JPH0453349B2

JPH0453349B2 -

Info

Publication number: JPH0453349B2
Application number: JP60130432A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Hiratsuka; Masahiko Matsunawa
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1985-06-14
Filing date: 1985-06-14
Publication date: 1992-08-26
Also published as: JPS61288568A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は２値画像の中間調画像推定方法に関
し、更に詳しくは、擬似中間調表示された２値画
像から示の中間調画像を良好に推定することので
きる２値画像の中間調画像推定方法に関する。

（従来の技術）現在、実用に供されている出力装置、例えば表
示装置や印刷装置は白と黒の２値ででしか表わせ
ないものが多い。このような出力装置を用いて擬
似的に中間調を表現する方法として、濃度パター
ン法（輝度パターン法）やデイザ法等が知られて
いる。濃度パターン法やデイザ法も共に面積階調
法の一種で、一定の面積（マトリクス）内に記録
するドツトの数を変化させるものである。

濃度パターン法は第１７図ロに示すように閾値
マトリツクスを用いて原稿の１画素に対応した部
分を複数ドツトで記録する方法で、デイザ法は第
１７図イに示すように原稿の１画素に対応した部
分を１ドツトで記録する方法である。それぞれ図
に示すように２値化された出力データが得られ
る。この出力データは擬似的に白，黒２値で中間
調画像を表現するものである。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、このような２値化された擬似中間調
画像から、元の中間調画像（第１７図の入力デー
タに相当）に戻すことができれば、種々のデータ
処理を行うことができるので画像変換にも自由度
をもたせることができ都合がよい。濃度パターン
画像の場合、パターンレベルの配置がわかれば直
ちに元の中間調画像に戻すことができる。しかし
ながら、情報量のわりに解像力が低い。これに対
し、デイザ画像は濃度パターン画像と比較して情
報量のわりには解像力が高いが、元の中間調画像
に戻すことが困難である。従つて、デイザ画像の
みでは種々の画像変換を行うとができなかつた。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので
あつて、その目的は、２値画像（例えばデイザ画
像）から元の中間調画像を良好に推定することの
できる２値画像の中間調画像推定方法を実現する
ことにある。

（問題点を解決するための手段）前記した問題点を解決する本発明は、白画素と
黒画素からなる２値画像内に、推定すべき中間調
画像の画素を前記２値画像の画素と同一ピツチで
設定し、且つ該推定すべき中間調画像の各画素毎
に複数種の走査開口を設定し、これら複数種の走
査開口のうちから所定の走査開口を各画素毎に選
択し、該選択した走査開口内の白画素数又は黒画
素数に基づいて中間調画像を推定する２値画素の
中間調画像推定方法であつて、各画素における前
記複数種の走査開口のうちから所定の走査開口を
選択するに際しては、該当する画素を中心に横方
向に隣り合うように配置した同一の開口内の白画
素数又は黒画素数の差である横方向画素レベル変
化と、縦方向に隣り合うように配置した同一の開
口内の白画素数又は黒画素数の差である縦方向画
素レベル変化を求め、これら縦横の各方向の画素
レベル変化が一定値以下か否かを判断し、画素レ
ベル変化が一定値以下の方向に関してはその方向
の開口が大きく、画素レベル変化が一定値を越え
る方向に関してはその方向の開口が小さい走査開
口を、該当する画素の走査開口として、前記複数
種の走査開口のうちから選択することを特徴とす
るものである。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。ここでは、まず組織的デイザ法の１つ
として、４×４のベイヤ（Bayer）形マトリクス
を閾値マトリクスとして用いた場合を例にとつて
説明する。

第１図は本発明を説明するためのマトリクス例
を示す図である。イはデイジタルデータに変換さ
れたオリジナル中間調画像、ロは４×４のベイヤ
形デイザ閾値マトリクス、ハは閾値マトリクスロ
によつて白黒２値画像（デイザ画像）に変換され
たオリジナル画像イのデイザ画像（２値画像）で
ある。ここで、ベイヤ形閾値マトリクスとは図ロ
に示すようにドツトが分散するデイザパターンを
とるものである。

第２図は本発明に用いる複数種の開口（単位領
域）の一例を示す図である。Ａは２行×２列の大
きさの、Ｂは２行×４列の大きさの、Ｃは４行×
２列の大きさの、Ｄは４行×４列の大きさのそれ
ぞれ開口を示している。ここでＡ〜Ｄの各開口中
に示した黒丸は、第１図ハのデイザ画像上を移動
させる時の移動中心である。ちなみに、これら第
２図に示す開口を固定したままで、第１図ハのデ
イザ画像上を移動させ、開口中の白画素数乃至は
黒画素数（ここでは白画素数をとつた）をカウン
トして中間調画像の推定値とすると、第３図イ乃
至ニに示すような推定中間調画像が得られる。こ
こでイは第２図Ａによる、ロは第２図Ｂによる、
ハは第２図Ｃによる、ニは第２図Ｄによるそれぞ
れ中間調画像である。

第３図ニに示す推定中間調画像を求める方法に
ついて説明する。

今、ニで定義した開口を第４図に示すようにデ
イザ画像の初期位置（中心位置が第２行第２列に
くる位置。以下（２，２）と表わす）に重ねる。
この場合、図のように開口内に含まれる画素は、
各々完全に含まれていることが望ましい。即ち、
ある画素の一部が欠けて含まれることがないよう
にすることが望ましい。尚、ここでは見やすくす
るため、黒値を斜線で示した。次にこの開口で囲
まれた部扮分の白画素数を数えてその値を中間調
の推定値とする。図に示す状態で開口内の白画素
数を数えると７である。従つて、中間調推定画像
の１行１列目（１，１）の推定値は７である。次
に、開口を１画素分（この場合１列）だけ移動さ
せて、当該開口内の白画素数を前述と同様に数え
ると７となる。同様の操作を同行について行う。
そして、第１行目が終了したら、開口Ｄを１行だ
け次の行に移動させて、中心が（３，２）の位置
から中間濃度推定操作を開始し、中間調推定画像
の第２行の値が得られる。そして、最後の行の最
後の列まで開口を移動させて中間調画像推定値を
求めて、中間調画像推定操作を終了し、第３図ニ
に示す中間調画像が得られる。

次に、第３図ロに示す開口Ｂを用いた推定中間
調画像を求める方法について説明する。この場
合、最も大きい開口Ｄと移動中心を合わせる必要
があるから、開口Ｂの移動開始位置は第５図に示
すようなものとなる。この状態における白画素数
は２であり、面積を第２図Ｄに合わせるためには
開口内の白画素数を２倍してやる必要があるの
で、白画素数は２×２＝４となる。この場合、開
口Ｂのゲインは２であるという。同様にして、第
２図の各開口のゲインを求めると、Ａは４、Ｃは
２である。このような計算を開口Ｂを１画素移動
させる毎に行えば、第３図ロに示す推定中間調画
像が得られる。第３図イ、ハについても同様に考
えればよいので説明は省略する。

上述したうな方法によつても中間調画像を比較
的良好に推定することができる。第３図のデータ
は、このようにして求めた推定中間調画像を示す
図である。勿論、このような方法では、第１図イ
に示すオリジナル中間調画像よりも情報量の少な
いデイザ画像（同図ハ）から中間調画像を推定す
るのであるから、第３図ニに示すように完全には
オリジナル中間調画像には戻らない。しかしなが
ら、オリジナル中間調画像の画素レベルが急激に
変化するところ以外では、オリジナル中間調画像
にかなり近似した中間調画像が得られる。特に、
開口内に濃度変化がない時には、推定した中間調
画像値はオリジナル中間調画像値に完全に一致す
る。

ところで、人間の視覚は低空間周波数領域（画
素レベル変化が少ない領域）においては高い階調
判別能力を持ち、高空間周波数領域（画素レベル
変化が多い領域）においては低い画素レベル階調
判別能力しかないという特性を有している。そこ
で、低空間周波数領域においては大きな開口を用
いて高い階調表現を行い、高空間周波数領域にお
いては小さな開口を用いて高い解像力の画像を再
現すれば、第３図に示す中間調画像推定値よりも
更によい中間調画像の推定を行うことができる。

以下に本発明方法を具体的に説明する。まず、
第１図ハに示すデイザ画像の第１行第１列目の画
素の場合を例にとつて、第２図に示す複数種の開
口のうち、開口をどのようにして選ぶかについて
説明する。ここでは、画素レベル変化がないとい
う条件を次式のように定める。

｜B₁−B₂｜≦１ (1) ｜C₁−C₂｜≦１ (2) ここで、B₁，B₂，C₁，C₂の関係は、第６図に
示すようなものとなる。即ち、B₁とB₂は第２図
に示す相隣り合つた開口Ｂのそれぞれの白画素数
であり、C₁とC₂は第２図に示す相隣り合つた開
口Ｃのそれぞれの白画素数である。

B₁，B₂，C₁，C₂を第６図のように配置して、
条件式(1)，(2)を満足しているかどうかをチエツク
する。満足している場合を〇、満足しない場合を
×で表わし、各条件に応じて用いるべき開口を第
７図のように決定する。第７図について説明する
と、(1)式、(2)式双方共満足する場合には、画素レ
ベル変化が少ない場合であるので、大きな開口を
用いて高い階調表現を行う必要がある。従つて、
開口の大きなＤが選択される。次に(1)式を満足し
て(2)式を満足しない場合には、縦方向（第６図の
Ｙ方向）に画素レベル変化が少なく横方向に画素
レベル変化が多い場合であるので、Ｙ方向に大き
いＣが選択され、(2)式を満足して(1)式を満足しな
い場合には、横方向（第６図のＸ方向）に画素レ
ベル変化が少なく縦方向に画素レベル変化が多い
場合であるので、Ｘ方向に大きいＢが選択され
る。最後に、(1)，(2)式双方共満足しない場合に
は、画素レベル変化が縦、横方向（Ｘ，Ｙ方向）
共多い場合であるので、高い解像力を得るべき開
口の最も小さなＡが選択される。

本発明は上述のような方法に従つて、各画素毎
に最適な開口を選択し、当該開口内の白画素数
（或いは黒画素数）をカウントして中間調画像推
定値を繰り返す。ちなみに、第６図に示す第１図
ハの左上隅の場合を例にとれば、B₁＝２、B₂＝
５、C₁＝３、C₂＝４であるので、(2)式は満足す
るが、(1)式は満足しない。従つて、第７図に示す
選択に従つて最適な開口を選択すればＢとなる。
Ｂを第５図に示すように初期位置に配置すれば、
当該領域内の白画素数は２であり、Ｂのゲインは
２倍であるので、デイザ画像（２，２）の位置に
対する中間調画像推定値は２×２＝４となる。次
に、（２，３）が中心の位置についても同様に開
口を求め推定値を得る。このようにして各位置毎
に開口を求め推定値を得る。

第８図はこのようにして求めた推定中間調画像
例を示す図である。ちなみに、各中間調画像推定
にどの開口を用いたかを、第１行の場合を例にと
つて説明すれば、中間調推定画像の（１，１）が
Ｂ、（１，２）がＢ、（１，３）がＢ、（１，４）
がＡ、（１，５）がＣ、（１，６）がＤ、（１，７）
がＤである。

第８図に示す推定中間調画像は、画素レベル変
化の少ない領域では大きな開口を用いて中間調画
像を推定し、画素レベルの変化の多い領域では小
さな開口を用いて中間調画像を推定しているの
で、人間の視覚特性に沿つたものとなつている。
従つて、推定中間調画像は、第１図イに示すオリ
ジナル中間調画像に極めて近いものとなつてい
る。

以上、２値画像から中間調画像を推定する場合
について説明したが、この推定された中間調画像
に階調変換を施したり、フイルタにかけたり、拡
大・縮小変換を施したりすることにより、新たな
２値画像を得ることができる。

第９図は推定中間調画像に階調変換（階調処
理）を行う場合を示すフローチヤートである。図
に示すフローは、本発明により推定された中間調
画像に階調変換を施し、変換された中間調画像に
対して、閾値マトリクスを用いて新たな２値画像
を得るものである。階調変換特性としては、第１
０図に示すようなものが考えられる。図のf₁，f₂
はそれぞれ階調変換特性曲線で、横軸は入力、縦
軸は出力である。図中に示す数字は画素レベルで
ある。

第１１図イは第８図に示す画像を第１０図のf₁
特性で階調変換した中間調画像、ロは第１０図の
f₂特性で階調変換した中間調画像、ハはイに示す
画像に対して２値化した２値画像、ニはロに示す
画像に対して前述の４×４ベイヤ型デイザマトリ
クスを用いて２値化した２値画像である。階調変
換特性の違いにより、２値画像が大きく異なるこ
とがわかる。

第１２図は推定中間調画像をフイルタにかける
場合を示すフローチヤートである。図に示すフロ
ーは、本発明により推定された中間調画像をフイ
ルタにかけ、フイルタリングされた中間調画像に
対して、閾値マトリクスを用いて新たな２値画像
を得るものである。フイルタ特性としては、第１
３図に示すような例がある。イはハイパスコンボ
リユーシヨンフイルタ、ロはローパスコンボリユ
ーシヨンフイルタでである。

第８図に示す推定された中間調画像を、第１３
図イ，ロに示す特性フイルタにかけると、それぞ
れ第１４図イ，ロに示すようなハイパス、ローパ
ス中間調画像が得られる。これら中間調画像に対
して、それぞれハ，ニに示すデイザマトリクスを
用いて２値化すると、ホ，ヘに示すような２値画
像（デイザ画像）が得られる。

第１５図は推定中間調画像を拡大・縮小する場
合を示すフローチヤートである。図に示すフロー
は、本発明により推定された中間調画像を拡大・
縮小し、拡大・縮小された中間調画像に対して閾
値マトリクスを用いて新たな２値画像を得るもの
である。拡大・縮小の方法としては、例えば補間
法が用いられる。

第１６図イは、第８図に示す中間調画像をニア
リストネイバーフツド法（Nearest
Neighborhood法）によつて、1.25倍に拡大した
中間調画像、ロは同じく0.75倍に縮小した中間調
画像である。これら中間調画像に対して、それぞ
れハ，ニに示すデイザマトリクスを用いて２値化
すると、ホ，ヘに示すような２値画像が得られ
る。又、上述の説明においては、複数種の開口と
して４種類の場合を例にとつたが、本発明はこれ
に限る必要はなく、任意の種類を用いてもよい。
更に、開口の大きさも例示のものに限る必要はな
く、任意の大きさのものを用いることができる。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明によれば、
白画素と黒画素からなる２値画像内に、推定すべ
き中間調画像の画素を前記２値画像の画素と同一
ピツチで設定し、且つ該推定すべき中間調画像の
各画素毎に複数種の走査開口を設定し、これら複
数種の走査開口のうちから所定の走査開口を各画
素毎に選択し、該選択した走査開口内の白画素数
又は黒画素数に基づいて中間調画像を推定する場
合、各画素における前記複数種の走査開口のうち
から所定の走査開口を選択するに際しては、該当
する画素を中心に横方向に隣り合うように配置し
た同一の開口内の白画素数又は黒画素数の差であ
る横方向画素レベル変化と、縦方向に隣り合うよ
うに配置した同一の開口内の白画素数又は黒画素
数の差である縦方向画素レベル変化を求め、これ
ら縦横の各方向の画素レベル変化が一定値以下か
否かを判断し、画素レベル変化が一定値以下の方
向に関してはその方向の開口が大きく、画素レベ
ル変化が一定値を越える方向に関してはその方向
の開口が小さい走査開口を、該当する画素の走査
開口として、前記複数種の走査開口のうちから選
択するので、縦横の双方向に関して、最適な大き
さの走査開口が選ばれることになるためオリジナ
ル中間調画像に近い画像を得ることができる。こ
のようにして求まつた中間調画像推定値は、人間
の視覚特性が考慮されているので、オリジナル中
間調画像により近いものとなる。そして、中間調
画像が得られると階調変換、拡大・縮小等の種々
の処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はオリジナル中間調画像からデイザ画像
を得る場合の説明図、第２図は複数種の開口を示
す図、第３図は得られた推定中間調画像例を示す
図、第４図乃至第７図は第１の実施例方法の説明
図、第８図は第１の実施例方法により得られた推
定中間調画像例を示す図、第９図は階調変換を示
すフローチヤート、第１０図は階調変換特性を示
す図、第１１図は階調変換による２値化処理を示
す図、第１２図はフイルタリングを示すフローチ
ヤート、第１３図はフイルタ特性を示す図、第１
４図はフイルタリングによる２値化処理を示す
図、第１５図は拡大・縮小を示すフローチヤー
ト、第１６図は拡大・縮小による２値化処理を示
す図、第１７図は従来の２値化法を示す図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１白画素と黒画素からなる２値画像内に、推定
すべき中間調画像の画素を前記２値画像の画素と
同一ピツチで設定し、且つ該推定すべき中間調画
像の各画素毎に複数種の走査開口を設定し、これ
ら複数種の走査開口のうちから所定の走査開口を
各画素毎に選択し、該選択した走査開口内の白画
素数又は黒画素数に基づいて中間調画像を推定す
る２値画素の中間調画像推定方法であつて、各画
素における前記複数種の走査開口のうちから所定
の走査開口を選択するに際しては、該当する画素
を中心に横方向に隣り合うように配置した同一の
開口内の白画素数又は黒画素数の差である横方向
画素レベル変化と、縦方向に隣り合うように配置
した同一の開口内の白画素数又は画素数の差であ
る縦方向画素レベル変化を求め、これら縦横の各
方向の画素レベル変化が一定値以下か否かを判断
し、画素レベル変化が一定値以下の方向に関して
はその方向の開口が大きく、画素レベル変化が一
定値を越える方向に関してはその方向の開口が小
さい走査開口を、該当する画素の走査開口とし
て、前記複数種の走査開口のうちから選択するこ
とを特徴とする２値画像の中間調画像推定方法。