JPH03162177A - 多値画像の２値化処理方法 - 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］ この発明は、濃度の階調を多値で表現した多値画像を、
網点による２値画像として複製する際、階調性と解像度
の両立をはかる技術に関するものである。

？従来の技術］ 原画像からスキャナに入力したデジタル多値画像を、行
列状に配列した複数のドットの明暗（ドットをインキで
塗らないのが明、インキで塗るのが昭）により２値表現
して原画像を複製する方法は、インキの漢度を一定にし
ておいてイン４を塗る面積の大小により濃度を表現する
ものであって、面積階調法と呼ばれ、インキ自身の濃度
やインキ層の厚みを変化させて濃度を表現する濃度階調
法に比して印刷工程が容易であることから、多用されて
いる。

このような？！２製方法においては、階調性と解像度が
問題になる。

すなわちスキャナに入力する段階では、原画像はｋｘ■
行列状に配列する複数の画素（ピクセル）に分けられ、
各色ごとに、各画素の淵度の階調は、例えば８ビットで
Ｏから２５５の２５６段階に表現される。入力画像のＷ
？像｛αについては、通常１インチ当り２００〜５００
本の平行線による格子で画素を分けているが、このより
少ない任意の１インチ当り線数とすることもできる。

一方出力する段階では、１つの画像を表現するためのプ
リンタのドットの数には、物叩的制約があり、現在のと
ころ１インチ当り６００（ｆｌｉｔが限Ｉｆｆとされて
いる。

そこで、複製の解像度を上げたい場合には、入力の１画
素に１ドツ１−を対応させ（例えば前記線数を１インチ
当り５００本とする）、入力画素の階調値に応じて対応
するドツｌ・を明または■８の２値表現する方法（デイ
ザ法）をとることができ、この個々のドットの明暗を決
定するときの明・暗の境界の階調値を閾値といっている
。

階調性を上げたい場合には、例えば前記線数を１インチ
当り２００本とし、ドット数を１インチ当り６００個と
すれば、１画素に３ｘ３＝９涸のドットを対応させて、
９個のドットによる１０段階の階調をもつ網点を対応さ
せることができる。

すなわち０，０、Ｃ１、２．・・・．９個のドツ１−を
暗とする場合に、各々暗とする面積をＭＦＡさせて面積
が１０段階に異なる昭の領戚一網点−を形或するもので
あり、これは濃度パターン法とよばれ、階調性の表現に
優れた方法である。線教を１インチ当り１５０本として
ドット数を１インヂ当り６００個とすれば、１画素に４
ｘ４＝１６ｇのド・ン１へをＴｈｊ応させて１７段階の
階調を得ることができ、更にまた、線数を１インチ当り
３００本としてドット数を１インチ当り６００個とすれ
ば１画素に２ｘ２＝４個のドットを対応さ仕て５段階の
階調を得ることができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、デイヂ法では解像度は大きくなるが、階調性
は単一面積のドツ｛・の明と暗で表わされるため、画像
がｌｌ調となり、また濃度パターン法では、階調性を上
げて階調性表現に使うドツ１一数を増やすほど、１イン
チ当りの入力画素数が少なくなり、解像度が下がるとい
う問題がある。

この問題に対し、デイザ法において階調性を補う方法と
して、組織的デイザ法や誤差拡散法が知られている。

組織的デイＩｆ法は、ドットの明・暗を決定する際の階
調値の閾値が、ドツｌ一の並び方向に因明的に変化する
ようにして、昭のドットが周明的に集まるようにしたち
のＣあり、また誤差拡散法（ま、ドットの明・暗を決定
する際の階調値の閾値との誤差を周囲の入力画素の階調
値に分故して加えて、１９られる新しい階調値と悶賄と
の比較により次のドツ１−の明・暗を決め誤差を拡散し
、これを繰り返すものであって、ドツｌ一の明暗の決定
に原画のＷ３調性が反映するようにしたものである。

これらはいずれも、１画素に１ドットが対応するという
本質的構造から、出力画像でのド・ソトのの明暗は、各
ドット毎に独立しており離散的であるため、単調さは逸
れず、また誤差拡散法でｔよ各ドット毎に新しく複数個
の階調値に対して誤差拡散の計算をし直さなければなら
ず、訓算星が膨大となり、処理に時間がかかり過ぎる問
題パある。

この問題は１画像に使用できるドットの数に制限がある
ところから来ており、このドットの数を２５００個程度
に増やす技術も開発されている。

これはフィルムにレーザ光による焼付によってドットを
形成するもので、印刷に用いられている方法であり、１
インチ当り１５０線とし、１画素当り８Ｘ８＝６４ドッ
トを使用して６５階調を表現でさる網点方式どした場合
でも、１インチ当り１　５０Ｘ８＝１　２００ドットで
間に合い、ドット数に余裕がある。

しかし、この方法では、ｔ４置が大型でかつ高価である
、という問題がある。

この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、１インチ当−りのドット数が十分でない装慢によっ
て２値出力して、解像度はあるレベルより落さずに網点
方式によって階調性を表現し、この階調性を表現するた
めのドット数ｍｎ　（＞　１　）が表現しようとする階
調性のレベルに比して充分にとれない場合に、表現しよ
うとする階調性のレベルに近づけ得る多値画像の２値処
理方法を提供することを目的としている。

［課題を解決するための千段コ この目的に対応して、この発明の多値画像の２値化処理
方法は、原画像をｋ行℃列の行列状に配列する複数の画
素に分けて各画素の濃度の階調を多値表現する画像の入
力装置と、出カ画像をｐ行ｑ列の行列状に配列した複数
のドットの明暗て・２（ｉＩＩ表現する画像の出カ５Ａ
蔭とを用いて、原画像を？！２製するための多値画像の
２値化処理方法であって、前記ｐ行ｑ列の行列状に配列
した複数のドットを仮想の網目で分割して該網目がｋ行
氾列の行列状をなし、かっ１網目単位にｍ行ｎ列（ｍｎ
＞１）の部分行列状のドッ１一群が入るようにし、これ
らｍｎＵＡのドットで表わせるｍｎ＋１種の階調に対応
して入力画素のとり得る階調値をｍｎ＋１個の階層Ｃ。

，　Ｃｒ　．　・．　Ｃｒ　，　・，　ＣＩＩｌ，ニ分
Ｇｔかつ階層Ｃ　　（ｒ＝ｏ，０、Ｃ１、・・・，ｍｎ
）を代表すｒ る基準値Ｎ　　（ｒ＝０．０、Ｃ１、・，ｍｎ）を設（
ノ、ｒ また、各階階層Ｃｒ毎に、各々の要素が階調ρを表わす
ｍ行ｎ列のドット群でできている面積階調パターンであ
るＶ行Ｗ列の行列状の面積階調パターン表を用意し、Ｘ
行ｙ列の入カ画素の階調値ａ　ｘ　，　ｙに対してＸ行
ｙ列の網目内のドット群にょりａ　　が属する階階層Ｃ
ｒに対応する而栢階調パｘ，■ ターン表より（ｘ−１　）ｍｏｄ　（ｖ）＋１を行番号
，　　（ｙ−１　）ｍｏｄ　（ｗ）−１−１を列番号ト
スル而梢階調パターンを２値出カし、この際に生ずる誤
差ａ　　　−Ｎｒを当該画素の位置に相対的に対ｘ．■ 応ささせた拡散係数行列内の係数の大きさに応じて周聞
の画素の階調値に分敗して加え、｛ｑられた新しい階調
値を用いて次の階調値に対して前記２］直出力を行ない
かつ誤差を拡散し、以下これを繰返すことを特徴として
いる。

［作用］ このように構成された多値画像の２値処理方法において
は、まず必要な解像度のレベルすなわち画素を区画する
線数を選択すると、階調表現用に使用すべき１網口内ド
ット数ｍｎが決まる。１つの画素の階調値ａ　　に対し
て【よ、それが属するｘ，■ 階層Ｃｒを決定され、階層Ｃｒ及びｘ．ｙにより対応す
る面積階調パターン表及びその上の１つの面Ｆ？４＋ｉ
調パターンが決定され、ａ　　に対応する×１ｙ 網目上位置のｍｎ個のドット群によりその面積階調パタ
ーンが２値出力される。

一方、ａ　　は階階層Ｃｒを代表する基準値Ｎ×１ｙ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　『と比較ざれ、この際に生ずる誤差ａ−Ｎ＋よ、ｘ
，ｙ　　　　　　ｒ 当該画素の位置に相対的に対応する拡散係数行列内の係
数の大きさに応じて周囲の画素の階調俯に分散して加え
られる。

次の画素の階調値（例えばａｘ＋０、Ｃ１、ｙ　）は、
このようにして誤差拡散されて得られた新しい階調値で
あり、この階調値に対して、対応する網目上位置の新た
なｍｎ個のドット群はその属する階層及び画素の座標に
対応する面積階調パターンとして２　１ａ出力され、そ
の際の誤差が拡改される。この榛作を順次繰返し、すべ
ての網目内のドット肝が、それぞれの面積階調パターン
として２値出力ざれ、原画像の複製が完了する。

得られた複製はｍｎ＋１段階の階調をもち、しかも誤差
が周四に拡散されるため、階調性が向上する。

また誤差拡散の計算は、ディザ法の場合とは異なり、各
ドッ１一毎に行うのではなくてｍｎ個のドット群毎に行
うのであるから、計０回数は１／ｍｎｆｉ済み、処理時
間が少ない。

［実施例］ 解像度のレベルを決める線数として、１インチ当り１５
０本を選択すると、ドッ１へ数が１インヂ゛５り６００
の場合、１網口に４ｘ４＝１６個のドット群が入る。従
って画素の階調１直がＯから２５６で表わされる入力装
置を用いた場合には、全画素の階調値（第１図）の各々
を１７階層に分Ｉノる。

階岡の分け方としては、例えば第２図に示す方法をとる
ことができる。すなわち第２図において、Ｃ　　．Ｃ　
　．Ｃ　　，・・・，Ｃ１６は階層であり、それ０　　
１　　２ らの添字は１６個のドツ｛一のうら１１３とすべきドツ
１−の数（面積階調伯）を表しており、各々の階層に表
示された階調悶値《２進表示と１０進表示とで併記した
〉を越えない階調値がその階層に属することを示す。Ｃ
　には後述の誤差拡故によって０ 生じ得る負値も含まれ、同様に０１６には２５６より大
きい値も含まれる。

また、各１ｉＪ府Ｃ　には塁Ｑ−値Ｎ１を設ける。

ｒ 第２図の例では、ｃｏには負値から７までが含まれるこ
とを考慮して、それらの中央値Ｏを階問Ｃ　の基準値Ｎ
　とし、Ｃ１には８から２３が含ＯＯ よれるのでそれらの中央｛直としてＮ　１＝　１　６と
し、以下、同様に定めでいる。

但し、階層、基準値の定め方は上記の方法に限るもので
はなく、人間の眼の感じ方に合吐て不均等な間隔ｅ階層
分けしたり、皐準値としてその階層に含まれない階調値
を選択することも可能である。

前記面積階調１１１ｒ　（ｒ−０．　１　．　２．−．
　１　６）毎に各要素が４行４列のドツ１・酵で構成さ
れかつ、各々の要素が１６個のドットのうちＦ個を暗と
することにより「階調を表わす面ＶＪ階調パターンであ
る３行４列の行列状の面積階調パターン表を用意する（
第３図）。

更にまた、後述の誤差拡散に用いる拡散係数行列を用意
する。これ｛よ誤差を拡改しようとする範凹（図ぐはそ
の対象階調値から数えてα行以内．β列以内）について
拡散係数を表示したちのであり、このような拡散係数行
列としてはアイｆ法で用いるものを使用でき、α，βと
しては一般に計算速度も考慮して、α一β−２やα−β
＝３等が用いられる。

さて、最初の画素の階調値ａ　　にχ・１してその１１ 属づる階層を決める。例えばａ１１＝６８の場合はＣ４
である。従って最初の、すなわ＃５１行１列目の、網目
内の１６のドツ、トにより、第３図の１の面Ｖ４Ｗ３調
パターン表の２のパターンを２　１ｕ’Ｊ出力する。こ
のときの誤差は、 ６８−Ｎ　　＝６８−６４＝４であり、誤差は、前３ 述の拡故係数行列に従ってα行以内，β列以内のａ，，
（ｓ＝１．２，−ａ、ｔ＝１．２．−・・β）に対して
拡散される。すなわら、ａ　　にＳ［ ４ｘｂ　　　／（拡散係数行列内のすべての係数のｓ，
ｔ 和（要素））を加えたｔＩｆｆが新しい階調値ａ　　と
Ｓ　［ なる。

次の対象階調値ａ　　は前述の誤差拡散後の値２１ であり、このａ　　について、同様に階居を決定２１ し、対応する面積階調パターン表の面積階調をパターン
を決定し２値出力し、誤差を求め、この誤差はａ２１か
ら数えてα行以内、β列以内の階調値に対して拡改され
る。以下この操作をス４：Ｉ・ナの主走査方向にａ　　
　，ａ　　　，・・・と行い第１例０、Ｃ１、１　　　
２．１ が完了するとａ　　　，ａ　　　・・・と第２列を、次
に２１　　２２ 第３列を、と順次繰返すが、このとき一般に、画素ａ　
　に対して２　｛ａ出力されるパターンはｘ，ｙ ａ　　のｌＪＡ居に対応づる面積階調パターン表の×，
ｙ （ｘ−１）ｍｏｄ　（ｖ）＋１を行番号，ＣＶ−　１　
＞ｍｏｄ　（ｗ）　＋１を列番弓とする要累（ｍ行ｎ列
のドット群により構Ｉ＆．）であり、階調ｆ＋ｆｉ　ａ
　　　の誤差をＤ　　とし、拡散行列の要素のｘ，ｙ　
　　　　　ｘ・ｙ 総和をＢどすると、ａ　　から数えてα行、β列×．ｙ 以内の階調値ａｘ＋ｓ−０、Ｃ１、　ｙ＋ｔ−１　　（
　ｂ　＝１　．２　，・・・α、ｔ＝１．２．・・・β
）に拡改される誤差は、Ｄｘ　ｂ　ｓ．　ｔ　／　Ｂで
あり、 ｘ，■ ＋　Ｄ　　　Ｘ　ｂ　ｓ，ｔ　／　Ｂ ａｘ＋ｓ−０、Ｃ１、ｙ＋ｔ−Ｉ　　　　Ｘ，Ｖが新し
い階調値となる。

こうして、ｋｘ，Ｑ個の画素について２値出力を終わり
全画像を得る。

１網目内のドット数が６４の場合の階届分Ｃノの仕方と
基準値の定め方の１タ］を第６図示す。

なお、誤差の拡改方法は、上記の例に限定されずディヂ
法で用いる種々の方法をとることができる。

［弁明の効果］ 以上の説明から明らかな通り、この発明によれば、１イ
ンチ当りのドット数が十分でない装置によって２値出力
して、解像度はあるレベルより落さずに網点方式によっ
て階調性を表現し、この階調性を表現するためのドット
数ｍｎ（＞１）が表現しようとする階調性のレベルに比
して充分にとれない場合に、表現しようとする階調性の
レベルに近づけることができ、またＶ行Ｗ列の面積階調
パターン表を用い、各画素の２値出力パターンを画素の
座標によって変化するものととしたため、入力画素は■
行Ｗ列を１つの画像ユニットとして分υＪされ、各々の
ユニット内では、組織的なｍ　Ｉｆパターンが表現でき
、モアレ等の少ない多値画像の２値処理方法を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は行列状に配列した入力画素のＩｌ／ｉｖＡｆＩ
を示す図、第２図は階調値がＯから２５６までの値をと
り１網月内に１６ドットが入る場合の！階調値のＭ層分
けの仕方と基準値の定め方の例を示す表、第３図は第２
図に示すＩＩｌ！ｉ囮の面積階調鎮に対応する面積階調
パターンの例を示す図、第４図は誤差拡散係数行列を示
す図、第５図は画素と画像ユニッ｛〜と金画像の関係を
示す説明図、及び第６図は階［がＯから２５６までの値
をとり１網Ｏ内に６４ドットが入る場合の階調値の階層
分けの仕方と基準値の定め方の例を示す図である。 特；Ｔ出願人 東洋インキ製造株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 原画像をｋ行ｌ列の行列状に配列する複数の画素に分け
   て各画素の濃度の階調を多値表現する画像の入力装置と
   、出力画像をｐ行ｑ列の行列状に配列した複数のドット
   の明暗で２値表現する画像の出力装置とを用いて、原画
   像を複製するための多値画像の２値化処理方法であつて
   、前記ｐ行ｑ列の行列状に配列した複数のドットを仮想
   の網目で分割して該網目がｋ行ｌ列の行列状をなし、か
   つ１網目単位にｍ行ｎ列（ｍｎ＞１）の部分行列状のド
   ット群が入るようにし、これらｍｎ個のドットで表わせ
   るｍｎ＋１種の階調に対応して入力画素のとり得る階調
   値をｍｎ＋１個の階層Ｃ＿０、Ｃ＿１、・・・、Ｃ＿ｒ
   、・・・、Ｃ＿ｍ＿ｎに分けかつ階層Ｃ＿ｒ（ｒ＝０、
   １、・・・、ｍｎ）を代表する基準値Ｎ＿ｒ（ｒ＝０、
   １、・・・、ｍｎ）を設け、また、各階層Ｃ＿ｒ毎に、
   各々の要素が階調ｒを表わすｍ行ｎ列のドット群ででき
   ている面積階調パターンであるｖ行ｗ列の行列状の面積
   階調パターン表を用意し、ｘ行ｙ列の入力画素の階調値
   ａ＿ｘ＿、＿ｙに対してｘ行ｙ列の網目内のドット群に
   よりａ＿ｘ＿、＿ｙが属する階層Ｃ＿ｒに対応する面積
   階調パターン表より（ｘ−１）ｍｏｄ（ｖ）＋１を行番
   号、 （ｙ−１）ｍｏｄ（ｗ）＋１を列番号とする面積階調パ
   ターンを２値出力し、この際に生ずる誤差ａ＿ｘ＿、＿
   ｙ−Ｎ＿ｒを当該画素の位置に相対的に対応させた拡散
   係数改行列内の係数の大きさに応じて周囲の画素の階調
   値に分散して加え、得られた新しい階調値を用いて次の
   階調値に対して前記２値出力を行ないかつ誤差を拡散し
   、以下これを繰返すことを特徴とする多値画像の２値化
   処理方法