JPH03225479A - 画素補間回路 - 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」 本発明は、画像濃度を多値で表現する画像処理装置にお
いて画素の補間を行うために使用される画素補間回路に
関する。

「従来の技術」 画像処理技術の発達と共に、画素のそれぞれの濃度を多
値で表現することが広く行われるようになっており、文
字や線画だけでなく写真等の中間調も再現できるように
なっている。このよう画像処理の分野では、読み取った
画像を１対１の倍率（等倍）で処理する場合と画像の拡
大または縮小を行う場合がある。画像の拡大を行う場合
には、拡大率に応じて画素の数を増加させる処理を行う
のが通常であり、このような場合には読み取った画素の
間に画素を補間する処理を行っている。

従来では、画素の補間を行う場合、この補間点の画素を
挟んだ２つの既存点の画素との間で線形補間を行ってい
た。例えば、第５図に示すように２つの既存の画素Ａ、
Ｂが存在し、これらの濃度が６４段階の階調表示でそれ
ぞれ“１５”と“７″であったとする。この図で縦軸は
濃度を、また横軸は各点（画素）の位置を表わしている
ものとする。今、既存の画素ＡＳＢの中間位置に補間す
る画素Ｐを定めるものとすると、既存の画素Ａ、　Ｂの
濃度を加算して２で割った値“１１”が補間点の画素Ｐ
の濃度とされた。

「発明が解決しようとする課題」 このように従来の画素補間の手法では、補間点を挟んだ
形の２点の濃度データを用いて補間点の濃度を算出して
いた。これは、２つの既存点の間で階調が同一の比率で
連続的に変化していることを前提としている。したがっ
て、このような場合には補間点の画素の濃度を正しく算
出することができたが、これ以外の場合には求められた
濃度が現実のものとかなり相違することがあった。

例えば、第６図に示すように２つの既存点の画素Ａ、Ｂ
の周囲の濃度が破線で示したように変化しているものと
する。この場合、補間点の画素Ｐの濃度は既存点の画素
Ａの濃度よりも高くなるが、単純に２つの既存点の画素
Ａ、Ｂの中間の濃度を求めてしまう従来の手法を用いた
場合には比較的大きな濃度誤差ｅが生じてしまう。この
ような濃度誤差ｅは、各画素の濃度を２値で表現する場
合には誤差として表面化しないことも多いが、１６階調
とか６４階調といった多くの階調で表現されるようにな
ると、誤差として現われ、これによる階調の微妙な相違
が全体的な画質に影響を与えることになった。

そこで本発明の目的は、画素の補間を行うとき補間点の
画素の濃度をより正確に求めることのできる画素補間回
路を提供することにある。

「課題を解決するための手段」 本発明では、（ｉ）同一原稿上の濃度のわかった２つの
画素の間に位置する濃度のわからない点としての補間点
を指定する補間点指定手段と、（ｉｉ）これら２つの画
素と同一原稿上の濃度のわかった他の画素を用いてこれ
ら各画素の間の濃度変化を連続的に表わした曲線を求め
る濃度曲線演算手段と、（ｉｉｉ　）この求められた濃
度曲線にしたがって補間点の画素の濃度を演算する補間
点濃度演算手段とを画素補間回路に具備させる。

すなわち本発明では、濃度の知れた３つあるいまこれ以
上の点の画素を用いて濃度変化を表わした曲線を求め、
これを用いて補間点の画素の濃度を求めることで、原稿
上の実際の濃度変化により忠実な濃度データを得て補間
を行う。

「実施例」 以下、実施例につき本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例における画素補間回路の構成
の概要を表わしたものである。

この画素補間回路は第１〜第４のラッチ回路１１〜１４
を備えており、これらが直列に接続されている。第１の
ラッチ回路１１には、１ライン分の多値画像データ１５
がクロック信号１６１こ同期して１画素ずつラッチされ
るようになっており、この第１のラッチ回路１１にラッ
チされた画像データ１７はクロック信号１６の次のタイ
ミングで第２のラッチ回路１２にラッチされるよう１こ
プヨッている。第２のラッチ回路１２のラッチした画イ
象データ１８および第３のラッチ回路１３のラッチした
画像データ１９についても同様である。この結果、第４
のラッチ回路１４からは４クロック分遅延した画像デー
タ２０が出力されることに？、（る。

この画像データ２０は第１の出力保持回路２２１こラッ
チされ、出力選択信号２３がＨ（〕＼イ）レベルの状態
でＦＩＦ○（先入れ先出し）メモリ２４に人力されるよ
うになっている。

また、第１〜第４のラッチ回路１１〜１４のそれぞれ出
力する画像データ１７〜２０はアドレス生成回路２５に
入力され１．ここで４つの画素の濃度レベルに応じたア
ドレス情報２６が作成される。

このアドレス情報２６はＲＯＭ　（リード・オンリ・メ
モリ）２７に供給され、このアドレス情報に対応した補
間画像データ２８が出力される。この補間画像データ２
８は、第２の出力保持回路２９に保持され、出力選択信
号２３がＬ（ロー）レベルの状態でＦＩＦ○メモリ２４
に入力されるようになっている。ＦＩＦＯメモリ２４か
らは図示しない記録装置等に多値画像データ３０が出力
されることになる。

第２図は、第１図に示した画素補間回路に人力される多
値画像データ（以下、単に画像データという。）の位置
関係と濃度レベルの関係の一例を表わしたものである。

画素補間回路に入力される多値画像データ１５が、“０
”から“１５”まで０１６段階の濃度レベルで表わされ
るものとし、あるラインにおける連続する４つの画素Ａ
、Ｂ。

Ｃ，Ｄについて、次のような濃度レベルであったとする
。

Ａ　＝　”　６　’″　Ｂ−”１５”　、Ｃ−”７’、
Ｄ　＝　”　４″′本実施例で、画素Ｂと画素Ｃの位置
する点の中点を補間点の画素Ｐとしてその濃度レベルを
定める場合を説明する。この場合、第４のランチ回路１
４から画素Ａの画像データ２０が出力される状態で、第
３のラッチ回路１３からは画素Ｂの画像データ１９が出
力される。また、第２のラッチ回路１２からは画素Ｃの
画像データ１８が、第１のラッチ回路１１からは画素り
の画像データ１７がそれぞれ出力される。これら４種類
の画像データ１７〜２０はアドレス生成回路２５に人力
される。

アドレス生成回路２５では、第２図に示したような濃度
レベルのパターンを規定するアドレス情報２６を作成す
る。最も単純には、各画像データ１７〜２０における濃
度レベルをそれぞれ４ビツトで表わした合計１６ビツト
のデータを作成し、これをアドレス情報２６とする。ア
ドレス情報２６はＲＯＭ２７に供給される。

ところでＲＯＭ２７には、４つの画素Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄがそれぞれ採りうる濃度レベルに対するあらゆる
組み合せを個々に指定させるためのアドレス情報２６が
人力されるようになっている。そして、それぞれの濃度
レベルの組み合わせに対する補間点の画素Ｐの濃度レベ
ルが、補間画像データ２８として各アドレス情報２６に
対応する記憶領域に格納されている。これらの補間画像
データ２８は、アドレス情報２６によって特定された４
つの画素Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの各濃度レベルを通過する３次
曲線における補間点の画素Ｐの濃度レベルである。

第２図で示した例について説明すれば、これら４つの画
素Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの濃度レベルが前記した値のとき、こ
の図で実線で示したような３次曲線３１が求められる。

この３次曲線３１を指定する情報がアドレス情報２６で
ある。３次曲線３１を表わす関数をｆ　（ｘ）　　とし
、画素Ａ−Ｄのそれぞれの座標位置を“０“、“１”２
″３″とする。この場合、関数をｆ　（Ｘ）　　は次の
（１）式％式％ （１） そこで、この（１）式にｘ＝１．５　として補間点の画
素Ｐの座標位置を代入すると、（２）式のようになる。

ｆ（１，５）　　＝１１．７５　　＃１２　　　　　　
・・・・・・（２）このように、この３次曲線３１では
、補間点の画素Ｐの濃度レベルが“１２”なので、この
場合の補間画像データ２８の値は“１２″となる。した
がって、この場合にはＲＯＭ２７から濃度レベル“１２
”の補間画像データ２８が出力され、第２の出力保持回
路２９に保持されることになる。

なお、第２図に示した例について従来の方法で補間点の
画素Ｐ′を求めると、画素Ｂと画素Ｃの濃度レベルがそ
れぞれ“１５”と“７”なので、画素Ｐ′の濃度レベル
はこれらの平均値としての“１１”となる。したがって
、保持の画素補間回路と較べて濃度レベルに“１”だけ
差が生じることになる。

第３図は、２つの出力保持回路からＦＩＦＯメモリに取
り込まれる画像データの様子を表わしたものである。こ
のうち同図ａはＦＩＦ○メモリ２４の入力タイミングを
表わしたものであり、クロックの各立ち上がりで画像デ
ータの入力が行われる。同図すは出力選択信号２３を表
わしている。

出力選択信号２３は画素ＡおよびＢの画像データがそれ
ぞれ出力されるタイミングでＨレベルであり、これらの
画素についての画像データが順にＦＩＦ○メモリ２４に
入力される。次に、第３図ａで示したクロックの１周期
分だけＬレベルとなる。このとき、補間点の画素Ｐの画
像データがＦＩＦＯメモリ２４に人力される。この後、
出力選択信号２３がＨレベルとなり、画素ＣおよびＤの
画像データが順にＦＩＦＯメモリ２４に入力される。以
下同様にして、多値画像データ１５の４画素分の画像デ
ータが５画素分の画像データに補間され、ＦＩＦＯメモ
リ２４に順次取り込まれることになる。ＦＩＦＯメモリ
２４は、後段の装置の要求に応じて多値画像データ３０
を出力する。

以上説明した実施例では、４画素に１画素の割合で画素
の補間を行ったが、同一の回路構成で第３図に示した出
力選択信号２３を変えるだけで、濃度のわかった各既存
点の間に１つずつ補間点を設けることも可能である。

また、実施例では２つの画素の間に１つの画素を補間す
る場合について説明したが、第４図に示すように例えば
２つの画素Ａ、Ｂの間に２つの画素ＰＩ　ＳＦ３　を補
間するようにしてもよい。この場合、濃度レベルについ
ての演算結果を格納したＲＯＭのアドレス情報をどのよ
うに設定するかが問題となるが、ＲＯＭ内のデータを例
えば上位データと下位データに２分し、一方の画素Ｐ１
　のアドレス情報を上位データを指定するアドレス情報
とし、他方の画素Ｐ２　のアドレス情報を下位データを
指定するアドレス情報とすればよい。

更に、本実施例では濃度のわかった４つの画素を用いて
濃度の変化を表わした曲線を作成したが、４つの画素を
用いることは必ずしも必要でない。

２つの既知の画素の間を補間する場合、重要なのは他の
既存の画素によるこれら２つの画素への影響の程度であ
る。追加する既知の画素の数が多ければ多いほど、補間
点に対して遠く離れた画素の影響を考慮することができ
る。濃度が既知の画素を１つ追加して既知の画素の数を
３つにした場合には、２次曲線によって補間点の濃度を
定めることになる。この場合には、ある程度大まかな画
像濃度の傾向をつかむことができる。既知の画素の数を
５つ以上にした場合には、本実施例の４つの場合と比べ
て画像濃度の傾向を更に詳細につかむことができ、補間
点の画素の濃度をより正確に決定することができる。し
かしながら、ハードウェアでの実現が困難になり、また
ソフトウェアで実現しようとすると処理速度で問題を生
じることになる。したがって、通常の画素補間回路では
本実施例のように濃度が既知の４点を用いて補間を行う
のが現実的である。

以上説明した実施例では、３次曲線の演算結果を収容し
たＲＯＭを使用したので、各濃度データを用いて演算を
行う場合に較べて画像処理が高速化されるという長所が
ある。

「発明の効果」 このように本発明では、同一原稿上の補間すべき画素を
挟んだ濃度のわかった２つの画素と濃度のわかった他の
画素とを用いてこれら各画素の間の濃度変化を連続的に
表わした曲線を求め、これによって補間すべき画素の濃
度を演算するようにしたので、原稿における濃度分布を
具体的に配慮して補間点の画素の濃度を決定することが
でき、多値画像をより忠実に再現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を説明するためのも
ので、このうち第１図は画素補間回路のブロック図、第
２図は濃度が既知の４つの画素から求められる３次曲線
による画素の補間を従来の補間方法と対比して表わした
説明図、第３図は２つの出力保持回路からＦＩＦ○メそ
りに取り込まれる画像データの様子を表わした各種タイ
ミング図、第４図は濃度の既知の２点の間に２つの画素
を補間する場合の一例を表わした説明図、第５図は画素
の補間についての従来の手法を表わした説明図、第６図
はこの従来の手法で補間した場合の誤差の発生の様子を
示した説明図である。 １１〜１４・・・・・・第１〜第４のラッチ回路、２２
・・・・・・第１の出力保持回路、２５・・・・・・ア
ドレス生成回路、２７・・・；・・ＲＯＭ、２８・・・
・・・補間画像データ、 ２９・・・・・・第２の出力保持回路、Ａ−Ｄ・・・・
・・（濃度が既知の）画素、Ｐ・・・・・・（補間点の
）画素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 同一原稿上の濃度のわかった２つの画素の間に位置する
   濃度のわからない点としての補間点を指定する補間点指
   定手段と、 前記２つの画素と同一原稿上の濃度のわかった他の画素
   を用いてこれら各画素の間の濃度変化を連続的に表わし
   た曲線を求める濃度曲線演算手段と、 この求められた濃度曲線にしたがって前記補間点の画素
   の濃度を演算する補間点濃度演算手段とを具備すること
   を特徴とする画素補間回路。