JP2840278B2 - Image processing device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像信号と所定周期で連続的にレベル変化す
るパターン信号を比較してパルス幅変調された信号を出
力する画像処理装置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image processing apparatus that compares an image signal with a pattern signal whose level continuously changes at a predetermined cycle and outputs a pulse width modulated signal. is there.
画像信号を2値化してレーザ・ビーム・プリンターな
どで画像形成をする際に、中間調の階調性を得るために
画像信号を三角波のような周期的なパターン信号と比較
することによりパルス幅変調を行うことによる画像処理
装置が提案されている。When an image signal is binarized to form an image with a laser beam printer or the like, a pulse width is obtained by comparing the image signal with a periodic pattern signal such as a triangular wave in order to obtain halftone gradation. An image processing apparatus that performs modulation has been proposed.
第6図は、この手法の具体例を示したものである。第
6図(a)には、デジタルコピーの原稿情報の入力側で
ある読みとり部を、また(b)には出力側であるプリン
ター部を示す。FIG. 6 shows a specific example of this technique. FIG. 6A shows a reading unit which is an input side of digital copy original information, and FIG. 6B shows a printer unit which is an output side.
まず、スタートボタン(図示せず)をオンすることに
よって、照明系6が点灯し原稿1を照らす。これにより
原稿1の情報は光情報となって折り返しミラー3,4,5を
介して結像光学系7に到達し、結像光学系7によって光
情報を電気情報に変換するCCD8に結像され、CCD8は入射
光に応じたレベルの電気信号を出力する。First, by turning on a start button (not shown), the illumination system 6 is turned on to illuminate the document 1. As a result, the information of the original 1 becomes optical information, reaches the imaging optical system 7 via the return mirrors 3, 4, and 5, and is imaged by the imaging optical system 7 onto the CCD 8 that converts the optical information into electrical information. , CCD 8 outputs an electric signal of a level corresponding to the incident light.
CCD8で得た第7図(A)の如くの電気信号は、第8図
に示す様にA/D変換器31を通してデジタル値とされた
後、画像処理回路32にてエツジ強調もしくはスムージン
グ等の画像処理がなされ、更にγ補正回路33にてγ補正
が行われ、D/A変換器34に伝達される。D/A変換器34にて
D/A変換されたアナログ信号はコンパレーター35で、例
えば第7図(B)に示す様な参照波(三角波)との比較
が行われる。The electric signal as shown in FIG. 7A obtained by the CCD 8 is converted into a digital value through an A / D converter 31 as shown in FIG. 8, and then the image processing circuit 32 performs edge enhancement or smoothing. Image processing is performed, and γ correction is performed by the γ correction circuit 33, and the result is transmitted to the D / A converter 34. With D / A converter 34
The D / A converted analog signal is compared with a reference wave (triangular wave) as shown in FIG. 7B by a comparator 35, for example.
この時、通常は第7図(B)に示すように、出力画素
に対して1つ対応させて出力する。その結果、レーザ発
生器19からは第7図(C)に示す様な周期でレーザ光が
発生される。レーザ発生器19から発振されたレーザ光は
スキヤナ9にて感光体ドラム18の回転軸方向にスキヤン
され、補正光学系10を通して折り返しミラー11に到達
し、折り返しミラー11から感光体ドラム18上に結像され
る。感光体ドラミ18は帯電器12により一様帯電されてお
り、レーザ光によりこの電荷を除去することにより感光
体ドラム18上に形成される。この潜像は周知の電子写真
プロセスに従って、現像器14にて現像され、その現像像
は転写帯電器15及び転写ローラ17の作用により、ローラ
16にて搬送される転写紙上に転写されて排出される。At this time, normally, as shown in FIG. 7B, one output pixel is output in association with one output pixel. As a result, a laser beam is generated from the laser generator 19 at a period as shown in FIG. 7 (C). The laser beam oscillated from the laser generator 19 is scanned by the scanner 9 in the direction of the rotation axis of the photosensitive drum 18, reaches the folding mirror 11 through the correction optical system 10, and is condensed on the photosensitive drum 18 from the folding mirror 11. Imaged. The photoconductor drum 18 is uniformly charged by the charger 12, and is formed on the photoconductor drum 18 by removing the electric charge with a laser beam. This latent image is developed by a developing device 14 according to a well-known electrophotographic process, and the developed image is transferred to a roller by the action of a transfer charger 15 and a transfer roller 17.
The paper is transferred onto the transfer paper conveyed at 16 and discharged.
また、転写終了した感光体ドラムはクリーナ13にてク
リーニングされる。Further, the photosensitive drum after the transfer is cleaned by the cleaner 13.
ところが上記従来例では、入力側の読みとり周期:1/f
0に対して、例えば2/f0の周期を持つ原稿を読みとった
時に入力側ではモアレを生じない(サンプリング定理よ
り)が、入力側の読みとり周期1/f0に対応して、コンパ
レーター内の参照波の周期を1/f0にすると出力された画
像にはモアレが発生し、オリジナルに対して非常に劣化
した画像になってしまうという欠点があった。However, in the above conventional example, the reading cycle on the input side: 1 / f
Against 0, for example, no moire in the input side when the read document having a period of 2 / f 0 (the sampling theorem) is, corresponding to the period 1 / f 0 is read in the input side, the comparator When the period of the reference wave is set to 1 / f 0 , moiré occurs in the output image, resulting in a very deteriorated image with respect to the original.
これは、参照波周期をx、パルスをτとしてパルス列
PWM(x)はフーリエ級数展開をすると PWM(x)=a0+Σancos nK0x+Σbnsin nK0x …(1) K0=2πf0(パルスの角周波数) …(3) となる。高調波enをen=ancosnK0xとすると、以下のよ
うに表現される。This is a pulse train where x is the reference wave period and τ is the pulse.
PWM (x) When is the Fourier series expansion PWM (x) = a 0 + Σa n cos nK 0 x + Σb n sin nK 0 x ... (1) K 0 = 2πf 0 (pulse angular frequency) (3) When harmonic e n and e n = a n cosnK 0 x , is expressed as follows.
PWM(x)=Σen …(4) ここで、入力信号を周波数fの正弦波とすると、パル
ス幅τは τ=τ0(1+msinKx) …(6) 但し、K=2πf(変調波の角周波数) …(7) であるから、(5)式より、 となる。出力されるパルス幅の最大値はパルス間隔とな
るから、 τ0=x/2,m=1 …(9) これより(8)式は、 ここで、Jn(Z):n次のベツセル関数 K0:パルスの角周波数(=2πf0) k:変調波の角周波数(=2πf) これは、パルス列PWM(x)のスペクトル成分を変調波
の周波数をf0、周波数をfとすると、係数aijで次のよ
うにあらわされる。 PWM (x) = Σe n ... (4) Here, assuming that the input signal is a sine wave having a frequency f, the pulse width τ is τ = τ 0 (1 + msinKx) (6) where K = 2πf (angular frequency of modulated wave) (7) From equation 5), Becomes Since the maximum value of the output pulse width is the pulse interval, τ 0 = x / 2, m = 1 (9) Here, J n (Z): nth-order Bethcell function K 0 : angular frequency of pulse (= 2πf 0 ) k: angular frequency of modulated wave (= 2πf) This modulates the spectral component of pulse train PWM (x). Assuming that the frequency of the wave is f 0 and the frequency is f, it is expressed by the coefficient a ij as follows.
ΣΣaij(±(if0±jf)) …(13) (13)式で比較的、値の大きい係数を持つ成分は、第
9図から f,±(f±2f0),±(2f±3f) …(14) f0:参照波周波数 f :正弦波周波数 等が低い周波数に現れるとモアレとして観察される。ΣΣa ij (± (if 0 ± jf)) (13) In equation (13), the components having relatively large coefficients are f, ± (f ± 2f 0 ), ± (2f ± 3f)… (14) f 0 : reference wave frequency f: sine wave frequency If a low frequency appears, moiré is observed.
このことを周波数成分とスペクトラムの関数で表した
のが第10図である。出力側の周期を(1/f0)とした時に
入力側の周期(1/f)がはいった時に折り返し成分とし
て±(f0−f),±(f0−2f)の成分が発生する。この
ため、入力側で発生しないモアレの成分が±(f0−2f)
によって現われる。FIG. 10 shows this as a function of the frequency component and the spectrum. When the period on the output side is (1 / f 0 ) and the period on the input side (1 / f) enters, ± (f 0 −f) and ± (f 0 −2f) are generated as aliasing components. . For this reason, the moire component that does not occur on the input side is ± (f 0 −2f)
Appears by.
本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、画素毎
にデジタル値で表された画像信号を入力する入力手段
と、一周期の内側に極値を有する所定周期のパターン信
号を発生するパターン信号発生手段と、前記画像信号の
値と前記パターン信号の値とを比較してパルス幅変調信
号を発生するパルス幅変調信号発生手段とを有し、前記
パターン信号の周期を、前記画素毎のデジタル値が入力
される周期に対して略3/2倍に設定したことを特徴とす
る画像処理装置を提供するものである。The present invention has been made in view of the above points, and has an input unit for inputting an image signal represented by a digital value for each pixel, and generates a pattern signal of a predetermined cycle having an extreme value inside one cycle. Pattern signal generation means, and pulse width modulation signal generation means for comparing the value of the image signal with the value of the pattern signal to generate a pulse width modulation signal, wherein the cycle of the pattern signal is The present invention provides an image processing apparatus characterized in that the period is set to approximately 3/2 times as long as the input period of the digital value.
第1図は本発明の画像信号の処理例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an example of processing an image signal according to the present invention.
(a)は第6図(a)に示したデジタル・コピーの読
みとり部で読みとった原稿の情報を電気信号に変換した
もので、CCDの画素出力を示す。FIG. 6A is a diagram in which information of a document read by a digital copy reading unit shown in FIG. 6A is converted into an electric signal, and shows a pixel output of a CCD.
(b)には入力側の周期(1/f0)に対して、第8図の
コンパレーター35内の参照波の周期を(1/2f0)にした
場合を示す。(B) shows a case where the period of the reference wave in the comparator 35 in FIG. 8 is set to (1 / 2f 0 ) with respect to the period (1 / f 0 ) on the input side.
(C)にはパルス幅変調された信号を示す。 (C) shows a pulse width modulated signal.
また、第2図(C)には第2図(A)の画素列を補間
した後処理する場合、即ち、隣接の画素xと画素x+1
を直線補間して画素x′を補間したデータを、また第2
図(D)には第2図(C)のデータをパルス幅変調した
ものを示す。FIG. 2 (C) shows a case where the post-processing is performed after interpolating the pixel column of FIG. 2 (A), that is, the adjacent pixel x and pixel x + 1
Is linearly interpolated to the pixel x ',
FIG. (D) shows the data of FIG. 2 (C) subjected to pulse width modulation.
第3図は本発明による画像処理部の構成例であって、
第8図におけるD/A変換器34及びコンパレーター35に置
き換わるものである。FIG. 3 is a configuration example of an image processing unit according to the present invention,
It replaces the D / A converter 34 and the comparator 35 in FIG.
デジタルビデオ信号は、ラツチ41でVideo CLKでラツ
チされ同期がとられる。このVideo CLKはマスタCLKをJ
−Kフリツプフロツプ45で2分周したクロツクである。
このビデオ信号は、D/Aコンバーター42でアナログビデ
オ信号に変換される。D/Aコンバーター42の出力は、抵
抗43で電圧レベルに変換された後にコンパレーター44の
一方の入力端子に入力される。The digital video signal is latched by a video CLK at a latch 41 and synchronized. This Video CLK is the master CLK
A clock obtained by dividing the frequency by 2 with a K flip-flop 45.
This video signal is converted into an analog video signal by the D / A converter 42. The output of the D / A converter 42 is converted to a voltage level by a resistor 43 and then input to one input terminal of a comparator 44.
一方、マスタCLKは周波数変換回路46によって所定の
分周が行われ、さらにJ−Kフリツプフロツプ48で2分
周されたデユーテイー比50%のクロツク信号となる。On the other hand, the master CLK undergoes a predetermined frequency division by the frequency conversion circuit 46, and is further divided into two by the JK flip-flop 48 to become a clock signal having a duty ratio of 50%.
周波数変換回路46はマスタCLKを一定の割合で分周す
るものであり、Video CLKに対して一定倍(例えば、1/
3,1/2,1.0,1.5…)等の周波数を出力する。このクロツ
クは、バツフア49を通して、可変抵抗50とコンデンサー
51で構成された積分回路で第1図(b)、第2図
(A),(C)の如くの三角波となる。そして、コンデ
ンサー52と可変抵抗53でバイアス分を調整し、保護抵抗
54とバツフアアンプ55を通して、前述のコンパレーター
44のもう一方の入力端子に入力され、D/Aコンバーター4
2からのアナログビデオ信号と比較され、第1図
(c)、第2図(B),(D)の如くパルス変調され
る。The frequency conversion circuit 46 divides the frequency of the master CLK at a fixed rate, and multiplies the video CLK by a fixed number (for example, 1 /
3,2,1.0,1.5 ...). This clock passes through a buffer 49 and a variable resistor 50 and a capacitor.
A triangular wave as shown in FIGS. 1 (b), 2 (A) and 2 (C) is obtained by the integration circuit constituted by 51. Then adjust the bias with the capacitor 52 and the variable resistor 53, and
Through the 54 and buffer amplifier 55, the comparator
Input to the other input terminal of 44, D / A converter 4
2 is compared with the analog video signal from FIG. 2 and pulse-modulated as shown in FIGS. 1 (c), 2 (B) and 2 (D).
これにより、第4図(A)にみられるようにパルス幅
変調方式で発生していたモアレ(斜線部)を除去するこ
とが可能になる。This makes it possible to remove moire (shaded portions) generated by the pulse width modulation method as shown in FIG. 4 (A).
また、隣接画素の折り返し雑音となるf0−2fの発生領
域が第4図(B)に示す様に広げられる。Further, the generation region of f 0 −2f, which is the aliasing noise of the adjacent pixel, is expanded as shown in FIG. 4 (B).
また、一般に人間の目の感度特性は第5図の(a),
(b)に示すように低周波側にピークを持つことが知ら
れている。In general, the sensitivity characteristics of the human eye are shown in FIG.
It is known that there is a peak on the low frequency side as shown in FIG.
このことから、従来低周波領域で発生していたモアレ
を高周波領域へ押しやることにもなり、さらに高品位な
画質を得ることが可能になる。また、更にパルス幅変調
の隣接画素間のデータを直線補間してから、第2図
(c)に示すように参照波と比較してパルス幅変調を行
うことにより、よりオリジナル原稿の階調性を忠実に再
現することが可能になる。For this reason, moire that has conventionally occurred in the low-frequency region is pushed to the high-frequency region, and higher-quality image can be obtained. Further, the data between the adjacent pixels of the pulse width modulation is linearly interpolated and then compared with the reference wave as shown in FIG. Can be faithfully reproduced.
また、入力側の読みとり周期(1/f0)に対して参照波
の周期を3/2倍周期にすると、もっとも効率的なモアレ
除去ができる。Further, when the period of the reference wave is set to be 3/2 times the period of the reading period (1 / f 0 ) on the input side, moire can be removed most efficiently.
以上説明したように、本発明にかかる画像処理装置に
よると、パルス幅変調処理に使用されるパターン信号の
周期を入力されたデジタル画像信号の周期に対して略3/
2倍に設定するので、もっとも効率的なモアレ除去がで
きる。As described above, according to the image processing apparatus of the present invention, the period of the pattern signal used for the pulse width modulation process is approximately 3 / the period of the input digital image signal.
Since it is set to twice, moire removal can be performed most efficiently.
第1図及び第2図は本発明の画像信号の処理例を示す
図、 第3図は画像処理部の構成例を示す図、 第4図は従来のPWM方式と本実施例のPWM方式の比較を示
す図、 第5図は人間の目の特性を示す図、 第6図はデジタル・コピーの構成図、 第7図はPW方式の説明図、 第8図はデジタル・コピーにおける処理部の構成図、 第9図はPWM方式のおり返しによる割合を示す図、 第10図は周波数成分とスペクトラムの関係図であり、 42はD/Aコンバーター、44はコンパレーター、50は可変
抵抗、51はコンデンサーである。1 and 2 are diagrams showing an example of image signal processing according to the present invention, FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of an image processing unit, and FIG. 4 is a diagram showing the conventional PWM system and the PWM system of the present embodiment. FIG. 5 is a diagram showing a comparison, FIG. 5 is a diagram showing characteristics of human eyes, FIG. 6 is a configuration diagram of a digital copy, FIG. 7 is an explanatory diagram of a PW system, FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the frequency component and the spectrum, FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the frequency component and the spectrum, 42 is a D / A converter, 44 is a comparator, 50 is a variable resistor, 51 Is a condenser.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/52──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B41J 2/52
Claims (1)
入力する入力手段と、 一周期の内側に極値を有する所定周期のパターン信号を
発生するパターン信号発生手段と、 前記画像信号の値と前記パターン信号の値とを比較して
パルス幅変調信号を発生するパルス幅変調信号発生手段
とを有し、 前記パターン信号の周期を、前記画素毎のデジタル値が
入力される周期に対して略3/2倍に設定したことを特徴
とする画像処理装置。An input unit for inputting an image signal represented by a digital value for each pixel; a pattern signal generating unit for generating a pattern signal of a predetermined cycle having an extreme value inside one cycle; Pulse width modulation signal generation means for generating a pulse width modulation signal by comparing the value of the pattern signal with the value of the pattern signal. An image processing apparatus characterized in that the setting is approximately 3/2 times higher.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP1037418A JP2840278B2 (en) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | Image processing device |
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JP1037418A JP2840278B2 (en) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | Image processing device |
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JPH02215556A JPH02215556A (en) | 1990-08-28 |
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1989
- 1989-02-17 JP JP1037418A patent/JP2840278B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH02215556A (en) | 1990-08-28 |
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