JPH0435163A - 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】 〔概　要〕 多階調量子化された入力画像データを平均誤差最小法に
より２値化し、疑似中間調画像を得る画像処理装置に関
し、 ２値化手段において注目画素及び周辺画素の原画濃度デ
ータによるラプラシアン演算により注目画素の濃度デー
タの補正を行い画像のメリハリを強調することを目的と
し、 前段にて多階調量子化された入力画像データを２値化す
る２値化手段と、前記２値化手段の２値出力データを受
け印字を制御する制御手段と、前記２値化手段の２値出
力データを印字する印字手段を有する画像処理装置にお
いて、前記２値化手段は平均誤差最小法の演算部とラプ
ラシアン演算部を備え、前記量子化された入力画像デー
タを平均誤差最小法により２値化し、かつ注目画素及び
周辺画素の入力画像データをラプラシアン演算し、演算
結果を２値化のしきい値として使用し、注目画素の濃度
データの補正を行うように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は入力画像データを平均誤差最小法により２値化
し、疑似中間調画像を得る画像処理装置に関し、例えば
、ファクシミリ装置やイメージスキャナ装置に用いる画
像処理装置の疑似中間調画像を得る方法の改善に関する
。

〔従来の技術〕

画像処理装置における疑似中間調表示として、−船釣に
デイザ法が用いられる。デイザ法は各画素の濃度値を画
素毎に変化するしきい値で２値化する方法であり、原画
の画素と表現の画素が１対１で対応する。そして、デイ
ザ法の一種である組織的デイザ法はしきい値の配列の相
違によりＢａｙｅｒ形、網点形、渦巻形等がある。さら
に、これらの形式は白点が集中しているか分散している
かによりドツト集中型（渦巻形）とドツト分散型（Ｂａ
ｙｅｒ形、網点形）に分類することができる。

具体的には組織的デイザ法は画面をｎｘｎドツトのサブ
マトリクスの集合と見なし、このサブマトリクス内の画
像情報のみによってそのサブマトリクス内のしきい値を
定めるものである。

組織的デイザ法は上述のように２値記録であるため記録
が簡単で記録の安定性が良い等の特徴があり、かつ２値
化のためハードウェア構成が単純なため、比較的低価格
で装置の実現が可能であるという利点も有する。

一方、デイザ法のさらに他の種類として、Ｍａｎｆｒｅ
ｄ、　Ｒ，５ｃｈｒｏｅｄｅ直米ベル研）、　ｒｌｍａ
ｇｅｓ　ｆｒｏｍ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ　Ｊ　、　ＩＥ
ＥＥ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ、　Ｖｏｌ、６．　ｐｐ６６−
７８．１９６９で発表され、その後、Ｊ、Ｆ、　Ｊａｒ
ｖｉｓ　、　Ｃ０Ｎ、　Ｊｕｄｉｃｅ。

ａｎｄ　Ｗ、　Ｈ，Ｎ１ｎｋｅ（米ヘル研）等によッテ
改良すレ、ｒＡ　５ｕｒｖｅｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｉｑ
ｕｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｄｉｓｐｌａｙ　ｏｆＣｏｎ
ｔｉｎｕｏｕｓ　Ｔｏｎｅ　Ｐｉｃｔｕｒｅｓ　ｏｎ　
Ｂ１１ｅｖｅｌ　Ｄ＋５ｐｌａｙｓ」。

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　ａｎｄ　Ｉｍａ
ｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、　　Ｖｏｌ。

５、　ｐｐ１３−４０．１９７６で論文発表された平均
誤差最小法がある。平均誤差最小法は参照画素の読取濃
度と表示濃度との誤差を注目画素との距離で重み付けし
て平均した誤差を注目画素に加えて２値化する方法であ
る。平均誤差最小法では上述の組織的デイザ法のように
マトリクスサイズで一義的に表現階調数が決定されるこ
とがなく、また周期的な縞模様である所謂モアレが発生
しない等、階調性や解像度の点で優れた方式である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、組織的デイザ法には以下のような短所がある
。即ち、 ■原稿が印刷等の網点画像の場合、出力画像において原
稿には存在しないモアレが発生ずる、■２値化するため
文字、線画等の処理結果が切れ切れになり階調性が悪く
、従って、著しく再現品質が悪い、そして ■多階調を得るにはマトリクスサイズを大きくし、高解
像度を得るためにはマトリクスサイズを小さ（する、と
いう相反する性質があり、多階調と高解像度とを両立す
ることはできない、等である。

一方、平均誤差最小法には以下に示す短所がある。即ち
、 （１）単純２値化処理い比べると、まだ文字、線画の再
現性が劣る。即ち、原画像の微小なノイズも誤差として
処理され、黒、白の部分に粒状性ノイズが目立つ、 （２）濃度が低い部分ではドツトの出現に空間的な遅れ
が生じる。また、−様濃度の部分を処理すると近傍ドツ
トが繋がった独特の縞パターンが発生し不快な感じを与
えてしまう、 等である。

本発明の目的はこれらの問題点を解決し、量子化された
入力画像データを平均誤差最小法を用いて２値化し、さ
らにラプラシアン演算により補正し文字、線画部と写真
、中間調部の両方ともメリハリの出た良好な疑似中間調
の画像を得る画像処理装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図である。

本発明は、前段にて多階調量子化された入力画像データ
を２値化する２値化手段１１と、前記２値化手段の２値
出力データを受け印字を制御する制御手段１２と、前記
２値化手段の２値出力データを印字する印字手段１３を
有する画像処理装置において、 前記２値化手段１１は平均誤差最小法の演算部とラプラ
シアン演算部を備え、前記多階調量子化された入力画像
データを平均誤差最小法により２値化し、かつ注目画素
及び周辺画素の入力画像データをラプラシアン演算し演
算結果を２値化のしきい値として用いることにより注目
画素の濃度データの補正を行うことを特徴とし、さらに
、前記２値化手段１１は、２値化誤差Ｅと重み付け係数
にの平均誤差を演算して補正値Ｃ１，９を求め、前記補
正値と量子化入力画像データＤ。、ｈとを加算し、加算
値り。２、″　を前記ラプラシアン演算部の出力Ｒ１２
，、をしきい値として２値化すると共に、前記加算値Ｄ
　ｍ、ｈ゛　　と２値化値（１１，９を加算して２値化
誤差Ｅにフィードバックする。

〔作　用〕

多階調量子化された入力画像データを平均誤差最小法に
より２値化する２値化手段と、前記２値化手段からの２
値出力データにより印字を行う印字手段とを設け、２値
化手段における平均誤差最小法による処理の中で、原画
データを処理済の周辺画素で発生した平均誤差により補
正する際に、注目画素と周辺画素とによるラプラシアン
演算値を２値化のしきい値とするものである。

この場合、前記２値化手段と前記印字手段が一つの装置
内に共存してもよいし、前記２値化手段と前記印字手段
を分離し、その間を通信回線で接続するようにしてもよ
い。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例ブロック構成図である。第２
図において、画像入力部１１では図示しない原稿の画像
情報を読み取り、最小濃度（白）が０、最大濃度（黒）
が２５５となるように量子化し、原画データとして２値
化手段１２へ入力する。２値化手段１２は平均誤差最小
法による２値化を行うものでその方法については後述す
る。

得られた２値データはマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）。

メモ！Ｊ　（ＲＯＭ、　ＲＡＭ）等から構成された主制
御部１３の制御と、オペレータによる操作部１４の指示
に基づき、自装置の印字部１５に送られる。印字部が他
の装置に分離されている場合には通信制御部１６へ送ら
れ、さらに通信回線りを経て受信側装置１７内の印字部
１８に送られる。この場合、印字部１５及び１８は前述
のようにサーマルヘッドを用いたものが適切である。

まず、平均誤差最小法による２値化処理を簡単に説明す
る。今、画像空間上の主走査方向の第ｎドツト、副走査
方向の第ｍライン目の画素に注目し２値化する場合を想
定し、各画素の濃度を表す原画データは最小濃度から最
大濃度を示す値に量子化されて入力されるものとする。

まず、予め記憶しておいた既に２値化済の周辺画素で発
生した２値化誤差を読み出し、所定の重み付け係数を基
に加重平均を求める。この値を注目画素の原画データに
加算し補正データを求め、所定のしいき値（中間濃度）
と比較することにより、２値化（一義的に最大濃度又は
最小濃度と等価な値とする）を行い２値データを得る。

ここで２値化の際に発生した差分を２値化誤差として記
憶する。以上を画像空間全域に渡り繰り返し行うことに
より平均誤差最小法によって２値化処理された２値デー
クが得られ、表示、印字することにより疑似中間調画像
が得られる。

第３図は本発明の平均誤差最小法２値化部１２のブロッ
ク構成図である。画像入力部１１で原稿の画像を読み取
り、最小濃度（白）が０、最大濃度（黒）が２５５　と
なるように量子化し、量子化された原画データとして平
均誤差最小法２値化部１２へ入力される。

平均誤差最小法２値化部１０２において、現在の２値化
処理の対象となる注目画素を画像空間内の第ｍライン、
第ｎドツトの位置とし、この第ｎドツトの量子化原画デ
ータをＤ□２．、とする。なお、ｍ、　　ｎは正の整数
であり、１≦ｎ≦Ｎとする。

先ず、第１図図示の画像入力部１１にて画像を主走査方
向にＮ　（Ｎは整数）ドツト並んだライン・イメージセ
ンサで読み取り、画像濃度に応じて量子化された原画デ
ータ（最小濃度：０、最高濃度２５５の整数）を平均誤
差最小法２値化部１０２に入力する。この原画データは
本発明のための原画データラインバッファ２（１１の対
応する位置に格納される。

この原画データラインバッファ２（１１　はＲＡＭ　等
で構成され、処理する注目画素とその前後の合計３ライ
ン分（第ｍ−１、第ｍ、第ｍ＋１ライン）の原画データ
を蓄積するものである。

注目画素とその周辺画素の原画データＤつ、ｈは直ちに
ラプラシアン演算部２０４に入力され、以下のラプラシ
アン演算Ｒ１，。が行われる。即ち、Ｒｍ、ｈ−Ｋ・　
［：（Ｄ、、。−Ｄｉ−１＋ｌ’ｌ　）　＋　（Ｄｍ、
、Ｄ□＋ｈ　、　）　＋　（Ｄ、、、、−Ｄ、、、や、
）＋　（Ｄ、、、、−Ｄ、や１２．） が行われる。ここで、Ｋは任意の整数である。

一方、最初に注目画素の周辺の２値化済の画素（ここで
は説明を簡単にするために４画素としたが、これに限る
ものではなく、更に広範囲を参照してもよい）で発生し
た２値化誤差Ｅを誤差デークラインメモリ２０３から読
み出す。

一方、誤差データラインメモリ２０３の各画素位置に対
応した所定の重み付け係数Ｋを重み付け係数マトリクス
２０２から読み出す。

そして、これらを重み付け係数にと２値化誤差Ｅを平均
誤差演算部２０５に入力し２値化誤差の加重平均を求め
る。

この加重平均を補正値Ｃｍｒ　ｈとして演算式を表すと
以下のようになる。

分子−Ｋｍ　ｌｔ　ｈ　＋・Ｅｍ−１＋。−＋＋に、−
＋、。・Ｅｍ−１，。十Ｋｆｆｌ−Ｉｔ　ｈ＋　ｌ・Ｅ
ｍ　−１＋　ｎ＋　ｌ　＋　Ｋ　ｍ、ｎ−１’　Ｅ　ｍ
ｙ。

分母＝　Ｋ−＋、　−＋　＋　Ｋｆｆｌ−＋、　−＋　
Ｋ−＋、−＋　十に一、。

Ｃつ、。−分子／分母 次に、原画データラインバッファ２（１１内の注目画素
の原画データＤ。、ｈと前記平均誤差演算部２０５での
演算結果Ｃｍｒ　ｈ　とが加算器２０６に入力されこれ
らのデータが加算され加算結果Ｄｍ＋　Ｉ’ｌ”を得る
。

そして得られた加算結果り。、。゛は、２値化部２０８
及び加算器２０７へ送られ、先ず２値化部２０８ではラ
プラシアン演算結果をしきい値ＴＨとして補正値Ｃ１，
９と比較する。

（１）補正データＤ□、ｈ’＞Ｌきい値ＴＨのとき→２
値データ○。、、、　＝２５５　（黒画素）（２）補正
データＤ、、、２．．“　≦しきい値ＴＨのとき→２値
データＯ，，，，−〇（白画素） というように、黒画素か白画素かの判定を行い２値デー
ク○。９．、を得る。この２値デ一タＯｍ１、は２値デ
ータ出力部２０９へ送られ、「１」　（黒画素）又は「
０」　（白画素）として出力されると同時に加算器２０
７へ入力される。

加算器２０７では２値化部２０８の入力データＤｍ。

９゛　と出力データ○。、。との差分を求め注目画素の
２値化により発生した２値化誤差 Ｅ　ｍｒ　ｈ　＝Ｄ　ｍｙ　ｎ　　−〇ｍ＋＋’１とし
て前記２値化誤差データラインバツフア２０３の対応す
る位置に格納する。

以上の手順を主走査方向、副走査方向に順次繰り返し２
値データ出力部２０９からの２値データを印字部へ転送
することにより２値化処理された疑似中間調画像が得ら
れる。

なお、本実施例ではラプラシアン演算を注目画素と前後
左右の隣接画素により行ったがこれに限られるものでは
なく、さらに広範囲の周辺画素とから演算を行ってもよ
い。

また、加算器２０６の入力として原画データバッファか
ら注目画素の原画データＤ□、９を入力するようにした
がラプラシアン演算部内で加算するようにしてもよい。

さらに、平均誤差演算部２０５での２値化誤差の参照範
囲、最小濃度（１１最大濃度２５５及び２値化しきい値
１２８もこれに限られるものではない。

第４図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は各種のラプラシアンフ
ィルタの説明図である。各図において、中央が注目画素
、その周りが周辺画素である。また各数値は係数である
。ラプラシアン演算は離散的空間上では注目画素と周辺
画素の濃度の差分の総和として求められ、第４図に示す
ような係数マトリクス（ラプラシアン・フィルタ）とし
て各種の提案がされている。

ラプラシアン演算による補正は画像の輪郭（メリハリ〉
を強調する効果を有し、単純２値化法の中で使用される
のが一般的であり、従来のデイザ法の中では階調が変化
する境界部でノイズが発生する等の悪影響があるため使
用されなかった。

しかし、本発明の平均誤差最小法では実質的な階調及び
境界部というものが存在しないため、文字、線画部では
輪郭が強調された良好な画質が得られ、写真領域ではノ
イズが発生しない良好な画質が得られる。従って、本発
明によれば平均誤差最小法にラプラシアン演算を追加す
ることにより、あらゆる画像に対して良好な疑似中間調
画像が得られる。

第５図はサーマルヘッドのブロック構成図である。印字
部としてサーマルヘッドを使用すれば本発明の効果が顕
著となる。サーマルヘッドはセラミック基板３（１１上
に形成された各画素に対応した発熱抵抗体３０２に電流
を流すことによりジュール熱を発生させ、この熱を感熱
記録紙、熱転写フィルム等に熱伝達し、記録紙上に黒ド
ツトを形成する。

即チ、システムバスに接続されたサーマルヘッド制御回
路３０３から出力される各種の信号ＳＴ、　ＬＡ。

ＳＯ，５ＣＬＫと、発熱抵抗体３０２へ流す電流を供給
する電源部３０４によって、ドツトのオン（黒ドツト）
及びオフ（白ドツト）を制御する。

サーマルヘッド制御回路３０３は第２図の主制御部１０
３内に設けられる。従って、２値データ出力部２０６か
らの２値データはシステムバスＳＢを介してサーマルヘ
ッド制御回路３０３に入力される。

具体的には、まず、主走査方向の１ライン分のシリアル
データＳＤ、即ち、画素データ（Ｈｉｇｈ：印字、Ｌｏ
ｗ：非印字）を、シフトクロック５ＣＬＫの立ち上がり
エツジに同期してシフトレジスタ３０５に取り込む。次
に、ラッチ信ＬＡのｌｏｗ　レベルにおいて、ラッチ回
路３０６で画素データを保持し、同時に各発熱抵抗体に
対応する２入力ＮＡＮＤ回路３０７の一方に入力する。

以上が完了した時点でストローブ信号ＳＴを旧ｇｈレベ
ルとすることにより発熱抵抗体３０２に電流が流れ、発
生するジュール熱が用紙に伝達され対応する画素位置に
黒ドツトが形成される。これで、１ライン分の処理が終
了し図示しないステップモータ等により所定副走査ピッ
チ分記録紙を搬送し、同様の処理を繰り返すことにより
画像を得るものである。

第６図はサーマルヘッドを本発明の印字部に適用した場
合の印字されたドツトサイズの説明図である。図示から
明らかなように、形成された黒ドツトの大きさが各々近
傍の画素が黒ドツトであるか否かによって影響され変化
することである。

つまり、近傍の画素が黒ドツトである程注目画素の黒ド
ツトが大きく広がりを持ったものになるということであ
る。この現象はサーマルヘッドが熱エネルギーを扱うも
のであり、この熱は多方面に発散され且つ蓄積されるこ
とに起因する。

第６図に示すように、同じ黒ドツトでも近傍に黒ドツト
が多い部分程ドツトサイズが大きくなり、逆に黒ドツト
が隣接しない部分ではドツトサイズが小さくなり繋がり
を持たなくなることである。

即ち、黒ドツトが近接して配置されると発熱抵抗体の放
熱が追従せず、十分に冷却しない内に次のドツトを打つ
ためである。一方、レーザープリンタ等ではこのような
発熱抵抗体を用いないため黒ドツトは隣接する黒ドツト
に影響されず、同じサイズの黒ドツトである。

即ち、平均誤差最小法の欠点として挙げた粒状性ノイズ
や近傍ドツトが繋がった独特の縞パターンも、サーマル
ヘッドを用いて印字出力を得ることにより抑制され、か
つラプラシアン演算を追加することにより、階調性、解
像度の優れた良好な疑似中間調画像の印字出力が得られ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、平均誤差最小法
により２値化し、疑似中間調画像を得る画像処理方法に
おいて、平均誤差最小法による２値化に加えてラプラシ
アン演算により補正することにより輪郭を強調した文字
、線画部の再現性を向上できるとと共に、濃度が低い部
分でのドツトの出現遅れを補正できるので、文字、線画
部と写真、中間調部の両方とも良好な疑似中間調画像を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、 第２図は本発明の一実施例ブロック構成図、第３図は本
発明の一実施例２値化部のブロック構成図、 び 第６図はサーマルヘッドによる印字ドツトサイズの説明
図である。 （符号の説明） １（１１・・・画像入力部、 １０２・・・平均誤差最小法２値化部、１０３・・・主
制御部、 １０４・・・操作部、 １０５、１０８・・・印字部、 １０６・・・通Ｊ言制御部、 １０７・・・受信側装置、 ２（１１・・・量子化原画データ、 ２０２・・・重み付けマトリクス、 ２０３・・・誤差データラインメモリ、２０４・・・ラ
プラシアン演算部、 ２０５・・・平均誤差演算部、 ２０６、２０７・・・加算器、 ２０８・・・２値化部、 ２０９・・・２値デ一ク出力部、 ３０２・・・発熱抵抗体、 ３０３・・・サーマルヘッド制御回路、３０４・・・電
源部、 ３０５・・・シフトレジスタ、 ３０６・・・ラッチ回路。 サーマルヘッド（こよる印字ドツトの説明図糸 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、前段にて多階調量子化された入力画像データを２値
   化する２値化手段（１１）と、前記２値化手段の２値出
   力データを受け印字を制御する制御手段（１２）のと、
   前記２値化手段の２値出力データを印字する印字手段（
   １３）を有する画像処理装置において、前記２値化手段
   （１１）は平均誤差最小法の演算手段とラプラシアン演
   算手段を備え、 前記多階調量子化された入力画像データを平均誤差最小
   法により２値化し、かつ注目画素及び周辺画素の入力画
   像データをラプラシアン演算し、前記演算値を２値化の
   しきい値として用いることにより、注目画素の濃度デー
   タの補正を行うことを特徴とする画像処理装置。 ２、前記２値化手段（１１）は、２値化誤差（Ｅ）と重
   み付け係数（Ｋ）の平均誤差を演算して補正値（Ｃ＿ｍ
   ＿、＿ｎ）を求め、前記補正値と量子化入力画像データ
   （Ｄ＿ｍ＿、＿ｎ）とを加算し、加算値（Ｄ＿ｍ＿、＿
   ｎ′）を前記ラプラシアン演算部の出力（Ｒ＿ｍ＿、＿
   ｎ）をしきい値として２値化すると共に、前記加算値（
   Ｄ＿ｍ＿、＿ｎ′）と２値化値（Ｏ＿ｍ＿、＿ｎ）を加
   算して２値化誤差（Ｅ）にフィードバックする請求項１
   に記載の画像処理装置。 ３、前記しきい値は前記ラプラシアン演算結果に基づき
   可変する請求項１に記載の画像処理装置。 ４、前記印字手段がサーマルヘッドである請求項１に記
   載の画像処理装置。 ５、前記制御手段（１２）がマイクロプロセッサである
   請求項１に記載の画像処理装置。６、１つの装置内に前
   記２値化手段と前記印字手段を備える請求項１に記載の
   画像処理装置。 ７、一方の装置内に前記２値化手段を備え、分離された
   他方の装置内に前記印字手段を備え、これらの間を通信
   回線（Ｌ）で接続した請求項１に記載の画像処理装置。