JPH0556068B2 - - Google Patents
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- JPH0556068B2 JPH0556068B2 JP59276479A JP27647984A JPH0556068B2 JP H0556068 B2 JPH0556068 B2 JP H0556068B2 JP 59276479 A JP59276479 A JP 59276479A JP 27647984 A JP27647984 A JP 27647984A JP H0556068 B2 JPH0556068 B2 JP H0556068B2
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Landscapes
- Image Processing (AREA)
- Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
Description
<技術分野>
本発明は画像を電気信号として扱うデジタル複
写装置、フアクシミリ装置等の画像処理装置に関
する。
<従来技術>
一般にCCDセンサー等により画像をサンプリ
ングし、デジタル化したデータをレーザ・ビー
ム・プリンター等のデジタル・プリンターから出
力し画像を再現する、所謂、デジタル複写装置は
デジタル機器の発展により、従来のアナログ複写
装置に代わり広く普及しつつある。かかるデジタ
ル複写装置は中間調画像を再現するため、デイザ
法や濃度パターン法により階調再現を行うのが普
通である。しかしながらかかる方法に於ては以下
の2点の大きな問題点があつた。
(1) 原稿が網点画像の場合、複写された画像に原
稿には無い周期的な縞模様が出る。
(2) 原稿に線画・文字等が入つている場合には、
デイザ処理によりエツジが切れぎれになり画質
が低下する。
(1)の現象はモアレ現象と呼ばれその発生原因
は、
(A) 網点原稿と入力サンプリングによるモアレ
(B) 網点原稿とデイザ閾値マトリツクスによるモ
アレ
等が考えられる。(A)の現象は、網点原稿の網点ピ
ツチPO〔mm〕から決まる網点周波数O(=1/Pp)
〔PEL/mm〕のn倍高周波nO〔PEL/mm〕と、入
力センサー・ピツチPS〔mm〕から求まる入力サン
プリング周波数S(1/PS)〔PEL/mm〕とから
△=|S−nO|〔PEL/mm〕 ……(1)
なるビート周波数が生じそれがモアレとなる。(B)
の現象は、一般にデイザの閾値が、fatting型等
のドツト集中型で配列されている時、出力画像も
擬似的な網点構造をしており、これが入力網点原
稿との間にビートを生じモアレ現象を呈する。デ
イザ閾値の繰り返し周期ピツチを記録紙上でPD
〔mm〕とすると空間周波数ではD=1/PD〔PEL/
mm〕となり、ビート周波数としては、
△=|O−D|〔PEL/mm〕 ……(2)
が最も顕著に現われる。
上記2つのモアレ現象で最も強く生じるのは(B)
の方である。これは(A)の現象では一般に網点原稿
のn倍高調波のnとしてn=3〜6位であり、セ
ンサーへ導く光学系等の伝達関数(MTF)等が、
その周波数でかなり低下するため、モアレ縞のコ
ントラストも低い。
かかる原因によつて生じるモアレ現象は出力画
像の品位を著しく低下させる。このため昔から
種々の対策・検討がなされてきた。例えばランダ
ム・デイザ法による方法はモアレは除去出来るが
砂目状の粒状性が出て、画質が劣化を生ず。J.
Opt.Soc.Am.、Vol.66、No.10、October 1976
P985に示される、Paul G.Roetlingの提唱する
ARIESは、2値化の前後で濃度の平均値を比較
し、等しくなる様に、閾値にフイード・バツクを
かけているが、かかる方法は、ハード化が複雑
で、且つモアレ除去の効果が十分でない。
一方画像電子学会予縞83−3 P13“文字・写
真混在画像の網点化”高島他に見られる再網点化
法は、網点画像をボカシ(又は周辺画素での平均
化)により、デイザパターンで再網点化するため
のモアレは除去され、粒状性のノイズも少い。
しかしボカシ(又は周辺画素との平均化)によ
り解像度の低下をまぬがれない。即ちモアレを除
去しようとすれば解像度が低下し、解像度を保と
うとすればモアレは除去されない。従つて網点画
像領域だけをあらかじめ抽出し、その部分だけに
かかる手法を適用する事が必須となる。このため
所謂像域分離技術が必要となる。この像域分離技
術は、現状のレベルでは精度が高く、高速な手法
…特にハード・ウエア化に向いた方法…は得がた
く前記手法を実現しがたい。且つ仮に像域分離技
術が得られたとしても、かかる手法では画像内の
高周波成分まで平均化・平滑化されてしまい十分
満足とは言えない。
一方(2)の問題に関しては、原稿の文字・線画
が、デイザ処理を施す事により細断化され、特に
エツジ部が切れぎれになるため印字品質が低下す
る。この現象はデイザ・パターンが前述の
Fatting型等のドツト集中型に於て特に顕著であ
る。
<目的>
本発明の目的は以上説明した2つの欠点を除去
し、高品位に且つ高精細に画像を再現出来る画像
処理装置を提供することにある。即ち本発明に於
ては、網点原稿時生じるモアレ現像を除去し、文
字・線画に対しては切れぎれに細断化される事を
防止し、且つ画像部の高域成分の低下を防ぐ事が
出来たものである。又、更にはかかる手法を簡単
な回路構成で実現出来安価に提供しうる物であ
る。
<実施例>
(基本構成)第1図〜第6図
本実施例の画像処理装置の基本構成を第1図に
示す。本画像処理装置は、エツジ検出器a、エツ
ジ強調器b、スムージング器c、混合器dから構
成される。エツジ検出器aでは、後述の様に文
字、線画、画像のエツジを検出し、網点画像の網
点はエツジとして検出しない空間周波数特性を持
たせている。エツジ強調器bでは、原画像また
は、原画像とエツジをある比率で混合したエツジ
強調画像信号を出力する。スムージング器cでは
画像の平滑化をおこなう。混合器dでは、エツジ
検出器の信号に応じて、エツジ強調画像と、スム
ージング画像との混合比を変えて出力する。この
ようにして網点画像の網点は非エツジ領域と判定
し、スムージングをおこなうことにより平均化し
モアレを防止する。また、文字、線画、画像のエ
ツジはエツジ領域と判定し、エツジ強調すること
により、文字の網点化、画像の鮮鋭度の低下を防
止する。さらにエツジ領域と非エツジ領域とを連
続的につないでいるので境界でのテクスチヤー変
化が出ない。
次に本実施例の原理について周波数特性から説
明する。先ず原稿の網点画像のスクリーン線数
は、通常白黒で120線から150線、カラーで133線
から175線である。そしてモアレが生じやすいの
はスクリーン角が0度から45度のときである。ま
たライン読取時の主走査方向網点ピツチは、45度
のときが最大で空間周波数が低く、0度のときが
最小で空間周波数は高い。スクリーン角が0度と
45度のときの空間周波数を求めると表1のように
なる。
<Technical Field> The present invention relates to an image processing device such as a digital copying device or a facsimile device that handles images as electrical signals. <Prior art> With the development of digital equipment, so-called digital copying devices, which generally sample images using CCD sensors and output the digitized data from digital printers such as laser beam printers to reproduce the images, have It is becoming widely used as an alternative to analog copying machines. In order to reproduce halftone images, such digital copying apparatuses generally perform tone reproduction using a dither method or a density pattern method. However, this method has the following two major problems. (1) If the original is a halftone image, the copied image will have periodic striped patterns that are not present in the original. (2) If the manuscript contains line drawings, characters, etc.
Dither processing causes edges to become cut off, reducing image quality. The phenomenon (1) is called a moiré phenomenon, and its causes are thought to be: (A) Moiré caused by the halftone original and input sampling; (B) Moiré caused by the halftone original and the dither threshold matrix. The phenomenon in (A) is caused by a halftone dot frequency O (=1/P p ) [PEL/mm] determined by the halftone dot pitch P O [mm] of the halftone original, which is n times higher frequency n O [PEL/mm]. From the input sampling frequency S (1/P S ) [PEL/mm] found from the input sensor pitch P S [mm], the beat frequency becomes △ = | S −n O | [PEL/mm] ...(1) This results in moiré. (B)
This phenomenon occurs when the dither threshold is arranged in a concentrated dot type such as fatting type, and the output image also has a pseudo halftone structure, which causes a beat between the input halftone dot and the original. Exhibits a moiré phenomenon. P D the repetition period pitch of the dither threshold value on the recording paper.
[mm], the spatial frequency is D = 1/P D [PEL/
mm], and the most prominent beat frequency is △=| O − D |[PEL/mm]...(2). Of the two moiré phenomena mentioned above, the one that occurs most strongly is (B)
It is the one who is. In the phenomenon of (A), this is generally n = 3 to 6 as n of the n-times harmonic of the halftone original, and the transfer function (MTF) of the optical system etc. leading to the sensor is
The contrast of the moiré fringes is also low because it drops considerably at that frequency. Moiré phenomena caused by such causes significantly degrade the quality of output images. For this reason, various countermeasures and studies have been carried out for a long time. For example, the random dither method can remove moiré, but graininess appears and the image quality deteriorates. J.
Opt.Soc.Am., Vol.66, No.10, October 1976
Proposed by Paul G. Roetling, shown on P985
ARIES compares the average value of the density before and after binarization and applies a feedback to the threshold value to make them equal, but this method requires complicated hardening and is not effective enough in moiré removal. Not. On the other hand, the re-halftone method described by Takashima et al., "Half-dot conversion of mixed text/photo images", IEICE Yoshimai 83-3 P13, blurs the half-tone image (or averages the surrounding pixels). The moiré caused by halftone redotting with the pattern is removed, and there is little grainy noise. However, the resolution cannot be avoided due to blurring (or averaging with surrounding pixels). That is, if you try to remove moire, the resolution will decrease, and if you try to maintain the resolution, moire will not be removed. Therefore, it is essential to extract only the halftone image area in advance and apply the method only to that part. For this reason, a so-called image area separation technique is required. At the current level of image area separation technology, it is difficult to obtain a high-accuracy and high-speed method, especially a method suitable for implementation in hardware, and it is difficult to realize the above-mentioned method. Even if an image area separation technique were to be obtained, such a technique would not be fully satisfactory because even high frequency components within the image would be averaged and smoothed. On the other hand, regarding problem (2), the characters and line drawings on the document are fragmented by dithering, and the print quality is degraded because the edges in particular become cut off. This phenomenon is caused by the dither pattern described above.
This is particularly noticeable in dot-concentrated types such as Fatting type. <Objective> An object of the present invention is to provide an image processing apparatus that can eliminate the two drawbacks described above and reproduce images with high quality and high definition. That is, in the present invention, moiré development that occurs in halftone originals is removed, characters and line drawings are prevented from being cut into pieces, and high-frequency components in image areas are prevented from deteriorating. It happened. Furthermore, this method can be realized with a simple circuit configuration and can be provided at low cost. <Example> (Basic configuration) FIGS. 1 to 6 The basic configuration of an image processing apparatus of this example is shown in FIG. 1. This image processing device is composed of an edge detector a, an edge enhancer b, a smoother c, and a mixer d. The edge detector a detects the edges of characters, line drawings, and images as described later, and the halftone dots of the halftone image are given a spatial frequency characteristic that does not detect them as edges. The edge enhancer b outputs the original image or an edge-enhanced image signal obtained by mixing the original image and edges at a certain ratio. The smoother c smoothes the image. The mixer d outputs the edge-enhanced image and the smoothed image at different mixing ratios depending on the signal from the edge detector. In this way, the halftone dots of the halftone dot image are determined to be non-edge areas, and smoothing is performed to average them and prevent moiré. Furthermore, the edges of characters, line drawings, and images are determined to be edge areas, and the edges are emphasized to prevent halftone dotting of characters and reduction in sharpness of images. Furthermore, since the edge area and the non-edge area are continuously connected, there is no texture change at the boundary. Next, the principle of this embodiment will be explained from the perspective of frequency characteristics. First, the number of screen lines for the halftone image of a document is usually 120 to 150 lines for black and white, and 133 to 175 lines for color. Moiré is most likely to occur when the screen angle is between 0 degrees and 45 degrees. Further, the dot pitch in the main scanning direction during line reading is maximum at 45 degrees and has a low spatial frequency, and minimum when it is 0 degrees and has a high spatial frequency. Screen angle is 0 degrees
Table 1 shows the spatial frequencies at 45 degrees.
【表】
このような網点画像の周波数特性は第2図aの
ように基本周波数とその高周波にピークをもつ。
また文字画像、連続調写真画像の周波数特性はそ
れぞれ、第2図b,cのようになる。このような
文字、写真、網点の混合画像に対して、本実施例
のエツジ検出器、エツジ強調器、スムージング器
の空間フイルターは次のような条件をみたす周波
数特性にする。
条件1 エツジ検出器の空間フイルターのピーク
周波数は、網点画像の第1次高調波周波数より
低周波にする。
条件2 エツジ強調器の空間フイルターのピーク
周波数は、エツジ検出器の空間フイルターのピ
ーク周波数より高周波にする。
条件3 スムージング器の空間フイルターの周波
数特性は、網点画像の第1次高調波周波数で充
分低下させる。また出力のデイザーの周期に対
応する周波数で充分低下させる。
エツジ検出のための空間フイルターには種々の
ものがあるが、ハード回路の規模に影響を与える
マトリツクスサイズを一定にすると、1次微分フ
イルターの方が2次微分フイルターより低周波に
ピークをもつ。ただし2次微分フイルターは方向
性をもたないが、1次微分フイルターは方向性が
あり、少なくとも2方向の傾きの2乗の和の平方
根、あるいはその近似式として、少なくとも2方
向の傾きの絶対値の和、あるいは少なくとも2方
向の傾きの絶対値の最大値などをとる必要があ
る。また、1次微分の方が2次微分よりも点状ノ
イズに強い。以上のようにエツジ検出器aの空間
フイルターとしては1次微分フイルターの方がよ
い。
又、エツジ強調器bの空間フイルターとして
は、方向性がなく、より高周波にピークをもつ2
次微分フイルターの方が1次微分フイルターより
も優れている。
以上のような各種空間フイルターの周波数特性
の関係を簡単のため1次元の高速フーリエ変換
(FFT)で計算した結果を示す。例として入力系
の読取りサンプリング間隔が1/16mm、出力系が
16dots/mmで4×4のデイザーマトリツクスを用
いた場合について計算する。デイザーパターンの
周期は空間周波数に直すと4 1/mmである。ま
た1/16mmサンプリングの読取りではサンプリング
定理により8 1/mmの周波数までしか検出でき
ない。
マトリツクスサイズが5×5の場合、2次微分
フイルター(−1、0、2、0、−1)の1次元
FFTを第3図に、1次微分フイルター(−1、
0、0、0、1)の1次元FFTを第4図に、別
の1次微分フイルター(−1、−1、0、1、1)
の1次元FFTを第5図に示す。
それぞれピークの位置は4 1/mm、2 1/
mm、2.5 1/mmである。これを表1の網点画像の
空間周波数と比べると、1次微分フイルターでは
表1のすべての線数に対して条件1を満たしてい
るが2次微分フイルターでは、120線、133線の
45°で条件1を満足できず、網点をエツジと検出
してしまう。2種類の1次微分フイルターを比較
すると、パルス幅を大きくした(−1、−1、0、
1、1)の方が優れている。なぜならパルス幅を
大きくした方が2番目のピークの強度が小さくな
り、またパルス幅を大きくした方がエツジ領域
(この領域にエツジ強調をかける)を幅広く検出
できるからである。エツジ検出を1次微分フイル
ター(−1、−1、0、1、1)にし、エツジ強
調を2次微分フイルター(−1、0、2、0、−
1)にすれば、それぞれのピーク周波数は2.5
1/mm、4 1/mmで条件2を満たしている。す
なわちエツジ検出により幅広くエツジ強調をおこ
なう領域を抽出し、エツジ強調ではエツジがシヤ
ープに出る空間フイルターを使用するのである。
次に5×5のスムージングフイルター(1、
1、1、1、1)の1次元FFTを第6図に示す。
120線45°以上の網点画像の基本周波数、3.341
1/mm以上で強度が小さくなつている。また4×
4のデイザーマトリツクスのピツチ、4 1/mm
で強度が充分小さくなつていて条件3を満足して
いる。
本実施例ではエツジ検出器、エツジ強調器、ス
ムージング器に前述の条件1〜3のような周波数
特性の空間フイルターを用いることにより、画像
の平坦部と網点画像は非エツジ領域と判定しスム
ージングで平均化し、文字、線画、画像のエツジ
部はエツジ領域と判定し、エツジ強調する。また
エツジ領域と非エツジ領域との境界は混合器での
混合比をエツジ検出器の信号に応じて変えること
により連続的につなぐ。以上により網点画像での
モアレを防止し、文字の網点化と画像の鮮鋭度の
低下を防ぎ、エツジ領域と非エツジ領域との不連
続なテクスチヤーの変化を生じない。また空間フ
イルターのマトリツクスサイズも大きなものを必
要としないので、ハード回路の規模を小さくで
き、LSI化にも有利である。
第7図は本発明の実施例を示すブロツク図で、
S1は入力画像信号、1は入力画像信号S1の1
次微分値の絶対値を検出する微分値検出部で第1
図aに対応する。S2は微分値検出部1の出力に
つながれた微分信号、2は微分信号S2から制御
信号S3とS4をつくる制御信号発生器、S3は
制御信号発生器2の出力で制御信号、S4はやは
り制御信号発生器2の出力で制御信号S3とは相
補性の制御信号、3は入力画像信号S1を平滑化
する平滑化処理部で第1図Cに対応する。S6は
平滑化処理部3によつて平滑化された平滑化画像
信号、4は平滑化画像信号S6と制御信号S3と
の算術積をとる掛け算器、S7は掛け算器4の出
力、5は入力画像信号S1のエツジ部を強調する
エツジ強調部、S8はエツジ強調部5のエツジ信
号、S9は外部から与えられる定数、6はエツジ
信号S8と定数S9との算術積をとる掛け算器、
S10は掛け算器6から出力されるエツジ信号、
7はエツジ信号S10と入力画像信号S1との算
術和をとる加算器で、エツジ強調部5、掛け算器
6、加算器7で第1図のエツジ強調器bを構成す
る。
S11は加算器7の出力であるところのエツジ
強調画像信号、8はエツジ強調画像信号S11と
制御信号S4との算術積をとる掛け算器、S12
は掛け算器8の出力、9は出力S7と出力S12
の算術和をとる加算器、S13は加算器9の出力
で処理画像信号である。ここで掛け算器4,8及
び加算器9は第1図の混合器dを構成している。
ここでエツジ強調器bに対応するエツジ強調部
302においては、エツジ(エツジデイテクト)
強調部5の出力と前述した制御信号S9との乗算
を掛け算器6で行う。掛け算器6はROM等で構
成でき、制御信号S9は乗算係数そのものでな
く、コード化された信号でもかまわない事はいう
までもない。
画像処理の注目する画素をAとした時に、加算
器7により、注目画素とエツジデイテクトのある
係数倍された値が加算され注目画素はエツジ強調
される。混合部305においては、エツジ強調部
302の出力と平滑化処理部3の出力を適当な比
率で混合する回路部で、前段の制御信号発生部2
に入力される微分値検出部1の出力に応じ、S
3,S4が出力される。後述する様にS3,S4
は相補性の制御信号であるが、必ずしも限定され
ない。S3,S4は制御信号S5により、自由に
その特性を選択し設定する事ができる。掛け算器
8においてエツジ強調部出力はS4によつて決め
られた乗算を行い、掛け算器4において平滑化処
理部出力はS3によつて決定される乗算を行い、
掛け算器4,8の出力は加算器9によつて互いに
加算され、これが画像処理出力となる。
第7図のブロツク図はまた次式をもつて表現す
ることができる。
まず微分値検出部1及び制御信号発生器2は以
下の式1の如き演算を行う。
E=f(| 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
0 0 0 0 0
−1−1−1−1−1
−1−1−1−1−1*1
・I
|+|1 1 0−1−1
1 1 0−1−1
1 1 0−1−1
1 1 0−1−1
1 1 0−1−1*2
・I
|) ……(式1)
ここでIは入力画像データ、Eは制御信号S4
である。fは制御信号S4を最大値1に規格化
し、ガンマ変換する関数である。
加算器7からは以下の如き出力が得られる。
G=±+k1 0 0−1 0 0
0 0 0 0 0
−1 4 0−1
0 0 0 0 0
0 0−1 0 0・I
……(式2)
Gは加算器7の出力、k1は定数信号S9の定数
である。そして平滑化処理部3からは以下の如き
出力が得られる。
H=11111
11111
11111
11111
11111・I ……(式3)
Hは平滑化処理部3の出力である。依つて、加
算器9の出力S13の値Outは以下の如き式2に
よつて表わせる。
0=E・(I・k1・ 0 0−1 0 0
0 0 0 0 0
−1 0 4 0−1
0 0 0 0 0
0 0−1 0 0*3
I
)
+(1−E)(11111
11111
11111
11111
11111*4
I
) ……(式4)
上式に示す〔 〕内は画像信号Iとコンボリユ
ーシヨンをとるカーネルである。カーネル*1〜
*4は種々の変形が考えられ、その一例を表2に
示す。[Table] The frequency characteristics of such a halftone image have peaks at the fundamental frequency and its high frequencies, as shown in Figure 2a.
Further, the frequency characteristics of a character image and a continuous tone photographic image are as shown in FIGS. 2b and 2c, respectively. For such a mixed image of characters, photographs, and halftone dots, the spatial filters of the edge detector, edge enhancer, and smoother of this embodiment have frequency characteristics that satisfy the following conditions. Condition 1: The peak frequency of the spatial filter of the edge detector is set to be lower than the first harmonic frequency of the halftone image. Condition 2: The peak frequency of the spatial filter of the edge enhancer is set to be higher than the peak frequency of the spatial filter of the edge detector. Condition 3: The frequency characteristics of the spatial filter of the smoother are sufficiently reduced at the first harmonic frequency of the halftone image. Also, the frequency is sufficiently lowered to correspond to the period of the output dither. There are various types of spatial filters for edge detection, but if the matrix size, which affects the scale of the hardware circuit, is held constant, the first-order differential filter has a peak at a lower frequency than the second-order differential filter. . However, the second-order differential filter does not have directionality, but the first-order differential filter has directionality, and the square root of the sum of the squares of the slopes in at least two directions, or as an approximate expression thereof, the absolute value of the slopes in at least two directions. It is necessary to take the sum of the values or the maximum value of the absolute values of the slopes in at least two directions. Furthermore, the first-order differential is more resistant to point noise than the second-order differential. As described above, it is better to use a first-order differential filter as the spatial filter for the edge detector a. In addition, as a spatial filter for edge enhancer b, there is no directionality and the peak is at a higher frequency.
A second-order differential filter is better than a first-order differential filter. For simplicity, the relationship between the frequency characteristics of the various spatial filters as described above was calculated using a one-dimensional fast Fourier transform (FFT).The results are shown below. For example, the reading sampling interval of the input system is 1/16mm, and the output system is
Calculation is performed using a 4×4 dither matrix at 16 dots/mm. The period of the dither pattern is 41/mm in terms of spatial frequency. Furthermore, in reading with 1/16mm sampling, only frequencies up to 81/mm can be detected due to the sampling theorem. If the matrix size is 5 x 5, the 1st dimension of the quadratic differential filter (-1, 0, 2, 0, -1)
The FFT is shown in Figure 3, and the first-order differential filter (-1,
0, 0, 0, 1) is shown in Figure 4, and another first-order differential filter (-1, -1, 0, 1, 1)
The one-dimensional FFT of is shown in Figure 5. The peak positions are 4 1/mm and 2 1/mm, respectively.
mm, 2.5 1/mm. Comparing this with the spatial frequency of the halftone image in Table 1, the first-order differential filter satisfies condition 1 for all lines in Table 1, but the second-order differential filter satisfies condition 1 for 120 and 133 lines.
Condition 1 cannot be satisfied at 45°, and halftone dots are detected as edges. Comparing two types of first-order differential filters, we found that the pulse width was increased (-1, -1, 0,
1, 1) is better. This is because the larger the pulse width, the smaller the intensity of the second peak, and the larger the pulse width, the wider the edge region (edge emphasis applied to this region) can be detected. Edge detection is set to the first-order differential filter (-1, -1, 0, 1, 1), and edge emphasis is set to the second-order differential filter (-1, 0, 2, 0, -
1), each peak frequency is 2.5
Condition 2 is satisfied with 1/mm and 4 1/mm. In other words, a wide area for edge enhancement is extracted by edge detection, and a spatial filter that sharpens the edges is used for edge enhancement. Next, apply a 5×5 smoothing filter (1,
1, 1, 1, 1) is shown in Figure 6.
Fundamental frequency of halftone image of 120 lines 45° or more, 3.341
The strength decreases above 1/mm. Also 4×
Pitch of dither matrix of 4, 4 1/mm
The strength is sufficiently small and satisfies condition 3. In this example, by using spatial filters with frequency characteristics such as the above-mentioned conditions 1 to 3 for the edge detector, edge enhancer, and smoother, flat parts of the image and halftone dot images are determined to be non-edge areas and smoothed. The edges of characters, line drawings, and images are determined to be edge areas, and the edges are emphasized. Further, the boundary between the edge region and the non-edge region is continuously connected by changing the mixing ratio in the mixer according to the signal from the edge detector. As described above, moiré in halftone images is prevented, halftone dot formation of characters and reduction in image sharpness are prevented, and discontinuous changes in texture between edge areas and non-edge areas do not occur. Furthermore, since the matrix size of the spatial filter does not need to be large, the scale of the hardware circuit can be reduced, which is advantageous for LSI implementation. FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
S1 is the input image signal, 1 is 1 of the input image signal S1
The first differential value detector detects the absolute value of the second differential value.
Corresponds to figure a. S2 is a differential signal connected to the output of differential value detection section 1, 2 is a control signal generator that generates control signals S3 and S4 from differential signal S2, S3 is the output of control signal generator 2 and is a control signal, and S4 is also a control signal. The output of the signal generator 2 is a complementary control signal to the control signal S3, and 3 is a smoothing processing section for smoothing the input image signal S1, which corresponds to FIG. 1C. S6 is a smoothed image signal smoothed by the smoothing processing unit 3, 4 is a multiplier that takes the arithmetic product of the smoothed image signal S6 and the control signal S3, S7 is the output of the multiplier 4, and 5 is the input An edge enhancement unit that emphasizes the edge portion of the image signal S1; S8 is an edge signal of the edge enhancement unit 5; S9 is a constant given from the outside; 6 is a multiplier that takes the arithmetic product of the edge signal S8 and the constant S9;
S10 is an edge signal output from the multiplier 6;
Reference numeral 7 denotes an adder which calculates the arithmetic sum of the edge signal S10 and the input image signal S1, and the edge emphasizing section 5, multiplier 6, and adder 7 constitute the edge emphasizing device b in FIG. S11 is an edge-enhanced image signal which is the output of the adder 7, 8 is a multiplier for calculating the arithmetic product of the edge-enhanced image signal S11 and the control signal S4, and S12
is the output of multiplier 8, 9 is the output S7 and output S12
An adder S13 which takes the arithmetic sum of is the output of the adder 9 and is a processed image signal. Here, multipliers 4, 8 and adder 9 constitute mixer d in FIG. Here, in the edge emphasizing section 302 corresponding to the edge emphasizing device b, the edge (edge detect)
A multiplier 6 multiplies the output of the emphasizing section 5 and the aforementioned control signal S9. It goes without saying that the multiplier 6 can be constructed from a ROM or the like, and the control signal S9 may be a coded signal instead of the multiplication coefficient itself. When the pixel of interest in image processing is A, an adder 7 adds a value multiplied by a certain coefficient of the pixel of interest and the edge detect, thereby edge-emphasizing the pixel of interest. The mixing section 305 is a circuit section that mixes the output of the edge enhancement section 302 and the output of the smoothing processing section 3 at an appropriate ratio.
According to the output of the differential value detection unit 1 input to
3, S4 is output. S3, S4 as described later
are complementary control signals, but are not necessarily limited to them. The characteristics of S3 and S4 can be freely selected and set using the control signal S5. In the multiplier 8, the output of the edge emphasis section is multiplied as determined by S4; in the multiplier 4, the output of the smoothing section is multiplied as determined by S3;
The outputs of multipliers 4 and 8 are added together by adder 9, and this becomes the image processing output. The block diagram of FIG. 7 can also be expressed by the following equation. First, the differential value detection section 1 and the control signal generator 2 perform calculations as shown in Equation 1 below. E=f(| 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 -1-1-1-1-1 -1-1-1-1-1 *1・I |+|1 1 0 -1-1 1 1 0-1-1 1 1 0-1-1 1 1 0-1-1 1 1 0-1-1 *2・I |) ... (Equation 1) Here I is the input image data, E is control signal S4
It is. f is a function that normalizes the control signal S4 to a maximum value of 1 and performs gamma conversion. The following output is obtained from the adder 7. G=±+k 1 0 0-1 0 0 0 0 0 0 0 -1 4 0-1 0 0 0 0 0 0 0-1 0 0・I
...(Formula 2) G is the output of the adder 7, and k1 is a constant of the constant signal S9. Then, the following output is obtained from the smoothing processing section 3. H=11111 11111 11111 11111 11111·I (Formula 3) H is the output of the smoothing processing section 3. Therefore, the value Out of the output S13 of the adder 9 can be expressed by the following equation 2. 0= E . 11111 11111 11111 11111 11111 *4 I ) ...(Formula 4) The part in brackets [ ] shown in the above formula is a kernel that takes convolution with the image signal I. Kernel*1~
*4 can be modified in various ways, examples of which are shown in Table 2.
【表】【table】
【表】
第8図は制御信号発生部2のもつ関数fの特性
の例である。
E=f(x)において
E=0 for 0x<0.2
E=1.67x−0.33
for 0.2x<0.8
E=1 for 0.8x1
である。ただし入出力信号とも0〜1に規格化し
て説明する。
第9図及び第10図は1次微分によるエツジ検
出部1(以降微分値検出部と呼ぶ)の動作を説明
する図で、主走査1次元にて示している。
すでに説明しているように微分値検出部1は一
種の帯域通過型フイルタとなつているので、第9
図に示す高い周波数成分をもつ網点画像のような
入力画像信号S1はカーネル(−1、−1、0、
1、1)で主走査方向にたたみ込みを行うとその
出力信号S2は0.1〜0.2といつた小さな値とな
る。
一方、比較的低周波の入力画像信号の場合(例
えば文字の縦線等)には、第10図に示す如く、
同様のたたみ込みにより、出力信号S2は大きな
値をとる。
ここでガンマ変換を行う制御信号発生部2は第
8図に示すように微分信号S2が0.2より小の場
合は制御信号S3を1にし、制御信号S4を0に
する。また微分信号S2が0.8より大きい場合は
制御信号S3を0にし、制御信号S4を1にす
る。さらに微分信号が0.2〜0.8の間においては第
2図に示すように常に制御信号S3と制御信号S
4の和が1になるように微分信号S2に応じて変
化する。
一方入力画像信号S1は微分値検出部1の入力
に接続されていると共に平滑化処理部3とエツジ
検出部5の入力にも同時に接続されている。
第11図は平滑化処理部3の動作を示してお
り、説明のために主走査方向の一次元の例を示し
ている。この場合カーネルは(1、1、1、1、
1)で内容がすべて1であり5画素の平均を出力
するよう構成されているローパスフイルタになつ
ており、入力画像信号S1は平滑化画像信号S6
のようになる。
また第12図はエツジ強調部5の動作を示して
おり、やはり説明のために主走査方向の一次元を
示している。カーネルは(−1、0、2、0、−
1)であり良く知られた2次微分のエツジ検出特
性を有し、出力S8は平坦部で0、エツジ部で
正・負のピークをもつ。
さらにエツジ信号S8はかけ算器6により定数
S9倍され、加算器7によつて画像入力信号S1
と加算され、エツジ強調信号S11となる。尚、
図示されていないが入力画像信号S1に対してエ
ツジ信号S10は少々遅れるので加算器7の入力
であるエツジ信号S10と入力画像信号S1との
タイミングをとるための遅延回路が実際には設け
られる。
ところで微分値検出部1の出力が大きい、即ち
エツジ部では制御信号S3は小さく、S4は大き
い。逆に微分信号S2が小さい場合はS3が大き
くS4が小さい。また第8図で述べたようにS3
とS4は常にその和が1になるようにガンマ変換
されている。従つてかけ算器4と8の出力の和は
微分信号S2が大のときエツジ強調信号S11の
成分が多く、S2が小のとき平滑化信号S6の成
分が多くなる様制御される。
第13図はこの様子を示しており、微分信号S
2は入力画像信号S1のうち周期の短い振動(網
点周期に相当する)を除く部分でのエツジを検出
していることを示している。
制御信号S4は微分信号S2のガンマ変換した
ものであつて第13図に示される信号S2の4つ
の山以外を0にしている。S3は当然1−S4で
ある。さらに第13図は平滑化信号S6とエツジ
強調信号S11も示している。第13図において
処理信号S13はS6とS11をS3とS4の比
率で加えた網点部分を平滑化しエツジ部のみ強調
した信号である。
次に第7図の各ブロツクについて詳細に説明す
る。
(微分値検出部1)
第14図は微分値検出部1の詳細回路図であ
る。
微分値検出器1には第20図の5ラインバツフ
ア301の出力が入力される。
図において306は一次微分器であり、その出
力306−aは、データ部306−cと、正負を
示すサイン部306−bとに分けられ、サイン部
306−bは、セレクタ308のセレクト信号に
入力され、インバータ307によつて+、−反転
したデータか306−cのデータのいずれかをセ
レクトする事によつてデータの絶対値308−a
が得られる。同様にして1次微分器312の出力
の絶対値がセレクタ311より出力され、加算器
309により308−aと311−aが加算さ
れ、2方向の一次微分値の和が加算器309より
出力される。
次に第14図の1次微分器306,312を詳
細に示したブロツク図を第15図に示す。
まず、この1次微分回路の基本動作を説明する
ために第15図中のブロツクXについて説明す
る。
まず第15図中のすべてのシフトレジスタは図
中に示さない画像転送クロツクに同期してシフト
される。説明を簡単にするために乗算器243〜
247のすべての乗算係数を1とする。タイミン
グチヤート第16図によりt−3におけるシフト
レジスタ230の出力はSn、m-1+Sn、m-2であ
り、t−2におけるシフトレジスタ231の出力
はSn、m+Sn、m-1+Sn、m-2であり、t−1
におけるシフトレジスタ232の出力はSn、m+1
+Sn、m+Sn、m-1+Sn、m-2で、t0における加
算器260の出力はSn、m+2+Sn、m+1+Sn、
m+Sn、m-1+Sn、m-2である。このようにして
主走査方向5画素の加算値をブロツクXにて計算
する。ここで、乗算器243〜247の乗算係数
をa、b、c、d、eに設定することにより加算
器260の出力は、e・Sn、m+2+d・Sn、m+1
+c・Sn、m+b・Sn、m-1+a・Sn、m-2と
なる。
同様にしてシフトレジスタ223以降の回路
と、シフトレジスタ233以降の回路が動作する
事もわかる。
ところで、求める1次微分が式1の*1、*2
の様な場合に、注目画素がnライン目の場合に、
n−2ラインとn−1ラインのカーネルの要素は
等しく、又n+1ラインとn+2ラインのカーネ
ルの要素も等しい。故に画像データはn−2ライ
ン目とn−1ライン目を加算器231で加算して
から式1*1、*2の様な1次微分処理を行う事
によつて回路規模を1/2に縮小できる。又、n+
1ライン目、n+2ライン目についても同様であ
る。この様にして加算器400において5ライン
分のカーネルに応じた加算値を得る事ができる。
又、238〜252に示すような乗算器はその
乗算値が1or−1or0の様に単純な場合には、第1
7図に示すように、インバータ291とセレクタ
292によつて簡単に構成でき図中SLによつて
1or−1の切換えを行い、CLによつて0にする事
ができる。
又式1のカーネル*1の1次微分を求めるに
は、乗算器238〜242の乗算係数を1とし、
乗算器243〜247の乗算係数を0とし、乗算
器248〜252の乗算係数を−1とする。
式1のカーネル*2の1次微分を求めるには、
乗算器242,238,239,240,241
の乗算係数を1、1、0、−1、−1とし、乗算器
243〜247の乗算係数を1、1、0、−1、−
1とし、乗算器248〜252の乗算係数を1、
1、0、−1、−1とする。
又、表2の*1、*2の様な1次微分を算出す
る回路構成は第18図により実現できるが、第1
5図と動作原理は同じであるので乗算器への係数
の与え方は省略する。
(エツジ強調部5)
次にエツジ強調部5を示したのが第19図であ
る。
第7図に示す入力画像信号S1は第20図に示
すように、イメージデータの連続する5ライン分
のデータより成り、5ラインバツフア301に入
力された入力画像データは5ラインバツフアに
て、たくわえられた後に5ライン分同時に、出力
され図示していない画像転送クロツクに同期し
て、イメージデータの主走査方向に1画素づつ出
力される。
また第21図に示す様にイメージエリアの注目
領域Sをさらに拡大して注目する画素データを
Sn、mとした時の周辺の画像データについて考
える。第19図のエツジ強調部5には、入力画像
データS1のうちn−2ライン目、n、n+2ラ
イン目の3ライン分の画像データを入力し、画像
処理の注目画素をSn、mとする。
図中201〜211は1ビツトのシフトレジス
タである。画像データS1は、シフトレジスタ2
01〜203,204〜208,209〜211
によつて、図示していない画像転送クロツクに同
期してシフトされる。このタイミングチヤートが
第22図である。第22図において、あるタイミ
ングTにおけるシフトレジスタの出力を第19図
中に( )で囲んで示す。
加算器213はシフトレジスタ203,20
4,208,211の出力データSn-2、m、Sn、
m-2、Sn、m+2、Sn+2、mを加算し、加算された
データは乗算器214で−1倍される。注目画素
Sn、mはシフトレジスタ206から出力され、
乗算器212で4倍され、加算器215で加算さ
れて加算器215からは、前記式2、第7図に示
されるようなエツジデイテクト信号G・S11が
出力される。
尚、n−2ライン目とn+2ライン目のカーネ
ル要素は同じなのでシフトレジスタ209〜21
1を省き、n−2ライン目とn+2ライン目の出
力を加算した後、シフトレジスタ201に入力し
ても良い。又、第18図の回路を用いて乗算器に
カーネル*4の値を入れることによりエツジ検出
部5を構成できることも明らかである。
(平滑化処理部3)
次に第7図平滑化処理部3のブロツクの詳細を
第23図に示す。
画像信号S1は夫々イメージの副走査方向に連
続する5ラインのデータより成り、加算器271
により副走査5画素の加算が行われる。このデー
タは1ビツト遅延する為のシフトレジスタ272
に入力される。シフトレジスタ272の出力デー
タは加算器277〜280に入力される。加算器
272ではシフトレジスタ272の出力とその1
画素前のデータが加算される。この加算結果は2
74のシフトレジスタにラツチされた後に278
の加算器で次の画素と加算される。以下同様にし
て時間T2の時に加算器280からは第24図に
示す如くSN、m+2+SN、m+1+SN、m+SN、m-1
+SN、m-2が出力される(SN、j=Sn-2、j+
Sn-1、j+Sn、j+Sn+1、j+Sn+2、j)。
こうして注目画素をSn、mとする時に式2の
*3に示される画素合計が加算器280より出力
され除算器281により合計画素数で、割つて平
滑化データが得られる。又、第25図に示すよう
な重みづけをした平滑化をする回路が第26図で
ある。動作タイミング等は第23図と同じである
が、第26図では乗算器351〜355により各
ラインに重みづけし、又各列にも乗算器356〜
360により重みづけすることによつて第25図
の如き平滑化を行う。
この平滑化処理部では画像副走査方向にその加
算値をすべて加え合せてから画像主走査方向に加
算しているので回路規模が小さくできる。
(他の実施例)
本実施例においては微分値検出部、平滑化処理
部、エツジ強調部のカーネルを5×5としたが、
モアレ除去の目的とする線数によつては3×3で
も良いし、5×5以上必要となる場合もある。
又、本実施例においては平滑化処理部3の出力
である平滑化信号S6と加算器7の出力であるエ
ツジ強調信号S11をガンマ変換部2の出力に従
つて割合で加算したが、エツジ強調信号S11の
かわりに入力画像信号S1を用いても良い。この
場合、文字や線画に対して本実施例より多少劣る
面があるが装置が大幅に簡略化できる上にモアレ
の抑制については本実施例と同じ効果が得られる
利点がある。
また第7図に示すところのエツジ強調部5と掛
け算器6と加算器7によつて構成されるエツジ強
調器302はエツジ強調部5のカーネル*4の中
心部を定数S9によつて可変できるよう構成した
場合は掛け算器6と加算器7は不要となる。
更に本実施例において定数S9は外部から可変
であるとしたが、内部で固定であつても良い。
又、本発明の実施例において、ガンマ変換を行
う制御信号発生器2の特性は第8図であるように
説明したが、第27図a〜cにガンマ変換器2の
特性の変形例を示す。
第27図において、制御信号S4の特性のみを
示しているが、制御信号S3は
S3=1−S4
であらわされる。
第27図−aは
S4=0 ただし0<S2<0.5
S4=1.0 ただし0.5<S2<1.0
なる特性を有し、特にガンマ変換部の回路が簡単
に構成できるという特徴がある。
第27図−bは
S4=−arctan(k.S2+k)
なる特性を有し、特に平滑化信号とエツジ強調信
号とのつながりがスムーズになるという特徴があ
る。
第27図−cは
S4=0 ただし0<S2<0.25
S4=0.33 ただし0.25<S2<0.5
S4=0.67 ただし0.5<S2<0.75
S4=1.0 ただし0.75<S2<1.0
なる特性を有し、第8図に示す実施例に対し、比
較的、回路が簡単になり、かつ第27図−aに示
したガンマ変換部の特性を用いた場合より平滑化
信号とエツジ強調信号とのつながりがスムーズに
なるという特徴がある。
さらに述べるなら、たとえば微分値検出部とし
て良く知られているプレウイツトのエツジ検出や
ソーベルのエツジ検出法などを用いても良い。ま
たエツジ検出部としてラプラシアンを使用しても
かまわない。さらに前記プレウイツトのエツジ検
出やソーベルのエツジ検出法あるいはラプラシア
ンとしては通常3x3の核を用いて空間フイルター
処理がなされるが、核の大きさが3x3以外に拡張
して用いても本発明の本質に影響を与えるもので
はない。
<効果>
以上説明した様に本発明に依れば、網点画像を
再生する場合にモアレの発生を防止できると同時
に、文字や細線についてはエツジ強調により忠実
に再現できる。更にエツジ検出手段、平滑化手
段、エツジ強調手段はたたみ込み法により動作す
ると共に、各たたみ込みに必要な核の大きさを等
しくしているので、ラインバツフアの必要数を等
しくできると共に同じラインバツフアを使用で
き、回路規模を小さく設計できる。[Table] FIG. 8 shows an example of the characteristics of the function f of the control signal generator 2. In E=f(x), E=0 for 0x<0.2 E=1.67x−0.33 for 0.2x<0.8 E=1 for 0.8x1. However, both input and output signals will be standardized to 0 to 1 for explanation. FIGS. 9 and 10 are diagrams for explaining the operation of the edge detecting section 1 (hereinafter referred to as differential value detecting section) based on first-order differentiation, and are shown in one-dimensional main scanning. As already explained, the differential value detection section 1 is a kind of band-pass filter, so the ninth
The input image signal S1, such as a halftone dot image with high frequency components as shown in the figure, has a kernel (-1, -1, 0,
1, 1), when convolution is performed in the main scanning direction, the output signal S2 becomes a small value of 0.1 to 0.2. On the other hand, in the case of a relatively low-frequency input image signal (for example, vertical lines of characters), as shown in FIG.
Due to similar convolution, the output signal S2 takes on a large value. Here, the control signal generating section 2 that performs gamma conversion sets the control signal S3 to 1 and the control signal S4 to 0 when the differential signal S2 is smaller than 0.2, as shown in FIG. If the differential signal S2 is larger than 0.8, the control signal S3 is set to 0 and the control signal S4 is set to 1. Furthermore, when the differential signal is between 0.2 and 0.8, the control signal S3 and the control signal S
It changes according to the differential signal S2 so that the sum of 4 becomes 1. On the other hand, the input image signal S1 is connected to the input of the differential value detection section 1, and is also connected to the inputs of the smoothing processing section 3 and the edge detection section 5 at the same time. FIG. 11 shows the operation of the smoothing processing section 3, and for the sake of explanation, shows a one-dimensional example in the main scanning direction. In this case the kernel is (1, 1, 1, 1,
In 1), the contents are all 1 and the low-pass filter is configured to output the average of 5 pixels, and the input image signal S1 is the smoothed image signal S6.
become that way. Further, FIG. 12 shows the operation of the edge emphasizing section 5, and also shows one dimension in the main scanning direction for the sake of explanation. The kernel is (-1, 0, 2, 0, -
1), which has the well-known second-order differential edge detection characteristic, and the output S8 has 0 at the flat part and positive and negative peaks at the edge part. Furthermore, the edge signal S8 is multiplied by a constant S9 by a multiplier 6, and the edge signal S8 is multiplied by a constant S9 by a multiplier 6.
is added to form the edge emphasis signal S11. still,
Although not shown, since the edge signal S10 is slightly delayed with respect to the input image signal S1, a delay circuit is actually provided to adjust the timing between the edge signal S10, which is input to the adder 7, and the input image signal S1. By the way, in the case where the output of the differential value detection section 1 is large, that is, at the edge portion, the control signal S3 is small and the control signal S4 is large. Conversely, when the differential signal S2 is small, S3 is large and S4 is small. Also, as mentioned in Figure 8, S3
and S4 are always gamma-converted so that their sum becomes 1. Therefore, the sum of the outputs of the multipliers 4 and 8 is controlled so that when the differential signal S2 is large, the edge emphasis signal S11 has a large component, and when S2 is small, the smoothed signal S6 has a large component. Figure 13 shows this situation, where the differential signal S
2 indicates that edges are detected in a portion of the input image signal S1 excluding vibrations with a short period (corresponding to the halftone dot period). The control signal S4 is obtained by gamma-converting the differential signal S2, and all but the four peaks of the signal S2 shown in FIG. 13 are set to zero. S3 is naturally 1-S4. Furthermore, FIG. 13 also shows a smoothed signal S6 and an edge emphasis signal S11. In FIG. 13, the processed signal S13 is a signal obtained by adding S6 and S11 at the ratio of S3 and S4, smoothing the halftone dot part, and emphasizing only the edge part. Next, each block in FIG. 7 will be explained in detail. (Differential value detection unit 1) FIG. 14 is a detailed circuit diagram of the differential value detection unit 1. The output of the 5-line buffer 301 shown in FIG. 20 is input to the differential value detector 1. In the figure, 306 is a first-order differentiator, and its output 306-a is divided into a data section 306-c and a sign section 306-b indicating positive/negative. The absolute value of the data 308-a is determined by selecting either the input data and +/- inverted data by the inverter 307 or the data 306-c.
is obtained. Similarly, the absolute value of the output of the first-order differentiator 312 is output from the selector 311, 308-a and 311-a are added by the adder 309, and the sum of the first-order differential values in two directions is output from the adder 309. Ru. Next, a block diagram showing details of the first-order differentiators 306 and 312 shown in FIG. 14 is shown in FIG. 15. First, in order to explain the basic operation of this first-order differential circuit, block X in FIG. 15 will be explained. First, all shift registers in FIG. 15 are shifted in synchronization with an image transfer clock not shown in the figure. To simplify the explanation, the multipliers 243~
Assume that all 247 multiplication coefficients are 1. According to the timing chart FIG. 16, the output of the shift register 230 at t-3 is Sn, m -1 +Sn, m -2 , and the output of the shift register 231 at t-2 is Sn, m + Sn, m -1 +Sn, m - 2 and t-1
The output of the shift register 232 at is Sn, m +1
+Sn, m+Sn, m -1 +Sn, m -2 , and the output of adder 260 at t0 is Sn, m +2 +Sn, m +1 +Sn,
m+Sn, m -1 +Sn, m -2 . In this way, the sum of five pixels in the main scanning direction is calculated in block X. Here, by setting the multiplication coefficients of the multipliers 243 to 247 to a, b, c, d, and e, the output of the adder 260 is e·Sn,m +2 +d·Sn,m +1
+c・Sn, m+b・Sn, m -1 +a・Sn, m -2 . It can also be seen that the circuits after the shift register 223 and the circuits after the shift register 233 operate in the same manner. By the way, the first derivatives to be found are *1 and *2 in formula 1.
In a case like this, if the pixel of interest is on the nth line,
The kernel elements of the n-2 line and the n-1 line are equal, and the kernel elements of the n+1 line and the n+2 line are also equal. Therefore, the circuit size can be reduced to 1/2 by adding the image data at the n-2nd line and the n-1st line using the adder 231, and then performing first-order differential processing as shown in equations 1*1 and *2. It can be reduced to Also, n+
The same applies to the first line and the (n+2)th line. In this way, the adder 400 can obtain addition values corresponding to the kernels for five lines. In addition, when the multipliers shown in 238 to 252 have a simple multiplication value such as 1or-1or0, the first
As shown in Figure 7, it can be easily configured with an inverter 291 and a selector 292, and SL in the figure
It can be switched 1 or -1 and set to 0 using CL. In addition, to obtain the first derivative of the kernel *1 in Equation 1, the multiplication coefficients of the multipliers 238 to 242 are set to 1,
The multiplication coefficients of multipliers 243 to 247 are set to 0, and the multiplication coefficients of multipliers 248 to 252 are set to -1. To find the first derivative of the kernel *2 in Equation 1,
Multipliers 242, 238, 239, 240, 241
The multiplication coefficients of the multipliers 243 to 247 are 1, 1, 0, -1, -1, and the multiplication coefficients of the multipliers 243 to 247 are 1, 1, 0, -1, -1.
1, and the multiplication coefficients of the multipliers 248 to 252 are 1,
1, 0, -1, -1. In addition, the circuit configuration for calculating the first-order differentials such as *1 and *2 in Table 2 can be realized using FIG.
Since the operating principle is the same as in FIG. 5, the explanation of how to give coefficients to the multiplier will be omitted. (Edge Emphasizing Unit 5) Next, the edge emphasizing unit 5 is shown in FIG. As shown in FIG. 20, the input image signal S1 shown in FIG. 7 consists of data for 5 consecutive lines of image data, and the input image data input to the 5-line buffer 301 is stored in the 5-line buffer. Thereafter, five lines are simultaneously output, and the image data is output pixel by pixel in the main scanning direction in synchronization with an image transfer clock (not shown). Furthermore, as shown in Figure 21, the region of interest S in the image area is further enlarged and the pixel data of interest is
Consider the surrounding image data when Sn and m are taken. The edge enhancement unit 5 in FIG. 19 receives three lines of image data of the n-2nd line, n, and n+2nd line of the input image data S1, and sets the pixels of interest for image processing to Sn and m. . In the figure, 201 to 211 are 1-bit shift registers. Image data S1 is stored in shift register 2
01-203, 204-208, 209-211
is shifted in synchronization with an image transfer clock (not shown). This timing chart is shown in FIG. 22. In FIG. 22, the output of the shift register at a certain timing T is shown enclosed in parentheses in FIG. Adder 213 is shift register 203, 20
4,208,211 output data Sn -2 , m, Sn,
m −2 , Sn, m +2 , Sn +2 , and m are added, and the added data is multiplied by −1 by the multiplier 214 . pixel of interest
Sn, m are output from the shift register 206,
The multiplier 212 multiplies the signal by 4, the adder 215 adds the signal, and the adder 215 outputs the edge detect signal G·S11 as shown in Equation 2 and FIG. In addition, since the kernel elements of the n-2nd line and the n+2nd line are the same, the shift registers 209 to 21
1 may be omitted and the outputs of the (n-2)th line and (n+2)th line may be added and then input to the shift register 201. It is also clear that the edge detection section 5 can be configured by using the circuit shown in FIG. 18 and inputting the value of kernel *4 into the multiplier. (Smoothing Processing Unit 3) Next, details of the block of the smoothing processing unit 3 shown in FIG. 7 are shown in FIG. The image signal S1 consists of five lines of data that are continuous in the sub-scanning direction of the image, and the adder 271
Addition of 5 pixels in the sub-scanning direction is performed. This data is transferred to a shift register 272 to be delayed by 1 bit.
is input. The output data of shift register 272 is input to adders 277-280. The adder 272 outputs the output of the shift register 272 and its 1
The data before the pixel is added. The result of this addition is 2
278 after being latched into 74 shift registers
The adder adds the next pixel. Similarly, at time T2, the adder 280 outputs S N , m +2 +S N , m +1 +S N , m+S N , m -1 as shown in FIG.
+S N , m -2 is output (S N , j=Sn -2 , j+
Sn -1 , j+Sn, j+Sn +1 , j+Sn +2 , j). In this way, when the pixel of interest is Sn, m, the pixel sum shown by *3 in equation 2 is output from the adder 280 and divided by the total number of pixels by the divider 281 to obtain smoothed data. FIG. 26 shows a circuit that performs weighted smoothing as shown in FIG. 25. Although the operation timing etc. are the same as in FIG. 23, in FIG.
Smoothing as shown in FIG. 25 is performed by weighting by 360. This smoothing processing section adds all the added values in the image sub-scanning direction and then adds them in the image main scanning direction, so the circuit scale can be reduced. (Other Examples) In this example, the kernels of the differential value detection unit, smoothing processing unit, and edge enhancement unit were set to 5×5.
Depending on the number of lines targeted for moiré removal, 3×3 may be sufficient, or 5×5 or more may be required. Furthermore, in this embodiment, the smoothed signal S6, which is the output of the smoothing processing section 3, and the edge emphasis signal S11, which is the output of the adder 7, are added in proportion according to the output of the gamma conversion section 2. The input image signal S1 may be used instead of the signal S11. In this case, although it is somewhat inferior to the present embodiment with respect to characters and line drawings, it has the advantage that the apparatus can be significantly simplified and the same effect as the present embodiment can be obtained in terms of suppressing moiré. In addition, an edge emphasizing unit 302 shown in FIG. 7, which is constituted by an edge emphasizing unit 5, a multiplier 6, and an adder 7, can vary the center of the kernel *4 of the edge emphasizing unit 5 by a constant S9. In such a configuration, the multiplier 6 and the adder 7 are unnecessary. Further, in this embodiment, the constant S9 is variable from the outside, but it may be fixed internally. Furthermore, in the embodiment of the present invention, the characteristics of the control signal generator 2 that performs gamma conversion have been described as shown in FIG. 8, but FIGS. 27 a to 27 c show modified examples of the characteristics of the gamma converter 2. . In FIG. 27, only the characteristics of the control signal S4 are shown, but the control signal S3 is expressed as S3=1-S4. FIG. 27-a has the following characteristics: S4=0, but 0<S2<0.5, S4=1.0, but 0.5<S2<1.0, and is particularly characterized in that the circuit of the gamma conversion section can be constructed easily. FIG. 27-b has the characteristic S4=-arctan(k.S2+k), and is particularly characterized in that the connection between the smoothed signal and the edge emphasis signal is smooth. Figure 27-c has the following characteristics: S4=0, but 0<S2<0.25 S4=0.33, but 0.25<S2<0.5 S4=0.67, but 0.5<S2<0.75 S4=1.0, but 0.75<S2<1.0; Compared to the embodiment shown in the figure, the circuit is relatively simple, and the connection between the smoothed signal and the edge emphasis signal is smoother than when the characteristics of the gamma conversion section shown in FIG. 27-a are used. There is a characteristic that More specifically, for example, the well-known Prewitt edge detection method or Sobel edge detection method may be used as a differential value detection section. Furthermore, a Laplacian may be used as the edge detection section. Furthermore, in the Prewitt edge detection method, the Sobel edge detection method, or the Laplacian, spatial filter processing is usually performed using a 3x3 kernel, but the essence of the present invention does not apply even if the kernel size is expanded to a size other than 3x3. It has no impact. <Effects> As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of moiré when reproducing a halftone image, and at the same time, characters and thin lines can be faithfully reproduced by edge enhancement. Furthermore, the edge detection means, smoothing means, and edge emphasis means operate by the convolution method, and the size of the kernel required for each convolution is made equal, so that the required number of line buffers can be made equal and the same line buffers can be used. It is possible to design a smaller circuit scale.
第1図は本発明の実施例の基本概念を示す図、
第2図は各種画像のもつ周波数特性図、第3図、
第4図、第5図は各種微分フイルタの周波数特性
図、第6図は平滑化フイルタの周波数特性図、第
7図は本実施例の画像処理ブロツク図、第8図は
制御信号発生部2のガンマ変換特性図、第9図、
第10図は一次微分を行う微分値検出部1の動作
例を示す図、第11図は平滑化処理部3の動作例
を示す図、第12図はエツジ検出部5の動作例を
示す図、第13図は第7図各部の信号波形図、第
14図はエツジ検出部1の詳細回路図、第15図
は一次微分器306,312の詳細ブロツク図、
第16図は一次微分器の動作を示すタイミングチ
ヤート、第17図は絶対値回路図、第18図は一
次微分器の他の例の詳細ブロツク図、第19図は
エツジ強調部5の詳細ブロツク図、第20図はバ
ツフア回路図、第21図はイメージエリアを示す
図、第22図はエツジ強調部の動作を示す図、第
23図は平滑化処理部3の詳細ブロツク図、第2
4図は平滑化処理部の動作を示す図、第25図は
他の平滑化処理の為のカーネルを示す図、第26
図は第25図の平滑化を行う為のブロツク図、第
27図a,b,cは制御信号発生部2の他のガン
マ変換特性を示す図である。
図において、aはエツジ検出器、bはエツジ強
調器、cは平滑器、dは混合器、1は微分値検出
部、2は制御信号発生部、3は平滑化処理部、
4,6,8はかけ算器、5はエツジ強調部、7,
9は加算器を夫々示す。
FIG. 1 is a diagram showing the basic concept of an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a frequency characteristic diagram of various images, Figure 3,
4 and 5 are frequency characteristic diagrams of various differential filters, FIG. 6 is a frequency characteristic diagram of a smoothing filter, FIG. 7 is an image processing block diagram of this embodiment, and FIG. 8 is a control signal generation unit 2. Gamma conversion characteristic diagram, Fig. 9,
FIG. 10 is a diagram showing an example of the operation of the differential value detection section 1 that performs first differentiation, FIG. 11 is a diagram showing an example of the operation of the smoothing processing section 3, and FIG. 12 is a diagram showing an example of the operation of the edge detection section 5. , FIG. 13 is a signal waveform diagram of each part in FIG. 7, FIG. 14 is a detailed circuit diagram of the edge detection section 1, and FIG. 15 is a detailed block diagram of the first-order differentiators 306 and 312.
16 is a timing chart showing the operation of the first-order differentiator, FIG. 17 is an absolute value circuit diagram, FIG. 18 is a detailed block diagram of another example of the first-order differentiator, and FIG. 19 is a detailed block diagram of the edge emphasis section 5. 20 is a buffer circuit diagram, FIG. 21 is a diagram showing the image area, FIG. 22 is a diagram showing the operation of the edge emphasis section, FIG. 23 is a detailed block diagram of the smoothing processing section 3, and FIG.
Figure 4 is a diagram showing the operation of the smoothing processing section, Figure 25 is a diagram showing kernels for other smoothing processes, and Figure 26 is a diagram showing the operation of the smoothing processing section.
This figure is a block diagram for performing the smoothing of FIG. 25, and FIGS. 27a, b, and c are diagrams showing other gamma conversion characteristics of the control signal generating section 2. In the figure, a is an edge detector, b is an edge enhancer, c is a smoother, d is a mixer, 1 is a differential value detection section, 2 is a control signal generation section, 3 is a smoothing processing section,
4, 6, 8 are multipliers, 5 is edge emphasis section, 7,
9 indicates adders, respectively.
Claims (1)
段、前記画像信号を平滑化する平滑化手段、前記
画像信号のエツジを強調するエツジ強調手段、前
記エツジ検出手段の出力に応じて前記平滑化手段
又は前記強調手段の出力を混合若しくは選択する
手段を有し、前記検出手段、平滑化手段、強調手
段はたたみ込み法により動作すると共に、各たた
み込みに必要な核の大きさを等しくしたことを特
徴とする画像処理装置。1 edge detection means for detecting edge portions of the image signal, smoothing means for smoothing the image signal, edge emphasis means for emphasizing the edges of the image signal, the smoothing means or It has a means for mixing or selecting the outputs of the emphasizing means, and the detecting means, smoothing means, and emphasizing means operate by a convolution method, and the size of the kernel required for each convolution is made equal. Image processing device.
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