JPH0670138A - 画像処理方法及び画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組織的ディザによる２値画像を、モアレがな
く原画像に近い階調性を持つ高品質の中間調画像に縮小
変換する。 【構成】 組織的ディザ法による２値画像１００を、３
分の１に縮小した中間調画像１０１に変換する場合、デ
ィザマトリックスと同一の４×４のサイズの画素マトリ
ックスで、２値画像１００を縦横方向に３画素毎に分割
する。画素マトリックスは１画素だけオーバーラップし
た形になる。各画素マトリックス中の黒画素数に応じて
中間調データを決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２値画像を縮小された
中間調（多値）画像に変換するための画像処理に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像処理は、中間調（多値）表
示が可能なディスプレイに、白黒の２値画像を縮小表示
する場合などに必要となる。

【０００３】従来、このような場合、２値画像を縮小率
に応じたサイズの二次元の画素マトリックスに分割し、
画素マトリックス中の黒画素（または白画素）の個数に
応じて、画素マトリックスに対応した縮小画像上の画素
の中間調データを決定する方法が知られている（例えば
特開平１−２９６７７２号）。

【０００４】２値画像を縦横に３分の１に縮小する例を
図６において説明する。図６において、６００は２値画
像を示し、６０１は変換後の中間調画像である。なお、
小さな格子は一つの画素を示す。

【０００５】まず、１８×１８の２値画像６０１を３×
３の画素マトリックスで縦横に３画素毎に分割する。２
値画像６０１の太線で区切られた領域が３×３の画素マ
トリックスを示す。なお、数字１〜３６は画素マトリッ
クスと縮小画像６０１の画素の番号であり、同じ番号の
画素マトリックスと画素とは１対１に対応する。

【０００６】次に、各画素マトリックス中の黒画素（ま
たは白画素）の個数を計数し、計数値に応じて縮小画像
の対応画素の中間調（多値）データを決定する。例え
ば、３×３の画素マトリックスの９画素に、黒画素が無
いときは白、全画素が黒画素のときは黒、１個から８個
の黒画素があるときは黒画素数に対応した中間レベル、
というように最大１０階調まで割り付ける。

【０００７】このように従来は、２値画像をｎ分の１に
縮小した中間調画像に変換する場合（ただしｎは正の整
数）、ｎ×ｎの画素マトリックスで２値画像を縦横とも
ｎ画素毎に分割し、各画像マトリックス中の黒または白
画素の個数に応じて中間調データを割り付ける。これに
より、最大［ｎ²＋１］階調の中間調縮小画像が得られ
る。一般に、割り付ける階調数が多いほど縮小画像の画
質が向上する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】現在、写真等の濃淡の
ある原画像を白黒の２値で再現する方法として、画質の
良さや処理原理・回路構成の単純さから、組織的ディザ
法が用いられることが多い。しかし、このような組織的
ディザ法による２値画像（擬似中間調画像）を上述の方
法によって変換した場合、変換後の中間調画像に不具合
が生じることがある。これについて以下に説明する。

【０００９】図７（ａ）は組織的ディザ法に用いられる
網点型と呼ばれるディザマトリックス（閾値マトリック
ス）の例を示す。このディザマトリックスは、原画の入
力画像の階調（レベル）を０〜１５の１６階調とし、０
〜１５までの閾値を４×４のマトリックス中にある規則
に従い配分したものである。

【００１０】このディザマトリックスを原画像の縦方向
と横方向に繰り返し、全画像に対する閾値を決める。そ
して、原画像における画素のレベルと、その画素に対す
る閾値とを比較して、白にするか黒にするかを決めるこ
とにより、中間調画像を２値画像に変換する。

【００１１】図７（ｂ）は、原画像の４×４の画素が全
て同一レベル（０，３，６，９，１２，１６の各レベ
ル）のときに、図７（ａ）のディザマトリックスを用い
た組織的ディザ処理により得られる２値画像のパターン
（ディザパターン）を示している。

【００１２】図８は、より大きな原画像のレベル９の領
域に対して得られる２値画像を示す。この２値画像８０
０から理解されるように、原画像の同一レベルの部分で
は、ディザマトリックスに対応した４×４画素の周期で
同じパターンが繰り返し現われる。なお、実線により区
切られた４×４の領域がディザマトリックスに対応する
領域である。

【００１３】ここで、図８に示した２値画像（擬似中間
調画像）８００を、上述の変換方法によって３分の１に
縮小した中間調画像に変換する場合を考える。図９はそ
の説明図である。

【００１４】図９に太線で区切って示すように、図８の
ものと同じ２値画像９００を３×３の画素マトリックス
（１番〜１６番）で縦横に３画素毎に分割する。各画素
マトリックス中の黒画素数は、８番、１１番、１２番の
画素マトリックスで４個、３番、５番、６番、１５番の
画素マトリックスで６個、その他の画素マトリックスで
５個となる。したがって、変換結果として中間調画像９
０１が得られる。

【００１５】このように、２値画像の原画像が均一レベ
ル（この例ではレベル９）を持つにもかかわらず、縮小
変換後の中間調画像は画素毎にレベル差のある画像とな
ってしまう。そして、図９の２値画像９００と同じパタ
ーンのさらに広い２値画像を変換すると図１０に示す中
間調画像１０００が得られるが、これには原画像にはな
かった規則性のある模様（モアレ）が生じている。

【００１６】これは同一レベルのディザパターンのみか
らなる２値画像を変換した場合であるが、レベルの異な
る複数種類のディザパターンを含む２値画像を変換した
場合にも、変換後の中間調画像の階調性が２値画像に比
べ劣化することがある。

【００１７】なお、このような問題に対処するため、画
素マトリックス中の黒画素数から中間調データを割り付
ける際に、黒画素数が近いもは同一データとなるように
して、変換後の画素レベルを同一にすることも考えられ
るが、原画に比べ階調性の悪化を避けられないことは明
らかである。

【００１８】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、写真等の中間調画像の組織的ディザ法による２
値画像を、階調性に優れた高画質の中間調画像に縮小変
換する方法及び装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために、ｍ×ｍ（ただしｍは正の整数）の閾値
マトリックスを用いた組織ディザ法による２値画像を、
ｎ分の１（ただしｎは正の整数）に縮小して中間調画像
に変換する際に、ｋ・ｍ×ｋ・ｍ（ただしｋは正の整
数）の画素マトリックスで２値画像を縦方向及び横方向
にｎ画素毎に分割し、画素マトリックス中の黒画素また
は白画素の個数に応じて、該画素マトリックスに対応し
た中間調画像の画素の中間調データを決定する、という
構成を備えたものである。

【００２０】

【作用】本発明は上述のように、画素マトリックスを閾
値マトリックスの整数倍の大きさにすることにより、２
値画像の原画像の均一レベルの部分で画素マトリックス
に含まれる黒画素または白画素の個数が均一になるた
め、変換後の中間調画像の対応部分の画素にレベル差が
生じなくなり、その結果、モアレなどのノイズの発生を
抑えることができる。また、画素マトリックス中の黒画
素または白画素の個数に応じて最大［ｍ²＋１］階調を
割り当てることができる。したがって、組織的ディザ法
による処理前の原画像に近い階調性を持つ高画質の中間
調画像を得ることができる。

【００２１】

【実施例】図１乃至図２を参照しながら、本発明の画像
処理方法による変換の具体例を説明する。

【００２２】図１は、４×４のディザマトリックスを用
いた組織的ディザ法による２値画像を、３分の１に縮小
した中間調画像に変換する場合の説明図である。１００
は変換対象の２値画像の例を示すもので、この２値画像
は図７（ａ）に示したディザマトリックスを用いた組織
的ディザ法により、原画像のレベル９の部分を処理して
得られたものに相当する。１０１は変換後の中間調画像
を示す。

【００２３】変換にあたって、まず２値画像１００を縦
方向及び横方向に３（＝ｎ）画素毎に画素マトリックス
で分割する。ただし、画素マトリックスをディザマトリ
ックスと同じ４×４（＝ｍ×ｍ）のサイズとする（ここ
ではｋ＝１としている）。したがって、２値画像１００
は、太線で区切って示されるように、隣合うものが縦横
に１画素ずつオーバーラップした形で、１６個の画素マ
トリックスに分割される。

【００２４】なお、２値画像１００中に示された数字１
〜１６は、画素マトリックスの番号である。また、中間
調画像１０１中の各画素に付された数字１〜１６は、対
応した画素マトリックスの番号を示す。

【００２５】このようにして分割された各画素マトリッ
クスに含まれる黒画素の個数を計数し、黒画素数に応じ
て変換後の中間調データを決定する。すなわち、画素マ
トリックス中の黒画素数が０ならば白、黒画素数が１６
ならば黒、黒画素数が１乃至１５ならば、その黒画素数
に対応した中間レベルを、中間調画像の対応画素に割り
付ける。つまり、２値画像１００は最大１７（＝４²＋
１）階調の中間調画像１０１に変換される。

【００２６】図１に示した２値画像１００の場合、すべ
ての画素マトリックスに含まれる黒画素数が９個である
ので、変換後の中間調画像１０１のすべての画素にレベ
ル９が割り付けられる。このレベルは原画像のレベルと
同一であり、しかも画像毎のレベル差はない。

【００２７】図１に示した２値画像１００と同パターン
の、さらに広い２値画像を同様に処理した場合に得られ
る中間調画像の例を図２に示す。この中間調画像２００
でも、画素レベル差は発生せず、またそのレベルは原画
像のレベルと一致する。

【００２８】ここで説明した例から理解されるように、
本発明の方法によれば、従来問題になっていたモアレの
発生がなく、また原画像に近い階調性を持つ中間調画像
を得られる。

【００２９】なお、ディザマトリックスのサイズ（ｍ）
に比べ縮小率（ｎ）が大きい場合には、ｋを２以上に設
定して変換を行なうことによって、同様の高画質の中間
調画像を得られる。

【００３０】次に、本発明の画像処理装置の例を図３乃
至図５を参照しながら説明する。図３は画像処理装置の
概略ブロック図である。ここに示す画像処理装置は、４
×４のディザマトリックスを用いた組織的ディザ法によ
る２値画像を、３分の１に縮小した中間調画像に変換す
る処理、すなわち図１を参照して説明した変換を実行す
る。

【００３１】この画像処理装置には処理対象の２値画像
のデータ（黒が”１”、白が”０”のビットデータ）、
セレクト信号、クロック信号、ラッチ信号がそれぞれ端
子３０８，３０９，３１０，３１１より入力し、変換さ
れた中間調画像の中間調データ（４ビット／画素）は端
子３１２より出力される。

【００３２】この画像処理装置は、１ライン分の２値画
像データを記憶できる容量のシフトレジスタ３０１，３
０２，３０３，３０４と、シフトレジスタ３０１の入力
データの切り替えのためのセレクタ３０５、中間調デー
タを格納したＲＯＭ３０６、及びＲＯＭ３０６の出力デ
ータをラッチするためのラッチ回路３０７より構成され
る。

【００３３】セレクタ３０５は、ＡとＢの二つの入力を
持ち、セレクト信号に従ってＡ入力信号またはＢ入力信
号を選択して出力する。Ａ入力には外部からの２値画像
データが入力し、Ｂ入力にはシフトレジスタ３０１の最
上位ビットのデータが入力する。セレクタ３０５の出力
データはシフトレジスタ３０１に入力する。

【００３４】シフトレジスタ３０１の最上位ビットのデ
ータはシフトレジスタ３０２に入力し、シフトレジスタ
３０２の最上位ビットのデータはシフトレジスタ３０３
に入力し、シフトレジスタ３０３の最上位ビットのデー
タはシフトレジスタ３０４に入力する。シフトレジスタ
３０１，３０２，３０３，３０４の上位４ビットのデー
タ（合計１６ビット）は、ＲＯＭ３０６にアドレスデー
タとして入力する。シフトレジスタ３０１，３０２，３
０３，３０４は、外部からクロック信号が入力する毎に
入力データを最下位ビットに取り込むとともに、保持し
ているデータを１ビットだけ上位（右）へシフトする。

【００３５】ＲＯＭ３０６は、１６ビットのアドレスデ
ータにより指定されたアドレスに、同アドレスデータ中
の”１”のビットの個数に応じた０から１５までの１６
階調の中間調データ（４ビット）を格納している。この
ＲＯＭ３０６から出力される中間調データは、外部から
ラッチ信号が入力する毎にラッチ回路３０７にラッチさ
れ、端子３１２より外部へ出力される。

【００３６】以上のように構成された画像処理装置につ
いて、以下その全体的動作を説明する。動作の理解を助
けるため、図４に動作タイミング図を、また図５に動作
フローチャートを示す。

【００３７】まず、セレクタ３０５がＡ入力を選択する
側にセレクト信号が設定され（図５のＳ１）、この状態
でクロック信号が連続的に入力し、これに同期し２値画
像データが１ライン分連続的に入力する（Ｓ２）。２値
画像データはセレクタ３０５を経由してシフトレジスタ
３０１に入力し、クロック信号によって順次最下位ビッ
トに取り込まれ、かつ上位側へシフトされていく。この
ようにして１ラインの２値画像データ（図４のＬｉｎｅ
１）がシフトレジスタ３０１に保持される。シフトレジ
スタ３０１の最上位ビットは、ラインの先頭画素のデー
タである。

【００３８】続いて、後続の３ライン分の２値画像デー
タ（図４のＬｉｎｅ２，Ｌｉｎｅ３，Ｌｉｎｅ４）がク
ロック信号に同期して入力する。この画像データはシフ
トレジスタ３０１に順次取り込まれ、またシフトレジス
タ３０１に保持されていた画像データは下側のシフトレ
ジスタ３０２，３０３，３０４へ順次シフトされてい
く。かくして、シフトレジスタ３０４に１ライン目（Ｌ
ｉｎｅ１）、シフトレジスタ３０３に２ライン目（Ｌｉ
ｎｅ２）、シフトレジスタ３０２に３ライン目（Ｌｉｎ
ｅ３）、シフトレジスタ３０１に４ライン目（Ｌｉｎｅ
４）の計４ライン分の２値画像データが保持される。こ
の時、シフトレジスタ３０１，３０２，３０３，３０４
の上位４ビット、計１６ビットのデータは、当該４ライ
ンの領域における最初の４×４の画素マトリックスの画
素データであり、当該画素マトリックス中の黒画素数に
対応した中間調データ（変換後の中間調画像の対応した
画素のレベル）がＲＯＭ３０６より出力される。

【００３９】次にセレクト信号の状態が反転され（Ｓ
４）、セレクタ３０５はＢ入力を選択するようになる。
次にラッチ信号が１パルス入力し（Ｓ５）、ＲＯＭ３０
６の出力データがラッチ回路３０７にラッチされ、最初
の画素の中間調データが端子３１２より外部へ出力され
る。

【００４０】次にクロック信号が３パルス入力する（Ｓ
６）。シフトレジスタ３０１，３０２，３０３，３０４
内の２値画像データは３ビット分上位側へシフトされ
る。この際に、シフトレジスタ３０１，３０２，３０３
の最上位ビットデータはそれぞれ下側のシフトレジスタ
３０２，３０３，３０４へ順次入力する。また、シフト
レジスタ１の最上位ビットデータは、セレクタ５を経由
してシフトレジスタ１に再び入力する。かくして、次の
４×４の画素マトリックスの１６ビットデータがＲＯＭ
３０６に入力し、当該画素マトリックス中の黒画素数に
対応した中間調データがＲＯＭ３０６より出力する。

【００４１】次にラッチ信号が１パルス入力し（Ｓ
７）、ＲＯＭ３０６から出力された中間調データがラッ
チ回路３０７にラッチされ、外部へ出力される。

【００４２】以後、Ｓ６，Ｓ７の動作が繰り返されるこ
とによって、最初の４ライン領域を横方向に３画素毎に
分割した４×４の画素マトリックスに対応した中間調デ
ータが順次決定され、外部へ出力されていく。この動作
はシフトレジスタ３０１，３０２，３０３，３０４にお
いて２値画像の１ライン分のシフトが終わるまで続く
（Ｓ８）。

【００４３】これを終了すると、次にセレクト信号が反
転し（Ｓ９）、次の３ライン（Ｌｉｎｅ５，Ｌｉｎｅ
６，Ｌｉｎｅ７）の２値画像データが入力する。この入
力の開始前にシフトレジスタ３０１には４ライン目（Ｌ
ｉｎｅ）の２値画像データが蓄積されていたので、シフ
トレジスタ３０４にＬｉｎｅ４の、シフトレジスタ３０
３にＬｉｎｅ５の、シフトレジスタ３０２にＬｉｎｅ６
の、シフトレジスタ３０１にＬｉｎｅ７の２値画像デー
タがそれぞれ蓄積されることになる。

【００４４】つまり、先に処理した４ラインの最後の１
ラインと重複した次の４ラインの２値画像データがシフ
トレジスタ３０１，３０２，３０３，３０４に蓄積され
る。そして、Ｓ４〜Ｓ７の動作の繰り返しによって、こ
の４ライン領域について横方向に３画素毎に分割した４
×４の画素マトリックスに対応した中間調データが順次
決定され、ラッチ回路３０７を経由して外部へ出力され
る。

【００４５】以上の動作が１ページの終了まで（Ｓ１
０）続けられることによって、１ページの２値画像の変
換を完了する。

【００４６】ここまでの説明から理解されるように、本
画像処理装置においては、２値画像データの入力段階
で、２値画像を縦方向に３画素（一般的にはｎ画素）毎
に４×４（一般的にはｋ・ｍ）のサイズで分割し、４
（一般的にはｋ・ｍ）ラインの２値画像データを切り出
し、次にシフトレジスタ３０１，３０２，３０３，３０
４上でのデータシフト操作によって、横方向に３（一般
的にはｍ）画素毎に分割することによって、４×４（一
般的にはｋ・ｍ）の画素マトリックス毎の２値画像デー
タを切り出している。

【００４７】このような構成は回路規模の縮小、処理の
高速化の面で有利な場合が多い。ただし、入力した２値
画像データをＲＡＭに一旦蓄積し、このＲＡＭ上の２値
画像データに対し、ソフトウエアあるいはハードウエア
によって、同様の縦横分割と画素マトリックス毎の２値
画像データの切り出しを実行してもよい。

【００４８】また、本画像処理装置において、シフトレ
ジスタ３０１，３０２，３０３，３０４を、ＲＡＭと、
その読み出しと書き込みのアドレス制御のためのカウン
タの組み合わせに置き換え、同様の動作を行なってもよ
い。ＲＯＭ３０６の代わりに、ハードウエアまたはソフ
トウエアのカウンタまたは加算器を使用し、画素マトリ
ックス中の黒画素数を計数し、計数値をそのまま中間調
データとして出力する構成としてもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、写真等を原画像とする組織的ディザ法による２値画
像をｎ分の１に縮小した中間調画像に変換する際、組織
的ディザ処理時の閾値マトリックスの整数倍のサイズの
画素マトリックスで２値画像を縦方向及び横方向にｎ画
素毎に分割し、画素マトリックス中の黒画素または白画
素の個数に応じて、該画素マトリックスに対応した中間
調画像の画素の中間調データを決定するため、モアレな
どのノイズが少なく、原画像に近い階調性を持つ高画質
の中間調画像を得られる、という効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像処理方法による変換例の説明図

【図２】変換後の中間調画像の例を示す図

【図３】本発明による画像処理装置の例を示すブロック
図

【図４】画像処理装置の動作タイミング図

【図５】画像処理装置の動作フローチャート

【図６】従来の方法による変換例の説明図

【図７】（ａ）ディザマトリックスの例を示す図 （ｂ）ディザパターンの例を示す図

【図８】組織的ディザ法による２値画像の例を示す図

【図９】組織的ディザ法による２値画像の従来方法によ
る変換例の説明図

【図１０】モアレの発生した中間調画像の例を示す図

【符号の説明】

１００ ２値画像 １０１ 中間調画像 ３０１ シフトレジスタ ３０２ シフトレジスタ ３０３ シフトレジスタ ３０４ シフトレジスタ ３０５ セレクタ ３０６ ＲＯＭ ３０７ ラッチ回路 ３０８ ２値画像データ入力端子 ３０９ セレクト信号入力端子 ３１０ クロック信号入力端子 ３１１ ラッチ信号入力端子 ３１２ 中間調データ出力端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｍ×ｍ（ただしｍは正の整数）の閾値マ
   トリックスを用いた組織的ディザ法による２値画像を、
   ｎ分の１（ただしｎは正の整数）に縮小した中間調画像
   に変換する画像処理方法であって、ｋ・ｍ×ｋ・ｍ（た
   だしｋは正の整数）の画素マトリックスで２値画像を縦
   方向及び横方向にそれぞれｎ画素毎に分割し、各画素マ
   トリックス中の黒画素または白画素の個数に応じて、該
   画素マトリックスに対応した中間調画像の画素の中間調
   データを決定することを特徴とする画像処理方法。
2. 【請求項２】 ｍ×ｍ（ただしｍは正の整数）の閾値マ
   トリックスを用いた組織ディザ法による２値画像を、ｎ
   分の１（ただしｎは正の整数）に縮小した中間調画像に
   変換する画像処理装置であって、２値画像のデータを入
   力する手段と、この手段により入力された２値画像のデ
   ータに対して、２値画像をｋ・ｍ×ｋ・ｍ（ただしｋは
   正の整数）の画素マトリックスで縦方向及び横方向にｎ
   画素毎に分割し、各画素マトリックス毎に２値画像のデ
   ータを切り出す処理を行なう手段と、この手段により切
   り出されたデータ中の黒画素または白画素のビット数に
   応じた中間調データを生成する手段と、この手段により
   生成された中間調データを出力する手段とを有すること
   を特徴とする画像処理装置。