JPH02210960A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像データを２値データに量子化処理する画像
処理装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、ファクシミリ装置やデジタル複写機等の画像
処理装置において擬似中間１月処理方式として誤差拡散
法や平均濃度近似法が提案されている。

前者の誤差拡散法は、文献Ｒ０ＦＬＯＹＤ　　＆Ｌ、５
ＴＥＩＮＢＥＲＧ、　”ＡＮ　ＡＤＡ、ＰＴＩＶＥ　Ａ
ＬＧＯＲＴＴＨＭＦＯＲ５ＰＥＴＩＡＬ　ＧＲＡＹ　　
５ＣＡＬＥ’　　ＳＩＤ　７５ＤＩＧＥＳＴ、ＰＰ３６
〜３７に開示されている如（注目画素の多値画像データ
を２値化（最濃レベルか又は最淡レベルに変換）し、前
記２値化レベルと２値化前の多値画像データとの誤差に
所定の重み付けをして注目画素近傍の画素のデータに加
算するものである。

また、後者の平均濃度近似法は、特開昭５７−１０４３
６９号に記載されている様に、注目画素近傍の既に２値
化された２値データを用いて注目画素を黒又は白に２値
化した場合のそれぞれの近傍画素との重み付は平均値を
求め、この２つの平均値の平均を閾値として注目画素の
画像データを２値化するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した誤差拡散法は入力画像データと出力画像データ
との誤差を補正する方式のため、入力画像と出力画像の
濃度を保存することができ、解像度及び階調性共に優れ
た画像を提供することが可能である。

しかしながら、誤差拡散法は入力画像データと出力画像
データとの誤差を補正する際、多くの２次元演算をしな
ければならず、その処理量の多さにより、ハードウェア
構成が大変複雑になるといった欠点があった。

又、平均濃度近似法は２値化後の２値データを用いて演
算を行うので、ハードウェア構成を簡素化することがで
きると共に極めて少ない処理量のため、処理の高速化を
実現する、ことが可能である。

しかしながら、平均濃度近似法は、注目画素を含めた領
域の平均値に注目画素を近似させ、２値化を行うので階
調数が制限されるとともになだらかな濃度変化を有する
画像に対して特有の低周波のテクスチャが発生し、画質
が劣化するといった欠点があった。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明は上述し
た従来技術の欠点を除去することを目的とし、階調性及
び解像度共に優れた画像を簡単なハードウェア構成で短
時間に得ることができる画像処理装置を提供するもので
ある。

即ち、本発明によれば、注目画素のデータを入力する入
力手段と、２値化処理されたデータを用いて所定領域の
平均濃度値を求める演算手段と、前記演算手段により得
られた平均濃度値に基づき前記注目画素のデータを２値
化する２値化手段と、前記注目画素のデータを２値化し
た際に発生する誤差が所定範囲内の時、前記誤差を補正
する補正手段を有す。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

則Ｌｆ［ まず本方式の原理について説明する。

第１図（１）は入力画像の画素毎の多値濃度を示す。

第１図（１）においてｆ　（ｉ、　Ｄは２値化しようと
する注目画素位置の入力画素の多値濃度データを示し、
正規化された０〜ｌの値とする。また、破線より上の画
素位置はすでに２値化処理が終了しており、注目画素の
２値化後はｔ　（ｉ、　ｊ＋１）、　ｔ　（ｉ。

Ｊ＋２）・・・と順次同様の２値化処理が行われる。

第１図（２）は２値化画像データを表わす図であり、Ｂ
（ｉ、ｊ）は注目画素の２値化後の濃度（０又はｌの値
とする）を示す。破線により囲まれた部分は注目画素の
処理時にはすでに２値化処理の行われた画素データであ
り、これらを注目画素の２値化処理の際に用いる。

第１図（３）は重み付はマスクを表わす図である。

Ｒは平均濃度を求める重み付はマスクの一例で、３×３
サイズのマトリクスで表わしている。ここで、未２値化
画素に対する重みＲ（０，０）　＝Ｒ（０，１）＝０と
して用いる。

本方式は注目画素近傍における２値画像の重み付き平均
濃度をｍ（ｉ、ｊ）とし、次式で求める。

ｍ　（ｉ、　ｊ）　＝　Ｅ　Ｚ　Ｒ（ｘ、　ｙ）　・Ｂ
　（ｉ　Ｘ、　ｊ　Ｙ）　　−・曲　　■注目画素ｆ、
（ｉ、　ｊ）は、該平均濃度ｍ　（ｉ、　　ｊ）及び既
に割付けられた２値化補正値Ｅ（ｉ、ｊ）を用いて次式
に従い２値化される。

Ｂ　（ｉ、　Ｄ　＝１ 第２図に式■を図に表わしたものを示す。

式■において、Ｅ（ｉ、ｊ）は注目画素（ｉ、　ｊ）の
１画素前つまり画素（ｔ、　ｊ−１）の多値濃度ｆ　（
ｉ。

ｊ−１）を２値濃度Ｂ（ｉ、　ｊ−１）に２値化した際
に発生する誤差である。つまり、多値濃度ｆ（ｉ、ｊ−
１）と、その近傍平均濃度ｍ（ｔ、ｊ−１）との差分値
である。

そこで、この２値化誤差Ｅ（ｉ、ｊ）を注目画素ｆ（ｉ
、Ｄに加えて補正した値を２値化することにより、入力
画像全域にわたって平均濃度として、２値化後の画像濃
度を完全に保存することが出来る。

このような２値化誤差を考慮した処理を行うことにより
上述の平均濃度近似法と比較すると中間調再生能力が格
段に向上する。

また、式■においてＥ　（ｉ、　　ｊ＋１）は注目画素
（ｉ、　ｊ）の１画素後の画素ｆ　（ｉ、　　ｊ＋１）
に振り分けられる誤差である。

この様に本実施例における２値化方式が誤差拡散法と比
較して処理量が極めて少ないにもかかわらず、これと同
等もしくはそれ以上の像再生能力が得られるのは、前記
誤差を隣接する１画素で補正するのみであるのにもかか
わらず、２値化後の複数データを用いて平均濃度を得る
ことにより、等価的に複数画素に誤差を分配して補正す
るのと同等の効果が得られるからである。

さて、本実施例では次画素２値化の際の誤差Ｅ（ｉ。

）＋１）は、 上記以外の場合には、 Ｅ　（ｉ、　ｊ＋１）　＝ｆ　（ｉ、　ｊ）　＋Ｅ　（
ｉ、　Ｄ　　ｍ　（ｉ、　Ｄ　　　−−■とする。

従って、上記式〇、■に示す様、２値化時の平均濃度ｍ
と補正注目画素濃度との比較において、該補正注目画素
濃度が平均濃度ｍに近い値をとる所定範囲内（平均濃度
ｍと補正注目画素濃度との誤差が所定範囲内）であれば
、式■に従って、補正注目画素濃度と平均濃度との差分
を次画素２値化時の補正値として割り付ける。一方、所
定範囲外、つまり補正注目画素濃度と平均濃度との誤差
が十分大きい場合には、該補正値を０として次画素２値
化時の補正は行わない。つまり、誤差を補正する場合は
、注目画素近傍の画像の濃度変化が小さく、従って、中
間調を有する画像域であると判断出来、したがって２値
化する事によって発生する平均濃度との差分を次画素で
補正する事により画像のなめらかな濃度変化を忠実に擬
似中間処理できる。つまり階調性を向上することができ
る。一方、誤差を補正しない場合は逆に文字、線画等に
おけるエツジ部分つまり注目画素が近傍画像濃度に比べ
て急激に変化していると判断出来、従ってその場合の画
素に対しては補正値を０とし、濃度を保存する事による
解像力の低下を抑えて２値再生する。これにより、エツ
ジ部分における解像度を向上することができる。

この様に、本実施例の特徴的処理方式は上記画像濃度変
化に応じて中間調画像域は２値化誤差を用いて２値化画
像上で濃度を保存すると共に文字等の解像画像部におい
ては上記濃度保存による像のぼけを防止する為に２値化
誤差の補正を行わず平均濃度ｍに近似させるものである
。

第３図は本発明の一実施例を示す画像処理装置のブロッ
ク図である。入力センサ部ＡはＣＣＤ等の光電変換素子
およびこれを走査する駆動装置より構成され原稿の読み
取り走査を行う。入力センサ部Ａで読み取られた原稿の
画像データは、逐次Ａ／Ｄ変換器Ｂに送られる。ここで
は各画素のデータを６ビツトのデジタルデータに変換し
、６４レベルの階調数をもつデータに量子化する。次に
補正回路ＣにおいてＣＣＤセンサの感度ムラや照明光源
による照度ムラを補正するためのシェーディング補正等
をデジタル演算処理で行う。次にこの補正処理済のデー
タを２値化回路りに送出する。２値化回路りでは入力し
た６ビツト多値の画像データを前述した方式により１ビ
ツト２値のデータに量子化処理する。プリンタＥはレー
ザビーム又はインクジェット方式により構成されるプリ
ンタで、２値化回路りから送られて（る２値データに基
づきドツトをオン／オフ制御し画像を記録上に再現する
。

第４図は第３図における２値化回路りの詳細を示したブ
ロック図である。

第４図において！、　２は２値化処理された２値データ
を１ライン分記憶する遅延ＲＡＭ、３〜７．１１は２値
データを１画素遅延させるためのＤ　Ｆ／Ｆ　（フリッ
プフロップ）、８は注目画素周辺の２値データから所定
領域の平均濃度を演算し、注目画素のデー夕を２値化す
る際の閾値として出力する平均濃度演算ＲＯＭ、９は入
力された注目画素の多値データと前記ＲＯＭ８から出力
された閾値との差を演算する減算器、１０はＲＯＭ８か
ら出力される閾値と注目画素の多値データを比較する比
較器、１２はセレクタ１４で選択された減算器９から出
力される誤差データ又はＯと補正回路から送られてきた
６ビツト多値データを加算する加算器、１３は減算器９
から送られてくる注目画素の多値データと閾値との差を
所定の値（α）と比較する比較器、１４は比較器からの
セレクト信号に基づき０又は減算器９の出力のいずれか
を選択するセレクタである。

上記構成において、比較器ＩＯは式■に基づき２値化し
た１ｂｉｔのデータＢ（ｉ、ｊ）を出力する。該２値化
データはライン毎に遅延させるためのＲＡＭ２゜ＲＡＭ
Ｉに入力され、ＲＡＭ２によりｌライン遅延させた２値
データＢ　（ｉ−１，ｊ＋１）が、ＲＡＭＩにより２ラ
イン遅延させた２値データＢ　（ｉ−２，ｊ＋１）がＲ
ＯＭ８に出力される。

さらに、Ｄ　Ｆ／Ｆ３はＢ（ｉ−２，ｊ）、Ｄ　Ｆ／Ｆ
　４はＢ　（ｉ−２，ｊ−１）、Ｄ　Ｆ／Ｆ　５はＢ（
ｉ−１，ｊ）、ＤＦ／Ｆ６はＢ　（ｉ−１，ｊ−１）、
Ｄ　Ｆ／Ｆ　７はＢ　（ｉ。

ｊ−１）をＲＯＭ８に出力する。

上記２値データは第１図に示すように入力画像ｆ（ｉ、
　ｊ）に対し周辺画素の２値化画像であり、これらをＲ
ＯＭ８の入力アドレスに接続すれば、ＲＯＭＢにあらか
じめ式のに基づき式■に示す２値化閾値ｍ（ｉ、　Ｄが
格納されているので高速に２値化閾値を得ることができ
る。

この閾値は減算器９及び比較器１０に入力される。

一方、減算器９及び比較器１０にはＤ　Ｆ／Ｆ　１１よ
りｆ　（ｉ、　ｊ）　＋Ｅ　（ｉ、　　ｊ）が入力され
る。

この２つの入力に基づき減算器９は弐〇における不等式
の両辺の差 Ｅ　（ｉ、　ｊ＋１）　＝ｆ　（ｉ、　Ｄ　十Ｅ　（ｉ
、　Ｄ　−ｍ　（ｉ、　ｊ）　　　−−■を演算する。

一方、比較器ｌＯは上記２つの入力に基づきｆ　（ｉ。

ｊ）　＋Ｅ　（ｉ、　Ｄと、ｍ（ｉ、ｊ）を比較し２値
化データＢ（ｉ、ｊ）を出力する。また弐〇に基づき、
減算器９から出力される誤差Ｅ（ｉ、ｊ＋１）はセレク
タ１４及び比較器１３に入力される。

比較器１３では、該誤差Ｅ　（ｉ、　ｊ＋１）と定数α
との比較を式■により行い、該比較結果に基づき、セレ
クタ１４に対してセレクト信号を出力する。

セレクタ１４では比較器１３から送られてくるセレクト
信号により、前記誤差Ｅ　（ｉ、　ｊ＋１）の絶対値が
αより大なるときはＥ　（ｉ、　ｊ＋１）　＝０を、α
以下の場合には、減算器９出力をそのまま選択出力する
。

誤差Ｅ（ｉ、ｊ−ｔｉ）は加算器１２により入力画像デ
ータｆ　（ｉ、　ｊ＋１）に加えられる。Ｄ　Ｆ／Ｆ　
１１は加算値をデータ１クロツク期間遅延する。

以下上記処理を繰返し行うことにより、２値化処理を順
次行う。

第５図に重みマスクの一例、を示す。第５図ａの重みマ
スクは周囲７画素、第５図すの重みマスクは周囲１２画
素の２値データから平均値を求めるものである。なお、
本実施例においては第５図ａに示す重みマスクｌを用い
たので実際に入力される６ｂｉｔ画像濃度レベル（０〜
６３）に正規化する為に平均濃度演算ＲＯＭテーブルは
式■で得られた値を６３倍して６ｂｉｔ値に変換した値
として格納してお（。

以上説明した如く本実施例によれば、２値化処理の終了
した２値データのみを用い平均濃度を演算し、それを閾
値として入力多値データを２値化処理するので２値化の
ための処理量を平均濃度近似法よりも少なくすることが
できる。しかも、入力多値データを２値化した際発生す
る入力多値データと平均濃度との誤差が所定範囲内の時
その誤差を補正するので階調性を極めて向上させること
ができる。

更に、本実施例では平均濃度と入力多値データの誤差が
所定値より大きい時は、その誤差を補正しないので、濃
度を保存することによる解像度の低下を防ぎ、エツジ部
を鮮明に再現することができる。

なお、本実施例においては、２値化誤差Ｅは次画素のみ
に振り分けて補正したが、２値化誤差Ｅを例えば第１図
において画素（ｉ、ｊ＋１）へ３Ｅ　（ｉ。

ｊ＋１）　／４、画素（ｉ、　ｊ＋２）へＥ　（ｉ、　
ｊ＋１）／４の如く主走査方向の複数画素へ分配すれば
平均処環マスクが小さ（とも階調性の再現能力は向上す
る。

また、誤差拡散法の場合と同様に所定配分率で二次元的
に複数の近傍画素に振り分けるようにしても良い。この
場合、ハード構成は多少複雑となるが、主走査方向とと
もに副走査方向についても均一な画像を得ることができ
、再現性が向上する。

また、重みマスクは注目画素に近づく程大きくしたが、
その傾斜１分布は限定されず、隣接しない離散位置の画
素を用いても良い。

Ｉ−例」 又、前記実施例１では２値化誤差Ｅを式■、■で示され
る場合に分け、誤差Ｅが定数αを用いたある一定値以上
の場合には、誤差Ｅを０として次画素に振りまかないと
したが、上記定数αの値を平均濃度値あるいは注目画素
濃度値に応じて変化させることもできる。

例えば、第６図に示すように、平均濃度がＯ又はｌに近
づく捏αが小さ（なるように設定すれば、白地中の黒文
字あるいは黒地中の白ぬき文字等のエツジ部分に対して
より高精細に２値化することができる。

笈胤ｌ」 又、実施例１の式■のかわりに以下の式■を用いる。

Ｅ（ｉ、ｊ＋１）＝０ ここでｋは定数であり、ｋ＝０，１程度に設定すると良
好な結果を得ることができる。

本実施例によれば、平均濃度値が０又は１に近づいた場
合に誤差ＥをＯとすることにより、実施例２と同様、文
字部分を高精細に２値化することができる。

なお実施例２及び実施例３は、第７図に示すように、誤
差演ＸＲＯＭ２０のアドレス端子に平均濃度演算ＲＯＭ
８の出力ｍ（ｉ、ｊ）を入力すれば、あらかじめ書き込
まれたデータに基づくテーブル変換処理で容易に実施で
きる。

ｒＬｉｌｆＬｆｊＬＡ 実施例１においては、第５図ａに一例を示すごとき３×
３マトリクスの重みマスクを用いたが、一般的に中間調
部分を滑らかに２値化する為には、注目画素に隣接する
画素の重みを小さく設定することが望ましい。

従って第５図すに示す３×５マトリクスの重みマスクを
用いた場合には、実施例１の第５図ａにおけるＲ（ｉ−
１，ｊ）、Ｒ（ｉ、ｊ−１）が５／２１＝０．２４であ
るのに対し、第５図すのそれは７／４８＝Ｏ，＋５とな
り、より中間調部分を滑らかに２値再現できる。

尚、実施例１において、平均濃度ｍの演算をＲＯＭテー
ブルにより簡易に実現したが、この演算は７個のアンド
ゲートと複数個の加算器を用いても構成することが出来
、この場合更に処理速度の高速化を実現できる。また、
ゲートアレイ等の内部に組込むことによりハード規模を
大幅に削減できることは言うまでもない。

又、前述した実施例では全て処理中濃度保存の為の補正
値Ｅの演算を本方式で用いる平均濃度ｍを用いているが
、例えばエツジ部等でＥをＯにするか否かの判定等は公
知の技術、例えば被２値化画像データより２次元的ラプ
ラシアンを求め、該値をしきい値処理した判定結果に基
づき、エツジ部を判定し、エツジ部ではＥをＯにしても
同様の結果が得られる。又、操作者の領域指定操作で得
られる指示に基づき画素毎の処理の切り換えでな（広い
領８域でエツジ部を指定し、その領域ではＥを０にする
ようにしてもよい。

又、上記実施例では入力データの種類が１つ（１色）の
場合を説明したが、入力データをＲ，Ｇ、　Ｂ３色とす
ることで本発明はカラー画像にも適用することができる
。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば階調性及び解像度共に
優れた画像を簡単なハードウェア構成で短時間に得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は画素毎の多値画像、２値化画像及び重み付はマ
スクを示した図、 第２図は本実施例における２値化処理の原理図、第３図
は本実施例における画像処理装置の構成を示したブロッ
ク図、 第４図は第３図の２値化回路の詳細を示したブロック図
、 第５図は重みマスクの一例を示した図、第６図は第２の
実施例を説明するための図、第７図は２値化回路の他の
例を示したブロック図である。 図中、ｌ、　２は遅延ＲＡＭ、３〜７，１１はＤＦ／Ｆ
。 ８は平均濃度演算ＲＯＭ、９は減算器、１０は比較器、
１２は加算器、工３は比較器、１４はセレクタ、２０は
ＲＯＭである。 第２区 でシ　五ｉｊ＆　イ麦 ａ・ ！々マスク０−例（’３ｘ？） 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 注目画素のデータを入力する入力手段と、 ２値化処理されたデータを用いて所定領域の平均濃度値
   を求める演算手段と、 前記演算手段により得られた平均濃度値に基づき前記注
   目画素のデータを２値化する２値化手段と、 前記注目画素のデータを２値化した際に発生する誤差が
   所定範囲内の時、前記誤差を補正する補正手段とを有す
   ことを特徴とする画像処理装置。