JPH0311882A - 画像の2値化表現方法 - Google Patents

画像の2値化表現方法

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JPH0311882A
JPH0311882A JP1147229A JP14722989A JPH0311882A JP H0311882 A JPH0311882 A JP H0311882A JP 1147229 A JP1147229 A JP 1147229A JP 14722989 A JP14722989 A JP 14722989A JP H0311882 A JPH0311882 A JP H0311882A
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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〕 この発明は画像の2値化表現方法に係り、特に誤差拡散
法の改良に関する。
〔従来の技術〕
従来の画像の2値化表現方法の大要を一覧表示すると第
1表のとおりとなる。
画像の21a化表現の目的は一般に情報量のl1lI減
ということがで診るが、情報量の減少により原画偉の特
徴の一部は必然的に失われる。例えば原画像が文字、図
面等の図形部分を明瞭に表示すべき画像であったときに
は、図形部分と背景とを分離し得るような2値化(狭義
)を行うことにより、原画像の主要な特徴は保存される
。これに対して原画像が立体の自然画像等、Ill!淡
レベルにより表現すべき画像であるときには、むしろデ
イザ化等により擬似多階調表現を用いるべきであり、狭
義の2値化では、原画惟の濃淡の特1敬は失われる。
しかし、印刷分野、ファクシミリ分野等では、文字、写
真の両者が含まれる画像を処理することも多く、単一の
2値化表現法では画像全体の特徴を忠実に再現できない
そこで画像の微分値分布に基づいて文字領域(狭義の2
値化を行うべき領域ンと図形領域(擬似多階調表現を行
うべき領域)とを領域分けし、文字領域については狭義
の2値化を行い、図形領域についてはデイザ化を行うと
いう手法が提案されている。このような複合的処理では
、青領域の境界が不連続となり、z値化衷失された結果
は極めて不自然な画像となる。
一方、他の2値化表現方法として、誤差拡散法が有り、
階調数に制限のない擬似多階調表現が可能である。ここ
で誤差拡散法について説明する。
誤差拡散法の動作原理は第1図に示すとおりであり、原
画像の座標(m、n)における画素値(例えば輝度)を
f、、、とするとき、FEJ囲画素の2値化誤差の影響
を考慮しっつf、oを2値化するものである。例えば、
f、。を閾faR/2で2値化し  、 f 、。≧ R/2    → R f、ll<R/2  →0 の変換を行うとするとき、最初の(0,0)の画素f。
。では、 eo。=f、。−(f、。−R/2 ]     (1
1の21化誤差が生じる。ここに、[]はガウス関数で
ある。
そして一般の画素f、、lに関しては、周囲の一定領域
(第1図では対象画素(×印)を含む6画素)を定義し
ておき、この領域の′?5誤差について重み(1!1l
lfflではW、〜w 6)を定義する。この周囲画素
に対する加重マトリクスをエラーフィルタという。画素
f、oに対する2値誤差e、。は、第1図のエラーフィ
ルタを用いたときには、e an = (f  an 
+ Σ W+8 1)−R[fmll +Σ w  I
e  +  −R/ 2 ]           (
2)と与えられる。ここに、 g、、=  R[f、、、−R/2  ’J     
        (41と定義されている。従って式(
2)は以下のように書きかえられる。
e、。=f、n−gヨ。         (5)この
ように2値化誤差e、。には、対象画素近傍の画素にお
ける集積的な21ヒ誤差が加味されてゎり、2値化表I
t!画像全体の輝度と原画像全体の輝度を極力近づけつ
つ、なおかつ濃度分布に関してもR11lii像と21
と表rJ1画像とを1m力近似したものとしている。な
お各画素の2値化誤差はエラーバンファに格納される。
しかし誤差拡散法の2値化表現画像の特性は、エラーフ
ィルタにより決定され、いわゆる文字領域と図形領域の
両者が最重要13!される可能性は低かった。
ざらに誤差拡散法の改良として、エラーフィルタを先読
みタイプとし、エラーフィルタに起因した縞lIK様を
除去するとともに黒点の尤度を高める手法も提案きれて
いる。しかしこの手法の処理結果を見る限り、輪郭が株
端に強調された不自然な画像が発生する。
[発明が解決しようとする課題] この発明はこのような従来の間厘点を解消すべく創案き
れたもので、文字領域、図形領域を問わず画像全体の特
徴を忠実に再現し、かつ自然な印象を与える画像を発生
し得る2値化表現方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る2値化表現方法は、処理対象画素の近傍
の画素における2値化誤差に重みを乗じた値を処理対象
画素の画素値に加え、この加算結果を閾値処理する画像
の2値化表現方法において、前記重みを処理対象画素の
画素値に応じて変化きせるものである。
〔作用〕
この発明に係る21ヒ表現方法によれば、画素値に応じ
て2値化誤差の重みを変化きせるので、文字領域、図形
領域、背景領域それぞれが適正に2値化表現され、なお
かつ各領域の境界は滑かに連結きれ、自然な印象を与え
る画像が生成される  。
〔実施例〕
次にこの発明に係る画像の2値化表現方法の第1実施例
を図面に基づいて説明する。
第2図において、この実施例のエラーフィルタは、処理
対象画素の1つ前の画素、および処理対象画素のスキャ
ンラインの1−)11fIのスキャンラインにおいて、
処理対象画素に対応する画素とこのl1ii素の前後の
画素よりなる。第2図ではこれらの画素の2値化誤差に
、スキャン方向に沿゛つてe−enの符号を付している
。そして、エラーフィルタはこれらe1〜e4の2値化
誤差に対し、1〜w4の重みを与える。
これらの重みW1〜W、は一定値ではなく、原画像にお
ける処理対象画素の画素値に応じて変化する。従って画
素値をf、、、とするとき、重みWw4は画素値f、1
1(1)関数として、w+(f、n)   (+ = 
1〜4)    (61と表現される。
ここで、従来の誤差拡散法と同様の表現方法を用い、本
実施例を表現すると以下のとおりとなる。
f 1l11 = f 、n + Σ w  1 (f
−1)         (71g、+1 =  R[
f、、−R/2  ]           (8)e
a、l =  fmn−11mn          
       (9)なお式(7)ではi=1〜4に限
定せず、任、!のエラーフィルタに適用し得る表現を用
いている。
ここで重みvv+(f−1と2値化表現画体との関係を
考察してみる。
仮 に  w  1 (f−71=Oと  し  た 
 と  き  、f 、o = f 、11 となり、 g、。=  R[f、Il−R/2  ]であるから、
これは狭義の2値化と等価である。
方、wIffa−)>>Oとしたとき、周囲の2値化誤
差が処理対象画素に強く反映し、2値化表現の結果とし
て周囲に白画素が多いときには処理対象画素は逆に黒画
素になる傾向をもつ。従っである領域単位で見れば、I
l像は平均化された濃度分布をもつようになり、いわゆ
る平滑化と同様の211果が生じる。これは滑かな中間
調表現には好適である。
以上より、文字領域についてはw+(f−)を少とし、
図形領域については1(f、。)を大とすることにより
、画像全体について特徴を忠実に再現し博ることになる
。ざらにこの重みはl1m素毎に画素値に基づいて決定
され、1画素単位で変化し1専るので、各領域は滑かに
連結される。
w、(fll、、l)の特性については種々考えられる
が、第3図〜第6図の特性により、それぞれ良好な結果
Jt擾ている。
第3図は、w、〜W4について、fllllに対して単
調増加のM向を与えたものであり、画素値が大となる程
重みを増加させている。
例えば中間輝度から高輝度に纜る中間調領域と、低輝度
(例えば黒)の文字とが含まれる画像において、このよ
うな重み特性を与えると、文す\領域は鮮明に2111
!化され、中間調領域については適正な多階調表現が行
なわれる。
第4図は輝度R72以下に単調増加、輝度R/2以上に
単調減少の特性を与えたものであり、低輝度および高輝
度領域において鮮明な狭義の21ヒが行われ、中間調に
ついて多階調表現がとられる。
これによって低輝度の文字および高輝度の背景(例えば
白)について鮮明な2値化が行なわれる。
背景領域については、従来単色表現が行なわれないこと
が多く、デイザI!J様が散在する傾向が強かった。こ
の場合文字や図形の表示が不鮮明になるばかりでなく、
背景領域のデータ量が著しく増大し、ファクシミリにお
いては通4g効率が著しく低下する。これに対し、背景
領域に対し狭義の2値化あるいはこれに近似した処理を
行うことにより、背景領域の単色表示が可能となる。
第5図は、第4図の左側単調増加、右側単調減少の傾向
に加え、両側の特性曲線に上に凸の傾向を与えている。
これによって多階調表現の領域が広げられ、著しく低輝
度および著しく高輝度の領域のみに対し狭義の2値化が
行なわれる。
第6図は、第41!Itの左側単調増加、右側単調減少
の傾向に加え、左側の特性曲線には下向に凸の曲線から
上向きに凸の曲線となる傾向を与え、右側の特性曲線に
は上向きに凸の曲線から下向に凸の曲線となる傾向を与
えている。このような釣鐘状の特性によれば、狭!!2
値化領域の鮮明度が一層高められ、なおかつ多階調表現
領域の平滑性が一層高められる。
なお第2図のエラーフィルタにおいて、W  H=  
W  2  =  W  31.5w+  ≦ w 4
 ≦ 2  、 5  w  +0 10 ≦ w 1
 ≦ 0.26 の条件で良好な結果を得ており、−数的にはその中間値
をとればよいことが判明している。
第7図はこの発明の第2実施例を示すブロック図であり
、エラーフィルタの重みの設定は、原画像の微分値に基
づいて行なわれている。微分値はス形境界において著し
く大となり、また図形領域等の中間調領域では、文字領
域の文字部分および背景領域に比較して微分値は大とな
る傾向がある。従って微分llI!(1次微分、2次微
分、ラブアシアン、ソベールオペレータその他の微分オ
ペレータ)に基づいて重みを調整することも当然可能で
ある。
〔発明の効果〕
前述のとおり、この発明に係る2値化表現方法によれば
、画素値に応じて2値化誤差の重みを変化きせるので、
文字領域、図形領域、背景領域それぞれが適正に2値化
表現され、なおかつ各領域の境界はなめらかに連結され
、自然な印象を与える画像が生成きれるという優れた効
果を有する。
第1図 原画像 2値化表現画像
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の誤差拡散法の動作原理を示すブロック図
、第2図はこの発明に係る2値化表現方法の第1実施例
を示すブロック図、第3図は同実施例にわける重み変化
の第1の特性を示すグラフ、第4図〜第6図は第2〜第
4の特性をそれぞれ示すグラフ、第7図は第2実施例を
示すブロック図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)処理対象画素の近傍の画素における2値化誤差に
    重みを乗じた値を処理対象画素の画素値に加え、この加
    算結果を閾値処理する画像の2値化表現方法において、
    前記重みを処理対象画素の画素値に応じて変化させるこ
    とを特徴とする画像の2値化表現方法。
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