JP2844580B2 - Image processing device - Google Patents
Image processing deviceInfo
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- JP2844580B2 JP2844580B2 JP8344309A JP34430996A JP2844580B2 JP 2844580 B2 JP2844580 B2 JP 2844580B2 JP 8344309 A JP8344309 A JP 8344309A JP 34430996 A JP34430996 A JP 34430996A JP 2844580 B2 JP2844580 B2 JP 2844580B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- smoothing
- circuit
- image
- line
- pixel
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Image Processing (AREA)
- Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はデイジタル画像処理
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般にCCDラインセンサにより原画像
を読み取り、レーザビームプリンタにて出力するデイジ
タル複写装置は高速性、高画質性等のため広く普及しつ
つある。かかる装置に於て、入力原画像は連続階調を持
った写真(以後写真と呼ぶ)、文字や線画(以後線画と
呼ぶ)、及び網点によって構成された印刷物(以後網点
写真と呼ぶ)等が混在したものが多い。
【0003】電子写真をベースとしたレーザビームプリ
ンタに於て、ドツト集中型のデイザマトリツクス閾値に
よる出力方式(以後網点化と呼ぶ)が優れた中間調表現
である事はよく知られている。かかる手法に於て、線画
と写真の混在画像を網点化すると、写真の部分では滑ら
かな中間調表現が行われるが、線画では網点化によりき
れぎれになる。特に漢字の様な複雑なものでは判読すら
困難となる。
【0004】これはデイザマトリクス閾値により2値化
した時の1.0の境界が画後の輪郭部と必ずしも一致し
ないためであると考えられる。上記解像度劣化を改善す
るために、画像の輪郭情報を有する画像信号の高域に対
して強調をかける事が提案されているが、それは電子計
算機のソフトウエアの支援によるものであった。又、網
点写真を入力すると、網点自体が非常に強い周期性を持
っためデイザマトリクスによる再網点化を行なうと原画
の網点の周期性とデイザマトリクスによる周期性とが干
渉して相互のビートが生じ所謂モアレ縞が現れる。その
結果、出力画質の品位を著しく低下させ、レーザビーム
プリンタとしての高画質性を十分発揮出来ない。
[目的]本発明はかかる問題点を解決するために提案さ
れたもので、多値画像信号に対して所定の平滑化処理及
び輪郭強調処理を行なうことにより、原画の種類に依存
しないで、画質の良好な画像を得ることができる画像処
理装置を提案することを目的とする。
【0005】
【発明の実施の形態】
〈第1実施例〉以下、本発明の実施例に基づき詳述す
る。まず、本発明を適用する画像記録装置の概略構成の
例を図1に示す。図示の構成例においては、半導体レー
ザ11からの画像信号により変調した光ビームをコリメ
ートレンズ10を介し、回転多面鏡12に入射させて偏
向させ、その偏向光ビームを結像レンズ13により感光
ドラム3上に結像させてその感光層を走査させる。その
光ビーム走査に際し、ライン走査の先端に配置したミラ
ー14からの反射光を光検出器15により検出してライ
ン走査の同期信号を形成する。
【0006】図2は本発明を適用する画像入力装置の概
略を示すものである。図示の構成例に於ては、光源22
で照明された原稿21をレンズ23によりCCDライン
センサ24上に結像させ、その出力信号を得る。CCD
ラインセンサ24の方向が主走査方向である。原稿21
に対するCCDラインセンサ24の相対移動により副走
査を行い2次元的画像出力を得る。
【0007】図3は画像入力装置から得られた画像信号
の信号処理系を示すブロックダイヤグラムである。CC
Dラインセンサ30からのアナログ画像信号をアナログ
−LOG変換回路31により濃度変換する。かかる信号
は次にA/Dコンバータ32により6〜8ビットのデジ
タル信号に変換され、次のシェーディング補正回路33
により加減算シェーディング補正される。かかる信号処
理は予め白板のシェーディングデータをRAMに記憶し
ておき得られた画像データからこのシェーディングデー
タを減ずる事により行われる。
【0008】次にスムージング回路34により主走査方
向のスムージングを行い、エッジ強調回路35によりエ
ッジ部が強調されγ変換回路36によりγ変換されディ
ザ回路37によりディザ閾値と比較され2値化(又は多
値化)され出力される。図4はスムージングのための一
行のフィルタ行列である。一次元スムージングの原理は
主走査方向の連続した画素に対して空間フィルタをたた
み込む(コンボリューション)事によって行われる。
【0009】図4Aが連続する3画素に対して、図4B
は連続する2画素に対してスムージングを施す場合であ
る。図4Aのフィルタの場合を例にとると一次元コンボ
リューションは、
【0010】
【数1】
【0011】となる。但しpは画像データ、aは重み係
数で図4Aの場合はaj=1/3 、iは主走査方向の画素
番号である。かかる一次元のコンボリューションの物理
的意味は、入力画像が網点写真の場合、一次元コンボリ
ューションによるスムージングを行う事により網点をボ
カし、モアレの発生を抑圧する事である。
【0012】コンボリューションを主走査方向(つまり
CCDラインセンサ24の長手方向)への一次元で行う
理由は通常、副走査方向はCCDラインセンサ24が移
動する事により行われるので見かけ上ラインセンサの開
口関数(アパチャー関数)が大きくなりMTF(MODULA
TION TRANSFER FUNCTION) が低下する事、及び漢字の明
朝体の様に横線が縦線より細かい場合に主走査方向が漢
字の横線と一致した時スムージングを二次元的に行うと
横線のレベルが低下しすぎてしまう事があるからであ
る。
【0013】図5は図4Aに示され連続した3画素に対
してスムージングを施す場合のスムージング回路の詳細
図である。スムージング回路への入力信号41は一画素
遅延回路42a,42b,42cに入力し、遅延回路4
2a,42b,42cは前後の2画素と合わせて同時に
3画素の信号を出力する(図中のZは遅延回路の1要素
を表す。以下同じ)。出力データは加算器43にて加算
され割り算回路44により1/3され出力信号45を得
る。
【0014】個々の遅延回路は、通常のD型フリップフ
ロップを2個組み合わせることにより容易に実現出来
る。加算器43は2入力加算器を2個組み合わせる事に
より実現出来る。割り算回路44は通常の除算器にても
構成できるが、被除数の最大値が限られている事に着目
してROMを用いて入力データをROMの入力アドレス
に(例えば16階調の画像データであるならばROMの
アドレスラインは最大6ラインで足りる)、結果をRO
Mの出力データとなる様に構成すれば回路構成も簡単な
割に高速な除算器を構成できる。
【0015】以上の様にして構成されたスムージング回
路による効果は第1に高い線数の網点写真によるモアレ
縞を抑圧する効果があることであり、第2に次段のエッ
ジ強調回路での前処理としての効果がある。即ちエッジ
強調でエッジを強調する時、誤ってノイズも強調される
事を防ぐためである。図6はエッジ強調用の5×5のフ
ィルタマトリクスの図で通常ラプラシアンとよばれる。
図7A,図7Bはかかるラプラシアンを画像信号へ施す
ための回路のブロック図である。
【0016】図7A中のラインメモリ60a乃至60f
の各々は主走査方向1ライン分の長さと階調に応じた深
さを持っている。又、図6のラプラシアンは5×5のマ
トリクスであるので最大6のラインメモリで足りるので
ある。まずスムージング処理後のデータ45は、セレク
タ50によりラインメモリ60a乃至60fの1つが選
ばれ、主走査方向の1ライン分のデータがラインメモリ
へ書き込まれる。書き込みの順序は1画素ずつ順番に1
つのラインメモリ内に書かれ、1ラインの走査が終わる
と次のラインメモリへ書き込まれる。従って、例えばそ
の順序は60a→60b→60c→60d→60e→6
0f→60a……となる。
【0017】ラインメモリからのデータの取り出しはセ
レクタ51を通して行われる。今、図6の行列の要素を
bijとすれば、変換後の各画素は
【0018】
【数2】
【0019】と表わせる。又、図6の0でない行列要素
bijはb13=−1,b31=−1,b33=5,b35=−
1,b53=−1のみであるからラインメモリから画素を
取り出して計算する時は全画素を取り出して計算する必
要はなくb13,b31,b33,b35,b53に対応する画素
のみを取り出せばよい。例えばラインメモリ60aを書
き込み中にはラインメモリ60b,60d,60fのデ
ータを取り出し、ラインメモリ60bを書き込み中の場
合にはラインメモリ60c、60e,60aのデータを
取り出す。このようにすれば回路構成の大規模を防げ
る。
【0020】さらにセレクタ51はラインメモリ60a
乃至60f内の同一列の画素を同時に3つ取り出し、取
り出されたデータは2画素遅延回路52a,52b,5
2c,52dに於て2画素分遅延されたデータ53a,
53b,53x,53c,53dとして出力される。こ
れらの遅延された画素が、前述のb13,b31,b33,b
35,b53に対応する画素である事は容易に分かる。
【0021】従って、図6のラプラシアンを施す事は図
7Bに示された回路に入力された53a,53b,53
c,53x,53dの各入力に対して加減算を施す事に
一致する。つまり入力53xが乗算器58にて4倍さ
れ、加減算器55にてその積から53a,53b,53
c,53dがそれぞれ減算される。加減算器55の出力
は加算器56に入力される。一方53xは乗算器54に
よってα倍され、加算器56に入力される。今、α=1
とすれば、結局、乗算器54,58により中心画素は5
倍された事になるから図6のラプラシアンを施した事と
なる。
【0022】本実施例においては、図6に示されたラプ
ラシアンのように中心画素に対して5倍の強調をかけ
た。しかし、図7Bで示されているように乗算器54の
乗数αを変化させる事によってエッジ強調の度合つまり
尖鋭化の程度を変化しうる。図7Bの回路は次のように
して作成できる。加減算器55,56は通常の加算器に
て構成できる。乗算器58は4倍するのみであるから遅
延回路52bにおいて上位へ2ビットシフトアップする
事によって代用できる。
【0023】乗算器54はスムージング回路の割り算器
と同様、ROMで実現出来る。即ち、入力データ53x
をROMの下位の入力アドレス信号とし、倍率αをRO
Mの上位の入力アドレス信号とし、ROMの出力データ
を乗算結果として用いればよい。例えば、富士通株式会
社製のMB7142Hなる双極型のPROM(プログラ
ム可能なリードオンリメモリ)を用いると、このPRO
Mは4K×8ビットのメモリ容量があり、入力アドレス
として12本あるので上位4本のアドレスをαに割りあ
てると、53xに対しては下位の8本を割りあてる事が
できる。従って、αとして16(=24)通りの異なっ
たエッジ強調の大きさを実現できる。又、53xは8ビ
ットあれば最大256階調表現できるので使用上十分で
ある。
【0024】図8は図5,図7A,図7Bに示された空
間フィルタの周波数応答図である。横軸は空間周波数、
縦軸はMTF値を示している。図中62は原画像デー
タ、63はスムージング処理によるMTF値、64はエ
ッジ強調によるMTF値を示している。スムージングに
よりモアレ周波数(図中矢印で示す)を抑圧し、エッジ
強調により比較的低周波域を高める。
【0025】このエッジ強調周波数は16pel/mmの解像
度の場合は明視距離位置から見た時に十分な尖鋭さを表
現できる。図14はかかるスムージングとエッジ強調の
一次元周波数特性を示したものである。図中、180は
2画素スムージング、181は3画素スムージング、1
82は前述のエッジ強調(図6の5×5のフィルター)
による周波数特性を示している。
【0026】図からも解るように、エッジ強調にて強調
する中心周波数は今の場合4pel/mmで、スムージ
ングによる第1の0点の周波数(最初に0になる周波
数)は、180の場合8pel/mm、181の場合は
5.3pel/mmである。従ってスムージングにより
減少させようとする周波数(4又は5・3pel/m
m)はエッジ強調で高めようとする周波数(4pel/
mm)より高い周波数となっている。
【0027】これはエッジ強調をするマトリクスサイズ
(又はデイメンション)がスムージングをしようとする
一次元フィルターのサイズよりも大きい事から生ずる。
この様にエッジ強調のマトリクスサイズがスムージング
の一次元フィルターサイズよりも大きくする目的はスム
ージングによる文字等の解像度の劣化を避けるためあま
り大きなスムージングを施こす事が出来ない事による。
【0028】〈第2実施例〉第1実施例で述べた図5の
スムージング回路では読取画像を16pel/mmのサンプリ
ング点でサンプリングしたとすると、120線よりも細
かい網点写真に効果がある事が分った。しかし、それ以
下の粗い網点写真に対してモアレ縞を抑圧しようとする
と、2画素又は3画素程度のスムージングでは間に合わ
ない。又、単にスムージングするためのフィルタサイズ
を大きくしても逆に線画の尖鋭さが失われるのみであ
る。従って、第2実施例では網点の粗い(85線から1
20線程度の網点)網点画に対してもモアレが生じず、
又尖鋭さも失わない画線を得る事を目的とする。
【0029】第2実施例の画像処理装置のブロック構成
も図3に示されたブロック構成をとる。しかし、第2実
施例においてはエッジ強調回路35において第1実施例
とその構成を異にする。つまり前述した様に、粗い網点
写真に対して生じた問題に対してエッジ強調回路35で
対処しようというものである。図9はスムージング回路
34に続く次段のエッジ強調回路35のブロック図であ
る。前段のスムージング回路の出力45は図9のエッジ
量検出回路100、スムージング回路101に入力され
る。出力45はエッジ量検出回路100により画像のエ
ッジ部分が抽出され、乗算器102によりα倍に強調さ
れ、その出力は加算器103へ入力される。
【0030】一方、スムージング回路101によりさら
に平滑化された画像信号も加算器103に入力される。
スムージング回路34、及び101による2度の平滑化
によりモアレ縞の発生が抑えられるのである。加算器1
03により合成された画像はモアレ縞が抑えられ尖鋭さ
も失われないのである。
【0031】次にエッジ量検出回路100に採用される
ラプラシアンのフィルタ行列を図10に示す。図11は
スムージング回路101に採用されるフィルタ行列であ
る。図13Aは図10のラプラシアンを施すための演算
回路図、図13Bは第11のスムージングフィルタを施
すための演算回路図である。又、図12は上記2つのフ
ィルタを施すための任意の画素を取り出すための回路図
である。
【0032】図12において、ラインメモリ160a乃
至160fの各々は主走査方向1ライン分の長さと階調
に応じた深さを持っている。又、セレクタ150,15
1はラインメモリ160a乃至160f内の任意の画素
を選ぶ事ができる。スムージング回路34で処理された
画像データ45はセレクタ150によりラインメモリ1
60a乃至160fの1つが選ばれ、主走査方向の1ラ
イン分のデータが書き込まれる。書き込みの順序は一画
素ずつ順番に1つのラインメモリ内に書き込まれ、1ラ
インの走査が終わると次のラインメモリへ書き込まれ
る。例えば160a→160b→160c→160d→
160e→160f→160a……となる。
【0033】ラインメモリからのデータの取り出しはセ
レクタ51を通して行われる。即ち、ラインメモリ16
0aを書き込み中にはラインメモリ160b,160
c,160d,160e,160fから取り出す。又、
ラインメモリ160bを書き込み中にはラインメモリ1
60c,160d,160e,160f,160aから
取り出す。以下同様の手順で取り出される。
【0034】取り出しデータは2画素遅延回路152
a,152b,152c,152d及び1画素遅延回路
153a,153b,153c,153dにより各々遅
延される。図13Aはエッジ量検出回路100の一部で
あって、図12の遅延回路と共に図10のラプラシアン
の演算を施すための回路図である。図10のラプラシア
ンを施すためには第1実施例でも説明したように行列要
素の0の部分は除外できるから、図13Aの回路への入
力信号は154a,154b,154c,154d,1
54xのみでよい。
【0035】入力154a,154b,154c,15
4dは加算器155により加算される。一方、中心の画
像入力154xは乗算器158により4倍される。減算
器156により前記積から前記4入力の和が引かれて出
力信号157を得る。このようにしてエッジ部が抽出強
調された画像信号を得る。図13Bは図11のスムージ
ングを施すための演算回路である。図10の場合と同様
に行列要素0に対応する部分を除外して考えると、図1
2の出力154e,154f,154g,154h,1
54xのみ取り出して図13Bの加算器170に入力
し、除算器171にて52で割られる。このようにして
図11に示されたスムージングが施されるのである。
【0036】一方、エッジ量検出回路100の出力信号
は除算器158によりα倍される。αの値を変える事に
よりエッジ強調の度合を変えられる。このようにして、
加算器103から得られた画像信号104は次のような
特徴がある。第1実施例のスムージング回路34で盲点
の粗い65線〜85線までの網点写真に対してもモアレ
縞の発生を抑えるためには、相当広範囲の領域にわたっ
て(つまり、大きなサイズのスムージングフィルタ行列
を用いて)スムージングを行わねばならない。
【0037】しかし、このような広範囲のスムージング
を耕した場合、線画の尖鋭さは無くなり、もはや次段の
エッジ強調回路35でエッジ部を強調しても効果がな
い。更にはエッジの太さが太くなり、画像の繊細さが不
自然となる。そこで第2実施例では前段のスムージング
回路34は後段のエッジ検出のための前処理としてノイ
ズを除去し、又120線以上の網点写真によって生ずる
モアレ発生を抑える。
【0038】そして後段のスムージング回路101によ
って更にスムージングを行い、網点の粗い網点写真によ
るモアレ発生を抑え、一方画像のエッジ部はこのスムー
ジング回路101を経由せずにエッジ量検出回路100
によって抽出、さらに乗算器102によって強調されて
前記のスムージング回路101の出力と合成されるので
画像の尖鋭さは失われない。又画像の二度に渡るスムー
ジング処理の結果、モアレ縞の発生は抑圧され、網点写
真の線致、角度によらない処理画像が得られる。
【0039】次に第2実施例に示されたエッジ量検出回
路100その他の具体的な回路構成例を述べる。画像遅
延回路は第1実施例に示された如く通常のD型フリップ
フロップで構成できる。又、除算器171も同様にRO
Mにより容易に高速除算器が得られる。乗算器158も
第1実施例におけるのと同様に遅延回路153bにて2
ビットシフトアツプする事により代用できる。又、乗算
器102も第1実施例の乗算器154と全く同様に富士
通社製MB7142Hなる双極型PROMを使う事によ
って構成できる。
【0040】なお、本実施例について特にレーザビーム
プリンタを用いて説明したが、これはあくまでも表示装
置の例示であり、他の表示装置として液晶パネル、フア
クシミリなどにも適用できる事はいうまでもない。ま
た、同様に他の図もあくまでも実施例の説明をするため
に例示したに過ぎない。
【0041】以上説明してきたように本発明の実施例の
画像処理装置によれば、連続階調の写真、線画、網点写
真等が混在する画像の処理において、前段にてスムージ
ング処理を行い、後段にて輪郭強調を行う事により、比
較的小規模の回路でもって原画像の忠実な再現を実現
し、特に120線以上の網点写真に対してもモアレ縞発
生を抑圧する効果がある。
【0042】
【発明の効果】以上のように、本発明の画像処理装置
は、注目画素の多値画像信号を、この注目画素を含む第
1のブロックに含まれる多値画像信号を用いて平滑化
し、更に、第1のブロックよりも大きく前記注目画素を
含む第2のブロックに含まれる多値画像信号を用いて輪
郭強調を行なうようにしている。従って、入力画像が種
々の画像を混在するものであっても、輪郭強調は、輪郭
部において、ノイズが不要に強調されることなく、しか
も本来の輪郭は維持され強調されたものとなっている。
特に、平滑化においては、ライン方向に垂直な方向での
MTFの低下を抑制することができ、輪郭の劣化を防止
することができる。故に、本発明により、原画の種類に
よらないで、画質の良好な画像を得ることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to digital image processing. 2. Description of the Related Art In general, a digital copying apparatus which reads an original image by a CCD line sensor and outputs the image by a laser beam printer has been widely used because of its high speed and high image quality. In such an apparatus, an input original image is a photograph having continuous tone (hereinafter referred to as a photograph), a character or a line drawing (hereinafter referred to as a line drawing), and a printed matter composed of halftone dots (hereinafter referred to as a halftone photograph). Etc. are often mixed. It is well known that in a laser beam printer based on electrophotography, an output method using dot concentration type dither matrix threshold (hereinafter referred to as halftone dot) is an excellent halftone expression. I have. In such a method, when a mixed image of a line drawing and a photograph is halftone-dotted, a smooth halftone expression is performed in a portion of the photograph, but the halftone dot is cut off in the line drawing. In particular, it is difficult to read even complex characters such as kanji. It is considered that this is because the boundary of 1.0 when binarized by the dither matrix threshold does not always coincide with the contour part after the image. In order to improve the resolution degradation, it has been proposed to emphasize the high band of the image signal having the outline information of the image, but with the support of software of an electronic computer. Also, when a halftone picture is input, since the halftone dot itself has a very strong periodicity, if the halftone dot is re-dotted using a dither matrix, the periodicity of the halftone dot of the original image and the periodicity of the dither matrix interfere with each other. Therefore, mutual beats occur and so-called moire fringes appear. As a result, the quality of the output image quality is significantly reduced, and the high image quality as a laser beam printer cannot be sufficiently exhibited. [Purpose] The present invention has been proposed to solve such a problem, and performs a predetermined smoothing process and a contour emphasizing process on a multi-valued image signal so that the image quality is independent of the type of the original image. It is an object of the present invention to propose an image processing device capable of obtaining an image with good quality. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail. First, FIG. 1 shows an example of a schematic configuration of an image recording apparatus to which the present invention is applied. In the illustrated configuration example, a light beam modulated by an image signal from a semiconductor laser 11 is incident on a rotating polygon mirror 12 via a collimating lens 10 and deflected, and the deflected light beam is converted by an imaging lens 13 into a photosensitive drum 3. The photosensitive layer is scanned by forming an image thereon. At the time of the light beam scanning, the reflected light from the mirror 14 disposed at the tip of the line scanning is detected by the photodetector 15 to form a line scanning synchronization signal. FIG. 2 schematically shows an image input apparatus to which the present invention is applied. In the illustrated configuration example, the light source 22
An image of the original 21 illuminated by the above is formed on the CCD line sensor 24 by the lens 23, and an output signal is obtained. CCD
The direction of the line sensor 24 is the main scanning direction. Manuscript 21
The sub-scan is performed by the relative movement of the CCD line sensor 24 with respect to, and a two-dimensional image output is obtained. FIG. 3 is a block diagram showing a signal processing system for an image signal obtained from an image input device. CC
An analog image signal from the D line sensor 30 is subjected to density conversion by an analog-LOG conversion circuit 31. The signal is then converted into a 6- to 8-bit digital signal by the A / D converter 32, and the next shading correction circuit 33
, The shading correction is performed. Such signal processing is performed by storing shading data of a white board in a RAM in advance and subtracting the shading data from the obtained image data. Next, smoothing in the main scanning direction is performed by a smoothing circuit 34, an edge portion is enhanced by an edge enhancement circuit 35, γ-converted by a γ conversion circuit 36, compared with a dither threshold by a dither circuit 37, and binarized (or multi-valued). Value) and output. FIG. 4 shows a one-row filter matrix for smoothing. The principle of one-dimensional smoothing is performed by convolving a spatial filter with respect to continuous pixels in the main scanning direction (convolution). FIG. 4A shows three consecutive pixels.
Is a case where smoothing is performed on two consecutive pixels. Taking the case of the filter of FIG. 4A as an example, the one-dimensional convolution is given by: ## EQU1 ## Here, p is image data, a is a weighting factor, aj = 1/3 in FIG. 4A, and i is a pixel number in the main scanning direction. The physical meaning of such one-dimensional convolution is that, when the input image is a halftone dot picture, halftone dots are blurred by performing smoothing by one-dimensional convolution to suppress the occurrence of moire. The reason why the convolution is performed in one dimension in the main scanning direction (that is, in the longitudinal direction of the CCD line sensor 24) is that the sub-scanning direction is usually performed by moving the CCD line sensor 24. The aperture function (aperture function) increases and the MTF (MODULA
TION TRANSFER FUNCTION) decreases, and when the horizontal scanning line is finer than the vertical line, such as the Mincho type of Chinese characters, when the main scanning direction matches the horizontal line of the Chinese character, the level of the horizontal line decreases when smoothing is performed two-dimensionally This is because they may overdo it. FIG. 5 is a detailed view of the smoothing circuit shown in FIG. 4A for performing smoothing on three consecutive pixels. The input signal 41 to the smoothing circuit is input to one-pixel delay circuits 42a, 42b, 42c,
2a, 42b, and 42c simultaneously output signals of three pixels together with the two preceding and succeeding pixels (Z in the figure represents one element of the delay circuit; the same applies hereinafter). The output data is added by the adder 43 and is divided by 1 by the division circuit 44 to obtain an output signal 45. Each delay circuit can be easily realized by combining two ordinary D-type flip-flops. The adder 43 can be realized by combining two 2-input adders. The division circuit 44 can be configured as a normal divider, but paying attention to the fact that the maximum value of the dividend is limited, the input data is stored in the input address of the ROM using the ROM (for example, image data of 16 gradations). If there are, ROM address lines are a maximum of 6 lines) and the result is RO
If the output data of M is configured, a high-speed divider can be configured with a simple circuit configuration. The effect of the smoothing circuit configured as described above is firstly an effect of suppressing moiré fringes caused by a halftone dot photograph having a high number of lines, and secondly, the effect of the next-stage edge enhancement circuit. There is an effect as pre-processing. That is, when the edge is emphasized by the edge emphasis, the noise is prevented from being erroneously emphasized. FIG. 6 is a diagram of a 5 × 5 filter matrix for edge enhancement, which is usually called Laplacian.
7A and 7B are block diagrams of a circuit for applying such Laplacian to an image signal. The line memories 60a to 60f in FIG. 7A
Have a length corresponding to one line in the main scanning direction and a depth corresponding to the gradation. In addition, since the Laplacian of FIG. 6 is a 5 × 5 matrix, a maximum of six line memories is sufficient. First, as the data 45 after the smoothing processing, one of the line memories 60a to 60f is selected by the selector 50, and one line of data in the main scanning direction is written to the line memory. The writing order is 1 pixel by 1 pixel.
The data is written in one line memory, and is written to the next line memory after one line is scanned. Therefore, for example, the order is 60a → 60b → 60c → 60d → 60e → 6
0f → 60a... The retrieval of data from the line memory is performed through the selector 51. Now, assuming that the elements of the matrix in FIG. 6 are b ij , each pixel after conversion is represented by the following equation. ## EQU1 ## Also, the matrix elements b ij which are not 0 in FIG. 6 are b 13 = -1, b 31 = -1, b 33 = 5, b 35 = −
Since 1, b 53 = −1 only, when taking out the pixel from the line memory for calculation, it is not necessary to take out all the pixels and calculate, and the pixels corresponding to b 13 , b 31 , b 33 , b 35 , b 53 It is only necessary to take out only. For example, while the line memory 60a is being written, the data in the line memories 60b, 60d, and 60f are extracted, and when the line memory 60b is being written, the data in the line memories 60c, 60e, and 60a are extracted. In this way, a large-scale circuit configuration can be prevented. Further, the selector 51 has a line memory 60a.
To 60f at the same time, three pixels of the same column are extracted at the same time, and the extracted data is output to two-pixel delay circuits 52a, 52b, 5
2c, 52d, data 53a, delayed by two pixels
Output as 53b, 53x, 53c, 53d. These delayed pixels correspond to the aforementioned b 13 , b 31 , b 33 , b
35, b 53 that is a pixel corresponding to the apparent ease. Accordingly, the Laplacian of FIG. 6 is applied to the circuits 53a, 53b and 53 input to the circuit shown in FIG. 7B.
This is equivalent to performing addition and subtraction on each of the inputs c, 53x, and 53d. That is, the input 53x is multiplied by 4 in the multiplier 58, and the products 53a, 53b, 53
c and 53d are respectively subtracted. The output of the adder / subtractor 55 is input to the adder 56. On the other hand, 53x is multiplied by α by the multiplier 54 and input to the adder 56. Now, α = 1
In the end, the center pixel is 5 by the multipliers 54 and 58.
This means that the Laplacian shown in FIG. 6 has been applied. In this embodiment, the center pixel is emphasized five times as in the Laplacian shown in FIG. However, by changing the multiplier α of the multiplier 54 as shown in FIG. 7B, the degree of edge enhancement, that is, the degree of sharpening can be changed. The circuit of FIG. 7B can be created as follows. The adders / subtractors 55 and 56 can be constituted by ordinary adders. Since the multiplier 58 only multiplies by four, it can be substituted by shifting up by two bits to the higher order in the delay circuit 52b. The multiplier 54 can be realized by a ROM, like the divider of the smoothing circuit. That is, the input data 53x
Is the lower input address signal of the ROM, and the magnification α is RO
What is necessary is just to use the output data of the ROM as the multiplication result as the input address signal higher than M. For example, when a bipolar PROM (programmable read only memory) MB7142H manufactured by Fujitsu Limited is used, this PRO
M has a memory capacity of 4K × 8 bits and there are 12 input addresses. Therefore, if the upper four addresses are assigned to α, the lower eight addresses can be assigned to 53x. Accordingly, 16 (= 2 4 ) different edge enhancement levels can be realized as α. Also, 53x is sufficient for use because 8 bits can express up to 256 gradations. FIG. 8 is a frequency response diagram of the spatial filter shown in FIGS. 5, 7A and 7B. The horizontal axis is the spatial frequency,
The vertical axis indicates the MTF value. In the figure, 62 indicates original image data, 63 indicates an MTF value by smoothing processing, and 64 indicates an MTF value by edge enhancement. The moire frequency (indicated by the arrow in the figure) is suppressed by smoothing, and the relatively low frequency range is enhanced by edge enhancement. When the edge emphasis frequency has a resolution of 16 pel / mm, sufficient sharpness can be expressed when viewed from the position of the clear visual distance. FIG. 14 shows one-dimensional frequency characteristics of such smoothing and edge enhancement. In the figure, 180 is smoothing of two pixels, 181 is smoothing of three pixels, 1
Reference numeral 82 denotes the aforementioned edge enhancement (5 × 5 filter in FIG. 6).
3 shows the frequency characteristics of the data. As can be seen from the figure, the center frequency to be emphasized by the edge emphasis is 4 pel / mm in this case, and the frequency of the first zero point (the frequency which becomes 0 first) by smoothing is 8 pel in the case of 180. / 181 and 5.3 pel / mm. Therefore, the frequency to be reduced by smoothing (4 or 5.3 pel / m
m) is the frequency (4 pel /
mm). This is because the matrix size (or dimension) for edge enhancement is larger than the size of the one-dimensional filter for smoothing.
The purpose of making the edge enhancement matrix size larger than the smoothing one-dimensional filter size is that it is not possible to apply too much smoothing in order to avoid deterioration of resolution of characters and the like due to smoothing. <Second Embodiment> In the smoothing circuit of FIG. 5 described in the first embodiment, if the read image is sampled at a sampling point of 16 pel / mm, there is an effect on a halftone dot photograph finer than 120 lines. I understand. However, if an attempt is made to suppress moiré fringes in a coarse halftone picture having a size smaller than that, smoothing of about two or three pixels is not enough. Further, even if the size of the filter for smoothing is simply increased, the sharpness of the line drawing is only lost. Accordingly, in the second embodiment, the halftone dots are coarse (1 from 85 lines).
Moire does not occur even for halftone dots.
It is another object of the present invention to obtain an image that does not lose sharpness. The block configuration of the image processing apparatus according to the second embodiment also has the block configuration shown in FIG. However, in the second embodiment, the configuration of the edge emphasizing circuit 35 is different from that of the first embodiment. That is, as described above, the edge emphasizing circuit 35 attempts to deal with the problem that has occurred with the coarse halftone dot photograph. FIG. 9 is a block diagram of the next-stage edge emphasizing circuit 35 following the smoothing circuit 34. The output 45 of the preceding-stage smoothing circuit is input to the edge amount detection circuit 100 and the smoothing circuit 101 in FIG. From the output 45, the edge portion of the image is extracted by the edge amount detection circuit 100, emphasized α times by the multiplier 102, and the output is input to the adder 103. On the other hand, the image signal further smoothed by the smoothing circuit 101 is also input to the adder 103.
The occurrence of moire fringes is suppressed by the smoothing performed twice by the smoothing circuits 34 and 101. Adder 1
The moire fringes are suppressed in the image synthesized by 03, and the sharpness is not lost. FIG. 10 shows a Laplacian filter matrix employed in the edge amount detection circuit 100. FIG. 11 shows a filter matrix used in the smoothing circuit 101. FIG. 13A is an arithmetic circuit diagram for applying the Laplacian of FIG. 10, and FIG. 13B is an arithmetic circuit diagram for applying the eleventh smoothing filter. FIG. 12 is a circuit diagram for extracting an arbitrary pixel for applying the above two filters. In FIG. 12, each of the line memories 160a to 160f has a length corresponding to one line in the main scanning direction and a depth corresponding to the gradation. Also, selectors 150 and 15
1 can select an arbitrary pixel in the line memories 160a to 160f. The image data 45 processed by the smoothing circuit 34 is supplied to the line memory 1 by the selector 150.
One of 60a to 160f is selected, and one line of data in the main scanning direction is written. The writing order is written into one line memory one pixel at a time, and is written to the next line memory after one line is scanned. For example, 160a → 160b → 160c → 160d →
160e → 160f → 160a... The data is taken out from the line memory through the selector 51. That is, the line memory 16
While writing 0a, the line memories 160b, 160
c, 160d, 160e, and 160f. or,
While the line memory 160b is being written, the line memory 1
Take out from 60c, 160d, 160e, 160f, 160a. Thereafter, it is taken out in the same procedure. The fetched data is a two-pixel delay circuit 152
a, 152b, 152c, 152d and one-pixel delay circuits 153a, 153b, 153c, 153d. FIG. 13A is a circuit diagram of a part of the edge amount detection circuit 100 for performing the Laplacian operation of FIG. 10 together with the delay circuit of FIG. As described in the first embodiment, the Laplacian of FIG. 10 can exclude the zero part of the matrix element, and the input signals to the circuit of FIG. 13A are 154a, 154b, 154c, 154d, 1
Only 54x is required. Inputs 154a, 154b, 154c, 15
4d is added by the adder 155. On the other hand, the center image input 154x is quadrupled by the multiplier 158. A subtractor 156 subtracts the sum of the four inputs from the product to obtain an output signal 157. Thus, an image signal whose edge portion is extracted and emphasized is obtained. FIG. 13B shows an arithmetic circuit for performing the smoothing of FIG. Assuming that the portion corresponding to the matrix element 0 is excluded as in the case of FIG.
2 outputs 154e, 154f, 154g, 154h, 1
Only 54x is extracted and input to the adder 170 in FIG. 13B, and is divided by 52 in the divider 171. Thus, the smoothing shown in FIG. 11 is performed. On the other hand, the output signal of the edge amount detection circuit 100 is multiplied by α by the divider 158. By changing the value of α, the degree of edge enhancement can be changed. In this way,
The image signal 104 obtained from the adder 103 has the following characteristics. In order to suppress the occurrence of moiré fringes even in the halftone pictures of lines 65 to 85 having coarse blind spots in the smoothing circuit 34 of the first embodiment, it is necessary to cover a considerably wide area (that is, a large size smoothing filter matrix). Smoothing must be performed). However, when such a wide range of smoothing is plowed, the sharpness of the line drawing is lost, and the edge enhancement circuit 35 at the next stage no longer has an effect. Further, the thickness of the edge becomes thick, and the delicateness of the image becomes unnatural. Therefore, in the second embodiment, the pre-stage smoothing circuit 34 removes noise as pre-processing for edge detection in the post-stage, and suppresses the occurrence of moire caused by halftone photographs of 120 lines or more. Further, smoothing is further performed by a smoothing circuit 101 at the subsequent stage to suppress the occurrence of moire due to a halftone dot photograph, while the edge portion of the image does not pass through the smoothing circuit 101 and the edge amount detection circuit 100
, And further emphasized by the multiplier 102 and combined with the output of the smoothing circuit 101, so that the sharpness of the image is not lost. Further, as a result of the twice smoothing processing of the image, the occurrence of moiré fringes is suppressed, and a processed image independent of the straightness and angle of the halftone dot photograph is obtained. Next, an example of a specific circuit configuration of the edge amount detection circuit 100 shown in the second embodiment and others will be described. The image delay circuit can be constituted by a normal D-type flip-flop as shown in the first embodiment. Similarly, the divider 171 also outputs RO
M makes it easy to obtain a fast divider. Multiplier 158 is also provided by delay circuit 153b in the same manner as in the first embodiment.
It can be substituted by bit-up. Also, the multiplier 102 can be configured by using a bipolar PROM, MB7142H manufactured by Fujitsu Limited, just like the multiplier 154 of the first embodiment. Although the present embodiment has been particularly described using a laser beam printer, this is merely an example of a display device, and it goes without saying that the present invention can be applied to other display devices such as a liquid crystal panel and a facsimile. . Similarly, other drawings are merely examples for the purpose of describing the embodiments. As described above, according to the image processing apparatus of the embodiment of the present invention, in the processing of an image in which a continuous tone photograph, a line drawing, a halftone dot photograph, and the like are mixed, a smoothing process is performed in a preceding stage. By performing contour enhancement at a later stage, faithful reproduction of the original image is realized with a relatively small-scale circuit, and there is an effect of suppressing generation of moire fringes even in a halftone picture having 120 lines or more. As described above, the image processing apparatus of the present invention smoothes the multi-valued image signal of the target pixel by using the multi-valued image signal included in the first block including the target pixel. Then, contour enhancement is performed using a multi-valued image signal included in a second block larger than the first block and including the target pixel. Therefore, even if the input image is a mixture of various images, the outline emphasis is such that noise is not unnecessarily emphasized in the outline portion, and the original outline is maintained and emphasized. .
In particular, in smoothing, a decrease in MTF in a direction perpendicular to the line direction can be suppressed, and deterioration of the contour can be prevented. Therefore, according to the present invention, an image with good image quality can be obtained regardless of the type of the original image.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する画像記録装置の概略を表す図
である。
【図2】本発明を適用する画像入力装置の概略を表す図
である。
【図3】本発明を適用した画像処理装置のブロツク構成
図である。
【図4A】連続した3画素に対するスムージングフイル
タの行列図である。
【図4B】連続した2画素に対するスムージングフイル
タ行列図である。
【図5】スムージング回路34の構成図である。
【図6】第1実施例におけるエツジ強調回路35の回路
構成図である。
【図7A】第1実施例におけるエツジ強調回路35の回
路構成図である。
【図7B】第1実施例におけるエツジ強調回路35の回
路構成図である。
【図8】第1実施例の空間フイルタの周波数応答図であ
る。
【図9】第2実施例におけるエツジ強調回路35の回路
構成図である。
【図10】第2実施例にて適用されるラプラシアンを表
す図である。
【図11】第2実施例のスムージング回路101に適用
される空間フイルタを表す図である。
【図12】第2実施例のエツジ強調回路35の一部回路
図である。
【図13A】第2実施例におけるエツジ量検出回路10
0の演算部の図である。
【図13B】第2実施例のスムージング回路101の演
算部の回路図である。
【図14】スムージングとエツジ強調による1次元周波
数特性図である。
【符号の説明】
34 スムージング回路
35 エツジ強調回路
42a〜42c,153a〜153d 1画素遅延回路
60a〜60f,160a〜160f ラインメモリ
52a〜52d,152a〜152d 2画素遅延回路
44,171 除算器
54,58,102,158 乗算器
43,56,103,155,170 加算器
55,156 加減算器BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an image recording apparatus to which the present invention is applied. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an image input device to which the present invention is applied. FIG. 3 is a block diagram of an image processing apparatus to which the present invention is applied. FIG. 4A is a matrix diagram of a smoothing filter for three consecutive pixels. FIG. 4B is a smoothing filter matrix diagram for two consecutive pixels. FIG. 5 is a configuration diagram of a smoothing circuit 34; FIG. 6 is a circuit configuration diagram of an edge emphasizing circuit 35 in the first embodiment. FIG. 7A is a circuit configuration diagram of an edge emphasizing circuit 35 in the first embodiment. FIG. 7B is a circuit configuration diagram of the edge emphasizing circuit 35 in the first embodiment. FIG. 8 is a frequency response diagram of the spatial filter of the first embodiment. FIG. 9 is a circuit configuration diagram of an edge emphasizing circuit 35 in the second embodiment. FIG. 10 is a diagram illustrating Laplacian applied in the second embodiment. FIG. 11 is a diagram illustrating a spatial filter applied to a smoothing circuit 101 according to a second embodiment. FIG. 12 is a partial circuit diagram of an edge emphasizing circuit 35 according to a second embodiment. FIG. 13A is an edge amount detection circuit 10 according to the second embodiment.
It is a figure of a calculation part of 0. FIG. 13B is a circuit diagram of a calculation unit of the smoothing circuit 101 according to the second embodiment. FIG. 14 is a one-dimensional frequency characteristic diagram obtained by smoothing and edge enhancement. [Description of Signs] 34 Smoothing circuit 35 Edge enhancement circuits 42a to 42c, 153a to 153d One-pixel delay circuits 60a to 60f, 160a to 160f Line memories 52a to 52d, 152a to 152d Two-pixel delay circuits 44, 171 Divider 54, 58, 102, 158 Multipliers 43, 56, 103, 155, 170 Adders 55, 156 Addition / subtraction units
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三田 良信 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 西垣 有二 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−58670(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshinobu Mita 3- 30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Yuji Nishigaki 3- 30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo (56) References JP-A-55-58670 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H04N 1/40-1/409 H04N 1/46 H04N 1 / 60
Claims (1)
手段と、 前記入力手段により入力された注目画素の多値画像信号
を、該注目画素を含む複数の画素から構成される、第1
のサイズのブロックであって、前記ライン方向に一次元
のブロック内に含まれる多値画像信号を用いて平滑化す
る平滑化手段と、 前記平滑化手段により平滑化された前記注目画素の多値
画像信号を、前記注目画素を含む複数の画素から構成さ
れるブロックであって、前記第1のサイズよりも大きい
第2のサイズの2次元ブロック内に含まれる多値画像信
号を用いて、輪郭強調する輪郭強調手段とを有する画像
処理装置。(57) [Claims] Input means for inputting a multi-valued image signal for each pixel on a line-by-line basis; and a multi-valued image signal of the pixel of interest input by the input means, comprising a plurality of pixels including the pixel of interest.
And a smoothing means for smoothing using a multi-valued image signal included in the one-dimensional block in the line direction, and a multi-valued pixel of the target pixel smoothed by the smoothing means. The image signal is contoured by using a multi-valued image signal included in a two-dimensional block of a second size larger than the first size, which is a block composed of a plurality of pixels including the target pixel. An image processing apparatus having an outline emphasis unit for emphasizing.
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| JP8344309A JP2844580B2 (en) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | Image processing device |
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Related Parent Applications (1)
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