(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周辺画素状態観測部と判定部とを含み、入力された画像信号に対しその各画素の濃度を変換すべきか否かを判定した結果と、前記入力された画像信号について、前記周辺画素状態観測部によるウィンドウ内の画素濃度パターンとして特定される注目画素の周辺の画素状態を表わす周辺画素状態信号に基いて、前記注目画素が閾値Ｔｈ１よりも高い濃度を有し、注目画素の周辺の画素が全て閾値Ｔｈ２よりも低い濃度であるような孤立黒画素であるか否かを判定する画素濃度変換条件判定手段と、
濃度変換部とセレクタ部とを含み、入力された画像信号に対し前記画素濃度変換条件判定手段により濃度を変換すべき孤立黒画素であると判定された画素の濃度を、ルックアップテーブルまたは演算器である濃度変換部により濃度変換し、この濃度変換部により濃度変換された変換信号または前記入力された画像信号のいずれか一方を選択して出力する画素濃度変換手段と、
前記入力された画像信号と前記画素濃度変換手段により濃度変換された変換後の画像信号との差をとり、その差を濃度変換誤差信号として出力する減算部と減算部１９からの濃度変換誤差信号を加算して蓄積濃度誤差信号を得る濃度誤差蓄積部と濃度誤差蓄積部から得られた蓄積濃度誤差信号および前記周辺画素状態観測部からの周辺画素状態信号から、濃度誤差蓄積部からの蓄積濃度誤差信号を補償して濃度補償信号を出力するか否かを判定する蓄積濃度誤差判定部とを含み、前記画素濃度変換手段の前記濃度変換部で濃度変換された変換信号の濃度変化分を検出する濃度変化検出手段と、
濃度変換部と判定部とを含み、前記濃度変化検出手段により検出された濃度変化分が所定の条件にある場合に、前記画素濃度変換手段の前記濃度変換部により濃度変換された変換信号の濃度変化分を補償する補償画素信号または前記画素濃度変換手段の前記濃度変換部により濃度変換された変換信号のいずれか一方を出力して前記注目画素の画像濃度を変換するとともに、前記濃度誤差蓄積部からの蓄積濃度誤差信号を補償した前記濃度補償信号と前記濃度変換された注目画素の画像濃度のいずれか一方を出力する濃度補償手段と、
を具備したことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記濃度変化検出手段の前記蓄積濃度誤差判定部は、前記濃度誤差蓄積部により前記減算部の出力を加算した結果が所定の条件に達したか否かを判定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】
前記濃度補償手段の前記判定部は、前記濃度変化検出手段の前記濃度差判定部からの濃度補償信号に基いて、前記画素濃度変換手段の濃度変換部により濃度変換された変換信号を、対照表（ＬＵＴ）により、または演算により、濃度変換することを特徴とする請求項１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、たとえば、スキャナなどの画像入力手段により原稿の画像を読取って画像信号を入力し、この入力された画像信号に対し画像出力手段の出力特性に合わせた信号処理を行なった後、その画像信号を電子写真方式のプリンタなどの画像出力手段により用紙上に出力するデジタル式複写機などの画像形成装置において、上記入力された画像信号に対し画像出力手段の出力特性に合わせた信号処理を行なう画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、スキャナなどによって入力された画像信号を画像出力デバイス（画像出力手段）の出力特性に合わせた画像信号に変換する処理は階調処理と呼ばれ、広く用いられている。たとえば、スキャナで読込んだ８ビットの入力画像信号を１画素あたり４値程度の多値表現能力しかない画像出力デバイスで出力する場合に、入力画像信号の階調を表現するために、多値ディザ法や多値誤差拡散法というような擬似階調処理という階調処理がよく用いられる。
【０００３】
近年では、画像出力デバイスの多値表現能力だけでなく、画像出力デバイスの安定性まで考慮した階調表現能力まで考慮した階調処理がある（たとえば、特願平７−２０４７１４号参照）。これは、多値誤差拡散時に、各画素の値を量子化する際、周辺画素パターンを見て、そのパターンが画像出力デバイスが安定に出力可能パターンかどうかを判定し、不安定なパターンの場合は安定なパターンに変換する方法である。しかし、これらの技術は、入力された画像信号が画像多値表現能力よりも高い場合に限られていて、画像信号の階調数が画像多値表現能力よりも低い場合には対応していない。
【０００４】
最近、マルチメディア技術の発達により、画像入出力デバイス間で画像信号を受け渡しする機会が増えている。その場合、ある画像出力デバイスがそのデバイス用に階調処理した画像信号を別の画像出力デバイスが出力するが、その場合、既に階調処理されており、それらをそのまま出力すると、その画像出力デバイスとマッチせず、不安定に記録される。
【０００５】
たとえば、ある画像入出力デバイスで６００ｄｐｉの２値誤差拡散を施した画像を、６００ｄｐｉの２値の孤立画点を安定に記録できない画像出力デバイスで記録する場合、６００ｄｐｉ孤立点が画像中に頻出するハイライト画像にざらつきノイズが生じたり、階調にとびが生じ、擬似輪郭や濃度が変わってしまい、画質を著しく低下させる。しかし、従来の技術では、階調数が既に低下している入力画像信号には対応できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の技術では、特性の異なる階調処理が施され、階調数が低下した場合は、画像信号を記録する際、ノイズが生じるという問題があった。そこで、本発明は、既に特性の異なる階調処理が施され、階調数が低下しており、更にそのまま出力すると不安定に出力される孤立黒画素の画像信号を安定に出力することのできる画像処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、周辺画素状態観測部と判定部とを含み、入力された画像信号に対しその各画素の濃度を変換すべきか否かを判定した結果と、前記入力された画像信号について、前記周辺画素状態観測部によるウィンドウ内の画素濃度パターンとして特定される注目画素の周辺の画素状態を表わす周辺画素状態信号に基いて、前記注目画素が閾値Ｔｈ１よりも高い濃度を有し、注目画素の周辺の画素が全て閾値Ｔｈ２よりも低い濃度であるような孤立黒画素であるか否かを判定する画素濃度変換条件判定手段と、濃度変換部とセレクタ部とを含み、入力された画像信号に対し前記画素濃度変換条件判定手段により濃度を変換すべき孤立黒画素であると判定された画素の濃度を、ルックアップテーブルまたは演算器である濃度変換部により濃度変換し、この濃度変換部により濃度変換された変換信号または前記入力された画像信号のいずれか一方を選択して出力する画素濃度変換手段と、前記入力された画像信号と前記画素濃度変換手段により濃度変換された変換後の画像信号との差をとり、その差を濃度変換誤差信号として出力する減算部と減算部からの濃度変換誤差信号を加算して蓄積濃度誤差信号を得る濃度誤差蓄積部と濃度誤差蓄積部から得られた蓄積濃度誤差信号および前記周辺画素状態観測部からの周辺画素状態信号から、濃度誤差蓄積部からの蓄積濃度誤差信号を補償して濃度補償信号を出力するか否かを判定する蓄積濃度誤差判定部とを含み、前記画素濃度変換手段の前記濃度変換部で濃度変換された変換信号の濃度変化分を検出する濃度変化検出手段と、濃度変換部と判定部とを含み、前記濃度変化検出手段により検出された濃度変化分が所定の条件にある場合に、前記画素濃度変換手段の前記濃度変換部により濃度変換された変換信号の濃度変化分を補償する補償画素信号または前記画素濃度変換手段の前記濃度変換部により濃度変換された変換信号のいずれか一方を出力して前記注目画素の画像濃度を変換するとともに、前記濃度誤差蓄積部からの蓄積濃度誤差信号を補償した前記濃度補償信号と前記濃度変換された注目画素の画像濃度のいずれか一方を出力する濃度補償手段と、を具備したことを特徴とする画像処理装置を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、本発明の実施の形態に係る画像処理装置の構成例を説明する前に、本画像処理装置の処理方法について簡単に説明する。
【０００９】
本発明の実施の形態に係る画像処理装置による処理例の概要を図１を用いて説明する。図１（ａ）は処理前の画像を示し、孤立黒画素（たとえば、画素Ａ）で構成されている。孤立黒画素が安定に記録（形成）されない画像形成装置では、この画像を記録するとむらなどのノイズが生じてしまう。
【００１０】
そこで、図１（ｂ）に示すように、画素Ａのような孤立黒画素を検出し、その次処理画素（通常、左から右に向かって画素をシリアルに処理していくので、右隣りの画素）の白画素Ａ′を濃度変換し、ハーフドットを生成する。その結果、孤立黒画素が膨張される。この変換処理回数×Ａ′だけ入力画像よりも濃くなるので、この濃くなった量Ｅをカウントし、カウントした量Ｅが濃度１００％、つまり、孤立黒画素１つに相当する分以上になった場合は、図１（ｃ）に示すように、孤立黒画素を白画素に変更する。それと同時に、Ｅから白くした分の濃度１００％を減じる。
【００１１】
この結果、孤立黒画素が膨張され、安定した画像が記録され、さらに、濃度が補償される。図２を用いて孤立黒画素が膨張されると安定になる理由を説明する。ここで、画像形成装置として、露光系としてレーザビーム光を用いる電子写真方式を有するデジタル式複写機などの画像形成装置を例にあげる。この画像形成装置は、帯電した感光体ドラム上にオン／オフ制御したレーザビーム光を走査して、レーザビーム光が点灯した部分のみ除電し、感光体ドラム上に静電潜像を形成し、その潜像に感光体ドラムの感光体と極性が反対に帯電したトナー粒子を静電引力で付着させることにより、現像させるシステムである。
【００１２】
図２（ａ）は、短いパルスａと、それにパルスａ′を加えたパルスａ＋ａ′に対する感光体ドラム上での光エネルギ量を示す。静電引力のメカニズム上、通常の電子写真式画像形成装置は、その間の領域はトナーが非常に不安定に付く２つのエネルギＥ１，Ｅ２を持つ。
【００１３】
図２（ｂ）（ｃ）は、露光エネルギＥ１，Ｅ２に対して付着したトナーの様子を模式的に表わしたものである。レーザビーム光のスポットは広がりを持つため、点灯するパルスが短い範囲ではトナーは円形に付着する。ここで、グレーの領域は、図２（ａ）の露光エネルギＥ１とＥ２との間のトナー付着が不安定な領域に対応する。図２（ｂ）に示されているように、短いパルスａのみの場合、全てのトナーが不安定に付着するのに対し、図２（ｃ）に示されているように、パルスａ′を加えて膨張させたパルスａ＋ａ′では、中心にトナーが安定に付着する領域ができ、不安定に付着する領域も少なくなっている。このような理由でパルスを膨張した方が安定面で有利である。
【００１４】
次に、本発明の実施の形態に係る画像処理装置について説明する。
図３は、上述した処理方法を基調とした処理を行なう画像処理装置１の構成を概略的に示すものである。この画像処理装置１は、画素濃度変換条件判定手段としての画素濃度変換条件判定部２、画素濃度変換手段としての画素濃度変換部３、濃度変化検出手段としての濃度誤差算出部４、および、濃度補償手段としての濃度補償部５から構成される。
【００１５】
画素濃度変換条件判定部２は、スキャナなどの画像入力手段により入力された画像信号６の各画素信号をシリアルに受取り、その各画素の濃度を変換すべきか否かを判定し、その判定結果７を出力する。また、注目画素の周辺の画素状態を表わす周辺画素状態信号８も出力する。
【００１６】
画素濃度変換部３は、入力画像信号６の各画素信号をシリアルに受取り、画素濃度変換条件判定部２の判定結果７に基づき、入力画像信号６の画素の濃度を変換し、変換後の画像信号９を出力する。
【００１７】
濃度誤差算出部４は、入力画像信号６、画素濃度変換部３からの変換後の画像信号９、および、画素濃度変換条件判定部２からの周辺画素状態信号８を入力して、入力画像信号６と画像信号９との差を算出し、その差（誤差）を基に濃度補償信号１０を出力する。
【００１８】
濃度補償部５は、濃度誤差算出部４からの濃度補償信号１０に基づき、画素濃度変換部３からの変換後の画像信号９の画素の濃度を変換することにより濃度補償を行ない、出力画像信号１１を出力する。
【００１９】
図４は、画素濃度変換条件判定部２の構成例を示す。画素濃度変換条件判定部２は、周辺画素状態観測部１２と判定部１３とから構成される。周辺画素状態観測部１２は、入力画像信号６を受取り、周辺画素状態信号８を出力する。判定部１３は、周辺画素状態観測部１２からの周辺画素状態信号８を入力し、判定結果７を出力する。
【００２０】
図５を用いて周辺画素状態観測部１２を説明する。周辺画素状態観測部１２は、入力画像信号６中の注目画素１５を中心とするＭ×Ｎ画素のウィンドウを構成するＮ本のラインバッファを有する。その際の周辺画素状態信号８はＭ×Ｎ画素のウィンドウ内の画素濃度パターンである。
【００２１】
判定部１３での処理例として、注目画素１５の左隣りの画素（前処理画素）が記録不安定な孤立黒画素かどうかを出力する。孤立黒画素の条件は、その画素がある閾値Ｔｈ１よりも高い濃度であることと、その画素の周辺の画素が全てある閾値Ｔｈ２よりも低い画素を孤立黒画素とする。入力画像信号６が２値である場合は、孤立黒画素は白画素に囲まれた黒画素となる。
【００２２】
図６は、画素濃度変換部３の構成例を示す。画素濃度変換部３は、濃度変換部１６とセレクタ部１７とから構成される。濃度変換部１６は、注目画素の入力画像信号６を公知技術であるルックアップテーブル（ＬＵＴ）や四則演算器で濃度変換し、変換信号１８として出力する。セレクタ部１７は、画素濃度変換条件判定部２の判定結果７に基づき、入力画像信号６と変換信号１８とを切換え、変換後の画像信号９として出力する。
【００２３】
図７は、濃度誤差算出部４の構成例を示す。濃度誤差算出部４は、減算部１９、濃度誤差蓄積部２０と、蓄積濃度誤差判定部２１とから構成される。減算部１９は、入力画像信号６と変換後の画像信号９との差をとり、その差を濃度変換誤差信号２２として出力する。濃度誤差蓄積部２０は、減算部１９からの濃度変換誤差信号２２を公知の加算技術により加算していき、蓄積濃度誤差信号２３として出力する。
【００２４】
また、濃度誤差蓄積部２０は、蓄積濃度誤差判定部２１からの濃度補償信号１０も入力し、濃度補償信号１０がオンの場合に蓄積濃度誤差信号２３をリセットする。なお、リセット例として、図１の例でいえば蓄積濃度誤差信号２３から濃度１００％分を減ずる。
【００２５】
蓄積濃度誤差判定部２１は、蓄積濃度誤差信号２３および周辺画素状態信号８を入力し、蓄積濃度誤差信号２３がある条件、図１の例でいえば濃度１００％を超えた場合で、かつ、周辺画素状態信号８がある特定の状態、たとえば、注目画素１５が白画素で、その周辺にも黒画素がない状態に濃度補償信号１０を出力する。
【００２６】
図８は、濃度補償部５の構成例を示す。濃度補償部５は、濃度変換部２４と判定部２５とから構成される。濃度変換部２４は、画素濃度変換部３からの変換後の画像信号９を、公知技術であるルックアップテーブル（ＬＵＴ）や四則演算器により濃度変換し、補償画像信号２６として出力する。変換例としては、図１（ｃ）に示すような黒画素を白画素に変換する処理をあげることができる。
【００２７】
判定部２５は、濃度誤差算出部４からの濃度補償信号１０に基づき、濃度変換部２４からの補償画像信号２６あるいは画素濃度変換部３からの変換後の画像信号９を選択し、出力画像信号１１として出力する。この場合、濃度補償信号１０がオンの場合のみ補償画像信号２６を選択し、それ以外の場合は変換後の画像信号９を選択する。
【００２８】
図９は、上述した処理の流れを示すフローチャートである。このフローチャートは、画素濃度変換条件ステップと、画素濃度変換ステップと、濃度誤差算出ステップと、濃度補償ステップとからなる。
【００２９】
すなわち、まず、ステップＳ１にて、濃度誤差Ｅおよびフラグｆｌａｇを初期化し、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、注目画素の前処理画素（左隣り画素）が孤立黒画素か否かを判定し、注目画素の前処理画素が孤立黒画素と判定された場合、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、注目画素の白画素を濃度Ｈのハーフドットに変換し、ステップＳ４に進む。
【００３０】
ステップＳ４では、ステップＳ３での濃度変換による濃度誤差Ｅを蓄積していき、ステップＳ５で濃度誤差Ｅが黒画素に値する１００％に達したかどうかを判定する。この判定の結果、濃度誤差Ｅが黒画素に値する１００％に達していれば、ステップＳ６でフラグｆｌａｇを「１］にセットし、濃度誤差Ｅが黒画素に値する１００％に達していなければ、ステップＳ７でフラグｆｌａｇを「０］にセットし、処理を終了する。
【００３１】
ステップＳ２において、注目画素の前処理画素が孤立黒画素でないと判定された場合、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、注目画素が孤立黒画素かどうかを判定し、孤立黒画素と判定された場合、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、フラグｆｌａｇが「１」になっているか否か（すなわち、濃度誤差Ｅが黒画素に値する１００％に達しているか否か）を判定し、フラグｆｌａｇが「１」になっている場合、ステップＳ１０に進む。
【００３２】
ステップＳ１０では、注目画素の黒画素を白画素に変換し、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、濃度誤差Ｅから黒画素に相当する濃度１００％を減ずる処理を行ない、ステップＳ５に進む。
【００３３】
ステップＳ８において、注目画素が孤立黒画素でないと判定された場合、あるいは、ステップＳ９において、フラグｆｌａｇが「１」になっていない場合も、ステップＳ５に進む。
【００３４】
以上の処理により、そのまま記録すると不安定になる孤立黒画素を含んだ画像信号を、その孤立黒画素を膨張させることにより、安定に記録することができ、濃度補償作用によりマクロ的な濃度を補償することができる。
【００３５】
したがって、たとえば、既に特性の異なる画像形成装置に対応させた階調処理を施した画像、とりわけ画像の階調レベルが階調処理により低くなった画像信号を安定に形成出力することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、既に特性の異なる階調処理が施され、階調数が低下しており、更にそのまま出力すると不安定に出力される画像信号を安定に出力することのできる画像処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像処理装置による処理例の概要を説明するための図。
【図２】孤立黒画素が膨張されると安定になる理由を説明するための図。
【図３】本発明の実施の形態に係る画像処理装置の構成を概略的に示すブロック図。
【図４】画素濃度変換条件判定部の構成例を示すブロック図。
【図５】周辺画素状態観測部を説明するための図。
【図６】画素濃度変換部の構成例を示すブロック図。
【図７】濃度誤差算出部の構成例を示すブロック図。
【図８】濃度補償部の構成例を示すブロック図。
【図９】画像処理装置の処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１……画像処理装置、
２……画素濃度変換条件判定部（画素濃度変換条件判定手段）、
３……画素濃度変換部（画素濃度変換手段）、
４……濃度誤差算出部（濃度変化検出手段）、
５……濃度補償部（濃度補償手段）、
１２……周辺画素状態観測部、
１３……判定部、
１６……濃度変換部、
１７……セレクタ部、
１９……減算部、
２０……濃度誤差蓄積部、
２１……蓄積濃度誤差判定部、
２４……濃度変換部、
２５……判定部。
【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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