JPH047149B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、２値画像の拡大・縮小方法に関す
る。

（従来の技術） ２値画像の拡大・縮小の方法としては、従来来
より以下のような方法が知られている。

SPC法 変換画素に最も近い位置にある１原画素を選択
してその濃度値を変換画素値とするもの。

論理和法 交換画素濃度Irを最近接の４原画素Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの濃度Ia，Ib，Ic，Idの論理和として出力
するもの。即ち、 Ir＝IaUIbUIcUId (1) ９分割法 原画素、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各位置を頂点とする
方形領域を９個の部分領域G₁〜G₉に分割し、変
換画素が含まれる部分領域Gm（ｍ＝１〜９）に
応じて定まる所定の論理演算式を用いて変換画素
濃度Irを決定するものである。例えばｍ＝８の場
合にはIrは次式で求まる。

Ir＝IdUIa (2) 投影法 変換画素に投影される原画素の平均濃度frを求
め、その値を閾値処理して変換画素値Irとするも
の。

（発明が解決しようとする問題点） SPC法の場合、処理は簡単であるが縮小時にス
トロークが細くなる傾向があり、ストロークの連
結性が失われることによる抜けが生じ易いという
不具合がある。論理和法の場合、ストロークが太
くなるが、縮小時にはストロークの不必要な連結
が生じて画像のつぶれが目立つてしまうという不
具合がある。９分割法の場合、画像縮小時にスト
ロークを太らせることによつて画像の見易さの向
上を図ることができるが、拡大変換時にもストロ
ークが太くなるので画像品質を劣化させてしまう
という不具合がある。最後に投影法の場合、変換
画像の抜けやつぶれが少なく原画像の相似関係が
よく保存される。しかしながら、演算処理量が多
いので処理時間が大きくなるという不具合があ
る。

ところで、デイザ画像等の擬似中間調２値画像
を従来技術を用いて拡大・縮小を行うとモアレ縞
の発生や解像力の低下、階調パターンの変化とい
つた不都合な現象があつた。又、文字や線画等の
２値画像を拡大する場合に文字のつぶれ、縮小時
に細線のかすれという不都合な現象があり、大幅
な画像劣化をきたしていた。

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、本質的に黒か白しかない
文字や線画等の２値画像や擬似的に中間調を表現
したデイザ画像の両方を良好に拡大・縮小するこ
とのできる２値画像の拡大・縮小方法を実現する
ことにある。本発明によれば文字と中間調画像が
混在した２値画像の拡大・縮小に非常に有利であ
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、白領域と
黒領域とからなる２値画像上の画素であつて、推
定すべき中間調画像の各画素に対応する画素に、
１画素×１画素のサイズの走査開口を含み且つ２
画素×１画素及び１画素×２画素のサイズの走査
開口を含まない複数種の走査開口を設定する第１
のステツプと、走査開口のサイズが小さくなるよ
うな順序で前記走査開口を選択し、前記２値画像
内のこの選択された走査開口で囲まれる画像部分
の白又は黒の画素数を数え、更にこの選択された
走査開口の最大サイズの走査開口に対する面積比
率の逆数をこの計数画素数に乗算し、得られた値
を前記中間調画像内の当該画素の仮の中間調推定
値とし、この仮の中間調推定値を当該走査開口と
同一サイズのデイザマトリクスにより再度２値化
することにより、前記推定すべき中間調画像の当
該画素について、再２値画像を得る第２のステツ
プと、この第２のステツプで得た再２値画像と元
の２値画像の前記選択された走査開口で囲まれた
画像部分とを比較し、両者が最初に等しくなつた
時に選択している走査開口における前記仮の中間
調推定値を、前記推定すべき中間調画像の当該画
素における正式な中間調推定値とし、前記推定す
べき中間調画像の全画素について求めた該正式の
中間調推定値を用いて中間調画像を作成する第３
のステツプと、この第３のステツプで得られた中
間調画像に対して、拡大・縮小処理を行い、その
後、デイザマトリクスを用いて２値化し、２値画
像を得る第４のステツプと、を有するようにした
ことを特徴とするものである。

（作用） 本発明は各画素毎に少なくとも１画素×１画素
の大きさのものを含む複数種の走査開口を設定
し、所定の判定処理を行つて各画素に対して１つ
の走査開口を選択するようにした。シーケンスと
しては、本発明は２値画像を一度中間調画像に戻
し、その中間調画像を拡大・縮小し、再び２値化
して、拡大２値画像を作成するようにしている。
そして、２値画像を中間調に戻す際、デイザ画像
のように本質的には中間調である画像はなるべく
元の中間調画像に近い画像を推定し、文字画や線
画はなるべく元の白か黒に保つたままにする方法
を採用している。

（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。

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。

ステツプ 白領域と黒領域からなる２値画像内に各画素毎
に少なくとも１画素×１画素の大きさのものを含
む複数種の開口を設定する。

ここでは、先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３図は本発明に用いる複数種の走査開口（単
位領域）の一例を示す図である。Ｚは１行×１列
の大きさの、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走査開口
を示している。本実施例では図より明らかなよう
に２行×１列及び１行×２列の走査開口は、文字
画と階調画が混在する画像の画像復元特性が悪い
ので用いられていない。

ここで、Ｚ，Ａ〜Ｄ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。尚、行、列共に画素に対応して
いる。例えば２行×４列の大きさは２画素×４画
素の大きさに対応する。尚、走査開口として１画
素×１画素を選んだのは文字画と階調画が混在す
る画像から文字画を良好に再生するためである。
本発明は、これら複数種の開口のうち最適な開口
を１つ選択するものであるが、最も最適な開口を
選択するに当たつて次のことを考慮する必要があ
る。即ち、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）においては低い階調判別能力しか
持つてい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
像を再現すれば全体として高品質の中間調画像を
得ることができる。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
ホに示すような推定中間調画像が得られる（その
求め方は後述する）。ここでイは第３図Ｚによる、
ロは第３図Ａによる、ハは第３図Ｂによる、ニは
第３図Ｃによる、ホは第３図Ｄによるそれぞれ中
間調画像である。

ステツプ 先ず、最大開口Ｄを選択する。

ステツプで説明したように、本発明の基本的
な考え方は、開口内にオリジナル中間調画像の濃
度変化が認められない限り、できるだけ大きな開
口を選択するものである。従つて、ここでは開口
選択の順序を第５図に示すようにＤ→Ｃ→Ｂ→Ａ
→Ｚにとる。第４図ホに示す中間調画像を得る方
法について説明する。

今、ホで定義した走査開口を第６図に示すよう
にデイザ画像の初期位置（移動中心が第２行第２
列の右下にくる位置。以下（２，２）と表わす）
に重ねる。この場合、図のように走査開口内に含
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
では見易くするため、黒値を斜線で示した。

次にこの走査開口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、走査開口を１画
素分（この場合１列）だけ移動させて、当該走査
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、走査開口Ｄを１行だけ次の
行に移動させて、中心が（３，２）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図ホに示す中間調画像が得られる。

次に、第４図ハに示す走査開口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、最も大きい走査開口Ｄと移動中心を合わせ
る必要があるから、走査開口Ｂの移動開始位置は
第７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３図Ｄに合わせ
るためには開口内の白画素数を２倍にしてやる必
要があるので、白画素数は２×２＝４なる。この
場合、走査開口Ｂのゲインは２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、Ｚは16、Ａは４、Ｃは２である。このような
計算を走査開口Ｂを１画素移動させる毎に行え
ば、第４図ハに示す推定中間調画像が得られる。
第４図イ，ロ，ヘ，ニ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図ホに示すように完全
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Ｄ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。そこで、前述したような原理によ
り低空間周波数領域においては大きな走査開口を
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４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。

ステツプ 選択開口内の白領域と黒領域の比率に基づいた
推定値を得、この推定値を当該開口の大きさに対
応したデイザマトリクスにより再２値化する。

ここでは、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（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（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。

第８図を用いて説明する。ここでは、前述した
ように先ず、走査開口としてＤが選択される。そ
して、選択開口Ｄを第２図ハの初期位置（第６図
参照）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７である。
この白画素数７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７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２値画像（再
２値画像）が得られる。

ステツプ 原２値画像と再２値画像が一致したかどうかを
調べる。

第８図について説明するとイに示す原２値画像
イと再２値画像ニとを比較する。図より明らかな
ようにイとニのパターンは一致しない。イとニの
パターンが同一パターンでないということは、画
素レベル変化があつたということになる。従つ
て、この場合には走査開口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
のでステツプに進む。

ステツプ 次の走査開口を選択する。ここでは第５図の走
査開口選択順より次に走査開口Ｃを選択する。そ
して再度ステツプ，を行う。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
４である。この白画素数にゲイン２をかけた８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８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
チに示すような再２値画像が得られる。ここで、
原２値画像ホと再２値画像チを比較すると、同一
パターンではない。即ち、不一致である。ホとチ
のパターンが同一パターンでないということは、
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Ｃは不適当ということに
なる。工程(2)で走査開口Ｃが選択されなかつたの
で再度ステツプ，を行う。

次に選択される走査開口はＢである。そして、
選択開口Ｂを第２図ハの初期位置に重ねるとリに
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２である。この白画素数にゲインをかけ
た４が平均的画素レベルであるものとしてヌに示
すように各画素を４で埋め合わせる。ヌに示す平
均画素レベル像をルに示す閾値マトリクスで２値
化するとオに示すような再２値画像が得られる。
ここで、原２値画像リと再２値画像オを比較する
と、同一パターンである。即ち、両パターンが一
致する。イとニのパターンが同一パターンである
ということは、この走査開口内で画素レベル変化
がないということになる。従つて、この場合には
走査開口Ｂは適当ということになる。尚、一致し
ない場合は同様の操作を最後の走査開口（ここで
はＺ）まで繰り返すことになる。即ち、最終的に
は走査開口Ｚが求めるべき走査開口となる。

ステツプ 一致した走査開口から得られた推定値を当該画
素の中間調画像推定値とする。

前述のようにして走査開口Ｂが選択されると、
当該走査開口Ｂ内の白画素数は前述したように２
である。走査開口Ｂのゲインは２であるので、求
めるべき画像推定値は２×２＝４となる。即ち、
ロ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。以上の操作を第２図ハのデイザ画像
（２値画像）の各画素に対して行うと、第９図に
示すような推定中間調画像が得られる。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Ｂ、（１，２）がＢ、（１，
３）がＢ、（１，４）がＡ、（１，５）がＡ、（１，
６）がＢ、（１，７）がＤである。第１０図は全
ての選択開口を示す図である。

第９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走査開口を用いて中間
調画像を推定し、画素レベルの変化の多い領域で
は小さな走査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。

ステツプ 得られた中間調画像に拡大・縮小処理を行い、
拡大・縮小後の中間調画像を再２値化する。

第１１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
チヤートは、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、例え
ば補間法が用いられる。

第１２図イは、第９図に示す中間調画像をニア
リストネイバーフツド（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再２値化すると、ホ，
ヘに示すような再２値画像が得られる。

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、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。

第１３図は本発明方法を実現する装置の一例を
示す図である。図において、１は白領域と黒領域
とからなる２値画像が格納されているメモリ、２
は１画素×１画素のサイズの走査開口を含み且つ
２画素×１画素及び１画素×２画素のサイズの走
査開口を含まない複数種の走査開口が格納されて
いるメモリ、３はメモリ２に格納されている複数
種の走査開口をそのサイズが小さくなるような順
序で選択的に読み出し、選択された走査開口に基
づき、メモリ１内の２値画像のこの選択された走
査開口で囲まれる画像部分の信号を読み出して出
力する中央制御手段、４は該中央制御手段３が出
力した画像データの白又は黒の画素数を数え、更
にこの選択された走査開口の最大サイズの走査開
口に対する面積比率の逆数をこの計数画素数に乗
算し、得られた値を前記中間調画像内の当該画素
の仮の中間調推定値とし、この仮の中間調推定値
を、メモリ５から読み出した当該走査開口と同一
サイズのデイザマトリクスにより再度２値化し、
中間調画像の当該画素について、再２値画像を得
る再２値画像形成手段、６はこの再２値画像形成
手段４で得た再２値画像データと中央制御手段３
が出力する元の２値画像の選択された走査開口で
囲まれた画像データとを比較する比較手段であ
る。中央制御手段３は、この比較手段６から両画
像が同一であるとの信号を受けると、この時に選
択している走査開口における仮の中間調推定値
を、中間調画像の当該画素における正式な中間調
推定値として次々にメモリ７に書き込み、中間調
画像を作成していく。８は中央制御手段３から中
間調画像の全画素について正式の中間調推定値を
求めた旨の信号を受け取ると、メモリ７内の中間
調画像を読み出し、拡大・縮小処理を行い、その
後、メモリ９から読み出したデイザマトリクスを
用いて２値化し、２値画像をメモリ１０に格納す
る処理手段である。尚、上記複数のメモリは、メ
モリ容量の大きいものを用いれば、単一のメモリ
で足りる。又、上記各手段はマイクロプロセツサ
を用いて容易に構成できる。

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、１行×１列の大きさの開
口を含んでいれば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、１行×１列の大きさの開口を含んでいれば
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、
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演算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
口内の白又は黒の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。本発明によれば、線画と階調画が混在する画
像であつても良好に画像再生を行うことができ
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図は得られた推定中間調画像例
を示す図、第５図は走査開口の選択順を示す図、
第６図乃至第８図は本発明方法の説明図、第９図
は本発明により得られた推定中間調画像例を示す
図、第１０図は選択開口を示す図、第１１図は拡
大・縮小を示すフローチヤート、第１２図は拡
大・縮小による２値化処理を示す図、第１３図は
本発明方法を実現する装置の一例を示す図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 白領域と黒領域とからなる２値画像上の画素
   であつて、推定すべき中間調画像の各画素に対応
   する画素に、１画素×１画素のサイズの走査開口
   を含み且つ２画素×１画素及び１画素×２画素の
   サイズの走査開口を含まない複数種の走査開口を
   設定する第１のステツプと、 走査開口のサイズが小さくなるような順序で前
   記走査開口を選択し、前記２値画像内のこの選択
   された走査開口で囲まれる画像部分の白又は黒の
   画素数を数え、更にこの選択された走査開口の最
   大サイズの走査開口に対する面積比率の逆数をこ
   の計数画素数に乗算し、得られた値を前記中間調
   画像内の当該画素の仮の中間調推定値とし、この
   仮の中間調推定値を当該走査開口と同一サイズの
   デイザマトリクスにより再度２値化することによ
   り、前記推定すべき中間調画像の当該画素につい
   て、再２値画像を得る第２のステツプと、 この第２のステツプで得た再２値画像と元の２
   値画像の前記選択された走査開口で囲まれた画像
   部分とを比較し、両者が最初に等しくなつた時に
   選択している走査開口における前記仮の中間調推
   定値を、前記推定すべき中間調画像の当該画素に
   おける正式な中間調推定値とし、前記推定すべき
   中間調画像の全画素について求めた該正式の中間
   調推定値を用いて中間調画像を作成する第３のス
   テツプと、 この第３のステツプで得られた中間調画像に対
   して、拡大・縮小処理を行い、その後、デイザマ
   トリクスを用いて２値化し、２値画像を得る第４
   のステツプと、 を有することを特徴とする２値画像の拡大・縮小
   方法。