JPH03112269A - 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，Ｆ１．．ＯＹＤ　＆Ｌ、
　５ＴＥＩＮＢＥＲＧ、“”ＡＮ　ＡＤＡＰＴＩＶＥ　
ＡＬＧＯＲＩＴＩＩＭ　ＦＯＲＳＰＡＴＩＡＬ　ＧＲＡ
Ｙ　　５ＣＡＬＥ”、ＳＩＤ　７５　ＤＩＧＥＳＴ、Ｐ
Ｐ３６〜３７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（最濃レベルか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（＝Ｉけな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Ｊ 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、ハト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。

さらに前者においても、特に、コンピュータグラフィッ
ク（ＣＧ）画像の様に一定濃度値を広い画像領域で有す
る場合に、誤差拡散マスクに基づく周期性が２値画像上
に現われ、画像品位の低下を招いてしまうという欠点が
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
た課題を解決することを目的として成されたものである
。即ち、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
置を提供することを目的として成されたものである。

上述の目的を達成するため、本発明に係る一実施例は以
下の構成を備える。

即ち、注目画素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、該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、
該２値化手段で２値化した際に発生する誤差を複数入力
画素に分配して誤差補正する補正手段と、該補正手段で
の分配率を所定信号に基づき変更する誤差分配手段とを
備える。

［作用］ 以上の構成において、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
。

［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）は入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（ｉ、ｊ）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値化処理が終了
しており、注目画素の２値化後はｔ’　（ｉ、ｊ＋ｔ）
　＋　ｔ’　（ｉ、ｊ＋２）　ｌ・・・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（°“Ｏ゛°
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、３Ｘ３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）＝Ｏ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（’Ｉｊ）及び
既に割付けられた２値化補正値Ｅ（ｉ、ｊ）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）□１ｆ（ｉ、ｌ＋Ｅ（ｉ、ｊ）５ｍ（ｉ、ｊ）
のときＢ（ｉ、ｊ）＝Ｏｅｒｒ＝ｆ（ｉ、　ｊ）　＋　
Ｅ（ｉ＋　ｊ）−ｍ（ｉ、　ｊ）ｅ　１　（ｉ、ｊ＋ｌ
）　＝　Ｋ　ｌ　ｘ　ｅｒｒｅ　２　（ｉ＋ｌ、ｊ）　
＝　Ｋ　２　Ｘ　ｅｒｒｅ　３　（ｉ＋ｌ、ｊ＋ｌ）　
＝　Ｋ　３　Ｘ　ｅｒｒ但し、Ｅ（Ｌｊ）　＝ｅｌ（ｉ
、ｊ）　＋ｅ２（ｉ、ｊ）＋ｅ３（ｉ、ｊ）Ｋ１＋に２
＋に３＝１ 第２図（Ａ）、（Ｂ）に上述した一連の０式を図に表わ
したものを示す。

式■において、Ｅ（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、ｅｌ　（ｉ、　ｊ）と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　（ｉ−１，ｊ）に２値化した際に発生する
誤差ｅ２　（ｉ、　ｊ）と、該画素の１画素前つまり画
素（ｉ−１，ｊ−１）の多値濃度ｆ　（ｉ−１，ｊ−１
）を２値濃度Ｂ　（ｉ−１，ｊ−１）に２値化した際に
発生する誤差ｅ　３　（ｉ、ｊ）を積算した値である。

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。

又、式■において、誤差ｅｒｒを隣接する３画素に分配
する際に用いる分配率Ｋｌ、に２．に３は、あらかじめ
用意した％９％２％の内から例えば乱数によって、１画
素２値化毎に変更して用いることにより、２値化画像上
で周期性が発生してしまうのを乱す。

以上説明した様に本実施例における２値化方式によれば
、従来の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
生力が得られる。これは、前記誤差を隣接する３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、等偏曲に多
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。

又、本実施例の特徴的処理方式によれば、上記平均濃度
と入力データ間に発生する誤差ｅｒｒを位置に１体１に
対応する一率の分配率で配分して入力データを補正する
のではなく、乱数的に上記配分率を変化させて補正する
ことにより、誤差補正処理の規則性を乱すことができる
。このため、特有の低周波のテクスチャが発生すること
が防止でき、画質が劣化するといったことがなくなる。

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、入力センサ部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値データ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
。

上述した第３図に示す２値化回路りの詳細回路図を第４
図に示す。

第４図において、１．２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は２値データ
、１１は多値データを１画素遅延させるためのＤタイプ
のフリップフロップ（ＤＦ／Ｆ）　、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
素のデータを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
前記平均濃度演算ＲＯＭ８から出力された閾値との差ｅ
ｒｒを演算する減算器、１０は入力された注目画素の多
値データと前記平均濃度演算ＲＯＭｇから出力された閾
値とを比較する比較器、１２は誤差メモリ１５出力に誤
差分配器１Ｇより出力される配分誤差ｅ１と補正回路Ｃ
から出力される入力データを加算する加算器、１３はＤ
Ｆ／Ｆ１４で１画素分遅延保持された誤差ｅ３と誤差分
配器１６より出力される分配誤差ｅ２を加算する加算器
、１４は誤差分配器１６より出力される分配誤差ｅ３を
１画素分遅延保持するＤＦ／Ｆ、１５は加算器１３で加
算された誤差ｅ２＋ｅ３を約１ライン分遅延保持する誤
差メモリ、１６は減算器９から出力される誤差ｅｒｒを
３画素に対して分配する誤差分配器、１９は誤差分配器
１６の誤差分配率を制御する乱数発生器である。

以上の構成において、比較器１０は式■に基づき２値化
した１ビツトのデータ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に入
力されている。更に、ＲＡＭ２により１ライン遅延させ
た２値データＢ　（ｉ−１，ｊ＋１）はＲＡＭ１に入力
され、以上の２つの遅延ＲＡＭ２．１により２ライン遅
延させた２値データＢ（ｉ−２，ｊ＋１）が平均濃度演
算ＲＯＭ８に出力される。

さらに、Ｄ　Ｆ／Ｆ　３はＢ　（ｉ−２，ｊ）　、　Ｄ
　Ｆ　／　Ｆ　４はＢ　　（ｉ−２，ｊ−１）　　、　
　Ｄ　Ｆ　／　ＦＳはＢ　（ｉ−１，ｊ）　　、　　Ｄ
　Ｆ／Ｆ６はＢ　（ｉ−１，ｊ−１）　、　Ｄ　Ｆ　／
　Ｆ　７はＢ　（ｉ、ｊ−１）を平均濃度演算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値化画像である。平均濃度演
算ＲＯＭ８にはあらかじめ式■に基づき式■に示す２値
化閾値ｍ（ｉ、ｊ）が格納されているので、′これらを
平均濃度演算ＲＯＭ８の入力アド■ レスに接続すれば、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ＤＦ／Ｆ１１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は式■における不等式
の両辺の差 ｅｒｒ＝ｆ（ｉ、ｊ）十Ｅ（ｉ、ｊ）−ＩＩｌ（ｉ、ｊ
）・・・・・■を演算する。

一方、比較器１０は上記２つの入力に基づき、ｆ　（ｉ
、ｊ）　＋　Ｅ　（ｉ、ｊ）と、ｍ（ｉ、ｊ）を比較し
、２値化データＢ　（ｉ、ｊ）を出力する。

また式■に基づき、減算器９から出力される誤差ｅｒｒ
は誤差分配器１６に入力される。

誤差分配器１６では乱数発生器１９がら出力される２ビ
ツトの乱数信号に応じて、式■に従う３種の分配誤差ｅ
ｌ、ｅ２．ｅ３を出力する。

ＤＦ／Ｆ１４では誤差のうちｅ　３　（ｉ＋１．ｊ＋１
）を１画素分遅延保持して、ｅ　３　（ｉ＋１．ｊ）を
出力し、加算器１３で同位置に対するｅ　２　（ｉ＋ｌ
、ｊ）と加算する。

同加算値は誤差メモリ１５に格納すると共に、１ライン
−１画素前に格納されたデータ、っまりｅ　２　（ｉ、
ｊ＋１）　＋　ｅ　３　（ｉ、ｊ＋１）を読み出し、同
位置に対する分配誤差ｅ　１　（ｉ、ｊ＋１）と共に入
力データｆ　（ｉ、ｊ＋１）を加算器１２で加算し、誤
差補正が終了する。

以下上記処理を繰返し行なうことにより２値化処理を順
次行なう。

第５図に本実施例の乱数発生器１９と誤差分配器１６の
詳細回路を示す。

第５図において、上部に示す乱数発生部１９は、合計２
５個のＤＦ／Ｆ１７−１〜１７−２５と３個の排他的論
理和回路（エクスクルシブ・オア回路）ＥＸ−ＯＲ１８
−１，２，３で構成されている。同２５個のＤＦ／Ｆは
図示しないプリセット回路によりその出力か全て“°Ｏ
”となる事を防止した、いわゆるＭ系例符号発生器であ
り、その周期＝２２ｓ１となる擬似乱数は各ＤＦ／Ｆ出
力で得られる。

本実施例では、そのうちＤＦ／Ｆ１７−２５出力とその
前段ＤＦ／Ｆ１７−２４出力の２ビツトの信号を用いる
。

一方、下部に示す誤差分配器１６は、４個のマルチプレ
クサ１６−１．１６−２．１６−３及び１６−４と、減
算器２０、加算器２１とで構成されている。

誤差分配器１６へ入力された誤差ｅｒｒに対して、ビッ
トシフトによって、それぞれ’Ａｅｒｒ。

％ｅｒｒを求める。’３ｅｒｒは加算器２１、マルチプ
レクサ１６−１及びマルチプレクサ１６−３に入力され
る。％ｅｒｒは加算器２１、マルチプレクサｌ６−２及
びマルチプレクサ１６−４に入力される。

加算器２１はビットシフト操作で配分された坏ｅｒｒと
イｅｒｒとを加算し、減算器２０に出力する。減算器２
０はこの加算器２１よりの加算値と入力されたｅｒｒと
を減算し、 ｅｒｒ　　　（坏ｅｒｒ　＋　！／ｉ　ｅｒｒ　）を求
める事によって演算誤差発生を防止した約％ｅｒｒに相
当する配分誤差Ｑｅｒｒが得られる。

そしてこの配分誤差’／（ｅｒ　ｒはマルチプレクサ１
６−１及びマルチプレクサ１６−３に出力する。

従って、マルチマルチプレクサ１６−１及びマルチプレ
クサ１６−３出力は、乱数発生器１９のＤＦ／Ｆ１７−
２４の出力信号に応じて、Ｖ、ｅｒｒ又は配分誤差■ｅ
ｒｒが選択され、マルチプレクサ１６−２．’１６−４
出力ではさらに乱数発生器１９のＤＦ／Ｆ１７−２５）
出力信号に応じて、！／６ｅｒｒ、配分誤差Ｑｅｒｒ　
、　！／１ｅｒｒの３種のいずれかが選択される事にな
る。

以上２ビツトの乱数によって、ｅｌ、ｅ２゜ｅ３は分配
率の異なる６通りの分配処理が乱数的に行なえる。

第６図（Ａ）、（Ｂ）に本実施例における重みマスクの
一例を示す。

第６図（Ａ）の重みマスクは周囲７画素の２値データか
ら平均値を求め、第６図（Ｂ）の重みマ　０ スフは周囲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６図（Ａ）に示す重みマ
スクｌを用いる。そして、実際に入力される６ビツト画
像濃度レベル（０〜６３）に、正規化する為に平均濃度
演算演算ＲＯＭ８のＲＯＭテーブルは式■で得られた値
を６３倍して６ビツト値に変換した値として格納してお
く。

しかし、第６図（Ｂ）の重みマスクを用いても全く同様
に平均濃度演算ＲＯＭ８のＲＯＭテーブルに式■で得ら
れた値を基にした所定値を格納しておけば良い。

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て平均濃度を演算し、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。

さらに３画素への誤差補正処理はビットシフト演算で得
られる％１局の分配率である為、極めて簡単なハードウ
ェアで実施出来、乱数的に該３画素への誤差配分を変更
して行なう事によりこの種の２値化方法特有の周期的テ
クスチャーを防止して２値化が可能となる。

また、誤差拡散法の場合と同様に所定配分率で二次元的
にさらに多い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、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。

［第２実施例］ 以上説明した実施例は、誤差補正する３画素位置に分配
率が°゛０°°でない値を割り付ける例について説明し
たが、本発明は以上の例に限定されるものではなく、例
えば以下の様に分配してもよい。

即ち、本発明に係る第２実施例においては、誤差の分配
率を共に局、局とする。そして、乱数的に、例えば補正
位置を（ｘ、ｊ＋１）と（ｉ＋１．ｊ）　、又は（ｚ、
ｊ＋１）と（ｉ＋ｌ、　ｊ＋１）又は（ｉ＋ｌｖ　Ｊ＋
１）と（ｉ＋ｌ、ｊ）の如く、３位置のうちの２位置を
選択して誤差補正するよう構成することにより、なだら
かな濃度変化を有する画像に対しても、低周波のテクス
チャが発生し、画質が劣化するといったことがなく、誤
差拡散マスクに基づく周期性が２値画像上に現われ、画
像品位の低下を招いてしまうという　３ ことも有効に防止できる。

［第３実施例］ 以上説明した実施例においては、乱数発生器を用いて低
周波のテクスチャ等の発生を防止したが、本発明は以上
の乱数発生器を用いる例に限定されるものではない。例
えば、注目位置の補正後多値データつまりｆ　（ｉ、ｊ
）　＋　Ｅ　（ｉ、ｊ）の下位２ビツトを用いて低周波
のテクスチャ等の発生を防止しても良好な結果が得られ
る。

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、入力データなＲ，Ｇ、Ｂの３色をす
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　４ で短時間に得ることができる。

【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図は本実施例の２値化回路の詳細を示すブロック図
、 第５図は本実施例の第４図に示す誤差分配器及び乱数発
生器の詳細回路図、 第６図（Ａ）、（Ｂ）は重みマスクの例を示した図であ
る。 図中、１．２・・・遅延ＲＡＭ、３〜？、１１゜１４．
１７−１〜１７−２５・・・フリップフロップ、８・・
・平均濃度演算ＲＯＭ、９，２０・・・減算器、１０・
・・比較器、１２，１３．１８−１〜１８−３．２１・
・・加算器、１５・・・誤差メモリ、１６・・・誤差分
配器、１６−１〜１６−４・・・マルチプレクサ、１９
・・・乱数発生器、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。 特許　出願人　　キャノン　株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 注目画素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、該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、該２値
   化手段で２値化した際に発生する誤差を複数入力画素に
   分配して誤差補正する補正手段と、該補正手段での分配
   率を所定信号に基づき変更する誤差分配手段とを有する
   事を特徴とする画像処理装置。