｄｉｏとなるような接
続関係となる。まに、画込洛９９Ｗヒ６よひ読出信号Ｏ
ヒは、後述するタイミングで与えられるようになる。な
お、書込信号ＯＥは、ラッチ回路４２におけるラッチの
ためのり０ツク信号ＧＫとしても機能するようになって
いる。

この状態で、第１図のシェーディング補正回路１５から
の画像信号■、が第３図のＲＡＭ４１に与えられると、
このＲＡＭ４１の記憶領域のうち、画像信号■、が指示
する濃度Ｘに対応したアドレスがアクセスされる。そし
て、このＲＡＭ４１の読出し信号ＯＥが第４図（ｂ）に
示すように活性状態“し”となると、上記画像信号■、
に対応するアドレスからデータＷが読出される。

このようにして読出されたデータＷの値ｎは、第３図の
ラッチ回路４２を介して加算器４３に与えられる。そし
て、データ値ｎに（＋１）を側口して得られるデータ値
（ｎ＋１）が、この加算器４３から出力される。

この状態において、第４図（ｅ）に示すように、ＲＡＭ
４１への書込み信号ＷＥが活性状態“Ｌ″となる。する
と、上記加算器４３から出力されたデータ値（ｎ＋１）
は、ＲＡＭ４１の記憶領域のうち、濃度Ｘに対応したア
ドレスに置換してストアされる。

この動作が第５図（ａ）に模式的に示されており、この
第５図（ａ）では、画像信号ＶＮが′ｍ度×２に対応す
る値を有している場合が想定されている。

そして、ＲＡＭ４１の記憶領域のうち、濃度×２に対応
するアドレスＡ２がアクセスされて、このアドレスＡ２
に記憶されているデータＷ２　（データｌ１ｆｆｎ＞が
読出されている。そして、この１ｉｌｌｎに（−Ｌ　１
　”）を加えて得られる埴（ｎ＋１）が、新たな値Ｗ２
として、アドレスＡ２に置換して記憶される。

したがって、このような動作を繰返すことによって、第
５図（ａ）に示したＲＡＭ４１の各アドレスＡ、Ａ１．
・・・には、そのアドレスに対応した濃度Ｘ。、×１．
・・・を持つ画素の出現頻度Ｗｏ。

Ｗ　、Ｗ２・・・がそれぞれストアされた状態となる。

このため、第３図のＲＡＭ４１と加算器４３との組合せ
は、濃度ヒストグラムのカウントを行なう回路として機
能する。そして、原画３のブリスキャンが完了した時点
では、第６図（ａ）に示すような濃度ヒストグラムが得
られることになる。ただし、第６図（ａ）の縦軸は画素
数そのものではなく、各１３度についての画素の出現率
ｙを表わしている。

これは、上記各計数値を、全画素数で除算することによ
って得られる。また、濃度幅ΔＸは、濃度ヒストグラム
を求めるにあたっての単位１１度幅を示す。したがって
、画像信号■、がＭビットである場合に、ＲＡＭ４１中
に２Ｈ個の記憶領域を確保すれば、上記濃度幅ΔＸは、
画像信号■、の分解能に応じた濃度幅となる。

もっとも、上記のようなカウント動作は、濃度社に対応
させたカウンタを多数準備することによっても達成でき
る。しかしながら、この場合には、濃度ヒストグラムを
ｙ１密に求めるようとすると非常に多くのカウンタ（上
記の例では２Ｈ個のカウンタ）を必要とする。これに対
して、上記のようなＲＡＭ４１を有する回路を用いれば
、比較的能事な構成で精密な濃度ヒストグラムを求める
ことができる。

次に、累積濃度ヒストグラムを求める動作について説明
する。これは、マイクロコンピュータ３０内で実行して
もよいが、この実施例では、第３図の加算器４４とラッ
チ回路４５とを使用する。

この動作にあたっては、第３図のスイッチ回路４５ａ、
４６Ｅ）はスイッチング信号ＳＷ２により、マイクロコ
ンピュータ３０側に切替えられている。

そして、ＲＡＭ４１の読出し信号ＯＥが活性状態とされ
、マイクロコンピュータ３０から、第５図（ｂ）のＡｏ
から順次インクリメントしたアドレス信号がＲＡＭ４１
のアドレス入力として与えられる。

すると、最初に、第５図（ｂ）のデータＷ。が続出され
て第３図の加算器４４に与えられる。一方、ラッチ回路
４５は、この処理に先立って、リセット信号Ｒ８Ｔによ
り°０”にクリアされている。

したがって、加算器４４からはデータＷ。が出力される
。このデータＷｏは、スリーステートバッフ７７ＢとＩ
１０ボート３３とを介してマイクロコンピュータ３０へ
転送されるとともに、ラッチ回路４５によってラッチさ
れる。したがって、第５図（ｂ）に示した次のデータＷ
１がＲＡＭ４１から出力されたときには、加ｎ器４４に
おいて、＜Ｗ＋Ｗ１）の加算が行なわれる。このデータ
（Ｗ　　＋Ｗ１）はやはりマイクロコンピュータ３０に
出力されるとともに、ラッチ回路４５でラッチされる。

したがって、このような動作を繰返すことによって、第
５図（ｂ）に示すように、データ：Ｗ、（Ｗｏ→−Ｗｌ
　）、（Ｗ□　＋Ｗ１＋Ｗ２　）。

が次々とマイクロコンピュータ３０に与えられるように
なっている。

容易にわかるように、上記ｆ−タ： Ｗ　　（Ｗ　　＋Ｗ　　）（Ｗ　　＋Ｗ１＋Ｗ２）、ｌ
・・は、Ｗ　　、Ｗｌ、Ｗ２．・・・を順次累積して行
ったデータである。したがって、各濃度Ｘについての画
素の累積出現率をＹとすれば、第６図（ｂ）に示すよう
な累積濃度ヒストグラムｈ　（Ｘ）を得ることができる
。なお、この第６図および後述する各図において、Ｘ　
、およびＸ１ａｘは次のように定１ｎ 義される。

Ｘｉ＋ｉｎ　＝累積濃度ヒストグラムｈ（Ｘ）が初めて
０％から変化したときの濃度値 Ｘ　　＝累積濃度ヒストグラムｈ　（Ｘ）がａＸ １００％に至った濃度値 （Ｂ−３）標準階調変換曲線の昨正 第２図のフローチャートに戻って、次のステップＳ３で
は、所望の網点面積率範囲内で階調変換が行なわれるよ
うに、第７図（ｂ）に示した標準階調変換曲線ｆ　（Ｘ
）をマイクロコンピュータ３０によって修正し、この発
明の「第１の階調変換曲線」に相当する階調変換曲線を
求める。

そこでは、まず、既に求まっている第７図（ａ）の累積
濃度ヒストグラムｈ（Ｘ）に着目する。ただし、この第
７図（ａ）は、前述した第６図（ｂ）を簡略化して描い
た図であり、Ｙ　・　およびＹＩｌａｘｎｎ は、たとえば０％、１００％にそれぞれ対応している。

そして、この第７図（ａ）において、累積出現率の２つ
の値Ｙ　およびＹＨを指定する。これらの累積出現率Ｙ
８およびＹ。は、画像の網点記録に使用する所望の網点
面積率範囲の上限ＩＱ。

および下限値Ｑ、（後述する）に対応するようにそれぞ
れ決定される。これらの値Ｙ８．　Ｙ、としではたとえ
ば９９％、１％がそれぞれ指定される。

それは、通常の凸版印刷においては、ハイライト側の数
％の部分で、！！ｉ！ｉ調変換曲線にリミットをかける
ためである。

このようにして、Ｙ８．ＹＨの値が指定されると、マイ
クロコンピュータ３０は第７図（ａ）の累積濃度ヒスト
グラムｈ　（Ｘ）に基いて、上記ＹＳ。

ＹＨの値にそれぞれ対応する濃度ｍｘ８．ｘ、、の値を
求める。上記Ｙ　およびＹ□の値が、それぞれ網点面積
率の上限値Ｑ　および下限値Ｑ１に対応していることか
ら、このＸ、Ｘ、、の値はそれぞれシャド一点およびハ
イライト点の濃度に対応することになる。つまり、この
プロセスでは、累積Ｓ度ヒストグラムｈ　（Ｘ）から網
点面積率の下限値Ｑ　および下限値Ｑ、に対応するシャ
ド一点Ｊ３よびハイライト点の濃度Ｙ、ＹＨを特定する
Ｓ わけである。このため、この方法では、シャド一点やハ
イライト点の濃度を外部から指定する必要はない。

次に、このようにして特定された濃度値ｘｓ。

×１１が、使用する網点面積率の上限値Ｑｕおよび下限
１ａＱ１　（第７図（Ｃ））にそれぞれ変換されるよう
に、第７図（ｂ）の標準階調変換面１ｉ１ｆ　（Ｘ）を
修正する。換言すれば、ＸおよびＱで形成される階調変
換座標面上において、所望の階調変換範囲の上限値Ｑ　
および下限値Ｑ１に応じて定まる座標点の組（「第１の
座標点の組」）： Ｐ、■＝　（ＸＨ，Ｑｌ）、Ｐ１８＝　（Ｘｓ、Ｑ、）
を通るように、標準階調変換曲線ｆ　（Ｘ）を修正する
のである。

この修正は、曲線ｆ（ｘ）を線形変換して、次の（１）
式に示す新たな標準階調変換曲線Ｆ（Ｘ＞を求めること
によって行なう。

Ｆ　（Ｘ）−ｃｌｆ　（Ｘ）＋ｃ２　　　・・・（１）
ただし、Ｃ＃Ｃ２は定数である。

この定ａＣ１，Ｃは、上記２点Ｐ１１１．ＰＩＳを標準
階調変換曲線ＦＩＸ）が通るという条件によって求める
ことができる。すなわち、まず（１）式に上記２点の座
Ｆｉｉｎを代入することによって、次の（２）、　（３
）式が求まる。

Ｆ（Ｘ　　）＝ｃ　　ｆ（Ｘ３）＋ｃ２＝Ｑｕ・・・（
２） Ｆ　（Ｘ、、’）＝Ｃ１ｆ　（Ｘ、）＋Ｃ，＝Ｑ。

・・・（３） そして（２）、　（３）式をｃ、ｃ２について解くと、
次の（４）、　（５）式のようになる。

ｃｌ　−（Ｑ、　−ＱＬ　）／Ｊｆ　（ＸＳ　）−ｆ　
（ＸＨ）ｊ・・・（４） ・・−（５） このうち、Ｑ、Ｑｌはオペレータが指定する値であり、
ｆ（Ｘ　　）、ｆ（Ｘｏ）は第７図（ｂ）の標準階調変
換面１！ｆ　（Ｘ）の形状から求まる埴である。したが
って、新たな階調変換曲線Ｆ（Ｘ）は、（１）式によっ
て一義的に定まる。ただし、Ｘ＜ＸＨ，Ｘ＞Ｘｓ の濃度範囲で上述したようなリミット変換を行なう場合
には、最終的には、この新たな階調変換曲線Ｆ（Ｘ）は
、次のような関数形で与えられることになる。

ｘ＜ｘ　　のとき：　　Ｆ（Ｘ）＝Ｑ［Ｘｌｌ≦Ｘ≦Ｘ
、のとき： Ｆ　（Ｘ）＝ｃ１ｆ　（Ｘ）＋ｃ２ Ｘ＞Ｘ８１７）とき：　　Ｆ（Ｘ）＝Ｑ。

この関数形は、第７図（Ｃ）に例示されている。

以上のプロセスによって、あらかじめ与えておいた標準
ｌｖｉ調変換曲線ｆ　（Ｘ）が、濃度値Ｘを所望の網点
面積率の笥囲Ｑ、≦Ｑ≦Ｑｕ内の網点面積率に変換する
新たな階調変換曲線Ｆ（Ｘ）が得られたことになる。こ
の新たな曲ＩＦ　（Ｘ）がこの発明における「第１の階
調変換曲線１に相当する。

（Ｂ−４）　ＳＢ積濃度ヒストグラムにｌｊいた第２の
調変換曲線の生成 第２図の次のステップＳ４では、第７図（ａ）の累積Ｉ
Ｉａヒストグラムｈ（Ｘ）に基いて、この発明の「第２
の階調変換曲線」に相当する階調変換曲１１１８（Ｘ）
を求める。ここではまず、上記累積濃度と・ストグラム
ｈ（Ｘ）を階調変換曲線とみなして、この曲線が、階調
変換座標面上において、上限値Ｑ　および下限値Ｑ、に
応じて定まる他の座標点の組（「第２の座標点の組」）
：Ｐ＝（Ｘ　　・　、Ｑ、）。

２ａ　　　　ｍａｎ Ｐ２１）”　（Ｘ＠ａＸ　”　ｔｌ　）を通るように修
正する。ただし、この第２の座標点の組の特定にあたっ
て、前述した標準階調変換曲線ｆ　（Ｘ）の修正の場合
のようにシャド一点およびハイライト点のそれぞれの濃
度値Ｘ８．ＸＨを用いないのは、 Ｘ　、　≦Ｘ＜Ｘ、。

ｍａｎ ＸｓくＸＳＸ、１ｌａｘ の範囲の濃度値Ｘに対してもある稈度の階調変化を取入
れようとしていることに起因する。したがって、後に説
明する第９図かられかるように、このステップＳ４で得
られる第２の階調変換曲線Ｈ（Ｘ）は、Ｘ＜Ｘ　　およ
びＸ＞×３の濃度領域で■ リミット変換とはならない。もっとも、第１と第２の座
標点の組を互いに同一とすることを禁するものではない
。

上記の２点を通るように累積濃度ヒストグラムｈ（Ｘ）
を修正するにあたっては、標準階調変換曲線ｆ　（Ｘ）
の修正の場合と同様に線形変換を用いる。すなわち、ｅ
　　、ｅ　　を定数として、Ｈ（Ｘ＞　　　−ｅＩ　　
　Ｈ（Ｘ）　　　＋ｅ　　２　　　　　　　　　　　・
　　（６）という変換を考える。そして、この曲線Ｈ（
Ｘ）が上記２点Ｐ２ａ、Ｐ２ｂを通るという条件によっ
て、次の（７）、　（８）式が成立する。

Ｈ（Ｘ　　　−）＝ｅ　　　　ｈ（Ｘ　　　　　　）　
＋ｅ　２　＝Ｑ。

ａ＋＋ｎ　　　　ｊ　　　　ｍａｎ ・・・（７） Ｈ（Ｘ　　　）　＝ｅ　　ｈ　（Ｘ　　　）　＋ｅ２＝
ＱＵｌａＸ　　　　１　　　１１ａＸ ・・・（８） したがって、定数ｅ　　、ｅ２は次の（９）、　（１０
）式のように求まる。

・・・（１０） このようにして求められた第２の階調変換曲線）１（Ｘ
）が第７図（ｄ）に例示されている。

（Ｂ−５）第１と第２の階調変換曲線の合成以上のよう
にして第１および第２の階調変換曲線Ｆ（Ｘ）、Ｈ（Ｘ
）が求まると、マイクロコンピュータ３０はこれらを合
成する演わを行なう（第２図のステップＳ５）。この合
成の方法は種々考えられるが、ここでは、オペレータが
指定した定数ｋ（０≦に≦１）を用いて、第１と第２の
階調変換曲線Ｆ　（Ｘ）　、　ｌ−１（Ｘ）の線形結合
を求めるという方法を採用する。

したがって、この合成によって１りられる第３の階調変
換曲線Ｇ（Ｘ）は、次の（１１）式のように占ける。

Ｇ　（Ｘ）　＝Ｆ　（Ｘ）　＋ｋ　（Ｈ（Ｘ）　−Ｆ　
（Ｘ）　）＝　（１−ｋ）Ｆ　（Ｘ）＋ｋＨ（Ｘ＞・・
・（１１） この合成プロセスを模式的に示したものが第８図であっ
て、任意の濃度ｆｊＸ　　につき、Ｈ（Ｘｏ）とＦ　（
Ｘ、　）との差：　（Ｈ（Ｘ、）−Ｆ　（Ｘｎ））をに
倍してＦ（Ｘ）に加えることによりＧ（Ｘ）が得られる
ことがわかる。

ここで、用いられる定数には合成比に相当するものであ
って、たとえばに＝０．１程度の値とする。

したがって、第３のＮ：Ｉ変換曲１ｉ１Ｇ（Ｘ）は、第
１と第２の階調変換曲線Ｆ（Ｘ）、Ｈ（Ｘ）を、９：１
の割合で含むことになる。つまり、この実施例では、第
１の階調変換曲線Ｆ（Ｘ）を基本とし、これに第２の階
調変換曲線Ｈ（Ｘ）をある程度加味して、第３の階調変
換曲線Ｇ（Ｘ）が生成さ礼る。このため、第１の階調変
換曲線Ｆ　（Ｘ）を「基準階調変換曲線」と呼び、第２
の階調変換曲線Ｈ（Ｘ）を「変調階調変換曲線」と呼ぶ
こともできる。

このようにして求められた第３の階調変換曲線Ｇ（Ｘ）
の例が第９図に示されている。また上記合成プロセスは
、第７図（ｃ）、　（ｄ）から（ｅ）に向う二重矢印で
表現されている。この第３の階調変換曲線Ｇ（×）は、
次のような特性を有する。

まず、各原画に共通の標準階調変換曲線ｆ　（Ｘ）から
得られた第１の階調変換曲線Ｆ（Ｘ）を含むことによっ
て、一般的に適当とされている階調変換の性質を取込ん
だ曲線となる。また、原画の累ＨＡ８ｉ１度ヒストグラ
ムｈ　（Ｘ）から求まった第２の階調変換曲線Ｈ（Ｘ）
を含むことによって、その原画特有の性格を反映した曲
線ともなっている。

そして、この第３の階調変換面ａＧ（Ｘ）を得るにあた
っては、多数の標準階調変換曲線や？ｕｌな演算プロセ
スを必要としない。したがって、メモリ８恐や処理時間
も少なくてすむ。

（Ｂ−６）ｌｌＲｉｊ４　　　Ｔ−７／Ｉ／（７）　　
ｂトスドア第２図の最終ステップＳ６では、上記第３の
階調変換曲線Ｇ（Ｘ）に応じた階調変換テーブルが生成
される。これは、第３の階調変換曲線Ｇ（Ｘ）で示され
る濃度Ｘと網点面積率Ｑとの関係を、第１図の階調変換
回路１８内のＲＡＭ１８ａ内にルックアップテーブル方
式で書込むことによって行なわれる。

ただし第１図の階調変換回路１８では、シェーディング
補正回路１６の出力■、がＲＡＭ１８ａのアドレス入力
として与えられるようになっているため、階調変換テー
ブルは、上記出力■、をアドレスとするような形で形成
される。

Ｃ４原画の読取りと記録 このようにしてＲＡＭ１８ａ内に第３の階調変換曲線Ｇ
　（Ｘ＞に応じた階調変換テーブルが格納された侵に、
第１図のスイッチ回路１６は階調変換回路１８側へと接
続される。そして、原画３の読取り走査が再度行なわれ
、読取られた画像データは階調変換回路１８に与えられ
る。この画像データは、ｔｉｌｌ！調変換回路１８で第
３の階調変換曲線Ｇ（Ｘ）に応じて階調変換され、階調
変換後の画像信号Ｖ１に基いて記録動作が実行される。

この記録動作は最初に説明した通りである。

上述したように、第３の階調変換曲線Ｇ（Ｘ）は原画の
特徴を反映しつつ、一般的な標準階調変換曲線の変換特
性をも含んでいるため、この記録動作によって得られる
記録画像は、高度の階調表現性を有することになる。

Ｄ、変形例 以上、この発明の一実施例について説明したが、この発
明は上記実施例に限定されるものではなく、たとえば次
のような変形も可能である。

■　上記実ＩＭ例では、シェーディング補正回路の出力
に基いて濃度ヒストグラムを求めているが、第１０図に
示すように、ヒストグラムａ１数回路１７と階調変換回
路１８との接続関係を変夫で、階調変換回路１８の出力
に基いて累積ｍ度ヒストグラムを求めてもよい。この場
合には、所望の濃度変換テーブルをＲＡＭ１８ａにスト
アしておき、これによって濃度変換されたデータ■Ｎａ
についての濃度ヒストグラムを求めることになる。ただ
し、第３の階調変換曲線Ｇ（Ｘ）が求まった債には、Ｒ
ＡＭ１８ａ内のテーブルは第３の階調変換曲線Ｇ（Ｘ）
に応じた階調変換テーブルに書換えられる。

■　上記実施例における種々の曲線ｆ　（Ｘ）　。

ｈ（Ｘ）、・・・は数式で表現されたものであってもよ
く、また、数値データのテーブルで表現されたものであ
ってもよい。

■　上記実施例では標準階調変換曲線ｆ（Ｘ）を１種類
だけ準備したが、感光材２８の梯類などに応じて異なる
標準階調変換曲線を用いた方がよい場合もある。このと
きには、複数種類の標準階調変換曲線を準備しておぎ、
その中の１種類を選択して使用してもよい。この場合に
おいても、従来技術のように多くの標準階調変換曲線を
メモリ中にストアしておく必要はないため、必要とされ
るメモリ８吊は少なくてすむ。

■　第２の階調変換曲線は累積濃度ヒストグラムそのも
のを用いて作成しなくてもよい。たとえば ・・・（１２） で定義される曲線ｒ　（Ｘ）を用い、これに対して、実
施例と同様の修正を施して第２の階調変換曲線Ｒ（Ｘ）
を求めてもよい。上記ｒ　（Ｘ）を用いた場合には、ｈ
　（Ｘ）の平方根を求めていることによって、濃度Ｘの
変化に対する階調変換曲線の変化率が減少し、それらよ
って比較的滑かな階調変換曲線を得ることができる。

また、原画の濃度ヒストグラムから階調変換曲線の微分
値を求め、それに基づいて第２の階調変換曲線を決定す
るなどの変形も可能である。

したがって、この充用においては、原画の′ｆａｍ分布
状態を統計的に表現するデータに基いて第２の階調変換
曲線を求めておけばよいことになる。

■　上記実施例では、標準Ｗ３調変換曲線と累積濃度ヒ
ストグラムとの双方につき、階調変換座標面上において
、所望の網点面積率範囲の下限値および下限値Ｑ、Ｑ、
に応じた座標点の組を通るような修正を施している。し
かしながら、これ以外の座標点を通るように曲線の修正
を行なうことも可能である。また、Ｑ、Ｑ、などの値が
固定されているものであれば上記のような修正は必ずし
も必要ではなく、これらの点を通るような標準階調変換
曲線をあらかじめ準備しておけばよい。

つまり、この発明は２種類の階調変換曲線の合成を特徴
とするものであって、細部に種々の変形を加えた方法も
すべてこの発明の範囲に属することになる。階調変換曲
線の合成の方法も線形結合に限定されない。例えば（１
１）式における１ｌＫ＝ｊ　（Ｘ）とするように選んで
もよい。つまり、ハイライト部、中間部およびシャド一
部で合成係数をそれぞれ異らせるようにするのである。

■　また上記実施例ではブリスキャンと本スキャンとい
う読取りを２回行っているが第１１図に示す様に、第１
図におけるシェーディング補正回路１５とスイッチ回路
１６の間にスイッチ回路４７．４８．４９とハードディ
スク等の記憶装置５０１設けることにより原画の読み取
り走査を１回行うだけでよい様にする事が出来る。

この場合には、まず、第２図のステップＳ２の動作を行
う場合において、スイッチ４７．４８を閉じ、スイッチ
４９を開くようにして、読み取り対象領域の累積濃度ヒ
ストグラムを求めると同時に、シェーディング補正後の
画素濃度読み取り信号レベル■８を記憶装着５０に入力
する。そして、原画３を再度読み取り走査をするかわり
にスイッチ４７．４８を開き、スイッチ４９を閉じる事
により記憶装着５０に記憶されている画素Ｓ度読み取り
信号レベルＶＮを記憶表Ｈ５０より出力させる。すると
、スイッチ回路１６を階調変換回路１８側へ接続する事
により、画素濃度読み取り信号レベルｖＮが階調変換回
路１８で第３の階調変換曲線Ｇ（Ｘ）に応じて階調変換
され、階調変換後の画象信＠Ｖ１に基いて記８動作が実
行出来る。

■　この発明は、上記実施例のような平面走査型のスキ
ャナーに限らず、ドラム型のスキャナーやファクシミリ
、それに複写機や画像伝送装置などの幅広い用途に適用
可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、一般的な標準
階調変換曲線と、原画ごとの特徴を反映した濃度分布状
態との双方の性質を取込んだ階調変換を行なうため、一
般的な階調変換の特性を基礎にしつつ、原画ごとの特徴
に応じた適切な階調変換を行なうことができる。

また、標準階調変換曲線として多数の曲線を準備する必
要がないため、目視比較などの作業も不要であり、オペ
レータの負担は著しく減少する。

さらに、階調変換曲線の作成にあたって複雑な処理を必
要とせず、準備すべき標準階調変換曲線も１種類または
数種類程度でよいため、階調変換曲線作成のため処理時
間も短くてすみ、必要とされる記憶各回も少ない階調変
換方法およびその装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を製版用スキャナーの階調変換に適用
した実施例の概略構成図、 第２図は実施例における階調変換テーブルの作成順序を
示すフローチャート、 第３図は実施例におけるヒストグラム計数回路の構成例
を示すブロック図、 第４図はヒストグラム８１数回路の動作を示すタイミン
グチャート、 第５図はヒストグラム計数回路の計数原理の説明図、 第６図は濃度ヒストグラムと累積濃度ヒストグラムとの
関係を示す図、 第７図は階調変換曲線の修正と合成とを示す図、第８図
はＩｌｌ調変換曲線の合成の説明図、第９図は第３の階
調変換曲線の例を示す図、第１０図はこの発明の変形例
を示す図、第１１図はこの発明の他の実施例を示す図で
ある。 ３・・・原画、　　１７・−・ヒストグラム計数回路、
１８・・・階調変換回路、 ３０・・・マイクロコンピュータ、 ｆ　（Ｘ）・・・標準階調変換曲線、 ｈ（Ｘ）・・・累積濃度ヒストグラム、Ｆ（Ｘ）・・・
第１の階調変換曲線、 Ｈ（Ｘ）・・・第２の階調変換曲線、

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）原画像を光電走査によつて読取つて得られる画像
   データの階調変換を行なうための方法であつて、 前記原画像を光電走査によって読取り、前記原画におけ
   る濃度分布状態を統計的に求めた後、あらかじめ準備さ
   れた標準階調変換曲線に基いて決定された第１の階調変
   換曲線と、前記原画の濃度分布状態に応じて決定された
   第２の階調変換曲線とを任意の比率で合成して第３の階
   調変換曲線を求め、 前記第３の階調変換曲線に基いて前記原画像データの階
   調変換を行なうことを特徴とする階調変換方法。
2. （２）第１の階調変換曲線は、階調変換座標面上におい
   て、所望の階調変換範囲の上限値および下限値に応じた
   第１の座標点の組を通るように、標準階調変換曲線を修
   正することによって求められ、 第２の階調変換曲線は、前記階調変換座標面上において
   、前記上限値および下限値に応じた第２の座標点の組を
   通るように、原画の濃度分布状態を表現する曲線を修正
   することによって求められる、特許請求の範囲第１項記
   載の階調変換方法。
3. （３）原画の濃度分布状態は、原画の濃度ヒストグラム
   または累積濃度ヒストグラムに応じた統計量として求め
   られる、特許請求の範囲第１項または第２項記載の階調
   変換方法。
4. （４）原画像を光電走査によって読取って得られる画像
   データのを行なうための装置であって、所定の標準階調
   変換曲線を表現するデータを記憶する記憶手段と、 前記原画像を光電走査によつて読取つて得られる画像デ
   ータを入力して、画素データの所定の濃度値ごとの出現
   頻度を計数し、それに基いて原画の濃度分布状態を統計
   的に表現するデータを求める計数手段と、 前記記憶手段に記憶されていた標準階調変換曲線に関す
   るデータに基いて第１の階調変換曲線を決定する第１の
   階調変換曲線決定手段と、 前記原画の濃度分布状態に基いて第２の階調変換曲線を
   決定する第２の階調変換曲線決定手段と、前記第１と第
   ２の階調変換曲線とを任意の比率で合成して第３の階調
   変換曲線を求める合成手段とを備え、 前記第３の階調変換曲線に基いて前記原画の画像データ
   の階調変換を行なうことを特徴とする階調変換装置。
5. （５）第１の階調変換曲線決定手段は、階調変換座標面
   上において、所望の階調変換範囲の上限値および下限値
   に応じた第１の座標点の組を通るように、標準階調変換
   曲線を修正し、それによって第１の階調変換曲線を求め
   る手段であり、第２の階調変換曲線決定手段は、前記階
   調変換座標面上において、前記上限値および下限値に応
   じた第２の座標点の組を通るように、原画の濃度分布状
   態を表現する曲線を修正し、それによって第２の階調変
   換曲線を求める手段である、特許請求の範囲第４項記載
   の階調変換装置。
6. （６）計数手段は、所定の濃度幅ごとに画素の出現頻度
   を計数し、それらに基いて原画の濃度ヒストグラムまた
   は累積濃度ヒストグラムに応じた曲線を求める手段であ
   る、特許請求の範囲第４項または第５項記載の階調変換
   装置。