JPS59133774A - 適応量子化回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は９淡画像を二値化あるいは粗い多値化をする際
に量も重要な情報を含むと考えられる濃から淡へと移り
かわる範囲の輝度レベルを取出すことを目的とした適応
量子化回路に関する◎通常、二値である画像を画像読取
り装置を介して入力した場合、照明むらシェーディング
等により画信号は、もはや二値ではなく、中間調を含む
ようになる。この中間調を含む画信号から二値画像を再
現する時に、最も重要な情報は中間調の部分に含まれて
いる。

完全な白または黒レベルの中での変（は二値化にそれほ
ど寄与しないか、あるいは、かえって雑音となると考え
られる。上記のような特性を考慮して輝度レベルヒスト
グラムから量子化の範囲を決定する手法が提唱されてい
るが、これらの方法は画面全体の輝度レベルヒストグラ
ムを用いたものと画面を小領域薔こ分割して各領域毎の
輝度レベルヒストグラムを用いたものにわけること力Ｓ
できる。

画面全体の輝度レベルヒストグラムを用いた方法では、
両面の局所的な変！！！！ＩＩこは追従できず、かつ実
時間処理が行なえないという欠点を有していた。

また、小領域内での輝度レベルヒストグラムを用いた方
法では、上記の欠点を除去できるが、ハードウェアが膨
大になり、各小領域間の接続が不自然になるという欠点
を有していた。

本発明の目的は、このような従来の欠点を除去し、効果
的な量子化を実時間で行なえる比較的小規模なハードウ
ェア、からなる適応量子化回路を提供することｉこある
。

本発明ｆこよれば入力画像信号の輝度レベルヒストグラ
ムを作成する手段と、前記輝度レベルビス出し、前記読
出された輝度レベルヒストグラム中の輝度レベル分布の
特ｉｉを検出し、前記特徴量から入力画像信号が濃から
淡へと移る範囲を検出する手段と、前期検出された範囲
の輝度レベルを取出す手段とを備えたことを特電とする
適応量子化回路が得られる。

以上に述べた構成を持つ適応量子化回路によれば、画面
の各部分について遂次補正された画像信号が、小規模な
ノ１−ドウエアで実時間で得られる。

以下に本発明について一実施例を示す図面を参照して説
明する。

第１図は一般的な二値画像から得られる輝度゛レベルヒ
ストグラムである。横軸に輝度レベル、縦軸ｆこ頻度（
度数）をとっている。本実施例ではセンサから出力され
たアナログ画信号は第１の量子化回路によって６４値の
ディジタル画信号に変換される。　　　　　− 次に第１図中ζこ斜線で示す画伯゛号が衾から淡へと移
り変わる部分の１６値を本発明の適応量子化回路で取り
出す。

第２図は本発明の適応量子化回路のブロック図である。

センサ２１から得られるアナログ画信号はビデオアンプ
とアナログ・ディジタル変換器からなる第１の量子化回
路２２ｆこよって６　ｂｉｔディジタル画信号に変換さ
れる。主走査方向に分割されたブロック内での輝度レベ
ルごとの画素数を輝度レベルヒストグラム回路２３で計
数する。１ブロツクでの計数が終了すると次のブロック
での計数を開始するととも１こ前ブロックでの計数値を
切出し位置決定回路２４の発生する読出しアドレスに従
って読出し、その計数値を切出し位置決定回路２．４ｆ
こ送出する。切出し位置決定回路２４はマイクロプロセ
ッサを有しており、輝度レベルヒストグラムの計数値を
もとに前ライン又は前ブロック等の切出し位置も参照し
て画像信号が濃から淡へ（！：移り変る位置を見つけ出
し、切出し位置を決定する。第２の量子化回路２５は切
出し位置決定回路２４から切出し位置の指定をうけて、
本実施例の場合番こは第１の量子化器で６４値ζこ量子
化された画像信号を１６値に変換する０ 第３図ハ輝度レベルヒストグラム回路を示すブロック図
である。主走査ｎ画素を１ブロツグとする。端子３１ζ
こ６４値ディジクル画信号が入力されこの画信号と同期
したクロックが端子３８から入力される。制御回路３９
ではｎ画素毎にマルチプレクサ３３ａおよび３３ｂの入
力選択を切換える。３３ａ（こおいて画信号３１が選択
された場合ｌこは、メモリ３５ａの輝度レベルＩこ対応
するアドレス、にアクセスシ、読出し後カウンタ３６ａ
＋こよって１カウントアツプが行なわれ、乗算器３．４
　ａを介して再びメモリ３５ａの同じアドレスに書込ま
れる。

ここで乗算器３４ａはｌを乗するので、カウンタ３６ａ
の出力を、そのままメモリ３５ａｆこ書き込む。このよ
うζこしてｎ画素分の輝度レベルヒストグラムをメ、モ
リ３５ａの一部ζこ作成し終ると制御回路３９は、第２
図中の切出し位置決定回路２４の出力をうける端子３２
をマルチプレクサ３３ａで選択する。そしてメモリ３５
ａの内容つまり前ブロックで作成した輝度レベルヒスト
グラムの計数値を読出し、端子３７に出力する。また、
読出し時には乗算器３４ａは係数α（〈１）を乗じてメ
モリ３５ａｉこ書き込む。従って、読出される輝度レベ
ルヒストグラムの計数値は現ラインの重みが１．前ライ
ンがα、前々ラインがα２・・・・・・・・・となり一
役にｍライン前の計数値ζこ０を乗じたものが、積算さ
れたものになる。メモ＋＋３５ａの読出しを行なってい
る間は、制御回路３９によってマルチプレク＋！ｊ３３
ｂでは画信号入力端子３１が選択されており、メモ１Ｊ
３５ｂでは、先はどメモ１Ｌ３５ａで計数を行なったブ
ロックの次のブロックでの計数が行なわれる。このブロ
ックでの計数が終了すると制御回路３９ｉこよって先は
どと同様ｌこメモリ３５ｂの読出しと係数αを乗じた後
、メモリ３５ｂへの書き込みが行なわれる。この間マル
チプレクサ３３ａは画信号入力端子３１を選択し、作度
レベルヒストグラムをメモリ３５ａｆこ作成するが、こ
の時は制御回路３９により先にメモ１Ｊ３５ａＪこ輝度
レベルヒストグラムを作成したアドレスとは異なるアド
レスに輝度レベルヒストグラムを作成する。

以上のように１つのメモリ内に複数プロツ〃分の′ｆ４
ｍレベルヒストグラムを作成し、もう一方のメモリでは
前ブロックで作成した輝度レベルヒストグラムの読出し
を行なう。

第４図は切出し位置決定回路２４のプロブ４図である。

輝度レベルヒストグラム読出し用のアドレスヲ輝度レベ
ルヒストグラム回路インｌフェース４１を介して端子３
２１こ出力し、その計数値を端子３７から主記憶４３に
取込む。マイクロプロセッサ４２は主記憶４３１こ蓄え
らたれ輝度レベルヒストグラムの計数値を読出し、画信
号がイ贋から淡へと移り変る範囲を決定し、第２の量子
化回路とのインタフェース４４を介して端子４５４ζ出
力する。マイクロプロセッサ４２が切出し位置を決定す
るアルーズムは種々考えられるが以下に例をあげる。輝
度レベルヒストグラムの特徴量として輝度レベルの最大
値、最小値、最頻値を求め、最頻値が入力画像の背景部
を表す輝度レベルであり、最小値が文字等の対象を表す
輝度レベルであるとして、両者の中間ｆこ基準値を設け
、この基準値を中心として１６値の画信号を切出すとい
う方法がある。第゛１図においてＹが最頻値、５ｆｒＳ
長小値、Ｘが最大値である。ここで（Ｙ＋８）／２を基
準値とする。

但し、文字の行間の様に背景しか存在しない場合にはＳ
をそのまま用いることはできない。そこでＸをＹに対し
て折り返したレベルＺとＳの関係を見て、ＳがＺ−ｍよ
り大きい時１こは、そのブロックは行間であると判断し
、前ブロックまたは前ラインにおける基準値を用いる。

ここでｍは正定数である。才た、ブロック毎ｌこ基準値
を更新して行くと、ブロック間で値がとびすぎて不連続
になり、例えば線の太さが急激に変化するといった不自
然さの生じる恐れがあるので隣りあうブロック間では画
信号切出し基準値をたかだか１しか変化させない。以上
の様ないくぶん複雑な処理を行っても１ブロック間に処
理を行うのであるから既存のマイクロプロセッサを用い
ることができる。

次にいくらか複雑な処理の例を述べる。ここで、入力画
像が二値画像であり、作成されたヒストグラムは２つの
山からなっており、背景の白レベルによる山は最頻値を
中心として左右対称であるとする。この仮定は、先の例
でもなされているが、ここに示す例ではこれを積極的に
利用する。第６図ｆａｔのように読出されたヒストグラ
ムから最頻値を中心にそれより高いレベルζこある計数
値ヲ最頓値を、中心として対称の位置にある計数値から
減算し、最頻値より上のレベルでの計数値は全て零ζこ
する。背景の白レベルによる山が左右対称であれば、以
上の操作で背景の白レベルｆこよる計数値はヒストグラ
ムｆこ反映されない、すなわち、ヒストグラム上ｆこ残
っているのは文字等の黒によるものだけとなる。つまり
第６図（ｂｌのようなヒストグラムが得られる。そして
次Ｃζ残されたヒストグラムの形状を見る。そしである
程度以上の計数値を持った山が存在すればその中心値も
しくは最頻値が文字等の黒を示すレベルであるとして、
先に検出した白レベルの最頻値との中央値を切出し基準
値とする。また、明確な山の形にならないききは黒が存
在しないか又はサンプル数として少なすぎて信頼できな
いものとして前ブロック又は前ラインで決定された黒レ
ベルを用いる。以後のブロック間での基準値の更新は先
に示した例と同様に行う。

一般の文書においては線画が多く、黒レベルによる山は
ひろがっていて、白レベルｌこよる山と同時Ｉこ見たの
ではその中心が見つけにくい。しかし、上記の方法によ
れば、白による雑音が径減されて黒レベルの代表とすべ
き値を比較的正確に求められる。以上の処理はハードウ
ェアで行うこともできるが、非常に複雑となるので、本
実施例で示すようｌこマイクロプロセッサを用いて行う
方式が賢明であろう。

また、その他にも、切出し基準値が安定であれば以後は
同一の基準値でよいとして、よほど太きく特徴１ｌｆＩ
Ｓ変化しない限りは基準値の更新を停止し、不安定ｌζ
なることをさけることも考えられる。

以上のようにして決定された基章値Ｖを第５図に示す第
２の量子化回路の端子４５１こ入力する。

端子３１１ζは、第１の量子化回路ｌζおいて６４値に
量子化された画信号Ｘが入力さ゛れる。演算回路５１に
おいて端子２６への出力ｙが、 Ｙ　＝　Ｏｉ−（ｘ−ｖ）＋ａ＜０の時＝（ｘ−ｖ）＋
ａ　　；Ｏ＜Ｃｘ　　ｖ）＋ａ＜１５の時”　１５　　
　　　　ｉ　（ｘ−ｖ）＋ａ＞１５の時となるように演
算を行ない１６値化を行なう。

ここでａは定数であり、第１図Ｃζおける基準値と切り
出すべき部分との輝度レベル軸上での位置関係を決定す
るパラメータである〇 以上に述べた適応骨子化回路を用いて画信号の量子化を
行なうと均−量子化等に比べて、少ないビット数で濃か
ら淡へと移り変わる部分を記述でき、入力画信号全体の
レベル変動に、よく追従しコントラストの違い等もよく
補正された画信号が得られる。また、一般的に用いられ
る小領域部分におけるヒストグラムを求める方法と同等
の効果を、大！＋１なハードウェア（ラインメモリー等
）を用いずにあげることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は輝度レベルヒストグラム中での切出すべき喝か
ら淡へと移り変わる部分と切出しの基鳩値右よび基準値
決定のために参照するレベルを示したものであり、第２
図は本発明の適応骨子化回路の全体を示すブロック図、
第３肉は輝度レベルヒストグラム回路のブロック図、第
４５４は切出し予信回路、２３・・・・・・・−・輝度
レベルヒストゲラムロ路２４・・・・・・・・・切出し
位置決定回路、２５・・・・・・・・・第２の量子化回
路ｓ　３３ａ　＋　３３ｂ　＋　３３ｃ・・・・・曲マ
ルチプレクブ３４ａ　、３４ｂ・・・・・・・・慄算器
、３５ｇ＋３５ｂ・・・申・・・メモリ、３６ａ、３６
ｂ・・・・・・・・・カウンタ％４１・・・・−・・・
・輝度レベルヒストグラム回路インターフェース、４２
・・・・・・・・・マイクロプロセッサ、４３・・・・
・・・・・主記憶、４４　四囲・第２の量子化回路との
インタフェース、５１・・・・・・・・・第２の量子化
回路である。 代理人弁理士内Ｉズ　　晋 年　　１　　図 婦度しへル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 濃淡画像信号を適応的に量子化する回路において、入力
   画像信号の輝度レベルヒストグラムを作成する手段と、
   前記輝度レベルヒストグラムを１ラインまたはブロック
   単位に読出し、前記読出された輝度レベルヒストグラム
   中の輝度レベル分布の特徴量を検出し、前記特徴量から
   入力画像信号