JP2000270208A

JP2000270208A - 画像処理装置及び画像処理方法

Info

Publication number: JP2000270208A
Application number: JP11067359A
Authority: JP
Inventors: Kunikazu Ueno; 邦和上野; Yumi Sekiguchi; ゆみ関口
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】任意の拡大倍率に対して高画質化された拡大
出力画像を生成することができる画像処理装置及び方法
を提供する。【解決手段】倍率設定手段１によって設定された拡大
倍率αに対し、スムージング拡大回路３においてスムー
ジング拡大が可能な倍率である複数の固定拡大倍率か
ら、拡大倍率αに最も近い倍率を倍率選択回路２によっ
て選択してスムージング拡大倍率βとし、さらに変倍倍
率をγ＝α／βによって求める。これらの倍率を用い、
入力画像Ｐ１をスムージング拡大回路３によってβ倍に
スムージング拡大し、続いて変倍回路４によってγ倍に
変倍することによって、画質の劣化が抑制されて、スム
ージング拡大による高画質化の効果が充分に保持された
拡大出力画像Ｐ２を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低解像度の入力画
像を拡大して高解像度の拡大出力画像を形成する画像処
理装置及び画像処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリ装置による低解像度白黒２
値画像などの低解像度の入力画像の出力に際して、画像
を高解像度化することによって画質を向上させ、デジタ
ル複写機やレーザープリンタなどの出力装置から出力す
るための画像処理方法が提案されている（例えば、特開
平２−９２６８号公報）。

【０００３】例えば、ファクシミリ装置においては通
常、（１）８×３．８５ｄｏｔ／ｍｍ（主走査方向×副
走査方向、以下も同様）、（２）８×７．７ｄｏｔ／ｍ
ｍ、（３）１６×１５．４ｄｏｔ／ｍｍ、の３種類の解
像度のいずれかによって画像の送受信が行われる。この
ような解像度で受信された画像を例えば４００ｄｐｉの
プリンタなど高解像度の出力装置で出力する場合には、
画素密度が細かくなるため、解像度変換を行って拡大画
像とする必要がある。

【０００４】上記の各解像度による画像に対しては、主
走査方向及び副走査方向に対して正確な倍率によって拡
大画像を形成することも可能であるが、画像への影響が
充分に小さい範囲の以下の近似倍率、（１）に対しては
主走査方向が２倍、副走査方向が４倍、（２）に対して
は主走査方向が２倍、副走査方向が２倍、（３）に対し
ては主走査方向が１倍、副走査方向が１倍（無変換）、
によって解像度変換処理が一般に行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような解像度変換
・拡大の画像処理において、例えば主走査方向及び副走
査方向ともに２倍とする変換の場合に、入力画像の１画
素をそのまま２×２画素の画像に拡大するような単純な
補間法を用いて拡大処理を行った場合には、入力画像の
画素構造がそのまま拡大されるために、拡大出力画像に
おいて文字や線画等にジャギー（拡大によって生じるぎ
ざぎざ）が発生するという問題がある。

【０００６】このようなジャギーの発生を低減する方法
として、スムージング拡大技術がある。スムージング拡
大とは、文字・線画等から構成される入力画像を、ジャ
ギーを生じさせることなく解像度変換し、拡大画像とす
るための画像拡大方法である。

【０００７】図９に、主走査方向に２倍、副走査方向に
４倍の拡大を行った場合について、単純補間拡大とスム
ージング拡大を行った場合の拡大出力画像を示す。図９
（ａ）は低解像度の入力画像、図９（ｂ）及び（ｃ）は
それぞれ図９（ａ）に示した入力画像を２倍×４倍に拡
大して得られた拡大出力画像である。なお、これらの画
像は白画素及び黒画素からなる白黒２値画像であり、黒
画素を実線斜線によって示している。

【０００８】図９（ｂ）に示した拡大出力画像は単純補
間拡大によるものであり、図９（ａ）に示した入力画像
の各画素をそのまま単純に２×４画素に対応させて拡大
している。このとき、入力画像の画素構造が反映された
段差状のジャギーが発生している。これに対して、図９
（ｃ）の拡大出力画像はスムージング拡大によるものの
一例を示したものであり、段差部分が滑らかに変化する
ように補正され、ジャギーの発生が抑制されている。こ
れによって、解像度変換・拡大時に補正によって高画質
化された拡大出力画像を得ることができる。

【０００９】スムージング拡大を行う方法としては、入
力画像でのジャギー検出のための入力パタンと、それに
対応し検出されたジャギーに対してジャギー補正を行う
ための拡大出力パタンとをあらかじめ用意しておき、そ
れらを用いて拡大出力画像を高画質化することが、例え
ば文献「『ファクシミリ受信画像の平滑化処理による高
画質化』、１９９１年画像電子学会年次大会予稿１８、
ｐｐ．６６−７２」に示されている。

【００１０】しかしながら、この方法においては、整数
倍、非整数倍など適用される可能性があるすべての倍率
に対して入力パタン及び拡大出力パタンを用意し、所定
のメモリ等に記憶させておく必要があり、その結果、そ
れらの記憶メモリ量が増大してしまうという問題があ
る。したがって、実際には使用可能な拡大倍率が装置の
メモリ量によって制限されてしまうので、任意の拡大倍
率による補正された拡大出力画像の生成が不可能であっ
た。

【００１１】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、任意の拡大倍率に対して高画質化が行われ
た拡大出力画像を得ることができる画像処理装置及び画
像処理方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による画像処理装置は、入力画像に対
して拡大倍率αを設定する倍率設定手段と、あらかじめ
決められている複数の固定拡大倍率からスムージング拡
大倍率βを選択するとともに、β×γ＝αを満たす変倍
倍率γを決定する倍率選択手段と、スムージング拡大倍
率βによって入力画像をスムージング拡大して、スムー
ジング拡大画像を形成するスムージング拡大手段と、変
倍倍率γによってスムージング拡大画像を変倍して、拡
大出力画像を形成する変倍手段と、を有し、スムージン
グ拡大倍率βは、複数の固定拡大倍率のうち、拡大倍率
αよりも大きい固定拡大倍率のうちで最も小さい固定拡
大倍率、または、拡大倍率αよりも小さい固定拡大倍率
のうちで最も大きい固定拡大倍率、のいずれかであるこ
とを特徴とする。

【００１３】また、本発明による画像処理方法は、入力
画像に対して拡大倍率αを設定する倍率設定ステップ
と、あらかじめ決められている複数の固定拡大倍率から
スムージング拡大倍率βを選択するとともに、β×γ＝
αを満たす変倍倍率γを決定する倍率選択ステップと、
スムージング拡大倍率βによって入力画像をスムージン
グ拡大して、スムージング拡大画像を形成するスムージ
ング拡大ステップと、変倍倍率γによってスムージング
拡大画像を変倍して、拡大出力画像を形成する変倍ステ
ップと、を有し、スムージング拡大倍率βは、複数の固
定拡大倍率のうち、拡大倍率αよりも大きい固定拡大倍
率のうちで最も小さい固定拡大倍率、または、拡大倍率
αよりも小さい固定拡大倍率のうちで最も大きい固定拡
大倍率、のいずれかであることを特徴とする。

【００１４】上記した画像処理装置及び方法において
は、スムージング拡大及び変倍の２段階の処理から拡大
処理を行う構成とすることによって、任意の拡大倍率に
対して、高画質化された画像拡大・解像度変換を可能に
している。

【００１５】すなわち、任意の拡大倍率αに対して上述
した方法によって装置が有する固定拡大倍率から好適な
スムージング拡大倍率βを選択し、かつγ＝α／βによ
って変倍倍率γを決定して、これらの倍率によってスム
ージング拡大、及び単純拡大等による変倍を２段階に行
って最終的な拡大出力画像を得る構成とすることによっ
て、拡大倍率αが固定拡大倍率のいずれとも一致しない
場合を含む任意の拡大倍率に対して、スムージング拡大
による高画質化の効果を保持し、画像の劣化を抑制しつ
つ、良好な拡大出力画像の生成を行うことができる。

【００１６】また、固定拡大倍率を増加させることによ
る、ジャギー検出のための入力パタン及びジャギー補正
のための拡大出力パタンを記憶させておくのに用いられ
る、装置に必要なメモリ量の増大を低減させて、装置規
模を大きくすることなく個々の装置に対して好適な拡大
処理が可能な構成を実現することが可能となる。

【００１７】また、スムージング拡大倍率βは、複数の
固定拡大倍率のうち、拡大倍率αに最も近い固定拡大倍
率であることを特徴とする。

【００１８】このようにスムージング拡大倍率を選択す
ることによって、スムージング拡大に続いて行われる変
倍による画像の劣化を最小限に抑制し、拡大出力画像の
画質をさらに向上させることができる。

【００１９】また、画像処理装置は、スムージング拡大
手段は、複数の入力パタンが記憶されている入力パタン
記憶手段と、複数の入力パタンにそれぞれ対応している
複数の拡大出力パタンが記憶されている拡大出力パタン
記憶手段と、入力パタンを入力画像から検出する入力パ
タン検出手段と、拡大出力パタンを入力パタン検出手段
によって検出された入力パタンに基づいて選択して、ス
ムージング拡大画像の形成に用いる拡大出力パタン補正
手段と、を有することを特徴とする。

【００２０】同様に、画像処理方法は、スムージング拡
大ステップは、あらかじめ用意された複数の入力パタン
を入力画像から検出する入力パタン検出ステップと、複
数の入力パタンにそれぞれ対応してあらかじめ用意され
た複数の拡大出力パタンを入力パタン検出ステップによ
って検出された入力パタンに基づいて選択して、スムー
ジング拡大画像の形成に用いる拡大出力パタン補正ステ
ップと、を有することを特徴とする。

【００２１】このような構成とすることによって、効率
的にスムージング拡大を行うことができる。ここで、入
力パタンは、入力画像の注目画素に対するエッジ形状パ
タンであって、これを用いてジャギー検出が行われる。
また、拡大出力パタンは、各入力パタンに対応して、エ
ッジを滑らかにするための高解像度パタンであって、入
力パタンが検出された場合には、対応する拡大出力パタ
ンを用いてエッジを滑らかにするジャギー補正を伴うβ
倍のスムージング拡大が行われる。

【００２２】スムージング拡大に続いて行われる変倍に
ついては、変倍手段（変倍ステップ）は、エッジを保存
しながら変倍を行うことを特徴としても良い。

【００２３】あるいは、変倍手段（変倍ステップ）は、
ゼロ次ホールド法によって変倍を行うことを特徴として
も良い。

【００２４】あるいは、変倍手段（変倍ステップ）は、
最近傍法によって変倍を行うことを特徴としても良い。

【００２５】また、倍率選択手段（倍率選択ステップ）
は、複数の固定拡大倍率から、それらをすべて乗じた倍
率をスムージング拡大倍率βとするｎ個（ｎは２以上の
整数）の部分拡大倍率を選択し、スムージング拡大手段
（スムージング拡大ステップ）は、ｎ個の部分拡大倍率
によって入力画像をｎ回スムージング拡大して、スムー
ジング拡大倍率βによるスムージング拡大画像を形成す
ることを特徴とする。

【００２６】このようにスムージング拡大を複数段階と
した場合、特に拡大倍率が装置の固定拡大倍率のうち最
大倍率よりも大きい場合に、固定拡大倍率を増加させて
装置規模を大きくすることなく、そのような拡大処理に
対応することが可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による画
像処理装置及び画像処理方法の好適な実施形態について
詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素
には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、
図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していな
い。

【００２８】なお、以下においては、画像はすべて白黒
２値画像について説明を行う。カラー多値画像データに
ついては、例えば、「赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）」、「イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）」、「イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、ブラック（Ｋ）」、「明度（Ｌ^*）、色相
（Ｈ^*）、彩度（Ｃ^*）」、「Ｌ^*、ａ^*、ｂ^*」など、１
つの画像データを複数のコンポーネントで表すことが一
般的であるが、このような画像データが２値データであ
る場合、またはそれ以外の多値データである場合におい
ても、同様の画像処理装置及び画像処理方法を適用する
ことが可能である。

【００２９】図１は、本発明による画像処理装置の一実
施形態の構成を示すブロック図である。この画像処理装
置においては、入力画像Ｐ１に対して倍率設定手段１に
よって拡大倍率α（α＞１）が設定され、この拡大倍率
αによって入力画像Ｐ１をα倍に拡大処理して、拡大出
力画像Ｐ２が生成・出力される。

【００３０】入力画像Ｐ１としては、ファクシミリ装
置、スキャナ、デジタルカメラなどの画像入力装置（図
示していない）からの画像や、コンピュータ等を用いて
作成された画像などがある。また、倍率設定手段１とし
ては、本画像処理装置に操作パネル等を付設し、それを
用いて直接入力するか、または画像処理装置に接続され
たコンピュータなどの別装置から入力して拡大倍率αを
設定する構成、などがある。

【００３１】倍率設定手段１によって設定された拡大倍
率αは、スムージング拡大回路３に接続されている倍率
選択回路２に入力される。スムージング拡大回路３は、
あらかじめ決められたｎ個（ｎは２以上の整数、したが
って複数）の固定拡大倍率を有しており、これらの固定
拡大倍率について画像のスムージング拡大を行うことが
できるように構成されている。

【００３２】倍率選択回路２は、入力された拡大倍率α
に基づいて、スムージング拡大回路３によってスムージ
ング拡大を行うための好適なスムージング拡大倍率βを
上記したｎ個の固定拡大倍率から選択して、スムージン
グ拡大回路３に入力・指定する。スムージング拡大回路
３は、指定されたスムージング拡大倍率βによって入力
画像Ｐ１をスムージング拡大しスムージング拡大画像を
生成して、これを変倍回路４へと出力する。なお、スム
ージング拡大倍率βの選択方法については後述する。

【００３３】変倍回路４には、スムージング拡大倍率β
の選択に伴って倍率選択回路２によって決定された、最
終的にα倍の拡大出力画像Ｐ２を得るための変倍倍率γ
が入力・指定されている。変倍回路４は、この指定され
た変倍倍率γによってスムージング拡大画像を変倍し拡
大出力画像Ｐ２を生成して、これを出力する。

【００３４】図２は、図１に示した画像処理装置による
画像処理方法を示すフローチャートである。ここで、ス
テップＳ１が倍率設定手段１に、ステップＳ２及びＳ３
が倍率選択回路２に、ステップＳ４がスムージング拡大
回路３に、ステップＳ５が変倍回路４にそれぞれ対応し
ている。

【００３５】まず、倍率設定ステップＳ１で入力画像Ｐ
１が本装置に入力され、これに対応して拡大倍率αが設
定される。このように、低解像度の入力画像Ｐ１を高解
像度の拡大出力画像に所定の拡大方法によってα倍に拡
大・解像度変換することによって、高解像度のプリンタ
等の画像出力装置から出力する際に、出力される画像の
画質を向上させることができる。

【００３６】なお、この拡大倍率αについては、２次元
画像の２方向、例えば主走査方向と副走査方向、につい
て別々の倍率を設定することも可能である。このとき、
以下に述べるスムージング拡大倍率β及び変倍倍率γに
ついても２方向についてそれぞれ別々に選択・決定され
るが、このような場合においてもその方法は２方向につ
いて等しいとした場合とそれぞれの方向について同一で
あるので、ここでは単に拡大倍率を単一倍率のαとして
説明を行う。

【００３７】拡大倍率αに対して、実際に拡大処理を行
う倍率を選択する倍率選択ステップＳ１０について説明
する。倍率選択ステップＳ１０は、スムージング拡大倍
率選択ステップＳ２、及び変倍倍率決定ステップＳ３の
２つのステップからなる。

【００３８】上述したように、スムージング拡大を行う
ための図１に示したスムージング拡大回路３は、あらか
じめ決められたスムージング拡大が可能なｎ個の固定拡
大倍率を有している。ここで、ｎ個の固定拡大倍率をδ
₁、δ₂、・・・、δ_nとし、その大小関係を１＜δ₁＜δ
₂＜・・・＜δ_nとする。

【００３９】ステップＳ２では、このｎ個の固定拡大倍
率から好適な固定拡大倍率をスムージング拡大倍率βと
して選択する。好適なスムージング拡大倍率βの選択方
法としては、拡大出力画像Ｐ２の画質を効果的に向上さ
せることが可能な倍率を選択する必要がある。具体的に
は、拡大倍率αが特定の固定拡大倍率δ_iと一致してい
る場合には、β＝δ_iとする。

【００４０】それ以外の場合には、ｎ個の固定拡大倍率
のうち、拡大倍率αよりも大きい固定拡大倍率のうちで
最小の固定拡大倍率、またはαよりも小さい固定拡大倍
率のうちで最大の固定拡大倍率のいずれかをスムージン
グ拡大倍率βとして選択することが好ましい。例えばδ
_i＜α＜δ_i+1（１≦ｉ≦ｎ−１）の場合、β＝δ_iまた
はβ＝δ_i+1とする。また、ｎ個の固定拡大倍率のう
ち、拡大倍率αに最も近い固定拡大倍率をスムージング
拡大倍率βとして選択することがさらに好ましい。この
とき、上記の場合にはδ_iまたはδ_i+1のうちαとの差が
小さい方をβとして選択する。

【００４１】続いて、ステップＳ３で、変倍倍率γを決
定する。この変倍倍率γは、スムージング拡大倍率β及
び変倍倍率γによる拡大処理によって最終的にα倍の拡
大出力画像Ｐ２が得られる（したがって、β×γ＝α）
ように、γ＝α／βとして決定される。ここで、変倍と
は拡大または縮小を含んでいる。例えば、上記したδ _i
＜α＜δ_i+1の場合、β＝δ_iとしたときにはβ＜αであ
るのでステップＳ３での変倍は拡大（γ＞１）となり、
一方β＝δ_i+1としたときにはβ＞αであるのでステッ
プＳ３での変倍は縮小（γ＜１）となる。また、β＝α
の場合には、変倍は等倍変換（γ＝１、無変換と同等）
となる。

【００４２】次に、倍率選択ステップＳ１０によって選
択・決定されたスムージング拡大倍率β及び変倍倍率γ
によって拡大処理を行う拡大実行ステップＳ２０につい
て説明する。拡大実行ステップＳ２０は、スムージング
拡大ステップＳ４、及び変倍ステップＳ５の２つのステ
ップからなる。

【００４３】すなわち、ステップＳ４においてはステッ
プＳ２において選択されたスムージング拡大倍率βによ
って入力画像Ｐ１がスムージング拡大されて、スムージ
ング拡大画像が生成される。さらに、ステップＳ５にお
いてはステップＳ３において決定された変倍倍率γによ
ってスムージング拡大画像が変倍されて、拡大出力画像
Ｐ２が生成される。生成された拡大出力画像Ｐ２は、入
力画像Ｐ１が高画質化された状態でα倍に拡大された画
像であって、画像出力ステップＳ６によって本装置から
出力される。

【００４４】図１及び図２に示した実施形態において用
いられるスムージング拡大方法及び変倍方法について説
明する。

【００４５】図３は、図１に示した画像処理装置におけ
るスムージング拡大回路３の一構成例を示すブロック図
である。入力画像Ｐ１は、スムージング拡大回路３の拡
大処理部３０に入力される。また、この拡大処理部３０
には倍率選択回路２によって選択されたスムージング拡
大倍率βが入力・指定されている。

【００４６】拡大処理部３０では、所定の画素ブロック
サイズが設定され、この画素ブロックサイズによって入
力画像Ｐ１から生成された画素ブロックに対して、入力
パタンのパタン検出と、拡大出力パタンによるパタン補
正とが行われる。

【００４７】本構成例における拡大処理部３０は、ブロ
ック化処理部３１、入力パタン検出部３２、及び拡大出
力パタン補正部３３を有して構成されている。ブロック
化処理部３１は、入力された入力画像Ｐ１を順次走査
し、注目画素を設定して、その注目画素を中心とする上
記した所定の画素ブロックサイズからなる画素ブロック
を生成するブロック化処理を行う。このブロック化処理
は各画素単位で行われ、各画素を中心として、画素ブロ
ックをウインドウ単位とするラスター走査を行うことに
よって順次実施される。

【００４８】ブロック化処理部３１によって生成された
注目画素を中心とした画素ブロックは、入力パタン検出
部３２に入力されて入力パタン検出が行われる。スムー
ジング拡大においては、ジャギー検出のための複数の入
力パタンと、検出された入力パタンに対してジャギー補
正を行うための上記した入力パタンにそれぞれ対応した
複数の拡大出力パタンとをあらかじめ用意しておき、そ
れらを用いて拡大時に画像補正を行って拡大出力画像の
高画質化を実現する。本構成例では、入力パタンは入力
パタン記憶部３４（入力パタン用ＲＯＭ）に、また、そ
れに対応する拡大出力パタンは拡大出力パタン記憶部３
５（拡大出力パタン用ＲＯＭ）にそれぞれ記憶されてい
る。

【００４９】このような構成において、入力パタン検出
部３２はブロック化処理部３１から入力された画素ブロ
ックを、入力パタン記憶部３４にあらかじめ記憶されて
いる複数の入力パタンのそれぞれと比較して、それらの
一致によって入力パタンを検出する。

【００５０】次に、拡大出力パタン補正部３３において
注目画素のスムージング拡大が行われる。ここで、入力
パタン検出部３２において注目画素を中心とした画素ブ
ロックで入力パタンのいずれかが検出された場合には、
検出された入力パタンに対応するβ倍の拡大出力パタン
が拡大出力パタン記憶部３５に記憶されている複数の拡
大出力パタンから選択されて、この拡大出力パタンによ
って注目画素が拡大される。また、入力パタンが検出さ
れなかった場合には、例えば単純拡大などのあらかじめ
設定された拡大方法によって注目画素がβ倍に拡大され
る。

【００５１】以上の操作を、入力画像Ｐ１のすべての画
素に対して各画素を注目画素として繰り返すことによっ
て各画素のスムージング拡大を順次実行する。これによ
って、入力画像Ｐ１が高画質化された状態でβ倍に拡大
されたスムージング拡大画像が得られ、変倍回路４へと
出力される。

【００５２】スムージング拡大回路３によって行われる
スムージング拡大方法について、さらに具体的に説明す
る。以下では、ジャギーの検出及び補正に用いられる画
素ブロックサイズについては１３×７画素（主走査方向
×副走査方向）とするが、これに限られるものではな
く、画像の大きさ、種類や倍率等の諸条件によって好適
な画素ブロックサイズを設定すれば良い。

【００５３】図４は、拡大倍率αを主走査方向について
２倍、副走査方向について４倍とした場合のパタン検出
及び補正方法を示す。これは、例えば８×３．８５ｄｏ
ｔ／ｍｍの解像度で受信されたファクシミリ装置からの
入力画像を、１画素を２×４倍の８画素として４００ｄ
ｐｉのスムージング拡大画像に変換する場合（近似倍率
による拡大）に相当する。

【００５４】図４には、ジャギー検出に用いられる入力
パタンＩＰの一例が示されている。入力パタンとして
は、黒画素を中心とするもの、白画素を中心とするも
の、周期（段差）が長いもの、短いもの、など必要に応
じて様々なものを複数用意しておく。

【００５５】ここで、入力パタンＩＰにおいては、実線
で囲まれている画素がパタン検出に用いられる画素であ
って、斜線が付してあるものが黒画素、それ以外が白画
素である。このうち、太線で囲まれている画素が注目画
素Ｑであり、この入力パタンＩＰでは注目画素Ｑは黒画
素となっている。また、点線で囲まれている画素はこの
入力パタンＩＰではパタン検出に用いられない。なお、
説明のため、各画素について主走査方向の１３画素につ
いて英字ａ〜ｍを、副走査方向の７画素について数字１
〜７を付し、例えば図中の左上の画素を１ａとして各画
素を表す。

【００５６】本入力パタンＩＰは、画素４ｇからなる注
目画素を黒画素とし、画素３ｅ〜３ｌ及び４ｅが白画
素、画素４ｆ〜４ｌ及び５ｅが黒画素として構成されて
おり、それ以外の画素はパタン検出に用いられない。す
なわち、この入力パタンは、主走査方向に黒画素が７画
素連続後、副走査方向に１画素分だけ黒画素が変移する
周期を有するジャギーを検出するパタンの一例である。

【００５７】このような入力パタンＩＰは入力パタン記
憶部３４に記憶されており、ブロック化処理部３１にお
いて、１３×７画素の画素ブロックサイズによってブロ
ック化処理された入力画像Ｐ１からの画素ブロックは、
入力パタン検出部３２において入力パタンＩＰと比較さ
れる。

【００５８】このとき、画素ブロックと入力パタンＩＰ
とが一致しなかった場合には、注目画素Ｑは拡大出力パ
タン補正部３３において単純拡大等によって拡大され
て、２×４画素の補正されない出力パタンＯＰ１が得ら
れる。一方、画素ブロックと入力パタンＩＰとが一致し
て入力パタンＩＰが検出された場合には、拡大出力パタ
ン補正部３３において、検出された入力パタンＩＰとス
ムージング拡大倍率βとから対応する拡大出力パタンＯ
Ｐ２が拡大出力パタン記憶部３５から選択されて、補正
された出力パタンＯＰ２が得られる。

【００５９】なお、実際には入力パタンは複数あるの
で、それぞれの入力パタンについてこのような入力パタ
ン検出が行われ、そのいずれかが検出されれば対応する
拡大出力パタンが用いられ、どの入力パタンも検出され
なかった場合のみ補正されない出力パタンが用いられ
る。

【００６０】図４に示した例においては拡大倍率がいず
れも整数倍であり、したがって注目画素Ｑは１画素であ
った。これに対して、拡大倍率が非整数倍の場合には、
その拡大倍率に応じて複数画素が注目画素とされる。図
５は、そのような例を示したものであり、拡大倍率αを
主走査方向及び副走査方向についていずれも１．５倍
（３／２倍）とした場合のパタン検出及び補正方法を示
す。これは、例えば８×７．７ｄｏｔ／ｍｍの解像度の
画像を３００ｄｐｉの画像に変換する場合、１６×１
５．４ｄｏｔ／ｍｍの解像度の画像を６００ｄｐｉの画
像に変換する場合（以上は近似倍率による拡大）、また
は４００ｄｐｉの画像を６００ｄｐｉの画像に変換する
場合（正確な倍率による拡大）に相当する。この場合、
２×２画素を３×３画素とすることによって拡大変換が
行われるので、したがって、注目画素は２×２画素に設
定され、またそれに対応した拡大出力パタンは３×３画
素に設定される。

【００６１】本入力パタンＩＰは、画素３ｇ、３ｈ、４
ｇ、４ｈの４画素を２×２画素の注目画素として、画素
３ｇ及び３ｈを白画素、画素４ｇ及び４ｈを黒画素と
し、画素３ｅ〜３ｌ及び４ｃ〜４ｅが白画素、画素４ｆ
〜４ｌ及び５ｃ〜５ｅが黒画素として構成されており、
それ以外の画素はパタン検出に用いられない。

【００６２】ブロック化処理部３１からの画素ブロック
は、図４に示した場合と同様に入力パタン検出部３２に
おいて入力パタンＩＰと比較され、一致しなかった場合
には、２×２画素の注目画素は補正が行われない３×３
画素の出力パタンＯＰ１とされ、一方、一致した場合に
は、拡大出力パタン補正部３３において、検出された入
力パタンＩＰとスムージング拡大倍率βとから対応する
拡大出力パタンＯＰ２が拡大出力パタン記憶部３５から
選択されて、補正された出力パタンＯＰ２が得られる。

【００６３】注目画素及び拡大出力パタンの画素数につ
いては、これ以外の場合にもスムージング拡大倍率βの
値に応じて設定される。例えば、４／３倍とする場合に
は、注目画素が３×３画素に、拡大出力パタンが４×４
画素に設定される。

【００６４】次に、変倍回路４によって行われる変倍方
法について説明する。スムージング拡大回路３によって
得られたスムージング拡大画像の変倍は、β倍のスムー
ジング拡大画像をさらに単純拡大等によってγ倍に調節
的に変倍して、α倍の拡大出力画像を得るためのもので
あるが、その変倍方法においては、特に、その画像のエ
ッジのぼけが生じないように、エッジを保存しながら拡
大または縮小される変倍方法を用いることが好ましい。

【００６５】そのような変倍方法としては、例えばゼロ
次ホールド法がある。これは、入力された画像を変倍す
るときに、変倍される画素の座標位置に対して変倍倍率
の逆数を乗じて補間する（画素をだぶらせる）かどうか
を決定する方法であり、通常、単純拡大といった場合に
はこの方法をいう。

【００６６】図６に示すように、拡大される元画像の各
画素について画素番号ｉ、ライン番号ｊの画素データを
Ｐ_i,jとし、これに対して拡大画像の内挿しようとする
画像座標（ｕ，ｖ）の画素データをＱ_u,vとする。この
とき、ゼロ次ホールド法では、Ｑ_u,v＝Ｐ_i,jとして内挿
される元画像の画素データを以下の式、ｉ＝［ｕ×（１／倍率）］ｊ＝［ｖ×（１／倍率）］によって決定する。ここで記号［］はガウス記号であ
り、その数値の整数部分をとることを示す。例えば、画
像を２．２倍に拡大する場合、上記の式より各画素デー
タの対応関係は図７に示された表のように順次決定され
る。この場合には、元画像の画素Ｐ_i,jがほぼ２画素ず
つだぶらせて出力される。

【００６７】また、他の変倍方法として、例えば最近傍
法（Nearest Neighbor法）がある。この方法では、Ｑ
_u,v＝Ｐ_i,jとして内挿される元画像の画素データは以下
の式、ｉ＝［ｕ×（１／倍率）＋０．５］ｊ＝［ｖ×（１／倍率）＋０．５］によって決定される。この方法によれば、最大１／２画
素の位置誤差を生じるが、元画像のデータがほとんど壊
されず、したがってエッジの保存が良いという利点があ
る。

【００６８】上記したゼロ次ホールド法、最近傍法以外
にも、エッジの保存が良い方法であれば他の変倍方法を
用いて変倍を行っても良い。

【００６９】上記した画像処理装置及び画像処理方法に
よる効果について説明する。本画像処理装置において
は、スムージング拡大及び変倍の２段階の処理から拡大
処理を行う構成とすることによって、任意の拡大倍率に
対して、高画質化された画像拡大・解像度変換を可能に
している。

【００７０】低解像度の入力画像をスムージング拡大方
法によって拡大・解像度変換して、より高画質化された
拡大出力方法を得るためには、適用され得るすべての倍
率に対して、ジャギー検出のための入力パタンとジャギ
ー補正のための拡大出力パタンとをあらかじめ用意し、
記憶部のメモリに記憶させておく必要がある。しかしな
がら、実際の記憶メモリ量には限度があるため、スムー
ジング拡大回路のみを有する画像処理装置においてはあ
らかじめ設定されたいくつかの固定拡大倍率以外につい
てはスムージング拡大を行うことができず、必ずしも希
望する拡大出力画像を得ることができないという問題が
あった。

【００７１】一方、スムージング拡大回路に設定された
固定拡大倍率以外の拡大倍率が与えられた場合には単純
拡大等のみによって拡大を行うとした場合には、任意の
倍率に対して拡大処理が行われるものの、固定拡大倍率
以外の倍率による拡大においてはジャギー補正が全く行
われないので、その画質がジャギーの発生によって低画
質となってしまう。

【００７２】これに対して、本画像処理装置において
は、希望する任意の拡大倍率αに対して、第１段階とし
て、スムージング拡大法によって拡大可能な固定拡大倍
率から好適なスムージング拡大倍率βを選択してスムー
ジング拡大を行い、続いて第２段階として、β×γ＝α
を満たす変倍倍率γにより通常の単純拡大法などのあら
かじめ与えられた所定の変倍方法を用いて変倍を行う。
これによって、最終的に任意の拡大倍率αに対して、入
力画像が高画質化を伴ってα倍に拡大された拡大出力画
像を生成することができる。

【００７３】同時に、高画質化を行うのに装置に必要と
されるメモリ量、例えば図３に示した入力パタン記憶部
３４及び拡大出力パタン記憶部３５の記憶メモリ量、を
大幅に低減させることができる。すなわち、画像処理装
置において高画質化に対応しようとする拡大倍率または
拡大倍率の範囲を増加させようとすると、それに伴って
ジャギー検出及び補正に必要な入力パタン及び拡大出力
パタンが増大するので、したがって、使用される各記憶
部のメモリ量も飛躍的に増大してしまう。これに対し
て、上記のように２段階の拡大方法とすることによっ
て、装置の有するメモリ量によって複数の固定拡大倍率
を適宜設定し、それによって個々の画像処理装置に最適
な画像拡大方法を装置規模を大きくすることなく実現す
る構成とすることができる。

【００７４】このとき、拡大倍率αが固定拡大倍率のい
ずれかと一致している場合には従来のスムージング拡大
と同じ効果が得られる。一方、拡大倍率αと一致する固
定拡大倍率がない場合には、上記した２段階の拡大処理
とする。これによって、単純拡大等による拡大補間画素
または削除画素（間引き画素）に起因する画像の劣化を
抑制し、スムージング拡大による高画質化処理の効果を
保持しつつ、かつ、装置規模及び処理規模を大きくする
ことなく、任意の拡大倍率に対して高画質な拡大出力画
像を得ることが可能となる。

【００７５】好適なスムージング拡大倍率βの選択は、
図１に示した倍率選択回路２によって行われるが、その
選択方法としては、複数の固定拡大倍率のうち、拡大倍
率αよりも大きい固定拡大倍率のうちで最小の固定拡大
倍率、またはαよりも小さい固定拡大倍率のうちで最大
の固定拡大倍率のいずれかをスムージング拡大倍率βと
して選択し、あるいは特に、拡大倍率αに最も近い値の
固定拡大倍率を選択することが好ましい。このようにス
ムージング拡大倍率βを選択することによって、２段階
に拡大が行われる場合の画像の劣化を最小限に抑制する
ことができる。

【００７６】ここで、具体的な実施例としてα＝２．２
倍による拡大を考え、この拡大倍率２．２倍に対してス
ムージング拡大が可能な固定拡大倍率が１．５倍、２．
０倍、３．０倍であったとする。このとき、最も近い固
定拡大倍率をスムージング拡大倍率として選択するもの
とすると、拡大倍率αとスムージング拡大倍率βとの値
範囲の対応は、 β＝１．５…α≦１．７５ β＝２．０…１．７５＜α≦２．５ β＝３．０…２．５＜α となる。すなわち、上記した拡大倍率α＝２．２倍の場
合には、倍率選択回路２（スムージング拡大倍率選択ス
テップＳ２）においてβ＝２．０倍にスムージング拡大
倍率が選択され、さらに倍率選択回路２（変倍倍率決定
ステップＳ３）によってγ＝α／β＝１．１倍に変倍倍
率が決定される。

【００７７】これらの倍率により、本実施例において
は、入力画像Ｐ１に対してスムージング拡大回路３（ス
ムージング拡大ステップＳ４）によって２．０倍のスム
ージング拡大が行われて、スムージング拡大画像が得ら
れ、続いて、スムージング拡大画像に対して変倍回路４
（変倍スステップＳ５）によって１．１倍の変倍が行わ
れて、最終的に高画質化を伴って画像の劣化が最小限に
抑制された状態で、２．２倍に拡大された拡大出力画像
Ｐ２が得られる。

【００７８】従来の画像処理装置においては、このよう
に装置に与えられた固定拡大倍率１．５倍、２．０倍、
３．０倍のいずれとも一致しない拡大倍率２．２倍が設
定された場合には、単に拡大倍率を変更して拡大を行う
ように処理するか、または、単純拡大法等によって拡大
する必要がある。例えば、図７に２．２倍の倍率による
ゼロ次ホールド法での内挿・拡大方法を示してあるが、
この場合、補間によってジャギーが発生して画像が劣化
してしまう。

【００７９】これに対して、上記した本装置による拡大
方法では、単純拡大による倍率は１．１倍と小さい。図
８に１．１倍の倍率によるゼロ次ホールド法での内挿・
拡大方法を示し、このとき、拡大補間画素はほぼ１０画
素に１画素の割合にまで低減されるので、拡大補間画素
による画像の劣化（ジャギーの発生）が大幅に抑制され
る。

【００８０】このような効果は、例えば拡大倍率αを
１．８倍とした場合も同様である。この場合、β＝２．
０倍、γ＝０．９倍となって変倍は縮小処理となり、こ
の０．９倍の単純縮小はほぼ１０画素に１画素の割合で
画素を間引く処理に相当するが、２．２倍の単純拡大と
同様にほぼ２画素ずつだぶらせて出力される１．８倍の
倍率での単純拡大に比較して、拡大補間画素・縮小削除
画素（間引き画素）による画像の劣化が大幅に抑制され
る。

【００８１】なお、固定拡大倍率の個数については、装
置のメモリ量によって適宜増減させ、例えば１．５倍、
２．０倍、２．５倍、３．０倍、４．０倍の５個の固定
拡大倍率などと設定することが可能である。また、白黒
２値画像の拡大変換について説明したが、カラー画像の
場合には、各カラーコンポーネントについて同様の処理
を行うことによって上記の装置及び方法を適用すること
が可能である。

【００８２】また、固定拡大倍率から単一のスムージン
グ拡大倍率βを選択するのではなく、必要に応じて複数
個の固定拡大倍率を部分拡大倍率として選択し、複数回
のスムージング拡大を行った後に１回の単純拡大を行う
方法を用いることも可能である。

【００８３】例えば、装置に与えられた固定拡大倍率を
上記と同様に１．５倍、２．０倍、３．０倍とし、拡大
倍率がα＝６．６倍に設定されたとする。これに対し
て、２つの部分拡大倍率β₁、β₂をβ₁＝２．０倍、β₂
＝３．０倍として選択し、スムージング拡大倍率をβ＝
β₁×β₂＝６．０倍とする。このとき、変倍倍率はγ＝
α／β＝１．１倍となる。

【００８４】以上のように選択・決定された倍率によっ
て、入力画像に対して、第１段階としてβ₁＝２．０倍
のスムージング拡大を行い、第２段階としてβ₂＝３．
０倍のスムージング拡大を行い、最後にγ＝１．１倍の
変倍を行うことによって、画像の劣化が抑制されたα＝
β₁×β₂×γ＝６．６倍の拡大出力画像を得ることがで
きる。

【００８５】このようにスムージング拡大を複数段階と
した場合、特に拡大倍率が装置の固定拡大倍率のうち最
大倍率よりも大きい場合に、固定拡大倍率を増加させて
装置規模を大きくすることなく、そのような拡大処理に
対応することが可能となり、メモリ量をさらに低減させ
ることが可能となる。

【００８６】

【発明の効果】本発明による画像処理装置及び画像処理
方法は、以上詳細に説明したように、次のような効果を
得る。すなわち、低解像度の画像を拡大・解像度変換し
て高解像度画像とするときにその画質の低下を抑制する
ために用いられるスムージング拡大法に対して、このス
ムージング拡大法と、ゼロ次ホールド法や最近傍法など
の拡大法とを２段階に組み合わせる拡大方法とすること
によって、従来、装置によってあらかじめ決められた固
定拡大倍率でしか行うことができなかったスムージング
拡大法を、任意の拡大倍率に対しても適用することがで
きる。

【００８７】これによって、固定拡大倍率以外の倍率で
の拡大処理において、単純拡大等による画質の劣化を最
小限に抑制して、スムージング拡大による高画質化の効
果が充分に保持された拡大出力画像を得ることができ
る。

【００８８】また、上記した問題に対して固定拡大倍率
を増加させようとすると、入力パタン及び拡大出力パタ
ンを記憶するメモリ量が増大し、装置規模が大きくなる
とともに、装置のコスト高の原因となる。これに対し
て、上記の装置及び方法によれば、装置規模を大きくす
ることなく、任意の拡大倍率での拡大出力画像の高画質
化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像処理装置の一実施形態の構成
を示すブロック図である。

【図２】図１に示した画像処理装置による画像処理方法
を示すフローチャートである。

【図３】図１に示した画像処理装置のスムージング拡大
回路の一構成例を示すブロック図である。

【図４】入力パタン検出及び拡大出力パタン補正の一例
を示す図である。

【図５】入力パタン検出及び拡大出力パタン補正の他の
例を示す図である。

【図６】単純拡大における画素データの内挿方法を説明
するための模式図である。

【図７】ゼロ次ホールド法による倍率２．２倍での画素
の内挿を示す図表である。

【図８】ゼロ次ホールド法による倍率１．１倍での画素
の内挿を示す図表である。

【図９】スムージング拡大の一例を示す図である。

【符号の説明】

１…倍率設定手段、２…倍率選択回路、３…スムージン
グ拡大回路、４…変倍回路、３０…拡大処理部、３１…
ブロック化処理部、３２…入力パタン検出部、３３…拡
大出力パタン補正部、３４…入力パタン記憶部、３５…
拡大出力パタン記憶部。

フロントページの続きＦターム(参考） 5B057 AA11 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CC01 CD05 CD06 CD08 CD10 5C072 AA01 BA09 XA01 XA04 5C076 AA21 BB04 BB40 CB05 5C077 LL05 LL19 MP08 PP20 TT02 TT06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像に対して拡大倍率αを設定する
倍率設定手段と、あらかじめ決められている複数の固定拡大倍率からスム
ージング拡大倍率βを選択するとともに、β×γ＝αを
満たす変倍倍率γを決定する倍率選択手段と、前記スムージング拡大倍率βによって前記入力画像をス
ムージング拡大して、スムージング拡大画像を形成する
スムージング拡大手段と、前記変倍倍率γによって前記スムージング拡大画像を変
倍して、拡大出力画像を形成する変倍手段と、を有し、前記スムージング拡大倍率βは、前記複数の固定拡大倍
率のうち、前記拡大倍率αよりも大きい前記固定拡大倍
率のうちで最も小さい固定拡大倍率、または、前記拡大
倍率αよりも小さい前記固定拡大倍率のうちで最も大き
い固定拡大倍率、のいずれかであることを特徴とする画
像処理装置。
【請求項２】前記スムージング拡大倍率βは、前記複
数の固定拡大倍率のうち、前記拡大倍率αに最も近い固
定拡大倍率であることを特徴とする請求項１記載の画像
処理装置。
【請求項３】前記スムージング拡大手段は、複数の入力パタンが記憶されている入力パタン記憶手段
と、前記複数の入力パタンにそれぞれ対応している複数の拡
大出力パタンが記憶されている拡大出力パタン記憶手段
と、前記入力パタンを前記入力画像から検出する入力パタン
検出手段と、前記拡大出力パタンを前記入力パタン検出手段によって
検出された前記入力パタンに基づいて選択して、前記ス
ムージング拡大画像の形成に用いる拡大出力パタン補正
手段と、を有することを特徴とする請求項１記載の画像
処理装置。
【請求項４】前記変倍手段は、エッジを保存しながら
変倍を行うことを特徴とする請求項１記載の画像処理装
置。
【請求項５】前記変倍手段は、ゼロ次ホールド法によ
って変倍を行うことを特徴とする請求項１記載の画像処
理装置。
【請求項６】前記変倍手段は、最近傍法によって変倍
を行うことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項７】前記倍率選択手段は、前記複数の固定拡
大倍率から、それらをすべて乗じた倍率を前記スムージ
ング拡大倍率βとするｎ個（ｎは２以上の整数）の部分
拡大倍率を選択し、前記スムージング拡大手段は、前記ｎ個の部分拡大倍率
によって前記入力画像をｎ回スムージング拡大して、前
記スムージング拡大倍率βによる前記スムージング拡大
画像を形成することを特徴とする請求項１記載の画像処
理装置。
【請求項８】入力画像に対して拡大倍率αを設定する
倍率設定ステップと、あらかじめ決められている複数の固定拡大倍率からスム
ージング拡大倍率βを選択するとともに、β×γ＝αを
満たす変倍倍率γを決定する倍率選択ステップと、前記スムージング拡大倍率βによって前記入力画像をス
ムージング拡大して、スムージング拡大画像を形成する
スムージング拡大ステップと、前記変倍倍率γによって前記スムージング拡大画像を変
倍して、拡大出力画像を形成する変倍ステップと、を有
し、前記スムージング拡大倍率βは、前記複数の固定拡大倍
率のうち、前記拡大倍率αよりも大きい前記固定拡大倍
率のうちで最も小さい固定拡大倍率、または、前記拡大
倍率αよりも小さい前記固定拡大倍率のうちで最も大き
い固定拡大倍率、のいずれかであることを特徴とする画
像処理方法。
【請求項９】前記スムージング拡大倍率βは、前記複
数の固定拡大倍率のうち、前記拡大倍率αに最も近い固
定拡大倍率であることを特徴とする請求項８記載の画像
処理方法。
【請求項１０】前記スムージング拡大ステップは、あらかじめ用意された複数の入力パタンを前記入力画像
から検出する入力パタン検出ステップと、前記複数の入力パタンにそれぞれ対応してあらかじめ用
意された複数の拡大出力パタンを前記入力パタン検出ス
テップによって検出された前記入力パタンに基づいて選
択して、前記スムージング拡大画像の形成に用いる拡大
出力パタン補正ステップと、を有することを特徴とする
請求項８記載の画像処理方法。
【請求項１１】前記変倍ステップは、エッジを保存し
ながら変倍を行うことを特徴とする請求項８記載の画像
処理方法。
【請求項１２】前記変倍ステップは、ゼロ次ホールド
法によって変倍を行うことを特徴とする請求項８記載の
画像処理方法。
【請求項１３】前記変倍ステップは、最近傍法によっ
て変倍を行うことを特徴とする請求項８記載の画像処理
方法。
【請求項１４】前記倍率選択ステップは、前記複数の
固定拡大倍率から、それらをすべて乗じた倍率を前記ス
ムージング拡大倍率βとするｎ個（ｎは２以上の整数）
の部分拡大倍率を選択し、前記スムージング拡大ステップは、前記ｎ個の部分拡大
倍率によって前記入力画像をｎ回スムージング拡大し
て、前記スムージング拡大倍率βによる前記スムージン
グ拡大画像を形成することを特徴とする請求項８記載の
画像処理方法。