JPS62185464A

JPS62185464A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPS62185464A
Application number: JP61026667A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kato; 浩一加藤; Yoshinori Ikeda; 義則池田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-02-12
Filing date: 1986-02-12
Publication date: 1987-08-13

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］本発明は入力する画像信号についてその画調を認識しつ
つ二値化する画像処理装置に関する。

［従来の技術］従来から中間調画調を含む画像を２値化する方法として
閾値マトリックスを用いた、例えばディザ法、濃度パタ
ーン法がよく知られている。しかし、これらの方法で特
に網点画像を２値化した場合、網点と閾値マトリックス
との周期的構造のビートによりモアレ縞が生じ、著しく
画質が劣化するという欠点があった。又、網点画に限ら
ず、文字等の線画に対してもそのエツジ部が階段状のギ
ザギザになる等の欠点があった。

上記欠点を改善するものとして、中間調画像と網点画、
線画との画調（画像信号の特性又は性質）の相異に注目
し、画調の変化を検出して、前記２値化の周期を画調の
変化に応じて変更するという提案が本出願人によりなさ
れている（特願昭６Ｏ−１８９９４３）。

第２図はそのような先行提案技術に係る回路ブロック図
である。その構成を説明すれば、入力する画像信号１ａ
が例えば画像のエツジ部に相当するか否かを検出する事
により画調を認識し、その識別結果に応じて変化する５
ＥＬＥＣＴ信号３ａを出力する識別回路３と、その５Ｅ
ＬＥＣＴ信号３ａの値に応じた周期をもつスクリーンク
ロック１２を発生するタイミング信号発生回路４と、ス
クリーンクロック１２と同じ周期でかつ所定のパターン
（例えば三角波）をもつパターン信号９ａを発生するパ
ターン信号発生回路９と、そしてＰＷＭ（パルス幅変調
）による２値化を行う２値化処理部（Ｄ／Ａ変換器８、
コンパレータ１０等）からなる。

識別回路３の出力である５ＥＬＥＣＴ信号３ａの変化は
、入力する画像信号の画調の変化に対応する。この変化
に応じてスクリーンクロック１２の周期は変化する。従
って、パターン信号９ａ（スクリーン）もその周期が変
化する事になり、その周期は識別回路３が識別した画調
に応じた周期である。従って、入力画像の画調が細かい
スクリーン化を必要とする時（例えばエツジ部分）は短
い周期のパターン信号９ａを、粗いスクリーン化で十分
な場合（例えば、濃度変化が緩やかな場合）は長い周期
のパターン信号９ａスクリーン化でスクリーン処理を行
う。第３図は第２図の提案技術によるタイミングチャー
トである。

［発明が解決しようとする問題点コしかし、第２図に示したような先行の提案技術では、画
調の変化があれば画一的に２値化処理の周期を変更して
しまう。例えばの中間調画像と線画画像とを含む例では
、中間調画像部分は粗な周期のスクリーン化を行い、中
間調画像と線画との間のエツジ部分は密な周期のスクリ
ーン化を行うわけである。かかるスクリーン処理では、
画調の変化前（中間調画像部分）と変化後の画像部分（
エツジ部分の周辺部以外の部分）については再生画像の
高画質化は図れるが、エツジ部分の周辺部、即ち実際の
画調の変化点に対応する画素の再生画像は劣化してしま
う事になる。それは次の理由による。

先ず、第１に画調の変化点ではスクリーン化周期が急変
するためにノイズが発生し易い事である。第２に、画調
認識が必ず所定幅を持つ像域の画像信号から判断する一
方で、画調の実際の変化は必ず１画素単位で行われる。

従って、画調判断に必要な像域は必ず実際の画調変化よ
り大きくなってしまう。第３に、画像信号の濃度変化が
緩やかな場合はスクリーン化は周期を長くして行われる
が、この場合に急な濃度変化があると、その変化幅はス
クリーン周期の中に含まれてしまう事になる。第２．第
３の理由により、スクリーン化の周期を画調毎に変化し
ても、実際の画調変化点近傍の画素情報は失われてしま
う事になる。以上３つの理由により再生画像の劣化が起
こると考えられる。

このような劣化は画調の変化が急激な点で顕著である、
つまり、長い周期のスクリーニングによる２値化から短
周期のスクリーニングによる２値化への変化、例えば線
画像のエツジ部分、線画像から中間調画像への変化、又
はその逆の場合等である。第２図の構成例では第３図の
タイミングシャートにも示したように、画像信号中のＡ
部分の画像情報がＰＷＭ出力１１から失われ、具体的に
はＰＷＭ出力１１の周期■から■への周期変化の急変と
なって表れる。この問題点はエツジ部分の終了付近（第
３図の■と０部分）でも同じである。又、線画等に限ら
ず網点画を含む画像についても発生する問題である。

本発明は上述の欠点を除去するとともに、いかなる画像
を含む原稿であっても高画質に再生し、具体的には画調
変化点の前後のみならず、画調変化点そのものに対して
も、スクリーン処理の周期を切り換えることによって、
画質の劣化を防止する画像処理装置を提案ごとを目的と
する。

［問題点を解決するための手段］この問題点を解決する一手段として例えば第１図に示す
実施例の画像情報処理装置は、粗な周期から密な周期ま
での三段階の周期をもつ周期性パターン信号（１０１ａ
、１０２ａ、１０３ａ）を発生するパターン信号発生部
（１０１，１０２゜１０３）と、多値画像信号ｉｏｏを
周期的パターン信号（Ｉｏｔａ、１０２ａ、１０３ａ）
の１つ毎と比較して、夫々の二値化信号（１０４ａ、１
０５ａ、１０６ａ）を出力するスクリーン処理手段とし
てのコンパレータ（１０４，１０５，１０６）と、二値
化信号（１０４ａ、１０５ａ、１０６ａ）のうち１つを
選択するセレクタ１０７と、多値画像信号の画調及び画
調変化点を認識する画調認識部１１０とを備える。

〔作用］上記構成により、−例としてパターン信号１０２ａの周
期にパターン信号１０１ａと１０３ａのそれらの中間値
の周期を設定する。又、セレクタ１０７は画調認識部１
１０による認識に基づいて画調の変化前の画像信号部分
Ｉにはパターン信号１０１ａで二値化した信号１０４ａ
を選定し、画調変化部分に対応する画像信号部分ＩＩに
はパターン信号１０２ａで二値化した信号１０５ａを選
定。

し、画調変化後の画像信号部分■■にはパターン信号１
０３ａで二値化した信号１０６ａを選定する。

このようにすると、スクリーン処理のための周期変化が
階段状になり、滑らかなスクリーン化処理が達成でき、
ノイズも発生する事なく画調変化点の情報も失われる事
はない。又、パターン信号１０２ａの周期にパターン信
号１０２ａ、１０３ａが取り得る最小周期を設定するよ
うにすると、エツジ変化点が急変化である時もスクリー
ン化処理が追随でき、画調変化点の情報も失われずに高
画質化が達成できる。

［実施例］以下添付図面を参照しつつ本発明に係る実施例を更に具
体的に説明する。

〈実施例の構成）第４図は一実施例の画像処理装置のブロック図である。

前述の第２図の例と実質的に同機能を奏する部分には同
一番号を付しである。図中、１はビデオデータ出力部で
あり、図示されないＣＣＤセンサ又はビデオカメラから
の画像データがＡ／Ｄ変換されたものが格納されており
、その濃度情報を持った所定ビット（本例では６ビツト
）のデジタル画像データ１ａを出力する。このデジタル
画像データ１ａは一旦メモリ（不図示）にストアされて
いても構わないし、又、通信等により外部機器から入力
しても良い。このデジタルデータ出力部１からの画像デ
ータ１ａは図に示した様に６ビツトの画像データであり
、次段のバッファメモリ２へ入力する。バッファメモリ
２は識別回路３が画調識別を行うために画像データｌａ
中の所望の画素を取り出すために用いられる。バッファ
メモリ２の構成については第９図に示す。識別回路３は
画調（画像の特性或いは性質をいう）を識別し、その画
調に応じた５ＥＬＥＣＴ信号３ａを出力する。識別回路
の一例を第１１図（ａ）、（ｂ）に示す。５ＥＬＥＣＴ
信号３ａはＰＷＭ切換回路５０に入力する。ＰＷＭ切換
回路５０は５ＥＬＥＣＴ信号３ａから画調変化点を検出
し、画調変化前の画像データと画調変化点の画像データ
と画調変化後の画像データとに夫々対応するタイミング
を形成して、ＰＷＭ選択信号５１を出力する。ＰＷＭ切
換回路５０についてはその構成を第６図に示す。

一方、画素クロック発生回路５２は１画素幅と同じ長さ
の周期をもつスクリーンクロック５２ａと画素クロック
５２ｂとを発生する。スクリーンクロック５２ａは夫々
分周回路５３．５４に入力し、スクリーンクロック５２
ａの２倍の周期、３倍の周期をもつ新たなスクリーンク
ロック５３ａ、５４ａとなる。これらのスクリーンクロ
ック５２ａ、５３ａ、５４ａは夫々パターン信号発生回
路（５５，５６，５））に入力し、夫々所定のパターン
（本例では三角波）を持つパターン信号（５５ａ、５６
ａ、５７ａ）になる。これらのパターン信号（５５ａ、
５６ａ、　　５７ａ）は夫々の人力のスクリーンクロッ
クの同一の周期をもつ（第５図参照）。これら３つのパ
ターン信号（５５ａ、５６ａ、５７ａ）はコンパレータ
（６０゜６１．６２）におけるパルス幅変調の制御信号
となる。尚、本例の画素クロック発生回路５２は第１２
図の如く、マスタクロック６ａをｎ分の１に分周するｎ
分の１分周回路で構成できる。

一方、画像データ２ｂはバッファメモリ２から読出され
た後９Ｍ延回路７により識別回路３の識別に要する時間
だけ遅延され、Ｄ／Ａ変換器８によりアナログ画像デー
タ８ａに変換される。アナログ画像データ８ａはコンパ
レータ（６０，６１，６２）に人力され、前記パターン
信号（５５ａ、　　５６　ａ、　　５７　ａ）でパルス
幅変調される。即ち、コンパレータ６０〜６２の出力は
夫々同一画像データに対する異なるスクリーン周期によ
ってスクリーン化処理されたものとなる。出力６０ａは
スクリーン周期が一番短いからエツジ部分のスクリーン
化に適し、出力６１ａはエツジ部分と中間調部分との変
化点のスクリーン化に適し、出力６２ａは周期が粗いが
濃度一定の画像又は中間調画像でも十分対応できる。従
って、ＰＷＭ切換回路５０によって生成されるＰＷＭ選
択信号５１はそれらの画像データの入力タイミングに応
じてセレクタ６３に前記二値化出力（パルス幅変調出力
）（６０ａ、６１ａ、６２ａ）選ばせるようにする。こ
うしてスクリーンクロック切換時のスクリーン化された
画像信号、即ちＰＷＭ信号６４のパルス幅の急激な変化
をやわらげ、滑らかに切換えられる。

（画調認識〉画調認識はバッファメモリ２と識別回路３によってなさ
れる。バッファメモリ２は第９図に示される様に４つの
ラインメモリ７１ａ〜７１ｄから構成されており、入力
の画像データ１ａはセレクタ７０ａにより１ラインが選
ばれ、選ばれたラインメモリへ書込みを行なう。一方、
書込みが行なわれていないラインメモリからは既に書込
まれた画像信号がセレクタフＯｂにより読み出され、画
像信号２ａ、２ｂ、２ｃとして出力される。又かかるラ
インメモリへの書込みは７１ａ、７１ｂ。

７１ｃ、７１ｄと順次行なわれ、結局出力画像信号２ａ
〜２Ｃは連続した３ラインの画像データを出力する。又
、ラインメモリを４つ用意する事により、書込みと読出
しが同時に可能となる。

かかるラインメそすから９出力信号は第１１図（ａ）、
（ｂ）に示す次段の識別回路３へ入る。

ここで記号２は遅延回路を意味する。この識別回路３の
機能は第１０図に示すＬａｐ１ａｃｉａｎミル１ａｃｉ
ａｎフイルタエツジを検出する画調認識である。このＬ
ａｐｌａｃｉａｎフィルタのハードウェア回路を第１１
図（ｂ）に示す。即ち、各ラインの画像信号２ａ、２ｂ
、２ｃは一画素クロック分の遅延回路７３ａ〜７３ｄを
経て、５つのタップ７４ａ〜７４ｅから出力される。７
５．７６は加算器。

減算器、フ８は乗算器である。Ｌａｐｌａｃｌａｎ出カ
フ６ａは画像のエツジ量、即ちエツジの“度合”を表わ
す量というべきもので、このエツジ量はコンパレータ７
９畔より基準データ（ｋ）８０と比較され、５ＥＬＥＣ
Ｔ信号３ａを得る。この時、識別回路３の出力である５
ＥＬＥＣＴ信号３ａは：画像のエツジ量〉ｋ　のとき　
　出力“１”画像のエツジ量≦ｋ　のとき　　出力°“
０°゛なる２値化出力となる。但し、この時のパラメー
ダ゛に°は基準データ８０により適宜法める事が出来る
。こうして識別回路３はタップ７４ｃの画像データの周
りの８つの画像データが構成する領域の画調を認識して
、認識結果を５ＥＬＥＣＴ信号３ａとして出力するもの
である。もちろん、画調認識の段階をもつと細かくすれ
ば、例えばパラメタ゛に°°を複数個の値にとれば、出
力される５ＥＬＥＣＴ信号３ａも数ビット長にして、更
にきめ細かな画調認識ができる。

〈パルス幅変調によるスクリーン化処理〉第５図は第４
図の装置の各部の信号波形を説明するための図である。

第５図に沿って説明すると、マスタクロック６ａはオシ
レータ６の出力であり、水平同期信号５ａは画像データ
のスクリーン化処理における水平方向の走査の同期を取
るためのもので、Ｈ，５ＹＮＣ発生回路５により生成さ
れる。画像処理装置をレーザビームプリンタに適用する
ならば、水平同期信号はいわゆるビームデテクト（ＢＤ
）信号である。画素クロック５２ｂは第１２図に示す如
く、オシレータ６のマスタクロック６ａを画素クロック
発生回路５２でカウントダウンしたものである。コンパ
レータ６０の入力にはパターン信号５５ａとアナログ画
像データ８ａが、コンパレータ６１にはパターン信号５
６ａとアナログ画像データ８ａが、コンパレータ６２に
はパターン信号５７ａとアナログ画像データ８ａが夫々
入力され、比較されてパルス幅変調される。尚、図に示
される如くそのアナログレベルは上に行く程、濃度は高
くなるものとする。

この様に本実施例に招ける二値化処理は、所定周期のパ
ターン信号と比較することによりほぼ連続的なパルス幅
変調が可能となり、濃度変化が緩やかな画像データに対
しては高階調の画像出力が得られるものである。又、パ
ターン信号Ｃ本実施例の場合は三角波である）発生の為
の同期信号の周波数より高い周波数（本実施例の場合は
三角波の１２倍の周波数）のマスタクロック６ａを用い
て水平同期信号５ａに同期したスクリーンクロックを形
成しているので、パターン信号発生回路（５５，５６，
５７）から発生するパターン信号（５５ａ、５６ａ、５
７ａ）の「ゆらぎ」　（例えば１ライン目と２ライン目
のパターン信号のずれ）は本実施例ではパターン信号周
期の１２分の１となる。従って「ゆらぎ」の少ないパタ
ーン信号を用いて濃淡情報をほぼ無段階にパルス幅変調
しているので高品位の再生画像を得ることができる。又
、画調が変化する画像データであっても画調変化に応じ
たスクリーン処理が可能となる。

又更に以下に述べるように、画調の変化点そのものに対
しても適切なスクリーン処理が可能である。

（画調変化点抽出〉本実施例の中心的課題である画調変化点に対して段階的
な又は細かなスクリーン化を行うための画調変化点抽出
はＰＷＭ切換回路５０によってなされる。第６図にその
回路構成例を示す。識別回路３が画調の変化を認識する
と、上述したように５ＥＬＥＣＴ信号３ａが“０“から
“１”に変化する。５ＥＬＥＣＴ信号３ａは画像のエツ
ジ部分を検出している限りは１”である。この５ＥＬＥ
ＣＴ信号３ａをＤ−タイプフリップフロップ９０に入力
すると、フリップフロップ９０は次の画素クロック５２
ｂによってセットする。第６図において５ＥＬＥＣＴ信
号３ａをＳｏとし、フリップフロップの出力をＳＩとす
れば、信号Ｓｏ。

Ｓｌはその値の取り方により第８図のようになる。従っ
て、Ｓｏ、Ｓ、を第４図のセレクタ６３のセレクト入力
とすれば、第７図のタイミングチャートに示した如く、
画調の変化に対応して、１／３分周のＰＷＭ信号（６２
ａ）から画素クロックに１対１に同期したＰＷＭ信号（
６０ａ）に切換える際に、直接そのように変化しないで
、５ＥＬＥＣＴ信号３ａの立上がりから１画素クロック
分の間、１／２分周のスクリーンクロック５３ａに同期
したＰＷＭ信号（６１ａ）を選択する信号（ｓｏ　＝ｌ
、ＳＬ　＝Ｏ）を出力した後に、画素クロックに同期し
たＰＷＭ信号に切換えるというようにする。又、この逆
の切換えの際には５ＥＬＥＣＴ信号３ａの立下げによっ
て上記と逆の動作となる。

〈実施例の効果〉以上説明したように、第３図のＰＷＭ出力１１における
■〜■のパルス幅が、第５図のＰＷＭ出力６４の■′〜
■′のパルス幅になり、ＰＷＭ信号の切換時の急激な変
化がやわらげられてノイズの発生が防止、されると共に
、変化点近傍での画像データの情報が失われ事がなくス
クリーンクロック切換時の画質の劣化を改善する効果が
ある。

次に画像データが網点原稿の場合は、５ＥＬＥＣＴ信号
３ａが“１”となるため、密なスクリーン線数で出力す
る事となり、前述の網点原稿に特有のビート（モアレ）
現象は消失する。その理由はモアレは網点の周期とスク
リーン周期との差周波数（線数）で発生するが、密なス
クリーン周期であるために出力線数が高くなり、その差
周波数も大きくなり目立たなくなるからである。

尚、上記実施例におけるスクリーンクロックは細かい画
像を画素クロックで、粗い画像を画素クロックの１７３
分周のクロックで構成したが、これは−例であって両者
の間で差のあるスクリーンクロックを選び、そのスクリ
ーンクロック選択時に何種類かのスクリーンクロックを
段階的に選択すれば当初の目的を満たす。又更に、画調
変化点に対応するパターン信号はパターン信号発生器が
とり得る最小周期に設定すると、画調の急激な変動にも
追随できる。また更に、パターン信号の三角波に限らず
、例えば正弦波、鋸歯状波等でもよい。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、いかなる画像を含
む原稿であっても高画質に再生し、更に画調変化点の前
後のみならず、画調変化点そのものに対しても、スクリ
ーニングの周期を切り換えることによって、画質の劣化
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の基本構成を示す図、第２図及び第３図は夫々本出願人の先行提案技術におけ
る回路例の図とその動作タイミングチャート、第４図及び第５図は夫々本発明に係る実施例の回路ブロ
ック図及びそのタイミングチャート、第６図はＰＷＭ切
換回路５０の回路構成図、第７図はパルス幅変調周期を
切換えるときの動作を説明するタイミングチャート、第８図は信号Ｓｏ、Ｓ＋の真理値表の図、第９図はバッ
ファメモリの構成を示す図、第１０図は画調認識のため
のＬａｐｌａｃｉａｎフィルタのマトリックス構成図、第１１図（ａ）、（ｂ）は識別回路を構成するブロック
回路図、第１２図は画素クロック発生回路の内部図である。図中、１・・・ビデオデータ出力部、２・・・バッファ
メモリ、３・・・識別回路、３ａ・・・５ＥＬＥＣＴ信
号、６ａ・・・マスタクロツタ、７ａ・・・デジタル画
像データ、８ａ・・・アナログ画像データ、５０・・・
ＰＷＭ切換回路、５１・・−ＰＷＭ選択信号、５２・・
・画素クロック発生回路、５２ａ、５３ａ、５４ａ・・
・スクリーンクロック、５２ｂ・・・画素クロック、５
３．５４．９１−・・分周回路、５５，５６．５７・・
・パターン信号発生回路、５５ａ、５６ａ、５７ａ、Ｉ
ｏｔａ、１０２ａ、１０３ａ・・・パターン信号、６０
．６１，６２，１０４，１０５，１０６・・・コンパレ
ータ、６０ａ、６１ａ、６２ａ、１０４ａ、１０５ａ、
１０６ａ・・・ＰＷＭ信号、６３．７０ａ、７０ｂ・・
・セレクタ、６４・・・選択されたＰＷＭ信号、７１ａ
〜７１ｄ・・・ラインメモリ、９０・・・フリップフロ
ップ、１００・・・入力画像信号、１０１，１０２，１
０３・・・パターン信号発生部、１１０・・・画調認識
部である。第８図第９図１−−　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　−Ｊ第１１図第１１図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定のパターンと可変周期をもつ周期性パターン
信号を発生するパターン信号発生手段と、入力画像信号
の画調及び画調変化を認識する画調認識手段と、前記パ
ターン信号の周期を選定する周期選定手段であつて、前
記画調認識手段による認識に基づいて、画調の変化前の
画像信号部分には画調認識に応じた第１の周期を選定し
、画調変化部分に対応する画像信号部分には第２の周期
を選定し、画調変化後の画像信号部分には画調認識に応
じた第３の周期を選定する周期選定手段と、前記周期性
パターン信号の周期を前記第１の周期から第３の周期ま
で順次変えながら前記入力の画像信号をスクリーン処理
するスクリーン処理手段とを有する画像処理装置。
（２）第２の周期は第１と第３の周期の中間値の周期で
ある事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の画像
処理装置。
（３）第２の周期は第１と第３の周期のうちの短い方の
周期である事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の画像処理装置。
（４）スクリーン処理手段は周期性パターン信号と入力
画像信号とを比較して２値化するパルス幅変調により行
う事を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のい
ずれかに記載の画像処理装置。
（５）周期性パターン信号は少なくとも一部に漸増部分
と漸減部分とを含む事を特徴とする特許請求の範囲第１
項乃至第４項いずれかに記載の画像処理装置。
（６）周期性パターン信号は三角波又鋸歯状波又は正弦
波である事を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
画像処理装置。