JPH1032713A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の高解像度化が進んでも極めて安価でし
かも高品位な画像表現が可能となる画像処理装置の提供
を目的とする。 【解決手段】 ８ビットの画像信号を４ビットに疑似中
間調処理する第１の中間調処理部Ａ９と、４ビットの画
像信号を処理する色補正部１０、変換部１１、解像度変
換部１２、空間フィルタ１３、γ変換部１４からなる画
像処理部と、前記画像処理部からの画像処理された４ビ
ットの画像信号を１ビットに疑似中間調処理する第２の
中間調処理部Ｂ１５と、前記１ビットの信号に基づき画
像を出力する記録部１６とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、ＦＡＸ、プ
リンター、等画像信号を処理する所謂画像処理装置に関
し、特に、入力画像信号を入力レベルよりも少ないレベ
ルの画像信号に疑似中間調処理する画像処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置、例えばデジタル複
写機に於ける疑似中間調処理は、誤差拡散法が広く用い
られている。誤差拡散法は入力する８ビットの画像信号
を所定しきい値で２値化し、この２値化時の２値化誤差
を注目画素近傍のこれから２値化すべき画素位置の入力
信号に分配して補正する事で、中間調を疑似的に表現す
る方法である。

【０００３】従来、このディジタル複写機は。４００Ｄ
ＰＩの密度で画像を読取、記録を行っていたが、近年プ
リンタが６００ＤＰＩ，７２０ＤＰＩ，１２００ＤＰＩ
と高解像度化が進んでいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】プリンタの機能をも有
する複写機を高解像度化しようとすると、画像を読取っ
て処理する所謂画像処理部に高速性が要求され、又２次
元的処理部のメモリの増大が著しくなりコスト的に課題
がある。例えば、４００ＤＰＩから６００ＤＰＩにシス
テムの解像度をあげるなら、同じ複写速度を達成するに
は、画像の読取から各画像処理部の処理速度は、２．２
５倍となり、また５＊５画素で構成していた空間フィル
ターは、同様の機能を得るためには、７＊７画素以上の
広い領域の処理となり、遅延メモリも２．２５倍とな
り、コスト高となる欠点があった。

【０００５】本発明は上述した従来技術の欠点を除去す
るものであり、多値画像信号に対する画素毎の処理をビ
ット数を半減させることで、演算規模を削減でき、２次
元的処理部の画像遅延メモリの規模を半減することがで
き、大幅なコストの削減、及び高速処理が可能になる画
像処理装置の提供を目的とする。

【０００６】更に、ビット数を削減した後に画像処理を
行い、その後更にビット数を削減したとしても高画質な
画像を得ることができる画像処理装置の提供を目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため本発明の画像処理装置はＬビットの画像信号をＭ
（＜Ｌ）ビットに疑似中間調処理する第１の中間調処理
手段と、前記Ｍビットの画像信号を処理する画像処理手
段と、前記画像処理手段により画像処理されたＭビット
の画像信号をＳ（＜Ｍ）ビットに疑似中間調処理する第
２の中間調処理手段と、前記Ｓビットの信号に基づき出
力する出力手段とを備える。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【０００９】本実施の形態では、Ｌ（８）ビットの画像
信号をＭ（４）ビットに変換した後、画像処理を実行
し、その後Ｍビットの画像信号をＳ（１）ビットに変換
する例を説明する。

【００１０】図１に本発明の実施の形態における画像処
理装置の構成を示す。４００ＤＰＩの密度で個体撮像素
子（センサ２）で読取った画像信号のムラをシェーディ
ング補正部３で均一に補正し、センサ２のフィルタの色
補正を色空間変換部４で行う。色空間変換部４からの輝
度ＲＧＢ信号を対数変換部８で８ビットの濃度レベルを
有するＣＭＹの信号に変換し、この信号を中間調処理部
Ａ９で疑似的な４ビットの疑似中間調信号に変換する。

【００１１】この中間処理部Ａ９における疑似中間調処
理では各画素単位では４ビット１６階調の濃度レベルし
か表現出来ないが、複数画素からなる所定の領域で空間
的に見れば８ビットの濃度レベルを表現している。これ
らＹ、Ｍ、Ｃ３色のそれぞれ４ビットに疑似中間調処理
された濃度信号は、色補正１０部で、記録部６にて用い
る色材の特性等により色補正される。必要に応じて変換
部１１で変倍し、その後解像度変換部１２で４００ＤＰ
Ｉ（Ｄｏｔ Ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）のデータを６００ＤＰ
Ｉの密度に変換する。尚、該解像度変換部１２における
変換処理と変倍部１１における変換処理は同時に処理を
行っても良い。空間フィルタ１３では、先鋭度の補正、
及びモアレ除去を行う。濃度調整はγ補正部１３で行
う。一方像域分離部６は先述の解像度変換部１２、空間
フィルタ１３の各処理部で画像の属性に応じた適応処理
を行うための画像認識処理を行う。特に画像中の黒色文
字部を黒色単色で尖鋭に記録するため黒文字とそれ以外
の像域の像域判定を行う。中間調処理部Ｂ１５は４ビッ
トに疑似中間調処理された画像信号を更に１ビットまで
疑似中間調処理し、２値の記録信号を記録部１６に出力
する。外部ＩＦ５及び外部Ｉ／Ｆは各々８ビットと１ビ
ットの画像信号を外部に対して入出力するインターフェ
ースである。ここで本実施の形態の特徴とする点は、以
上述べた様に、所謂多値画像信号に対する画素毎の処理
を疑似中間調処理部Ａ９を用いてそのビット数を半減さ
せ、色補正部１０の演算規模を削減できると共に、変倍
部１１及び空間フィルタ１３等の２次元的処理部の画像
遅延メモリの規模を半減することができる。従って、大
幅なコストの削減、及び高速処理が可能になる。

【００１２】（中間調処理部Ａ９の実施の形態１）図２
は、対数変換部８で対数変換された８ビットの濃度信号
ＣＭＹの内の１色分に対する中間調処理部Ａ９の実施形
態である。他の２色についても同様な構成で実現でき
る。対数変換部８からの濃度信号９２を乗算器９１で１
／１７倍すれば結果は４ビット信号となる。一方この信
号を乗算器９３で１７倍し加算器９８で基の８ビット信
号９２から減算すれば、濃度信号９２を乗算器９１で１
／１７倍した余り（０〜１６）から得られる。該余り信
号を等号を含まず疑似乱数発生器９７で得られる０〜１
６の信号より大きい場合１と又、小さい場合０と比較器
９５で２値化すれば１ビット信号が得られる。この１ビ
ットの比較結果を、先述の濃度信号９２を乗算器９１で
１／１７倍した４ビット信号に加算器９４で加算して、
４ビットの疑似中間調処理信号９６が得られる。

【００１３】疑似乱数は近傍の１７画素以上の領域でほ
ぼ均等に０〜１６の値を発生する為、１７画素の領域で
はほぼ８ビットの濃度が疑似的に表現されている事にな
る。従って、８ビットデータを４ビットデータに削減し
たとしても、その後の画像処理を入力データに忠実に実
施することができる。

【００１４】（中間調処理部Ａ９の実施の形態２）図３
は図２で詳説した８ビットの信号を１７で割った商（４
ビット）とその余り０〜１６の信号をメモリ９９を使っ
た所謂ＬＵＴ変換で行う例であり、２５６ワード９ビッ
トのＲＡＭ，又はＲＯＭで実施できる。尚対数変換も同
時に行う為にメモリ９９の入力は対数変換前の、すなわ
ち色空間変換部４の出力信号８０とする。図３の実施の
形態は通常の対数変換用のＬＵＴメモリを１ビット幅増
やすのみで実施できる為、より安価に実施可能である。

【００１５】（中間調処理部Ａ９の実施の形態３）図４
は図３の実施の形態に加えて乱数による２値化と、加算
をＬＵＴ変換で実施する別実施例であるが、メモリ９９
の入力として５ビットの乱数を加える。従ってメモリ９
９は８Ｋワード４ビットとなるが、速度が遅いシステム
の場合、或いはコンピュータ上のソフトウエアで実施す
る場合、有効である。

【００１６】尚８ビットから４ビットへの疑似中間調処
理部Ａ９は、本発明の上記図２〜図４に示した実施の形
態に限定されず、例えば誤差補正を伴う、誤差拡散法、
本発明人が既に開示した特開平２−２１０９６３号公報
の方法等、濃度保存形の疑似中間調処理も、全て適用が
可能である。又、本実施の形態では８ビットから４ビッ
トの例を開示したが、記録、読取の解像度が十分高い場
合、８ビットから３ビット、２ビットへ処理しても同様
の効果が得られる。

【００１７】次に、図１の色補正部１０の詳細を説明す
る。

【００１８】（色補正部１０の実施の形態）次に色補正
部１０の実施の形態を図５で詳説する。基本的に従来の
マトリックス演算で行われる黒生成、色補正を４ビット
のＣ，Ｍ，Ｙ入力信号に対して行えば良いわけである
が、入力のビット数が半減しているため、ＬＵＴ変換を
用いた所謂ダイレクトマッピング方式が可能となる。す
なわち４Ｋワード、１６ビットのメモリ１００を用いて
予め演算で得られる各ＣＭＹ信号の組み合わせに対する
色補正されたＣＭＹＫ４色信号を各４ビットの割り付け
て記憶しておく。

【００１９】各入力画素に対しては１６ビットの表現色
数に縮退しているが、先述したように、１７画素分で平
均的に見れば、３２ビットの色の表現が可能といえる。

【００２０】変倍部１１、解像度変換部１２、空間フィ
ルタ１３においては、従来より公知の手法が用いられる
が、各処理に伴う画像をライン単位で遅延保持するメモ
リのビット数は半減する。尚、均一な８ビットの信号は
先述の疑似中間調処理部Ａ９において４ビットでかつ隣
接する画素間ではレベルがランダムに１レベル揺らぐ事
になるが、例えば空間フィルタを注目画素を中心とする
５＊５画素とし、２５画素全ての位置に重み係数を有す
るフィルタとするなら処理の参照画素領域は先述の１７
画素以上で有る為、不用なノイズを発生する事は極めて
少ない。又、一般的なラプラシアンフィルタの場合、レ
ベル２以上の変化に相当するラプラシアン成分のみ用い
てエッジを強調すれば、同様に良好な結果が得られる。

【００２１】尚、文字に対しては通常、人の視覚特性は
細線が細かい程階調を識別出来なくなるため、４本／ｍ
ｍ程度の細線は４ビットの階調数で十分であるとの知見
からも、解像特性を劣化させる事もない。

【００２２】（中間調処理部Ｂ１５の実施の形態１）図
６は中間調処理部Ｂ１５の実施の形態である。中間調処
理部Ｂ１５はγ変換部１４からの４ビットの画像信号１
４０を１ビットに疑似中間調処理する。

【００２３】入力信号１４０に隣接画素２値化時に得ら
れた２値化誤差を加算器１５１で加算し比較器１５２で
２値化する。２値化時のしきい値は、該２値化信号を２
ライン分遅延保持メモリ１５３で保持し、過去に２値化
された２値データと重み係数１５５とを積和演算１５４
で積和して求める。尚、用いる重み係数の総和は１５と
する。

【００２４】同しきい値と誤差補正された信号との差を
加算器１５７で求める。これが２値化誤差である。該誤
差は誤差配分器１５８で２分し一方は次画素２値化時の
誤差として加算器１６１に加え、他方は１ライン分の遅
延保持メモリ１５９でライン分遅延させた後加算器１６
１に加える。

【００２５】従って注目画素（＊）の２値化誤差は直前
の２値化誤差１ライン前のそれとを加算器１６１で加算
した物であり、これで加算器１５１で入力信号１４０を
補正する。

【００２６】尚、中間調処理部Ｂ１５の２値化手法は上
述した実施の形態に限定される事無く、濃度保存形の例
えば誤差拡散法等でも良い。又、記録表示装置が２ビッ
ト、すなわち４値の表現能力がある場合には４ビット信
号から２ビット信号に処理される。

【００２７】この様に本実施の形態によれば各種画像処
理を実施する際のハード規模を削減する為に、一端、入
力画像データを多値疑似中間調処理を用いて、ビット数
を削減し、色補正等の各種処理を施した上で、その後再
度疑似中間調処理で記録の為の２値化を行っている。

【００２８】ここで、誤差拡散法を用いて良好なテクス
チャでハーフトーンを表現するには、誤差を拡散させる
領域を十分広く設定することが知られており、８ビット
の画像データを処理する場合、図７に示す様に、注目画
素に隣接する１２画素に対し、最小でＥ／４８程度（Ｅ
は注目画素で発生した２値化誤差）の誤差配分が必要で
ある。発生する誤差は入力画像信号のレンジ程度であ
り、４ビットの画像信号の場合、この誤差分配率による
配分誤差は殆どの場合０となる。すなわち、実質的に１
２画素領域に所望の分配率で誤差補正する事は不可能で
ある。つまり、ビット数が少ない画像信号に対し従来同
様の良好なハーフトーン画像を得ることは困難となる。

【００２９】そこで、入力ビット数が少ない画像に対し
てもより広範囲に２値化誤差を拡散でき、良好なテクス
チャでハーフトーンを表現できる疑似中間調処理方法を
中間調処理部Ｂ１５の実施の形態として以下に説明す
る。

【００３０】（中間調処理部Ｂ１５の実施の形態２）図
８はγ変換部１４からの４ビット（０〜１５）の画像信
号Ｆを２値化する場合の実施例である。後述する誤差補
正データと入力信号Ｆを加算器２１８で加算し、その出
力２０８を所定しきい値Ｔを用いて、比較器２０６で２
値化する。

【００３１】注目画素２値化誤差Ｅは、 Ｅ＝（Ｆ＋ΣＥ^*Ｒ）−Ｂ^*１５ ここで、Ｂは注目画素の２値化結果１５、ΣＥ^*Ｒは注
目画素近傍で既に２値化が終了した画素位置で発生した
２値化誤差と重み係数Ｒを用いた注目画素に対する誤差
の加重平均値である。

【００３２】従って誤差Ｅは、２値化結果２１５に乗算
器２０７で１５倍した値を加算器２０９で前記誤差補正
後画像データ２０８から減算して得られる。

【００３３】ＦＩＦ２０２，２０３は、この誤差を各々
１ラインずつ遅延保持し、注目画素ラインの２値化誤差
と共に加重平均値回路２０１に入力する。

【００３４】加重平均値回路２０１は２値化が既に終了
した注目画素近傍の１２画素画素位置で発生した２値化
誤差を（図示しないラッチ回路に依って）同時に参照出
来る積和演算部で図示する重み係数をその画素位置の２
値化誤差に乗算し加算する。重み係数の和が総和が１６
の為、その結果を乗算器２０５で１／１６倍すれば、注
目画素位置に対する補正誤差Ｅが得られる。

【００３５】この実施の形態の特徴は、注目画素位置で
発生した２値化誤差を数画素に分配するのでは無く、発
生した誤差そのものを遅延保持しておき、注目画素２値
化時に加重平均して補正誤差を得ることにある。

【００３６】これにより、分配率の小さい（加重値の小
さい）誤差を演算誤差無く注目画素に反映する事が可能
になる。

【００３７】ところで、乗算器２０５に於て、最大１５
の切捨て誤差が発生する。図９は、この演算誤差を更に
補正する例である。

【００３８】図９に於て、乗算器２０５の演算結果を乗
算器２１１で１６倍し、乗算器２０５への入力値から加
算器２１７で減算すれば、演算誤差、すなわち切捨て誤
差が得られる。該誤差をフリップフロップ２１６で、１
画素処理する間遅延保持して加算器２０４で先述の加重
平均値に加算して補正が終了する。

【００３９】すなわち、切捨て誤差の次の画素上で補正
できる。これにより、完全な誤差補正が可能となる。重
み係数の総和が大きい場合に於て、本例での補正は効果
的であり、より高品位な中間調再現が可能となる。

【００４０】図１０は更に、誤差メモリ２０３、２０２
のビット巾を削減した例である。先述の誤差Ｅは４ビッ
ト画像信号に対して、極性ビットを含め６ビット必要で
ある。このビット数を２ビット削減する為に、乗算器２
１３で得られた誤差の内下位２ビットを切捨てる。その
結果を乗算器２１４で４倍し、乗算器２１３の入力値か
ら加算器２１２で減算すれば、切捨て誤差が得られる。
この誤差をフリップフロップ２１０で一画素分遅延保持
して、加算器２１８に加えれば、この誤差が補正出来
る。すなわち、発生する誤差の下位２ビットを切捨て、
誤差メモリのビット巾を削減してコストダウンすると共
に、切捨てた２ビット分を順次次の画素２値化時に誤差
補正する。

【００４１】尚、説明を省くが、この場合、平均値演算
部２０１では、各入力誤差データを４倍にビットシフト
して演算する事は述べるまでも無い。

【００４２】以上の処理を更にＦＩＦＯ２０３の出力部
で行っても良い。すなわちＦＩＦＯ２０２は、注目画素
を含むラインに対し最も遠く参照する画素も本例の重み
係数では、２と小さい。従って、ビット数を更に削減可
能である。この場合においても、削減されたデータは次
の画素で補正されるため、２値化画像を劣化させるには
至らない。

【００４３】同様にして、加算器２０９で得られる注目
画素２値化誤差を所定の範囲で制限する事で、ＦＩＦＯ
３，２のビット数を削減出来る。すなわち発生する誤差
を−１５〜＋１５の範囲で制限し５ビットとし、この範
囲を越える場合は越えた誤差分を、図１０の誤差補正処
理と同様に、次の画素２値化時に誤差補正する。通常最
大値＋１５なる誤差が連続して発生し得ない為、隣接画
素上での補正が可能である。

【００４４】尚、誤差を求める重み係数は本実施形態の
それに限定されず、例えば図１１に示す物も使える。

【００４５】この様に中間調処理部Ｂの実施の形態２に
よれば、濃度が小ビット数の画像信号に対する誤差拡散
法であり、より広範囲に２値化時誤差を拡散可能であ
り、結果として、良好ななテクスチャーで中間調が再現
出来る。又ハード規模を小さく出来る。

【００４６】述べる迄もないが、本発明はインクジェッ
ト、ＬＥＤ、レーザを用いた電子写真等、記録、表示方
式に限定されない。又実施例ではカラー装置であるが、
白黒の装置であっても同様の効果が得られる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、画像
の高解像度化が進んでも、極めて安価でしかも高品位な
画像表現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態における画像処理装置の構成を示
したブロック図。

【図２】中間調処理部Ａの実施の形態１における構成を
示したブロック図。

【図３】中間調処理部Ａの実施の形態２における構成を
示したブロック図。

【図４】中間調処理部Ａの実施の形態３における構成を
示したブロック図。

【図５】色補正部の構成を示したブロック図。

【図６】中間調処理部Ｂの実施の形態１における構成を
示したブロック図。

【図７】誤差拡散マトリクスの一例を示したブロック
図。

【図８】中間調処理部Ｂの実施の形態２における構成を
示したブロック図。

【図９】中間調処理部Ｂの他の構成を示したブロック
図。

【図１０】中間調処理部Ｂの他の構成を示したブロック
図。

【図１１】誤差拡散マトリクスの一例を示したブロック
図。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｌビットの画像信号をＭ（＜Ｌ）ビット
   に疑似中間調処理する第１の中間調処理手段と、 前記Ｍビットの画像信号を処理する画像処理手段と、 前記画像処理手段により画像処理されたＭビットの画像
   信号をＳ（＜Ｍ）ビットに疑似中間調処理する第２の中
   間調処理手段と、 前記Ｓビットの信号に基づき画像を出力する出力手段と
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記第２の中間調処理手段は既にＳビッ
   トに変換した際に発生した誤差を遅延保持する手段と、
   注目画素に隣接する複数の画素位置の変換誤差と整数の
   係数を用いて加重平均値を求める手段と、前記加重平均
   値を係数の総和で除算した値で注目画素の入力画像信号
   を補正する誤差補正手段と、この補正値をＳビットの信
   号に変換する変換手段と、変換によって発生する誤差を
   演算する手段とを有することを特徴とする請求項１記載
   の画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記誤差補正手段は除算により発生する
   誤差を隣接する画素の変換時に補正することを特徴とす
   る請求項２記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記誤差の演算手段は、更にビットの丸
   めにより発生する誤差を隣接する画素の変換時に補正す
   ることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
5. 【請求項５】 前記誤差の演算手段は、発生する誤差と
   所定値以内に削減する手段を含み、削減処理により発生
   する誤差を隣接する画素の変換時に補正することを特徴
   とする請求項２記載の画像処理装置。