JPH0783432B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、中間調を含む画像を
表示する画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカラーの画像処理装置で中間調濃
度を含む画像を表示する場合、従来、ディザ法による濃
度表示が知られている。しかし、ディザ法では、一般に
階調を多く表現すると、表示分解能が低下し、さらに不
規則なノイズが目立つ等の欠点を有していた。

【０００３】特にカラー入力画像をホワイト、イエロ
ー、シアンの各色に分解し、色変換した後、再度色合成
してカラープリンタ等に出力するような画像処理装置に
おいては、もとの入力画像信号が黒色である場合には、
色分解し、色変換した後、マゼンタ、イエロー、シアン
の各色を合成して黒色を出力するという方法がとられて
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、カラー画像の
入力信号を色分解して、その色信号を合成することによ
り黒色を再現する方式の画像処理装置においては、黒色
が合成された結果、ディザ法によりぼけると、黒色を忠
実に再現できないことがあった。特に黒色が忠実に再現
されないで、ぼやけて再現された場合には、プリンタ等
からの出力画像が非常に見苦しくなる等の問題点があっ
た。

【０００５】この発明は、以上の欠点を除去し、カラー
画像を高分解能でかつ、黒色を忠実に再現可能な画像表
示装置を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像処理装
置は、カラー画像信号を入力する手段と、この入力され
た画像信号を色信号に分離する手段と、この分離された
色信号を出力装置の特性に合わせて変換する手段と、前
記分離する手段により分離された色信号または前記変換
する手段により変換された色信号の局所変動率を求める
手段と、この求められた局所変動率に応じて、前記変換
された色信号に対し、２値化信号とする処理及び中間調
濃度を表現する信号とする処理のいずれかを施した結果
を出力する手段と、この出力された信号を前記出力装置
に出力する手段と、前記出力された信号を合成して得ら
れる信号が黒色であるか否かを判定する手段と、この手
段により黒色であると判定された場合には、前記出力装
置に出力する信号を、前記出力された信号に代えてある
いは加えて、黒色信号とする手段とを具備することを特
徴とする。

【０００７】

【作用】本発明によれば、画像信号が入力され、色信号
に分離、及び出力装置の特性に合わせて色信号を変換し
た後、その色信号の局所変動率に応じて、変換後の色信
号に単純２値化処理を施した結果を出力するか、中間調
濃度表現であるディザ化処理を施した結果を出力するか
を制御する。すなわち、局所変動率が大きい線成分の部
分は単純２値化を行うことにより画像をぼやけることな
く表現し、局所変動率の小さい部分はディザ化によりそ
の画像の中間調濃度を表現することが可能となる。

【０００８】さらに、本発明によれば、このように画像
の特徴に応じた処理を施した結果を基に、合成して得ら
れる信号が黒色であるか否かを判定し、黒色であると判
定された場合には、出力装置に黒色信号を出力する。こ
のように黒色の画像を表現する場合に、色信号を合成し
て黒色を表現するのではなく、マゼンタ、イエロー、シ
アンとは異なる黒色信号を出力し、かつ、前述したよう
に黒色であるか否かの判定の基準を画像の特徴に応じた
処理を施した結果としているため、文字や写真画の混在
した画像においても、中間調濃度が表現可能でありなが
ら文字の輪郭部分等の解像度を損なうことがなく、黒色
を高分解能で表現することができる。よって、色相の忠
実性を高く、人間の目にも自然な画像を出力することが
できる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００１０】図１は、本発明の画像処理装置の一実施例
である。９０はカラー画像入力装置であり、このカラー
画像入力装置により入力された画像は、ホワイト
（Ｗ）、イエロ（Ｙ）、シアン（Ｃ）の各色信号（アナ
ログ電気信号）に分離される。これらの色信号ｗ、
ｙ’、ｃ’をＡ／Ｄ変換器９１に入力し、Ａ／Ｄ変換器
９１によりデジタル量に変換される。

【００１１】次に対数変換回路１１０により、表現ビッ
ト数を削減する。具体的には、図２に示されるような特
性を有する変換用ＲＯＭを用意し、ＲＯＭデータをアド
レスすることにより対数変換を行なう。ただし、例えば
６ビットから４ビットに変換する場合等は、単純に対数
変換を行なうよりも、次式で示されるように不感領域を
用いた方が良好な特性が得られる。

【００１２】ｘ＞ａのとき ｙ＝１５・ｌｎｘ／（ｌｎ６４−ｌｎａ） −１５・ｌｎａ／（ｌｎ６４−ｌｎａ） …（２） ｘ＜ａまたはｘ＝ａのとき ｙ＝０ ただしｘは入力信号であり、ｙは出力信号である。また
ａは不感領域の上限値であり、２乃至３程度が適切であ
る。

【００１３】なおここで表現ビット数を削減する理由は
以下の通りである。まず、出力表示可能なカラープリン
タ９２の階調に合わせる必要がある。さらに先の実施例
で見られた色変換マトリックス９４での計算では、イン
クの特性によって良好な色の再現が得られない場合があ
ることである。

【００１４】このような場合には、特に予め色の組み合
わせを全て計算してテーブルを作成し、このテーブルを
引くことにより色計算を行なう。このようにすることに
より極めて複雑な計算であっても、実時間で処理が可能
となる。またここで作成されるテーブルはカラープリン
タが表現可能な色の組み合わせに対応して設ければ十分
であるので、これらの理由により表現ビット数を削減す
ることが可能である。

【００１５】次に原稿を読み取った信号からプリンタの
インクの分光特性に合うように、色変換を行なうマトリ
ックス回路１１１を通す。

【００１６】この回路１１１は例えば図３に示されてい
るような、積和演算回路からなり、以下の演算を行な
う。

【００１７】 Ｍ＝ａ11ｗ＋ａ12ｙ’＋ａ13ｃ’ Ｙ＝ａ21ｗ＋ａ22ｙ’＋ａ23ｃ’ Ｃ＝ａ31ｗ＋ａ22ｙ’＋ａ33ｃ’ ここでｗ、ｙ’、ｃ’は入力装置９０からの信号に相当
するもので、それぞれホワイト、イエロー、シアンに対
応する。またＭ、Ｙ、Ｃは色変換マトリックス回路１１
１によりカラープリンタ９２の発色特性に合わせた信号
に変換されたもので、それぞれマゼンタ、イエロ、シア
ンに対応する。ａ11乃至ａ33は変換のためのマトリック
スの係数である。

【００１８】図３を用いてこの回路の働きを説明する。
ゲート回路１０１によりｗ信号が端子１０２に生ずる。
次に積和演算回路１０３は、この信号にパラメータメモ
リ１０４からａ11の係数を引き出して積をとり、内部の
アキュームレータに格納する。次にゲート回路１０１に
よりｙ’信号を端子１０２に発生させ、前述の操作と同
様の操作を行なうことにより、係数ａ12をかけて、内部
のアキュームレータで加算する。さらにゲート回路１０
１によりｃ’を選択し、前述の操作と同様に係数ａ13を
かけて、内部のアキュームレータで加算する。この結果
を出力すればＭが得られる。Ｙ及びＣも同様にして計算
される。このようにしてカラープリンタ９２の発色特性
に合わせた信号に変換することが可能となる。

【００１９】さて図１において、分離された色信号の一
部は、微分回路１０により局所変動率を求める。具体的
には後述するようにコンボリュージョン演算回路により
２次元微分を行なう。この回路では、一次元情報で入力
される信号をもとに、一部の２次元データを準備するた
めのラインメモリ部１１と、この２次元データから２次
元微分を行なう積和演算部１２からなっている（図４参
照）。

【００２０】図４のモノクロの画像処理装置の構成例で
ある。

【００２１】図１は原稿１の画像を蛍光灯等の線光源２
により照明し、セルフオツクレンズアレイ３によりＣＣ
Ｄセンサ等の一次元センサ４に結像する。この一次元セ
ンサにより出力された画像信号は、Ａ／Ｄ変換器５によ
りデジタル信号に変換される。

【００２２】次に表示プリンタ２２の濃度特性に合わせ
るための濃度変換ＲＯＭ６、７、８を通してその濃度特
性を調節する。このとき原稿１の濃度特性、すなわち濃
い原稿や薄い原稿、もしくはコントラストのない原稿等
によりこの濃度変換ＲＯＭ６、７、８の出力を切り換え
スイッチ９により適正なものを選ぶ。

【００２３】しかしセルフオツクレンズアレイ３等の光
学系で生じた高域成分の低下した信号は高域成分が劣化
しているので、積和演算部１２の出力信号、すなわち高
域成分のみの信号を加えることにより補正した方がより
鮮明な画像を得られる。

【００２４】そこでラインメモリ１１の中心ラインの出
力信号と、積和演算部１２からの出力信号とを用いて、
単純２値化、またはディザ法により処理を行なう。

【００２５】この場合に高域成分の全てを加えると過剰
補正となり画質が低下するので、その補正係数Ｋ（０＜
Ｋ＜１）をかけ算器１５により信号にかけて、和算器１
６に入力する。

【００２６】なお、かけ算器１５を単純化して、補正係
数Ｋを２のべき乗分の１だけに限定するなら、かけ算器
１５を省略して単に上位ビットのみを和算器１７に入力
してもその目的は達せられる。

【００２７】さて、この積和演算部１２の出力信号は、
積和演算部の処理時間によりラインメモリ部１１の出力
信号よりも遅れている。そこでラインメモリ部１１の信
号は遅延回路１７を介して遅延させると共に、積和演算
部１２の出力とを同期させて、補正信号と合わせた後、
和算器１６に入力される。和算器１６ではラインメモリ
部１１の出力信号に、積和演算部１２の出力が加算され
るので、図８（ｂ）より高域特性の良い信号が出力され
る。ただし、あまり補正し過ぎない方がよい。

【００２８】次に、この信号は２つのコンパレータ１
８、１９に入力される。コンパレータ１８に入力された
信号は、所定値２０と比較され単純２値化が行なわれ
る。なお、コンパレータ１８を省略して、和算器１６の
出力信号の上位１ビットをもって、２値化出力信号とし
てもその目的は達せられる。但し微妙な調節は望めな
い。

【００２９】一方、和算器１６からコンパレータ１９に
入力された信号はディザパターンと言われる参照用マト
リックスメモリ２１のデータと順次比較されディザ化処
理された信号としてコンパレータ１９から出力される。

【００３０】これら２つの処理経路を介して処理された
信号は、信号切り換え器、例えばマルチプレクサ１４に
入力され、どちらかの信号が選択される。この入力され
た信号は、前述した切り換え用コード変換部１３からの
出力信号により切り換えられ、これら２種類の信号のい
ずれかが選択出力される。

【００３１】図５のマトリックスは高域強調のパラメー
タ群をを示し、互いに直交する方向で、この高域強調の
程度を制御することが可能となっている。この図のパラ
メータａ１乃至ｃ５を２次元画像データに順次積を実行
し、その結果を加算したものがコンボリュージョン演算
と言われるもので、そのパラメータの選択により高域強
調が可能となる。

【００３２】この積を実行するためには、例えば図５に
示されるマトリックスで考えると、５ライン分のデータ
が同時に必要となる。このデータを準備するのがライン
メモリ部１１である。この構成は図６であり、ラインメ
モリ７０は６ライン分用意し、１ラインが書き込みを行
なっている間に他の５ラインが読み出しを行なう。

【００３３】すなわち切り換え用マルチプレクサ７１に
より書き込みラインを１つ選択し、そのラインメモリに
データを書き込む。次に復号マルチプレクサ７２により
書き込みを行なっていないラインメモリ７０に対して、
紙送り方向にデータの順番が乱されないように切り換え
て出力ｏｕｔ１乃至出力ｏｕｔ５を出力する。次に入力
Ｉ0 に１つのデータが入力される毎に、５個の出力をそ
れぞれ各出力ｏｕｔ１乃至ｏｕｔ５に読みだすことによ
り５×５個のデータを準備する。このデータは積和演算
部１２に入力される。

【００３４】積和演算部１２の構成を図７に示す。演算
マトリックスは図５に示されているように第１行と第５
行、第２行と第４行がそれぞれ同じパラメータである。
したがってラインメモリ７０の出力ｏｕｔ１乃至ｏｕｔ
５を図７のＳＩ1 乃至ＳＩ5に入力し、まずＳＩ1 とＳ
Ｉ5 との和を加算器８０で演算し、ＳＩ2 とＳＩ4 との
和を加算器８１で演算する。次に加算器８０、８１の出
力結果とＳＩ3 をそれぞれ積和演算回路８２、８３、８
４へ入力する。この積和演算回路はそれぞれのパラメー
タ８５、８６、８７を取り込んで積と和を実行する。す
なわち、図６に示すＩ0 にデータ１個入力する毎に５回
実行する。

【００３５】その結果を用いてそれぞれ加算器８８と加
算器８９を用いて全ての和をとり、コンボリュージョン
演算を実行する。すると出力ＳＯには、高域強調された
信号が出力される。このようにして高域強調が高速で実
行される。

【００３６】以下、微分回路１０の働きを説明する。こ
こで説明を容易にするため、一次元信号で考える。図８
の（ａ）に示されるような信号が入力画像として入力さ
れたとする。すると光学形の伝達特性により得られる電
気信号としては、図８（ｂ）に示されるような信号とな
る。

【００３７】この信号が、この微分回路１０に入力され
ると図８の（ｃ）のような微分された信号となる。この
信号が単純２値化もしくはディザ法切り換えコード変換
部１３（ＲＯＭで構成する。）に入力される。この切り
換えコード変換部１３では、図８（ｃ）に示される信号
のうち、破線３１より大きなレベルもしくは、破線３２
より小さいレベルを有する入力信号に対しては、後述す
る単純２値化により処理された信号を選択する第１のコ
ード信号を発生し、マルチプレクサ１４に信号を送る。
また破線３１と破線３２との間のレベルを有する入力信
号があるときは、後述するディザ法により処理された信
号を選択する第２のコード信号を発生し、マルチプレク
サ１４に信号を送る。

【００３８】次に、色変換は色変換テーブル１１１を引
くことにより変換される。ここでテーブル１１１をＲＡ
Ｍで構成し、このテーブル内容をＲＯＭ１１２から入力
することにより自由な変換が可能となる。例えば、原稿
のコントラストが小さい場合や、原稿の下地が濃すぎる
場合等、このテーブルの内容を入れ換えることにより、
インテリジェンスなプリンタ、コピーとすることも可能
である。

【００３９】さてここで、図１の破線で囲まれた部分で
コンボリュージョン演算を行なう場合には、次のような
手続が必要である。

【００４０】すなわち実施例において、ラインメモリ部
１０には５ライン以上のラインメモリを設けており、５
ラインの中心の１ラインに含まれる画像信号の処理を行
なうために、少なくとも前後それぞれ２ライン分の画像
信号を合わせて取り込んでおく必要がある。これはある
１ラインの画像処理を行なうために、２ライン遅れた画
像信号の取り込みを待って処理することを意味する。

【００４１】そこで５×５の演算を行なう場合には、ま
ず２行分のデータをコンボリューション演算部に送り、
次に実際に計算を行なうようにする。すると、図１の破
線で囲まれた部分で処理された選択信号と、色変換テー
ブル１１１の色変換出力信号とのズレは２ライン分とな
る。そこで遅延回路１１３により２ライン分づつそれぞ
れマゼンタ、イエロー、シアンの出力をそれぞれ遅延さ
せて、画像処理の選択信号との同期をとっている。

【００４２】次に各色について、単純２値化処理、ディ
ザ化処理を行なう。すなわち色変換テーブルからの出力
信号Ｍ、Ｙ、Ｃのそれぞれについて、単純２値化回路１
１４で２値化処理を行ない、またコンパレータ１１５に
よりディザパターン用参照メモリ１１６からのディザパ
ターンと順次比較しながらディザ化処理を行なう。

【００４３】これらの信号をそれぞれ単純２値化／ディ
ザ化選択用のマルチプレクサ１１７に入力し、切り換え
コード変換ＲＯＭ１３の出力信号により切り換える。こ
の各色マルチプレクサ１１７の出力が全て０または１の
場合には、色信号を合成した結果白色または黒色を出力
することとなるので、回路１１８でこれを検出し、この
とき白黒信号のゲート回路１１９を開けてプリンタに信
号を出力すると共に、同時に各色のカラー信号のゲート
回路を１２０、１２１、１２２を閉じて、色信号の出力
を停止する。

【００４４】このようにして得た信号を、カラープリン
タに入力し、カラーの中間調を含む出力画像を得ること
が可能となる。

【００４５】この方式では、各色独立な高域強調を行な
う等の自由度を制限される可能性があるが、白色および
黒色については、高域強調を行なったメリハリのついた
画像が得られる。またカラー画像についても、線成分の
２値化による高分解能な表示と、ディザによる中間調表
現が可能となる。また多少複雑な構成を有するコンボリ
ューション回路を少なくとも１つ備えておけばよく、回
路規模を縮小し、システムを小型化することができる。
さらに色変換を行なう場合に、テーブルから対応するデ
ータを引くのみでよいため、さらに回路の単純化を図る
ことができる。

【００４６】ここで黒色画像信号を出力するときには、
Ｍ、Ｙ、Ｃの各色信号の出力を停止したが、これらは重
ね打ちすることも可能である。この場合には、色変換テ
ーブル１１１の内容を記憶したＲＯＭ１１２の構成を適
宜変更することにより、多様な色彩表現が可能となる。
さらにディザ化処理を行なうためのパラメータ等を変
化させることにより、各色に対する濃度勾配を変化させ
ることが可能となり、プリンタに使用するインクの特性
に合わせてパラメータを設定し、より自然な色の再現を
実現することが可能となる。

【００４７】このように３色をカラーで表現し、その濃
度レベルの不足分に黒を加える４色プリンタ等のカラー
表現においては、この加える黒がディザ法によりぼける
と、非常に見苦しくなる。そこで黒信号の線成分のみを
検出して表示すると、このような見苦しさがなくなる。
さらにこの黒が高分解能に表示されると他の色との分解
能が低下しても不自然さがなく、むしろ色相の忠実性を
よくすることも可能となるため、人間の目にも自然な画
像として感じられる等の効果がある。

【００４８】図９は、図１に示した実施例の回路を更に
単純化した回路である。この回路では、単純２値化処
理、ディザ化処理を選択するための選択信号発生する部
分をコンボリュージョン回路１０と判定ＲＯＭ１３にも
たせることを特徴とする。そして色変換テーブル１１１
はホワイト、イエロー、シアンからマゼンタ（Ｍ）、イ
エロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）に変換す
る回路となっている。このマゼンタ、イエロ、シアン、
ブラックの各色成分に対して、先の実施例と同様に単純
２値化もしくはディザ化による処理信号を選択する。こ
のようにすることにより、さらに回路の単純化を図るこ
とが可能となる。

【００４９】さて、先の実施例では局所変動率がある程
度大きくても、単純２値化の閾値を越えていない限り、
白から黒、または黒から白への反転は生じない。しかし
人間の目にとっては、上述の色の反転が生ずる部分を設
けた方が、画像にメリハリがついて画質が向上する場合
がある。このような処理を行なうためには、先の実施例
の単純２値化処理、ディザ化処理の出力信号の選択判定
回路を変更して、図１０に示されるような回路を用いれ
ばよい。

【００５０】この回路では、コンボリュージョン回路１
０と判定ＲＯＭ１３により単純２値化処理、ディザ化処
理の出力信号の判定信号を出力するが、ここでは以下の
ような判定を行なうものとする。

【００５１】まず局所変動率の絶対値が十分大きいとき
（ある第１のしきい値よりも大きいとき）、すなわち局
所変動率が十分大きいとき、または十分小さいときは、
その値が大きい場合には黒、小さい場合には白と判定す
る。次に局所変動率の絶対値がある程度大きいとき（先
の第１のしきい値よりは小さく、第２のしきい値よりも
大きいとき）、すなわち局所変動率がある程度大きいと
き、またはある程度小さいときは、単純２値化処理によ
る出力信号を選択するよう判定する。また局所変動率の
絶対値がある程度よりも小さいとき（先の第２のしきい
値よりも小さいとき）、ディザ化処理による出力信号を
選択するよう判定する。

【００５２】このようにすることにより、大きな局所変
動があれば必ず濃度の反転が生じメリハリのついた画像
を得ることができる。ただし入力画像にノイズがある場
合には、見苦しくなる場合もある。

【００５３】

【発明の効果】本発明は、カラー入力画像を再現する画
像処理装置であって、高分解能でかつ、黒色を忠実に再
現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す図

【図２】 ビット削減変換を説明する図

【図３】 積和演算部の構成例を示す図

【図４】 画像処理装置の構成を示す図

【図５】 コンボリューション演算のマトリックスを示
す図

【図６】 ラインメモリ部を示す図

【図７】 積和演算部を示す図

【図８】 本発明の信号処理を説明する図

【図９】 本発明の他の実施例を示す図

【図１０】 切り換え回路の変形例を示す図

【符号の説明】

１０…コンボリューション回路 １３…判定ＲＯＭ １４…マルチプレクサ ２２プリンタ

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 Ｈ０４Ｎ 1/46 Ｇ０６Ｆ 15/68 ３１０ Ａ Ｈ０４Ｎ 1/46 Ｚ (72)発明者 三浦 秀三 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝 総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−99644（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−119561（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−48869（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カラー画像信号を入力する手段と、こ の入力された画像信号を色信号に分離する手段と、こ の分離された色信号を出力装置の特性に合わせて変換
   する手段と、前記 分離する手段により分離された色信号または前記変
   換する手段により変換された色信号の局所変動率を求め
   る手段と、 この求められた局所変動率に応じて、前記変換された色
   信号に対し、２値化信号とする処理及び中間調濃度を表
   現する信号とする処理のいずれかを施した結果を出力す
   る手段と、 この出力された信号を前記出力装置に出力する手段と、 前記出力された信号を合成して得られる信号が黒色であ
   る か否かを判定する手段と、この手段により黒色であると判定された場合には、前記
   出力装置に出力する信号を、前記出力された信号に代え
   てあるいは加えて、黒色信号とする手段とを具備する こ
   とを特徴とする画像処理装置。