JPH03187573A - 擬似中間調画像符号化方式 - 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〕 本発明用疑似中間調画像符号化方式に関し、特に、中間
調画像を誤差拡散方式により２値画像に変換する擬似中
間調画像符号化方式に関する。

〔従来の技術〕

従来何疑似中間調画像符号化については次に示す如く数
多くの方式が知られている。その第１の方式は多値符号
化と呼ばれるもので、中間調画像なＡ／Ｄ変換してｎｂ
ｉｔ／画素で表現し、これを圧縮符号化するものである
。その圧縮符号化方式には各種あり、大別しても予測符
号化、直交変換符号化、プロツクトランケーション符号
化、ビットブレーン符号化及びベクトル量子化符号化等
数多くの方式が知られている。

第２の方式は、２値符号化であり、まず中間調画像を何
らかの方法で２値画像に変換し、その後、さらにその２
値画像を圧縮符号化するものである。

２値画像に変換された中間調画像を疑似中間調画像と称
している。多値符号化と２値符号化を比較すると、同一
の線密度（サンプリング密度）で走査した画像では当然
多値符号化の方が情報量が多く、画質は良い。一方２値
符号化では２値画像に変換した時点で既にｌビット／画
素の情報量に削減されており、多値画像に比較して画質
は劣下しているが符号化データ量は少なく、従って伝送
時間も短かくて済む。

ところで、受信側で画像を再生する記録デバイスとして
は、基本的に階調再現の可能な銀塩写真等の記録方式も
あるが、通常ファクシミリ、複写機等に用いられている
感熱記録方式、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）等の記
録デバイスや印刷機等では記録デバイスの階調再現能力
は無いが又は極めて低く、基本的には２値再現を主とし
たものが多い。そのため、折角多値符号化を用いて良質
の画像を伝送しても、記録時には２値画像に変換して１
疑似中間調画像として再現することが多いため最近２値
符号化が多く用いられている。

さて、中間調画像を２値画像に変換する疑似中間調の方
式としても種々のもとが知られているが最も代表的なも
のはデイザ方式と呼ばれるものである。その中でも特に
良く使用されている組織的デイザ法は第５図（ａ）に示
すようにブロック内の各画素に対し異なる閾値を設定し
、この閾値を用いて各画素を２値化する方式である。所
定濃度（７）の均一な画像をデイザ方式によって２値化
して得られた画像の例を第５図（ｂ）に示す。この例で
示されるように全体の中の黒画素の数により中間調力Ｗ
似的に表現される。このようにして得られたデイザ画像
をさらに圧縮符号化する方式として予測符号化が知られ
ている。予測符号化の最も単純に例として、例えば、注
目画素をそのｎ画素（ｎは第５図（ａ）の閾値パターン
の周期である第５図の例ではｎ＝４）前の画素と同じと
予測する方法が考えられる。第５図（ｂ）の例から分か
るようにｎ画素前の画素は注目画素と同じ閾値で２値化
さ′れているためその間に原画像の濃度変化がなければ
２値化された画像における注目画素はｎ画素前の画素と
同じ値であり、従って多くの場合前述の予測は連中し、
予測値と実際の入力画素の排他的論理、１１１１（予測
誤差と呼ぶ）はＯとなる。したがってこのようにして得
られる予測誤差信号は０が極めて多く１が少ないという
性質を持つ。このような予測誤差信号のエントロピーは
−ＰｉＯｇｐ−（１−Ｐ）　Ｉｌｏｇ　（１−Ｐ）　（
Ｐ　：　１の発生確率〕で与えられ、例えばランレング
ス符号化（予測誤差１の画素から次の予測誤差ｌの画素
までの距離を符号化する方式）により前記エントロピー
に限りなく近く圧縮できることが知られている。実際の
デイザ画像の予測符号化においてはもう少し複雑な予測
が用いられることが多いがいずれもデイザ閾値パターン
の周期性を用いたものであり原理的には前記の単純な例
と同様のものである。

一方、↑疑似中間調画像の生成方式として誤差拡散方式
と呼ばれる方式がある。本方式のアルゴリズムを第６図
を参照して説明する。ここでは原画値化する。その結果
が黒（１）であればその画素以降の隣接画素に実際の画
素値とｌの誤差（０〜−一の値）を分散して加える。結
果が白（０）であれば同様に実際の画素値とＯの誤差（
０〜−の値）を分散して加える。次の画素に対しても今
加えられた誤差値で修正された値を閾値−で２値化し同
様に誤差を分散して隣接画素に加えて行く。第６図は所
定濃度（−）の原画（ａ）に対して第１画素５ の２値化（ｂ）、第２画素の２値化（ｃ）を行なった例
である。本方式はデイザ方式と比較しデイザパターンの
周期性がないため濃度変化部分で滑らかな階調変化が得
られ解像度の低下も少ないためデイザ方式よりも良好側
疑似中間調画像が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の擬似中間調画像符号化方式の誤差拡散方
式においては、デイザ画像のような周期性がないためデ
イザ画像に適用された如き予測方式は適応できず、効率
的な圧縮符号化ができないためデータ量が多く通信時間
が長くなるという欠点を有している。

〔課題を解決するための手段〕

本発明■疑似中間調画像符号化方式は２値表現された擬
似中間調画像の符号化において、注目画素のあらかじめ
定められた第１の周辺領域の黒画素数を計数する手段と
、前記第１の周辺領域と異なる第２の周辺領域の黒画素
を計数する手段とを有し、前記第１と第２の周辺画素領
域の黒画素の数から算術的に定まる関数として前記注目
画素を黒又は白と予測した予測値と入力された画像の前
記注目画素の値との排他的論理和を求めた値を予測誤差
として符号化する手段とを有している。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。

先ず本実施例の誤差拡散方式について説明すると、第７
図において画素位置（ｘ、ｙ）の原画像（中間調画像）
での値をｆ　（ｘ、ｙ）（０≦ｆ（ｘ、ｙ）≦１）誤差
拡散方式によって得られたＪ疑似中間調画像での値をｇ
　（ｘ、ｙ）（ｇ　（ｘ。

ｙ）＝０．１）とすると ｇ（ｘ、ｙ）＝Ｑ（ｆ（ｘ、ｙ）十Ｂ（ｘ、ｙ））　　
　＝＝（１）（１）式と表せる。ここでＱ（・）は適当
な固定の（ｘ、ｙ）は隣接する先行画素位置（ｘ−１゜
ｙ）、（ｘ−１，ｙ−１）、（ｘ、ｙ−１）、（ｘ＋１
、ｙ−１）の２値化により発生した誤差の拡散値の総和
である。すなわち、画素位置（ｘ、ｙ）の２値化による
誤差をｅ　（ｘ、ｙ）＝ｆ　（ｘ。

ｙ）＋Ｅ　（ｘ、ｙ）−ｇ　（ｘ、ｙ）とすれば、Ｅ（
ｘ＋ｙ）＝ａ＋ｏ　・ｅ（ｘ−１，ｙ）＋ａｎｅ（ｘ−
１，ｙ−１）＋ａｏ＋ｅ（ｘ、ｙ−１）＋ａ−１Ｉｅ（
ｘ＋１．ｙ−１）・・・・・・（２） （２）式である。ここにａｌＧ＋　ａｌｌ＋　ａｏｌｚ
　ａ−１１は各方向への誤差拡散係数であり、ａｌ。＋
ａ、、＋ａ、。

＋　＆　−ｕ　＝　１である。簡便のため（２）式をＥ
（ｘ。

ｙ）　＝　Σ　ａ−ｅ（ｉ、Ｄ・・・・・・２ａ式と書
くこ（貢、ｙ） とにする。さて、ある画像領域りに対して、その領域内
の黒画素の数は Σｇ（ｘ、ｙ）＝Σ（ｆ（ｘ、ｙ）＋Ｅ（ｘ、ｙ）−ｅ
（ｘ、ｙ））＝Σｆ　（ｘ　、　ｙ）＋ΣＥ（ｘ、ｙ）
−Σｅ　（ｘ　、　ｙ）となるが、ΣＥ　（ｘ、ｙ）−
Σｅ　（Ｘ＋　ｙ）は領Ｄ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　Ｄ域り内ではＥ　（ｘ、ｙ）とｅ　（ｘ、
ｙ）が相殺し領域外との拡散誤差の出入は領域りが大き
くなるに従い０に近づくのである程度広い領域りについ
域内の黒画素の量により、その部分の平均濃度が表現さ
れていることが判る。

次に、本実施例の圧縮符号化について説明する。

前述のように誤差拡散方式においては領域内の平均濃度
はその領域内の黒画素の量により表現されている。そこ
で注目画素（Ｘ、Ｙ）の２つの周辺領域Ｄ　１．　Ｄ　
２をＤ　１．　Ｄ　２内の画素はすべて２値化処理済で
あるように定め、領域り、＋　（Ｘ、Ｙ）。

Ｄ、＋（Ｘ、Ｙ）の平均濃度はそれぞれ（Σｇ（ｘ、ｙ
）十ｇ（Ｘ、Ｙ））／（Ｎ（Ｄ＋）＋１）ｉ ・・・・・・（３） （Σｇ（ｘ、　ｙ）＋ｇ（Ｘ、　Ｙ））／（Ｎ（Ｄ２）
＋１）・・・・・・（４） 但しＮ　（Ｄｌ）、Ｎ　（Ｄｚ）はそれぞれ領域Ｄ１゜
Ｄ２内の総画素数 （３）、　（４）式と表わされる。領域ＤＩ、Ｄ！内と
位置（Ｘ、Ｙ）で大きな濃度変化がないとすれば（３）
。

（４）式はいずれも画素位置（Ｘ、Ｙ）の中間調値ｆ　
（Ｘ、Ｙ）に近いと考えられるのでｇ　（Ｘ。

Ｙ）の予測値ｇ　（Ｘ、Ｙ）を（３）、　（４）式の差
ができるだけ少ないように定める。

すなわち、 （５）式となる。

・・・・・・（５） このように定めた予測信号ｇ　（ｘ、ｙ）と入力疑似中
間調画像ｇ　（ｘ　ｒ　ｙ　）の排他的論理和ｇ（ｘ、
ｙ）０ｇ　（ｘ、ｙ）を予測誤差信号として、これを例
えばランレングス符号化することによりデータ量の削減
が実現できる。

また、本実施例においては領域ＤＩ　（Ｘ、Ｙ）Ｄ２　
（Ｘ、Ｙ）として、第４図に示す画素領域を採用してい
る。

第１図において、走査部１は原稿を走査し、その画信号
をＡ／Ｄ変換してディジタル中間調画信号を出力する。

Ｊ疑似中間調生成部２は中間調画信号を誤差拡散方式に
より擬似中間調に変換する。

ラインメモリ３と４は各可疑似中間調に変換さえた１ビ
ット／画素の画信号を１走査線分遅延する。

Ｄフリップフロップ５１〜５５．６１〜６５．７１〜７
５は各々擬似中間調生成部（２）からの画信号、ライン
メモリ（１）３からの画信号およびラインメモリ（２）
４からの画信号を順次１画素分遅延させる。

黒計数部８１〜８３はそれぞれ５４と５５．６１〜６５
．７１〜７５のＤフリップフロップに相当する画素位置
の黒画素数を計数する。黒画素計数部（３）８４は５２
．６２〜６４のＤフリップフロップに相当する画素位置
の黒画素数を計数する。算術演算部９は５４，６２，６
３，６４に相当する画素の値（黒又は白）と黒画素計数
部からの黒画素数の総和に対応して、予測値を決定する
。符号化部１０は算術演算部（９）からの予測値とＤフ
リップフロップ（５３）からの出力である注目画素との
排他的論理和をとった信号（すなわち予測誤差信号）を
ランレングス符号化する。第２図に黒画素計数部８１〜
８３の詳細な構成な示す。第１図において、注目画素（
予測しようとしている画素）の値はＤ−Ｆ／Ｆ（５３）
から出力されている。この時第８図の領域り、（Ｘ、Ｙ
）に相当する画素はＤ−Ｆ／Ｆ５４，５５，６１〜６５
．７１〜７５の出力である。

以下、本実施例の動作について、第３図のタイミングチ
ャートも参照しながら、説明する。先ず各走査線の動作
の開始時において、図に示されていないクリア信号によ
りカウンタ８０２およびすべてのＤ−Ｆ／Ｆは“０″ク
リアされる。従って、その時カウンタ８０２は対応する
各走査線内の領域Ｄ　Ｉ　（ｘ　、　ｙ）内の黒画素の
数を示している。さて、画素（ｍ、ｎ）の直前の画素（
ｍ−１，ｎ）が注目画素位置すなわちＤ−Ｆ／Ｆ　（５
３）の出力にある状態を考える。この時各走査線の領域
Ｄｒ（ｍ−１，ｎ）の値が対応する黒画素係数部（８１
〜８３）のカウンタ（８０２）から出力されているとす
る。この状態において、各走査線の領域り、（ｍ−１，
ｎ）に含まれ、領域Ｄ＋（ｍ。

ｎ）に含まれない画素がＳ　ｉ　２　（ｉ＝１〜３）に
、領域Ｄ＋　（ｍ　　１．ｎ）に含まれず、領域Ｄ１（
ｍ、ｎ）い含まれる画素が５ｉ１（ｉ＝１〜３）に出力
されている。第１図、第２図い示されていないシフトク
ロックの立上りで各画素はＤ−Ｆ／Ｆによりシフトされ
るがその時第２図から分かるようにＳｉｌとＳｉ２の値
が等しければカウンタ８０２のイネーブル端子ＥＮは“
Ｌ”でカウンタの値は変化せず領域Ｄ１内の（走査線毎
の）黒画素の数も変化しない。Ｓｉｌが“１”　　（黒
）で、Ｓｉ２が“０″　（白）の場合はカウンタ８０２
のイネーブル端子ＥＮは“Ｈ”であり、ＤＮ／丁下端子
は“Ｌ”であるためカウンタ８０２はアップカウント動
作しｌだけ増加する。一方領域Ｄ１内の黒画素数も１増
加する。同様にＳｉｌが“０″　（白）、Ｓｉ２が“１
”　（黒）の時はカウンタ（８０２）の値、領域Ｄ１内
の黒画素数とも１減少する。以上より帰納的にカウンタ
（８０２）は常に注目画素（Ｘ、Ｙ）に対し、走査線毎
の領域Ｄ＋内の黒画素数を示していることが分かる。黒
画素計数部８４はＲＯＭにより実現されＤ−Ｆ／Ｆ５４
，６２，６３．６４の出力中の“１″（黒）の数を２ビ
ツトのバイナリコードとしてＳ７に出力する。算術演算
部９は領域Ｄ１内の走査線毎の黒画素数８４〜Ｓ６と領
域Ｄ２内の黒画素数８７の値とから式（５）の算術演算
の結果の予測値ｇ　（Ｘ、Ｙ）を発生する。本実施例で
はこの算術演算部９の入力は３７　２本、８４２本、Ｓ
５゜Ｓ６各３本の合計１０本であり１つのＲＯＭ（Ｒｅ
ａｄ　０ｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）にあらかじめ演算結果
値を書込んでおくことにより実現できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、注目画素の第１と
第２の周辺領域の黒画素数を計数した黒画素数から算術
演算により決定した注目画素の予測値と実際の注目画素
の値の排他的論理和である予測誤差信号をランレングス
符号化等の既知の圧縮符号化手段により符号化すること
により誤差拡散方式によるｆ疑似中間調画像を効率的に
圧縮符号化し、データ量を減少して伝送時間を短縮でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本実施例における黒画素計数部の詳細ブロック図、第３
図は本実施例の動作説明のためのタイミング図、第４図
は本実施例における参照画素領域を示す図、第５図、第
６図及び第７図は従来の擬似中間調画像符号化方式の一
例を説明するための図である。 １・・・・・・走査部、２・・・・・４疑似中間調生戊
部、３゜４・・・・・・ラインメモリ、５１〜５５．６
１〜６５゜７１〜７５・・・・・・画素遅延用Ｄフリッ
プフロップ、８１〜８４・・・・・・黒画素計数部、９
・・・・・・算術演算部、ＩＯ・・・・・・ランレング
ス符号化部、８０１・・・・・・排他的論理和ゲート、
８０２・・・・・・アップダウンカウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　２値表現された擬似中間調画像の符号化において、注
   目画素のあらかじめ定められた第１の周辺領域の黒画素
   数を計数する手段と、前記第１の周辺領域と異なる第２
   の周辺領域の黒画素を計数する手段とを有し、前記第１
   と第２の周辺画素領域の黒画素の数から算術的に定まる
   関数として、前記注目画素を黒又は白と予測した予測値
   と入力された画像の前記注目画素の値との排他的論理和
   を求めた値を予測誤差として符号化する手段とを有する
   ことを特徴とする擬似中間調画像の符号化方式。