(57)【要約】【課題】モアレの原因となる周波数成分を取り除き、高画質を得ることのできる画像処理をより簡易化し、効果をそのままに低コスト化、および処理の高速化を図る。【解決手段】スキャナで読み取った画像データに対して画像処理を行う画像処理手段と、前記画像データを出力する手段とを有する画像処理装置において、非飽和なフィルタ演算手段と、入力された解像度の２倍の高解像度に変換する倍密変換手段と、変換された倍密画像に対してγ変換処理を行う手段と、γ変換後の倍密画像の高周波ノイズを除去する帯域制限フィルタ手段と、倍密画像から再び元の解像度に戻す間引き手段とを有する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキャナで読み取った画像データに対して画像処理を行う画像処理手段と、
前記画像データを出力する手段とを有する画像処理装置において、
非飽和なフィルタ演算手段と、
入力された解像度の２倍の高解像度に変換する倍密変換手段と、
変換された倍密画像に対してγ変換処理を行う手段と、
γ変換後の倍密画像の高周波ノイズを除去する帯域制限フィルタ手段と、
倍密画像から再び元の解像度に戻す間引き手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記倍密変換手段は、注目画素を含む周辺画素を参照したフィルタ演算によって補間画素のデータを１つ決定する手段を有し、
補間画素位置は、倍密変換前の注目画素座標と、該注目画素座標に対し斜め隣接画素との間とすることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
スキャナで読み取った画像データに対して画像処理を行う画像処理手段と、
該画像データを出力する手段とを有する画像処理装置において、
非飽和なフィルタ演算手段と、
注目画素を含む周辺画素を参照したフィルタ演算によって注目画素座標に対し、斜め隣接画素との間に補間画素のデータを１つ決定する第１の倍密変換手段と、
注目画素と補間画素の２つから注目画素座標に対して主走査側、副走査側に隣接する補間画素を決定する第２の倍密変換手段とを有し、
入力した解像度の２倍の高解像度画像を得ることを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
ユーザーが選択する画質モードによって、前記非飽和フィルタ演算と解像度変換処理を行うか否かを選択する手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
スキャナで読み取った画像データに対して画像処理を行う工程と、
該画像データを出力する工程とを有する画像処理方法において、
非飽和なフィルタ演算工程と、
入力された解像度の２倍の高解像度に変換する工程と、
変換された倍密画像に対してγ変換処理を行う工程と、
γ変換後の倍密画像の高周波ノイズを除去する工程と、
倍密画像から再び元の解像度に戻す工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
前記２倍の高解像度に変換する工程は、注目画素を含む周辺画素を参照したフィルタ演算によって補間画素のデータを１つ決定する工程を有し、
補間画素位置は、倍密変換前の注目画素座標と、該注目画素座標に対し斜め隣接画素との間とすることを特徴とする請求項５記載の画像処理方法。
【請求項７】
スキャナで読み取った画像データに対して画像処理を行う工程と、
該画像データを出力する工程とを有する画像処理方法において、
非飽和なフィルタ演算工程と、
注目画素を含む周辺画素を参照したフィルタ演算によって注目画素座標に対し、斜め隣接画素との間に補間画素のデータを１決定する工程と、
注目画素と補間画素の２つから注目画素座標に対して主走査側、副走査側に隣接する補間画素を決定する工程とを有し、
入力した解像度の２倍の高解像度画像を得ることを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
ユーザーが選択する画質モードによって、前記非飽和フィルタ演算と解像度変換処理を行うか否かを選択することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、解像度変換を行う画像処理装置及び画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
入力装置と出力装置の解像度が異なる場合、または解像度の異なる装置間で通信を行う場合等に、低解像情報を高解像情報に変換することが行われている。入力した低解像情報を高解像情報に解像度変換する方法として、様々な方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されている方法は、本発明と同様、入力時の解像度よりより高解像度な画像に変換して高画質化を図るものであるが、本発明の倍密変換は、入力時の倍の解像度に限定してはいるものの、特許文献１になるような階調数検出や最大値最小値の検出などの複雑な検出回路を必要とせず、全面一律のフィルタ処理によって行われるものである。
【０００４】
また、特許文献２に用いられている補間手段は、処理の簡易化、計算量の軽さを実現した補間手段であり、本発明と目的を同じくするが、特許文献２で入力時の倍の解像度を実現させると、補間後＝データが４倍に増えた後に、γ処理などの画像処理がかかることとなり、ここでの計算スピードは、４倍を求められることになる。本発明によれば、補間データが入力時の２倍の時点でγ処理等の画像処理が施されるので、ここでの計算スピードは２倍で済むことになる。これは、処理がプログラミング可能なプロセッサなどにおいては、大変に有利である。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３１７６１９５号公報
【特許文献２】
特開２０００−６９２７８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
低解像情報を高解像情報に変換する場合、モアレが発生する場合がある。モアレは、２つの規則的な強度分布のパターンを重ねた時、それらの粗密の違いによって生じる縞模様のことである。
【０００７】
ここで、モアレの発生について簡単に説明する。図１６は、ある画像データの波をＯと仮定した場合の模式図である。Ｏという波に対して、フィルタ調整を行うと、その振幅が大きくなり、Ａという波になる。従来のフィルタ処理では、このフィルタ強調後のＡという波を、０と２５５との間でクランプさせ、２５５より大きいものは２５５に（図１６のＢ）、０より小さいものは０に（図１６のＣ）クランプすることを行っていた。
【０００８】
図１７は、クランプする処理において、周波数軸上で起こっている現象を示した図である。説明の簡易さのために、図１７では、１次元の周波数軸を模式的に表している。Ｏというデータをフィルタ強調すると、Ａという大きさになるが、このデータをｐという大きさでクランプすると、Ｏという周波数の整数倍の位置に高長波が発生する。
【０００９】
図１７では、Ｏの周波数の３倍の位置にＡ１という高周波が発生する例を示している。入力が、６００ｄｐｉのスキャナであるとすると、ナイキストは３００Ｌである。したがって、３００Ｌを超えた高長波は発生する空間を失うので、３００Ｌのところで折り返されてＡ２のところに発生する。もともとのＯという周波数とＡ２の位置が近いと、この２つの周波数が干渉し、モアレが起こる。
【００１０】
図１８は、γ変換に用いられる入力値を変換して出力するテーブルの例であり、例えば、γテーブルであっても、ＢやＣの部分のように、２５５に飽和させたり、入力をすべて０にきってしまったりするような非線形な処理が行われている。フィルタ処理に限らず、図１８のようなγ変換、その他の非線形処理で、このようなデータのクランプ、打ち切りが行われると、図１７のＡ１のような高長波が発生する。
【００１１】
また、特許文献１記載の装置は、階調数検出や最大値最小値の検出などの複雑な検出回路が必要であった。また、特許文献２記載の装置で入力時の倍の解像度を実現させると、補間後＝データが４倍に増えた後に、γ処理などの画像処理がかかることとなり、ここでの計算スピードは、４倍を求められることになる。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり。非飽和なフィルタ演算結果を入力時の解像度の倍の解像度の空間を利用してモアレの原因となる周波数成分を取り除き、高画質を得ることのできる画像処理回路において、処理をより簡易化し、効果をそのままに低コスト化、および、処理の高速化を図ることを目的とする。
【００１３】
また、入力データ量が４倍にならず、２倍のデータ量で、モアレの成分をカットすることを目的とする。
【００１４】
また、入力データ量が４倍にならず、２倍のデータ量で、γ変換処理を行うことを目的とする。
【００１５】
また、モアレ成分の除去が必要の無い処理モードに対しては、非飽和なフィルタ演算・倍密処理を行わないような処理パスを選択することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、スキャナで読み取った画像データに対して画像処理を行う画像処理手段と、前記画像データを出力する手段とを有する画像処理装置において、非飽和なフィルタ演算手段と、入力された解像度の２倍の高解像度に変換する倍密変換手段と、変換された倍密画像に対してγ変換処理を行う手段と、γ変換後の倍密画像の高周波ノイズを除去する帯域制限フィルタ手段と、倍密画像から再び元の解像度に戻す間引き手段とを有することを特徴としている。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記倍密変換手段は、注目画素を含む周辺画素を参照したフィルタ演算によって補間画素のデータを１つ決定する手段を有し、補間画素位置は、倍密変換前の注目画素座標と、該注目画素座標に対し斜め隣接画素との間とすることを特徴としている。
【００１８】
請求項３記載の発明は、スキャナで読み取った画像データに対して画像処理を行う画像処理手段と、該画像データを出力する手段とを有する画像処理装置において、非飽和なフィルタ演算手段と、注目画素を含む周辺画素を参照したフィルタ演算によって注目画素座標に対し、斜め隣接画素との間に補間画素のデータを１つ決定する第１の倍密変換手段と、注目画素と補間画素の２つから注目画素座標に対して主走査側、副走査側に隣接する補間画素を決定する第２の倍密変換手段とを有し、入力した解像度の２倍の高解像度画像を得ることを特徴としている。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、ユーザーが選択する画質モードによって、前記非飽和フィルタ演算と解像度変換処理を行うか否かを選択する手段を有することを特徴としている。
【００２０】
請求項５記載の発明は、スキャナで読み取った画像データに対して画像処理を行う工程と、該画像データを出力する工程とを有する画像処理方法において、非飽和なフィルタ演算工程と、入力された解像度の２倍の高解像度に変換する工程と、変換された倍密画像に対してγ変換処理を行う工程と、γ変換後の倍密画像の高周波ノイズを除去する工程と、倍密画像から再び元の解像度に戻す工程とを有することを特徴としている。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記２倍の高解像度に変換する工程は、注目画素を含む周辺画素を参照したフィルタ演算によって補間画素のデータを１つ決定する工程を有し、補間画素位置は、倍密変換前の注目画素座標と、該注目画素座標に対し斜め隣接画素との間とすることを特徴としている。
【００２２】
請求項７記載の発明は、スキャナで読み取った画像データに対して画像処理を行う工程と、該画像データを出力する工程とを有する画像処理方法において、非飽和なフィルタ演算工程と、注目画素を含む周辺画素を参照したフィルタ演算によって注目画素座標に対し、斜め隣接画素との間に補間画素のデータを１決定する工程と、注目画素と補間画素の２つから注目画素座標に対して主走査側、副走査側に隣接する補間画素を決定する工程とを有し、入力した解像度の２倍の高解像度画像を得ることを特徴としている。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項５から７のいずれか１項に記載の発明において、ユーザーが選択する画質モードによって、前記非飽和フィルタ演算と解像度変換処理を行うか否かを選択することを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。デジタルＰＰＣに搭載した例で説明を行う。
【００２５】
＜実施例１＞
図１、図２に、本発明に関する処理構成の例を説明する。図１は、スキャナ１と、スキャナγ２と、変倍処理回路３と、非飽和フィルタ回路４と、倍密処理回路５とを有し構成され、図２は、スキャナ１と、スキャナγ２と、変倍３と、メモリ６と、非飽和フィルタ回路４と、倍密処理回路５とを有し構成されている。
【００２６】
図１では、スキャナ１から読み取った画像に対し、任意の画像処理（この例では、スキャナγ２、変倍３等）が施された後、本発明部分である、非飽和フィルタ処理回路４、倍密処理回路５にデータが入力される。図２においては、任意の画像処理後、一旦、メモリ６に蓄積されたデータが、本発明部分である、非飽和フィルタ処理回路４、倍密処理回路５に入力される構成となっている。
【００２７】
図３は、本発明のもととなるモアレフリー処理を説明する周波数空間図であり、図４は、本発明のもととなるモアレフリー処理を説明するブロック図である。図４は、非飽和フィルタ４と、倍密処理５と、非線形処理７と、帯域制限フィルタ８と、間引き９とを有し構成されている。モアレは、クランプによって発生した高長波が折り返すことによって起こるので、この余分な高長波が折り返される前に取り除くことを行えばよい。
【００２８】
図３、４を用いて説明する。まず、高長波Ａ１を、一度、折り返されない空間＝つまりナイキスト３００Ｌより大きな空間を作り、そこに発生させるようにするために、非飽和フィルタ４後はクランプしないで、倍密処理５を行い、１２００ｄｐｉ（６００Ｌｐｉ）の空間に広げておく（図３の▲１▼）。
【００２９】
空間を広げた後、非線形処理回路７においてクランプし、３００Ｌを超えるところに高長波を発生させる（図３の▲２▼）。本来の空間３００Ｌｐｉまでのデータをそのまま保存し、帯域制限フィルタ回路８で３００Ｌｐｉ以上の高周波はカットするような帯域制限フィルタＢをかける（図３の▲３▼）。その後、間引き処理回路９でデータを間引いて、３００Ｌｐｉの空間に戻す（図３の▲４▼）。
【００３０】
帯域制限フィルタ８によって、Ａ１はカットされてしまうので、３００Ｌｐｉに戻した周波数空間は図５のようになり、Ｏの傍に高長波の折り返しが起こらない。
【００３１】
図６は、倍の周波数空間をつくる倍密処理について示す図である。図６が６００ｄｐｉ空間として、Ｏの座標を（ｘ，ｙ）とすると、その隣接画素の座標は、Ａのようになるが、この１つのＯを４画素に分割し、もっと細かい波が表せるようにする（Ｂ）。Ｂのように、Ｏからａ，ｂ，ｃの３画素を作って１２００ｄｐｉに空間とする。これが倍密処理５である。しかし、ここでデータ量が４倍に増えるので、その後、再び６００ｄｐｉの空間に戻すまでは、もしくはマシンのスペックを落とさないためには、全ての処理を４倍のスピードで処理しなければならない。しかし、前述したように、非線形処理は、１２００ｄｐｉの空間上で処理しないと、高長波が折り返してしまう。
【００３２】
図７は、γ処理を例に取った処理を流れを示すブロック図である。図７は、倍密処理５と、γ処理１１と、帯域制限フィルタ８と、間引き９と、中間調１２とを有し構成されている。γ処理は非線形処理であり、クランプ処理が入るので、倍密変換５後に処理を行うのがよい。図８は、図７のγ処理１１をそのまま行った場合で、γ処理１１は４倍のスピードで動かす。
【００３３】
そこで、本発明では、倍密変換して作る画素データをひとつとする。それを示したのが、図９である。作成する位置は、図９のｃの位置とする。これで、データ自体は２倍にしかなっていないが、空間としては、倍の空間を作ることに相当する。この状態でγ処理を行えば、処理に要求されるスピードは２倍でよい。
【００３４】
実際には、図１０のように、交互に１２００ｄｐｉの画素データが作成されていて、歯抜けの状態と等しい。ここにＦという帯域制限フィルタをかけて、余計な高周波をカットし、元の空間に戻す。抜けているデータは０と等しいが、この方法で、従来のモアレフリーの効果を維持しながら、処理スピードに余裕を持たせることが出来る。
【００３５】
＜実施例２＞
実施例１に示した、入力データを倍の空間に一旦変換しながらまたもとの空間に解像度を落とす処理は、図７のように、その後の中間調処理１２などで、６００ｄｐｉの空間で処理を行いたい場合に適している。たとえば、誤差拡散などは、処理が複雑で、よりデータ量が少ないほうがハード的な負荷が小さいためである。
【００３６】
しかしながら、入力に対して倍の空間のデータを利用したい場合もある。スキャナのスペックは、６００ｄｐｉだけれども、プリンタが１２００ｄｐｉ書き込みであるような、入出力の解像度が異なる場合、倍密処理によって、１２００ｄｐｉ空間に広げてやればよい。本実施例が、その例となる。
【００３７】
図１１は、実施例２の構成を示すブロック図である。図１１は、非飽和フィルタ４と、倍密処理▲１▼１３と、非線形処理７と、倍密処理▲２▼１４とを有し構成されている。非飽和フィルタ４のあと、空間を倍の空間とし、非線形処理７をする。ここで高長波が発生するが、本実施例では、元の解像度空間に戻すことはないので、折り返しは起こらず、従って高長波をカットする必要もなくなるため、帯域制限フィルタは不必要となる。しかし、一度に４倍のデータを作ってから画像処理を行うと４倍のスピードになるので、なるべくデータ量が少ないうちにできる処理は行う。
【００３８】
実施例１と同じように、もとの画像データに対し、斜め方向に倍密処理を行う。そこで、一度γ処理等の非線形処理を行う。図１２に示すように、γ処理後の倍密処理データを持ちいて、残りの倍密データを作る。この処理を行えば、図１９は、従来型の処理の例を示す図であるが、これと比べてわかるように、γ処理に要求される処理速度が半分になる。
【００３９】
図１３は、γ処理後データを用いた倍密処理▲２▼の方式を示す図である。倍密処理▲１▼で得られた空間の画素データは、図に示すように、実際には交互に抜けている状態である。これらをγ補正で変換後、倍密処理▲２▼において、Ｏのラインに対して横１ラインのフィルタ、Ｃに対しても横１ラインのフィルタをかけて、それぞれ１，２の位置のデータを求める。この倍密処理▲２▼で求められた１，２のデータは、γ処理を施されたものと等価となり、これらのデータに対して改めてγ補正を行う必要はないので、全体的な処理量が削減できる。
【００４０】
＜実施例３＞
図１４は、本実施例の処理の流れを示すフローチャートである。倍密処理空間に空間を解像度変換する大きな理由は、画像処理に対して、データを打ち切ったり、クランプするような処理によって、高長波が発生するためである。
したがって、たとえば、写真画像のように、データを強調する必要のない処理、平滑処理を施すような処理モードの場合には、実施例１、２に挙げた処理を実施する必要がないといえる。
【００４１】
本実施例は、ユーザーが、あるモードを選択し（ステップＳ１４０１）、倍密処理を行うか否かを選択できるもので、図の例は、写真モードだが、他のモードでも良い。写真モードを選択した場合（ステップＳ１４０２でＹｅｓ）、倍密処理をせずに処理を終了する（ステップＳ１４０３）。写真モードを選択しない場合（ステップＳ１４０２でＮｏ）、倍密処理を行う（ステップＳ１４０４）。これにより、それぞれのモードに最適な処理が行われ、冗長な処理は省かれる。
【００４２】
図１５は、図１４の例に加え、入力時の解像度より、出力時の解像度が大きかった場合に、本発明の実施例１に挙げた処理（一旦、倍の解像度変換を行い、また元の空間に戻すもの）と、実施例２に挙げた処理（倍の解像度変換を行い、そのままの空間を維持するもの）とを選択できる際の処理の流れを示すフローチャートである。ユーザーが、あるモードを選択し（ステップＳ１５０１）、倍密処理を行うか否かを選択できるもので、図の例は、写真モードだが、他のモードでも良い。図１５で、で写真モードを選択した場合（ステップＳ１５０２でＹｅｓ）、倍密処理をせずに処理を終了する（ステップＳ１５０３）。写真モードを選択しない場合で（ステップＳ１５０２でＮｏ）、１２００ｄｐｉモードである場合（ステップＳ１５０４でＹｅｓ）、倍密処理２を行う（ステップＳ１５０５）。１２００ｄｐｉモードである場合（ステップＳ１５０４でＮｏ）、倍密処理１を行う（ステップＳ１５０５）。これにより、それぞれのモードに最適な処理が行われ、冗長な処理は省かれる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、スキャナで読み取ったデジタル画像データに対して画像処理を行い出力する画像処理装置であって、非飽和なフィルタ演算手段と、入力された解像度の２倍の高解像度に変換する倍密変換手段と、変換された倍密画像に対してγ変換処理を行う手段と、γ変換後の倍密画像の高周波ノイズを除去する帯域制限フィルタ手段と、倍密画像から再び元の解像度に戻す間引き手段とを有し、前記倍密手段は、注目画素を含む周辺画素を参照したフィルタ演算によって補間画素のデータを１つ決定するものであって、補間画素位置は、倍密変換前の注目画素座標に対し、斜め隣接画素との間とすることを特徴とする画像処理装置を提供することで、入力データ量が４倍にならず、２倍のデータ量で、モアレの成分をカットすることが出来るので、モアレフリーな高画質処理の高速化・低コスト化を行うことができる。
【００４４】
また、本発明によれば、スキャナで読み取ったデジタル画像データに対して画像処理を行い出力する画像処理装置であって、非飽和なフィルタ演算手段と、注目画素を含む周辺画素を参照したフィルタ演算によって注目画素座標に対し、斜め隣接画素との間に、補間画素のデータを１つ決定する倍密変換手段１と、注目画素と補間画素とに対してγ変換処理を行う手段と、γ変換処理後の、注目画素と補間画素の２つから、注目画素座標に対して主走査側、副走査側に隣接する補間画素を決定する倍密変換手段２、を有し、入力された解像度の２倍の高解像度画像を得ることを特徴とする、画像処理装置を提供することで、入力データ量が４倍にならず、２倍のデータ量で、γ変換処理を行うことができるので、モアレフリーな高画質処理の高速化・低コスト化を行うことができる。
【００４５】
また、本発明によれば、ユーザーが選択する画質モードによって、非飽和なフィルタ演算処理と、解像度変換処理を行うか否かが選択されることを特徴とする画像処理装置、を提供することで、モアレ成分の除去が必要の無い処理モードに対しては、非飽和なフィルタ演算・倍密処理を行わないような処理パスを選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】読み取り画像に対し、任意の画像処理を行った後、非飽和フィルタ処理回路１０３にデータ入力する場合の処理構成例を示す図である。
【図２】読み取り画像に対し、任意の画像処理を行った後、一旦データをメモリに蓄積し、非飽和フィルタ処理回路１０３にデータ入力する場合の処理構成例を示す図である。
【図３】本発明のもととなるモアレフリー処理を説明する周波数空間図である。
【図４】本発明のもととなるモアレフリー処理を説明するブロック図である。
【図５】帯域制限フィルタによって３００Ｌｐｉに戻した場合の周波数空間図である。
【図６】倍の周波数空間をつくる倍密処理について示す図である。
【図７】γ処理を例に取った処理を流れを示すブロック図である。
【図８】図７のγ処理をそのまま行った場合を示す図である。
【図９】倍密変換して作る画素データをひとつとする場合を示す図である。
【図１０】交互に１２００ｄｐｉの画素データが作成されている場合を示す図である。
【図１１】実施例２の構成を示すブロック図である。
【図１２】γ処理後の倍密処理データを用いて、残りの倍密データを作る場合を示す図である。
【図１３】γ処理後データを用いた倍密処理２の方式を示す図である。
【図１４】実施例３の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】図１４の例に加え、入力時の解像度より出力時の解像度が大きかった場合に、本発明の実施例１に挙げた処理と、実施例２に挙げた処理とを選択できる際の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１６】ある画像データの波をＯと仮定した模式図である。
【図１７】クランプする処理において、周波数軸上で起こっている現象を示す図である。
【図１８】γ変換に用いられる入力値を変換して出力するテーブルの例である。
【図１９】従来型の処理の例を示す図である。
【符号の説明】
４　非飽和フィルタ回路
５　倍密処理回路
８　帯域制限フィルタ
９　間引き
１３　倍密処理１
１４　倍密処理２
【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】
2004104537.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004104537.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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