JPH10126613A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２値画像データを多値化する際に、文字線画
等のエッジを滑らかにするだけでなく、写真等の階調画
像部での粒状製を高めて画質を向上させる。 【解決手段】 ２値画像データＤを入力して、パターン
検出手段３１により、その各注目画素毎に該注目画素と
その周辺画素の２次元配置のパータンを、予め設定した
各種パターンと比較して一致するか否かを判別し、一致
を検出したらそのパターンコードＰをコード変換手段３
２へ出力する。コード変換手段３２は、そのパターンコ
ードＰに応じて、その２値画像データをＭ値化（Ｍ＞
２）して１画素内の黒画素の面積を決定すると共に、そ
の黒画素部分の同一画素内での位相情報も決定し、それ
らの情報を多値画像データＤ′として出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、デジタル複写
機、ファクシミリ装置、イメージスキャナ、画像ファイ
リング装置等の画像形成装置あるいは画像表示装置に使
用される画像処理装置に関し、より詳細には、入力され
た２値画像データを多値画像データに変換して画像品質
を向上させるための多値化手段を備えた画像処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】上述のような画像形成装置あるいは画像
表示装置においては、文字コードデータをフォントデー
タを用いて変換した文字イメージデータ、あるいはイメ
ージスキャナ等によって読み取られた画像イメージデー
タを量子化して、メモリ（ＲＡＭ）上のビデオメモリ領
域に２値データでビットマップ状（ドットマトリクス
状）に展開し、それを順次読み出してビデオデータとし
て画像形成部へ送出して記録紙に画像を形成したり、あ
るいはディスプレイへ送出して画面に表示したりするよ
うになっている。

【０００３】この場合、画像形成対象がアナログ像であ
ればどの方向へも連続し得るが、それを２値化して展開
したデジタルのビットマップ像は、ドットマトリクスの
直交する方向に１ドット単位でステップ状にしか方向を
変えられないため、形成画像にゆがみを生じることにな
る。そのため、ドットマトリクスの直交する方向に対し
て傾斜した直線や滑らかな曲線が階段状に形成されるジ
ャギーが生じ、文字や線画（特に輪郭線）をオリジナル
の画像と同じかそれに近く形成するのが困難であった。

【０００４】この問題を改善する有効な手段としてはビ
ットマップ像の解像度を高めることであるが、例えば解
像度を２倍にすると４倍のメモリ容量と４倍のデータ処
理能力が必要になるため、大幅なコストアップになる。
そのため、メモリ容量をあまり増加せず、データ処理速
度も速めずにジャギー等の画像のゆがみを少なくする方
法も種々提案されている。

【０００５】その一例として、特開平５−２０７２８２
号公報に見られるように、文字線画の黒ドット領域と白
ドット領域の境界部分であるエッジ部を検出して、補正
が必要なドット（画素）の大きさあるいは位相を補正し
て、斜め線等の滑らかさを向上することが既に提案され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の補正方法では、２値画像の文字線画における
斜め線を滑らかにすることはできるが、２値化された絵
柄や写真領域に対しては何の処理をも施さないため、階
調画像部での画質向上は望めなかった。この発明は、上
記の課題に鑑みてなされたものであり、写真等の階調画
像部での粒状性を向上することを第１の目的とし、それ
に加えて文字線画等のエッジを滑らかにすることも目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、２値画像デ
ータを多値画像データに変換する多値化処理手段を備え
た画像処理装置において、上記の目的を達成するため、
その多値化処理手段が、２値画像データをＭ値化（Ｍ＞
２）する手段と、同一画素内（１ドットのエリア内）で
の位相情報を出力する位相情報出力手段とを有するもの
である。これによって、文字線画等のエッジを滑らかに
すると共に、写真等の階調画像部での粒状性を向上する
ことができる。

【０００８】さらに、上記多値化処理手段は、２値画像
データの各注目画素毎に、該注目画素とその周辺画素の
２次元配置のパータンを検出するパターン検出手段を有
し、上記位相情報出力手段が、該パターン検出手段の検
出結果に応じて該注目画素をＭ値化した各画素の位相を
決定してその位相情報を出力するようにするとよい。こ
れにより、写真等の階調画像部での粒状性を一層適切に
向上することができる。

【０００９】また、上記多値化処理手段が、２値画像デ
ータの線分形状を検出する手段と、該手段によってドッ
トマトリクスの直交する方向に対して傾斜した線分形状
が検出されたときには、該線分を構成する各画素の位相
をその傾斜角度に応じてずらす手段とを有するとよい。
これにより、文字線画等のエッジを滑らかにする処理が
一層適切になされる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図２はこの発明による画像処理装
置をデジタル複写機に適用した場合の例を示すブロック
構成図である。

【００１１】図２において、１はスキャナ部のＣＣＤイ
メージセンサ（ラインセンサあるいは二次元センサ）で
あり、コンタクトガラス上にセットされた原稿の画像を
読み取って光電変換する。このＣＣＤイメージセンサ１
によって電気信号に変換された画像信号をＡ／Ｄ変換器
２によって量子化してデジタル信号に変換し、シェーデ
ィング補正手段３によってＣＣＤイメージセンサ１の個
々の画素の光感度のばらつきを補正する。

【００１２】そして、フィルタ処理手段４によって入力
画像信号の周波数劣化を補正し、変倍手段５によって、
指定した変倍率に合わせて主走査方向の画素を拡大／縮
小する。さらに、ガンマ補正手段６によって入力画像信
号のガンマ特性を出力のガンマ特性に変換し、階調処理
手段７によって画像モードにより画像出力機器（画像形
成部）１５に合わせて最適な階調処理を行ない、２値画
像データＡ又は多値画像データＢを出力する。

【００１３】そのうち２値画像データＡは、圧縮／伸長
手段８によってデータ圧縮して、ハードディスク装置，
フロッピディスク装置等の外部記憶手段９に格納して記
憶させておくことができる。その記憶させた圧縮画像デ
ータを出力する際には、外部記憶手段９からその圧縮画
像データを読み出して、圧縮／伸長手段８によって伸長
して元の２値画像データに復元する。このようにするこ
とにより、外部記憶手段９の記憶容量をあまり大きくせ
ずに、沢山の画像データを記憶させることができる。

【００１４】セレクタ１１は、圧縮／伸長手段８によっ
て復元された２値画像データＡと外部インタフェース
（Ｉ／Ｆ）１０から入力する２値画像データＥのいずれ
を後段に伝えるかを、セレクタ１２は、階調処理手段７
からの多値画像データＢと外部インタフェース１０から
の多値画像データＦのいずれを後段に伝えるかを、それ
ぞれシステムコントローラ１６からの選択信号により切
り替える役目をなす。

【００１５】セレクタ１１によって選択されて出力され
る２値画像データＤは、多値化処理手段１３によって多
値化してセレクタ１４の一方の入力とし、セレクタ１２
によって選択されて出力される多値画像データＧは、セ
レクタ１４の他方の入力になる。したがって、このセレ
クタ１４がシステムコントローラ１６からの選択信号に
より、いずれか一方の多値画像データを選択して画像出
力器（画像形成部）へ送り、そこで用紙に画像を形成す
る。ここで、多値化処理手段１３がこの発明に係る部分
である。

【００１６】図３は、図２における階調処理手段７の一
例を示すブロック構成図である。この階調処理手段７
は、入力した多値の原画像データ(８bit）に対して、誤
差演算／２値化手段２１によって誤差拡散法により２値
化した１bit の出力データＡと、入力した原画像データ
に何も処理を施さずに８bit の出力データＢとを出力す
る。

【００１７】誤差演算／２値化手段２１による各画素の
２値化により生じた誤差は、ＦＩＦＯメモリ２２に格納
され、誤差マトリクス２３の係数を誤差合計手段２４に
よって積和演算をした後、誤差演算／２値化手段２１に
おいて出力データが算出される。ここで生じた誤差は、
次のタイミングにおいて誤差マトリクス２３の係数との
積和演算に使用するとともに、ＦＩＦＯメモリ２２に格
納される。

【００１８】図１は、図２におけるこの発明に係る多値
化処理手段１３の第１の構成例を示すブロック図であ
る。この多値化処理手段１３は、パターン検出手段３１
とコード変換手段３２とからなる。図２のセレクタ１１
から出力される２値画像データＤを入力して、パターン
検出手段３１により、２値画像データの各注目画素毎に
該注目画素とその周辺画素の２次元配置のパータンを、
予め設定した各種パターンと比較して一致するか否かを
判別し、一致を検出したらそのパターンコードＰをコー
ド変換手段３２へ出力する。

【００１９】そのため、パターン検出手段３１は、入力
する２値画像データを２次元的に記憶できるメモリと、
それと比較する各種パターンを記憶したメモリと、入力
された２値画像データの注目画素を中心とする所定範囲
のビットパターンを予め記憶した各種パターンと比較し
て一致するか否かを判別するＣＰＵ等を有する。

【００２０】コード変換手段３２は、そのパターンコー
ドＰに応じて、その２値画像データをＭ値化（Ｍ＞２）
して１画素内の黒画素の面積を決定すると共に、その黒
画素部分の同一画素内（１ドットのエリア内）での位相
情報も決定する。そして、これらの情報を多値画像デー
タＤ′として出力する。すなわち、このコード変換手段
３２が、２値画像データをＭ値化（Ｍ＞２）する手段
と、同一画素内での位相情報を出力する位相情報出力手
段とを兼ねている。

【００２１】このコード変換手段３２は、予め作成して
記憶させた変換テーブル（ルックアップテーブル）をパ
ターンコードＰによってルックアップするようにしたも
のでもよいし、注目画素毎に検出されたパターンに応じ
て画素面積と位相情報を計算して求めるようにしたもの
でもよい。

【００２２】図４に、パターン検出手段３１によって検
出するパターンの例（左側）と、その各パターンの２値
画像データをコード変換手段３２によって変換した、対
応する多値画像データのパターン（右側）の例を示して
いる。(ａ)〜(ｅ)は５×３ドットの２次元領域、(ｆ)は
５×５ドットの２次元領域の画像をパターン判別対象と
し、それぞれ中央のドットが注目画素である。

【００２３】この例では、写真等の階調画像（ハーフト
ーン画像）と見做される図４(ａ)〜(ｃ)の左側に示すよ
うな、孤立した１ドット又は２ドットの黒画素が存在す
るパターンの場合には、その右側に示すように、黒画素
の面積を１画素の面積の１／２ずつの２つの画素に分割
し、且つその各黒画素部分の１画素内の位相を、中央
部，左半部，右半部の３位置から決定する。

【００２４】画素面積を例えば、０画素分：００ １／
２画素分：０１ １画素分：１１のように３値化し、そ
の１画素内の位相情報を例えば、右半部：０１ 中央
部：１１ 左半部：１０ のように３値の情報として付
加する。それによって、変換された多値画像データは
“０１１０”“０１０１”のように４bit データにな
る。しかし、もっと細かく多値化して、８bit データや
１６bit データに変換することもできる。図４の(ｄ)〜
(ｆ)の左側に示すようなパターンの場合には、文字線画
と見做されるので、画像のパターンは変更しないが、黒
の１画素を“１”から“１１１１”のように４bit に変
換する。

【００２５】ここで、黒画素描画における位相（画素内
での描画位置）についてさらに説明する。図４の(ａ)は
ハーフトーンのハイライト部で、５×３画素の窓内に黒
画素が１画素のみ存在する場合であり、その右側に示す
ように１／２の濃度(画素面積)のドットの２画素に分け
て描画する。ここで、位相は左側の画素は左位相で、右
側の画素は右位相とすることにより、２画素間の距離を
最大になるようにする。この分割された２画素の多値画
像データは、例えば“０１１０”“０１０１”となる。

【００２６】次に、図４の(ｂ)に示すように、５×３画
素の窓内に黒画素が１画素ずつ離れて２画素のみ存在す
る場合は、その右側に示すように１／２の濃度(画素面
積)のドットの４画素に分けて描画する。ここで、位相
は右端の画素が右位相、間の２画素が中央位相、左端の
画素を左位相として描画する。こうすることにより黒画
素間の距離を均等にする。

【００２７】図４の(ｃ)に示すように、５×３画素の窓
内に黒画素が２画素横に並んで存在する場合は、その右
側に示すように１／２の濃度(画素面積)のドットの２画
素とその間に２／２の濃度のドットの３画素にして描画
する。ここで、位相は右端の画素が右位相、間の１画素
が中央位相、左端の画素を左位相として描画する。こう
することにより黒画素間の距離を均等にする。このよう
に、この実施形態により写真等の階調画像部での粒状性
を向上することができる。

【００２８】次に、この発明に係る多値化手段の第２の
構成例を図５によって説明する。図５は、図２における
多値化処理手段１３の第２の構成例を示すブロック図で
ある。この多値化手段１３は、図１に示した多値化手段
と同様なパターン検出手段３１′と第１のコード変換手
段３２′に加えて、線分形状検出手段３３と第二のコー
ド変換手段３４および第三のコード変換手段３５と、セ
レクタ３６とによって構成されている。

【００２９】この多値化手段１３は、図２のセレクタ１
１から入力する２値画像データＤの画像が、写真等のハ
ーフトーンであるか文字線画等の斜め線かそれら以外か
によって、異なる多値化処理を行なうようにしたもので
ある。

【００３０】パターン検出手段３１′は、図１のパター
ン検出手段３１と同様に、入力される２値画像データＤ
の各注目画素毎に、該注目画素とその周辺画素の２次元
配置のパータンを予め設定した各種パターン（この場合
はハーフトーン画像のパターン）と比較して一致するか
否かを判別し、一致を検出したらそのパターンコードＰ
ａを第一のコード変換手段３２′へ出力する。さらに、
いずれかのパターンとの一致を検出したときには、セレ
クタ３６に対して出力するハーフトーン検出信号Ｓ１を
「ＯＮ」にする。いずれのパターンとの一致も検出でき
ないときは、このハーフトーン検出信号Ｓ１は「ＯＦ
Ｆ」である。

【００３１】第一のコード変換手段３２′は、図１のコ
ード変換手段３２と同様に、パターン検出手段３１′か
ら出力されるパターンコードＰａに応じて、その２値画
像データをＭ値化（Ｍ＞２）して１画素内の黒画素の面
積を決定すると共に、その黒画素部分の同一画素内での
位相情報も決定し、それらの情報を多値画像データＤ１
として出力し、セレクタ３６に入力させる。

【００３２】線分形状検出手段３３は、パターン検出手
段３１，３１′と同様に、入力する２値画像データを２
次元的に記憶するメモリと、予め各種の線分形状の画像
パターンを記憶したメモリと、それらを比較して一致／
不一致を判別するＣＰＵ等からなる。

【００３３】そして、入力される２値画像データＤの各
注目画素毎に、該注目画素とその周辺画素の２次元配置
のパータンを予め設定した各種パターン（この場合は文
字線画等の斜め線のパターン）と比較して一致するか否
かを判別し、一致を検出したらその傾斜角度の情報を含
むパターンコードＰｂを第二のコード変換手段３４へ出
力する。さらに、いずれかのパターンとの一致を検出し
たとき、すなわち斜め線を検出したときには、セレクタ
３６に対して出力する斜め線検出信号Ｓ２を「ＯＮ」に
する。

【００３４】いずれのパターンとの一致も検出できない
とき、すなわち斜め線を検出できないときは、斜め線検
出信号Ｓ２は「ＯＦＦ」である。ここで、「斜め線」と
は、図５に示すようなドットマトリクスの直交する方向
に対して傾斜した線分形状を云う。なお、曲線の場合も
小部分を見れば斜め線と見做されるので、ここでは斜め
線に含める。

【００３５】第二のコード変換手段３４は、線分形状検
出手段３３から斜め線の傾斜角度の情報を含むパターン
コードＰｂが入力されると、その線分を構成する各画素
の位相をその傾斜角度に応じてずらすように、画素面積
と位相情報を決定し、それを多値画像データＤ２として
出力し、セレクタ３６に入力させる。

【００３６】例えば、入力した２値画像データが図６の
(ａ)に示す斜め線のパターンであった場合、線分形状検
出手段３３がそれを検出してその傾斜情報（２／１）を
含むパターンコードＰｂを第二のコード変換手段３４へ
送る。第二のコード変換手段３４は、その画像のパター
ンを同図の(ｂ)に示すように変換するように、各画素の
１ドット（図では小さな正方形で示している）内での画
素面積とその位置を示す位相情報を、多値画像データＤ
２として出力する。これによって、文字線画等のエッジ
を滑らかにすることができ。

【００３７】第三のコード変換手段３５は、入力する２
値画像データのパターンは変更せずに、そのデータを多
値画像データＤ１，Ｄ２と同じビット数のデータに変換
して出力する。例えば、入力する２値画像データが図４
の(ｄ)〜(ｅ)に示したようなパターンの場合、その黒画
素“１”は“１１１１”に、白画素“０”は“０００
０”のように変換して、多値画像データＤ３として出力
する。

【００３８】セレクタ３６は、各コード変換手段からの
多値画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３と、パターン検出手段
３１′からのハーフトーン検出信号Ｓ１および線分形状
検出手段３３からの斜め線検出信号Ｓ２を入力して、表
１に示すように、ハーフトーン検出信号Ｓ１と斜め線検
出信号Ｓ２の「ＯＮ」と「ＯＦＦ」の組み合わせによっ
て、多値画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３のいずれかを選択
して多値画像データＤ′として出力する。

【００３９】

【表１】

【００４０】すなわち、ハーフトーンが検出されて斜め
線が検出されない場合は第一のコード変換手段からの多
値画像データＤ１を、斜め線が検出されたハーフトーン
が検出されない場合は第二のコード変換手段からの多値
画像データＤ２を、ハーフトーンと斜め線の両方が検出
されるか両方共検出されない場合は第三のコード変換手
段からの多値画像データＤ３を選択して出力する。

【００４１】図７には、入力する２値画像データに写真
等の階調画像（ハーフトーン）部と文字線画等の斜め線
とそれ以外（この例では縦線）の画像が混在する場合の
多値化例を示す。（ａ）は多値化前の２値画像であり、
（ｂ）は多値化後の多値画像である。このように、この
実施形態によれば写真等の階調画像部での粒状性を向上
するとともに、文字線画等のエッジを滑らかにすること
ができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、２値画像データを多値画像データに変換する際
に、写真等の階調画像部での粒状性を向上させることが
できる。また、それとともに文字線画等のエッジを滑ら
かにすることも可能であり、画質を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２における多値化処理手段１３の第１の構成
例を示すブロック図である。

【図２】この発明による画像処理装置をデジタル複写機
に適用した場合の例を示すブロック構成図である。

【図３】図２における階調処理手段７の構成例を示すブ
ロック図である。

【図４】図３に示した階調処理手段７による多値化前と
後の画像パターンの例を示す図である。

【図５】図２における多値化処理手段１３の第２の構成
例を示すブロック図である。

【図６】図５における第二のコード変換手段３４による
斜め線の多値化前と後の画像パターンの例を示す図であ
る。

【図７】図５に示した多値化処理手段１３による各種の
画像が混在する画像データの多値化前と後の画像パター
ンの例を示す図である。

【符号の説明】

１：ＣＣＤ ２：Ａ／Ｄ変換器 ３：シェーディング補正手段 ４：フィルタ処理手段 ５：変倍手段 ６：ガンマ補正手段 ７：階調処理手段 ８：圧縮／伸長手段 ９：外部記憶手段 １０：外部Ｉ／Ｆ １１，１２，１４，３６：セレクタ １３：多値化処理手段 １５：画像出力器 ３１，３１′：パターン検出手段 ３２：コード変換手段 ３２′：第一のコード変換手段 ３３：線分形状検出手段 ３４：第二のコード変換手段 ３５：第三のコード検出手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２値画像データを多値画像データに変換
   する多値化処理手段を備えた画像処理装置において、 前記多値化処理手段が、２値画像データをＭ値化（Ｍ＞
   ２）する手段と、同一画素内での位相情報を出力する位
   相情報出力手段とを有することを特徴とする画像処理装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像処理装置において、
   前記多値化処理手段は、２値画像データの各注目画素毎
   に、該注目画素とその周辺画素の２次元配置のパータン
   を検出するパターン検出手段を有し、前記位相情報出力
   手段が、該パターン検出手段の検出結果に応じて該注目
   画素をＭ値化した各画素の位相を決定してその位相情報
   を出力する手段であることを特徴とする画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記請求項１又は２記載の画像処理装置
   において、前記多値化処理手段が、２値画像データの線
   分形状を検出する手段と、該手段によってドットマトリ
   クスの直交する方向に対して傾斜した線分形状が検出さ
   れたときには、該線分を構成する各画素の位相をその傾
   斜角度に応じてずらす手段とを有することを特徴とする
   画像処理装置。