JP3962454B2

JP3962454B2 - 画像処理装置及び方法

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Publication number: JP3962454B2
Application number: JP24312897A
Authority: JP
Inventors: 敦松本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1997-09-08
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2017-09-08
Also published as: US6333998B1; JPH1188682A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像処理装置及び方法に関し、例えば、入力画像の解像度よりも少なくとも１方向の解像度を高く出力することが可能な複写機やプリンタなどに適用可能な画像処理装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタなどに入力されるフォント文字の画像の輪郭にぎぎぎざ（ジャギー）が目立つという問題があった。これは、文字画像が黒と白の２値で構成されており、コントラストがあるために、細かい文字であっても目立ってしまうものである。
【０００３】
この問題に対して、レーザビームプリンタにおいては、レーザの走査方向に対して文字画像を形成する１画素の中を複数個の画素に分割して制御できることを利用して、文字の輪郭部に現れる特定のパターンを検出し、走査方向に細かい画素に置き換えることにより文字の輪郭部を滑らかに再現するという処理（スムージング処理）が一般に使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スムージング処理は、コンピュータなどで記憶していたり、計算して生成された２値のフォント文字画像を前提として処理が構成されている。
【０００５】
そのため、スキャナなどで光学的に読み取られた多階調画像を、誤差拡散法などの疑似中間調処理で２値化した画像に対してスムージング処理を行なうと、文字の輪郭部においては、文字の輪郭部の白と黒の境目にある中間調を表現するために発生する不自然なジャギーがあるために、スムージング処理の持つパターンと一致しないため殆どスムージング処理がかからない。
【０００６】
特に、薄い文字画像を２値化した画像は、直線であるべき部位が細切れになり、文字品位を著しく劣化させる要因となっていた。これもスムージング処理がかからないためであり、文字品位の向上が図れなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解決することを目的としてなされたもので、上述した課題を解決する一手段として例えば以下の構成を備える。
【０００８】
即ち、本発明の画像処理装置は、多値のデジタル画像信号を入力する画像入力手段と、前記画像入力手段より入力した前記多値のデジタル画像信号に疑似中間調処理を施し、黒画素と白画素からなる２値画像に変換する２値化手段と、前記２値画像を記憶する画像記憶手段と、所定の画素位置を注目画素位置として、予め定められた複数のマッチングパターン及び該マッチングパターンに対応した画素置き換えパターンを記憶するパターン記憶手段と、前記画像記憶手段から前記２値画像の所定領域を順次読み出して、各所定領域の前記画像記憶手段から読み出した２値画像と前記パターン記憶手段から読み出したマッチングパターンとを比較するパターンマッチング手段と、前記パターンマッチング手段における比較の結果、前記所定領域の２値画像と前記マッチングパターンとが合致した場合、前記マッチングパターンの注目画素位置に相当する位置にあたる所定領域内の画素を、該マッチングパターンに対応した前記画素置き換えパターンで置換する置換手段とを有し、前記複数のマッチングパターンは、前記２値化手段による疑似中間調処理によって黒画素と黒画素との間に１画素以上の白画素が生じることで細線が不連続となった２値画像に対応するパターンを有し、当該マッチングパターンに対応した画素置き換えパターンとして、前記白画素の少なくとも一部を黒画素とし、かつ前記２値化手段により得られた２値画像の信号値の総和が前記置換手段において置換された後の２値画像においても保存されるように、する画素置き換えパターンが定められていることを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記画素置き換えパターンは、少なくとも１方向の解像度が前記２値画像の解像度よりも高い解像度で定められている。また、前記複数のマッチングパターンは、任意の画像パターンを構成する複数の画素が前記注目画素位置に位置するように前記画像パターンをずらすことで前記任意の画像パターンに対して複数設けられている。また、前記画像入力手段から入力された前記デジタル画像信号の発生源を示す信号を入力する信号入力手段と、前記発生源及び前記複数のマッチングパターンのそれぞれに対応し、画素の置き換えの可否を示す置換可否情報を予め記憶した置換可否情報記憶手段とを有し、前記パターンマッチング手段の比較で前記所定領域の２値画像と前記複数のマッチングパターンの１つとが合致しても、前記信号入力手段から入力された信号がデジタル画像信号の発生源がコンピュータであることを示す信号であり、かつ前記置換可否情報記憶手段に記憶された当該マッチングパターンに対応する置換可否情報が置換を許可しない情報である場合、前記置換手段は当該合致したマッチングパターンに対応する画素置き換えパターンで置換しない。
【００１０】
又、本発明の画像処理方法は、所定の画素位置を注目画素位置として、予め定められた複数のマッチングパターン及び該マッチングパターンに対応した画素置き換えパターンを記憶するパターン記憶手段を備える画像処理装置における画像処理方法であって、多値のデジタル画像信号を入力する画像入力工程と、前記画像入力工程で入力した前記多値のデジタル画像信号に疑似中間調処理を施し、黒画素と白画素からなる２値画像に変換する２値化工程と、前記２値画像を記憶する画像記憶工程と、前記画像記憶工程で記憶した前記２値画像の所定領域を順次読み出して、各所定領域の２値画像と前記パターン記憶手段から読み出したマッチングパターンとを比較するパターンマッチング工程と、前記パターンマッチング工程での比較の結果、前記所定領域の２値画像と前記マッチングパターンとが合致した場合、前記マッチングパターンの注目画素位置に相当する位置にあたる所定領域内の画素を、該マッチングパターンに対応した前記画素置き換えパターンで置換する置換工程とを有し、前記複数のマッチングパターンは、前記２値化手段による疑似中間調処理によって黒画素と黒画素との間に１画素以上の白画素が生じることで細線が不連続となった２値画像に対応するパターンを有し、当該マッチングパターンに対応した画素置き換えパターンとして、前記白画素の少なくとも一部を黒画素とし、かつ前記２値化手段により得られた２値画像の信号値の総和が前記置換手段において置換された後の２値画像においても保存されるように、する画素置き換えパターンが定められていることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記画素置き換えパターンは、少なくとも１方向の解像度が前記２値画像の解像度よりも高い解像度で定められている。また、前記複数のマッチングパターンは、任意の画像パターンを構成する複数の画素が前記注目画素位置に位置するように前記画像パターンをずらすことで前記任意の画像パターンに対して複数設けられている。また、前記画像処理装置は、前記画像入力工程で入力された前記デジタル画像信号の発生源及び前記複数のマッチングパターンのそれぞれに対応し、画素の置き換えの可否を示す置換可否情報を予め記憶した置換可否情報記憶手段を更に備え、前記デジタル画像信号の発生源を示す信号を入力する信号入力工程を更に有し、前記パターンマッチング工程の比較で前記所定領域の２値画像と前記複数のマッチングパターンの１つとが合致しても、前記信号入力工程で入力された信号がデジタル画像信号の発生源がコンピュータであることを示す信号であり、かつ前記置換可否情報記憶手段に記憶された当該マッチングパターンに対応する置換可否情報が置換を許可しない情報である場合、前記置換工程では当該合致したマッチングパターンに対応する画素置き換えパターンで置換しない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る一発明の実施の形態例を詳細に説明する。
（第１の実施の形態例）
以下、本発明に係る一発明の実施の形態例を、複写機に適用した場合を例として詳細に説明をする。なお、本発明は複写機に適用した場合に限るものではなく、ップリンタに見に適用しても良く、また、種々の画像形成装置に適用することもでき、適用範囲を限るものではない。
［装置概要説明］
図１に本発明の実施の形態例の概略機能構成を示す。本実施の形態例は、例えば図１に示す機能を有している。即ち、多値のデジタル画像信号を入力する画像信号入力部１０１と、画像信号入力部１０１より入力される多値のデジタル画像信号を黒画素もしくは白画素の２値画像に変換する２値化処理部１０２と、２値画像を記憶するための遅延回路１０３と、予め定められたマッチングパターン及び該マッチングパターンに対応した画素置き換えパターンを記憶するＲＯＭ１０５と、遅延回路１０３からの２値画像とＲＯＭ１０５から読み出されたマッチングパターンとを比較するパターンマッチング部１０４とを備える。
【００２０】
更に、パターンマッチング部１０４における比較の結果、２値画像とＲＯＭ１０５よりのマッチングパターンとが合致した場合には２値画像に比較して少なくとも１方向がより細かい画素で構成された当該マッチングパターンに対応した画素置き換えパターンをＲＯＭ１０５より読み出してきて出力するとともに、パターンマッチング部１０４における比較の結果、２値画像と合致するマッチングパターンが無い場合は２値画像をそのまま出力する画素置き換え処理部１０６と、画素置き換え処理部１０６よりの出力画像信号を出力する画像信号出力部１０７とを備える。
【００２１】
図１に示す構成は、後述する画像処理回路を示しており、動作の詳細は後述する。図１に示す画像処理においては、フォント文字に現れない中間調処理特有の不自然なパターンを追加し、誤差拡散などの疑似中間調処理により２値化された画像の文字の輪郭部においても滑らかな再現を可能にしている。
【００２２】
その実現方法として、マッチングパターンとそれに対応する画素の置き換え信号の組を複数個用いて、１画素以上離れた線画像部位においても、画像が線状に繋がるように構成する。これにより、薄文字の細切れになった画像においても、滑らかな再現をし、画質劣化の問題を解決することが可能となる。
【００２３】
また、１画素以上離れた線画像を濃度を保存しながら、繋ぐ処理をマッチングパターンで行うと、マッチングパターンの数が膨大になってしまう。これを防ぐために、置き換え画素パターンで画像信号を付け加えるパターンの数を、取り去るパターンの数よりも少なくすることで、マッチングパターンの数を減らすことｐが可能となる。
【００２４】
図２に、上記機能を備える本発明の実施の形態例としての複写機の外観図を示す。
【００２５】
図２において、２００は原稿自動送り装置（以下「ＤＦ」と称す。）であり、複数枚の原稿を自動的に一枚ずつ給紙し，各原稿の表面および裏面を原稿台に順次セットすることができる。その具体的構成は既に公知であるため、詳細な説明は省略する。ＤＦ２００上には、読み取られるべき複数枚の原稿が置かれる。ＤＦ２００にセットされた原稿は、ＤＦ２００によって１枚ずつ給紙され、原稿台２０１上に搬送載置される。
【００２６】
２０２は例えばハロゲンランプから構成される原稿照明ランプで、原稿台ガラス２０１に載置された原稿を露光する。２０３，２０４，２０５は走査ミラーであり、図示しない光学走査ユニットに収容され、往復動しながら、原稿からの反射光をＣＣＤユニット２０６に導く。
【００２７】
ＣＣＤユニット２０６は、ＣＣＤに原稿からの反射光を結像させる結像レンズ２０７、ＣＣＤから構成される撮像素子２０８、掲像素子２０８を駆動するＣＣＤドライバ２０９等から構成されている。撮像素子２０８からの画像信号出力は、例えば８ビットのデジタルデータに変換された後、コントローラ部２３９に入力される。
【００２８】
また、２１０は感光ドラムであり、前露光ランプ２１２によって画像形成に備えて除電される。２１３は帯電器であり、感光ドラム２１０を一様に帯電させる。２１４は露光手段であり、例えば半導体レーザ等で構成され、画像処理や装置全体の制御を行うコントローラ部２３９で処理された画像データに基づいて感光ドラム２１０を露光し、静電潜像を形成する。
【００２９】
２１５は現像器で黒色の現像剤（トナー）が収容されている。２１９は転写前帯電器であり、感光ドラム２１０上に現像されたトナー像を用紙に転写する前に高圧をかける。２２０，２２２，２２４は給紙ユニットであり、各給紙ローラ２２１，２２３，２２５の駆動により、転写用紙が装置内へ給送され、レジストローラ２２６の配設位置で一旦停止し、感光ドラム２１０に形成された画像との書き出しタイミングがとられ再給送される。
【００３０】
２２７は転写帯電器であり、感光ドラム２１０に現像されたトナー像を給送される転写用紙に転写する。２２８は分離帯電器であり、転写動作の終了した転写用紙を感光ドラム２１０より分離する。転写されずに感光ドラム２１０上に残ったトナーはクリーナー２１１によって回収される。
【００３１】
２２９は搬送ベルトで、転写プロセスの終了した転写用紙を定着器１３０に搬送し、例えば熱により定着される。２３１はフラッパであり、定着プロセスの終了した転写用紙の搬送パスを切換え１コピー終了して機外に排紙するか、または中間トレイ２３７の配置方向のいずれかに制御する。
【００３２】
２３３〜２３６は給送ローラであり、一度定着プロセスの終了した転写用紙を中間トレイ２３７に反転（多重）または非反転（両面）して給送する。２３８は再給送ローラであり、中間トレイ２３７に載置された転写用紙を再度、レジストローラ２３６の配設位置まで搬送する。２３２はステープルソータであり、コピーされた用紙の丁合およぴステープル綴じを行う。
【００３３】
２３９のコントローラ部には後述するマイクロコンピュータ、画像処理部等を備えており、操作パネル２９０からの指示に従って、前述の画像形成動作を行う。
［コントローラ部の詳細説明］
図３は図２に示す本実施の形態例の複写機におけるコントローラ部２３９の詳細ブロック図である。
【００３４】
図３において、３０１は本発明の実施の形態例の全体制御を司るとともに、図３に示すコントローラ部２３９の全体制御も司るＣＰＵであり、装置本体の制御手順（制御プログラム）を記憶した読み取り専用メモリ３０３（ＲＯＭ）に格納されたプログラムを順次読み取り、後述する各種制御を実行する。
【００３５】
ＣＰＵ３０１と各構成要素とは、ＣＰＵバス３０２を介して接続されている。また、３０４は入力データの記憶や作業用記憶領域等として用いる主記憶装置であるところのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）である。３０５はＩ／Ｏインターフエースであり、操作者がキー入力を行い、装置の状態等を液晶、ＬＥＤを用いて表示する操作パネル４００や給紙系、雑送系、光学系の駆動を行うモーター類３０７、クラッチ類３０８、ソレノイド類３０９、また、搬送される用紙を検知するための紙検知センサ類３１０等の装置の各負荷に接続される。
【００３６】
さらに、現像器２１５には現像器内のトナー量を検知するトナー残検センサ３１１が配置されており、その出力信号がＩ／Ｏポート３０５に入力される。３１５は高圧制御ユニットであり、ＣＰＵ３０１の指示に従って、図２に示す帯電器２１３、現像器２１５、転写前帯電器２１９、転写帯電器２２７、分離帯電器２２８へ高圧電力を供給制御する。
【００３７】
３０６は画像処理部であり、ＣＣＤユニット２０６から出力された画像信号が入力され、後述する画像処理を行い、画像データに従って２１４のレーザユニット２１４の制御信号を出力する。レーザユニット２１４から出力されるレーザ光は感光ドラム２１０を照射する。
［画像処理部］
画像処理部の構成が図１に示す構成であり、画像信号出力部１０７に出力される画像信号は、画像信号入力部１０１に入力される画像信号よりも、少なくとも１方向が高い解像度となる。図１に示す画像処理部の動作を以下に詳説する。
【００３８】
まず、画像信号入力部１０１は、ＣＣＤなどの固体撮像素子を用いて原稿を読み取った輝度画像信号を、人間の目の特性に合わせるために濃度リニアな画像信号に変換した多値のデジタル画像信号として供給する。本実施の形態例では、１画素は２５６階調（８ビット）を用いる。
【００３９】
２値化処理部１０２は、入力される多値のデジタル画像信号を擬似的に階調を保ちながら１画素のドットのＯＮ（１）／ＯＦＦ（０）の２値の信号に変換する手段であり、誤差拡散処理法により２値化処理を行う。２値化処理部１０２で２値化された２値画像信号は、遅延回路１０３によりパターンマッチング処理に必要なだけ記憶される。
【００４０】
パターンマッチング部１０４は、記憶されていた２値画像信号及び２値化処理された最新の画像信号を用いて、予め定められたマッチングパターンのマトリクスサイズで、該２値画像信号とＲＯＭ１０５に記憶されていたマッチングパターンの全てとパターンマッチングを行う。パターンマッチング処理で当該２値画像と該マッチングパターンの１つが合致した場合、画素置き換え処理部１０６は、ＲＯＭ１０５から、該合致したマッチングパターンに対応した画素置き換えパターンを読み出して、画像信号出力部１０７に出力する。
【００４１】
どのマッチングパターンにも合致しなかった場合は、２値化したそのままの出力をすることになるのだが、出力画像信号が入力画像信号よりも、少なくとも１方向は、高い解像度を持つことを考慮して、入力画像信号と同じ面積分の信号を同じ位置に出力する。
【００４２】
本実施の形態例では、簡単のため、パターンマッチングのマトリクスサイズを７×７画素とし、入力の解像度を３００×３００ｄｐｉ、出力の解像度を６００×３００ｄｐｉとなるとして説明する。よって、入力画像信号の画素を横に２つに分割した出力画像信号が用いられることになり、出力解像度は、入力の解像度に比べ、水平方向に２倍解像度が高い。
【００４３】
図４は、パターンマッチング処理を説明する図であり、以下、図４を参照して本実施の形態例のパターンマッチング処理を説明する。
【００４４】
図４において、（ａ）は２値画像の１例を示し、その１部を抜き出したものである。疑似階調処理が施された画像で、１画素の太さの右にゆるやかに上がっている細線を現している。疑似中間調処理を施しているため中間調を表現しようとして、本来ならば途切れることなく繋がっているはずの細線が途切れてしまっている。
【００４５】
本実施の形態例においては、このような疑似中間調処理に発生する細線の途切れる箇所を、パターンマッチングによりマッチングし、ドットをより高い解像度を持つ出力画素により再配置することで、従来の技術でできなかった読みとり後に２値化したスキャン画像の細線の途切れを防ぐことが可能となる。
【００４６】
図４の（ｂ）は、ＲＯＭ１０５に記憶されているマッチングパターンの１つの例である。（ｂ）は、７×７画素で形成され、原画像と比較されるが、原画像の白画素の位置とマッチングパターンの白画素の位置、原画像の黒画素の位置とマッチングパターンの黒画素の位置が一致した場合、マッチングパターンが合致したとして、画素の置き換えが行われる。
【００４７】
図４の（ｃ）は、ＲＯＭ１０５に記憶されている（ｂ）に示すマッチングパターンに対応した画素置き換えパターンであり、（ｃ）に示す２値画像信号と（ｂ）に示すマッチングパターンが合致した場合で、注目画素がｄ行４列の時の画素置き換えパターンである。
【００４８】
図４の（ｄ）は、ＲＯＭ１０５に記憶されている、（ｂ）のマッチングパターンに対応した画素置き換えパターンであり、（ｄ）に示す２値画像信号と（ｂ）のマッチングパターンが合致した場合で、注目画素がｅ行４列の時の画素置き換えパターンである。
【００４９】
図４の（ｅ）は、ＲＯＭ１０５に記憶されている、（ｂ）のマッチングパターンに対応した画素置き換えパターンであり、（ｅ）に示す２値画像信号と（ｂ）のマッチングパターンが合致した場合で、注目画素がｅ行５列の時の画素置き換えパターンである。
【００５０】
図４に示す（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、本実施の形態例が３００×３００ｄｐｉの多値入力画像を６００×３００ｄｐｉの２値出力画像へ変換するために、縦に２分割した画素置き換えパターンになっている。
【００５１】
図４の（ａ）の画像上には、図４の（ｂ）に示すマッチングパターンと合致する箇所があるため、（ａ）の２重線で囲まれた画像は、（ｂ）のマッチングパターンの３つの注目画素に対応する（ｃ），（ｄ），（ｅ）の３つの画素置き換えパターンで置き換えられる。
【００５２】
図４の（ｆ）は、画素が置き換えられた画像であり、本発明の実施の形態例におけるスムージング処理がかかって細線の途切れが繋がった例を示している。
【００５３】
本発明の実施の形態例によれば、マッチングパターンが画像と合致した場合、疑似中間調処理に特有な細線の途切れとみなされるパターンを複数の注目画素と画素置き換えパターンを用いて、２値化の際に問題となっていた細線の途切れ部を繋ぐことができる。
【００５４】
また、特に、疑似中間調の２値化処理を用いた画像においては、自然画像を入力画像とすることも多く、テクスチャを文字のエッジ部として誤って認識し、特に画像の中濃度部で画質の劣化が著しく起こってしまっていた。
【００５５】
本発明の実施の形態例においては、図４の（ａ）と（ｆ）とを見れ比べれば明らかであるが、黒画素の面積が保存されている。これにより、自然画像の中間調部に同じパターンが出現して、画素の置き換えがあったとしても画像の信号値の総和は保存されており、従来のスムージング処理のように画像ががさついてしまうことも防ぐことができる。
【００５６】
本実施の形態例では、信号値が保存される例を示したが、電子写真などの出力デバイスを用いて紙などの媒体に出力する際に、濃度が保存されるような画素の置き換えを行うようにパターンを変更できることは、いうまでもない。また、本実施の形態例では、７×７画素の正方形のパターンを用いて、パターンマッチングを行っているが、パターンマッチングのマトリクスサイズ、形状は、それぞれ、７×７、正方形に限らず、実現可能であることも言うまでもない。
【００５７】
更に、本実施の形態例では、入力解像度、出力解像度をそれぞれ３００×３００ｄｐｉ，６００×３００ｄｐｉとして説明を進めたが、３００×６００ｄｐｉの横２分割など、出力の解像度の少なくとも１方向が入力の解像度よりも高くなっていれば、この解像度、及び解像度の比率に限るものではない。
（第２の実施の形態例）
上述した第１の実施の形態例では、１つのマッチングパターンに複数の注目画素と複数の画素置き換えパターンを用意して処理を行った。しかしながら、実際の処理系では、注目画素は固定して、中心画素とする方が処理が簡略化できる。第２の発明の実施の形態例では、図４に示す（ｂ）における３つの注目画素を中心画素となるように３つの別のマッチングパターンを用いて置き換え処理を行う。
【００５８】
以下、図５を参照して本発明に係る第２の発明の実施の形態例を説明する。第２の発明の実施の形態例においても、基本構成は上述下図１乃至図３に示す第１の発明の実施の形態例と同様であり係る部分の説明を省略する。図５は、第２の発明の実施の形態例におけるパターンマッチング処理を説明する図である。
【００５９】
図５の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すマトリクスの中に斜線で示す画素は、白であっても黒であってもマッチングに影響を与えない画素である。
【００６０】
図５の（ａ）は、図４（ｂ）のｄ列４行を注目画素としたときと等価なマッチングパターンである。図５の（ｂ）は、図４の（ｂ）のｅ列４行を注目画素としたときと等価なマッチングパターンである。更に、図５の（ｃ）は、図４の（ｂ）のｅ列５行を注目画素としたときと等価なマッチングパターンである。
【００６１】
第２の発明の実施の形態例においては、このように注目画素を中心画素に固定したマッチングパターンを複数個用いるが、この方法によっても図４の（ｂ）に示すような複数の注目画素を持つマッチングパターンと等価な処理が実現可能である。図５に示す（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図４の（ｂ）に示す有効画素（斜線以外）のパターンが平行移動したものであることがわかる。
【００６２】
ここで、図５の（ａ）が画像上に検出されて画素の置き換えが起こった場合、１行真下の画素に処理が移ると図５の（ｂ）のパターンが必ず検出され画素の置き換えが行われるということが重要である。同様に、図５の（ｃ）も１行下の１列後に注目画素が移動したときにも必ず同様に検出され、画素の置き換えが行われる。
【００６３】
図５の（ａ）において、２重線で囲まれた画素を注目画素とするパターンが検出された場合、図４の（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示す画素の置き換えが原則としてどれも欠けずに行われることが必要であるが、第２の実施の形態例においては、注目画素を固定したマトリクスを用いても、画像の同一位置のパターンを複数のマッチングパターンとそれに対応する画素置き換えパターンにより検出し、画素の置き換えが、原則としてどれも欠けないように構成でき、第１の実施の形態例で示したのと同様の効果を実現可能である。
【００６４】
このように、１画素ずつ注目画素を移動させながらでも、複数のマッチングパターンを用いて、画像の同一位置の画素パターンを検出し、信号値（濃度）を保存しながら、疑似中間調に特有な不自然なパターンを滑らかに再現することが実現できる。
（第３の実施の形態例）
上述した第１、２の実施の形態例においても、パターンマッチングを用いて、疑似中間調処理で２値化した場合に問題となる細線の途切れを繋げることが可能であるが、この処理をするためには、後述するようにパターンマッチングの数がかなり多くなる。このパターンマッチングの数が少なくて同様の作用効果を達成できる本発明に係る第３の発明の実施の形態例を図６及び図７を参照して以下に説明する。
【００６５】
図６及び図７は、第３の実施の形態例で説明するパターンマッチング及び画素の置き換えを具体的に説明するための図である。第３の発明の実施の形態例においても、基本構成は上述下図１乃至図３に示す第１の発明の実施の形態例と同様であり係る部分の説明を省略する。
【００６６】
第３の発明の実施の形態例において、疑似中間調処理にて２値化されたことにより、図６のように細線が途切れてしまった画像があったとする。図６のアスタリスクがついている４つの画素は、それぞれ独立に黒である場合、白である場合が存在するため、横の右あがりの細線の場合だけをとってみても２の４乗＝１６通りのパターンが発生する。
【００６７】
さらに、第１及び第２の発明の実施の形態例で述べたような細線つなぎ処理を可能とするために、注目画素をアスタリスクの着いた４画素の他にｄ４，ｅ４の画素とする。図６の例では、ｄ４，ｅ４は、追加するための、置き換え画素パターンで置き換えられる画素となる。
【００６８】
この場合において、このままではｄ４，ｅ４それぞれについて、前述のアスタリスクの白黒の組み合わせで発生するパターン（１６パターン）が必要となる。すなわち、１６×２＝３２パターンが必要となり、左上がり、９０度回転させた急勾配な右上がり、左上がりの同様なパターンの方向の違うものも考えると、３２×４＝１２８パターンが必要となってしまう。
【００６９】
そこで、第３の発明の実施の形態例においては、図に示すようにアスタリスクの部分を黒、白どちらでもマッチングがかかる状態にすることで、パターン数が少なくても同じ効果を期待することができる様に構成する。１方向につき、１６パターン必要なところを２パターンでよいので、合計２×４＝８パターンですむことになり、１２０パターン分の演算が不要になる。
【００７０】
このように、削除される置き換え画素をもつマッチングパターンに比べ、追加する置き換え画素をもつマッチングパターンの条件をゆるくして、かかりやすくすることで、パターン数を減らしながら同様の効果を得ることができる。また、追加する置き換え画素をもつマッチングパターン数が減っても、削除される置き換え画素をもつマッチングパターンとの対応関係は同じとなるため、置き換え処理前後の近傍の信号値（もしくは濃度）が保存され、中間調部にマッチングがかかったとしても、画像のがさつきはないか、少なくてすむ。
（第４の実施の形態例）
以下、本発明に係る第４の発明の実施の形態例を説明する。図８は第４の発明の実施の形態例の画像処理を示す機能ブロック図である。図８において、上述した図１に示す第１の発明の実施の形態例と同様構成には同一番号を付してある。
【００７１】
図８において、１０１は画像信号入力部、１０２は２値化処理部、１０３は遅延回路、１０４はパターンマッチング部、１０５はＲＯＭ、１０６は画素置き換え処理部、１０７は画像信号出力部、８０１はマスクレジスタである。ただし、画像信号出力部１０７に出力される画像信号は、画像信号入力部に入力される画像信号よりも、少なくとも１方向が高い解像度となる。
【００７２】
まず、画像信号入力部１０１は、ＣＣＤなどの固体撮像素子を用いて原稿を読み取った輝度画像信号を、人間の目の特性に合わせるために濃度リニアな画像信号に変換した多値のデジタル画像信号として供給する。第４の発明の実施の形態例においては、１画素は２５６階調（８ビット）を用いている。しかしこの例に限定されるものではない。
【００７３】
２値化処理部１０２は、多値のデジタル画像信号を擬似的に階調を保ちながら１画素のドットのＯＮ（１）／ＯＦＦ（０）の２値の信号に変換する手段であり、誤差拡散処理を用いて２値化処理を行う。２値化処理部１０２で２値化された２値画像信号は、遅延回路１０３によりパターンマッチング処理に必要なだけ記憶される。
【００７４】
パターンマッチング部１０４は、遅延回路１０３に記憶されていた２値画像信号及び２値化処理された最新の画像信号を用いて、予め定められたマッチングパターンのマトリクスサイズで、２値画像信号とＲＯＭ１０５に記憶されていたマッチングパターンの全てとのパターンマッチングを行う。
【００７５】
パターンマッチング処理で２値画像とマッチングパターンの１つが合致した場合、画素置き換え処理部１０６はマスクレジスタ８０１の合致したマッチングパターンに対応するアドレスの値を読み出す。そして、画素置き換え処理部１０６は、置き換え許可信号がかかれていた場合は、ＲＯＭ１０５から合致したマッチングパターンに対応した画素置き換えパターンを読み出してきて画像信号出力部１０７に出力する。
【００７６】
画素置き換え処理部１０６は、許可信号がかかれてなかった場合は２値化したそのままの画像を画像信号出力部１０７に出力する。出力画像信号が入力画像信号と比較して少なくとも１方向は高い解像度を持つことを考慮して、入力画像信号と同じ面積分の信号を同じ位置に出力する。
【００７７】
また、該画素置き換え処理手段は、外部からのセレクト信号を受け取り、セレクト信号に応じて、１つ以上あるマスクレジスタ８０１のうちの対応するレジスタを予め選択しておく。どのマッチングパターンにも合致しなかった場合は、２値化したそのままの出力をすることになる。この場合、出力画像信号が入力画像信号と比較して少なくとも１方向は高い解像度を持つことを考慮して、入力画像信号と同じ面積分の信号を同じ位置に出力する。
【００７８】
セレクト信号は、例えば、複写動作モードと、コンピュータなどからの信号を受け取って動作するプリンタモードとの切り換えなどを指示する信号である。
【００７９】
コンピュータから出力される画像データによっては、上述した第１、２、３の発明の実施の形態例などで説明してきた１画素以上離れた細線画像を繋ぐパターンにより、画像品位を著しく損なってしまう画像データが存在することが考えられる（特に、スクリーンなどの網点画像）。
【００８０】
これを防ぐために、第４の発明の実施の形態例においては、セレクト信号がプリント動作時の信号である場合、注目画素でパターンマッチングが合致した場合には、プリント動作時に対応するマスクレジスタから画素置き換え許可信号を読み取る。そして、画素置き換え処理部１０６は、許可信号がある場合にはＲＯＭ１０５から合致したマッチングパターンに対応した画素置き換えパターンを読み出し、画像信号出力部１０７に出力する。許可信号でない場合は、２値化したそのままの出力をすることになるのだが、出力画像信号が入力画像信号よりも、少なくとも１方向は、高い解像度を持つことを考慮して、入力画像信号と同じ面積分の信号を同じ位置に出力する。
【００８１】
図９は、第４の発明の実施の形態例におけるマスクレジスタの概念図である。Ｎ個のパターンのうち、ｉ番目のパターンとｊ番目のパターンのマスクレジスタの値が０で、他は１となっている。第４の発明の実施の形態例では、１が許可信号、０が不許可信号として説明をする。
【００８２】
ｉ番目もしくはｊ番目のパターンがきた場合は、マスクレジスタの値が０であるので、２値化したそのままの出力をする。この場合に、出力画像信号が入力画像信号と比較して少なくとも１方向は高い解像度を持つことを考慮して、入力画像信号と同じ面積分の信号を同じ位置に出力する。その他のパターンがきた場合には、画素置き換え処理部１０６は、ＲＯＭ１０５から合致したマッチングパターンに対応した画素置き換えパターンを読み出し、画像信号出力部１０７に出力する。
【００８３】
以上の機能を備える第４の実施の形態例において、他の基本構成は上述した図２及び図３に示す第１の実施の形態例と同様構成であるため、係る構成についての説明を省略する。
【００８４】
以下、以上の構成を備える第４の実施の形態例で用いられるパターンの例を図１０乃至図２４に示す。図１０乃至図２４は第４の実施の形態例で用いられるパターンの１例を示す図である。図１０乃至図２４は、７×７画素のマッチングパターン及び対応する置き換え画素信号が下のカンマで区切った２つの数字でを示してある。マッチングパターンは、左の上のから下、真ん中の上から下、右の上から下の順にナンバリングされている。各マッチングパターンの各画素の記号は、
・は白黒どちらでもマッチングに影響を与えない画素
＋は白画素
＠は黒画素
を意味している。
【００８５】
対応する置き換え画素信号の例を図２５に示す。図２５において、（０，０，）は、１画素を縦２分割した６００×３００ｄｐｉの左の画素、右の画素ともに白である場合を示している。（０，１，）は、１画素を縦２分割した６００×３００ｄｐｉの左の画素が白で、右の画素が黒である場合を示している。（１，０，）は、１画素を縦２分割した６００×３００ｄｐｉの左の画素が黒で、右の画素が白である場合を示している。（１，１，）は、１画素を縦２分割した６００×３００ｄｐｉの左の画素、右の画素ともに黒である場合を示している。
【００８６】
図１０乃至図１７は、プリンタ動作時及び複写動作時のどちらでも用いるパターンの一覧である。図１０は０番目から１１番目のマスクを、図１１は１２番目から２３番目のマスクを、図１２は２４番目から３５番目のマスクを、図１３は３６番目から４７番目のマスクを、図１４は４８番目から５９番目のマスクを、図１５は６０番目から７１番目のマスクを、図１６は７２番目から８３番目のマスクを、図１７は８４番目から９５番目のマスクを夫々示している。
【００８７】
図１８乃至図２４は、複写動作時のみ用いるパターンの一覧である。図１８は２０４番目から２１５番目のマスクを、図１９は２１６番目から２２７番目のマスクを、図２０は２２８番目から２３９番目のマスクを、図２１は２４０番目から２５１番目のマスクを、図２２は２５２番目から２６３番目のマスクを、図２３は２６４番目から２７５番目のマスクを、図２４は２７６番目から２７８番目のマスクを夫々示している。
【００８８】
第４の実施の形態例においては、マスクレジスタは、プリンタ動作時用のマスクレジスタ１つを用意しておき、０〜９５番目の値を１、９６〜２８８番目の値を０としておく。また、複写動作時は、マスクレジスタを用いることなく、全パターン有効とする。図１８乃至図２４に示す２０４番目より２８７番目のパターンは、複写動作時に画像を滑らかに再現するために必要なパターンである。
【００８９】
しかし、このパターンはプリンタ動作時では殆どマッチングしないか、もしくは、マッチングした場合、画像品位を損なってしまうパターンである。そこで第４の実施の形態例では、マスクレジスタを用いてプリンタ動作時には図１８乃至図２４に示す２０４番目より２８７番目のパターンによる置き換え動作が行われないようにすることで、プリンタ動作時においてもスムージング処理による画像の滑らかな再現を画像を損なうことなく行いながら、複写動作時でも複写動作にあった画像の滑らかな再現を行うことができる。
【００９０】
セレクト信号は、前述のような、プリンタ、複写動作の切り換えでもよいし、複写動作の際の、文字モード、写真モードなど、原稿の種類によって最適な画像出力を行うためのモード選択による切り換えでも効果がある。第４の実施の形態例では、マスクレジスタは１つである場合を例として説明したが、複数個を備え、切り換える様に構成してもよいことはいうまでもない。
【００９１】
（他の実施形態例）
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【００９２】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００９３】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００９４】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【００９５】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００９６】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００９７】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードを格納することになる。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、フォント文字に現れない中間調処理特有の細線途切れに関するパターンを追加し、誤差拡散などの疑似中間調処理により２値化された画像の細線においても途切れの少ない良好な線の再現が可能となる。
【００９９】
例えば、マッチングパターンとそれに対応する画素の置き換え信号の組を複数個用いて画像の局所的濃度を保存し、かつ細線の途切れがなくなるように構成することで、細線が途切れることなく、なおかつ自然画像の中間調部において発生する画素の置き換えが要因となっていた画質劣化を簡単かつ容易に解決することができる。
【０１００】
また、細線を繋ぐパターンは、疑似中間調処理によって２値化された画像の場合、様々なパターンに対応せねばならず、パターン数が増えてしまい、コストアップしてしまうが、置き換え画素が追加になっているパターンを処理の特性に合わせてかかりやすく構成することで、パターン数を減らす。その際も削除のパターンと対応づけて、近傍の信号値（もしくは濃度）を保存するように構成することで、画像のがさつきも抑えることができる。
【０１０１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発明の実施の形態例の概略機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る第１の発明の実施の形態例の複写機の概略を示す断面図である。
【図３】第１の実施の形態例の画像形成装置の処理の流れを説明するための図である。
【図４】第１の実施の形態例のパターンマッチング及び画素の置き換えを具体的に説明するための図である。
【図５】第２の実施の形態例のパターンマッチング及び画素の置き換えを具体的に説明するための図である。
【図６】第３の実施の形態例のパターンマッチング及び画素の置き換えを具体的に説明するための図である。
【図７】第３の実施の形態例で説明するパターンマッチング及び画素の置き換えを具体的に説明するための図である。
【図８】本発明に係る第４の発明の実施の形態例の概略機能構成を示すブロック図である。
【図９】第４の実施の形態例のマスクレジスタを説明するための図である。
【図１０】第４の実施の形態例におけるプリンタ動作時及び複写動作時のどちらでも用いるパターンの一覧を示す図である。
【図１１】第４の実施の形態例におけるプリンタ動作時及び複写動作時のどちらでも用いるパターンの一覧を示す図である。
【図１２】第４の実施の形態例におけるプリンタ動作時及び複写動作時のどちらでも用いるパターンの一覧を示す図である。
【図１３】第４の実施の形態例におけるプリンタ動作時及び複写動作時のどちらでも用いるパターンの一覧を示す図である。
【図１４】第４の実施の形態例におけるプリンタ動作時及び複写動作時のどちらでも用いるパターンの一覧を示す図である。
【図１５】第４の実施の形態例におけるプリンタ動作時及び複写動作時のどちらでも用いるパターンの一覧を示す図である。
【図１６】第４の実施の形態例におけるプリンタ動作時及び複写動作時のどちらでも用いるパターンの一覧を示す図である。
【図１７】第４の実施の形態例におけるプリンタ動作時及び複写動作時のどちらでも用いるパターンの一覧を示す図である。
【図１８】第４の実施の形態例における複写動作時のみ用いるパターンの一覧を示す図である。
【図１９】第４の実施の形態例における複写動作時のみ用いるパターンの一覧を示す図である。
【図２０】第４の実施の形態例における複写動作時のみ用いるパターンの一覧を示す図である。
【図２１】第４の実施の形態例における複写動作時のみ用いるパターンの一覧を示す図である。
【図２２】第４の実施の形態例における複写動作時のみ用いるパターンの一覧を示す図である。
【図２３】第４の実施の形態例における複写動作時のみ用いるパターンの一覧を示す図である。
【図２４】第４の実施の形態例における複写動作時のみ用いるパターンの一覧を示す図である。
【図２５】第４の実施の形態例における置き換え画素を説明する図である。
【符号の説明】
１０１画像信号入力部
１０２２値化処理部
１０３遅延回路
１０４パターンマッチング部
１０５ＲＯＭ
１０６画素置き換え処理部
１０７画像信号出力部
２００原稿自動送り装置（ＤＦ）
２０１原稿台
２０２原稿照明ランプ
２０３，２０４，２０５走査ミラー
２０６ＣＣＤユニット
２０７結像レンズ
２０８撮像素子
２０９ＣＣＤドライバ
２１０感光ドラム
２１２前露光ランプ
２１３帯電器
２１４露光手段
２１５現像器
２１９転写前帯電器
２２０，２２２，２２４給紙ユニット
２２１，２２３，２２５給紙ローラ
２２７転写帯電器
２２８分離帯電器
２２９搬送ベルト
２３１フラッパ
２３２ステープルソータ
２３３〜２３６給送ローラ
２３７中間トレイ
２３８再給送ローラ
２３９コントローラ部
２９０操作パネル
３０１ＣＰＵ
３０３読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）
３０４ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
３０５Ｉ／Ｏインターフエース
３０６画像処理部
３０７モーター類
３０８クラッチ類
３０９ソレノイド類
３１０紙検知センサ類
３１１トナー残検センサ
３１５高圧制御ユニット
４００操作パネル

Claims

多値のデジタル画像信号を入力する画像入力手段と、
前記画像入力手段より入力した前記多値のデジタル画像信号に疑似中間調処理を施し、黒画素と白画素からなる２値画像に変換する２値化手段と、
前記２値画像を記憶する画像記憶手段と、
所定の画素位置を注目画素位置として、予め定められた複数のマッチングパターン及び該マッチングパターンに対応した画素置き換えパターンを記憶するパターン記憶手段と、
前記画像記憶手段から前記２値画像の所定領域を順次読み出して、各所定領域の前記画像記憶手段から読み出した２値画像と前記パターン記憶手段から読み出したマッチングパターンとを比較するパターンマッチング手段と、
前記パターンマッチング手段における比較の結果、前記所定領域の２値画像と前記マッチングパターンとが合致した場合、前記マッチングパターンの注目画素位置に相当する位置にあたる所定領域内の画素を、該マッチングパターンに対応した前記画素置き換えパターンで置換する置換手段とを有し、
前記複数のマッチングパターンは、前記２値化手段による疑似中間調処理によって黒画素と黒画素との間に１画素以上の白画素が生じることで細線が不連続となった２値画像に対応するパターンを有し、当該マッチングパターンに対応した画素置き換えパターンとして、前記白画素の少なくとも一部を黒画素とし、かつ前記２値化手段により得られた２値画像の信号値の総和が前記置換手段において置換された後の２値画像においても保存されるように、する画素置き換えパターンが定められていることを特徴とする画像処理装置。
前記画素置き換えパターンは、少なくとも１方向の解像度が前記２値画像の解像度よりも高い解像度で定められていることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
前記複数のマッチングパターンは、任意の画像パターンを構成する複数の画素が前記注目画素位置に位置するように前記画像パターンをずらすことで前記任意の画像パターンに対して複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
前記画像入力手段から入力された前記デジタル画像信号の発生源を示す信号を入力する信号入力手段と、
前記発生源及び前記複数のマッチングパターンのそれぞれに対応し、画素の置き換えの可否を示す置換可否情報を予め記憶した置換可否情報記憶手段とを有し、
前記パターンマッチング手段の比較で前記所定領域の２値画像と前記複数のマッチングパターンの１つとが合致しても、前記信号入力手段から入力された信号がデジタル画像信号の発生源がコンピュータであることを示す信号であり、かつ前記置換可否情報記憶手段に記憶された当該マッチングパターンに対応する置換可否情報が置換を許可しない情報である場合、前記置換手段は当該合致したマッチングパターンに対応する画素置き換えパターンで置換しないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
所定の画素位置を注目画素位置として、予め定められた複数のマッチングパターン及び該マッチングパターンに対応した画素置き換えパターンを記憶するパターン記憶手段を備える画像処理装置における画像処理方法であって、
多値のデジタル画像信号を入力する画像入力工程と、
前記画像入力工程で入力した前記多値のデジタル画像信号に疑似中間調処理を施し、黒画素と白画素からなる２値画像に変換する２値化工程と、
前記２値画像を記憶する画像記憶工程と、
前記画像記憶工程で記憶した前記２値画像の所定領域を順次読み出して、各所定領域の２値画像と前記パターン記憶手段から読み出したマッチングパターンとを比較するパターンマッチング工程と、
前記パターンマッチング工程での比較の結果、前記所定領域の２値画像と前記マッチングパターンとが合致した場合、前記マッチングパターンの注目画素位置に相当する位置にあたる所定領域内の画素を、該マッチングパターンに対応した前記画素置き換えパターンで置換する置換工程とを有し、
前記複数のマッチングパターンは、前記２値化手段による疑似中間調処理によって黒画素と黒画素との間に１画素以上の白画素が生じることで細線が不連続となった２値画像に対応するパターンを有し、当該マッチングパターンに対応した画素置き換えパターンとして、前記白画素の少なくとも一部を黒画素とし、かつ前記２値化手段により得られた２値画像の信号値の総和が前記置換手段において置換された後の２値画像においても保存されるように、する画素置き換えパターンが定められていることを特徴とする画像処理方法。
前記画素置き換えパターンは、少なくとも１方向の解像度が前記２値画像の解像度よりも高い解像度で定められていることを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。
前記複数のマッチングパターンは、任意の画像パターンを構成する複数の画素が前記注目画素位置に位置するように前記画像パターンをずらすことで前記任意の画像パターンに対して複数設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像処理方法。
前記画像処理装置は、前記画像入力工程で入力された前記デジタル画像信号の発生源及び前記複数のマッチングパターンのそれぞれに対応し、画素の置き換えの可否を示す置換可否情報を予め記憶した置換可否情報記憶手段を更に備え、
前記デジタル画像信号の発生源を示す信号を入力する信号入力工程を更に有し、
前記パターンマッチング工程の比較で前記所定領域の２値画像と前記複数のマッチングパターンの１つとが合致しても、前記信号入力工程で入力された信号がデジタル画像信号の発生源がコンピュータであることを示す信号であり、かつ前記置換可否情報記憶手段に記憶された当該マッチングパターンに対応する置換可否情報が置換を許可しない情報である場合、前記置換工程では当該合致したマッチングパターンに対応する画素置き換えパターンで置換しないことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の画像処理方法。