(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２値画像を変倍する変倍手段を備えた画像処理装置において、
２値で表された注目画素が近傍画素に対してどのような状態関係にあるかを検出する近傍画素検出手段と、
上記近傍画素検出手段の検出結果に基づいて、画素を階調表現すべく多値化するための多値化パターンを切り替えて多値化を行う多値化手段とが設けられるとともに、
上記変倍手段は、上記多値化手段から出力された多値画像を変倍するようになっており、
近傍画素検出手段は、注目画素と、注目画素の周囲１画素目に存在する第１近傍画素と、注目画素Ｐの周囲２画素目に存在する第２近傍画素とからなる画素群に関し、第１近傍画素および第２近傍画素における注目画素と同色の画素の有無、および、上記の画素群における注目画素と同色の画素数に基づいて、注目画素の状態を分類し、
多値化手段は、近傍画素検出手段によって分類された状態に基づいて、注目画素の多値化パターンを切り替えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
多値化手段は、多値化パターンとして、対象とする範囲内の複数画素に対して、各画素に適正な多値化を行うべくフィルタ係数の異なる種々の多値化フィルタを用いることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
多値化手段は、変倍手段にて変倍するときの変倍率に応じて多値化パターンを切り替えることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
変倍手段は、一次補間法にて変倍することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
変倍手段は、一次補間法による補間位置を乱数を利用して変更することを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
【請求項６】
変倍手段による変倍処理後に、出力デバイスに対応すべく量子化する量子化手段を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、入力した画像情報を拡大変倍して出力するプリンタ等の画像出力装置や、解像度の異なる機種間通信において低解像度情報から高解像度情報に解像度変換する装置に適した画像処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、入力した画像情報を拡大変倍して出力するプリンタ等の画像出力装置や、解像度の異なる機種間通信において低解像度情報から高解像度情報に解像度変換する装置を備えた画像処理装置においては、２値画像を変倍する変倍手段が備えられている。
【０００３】
２値画像を、低解像度から高解像度にしたり画像を拡大したりする従来の変倍方法には、例えば、内挿法がある。この内挿法には、補間しようとする点つまり内挿点に最も近い観測点と同じ画素値を配列する最近接内挿法や、内挿点を囲む４点の画素値から線形演算により求める共一次内挿法等の線形補間法がある。これらの方法では、構成が簡単であるということが利点となっている。
【０００４】
しかしながら、最近接内挿法や共一次内挿法では、対象画像として自然画像を用いた場合には、拡大するブロック毎に画素値が決定されるため、視覚的にブロックが目立ってしまい、いわゆるボケた像となって画質的に劣ったものとなる。
【０００５】
また、文字、線画像及びコンピュータグラフィック（ＣＧ）画像に用いた場合では、拡大するブロック毎に同一画素値が連続するので、特に、斜線等においては、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、ジャギーと称されるギザギザの目立った画像となってしまう。
【０００６】
そこで、このボケやジャギーを防止するものとして、特開平７−１０５３５９号公報に開示された画像処理装置がある。
【０００７】
この公報に開示された画像処理装置における２値画像の変倍技術では、入力画像情報と補間後の量子化画像の情報とを、設定した配分率により加算合計するようになっている。また、補間する前に平滑化手段にて平滑化処理を行う。
【０００８】
さらに、平滑化手段は、補間前の画素値に基づいて適切に切り替えるようになっている。
【０００９】
これによって、ジャギーの発生している画像を入力した場合においても、ジャギーだらけの曲線を滑らかな曲線とすることができるとともに、原情報のエッジを崩してから高解像度でエッジを作成することにより、ボケも改善できるものとなっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の画像処理装置では、入力画像すなわち補間前の画像と補間後の量子化画像との両者により画像の情報を得る処理を行うため、補間前後の状態を検出する必要がある。
【００１１】
すなわち、補間前はともかく補間後の画像を検出した後、さらに再演算が必要となり、高速化及び安価なシステムを構築することは不可能となるという問題点を有している。
【００１２】
また、補間を行う前に、平滑化手段にて、補間前の画素値により適切に切り替えるような技術も開示されているが、平滑化手段だけでは画像の特徴を保ちつつ補間することはできない。
【００１３】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、高速で品質良く、簡易かつ安価に２値画像を変倍し得る画像処理装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、上記課題を解決するために、２値画像を変倍する変倍手段を備えた画像処理装置において、２値で表された注目画素が近傍画素に対してどのような状態関係にあるかを検出する近傍画素検出手段と、上記近傍画素検出手段の検出結果に基づいて、画素を階調表現すべく多値化するための多値化パターンを切り替えて多値化を行う多値化手段とが設けられるとともに、上記変倍手段は、上記多値化手段から出力された多値画像を変倍することを特徴としている。
【００１５】
上記発明によれば、画像処理装置は、２値画像を変倍する変倍手段を備えている。
【００１６】
ここで、従来では、変倍に際して、変倍前の画像と変倍後の量子化画像との両者を比較して変倍処理を行っていたため、変倍前後の状態を検出する必要があった。したがって、変倍前はともかく変倍後の画像を検出した後、さらに再演算が必要であったので、高速化及び安価なシステムを構築することが困難であった。
【００１７】
しかし、本発明では、近傍画素検出手段は、２値で表された注目画素が近傍画素に対してどのような状態関係にあるかを検出する。例えば、注目画素が近傍画素に対して孤立画素となっているか否か、また、孤立画素となってないときは、孤立性がどの程度であるかを検出する。
【００１８】
この近傍画素検出手段の検出結果に基づいて、多値化手段は、画素を階調表現すべく多値化するための多値化パターンを切り替えて多値化を行う。さらに、変倍手段は、多値化手段から出力された多値画像を変倍する。
【００１９】
この結果、注目画素の近傍画素に対する状態に応じて最適な多値化処理を行った後に変倍するので、変倍後の画像を検出することがなく、かつ演算処理も複雑ではない。このため、高速かつ安価なシステムを構築することができる。
【００２０】
また、近傍画素検出手段は注目画素が近傍画素に対してどのような状態関係にあるかを検出し、多値化手段はその結果を基に、多値化パターンを切り替えて多値化を行う。
【００２１】
したがって、画像の特徴を保ちつつ変倍することが可能となるので、ジャギーやボケの発生を防止することができる。
【００２２】
この結果、高速で品質良く、簡易かつ安価に２値画像を変倍し得る画像処理装置を提供することができる。
【００２３】
本発明の画像処理装置は、上記課題を解決するために、上記記載の画像処理装置において、近傍画素検出手段は、注目画素が孤立ドットであるか否かを検出することを特徴としている。
【００２４】
上記発明によれば、近傍画素検出手段は、注目画素が孤立ドットであるか否かを検出する。
【００２５】
この結果、確実に、簡易で安価かつ高速なシステムにて近傍画素の状態を検出し、画像の特徴を保ちつつ変倍することに活用することができる。
【００２６】
本発明の画像処理装置は、上記課題を解決するために、上記記載の画像処理装置において、近傍画素検出手段は、対象とする範囲内の複数画素について黒画素数を計数する黒画素計数手段を備える一方、多値化手段は、上記黒画素計数手段にて計数した黒画素数に基づき、多値化パターンを切り替えることを特徴としている。
【００２７】
上記発明によれば、近傍画素検出手段は、対象とする範囲内の複数画素について黒画素数を計数する黒画素計数手段を備える。このため、対象とする範囲内の複数画素の中に、黒画素数が何個存在するかによって、注目画素が孤立ドットであるか否か、又はその孤立性がどの程度であるかを検出することができる。
【００２８】
そして、多値化手段は、上記黒画素計数手段にて計数した黒画素数に基づき、多値化パターンを切り替える。このため、注目画素とその近傍画素の黒画素の密集度に基づいて、多値化パターンを切り替えることができ、ひいてはこれを基に変倍することが可能となる。
【００２９】
この結果、確実に安価、高速かつ高精度で近傍画素の状態を検出することができ、それを多値化処理を介して変倍処理に生かすことができる。
【００３０】
本発明の画像処理装置は、上記課題を解決するために、上記記載の画像処理装置において、多値化手段は、多値化パターンとして、対象とする範囲内の複数画素に対して、各画素に多値化階調を割り当てるべくフィルタ係数の異なる種々の多値化フィルタを用いることを特徴としている。
【００３１】
上記発明によれば、多値化手段は、多値化パターンとして、対象とする範囲内の複数画素に対して、各画素に適正な多値化を行うべくフィルタ係数の異なる種々の多値化フィルタを用いる。
【００３２】
この結果、多値化フィルタのフィルタ係数を切り替えることにより、変倍処理を容易に行い得る多値化を行うことができる。また、原画像の情報を維持しつつ多値化することができるので、画像のシャギーやボケを防止することができる。
【００３３】
したがって、高速で品質良く、簡易かつ安価に２値画像を変倍し得る画像処理装置を提供することができる。
【００３４】
本発明の画像処理装置は、上記課題を解決するために、上記記載の画像処理装置において、多値化手段は、変倍手段にて変倍するときの変倍率に応じて多値化パターンを切り替えることを特徴としている。
【００３５】
すなわち、変倍手段の変倍率によって、画像のシャギーやボケの発生状況が変わってくる。
【００３６】
そこで、本発明では、多値化手段は、変倍手段にて変倍するときの変倍率に応じて多値化パターンを切り替える。
【００３７】
この結果、変倍率に応じた多値化処理を行うことができるので、画像のシャギーやボケの発生を確実に防止することができる。
【００３８】
本発明の画像処理装置は、上記課題を解決するために、上記記載の画像処理装置において、変倍手段は、一次補間法にて変倍することを特徴としている。
【００３９】
上記発明によれば、変倍手段は、一次補間法にて変倍するので、適度なシャギーの防止及び原画像の情報を損なうという問題を防止することが可能となる。
【００４０】
本発明の画像処理装置は、上記課題を解決するために、上記記載の画像処理装置において、変倍手段は、一次補間法による補間位置を乱数を利用して変更することを特徴としている。
【００４１】
上記発明によれば、変倍手段は、一次補間法による補間位置を乱数を利用して変更する。
【００４２】
このため、一次補間法の補間位置に対し、乱数を利用して変更することにより、多値化後に量子化する際に変倍率と量子化との関係で発生する一定の画像品質低下パターンを防止することが可能となる。
【００４３】
本発明の画像処理装置は、上記課題を解決するために、上記記載の画像処理装置において、変倍手段による変倍処理後に、例えばレーザ光等の出力デバイスに対応すべく量子化する量子化手段を備えていることを特徴としている。
【００４４】
上記の発明によれば、量子化手段は、変倍手段による変倍処理後に、例えばレーザ光等の出力デバイスに対応すべく量子化する。
【００４５】
このため、変倍処理後に量子化する際に、出力デバイスに応じた処理が可能となる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１ないし図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４７】
本実施の形態の画像処理装置は、図１に示すように、入力部１と近傍画素検出手段としての近傍画素検出処理部２と多値化手段としての多値化処理部３と変倍手段としての変倍処理部４と量子化手段としての量子化処理部５とを備えている。また、上記の近傍画素検出処理部２は、黒画素計数手段としての黒画素計数部６を備えている。
【００４８】
上記の画像処理装置では、入力部１に、２値画像すなわち白又は黒にて表された画像が入力される。入力部１に２値画像が入力されると、入力部１は近傍画素検出処理部２に出力し、近傍画素検出処理部２は注目画素とその近傍画素との状態関係を検出する。ここで、近傍画素とは、図２に示すように、第１近傍画素と第２近傍画素との２種類を意味している。第１近傍画素とは注目画素Ｐの周囲１画素目に存在する画素を言うものであって、注目画素Ｐの周りに８個存在する。
【００４９】
一方、第２近傍画素とは注目画素Ｐの周囲２画素目に存在する画素を言うものである。したがって、第２近傍画素は、注目画素Ｐの周囲２画素目かつ第１近傍画素の周囲１画素目に１６個存在する。なお、近傍画素は、第２近傍画素までではなく、第３近傍画素、第４近傍画素…のように、もう少し外周の画素まで広げることが可能である。
【００５０】
次いで、多値化処理部３は、近傍画素検出結果に基づいて、多値化フィルタの係数を変更し、画像の特徴に最適なフィルタ係数にて多値化を行う。その後、多値化された画像は、変倍処理部４にて変倍が行われた後、量子化処理部５にて出力デバイスに最適な量子化を行う。
【００５１】
以下、上記の各処理部２・３・４・５の処理動作について順次詳細に説明する。
【００５２】
先ず、近傍画素検出処理部２は、同図に示すように、多数の画素からなる画像について、例えば５×５マトリクス形状のマスクにて注目画素Ｐとその近傍画素との関係がどのような状態にあるかを検出する。なお、本実施の形態では、５×５マトリクス形状のマスクにて注目画素Ｐとその近傍画素との関係を検出しているが、必ずしもこれに限らず、もう少し大きいマトリクス形状のマスクにて検出することも可能である。
【００５３】
上記の近傍画素の状態を検出する動作について、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００５４】
先ず、注目画素Ｐが黒か否かを判断し（Ｓ１）、注目画素Ｐが黒であれば、第１近傍画素に１つでも黒があるか否かを判断する（Ｓ３）。なお、Ｓ１において、注目画素Ｐが黒でないときつまり白であるときには、マスク内の全画素を白黒反転した後（Ｓ２）、Ｓ３に移行する。
【００５５】
次いで、前記黒画素計数部６にてマスク内の黒画素の合計数を算出する（Ｓ４）。すなわち、ここでの黒画素の合計数は、第１近傍画素における黒画素の合計数ではなく、５×５マトリクス形状のマスク内全体における黒画素の合計数である。
【００５６】
そして、黒画素の合計数が１０以下であるか否かを判断し（Ｓ５）、黒画素の合計数が１０以下であれば第４状態として分類し（Ｓ６）、黒画素の合計数が１０以下でなければ第５状態として分類する（Ｓ７）。
【００５７】
一方、Ｓ３において，第１近傍画素に全く黒画素が無いと判断された時には、その周囲の第２近傍画素に１つでも黒が有るか否かを判断する（Ｓ８）。そして、第２近傍画素に全く黒が無いときには、第１状態として分類する（Ｓ９）。
【００５８】
また、Ｓ８において、第２近傍画素に１つでも黒があると判断されたときには、マスク内の黒画素の合計数を算出する（Ｓ１０）。そして、黒画素の合計数が３以下であるか否かを判断し（Ｓ１１）、黒画素の合計数が３以下であれば第２状態として分類し（Ｓ１２）、黒画素の合計数が３以下でなければ第３状態として分類する（Ｓ１３）。
【００５９】
このようにして、近傍画素検出処理部２では、注目画素Ｐとその近傍画素との関係を５種類の状態に分類する。
【００６０】
上記の各状態の特徴として、第１状態は完全孤立ドットであり、マトリクス内は白又は黒の孤立ドットであることがわかる。また、第２状態から第５状態までは、完全な孤立ドットではないが、順位が大きくなるに伴って孤立ドット性が少なくなるよう決定している。
【００６１】
このように、近傍画素検出処理部２にて、５つの状態に分類することが可能となり、この状態結果に基づいて、次に続く多値化処理部３にて注目画素Ｐの濃度に応じた濃度階調を生成すべく、多値化フィルタ係数を切り替える。
【００６２】
上記多値化処理部３において、第１状態から第５状態に応じて多値化フィルタ係数を切り替える方法を以下に説明する。
【００６３】
先ず、図４（ａ）〜（ｅ）に示すように、多値化フィルタ係数は、第１状態から第５状態までの各状態に対応すべく５個の多値化パターンが存在する。
【００６４】
すなわち、第１状態のときに選択される図４（ａ）に示す多値化パターンのフィルタ係数は、注目画素Ｐへの重みが２５５、それ以外は全て０の係数であり正規化は行わない。したがって、注目画素Ｐが１つまり黒の場合、注目画素Ｐの濃度は２５５となる。また、注目画素Ｐが０つまり白の場合の場合、注目画素Ｐの濃度は０となる。
【００６５】
その他の状態についても同様の処理が行われる。例えば、第５状態のときに選択される図４（ｅ）に示す多値化パターンのフィルタ係数は、注目画素Ｐへの重みが４９、第１近傍画素への重みが１２、第２近傍画素への重みが７又は６となる。
【００６６】
なお、第１状態から第５状態までの全ての状態における多値化パターンのフィルタ係数について正規化を行わず、１ビットの情報から８ビットつまり０から２５５までの値をとることになる。
【００６７】
次に、変倍処理部４での処理動作の説明を行う。
【００６８】
前記多値化処理部３にて多値化が行われた後、変倍処理部４では、低解像度を高解像度にしたり、画像を拡大したりする変倍処理として、例えば、１次補間法と呼ばれる補間方法にて変倍を行う。
【００６９】
図５に示すように、合計４つの標本点Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４は各多値化パターンの多値化フィルタによって多値化された濃度を有する画像データである。補間点Ｒとは、この標本点Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４及び変倍率により求められた補間すべき座標を示す。補間点Ｒにおける補間点濃度Ｒｃを算出する場合は、先ず、投影点Ｑ１・Ｑ２の濃度を算出し、その算出結果を使用して補間点濃度Ｒｃを算出する。なお、投影点Ｑ１は補間点Ｒの標本点Ｐ１・Ｐ２への投影点を示す一方、投影点Ｑ２は補間点Ｒの標本点Ｐ３・Ｐ４への投影点を示す。
【００７０】
最初に投影点Ｑ１・Ｑ２の投影点濃度Ｑ１ｃ・Ｑ２ｃを算出する。投影点濃度Ｑ１ｃ・Ｑ２ｃは、以下の式にて算出する。
【００７１】
Ｑ１ｃ＝（Ｐ１ｃ＊Ｂ＋Ｐ２ｃ＊Ａ）／（Ａ＋Ｂ）
Ｑ２ｃ＝（Ｐ３ｃ＊Ｂ＋Ｐ４ｃ＊Ａ）／（Ａ＋Ｂ）
ただし、Ｐ１ｃ・Ｐ２ｃ・Ｐ３ｃ・Ｐ４ｃは各標本点Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４における標本点濃度を示す。また、Ａは投影点Ｑ２と標本点Ｐ３との距離、Ｂは投影点Ｑ２と標本点Ｐ４との距離を表す。
【００７２】
次に、上記式にて求めた投影点濃度Ｑ１ｃ・Ｑ２ｃから、補間点Ｒにおける補間点濃度Ｒｃを算出する。補間点濃度Ｒｃは次式にて算出する。
【００７３】
Ｒｃ＝（Ｑ１ｃ＊Ｄ＋Ｑ２ｃ＊Ｃ）／（Ｃ＋Ｄ）
ただし、Ｃは補間点Ｒと投影点Ｑ１との距離、Ｄは補間点Ｒと投影点Ｑ２との距離を表す。
【００７４】
上記の式によって補間点濃度Ｒｃを算出することが可能となり、この変倍アルゴリズムを使用して、多値化後の画像に対し変倍を行う。
【００７５】
ここで、本実施の形態においては、前述したように、多値化処理部３において、近傍画素検出処理部２の検出により、注目画素Ｐの第１近傍画素及び第２近傍画素に対する状態関係を５つの状態区別して多値化パターンを変えた。しかし、多値化処理部３では、それだけではなく、変倍率に応じても多値化パターンを切り替えるようになっている。
【００７６】
上記の変倍率に応じて多値化パターンつまり多値化フィルタの係数を切り替える方法を以下に説明する。
【００７７】
先ず、変倍率が小さい場合は、前述したように、変倍率が１００％以下の場合については、前記図４（ａ）〜（ｅ）に示す多値化パターンの多値化フィルタに切り替える。
【００７８】
しかし、変倍率が大きい場合は、元の画像に対し変倍後に画像はボケた印象を受ける。したがって、この印象を緩和するため、変倍率が１０１％以上の場合は、図６（ａ）〜（ｅ）に示す多値化パターンの多値化フィルタの係数に切り替える。これによって、見た目の印象を高画質とすることが可能となる。
【００７９】
変倍率及び注目画素Ｐと第１近傍画素及び第２近傍画素との状態結果に応じた多値化パターンの多値化フィルタ係数の関係は表１に示される。
【００８０】
【表１】
0003611768.tif 000002
【００８１】
この図４（ａ）〜（ｅ）と図６（ａ）〜（ｅ）との差異は、図４（ｃ）〜（ｅ）及び図６（ｃ）〜（ｅ）に示される第３状態、第４状態、第５状態において、変倍率１０１％以上の方が変倍率１００％以下の多値化フィルタ係数に比べて、注目画素Ｐの重みを第１近傍画素や第２近傍画素の重みに対して大きくしている点にある。
【００８２】
このように、変倍率により多値化パターンにおける多値化フィルタ係数を切り替えることにより、ボケた印象を緩和することが可能となる。
【００８３】
ところで、本実施の形態では、多値化処理部３による多値化フィルタ処理後、変倍処理部４にて１次補間法により変倍を行う際に、１次補間法の補間位置に対し、乱数を利用して出力された値に応じて補間位置に影響を与えてその位置を変更できるようになっている。
【００８４】
すなわち、入力部１には、擬似的に中間調表現を行った画像が入力される場合がある。その際、擬似中間調表現の周波数と変倍率の周波数とが所定の関係になったときには、その周波数が干渉して一定パターンが発生し、いわゆるモアレ等が発生して問題となることがある。
【００８５】
この問題について、本実施の形態では、補間位置の周期を乱数の結果を用いて影響を与えることにより、擬似中間調表現の周波数と変倍率の周波数とが所定の一定関係になることを防止している。
【００８６】
上記の乱数を利用した補間位置の変更方法について、具体的に説明する。
【００８７】
先ず、１次補間法のアルゴリズムは前述と同様であるが、補間位置は変倍率だけではなく、乱数の結果を反映させるようにしたものを採用する。
【００８８】
発生させる乱数は擬似的な乱数であり、図７に示すように、画像処理ＬＳＩのハードウェアを設計する際に、簡易な構成をとることができる乱数発生装置にて乱数を発生する。この乱数発生装置では、１画素の処理スタート信号が１ＣＫ進むと、シフトレジスタが１ビットシフトし、シードレジスタとタップレジスタとのＡＮＤ（論理積）の結果、さらにＥＯＲ（排他的論理和）の結果を、シードレジスタの１ビットシフトしたものの下位ビットに挿入する。また、このときに、Ｄ１  〜Ｄ１６の１７ビットの乱数を出力する。このようにして、１ＣＫ毎に、Ｄ１  〜Ｄ１６の１７ビットの乱数を出力する。
【００８９】
この乱数発生装置にて出力される乱数の結果に対し、例えば、下位から１１ビット目を符号、下位の第１ビット〜第１０ビットを値とする。また、１次補間アルゴリズムの補間精度として、１２ビットの補間精度を持つこととする。
【００９０】
変倍率により補間位置が求められ、その補間位置に対し、最上位が符号の上記１１ビットの乱数の結果を補間位置に対して加算する。
【００９１】
補間点Ｒの位置に対して乱数の結果を加算した場合、標本点Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４よりも外に補間位置を持つ場合にはそこで制限をかけて、標本点Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４よりも補間位置が外になることを防止する。
【００９２】
このようにして、乱数の結果を補間位置に加算することにより、補間位置が一定の周期を持つという現象を防止できる。このため、擬似中間調の周波数との干渉を防止することができ、一定パターン出力問題を解決することができる。
【００９３】
また、変倍率に応じて乱数の値を変更することにより、最適な乱数値を与えることが可能となる。例えば、変倍率が１００％付近は、周波数が非常に小さくなるので、画像で出力されるときの一定パターンの周波数が低くなる。このように、周波数が低くなると人間の目でその周期を読み取ることができるので、この変倍率付近に対して乱数値を大きくとることにより、乱数の結果をより大きく反映することが可能となる。
【００９４】
具体的には、上記説明では最上位符号ビットを下位から１１ビット目としているが、最上位符号ビットを下位から１２ビット目とすることにより、乱数の大きさは２倍となる。すなわち、補間位置に与える影響も２倍になる。
【００９５】
このように、変倍率に応じて乱数値（有効乱数ビット数）を変更することにより、変倍率に最適な乱数を付与することができる。
【００９６】
一方、補間位置に対し乱数の結果を加算する場合は、補間アルゴリズムとして最近隣アルゴリズムを使用しても良い。
【００９７】
ここで、最近隣アルゴリズムによる最近隣補間とは、濃度算出の際、補間位置と投影点濃度により補間濃度を算出するのではなく、補間位置が４点ある標本点のどの点に一番近いかを算出し、その一番近い標本点濃度を補間点濃度とする補間方法である。この最近隣アルゴリズムと乱数の結果とが反映されるように構成すると、補間濃度を算出する際に、非常に簡易なハード構成にて補間濃度算出を実現することができる。
【００９８】
次に、量子化処理部５の処理動作について説明する。
【００９９】
量子化処理部５では、変倍処理部４による変倍後の画像を量子化することにより、例えばレーザ等の出力デバイスに最適な処理を施すことができる。すなわち、画像の出力デバイスを考える際、数ミクロンから数十ミクロンのサイズで階調を再現することは容易ではない。そこで、例えば、印刷では古くから網点の面積変調により階調のある画像再現を行っている。二値のディジタルプリンタ等の階調再現も印刷の網点技術と基本的には同一である。
【０１００】
本実施の形態の量子化処理部５では、量子化方法として、例えば、閾値にて単純に２値化する処理、擬似中間調表現であるディザ処理又は誤差拡散処理を行っている。ただし、これ以外の方法も可能である。
【０１０１】
上記の閾値にて単純に２値化する処理、ディザ処理及び誤差拡散処理の各処理について説明する。
【０１０２】
先ず、閾値にて単純に２値化する処理の場合は、その名前の通り、閾値を１つだけ持ち、その閾値よりも大きい場合は１、そうでない場合は０とすることにより、多値化変倍後の画像を再び２値にすることができる。
【０１０３】
閾値にて単純に２値化する処理は、安価なシステム構成においては、非常に有効な手段である。
【０１０４】
次に、ディザ処理について説明する。ディザ処理は、擬似中間調表現であるが、これも２値ディザにて説明する。
【０１０５】
ディザ処理では、例えば、図８に示すディザマトリクスを使用してディザパターンを生成する。すなわち、同図に示された値は、その画素を２値化するための閾値である。このディザマトリクスを繰り返し使用することによって、２値化されたディザパターンが生成できる。このディザマトリクスにて処理された画像は、擬似的に中間調を表現することが可能となっている。
【０１０６】
次に、誤差拡散の手法を説明する。
【０１０７】
誤差拡散についても、擬似中間調表現の一種であり、一般的にその処理方法が開示されているが、簡単に説明する。
【０１０８】
図９に示すように、注目画素をＰとし、その周辺の画素をそれぞれＷ、Ｘ、Ｙ、Ｚとする。
【０１０９】
先ず、注目画素Ｐと閾値とを比較する。比較した結果、閾値よりも注目画素Ｐの濃度が大きい場合は、その画素を１とする。さらに、量子化濃度２５５と注目画素Ｐの濃度との濃度差を算出する。その値を誤差ＥＲＲとする。その誤差ＥＲＲを予め設定された配分率でＷ、Ｘ、Ｙ、Ｚに配分する。配分された濃度はそれぞれの画素濃度に対し加算される。
【０１１０】
このような動作を繰り返し行うことにより、注目画素Ｐを２値化した際、発生する誤差ＥＲＲを周辺の画素に一定の配分率で配分することにより濃度保存が行われる。このような処理を誤差拡散アルゴリズムと呼ぶ。
【０１１１】
この誤差拡散による量子化手法は、ハード構成としては複雑化し易いが、濃度保存性が非常に高いため、階調性を保つには一番良い。
【０１１２】
このように、本実施の形態の画像処理装置では、２値画像を変倍する変倍処理部４を備えている。
【０１１３】
ここで、従来では、変倍に際して、変倍前の画像と変倍後の量子化画像との両者を比較して変倍処理を行っていたため、変倍前後の状態を検出する必要があった。したがって、変倍前はともかく変倍後の画像を検出した後、さらに再演算が必要であったので、高速化及び安価なシステムを構築することが困難であった。
【０１１４】
しかし、本実施の形態では、近傍画素検出処理部２は、２値で表された注目画素Ｐが近傍画素である第１近傍画素及び第２近傍画素に対してどのような状態関係にあるかを検出する。例えば、注目画素Ｐが第１近傍画素及び第２近傍画素に対して孤立画素となっているか否か、また、孤立画素となってないときは、孤立性がどの程度であるかを第１状態から第５状態に区分して検出する。
【０１１５】
この近傍画素検出処理部２の検出結果に基づいて、多値化処理部３は、画素を階調表現すべく多値化するための多値化パターンを切り替えて多値化を行う。さらに、変倍処理部４は、多値化処理部３から出力された多値画像を変倍する。
【０１１６】
この結果、注目画素Ｐの第１近傍画素及び第２近傍画素に対する状態に応じて最適な多値化処理を行った後に変倍するので、変倍後の画像を検出することがなく、かつ演算処理も複雑ではない。このため、高速かつ安価なシステムを構築することができる。
【０１１７】
また、近傍画素検出処理部２は注目画素Ｐが第１近傍画素及び第２近傍画素に対してどのような状態関係にあるかを検出し、多値化処理部３はその結果を基に、多値化パターンを切り替えて多値化を行う。
【０１１８】
したがって、画像の特徴を保ちつつ変倍することが可能となるので、シャギーやボケの発生を防止することができる。
【０１１９】
この結果、高速で品質良く、簡易かつ安価に２値画像を変倍し得る画像処理装置を提供することができる。
【０１２０】
また、本実施の形態の画像処理装置では、近傍画素検出処理部２は、注目画素Ｐが孤立ドットであるか否かを検出する。
【０１２１】
この結果、確実に、簡易で安価かつ高速なシステムにて第１近傍画素及び第２近傍画素の状態を検出し、画像の特徴を保ちつつ変倍することに活用することができる。
【０１２２】
また、本実施の形態の画像処理装置では、近傍画素検出処理部２は、対象とする範囲内の複数画素つまり５×５マトリクス形状のマスク内の複数画素について黒画素数を計数する黒画素計数部６を備える。このため、対象とする範囲内の複数画素の中に、黒画素数が何個存在するかによって、注目画素が孤立ドットであるか否か、又はその孤立性がどの程度であるかを検出することができる。
【０１２３】
そして、多値化処理部３は、黒画素計数部６にて計数した黒画素数に基づき、図４（ａ）〜（ｅ）に示す多値化パターンに切り替える。このため、注目画素Ｐと第１近傍画素及び第２近傍画素の黒画素又は白画素の密集度に基づいて、多値化パターンを切り替えることができ、ひいてはこれを基に変倍することが可能となる。
【０１２４】
この結果、確実に安価、高速かつ高精度で第１近傍画素及び第２近傍画素の状態を検出することができ、それを多値化処理を介して変倍処理に生かすことができる。
【０１２５】
また、本実施の形態の画像処理装置では、多値化処理部３は、多値化パターンとして、対象とする範囲内の複数画素に対して、各画素に適正な多値化を行うべく、図４（ａ）〜（ｅ）に示すように、フィルタ係数の異なる種々の多値化フィルタを用いる。
【０１２６】
この結果、多値化フィルタのフィルタ係数を切り替えることにより、変倍処理を容易に行い得る多値化を行うことができる。また、原画像の情報を維持しつつ多値化することができるので、画像のシャギーやボケを防止することができる。
【０１２７】
したがって、高速で品質良く、簡易かつ安価に２値画像を変倍し得る画像処理装置を提供することができる。
【０１２８】
ところで、変倍処理部４が行う変倍の変倍率によって、画像のシャギーやボケの発生状況が変わってくる。
【０１２９】
そこで、本実施の形態の画像処理装置では、多値化処理部３は、変倍処理部４にて変倍するときの変倍率に応じて多値化パターンを切り替える。具体的には、変倍率が１００％以下のときは、図４（ａ）〜（ｅ）に示す多値化パターンを使用する一方、変倍率が１０１％以上のときは、図６（ａ）〜（ｅ）に示す多値化パターンを使用する。
【０１３０】
この結果、変倍率に応じた多値化処理を行うことができるので、画像のシャギーやボケの発生を確実に防止することができる。
【０１３１】
また、本実施の形態の画像処理装置では、変倍処理部４は一次補間法にて変倍するので、適度なシャギーの防止及び原画像の情報を損なうという問題を防止することが可能となる。
【０１３２】
また、本実施の形態の画像処理装置では、変倍処理部４は、一次補間法による補間位置を乱数を利用して変更する。
【０１３３】
この結果、一次補間法の補間位置に対し、乱数を利用して変更することにより、多値化後に量子化する際に変倍率と量子化との関係で発生する一定の画像品質低下パターンを防止することが可能となる。
【０１３４】
また、本実施の形態の画像処理装置では、量子化処理部５は、変倍処理部４による変倍処理後に、例えばレーザ光等の出力デバイスに対応すべく量子化する。
【０１３５】
この結果、変倍処理後に量子化する際に、出力デバイスに応じた処理が可能となる。
【０１３６】
また、本実施の形態では、変倍処理部４は、一次補間法による補間位置を乱数に基づいて変更する際に、最近隣法を用いて変更する。
【０１３７】
このため、乱数の結果に応じて補間位置を変更する際に、その補間方法を最近隣法とすることにより、非常に簡易なハードウェアにて構成可能であるため、安価なシステムを提供することが可能となる。
【０１３８】
また、本実施の形態では、変倍処理部４は、変倍率に基づいて乱数の設定量を変更する。
【０１３９】
このため、乱数の結果は、変倍率に応じて乱数の設定量が変更されるので、変倍率に応じた適切な乱数量を設定できる。したがって、可変できる変倍率の範囲で高画質な変倍が可能となる。
【０１４０】
また、本実施の形態では、量子化処理部５は、単純２値化処理にて量子化する。
【０１４１】
このため、量子化方法を単純２値化処理とすることにより、簡素で安価な量子化システムを構築することが可能となる。
【０１４２】
また、本実施の形態では、量子化処理部５は、ディザ処理にて量子化する。
【０１４３】
このため、量子化方法をディザ処理とすることにより、擬似的な階調を持った量子化を行うことが可能となる。
【０１４４】
また、本実施の形態では、量子化処理部５は、誤差拡散処理にて量子化する。
【０１４５】
このため、量子化方法を誤差拡散処理とすることにより、さらに高階調な擬似階調表現が可能となる。
【０１４６】
【発明の効果】
本発明の画像処理装置は、以上のように、２値で表された注目画素が近傍画素に対してどのような状態関係にあるかを検出する近傍画素検出手段と、上記近傍画素検出手段の検出結果に基づいて、画素を階調表現すべく多値化するための多値化パターンを切り替えて多値化を行う多値化手段とが設けられるとともに、上記変倍手段は、上記多値化手段から出力された多値画像を変倍するものである。
【０１４７】
それゆえ、注目画素の近傍画素に対する状態に応じて最適な多値化処理を行った後に変倍するので、変倍後の画像を検出することがなく、かつ演算処理も複雑ではない。このため、高速かつ安価なシステムを構築することができる。
【０１４８】
また、近傍画素検出手段は注目画素が近傍画素に対してどのような状態関係にあるかを検出し、多値化手段はその結果を基に、多値化パターンを切り替えて多値化を行う。
【０１４９】
したがって、画像の特徴を保ちつつ変倍することが可能となるので、ジャギーやボケの発生を防止することができる。
【０１５０】
この結果、高速で品質良く、簡易かつ安価に２値画像を変倍し得る画像処理装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１５１】
本発明の画像処理装置は、以上のように、上記記載の画像処理装置において、近傍画素検出手段は、注目画素が孤立ドットであるか否かを検出するものである。
【０１５２】
それゆえ、確実に、簡易で安価かつ高速なシステムにて近傍画素の状態を検出し、画像の特徴を保ちつつ変倍することに活用することができるという効果を奏する。
【０１５３】
本発明の画像処理装置は、以上のように、上記記載の画像処理装置において、近傍画素検出手段は、対象とする範囲内の複数画素について黒画素数を計数する黒画素計数手段を備える一方、多値化手段は、上記黒画素計数手段にて計数した黒画素数に基づき、多値化パターンを切り替えるものである。
【０１５４】
それゆえ、対象とする範囲内の複数画素の中に、黒画素数が何個存在するかによって、注目画素が孤立ドットであるか否か、又はその孤立性がどの程度であるかを検出することができる。
【０１５５】
また、注目画素とその近傍画素の黒画素の密集度に基づいて、多値化パターンを切り替えることができ、ひいてはこれを基に変倍することが可能となる。
【０１５６】
この結果、確実に安価、高速かつ高精度で近傍画素の状態を検出することができ、それを多値化処理を介して変倍処理に生かすことができるという効果を奏する。
【０１５７】
本発明の画像処理装置は、以上のように、上記記載の画像処理装置において、多値化手段は、多値化パターンとして、対象とする範囲内の複数画素に対して、各画素に適正な多値化を行うべくフィルタ係数の異なる種々の多値化フィルタを用いるものである。
【０１５８】
それゆえ、多値化フィルタのフィルタ係数を切り替えることにより、変倍処理を容易に行い得る多値化を行うことができる。また、原画像の情報を維持しつつ多値化することができるので、画像のシャギーやボケを防止することができる。
【０１５９】
したがって、高速で品質良く、簡易かつ安価に２値画像を変倍し得る画像処理装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１６０】
本発明の画像処理装置は、以上のように、上記記載の画像処理装置において、多値化手段は、変倍手段にて変倍するときの変倍率に応じて多値化パターンを切り替えるものである。
【０１６１】
それゆえ、変倍率に応じた多値化処理を行うことができるので、変倍手段の変倍率による画像のシャギーやボケの発生を確実に防止することができるという効果を奏する。
【０１６２】
本発明の画像処理装置は、以上のように、上記記載の画像処理装置において、変倍手段は、一次補間法にて変倍するものである。
【０１６３】
それゆえ、変倍手段は、一次補間法にて変倍するので、適度なシャギーの防止及び原画像の情報を損なうという問題を防止することが可能となるという効果を奏する。
【０１６４】
本発明の画像処理装置は、以上のように、上記記載の画像処理装置において、変倍手段は、一次補間法による補間位置を乱数を利用して変更するものである。
【０１６５】
それゆえ、一次補間法の補間位置に対し、乱数を利用して変更することにより、多値化後に量子化する際に変倍率と量子化との関係で発生する一定の画像品質低下パターンを防止することが可能となるという効果を奏する。
【０１６６】
本発明の画像処理装置は、以上のように、上記記載の画像処理装置において、変倍手段による変倍処理後に、出力デバイスに対応すべく量子化する量子化手段を備えているものである。
【０１６７】
それゆえ、変倍処理後に量子化する際に、出力デバイスに応じた処理が可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における画像処理装置の実施の一形態を示すブロック図である。
【図２】上記画像処理装置における近傍画素検出処理部にて注目画素に対する第１近傍画素及び第２近傍画素の状態関係を求めるときの第１近傍画素及び第２近傍画素を示す説明図である。
【図３】上記画像処理装置における近傍画素検出処理部にて注目画素に対する第１近傍画素及び第２近傍画素の状態関係を求めるときの検出動作を示すフローチャートである。
【図４】上記画像処理装置における多値化フィルタ処理部にて、変倍率が１００％以下のときに注目画素に対する第１近傍画素及び第２近傍画素の状態関係の結果により選択される多値化パターンを示す説明図であり、（ａ）は第１状態のときに選択される多値化パターン、（ｂ）は第２状態のときに選択される多値化パターン、（ｃ）は第３状態のときに選択される多値化パターン、（ｄ）は第４状態のときに選択される多値化パターン、（ｅ）は第５状態のときに選択される多値化パターンを示すものである。
【図５】上記画像処理装置における変倍処理部での１次補間処理を説明するための説明図である。
【図６】上記画像処理装置の多値化フィルタ処理部において、変倍率が１０１％以上のときに注目画素に対する第１近傍画素及び第２近傍画素の状態関係の結果により選択される多値化パターンを示す説明図であり、（ａ）は第１状態のときに選択される多値化パターン、（ｂ）は第２状態のときに選択される多値化パターン、（ｃ）は第３状態のときに選択される多値化パターン、（ｄ）は第４状態のときに選択される多値化パターン、（ｅ）は第５状態のときに選択される多値化パターンを示すものである。
【図７】上記画像処理装置における変倍処理部において、１次補間処理に対して乱数により影響を与えるための乱数発生装置を示す構成図である。
【図８】上記画像処理装置の量子化処理部にてディザ処理を行うときのディザマトリクスの一例を示す説明図である。
【図９】上記画像処理装置の量子化処理部にて誤差拡散法により量子化するときの原理を示す説明図である。
【図１０】従来の画像処理装置における２値画像を変倍する変倍方法を示す説明図であり、（ａ）は入力情報の画素状態を示すもの、（ｂ）は（ａ）を最近接内挿法により補間した状態を示すもの、（ｃ）は（ａ）を共一次内挿法により補間した状態を示すものである。
【符号の説明】
１    入力部
２    近傍画素検出処理部（近傍画素検出手段）
３    多値化処理部（多値化手段）
４    変倍処理部（変倍手段）
５    量子化処理部（量子化手段）
６    黒画素計数部（黒画素計数手段）
Ｐ    注目画素
【図１】
0003611768.tif 000003
【図２】
0003611768.tif 000004
【図３】
0003611768.tif 000005
【図４】
0003611768.tif 000006
【図５】
0003611768.tif 000007
【図６】
0003611768.tif 000008
【図７】
0003611768.tif 000009
【図８】
0003611768.tif 000010
【図９】
0003611768.tif 000011
【図１０】
0003611768.tif 000012