JPS6250977A - 画像処理装置 - Google Patents

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］ 本発明は入力した画像信号を処理し、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二値化する方法とし
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２
値化した場合、文字・線画に対しては切れされになり画
質が劣化するという欠点があった。又、網点画像を２値
化した場合でも、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。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記従来例の欠点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は高品位の再生画像出力を得る事にあり、又更な
る目的は例えば網点画像９文字画像、中間調画像等のい
ずれかを１つ以上含む原稿の画像を忠実に再生する画像
処理装置を提案する事にある。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために例えば第１図に示す実施例
の画像処理装置は、入力するデジタル画像信号１ａの画
調認識を行う識別回路１３と、デジタル画像信号１ａを
平滑化して平滑化画像信号５０を出力する平滑化回路８
ｂ及び高域強調する高域強調回路８ａと、識別回路１３
の画調判断がエツジ部に相当するとの判断であるときは
高域強調された画像信号５６を二値化処理し、エツジ部
以外に相当するとの判断であるときは平滑化画像信号５
０を二値化処理する二（ａ他処理部５１とを有する。

［作用］ 上記構成の下で、識別回路１３は例えばバンドパスフィ
ルタであると、そのバンド幅にある画像信号から画調が
エツジであるか否かを判断でき、エツジ部以外の画像信
号である例えば中間調画像又は網点画に対しては、平滑
化後の画像信号５０を二値化する事により、網点の周期
性が取除かれるので、モアレ等が生ずる事はなく、又エ
ツジ部に対しては高域強調した画像信号を二値化するの
でその鮮鋭度及び解像度が向上する。

［実施例］ 以下、添付図面に従って本発明の実施例を更に詳細に説
明する。

〈実施例の構成〉 第１図は本実施例における画像処理装置の概略図を示す
ものである０図中、ｌはビデオデータ出力部であり、図
示されないＣＣＤセンサやビデオカメラからの画像デー
タをＡ／Ｄ変換し、濃度情報を持った所定ビット（本例
では６ビツト）のディジタル画像データｌａを出力する
。このディジタル画像データ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、このディジタルデータ出力
部ｌからの画像データｌａは図に示した様に６ビツトの
画像データであり１次段のバッファメモリ１１へ入力す
る。バッファメモリ１１は第２図に示される様に４つの
ラインメモリｌｌａ〜１１ｄから構成されており、入力
の画像データ１ａはセレクタ１５ａ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１５ｂにより読み出され、画
像信号１６ａ、１６ｂ、１６ｃとして出力される。又、
かかるラインメモリへの書込みはｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｌ
ｃ、ｌｌｄと順次行なわれ、結局出力画像信号１６ａ−
１６ｃ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。

かかるラインメモリからの出力（１６ａ、１６ｂ、１６
ｃ）は後段の高域強調回路８ａ及び平滑化回路８ｂへ入
力される。これらの回路８ａ、８ｂで夫々高域強調又は
平滑化された画像信号５６．５０はセレクタ９に入力さ
れる。セレクタ９の選択信号は識別回路１３で得られた
５ＥＬＥＣＴ信号２８である。識別回路１３の動作につ
いては後述する。

セレクタ９からの出力信号１０はディジタル−アナログ
変換器（Ｄ／Ａ変換器）２によって、アナログ量に変換
され、その１つ１つの絵素が順次比較回路（コンパレー
タ）４の一方の端子に入力される。一方、パターン信号
発生器３からは、前記ディジタルデータの所定数の絵素
（画素）毎に１回の割合の周期で三角波パターン信号１
２が発生され、コンパレータ４の他方の端子に入力する
。

水平同期信号（ＨＳ　Ｙ　Ｎ　Ｃ）発生回路５から各ラ
イン毎に発生する水平同期信号５５に同期してオシレー
タ（マスタクロック発生回路）６からのマスタクロック
５２はタイミング信号発生回路７によって１例えば４分
の１周期にカウントダウンされ、画素クロック１１とな
り画像データの転送りロック及びＤ／Ａ変換器２のラッ
チタイミングに使用される。尚、水平同期信号は内部的
に発生しても良いし、外部から与えられるものであって
も良い、又、本実施例はレーザビームプリンタに適用し
たものであるので、水平同期信号は周知のビームディチ
ク）　（ＢＤ）信号に相当する。

＜ＰＷＭによる二値化処理〉 コンパレータ４ではアナログ変換された画像信号５３と
三角波パターン信号１２のレベルとがコンパレートされ
、パルス幅変調されたＰＷＭ信号出力３９が出力される
。そしてこのＰＷＭ信号出力３９は、例えばレーザビー
ムを変調するための変調回路（例えば第７図のレーザド
ライバ３２）へ入力される。そしてパルス幅に応じてレ
ーザビームはオン／オフされ、記録媒体（同じく感光ド
ラム３８）上に中間調画像が形成される。

第５図は第１図の装置の各部の信号波形を説明するため
の図である０ｇ４５図に沿って説明すると、マスタクロ
ック５２はオシレータ６の出力であり、ＢＤ信号は前述
した水平同期信号である。

又、画素クロックｌｌはオシレータ６のマスタクロック
５２をタイミング信号発生回路７でカウントダウンした
ものである。即ち、画素クロック１１はタイミング信号
発生回路７により水平同期信号と同期を取り、マスタク
ロック５２を４分の１周期にカウントダウンした信号で
ある。スクリーンクロック５４はタイミング信号発生回
路７によって得られた画素クロック１１をさらにタイミ
ング信号発生回路７の中で３分の１周期にカウントダウ
ンして得られたもので、即ちスクリーンクロック５４は
３つの画素クロック１１に１回の長さの周期をもち、Ｂ
Ｄ信号に同期した信号となる。スクリーンクロック５４
は三角波パターン信号１２の発生の為の同期信号であり
、パターン信号発生器３に入力される。又、ディジタル
データ１０はディジタルの画像データ（コードデータ）
であり、ビデオデータ出力部ｌから出力された画像信号
がその画調（画像の特性或いは性質をいう）に応じて、
高域強調された画像信号５６か又は平滑化後の画像信号
５０かのいずれかが選ばれたものである。アナログビデ
オ信号５３はＤ／Ａコンバータ２によりＤ／Ａ変換され
た画像データを示すものであり、図かられかる様に画素
クロックｌｌに同期してアナログレベルの各画素データ
が出力される。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。

一方、パターン信号発生器３の出力である三角波１２は
第５図の「コンパレータへの入力」の実線で示される様
にスクリーンクロック５４に同期し−ｃ発生し、コンパ
レータ４に入力される。同図の破線はＤ／Ａ２によりア
ナログ化された画像データでア’ｌ、コンパレータ４で
パターン信号発生器３からの三角波１２とコンパレート
され、　　ＰＷＭ出力信号３９に示すように、画像デー
タはパルス幅変調された二値化データとなる。

この様に本実施例における二値化処理は、ディジタル画
像データを一旦アナログ画像データに変換した後、所定
周期の三角波パルス１２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、高階調の画像出力が得
られるものである。

又、本実施例によればパターン信号（例えば三角波）発
生の為の同期信号の周波数より高い周波数（例えば三角
波の１２倍の周波数）のマスタクロック５２を用いて水
平同期信号５５に同期したスクリーンクロック５４を形
成しているので、パターン信号発生回路３から発生する
パターン信号（三角波）１２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。

以上の様にして発生したパルス幅変調されたビデオ出力
はＤ／Ａコンバータ２が入力６ビツトのものであれば６
４レベルのアナログ出力を得るので、６４レベルのパル
ス幅変調出力を得る。

く画調識別） 次に識別回路１３の詳細について述べる。第３図（ａ）
、（ｂ）は識別回路に用いられるフィルタを示したもの
で、図の如く一時微分フィルタを用いる０周知の如く一
時微分フィルタは方向性があり、２次元方向の一次微分
量を検出するためには同図（ａ）、（ｂ）の２つのフィ
ルタを結合する必要がある。かかる識別回路１３の物理
的性質は画像のエツジ部分を検出することにある。

第４図（ａ）は、かかるフィルタ演算をハード的に行な
うための一部ブロック図で、かかるブロックはセレクタ
１５ｂからの出力信号１６ａ。

１６ｂ、１６ｃを１画素クロック遅延回路２０ａ〜２０
ｆを用いて、３Ｘ３のマトリックスの各エレメントに対
応するタップ１７ａ〜１７Ｃ９１８ａ〜１８ｃ、１９ａ
　〜１９ｃを有する構成をもつ、第４図（ｂ）〜（ｄ）
に示された回路はばかがるタップからの出力から演算を
行ない、−次微分フィルタの出力を５ＥＬＥＣ？信号２
８として得るだめの構成を示すものである。第４図（ｂ
）の回路は、第３図（ａ）に相当するマトリックス演算
を、第４図（Ｃ）のそれは第３図（ｂ）に相当するマト
リックス演算を実行する０図中、２１ａ〜２１ｄ、２２
ａ、２２ｂは加算器で、符号を考慮して加算される。２
３ａ、２３ｂはそれぞれのマトリックス演算の出力で第
４図（ｄ）に示される絶対値回路（ＡＢＳ）２４ａ、２
４ｂへ入力し、加算器２５で加算される。結果のデータ
は比較器２６に於いて、基準データ２７とデジタル信号
として比較され Ｘ＞Ｄ　　　の時　　ｌ Ｘ≦Ｄ　　の時　　Ｏ の出力を得る。但し、又は前記演算結果のデータ、Ｄは
基準データである。又、５ｅｌｅｃｔ信号２８が“ｌ”
である時は画像信号の微分値が大なのであるからエツジ
部であると考えられる。

（高域強調〉 第６図は高域強調回路８ａで行う処理を示す空間フィル
タを示す、これは通常Ｌａｐｌａｃｉａｎフィルタと呼
ばれるエツジ強調用の空間フィルタである。かかるフィ
ルタはバイパスフィルタの特性を持つ。第７図はかかる
空間フィルタ演算を行うためのハード回路のブロック図
で、第４図（ａ）のタップ回路からのタップ出力を用い
て行う。

（−１）（７）係数の４つの信号（１８ａ、、１７ｂ。

１９ｂ、１８ｃ）は加算器２９で加算される。中心画素
のデータ１８ｂは乗算器３０で５倍される０両者は加算
器３１で減算され出力３２を得る。

（平滑化処理〉 次に平滑化回路８ｂの処理について説明する。

平滑化回路８ｂに於いては、第４図（ａ）の全タップの
出力が加算され平均化される。即ち。

ｘ　＝　（１／９）Σｘ１ なる平均出力Ｘを求める。ここでＸ）は９つのタップ出
方である。第８図にその回路図を示す。

加算器３６でタップ１８ａ〜１８ｃを加算し、加算器３
７で加算器３６の出方とタップ２９ａ（第４図（ｂ）の
加算器２１ａの出方）とタップ２９ｂ（第４図（ｂ）の
加算器２１ｂの出方）との和をとって、除算ＲＯＭ３８
で、平均値出力５ｏを得るものである。

〈空間フィルタの特性〉 以上３つの空間フィルタ（−次微分フィルタ、Ｌａｐｌ
ａｃｉａｎフィルタ、平滑化フィルタ）の周波数特性は
以下の通りである。

■　Ｌａｐｌａｃｉａｎフィルタが一番高い空間周波数
を拾う（バイパスフィルタ）、高域強調に使う。

■　平滑化フィルタが最も低い周波数を通す（ローパス
フィルタ）０画像信号の平均化に使う。

■　−次微分フィルタは両者の中間にある（バンドパス
フィルタ）０画調認識に使う。

上記３つのフィルタの特性を第９図に示す。第９図の周
波数特性からもわかるように、バンドパスフィルタ（−
次微分フィルタ）を通過した信号の総数と所定の数との
大小関係が画調を表わすと考えられる。

第１０図は各種原稿の空間周波数スペクトルを表わした
ものである。一般に網点原稿は網点ピッチに対する鋭い
ピークを周期的に持つ。

〈画調認識に応じた画像処理〉 以上説明した事をまとめると、本実施例における画像処
理は： ■　−次微分フィルタ（画調認識用）のピーク周波数は
網点をひろわないように設定されており、かかるフィル
タの出力は画像の画調を決定し、いいかえれば文字等の
エツジ部分を判定する。

■　−次微分フィルタの出力が大である画像領域（文字
等のエツジ領域）に対しては、Ｌａｐｌａｃｉａｎ　フ
ィルタ（高域強調）ｆｉｌ力を行い、エツジ部の鮮鋭度
を強調する。

■　−次微分フィルタの出力が小の領域（中間調又は網
点領域）は平滑化フィルタを通す。

上記画像処理の手法が第１図に示された画像処理装置に
合致する事は言うまでもない。以上の処理により次の結
果を得る。

■　網点画像は平滑化される。つまり、網点の周期性は
取除かれる。

■　文字線画に対してはエツジを強調する。より鮮鋭度
が増し、解像度が向上する。

■　写真画像に対しては平滑化と強調がエツジの有無に
より行われる。従って、写真の中間調部分は自然さを失
わない。

以上の処理をした結果が第１図のセレクタ９からの出力
１０となる。この為網点原稿に対してはその周期性が取
除かれているので、ＰＷＭ変調におけるスクリーンクロ
ック５４とのビートが発生する事なく、従ってモアレ縞
は発生せず、文字線画に対しては切れ切れになる事はな
い。

くプリンタ出力〉 第１１図は本実施例の信号処理結果をレーザビームプリ
ンタへ適用した例を示す、前述のＰＷＭ出力信号３９は
レーザドライバ４０を変調し、半導体レーザ４１をパル
ス幅変調し光らせる。半導体レーザ４１の出射光ビーム
はコリメータレンズ４２によりコリメートされ、回転多
面鏡４３により光偏向を受け、ｆθレンズ４４により感
光ドラム４５上を走査する。感光ドラム上に作られた光
の像は静電潜像を形成し、通常の複写機のプロセスで画
像出力を行なう。

〈実施例の効果） 以上の様にして本実施例においては、原稿の品質によら
ず高画質に出力できるものである。特に、エツジ部分に
対しては解像度が向上する。

更に、６４レベルのパルス幅変調出力を行なうため識別
及び平滑化フィルタの作用が十分に反映される。このた
め、比較的小さなマトリックスサイズでハードウェア化
が可能である。

尚、上記の実施例はＰＷＭ変調による二値化処理を有す
る画像処理装置を例にして説明したが、従来のディザ方
等による二値化処理に適用できる事は言うまでもない。

又更に、３×３のマトリックスで実施例を示したが、こ
れはそれ以上のマトリックスサイズ、例えば５Ｘ５．７
Ｘ７に於いても十分実施可能であり、更にパターン信号
発生回路３からの出カバターンも三角波に限らず、正弦
波、鋸歯状波等でも同様である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば１種々の画調の画像
を画像処理して再生しても、高品位の再生画像が得られ
、例えば再生画像において解像度劣化、モアレの発生又
は中間調の喪失等の画像劣化を防ぐ事ができる。

【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図はバッファメモリの構成を示す図、第３図（ａ）
、（ｂ）は夫々−次元微分フィルタのマトリックス構成
図、 第４図（ａ）〜（ｄ）は識別回路を構成するブロック回
路図、 第５図はパルス幅変調の動作の説明するタイミングチャ
ート、 第６図は高域強調のための空間フィルタのマトリックス
構成図、 第７図は第６図の空間フィルタを実現する回路ブロック
図。 第８図は平滑化回路のブロック回路図、第９図は各空間
フィルタの周波数特性図。 第１０図は各種画像の区間周波数特性図。 第１１図はレーザビームプリンタを例とした場合の２値
画像の出力を説明する図である。 図中。 ｌ・・・ビデオデータ出力部、２・・・Ｄ／Ａ変換器、
３・・・パターン信号発生器、４・・・コンパレータ、
５・・・水平同期信号発生回路、６・・・オシレータ、
７・・・タイミング信号発生回路、８ａ・・・高域強調
回路、８　ｂ　・・・平滑化回路、９．１５ａ、１５ｂ
・−・セレクタ、１１・・・バッファメモリ、ｌｌａ〜
１１ｄ・・・ラインメモリ、１３・・・識別回路、２０
ａ〜２０ｆ・・・一画素遅延回路、２１ａ〜２１ｄ。 ２２ａ、２２ｂ、２５，２９，３１，３６．３７・・・
加算器、３０・・・乗算器、３０・・・乗算器、３８・
・・除算ＲＯＭ、３９・・・ＰＷＭ出力信号、４０・・
・レーザドライバ、４１・・・半導体レーザ、４２・・
・コリメータレンズ、４３・・・回転多面鏡、４４・・
・ｆθレンズ、４５・・・感光ドラム、５０・・・平滑
化画像データ、５１・・・二値化処理部、５２・・・マ
スタクロック、５３・・・アナログ画像データ、５４・
・・スクリーンクロック、５５・・・ＢＤ倍信号５６・
・・高域強調された画像データである。 特許出願人　　　キャノン株式会社 第　　１　醋 第２図 ｆ！！、３図（Ｇ）　第３図（ｂ） 第４図　（０） 第４図　（ｂ） 第５図 第９図 第１０図 ９Ｍ（ｉ１璃歌

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力したデジタル画像信号を２値化する画像処理
   装置において、該画像処理装置に入力するデジタル画像
   信号の画調認識を行う画調認識部と、前記デジタル画像
   信号を平滑化して平滑化画像信号を出力する平滑処理部
   及び前記デジタル画像信号を高域強調する高域強調部と
   、前記画調認識部の画調判断がエツジ部に相当するとの
   判断であるときは高域強調された画像信号を二値化処理
   し、エツジ部以外に相当するとの判断であるときは前記
   平滑化画像信号を二値化処理する二値化処理部とを有す
   る画像処理装置。
2. （２）画調認識部における画調認識はバンドパスフイル
   タを通した画像信号から判断す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. （３）二値化処理は所定周期のパルスパターンと画像信
   号との比較によるパルス幅変調により二値化する事を特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の画像
   処理装置。
4. （４）パルスパターンは三角波である事を特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載の画像処理装置。