JPH06261213A

JPH06261213A - 画像情報処理装置

Info

Publication number: JPH06261213A
Application number: JP5067575A
Authority: JP
Inventors: Seigo Inamine; 成吾稲嶺
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1993-03-02
Filing date: 1993-03-02
Publication date: 1994-09-16

Abstract

(57)【要約】【目的】多階調画像にディザ処理を施し２値化する画
像情報処理装置において、ディザ・マトリックスと同周
期を持つパターンに対して良好な圧縮率を得る。【構成】２値化部３は、１６階調のデジタル画像信号
ＤＳ₁₆を、ディザ・マトリックス５の１行のしきい値と
比較することにより４ビットの２値化画素信号ＤＳ₂に
変換する。画素順番変換部６は、２値化画素信号ＤＳ₂
の各画素をディザ・マトリックス５のしきい値の小さい
順番に並び換え、２値化画素信号ＴＳ₂を出力する。ラ
ンレングスカウント部８は、同一パターンで連続した２
値化画素信号ＴＳ₂と、異なるパターンで連続した２値
化画素信号ＴＳ₂の種別及びその個数を示すランレング
ス情報を生成し、ランレングス付加部７は当該ランレン
グス情報を２値化画素信号ＴＳ₂の前に付加し、同一パ
ターンの２値化画素信号ＴＳ₂のうち１個を残して他を
取り除き、ランレングス付加信号ＲＳ₂を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像情報処理装置に関
する。特に、本発明は、画像の輝度を白黒画素の密度に
変換して中間調を表現する画像情報処理装置において、
画像情報を圧縮するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】イメージスキャナやファクシミリにおい
ては、直接中間調を表現できないので、画像読取り装置
で読み取った中間調を２値で表現するための種々な方法
が提案されている。

【０００３】これらの方法の１つにディザ（dither）法
がある。ディザ法は、白と判定する画素の密度が画像の
輝度に比例するよう、２次元のブロックを単位とする疑
似乱数パターンをしきい値として用いて各画素を２値化
し、画像の輝度を白黒画素の密度に変換する方法であ
る。しかしながら、ディザ処理を施して２値化された画
像情報は情報量が多く、かつ冗長度が高いので、画像情
報を伝送する場合には、画像情報を圧縮処理して冗長度
を抑制することが必要とされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像情報を圧縮
する方法には、ＭＨ（Modified Huffman）法やＭＲ（Mo
dified Read）法などがあり、これらは白い画素ばかり
が続く原稿や黒い画素ばかりが続く原稿に対しては大き
な圧縮率を持つ。従って、単純なモノクロの文字原稿や
線画については有効な圧縮方法である。しかしながら、
写真やイラスト等の多階調の原稿をディザ処理した原稿
は一般に白や黒の画素が連続することが少ないので、こ
れらの画像情報圧縮方法では、写真やイラスト等の多階
調の原稿をディザ処理した画像情報については良好な圧
縮率を得ることができなかった。

【０００５】この問題を解決するため、特開昭６０−９
３８８０号公報には、対象となる原稿に対し、ディザ・
マトリックスのしきい値の順に画素を並び換えるという
処理を施した後、ＭＨ法やＭＲ法を施すという手法が提
案されている。

【０００６】しかしながら、この方法にあっては、ディ
ザ・マトリックスと同じ周期性を持つパターンの発生に
より、線画や文字原稿ほどの圧縮率が得られない場合が
生じた。

【０００７】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、ディザ・マ
トリックスと同じ周期性を持つパターンに対しても良好
な圧縮率を得ることができる画像情報処理装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の画像情報
処理装置は、多階調の画像情報にディザ処理を施して２
値化された画素信号を、各々の主走査方向に対応した方
向におけるディザ・マトリックスのしきい値の順に並び
換える手段と、並び換えられた前記２値化画素信号につ
いてディザ・マトリックスの周期と同じビットパターン
でランレングスをカウントし、当該ランレングスを示す
情報を元の２値化画素信号に付加すると共に連続した同
一パターンの２値化画素信号のうち少なくとも１つを残
して他を取り除く手段とを備えたことを特徴としてい
る。

【０００９】また、本発明の第２の画像情報処理装置
は、２値化画素信号に付加されたランレングスを示す情
報から、元の２値化画素信号において同一パターンが連
続しているか否かを判断し、ランレングスを示す情報を
付加される前の２値化画素信号を復元する手段を備えた
ことを特徴としている。

【００１０】

【作用】本発明の第１の画像情報処理装置にあっては、
ディザ処理を施して２値化された画素信号における白黒
変化点が減少するので、多階調の画像情報を伝送する
際、信号伝送時間を大幅に短縮することができる。しか
も、２値化画素信号のランレングスをカウントし、当該
ランレングスを示す情報を元の２値化画素信号に付加し
ているので、同一パターンの２値化画素信号を少なくと
も１つ残して他を取り除くことができ、２値化画素信号
を効率よく符号化でき、大きな信号圧縮効果を得ること
ができる。

【００１１】また、本発明の第２の画像情報処理装置に
あっては、第１の画像情報処理装置によってランレング
スを付加された信号から元の２値化画素信号を復元する
ことができ、復元した２値化画素信号によって中間調画
像を得ることができる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の一実施例による画像情報処理
装置Ａを示すブロック図である。１は２次元画像を光学
的に検出する画像読取り装置で、原稿等の２次元画像上
を主走査方向（例えば、縦置き原稿の横方向に相当す
る。以下、ラインと呼ぶ。）へ検出領域を走査しながら
画像を読取るものであって、副走査方向（例えば、縦置
き原稿の縦方向に相当する。）へ移動しながら順次主走
査方向で読取りを行ない、２次元状に原稿等の読取り走
査を行なう。そして、画像読取り装置１は、画像濃度に
対応したアナログ画像信号ＡＳを画像情報処理装置Ａへ
出力する。

【００１３】画像読取り装置１から出力されたアナログ
画像信号ＡＳは画像情報処理装置Ａのアナログ／デジタ
ル変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部という）２に入力され
る。Ａ／Ｄ変換部２は、入力されたアナログ画像信号Ａ
Ｓを一定区間毎に１６階調に量子化して１６階調の対応
する濃度を示すデジタル画像信号ＤＳ₁₆に変換し、当該
デジタル画像信号ＤＳ₁₆を２値化部３へ送る。

【００１４】しきい値発生部４は、例えば図２に示すよ
うな４×４ビットの疑似乱数パターンからなるディザ・
マトリックス５を記憶している。この疑似乱数パターン
は、ミクロなドット構造が目立たないような疑似中間調
で画像を表示できるように、いわゆる分散型の白／黒パ
ターン配置で表示がなされるように構成されている。し
かして、しきい値発生部４は、ディザ・マトリックス５
の各行のしきい値を２値化部３へ順次出力する。

【００１５】２値化部３は、２次元画像に対応する１６
階調のデジタル画像信号ＤＳ₁₆とディザ・マトリックス
５のいずれかの行のしきい値とを比較し、４ビットの２
値化画素信号ＤＳ₂に変換する。すなわち、第１ライ
ン、第５ライン、…、第（４ｋ＋１）ラインの各デジタ
ル画像信号ＤＳ₁₆はディザ・マトリックス５の１行目の
しきい値によって２値化され、第２ライン、第６ライ
ン、…、第（４ｋ＋２）ラインの各デジタル画像信号Ｄ
Ｓ₁₆はディザ・マトリックス５の２行目のしきい値によ
って２値化され、第３ライン、第７ライン、…、第（４
ｋ＋３）ラインの各デジタル画像信号ＤＳ₁₆はディザ・
マトリックス５の３行目のしきい値によって２値化さ
れ、第４ライン、第８ライン、…、第（４ｋ）ラインの
各デジタル画像信号ＤＳ₁₆はディザ・マトリックス５の
４行目のしきい値によって２値化される。なお、ｋは非
負整数である。こうして２値化部３によって変換された
２値化画素信号ＤＳ₂は画素順番変換部６へ出力され
る。

【００１６】このようにアナログ画像信号ＡＳを２値化
するまでの処理をより具体的に説明する。画像読取り装
置１から出力された各ラインのアナログ画像信号ＡＳは
Ａ／Ｄ変換部２によって１６階調のデジタル画像信号Ｄ
Ｓ₁₆＝“０”〜“１５”に変換されるが、画像の第１ラ
インのデジタル画像信号ＤＳ₁₆が例えば、 (R1)：７，６，７，６，５，３，１２，１０，４，
５，４，…… であったとする。また、ディザ・マトリックス５とし
て、図２に示すようなしきい値を持つ４×４ビットのも
のを用い、デジタル画像信号ＤＳ₁₆の値がディザ・マト
リックス５のしきい値以上であれば“１”、ディザ・マ
トリックス５のしきい値より小さければ“０”として２
値化されるものとする（これとは逆に“０”と“１”を
定義してもよい）。上記第１ラインのデジタル画像信号
ＤＳ₁₆はディザ・マトリックス５の１行目のしきい値
［１１，４，６，９］と比較することによってディザ化
されるので、上記第１ラインは、 (R2)：０１１０，０１１０，０１１０，０１１０，
０１００，００００，１１１１，０１１１，０１００，
０１００，０１００，…… という２値化画素信号ＤＳ₂に２値化され、４ビットを
単位とする信号になる。

【００１７】同じように、第２ラインのデジタル画像信
号ＤＳ₁₆が、５，４，１４，１０，８，１２，６，４，１，…… であったとすると、ディザ・マトリックス５の２行目の
しきい値は、［１２，０，２，１４］であるから、第２
ラインは、０１１０，０１１０，１１１１，０１１０，０１１０，
１１１０，０１１０，０１１０，０１００，…… と２値化されて２値化画素信号ＤＳ₂となる。

【００１８】つぎに、画素順番変換部６は、２値化部３
によって２値化された２値化画素信号ＤＳ₂の各ビット
（画素）を、ディザ・マトリックス５のしきい値の大小
に基づいて一定の順序で順番を入れ換える。例えば、デ
ィザ・マトリックス５のしきい値の小さい順番に並べ換
えられる。図２のようなディザ・マトリックス５につい
ていえば、１行目のしきい値は［１１，４，６，９］
で、しきい値の小さい順序でいうと、ビット２，ビット
３，ビット４、ビット１の順になるので、元の２値化画
素信号ＤＳ₂、例えば０１１０をこの順に並び換える
と、並べ換えられた２値化画素信号ＴＳ₂は１１００と
なる。つまり、ディザ・マトリックス５のしきい値の小
さい順に並び換えると、２値化画素信号ＴＳ₂の各ビッ
トの値は１から順に並ぶことになる。この処理方法は、
処理の対象となる２次元画像情報の主走査方向の末尾ま
で施される。このように主走査線毎の２値化画素信号Ｄ
Ｓ₂をディザ・マトリックス５の各しきい値の順に並び
換えることにより、符号化処理する信号における白黒画
素の変化点を減少させることができ、符号化処理に要す
る時間を短縮することができる。なお、画素順番変換部
６においては、ディザ・マトリックス５のしきい値の大
きな順番に２値化画素信号ＤＳ₂の各ビットを入れ換え
ても同様な効果が得られる。

【００１９】いま、２値化画素信号ＤＳ₂が上記(R2)で
表わされたものであるとすると、この(R2)で表わされた
各２値化画素信号ＤＳ₂は、画素順番変換部６で順番を
並び換えられ、つぎの(R3)のような２値化画素信号ＴＳ
₂になる。 (R3)：１１００，１１００，１１００，１１００，
１０００，００００，１１１１，１１１０，１０００，
１０００，１０００，…… (R2)で表わされる元の２値化画素信号ＤＳ₂の白黒変化
点と(R3)で表わされる２値化画素信号ＴＳ₂の白黒変化
点とを比較すると、(R2)の２値化画素信号ＤＳ₂では２
０箇所あるのに対し、(R3)の２値化画素信号ＴＳ₂では
変化点が１７箇所（減少率１５％）に減少している。

【００２０】つぎに、画素順番変換部６によってビット
の順番を並び換えられた２値化画素信号ＴＳ₂はランレ
ングス付加部７へ送られる。ランレングス付加部７へ送
られた２値化画素信号ＴＳ₂は、ランレングスカウント
部８によってランレングスをカウントされ、ランレング
ス付加部７によってランレングス情報を付加される。具
体的にいうと、ランレングスカウント部８は、２値化画
素信号ＴＳ₂をディザ・マトリックス５のしきい値の周
期ｔと同じビット（４ビット）毎に分け、同一パターン
の２値化画素信号ＴＳ₂が連続している領域と異なるパ
ターンの２値化画素信号ＴＳ₂が続いている領域とを調
べ、同一パターンの２値化画素信号ＴＳ₂が連続してい
る領域と異なるパターンの２値化画素信号ＴＳ₂が続い
ている領域とで各々の個数をカウントし、ランレングス
を示す情報を生成する。ランレングス情報は２値化画素
信号ＴＳ₂と同じビット数で構成され、同一パターンの
２値化画素信号ＴＳ₂が連続している領域であれば先頭
１ビットを“０”として残りのビットで連続している同
一パターンの２値化画素信号ＴＳ₂の個数を表わし、異
なるパターンの２値化画素信号ＴＳ₂が続いている領域
であれば先頭１ビットを“１”として残りのビットで異
なるパターンの２値化画素信号ＴＳ₂の個数を表わす。
ランレングス情報が４ビットであれば、先頭１ビットは
同一パターン、異なるパターンの区別に用いられるの
で、２値化画素信号ＴＳ₂の個数は残り３ビットで最大
７個まで示すことができる。ランレングス付加部７は、
同一パターンが連続している領域及び異なるパターンが
続く領域の各先頭にそのランレングス情報を付加し、同
一パターンが連続している領域では１個の２値化画素信
号ＴＳ₂を残して他の同一の２値化画素信号ＴＳ₂を取り
除く。

【００２１】図３は画素順番変換部６、ランレングスカ
ウント部８及びランレングス付加部７の処理手順を示す
フローチャートであり、当該フローチャートに従ってラ
ンレングスカウント部８及びランレングス付加部７の機
能を具体的に説明する。まず、画素順番変換部６は、上
記(R2)のような２値化画素信号ＤＳ₂の各ビットをディ
ザ・マトリックス５のしきい値の順に並び換え、前記(R
3)のような２値化画素信号ＴＳ₂を出力する（Ｆ１）。
つぎに、ランレングスカウント部８は、４ビットからな
る前記(R3)のような２値化画素信号ＴＳ₂を同一パター
ンの領域と異なるパターンの領域とに区分し、各ランレ
ングス（個数）をカウントする（Ｆ２）。前記(R3)の２
値化画素信号ＴＳ₂では、同一パターンが４個、異なる
パターンが４個、同一パターンが３個、…となっている
から、各領域に対応するランレングス情報の下３ビット
は、それぞれ１００，１００，０１１，…（以下、ラン
レングス情報には、下線を付す）となる。ついで、同じ
パターンが連続している領域か否か判別され（Ｆ３）、
同じパターンの領域では先頭ビットに０をつけて４ビッ
トとし、該当する２値化画素信号ＴＳ₂の先頭に４ビッ
トのランレングス情報を付加し、２個目以降の同一パタ
ーンの２値化画素信号ＴＳ₂を取り除く（Ｆ５）。例え
ば、始めの４個の１１００，１１００，１１００，１１
００は、ランレングス情報０１００を付加され、当該２
値化画素信号ＴＳ₂を１個残して他を取り除かれるの
で、０１００，１１００となる。また、異なるパターン
の領域では先頭ビットに１をつけて４ビットとし、該当
する２値化画素信号ＴＳ₂の先頭に４ビットのランレン
グスを付加する（Ｆ４）。例えば、つぎの４個の１００
０，００００，１１１１，１１１０は、ランレングス情
報１１００を付加され、１１００，１０００，０００
０，１１１１，１１１０となる。この結果、前記(R3)の
２値化画素信号ＴＳ₂は、ランレングス付加部７によっ
てランレングス情報を付加されて、 (R4)：０１００，１１００，１１００，１０００，
００００，１１１１，１１１０，００１１，１０００，
…… となる。こうして、第１ラインの処理が終了すると第２
ラインが同様に処理され、順次１ライン分づつ処理され
て全ラインの処理が終わると、全処理が終了する（Ｆ
６，Ｆ７）。なお、２値化信号を復元するため、１ライ
ンの長さ、ライン数等の情報は、画像情報の先頭に保存
されている。

【００２２】なお、上記の説明では、Ｆ１〜Ｆ５の処理
を１ライン分一度に行なうように説明したが、２値化画
素信号ＴＳ₂毎に、あるいは同一パターンもしくは異な
るパターンの領域毎に図３のＦ１〜Ｆ５までの処理を行
ない、これを繰り返して１ライン分の処理を行なうよう
にしても差し支えない。

【００２３】このようにしてランレングス付加部７にお
いて２値化画素信号ＴＳ₂にランレングス情報を付加さ
れたランレングス付加信号ＲＳ₂は、符号化部９で所定
の符号信号ＭＳに変換された後、送信部１０で所定の変
調を行ない、回線１１に送出される。

【００２４】図４は上記信号を復元するための機能を備
えた画像情報処理装置（受信側）Ｂである。回線１１に
送出された変調信号は受信部１２で復調され、受信部１
２で復調された符号信号ＭＳは復号化部１３において前
記(R4)のような元のランレングス付加信号ＲＳ₂に戻さ
れる。この復号されたランレングス付加信号ＲＳ₂は、
ランレングス除去部１４において前記(R3)のような元の
２値化画素信号ＴＳ₂に復元される。この時、ランレン
グス情報の先頭１ビットが０の場合にはつぎの１個だけ
が２値化画素信号ＴＳ₂で、先頭１ビットが１の場合に
は下３ビットで指示された個数だけが２値化画素信号Ｔ
Ｓ₂であるので、容易にランレングス情報と本来の２値
化画素信号ＴＳ₂とを区別することができる。従って、
ランレングス除去部１４においては、先頭１ビットが０
の場合には、当該ランレングス情報に続く２値化画素信
号ＴＳ₂と同じパターンの４ビット信号を下３ビットで
表わされている個数よりも１少ない個数だけ付加し、当
該ランレングス情報を除去する。また、先頭１ビットが
１の場合には、単に当該ランレングス情報を除去する。
この結果、前記(R3)のような２値化画素信号ＴＳ₂が復
元される。

【００２５】さらに、この復元された２値化画素信号Ｔ
Ｓ₂は画素順番変換部１５へ送られ、画素順番変換部６
で並び換えられたのと逆の順序に並び換えられ、前記(R
2)のような元の２値化画素信号ＤＳ₂が生成される。こ
の中間調を表現する元の２値化画素信号ＤＳ₂は、例え
ば記憶媒体１６に書込まれて保存されたり、あるいは、
出力装置に送られて中間調画像を出力されたりする。

【００２６】ここで、ビットを並び換えた後で、ＭＲ法
を施した場合との差異について説明する。図５はディザ
処理が行なわれる場合の状況を模式的に示した図であ
る。図５において縦軸はディザ・マトリックス５のしき
い値もしくはデジタル画像信号ＤＳ₁₆の値を、横軸は主
走査方向を示しており、また、縦バー１７はディザ・マ
トリックス５の例えば１行目のしきい値を４ビット毎に
繰り返し表わし、点線１８は原稿等の元の画像（＝入力
レベル）の分布を示している。もし、このように画像の
分布がなだらかな場合には、ディザ処理されると同じよ
うなパターンの２値化画素信号ＤＳ₂がいくつも続くこ
とになる。例えば、図５の場合でディザ処理を施した後
では、２値化画素信号ＤＳ₂は、０１１０，０１１０，０１１０，…… というパターンになる。これをディザ・マトリックス５
のしきい値の小さい順に並び換えたとしても、２値化画
素信号ＴＳ₂は、１１００，１１００，１１００，…… となり、やはり同じパターンが連続することになり、冗
長度が高い。

【００２７】ＭＨ法では、一般的には白ばかり、又は黒
ばかりが長く続く方が圧縮率は良くなるので、このよう
に白、黒が交互に繰り返し出てくるような場合には有効
性が低下する。例えば、同じ２値化信号については、te
rminatingコードから、０１１１，１１，０１１１，１１，０１１１，１１，… となり、圧縮率＝１８／１２＝１５０％であり、反対に
圧縮率が増加する。

【００２８】一方、本発明の方法によれば、同じパター
ンの２値化信号は４ビットパターンの繰り返しとして圧
縮でき、ディザ処理された画像情報の圧縮については有
効性が高い。例えば、上記の場合では、ランレングス付
加信号ＲＳ₂は、００１１，１１００，…… となり、８／１２＝６６％の圧縮率になる。

【００２９】なお、上記説明では、４×４ビットのディ
ザ・マトリックスによってディザ処理を施す場合につい
て説明したが、４×４ビット以外のディザ・マトリック
スを用いた場合にも容易に拡張することができるのはも
ちろんである。例えば、ディザ・マトリックスが６×６
ビットの場合には、ランレングスは（６−１）＝５ビッ
トで表わされ、８×８ビットの場合には、ランレングス
は（８−１）＝７ビットで表わされる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、ディザ処理を施して２
値化された画素信号における白黒変化点が減少する。し
かも、２値化画素信号のランレングスを示す情報を元の
２値化画素信号に付加しているので、同一パターンの２
値化画素信号を少なくとも１つ残して他を取り除くこと
ができ、２値化画素信号を効率よく符号化でき、大きな
信号圧縮効果を得ることができる。従って、多階調の画
像情報を伝送する際、信号伝送時間を大幅に短縮するこ
とができる。

【００３１】また、ランレングスを示す情報に基づいて
ランレングスを付加された２値化画素信号から元の２値
化画素信号を復元することができ、復元した２値化画素
信号によって中間調画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による送信側の画像情報処理
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】ディザ・マトリックスの一例を示す図である。

【図３】同上の画像情報処理装置における処理手順の一
部を示すフローチャートである。

【図４】同上の実施例による受信側の画像情報処理装置
の構成を示すブロック図である。

【図５】ディザ処理を行なう場合の状況を説明するため
の模式図である。

【符号の説明】

３２値化部４しきい値発生部５ディザ・マトリックス６画素順番変換部７ランレングス付加部８ランレングスカウント部１４ランレングス除去部１５画素順番変換部ＤＳ₁₆ デジタル画像信号ＤＳ₂ ２値化画素信号ＴＳ₂ ２値化画素信号ＲＳ₂ ランレングス付加信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多階調の画像情報にディザ処理を施して
２値化された画素信号を、各々の主走査方向に対応した
方向におけるディザ・マトリックスのしきい値の順に並
び換える手段と、並び換えられた前記２値化画素信号についてディザ・マ
トリックスの周期と同じビットパターンでランレングス
をカウントし、当該ランレングスを示す情報を元の２値
化画素信号に付加すると共に連続した同一パターンの２
値化画素信号のうち少なくとも１つを残して他を取り除
く手段とを備えた画像情報処理装置。
【請求項２】２値化画素信号に付加されたランレング
スを示す情報から、元の２値化画素信号において同一パ
ターンが連続しているか否かを判断し、ランレングスを
示す情報を付加される前の２値化画素信号を復元する手
段を備えた画像情報処理装置。