(57)【要約】【課題】画像の解像度変換を高速に実行するとともに、元画像データの消失や重複の発生を防ぎ、より忠実な画像を再現可能とする。【解決手段】クロック間引きユニット２０１は、解像度変換の比率に基づいて、画像データを画素単位で転送するための転送クロックからパルスを間引くことにより間引き転送クロックを生成する。カウンタ２０４、画素値加算ユニット２０５、平均化処理ユニット２０６は、クロック間引きユニット２０１で生成された間引き転送クロックにおいて隣接する２つのパルスの何れか一方に対応した画素と、該隣接する２つのパルスの間に存在する前記転送クロックのパルスに対応した画素についての画素値の平均値を算出し、これを解像度変換後の画素値とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
解像度変換の比率に基づいて、画像データを画素単位で転送するための転送クロックからパルスを間引くことにより間引きクロックを生成する生成工程と、
前記間引きクロックにおいて隣接する２つのパルスの何れか一方に対応した画素と、該隣接する２つのパルスの間に存在する前記転送クロックの間引きされたパルスに対応した画素について画素値の平均値を算出し、該平均値を解像度変換後の画素値とする算出工程とを備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
ｎ，ｍをｎ≦ｍの条件を満たす正の整数とし、前記解像度変換の比率をｎ／ｍとした場合、前記生成工程は、前記転送クロックのｍ個のパルス毎にｎ個のパルスができるだけ等間隔に存在するように前記間引きクロックを生成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記算出工程では、
前記転送クロックに同期して画素データを順次入力する入力し、
入力された画素データと画素数を累積し、
前記間引きクロックに同期して、前記累積により得られた画素データの累積値と画素数の累積値を用いて平均値を算出するとともに、各累積値をクリアすることを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項４】
解像度変換の比率に基づいて、画像データを画素単位で転送するための転送クロックからパルスを間引くことにより間引きクロックを生成する生成手段と、
前記間引きクロックにおいて隣接する２つのパルスの何れか一方に対応した画素と、該隣接する２つのパルスの間に存在する前記転送クロックの間引きされたパルスに対応した画素について画素値の平均値を算出し、該平均値を解像度変換後の画素値とする算出手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
ｎ，ｍをｎ≦ｍの条件を満たす正の整数とし、前記解像度変換の比率をｎ／ｍとした場合、前記生成手段は、前記転送クロックのｍ個のパルス毎にｎ個のパルスができるだけ等間隔に存在するように前記間引きクロックを生成することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記算出手段では、
前記転送クロックに同期して画素データを順次入力する入力手段と、
前記入力手段で入力された画素データと画素数を累積していく累積手段と、
前記間引きクロックに同期して、前記累積手段で得られた画素データの累積値と画素数の累積値を用いて平均値を算出するとともに、前記累積手段の各累積値をクリアする平均化手段とを備えることを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、読み取った画像に画像処理を施して出力画像を得る画像処理方法に関するものであり、特に、画像データの解像度変換処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スキャナ、プリンタ、複写機などにおいては、機器に入力された画像に対して解像度変換等の画像編集処理を施して出力する機能を備えている。この種の装置では、入力された画像データを保持するメモリや、メモリに保持した画像データを編集して出力する画像処理部を有し、例えば、入力された画像データの解像度を任意に変換して出力する解像度変換処理が可能となっている。
【０００３】
例えば、スキャナにおいては、センサを含む光学系を用いて画像を読み取って入力画像データを得るが、上記解像度変換処理により当該光学系の解像度以外の解像度で出力画像を得ることも可能となっている。このような光学系の解像度以外の解像度を補間解像度と称する。補間解像度を有した出力画像を得るための一般的な補間方式としては、ニアレストネイバ方式、バイリニア方式、バイキュービック方式等が知られている。
【０００４】
ニアレストネイバ方式とは、単純に最も近傍の画像データ（画素値）を使用して解像度変換を実現する方法であり、画像処理時間が短いという利点を有する。また、バイリニア方式、バイキュービック方式とは、周辺の複数の画素を用いて数学的に解像度変換後の画素値を算出して拡大／縮小する方式である。特に、バイキュービック方式は精度が高く階調のある画像のリサイズに向いている（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開昭５６−０４０９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ニアレストネイバ方式では、求めるべき画像位置の画像データ（画素値）を最も近傍の画像データ（画素値）で置き換える方式であるため、解像度変換処理は高速に行われる。しかしながら、画像の縮小処理を行った場合には画素の消失が発生するので、入力画像の細かな部分が潰れて消失し、モアレの発生等の原因となるといった課題がある。
【０００６】
また、バイリニア方式、バイキュービック方式では、近傍の４画素または１６画素から求めるべき画像位置の画像データ（画素値）を求めるので、比較的元画像に基づいた画像を再生することが可能であり、広く普及している。しかしながら、複雑な計算が必要なため、解像度変換処理に要する時間が大きくなるという課題がある。また、近傍の４画素または１６画素を常に使用するため、変更後の解像度によっては画像の連続性を損なう可能性もある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、画像の解像度変換を高速に実行するとともに、元画像データの消失や重複の発生を防ぎ、より忠実な画像を再現可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明による画像処理方法は、
解像度変換の比率に基づいて、画像データを画素単位で転送するための転送クロックからパルスを間引くことにより間引きクロックを生成する生成工程と、
前記間引きクロックにおいて隣接する２つのパルスの何れか一方に対応した画素と、該隣接する２つのパルスの間に存在する前記転送クロックの間引きされたパルスに対応した画素について画素値の平均値を算出し、該平均値を解像度変換後の画素値とする算出工程とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、解像度変換に要する時間を大きく削減できる。また、元画像データの消失（画像情報の欠落）や重複を防止でき、より忠実な画像を再現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１１】
図１は本発明を適用した装置の一例であるところのスキャナ装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態ではスキャナ装置に本発明を適用した例を説明するが、デジタル複写機や複合機等各種装置に適用可能であることは当業者には明らかであろう。本実施形態によるスキャナ装置１はホストコンピュータ２０に接続され、ホストコンピュータ２０からの指示によって指定された解像度で原稿を光学的に読み取り、画像データとしてホストコンピュータ２０にこれを送信する。図１に示されるように、スキャナ装置１は、画像読み取り部１１、Ａ／Ｄ変換部１２、解像度変換部１３、ＣＰＵ１４、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１５、保存部１６を有する。
【００１２】
画像読み取り部１１は、不図示のラインセンサを原稿に対して相対的に移動して原稿画像を光学的に読み取る。ラインセンサは、不図示の原稿からの透過光または反射光を電気信号に変換し、画像信号を生成する。ラインセンサで生成された画像信号はＡ／Ｄ変換部１２に転送される。Ａ／Ｄ変換部１２では、画像読み取り部１１から送られてきた画像信号をデジタル化し、画素単位のデジタルデータからなるデジタル画像データが得られる。デジタル画像データは、転送クロックに同期してＡ／Ｄ変換部１２から解像度変換部１３へ転送される。解像度変換部１３では、ＣＰＵ１４によって設定された解像度変換率に従ってデジタル画像データの解像度を変換し、出力する。なお、解像度変換率が１の場合は入力されたデジタル画像データがそのまま出力されることになる。解像度変換部１３によって解像度が変換された画像データは一旦保存部１６に保存された後、Ｉ／Ｆ１５を介して接続されたホストコンピュータ２０等の外部機器へ出力される。
【００１３】
ＣＰＵ１４は本実施形態のスキャナ装置１の全体を制御するものであり、例えば、不図示の原稿とラインセンサを相対的に移動する制御等をおこなう。また、ＣＰＵ１４は、所望の解像度を得るために、ホストコンピュータ２０から指示された解像度に従って、解像度変換部１３に対して解像度の変換率を指定する。なお、出力解像度（変換率）をホストコンピュータ２０等の外部機器から指定する構成としたが、当該スキャナ装置１に設けられたオペレーションパネル（不図示）等から出力解像度を指定する等、他の形態で解像度を指定するようにしてもよい。
【００１４】
上述した解像度変換部１３では、デジタル画像データとして連続して送られてくる画素単位のデータを加算し、加算した画像データの数によって割算すること、即ち加算された画素データの平均値を用いて新たな画素値とすることにより解像度変換を実現する。以下、図２を参照して本実施形態の解像度変換部１３について詳細に説明する。
【００１５】
図２において、クロック間引きユニット２０１は入力された転送クロックを設定された出力解像度（変換率）に従って間引きし、間引き転送クロックを生成する。尚、変換率とは、画像読み取り部１１の光学系によって決まる解像度と、指定された出力解像度との比率である。図２では、転送クロック２０２に対して２／５の変換率が指定されており、クロック間引きユニット２０１により、５クロックを単位として２クロック目と５クロック目を残し、他のクロックパルスが間引かれた間引き転送クロック２０３が生成された様子を示している。このような間引き転送クロックの作成は、マルチプライヤー等の演算器を使用することにより実現できる。間引き転送クロックは元の転送クロックに対して所望の縮率（図２の例では２／５）に合わせて偏りなく作成されるものである。すなわち、縮率がｎ／ｍであった場合、転送クロックのｍ個のパルスにｎ個のパルスが極力等間隔に存在するように間引かれる。ｍ個のパルスよりｎ個のパルスを残す際に、どのパルスを残すかをテーブルとして登録しておき、変換率ｎ／ｍが与えられた際には、このテーブルを参照して間引き転送クロックを生成するようにしてもよいであろう。
【００１６】
なお、転送クロックはＡ／Ｄ変換部１２の動作タイミングを規定するクロックであり、転送クロックに同期して（本実施形態では転送クロックの１パルスに１画素ずつ）Ａ／Ｄ変換部１２から画素データが出力されることになる。
【００１７】
カウンタ２０４は転送クロック２０２をカウントし、その結果をレジスタＣに保持する。画素値加算ユニット２０５は、Ａ／Ｄ変換部１２から転送される画素データを累積加算し、加算値をレジスタＡに保持する。平均化処理ユニット２０６は間引き転送クロック２０３に同期してレジスタＡに保持された累積値をレジスタＣに保持されたカウント値で割り算することにより、画素データの平均値を算出し、これをレジスタＭに保持する。また、平均化処理ユニット２０６は、新たな平均値の算出結果をレジスタＭに保持した後、直ちに（次の転送クロックのパルスが入力される前に）クリア信号をカウンタ２０４と画素値加算ユニット２０５に送る。カウンタ２０４ではクリア信号によりレジスタＣの値を、画素値加算ユニット２０５ではレジスタＡの値をそれぞれクリアする。このような構成により、加算され平均化される画素データの数は間引き転送クロック２０３によって決定され、その平均値を解像度変換後の画素値とすることにより、所望の縮率に応じた画素値が間引き転送クロック２０３に同期して出力されることになる。
【００１８】
図３は図２に示した解像度変換部１３の動作を説明するタイミングチャートである。変換率２／５の場合を例示している。クロック間引きユニット２０１は、転送クロックの５クロック毎に、２クロック目と５クロック目にパルスが存在する間引き転送クロックを生成し、これを平均化処理ユニット２０６に供給する。図３に示すように、レジスタＣにはカウンタ２０４による転送クロックのカウント値が保持される。また、レジスタＡには転送クロックに同期して入力される画素データを累積加算した結果が保持される。レジスタＣおよびレジスタＡに保持された値は、平均化処理ユニット２０６からのクリアパルスにより０クリアされる（図３では“→０”として示した）。平均化処理ユニット２０６は、間引き画素クロックのパルスが入力されると、レジスタＡに保持されている加算値をレジスタＣに保持されているカウント値で割り算することにより、平均値を算出し、これをレジスタＭに保持する。
【００１９】
以上のような動作の結果、例えば、転送クロックの間引き位置に対応する画素（Ｐ３，Ｐ４）とこれに続く間引きクロック位置に対応する画素（Ｐ５）の値が累積されてレジスタＡに保持され、累積された画素の数がレジスタＣに保持される。そして、当該間引き転送クロックのタイミングで平均値（(P3+P4+P5)/3）が算出されてレジスタＭに保持され、これが解像度変換後の画素値ということになる。こうして平均化処理ユニット２０６で算出された画像データは、間引き転送クロックに同期して次段に転送される。例えば、画像を一時保管するための保存部１６に転送され、格納されることになる。この保存部１６は、間引きクロックに同期して画像データを蓄積するものである。保存部16に蓄積された画像データは、ホストコンピュータ２０に所定のインターフェース１５（ＵＳＢ等）を介して出力されることになる。
【００２０】
尚、上記解像度変換部１３は、間引きされた転送クロックのパルスとこれに続く間引き転送クロックのパルスに対応する画素の画素値の平均を算出する構成となっているが、間引き転送クロックのパルスとこれに続く間引きされた転送クロックパルスに対応する画素の画素値の平均を算出するようにしてもよい。例えば図３において、Ｐ２に対応する間引き転送クロックパルスによりＰ２以降の画素の累積を開始し、次のＰ５に対応する間引き転送クロックパルスによりＰ５を含まない累積値（Ｐ２〜Ｐ４の累積値）について平均値を算出するようにすればよい。
【００２１】
次に、図４、図５を参照して上記構成の実施形態による解像度変換処理の特長を説明する。図４、図５は、各々、入力された元画像データを異なる縮率で解像度変換した様子を示している。各図において、上段は入力画像データであり、Anは各画素を示している。図中に示された画像転送クロックは、解像度変換部１３で作成された間引きクロックである。下段は解像度変換後の画像データであり、Bnが１画素を示しており、この画像データが解像度変換部１３より出力され、保存部１６に保管されることになる。
【００２２】
図４は１／２に、図５は１／６に解像度を変更しているものである。まず、図４を用いて解像度を１／２にする場合を説明する。ニアレストネイバ方式で１／２に解像度を変更した場合、解像度変換後の画像データBnは、
B1＝A2、B2＝A4、…
となり、A1、A3、A5、…等の画素のデータが消失する。このため、元画像データを忠実に再現できなくなってしまい、モアレの発生等の原因となる。
【００２３】
バイリニア方式或いはバイキュービック方式で解像度を１／２に変換する場合を説明する。バイリニア方式、バイキュービック方式は、求めるべき画像データの近傍の画像データ４画素または１６画素を用いて所望の画像データを作成する方法である。ここでは、簡易的に近傍３画素を用いて、各々の画像データに１，２，１の係数を掛けるものとして説明する。
【００２４】
図４の場合、解像度変換後の画像データBnは、
B1＝(A1＋A2×２＋A3)／４、B2＝(A3＋A4×２＋A5)／４、…
となる。上記の式から分かるように、解像度変換後の画像データB1及びB2には、元画像データのA3が共に含まれてしまう。本来、１画素であるA3の画像データを複数の画像データに分ける為、A3に含まれている画像データが広く再現され、画像のぼけやにじみという問題が発生する可能性がある。
【００２５】
同様に図５の場合（解像度を１／６に変換する場合）を説明すると、ニアレストネイバ方式では、
B1＝A6、B2＝A12、…
となり、A7からA11の画素の画像データが消失してしまう。
【００２６】
また、バイリニア方式、バイキュービック方式では、
B1＝(A5＋A6×２＋A7)／４、B2＝(A11＋A12×２＋A13)／４、…
となり、A8からA10の画像データの消失が発生し、画像の連続性が損なわれるという問題が発生する。
【００２７】
次に、本実施形態の解像度変換部１３による解像度変換処理について図４、図５を用いて説明する。本実施形態の場合、解像度を１／２と１／６に変換すると、上述したように、それぞれ２画素の平均、６画素の平均が算出され、解像度変換後の画素値となる。
【００２８】
上記解像度変換部１３を用いて解像度変換を行うと、図４の場合では、
B1＝(A1＋A2)／２、B2＝(A3＋A4)／２、…
となる。同様に、図５の場合は、
B1＝(A1＋A2＋A3＋A4＋A5＋A6)／６、B2＝(A7＋A8＋A9＋A10＋A11＋A12)／６、…
となる。
【００２９】
上記の式から分かるように、本実施形態によれば、出力される解像度変換後の画像データには、元画像データが全て含まれることとなり、且つ、元画像データの重なり合いも発生しない。即ち、本実施形態によれば、この平均値の算出にあたって全ての画素が重複なく使用されることになるので、元画像データを忠実に再現する画像データを作成することが可能となる。
【００３０】
次に図６を用いて本発明の効果を更に説明する。図６は、元画像データを２／５に解像度変換した様子を図４、図５の形式に倣って図示したものである。なお、解像度の２／５変換は、具体的な解像度変換の例で言うと、６００ｄｐｉを２４０ｄｐｉに変換することであり、特に日本国内で多用されている解像度変換の例である。
【００３１】
上述したように、ＣＰＵ１５が解像度変換部１３に２／５の間引きクロックを作成する設定を行うことにより、図１〜図３で説明したような動作が実行され、解像度変換後の画素列B1、B2、B3、…が得られる。出力される画像データBnは、
B1＝(A1+A2)/２、B2＝(A3+A4+A5)/３、B3＝(A6+A7)/２、B4＝(A8+A9+A10)/３、…
となる。
【００３２】
上記の結果からも分かるように、本実施形態の解像度変換処理によれば、任意の解像度に変換する場合でも、元画像データを消失することがなく、且つ、元画像データが重なり合うことのない画像データを作成することが可能となる。
【００３３】
さらに、平均化処理ユニット２０６における平均化処理は、加算された画像データ数で割る処理を行うものであり、割算係数が整数となる。この為、比較的小規模な演算器で構成することが可能となっている。
【００３４】
また、本実施形態では簡易的に主走査方向のみを説明したが、副走査方向の解像度変換に応用することも容易であり、さらには、２次元の画像データの解像度を変更する場合にも使用する事が出来るのは、言うまでも無い。この場合、例えば、主走査方向に解像度変換を行って得られた画像データを保存部１６に一旦保持し、転送クロックに同期して副走査方向に順次画素データを取得するようにアドレスを発生して保存部１６より画素データを読み出し、読み出された画素データを順次解像度変換部１３に転送すればよい。
【００３５】
以上のように、本実施形態の解像度変換処理によれば、精度が高く階調のある画像の縮小に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態によるスキャナ装置本発明の構成の一例を示す構成図である。
【図２】実施形態による解像度変換部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】図２の解像度変換部による動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】実施形態による解像度変換処理の効果を説明するための図である。
【図５】実施形態による解像度変換処理の効果を説明するための図である。
【図６】実施形態による解像度変換処理の効果を説明するための図である。
【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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