JPH05268470A

JPH05268470A - 画像信号処理装置

Info

Publication number: JPH05268470A
Application number: JP4063270A
Authority: JP
Inventors: Tatsuki Inuzuka; 達基犬塚; Toshiaki Nakamura; 敏明中村; Shinichi Shinoda; 伸一篠田; Yasuyuki Kojima; 康行小嶋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-10-15
Also published as: EP0565861B1; US5812274A; US5555095A; US6437825B1; EP0565861A1; DE69315247D1; KR930020942A; KR960014313B1; DE69315247T2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ＣＣＤあるいは密着センサなどの光電変換素子
を用いて入力した画像信号を、小規模な回路構成で、高
い画質を得るための、信号処理方式、及び装置構成を実
現する。【構成】シェーディング補正手段の白基準信号ｄビッ
ト、エッジ強調手段の隣接複数画素信号ｆビット、誤差
拡散処理手段の誤差成分ｊビットのとき、参照する信号
のデータ幅を、それぞれ１画素あたりｄ＋ｆ＋ｊ≦８と
する。あるいは、誤差拡散処理手段において複数画素
（Ｎ画素）で共用する誤差成分を、一画素あたりのデー
タ幅をｊ’＝ｊ／Ｎとすることで、ｄ＋ｆ＋ｊ’≦８と
する。【効果】それぞれの信号処理において参照する信号のデ
ータ幅を低減すると共に、信号処理の精度を十分に満た
し、例えば、メモリ部を同一のＬＳＩに搭載することも
容易となり、必要とするメモリを、１画素当り８ビット
とすることができ安価なメモリ構成を利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像信号を入力するスキ
ャナ等の画像信号処理装置に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリなどの画像入力装置では、
ＣＣＤ（チャージカプルドデバイス）あるいは密着セン
サなどの光電変換素子を用いて入力した画像信号を、蓄
積、電送などの目的に適した信号に変換する、画像信号
処理を行なっている。この信号処理の例を、以下に示
す。

【０００３】（１）シェーディング補正ＣＣＤ（チャージカプルドデバイス）あるいは密着セン
サなどの光電変換素子を用いて入力した画像信号には、
照明のムラ、あるいは各光電変換素子の特性ばらつきな
どの歪成分を含むため、この歪を補正し、均一な画像信
号を再生するためのシェーディング補正を行なう。

【０００４】（２）エッジ強調（ＭＴＦ補正）光学系あるいはセンサの持つＭＴＦ特性を補正し、また
エッジ特性を向上させるため、エッジ強調処理を行な
う。

【０００５】（３）疑似中間調また、白黒記録のプリンタにおいて中間調画像を疑似的
に再現するため、誤差拡散処理と呼ばれる信号処理方法
を行なう。

【０００６】これらの他に、入力信号のレベル変換を行
なうガンマ処理、文書画像等の信号出力するための２値
化処理、写真等の中間調画像部分と文書画像等の白黒２
値画像部分の領域分離するための信号処理等が提案され
ている。

【０００７】これらの信号処理方法については、例え
ば、日刊工業新聞社発行の「画像のディジタル信号処
理」に一般的な記述がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記信号処理を実現す
るにおいて、それぞれの信号処理において参照する信号
を記憶するメモリが必要である。

【０００９】従来は、それぞれの信号処理の実現手段と
メモリを個別に組み合わせることで構成していたが、装
置全体としてはメモリインタフェースが複数となり回路
規模が増大したり、メモリに未使用部分が生じる等の問
題点があった。

【００１０】本発明は、上記の信号処理を実現するため
のメモリ容量を低減し、メモリとのデータ入出力を簡易
な構成とし、且つ高い画質の画像を得ることを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、画像信号(a bit／画素)を白基準信号(b
bit／画素)を用いて補正し出力信号(c bit／画素)を求
めるシェーディング補正手段において、それぞれのデー
タ幅を、a＝c、a＞bと設定し、白基準信号(b bit／画
素)は、該信号を圧縮伸長する手段と、圧縮した白基準
信号(d bit／画素)で蓄積する手段を用いて、各データ
幅をb＞dと設定し、注目する画素の信号(e bit／画素)
を、隣接する複数の画素の信号(f bit／画素)を用いて
補正し出力信号(g bit／画素)を求めるエッジ強調手段
において、それぞれのデータ幅を、e≧fと設定し、注目
する画素の信号(i bit／画素)と２値化処理前後におけ
る誤差成分(j bit／画素)を用いて、あらかじめ定めた
演算手順に基づき２値化した出力信号(k bit／画素)を
求める誤差拡散処理手段において、それぞれのデータ幅
を、i＞j、k=1と設定し、１画素あたり８ビットのメモ
リを上記手段のため分配し、ｄ＋ｆ＋ｊ＝８とする。

【００１２】あるいは、複数画素（Ｎ画素）で共用する
誤差成分を設定し、一画素あたりのデータ幅をｊ’＝ｊ
／Ｎとすることで、ｄ＋ｆ＋ｊ’＝８とする。

【００１３】

【作用】上記手段を用いることで、シェーディング補正
手段においては、シェーディング歪を含む基準信号の信
号振幅範囲が、補正の対象とする画像信号の信号振幅範
囲よりも、狭いことがあらかじめ明らかであるならば、
それぞれのデータ幅をa＝c、a＞bと設定することで、演
算上の精度を満たすことができる。

【００１４】白基準信号(b bit／画素)は、該信号を圧
縮伸長する手段、圧縮した白基準信号(d bit／画素)で
蓄積する手段を用いて、それぞれのデータ幅をb＞dと設
定することで、メモリ容量を低減することができる。

【００１５】エッジ強調手段の入力信号にはガンマ変換
による信号変換が行なわれている。ガンマ変換では、入
力信号の複数ステップが１ステップの出力信号に変換さ
れる信号領域、あるいは、入力信号の１ステップが複数
ステップの出力信号に変換される信号領域がある。この
ため、信号領域の多くでは、データ幅を、e＞fと設定す
ることで、演算上の精度を満たすことができる。

【００１６】誤差拡散処理手段においては、隣接した複
数画素（Ｎ画素）の誤差成分を平均化等の信号処理によ
って算出しＮ画素で共通利用する。このように、平均化
により信号変動を抑えることから、それぞれのデータ幅
を、i＞j、k=1と設定することができる。

【００１７】上記構成で画像信号処理を実現すること
で、それぞれの信号処理において参照する信号のデータ
幅を低減すると共に、それぞれの信号処理において信号
の精度を十分に満たし、高い画質の画像信号を得ること
ができる。

【００１８】上記構成で画像信号処理を実現すること
で、それぞれの信号処理で用いるメモリを統合し、該メ
モリのデータ入出力のタイミングを共通化するととも
に、１度に入出力するデータをそれぞれの信号処理に分
割利用することで、画像信号処理を実現する装置の構成
を簡易にし、高い画質の画像信号を得ることができる。

【００１９】また、誤差拡散処理で参照する誤差成分に
関する信号を、２画素で共有して参照することで、必要
とするメモリ容量を低減することができる。

【００２０】画像信号処理に必要とするメモリ容量を低
減することで、画像信号処理を実現する回路にメモリ部
を容易に組み込むことが出来るわけであり、例えば、Ｌ
ＳＩにて回路を構成する場合には、上記メモリ部を同一
のＬＳＩに搭載することも容易となる。

【００２１】また、上記のような作用を得ることで、全
ての画像信号処理に必要とするメモリ容量を、１画素当
り８ビットとすることができる。これは、広く使用され
ている標準的なメモリの構成が、８ビットを単位とした
信号入出力を行なっていることから、標準的すなわち安
価なメモリを利用できるという効果がある。

【００２２】

【実施例】図１に、本発明の具体例を示す。

【００２３】シェーディング補正手段は、画像信号をＣ
ＣＤあるいは密着センサ等の光電変換素子から入力し、
シェーディング補正のための基準信号を蓄積したメモリ
と信号の入出力をおこないながら、シェーディング補正
の終了した信号を出力する。

【００２４】エッジ強調手段は、シェーディング補正の
終了した信号を入力し、隣接した画像信号を蓄積したメ
モリと信号の入出力をおこないながら、あらかじめ設定
した係数に基づくフィルタ処理を行ない、信号を出力す
る。

【００２５】誤差拡散手段は、疑似中間調画像が選択さ
れた場合に、シェーディング補正およびエッジ強調等の
信号処理の終了した信号を入力し、隣接した画素に分配
する誤差成分を蓄積したメモリと信号の入出力をおこな
いながら、誤差拡散処理を実行し、信号出力を行なう。

【００２６】その他に、画像信号の濃淡特性を変換する
ためのガンマ処理、白黒２値画像の白黒を判定するため
の２値化回路などがある。本発明は、これらの、シェー
ディング補正、エッジ強調、誤差拡散、ガンマ処理、２
値化等の具体的信号処理手順の詳細に依存するものでは
なく、原理に基づく信号処理であれば良い。

【００２７】上記、シェーディング補正、エッジ強調、
誤差拡散を実行するためには、それぞれの信号処理のた
めに、最低１ライン分の信号蓄積手段が必要である。

【００２８】以下、センサ出力信号をＡ／Ｄ変換して入
力する画像信号を６ビット／画素の場合について、それ
ぞれの信号処理で使うデータの幅を演算に必要な精度に
限定することで、該信号遅延手段の構成を１画素あたり
８ビットの１ライン分のメモリとする例について説明す
る。

【００２９】シェーディング補正手段では、図２に示す
ように、白基準信号の圧縮、伸長手段を設け、１画素１
ビット（ｄ＝１）の形式で白基準信号を記憶する。白基
準信号の波形再生時に、圧縮、伸長による信号劣化のな
いことが、シェーディング補正を正確に実行するに必要
な条件である。ここで、図３に示すように、白基準信号
の歪が白を基準とした振幅範囲の５０％内であるなら
ば、入力した画像信号（ａ＝６）よりも再生した白基準
信号のデータ幅ｂは狭くて良く（ａ＞ｂ）、例えば前者
が６ビットであるならば後者は５ビットで良く、シェー
ディング補正の結果６ビット幅（ｃ＝６）の補正信号を
得ることができる。

【００３０】エッジ強調手段では、ガンマ変換後の画像
信号を対象に、前ラインの画像信号を参照してフィルタ
処理を実行する。ここで、図４に示すように、ガンマ変
換処理では、変換曲線の設定を考慮すれば、入力信号の
データ幅ｅ以下のデータ幅ｆで出力信号を表現すること
ができる（ｅ＞ｆ）。例えば前者が６ビットであるなら
ば後者は５ビットで良いことから、参照信号は、５ビッ
ト幅以下のデータとすることができる。図５に示すよう
に１ライン分のメモリを用意し、前ラインの５ビット幅
のデータを参照して、２×３、あるいは２×５の係数マ
トリックスを用いた処理を実行する。

【００３１】誤差拡散処理では、複数の画素における２
値化処理の前後の誤差成分を重み付け加算して、順次フ
ィードバックする形をとるため、それぞれの誤差成分の
データ幅ｊを注目画素の画像信号のデータ幅ｉと同一と
しなくても（ｉ＞ｊとする）、大局的な画像の濃度は保
存されることになる。また、誤差拡散手段では、隣接す
るＮ画素の誤差成分を平均化し、Ｎ画素分のメモリで該
誤差成分を記憶することで、画素単位で必要とするメモ
リ容量を低減することができる。このため、図６に示す
ように、隣接する２画素（Ｎ＝２）で誤差成分を平均化
し４ビット幅（ｊ＝４）のデータとしたうえで、１画素
あたり２ビット（ｊ’＝ｊ／Ｎ）でメモリに蓄積する。
メモリに蓄積した誤差成分の参照は、図７に示すように
実行する。

【００３２】このようにして、シェーディング補正、エ
ッジ強調、誤差拡散の信号処理で参照する信号を、１画
素あたり８ビットとする。そして、図８に示すように、
各信号処理手段にデータの配分を行なう手段を用いるこ
とで、１度のアクセスで８ビットのデータ入出力を行な
うメモリを用いることができる。一般に、８ビットを単
位としたメモリ構成が広く使われており、このため、種
類の豊富な汎用で安価なメモリを利用することができ、
装置の簡易化、低価格化を実現することができる。ＬＳ
Ｉチップに、画像処理回路とメモリ回路を組み込むこと
も容易に行なえる。

【００３３】また、ラインメモリを画処理手段の外付け
回路として構成する場合には、８ビットを単位としたデ
ータ入出力を行なうメモリを、１ラインあたりの画素数
に応じて構成し、メモリ容量を設定することができる。
例えば、Ｂ４サイズの原稿を１ｍｍあたり８画素で読み
取る場合には、１ラインは２０４８画素で構成されるた
め、２０４８バイトのメモリを利用すれば十分である。

【００３４】該メモリは、それぞれの信号処理手段のみ
ならず、プログラムに基づく信号処理を実行する制御装
置（ＣＰＵ等）からのデータ入出力手段を用意すること
で、さらに効果をもたらすことができる。例えば、シェ
ーディング補正のための白基準信号を設定するために、
白基準とする対象物を読み取った画像信号を、シェーデ
ィング補正、エッジ強調、誤差拡散の信号処理を行なう
ことなく入力して、ＣＰＵを用いて、あらかじめ定めた
ソフトウェアに基づく信号手順を実行した後、算出した
基準信号を該メモリに書き込むことで、任意のアルゴリ
ズムにより算出した白基準信号を用いてシェーディング
補正を実行することができる。

【００３５】ラインメモリに蓄積された画像信号を用い
て、複数の画素で構成される領域の画像信号を用いた、
信号性質の判定を行なうことができる。このための領域
判定手段は、あらかじめ固定的に設定した信号処理手順
を用いることができるのは当然であるほか、入力した画
像信号を統計的あるいはニューロ計算機で代表されるよ
うな学習手段を用いて、適応的に設定することもでき
る。

【００３６】例えば、ニューロ計算機を用いた信号性質
の判定を行なう手順を次に示す。

【００３７】（１）バックプロパゲーション等の学習過
程を用いて回路（ソフトウェアで実現することもでき
る）を設定する。

【００３８】（２）複数の画素で構成される微小領域の
画像信号を該回路に入力し、該微小領域の判定結果を出
力しながら、順次画面をスキャンしていく。

【００３９】（３）該微小領域の判定結果を用いて、よ
り広域の画面における領域を分割し、それぞれの領域に
適した画像信号処理を実行する。

【００４０】ここで、微小領域を構成する複数の画素信
号は、ラインメモリ等に蓄積しておく必要があるが、前
記した信号処理手段で用いるラインメモリと、その蓄積
信号を利用することができる。このため、新たなメモリ
を用意する必要なく、領域内の信号性質の判定のための
信号処理を実現することができる。そして、エッジ強調
の係数マトリックスの設定、誤差拡散における誤差成分
の拡散係数の設定、さらには２値画像と中間調画像の領
域分離等に利用することができる。

【００４１】

【発明の効果】それぞれの信号処理において参照する信
号のデータ幅を低減すると共に、信号処理の精度を十分
に満たし、高い画質の画像信号を得ることができる。

【００４２】例えば、ＬＳＩにて回路を構成する場合に
は、上記メモリ部を同一のＬＳＩに搭載することも容易
となる。

【００４３】画像信号処理に必要とするメモリを、１画
素当り８ビットとすることができ安価なメモリ構成を利
用できるという効果がある。

【００４４】このように、本発明によれば、読み取り信
号の画像処理全体を考慮した回路構成を、小規模に実現
し、かつ、高い画質を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体例を示す図、

【図２】シェーディング補正手段の構成図、

【図３】シェーディング補正用白基準波形の説明図、

【図４】ガンマ変換の説明図、

【図５】エッジ強調手段の構成図、

【図６】誤差拡散手段の構成図、

【図７】誤差拡散処理の説明図、

【図８】ラインメモリのデータ入出力の説明図。

【符号の説明】

１００…ラインメモリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 1/40 Ｄ 9068−5Ｃ (72)発明者小嶋康行神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光電変換素子を用いて入力した画像信号の
信号処理において、シェーディング補正のための白基準信号(b bit／画素)
を１画素あたりd bit（データ幅はb＞dとする）に圧縮
伸長する手段、注目する画素の信号(e bit／画素)を、隣接した複数の
画素の信号(f bit／画素)を用いてエッジ強調する手
段、疑似中間調画像を算出するために注目する画素の信号と
既に２値化処理を行なった画素の誤差成分(j bit／画
素)を用いて２値化した出力信号を求める誤差拡散手
段、１画素あたりの信号のデータ幅をｄ＋ｆ＋ｊ＝８として
信号蓄積を行なうラインメモリから構成することを特徴
とする画像信号処理装置。
【請求項２】請求項１記載の誤差拡散処理手段におい
て、既に２値化処理を行なった画素の誤差成分(j bit／画
素)を複数画素（Ｎ画素）に渡り平均化する手段、該平均化した誤差成分を一画素あたりｊ’＝ｊ／Ｎのデ
ータ幅に分配する手段、を設けて、１画素あたりの信号のデータ幅をｄ＋ｆ＋ｊ’＝８とし
て信号蓄積を行なうラインメモリから構成することを特
徴とする画像信号処理装置。
【請求項３】請求項１および２記載の信号蓄積を行なう
ラインメモリは、前記した圧縮伸長手段、エッジ強調手
段、誤差拡散手段による信号入出力と、ＣＰＵによる信
号入出力を、切り換え手段により選択できることを特徴
とする画像信号処理装置。
【請求項４】上記したシェーディング補正手段、エッジ
強調手段、誤差拡散の手段、およびこれらの手段で参照
する信号を蓄積するラインメモリを、一つのＬＳＩチッ
プ上に構成することを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項５】上記ラインメモリは、上記画像信号処理手
段以外の外部機器から読みだし、書き込みを可能とする
ことを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項６】白基準とする画像信号をシェーディング補
正、エッジ強調、誤差拡散処理を行なうことなく入力
し、該信号をあらかじめ定めたソフトウェアに基づき信
号処理した結果を前記シェーディング補正のための白基
準信号蓄積手段に書き込んだ後、該蓄積手段の信号を基
準として、画像信号のシェーディング補正を実行するこ
とを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項７】前記したラインメモリに蓄積した複数画素
の画像信号を用いて画像性質に関する状態値を出力する
領域判別手段によって、前記したエッジ強調手段、誤差
拡散手段に用いるパラメータ等を変化させることで、画
像性質に適した信号処理を実行することを特徴とする画
像信号処理装置。
【請求項８】入力および蓄積した画像信号を、あらかじ
め構成したニューロ計算機に入力し、画像性質に関する
状態値を出力することによって、前記したエッジ強調手
段、誤差拡散手段に用いるパラメータ等を変化させるこ
とで、画像性質に適した信号処理を実行することを特徴
とする画像信号処理装置。