JP3823562B2

JP3823562B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP3823562B2
Application number: JP28100198A
Authority: JP
Inventors: 圭介橋本; 好彦廣田
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2018-10-02
Also published as: JP2000115540A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル画像データの処理、特に文字画像のエッジ処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像処理装置は、原稿を読み取って得られたデジタル画像データを処理し、印字用のデジタル印字データを出力する。画像は、デジタル印字データに基づいて再現される。
画像処理装置は、原稿の画像をよりよく再現するため、原稿の画像を読み取ったデジタル画像データについて、種々の処理をおこなう。文字原稿については、文字画像の再現のため、文字のエッジを強調することが望ましい。このため、種々のエッジ判定手法や、エッジ判定結果に基づくデータ強調手法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
文字画像に特に斜め方向にあるエッジを含む場合、そのようなエッジを強調すると、得られた画像はぎざぎざになる。このため、原画像に比べて、再現画像の品位が悪くなる。これは、画像が画素単位で読み取られ再現されるためである。しかし、文字のエッジ部は滑らかに再現されることが望ましい。
【０００４】
本発明の目的は、文字エッジ部をより滑らかに再現できる画像処理装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像処理装置は、多値画像データに基づいて、画素を主走査方向に複数のサブ領域に分割しサブ領域の単位で画像を形成するためのデジタル画像データを出力する画像処理装置である。この画像処理装置は、多値画像データに基づいて、注目画素とその周辺画素の濃度レベルの差から注目画素のエッジ方向を識別するエッジ判定手段と、上記エッジ判定手段によって判定された注目画素のエッジ方向にしたがって、注目画素内の複数のサブ領域に濃度レベルを設定して各注目画素内の濃度分布を変化させる濃度制御手段とを備える。そして、前記のエッジ判定手段は、注目画素に対しエッジと反対側に隣接する画素の濃度レベルがしきい値よりも高い場合、判定されたエッジ方向をキャンセルする。ここで、注目画素の濃度分布の重心を変化させるため、１画素を主走査方向に複数のサブ画素に分割して、注目画素の濃度分布をサブ画素単位で制御する。エッジ判定手段により識別されたエッジ方向を基に、濃度制御手段は、注目画素に与える濃度をサブ画素単位で変化させ、注目画素に与えられる濃度分布（濃度重心を含む）を変化できる。これによって注目画素の解像度を向上させ、文字エッジ部を滑らかに再現する。
また、前記の濃度制御手段は、上記エッジ判定手段によって判定された注目画素のエッジ方向にしたがって、注目画素内のサブ領域ごとに濃度レベル設定用パラメータを設定する濃度レベル制御手段と、濃度レベル制御手段により設定された濃度レベル設定用パラメータを用いて、注目画素の濃度レベルを基に、注目画素内の複数のサブ領域それぞれに濃度レベルを設定する濃度レベル設定手段とからなる。濃度レベル設定用パラメータは、入力される多値画像データを印字用の画像データに変換するために用いられ、画素内の各サブ画素に対して設定される。
また、前記のエッジ判定手段が識別するエッジ方向は、主走査方向のいずれかの方向のエッジおよび細線エッジを含む。
本発明に係る画像処理の方法は、多値画像データに基づいて、画素を主走査方向に複数のサブ領域に分割しサブ領域の単位で画像を形成するためのデジタル画像データを出力する画像処理の方法であり、多値画像データに基づいて、注目画素とその周辺画素の濃度レベルの差から注目画素のエッジ方向を判定し、判定された注目画素のエッジ方向にしたがって、注目画素内の複数のサブ領域に濃度レベルを設定して各注目画素内の濃度分布を変化させる。ここで、前記のエッジ方向の判定では、注目画素に対しエッジと反対側に隣接する画素の濃度レベルがしきい値よりも高い場合、判定されたエッジ方向をキャンセルする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の画像処理装置について説明する。なお、図面において同一の参照記号は、同一または同等のものをさす。
図１は、本発明の画像処理装置の１実施形態を示す。この画像処理装置は、原稿読取装置、コンピュータなどから入力されるデジタル画像データに基づいて、感光体を露光することにより感光体上に画像を形成するためのデジタル画像データを生成し、プリンタに出力する。ここで、注目画素とその周辺の画素との階調差を求め、その階調差の組合わせによって主走査方向でのエッジ方向を識別する。そして、識別されたエッジ方向にしたがって注目画素内の濃度分布の重心を変化して、エッジを滑らかに再現する。ここで、注目画素の濃度分布の重心を変化させるため、画像読取の単位である１画素を、画像形成における主走査方向に複数のサブ画素に分割して、注目画素に与える濃度レベルをサブ画素の単位で変化させて注目画素内の濃度分布を制御する。
【０００７】
具体的に説明すると、画像データ出力装置１０は、ここでは図示されていない原稿読取装置、コンピュータなどから入力されるデジタル画像データを出力する。ここでは、画像データを、１画素あたり８ビットの階調データとして出力する。エッジ判定部１２は、画像データ出力装置１０から出力される階調データを用いて、注目画素とその周辺の画素との階調差を求め、その階調差の組合わせによって主走査方向でのエッジ方向を識別する。そして、エッジ判定部１２の判定結果を基に、濃度レベル制御部１４は、画素内の濃度重心を制御するためのパラメータ信号を、注目画素を主走査方向に分割したサブ画素の単位で生成する。一方、ガンマ補正部１６は、階調データの非線形変換をし、プリント部２２における階調性の非線形ひずみを補正する。次に、濃度レベル設定部１８は、ガンマ補正部１２により補正されたデータについて、濃度レベル制御部１６により生成された濃度制御パラメータ信号を用いて濃度レベルを制御して、画素内の濃度重心を変化させる。こうして、濃度レベル制御部１４と濃度レベル設定部１８によりサブ画素単位で濃度が制御され、ガンマ補正部１６により補正されたデータがサブ画素単位で印字用の濃度レベル（デジタル階調データ）に変換される。Ｄ／Ａ変換器２０は、濃度レベル設定部１８により得られたデジタル階調データをアナログ信号に変換し、プリント部２２のレーザー駆動回路に出力する。プリント部２２は、入力信号に基づいてレーザービームの強度をサブ画素の単位で変調し、中間調画像をラスター走査で記録媒体上に形成する。
【０００８】
エッジ判定部１２は、注目画素の主走査方向でのエッジ方向を次の4つの場合に区分して判定する。この判定結果に基づいてエッジをどの方向に寄せるかが判断される。ここでは、主走査方向を左右方向とする。「右エッジ」とは、文字の右側にあるエッジ、すなわち、注目画素の左側に文字部がある場合のエッジをいう。「左エッジ」とは、文字の左側にあるエッジ、すなわち、注目画素の右側に文字部がある場合のエッジをいう。また、「細線エッジ」とは、注目画素の中央に文字部がある場合、すなわち、１つの注目画素内に右エッジと左エッジがある場合のエッジをいう。なお、以上のいずれにも該当しない場合は、「非エッジ部」である。
【０００９】
図２は、エッジ判定部１２のブロック図である。エッジは、たとえば３×３の画素マトリクスを用いて判定される。まず、注目画素とその周辺の８画素との階調差を計算し、注目画素より濃度の高い画素と濃度の低い画素に分ける。図３に示すように、３×３の画素マトリクスにおいて、Ｖ３３は注目画素の階調データを表し、Ｖ２２，Ｖ２３，Ｖ２４，Ｖ３２，Ｖ３４，Ｖ４２，Ｖ４３，Ｖ４４は注目画素に隣接する８個の画素の階調データを表す。図２に示すエッジ判定部１２において、８個の階調差信号発生回路１２０は、注目画素の階調データＶ３３とその周辺の８画素の階調データＶ２２，Ｖ２３，Ｖ２４，Ｖ３２，Ｖ３４，Ｖ４２，Ｖ４３，Ｖ４４を入力し、周辺画素と注目画素との階調データの差（階調差信号）を求める。組合せ判定回路１２２は、注目画素と周辺画素との階調差を入力し、その階調差の組合わせによってエッジ方向を判別する。すなわち、注目画素とその周辺の８画素との階調差を計算し、注目画素より濃度の高い画素と濃度の低い画素に分ける。そして、注目画素と周囲画素との濃度値の関係からエッジ方向を識別する。具体的には、組合せ判定回路１２２は、これらの８つの階調差信号の組合わせによって主走査方向でのエッジ方向（右エッジ、左エッジなど）を判別し、右寄せ信号ＭＡＲＫＲと左寄せ信号ＭＡＲＫＬを生成する。右寄せ信号ＭＡＲＫＲは、右エッジが存在することを示し、左寄せ信号ＭＡＲＫＬは左エッジが存在することを示す。そして、ＮＡＮＤゲート、２個のＡＮＤゲートおよび３個のセレクタ（Ｓ＝ＬでＡを選択する)からなる論理回路１２４は、これらの右寄せ信号ＭＡＲＫＲと左寄せ信号ＭＡＲＫＬからエッジ方向を判断し、エッジ方向信号ＥＤＧを出力する。すなわち、ＭＡＲＫＲとＭＡＲＫＬがともに出力されていれば、ＥＤＧ＝"０１"（細線エッジ）が出力され、ＭＡＲＫＲまたはＭＡＲＫＬが出力されていれば、ＥＤＧ＝"０３"（右エッジ）またはＥＤＧ＝"０２"（左エッジ）が出力され、ＭＡＲＫＲとＭＡＲＫＬがいずれも出力されていなければ、ＥＤＧ＝"００"（非エッジ部）が出力される。
【００１０】
図４は、濃度レベル制御部１４のブロック図である。エッジ判定部１２の出力であるエッジ方向信号ＥＤＧをアドレス信号として入力し、８個のパラメータＲＡＭ１４０に記憶されたテーブルより8個の濃度制御パラメータ信号Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を得る。得られた濃度制御パラメータは、濃度レベル設定部１８に送られる。
【００１１】
図５は、濃度レベル設定部１８のブロック図である。4個の濃度レベル演算部１８０では、ガンマ補正部１２で非線形変換された階調データＶＧに対し、濃度制御パラメータ信号の４種の組合せＡ１とＢ１、Ａ２とＢ２、Ａ３とＢ３、Ａ４とＢ４を用いて、それぞれ、ブロック内に示されるような１次演算（ＶＨ＝Ａ＊（ＶＧ−Ｂ））を行う。この結果、ＶＧから４つの階調信号ＶＨ１，ＶＨ２，ＶＨ３，ＶＨ４が得られる。次に、セレクタ１８２は、画素クロックＣＬＫと画素クロックの倍の周波数を持つ倍速クロックＸＣＬＫとを用いて、濃度レベル演算部１８０において１次演算で得られた４つの階調信号ＶＨ１，ＶＨ２，ＶＨ３，ＶＨ４を１画素内でサブ画素ごとに切り換えて、信号ＶＤを生成する。これにより、１画素を４サブ画素に分割し、サブ画素ごとにデジタル階調データＶＤを出力する。
【００１２】
図６から図９は、エッジ判定部１２で判定されたエッジ種類のそれぞれについて、１画素内の濃度がどのように変化するかを示したものである。ガンマ補正部１６で非線形変換された階調データの階調が増加するにつれ、１画素内の４つのサブ画素に与えられるデジタル階調データがそれぞれそのように変化していくかを示す。図において、各サブ画素における黒部分の高さは、濃度レベルを表す。図６は、右エッジの場合の変化を示す。ここで濃度制御パラメータ信号は、次のとおりである。Ａ１＝Ａ２＝Ａ３＝Ａ４＝４。Ｂ１＝０。Ｂ２＝６４。Ｂ３＝１２８。Ｂ４＝１９２。図には、階調レベルが０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、２５５の場合を示す。図において明らかなように、右エッジであるので、濃度は左側のサブ画素から順に増加される。こうして、画素の濃度の重心は左から順次中央に移動していく。
【００１３】
図７は、左エッジの場合の変化を示す。これは、図６の右エッジの場合と左右対称である。ここで濃度制御パラメータ信号は、次の通りである。Ａ１＝Ａ２＝Ａ３＝Ａ４＝４。Ｂ１＝１９２。Ｂ２＝１２８。Ｂ３＝６４。Ｂ４＝０。図は、階調レベルが０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、２５５の場合を示す。図において明らかなように、左エッジであるので、濃度は右側のサブ画素から順に増加される。こうして、画素の濃度の重心は右から順次中央に移動していく。
【００１４】
図８は、非エッジの場合の変化を示す。ここで濃度制御パラメータ信号は、次の通りである。Ａ１＝Ａ２＝Ａ３＝Ａ４＝１。Ｂ１＝Ｂ２＝Ｂ３＝Ｂ４＝０。図は、階調レベルが０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、２５５の場合を示す。図において明らかなように、エッジが存在しないので、４個のサブ画素はいずれも同じ濃度とし、したがって、画素の濃度の重心は常に中央にある。濃度は、階調レベルに対応して増加する。
【００１５】
図９は、細線エッジの場合の変化を示す。ここで濃度制御パラメータ信号は、次のとおりである。Ａ１＝Ａ２＝Ａ３＝Ａ４＝２。Ｂ１＝１２８、Ｂ２＝Ｂ３＝０。Ｂ４＝１２８。図は、階調レベルが０、３２、６４、９６、１２８、１６０、１９２、２２４、２５５の場合を示す。右エッジと左エッジが同時に存在する細線エッジであるので、図において明らかなように、まず中央の２個のサブ画素の濃度が、階調レベルに対応して増加する。画素の濃度の重心は常に中央にある。次に、両側の２個のサブ画素の濃度が階調レベルに対応して増加する。画素の濃度の重心は常に中央にあるが、濃度分布は、階調レベル１２８を越えると、しだいに左右に広がっていく。図６〜図９では、主に濃度の重心の変化について説明したが、図９に示すように、注目画素内において濃度は端から増加させていくとは限らない。また、変化させるのは重心だけではなく、濃度分布である。
【００１６】
図１０は、実際の画像に適用した場合、どのような効果が得られるかを図式的に示す。画像読取装置から読み込んだ画像データは、左側に示すように、斜め線のエッジ部に濃淡部分を含んでいる。このエッジは、左エッジである。この濃淡を濃度レベルとして用いて、エッジ方向を検出し、サブ画素の単位で濃度を制御して、エッジ部分の画素の濃度重心を変化させる。その結果、右側に示すように、エッジを高解像度化して、エッジが滑らかに変化する画像が得られる。
【００１７】
図１１は、エッジ判定部の変形例を示す。注目画素に対しエッジ方向と同じ側に隣接する画素の濃度レベルがしきい値よりも高い場合、注目画素内で濃度重心を一方に寄せたために、濃度重心がない側で白抜けが目立つことがある。エッジ判定部は、そのような場合にエッジ判定結果をキャンセルし、注目画素内の濃度重心を変化させないようにするものである。ここでは、左右それぞれに対して判定する。
図１１は、図２の左側部分に示した構成に、２個の比較器１４６、１４８と２個のＡＮＤゲート１４１０、１４１２が追加されたものである。比較器１４６は、左エッジのときに、注目画素の左側画素の信号Ｖ３２をしきい値と比較し、その比較結果の信号は、左エッジ信号ＭＡＲＫＬとともにＡＮＤゲート１４１０に入力される。これにより、注目画素の左側画素の信号Ｖ３２がしきい値より大きい場合、左エッジ信号ＭＡＲＫＬを出力せず、エッジ判定結果をキャンセルする。また、比較器１４８は、右エッジのときに、注目画素の右側画素の信号Ｖ３４をしきい値と比較し、その比較結果の信号は、右エッジ信号ＭＡＲＫＲとともにＡＮＤゲート１４１２に入力される。これにより、注目画素の右側画素の信号Ｖ３４がしきい値より大きい場合、右エッジ信号ＭＡＲＫＲを出力せず、エッジ判定結果をキャンセルする。こうして、注目画素に対しエッジ方向と同じ側に隣接する画素の濃度レベルがしきい値よりも高い場合、判定されたエッジ方向をキャンセルする。この場合、上述の非エッジ部として濃度が制御される。図１２に示す例において、左側に示すように、中央の画素が右エッジの画素であっても、その右隣の画素の濃度レベルがしきい値よりも高い場合、右側に示すように、右エッジとの判定結果をキャンセルし、中央の画素における白抜けを防止する。
【００１８】
【発明の効果】
画像処理装置において、注目画素内で濃度分布を変化させることにより文字エッジ部をより滑らかに再現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像処理装置の１実施形態のブロック図。
【図２】エッジ判定部のブロック図。
【図３】エッジ判定用の９個の画素の信号の分布を示す図。
【図４】濃度レベル制御部のブロック図。
【図５】濃度レベル設定部のブロック図。
【図６】右エッジの場合の階調レベルに対する濃度の変化を示す図。
【図７】左エッジの場合の階調レベルに対する濃度の変化を示す図。
【図８】非エッジ部の場合の階調レベルに対する濃度の変化を示す図。
【図９】細線エッジの場合の階調レベルに対する濃度の変化を示す図。
【図１０】処理後の実際の画像データを示す図。
【図１１】変形例におけるエッジ判定部の１部のブロック図。
【図１２】白抜け防止の１例の図。
【符号の説明】
１０画像データ出力装置、１２ガンマ補正部、１４エッジ判定部、１６濃度レベル制御部、１８濃度レベル設定部。

Claims

多値画像データに基づいて、画素を主走査方向に複数のサブ領域に分割しサブ領域の単位で画像を形成するためのデジタル画像データを出力する画像処理装置であり、
多値画像データに基づいて、注目画素とその周辺画素の濃度レベルの差から注目画素のエッジ方向を判定するエッジ判定手段と、
上記エッジ判定手段によって判定された注目画素のエッジ方向にしたがって、注目画素内の複数のサブ領域に濃度レベルを設定して各注目画素内の濃度分布を変化させる濃度制御手段とを備え、
前記のエッジ判定手段は、注目画素に対しエッジと反対側に隣接する画素の濃度レベルがしきい値よりも高い場合、判定されたエッジ方向をキャンセルすることを特徴とした画像処理装置。
前記の濃度制御手段は、
上記エッジ判定手段によって判定された注目画素のエッジ方向にしたがって、注目画素内のサブ領域ごとに濃度レベル設定用パラメータを設定する濃度レベル制御手段と
濃度レベル制御手段により設定された濃度レベル設定用パラメータを用いて、注目画素の濃度レベルを基に、注目画素内の複数のサブ領域それぞれに濃度レベルを設定する濃度レベル設定手段と
からなることを特徴とした請求項１に記載された画像処理装置。
前記のエッジ判定手段が識別するエッジ方向は、主走査方向のいずれかの方向のエッジおよび細線エッジを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された画像処理装置。
多値画像データに基づいて、画素を主走査方向に複数のサブ領域に分割しサブ領域の単位で画像を形成するためのデジタル画像データを出力する画像処理の方法であり、
多値画像データに基づいて、注目画素とその周辺画素の濃度レベルの差から注目画素のエッジ方向を判定し、
判定された注目画素のエッジ方向にしたがって、注目画素内の複数のサブ領域に濃度レベルを設定して各注目画素内の濃度分布を変化させ、
前記のエッジ方向の判定では、注目画素に対しエッジと反対側に隣接する画素の濃度レベルがしきい値よりも高い場合、判定されたエッジ方向をキャンセルする
ことを特徴とした画像処理の方法。