JPS6266769A - 画像信号処理装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は階調画像を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 近年日常業務におけるファクシミＩＪ利用がますます拡
大の一途であり、それとともに従来の白黒２値の他に階
調画像の再現に対する要望も強まりつつある。特に２値
による擬似階調再現は表示装置や記録装置との適応が良
いので強く要望されている。

また、この２値再生技術は、半導体ＩＣによるディスク
リートで構成した場合、入力画像データの量が多くなる
につれて装置規模も大きくなってしまうため、従来は必
要入力画像信号データの処理能力範囲で済ませていた。

しかし最近は、半導体技術の進歩に伴ない半導体の小型
高集積化が図られ、多ビット入力画信号データに対応し
た処理能力を有する、画像信号処理専用のプロセッサが
開発され、多数市販されるような段階にまでなってきた
。（例えば、「■ＷＰにおける中間調画像プロセッサＪ
１９８５．３電気通学会全国大会）発明が解決しようと
する問題点 さて、上述の擬似階調再現は　値のマｌ−’Ｊクステー
ブルに従って画像を２値化していく各種ディザ法が広く
使われている。しかしながらこれら従来の方法は階調再
現性を良くする為にはマトリクステーブルを大きくする
必要があり、高分解能を得る為にはマトリクステーブル
を小さくしなけれがならないという矛盾があるため階調
再現性と高分解能の両立が困難であった。特に、階調画
像と２値画像が混在する画像に対してはそのいずれかを
犠牲にせざるをえなくなるという欠点を有していた。

また、上述した市販のｎピットの入力画像信号データ専
用プロセッサによｌＪｎビット以下の入力画像信号デー
タを処理しようとした場合、ｎピット以下に対応した正
しい処理結果が得られないという問題を有していた。

すなわち、原画を光学的に走査してｅビットの画像信号
を得る画像読取装置と、市販のｎビットの入力画像信号
データ専用プロセッサ（世し、ｇくｎで、ｇ及びｎは正
整数）とで画像信号処理システムを構成しようとした場
合、１面像読取装置の出力ピットｅと、上記専用プロセ
ッサの入力ビットｎとが対応しないため、上記専用プロ
センサの画像処理が良好に実行されないという欠点を有
していた。

本発明は上記従来の欠点を解消するものであり、多階調
再現と高分解能る両立して擬似階調再現する。また、入
力画像信号データが上記入力画像信号専用プロセッサの
規格以下の場合でも、上記プロセッサが良好に処理し得
る、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 （１）原画像における各画素のアナログ量をディジタル
量に変換し、入力画像信号レベルがｎビットのとき、ｎ
ピット以上の入力画信号レベルとして画像信号処理する
入力画像信号処理手段と、（２）本発明は、原画像にお
ける各画素の再配分画像信号レベルを記憶する再配分用
記憶手段の所定位置におけるＭ個の画像信号レベルの和
Ｓｍと２値化補正量Ｅａの和Ｓを求め、次て所定の画像
信号レベルＣの配分数Ｎと残差Ａを求める配分値演算手
段と、 （３）原画像における各画素の画像信号レベルを記憶す
る順位付用記憶手段の前記所定位置と対応した１面素の
一部に近傍補正量Ｅｂを加えたＭ個の画素の画像信号レ
ベルの値により、画素順位を決定する順位決定手段と、 （４）前記画素順位により前記配分数Ｎの前記所定の画
像信号レベルＣと前記残差ＡとＯとを前記再配分用記憶
手段の所定位置のＭ個の画素に割り当てる再配分手段と
、 （５）前記割り当てた画素のうち再配分済（Ｗ１素の画
像信号レベルと前記再配分済画素の２値化画像信号レベ
ルから前記２値化補正量Ｅａを演算し７、更新する２値
化補正手段と、 （６）順位付補正量Ｅｃを記憶する補正量記障手段の前
記所定位置と対応する画素の近傍の順位付補正量Ｅｃか
ら前記近傍補正＝−Ｆ　ｂを演算し前記順位決定手段に
与え、さらに前記順位付補正量Ｅｃと前記順位付用記憶
手段の画素の一部の画像信号レベルと前記２値化画像信
号レベルとから新たな１１１α位付補正量Ｅｃを演算す
る順位付補正手段とを具備した画像信号処理装置ｇであ
る。

作用 本発明は上記構成により、原画像の濃度変化に応じて再
生画像の黒画素配置を決定することにより、多階調再現
と高分解能を両立して擬似階調再現することができる。

壕だ、入力画像手段において、ｅビットの入力画像信号
（但し、ｅは正整数）をｎビ、ノド入力（但し、０はｎ
　＞　ｅの正整数）する際、最上位ビットから順次接続
し、（ｎ−ｉｌり位ビット目からは前記入力画像信号の
最上位ビットから順次補なうたとにより、ｎビット以下
のときの入力画像信号データのＯから最大値が、ｎビッ
ト時の入力画像信号データの０から最大値のときの直線
上に位置するため、ｎビットの入力ｌ面像信号データと
じて処理することができるものである。

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
ブロック図を示すものである。本実施例では前記問題点
を解決する手段の項で示した（２）、（３）、（４）に
おけるＭ個を４個とし、構成（６）における近傍の順位
付補正量Ｅｃは・１個とする説明にしている。説明の都
合上、各画素Ｖこは次のような記号を付与している。

構成（２）、（・ｔ）の４個の画素はＲＯＯ１■（旧、
Ｒ１０、Ｉ’（１１とし 構成（３）の４個の画素は０００．００１．０１０．０
１１とし 構成（６）の近傍の順位付補正量Ｅｃの記憶位置はＥｃ
ｌ、Ｅｃ２、Ｅｃ３、Ｅ　ｃ　４とし、新たな順位付補
正ｊｔ　Ｅ　Ｃの記憶位置はＥｃ５とする。各画素の画
像空間上の対応位置はＲＯＯと０００とＥｃ５　が同じ
位↑４に対応する。

前記各記号グループを走査窓と定義し、ＲＯＯ１■′ｔ
０１、ＲＩＯｌｒ（１１ｉ走査窓”ｖＶｒと１−１００
０．００１゜０１０．０１１を走査ｇＷｏとし、Ｅ　ｃ
　ｌ　−、Ｅ　ｃ　２、Ｅｃ３、Ｅｃ４、Ｅｃ５を走査
窓Ｗｅとする。第１図において各走査窓はそれぞれの対
応する記憶手段」二を原ｊ面像の主走査とともに右方向
へ移動していくものとする。

第１図１こおいて、■は原画像を走査し光電変換を行な
いアナログ／デジタル変換を行なった後、デジタルの画
像信号レベルを出力する原画像走査手段、ｌａは原画像
走査手段での入力画信号レベルがロビ７・トのときｎビ
ット以上の入力画像信号レベル用に入力画信号を分配し
て出力する入力画信号処理手段、２は入力画信号処理手
段１ａの出力信号である原画像の画像信号レベルと後述
する再配分手段の出力信号である再配分用画像信号レベ
ルとを入力として紀憶し、走査窓Ｗｒの・１個の画素Ｒ
ｏｂＸＲＯＬ　ＲＩ　０１Ｒｉ１の＋ｉＪ象イ言弓レヘ
しベ出力とする再配分用記憶手段、３は再配分用記憶手
段２の出力信号である走査窓Ｗｒの４個の画素Ｒ００、
ＲＯＩ、Ｒ１，Ｏ，、Ｒ１１の画像信号レベルと後述す
る２値化補正手段の出力信号である２値化補正量Ｅａと
を人力として加算した和Ｓから配分数Ｎと残差入を出力
する配分値演算手段１．■は走査手段Ｉの出力信号であ
る原画像の画像信号レベルを入力として記憶し走査窓Ｗ
ｏの４個の画素ｏｏｏＸ。

０１．０１１の画像信号レベルを出力とする順位付用記
憶手段、５は順位付用記憶手段４の出力信号である走査
窓Ｗｏの４個の画素０００．００１．０１０．０１１の
画像信号レベルと後述する順位イ」補正手段の出力であ
る近傍補正ｆｆ１Ｅｂを入力と１−１４個の画素順位を
決定しそれを出力とする順位決定手段、６は配分値演算
手段３の出力信号である配分数Ｎと残差入と順位決定手
段５の出力信号である画素ｊＩ＠位とを入力として画素
順位に応じてＮ個の数の１血像信号レベルの最大値Ｃと
残差入とＯとの配分を決定しその再配分用画像信号レベ
ルを出力とする再配分手段、７は再配分用記憶手段２の
出力信号である再配分済ｊ面素Ｒ００Ｌｖ画像信号レベ
ルを入力とし固定閾値により２値化処理し２値化画像信
号レベルとして出力とすると共に入力画像信号レベルと
２値化画像信号レベルとの差分を２値化補正量Ｅａとし
て出力する２値化補正手段、８は順位付用記憶手段・１
の出力信号である走査窓Ｗ。の画素ＯＯＯの画像信号レ
ベルと２値化補正手段７の出力信号である２値化画像信
号レベルと後述する補正量記憶手段の出力信号である順
位付補正量Ｅｃとを入力とし後述する演算により近傍補
正量Ｅｂと新たな順位付補正量Ｅｃとを出力とする順位
付補正出段、９は既に記憶しである順位付補正量Ｅｃを
出力とし順位付補正手段８の出力信号である新たな順位
付補正量Ｅｃを記憶する補正量記憶手段、１０ば２値化
補正手段７の出力信号である２値化画像信号レベルを入
力とし２値画像を記録または表示する画像記録・表示手
段である。

次に第１図に示した構成のさらに具体的構成を示す。

第２図は、第１図に示した入力画信号処理手段１ａの詳
細なブロック結線図である。

第２図において、２１は原画像を光学的に走査して光電
変換して画像信号を出力する原画像走査器、２２は原画
像走査器２１のアナログ出力を４ビットのデジタル信号
に変換するアナログ／デジタル変換器、２３はアナログ
／デジタル変換器２２と後述する入力画信号処理手段と
の整合をとる、ためにアナログ／デジタル変換器２２の
出力を一時保持するバッファである。以上の原画像走査
器２１、アナログ／デジタル変換器２２、及びバッファ
２３により第１図で示した概念上の原画像走査手段ｌを
構成する。

また、２４は８ビットの入力画像信号端子を有する入力
画信号処理手段で、入力画像信号専用プロセッサの入力
部に対応し、第１図で示した概念上の入力画信号処理手
段１ａを構成する。

また、２５は入力両信号処理手段２４の出力信号である
２値化画像信号レベルを補正する画像信号処理部で、第
１図に示す再配分用記憶手段２〜画像記録・表示手段１
０までに対応する。

さて次に、本発明の特徴を有するバッファ２３と入力画
信号処理手段２４との接続処理方法について説明する。

マス、バッファ２３の最上位ピントの出力ＰＤＴ；３を
入力画信号処理手段２４の最上位ビットの入力ＩＤＴ７
に接続する。次にバッファ２３（７ＭＪ！、２上ｒケビ
ノトの出力ＰＤＴ２を入力画信号処理手段２４１の第２
上位ビットの人力ＩＤＴ６に接続する。

以下、同様に出力ＰＤＴＩ人力ＩＰＴ５、出力ＰＤ　Ｔ
　Ｏ→大入力　Ｐ　Ｔ−１と接続する。ここで入力画信
号処理手段２４の下位４ビットが残るが、この下位・１
ビットに対してはバッファ２３の最上位ビットより入力
画信号処理手段２４の下位′ビット側に順次接続してい
く。すなわち、バッファ２３の最上位ビットの出力ＰＤ
Ｔ３を画像信号処理器４の入力ＩＰＴ３、以下同様に出
力Ｐ　Ｄ　Ｔ　２→大入力ＤＴ２、出力ＰＤＴＩ→入力
ＩＰＴＩ（５）、出力ＰＤＴＯ→入力ＩＤＴＯと接続す
る。

以上のような構成にち−いて、まず原画像走査器２１に
より原画像を光学的に走査して、ＣＣＤ等により光電変
換がなされ、アナログの１面像信号を得る。このアナロ
グ画像信号は、アナログ／デジタル変換器２２Ｖ′Ｃよ
り、Ａ／Ｄ変換がなされる。

そして、デジタル画像信号はバッファ２３を介して、入
力画像信号処理手段２４に送出される。その際、前述の
接続によれば、４ビットの接続状態は ５　ｓ　＝　５４　（Ｘ）　（２’モ２°）で表現でき
る。すなわち、５．（Ｘ）は４ビット入力のデータ関数
で、上式の第１項の２４はバッファ３の４ピツトデータ
を入力画信号処理手段２４の８ビット入力における最上
位ビット側に４ビット／フトシた接続を意味する。同じ
く上式の第２項は最」二位ビット側に４ビットシフトし
たデータをそのまま下位側の入力データに接続すること
を意味する。

第３図はバッファ３の４ビット画像信号データを８ビッ
ト画像信号とした場合の直線性を示すものである。４ビ
ット入力画像信号レベルのＯから最大値１５．８ビット
入力画像レベルＯから最大値２５５の双方は常に一直線
」二にあるため、バッファ２３の４ビット画像信号を上
記の如く画像信号処理器・１に８ビット入力処理しても
、良好な画像信号処理ができる。

なお、一般にｎビットの入力画像信号データ５゜（Ｘ）
とし、８ビットの入力画像信号を５８（Ｘ）とすると、 ５８（Ｘ）＝５　ｎ（Ｘ戸Σ２８１’ｎ１＝１ ｋ（１＋− 口 （但し、ｋはデータシフトの有効範囲を示す整数）と表
わすことができ、たとえば第４図に示すように６ビノト
データを８ビット入力として処理することができる。

すなわち、上式は ５８（Ｘ）＝　５６（Ｘ）　（２２＋２−４　）となり
、上式の第１項ば６ビノトデータの８ビットの最上位ビ
アｈ側へ２ビットシフトした接続となり、さらに上式の
第２項は最上位側へ２ビットシフトしたデータを下位側
へ４ビットシフトした接続とすることができる。

第５図は本実施例の具体的な回路図で第１図で示す画像
信号処理装置の全体ブ０７り図の構成の主要部である入
力画信号処理手段１３〜補正量記憶手段９を入力画信号
専用プロセッサで実現したものである。第４図において
、１１は原画像走査手段１の出力信号である原画像の画
像信号レベルを入力する入力端子である。イノプツトボ
ー１・１２は第２図を用いた接続方法により構成されて
おり、ＣＰＵ１３より信号線１４を介して与えられる選
択信号により入力端子１１からの画像信号レベルをＣＰ
Ｕ１３へ出力する。ＲＯＭｔｓにはＣｒ　ｔ、１１３を
制御するプログラムが書込まれており、ＣＰＵ１３はこ
のプログラムに従ってインプットボート１２より必要と
される外部データを取込んだり、あるいはＲＡＭＬ６と
の間でデータの授受を行なったりしながら演算処理し、
必要に応じて処理したデータをアウトプットボート１７
へ出力する。アウトプットボート１７はラッチ回路より
構成されており、信号線１８を介してアウトプットボー
ト１７へ与えられるＣＰＵ１３からの出力ボート指定信
号を受けて、そのボートにデータを一時記憶する。１９
はアウトプットボート１７に一時記１竜されているデー
タを２値化した画像信号レベルとして画像信号記録・表
示手段１０へ出力する出力端子である。

なお、ＣＰＵ１３、ＲＯＭ１５、ＲＡＭ１６は周知のマ
イクロコンピュータにより構成することができる。

ＲＯＭ１５に書込まれているプログラムをフローチャー
トで示すと第６図のようになる。以下第６図に従って第
１図に示した画像信号処理装置の動作を説明する。

プログラムがスタートすると、まず再配分用配憶手段２
、項位利用記憶手段４、補正量記憶手段９の内容と２値
化補正手段７の２値化補正量ＥａをＯクリヤし初期設定
を行う（ステップｌ）。次に原画像信号を再配分用記憶
手段２の走査窓Ｗ「の画素Ｒ１１と順位付用記憶手段４
の走査窓Ｗ。

の画素０１１に読込む（ステップ２）。次に再配分用記
憶手段２の走査窓Ｗｒ内の４個の画素ＲＯへＲｏｌ、Ｒ
ＩＯ，Ｒ１１の画像信号レベル加算ｊｌ　３　ｍと２値
化補正ｒｉＥａとの和Ｓ　（＝Ｓｍ−ｔ−Ｅａ　）を演
算し、Ｓ；Ｃ×Ｎ＋Ａとなる画像信号レベルの最大値Ｃ
の配分数Ｎと残差入を＠算する（ステップ３）。

次に補正量記憶手段９の走査窓Ｗｅの内の順位付補正量
記憶位置Ｅｃｌ、Ｅｃ２、Ｅｃ３、Ｅｃ４の・１個の順
位付補正ｔＥｃの平均値Ｅｃａと係数に、　ａから近傍
補正量Ｅ　ｂ　（＝Ｋ　ａ　Ｘ　Ｅｃａ　）を演算する
（ステップ４）。次に順位付用記憶手段４の走査窓Ｗｏ
の画素０００の画像信号レベルに近傍補正ＩＥｂを加Ｘ
　Ｌ；＆後、４個の画ｚｏｏｏ、００１．０１０．０１
１の画像信号レベルをそれぞれ比較し大きい順に画素順
位を決定する（ステップ５）。次にステップ５で求めた
画素順位に従って、ステップ３で求めたＮ個の数の画像
信号レベルの最大値・Ｃと残差入とＯとを再配分用記憶
手段２の走査窓Ｗｒの４個の画素ＲＯＯ，ＲＯＩ、ＲＩ
ＯｌＲｌｌの画像信号レベルとする（ステップ６）。次
に再配分用記憶手段２の再配分済画素ＲＯＯの画像信号
レベルと前記再配分済画素Ｒ００の２値化した画像信号
レベルとの差分を次回のステップ３における２値化補正
量Ｅａとする（ステップ７）。次にステップ４Ｑておけ
る平均値Ｅｃａと係数Ｋｂを乗′算した値に走査窓〜Ｖ
ｏ内の画素０００の画像信号レベルを那算し、その値と
ステップ７における２値化画像信号レベルとの差分を新
たな順位付補正量Ｅｃとし走査窓Ｗｅ内の画素Ｅｃ５に
記憶する（ステップ８）。次にステップ７で２値化した
画像信号レベルを画像記録・表示手段１０へ出力する（
ステップ９）。次にすべての原画像信号レベルに対して
主走査方向および副走査方向の処理終了判定をしくステ
ップ１０）。

未終了であれば走査窓の移動を行い（ステップ１１）ス
テップ２より繰返す。もし終了であれば全原画像信号に
対して処理を完了する。ただし、主走査方向の処理が終
了する毎にステップ１１において２値化補正嘴ＥａをＯ
クリアする。

なお、上記説明ではマイクロコンピュータにより入力画
信号処理手段１ａ〜補正量記憶手段９を実現したが、こ
れらの手段はそれぞれ論理回路、外部メモリ等により実
現することもできる。

さらに順位付補正手段８の係数Ｋａは１／２゜（ただし
ｎは正の整数）にすることにより、また係数Ｋ　ｂは１
／ｌ／２”（ただしｍは正の整数）にすることによりマ
イクロコンピュータで実現した場合には演算を容易にす
ることができ、論理回路で実現した場合にはハードウェ
アを軽減することができる。

また、順位付用記憶手段４あるいは順位決定手段５に入
力される画像信号に周期性を有する付加信号を重量する
ことにより、再生画像の視覚特性を変化させることがで
きる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、原画像の濃度に応じて再
生画像の黒画素密度を決定すると共に原画像の濃度変化
に応じて再生画像の黒画素配置を決定］−たことにより
、多階調再現と高分解能を両立して擬似階調再現を可能
にするとともに、ｅビットの入力画像信号（但し、ｅは
正整数）をｎビット入力（１μし、ｎはｎ　＞　ｅの正
整数）画像信号処理装置に接続する際、最上位ビットか
ら順次接続し、前記画像信号処理装置の（ｎ−ｅ）位ビ
ット目からは前記入力画像信号の最上位ビットから順次
補なうことにより、入力画像信号データが画像信号処理
装置人カビノド数以下でも良好に処理することができ、
その効果は大きい。

【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
ブロック図、第２図は同装置における要部のブロック結
線図、第３図は同装置要部の一般的な特性図、第４図は
同装置要部における他の実施例の要部結線図、第５図は
同装置をマイクロコンピュータで実現した具体的な回路
図、第６図は本実施例の動作を説明するフローチャート
である。 ■・・・原画像走査手段、１ａ・・・入力Ｉｉｊ像信号
処理手段、２・・・再配分用記憶手段、３・・・配分値
演算手段、４・・順位付用記憶手段、５・・・順位決定
手段、６・・・再配分手段、７・・・２値化補正手段、
８・・・順位付補正手段、９・・・補正量記憶手段、１
０・・・画像記録・表示手段、１１・・・入力端子、１
２・・・インプットボート、１３・・・ＣＰＵ、１１１
・１８・・・信号線、１５・・ＲＯＮｉ、１６　・ＲＡ
Ｍ、１７−・・アウトプットボート、１９・・・出力端
了−０ 第３図 ＯＳ　　　　　　　　１０　　　　　　　づ４乙゛、、
ｈスり画４瀉うしベル 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原画像における各画素のアナログ量をディジタル
   量に変換し、入力画像信号レベルがｎビットのとき、ｎ
   ビット以上の入力画信号レベルとして画像信号処理する
   入力画像信号処理手段と、原画像における各画素の再配
   分画像信号レベルを記憶する再配分用記憶手段の所定位
   置におけるＭ個の画像信号レベルの和Ｓｍと２値化補正
   量Ｅａの和Ｓを求め、次に所定の画像信号レベルＣの配
   分数Ｎと残差Ａを求める配分値演算手段と、原画像にお
   ける各画素の画像信号レベルを記憶する順位付用記憶手
   段の前記所定位置と対応した画素の一部に近傍補正量Ｅ
   ｂを加えたＭ個の画素の画像信号レベルの値により、画
   素順位を決定する順位決定手段と、 前記画素順位により前記配分数Ｎの前記所定の画像信号
   レベルＣと前記残差Ａと０とを前記再配分用記憶手段の
   所定位置のＭ個の画素に割り当てる再配分手段と、 前記割り当てた画素のうち再配分済画素の画像信号レベ
   ルと前記再配分済画素の２値化画像信号レベルから前記
   ２値化補正量Ｅａを演算し、更新する２値化補正手段と
   、 順位付補正量Ｅｃを記憶する補正量記憶手段の前記所定
   位置と対応する画素の近傍の順位付補正量Ｅｃから前記
   近傍補正量Ｅｂを演算し前記順位決定手段に与え、さら
   に前記順位付補正量Ｅｃと前記順位付用記憶手段の画素
   の一部の画像信号レベルと前記２値化画像信号レベルと
   から新たな順位付補正量Ｅｃを演算する順位付補正手段
   とを具備した画像信号処理装置。
2. （２）入力画像信号処理手段はｌビットの入力画像信号
   （但し、ｌは正整数）をｎビット入力（但し、ｎはｎ＞
   ｌの正整数）する際、最上位ビットから順次接続し、（
   ｎ−ｌ）位ビット目からは前記入力画像信号の最上位ビ
   ットから順次補なう特許請求の範囲第１項記載の画像信
   号処理装置。