JPH011072A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、任意の倍率で画像を線密度変換または拡大
縮小変換する線密度変換装置等の画像処理装置に関する
。

（従来の技術） 従来、画像の線密度変換または拡大縮小変換を行なう方
法としては、 （１）原画像の画素からある特定の画素をあらかじめ定
められたアルゴリズムに従って選びだし、その選びだし
た画素の値をそのまま変換画素の値とする方法 （２）原画像からいくつかの画素を選びだし、これに演
算を施し、その結果として変換画像の画素を決定する方
法 がある。

このうち（１）の方法の代表的なものとしては、最短距
離近似法が挙げられる。これは変換後の画素の原画像に
おける位置に最も近い原画像上の画素の値で、変換後の
画素の値を代表させるものである。この方式はアルゴリ
ズムとしては単純で、これを装置として開発する場合に
必要とされる１１−ドウエア量も比較的少量で済む。

しかしながら、たとえば縮小変換する場合に変換画像の
画素濃度が原画像の画素の単純な間引き処理となるため
に、白地に黒で有意な文字等が描かれていても、それが
サンプルされなければ消失してしまい、また黒で比較的
大きなパターンが描画されていても、たまたまサンプル
された点が白地であったりすると、変換画像が大きく変
形したりするなど、変換処理の際の画像劣化が著しい。

一方の（２）の方法は（１）の方法の欠点を改善すべく
考案されたものであり、変換後の画素濃度の算出を原画
像におけるこの画素の周辺の原画素を参照して行なう方
法である。この方法は変換画素の濃度値が参照される原
画像の画素の濃度分布状態に依存して決定されるため、
（１）の方法と比較して画質の劣化ははるかに少ない。

さらに（２）の方法はその具体的実現法から見れば次の
２種類に分類することができる。１つは変換画像の画素
濃度の算出を参照する原画像の画素濃度の論理演算で行
なう方法であり、他の１つは理論式に沿って算術演算を
行い、その結果に２値化処理等を施して変換画像の画素
濃度値を決定する方法である。

一般的には、前者の論理演算によ′る方法が処理の手頃
さからよく使用され、論理的には後者の方法によるもの
でも、結果を論理演算式に置き換えて処理するものも見
られる。

しかしながら論理式が変換画像の画素濃度を決定できる
実用的な変換倍率の範囲は、変換時に参照される原画像
の画素数の制限から、せいぜい１／２〜２程度である場
合が多く、これを広範囲に拡大すると、参照すべき原画
像画素も組合せ数の爆発的な増大によりハードウェアと
しても小規模なものにはならない。また参照する原画像
画素をある範囲内に制約すると、線密度変換装置として
の柔軟性を著しく損ねたり、さらに（１）の方法と同じ
理由で画質が著しく劣化することになる。

一方理論式によって画素濃度値を算術演算により算出し
た後に２値化する方法は、広い一般性をもち、処理自体
高度の柔軟性をもつものであるが、−膜内にはハードウ
ェア規模が大きくなるという欠点をもつ。この点を改善
して柔軟性を保ちつつコンパクトにまとめられており、
しかも高速処理が可能な線密度変換装置が提案されてい
る（特開昭５６−９０３７５号）。

この線密度変換装置は、理論式を一種のスムージング関
数として設定し、このスムージング処理を施した後リサ
ンプリングすることによって任意の倍率で高画質の変換
画像が得られるようにしたものである。スムージングと
りサンプリングによる変換処理は、そのパラメータを適
当に選ぶことにより理論的にはＳ／Ｎを最もよくできる
手法であり、特に縮小変換された変換画像の原画像との
相似性は極めてよい。

しかしながらこの線密度変換装置においても、実用的な
見地からすると大きな問題点を残している。

すなわち、この線密度変換装置により通常のスムージン
グ処理を施しリサンプリングして拡大変換を行なうと、
変換画像がぼける、ないしはなまった形状となってしま
うという問題が起こる。つまり拡大変換はもともと情報
がない点の情報を予Ｍ１する処理であるから単純なスム
ージング処理では必ずしも満足のいく変換処理はなしが
たい。特に形状を損わせる部分は、傾斜部分、中でも一
点列からなる斜線はくびれ現象を引き起こし、団子状の
形状となる。より太い斜線では、境界が波打つ現象が起
こる。また鍵形や十字形のクロス部分には、にじみが生
じて図形がなまった形状になってしまう。

このように従来の画像処理装置としての線密度変換装置
では、斜線、鍵形および十字形等を画質を劣化させずに
拡大変換することができないという問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） この発明は上記の事情に対処してなされたもので、画像
線密度変換時に画質を劣化させることなく変換すること
ができる画像処理装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明の画像処理装置は、原画像を線密度変換または
拡大縮小変換する際の変換画像の各画素に対応する原画
像内における位置を算出しこれを変換画素位置情報とし
て出力する変換画素位置検出手段と、この変換画素位置
検出手段により求められた位置の周辺の原画素から被参
照原画素情報を選択的に抽出する原画素抽出手段と、こ
の原画素抽出手段から抽出された被参照原画素情報の特
定の画素パターンを検出するパターン検出手段、および
このパターン検出手段で検出されたパターンに応じた画
素パターンを発生するパターン発生回路とから構成され
るものである。

（作用） この発明は、被参照原画素情報の特定の画素パターンを
検出し、この検出されたパターンに応じた画素パターン
を発生するようにしたものである。

（実施例） 以下、この発明を図面を参照しながら詳細に説明する。

準１図はこの発明の一実施例の画像処理装置としての線
密度変換装置のブロック図である。

この線密度変換装置は、菱換画素の原画像における位置
を検出する変換画素位置検出回路１と、参照される原画
素を抽出する原画素抽出回路２と、抽出された原画素か
ら特定のパターンを検出するパターン検出回路３と、検
出されたパターンに応じてより高精細のパターンを生成
するパターン発生回路４と、画像データを取り込む入力
インターフェイス５と、画像データを出力する出力イン
ターフェイス６と、入出力処理および変換処理等の制御
を司る制御回路７とよりその要部が構成されており、画
像データが伝送される外部画像データバス８、外部ＣＰ
Ｕと制御コマンド、実行パラメータ等の授受を行なうＣ
ＰＵバス ９および制御回路７と他の回路をつなぐ図示されていな
いコントロールバスにより結合されている。

さらにこの原画素抽出回路２は、参照画素の選択が容易
に行なえるよう最大参照ライン数のラインバッファ２ａ
と、このラインッファ２ａに対してアクセスする画素抽
出回路２ｂとからなっている。

次に、この実施例の主要部の具体的構成と動作を説明す
る。

まず、変換画素位置検出回路ｌについて説明する。

第２図および第３図はそれぞれ縮小変換時および拡大変
換時の原画像における原画素と変換画素との位置関係を
示しており、図中の変換画素の位置は変換時のサンプリ
ング位置を示すものである。

金属画素間の距離を１と正規化した場合、変換率「は両
図における変換画素間の距離をＳとすると ｒ　＝　１　／　ｓ　　　　　　　　　　　　　・・・
・・・・・・　（１）と表わされる。またｊ＃目の変換
画素のサンプリング位置は ｉ＝［ｓ−ｊ］　　　（但し［］はガウス記号）・・・
・・・・・・（２） を満足するｉ番目の原画素が取り込まれた位置がらさら
に ｔ−ｓφｊ−ｉ　　　（０＜ｔ＜ｌ） ・・・・・・・・・（３） なる微小変位をもつ位置と考えることができる。

これにより変換画素位置検出回路１は、原画素の転送と
同期して原画素の座標位置を示すカウンタと、変換画素
位置を更新する演算部と、双方を比較する比較器とより
構成することが可能である。

そこでこの原画素位置検出回路１は、第４図に示すよう
に変換画像のサンプリング間隔Ｓの整数部を格納するレ
ジスタ１１および小数部を格納するレジスタ１２と、変
換画像のサンプリング位置を更新していく加算器１３．
１４と、変換画素位置が格納されクロックＣＰ−ＣＮＶ
により更新されるラッチ１５．１６と、原画像の座標位
置が格納されクロックＣＰ−ＯＲＧによりカウントアツ
プされるカウンタ１７と、ラッチ１５およびカウンタ１
７に格納された変換画像夕と原画素の比較を行い双方が
一致したとき変換演算要求信号ＲＱ−ＣＮＶを出力する
比較器１８とよりなるＸ座標用回路と、これと同じ構成
のＹ座標用回路とより構成されている。なお、初期時に
はラッチ１５．１６およびカウンタ１７はクリアされて
いる。

まず縮小の場合、初期時にラッチ１５．１６はともに０
なので変換演算要求信号ＲＱ−ＣＮＶが出力され、変換
演算がなされる。このとき、この変換演算要求信号ＲＱ
−ＣＮＶにしたがってクロックＣＰ−ＣＮＶが入力され
、次の変換画素位置がラッチ１５．１６に格納される。

そして原画素が順次入力されるごとにカウンタ１７が更
新され、再びラッチ１５の値とこのカウンタ１７の値が
一致したとき再度変換演算要求信号ＲＱ−ＣＮＶが出力
される。またこのとき（３）式に示す微小変位ｔはラッ
チ１６に格納されている。

また拡大の場合は、原画素間を複数の画素で補間してい
くのであるから、常に変換演算要求信号ＲＱ−ＣＮＶが
出力されるが、逆に変換画素位置が格納されたラッチ１
５．１６が順次更新されていく過程で原画素位置を越え
るとき、すなわち加算器１４のキャリーを原画素取込み
要求ＲＱ−ＩＮＦとして用いることによって位置検出が
順次処理される。なお、変換画素および原画素の座標位
置は行末に達するごとにクリアされる。

次に原画素抽出回路２について簡単に説明する。

第５図はこの実施例の原画素抽出回路２の構成ブロック
図である。この原画素抽出回路２は４本のラインバッフ
ァ２１〜２４と、この一部（４Ｘ４）の参照原画素を格
納するレジスタ２５と、この参照原画素を回転するマル
チプレクサ２６とがらなっている。

この原画素抽出回路２は直列に接続されたラインバッフ
ァ２１〜２４に順次各行の原画素を格納、シフトしてい
くとともに、レジスタ２５に各行の４画素を抽出し、変
換演算要求信号ＲＱ−ＣＮＶを受信した時この４×４画
素りｔｔ〜ｐ４４にマルチプレクサ２６による回転処理
を施した後被参照原画素データｑ１．〜Ｑ４４として出
力する。

さらに、この原画素抽出回路２の回転処理について説明
する。この実施例では４×４の原画素を参照して特定の
パターンを検出している。この場合、参照画素が第６図
（Ａ）である時、変換画素Ｑ１の位置に生成すべきパタ
ーンと、参照画素が第６図（Ｂ）である時、変換画素Ｑ
２の位置に生成すべきパターンである。

したがって、パターン検出の冗長性を除去するため、こ
の実施例では第６図に示すように原画素間を４分割し、
変換画素位置がこのいずれに属するかによって参照原画
素の回転処理を施し、変換画素位置がすべて第２象現に
集まるようにしている。なお、この変換画素位置がどの
分割領域に属するかについては変換画素位置検出回路１
がら出力される微小変位を参照すればよい。

次に、パターン検出回路３の構成例を第７図に示す。第
７図では、回転後の画素ｑｌＢ、Ｑ２２、ｑ２３、Ｑ２
４、Ｑ３１、ｑ３２、ｑ３３、ｑ４２から斜線パターン
を発生する条件をゲート回路３０　ａ　１３０　ｂ　ｓ
　３０　ｃ　ｓ　３０　ｄ　ｓ　３１　ａ　５３１ｂ、
３２．３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ。

３４　ａ、３４　ｂで判定している。次の条件山〜ど午
）のいずれかが成立しているとき、斜線を発生する。

（１）　ｑ　２２・／ｑ２３・／ｑ３２・／ｑ３３　（
ただし、φ：かつ、＋二または、ｑ２２　：　ｑ２２が
黒、／：否定） （２）／　ｑ　２２　・ｑ２３　・ｑ３２　・Ｑ３３（
３）／　ｑ　　２２　　・　ｑ　　２３　　・　ｑ　　
３２　　・　／ｑ　３３　・（ｑ１３＋ｑ２４）　　・
　（ｑ３１＋ｑ４２）（４）　ｑ　２２　　・／ｑ２３
　・／ｑ３２　・　ｑ３３　　・（／ｑ１３＋／ｑ２４
）　　・　（／ｑ３１＋／ｑ４２）ｑ２２、Ｑ　２３、
ｑ３２、Ｑ３３の各組合せにおいて、ｑ２２近傍の４分
割領域内に生成するパターンを第８図に示す。

第７図の回路は、数個の汎用論理阻止またきは１個のＰ
ＬＤ　（プログラマブル論理デバイス）という極めて小
規模のハードウェアで実現可能である。

上記（１）〜（４）の判定条件に追加条件を付加して、
より精度の高い斜線判定が可能である。例えば、上記（
１）〜（４）の判定条件で斜線判定を行なった場合、第
９図（ａ）（ｂ）に示すように、−点列斜線の交差付近
で、白斜線／黒斜線の判定誤りや、判定もれが発生し、
画像が乱れる。この点を改善した斜線パターン検出回路
を第１３図に、判定条件を（５）〜（１２）に、画像を
第９図（ｃ）（ｄ）に示す。

（５）　　（１）と同じ （６）　　（２）と同じ （７）　ｑ　　２２　　・／ｑ　２３　・／ｑ　３２　
・　ｑ３３　　・／（ｑ１３　−　ｑ２４）　　・　／
（Ｑ３１　　・　ｑ４２）　・／（Ｑ１３　　・　ｑ　
３１）　・／（ｑ　２４　　・　ｑ４２）（８）／ｑ２
２　　・　ｑ２Ｂ　　・　ｑ３２　　・／ｑ　３３　・
／（／ｑ１３　　・／ｑ　２４）　　・／（／ｑ３１　
　・／　ｑ　４２　）　　・／（／ｑ１３　　・／ｑ３
１）　　・／（／ｑ２４　　・／Ｑ４２） （９）　ｑ　２２　　・／ｑ２３　・／ｑ３２　・　ｑ
３Ｂ　　・／ｑ　１２　φ／ｑ２１　・／ｑ３４　・／
ｑ４３（／Ｑ１３　　・／ｑ　２４　・　ｑ３１　　・
　ｑ４２＋ｑ　　１　３・　Ｑ　　２４　　・／ｑ　３
１　・／ｑ４２）（１，０）／ｑ２２　　・　ｑ２３　
　・　ｑ　３２　　・／ｑ３３　・ｑ１２　　・　Ｑ２
１　　・　ｑ３４　　・　ｑ４３（Ｑ１３　　・ｑ２４
　　・／ｑ　３１　・／　ｑ４２　＋　／　ｑ　　１　
３　　・／ｑ　２４　・　Ｑ３１　　・　ｑ４２）（１
１）　　Ｑ２２　　・／ｑ　２３　・／ｑ　３２　・　
ｑ３３　　・（／ｑ１３　　・　ｑ２４　　・／ｑ　３
１　・　Ｑ４２　　・　ｑｌｌ十ｑ１３・／ｑ２４・Ｑ
３１・／ｑ４２・ｑ４４）（１２）／ｑ２２　　・　ｑ
２Ｂ　　・　ＱＢ２　　・／ｑ　３３　・（ｑ　１３　
・／ｑ　２４　・　ｑ３１　　・／ｑ４２　・／ｑｌｌ
＋／ｑ１３　　・　ｑ２４　　・／ｑ　３１　・／ｑ４
２　・／ｑ４４） 第１３図の回路では、回転後の４×４の参照画素のうち
Ｑ１４とＱ４１を除いた１４点を人力し、それから斜線
パターンを発生する条件をゲート回路４０ａ、　４ｏｂ
、４０Ｃ％　４０ｄｓ　４１ａ、　〜４１ｈ、４２ａ、
４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４．４５　ａ、　４５　ｂ
、　４６　ａ、　４６　ｂ、　４７．４８．４９ａ、４
９ｂ、５０．５１ａ、５１ｂ、５２ａ〜５２ｈ、５３ａ
　〜５３ｄ、５４ａ、５４ｂ。

５５で判定している。上記条件（５）〜（１２）のいず
れかが成立しているとき、斜線検出信号を発生する。こ
の回路を汎用論理素子で構成すると、第７図の回路に比
べて素子数が増加するが、ＰＬＤを用いればやはり１個
の素子で実現できる。

以上、パターン検出回路の構成例として、−膜内な判定
条件の例と、より厳密な例を示したが、これらは実際の
システムを組む際に、どのような画像を扱うのか検討し
た上で適宜選択すれば良い。

例えば線密度変換の対象が文書画像に限られる場合、第
９図（ａ）（ｂ）に示すような、−点列斜線の交差する
パターンはほとんど発生しないので、第７図の構成で十
分である。

一方、グラフィックス機能等を用いて作成した画像の場
合は第１３図の構成とすれば良い。

次に、この構成のパターン発生回路４について説明する
。パターン発生回路４は、第１０図に示すように、変換
画素位置の微少変位を人力して、斜線パターンの境界線
を発生する加算器６１、最近傍画素ｑ２２に対して、境
界線と、境界線を越えた領域内の白／黒を反転するＥＸ
−ＯＲ回路６２、パターン検出回路３からの斜線検出信
号に応じてｑ２２の値をそのまま出力するか、加算器６
１、ＥＸ−ＯＲ回路６２で発生した斜線パターンを出力
するかを選択するセレクタ６３、および変換画素位置の
微少変位を反転して、上記加算器６１に「１」足すこと
により、ずらして発生させるための信号を供給するイン
バータ回路６０から打４成されている。

斜線と判定されなかった場合は、ｑ２２がそのまｉ変換
画素の値となるので、ｑ２２近傍の４分割領域が白ベタ
または黒ベタのパターンとなる。

ここで、第１１図（ａ）（ｂ）に示すように、Ｑ　２２
が白の場合と黒の場合で同一の境界線を用いて斜線を発
生すると、隣接する領域の斜線パターンが不連続となる
ため、第１１図（Ｃ）に示すように、斜線を拡大したと
き波打つ現象が起こる。

これを防ぐため、実施例では、加算器６１の最下位ビッ
トに、ｑ２２が白の時”１＃となる信号、すなわちＱ２
２の反転信号を入力することにより、第１２図（ａ）（
ｂ）に示すように、ｑ２２が白の時の斜線境界を微少変
位量の１単位分だけＱ　２２に近付けている。この処理
によって、第１２図（ｃ）に示すように、不連続の問題
が解決し、斜線が忠実に再現される。ｑ２２が黒の時の
斜線パターンをシフトさせても同様の効果が得られるよ
うになっている。

パターン発生回路の他の実施例として、セレクタ６３の
代りにＥＸ−ＯＲ回路６２による反転のを無を制御した
例、つまり加算器６１とＥＸ−ＯＲ回路６２との間にア
ンド回路７１を設けた例を第１４図に示し、ｑ２２が白
の斜線とｑ２３が黒の斜線を別々の加算器８１．８２で
発生し、加算器８１で発生した斜線パターン、あるいは
加算器８２で発生した斜線パターンをインバータ回路８
４で反転したものをセレクタ８３で選択する例を第１５
図に示す。また、加算器の代りに、それと等価なＰＬＤ
やＲＯＭあるいは組合わせ回路を用いても良い。

上記実施例では、微少変位量をＸ、Ｙ各３ビットとして
いるので、第１１図に示すように、発生する斜線の分解
、能は参照画素間隔の１／１６である。よって、１６倍
までの拡大であれば斜線部にぎざぎざが現われることは
ないので、良好な画像が得られる。

次にこの線密度変換装置の動作を説明する。

まず線密度変換装置が施される原画像データが画像デー
タバス９を経由して入力インターフェイス６によって外
部より取り込まれる。この原画像データは一時バッファ
メモリに格納されたものであってもよいし、また通信手
段によって受信されたものであってもよい。この入力画
像データがパラレルなデータである場合には、入力イン
ターフェイス６で並直変換が施され、ラインバッファ２
ａに１画素ずつ転送される。

この入力画像データの各画素の転送に同期して変換画素
位置検出回路１により変換画素位置の検出処理が実行さ
れる。

変換画素の該当位置が検出されると、画素抽出回路２ｂ
を経由してラインバッファ２ａから、斜線判定のために
、回転処理を施された被参照原画素データがパターン検
出回路３に入力される。

一方、変換画素位置検出回路１から出力される変換画素
位置の微少変位信号と、変換画素の最近傍画素ｑ２２の
白／黒を表わす信号から１．パターン発生回路４はｑ２
２が白の斜線パターン、ｑ２２が黒の斜線パターン、し
ろベタ、黒ベタのいずれかを選択して、変換画素の白／
黒を決定する。

そして、この結果は出力インタフェース６より外部機器
とのタイミングを合せて画像データバス８を経由して送
出される。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、被参照原画素中
の特定のパターンを検出し、それに応じて画素パターン
を発生するようにしたので、画質劣化の少なくでき、小
規模のハードウェアで構成することができる画像処理装
置を提供できる・。

【図面の簡単な説明】

第１図から第１２図はこの発明の一実施例を示すもので
、第１図は全体の構成を示すブロック構成図、第２図お
よび第３図は変換演算を説明する図、第４図は変換画素
位置検出回路のブロック構成図、第５図は原画素抽出回
路のブロック構成図、第６図は回転処理を説明する図、
第７図はパターン検出回路の構成図、第８図は発生パタ
ーンを示す図、第９図は特定の原画素配置における発生
パターンを示す図、第１０図は上記実施例におけるパタ
ーン発生回路の構成図、第１１図および第１２図はパタ
ーン発生回路の出力例を説明するための図であり、第１
３図は他の実施例におけるパターン検出回路の構成図、
第１４図および第１５図は他の実施例におけるパターン
発生回路の構成図である。 １・・・変換画素位置検出回路、２・・・原画素抽出回
路、２ａ・・・ラインバッファ、２ｂ・・・画素抽出回
路、３・・・パターン検出回路、４・・・パターン発生
回路、５・・・入力インターフェイス、６・・・出力イ
ンターフェイス、７・・・制御回路、８・・・外部画像
データバス、９・・・ＣＰＵバス、ｑ・・・画素。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 Ｏ０００ Ｘ　　　　　　　Ｘ　　　　　　　Ｘ ｏ　　　　　０００ 第２図 Ｑ　　　○　　　０　　０ ＸＸＸＸＸ ＸＸＸＸＸ 第３図 １１　　　　　　１２　　　　　　１３　　　　　　１
ム（Ａ） ０　　　　　＠　　　　００ （Ｂ） 第６図 第７図 ｒ！！、ＩｉＩ系　　　　　　　舎ン亜バタンＱ３２　
　　　’に３３ 上前ノスヲト−２２と円し 適８図 （ａ） （ｂ） 第１０図 第１４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）原画像を線密度変換または拡大縮小変換する際の
   変換画像の各画素に対応する原画像内における位置を算
   出しこれを変換画素位置情報として出力する変換画素位
   置検出手段と、 この変換画素位置検出手段により求められた位置の周辺
   の原画素から被参照原画素情報を選択的に抽出する原画
   素抽出手段と、 この原画素抽出手段から抽出された被参照原画素情報の
   特定の画素パターンを検出するパターン検出手段と、 このパターン検出手段で検出されたパターンに応じた画
   素パターンを発生するパターン発生回路と、 を具備することを特徴とする画像処理装置。
2. （２）パターン検出手段が、被参照原画素情報中の斜線
   成分を検出するものであること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. （３）パターン発生手段が、傾き４５度の斜線を発生す
   るものであること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。
4. （４）パターン発生手段が、変換画素位置情報の最近傍
   原画素に対する主走査方向および副走査方向の微少変位
   量を加算器に入力し、その出力を境界線として用いるこ
   とで斜線を発生することを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載の画像処理装置。
5. （５）パターン発生手段が、変換画素位置情報の最近傍
   原画素が黒であるときと白であるときとで発生する斜線
   パターンの境界線が異なることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項記載の画像処理装置。