JPH0575222B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、原画像を読取つて得られる画像デ
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） 製版用スキヤ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つて読取つて得られる
画像データに階調変換を施し、それによつて所望
の階調表現を持つた記録画像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
つては、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つて各原画
の特徴に応じた階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階調数を割
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
ことによつて、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。この濃度ヒストグラムは、
オペレータの目視によつ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
決定する作業の量が増大し、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
メモリ容量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ヤドー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
なつ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、チエツク点や標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。

特開昭56−87044号 特開昭61−20042号 これらは、いずれも本発明の出願人によつて出
願された技術である。このうち、前者は、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
よつ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
シヤドー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
憶容量も少ない階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
の階調変換方法を対象として、原画像を読取つて
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
換曲線とを任意の重みで加重平均して第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、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；
前記記憶手段に記載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、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ければ
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つた場合には自然な再現画
像を得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つ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
の説明からわかるように、この発明は上記２種類
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つ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、
狭義の光学的濃度値のみでなく、マンセルバリユ
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網点面積率など、光学的濃
度値に応じた量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ヤナの概略構成図であ
る。同図において、この装置は、外筺体１の上部
開口に透明の原画載置用ガラス板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、シエーデイング補正用の白色基準板
４が設けられている。ハロゲンランプなどで構成
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で順次反射された後、結像レンズ１
２によつて、光電変換手段としてのCCDライン
センサ１３の受光面上に結像する。このCCDラ
インセンサ１３は、図の紙面に垂直な方向に
CCD素子を１次元的に配列して形成されている。
したがつて、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V_CCDとなる。そし
てこの画像信号V_CCDは、画素ごとにＡ／Ｄ変換器
１４でデジタル化された後に、シエーデイング補
正回路１５に順次与えられる。このシエーデイン
グ補正回路１５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CCD素子の感度不均一性を補正するためのも
のである。

このようなシエーデイング補正を受けて得られ
る画像信号V_Nは、スイツチ回路１６を介して、
ヒストグラム計数回路１７と、ルツクアツプテー
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つ
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、後述するように、この
ヒストグラム計数回路１７における計数結果に基
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V₁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においてアンシヤ
ープマスキング（鮮鋭度強調処理）、倍率変換等
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。この網
点発生回路２０からの網点信号V_dpt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V_dptに基いてこのレーザービーム２２
を変調して露光ビーム２５を与える。この露光ビ
ーム２５は、ガルバノミラー２６の振動によつて
左右に振られつつ、fθレンズなどによつて形成さ
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。このガルバノミラー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、
それによつて主走査方向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Ａ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
つて、原画３をこのＡ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、それによつて上記Ａ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、上記各回路の制御やデー
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、マイクロコンピユータ３０が設
けられている。このマイクロコンピユータ３０は
CPU３１およびメモリ３２を備えており、Ｉ／
Ｏポート３３を介して、上記シエーデイング補正
回路１５、スイツチ回路１６、ヒストグラム計数
回路１７、階調変換回路１８、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入力するためのキ
ーボードパネル３４も、Ｉ／Ｏポート３３に接続
されている。

Ｂ 階調変換テーブル生成動作の詳細 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
ローチヤ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つて説明を進める。

(B‐1) 標準階調変換曲線の準備とストア まず、第２図の最初のステツプ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、上記標準階調変換曲線ｆ(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
そのものであつてもよく、光学的濃度値に応じた
量、たとえばマンセルバリユーやシエーデイング
補正後の画素濃度読取り信号レベルV_N、それに、
網点面積率などであつてもよい。この実施例にお
いては、濃度変数Ｘをシエーデイング補正後の画
素濃度読取り信号レベルV_N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。

(B‐2) 累積濃度ヒストグラムを求める処理 第２図の次のステツプＳ２では、原画３をプリ
スキヤンすることによつて、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ユータ３０から
のスイツチング信号SW₁によつて、スイツチ回路
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て光走
査が行なわれ、CCDライセンサ１３から画像読
取り信号V_CCDが時系列的に出力される。この画像
読取り信号V_CCDはＡ／Ｄ変換器１４でＡ／Ｄ変換
された後に、シエーデイング補正回路１５に与え
られ、このシエーデイング補正回路１５でシエー
デイング補正を受ける。このシエーデイング補正
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、このようなシエーデイング補正を
行なつて得られる画像信号V_Nは、スイツチ回路
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、
スイツチング信号SW₂により上記画像信号V_N（濃
度Ｘ）をアドレス信号として使用することができ
る。そして、後述する動作によつて、各濃度Ｘに
対応するアドレスには、その濃度Ｘを有する画素
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D_putは、ラツチ
回路４２を介して加算器４３に与えられるように
なつている。この加算器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D_ioとして与えるようになつている。
そして、初期状態においては、スイツチング信号
SW₂によつてスイツチ回路４６ａ，４６ｂがＩ／
Ｏポート３３側へ切換わり、マイクロコンピユー
タ３０からのアドレス信号AR、書込信号、
出力イネーブル信号およびデータ“０”がこ
のRAM４１に入力される。そして、これらの信
号によつて、RAM４１にはデータ“０”が書込
まれる。

次に、スイツチング信号SW₂によつて、セレク
タ４６ａ，４６ｂが、画像信号V_Nおよび加算器
４３側に、それぞれ切換えられる。したがつて、
後述するスキヤン時には、画像信号V_NがRAM４
１のアドレス入力となり、加算器４３の出力がデ
ータ入力D_ioとなるような接続関係となる。また、
書込信号および読出信号は、後述するタ
イミングで与えられるようになる。なお、読出信
号は、ラツチ回路４２におけるラツチのため
のクロツク信号CKとしても機能するようになつ
ている。

この状態で、第１図のシエーデイング補正回路
１５からの画像信号V_N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V_N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
読出し信号が第４図ｂに示すように活性状態
“Ｌ”となると、上記画像信号V_N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図のラツチ回路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）を加算
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、
RAM４１への書込み信号が活性状態“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V_Nが濃度X₂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X₂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（データ値ｎ）
が読出されている。そして、この値ｎに（＋１）
を加えて得られる値（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。

したがつて、このような動作を繰返すことによ
つて、第５図ａに示したRAM４１の各アドレス
A₀，A₁，…には、そのアドレスに対応した濃度
X₀，X₁，…を持つ画素の出現頻度W₀，W₁，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のプリスキヤンが
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、各濃度に
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
よつて得られる。また、濃度幅△Ｘは、濃度ヒス
トグラムを求めるにあたつての単位濃度幅を示
す。したがつて、画像信号V_NがＭビツトである
場合に、RAM４１中に2^M個の記憶領域を確保す
れば、上記濃度幅△Ｘは、画像信号V_Nの分解能
に応じた濃度幅となる。

もつとも、上記のようなカウント動作は、濃度
値に対応させたカウンタを多数準備することによ
つても達成できる。しかしながら、この場合に
は、濃度ヒストグラムを精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2^M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
簡単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、マイクロコンピユータ３
０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とラツチ回路４５とを使用する。
この動作にあたつては、第３図のスイツチ回路４
６ａ，４６ｂはスイツチング信号SW₂により、マ
イクロコンピユータ３０側に切替えられている。
そして、RAM４１の読出し信号が活性状態
とされ、マイクロコンピユータ３０から、第５図
ｂのA₀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W₀が読出
されて第３図の加算器４４に与えられる。一方、
ラツチ回路４５は、この処理に先立つて、リセツ
ト信号により“０”にクリアされている。
したがつて、加算器４４からはデータW₀が出力
される。このデータW₀は、スリーステートバツ
フアTBとＩ／Ｏポート３３とを介してマイクロ
コンピユータ３０へ転送されるとともに、ラツチ
回路４５によつてラツチされる。したがつて、第
５図ｂに示した次のデータW₁がRAM４１から出
力されたときには、加算器４４において、（W₀＋
W₁）の加算が行なわれる。このデータ（W₀＋
W₁）はやはりマイクロコンピユータ３０に出力
されるとともに、ラツチ回路４５でラツチされ
る。

したがつて、このような動作を繰返すことによ
つて、第５図ｂに示すように、データ： W₀，（W₀＋W₁），（W₀＋W₁＋W₂），… が次々とマイクロコンピユータ３０に与えられる
ようになつている。

容易にわかるように、上記データ： W₀，（W₀＋W₁），（W₀＋W₁＋W₂），… は、W₀，W₁，W₂，…を順次累積して行つたデ
ータである。したがつて、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_nioおよびX_naxは次のように定義される。

X_nio＝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_nax＝累積濃度ヒストグラムｈ(X)が100％に至
つた濃度値 (B‐3) 標準階調変換曲線の修正 第２図のフローチヤートに戻つて、次のステツ
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)をマイクロコンピユータ３０によつ
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、既に求まつている第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_nioおよびY_nax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_S
およびY_Hを指定する。これらの累積出現率Y_Sお
よびY_H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値Q_uおよび下限値Q_L（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Y_S，Y_Hとしてはたとえば99％、１％がそ
れぞれ指定される。それは、通常の平版印刷にお
いては、ハイライト側の数％の部分で、階調変換
曲線にリミツトをかけるためである。

このようにして、Y_S，Y_Hの値が指定されると、
マイクロコンピユータ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Y_S，Y_Hの値に
それぞれ対応する濃度値X_S，X_Hの値を求める。
上記Y_SおよびY_Hの値が、それぞれ網点面積率の
上限値Q_uおよび下限値Q_Lに対応していることか
ら、このX_S，X_Hの値はそれぞれシヤドー点およ
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、累積濃度ヒストグラム
ｈ(X)から網点面積率の上限値Q_uおよび下限値Q_L
に対応するシヤドー点およびハイライト点の濃度
X_S，X_Hを特定するわけである。このため、この
方法では、シヤドー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X_S，
X_Hが、使用する網点面積率の上限値Q_uおよび下
限値Q_L（第７図ｃ）にそれぞれ変換されるよう
に、第７図ｂの標準階調変換曲線ｆ(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_uおよび下限値Q_Lに応じて定まる座標点の組
（「第１の座標点の組」）： P_1H＝（X_H，Q_L），P_1S＝（X_S，Q_u） 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
とによつて行なう。

Ｆ(X)＝c₁f(X)＋c₂ …(1) ただし、c₁，c₂は定数である。

この定数c₁，c₂は、上記２点P_1H，P_1Sを標準階
調変換曲線Ｆ(X)が通るという条件によつて求める
ことができる。すなわち、まず(1)式に上記２点の
座標値を代入することによつて、次の(2)、(3)式が
求まる。

Ｆ（X_S）＝c₁f（X_S）＋c₂＝Q_u …(2) Ｆ（X_H）＝c₁f（X_H）＋c₂＝Q_L …(3) そして(2)、(3)式をc₁，c₂について解くと、次の
(4)、(5)式のようになる。

c₁＝（Q_u−Q_L）／｛ｆ（X_S）−ｆ（X_H）｝ …(4) c₂＝Q_Lｆ（X_S）−Q_uｆ（X_H）／ｆ（X_S）−ｆ（X_H）…
(5) このうち、Q_u，Q_Lはオペレータが指定する値
であり、ｆ（X_S），ｆ（X_H）は第７図ｂの標準階調
変換曲線ｆ(X)の形状から求まる値である。したが
つて、新たな階調変換曲線Ｆ(X)は、(1)式によつて
一義的に定まる。ただし、 Ｘ＜X_H，Ｘ＞X_S の濃度範囲で上述したようなリミツト変換を行な
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_Hのとき：Ｆ(X)＝Q_L X_H≦Ｘ≦X_Sのとき： Ｆ(X)＝c₁ ｆ(X)＋c₂ Ｘ＞X_Sのとき：Ｆ(X)＝Q_u 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つて、あらかじめ与えてお
いた標準階調変換曲線ｆ(X)が、濃度値Ｘを所望の
網点面積率の範囲Q_L≦Ｑ≦Q_u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。この新たな曲線Ｆ(X)がこの発明における
「第１の階調変換曲線」に相当する。

(B‐4) 累積濃度ヒストグラムに基いた第２の階
調変換曲線の生成 第２図の次のステツプＳ４では、第７図ａの累
積濃度ヒストグラム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線
Ｈ(X)を求める。ここではまず、上記累積濃度ヒス
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_uお
よび下限値Q_Lに応じて定まる他の座標点の組
（「第２の座標点の組」）： P_2a＝（X_nio，Q_L） P_2b＝（X_nax，Q_u） 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つて、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ヤドー点および
ハイライト点のそれぞれの濃度値X_S，X_Hを用い
ないのは、 X_nio≦Ｘ＜X_H X_S＜Ｘ≦X_nax の範囲の濃度値Ｘに対してもある程度の階調変化
を取入れようとしていることに起因する。したが
つて、後に説明する第９図からわかるように、こ
のステツプＳ４で得られる第２の階調変換曲線Ｈ
(X)は、Ｘ＜X_HおよびＸ＞X_Sの濃度領域でリミツ
ト変換とはならない。もつとも、第１と第２の座
標点の組を互いに同一とすることを禁ずるもので
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)を修正するにあたつては、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、e₁，e₂を定数として、 Ｈ(X)＝e₁H(X)＋e₂ …(6) という変換を考える。そして、この曲線Ｈ(X)が上
記２点P_2a，P_2bを通るという条件によつて、次の
(7)、(8)式が成立する。

Ｈ（X_nio）＝e₁h（X_nio）＋e₂＝Q_L …(7) Ｈ（X_nax）＝e₁h（X_nax）＋e₂＝Q_U …(8) したがつて、定数e₁，e₂は次の(9)、(10)式のよう
に求まる。

e₁＝（Q_L−Q_U）／｛ｈ（X_nio）−ｈ（X_nax）｝ …(9) e₂＝Q_Lｈ（X_nax）−Q_uｈ（X_nio）／ｈ（X_nax）−ｈ（
X_nio）…(10) このようにして求められた第２の階調変換曲線
Ｈ(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、マイクロコンピユータ
３０はこれらを合成する演算を行なう（第２図の
ステツプ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≦ｋ≦１）を用いて、第１と第２の階調変換
曲線Ｆ(X)，Ｈ(X)の線形結合を求めるという方法を
採用する。

したがつて、この合成によつて得られる第３の
階調変換曲線Ｇ(X)は、次の(11)式のように重み係数
ｋを用いた加重平均として書ける。

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
図であつて、任意の濃度値X_oにつき、Ｈ（X_o）と
Ｆ（X_o）との差：（Ｈ（X_o）−Ｆ（X_o））をｋ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ｋは合成比に相当する
ものであつて、たとえばｋ＝0.1程度の値とする。
したがつて、第３の階調変換曲線Ｇ(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)が生成される。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(X)
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
よつて、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、原画の累積濃度
ヒストグラムｈ(X)から求まつた第２の階調変換曲
線Ｈ(X)を含むことによつて、その原画特有の性格
を反映した曲線ともなつている。そして、この第
３の階調変換曲線Ｇ(X)を得るにあたつては、多数
の標準階調変換曲線や複雑な演算プロセスを必要
としない。したがつて、メモリ容量や処理時間も
少なくてすむ。

(B‐6) 階調変換テーブルの作成とストア 第２図の最終ステツプ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内にルツクア
ツプテーブル方式で書込むことによつて行なわれ
る。

ただし第１図の階調変換回路１８では、シエー
デイング補正回路１６の出力V_NがRAM１８ａの
アドレス入力として与えられるようになつている
ため、階調変換テーブルは、上記出力V_Nをアド
レスとするような形で形成される。

Ｃ 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
た後に、第１図のスイツチ回路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、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
によつ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。

上記実施例では、シエーデイング補正回路の
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、ヒストグラム計数
回路１７と階調変換回路１８との接続関係を変
えて、階調変換回路１８の出力に基いて累積濃
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、これによつて濃度変換された
データV_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)が求まつた後には、RAM１８ａ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つてもよく、ま
た、数値データのテーブルで表現されたもので
あつてもよい。

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の種類などに応
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き、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容量は少なくてすむ。

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 ｒ(X)＝√(X)／_Xnax 〓^X=Xmin ｈ(X) …(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つ
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、それらよつ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。

したがつて、この発明においては、原画の濃
度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、標準階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上限値
および下限値Q_u，Q_L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_u，Q_L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つて、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(11)式における
ＫをＫ＝ｊ(X)とするように選んでもよい。つま
り、ハイライト部、中間部およびシヤドー部で
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プリスキヤンと本スキヤ
ンという読取りを２回行つているが第１１図に
示す様に、第１図におけるシエーデイング補正
回路１５とスイツチ回路１６の間にスイツチ回
路４７，４８，４９とハードデイスク等の記憶
装置５０を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図のステツプＳ２
の動作を行う場合において、スイツチ４７，４
８を閉じ、スイツチ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、シエーデイング補正後の画素濃度
読み取り信号レベルV_Nを記憶装置５０に入力
する。そして、原画３を再度読み取り走査をす
るかわりにスイツチ４７，４８を開き、スイツ
チ４９を閉じる事により記憶装置５０に記憶さ
れている画素濃度読み取り信号レベルV_Nを記
憶装置５０より出力させる。すると、スイツチ
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V_N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、階調変換後の画像信号V₁に
基いて記録動作が実行出来る。

この発明は、上記実施例のような平面走査型
のスキヤナーに限らず、ドラム型のスキヤナー
やフアクシミリ、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つて複雑な
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
れる記憶容量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。

また、この発明では、階調変換後の画像信号に
ついての濃度分布状態などを指定することなく原
画ごとに適切な階調変換が可能であり、階調変換
後の画像信号についての濃度分布状態としてどの
ようなものが適切であるかという事前の準備や判
断を必要としない。このため、熟練したオペレー
タを必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を製版用スキヤナーの階調変
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
ローチヤート、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ツク図、第４図
はヒストグラム計数回路の動作を示すタイミング
チヤート、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図は階
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…マイクロコンピユータ、
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、Ｇ(X)…第３の階調変換曲線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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つて読取り、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
   曲線とを任意の重みで加重平均して第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 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つて求められ、 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つて求められ
   る、特許請求の範囲第１項記載の階調変換方法。 ３ 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 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装置であつ
   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重み
   で加重平均して第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 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、それによつて第
   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、それによつて
   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 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。