JPH0453350B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、デイザ画像の画像処理方法に関す
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２０図ロに示すように閾値
マトリ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
２０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
に示すようにデイザ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，黒ドツトで中
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２０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
をもたせるることでき都合がよい。濃度パターン
画像の場合、パターンレベルの配置が分かれば直
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ことができなかつ
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、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デイザ画像の
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、デイザマ
トリクスにより作成したデイザマトリクスにより
作成した第１のデイザ画像内に、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条件を
満足する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デイザ画像の中間調画像推
定方法において、主として小さな走査開口を使用
し、各走査開口内の前記第１のデイザ画像と、該
走査開口内の白画素数又は黒画素数に基づいて作
成した中間調画像をデイザマトリクスにより２値
化した第２のデイザ画像とを、前記複数種の走査
開口の各走査開口毎に比較して唯一の走査開口を
選択する第１の選択方法と、主として大きな走査
開口を使用し、該走査開口の大きさの異なる２種
の走査開口内の白画素数又は黒画素数を正規化し
た数の差が、一定値以下であるか否かを判断し、
該判断結果に基づいて唯一の走査開口を選択する
第２の選択方法とを用いて、各画素毎に唯一の走
査開口を選択して中間調画像を推定することを特
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、先ず組織的デイザ法の１つ
として、８×８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図は本発明の一実施例を示すフローチヤー
トである。以下、このフローチヤートに沿つて説
明する。

(1) ステツプ 白領域と黒領域からなるデイザ画像内に各画素
毎に複数種の走査開口を設定する。

第２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８×８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３図は本発明に用いる複数種の走査開口の一
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、Ｅは４行×
８列の大きさの、Ｆは８行×４列の大きさの、Ｇ
は８行×８列の大きさのそれぞれ走査開口を示し
ている。ここで、Ａ〜Ｇの各走査開口中に示した
黒丸は、第２図ハのデイザ画像上を移動させる時
の移動中心である。

因みに、これら第３図に示す走査開口を固定し
たままで、第２図ハのデイザ画像上を移動させ、
走査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４図イ乃至トに示すような推
定中間調画像が得られる。ここでイは第３図Ａに
よる、ロは第３図Ｂによる、ハは第３図Ｃによ
る、ニは第３図Ｄによる、ホは第３図Ｅによる、
ヘは第３図Ｆによる、トは第３図Ｇによる、それ
ぞれ中間調画像である。

ここでは、先ず第４図トに示す中間調画像を求
める方法について説明する。

今、第３図で定義した走査開口Ｇを第５図に示
すようにデイザ画像の初期位置（移動中心が第４
図第４列の右下にく位置。以下（４，４）と表わ
す）に重ねる。尚、ここではデイザ画像は省略し
てある。この場合、図のように走査開口内に含ま
れる画素は、各々完全に含まれていことが望ま
し。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
見易くするため、黒値を斜線で示した。

次にこの走査開口Ｇで囲まれた部分の白画素数
を数えてその値を中間調の推定値とする。図に示
す状態で走査開口Ｇ内の白画素数を数えると21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21である。次に、走査開口
Ｇを１画素分（この場合１列）だけ移動させて、
当該走査開口Ｇ内の白画素数を前述と同様に数え
ると20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、走査開口Ｇを１
行だけ次に行に移動させて、中心が（５，４）の
画素右下から中間濃度推定操作を開始する。そし
て、最後の行の最後の列まで走査開口を移動させ
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４図トに示す中間調画像が得られ
る。

次に、第４図ニに示す走査開口Ｄ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、最も大きい走査開口Ｇと移動中心を合わせ
る必要があるから、走査開口Ｄの移動開始位置は
第６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３であり、面積を第３図Ｇに合わせ
るためには開口内の白画素数を４倍にしてやる必
要があるので、白画素数は３×４＝12となる。こ
の場合、走査開口Ｄのゲインは４であるという。

同様にして、第３図の各走査開口のゲインを求
めると、Ａは４、Ｂは８、Ｃは２、Ｅは２、Ｆは
２、Ｇは１である。このような計算を走査開口Ｄ
を１画素移動させる毎に行えば、第４図ニに示す
推定中間調画像が得られる。第４図イ〜ハ，ホ，
ヘについても同様に考えればよいので説明は省略
する。

上述したよ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４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２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４図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、
走査開口Ｇ内にオリジナルの中間調画像の画素レ
ベル変化がない時には、推定した中間調画像レベ
ル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（中
間調画像の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
（中間調画像の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
においては大きな走査開口を用用いて高い階調表
現を行い、高空間周波数領域において小さな走査
開口を用いて高い解像力の画像を再現すれば、第
４図に示す各走査開口による単独の中間調画像推
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。

(2) ステツプ 特定の走査開口内のデイザ画像と、該走査開口
内の白領域と黒領域の比率に基づいて作成した中
間調画像を前記走査開口内のデイザマトリクスに
より求めた２値画像とを、所定の走査開口順に比
較して推一の走査開口を選択する。

次に、本発明方法について説明する。この方法
は、デイジタル２値画像が既にメモリ等の記憶手
段に格納されているものとして、これらデイジタ
ル２値画像に対して、複数種の走査開口を設定
し、デイジタル２値画像に所定の演算処理を施し
て、１画素毎に前記複数種の走査開口から最適な
ものを１つ選び、当該選択された走査開口内の白
画素数（乃至は黒画素数）をカウントして中間調
画像の推定値を得るものである。前記所定の演算
処理としては、低空間周波数領域（中間調画像の
画素レベル変化が少ない領域）において大きな開
口が、高空間周波数領域（中間調画像の画素レベ
ル変化が多い領域）において小さな開口が選択さ
れるようなアルゴリズムが用いられる。

本発明の基本的な考え方は、走査開口内に濃度
変化が認められない限り、できるだけ大きな走査
開口を選択するものである。第７図は本発明方法
の走査開口の選択順序を示したものである。走査
開口Ｄを基準開口とし、この走査開口Ｄ及びこれ
より小さい走査開口Ｃ，Ｂ，Ａを使用し、Ｄ→Ｃ
→Ｂ→Ａの順に処理して後述する第１の方法で最
適な走査開口を選択する。第１の方法で走査開口
が選択されなかつた場合には、走査開口Ｄ及びこ
れより大きい走査開口Ｅ，Ｆ，Ｇを使用し、第２
の方法を用いてＤ→Ｅ→Ｇ乃至はＤ→Ｆ→Ｇのル
ートで最適な開口を選択する。

工程 (1) ここでは、先ず、走査開口としてＤが検討され
る。そして、選択開口Ｄを第２図ハの（５，６）
の位置、即ち指定中間調画像の（２，３）に重ね
ると第８図イに示す通りとなる。この開口内の白
画素数をカウントすると６である。この白画素数
６にゲイン４をかけた24が平均的画素レベルであ
るものとしてロに示すように各画素を24で埋め合
わせる。ロに示す平均画素レベル像をハに示す閾
値マトリクスで２値化するとニに示すようなもの
となる。

ここで、原２値画像であるデイザ画像イと再２
値画像ニを比較すると、同一パターンではない。
即ち、不一致である。イとニのパターンが同一パ
ターンでないということは、開口Ｄ内にオリジナ
ル中間調画像の画素レベル変化があつたというこ
とになる。従つて、この場合も走査開口Ｄは不適
当ということになる。工程(1)で走査開口Ｄが選択
されなかつたので工程(2)に進む。もし、ここでイ
とニのパターンが同一パターンであるということ
は、中間調画像の画素レベル変化が検知されない
ということになる。従つて、走査開口Ｄの大きさ
はＤ以上のものとなり、ステツプへ進む。

工程 (2) 工程(2)で選択される走査開口はＣである。そし
て、選択開口Ｃを第２図ハの初期位置に重ねると
ホに示す通りとなる。この走査開口内の白画素数
をカウントすると２である。この白画素数にゲイ
ン８をかけた16が平均的画素レベルであるものと
してヘに示すように各画素を16で埋め合わせる。
ヘに示す平均画素レベル像をトに示す閾値マトリ
クス（第２図ロの閾値マトリクスと２列目と３列
目とからなる、即ち走査開口内の閾値マトリク
ス）で２値化するとチに示すようなものとなる。

ここで、原２値画像であるデイザ画像ホと２値
画像チを比較すると、同一パターンである。即
ち、一致する。ホとチのパターンが同一パターン
であるということは、画素レベル変化がないとい
うことになる。従つて、この場合は走査開口Ｃは
適当ということになる。

尚、一致しない場合は次の走査開口Ｂを検討す
る工程(3)に進む。

工程 (3) 工程(3)では開口Ｂについて工程(1)，(2)と同様な
処理を行うがこの例ではこの処理を必要としな
い。

尚、一致しない場合は次の走査開口Ａで一致し
ない場合でも最小の走査開口Ａを選択する。

このようにして走査開口Ｃが選択されると、当
該走査開口Ｃ内の白画素数は前述したように２で
ある。走査開口Ｃのゲインは８であるので、求め
るべき画像推定値は２×８＝16となる。即ち、ヘ
に示した画素レベルが、そのまま画像推定値とな
つている。

(3) ステツプ ステツプで条件を満足する走査開口が決まつ
たかどうかをチエツクする。

ステツプの工程(1)で説明したように、第８図
イの原２値画像とニの再２値画像が一致した場合
には画素レベル変化はなかつたことになる。従つ
て、これより小さい走査開口を選択すると開口の
大きさが小さくなるため、階調性が低下するた
め、ここで開口選択の処理は終了する。従つて、
この場合にはステツプで説明した第１の方法は
使えず、次の第２の方法を用いる必要がある。

(4) ステツプ 複数の走査開口内の白領域と黒領域に基づいて
所定の演算処理を行うことにより推一の走査開口
を選択する。

先ず、開口としては、 第２図に示すＤ〜Ｇの大きさのものを用いるこ
とにする。そして、各開口内の白画素数がそれぞ
れｄ〜ｇとする。そして、画素レベル変化がない
という条件を、各開口内の白画素数の正規化した
数（白画素数をゲインの違いを補正した数）の差
が１以下であると定める。即ち、以下のように定
める。

｜2d−ｅ｜≦１ (1) ｜2d−ｆ｜≦１ (2) ｜2e−ｇ｜≦１ (3) ｜2f−ｇ｜≦１ (4) これら各条件を満足している場合を○、満足し
ていない場合を×として、各条件に応じて用いる
べき開口を第９図のように定める。ここで、図中
の※印は、○或いは×を示している。例えば、
(1)，(2)式を満足してない場合には、(3)，(4)式を満
足しているかどうかをチエツクするまでもなく、
開口Ｄが選択され、(1)式は満足するが(2)式を満足
しない場合には、開口Ｅが、(1)式は満足しないが
(2)式を満足する場合には、開口Ｆが選択される。
(1)〜(4)式全てを満足する場合には、開口Ｇが選択
される。

以上の条件で第２図ハに示すデイザ画像の各開
口の中心位置が（４，４）画素の右下であるとき
の最適開口を求めてみる。この場合、ｄ＝３，ｅ
＝９，ｆ＝８，ｇ＝21となる。先ず、条件式(1)，
(2)式を求めてみる。

｜2d−ｅ｜＝｜６−９｜＝３で(1)式は満足せ
ず ｜2d−ｅ｜＝｜６−８｜＝２で(2)式は満足せ
ず 従つて、第９図に従つて最適開口は求まりＤと
なる。開口としてＤが選択された場合の、中間調
画像の第１行第１列目の画素についての値を推定
する。開口Ｄを選択した時の初期位置の白画素数
ｄ＝３、開口Ｄのゲインは４であるので、中間調
画像推定値は３×４＝12となる。

以上の操作により最適な走査開口が各画素毎に
１つ選択されることになる。第１０図は走査開口
選択のシーケンスを示す図で、今までの説明をま
とめたものである。

(5) ステツプ 決定した走査開口に基づいて中間調画像を推定
する。

前記した第１の方法或いは第２の方法により１
画素に対して必ず１個の最適な走査開口が求ま
る。そこで、当該走査開口内の白領域と黒領域の
比率に基づいて中間調画像を推定することができ
る。例えば当該走査開口内の白画素数を推定値と
することが考えられる。

第１１図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。因みに、各中間調画像推定に
どの走査開口を用いたかを、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Ｄ、（１，２）がＤ、（１，３）がＣ、（１，４）
がＢ、（１，５）がＣ、（１，６）がＢ、（１，７）
がＢ、（１，８）がＣ、（１，９）がＣである。第
１１図ロは全ての選択開口例を示す図である。

第１１図イ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２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、デイザ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１２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
３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１４図イは第１１図イに示す画像を第１３図
のf₁特性で階調変換した中間調画像、ロは第１３
図のf₂特性で階調変換した中間調画像、ハはイに
示す画像に対して前述８×８ベイヤ形デイザマト
リクスにて２値化した２値画像、ニはロに示す画
像に対して２値化した２値画像である。ハ，ニに
おいて“１”が白画素，“０”が黒画素に対応す
る。階調変換特性の違いにより、２値画像が大き
く異なることが分かる。

第１５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
６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ある。

第１１図イに示す推定された中間調画像を、第
１６図イ，ロに示す特性のフイルタにかけると、
それぞれ第１７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、ハに示すデイザマトリクスを用いて
２値化すると、それぞれニ，ホに示すような２値
画像（デイザ画像）が得られる。ニ，ホにおい
て、“１”が白画素，“０”が黒画素に対応する。

第１８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１９図イは、第１１図イに示す中間調画像を
最も簡単な補間法である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、ハに示すデイザマトリクスを用いて２
値化すると、それぞれニ，ホに示すような２値画
像が得られる。ニ，ホにおいて“１”が白画素，
“０”が黒画素に対応する。

前記デイザ画像はランダムデイザや条件付デイ
ザよりも最大面積の開口に閾値が１つずつ入るよ
うに、組織的デイザ法によるデイザ画像が好まし
く、又、最小面積の開口にも閾値が均等に入るよ
うな分散形デイザ画像が好ましく、完全に閾値が
分散したベイヤ形デイザ画像が特に好ましい。

上記の説明においては、中間調画像を推定する
のに、走査開口内の白画素数をカウントする場合
を例にとつた。しかしながら、本発明はこれに限
るものではなく、黒画素数をカウントするように
してもよい。

上述の説明では、１画素ずつスキヤンして中間
調を得ていたが本発明はこれに限るものではな
く、２画素以上ずつスキヤンするようにしてもよ
い。又、上述の説明においては、複数種の走査開
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、走査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） 以詳細に説明したように、本発明によれば、複
数種の走査開口を設定し、これらの走査開口から
各画素毎に所定の処理により最適な走査開口を選
択しながらデイザ画像上を走査し、当該走査開口
内の白画素数をカウントし、当該カウント値を推
定中間調画像値とすることにより、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図は本発明方法の一実施例を示すフローチ
ヤート、第２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３図は複数種の走
査開口を示す図、第４図は得られた各開口の推定
中間調画像例を示す図、第５図、第６図は中間調
画像の推定の説明図、第７図は走査開口の選択順
を示す図、第８図は第１の方法の説明図、第９図
は第２の方法の説明図、第１０図は走査開口の選
択の手順を示す図、第１１図は本発明により得ら
れた中間調画像例と選択開口例を示す図、第１２
図は階調変換を示すフローチヤート、第１３図は
階調変換特性を示す図、第１４図は階調変換によ
る２値化処理を示す図、第１５図はフイルタリン
グを示すフローチヤート、第１６図はフイルタ特
性を示す図、第１７図はフイルタリングによる２
値化処理を示す図、第１８図は拡大・縮小を示す
フローチヤート、第１９図は拡大・縮小による２
値化処理を示す図、第２０図は従来の２値化法を
示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ デイザマトリクスにより作成した第１のデイ
   ザ画像内に、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条件を満足する走査開口を
   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
   るデイザ画像の中間調画像推定方法において、主
   として小さな走査開口を使用し、各走査開口内の
   前記第１のデイザ画像と、該走査開口内の白画素
   数又は黒画素数に基づいて作成した中間調画像を
   デイザマトリクスにより２値化した第２のデイザ
   画像とを、前記複数種の走査開口の各走査開口毎
   に比較して唯一の走査開口を選択する第１の選択
   方法と、主として大きな走査開口を使用し、該走
   査開口の大きさの異なる２種の走査開口内の白画
   素数又は黒画素数を正規化した数の差が、一定値
   以下であるか否かを判断し、該判断結果に基づい
   て唯一の走査開口を選択する第２の選択方法とを
   用いて、各画素毎に唯一の走査開口を選択して中
   間調画像を推定することを特徴とするデイザ画像
   の中間調画像推定方法。