JPH0683367B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、２値化された画像情報を多値画像情報に変換
する画像処理装置に関する。

［従来の技術］ 従来からディジタル複写機，ファクシミリなどにみられ
るように、画像情報をディジタル処理する装置が知られ
ている。この種の装置では、その画像出力プリンタとし
てレーザビームプリンタに代表される高精細２値プリン
タなどが用いられているため、画像を濃度レベルで読み
取った後、２値化信号に変換する必要がある。

その２値化方式として、中間調に対してはディザ法に代
表される擬似中間調方式が、文字線画に対しては一定し
きい値による２値化方式が用いられる。また、これら両
画像が混在する原稿に対しては、画素毎あるいはブロッ
ク毎に上記２値化方式を切り換えながら、階調性，解像
度共に原稿に忠実な画像の２値表現を行うようにしてい
る。

更に、高品位な画像を再生する方式として知られている
熱転写方式等では、１画素に数レベルの濃度を持たせて
表現する、いわゆる多値プリンタが近年に至って開発さ
れている。

［発明が解決しようとする問題点］ 先に述べた２値化方式を用いる事により高品位な像再生
を行うことができるが、中間調部分の表現や文字部のエ
ッヂに対する主観評価は、やはり多値プリンタによる画
質に劣るという欠点がある。とはいえ、画像の伝送，蓄
積にあたっては、多値プリンタを用いる方式は膨大な情
報量を有するために適当でないという欠点もみられる。

このように、従来の画像処理技術では、簡単な２値化回
路を用いた場合には画質が劣り、また、画質を良くしよ
うとすると情報量が膨大なものとなって、装置が複雑に
なるという欠点があった。

［問題点を解決するための手段］ よって本発明に係る画像処理装置は、上述した従来の欠
点を除去するために、２値化画像情報を所定ブロック毎
に分割する手段と、該ブロック毎に画調を識別する識別
手段と、該識別手段により中間調画像であると識別され
たブロック内の２値画像情報を、全て一定の多値中間レ
ベルに変換し、他方、文字，線画であると識別されたブ
ロック内の２値画像情報を、画素毎にそれぞれ２値画像
情報に応じた多値最濃レベルまたは多値最淡レベルに変
換する変換手段とを備えたものである。

［実施例］ まず、本発明による２値画像・多値画像変換の原理につ
いて述べる。

周知のディザ法は隣接画素間での濃度変化が小さい中間
調画像に対して適用されるものである。例えば、４行４
列のディザマトリックスを用いて16階調に表現された２
値化画像を、その単位マトリックス毎に注目するなら
ば、当該ディザマトリックスのしきい値配列によって、
単位マトリックス内の平均濃度値を類推することができ
る。

第３図（Ａ）は、ディザマトリックス（Ｂ）により２値
化された画像の一例を示す。ここで、２値化のアルゴリ
ズムを“ディザしきい値≦入力画像レベルのとき1"とす
れば、明らかに、第３図（Ａ）に示す２値化画像（16個
の画素）の平均入力画像濃度レベルは４であることが推
測される。なぜなら、ディザマトリックスのしきい値が
５以上である画素位置に相当する２値画素レベルは全て
“0"であり、しきい値４以下の画素は全て“1"であるか
らである。

同様にして、16個の２値化画素状態を上記ディザマトリ
ックス（第３図（Ｂ）参照）と比較すると、第３図
（Ｃ）および（Ｄ）に示すようなパターンが得られる。
第３図（Ｃ）のパターンについて上述したものと同様の
推測を行うと、次のことがいえる。すなわち、しきい値
11〜15に対しては“0"と２値化されているが、しきい値
10以下に対しては全て“1"と２値化されていない。換言
すれば、もし平均濃度値が10であるならば、“0"と２値
化されているしきい値2,3,4に相当する画素は、“1"と
２値化されていなければならないはずである。

また、第３図（Ｄ）においては、しきい値15（第３図
（Ｂ）参照）に対して“1"と２値化されているにも拘ら
ず、しきい値６〜12に対しては“0"と２値化されてい
る。従って、第３図（Ｃ）および（Ｄ）に示すパターン
の画像は第３図（Ａ）に示すパターンの画像とは、画調
が異なっているものと推測することができる。

このように、ディザマトリックスが既知であれば、その
マトリックスサイズに相当するブロック毎に、そのブロ
ックが中間調画像域の画像であるか、あるいは文字，線
画などの解像情報を有する画像域の画像であるかという
判定を上記パターンマッチング（すなわち、ディザマト
リックスの各しきい値との比較を行うこと）により行う
ことが可能となる。更に、中間調画像域の画像に対して
は、その平均濃度多値レベルを推測することも可能であ
る。

つぎに、２値データから多値データへの変換手段につい
て説明する。

第３図（Ｅ）は第３図（Ａ）に示した２値画像パターン
を多値データに変換した例である。本例では、上述した
パターンマッチングにより濃度レベルが“4"であること
が識別されているため、４行４列の画素で構成されるブ
ロック内の全画素レベルを“4"としている。一方、解像
情報を有する画像域の例として示した第１図（Ｄ）の画
像の場合には、２値データが“0"であれば濃度レベルを
“0"とし、２値データが“1"の場合には、最高濃度レベ
ル“15"として変換する。

つぎに第１図および第２図を参照して、上述した処理を
行うための一実施例を詳説する。

第１図は、本発明を適用した画像処理装置全体の一実施
例を示すブロック図である。CCD等の固体撮像素子を備
えたリーダ100は、原稿画像を６ビットの濃度データと
して読み取り、多値出力装置（例えば、高品位に像再生
するためのCRTあるいは熱転写型多値プリンタ）101によ
り各画素に対して例えば64段階の濃度表現を与え、その
画像をモニタ出力する（あるいはハードコピーに作成す
る）ものである。

一方、通常の２値化処理回路102により２値化処理を行
った場合には、２値プリンタ,2値表示器などからなる２
値出力装置105を用いて、同様の画像モニタならびに像
再生を行う。

この時、２値化回路102において、中間調画像に対して
は周知のディザ法に代表される擬似中間調再生処理が、
また解像度が要求される文字，線画に対しては高解像度
を保存した周知の２値化処理が施こされる。なお、両画
像が混在する場合には、周知の技術を用いて選択的に両
処理が適用される。

一方、２値化された画像は画像メモリ106に記憶され、
コンソール（図示せず）から指示される各種画像編集処
理が処理回路107により行われる。その処理結果は２値
出力装置105を用いて速やかに再生され得るが、本発明
による２値画像・多値画像変換処理回路108（第２図に
おいて詳述する）を用いることにより、高品位な多値画
像としてモニタしたり、あるいはハードコピー化を行う
ことが可能となる。

なお、２値化画像については、データ圧縮回路103ある
いはデータ伸長回路104を用いてデータ圧縮または伸長
を行い、これにより外部装置への転送あるいは外部装置
からの信号受信を行うことができる。

つぎに、先に述べたアルゴリズムに従い、２値化された
画像を多値レベルに変換する２値・多値変換回路108の
動作を第２図に示すブロック図を用いて説明する。

第２図においては、１ビット画像をラインメモリ1,2,3
および４でそれぞれ１主走査（１ラインと称す）時間だ
け遅延させ、次いで遅延フリップフロップ５〜16を用い
てカラム方向に１画素ずつ遅延保持する。従って、遅延
フリップフロップ５〜16のそれぞれの入出端子からは２
次元的に隣接する16画素（４×４）にわたる２値画像を
同時に参照することができる。

ROM17の入力アドレス端子には遅延フリップフロップ５
〜16から得られる16画素ぶんの画素信号が導入されてい
る。このROM17はパターンマッチング用ルックアップテ
ーブルを格納した画調判定用ROMであり、１画素毎にシ
フトして入力される16個の画素が２値化時のディザマト
リックスと同期するタイミング毎に（すなわち、４ライ
ン４画素毎に１回づつ）、そのパターンのデータ配列が
中間調画像であるか否かということを判定する。この判
定結果は、判定出力ラインJ1から１ビットの信号として
送出される。また、中間調画像である場合には、その濃
度レベルが判定出力ラインJ2〜J5から４ビットの信号と
して送出され（すなわち、予め格納されたデータ群を参
照して読み出され）、RAM18に書き込まれる。換言すれ
ば、４画素毎に１回だけRAM18に書き込まれ、引き続く
４ライン分だけその判定結果が保持される。いま、主走
査方向の画素数が3456画素であれば、RAM18はその1/4で
ある約1Kワード,8bit程度の規模を有する。

次に、RAM18に格納された５ビットのデータに基づき、
各画素毎に多値データへ変換する手順を説明する。

ラインメモリ４から送出される画素の属するブロックに
ついては、中間調画像であるか否かということが既に判
定されているので、ROM20においては、その判定データ
に基づいて多値データへの変換を行う。例えば、注目の
ブロック（ラインメモリ４から出力された画素の属する
ブロック）が中間調画像域である場合には、ROM20のア
ドレスラインA1に入力されたラインメモリ４の出力に拘
らず、RAM18に格納されている４ビットの濃度データに
変換して出力する。一方、当該ブロックが線画等の解像
画像域である場合には、ROM20においては、ラインメモ
リ４からの２値画像データが“0"のときには濃度レベル
“0"（白）に、また２値画像データが“1"のときには濃
度レベル“15"（黒）に変換する。

但し、RAM18の出力（入力２値画像の４カラム内では一
定）を遅延フリップフロップ19により一時的にラッチ
し、その後ROM20に供給するよう構成してある。すなわ
ち、いま参照している16個の画素がディザマトリックス
にちょうど同期しているとすれば、RAM18に記憶されて
いる先の判定結果（１ブロックライン方向に先行するブ
ロックの判定結果）を新たなROM17の判定結果に書き換
えねばならないからである。従って、遅延フリップフロ
ップ19はこの書き換えに先立ち、予め読み出されたRAM1
8の出力を４画素分だけ保持するためのものである。

以上のべた構成により、２値化画像を、１画素毎に深み
を有する多値データに変換することができる。

なお、第３図（Ｂ）に示したディザパターンは一般にド
ット集中型と呼ばれるものであるが、パターンマッチン
グを行ううえでは、擬似中間調表現したパターンと文
字，線画を２値化したパターンとの差異が大きいものが
望ましい。従って、例えばベイヤー型パターンを選択す
ることも可能である。このベイヤー型パターンにより２
値化された中間調画像は、その２値化ドットが分散する
ため、直交方向に連続性が強くなる線画等との識別精度
を向上させることが期待できる。

また、本実施例においては16階調データへの変換例を示
したが、例えば64階調等への変換も容易に実現すること
ができる。次に、かかる変換について説明する。

第４図（Ｂ）および（Ｃ）に示すディザパターンは、第
４図（Ａ）に示した４行４列の基本ディザパターンに基
づいて形成した32階調再生用パターンおよび64階調再生
用パターンである。しかし、基本的に４×４個のしきい
値の成長パターンが同一であれば、第３図に示したパタ
ーンマッチングは４×４個の領域で行えば良いことにな
る。例えば、第４図（Ｃ）に示すパターンを用いた64階
調の画像を例にとれば、４種のサブマトリックスのいず
れであるかに応じて、４ビットの判定データを４倍し、
０〜３の値を加算すれば良い。この場合には、第２図に
示したROM20を第５図に示すROM50に置き換える必要があ
る。

すなわち、第５図に示すROM50において、ラインａには
４ビットの濃度データを、ラインｂには中間調画像であ
るか否かを示す１ビットの画調判定用データを、ライン
ｃおよびｄには主走査，副走査方向４画素４ライン毎に
変化するアドレスデータ（各１ビット）を、ラインｅに
は１ビットの２値画像データを入力することにより、容
易に多値濃度データに変換することが可能となる。

以上述べたとおり、本発明の一実施例によれば、画像の
編集，伝送・蓄積処理を２値化画像データにより高速，
高効率で行いながらも、その画像を多値データに変換す
る構成としているので、２値化画像データをアナログ画
像に近い高品位な画像としてモニタしたり、あるいは再
生することがができる。

殊に画像信号の伝送を行う装置などにおいては、伝送先
のプリンタの形態にとらわれず、従来の２値化データの
まま画像の伝送を行うことが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したとおり本発明によれば、ブロック内の画調
に応じて、中間調画像である場合には、ブロック内全
ての画素を一定の多値中間レベルに変換することにより
階調性を良好に表現し、他方、文字・線画像である場
合には、画素毎に多値最濃レベルまたは多値最淡レベル
に変換することにより、解像度を１画素単位で保存する
ことができ、しかも、かかる識別・変換を共通のブロッ
クサイズで行うこととしているので、回路構成を簡素化
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例全体を示すブロック図、 第２図は第１図に示した２値・多値変換回路108の詳細
ブロック図、 第３図（Ａ）〜（Ｆ）は本発明の原理を説明するための
マトリクス図、 第４図（Ａ）〜（Ｃ）および第５図は本発明の他の実施
例を示す図である。 1,2,3,4……ラインメモリ、 ５〜16,19……遅延フリップフロップ、 17……画調判定用ROM、 18……RAM、 20……データ変換用ROM、 100……リーダ、 101……多値出力装置、 102……２値化処理回路、 103……データ圧縮回路、 104……データ伸長回路、 105……２値出力装置、 106……画像メモリ、 107……編集回路、 108……２値・多値変換回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２値化画像情報を所定ブロック毎に分割す
   る手段と、 該ブロック毎に画調を識別する識別手段と、 該識別手段により中間調画像であると識別されたブロッ
   ク内の２値画像情報を、全て一定の多値中間レベルに変
   換し、文字，線画であると識別されたブロック内の２値
   画像情報を、画素毎にそれぞれ２値画像情報に応じた多
   値最濃レベルまたは多値最淡レベルとに変換する変換手
   段と を備えたことを特徴とする画像処理装置。