JP2016092553A - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 画像データに含まれるエッジ検出を行う際に、注目画素とその周辺の広範囲の画素を参照する必要があり、多くのメモリが必要となる。
【解決手段】 第一の解像度の画像を、前記第一の解像度よりも低い第二の解像度の画像に変換し、第二の解像度の画像における注目画素と前記注目画素の周辺画素を参照し、前記注目画素がエッジ部であるか否かを判定し、エッジ部であると判定された注目画素の値と、前記第一の解像度と前記第二の解像度との比とに基づき、前記注目画素に対応する、前記第一の解像度の画像におけるエッジ部の画素を決定する。
【選択図】 図１３

Description

本発明は画像処理装置に関し、特に画像に含まれるエッジ部を検出する技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、露光により潜像部が形成された感光体ドラムに対して、トナーを付着させた現像ローラを接触させることで、トナーが現像ローラから潜像部に付着し感光体ドラム上にトナー像が形成される。このとき、エッジ効果と呼ばれる現象が起こる。エッジ効果とは、感光体ドラム上に形成された潜像部と非潜像部との境界に電界が集中することで、高濃度の画像領域のエッジにトナーが過剰に付着する現象である。

このようなエッジ効果によるトナー消費量の増加を抑制するために、画像形成装置において、画像データの注目画素とその周辺画素との濃度差に基づいてエッジを検出し、検出されたエッジ近傍の濃度を補正している（特許文献１参照）。

特開２００９−１１８３７８号公報

しかしながら、特許文献１の画像形成装置では、画像データに含まれるエッジ検出を行う際に、注目画素とその周辺の広範囲の画素を参照する必要があり、多くのメモリが必要となる。
本発明は、少ないメモリで、画像データに含まれるエッジ部を高精度に検出することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の画像処理装置は、以下に示す構成を備える。

第一の解像度の画像を、前記第一の解像度よりも低い第二の解像度の画像に変換する解像度変換手段と、前記第二の解像度の画像における注目画素と前記注目画素の周辺画素を参照し、前記注目画素がエッジ部であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によってエッジ部であると判定された注目画素の値と、前記第一の解像度と前記第二の解像度との比とに基づき、前記注目画素に対応する、前記第一の解像度の画像におけるエッジ部の画素を決定する決定手段とを備える。

本発明によれば、少ないメモリで、画像データに含まれるエッジ部を高精度に検出することができる。

画像形成装置１０１の概略断面図 （ａ）非接触現像方式を説明する図、（ｂ）接触現像方式を説明する図 像担持体と現像剤坦持体が非接触状態であるときの静電潜像における電界の様子を説明する図 （ａ）エッジ効果が発生したトナー画像を示す図、（ｂ）掃き寄せが発生したトナー画像を示す図 画像解析処理を説明するための図 掃き寄せの発生メカニズムを説明する図 露光処理を説明する図 露光方法を変更することでトナー画像の濃度が変化することを示す図 ＡＳＩＣによって実現される機能の一例を示す図 補正処理を示すフローチャート エッジ効果補正パラメータを示す図 エッジ効果補正パラメータを示す図 画像解析部９０１のブロック図 画像解析処理のフローチャート 解像度変換処理を説明するための図 補正対象画素を説明するための図 補正対象エッジ予測処理のフローチャート 補正対象エッジ予測処理を説明するための図

［実施例１］
＜画像形成装置の概要＞
図１を参照して画像形成装置１０１の動作を説明する。画像形成装置１０１は、像担持体であるドラム状の電子写真感光体（以下、「感光体ドラム」という。）１を備えている。帯電手段である帯電ローラ等の帯電装置２は、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる。露光手段であるレーザビームスキャナ装置や面発光素子等の露光装置７は、一様に帯電した感光体ドラム１に、画像データに基づいた露光量の光を照射して露光する。このように露光はレーザビームによって行われる。露光によって感光体ドラム１の表面上に静電潜像が形成される。

画像演算部（画像処理装置）９が出力する駆動信号７１を、露光装置７は受け取り、駆動信号７１に応じて光情報７２を感光体ドラム１に照射して静電潜像を形成する。露光制御部１９は露光時の目標光量を調整するための光量調整信号７３を露光装置７に出力する。これにより一定量の電流が露光装置７に供給され露光強度が一定に制御される。この目標光量を基準として画素ごとに光量を調整したり、パルス幅変調により発光時間を調整したりすることで、画像の階調表現が実現される。

画像演算部９は、検知装置１２が検知した物理パラメータにしたがってトナー消費量を削減するための補正処理を実行する。本実施形態では、エッジ効果や掃き寄せに起因した過剰なトナーの付着を抑制することで、トナー消費量が削減される。画像演算部９は、イメージスキャナやホストコンピュータ８から送信されるラスタデータ（画像データ）を受信し、トナー消費量が削減されるように補正処理を実行する。ここで、エッジ効果とは感光体ドラム１の表面のうち露光された露光領域と露光されなかった非露光領域との境界（縁）において、現像剤が過剰に付着する現象をいう。露光領域の表面電位と非露光領域の表面電位は異なるため、これらの境界では電界の廻り込みが発生し、過剰に現像剤が付着してしまう。また、掃き寄せとは、静電潜像の搬送方向における後端部において現像剤が過剰に付着してしまう現象である。このような現像剤の過剰な付着は、原稿濃度に対する画像濃度の再現性を低下させるだけでなく、現像剤の過剰な消費をもたらす。よって、現像剤の過剰な消費を抑制できれば、現像剤を節約できる。

ＣＰＵ１０は、画像形成装置１０１の全体を統括的に制御する制御ユニットである。ＣＰＵ１０は、たとえば、画像データを構成する複数の画素のうち、現像剤のエッジ効果または掃き寄せが生じうる画素の画素値を補正することで、現像剤のエッジ効果または掃き寄せを低減する補正手段として機能する。また、ＣＰＵ１０は、画像データを構成する複数の画素のうち、現像剤のエッジ効果または掃き寄せによって現像剤が過剰となる画素を特定する特定手段として機能してもよい。以下で説明するＣＰＵ１０の一部またはすべてはＡＳＩＣ１８によって実行されてもよい。記憶装置１１は、画像メモリ１１１を有しているとともに、ＬＵＴ１１２を記憶している。露光制御部１９は、たとえば、露光装置７の光源についてＡＰＣ（自動光量制御）を実行して目標光量を設定する。画像メモリ１１１（ＲＡＭ）は、画像形成の対象となる画像データが展開される記憶領域（ページメモリやラインメモリなど）である。ＬＵＴ１１２は、ルックアップテーブルであり、エッジ効果や掃き寄せを低減させるための露光量の補正値などを記憶している。たとえば、検知装置１２によって検知される物理パラメータに対応する補正値がＬＵＴ１１２から読み出される。このように、記憶装置１１のＬＵＴ１１２は、物理パラメータと画素値の補正量とを関連付けて記憶する記憶手段として機能するが、物理パラメータと画素数とを関連付けて記憶する記憶手段して記憶してもよい。これにより、ＣＰＵ１０は、補正対象となる画素を特定しやすくなる。

現像手段である現像装置３は、現像剤（以下、「トナー」という。）１３の貯蔵および保管を行うトナー容器と現像剤担持体である現像ローラ１４とを備えている。ここではトナー１３として非磁性一成分トナーを使用するが、二成分トナーが採用されてもよいし、磁性トナーが採用されてもよい。現像ローラ１４に供給されたトナー１３の層厚は、トナー層厚規制部材として機能する規制ブレード１５により規制される。規制ブレード１５は、トナー１３に電荷を付与するように構成されていてもよい。そして、所定の層厚に規制され、かつ、所定量の電荷を付与されたトナー１３は、現像ローラ１４により現像領域１６へ搬送される。現像領域１６は、現像ローラ１４と感光体ドラム１とが近接または接触する領域であり、かつ、トナーの付着が実行される領域である。感光体ドラム１の表面上に形成された静電潜像は、トナー１３により現像されてトナー像に変換される。そして、感光体ドラム１の表面上に形成されたトナー像は、転写位置Ｔにて転写装置４により転写材Ｐ上に転写される。転写材Ｐ上に転写されたトナー像は、定着装置６に搬送される。定着装置６はトナー像と転写材Ｐに熱と圧力を加えることで、トナー像を転写材Ｐ上に定着させる。

＜現像方式＞
図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して現像方式について説明する。現像方式には主にジャンピング現像方式と接触現像方式がある。ジャンピング現像方式とは、非接触の状態に維持された現像ローラ１４と感光体ドラム１との最接近部である現像領域１６で、現像ローラ１４と感光体ドラム１との間に印加された現像電圧により現像する方式である。現像電圧とは、直流バイアスを重畳した交流バイアス電圧などである。図２（ａ）はジャンピング現像方式を用いた現像装置３の一例を示している。ジャンピング現像方式を採用した現像装置３は、現像位置における現像ローラ１４と感光体ドラム１との間にギャップ１７を有している。ギャップ１７が小さすぎると現像ローラ１４から感光体ドラム１へリークが発生し易くなり、潜像を現像することが難しくなる。ギャップ１７が大きすぎるとトナー１３が感光体ドラム１に飛翔し難くなる。そのため、現像ローラ１４の軸に回転可能に支持された突き当てコロによって、ギャップ１７が適切な大きさに維持されてもよい。

接触現像方式とは、接触した状態にある感光体ドラム１と現像ローラ１４との最接近部である現像領域１６で、現像ローラ１４と感光体ドラム１との間に印加された現像電圧（直流バイアス）によりトナー１３を現像する方式である。図２（ｂ）は接触現像方式を用いた現像装置３の一例を示している。

感光体ドラム１と現像ローラ１４は、それぞれ異なる周速で順方向に回転している。また、感光体ドラム１と現像ローラ１４の間には現像電圧として直流電圧が印加されているが、現像電圧の極性は感光体ドラム１の表面の帯電電位と同極性に設定されている。現像ローラ１４上に薄層化されたトナー１３が現像領域１６に搬送され、感光体ドラム１の表面上に形成された静電潜像を現像する。

＜エッジ効果の発生原理＞
エッジ効果とは、感光体ドラム１上に形成された露光部（静電潜像）と非露光部（帯電部）との境界に電界が集中することで、画像の縁にトナー１３が過剰に付着してしまう現象である。図３によれば、露光部３００の周囲にある非露光部３０１、３０２からの電気力線が露光部３００の縁（エッジ）に回り込んでいるため、露光部３００の中央よりもエッジにおける電界強度が強くなる。つまり、露光部３００の中央よりも多くのトナーがエッジに付着する。

図４（ａ）はエッジ効果の発生したトナー画像の一例を示している。矢印Ａはトナー画像の搬送方向（感光体ドラム１の回転方向であり、いわゆる副走査方向）を示している。トナー画像４００の元となった画像データでは、トナー画像４００は一様の濃度の画像である。エッジ効果が生じた場合、トナー画像４００のエッジ部４０２ａにトナー１３が集中して付着する。その結果、非エッジ部４０１ａと比較してエッジ部４０２ａの画像濃度が濃くなってしまう。

このようにジャンピング現像方式では、エッジ部に対して電界が集中することでエッジ効果が発生する。一方、接触現像方式では、ギャップ１７が極端に短いため、感光体ドラム１から現像ローラ１４に向かって電界が発生するため、エッジ部への電界集中が緩和されてエッジ効果は発生しにくい。

＜掃き寄せの発生原理＞
接触現像方式で発生する掃き寄せに関して説明する。掃き寄せとは図４（ｂ）に示すように、感光体ドラム１上の画像の後端部のエッジにトナー１３が集中する現象を言う。後端部とは、トナー画像のうち矢印Ａで示したトナー画像の搬送方向（感光体ドラム１の回転方向）における後端部である。掃き寄せが発生すると、図４（ｂ）に示すように、トナー画像４１０のエッジ後端部４０２ｂの濃度は非エッジ部４０１ｂの濃度と比較して高くなり、トナー１３の消費量が増大する。接触現像方式では、図６に示すように、感光体ドラム１上のトナーの高さを、所定の高さになるようにするために、現像ローラ１４の周速は感光体ドラム１の周速よりも速くなっている。これにより、感光体ドラム１に安定してトナー１３を供給することが可能となり、画像濃度が目標となる濃度に維持される。現像領域１６では、現像ローラ１４によって搬送されてきたトナー１３により静電潜像が現像される。また、感光体ドラム１に対して現像ローラ１４の方が速く回転しているため、両者の表面上の位置関係は常にずれ続けている。静電潜像６００の後端部が現像領域１６に侵入した時点では、現像ローラ１４上のトナー１３ａは、現像領域１６の開始位置より回転方向において静電潜像６００の後端部１３ｂよりも後側に位置する。その後、静電潜像６００の後端部１３ｂが現像領域１６を出るまでの間に、現像ローラ１４上のトナー１３ａは静電潜像６００の後端部１３ｂを追い越す。そして、このトナー１３ａが静電潜像６００の後端部１３ｂに供給されるため、後端部１３ｂの現像量が多くなる。これが、掃き寄せの発生メカニズムである。

＜露光装置の制御方法＞
図７を用いて露光装置７の制御方法について説明する。露光制御部１９は、８ビットのＤＡコンバータ２０２１とレギュレータ２０２２を内蔵したＩＣ２００３を有しており、露光装置７を制御する信号を生成して送出する。露光装置７には、電圧を電流に変換するＶＩ変換回路２３０６と、レーザドライバＩＣ２００９と、半導体レーザＬＤが搭載されている。ＩＣ２００３は、ＣＰＵ１０により設定された半導体レーザＬＤの駆動電流を示す光量調整信号７３を基に、レギュレータ２０２２から出力される電圧ＶｒｅｆＨを調整する。電圧ＶｒｅｆＨはＤＡコンバータ２０２１の基準電圧となる。ＩＣ２００３がＤＡコンバータ２０２１の入力データ２０２０を設定することで、ＤＡコンバータ２０２１が光量補正アナログ電圧Ｖａを出力する。ＶＩ変換回路２３０６は光量補正アナログ電圧Ｖａを電流値Ｉｄに変換してレーザドライバＩＣ２００９に出力する。図７では露光制御部１９に実装されたＩＣ２００３が光量補正アナログ電圧Ｖａを出力している。しかし、露光装置７上にＤＡコンバータ２０２１が実装され、レーザドライバＩＣ２００９の近傍で光量補正アナログ電圧Ｖａが生成されてもよい。

レーザドライバＩＣ２００９は、画像演算部９が出力する駆動信号７１に応じて、スイッチＳＷを切り替える。スイッチＳＷは、電流ＩＬを半導体レーザＬＤに流すか、ダミー抵抗Ｒ１に流すかを切換えることで、半導体レーザＬＤの発光のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。

＜露光量補正の方法＞
図８（ａ）は１画素を目標光量に対して１００％の光量で露光して形成される画像を示している。図８（ｂ）は１画素の光量を目標光量に対して５０％に低下させて露光して形成される画像を示している。これは、露光強度を５０％に低下させたり、トナー画像の濃度（階調値）を半分にしたりすることにより実現可能である。図８（ｃ）は１画素をＮ個（Ｎは２以上の自然数）の副画素に分割し、一部の副画素を間引くことで形成される画像を示している。これは、たとえば、目標光量に対して１００％の光量をＰＷＭ（パルス幅変調）することにより実現可能である。たとえば、１画素を１６個の副画素に分割し、奇数番目の副画素のみを露光するよう半導体レーザＬＤを駆動することで実現される。

＜エッジ効果の補正手順＞
ここでは静電潜像を形成するための画像データを補正することで、エッジ効果を減少させてトナー１３の消費量を削減する実施例について説明する。エッジ効果に相関する物理パラメータなどの条件と、エッジ効果を削減するための露光量の補正値との関係を実験やシミュレーションによって予め求めておき、ＬＵＴ１１２に記憶させておく。

図９を用いて、エッジ効果を補正する処理方法について説明する。エッジ効果を減少させるため、補正処理は画像演算部９のＣＰＵ１０またはＡＳＩＣ１８にて実行される。ここでは、ＣＰＵ１０が補正処理を実行する例を説明する。なお、エッジ効果や掃き寄せを減少させるために露光強度を補正するが、露光強度を補正する方法は２つある。１つ目は露光装置７の駆動信号７１を補正する方法であり、２つ目は光量調整信号７３を補正する方法である。エッジ効果の補正処理は、画像データを構成する複数の画素のうち現像剤のエッジ効果または掃き寄せが生じうる画素の画素値を小さくする処理であり、この処理により、現像剤のエッジ効果を低減することができる。補正処理には、たとえば、画像データを構成する複数の画素のうち、現像剤のエッジ効果によって現像剤が過剰となる画素を特定する工程が含まれてもよい。さらに、画像データを構成する複数の画素のうち、画素値が所定値以上の画素からなる画像領域を求め、画像領域の縁に位置する画素から所定の画素数以内の画素を、エッジ効果により現像剤が過剰となる画素として特定する工程が含まれてもよい。

ホストコンピュータ８から送信された画像データは、画像メモリ１１１に蓄積される。

画像解析部９０１は、パラメータ設定部９０２により設定された補正幅パラメータＬを基に、画像メモリ１１１上の画像データ９０６を構成している複数の画素から、エッジ効果が発生しうる画素を特定する。ここで、補正幅パラメータＬとは、高解像度画像において、エッジ効果補正又は掃き寄せの補正が必要な黒画素が連続する画素数である。補正幅パラメータＬは、入力される画像の内容に関わらず、予め決まっている。図１１のルックアップテーブルを参照して、画素領域のエッジからエッジ効果が発生しうる画素までの距離に応じて、補正信号ＩＤ９０７を出力する。

特定された画素の露光強度を補正することでエッジ効果が低減され、トナー１３の消費量が削減される。補正幅パラメータＬは、所定値以上の画素からなる画像領域のエッジからの画素数を示している。たとえば、補正幅パラメータＬが８であれば、画像領域のエッジから８画素以内の各画素が補正対象となる。本実施例では、補正幅パラメータＬの値よりも短い黒画素数の画像領域については、エッジ効果に対する補正と掃き寄せに対する補正を行わない。

画像データ９０４と画像データ９０６は、画像メモリ１１１上に格納されている同じデータであるが、画像解析部９０１で画像解析処理が行われるタイミングと露光量補正部９０３で露光量補正処理が行われるタイミングが異なる。従って、画像解析部９０７から出力される補正信号ＩＤの画素位置と露光量補正部９０３に入力される画素位置が一致するようにＣＰＵ１０は、同期をとって画像を転送する。

＜露光量補正部の説明＞
露光量補正部９０３は、画像メモリ１１１上の画像データ９０４と、補正信号ＩＤ９０７と、露光量調整パラメータ９０９にしたがって、各画素について画素値（露光量）を補正する。そして、補正した画素値に基づいて駆動信号７１を生成して露光装置７に出力する。

このとき、露光量補正部９０３は、図１２に示す、補正信号ＩＤを入力とするルックアップテーブルを参照して、補正信号ＩＤ９０７に応じて補正を行う。また、光量調整信号７３を補正する場合は、図１２の露光量削減割合［光量］の露光量調整パラメータ９０９を用いて光量補正を行い、駆動信号７１を補正する場合は図１２の露光量削減割合［ＰＷＭ］の露光量調整パラメータ９０９を用いて補正を行う。

駆動信号７１が補正されると、図８（ｃ）に示すように、露光間隔が補正され、１つの画素あたりのトナー量が削減される。光量調整信号７３が補正されると、図８（ｂ）に示すように、１つの画素あたりの画像濃度が低下するように露光量が削減される。

図１０は、ＣＰＵ１０が実行する補正処理の各工程を示すフローチャートである。ホストコンピュータ８から印刷開始の指示を受けとると、ＣＰＵ１０は、本フローチャートに係る処理を開始する。Ｓ１２０１で、ＣＰＵ１０は、ＬＵＴ１１２に記憶された露光量調整パラメータ９０９を取得する。

Ｓ１２０２で、ＣＰＵ１０は、ＬＵＴ１１２から取得した露光量調整パラメータ９０９に基づき、画像データにおける補正対象画素を特定する。また、画像の所定濃度以上の領域のエッジ部からの距離を算出する。これにより、画像領域のエッジからいくつの画素が補正対象となるか、そしてそれらの補正対象の画素の露光量調整パラメータ９０９が確定する。

Ｓ１２０３で、ＣＰＵ１０は、特定した補正対象画素について、露光量調整パラメータ９０９を用いて画素値を補正することで、補正対象画素の露光量を補正する。ここでは、ＣＰＵ１０において補正処理を行う例を説明したが、ＡＳＩＣ１８またはホストコンピュータ８で補正処理が実行されてもよい。このように、ＣＰＵ１０やＡＳＩＣ１８、ホストコンピュータ８は画像処理装置として機能する。

＜画像解析処理の詳細な説明＞
次に、図１３、図１４、図１５を用いて、本実施形態における画像解析部９０１で行われる画像解析処理について詳細に説明する。

図１３は、画像解析部９０１の構成を示す図である。図１４は、画像解析部９０１で行われる画像解析処理のフローチャートである。図１５は、解像度変換処理を説明するための図である。ブロック幅Ｓは、解像度変換を行う単位である。すなわち、入力画像（高解像度画像）９０６におけるＳ×Ｓ画素からなるブロックの画素値を、１画素の多値データに変換することで、入力画像（高解像度画像）９０６を低解像度画像に解像度変換を行う。なお、ブロック幅Ｓは、高解像度画像の解像度と低解像度画像の解像度との比に等しい。例えば、高解像度画像の解像度が１２００ｄｐｉ、低解像度画像の解像度が４００ｄｐｉの場合、ブロック幅Ｓは、「３」になる。

まず、ステップＳ１４０１において、解像度変換部１３０１は、高解像度画像（第一の解像度の画像）９０６に対して、解像度を低下させる解像度変換を行い、解像度変換後の低解像度画像（第二の解像度の画像）を低解像度メモリ部１３０２へ格納する。解像度変換部１３０１は、図１５（ａ）に示す、２値の入力画像の黒の数をカウントし、図１５（ｂ）に示す、低解像度の多値画像（Ｍｂｉｔ）に変換する。

例えば、ブロック幅Ｓが３の場合で、高解像度画像のＳ×Ｓ画素の領域の中に、３画素の黒画素が存在する場合を示したものが図１５（ｃ）である。このとき、解像度変換部１３０１は、Ｓ×Ｓ画素の領域の中の黒画素の数を数え、画素値３となる低解像度画像の１画素に変換する。３×３画素の入力画像を表現するためには、９ビットのデータ量が必要であるが、低解像度の多値データ１画素であれば、４ビットのデータ量で表現することができる。つまり、データ量を４／９に抑えることが可能となる。

次に、ステップＳ１４０２において、補正対象エッジ予測部１３０３は、低解像度メモリ部１３０２に格納されている低解像度画像に対して、高解像度画像におけるエッジを予測し、予測エッジ信号を補正信号ＩＤ生成部１３０４に出力する。

最後に、ステップＳ１４０３において、補正信号ＩＤ生成部１３０４は、補正対象領域のエッジから注目画素まで距離に応じて補正信号を生成して、露光量補正部９０３へ出力する。

＜補正対象エッジ予測部１３０３の詳細な説明＞
次に、図１７、図１８を用いて、本実施形態における補正対象エッジ予測部１３０３で行われる補正対象エッジ予測処理について詳細に説明する。

図１７は、エッジ検出処理で行われる補正対象エッジ予測処理のフローチャートである。図１８は、画像解析部９０１で行われる補正対象エッジ予測処理を説明するための図である。図１８は、補正対象エッジ予測部１３０３に入力される低解像度の画像を示したものである。注目画像ｉの上部の画素を画素ｕｊとする。ｊは注目画素からの距離を示したものである。注目画素ｉの１画素上の画素は、画素ｕ１である。そして、注目画素ｉの１画素下の画素は、画素ｄ１である。

まず、補正対象となる画素について図４と図１６を用いて説明を行う。図４（ａ）と（ｂ）に示すように、所定濃度以上の画像領域の端部から所定画素以内にある、前記画像領域内の画素に対して、画像の端部からの距離に応じて、露光量の補正を実施する。また、所定濃度以上の画像領域の端部に隣接する白領域の大きさによって補正量を変化させてもよい。これは、補正対象の黒画素群の近くに別の黒画素群が存在する場合は、トナーが過剰に付着しにくくなるためである。

従って、画像解析部９０１は、エッジ効果を補正する対象画素として、図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、黒画素が補正幅パラメータＬの長さ連続する画素を抽出する。掃き寄せ現象を補正する対象画素として、図１６（ａ）に示すように、黒画素が補正幅パラメータＬの長さ連続する画素を抽出する。そして、所定濃度以上の画像領域のエッジからの距離に応じて、補正対象画素の補正量を決定する。

まず、ステップＳ１７０１において、補正対象エッジ予測部１３０３は、補正幅パラメータＬをブロック幅Ｓで除算し、小数点以下を切り上げることで低解像度画像において参照する参照画素数ｎを算出する。ここで、ＲＯＵＮＤＵＰとは、小数点以下を切り上げるという意味である。

次に、ステップＳ１７０２において、変数の初期設定を行うために、参照位置ｊに１を代入し、補正中止フラグ（ｆｌａｇ）に０を代入する。ステップＳ１７０２からステップＳ１７０６までは、低解像度における注目画素ｉより上部の低解像度画素を参照し、黒画素の副走査方向の連続性の観点で、注目画素ｉが補正対象のエッジを含む画素であるかを判定する。ステップＳ１７０３において、参照画素（周辺画素）ｕｊの値がＳ×Ｓと一致するか判定する。すなわち、ステップＳ１７０３において、参照画素ｕｊの値が黒であるかを判定する。ここで、高解像度におけるＳ×Ｓ画素のブロックの全ての画素が黒である場合、低解像度画素の画素値がＳ×Ｓとなる。参照画素ｕｊが黒画素であるかをＳ×Ｓと比較することで判定する。参照画素ｕｊがＳ×Ｓと一致する場合は、解像度変換処理前の参照画素ｕｊの位置における画素群の全ての画素が黒であると判断し、ステップＳ１７０５へ移行する。参照画素ｕｊがＳ×Ｓと一致しない場合は、解像度変換処理前の参照画素ｕｊの位置における画素群に白画素が混在しているので、補正対象外であると判断し、ステップＳ１７０４へ移行する。

ステップＳ１７０４において、注目画素ｉが補正対象でないので、補正中止フラグｆｌａｇに１を代入し、ステップＳ１７０５へ移行する。

ステップＳ１７０５において、参照画素を移動させるために、参照位置ｊに１を加算し、ステップＳ１７０６へ移行する。

ステップＳ１７０６において、参照位置ｊが参照画素数ｎより大きい場合はステップＳ１７０７へ移行し、小さい場合は、ステップＳ１７０３へ移行する。参照位置ｊが参照画素数ｎより大きい場合は参照範囲外であると判断する。

ステップＳ１７０７において、補正対象エッジ予測部１３０３は、補正中止フラグｆｌａｇが１の場合は、ステップＳ１７１７へ移行し、補正中止フラグｆｌａｇが０の場合は、ステップＳ１７０８へ移行する。補正中止フラグｆｌａｇが１の場合は、注目画素が補正対象のエッジを含む画素でないと判断し、次の画素へ判断を移す。補正中止フラグｆｌａｇが０の場合は、注目画素が補正対象のエッジを含む画素であると判断し、注目画素の下部の判定を行う。

ステップＳ１７０８において、変数の初期設定を行うために、補正対象エッジ予測部１３０３は、参照位置ｊに１を代入し、補正中止フラグｆｌａｇに０を代入する。ステップＳ１７０８からステップＳ１７１２までは、低解像度における注目画素ｉより下部の低解像度画素を参照し、白画素の副走査方向の連続性の観点で、注目画素ｉが補正対象のエッジを含む画素であるかを判定する。

ステップＳ１７０９において、参照画素ｄｊが０と一致するか判定する。参照画素ｄｊが０と一致する場合は、解像度変換処理前の参照画素ｄｊの位置における画素群の全ての画素が白であると判断し、ステップＳ１７１１へ移行する。参照画素ｄｊが０と一致しない場合は、解像度変換処理前の参照画素ｄｊの位置における画素群に黒画素が混在しているので、補正対象外であると判断し、ステップＳ１７１０へ移行する。

ステップＳ１７１０において、注目画素ｉが補正対象でないので、補正中止フラグｆｌａｇに１を代入し、ステップＳ１７１１へ移行する。

ステップＳ１７１１において、補正対象エッジ予測部１３０３は、参照画素を移動させるために、参照位置ｊに１を加算し、ステップＳ１７１２へ移行する。

ステップＳ１７１２において、補正対象エッジ予測部１３０３は、参照位置ｊが参照画素数ｎより大きい場合はステップＳ１７１３へ移行し、小さい場合は、ステップＳ１７０９へ移行する。参照位置ｊが参照画素数ｎより大きい場合は参照範囲外であると判断する。

ステップＳ１７１３において、補正対象エッジ予測部１３０３は、補正中止フラグｆｌａｇが１の場合は、ステップＳ１７１７へ移行し、補正中止フラグｆｌａｇが０の場合は、ステップＳ１７１４へ移行する。補正中止フラグｆｌａｇが１の場合は、注目画素が補正対象のエッジを含む画素でないと判断し、次の画素へ判断を移す。補正中止フラグｆｌａｇが０の場合は、注目画素が補正対象のエッジを含む画素であると判断する。

ステップＳ１７１４において、以下の条件式に一致するかどうか判定を行う。

左辺は、注目画素ｉと参照画素ｕ１からｕｎの画素値の合計である。つまり、高解像度換算の画素の合計となる。右辺は、主走査方向にブロック幅Ｓ、副走査方向に補正幅パラメータＬの画素の塊の高解像度における画素の数である。右辺は、補正対象となる黒画素の塊である。左辺が右辺以上であれば、注目画素を含む参照画素ｕ１からｕｎが補正対象として相応しい黒画素の塊であると判断できる。ここでは、低解像度画像の注目画素ｉと参照画素ｕ１からｕｎの画素値から高解像度において黒画素がＬ画素連続しているか判断する。条件式に、一致する場合は、ステップＳ１７１５へ移行し、一致しない場合は、ステップＳ１７１７へ移行する。ステップＳ１７１５において、補正対象エッジ予測部１３０３は、以下の条件式に一致するかどうか判定を行う。

左辺は、注目画素ｉと参照画素ｄ１からｄｎの画素値の合計である。つまり、高解像度換算の画素の合計となる。右辺は、主走査方向にブロック幅Ｓ、副走査方向に補正幅パラメータＬの画素の塊の高解像度における画素の数である。右辺は、補正対象となる白画素の塊である。左辺が右辺以下であれば、注目画素を含む参照画素ｄ１からｄｎが補正対象として相応しい白画素の塊であると判断できる。ここでは、低解像度画像の注目画素ｉと参照画素ｄ１からｄｎの画素値から高解像度において白画素がＬ画素連続しているか判断する。条件式に、一致する場合は、ステップＳ１７１６へ移行し、一致しない場合は、ステップＳ１７１７へ移行する。ステップＳ１７０２からステップＳ１７１５により、低解像度の注目画素ｉに高解像度におけるエッジが存在することを判断する。

なお、ステップＳ１７１４、ステップＳ１７１５の処理を行わずに、Ｓ１７１３の判定がＮｏの場合、Ｓ１７１６に移行してもよい。ステップＳ１７１４、ステップＳ１７１５の処理を行うことで、低解像度画像の注目画素ｉと参照画素ｕ１からｕｎまでの画素が、Ｌ画素連続しているどうかを、より正確に判定することができる。

ステップＳ１７１６において、補正対象エッジ予測部１３０３は、低解像度の注目画素ｉの画素値をブロック幅Ｓで除算することで、低解像度の注目画素ｉにおける高解像度画像におけるエッジ部の画素を決定し、ステップＳ１７１７へ移行する。これまでの判断により、注目画素ｉの上部に黒画素が連続し、下部に白画素が連続することが分かっている。そこで、注目画素ｉの画素値から、高解像度において、ブロックＳ×Ｓの上部から画素をつめることで、注目画素ｉの上辺を基準に上から何画素目にエッジがあるか計算を行う。

ステップＳ１７１７において、補正対象エッジ予測部１３０３は、全ての画素について補正対象のエッジ予測処理が行われたかを判断し、全ての画素に対して処理が行われていない場合は、ステップＳ１７０２へ移行する。全ての画素に対して処理が行われた場合は、処理を終了する。

本実施例では、図１６（ａ）に示すように、注目画素の上部に黒画素が連続し、注目画素の下部に白画素が連続するエッジ方向が一方向について説明を行った。図４（ａ）に示すエッジ効果を補正する画素を判定するために、図１６（ａ）に加えて、図１６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す画像パターンの判定も行う。図１６（ａ）では、黒画素の連続は注目画素に対して上部であったが、図１６（ｂ）の判定を行う場合には、黒画素の連続は注目画素に対して下部のため、判定する方向を入れ替えて処理を行う。図１６（ｃ）の判定を行う場合には、黒画素の連続は注目画素に対して右の画素のため、判定する方向を入れ替えて処理を行う。つまり、ステップ１７０２からステップＳ１７０６までは、注目画素より右の画素を参照し、黒画素が主走査方向に連続しているかの判定を行う。処理内容は繰り返しとなるので説明は割愛する。

＜具体例を交えた説明＞
図５を用いて、画像解析部９０１における掃き寄せが生じうる画素の解析の処理例を詳細に説明する。本実施形態では、補正幅パラメータＬが８、ブロック幅Ｓが３である場合について説明する。

図５（ａ）は、画像解析部９０１に入力される高解像度の二値の画像データ９０６である。画素群１９０１は、横に３画素、縦に８画素の黒画素の塊である。画素群１９０２は、横に３画素、縦に１０画素の黒画素の塊である。画素群１９０３は、横に３画素、縦に４画素の黒画素の塊である。

図５（ｂ）は、解像度変換部１３０１において、低解像度画像に変換された後の画像データである。画素位置１９０４における黒画素の数は３画素のため、低解像度画素１９０６の画素値は３となる。また、画素位置１９０５における黒画素の数は９画素のため、低解像度画素１９０７の画素値は９となる。

図５（ｃ）は、補正対象エッジ予測部１３０３で予測された補正対象エッジである。注目画素が低解像度画素１９０８である場合、参照画素数ｎは、ＲＯＵＮＤＵＰ（Ｌ／Ｓ）＝ＲＯＵＮＤＵＰ（８／３）＝ＲＯＵＮＤＵＰ（２．６７）＝３となる（ステップＳ１７０１）。注目画素が低解像度画素１９０８である場合、参照画素ｕ１は低解像度画素１９０９、参照画素ｕ２は低解像度画素１９１０であり、Ｓ×Ｓ＝３×３＝９と一致する（ステップＳ１７０３）。参照画素ｄ１は低解像度画素１９１１、参照画素ｄ２は低解像度画素１９１２であり、０と一致する（ステップＳ１７０９）。

注目画素が低解像度画素１９０８である場合、左辺は、（ｕｎ＋ｉ）＋Ｓ×Ｓ×（ｎ−１）＝（３＋３）＋３×３×（３−１）＝６＋１８＝２４となる。右辺は、Ｌ×Ｓ＝８×３＝２４となる。従って、ステップＳ１７１４は一致するので、ステップＳ１７１５へ移行する。注目画素が低解像度画素１９０８である場合、左辺は、（ｄｎ＋ｉ）＋Ｓ×Ｓ×（ｎ−１）＝（０＋３）＋３×３×（３−１）＝３＋１８＝２１となる。右辺は、Ｌ×Ｓ＝８×３＝２４となる。

従って、ステップＳ１７１５は、右辺のほうが左辺よりも大きいため、ステップＳ１７１６へ移行する。予測エッジｅの位置は、ｉ／Ｓ＝３／３＝１となり、注目画素の上端から１画素目がエッジであると予測される（ステップＳ１７１６）。従って、図５（ｂ）の低解像度画素１９０６、１９０８、１９０９、１９１０、１９１１、１９１２から、補正対象エッジの画素群は画素群１９１３であると判断する。同様に、低解像度画素１９０７に隣接する画素群の補正対象エッジは、画素群１９１４となる。これは、予測エッジｅの位置は、ｉ／Ｓ＝９／３＝３となり、注目画素の上端から３画素目がエッジであると予測されるからである。また、ステップＳ１７０３において、低解像度画素１９１５に隣接する画素群は、画素ｕ２が画素１９１６のため、ｕ２はＳ×Ｓではないと判定され、ステップＳ１７０４に移行する。すなわち、低解像度画素１９１５に隣接する画素群は、補正対象エッジを含まないと判断される。

図５（ｄ）は、補正信号ＩＤ生成部１３０４で生成された補正信号ＩＤデータである。補正信号ＩＤ生成部１３０４は、補正対象エッジ予測部１３０３から出力された図５（ｃ）に示す画像を入力し、注目画素と補正対象エッジからの距離に応じて、図５（ｄ）に示す画像を出力する。画素１９１７は、補正対象エッジからの距離が０画素なので、補正量信号ＩＤとして０を出力する。画素１９１８は、補正対象エッジからの距離が８画素なので、補正量信号ＩＤとして８を出力する。画素１９１９は、補正対象エッジからの距離が９画素であるが、補正幅パラメータＬが８なので、補正信号ＩＤとして０を出力する。図５（ｄ）において、数字が記載されていない画素は補正信号ＩＤが０である。なお、図５（ｃ）と図５（ｄ）は、入力画像（高解像度画像）９０６と同じ解像度の画像データである。

以上説明したように、入力された高解像度画像において補正対象画素を判定するためには、判定処理において広い領域を参照する回路が必要となり、高コストとなってしまう。また、入力された高解像度画像を低解像度化し、低解像度画像に対して補正対象画素を判定すると、高解像度画像におけるエッジの位置が正確に特定できない。

本実施形態では、入力された高解像度画像を低解像度化し、低解像度画像において補正対象画素を判定し、入力された高解像度画像における補正対象のエッジを予測することで、データ量を削減しながら、高精度にエッジ判定を行うことが可能となる。

本実施形態では、注目画素ｉの画素値からエッジの位置を予測する方法を説明したが、他の方法であってもよいことは言うまでもない。例えば、注目画素ｉの周辺の画素値とパターンマッチングを行って、低解像度画像の注目画素ｉに対応する高解像度画像におけるエッジ形状を予測してもよい。

＜まとめ＞
本実施形態によれば、トナー消費量の低減処理を実施する際に、入力画像を低解像度化し、低解像度画像で補正対象を判断しつつ、低解像度画像から元の入力画像のエッジを予測する。前記方法により、メモリを削減しながら、高精度に補正対象画素を判定し、良好な画像が得られる。

画像解析部９０１は、画像データを構成する複数の画素のうち現像剤のエッジ効果または掃き寄せによって現像剤が過剰となる画素を特定し、露光量補正部９０３が特定された画素の値を補正してもよい。なお、画像解析部９０１は、画像データを構成する複数の画素のうち、所定値以上の画素値からなる画像領域を求め、画像領域のエッジに位置する画素から所定の画素数以内の画素を、エッジ効果により現像剤が過剰となる画素として特定してもよい。エッジ効果や掃き寄せは、画素の光学的な濃度がある値より大きくなると視認しやすくなる。さらに、エッジ効果は画素領域の縁に発生し、掃き寄せは画素領域の後端に発生する。よって、これらを考慮して補正対象画素を決定すれば、エッジ効果や掃き寄せを効率よく低減できるであろう。

本実施形態では、エッジ部の画素値の補正処理として、エッジ効果と掃き寄せを補正する処理を例に挙げて説明したが、エッジ部の画素値の補正処理であれば、それ以外の補正処理でもよい。例えば、エッジ部のトナーの飛び散りを抑制する処理や、エッジ部の画素のガタツキを抑制するスムージング処理でもよい。

本実施形態では、画像形成装置１０１内の画像処理装置（画像演算部９）において補正処理を実行するものとして説明したが、画像処理装置は画像形成装置１０１の外部に設置されたコンピュータであってもよい。また、ＣＰＵ１０は、記憶装置１１に記憶されたプログラムを実行することで、図１０に示した画像処理方法を実行し、図９に示したような機能を実現してもよい。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

Claims (8)

1. 第一の解像度の画像を、前記第一の解像度よりも低い第二の解像度の画像に変換する解像度変換手段と、
   前記第二の解像度の画像における注目画素と前記注目画素の周辺画素を参照し、前記注目画素がエッジ部であるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段によってエッジ部であると判定された注目画素の値と、前記第一の解像度と前記第二の解像度との比とに基づき、前記注目画素に対応する、前記第一の解像度の画像におけるエッジ部の画素を決定する決定手段とを
   有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記決定手段は、前記注目画素の値を前記比で除算することにより、前記エッジ部の画素を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. さらに、前記第一の解像度の画像において、前記決定手段によって決定されたエッジ部の画素から所定画素以内の位置にある画素に対して、画素値を低減する処理を行う補正手段とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記補正手段は、前記エッジ部の画素からの距離に応じて決定される調整パラメータを用いて、前記画素値を小さくする処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記解像度変換手段は、前記第一の解像度の画像におけるＳ×Ｓ画素（Ｓは２以上の自然数）からなる領域内の黒画素の数に応じて、前記領域に対応する前記第二の解像度の画像の画素値を決定することで、前記第一の解像度の画像を前記第二の解像度の画像に変換することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像処理装置。
6. 前記第一の解像度の画像は、二値の画像であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像処理装置。
7. 第一の解像度の画像を、前記第一の解像度よりも低い第二の解像度の画像に変換する解像度変換ステップと、
   前記第二の解像度の画像における注目画素と前記注目画素の周辺画素を参照し、前記注目画素がエッジ部であるか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップによってエッジ部であると判定された注目画素の値と、前記第一の解像度と前記第二の解像度との比とに基づき、前記注目画素に対応する、前記第一の解像度の画像におけるエッジ部の画素を決定する決定ステップとを
   有することを特徴とする画像処理方法。
8. コンピュータを、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。

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