JPH03186061A - 画像２値化処理装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は中間調レベルを持つ画像を例えばドツトプリ
ンタ等の２値記録装置を用いて再現する場合に有用な画
像２１ｉｆｌ化装置に関する。

（従来の技術） 近時、ドツトプリンタ等の簡易な２！ｉｌ！記録装置を
用いて写真画像等の中間調レベルを持つ画像を表示出力
することが行われている。この種の記録装置は白・黒の
２値の表示形態しか取り得ないことから、上記中間調画
像を効果的に２１ｉｉ化することが必要となる。この２
値化処理については、例えば新聞等に記載される写真で
は、スクリーンを用いることにより、網目の大きさを利
用して濃淡効果を生み出しているが、この手法をそのま
まドツトプリンタ等に適用することは甚だ困難である。

そこで従来、代表的には組織デイザ法や平均誤差最小法
等の２値化処理を導入して中間調画像を２値化しようと
している。組織デイザ法は画素位置に応じて予め適当な
閾値を決めておき、これによって画素信号を弁別して２
値化すると云う簡易な処理によって達成されるが、上記
平均誤差最小法に比して一般的に画質が悪いと云う欠点
がある。

一方、平均誤差最小法は、複数の画素によって構成され
る小領域内の２値化画像と原画像との差の平均が小さく
なるように２値化を決定するもので、画質を十分良くす
ることができる反面、２値化処即が複雑で大掛かりなシ
ステム構成を必要とする等の欠点を有している。

この様な市情を考慮して先に特開昭５７−１０４３６９
号では、平均誤差最小法によって得られる画質と同等な
画質の２値化画像を得ることができ、なおかつ簡易なハ
ードウェア構成によって安価に実現できる平均濃度近似
法と云う中間調画像の２６ｆｌ化装置が提案されている
。この方式は小領域内における黒点の占める面積比、す
なわち平均濃度に基づいて２値化を行う方式である。こ
の平均濃度はこれから２値化するドツトとその周囲のす
てに２値化の終了したドツトについて計算され、今これ
から２値化するドツト黒白の決定は、それが黒の時の平
均濃度と白の時の平均濃度を計算して、どちらが入力信
号に近いかを調べ、近いほうを採用することにより行わ
れる。

この方式を第３図、第４図を参照して更に説明する。

第３図は中間、四画像１と、この中間調画＆１をラスタ
走査し、サンプリングによって画素分離した画素２との
関係を示すもので、同図（ａ）は全体構成を、また同図
（ｂ）はその一部を拡大して示している。今、入力両像
をｒ（１，ｊ）とし、この両１象醒置（１，ｊ）におけ
る２値化データをｇ（１，Ｊ）として定義すると、 として表すことができる。つまり両像位置（１，ｊ）に
おける入力１ｉＴｉｉ像ｒ（Ｌｊ）は正規化された０〜
１のレベルをＨし、このレベルに対して２値化データｇ
（１，Ｊ）が０または１を取ることを示している。さて
、第３図（ｂ）において、斜線で示す画素２ａが処理の
対象となるデータ位置であって、画素２ｂが既に２値化
処理を柊了し、２値化データが決定したものとする。尚
２Ｃは、未処理の画素を示している。１．かして第３図
（ｂ）に示す画素２ａ。

２ｂ、２ｃは、処理対象となる画素２ａの周囲を抽出し
たものであり、処理が終了した画素２ｂの集合をＱｌこ
の集合Ｑと処理対象となる画素２ａとからなる集合をＱ
′としたとき、この方式による２値化処理のアルゴリズ
ムは次のように示される。

ｇ（Ｍ、Ｎ）−Ｆｌｒ（Ｍ、Ｎ）１ｇ（１，ｊ）［（１
，ｊ）εＱ］ｌ・・・　（２） 但し、座標（Ｍ、Ｎ）は処理対象となっている画素位置
を示すもので、Ｆは関数である。つまり、処理対象とな
っている画素値Ｗ　（Ｍ、Ｎ）の２値化データｇ（Ｍ、
Ｎ）は、同画素位置の入力画信号データｒ（Ｍ、Ｎ）と
、集合Ｑに含まれる近隣画素値ｉｆ　（１，ｊ）の既に
２ｔｎ化されたデータｇ（１、ｊ）とに基づき、何らか
の重み付け関数Ｆにより決定される。この関数Ｆは、例
えば ・・・　（３） ｘ−ｔΣα（Ｍ−１，Ｎ−ｊ）ｌ・ｆ（Ｍ、Ｎ）（ｆ、
ｊ）εＱ。

として示されるものである。但し、α（１，Ｊ）は例え
ば第４図に示すようなウェイトを持った重み関数である
。このアルゴリズムに示されるように、重み関数を予め
定めておくだけで、過去の２値化データと現座標位置の
入力画信号データとから簡易にして上記画信号データに
対する２値化データを作成し、これを出力することがで
きる。しかも、この２値化処理に必要とする過去のデー
タは全て２鎖データであるから、その蓄積記憶が容易で
ある。

しかしながら、上記方式を採用した画像２値化処即装置
によると、人工的に作り出したような規１１す的な濃淡
両像または一定の濃度の両像を読み取ったような場合、
規則的な読み取りレベルが続くためその出力ドツトパタ
ーンも同し様になり、結果として画質が劣化するという
問題があった。

（発明が角イ決しようとする課題） 上述の如く、上記装置では、人工的に作り出したような
規則的な濃淡画像または一定の濃度画像を読み取ったよ
うな場合、画質劣化が生じるという問題点があった。そ
こでこの発明はこの問題点を除大し、人工的に作り出し
たような規ＩＱ的な濃淡画像または一定の濃度の画像を
読み取ったような場合でも画質劣化の生じない画像２値
化処理装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、画像をラスタ走査して得られる画信号を入
力する手段と、現入力両信号と先に入力された画（ｇ号
に対して２ｆ１１化された過去の２１１ｍ化デー少デー
タき所定の瑣み付け処理を行って、現入力画信号に対す
る２値化閾値データを作成する手段と、この２値化閾鎮
データと現入力画信号とを比較することにより現画信号
に対する２鎧化データを形成する手段と、この２値化デ
ータを出力すると）（に−時記憶して２値化処理におけ
る過失の２値化データとしてフィードバックする手段と
をａする両像２値化処理装置において、現画信号と比較
する２値化閾値データを所定の範囲内でランダムに変化
させる手段を備え溝底される。

（作　用） この発明では、現画信号と比較する２値化閾鎮データを
所定の範囲内でランダムに変化させることにより、２値
化閾値データを人が認知できない両像レベルの範囲で微
小に振り、規１１す的な２値化パターンが続くのを防止
する。これにより、人［的に作り出したような規目的な
濃淡両像または一定の濃度の画像を読み取ったようＵ場
合でも、画質劣化の生じない画１象２値化処理装置を提
供することができる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の実施例につき説明する
。

まず、この発明の原理に行いて説明する。先に説明した
特開昭５７−１０４３６９号に開示されたものでは、前
掲の第（３）式から明らかのように、前記したＸなる値
を求め、そのｍｘと係数α（０，０）との比較によって
２値化データｇ（Ｍ、Ｎ）を求めている。換言すれば、 ・・・　（４） を１１定していた。従って、この第（４）式に着目すれ
ば、 （５） とすることができ、 ラミ１１定すれば、２値化データｇ（Ｍ、Ｎ）を直接求
めることができる。こうして上式７１辺は、過去のデー
タｇ（ｉ、ｊ）の関数として示される。

ところで、このような方式によると、読み取った中間調
レベルに規則性がある場合または均一な一定濃度が続く
場合、」二式の左辺と右辺は非常に近い値を取ることに
なる。それ故繰り返して同じようなパターンが表れるこ
とになり、画像中で目立ち画質劣化につながる。

そこで、この発明では上記第（６）式の右辺に対し、下
記の第（７）式に示すように微小濃度レベルδをランダ
ムに加減算する溝底をとる。かかる構成によると上記関
係が崩れ、繰り返して同じようなパターンが表れること
がなくなり、」二紀画質劣化は生じない。

・・・　（７） ここで、 ・・・　（８） α（Ｍ−１，Ｎ−Ｊ）はその取得る最小値の条件である
。

第３図は上記アルゴリズムを実現するこの発明に係る画
像２値化処理装置の一実施例をブロック図で４ｊしたも
のである。中間調画像をライン走査して入力される画信
号は、例えばＡ／Ｄ変換器１１を介してｎビットのデジ
タルデータに変換されて取り込まれる。このｎビットの
画信号データは比較器１２において、後述するＲＯＭ　
（リード・オンリー・メモリ）１３から供給されるｎビ
・ソトの２値化閾値データと比較され、その結果により
上記画信号に対応した２値化デジタルデータとして出力
される。言うまでもな（Ａ／Ｄ変換器１１と比較器１２
との間には画像補正用の回路、例えばシェーデング補正
回路や自動利得補正回路等を必要に応じて設けても構わ
ない。ＲＯＭＩ　３には後述する１２ビツトの２値化デ
ジタルデータとランダムデジタルデータ発生器１４から
のｍビットのランダムデジタルデータがアドレスデータ
として入力され、ＲＯＭ１３から先に説明したアルゴリ
ズムに基づき作成されたｎビットの２値化閾値データが
出力される。

こうして比較器１２から出力された２値化１ビツトデー
タは、所定の出力装Ｗ（図示せず）に供給されると」（
に、シフトレジスタ１５を介して２サンプリングタイム
遅延された後、順次シフトレジスタ１６．１７．１８．
１９に供給される。シフトレジスタ１６．１７は直列構
成されて、上記１ビツトデータを１ライン走査期間遅延
するものであり、後段のシフトレジスタ１７の各タップ
より、隣接する例えば５サンプル（５画素）位置の１ビ
ツト２値化データを並列的に取り出している。

またシフトレジスタ１８．１つも同様に直列構成されて
１ビツトデータを１ライン走査期間遅延するように構成
され、その後段より５サンプル位置の１ビツト２値化デ
ータを並列的に取り出している。これらのシフトレジス
タ１５．１７．１９よりそれぞれ並列的に取り出される
合計１２ビツトの並列データは、前記ＲＯＭ１３のアド
レスデータとして用いられる。

すなわち、今タイミングｔ。なるときのＡ／Ｄ変換器か
らの出力がｎビットの画信号データ（Ｃ６，ＣＩ、Ｃ２
〜Ｃ，−＋）として示されるとき、同タイミングｔ。に
は、シフトレジスタ１５より１サンプル前の２値化デー
タＤ、、２サンプル前の２１化データＤ−２が出力され
ている。またシフトレジスタ１７の並列出力は、１ライ
ン走査のサンプル数をＬとしたとき、２値化データＤ−
（Ｌ−２１＋Ｄ−Ｔ１．−１１＋　Ｄｌ、＋　Ｄ−（Ｌ
”。、　Ｄ−ｔｔ＋２．となっており、シフトレジスタ
１９の並列出力は、２値化データＤ、２Ｌ−Ｈ、Ｄ−（
２Ｌ−１１、Ｄ−２Ｌ　、　Ｄ−（２ｔ、＋１１　ｒ　
Ｄ−＋２Ｌ＋２１となっている。従ってＲＯＭ１３はデ
ータＤ１、Ｄ　、、　Ｄ−、Ｌ−２，〜Ｄ　−（Ｌ＋２
１＋　Ｄ　−（２１、−２）〜Ｄ−，２い２．なる１２
ビツトのデータとランダムデジタルデータ発生器１４か
らのｍビットのランダムデジタルデータからなる（１２
＋ｔｎ）ビットのデータにてアドレスされる。

ここて、Ｃｏ　””’　Ｃｍ　−＋　’Ａるデータは前
述したアルゴリズムにおけるｒ（Ｍ、Ｎ）に相当するも
のであり、Ｄｌ、Ｄ２＋Ｄ−（Ｌ−２１＋＋Ｄｆ１．＋
２１＋Ｄ−＋２１．−２１＋′Ｄ−＋２１．１２＋なる
１２ビツトのデータはそれぞれｇ（１，ｊ）［１，ｊＥ
　Ｑｌに相当するものである。

また、ＲＯＭ　１３に予め登録されたｎビットの２値化
閾値データは、前記アルゴリズムに基づいて演算されて
作成されたもので、ランダムデジタルデータ発生器１４
からのｍビットのランダムデジタルデータは予めＲＯＭ
の中に作成した微小に濃度レベルが異なる２値化閾値デ
ータをランダムに選択するためのデータである。このｍ
ビットのランダムデジタルデータは１画素ごとに変化す
るデータで、その発生の方法やｍの大きさは作意である
。

また、前述の実施例では２値データのライン遅延にシフ
トレジスタを用いたが、これをＲＡＭ（ランダム・アク
セス・メモリ）に蓄積してそれをアドレスコントローラ
にて制御しても良い。また、比較器１２ではｎビットの
デジタルデータで比較を行ってきたが、これをアナログ
比較器を用い、入力画像データをＡ／Ｄ変換器を用いず
に直接入力し、ＲＯＭ１３からのｎビットのデジタルデ
ータをＤ／Ａ変換器にてアナログ値に変損して比較する
ようにしても良い。

第２図はこの発明の他の実施例を示したものである。こ
の実施例では第１図に示したＲＯＭ１３、比較器１２の
部分をＲＯＭ２０で置き換える事によって構成される。

この実施例の場合、シフトレジスタ１５．１７．１つよ
りそれぞれ並列的に取り出される合計１２ビツトの並列
データ、ランダムデジタルデータ発生器１４からのｍビ
ットのランダムデジタルデータ、Ａ／Ｄ変換器１１から
出力されるｎビットのデータの計（１２＋ｍ＋ｎ）ビッ
トのデータによってＲＯＭ２０がアドレスされ、所望の
２値画像信号が出力される。他の構成は第１図に示した
ものと同様である。

なお、この発明は上記実施例にのみ限定されるものでは
ない。例えば２ｍ化処理にフィードバックする過去の２
１化データの画素領域Ｑおよび画素数や、重み関数αや
微小濃度レベルδは仕様に応じて定めれば良いものであ
る。また、微小濃度レベルδをランダムに加減算してい
るが、これを一定濃度値が続く場合にのみランダムに加
減算したり、予め定めた方法によって加減算してもよく
、また加減算の変わりに所定の値を状産するように構成
してもよい。また、ＲＯＭに計算データを予め立縁する
ことなく、その都度演算処理するように構成することも
勿論良い。更に微小濃度レベルδについては２値閾値デ
ータに加減算しているが、これを入力画信号に加減算し
ても勿論良い。

［発明の効果ゴ 以上説明したように、この発明によれば比較的ｆｆｔｉ
　ｌｉｔな構成で安価に実現でき、しかも人工的に作り
出したような規則的な濃淡画像または一定の濃度の両像
を読み取ったような場合でも、画質劣化の牛しない両像
２ｆｆｉ化処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はこの発明の他の実施例を示すブロック図、第３図は画
素単位と画像処理の概念を説明する図、第４図は重み関
数の例を説明する図である。 １１・・・Ａ／Ｄ変換器、１２・・・比較器、１３．２
０・・・ＲＯＭ、１４・・・ランダムデジタルデータ発
生器、１５，１６．１７，１８．１９シフトレジスタ。 （ａ） （ｂ） 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像をラスタ走査して得られる画信号を入力する手段と
   、 現入力画信号と先に入力された画信号に対して２値化さ
   れた過去の２値化データに基づき所定の重み付け処理を
   行って、前記現入力画信号に対する２値化閾値データを
   作成する手段と、 この２値化閾値データと現入力画信号とを比較すること
   により現入力画信号に対する２値化データを形成する手
   段と、 この２値化データを出力すると共に一時記憶して前記２
   値化処理における過去の２値化データとしてフィードバ
   ックする手段と を有する画像２値化処理装置において、 前記現入力画信号と比較する２値化閾値データを所定の
   範囲内でランダムに変化させる手段を備えたことを特徴
   とする画像２値化処理装置。