JPH0778830B2 - 画像信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、画像信号処理装置、特に、画像信号をディ
ジタル処理化する手段を含む画像信号処理装置に関す
る。

たとえば、複写機やファクシミリ装置は、原稿を読取
り、その画像を所望の状態に再現したり、伝達したりで
きるが、そのための装置として、読取った画像信号を処
理する画像信号処理装置が備えられている。この発明
は、係る画像信号処理装置の改良に向けられている。

〈従来の技術〉 ところで、画像信号処理装置で行われる信号処理の１つ
に、輪郭抽出処理がある。特開昭60−59484号公報に
は、この発明に興味ある先行技術としての画像情報輪郭
抽出方法が開示されている。当該特許公開公報に記載の
方法は、第９図に示すように、画像情報を２値化する
が、その際に、２つのしきい値L1,L2に基づく２つの２
値化を行い、その中間領域の信号成分Ｌのみを取出し、
輪郭線を抽出するようにしている。

〈発明が解決しようとする課題〉 上述の画像情報輪郭抽出方法では、２値化の際に、高，
低２つのしきい値L1,L2を設定しなければならず、しき
い値の設定が難しかった。たとえば、２値化する画像信
号が、白地背景に記載された濃度の非常に薄い文字の信
号である場合や黒地背景に記載された濃度の濃い文字の
信号の場合等には、背景と文字との信号レベル差が小さ
い。よって、高，低２つのしきい値L1,L2のレベル差が
大き過ぎると、第10図に示すように、画像信号を２レベ
ルで２値化できず、輪郭線の抽出ができない。係る場
合、２つのしきい値のレベル差を小さくしてもよいが、
このレベル差を小さくし過ぎると、画像信号がノイズ等
で多少ふらついてくることもあるから、２つのしきい値
間の中間領域の成分を正確に抽出するのが困難になる。

また、写真などの中間調を含む画像に対しては、第11図
に示すように、２値化では中間調の画像自体がくずれた
り、誤動作をする。

この発明は、このような先行技術を背景になされたもの
で、ある局面から見ると、画像信号をディジタル処理
し、その信号中の画像情報の輪郭を簡易かつ高速に抽出
することができる画像信号処理装置を提供することを目
的とする。

また、この発明は別の局面から見ると、入力された画像
信号が、極白または極黒の背景成分を有する中間調信号
を含む場合において、背景を白または黒のいずれにでも
任意に反転できる画像信号処理装置を提供することを目
的とする。

〈課題を解決するための手段〉 この発明はある局面から見ると、濃度レベルが、白レベ
ル側または黒レベル側から中間レベルを通って反対側の
黒レベル側または白レベル側へと大きく変化する文字成
分および濃度レベルの変化が比較的小刻みな中間調成分
を含むアナログ画像信号を、その濃度レベルを相対的に
多階調で表わすディジタル画像信号に変換する変換手段
と、前記変換手段で変換された相対的に多階調のディジ
タル画像信号を、その信号成分が白レベル、中間レベル
および黒レベルの各濃度レベル間を循環的に移動するよ
うにシフトするサイクリックシフト手段であって、その
シフト量は、前記文字成分における黒レベル側または白
レベル側の信号成分を反対側の白レベル側または黒レベ
ル側へ移すことのできる量に設定されており、サイクリ
ックシフトによって、白レベル成分および黒レベル成分
を白レベル側または黒レベル側に寄せ、中間レベル成分
をその反対側の黒レベル側または白レベル側に寄せるこ
とができるサイクリックシフト手段と、前記サイクリッ
クシフト手段により前記のシフトがされた相対的に多階
調のディジタル画像信号を、当該階調数よりも階調数の
少ない任意の階調数の多値信号に変換する出力用多値化
処理手段と、を含むことを特徴とする画像信号処理装置
である。

この発明は別の局面から見ると、濃度レベルが白レベル
または黒レベルに近い背景成分を含むアナログ画像信号
を、そのアナログ画像信号の濃度レベルに対応させて、
相対的に多階調の濃度レベルからなるディジタル画像信
号に変換する変換手段と、前記変換手段で変換された相
対的に多階調の濃度レベルのディジタル画像信号を、設
定量だけにサイクリックにシフトするサイクリックシフ
ト手段であって、サイクリックシフトの設定量は、白レ
ベルまたは黒レベルから背景成分までのレベル量を基に
設定され、背景成分を白レベル側または黒レベル側のい
ずれへでも寄せることができる設定量を備えたサイクリ
ックシフト手段と、前記サイクリックシフト手段によっ
てサイクリックにシフトされたディジタル画像信号を、
黒レベル側へ寄せられた成分を黒背景として出力処理
し、白レベル側に寄せられた成分を白背景として出力処
理する出力処理手段と、を含むことを特徴とする画像信
号処理装置である。

上記いずれかに記載の画像信号処理装置において、前記
サイクリックシフト手段でシフトする量を決定するため
に、原稿内容をプレスキャンし、その濃度分布を検出
し、それに基づいてシフト量を計算する手段を含むこと
が好ましい。

〈作用〉 変換手段で変換された濃度レベルが相対的に多階調のデ
ィジタル画像信号は、サイクリックシフト手段で、濃度
レベルが所定量だけサイクリックにシフトされる。ここ
にサイクリックシフトとは、濃度レベルを白レベル→中
間レベル→黒レベル→白レベル…というように、循環的
にシフトさせることである。そしてこのサイクリックシ
フト量を調整すると、ある信号成分をたとえば白レベル
側へ、またその信号成分とは異なる別の信号成分を反対
の黒レベル側へ寄せることができる。したがって、信号
成分が白レベル側から中間レベルを通って黒レベル側へ
と大きく変化する文字成分の場合には、文字を構成する
信号は白レベル側へシフトさせ、文字の輪郭部分は黒レ
ベル側にすることによって、文字の輪郭を抽出すること
が可能になる。また、白レベル側背景成分や黒レベル側
背景成分を、黒または白に反転させることもできる。

〈実施例〉 以下には、図面を参照して、この発明の実施例について
詳細に説明をする。

第１図は、この発明の一実施例が採用されたディジタル
複写機の構成を示すブロック図である。

ディジタル複写機には、原画11の画像を読取るためのス
キャナ部12が備えられている。スキャナ部12には、CCD
等のイメージセンサが備えられていて、読取られた原画
11の画像は、たとえば８ビット＝256段階のディジタル
画像信号として出力される。スキャナ部12の出力はサイ
クリックシフト装置13へ与えられ、この装置13におい
て、ディジタル画像信号は、所定のレベル量だけサイク
リックシフトされる。サイクリックシフトとは、たとえ
ば０段（白レベル）から255段（黒レベル）、までの256
段階に区分される信号を、たとえば白レベル側から黒レ
ベル側へ一定量（たとえば20段）シフトし、255段から
溢れたデータは０段側から戻して、データを循環的にシ
フトすることである。

サイクリックシフト装置13で所定のレベル量サイクリッ
クシフトされた８ビットのディジタルデータは、多値化
処理装置14において多値化、たとえば５値化される。

多値化処理装置14の出力はプリンタ部17へ与えられる。
プリンタ部17には、半導体レーザ、光を走査するための
ポリゴンミラー、感光体、現像装置等の公知の画像形成
機構が含まれている。プリンタ部17は、多値化処理装置
14の出力に基づいて画像形成を行い、その結果、コピー
18が得られる。

第２図は、スキャナ部12の詳細な構成を示すブロック図
である。スキャナ部12には対物レンズ121が備えられ、
対物レンズ121を通して原画11のデータがCCD122へ与え
られる。CCD122は光信号を電気信号に変換して、even信
号およびodd信号を、それぞれ、増幅器123および124へ
与える。増幅器123,124で増幅された信号は、それぞれA
/D変換器125,126でディジタル信号に変換され、両信号
は合成器127で合成される。そして、合成器127の出力は
補正回路128へ与えられ、ここでシェーディング補正や
濃度補正等が行われた後、８ビットのディジタル信号と
して出力される。

スキャナ部12の詳細な構成は、この第２図の構成に限ら
れるわけではなく、他の構成が採用されていてもよい。

第３図は、サイクリックシフト装置13の一例を示す回路
ブロック図である。サイクリックシフト装置13は、たと
えば８つの全加算器21a,21b,21c,21d,21e,21f,21g,21h
の並列接続で構成されており、スキャナ部12から与えら
れる８ビットのディジタル画像信号は、最上位桁が全加
算器21aの一方入力端子Ａに与えられ、次桁以降は順次
対応する全加算器21b〜21gの入力端子Ａへ与えられ、全
加算器21hの入力端子Ａには８ビットデータの最下位桁
が与えられる。

一方、各全加算器21a〜21hの他方入力端子Ｂには、イン
バータ22を介して減算データの各対応桁が与えられる。
よって、この８つの全加算器21a〜21hによって８ビット
のデータは減算データに基づいて所定のレベルだけシフ
トされて出力される。

第４図（Ａ）は、多値処理回路14の構成例を示すブロッ
ク図である。第４図（Ａ）には、多値処理回路14とし
て、５値化回路の例が示されている。５値化回路14に
は、並列に接続された４つの比較器141,142,143および1
44と、各比較器141〜144にそれぞれ接続されたしきい値
設定回路145,146,147,および148が含まれている。４つ
の比較器141〜144に接続された各しきい値設定回路145
〜148には、互いに異なるしきい値が設定されている。
よってこの回路に入力される１つの画素成分は、４つの
比較器141〜144でそれぞれ所定のしきい値と比較され、
画素成分の濃度に応じて各比較器141〜144から“1"また
は“0"の出力がでる。

各比較器141〜144の出力側には、それぞれパルス生成器
151〜154が接続されていて、４つのパルス生成器141〜1
54の出力はオアゲート149で論理和がとられる。各パル
ス生成器151〜154のうち、1/4パルス生成器151は、比較
器141からの“1"入力に応じて1/4パルスを生成する。ま
た、2/4パルス生成器152は、比較器142からの“1"入力
に応じて2/4パルスを生成する。同様に、3/4パルス生成
器153は比較器143からの“1"入力に応じて3/4パルス
を、4/4パルス生成器154は比較器144からの“1"入力に
応じて4/4パルスを生成する。なお、いずれの比較器141
〜144の出力も“0"であれば、いずれのパルス生成器151
〜154共に出力パルスは導出しない。

よって、１つの画素成分の入力に基く、アオゲート149
の出力は、第４図（Ｂ）に示すように、0.1/4,2/4,3/4,
4/4の５段階の出力のいずれかになる。

多値処理回路14は、第４図に示すような回路に変え、デ
ィザマトリックスを使った処理回路としてもよい。

第５図は、第１図の装置の特徴の一つを説明するための
信号波形図である。

第１図ないし第５図を参照して説明すると、スキャナ部
12から出力される８ビットのディジタル画像信号が、た
とえば第５図（A1）のように文字および写真の信号成分
を含んでいるとする。この波形図において、最下部は０
段の白レベル、最上部は255段の黒レベルを表わしてい
る。この信号成分は、サイクリックシフト装置13におい
てサイクリックシフトされ、第５図（A2）にされる。つ
まり、信号成分が黒レベル側に所定量サイクリックシフ
トされている。この結果、白レベル側に文字成分中の最
も黒い成分だけが移っている。

よって、これを多値化処理装置14で多値化処理すれば、
第５図（A3）の信号が得られる。第５図（A3）に示すよ
うに、文字成分はその中間が白にされて輪郭が抽出され
ており、写真成分は、ほぼ原画のまま多値化されてい
る。

第６図は、第１図の装置の他の特徴を説明するための信
号波形図であり、スキャナ部12から出力される信号成分
が背景が極白の写真の場合を示している。

第６図（A1）の信号成分を白レベル側にサイクリックシ
フトすると、背景成分は黒レベル側に移る（第６図（A
2））。つまり、サイクリックシフト装置13によってシ
フトする量を、白レベルから背景成分までのレベル差よ
りも少し大きな量に選び、白レベル側へ信号成分をシフ
トしている。

この結果、白色の背景が黒色に反転している（第６図
（A3））。また、原画11の背景が極黒である場合は、信
号成分を逆方向へシフトすることにより、背景を白に反
転できる。

第７図にこの実施例に係るディジタル複写機で実際に処
理をした見本を示す。第７図（Ａ）が原画11であり、第
７図（Ｂ）が背景を黒色に反転したコピー18である。第
７図の原画11とコピー18との比較により、原画11の中に
濃い文字は、コピー18においてその輪郭が抽出されてお
り、また、原画11の薄い文字でもコピ−18に鮮明に写っ
ていることが分る。また、原画11の写真は、ほぼそのま
ま白黒が反転されてコピーされていることも分る。

第８図は、サイクリックシフトするシフト方向およびシ
フト量決定回路の一例を示すブロック図である。スキャ
ナ部12によって原画11のプレスキャンが行われ、スキャ
ナ部12から出力される８ビット信号は、第８図のプレス
キャンRAM31へ与えられ、８ビット信号はプレスキャンR
AM31に一旦記憶される。プレスキャンRAM31に接続され
た濃度分布計測回路32は、RAM31の８ビット信号の濃度
分布を計測し、その出力を演算回路33および比較器34へ
与える。比較器34にはしきい値設定回路35が接続されて
いて、しきい値設定回路から予め定めるしきい値が与え
られている。比較器34ではこのしきい値と濃度分布計測
回路32から与えられる出力とを比較して、その結果を演
算回路33出力する。演算回路33では、濃度分布計測回路
32から与えられる信号と、比較器34から与えられる信号
とに基づいて演算を行ない、サイクリックシフトする方
向およびシフト量を算出する。演算回路33の出力はサイ
クリックシフト装置13へ与えられる。

以上の実施例では、入力信号をまずディジタル画像信号
に変換した後サイクリックシフトしたが、この理由はデ
ィジタル信号においてはサイクリックシフトが容易に行
なえ、それぞ実現するサイクリックシフト装置も簡易な
構成でよいからである。もっとも、アナログ信号をその
ままサイクリックシフトし、そのサイクリックシフトし
たアナログ信号を予め定める１つのしきい値に基づいて
多値化するようにしてもかまわない。

〈発明の効果〉 この発明は、以上のように構成されており、入力信号が
ディジタル画像信号に変換された後、そのディジタル画
像信号をサイクリックシフトして、白レベル側または黒
レベル側に所望の信号成分を移すことができるので、画
像信号の輪郭線を抽出したり、背景を白黒反転させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例が採用されたディジタル
複写機の構成ブロック図である。 第２図は、スキャナ部12の詳細な構成を示すブロック図
である。 第３図は、サイクリックシフト装置の具体的な回路例を
示す図である。 第４図は、多値処理回路の例を示すブロック図および出
力波形図である。 第５図および第６図は、第１図の装置の動作を説明する
ための波形図である。 第７は、この実施例にかかるディジタル複写機で実際に
行った原画とコピーの例を示す見本である。 第８図は、プレスキャンによりサイクイックシフトの方
向および量を決定する回路の構成例を示すブロック図で
ある。 第９図は、従来の画像情報輪郭抽出方法を説明する波形
図である。 第10図および第11図は、従来の画像情報輪郭抽出方法に
おける問題点を説明するための図である。 図において、11…原画、12…スキャナ部、13…サイクリ
ックシフト装置、14…多値化処理装置、15…しきい値設
定回路、16…比較器、21…全加算器、122…CCD、125,12
6…A/D変換器、を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｆ 15/64 ４００ Ｐ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】濃度レベルが、白レベル側または黒レベル
   側から中間レベルを通って反対側の黒レベル側または白
   レベル側へと大きく変化する文字成分および濃度レベル
   の変化が比較的小刻みな中間調成分を含むアナログ画像
   信号を、その濃度レベルを相対的に多階調で表わすディ
   ジタル画像信号に変換する変換手段と、 前記変換手段で変換された相対的に多階調のディジタル
   画像信号を、その信号成分が白レベル、中間レベルおよ
   び黒レベルの各濃度レベル間を循環的に移動するように
   シフトするサイクリックシフト手段であって、そのシフ
   ト量は、前記文字成分における黒レベル側または白レベ
   ル側の信号成分を反対側の白レベル側または黒レベル側
   へ移すことのできる量に設定されており、サイクリック
   シフトによって、白レベル成分および黒レベル成分を白
   レベル側または黒レベル側に寄せ、中間レベル成分をそ
   の反対側の黒レベル側または白レベル側に寄せることが
   できるサイクリックシフト手段と、 前記サイクリックシフト手段により前記のシフトがされ
   た相対的に多階調のディジタル画像信号を、当該階調数
   よりも階調数の少ない任意の階調数の多値信号に変換す
   る出力用多値化処理手段と、 を含むことを特徴とする画像信号処理装置。
2. 【請求項２】濃度レベルが白レベルまたは黒レベルに近
   い背景成分を含むアナログ画像信号を、そのアナログ画
   像信号の濃度レベルに対応させて、相対的に多階調の濃
   度レベルからなるディジタル画像信号に変換する変換手
   段と、 前記変換手段で変換された相対的に多階調の濃度レベル
   のディジタル画像信号を、設定量だけサイクリックにシ
   フトするサイクリックシフト手段であって、サイクリッ
   クシフトの設定量は、白レベルまたは黒レベルから背景
   成分までのレベル量を基に設定され、背景成分を白レベ
   ル側または黒レベル側のいずれへでも寄せることができ
   る設定量を備えたサイクリックシフト手段と、 前記サイクリックシフト手段によってサイクリックにシ
   フトされたディジタル画像信号を、黒レベル側に寄せら
   れた成分を黒背景として出力処理し、白レベル側に寄せ
   られた成分を白背景として出力処理する出力処理手段
   と、 を含むことを特徴とする画像信号処理装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の画像信号処理装置
   において、 前記サイクリックシフト手段でシフトする量を決定する
   ために、原稿内容をプレスキャンし、その濃度分布を検
   出し、それに基づいてシフト量を計算する手段を含むこ
   とを特徴とする、画像信号処理装置。