JPH03109871A - 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器等の画像
処理装置における疑似中間処理方式として、誤差拡散法
や平均濃度近似法等が提案されている。

前者の誤差拡散法は、文献Ｒ，ＦＬＯＹＤ　＆Ｌ、５Ｔ
ＥＩＮＢＥＲＧ、　”ＡＮ　ＡＤＡＰＴＩＶＥ　ＡＬＧ
ＯＲＩＴＨＭ　ＦＯＲ３ＰＡＴＩＡＬ　ＧＲＡＹ　　５
ＣＡＬＥ”、ＳＩＤ　７５　ＤＩＧＥＳＴ　ＰＰ３６〜
３７に開示されている如く、注目画素の多値画像データ
を２値化（最濃レベルが又は最短レベルに変換）し、こ
の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
９６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、人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であるため、入力画像と出力
画像処理装置の濃度を保存することができ、解像度及び
階調性供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、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。

一方、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、単に注目画素を含めた領域の平均値に注
目画素を近似させて２値化を行うので、階調数が制限さ
れると共に、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。

また、これら方式に共通するものとして、原稿画像を２
つ以上の領域に分割した場合に、処理後の各分割画像間
のデータが不連続となり、画質が劣化するといった欠点
があった。

即ち、誤差拡散法では、分割画像の２値化開始点近傍で
補正用の誤差が伝搬されておらず、いわゆる一定量値に
よる２値化処理となる欠点があった。

他方、平均濃度近似法では、平均濃度を演算する際に、
既に２値化されたデータが繰り越されない点に起因し、
２値化処理後の各分割画像間のつなぎ目で中間調表現が
不連続となり、画質が低下するといった欠点があった。

［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を目的として成され
たもので、量子化のための処理量を極めて軽減すること
ができると供に、良好な中間調画像を再現することがで
きる画像処理装置を提供するものである。

本実施例は上述の目的を達成する一手段として以下の構
成を備える。

即ち、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注目画素以前の既に２値化処
理された所定領域の平均濃度値を求める第１の演算手段
と、注目画素近傍の被２値化多値データを用いて所定領
域の平均濃度値を求める第２の演算手段と第１乃至第２
の演算手段出力に基づき、注目画素のデータを２値化す
る２値化手段と、注目画素２値化時に発生する誤差を補
正する補正手段と、２値化手段出力、又は２値化手段出
力及び前記補正手段出力を所定期間保存するデータ保存
手段とを備える。

［作用］ 以上の構成において、画像端部の２値化時に、参照する
既に２値化された２値データが存在しない場合において
も、同位置の多値データを用いて等測的に２値デークに
基づく重み付き平均濃度を求める事ができ、画像端部か
ら有効な２　（ｉ化が可能となる。

また、シリアル型走査を行う場合においても、各走査の
終端部の２値データを次走査実行時まで保存し、後走査
実行時に参照して２値データに基づ（重み付き平均濃度
を求める事により、各走査量の接続部でデータが不連続
にならず、階調性及び解像度に優れた画像を得ることが
出来る。

［実施例］ 以下、本発明に係る一実施例を図面を参照して詳細に説
明する。

［第１実施例］ まず、第１図を参照して本発明に係る一実施例の原理に
ついて説明する。

第１図（Ａ）は人力画像の画素毎の多値濃度を示す図で
ある。

第１図（Ａ）において、ｆ（ｔｊ）は２値化しようとす
る注目画素位置の入力画像の多値濃度データを示し、正
規化されたＯ〜１の値とする。また、破線より上の画素
位置はすでに２値化されており、注目画素の２値化後は
ｆ　（ｉ、ｊ＋１）　、　ｆ　（ｉ、ｊ＋２）・・・と
順次同様の２値化処理が行われる。

第１図（Ｂ）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
１°°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（Ｃ）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ｎ　（ｏ、ｏ）Ｒ（０
，−１）＝０として用いる。

本実施例においては、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％式％ 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、、Ｌｌを用いて
次に示す一連の０式に従い２値化される。

ｆ（ｉ、ｊ）＋Ｅ（ｉ、ｊ）＞　ｍ（ｉ、ｊ）のときＢ
（ｉ、ｊ）＝１ｅｒｒ（ｉ、　ｊ）＝ｆ（ｉ、　ｊ）＋
Ｅ（ｉ、　ｊ）−ｍ（ｉ＋　ｊ）ｆ（ｉ、　ｊ）＋Ｅ（
ｉ、　ｊ）５ｍ（ｉ、ｊ）のときＢ（ｉ、ｊ）＝Ｏｅｒ
ｒ（ｉ、ｊ）・ｆ（ｉ、ｊ）＋Ｅ（ｉ、ｊ）−ｍ（ｉ、
ｊ）但し、ｆ（ｚ、、＋）＋Ｅ（ｉ、ｊ）　＝　ｍ（ｚ
、ｊ）　＝１のときＢ（ｆ、ｊ）＝１ Ｅ（ｉ、１＝Ｅ１（ｉ、ｊ）＋Ｅ２（ｉ、ｊ）Ｅｌ（ｉ
、ｊ＋１）　　＝Ｅ２（ｉ＋ｌ、ｊ）　　＝ｅｒｒ（ｉ
、ｊ）／　２第２図（Ａ）、（Ｅ）？こ上述した一連の
０式を図に表わしたものを示す。

式■において、Ｈ（ｉ、ｊ）は注目画素（ｉ、ｊ）の１
画素前つまり画素（ｉ、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、つまり、多値濃度ｆ　（ｉ、　ｊ−ｉ
）と、その近傍平均濃度ｍ（ｔ、ｊ−１）との差分値の
坏の値と、注目画素（ｉ、ｊ）の１ライン前つまり画素
（ｉ−１，ｊ）の多値濃度ｆ　（ｉ−１，ｊ）を２値濃
度Ｂに２値化した際に発生する誤差、つまり、多値濃度
ｆ　０４．　ｊ）と、その近傍平均濃度ｍ　（ｉ−１，
ｊ）との差分値の坏の値との和である。

そこで、この２値化誤差Ｅ（ｉ、ｊ）を注目画素ｆ　（
ｉ、ｊ）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、Ｅｌ　（ｉ、　ｊ＋１）は注目画
素（ｉ’、ｊ）の１画素後の画素（ｉ、　ｊ＋１）に振
り分けられる誤差であり、Ｅ２（ｉ＋１．ｊ）は注目画
素（ｉ、　ｊ）の１ライン後の画素（ｉ＋１．ｊ）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値化方式は、従来の誤差拡
散法による２値化方法と比較して、処理量が極めて少な
いにもかかわらず、これと同等ものくけそれ以上の像再
生能力が得られるのは、前記誤差を隣接する２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、等測的に複数
画素に誤差を配分して補正するのと同等の効果が得られ
るからである。

第３図は本実施例の画像処理装置のブロック図である。

第３図において、人力センサ部Ａは、ＣＣＤ等の光電変
換素子およびこれ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なうもので、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。Ａ／Ｄ変換器Ｂでは各画素のデータを８ビツト
のデジタルデータに変換し、２５６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、入力
センサ部ＡのＣＣＤセンセン感度ムラや、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。

補正回路Ｃでの補正処理済のデータは２値化回路りに送
出される。２値化回路りでは補正回路Ｃより入力した８
ビツトの多値画像データを前述した本実施例方式により
１ビツトの２値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あり、２値化回路りから送られ
てくる２値デークに基づき印刷ドツトをオン／オフ制御
して読み取り画像を記憶紙上に再現する。

ここで、入力センサ部Ａが、第４図に示す様に原稿を幅
ρ、長さｋの帯状に読み取りなから２値再生する、いわ
ゆるシリアル型走査を行う構成である場合においては、
各走査量の接続部（例えば、走査（１）と走査（ＩＩ　
）の間）で処理が不連続となるという問題が発生するお
それがある。

即ち、走査（Ｉ）のｊ方向右端部が、第１図に示すｆ　
（ｉ、ｊ）とすれば、平均濃度演算のためのＢ　（ｊ−
２，ｉ＋１）とＢ　（ｊ−１，ｉ＋１）は、次走査（■
１）で２値化すべきデータであるためにまだ２値化され
ていないためである。

このため、本実施例においては、次走査（ＩＩ）で処理
すべき該２画素の多値データをオーバラップして読み取
り、該読み取り多値データを２値化データとして置き換
えて適用する。

一方、注目画素ｆ（ｉ、ｊ）が走査（１丁）のｊ方向左
端部に位置するとすれば、第１図中のＢ（ｊ−２，１−
１）、Ｂ（ｉ−１，ｊ−１）、Ｂ（ｉ、ｊ−１）の３画
素に位置する２値データが必要であるが、上記と逆に該
２値デークは前走査（Ｉ）で２値化されている。

従ってこの場合には、本実施例のデータ保存手段により
該３画素に相当する２値デークを前走査（Ｉ）で２値化
した際に記憶しておき、置き換えて適用する。

ここで、第４図において、各走査に対するｉ方向上端部
、及び走査（Ｉ）のｊ方向左端部では、前述の処理が必
要となるが、本実施例においてはその先端数ライン以下
を有効画像域として記録するとで、上端部数ラインを無
視する。

本実施例における２値化回路りにおける前述のアルゴリ
ズムに基づく２値化部の詳細ブロック構成を第５図に示
す。

以下、第５図を参照して本実施例の前述のアルゴリズム
に基づ（２値化処理を詳説する。

第５図において、１はＤタイプのフリップフロップ（Ｆ
／Ｆ）１２〜１８及び２値化データを２ライン分遅延さ
せるＦＩＦＯバッファより成る遅延部１１により互いの
２値化データが第１図に破線で囲まれる７画素の位置関
係を保った状態で同時に入力され、前述の平均濃度値ｍ
を出力する平均値演算部であり、あらかじめ設定された
重みＲに基づき、データ変換を行うＲＯＭにより構成さ
れる。２は２値化終了点のみ作動し、多値データ演算部
１０で演算された多値データに基づ（２画素・分の重み
付き平均濃度（加算値）を平均値演算部１のＲＯＭより
の他の２値化データ出力に基づく重み付き平均濃度ｍの
一部に加算する加算器である。この時、多値データ演算
部１０よりの出力に相当する２値データつまり、Ｆ／Ｆ
　１２１５出力は、図示しないタイミング発生回路出力
によって一意的に０°゛にリセットされる。

３はコンパレータ及び減算器で構成される２値化及び誤
差演算部であり、後述する所定誤差で補正された多値デ
ータ（ｆ＋Ｅ）と、重みも付き平均濃度ｍに基づく画像
の２値化結果を出力する。

なお、この２値化結果出力は、遅延部１１にも出力する
ことが出来る。

２値化及び誤差演算部３より出力される誤差Ｅ２　（＝
Ｅ、）は加算器９に出力される。加算器９では、一方よ
り入力される多値データｆをまずこの誤差Ｅ２で補正す
る。加算器９よりの補正出力ばＥ２ラインメモリ７に人
力され、ここで１ライン分遅延される。

一方、２値化及び誤差演算部３より出力される誤差Ｅ、
（＝Ｅ２）は加算器５にも出力される。

加算器５の一方には、加算器９よりの補正出力であるＥ
２ラインメモリ７よりの遅延出力、つまり注目するｉラ
イン目のＥ２のみで補正されたデータが入力されており
、該加算器５で上２補正データに誤差Ｅ１を加算し更に
補正処理を行う。

このようにして、Ｅ、、Ｅ２で共に補正された加算器５
よりの出力データは、ＤタイプＦ／Ｆ　４により１画素
遅延された後、２値化及び誤差演算部３に入力され上記
動作を１画素毎に繰り返すこととなる。

なお、多値データ演算部１０ば２個のＤタイプＦ／Ｆと
加算器とで構成することができる。即ち、１ライン毎に
次走査領域に属する１画素分の多値データをラッチして
保持すると共に、■ライン同期信号に応じて内部のＦ／
Ｆをシフトシて保持する構成とすることで、容易に実施
出来る。

更に、２値化及び誤差演算部３よりの２値化結果畠力は
、２値つなぎメモリ１９にも出力されている。２値っな
ぎメモリ１９は、この２値化及び誤差演算部３の２値化
出力のうち、各ライン終端部の２値化データのみを１ラ
イン周期信号に同期して格納し、１走査期間遅延した後
、マルチプレクサ３０に出力する。そしてマルチプレク
サ３０で選択され、Ｆ／Ｆ　１８及び遅延部１１に入力
される。

該処理は、走査（ＩＩ）以下の各走査時のライン開始端
でのみ動作し、平均値演算部ｌは該データをライン２値
化開始点より１画素前に位置する２値データとして扱う
。

このため、本実施例においては各走査角のつなぎの部分
で連続した値として平均濃度ｍを演算して求めることが
出来る。

以上説明した様に本実施例によれば、各走査のつなぎ部
分の２値データを次走査実行時まで保存し、後走査実行
時に参照して２値データに基づく重み付き平均濃度を求
める事により、各走査量の接続部でデータが不連続にな
らず、階調性及び解像度に優れた画像を得ることが出来
る。

［第２実施イタ１月 以上説明した第１実施例では、各走査量の接続部で２値
データのみを繰り越してつなぎ処理を行ったが、本発明
は以上の例に限定されるものではなく、適宜種々変形適
用可能である。

例えば、２値化回路りを第６図に示すごとく前走査中の
各ライン終端画素を２値化した際に発生する（つまり次
走査領域の各ライン先頭画素を補正すべき）誤差Ｅ、も
繰り越し補正処理を行う様構成することにより、より正
確に２値化することが出来る。

２値化回路りを第６図に示す様に構成した本発明に係る
第２実施例を以下詳細に説明する。

　９ 第６図において、第５図と同様構成には同一番号を付し
、詳細説明を省略する。

第６図に示す第２実施例では、２値化及び誤差演算部３
より出力される誤差Ｅ、は、直接加算器５に入力される
のではなく、マルチプレクサ２１を介して加算器５に人
力され様構成されている。

また、それとともに、誤差Ｅ１は誤差つなぎメモリ２０
にも入力され、該誤差つなぎメモリ２０よりの出力が上
記マルチプレクサ２１の一方入力に出力される構成とな
っている。

この誤差つなぎメモリ２０は、各ラインの終端画素２値
化時に次走査、つまり第４図における走査（Ｉ）実行時
に各ライン毎にｊ方向に２値化して行き、走査（ＩＩ）
の先頭画素に繰り越して加算すべきＥ、誤差を次走査つ
まり走査（ＩＩ　）実行時まで記憶するためのメモリで
あり、該誤差つなぎ　０ メモリ２０に記憶されたＥ１データは走査（ＩＩ）の実
行時に読み出され、その先頭画素２値化時のみマルチプ
レクサ２１により選択されて前記加算器５に入力され、
該先頭画素のみ補正する。

この様に制御することにより、各走査の終端部の２値デ
ータを次走査実行時まで保存し、後走査実行時に参照し
て２値データに基づ（重み付き平均濃度を求める事によ
り、各走査量の先頭画素をも補正でき、各走査量の接続
部でデータが不連続にならず、階調性及び解像度に優れ
た画像を得ることが出来る。

［他の実施例］ 第１実施例で説明した、２値化データを１走査問遅延保
持して、次走査の各ライン先頭画素の２値化時に平均値
ｍを演算するための２値っなぎメモリ１９と、第２実施
例で説明した、同画素の２値化時に同画素を補正すべき
Ｅ１誤差データを１走査問遅延保持するための誤差つな
ぎメモリ２０は、同タイミングで書き込み読み出しが制
御される。又、両者のデータは合わせて８ビツト以内と
なる。

このために以上の各構成を全て同一チップ内に構成する
ことが出来る。

更に、第１実施例及び第２実施例においては、第７図（
Ａ）に示すごとき、３×３マトリクスの重みマスクを用
いたが、−膜内に中間調部分を滑らかに２値化するため
には、注目画素に隣接する画素の重みを小さ（設定する
ことが望ましい。

従って第７図ＣＢ）に示す３×５マトリクスの重みマス
クを用いた場合には、第７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７図（Ｂ）のそれは７／４８・０．１
５となす、より中間調部分を滑らかに２値再現できる。

また、第７図（Ｃ）に示す３×５マトリクスの重みマス
クを用いた場合には、Ｒ（２，−１）＝１６／２５５、
Ｒ（２−２）＝８／２５５、Ｒ（１，−１）＝２４／２
５５、Ｒ（１，−２）＝１６／２５５であり、各走査量
のつなぎ処理に用いる多値データは、主にシフト操作に
よる演算となり、ハードウェアをより簡略化出来る。

また、多値データ演算部１０は、重み付きマスクが本実
施例の３×３以上になった場合、演算量が多くなるが、
例えばｆが８ビツトデータ長であれば、その上位２ビツ
ト、３ビット程度を用いて実施しても十分効果が得られ
る。

更にまた以上の説明においては、平均濃度ｍの演算を平
均値演算部１に内蔵したＲＯＭテーブルにより簡易に実
現したが、この演算は複数個の加算器を用いても構成す
ることが出来る。このよう　４ に構成することにより、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。

上述した第１実施例及び第２実施例では、誤差を２画素
均等分配としたが、誤差の分配は２画素に限定されるも
のではなく、さらにその分配率も均等分配に限定される
ものではなく、任意の画素分配とすることがでる。又、
平均値演算マスク領域や、その重みにも限定されるもの
ではない。

上述した各実施例では人力データの種類が１つ（１色）
の場合を例として説明したが、本発明の入力データは１
色に限定されるものではなく、入力データを赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色とすることでカラー画像処理
装置にも適用することができる。

以上説明した様に本実施例によれば、画像端部の２値化
時に、参照する既に２値化された２値データが存在しな
い場合においても、同位置の多値データを用いて等測的
に２値データに基づ（重み付き平均濃度を求める事がで
き、画像端部から有効な２値化が可能となる。

また、シリアル型走査を行う場合においても、各走査の
終端部の２値データを次走査実行時まで保存し、後走査
実行時に参照して２値データに基づく重み付き平均濃度
を求める事により、各走査量の接続部でデータが不連続
にならず、階調性及び解像度に優れた画像を得ることが
出来る。

［発明の効果］ 以上説明した様に本発明によれば、画像端部から、全て
その処理結果として有効な２値化が可能となる。

また、シリアル型走査を行う場合においても各走査量の
接続部でデータが不連続にならず、階調性及び解像度に
優れた画像を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明に係る一実施例における画素毎の
多値画像を示した図、 第１図（Ｂ）は本実施例における画素毎の２値化画像を
示した図、 第１図（Ｃ）は本実施例における画素毎の重み付はマス
クを示した図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）は本実施例における２値化処理の
原理を説明するための図、 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図は本実施例におけるシリアル型走査による２値再
生を示す図、 　７ 第５図は本実施例の２値化回路の詳細を示すブロック図
、 第６図は本発明に係る第２実施例における２値化回路の
詳細を示すブロック図、 第７図（Ａ）〜（Ｃ）は重みマスクの例を示した図であ
る。 図中、１・・・平均値演算部、２，５．９・・・加算器
、３・・・２値化及び誤差演算部、４，１２〜１８・・
・フリップフロップ、７・・・Ｅ２ラインメモリ、１０
・・・多値データ演算部、１１・・・遅延部、１９・・
２値つなぎメモリ、２０・・・Ｅ１誤差つなぎメモリ、
２１．３０・・・マルチプレクサ、Ａ・・・入力センサ
部、Ｂ・・・Ａ／Ｄ変換部、Ｃ・・・補正回路、Ｄ・・
２値化回路、Ｅ・・・プリンタである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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注目画素以前の既に２値化処理され
   た所定領域の平均濃度値を求める第１の演算手段と、注
   目画素近傍の被２値化多値データを用いて所定領域の平
   均濃度値を求める第２の演算手段と第１乃至第２の演算
   手段出力に基づき、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２値化時に発生する誤差を
   補正する補正手段と、前記２値化手段出力、又は前記２
   値化手段出力及び前記補正手段出力を所定期間保存する
   データ保存手段とを有することを特徴とする画像処理装
   置。