(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
注目画素の周辺ｍ×ｎ画素の２値画像データを保持し、該２値画像データを特定の係数のフィルターを用いて多値画像データに濃度変換する変換手段と、
該変換手段からの多値画像データを入力し、複数のスレッシュレベルで２値化処理を行う２つ以上の２値化処理手段と、
２値化された画像の注目画素を予め定められた数に分割して、該２値化画像よりも高い記録解像度を有する多値記録手段に出力するための解像度に変換する解像度変換手段と、  解像度変換された画像の注目画素および該注目画素の周辺画素の黒画素数を計数した後、上記各２値化処理手段に対応する計数結果から、それぞれ注目画素の濃度を決定する計数・判定手段と、
上記各計数・判定手段からの画素ごとの濃度値を加算して合成する合成手段と、
該合成手段からの濃度値で画素を記録する上記多値記録手段と
を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記２値化処理手段では、入力される前記２値画像データの注目画素の情報に基づいて、スレッシュレベルを切り替えて２値化処理を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記変換手段と並列に入力２値画像のエッジ情報を検出するためのフィルターを備えたエッジ検出手段を設け、画像を構成する各画素の値によりエッジ部分であるか否かを判定し、判定結果によって該変換手段のフィルターの係数を切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ装置、およびプリンター等の高密度で、多階調記録が可能な出力装置を備えた機器において、２値画像を解像度変換して多値画像に変換する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ファクシミリ装置のように、入力画像が２値の画像データで、かつ記録装置の解像度が入力画像の解像度に比べて高解像度の場合、画素が最適な形状になるように補間画素を生成するスムージング処理を行っている。これにより、特に斜線部分のギザギザが減少し、滑らかな線に変換されて画質が向上する。
また、最新では、プリンターの出力も１画素が白または黒の２値だけでなく、３値以上の数、ないし数十階調の出力が可能となってきている。このような多値記録が可能なプリンターを使用して、２値画像を出力する場合、２値の画像を多値に変換して出力することにより、階調性、解像度の向上した高画質の出力を得ることができる。
２値画像を多値画像に変換する方法は、例えば特開平１−２８２９６７号公報に記載されている。この方法では、疑似濃淡画像（２値画像）のデータにおける注目画素周辺のＮ×Ｎ（例えば、３×３）画素内の白画素、黒画素の数を計数して、この値から輝度レベルを算出し、多値記録の可能な再生装置で再生している。ここでは、３×３画素を形成するために、復号器で元のフォーマットに復号されたデータをシフトレジスタで構成される３ラインメモリに格納し、多値化処理を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のファクシミリ装置では、２値で記録を行っているが、高密度かつ多階調記録が可能なプロッターを備えている場合には、画素を主走査、副走査方向それぞれに２分割して、スムージング処理を行うことができる。その場合、注目画素の周辺の３×３画素程度の範囲を参照することにより、注目画素の分割を決定することができる。例えば、図１３（ａ）の３×３画素における各１画素を主走査および副走査方向にそれぞれ２分割すると、図１３（ｂ）に示すように、６×６画素の画像となり、斜線部分を滑らかにすることができる。すなわち、図１４（ａ）に示すように、実線内の３×３画素の各画素を注目画素として周辺の３×３画素の範囲を参照すると（注目画素を中心とした３×３画素内の黒画素‘１’を加算すると）、各画素の濃度値はそれぞれ図１４（ｂ）の各値８〜０となる。
黒と白の境界を決める閾値を４にすれば、図１３（ｃ）のようになり、また黒、グレイ、白の各境界を７，４にすれば、図１３（ｄ）のように補間画素が得られるため、斜線部分がさらに滑らかに見える。
しかし、多値補間画素を決定するには、濃度値を決定する処理と、画素の分割形状を決定する処理を行わなければならない。この場合、パターンマッチングを用いて画素値を決定するには、記録できる階調数に見合って参照画素を拡大するしかなく、それでは回路構成が複雑なものとなってしまう。
そこで、本発明の目的は、このような従来の課題を解決し、スムージング処理を行う際に、多値の補間画素を生成し、滑らかな線に変換する多値スムージング処理を比較的簡単な回路で実現することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置では、注目画素の周辺のｍ×ｎ画素の２値画像データを保持し、特定の係数のフィルターを用いて多値画像データに変換した後、多値画像データを入力して、複数のスレッシュレベルで２値化処理を行う。次に、２値化された画像を記録装置の解像度に変換し、変換された画像の注目画素の周辺ｍ′×ｎ′から注目画素の濃度を決定し、その濃度値で画素を記録する。また、入力の注目画素の情報に基づいて、２値化処理の際のスレッシュレベルを切り替えることにより２値化処理を行ってもよい。
さらに、２値画像を多値画像に変換する処理と並列に、エッジ情報を検出するためのフィルターによるエッジ検出部を設けて、エッジであるか否かによりフィルターの係数を切り替えることもできる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例を示す画像形成装置の構成図である。
図１では、２値の入力画像を主走査方向と副走査方向にそれぞれ２分割し、分割された画素を４値の濃度に変換する場合の構成を示している。
１は入力される２値画像、２はｍ×ｎサイズのフィルターにより濃度変換する変換手段（１）である。☆印で変換手段２に接続された解像度変換装置３では、Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３の各スレッシュレベルを有する複数個の２値化部４、複数個の解像度変換部５および複数個の計数判定部６が並列に接続される。各計数判定部６の出力は合成部７に接続され、さらに多値記録装置８に接続される。
先ず、２値画像１が変換手段２に入力されると、変換手段２では、２値画像（Ａ）を多値画像（Ｂ）に変換する。すなわち、入力された２値画像（Ａ）は、図２に示すような３×３マトリックスのフィルターとコンボリューション演算を行い、多値の画像（Ｂ）に変換される。例えば、図３に示すような斜線の境界を持つ７×７の２値入力画像を変換手段２に入力した場合には、変換後の多値画像は図４に示すような画像になる。なお、周辺部分の×印は演算ができないため不定値となっている。図４では、図１４で説明したように、図１４（ａ）の実線内の３×３画素は多値画像に変換されて、図１４（ｂ）のように、それぞれ８，６，５，３の値の画素に変換される。図４に示すように、斜線部分の値は、１，２，３，４等となり、スレッシュレベルによって異なるが、通常はグレイ等の薄い濃度となってスムージング処理が施される。ここでは、図２の値を持つ平滑化フィルターを用いたが、マトリックスの大きさ、フィルターの係数を、それぞれ最適な画像が得られる値に設定することができる。
【０００６】
多値に変換された画像（Ｂ）は、次に解像度変換装置３に入力される。解像度変換装置３では、２値化処理部４を複数個用意し、それぞれスレッシュレベルを異なる値に設定しておく。ここでは、３値のスレッシュレベル（Ｔｈ１＞Ｔｈ２＞Ｔｈ３）を用いて多値画像を２値化する。２値化処理部４の数は、出力装置の階調表現能力に合わせて決定される。つまり、記録装置の出力濃度が３レベルに分解できるときは２値化処理部４を２個設け、４レベルに分解できるときには２値化処理部４を３個設ければよい。
図５は、図１の各２値化部のそれぞれのスレッシュレベルで２値化された画像を示す図である。
ここでは、図４の７×７画素のうち×を除いた５×５画素を抜き出して示す。
それぞれのスレッシュレベルは、Ｔｈ１＝７，Ｔｈ２＝５，Ｔｈ３＝３としている。スレッシュレベルを７にすると、図５（Ｃ）のように７以上の濃度の画素のみが１（黒）となる。また、スレッシュレベルを５にすると、図５（Ｄ）のように５以上の濃度の画素が１（黒）となるので、黒の部分が増える。さらに、スレッシュレベルを３にすると、図５（Ｅ）のように３以上が黒となるので、黒の部分がさらに増える。５×５マトリックスの中央の画素が注目画素である。
【０００７】
図６は、解像度変換部での４分割された状態を示す図であり、図７は、計数判定部での計数結果と判定結果を示す図であり、図１５は図６、図７の各処理の説明図である。
解像度変換部５では、２値化した画像の注目画素を４分割する。すなわち、図５（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）に示す注目画素を４分割すると、図１５（ａ）に示すように、５×５マトリックスは注目画像＊を含めて１０×１０マトリックスとなり、さらに分割してそれぞれの画素を中心として３×３画素内の画素数を計数するために、注目画素の上および下の部分とその右部および左部の各画素の一部を含む太い実線で示す範囲が、図１５（ｂ−１）〜（ｂ−１４）に示すように確定される。
【０００８】
計数判定部６では、分割したそれぞれの画素を中心として３×３画素内の画素数を計数する。そして、３×３画素内の画素数を計数する範囲は、さらに上下左右の画素の一部が含まれる範囲に拡大される。
ここでは、図１５（ａ）に示すように、注目画素を含む３×３画素は、（１，０）のみの計数値であり、まず、図１５（ａ）の注目画素の１つ上の画素を注目画素とした場合について、これを左方向に２画素移した場合の注目画素を中心に３×３の範囲内の１の数を計数すると、図１５（ｂ−１）に示すように、計数値は７になり、同じようにして、１つ右の注目画素について、図１５（ｂ−２）に示すように、その画素を中心に３×３の範囲内の１の数を計数すると、計数値は４となる。次に、さらに１つ右の注目画素については、図１５（ｂ−３）に示すように、計数値は２となり、さらに１つ右の注目画素については、図１５（ｂ−４）に示すように、計数値は０となる。次に、今度は、図１５（ａ）の注目画素について、左方向に２画素だけ移した場合の注目画素を中心に３×３の範囲内の１の数を計数すると、図１５（ｂ−１１）に示すように、計数値は５となり、さらに、１つ右の画素を中心に計数すると、図１５（ｂ−１２）に示すように、計数値は２となり、さらに、１つ右の画素を中心に計数すると、図１５（ｂ−１３）に示すように、計数値は１となり、さらに１つ右の画素を中心に計数すると、図１５（ｂ−１４）に示すように、計数値は０となる。
このようにして、計数値は、図１５（ｃ）に示すように、７，４，２，０，５，２，１，０，・・・のようになる。
このようにして、図５（Ｃ）のマトリックスに対する計数結果は、図６（Ｆ）に示す値となる。同じようにして、図５（Ｄ）のマトリックスに対する計数結果は、図６（Ｇ）に示す値となる。同じようにして、図５（Ｅ）のマトリックスに対する計数結果は、図６（Ｈ）に示す値となる。
次に、判定処理では、画素数が一定値（ここでは、５としている）より大きい場合を１、小さい場合を０として出力する。図６（Ｆ）（Ｇ）（Ｈ）に対する判定結果は、それぞれ図７（Ｉ）（Ｊ）（Ｋ）となる。
【０００９】
図８は、合成部の合成結果出力を示す図である。
合成部７では、それぞれのスレッシュレベルからの結果を合成することにより、図８に示すように、各画素について０から３までの４値の濃度値に変換される。
この４値の濃度値を多値記録装置８に転送することにより、記録装置８はこの濃度値に比例した量で変調を行い、多値の画像を記録する。
記録された画像は、画像のエッジ部分が中間濃度の画素に変換されて、滑らかな線に変換されている。
【００１０】
図１６は、本発明の第２の実施例を示す２値化部のスレッシユレベル切り替え部分の構成図であり、図９は第２の実施例における合成部の合成結果出力を示す図である。
第２の実施例では、入力画素が白、黒に応じてスレッシュレベルの値を切り替える２値化処理を行う。例えば、白のときには、Ｔｈ１＝７，Ｔｈ２＝５，Ｔｈ３＝３の値で処理し、黒のときには、Ｔｈ１＝６，Ｔｈ２＝４，Ｔｈ３＝２の値で処理する。すなわち、図１６に示すように、各２値化部４に切り替えスイッチＳＷ１，２，３を設け、その切り替え制御を注目画素の白（Ｗ）か黒（Ｂ）かにより行う。白のときには、スレッシュレベルが７，５，３になるように、また黒のときには、６，４，２になるように、スイッチＳＷ１，２，３を切り替える。
図１６の構成にすることにより、スレッシュレベルを７，５，３にしたときには図５（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）の２値化画像になるが、スレッシュレベルを６，４，２にしたときには図５と少し異なるパターンの２値化画像になるので、合成部７の結果出力は図７（Ｉ）（Ｊ）（Ｋ）の他に３種類のパターンの判定結果を加算して１／２にすることで、図９に示す出力パターンとなる。
【００１１】
図１１は、本発明の第３の実施例を示す画像形成装置の構成図であり、図１０（ａ）（ｂ）はいずれも図１１における多値化フィルターの例を示す図であり、図１２は図１１におけるエッジ検出部の構成例を示す図である。
図１１において、１は２値画像、２ａ，２ｂは多値化フィルター、９はエッジ検出部、１０はセレクターである。セレクター１０の出力は、☆印を通して図１の解像度変換装置３に接続される。
図１１に示すように、多値化フィルター２ａ，２ｂを複数個用意して、エッジ検出部９の検出結果により多値化フィルター２ａ，２ｂを切り替えて使用する。多値化フィルターの例としては、図１０に示すように、エッジ検出部９で斜線部と判定された場合には、図１０（ａ）のフィルターからの多値出力画像を、また直線部と判定された場合には、図１０（ｂ）のフィルターからの多値出力画像を、それぞれセレクター１０で選択し、解像度変換装置３により前述と同じ処理と演算を行って多値画像を求める。なお、図１０（ａ）のフィルターでは、フィルターの係数が全て１であり、多値の画像に変換されるので、斜線部分が滑らかになるのに対して、図１０（ｂ）のフィルターでは、フィルターの係数は注目画素のみが９であるため、多値の画像に変換されずに、そのままの２値画像で出力される。
【００１２】
図１２のエッジ検出部９では、画像を入力することにより、入力画像を２つのフィルター１１，１２を用いて積和演算し、最大値算出部１３においてそれぞれの絶対値を求める。フィルター１１では左上から右下に至る斜線の場合に積和演算の出力計数値が大となり、フィルター１２では右上から左下に至る斜線の場合に積和演算の出力計数値が大となる。そこで、２つのフィルター１１，１２の出力値のうち、大きい方の値をエッジ量とする。すなわち、最大値算出部１３では大きい方の値をエッジ量として判定回路１４に送ると、判定回路１４は、エッジ量があらかじめ設定した値より大きいか小さいかを判定し、設定値より大きい場合には注目画素が斜線部のエッジであると判定する。一方、設定値より小さい場合には非エッジと判定する。
【００１３】
第１の実施例においては、２値の入力画像を多値画像に変換し、変換された多値画像を複数のスレッシュレベルで２値化し、それぞれの画素を解像度変換し、分割された画素の周辺の画素解像度変換のための画素の分割と、分割された画素の濃度値をパターンマッチングを行わずに求めることが可能となる。
また、参照する領域を拡大することなく、２値の画像から多値画像を指定し、これを多値記録可能なプリンターに適した多値画像に変換することができるので、回路規模を大幅に増大させることなく、線画のエッジ部分を滑らかに印字することができ、画質の向上を図ることができる。
第２の実施例においては、２値化処理を行う場合に、注目画素が白か黒かにより２値化処理のスレッシュレベルを切り替えるので、斜線のエッジ部の濃度値を最適にでき、スムージングの効果が向上する。
第３の実施例においては、斜線部だけにスムージングを行い、垂直、水平部にはスムージングを行わないようにする等の処理が可能となるので、スムージング画像の画質の向上を図ることができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パターンマッチングを行うことなく、かつ参照する領域を拡大することなく、２値画像から多値画像に変換できるので、回路規模を大幅に増大させることなく、斜線部分を滑らかにすることができる。また、注目画素が白か黒かにより２値化処理のスレッシュレベルを切り替えるので、斜線に対するスムージングの効果がより大となる。さらに、斜線を検出することにより、斜線部だけにスムージングを行うようにして、スムージング画像の画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す画像形成装置の構成図である。
【図２】図１における平滑化フィルタのマトリックス図である。
【図３】図１における入力画像（２値）のマトリックス図である。
【図４】図１における変換手段の出力多値濃度画像のマトリックス図である。
【図５】図１における２値化部の処理結果である２値化画像のマトリックス図である。
【図６】図１における解像度変換部で変換された後、計数判定部で計数された計数結果を示す図である。
【図７】図１における計数判定部の判定結果を示す図である。
【図８】図１における合成部の合成結果出力の図である。
【図９】本発明の第２の実施例を示す合成部の合成結果出力の図である。
【図１０】第３の実施例における多値化フィルターの例を示すマトリックス図である。
【図１１】本発明の第３の実施例を示す画像形成装置の構成図である。
【図１２】図１１におけるエッジ検出部の構成例を示す図である。
【図１３】画素を主走査、副走査方向に２分割してスムージング処理を行う説明図である。
【図１４】画素を４値の濃度に変銀する場合の説明図である。
【図１５】図１における解像度変換部で、注目画素を４分割する処理の説明図である。
【図１６】本発明の第２の実施例を示す画像形成装置の構成図である。
【符号の説明】
１…２値画像、２…変換手段、３…解像度変換装置、４…２値化部、
５…解像度変換部、６…計数判定部、７…合成部、８…多値記録装置、
９…エッジ検出部、１０…セレクター、２ａ，２ｂ…多値化フィルター、
１１，１２…積和演算のためのフィルター、１３…最大値算出部、
１４…判定回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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