JPH0722334B2 - 画像信号処理装置 - Google Patents

画像信号処理装置

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JPH0722334B2
JPH0722334B2 JP61304248A JP30424886A JPH0722334B2 JP H0722334 B2 JPH0722334 B2 JP H0722334B2 JP 61304248 A JP61304248 A JP 61304248A JP 30424886 A JP30424886 A JP 30424886A JP H0722334 B2 JPH0722334 B2 JP H0722334B2
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俊晴 黒沢
潔 高橋
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、階調画像を含む画像情報を2値再生する機能
を備えた画像信号処理装置に関するものである。
従来の技術 近年事務処理の機械化や画像通信の急速な普及に伴っ
て、従来の白黒2値原稿の他に、階調画像や印刷画像の
高品質での画像再現に対する要望が高まって来ている。
特に、階調画像の2値画像による擬似階調再現は、表示
装置や記録装置との適合性が良く、多くの提案がなされ
ている。
これらの擬似階調再現の1つの手段として、ディザ法が
最もよく知られている。この方法は、予め定められた一
定面積において、その面積内に再現するドットの数によ
って階調を再現しようとするもので、ディザマトリクス
に用意した閾値と入力画情報を1画素毎に比較しながら
2値化処理を行っている。この方法は階調特性と分解能
特性がディザマトリクスの大きさに直接依存し、互いに
両立できない関係にある。また印刷画像などに用いた再
現画像におけるモアレ模様の発生は避けがたい。
上記階調特性と高分解能が両立し、かつモアレ模様の発
生抑制効果の大きい方法として、誤差拡散法(文献:ア
ール(R)・フーイドアンドエル(FLOYD&L).ステ
インバーグ(STEINBERG),“アン アダブテイブ ア
ルゴリズム フオー スペシヤル グレー スケール
(An Adaptive Algorithm for Spatial Grey Sca
le)",エスアイデイ(SID)75 ダイジエスト(DIGES
T),pp36−37)が提案されている。
第3図は上記誤差拡散法を実現するための装置の要部ブ
ロック図である。
原画像における注目画素の座標を(x,y)とするとき、3
01は誤差記憶手段、302は誤差配分係数マトリクスの示
す注目画素の周辺の未処理画素領域、303は座標(x,y)
における集積誤差Sxyの記憶位置、304は座標(x,y)に
おける入力レベルIxyの入力端子、305はI′xy(=Ixy
+Sxy)の入力補正手段、306は出力レベル0またはRの
出力画信号Pxyの出力端子、307は一定閾値R/2を印加す
る信号端子、308は入力信号I′xyと一定閾値R/2を比較
してI′xy>R/2の時Pxy=Rを、その他の場合はPxy=
0を出力する2値化手段、309はExy(=I′xy−Pxy)
の注目画素に対する2値化誤差を求める差分演算手段で
ある。
さて、注目画素に対する集積誤差Sxyは第(1),
(2)式で表わされる。
Sxy=ΣKij・Ex-j+2、y-i+1 ・・・・・・(1) (但し、i,jは誤差配分係数マトリクス内の座標を示
す。) この誤差配分係数Kijは誤差Exyの注目画素の周辺画素へ
の配分の重み付けをするもので前記文献では (但し、*は注目画素の位置) を例示している。
第3図の構成では、上記の演算は注目画素に対する2値
化誤差Exyに、未処理の周辺画素領域302内の各画素A〜
Dに対応する配分係数を乗算し、誤差記憶手段301内の
値に加算し再び該当位置へ記憶させる誤差配分演算手段
310によって実現している。ただし、誤差記憶手段301の
画素位置Bの集積誤差は予め0にクリアされている。
発明が解決しようとする問題点 さて上記の誤差拡散法は、ディザ法に比して階調特性や
分解能の点ですぐれた性能を持ち、印刷画像の再現時に
おいてもモアレ模様の出現は極めて少く、原理的には入
力レベルIxyのすべてのレベルに応じた黒画素(または
白画素)密度の階調を再現できる方式である。
しかし、上記の処理方式を実用的な整数演算型の処理回
路で実現しようとすると、2値化誤差Exyと周辺画素へ
の誤差配分値の総和ΣKij・Exyが必ずしも一致しない。
このことは、2値化誤差Exyのすべて値を周辺画素に配
分していないことを意味し、入力レベルIxyの全レベル
に対応した階調を再現できず、特に入力レベルIxyが低
濃度および高濃度レベルのとき、この現象が顕著で、階
調再現領域が狭められた再生画像となる。
本発明は、上記の誤差拡散法の実施に当って階調再現特
性を改良し、モアレ模様の極めて少い画像信号処理装置
を提供するものである。
問題点を解決するための手段 本発明は、画素単位でサンプリングした多階調の濃度レ
ベルを2値化する際に、注目画素の2値化誤差をその周
辺の画素位置に対応させて記憶する誤差記憶手段と、注
目画素の入力レベルと前記誤差記憶手段内の注目画素位
置に対応した集積誤差を加算し補正レベルを出力する入
力補正手段と、前記補正レベルを予め定められた閾値と
比較し注目画素の2値化レベルを決定する2値化手段
と、前記補正レベルと2値化レベルの差分である2値化
誤差を求める差分演算手段と、前記2値化誤差を注目画
素の周辺の未処理画素に配分する配分係数を発生させる
配分係数発生手段と、前記差分演算手段からの2値化誤
差と前記配分係数発生手段からの配分係数とから注目画
素周辺の未処理画素に対応する誤差配分値を演算する誤
差配分値演算手段と、前記誤差配分値演算手段からの注
目画素周辺の未処理画素に対応する誤差配分値の総和を
求め、前記差分演算手段からの2値化誤差との差である
剰余誤差を演算し出力する剰余誤差演算手段と、前記誤
差配分値の内の1つと前記剰余誤差演算手段からの剰余
誤差と加算し、残りの誤差配分値とともに前記誤差記憶
手段内の対応する画素位置の集積誤差とを加算し再び記
憶させる誤差更新手段から成る画像信号処理装置を構成
し、上記目的を達成しようとするものである。
また前記剰余誤差演算手段は誤差配分値演算手段からの
注目画素周辺の未処理画素に対応する誤差配分値の総和
を求め、前記差分演算手段からの2値化誤差との差分で
ある剰余誤差を演算し、一時記憶するとともに次画素処
理時に読み出し出力する手段を用いる構成によっても上
記目的を達成することができる。
また、配分係数発生手段は、配分係数を4/8、2/8、1/
8、1/8の組み合わせで発生させ、剰余誤差演算手段は2
値化誤差の下位3ビットの信号レベルのビットの和から
求めることを構成によって回路構成を簡略化し上記目的
を達成することができる。
作 用 本発明は上記構成により、2値化誤差と注目画素の周辺
画素に対応する誤差配分値の総和との差分である剰余誤
差で次画素処理時に補正することで、2値化誤差と周辺
画素の誤差配分値の総和を一致させ入力レベルの低濃度
および高濃度領域の階調再現特性を改良し、モアレ模様
が発生しないようにしたものである。
実 施 例 第1図は本発明の一実施例における画像信号処理装置の
要部ブロック構成図である。
同図において、101〜109の各ブロックの構成と作用は第
3図の従来の誤差拡散法の301〜309の各部と同様であ
る。第3図の構成と異なる誤差配分値演算手段110と配
分係数発生手段111と誤差更新手段112と剰余誤差演算手
段13について詳細に述べる。
配分係数発生手段111は、注目画素周辺の未処理画素に
対する配分係数セットを予め用意し、周辺画素領域102
内の画素位置A〜Dに対する2値化誤差Exyの配分係数K
A〜KDを誤差配分値演算手段110へ出力する。
前記誤差配分値演算手段110は、画素処理周期に同期し
た同期信号に同期しながら、前記配分係数KA〜KDと差分
演算手段109からの注目画素に対する2値化誤差Exyとで
誤差記憶手段101の周辺画素領域102内の画素位置A、
B、C、Dに対応する誤差配分値GA〜GDを式(3)によ
り求める。
さらに誤差更新手段112と剰余誤差演算手段113に誤差配
分値GA〜GDを出力する。
剰余誤差演算手段113は、前記誤差配分値GA〜GDと前記
2値化誤差Exyから誤差配分値GA〜GDの総和と2値化誤
差Exyとの差分である剰余誤差JBを第(4)式により求
める。
JB=Exy−(GA+GB+GC+GD) ・・・・・・(4) さらに、剰余誤差JBは後述の誤差更新手段112に出力さ
れる。
誤差更新手段112は、前記同期信号に同期しながら、前
記誤差配分値演算手段110からの誤差配分値GA〜GDと前
記剰余誤差演算手段113からの剰余誤差JBと前記誤差記
憶手段101の周辺画素領域102内の画素位置A、B、C、
Dに対応する記憶装置に記憶されているそれ以前の画素
処理課程にのける集積誤差SA′・SC′・SD′を読み出
し、新な集積誤差SA〜SDを第(5)式により求める。
さらに、誤差更新手段112は新な集積誤差SA〜SDを誤差
記憶手段101の画素位置A〜Dに対応する記憶装置に書
込む更新処理をする。
ただし、第(5)式では剰余誤差JBを周辺画素領域102
内の画素位置Bに加算したが、画素位置A、B、C、D
の内いずれかの位置に加算してもよく、以後画素位置B
に加算するものとして説明する。
また、剰余誤差JBは内部レジスタの一時記憶し、次画素
処理時に読み出し、新たな周辺画素領域102内の画素位
置A、B、C、Dのいずれかの位置に加算してもよい。
これら誤差配分値演算手段110と配分係数発生手段111と
誤差更新手段112および剰余誤差演算手段113の具体的構
成を第2図(a)に例示する。同図において、剰余誤差
JBは内部レジスタに一時記憶し周辺画素位置Bに反映さ
せるものとして以下に説明する。
配分係数発生手段205は配分係数KA〜KDを予め格納する
ために記憶手段206を設け画素処理の開始に先だって収
納する。また、記憶手段206は配分係数KA〜KDを予め書
込んだROM(リード・オンリ・メモリ)を用いてもよ
い。
誤差配分値演算手段207は、前記2値化誤差Exyと前記配
分係数KA〜KDとから誤差配分値GA〜GDを乗算し求め、誤
差更新手段210と剰余誤差演算手段208に出力する。
剰余誤差演算手段208は、前記誤差配分値演算手段207か
らの誤差配分値GA〜GDの総和209と前記2値化誤差Exyと
の差分である剰余誤差JBを演算し、内部レジスタ203(R
J)に一時記憶する。内部レジスタ203(RJ)から読み出
された前画素処理時の剰余誤差JB′を誤差更新手段210
に出力する。
誤差更新手段210は同期信号入力端子204から入力した画
素処理に同期した同期信号214に同期しながら、誤差配
分値GAと誤差記憶手段201より読込んだ画素位置Aに対
応する集積誤差S′を加算し次の画素処理における集
積誤差Sxyとして使用するため内部レジスタ211(RA)に
一時記憶する。画素位置Bに対する集積誤差は誤差配分
値GBと剰余誤差演算手段208からの前画素処理において
一時記憶しておいた剰余誤差JB′と加算し画素位置Bに
対応する集積誤差(SB)として内部レジスタ212(RB
に一時記憶する。誤差配分値GCと前画素処理において一
時記憶している内部レジスタ212(RB)のデータを加算
し画素位置Cの集積誤差(SC)として内部レジスタ
(RC)に一時記憶する。誤差配分値GDと前画素処理にお
いて一時記憶している内部レジスタ213(RC)のデータ
と加算し画素位置Dの集積誤差SD)として誤差記憶手段
201の画素位置Dに対応する記憶装置に記憶させる。
このような誤差更新手段210により、誤差記憶手段201内
の記憶装置へのアクセスは、画素位置Aに対応する読込
みアクセスと画素位置Dに対応する書込みアクセスのみ
となり容易に実現可能な構成となる。
また、2値化誤差Exyを注目画素の周辺の未処理画素に
配分する配分係数を とした場合の剰余誤差演算手段の具体的構成を示す。2
値化誤差Exyを15から8の場合を例にして、誤差配分値
演算手段110の整数演算によって切り捨てられた剰余誤
差JBを(4)式で求め表に示す。この表から、剰余誤差
JBは0〜最大3であることが判明し、第2図(b)に示
すように2値化誤差Exyの下位3ビットデータExy′を入
力し、表に示すような2ビットの剰余誤差JBを出力する
テーブル216を構成する。
剰余誤差TBは内部レジスタ217(RJ)に一時記憶し、次
画素処理時に読み出し剰余誤差JB′を出力する。このよ
うに、配分係数を第(6)式のようにすることにより複
雑な演算が不用となり実用的な回路構成となる。
発明の効果 以上のように本発明では、注目画素の周辺画素に対する
2値化誤差を配分する際、2値化誤差と配分された誤差
配分値の総和とから整数演算の切り捨て誤差である剰余
誤差を求め次画素処理時に補正することにより、誤差拡
散法を実用的な整数演算型の処理回路で構成したときに
問題となった入力レベルの低濃度および高濃度領域の階
調再現特性が大幅に改善され、実用的な画像信号処理装
置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における画像信号処理装置の
要部ブロック構成図、第2図は同装置における誤差配分
値演算手段と配分係数発生手段と誤差更新手段および剰
余誤差演算手段のブロック構成図、第3図は従来の誤差
拡散法を実施する画像信号処理装置の要部ブロック構成
図である。 101・201……誤差記憶手段、110……誤差配分値演算手
段、111……配分係数発生手段、112……誤差更新手段、
113……剰余誤差演算手段、206……記憶手段、203・211
〜213……内部レジスタ、216……テーブル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 潔 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 土屋 博義 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画素単位でサンプリングした多階調の濃度
    レベルを2値化する際に、注目画素の2値化誤差をその
    周辺の画素位置に対応させて記憶する誤差記憶手段と、
    注目画素の入力レベルと前記誤差記憶手段内の注目画素
    位置に対応した集積誤差を加算し補正レベルを出力する
    入力補正手段と、前記入力補正手段からの補正レベルを
    予め定められた閾値と比較し注目画素の2値化レベルを
    決定する2値化手段と、前記入力補正手段からの補正レ
    ベルと前記2値化手段からの2値化レベルの差分である
    2値化誤差を求める差分演算手段と、前記差分演算手段
    から2値化誤差を注目画素周辺の未処理画素に配分する
    整数の配分係数を発生させる配分係数発生手段と、前記
    差分演算手段からの2値化誤差と前記配分係数発生手段
    からの配分係数とから注目画素周辺の未処理画素に対応
    する誤差配分値を演算する誤差配分値演算手段と、前記
    誤差配分値演算手段からの注目画素周辺の未処理画素に
    対応する誤差配分値の総和を求め、前記差分演算手段か
    らの2値化誤差との差である切り捨て誤差を演算し剰余
    誤差として出力する剰余誤差演算手段と、前記誤差配分
    値演算手段からの誤差配分値の1つと前記剰余誤差演算
    手段からの剰余誤差を加算し、残りの誤差配分値ととも
    に前記誤差記憶手段内の対応する画素位置の集積誤差と
    を加算し再び記憶させる誤差更新手段とを具備する画像
    信号処理装置。
  2. 【請求項2】剰余誤差演算手段は、誤差配分値演算手段
    からの注目画素周辺の未処理画素に対応する誤差配分値
    の総和を求め、差分演算手段からの2値化誤差との差分
    である切り捨て誤差を演算し剰余誤差として一時記憶す
    ると共に次画素処理時に読み出し出力する事を特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の画像信号処理装置。
  3. 【請求項3】配分係数発生手段は、配分係数を4/8、2/
    8、1/8、1/8の組み合わせで発生させ、剰余誤差演算手
    段は2値化誤差の下位3ビットの信号レベルのビットの
    和から求めることを特徴とする特許請求の範囲第1項及
    び第2項記載の画像信号処理装置。
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