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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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(1) Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Bildverarbeitungsvorrichtung und ein Bildverarbeitungsverfahren,
und insbesondere eine Binarisationsvorrichtung, eine subtraktive
Farbumwandlungsvorrichtung, ein Binarisationsvertahren und ein subtraktives
Farbumwandlungsverfahren von mehrwertigen Bildern.
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(2) Beschreibung des Stands
der Technik
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Mit den neuesten Entwicklungen in
der Computertechnologie wurde die digitale Bildverarbeitung allgemein üblich. Ein
digitalisiertes Bild wird im allgemeinen durch Matrixdaten mit von
der Gradation (Helligkeit) an jedem Abtastpunkt abhängigen Werten
ausgedrückt.
Eine digitale Bildverarbeitung wird durch die numerische Rechnung
oder dergleichen für
jeden Gradationswert erhalten.
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Eines der Probleme der digitalen
Bildverarbeitung besteht darin, daß die Gradation eines von einer
Anzeigevorrichtung dargestellten Bildes nicht genau gleich von einer
anderen Anzeigevorrichtung wiedergegeben werden kann. Beispielsweise
geht, wenn ein einfarbiger Drucker ein von einer Hochleistungs-Farb-CRT-Anzeigevorrichtung
dargestelltes Bild druckt, der Drucker das ursprünglich mit einer Gradation
mit 256 Werten für
jede der drei Primärfarben
des Lichtes (Rot, Blau und Grün)
nur mit einer zweistufigen Gradation, oder als Punkt und Leerzeichen
aus. Dieses Problem tritt auch auf, wenn eine CRT-Anzeigevorrichtung
mit einer niedrigen Gradationsgenauigkeit ein von einer Hochleistungs-CRT-Anzeigevorrichtung
wiedergegebenes Bild anzeigt. Daher ist eine Bildverarbeitung erforderlich,
um die Gradationswerte des Originalbildes umzuwandeln, wenn das
Bild durch eine Anzeigevorrichtung mit einer geringeren Gradationsgenauigkeit wiedergegeben
wird.
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Ein Fehlerdiffusionsvertahren wird
im allgemeinen als ein eine derartige Umwandlung von Gradationswerten
ausführendes
Bildverarbeitungsverfahren verwendet. Das Verfahren wird durch die
nachstehenden Gleichungen (1) bis (4) ausgedrückt, wobei I(x, y) einen Gradationswert
des Pixels an Punkt (x, y) des Originalbildes darstellt und E eine
Umwandlungsfunktion (Schrittfunktion) des Gradationswertes darstellt,
und g das Umwandlungsergebnis darstellt.
I'(x,
y) = I(x, y) + E Gleichung
(1)
vorausgesetzt, daß
e(x, y) = I'(x,
y) – g(x,
y) Gleichung (3)
g(x, y) = G(I'(x, y) Gleichung (4) -
Das Fehlerdiffusionsverfahren reflektiert
den Umwandlungsfehler bei den Pixeln um ein Pixel herum in einem
Stück umzuwandelnder
Pixeldaten durch Addition eines Diffusionsfehlers E, der durch Gewichtung und
Summierung von Umwandlungsfehlern e bei den umgebenden Pixeln erhalten
wird. In dem Fehlerdiffusionsvertahren ist der Fehler des gesamten
Bildes kleiner als der in anderen herkömmlichen Verfahren, da es die
Umwandlungsfehler um jedes Pixel herum in seinen Pixeldaten reflektiert.
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1 ist
ein Aufbau einer Bildverarbeitungsvorrichtung, die das Fehlerdiffusionsverfahren
anwendet. Die Bildverarbeitungsvorrichtung enthält eine Bildspeichereinheit 2001,
Pixeldaten-Leseeinheit 2002, Pixeldaten-Korrektureinheit 2003,
Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 2004,
Pixeldaten-Umwandlungseinheit 2005 und eine Fehler-Berechnungseinheit 2006.
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Nachstehendes ist eine kurze Erläuterung
des Betriebs jeder Einheit. Die Pixeldaten-Leseeinheit 2002 liest ein
Stück von
in der Bildspeichereinheit 2001 gespeicherten Pixeldaten
aus und gibt diese an die Pixeldaten-Korrektureinheit 2003 aus.
Die Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 2004 berechnet
einen Diffusionsfehler E aus den von der Fehler-Berechnungseinheit 2006 ausgegebenen
Umwandlungsfehlern e, und überträgt ihn an
die Pixeldaten-Korrektureinheit 2003. 2 stellt einen in der Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 2004 verwendeten
Fehlerdiffusionskoeffizienten aij dar, und ein Beispiel eines Prozesses,
welcher diesen Fehlerdiffusionskoeffizienten verwendet. Der Diffusionsfehler
E wird durch die Gleichung (2) berechnet, wobei m0 = –1, m1 =
1, n0 = – 1
und n1 = 0 ist. Der Fehlerdiffusionskoeffizient aij variiert abhängig von
der Verarbeitungsrichtung. Die Fehlerdiffusionskoeffizienten eines
momentanen Pixels und der Pixel, die vor diesem in der Verarbeitungsrichtung
angeordnet sind, wird auf Null gesetzt. Daher wird der Diffusionsfehler
E nur aus den Umwandlungsfehlern e berechnet, welcher hinter dem
Pixel in der Verarbeitungsrichtung gemäß Darstellung in 2 angeordnet sind. Die Pixeldaten-Korrektureinheit 2003 addiert
den durch die Diffusionsfehler-Berechnungseinheit
berechneten Diffusionsfehler E auf die von der Pixeldaten-Leseeinheit 2002 ausgegebene
Pixeldaten und korrigiert den Gradationswert der Pixeldaten. Die
Pixeldaten-Umwandlungseinheit 2005 wandelt den korrigierten
Gradationswert der Pixeldaten in den gewünschten binären oder mehrwertigen Wert
mittels einer Funktion um, und gibt den Wert an den Anschluß T aus. 3A und 3B stellen ein Beispiel der von der Pixeldaten-Umwandlungseinheit 2005 verwendeten
Umwandlungsfunktionen dar. 3A ist
eine Tabelle, welche Werte zeigt, die durch die zwei Funktionen
f(I) und g(I) innerhalb eines vorgegebenen Bereiches von Werten
gesetzt werden können. 3B ist ein Graph, welcher
die Funktionen f(I) und g(I) darstellt. Diese von der Pixeldaten-Umwandlungseinheit 2005 verwendeten
Umwandlungsfunktionen f(I) und g(I) wandeln mit einer Gradation
von 256 Werten ausgedrückte
Gradationsdaten in mit einer Gradation von 7 Werten ausgedrückte Gradationsdaten
um. Insbesondere wird einer von den zwei umgewandelten Werten der
Funktionen f(I) und g(I), der näher
an dem Originalwert liegt, verwendet.
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Nachstehendes ist eine detailliertere
Erläuterung
der vorstehenden Operation unter Verwendung der in den 4, 5 und 6 dargestellten
Flußdiagramme.
Zuerst wird eine Gesamterläuterung
der Operation unter Verwendung des Flußdiagramms von 4 gegeben. Der Anfangswert jedes Umwandlungsfehlers
wird auf Null gesetzt (Schritt 2301). Die erste Abtastzeile wird
dann als die Linie y = 0 gesetzt. Das Bild wird in der positiven
Richtung der y-Achse als der Unterabtastrichtung und der x-Achse
als der Hauptabtastrichtung abgetastet, wobei die Abtastrichtung
positiv im Bezug auf die x-Achse
ist, wenn y = 0 ist oder eine gerade Zahl, und negativ wenn y gleich
einer ungeraden Zahl ist, bis der oberste Punkt des Bildes erreicht
wird. Während
der Abtastung liest die Pixeldaten-Leseeinheit 2002 die
Pixeldaten aus, und die Pixeldaten-Umwandlungseinheit 2005 wandelt
die Pixeldaten um (Schritt 2303 bis 2307). Obwohl die Abtastrichtung
der x-Achse abhängig
von dem Koordinatenwert der y-Achse in dem vorstehenden Beispiel
umschaltet, ist eine derartige Umschaltung nicht erforderlich.
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Zweitens erfolgt eine detailliertere
Erläuterung
der Operation im Schritt 2305 und im Schritt 2306 unter Verwendung
der in den 5 und 6 dargestellten Flußdiagramme. 5 ist ein Flußdiagramm,
das den Betrieb der Pixeldatenumwandlung darstellt, wenn das Bild
in der positiven Richtung der x-Achse abgetastet wird. 6 ist ein Flußdiagramm,
welches denselben Betrieb darstellt, wenn das Bild in der negativen
Richtung der x-Achse abgetastet wird. Die Prozesse in diesen Flußdiagrammen
sind nahezu dieselben, so daß der
Prozeß nur
unter Verwendung des in 5 dargestellten
Flußdiagramms
erläutert
wird. 7A bis 7C stellen ein spezifisches
Beispiel der Umwandlung dar. 7A stellt
die Umwandlungsrichtung und die Position des Pixels mit den Koordinaten
(x, y) dar. 7B stellt
den durch die Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 2004 verwendeten
Fehlerdiffusionskoeffizienten aij dar. 7C stellt den Umwandlungsfehler e jedes
Stücks
umgewandelter Pixelwerte dar, und wie der Gradationswert I jedes
Stücks
von mit einer Gradation von 256 Werten ausgedrückten Pixeldaten umgewandelt
wird.
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Der Koordinatenwert in der x-Achse
des zuerst abgetasteten Pixels wird auf 0 gesetzt. Der nachstehende
Prozeß wird
bei jeder Abtastzeile in der x-Achse (Schritt 2402 bis Schritt 2410)
durchgeführt.
Die Pixeldaten-Korrektureinheit 2005 setzt den Gradationswert
I(x, y) des bei den Koordinaten (x, y) positionierten Pixels in
die Variable z ein (Schritt 2403). Die Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 2004 berechnet
den Diffusionsfehler E unter Verwendung der Gleichung (2) (Schritt
2404). Beispielsweise wird der Diffusionsfehler E mit "24" unter Verwendung
des Fehlerdiffusionskoeffizienten aij in 7B mit den Umwandlungsfehlern e in 7C➀ berechnet Die
Pixeldaten-Korrektureinheit 2003 verwendet
die Gleichung (1), und die Pixeldaten durch Addition des Diffusionsfehlers
E auf die Variable z zu korrigieren, in welche der Gradationswert
der Pixeldaten eingesetzt wurde (Schritt 2405). Der Gradationswert "50" der Pixeldaten,
die dem Pixel entsprechen, daß bei
der Koordinate (x, y) in 7C➀ positioniert
ist, wird auf "74" gemäß Darstellung
in 7C 20 korrigiert.
Die Pixeldaten-Umwandlungseinheit 2005 setzt den korrigierten
Pixelwert in die in 3 dargestellten zwei
Funktionen unter Verwendung der Gleichung (3) ein, und gibt den
berechneten Wert aus, welcher näher an
dem korrigierten Pixelwert liegt, als die umgewandelten Daten aus
(Schritt 2406 bis 2408). Demzufolge wird der korrigierte Pixelwert "74" in 7C➁ in "80" gemäß Darstellung
in 7C➂ umgewandelt.
Die Fehler-Berechnungseinheit 2006 berechnet den Umwandlungsfehler
e an der Koordinate (x, y) unter Verwendung der Gleichung (4) (Schritt
2409). Der Umwandlungsfehler "–6" gemäß Darstellung
in 7C➂ wird
auf den korrigierten Pixelwert in 7C➁ und
dem umgewandelten Wert in 7C➂ berechnet.
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In der Umwandlung in 7C ist, da der umgewandelte Wert "80" um 6 größer der
korrigierte Wert "74" ist, der Umwandlungsfehler "–6". Der Umwandlungsfehler wird in der
Korrektur des Gradationswertes der Pixeldaten reflektiert, die den
nächsten
Pixeln entsprechen, um den umgewandelten Gradationswert zu verringern.
Durch Wiederholung eines derartigen Prozesses wird der Gesamtumwandlungsfehler
eines Bildes in dem Fehlerdiffusionsverfahren kleiner als in anderen
Verfahren.
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JP-A-06 152947 offenbart einen Bildprozessor,
welcher einen Kanten-Beurteilungsabschnitt
10, welcher beurteilt, ob ein betrachtetes Bildelement eine Kante
ist oder nicht, und einen Linienkomponenten-Beurteilungsabschnitt
20, welcher auf Basis der Kanteninformation beurteilt, ob das betrachtete
Bildelement ein Teil einer Linie ist, enthält. Ein Abschlußverarbeitungsabschnitt
30 für
das Fehlerdiffusionsverfahren führt
eine abschließende
Verarbeitung mittels eines Fehlerdiffusionsverfahrens durch. Ein
Ausgangswert-Entscheidungsabschnitt 40 entscheidet auf der Basis
des Ergebnisses des Linienkomponenten-Beurteilungsabschnittes 20, daß das betrachtete
Bildelement ein weißes
oder schwarzes Bildelement ist, wenn durch den Linienkomponenten-Entscheidungsabschnitt
20 entschieden wird, daß das
betrachtete Bildelement ein Teil einer Linie ist, entscheidet auf
der Basis des Verarbeitungsergebnisses des Abschlußverarbeitungsabschnittes
30 für
das Fehlerdiffusionsverfahren, daß das betrachtete Bildelement
das weiße
oder schwarze Bildelement ist, wenn entschieden wird, daß das betrachtete
Bildelement kein Teil der Linie ist, und gibt diese aus. Somit kann
die Erzeu gung einer Fragmentierung eines Punktes in der feinen Linie
eines Buchstabens und einer Graphik verhindert werden.
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Das Fehlerdiffusionsverfahren weist
jedoch zwei Probleme auf. Eines der Probleme ist die Möglichkeit, daß Moiré-Muster
in dem umgewandelten Bild erscheinen, da das Verfahren sehr empfindlich
auf einen Fehlerdiffusionskoeffizienten ist, welcher auf die Reflektion
der Umwandlungsfehler eingestellt ist, und daß die umgewandelten Werte eine
zyklische Veränderung
abhängig
von dem Fehlerdiffusionskoeffizienten zeigen. Dieses vermindert
die Bildqualität.
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Vorgeschlagene Lösungen für dieses Problem sind die Verwendung
eines stochastischen Prozesses in dem Umwandlungsprozeß oder die
Durchführung
der Korrektur durch den stochastischen Prozeß in dem Umwandlungsprozeß. Beispiele
sind ein Verfahren einer zufälligen Änderung
der Richtung jedes Umwandlungsprozesses (Japanische offengelegte
Patentanmeldung Nr. 5-37781), ein Verfahren zur zufälligen Veränderung
der Kombination der Koeffizienten (Gazou-Denshi-Gakkai-Shi (eine
Zeitschrift der Image Electronics Academy), Vol. 20, No. 5, 1991,
pp 443–449
und das Verfahren zur Verhinderung des Auftretens von Moiré-Mustern
durch Addieren von Zufallsrauschen auf einige ausgelesene Bildsignale
(Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 7-288689).
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Der stochastische Prozeß bedeutet
einen diskreten stochastischen Prozeß. Die Verwendung des stochastischen
Prozesses, oder die Durchführung
der Korrektur durch den stochastischen Prozeß in dem Umwandlungsprozeß bedeutet
die Reflektion eines zufälligen
Elementes in dem umgewandelten Wert. Das zufällige Element wird durch Hinzuaddieren
eines zufälligen
Rauschanteils zu dem umgewandelten Wert oder zu den Pixeldaten vor
der Umwandlung oder durch Auswählen
eines umgewandelten Wertes aus einer Vielzahl von Umwandlungswerteoptionen
in zufälliger
Weise oder dergleichen reflektiert.
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Das andere Problem des Fehlerdiffusionsverfahrens
besteht darin, daß feine
Linien in der Verarbeitungsrichtung in dem Originalbild sich in
dem umgewandelten Bild verschieben oder verschwinden können. Ein Beispiel
wird unter Bezugnahme auf 8 erläutert, welches
einen Prozeß darstellt,
in welchem eine Linie in dem Fehlerdiffusions verfahren verschwindet.
Es werde angenommen, daß ein
Pixel, das in einer Linie mit einer Breite 1 und mit einer geradzahligen
y-Koordinate enthalten ist, in dem Originalbild einen Gradationswert "9" besitzt und die in 8➀ dargestellten Umwandlungsfehlerwerte.
Die Gradationswerte der in der Linie enthaltenen Pixel werden durch
die vorstehend erwähnte
Bildverarbeitungsvorrichtung umgewandelt. Die in 7B dargestellten Fehlerdiffusionskoeffizienten
werden in dem Prozeß ebenfalls
verwendet. Wenn der Umwandlungsprozeß gemäß Darstellung in 8➀ bis 8➃ fortschreitet,
werden die Gradationswerte der in der Linie enthaltenen Pixel zu "0" umgewandelt. Demzufolge werden die
ursprünglichen
Gradationswerte zu "0" umgewandelt, und
die Linie verschwindet. Wenn die Linie, welche die Pixel mit dem
Gradationswert "9" enthält, in einem
Buchstaben enthalten ist, ist der Buchstabe in dem umgewandelten
Bild unleserlich.
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Die Gradationsdaten der in der verschwundenen
Linie enthaltenen Pixel bleiben als Fehlerdaten vorhanden, und haben
eine nachteilige Auswirkung dahingehend, daß helle Pixel in besonders
helle umgewandelt werden. Demzufolge wird die Qualität des umgewandelten
Bildes verschlechtert. Ein derartiges Phänomen des Verschwindens von
Linien hängt
von den erhalten gebliebenen Umwandlungsfehlern gemäß Darstellung in 10 selbst dann ab, selbst
wenn ein in 9 dargestellter
Floyd-Filterfaktor, welcher allgemein verfügbar ist, angewendet wird.
In dem Fehlerdiffusionsverfahren bewirken die Fehlerdiffusionskoeffizienten
zum Verhindern eines derartigen Phänomens ein weiteres Problem,
ein noch stärkeres
Moiré-Muster.
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Das Problem ist jedoch durch Addieren
einer relativ großen
Menge an Rauschen auf die Pixeldaten mit einem niedrigen Gradationswert
vermeidbar, um die zyklische Veränderung
der umgewandelten Gradationswerte zu stören.
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Als ein Beispiel einer Bildverarbeitungsvorrichtung,
welches das Verfahren der Addition von Rauschen oder der Durchführung der
Korrektur durch den stochastischen Prozeß für den umgewandelten Wert anwendet,
stellt 11 einen Aufbau
der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der Beschreibung der Japanischen
offengelegten Patentanmeldung Nr. 7-288689 dar. Die in 11 dargestellte Bildverarbeitungsvorrichtung
besitzt eine Datenumwandlungs-Korrektureinheit 3007 mit
einer Gewichtungskoeffizienten-Erzeugungseinheit 3007a,
einer Zufallszahlen-Erzeugungseinheit 3007b, einer Multipli kationseinheit 3007c,
und einer Additionseinheit 3007d zusätzlich zu den Einheiten, die
in der in 1 dargestellten
Bildverarbeitungsvorrichtung enthalten sind.
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Nachstehendes ist eine kurze Erläuterung
der Datenumwandlungs-Korrektureinheit 3007. Die Gewichtungskoeffizienten-Erzeugungseinheit 3007 erzeugt
den abhängig
von dem Gradationswert der Pixeldaten, die von der Pixeldaten-Leseeinheit 3002 ausgelesen
werden, definierten Gewichtungskoeffizienten. Beispielsweise erzeugt
gemäß Darstellung
in 12A die Gewichtungskoeffizienten-Erzeugungseinheit 3007 einen
Gewichtungskoeffizienten so, daß das
Rauschen für
Pixel mit Gradationswerten mit mittlerem Wert, welche oft Moiré-Muster
bewirken, am höchsten
ist. Gemäß Darstellung
in 12B und 12C ist es jedoch für die Gewichtungskoeffizienten-Erzeugungseinheit 3007 möglich, denselben
Gewichtungskoeffizienten für
alle Pixel auszugeben. In 12A, 12B und 12C repräsentiert der Gewichtungskoeffizient
h(I) das Verhältnis
einer Zufallszahl zu der Schrittweite der zwei Schrittfunktionen
oder (g(E – f(I)).
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Die Zufallszahlen-Erzeugungseinheit 3007b erzeugt
eine Zufallszahl. Die Multiplikationseinheit 3007c multipliziert
den durch die Gewichtungskoeffizienten-Erzeugungseinheit 3007a erzeugten
Gewichtungskoeffizienten und die durch die Zufallszahlen-Erzeugungseinheit 3007b erzeugte
Zufallszahl. Die Additionseinheit 3007d addiert den aus
der Multiplikationseinheit 3007c erhaltenen Wert auf die
durch die Pixeldaten-Korrektureinheit 3003 erhaltenen Pixeldaten.
Durch diese Operationen wird von dem Gradationswert der ausgelesenen
Pixeldaten abhängiges
Rauschen zu den durch die Pixeldaten-Korrektureinheit 3003 korrigierten
Pixeldaten hinzuaddiert. Wie vorstehend erwähnt, werden durch Addieren
eines geeigneten Rauschanteils die umgewandelten Werte stochastisch
diffundiert, was dazu beiträgt,
das Auftreten von Moiré-Mustern und das Verschieben
oder Verschwinden von feinen Linien in der Verarbeitungsrichtung
zu verhindern.
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Der Betrieb der Bildverarbeitungsvorrichtung
und der der vorstehend erwähnten
Bildverarbeitungsvorrichtung sind nahezu derselbe. Die Bildverarbeitungsvorrichtung
tastet das Originalbild ab und wandelt die Pixeldaten gemäß Darstellung
in 4 um. 13 und 14 stellen die Flußdiagramme dieser Bildverarbeitungsvorrichtung
dar und entsprechen den 5 und 6. Die Unterschiede zwischen
den in den 13 und 5 oder den in 14 und 6 dargestellten Flußdiagramme sind der Schritt
3205 oder 3305, in welchem Rauschen r durch die Gewichtungskoeffizienten-Erzeugungseinheit 3007a,
die Zufallszahlen-Erzeugungseinheit 3007b und die Additionseinheit 3007c erzeugt
wird, und der Schritt 3206 oder Schritt 3306, in welchem Rauschen
r durch die Additionseinheit 3007d auf den korrigierten
Pixelwert addiert wird. In diesen Schritten werden die umgewandelten
Werte in einem geeigneten Umfang diffundiert. In dieser Beschreibung
wird ein derartiges Fehlerdiffusionsverfahren als ein Rauschadditions-Fehlerdiffusionsverfahren
spezifiziert.
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Für
das vorstehend erwähnte
Rauschadditions-Fehlerdiffusionsverfahren ist es notwendig, einen
großen
Rauschanteil auf die Pixeldaten mit niedrigerem Gradationswert zu
addieren, um zu verhindern, daß feine Linien
in der Verarbeitungsrichtung sich verschieben oder verschwinden.
Die Addition eines derart großen Rauschanteils
für die
Pixeldaten mit niedriger Gradation bewirkt jedoch ein weiteres Problem,
das Auftreten einer Rauhigkeit in dem umgewandelten Bild, was zu
einer niedrigeren Qualität
des umgewandelten Bildes führt.
Andererseits vergrößert die
Verwendung eines kleineren Rauschanteils, um den Rauhigkeitsgrad
in dem umgewandelten Bild zu verringern, die Möglichkeit des Verschwindens
von feinen Linien und das Auftreten von Moiré-Mustern. Daher ist es für das vorstehend
erwähnte
Rauschadditions-Fehlerdiffusionssystem nahezu unmöglich ein
Bild mit geringer Rauhigkeit, ohne Moiré-Muster und ohne Verschiebung
oder Verschwinden von feinen Linien in der Verarbeitungsrichtung
in dem umgewandelten Bild umzuwandeln.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ein Bildverarbeitungsverfahren und eine Bildverarbeitungsvorrichtung
bereitzustellen, welche eine Binarisations-Umwandlung oder eine
subtraktive Farbumwandlung von hochqualitativen mehrwertigen Bildern
durchführen,
um die Probleme von Moiré-Mustern
und das Verschwinden von feinen Linien in der Verarbeitungsrichtung
zu lösen,
ohne ein umgewandeltes Bild zu erzeugen, das übermäßig rauh ist.
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Gemäß einem ersten Aspekt löst die vorliegende
Erfindung die vorstehende Aufgabe durch Bereitstellen einer Bildverarbeitungsvorrichtung,
welche eine Pixeldaten-Leseeinrichtung,
eine Diffusionsfehler-Berechnungseinrichtung, eine Pixeldaten- Korrektureinrichtung,
eine Pixeldaten-Umwandlungseinrichtung, eine Zufallszahlen-Erzeugungseinrichtung
und eine Fehler-Berechnungseinrichtung umfaßt, wobei
die Pixeldaten-Leseeinrichtung
zum Lesen eines Stücks
von Pixeldaten eingerichtet ist;
die Diffusionsfehler-Berechnungseinrichtung
zum Berechnen eines Diffusionsfehlers (E) mittels eine vorbestimmten
Operationsausdruckes aus wenigstens einem durch die Fehler-Berechnungseinrichtung
berechneten Umwandlungsfehler (e) eingerichtet ist;
die Pixeldaten-Korrektureinrichtung
zum Korrigieren eines Gradationswertes des Stücks von Pixeldaten eingerichtet
ist, welches von der Pixeldaten-Leseeinrichtung eingelesen werden,
indem der Diffusionsfehler auf den Gradationswert addiert wird;
und
die Pixeldaten-Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln des
Gradationswert des Stücks
von Pixeldaten, welche durch die Pixeldaten-Korrektureinrichtung
korrigiert sind, eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pixeldaten-Umwandlungseinrichtung
den Gradationswert mittels wenigstens zwei vorbestimmten Funktionen umwandelt,
und den durch die Pixeldaten-Umwandlungseinrichtung umgewandelten
Gradationswert als eine Umwandlungsgradationswertoption für jede von
den Funktionen ausgibt;
und dadurch, daß die Vorrichtung ferner eine
Bedingungs-Entscheidungseinrichtung umfaßt, die für die Entscheidung eingerichtet
ist, ob ein dem Stück
von Pixeldaten entsprechendes Pixel eine vorbestimmte Bedingung
erfüllt;
und
eine Umwandlungsdaten-Auswahleinrichtung, welche zum Auswählen und
Ausgeben einer von den Umwandlungsgradationswertoptionen mittels
einer von der Zufallszahlen-Erzeugungseinrichtung erzeugten Zufallszahl
(r) als einen umgewandelten Gradationswert in einem Falle eingerichtet
ist, daß die
Bedingungs-Entscheidungseinrichtung
entscheidet, daß die
vorbestimmte Bedingung erfüllt
ist, und zum Auswählen
und Ausgeben einer von den Umwandlungsgradationswertoptionen, welche
den Gradationswert des Stücks
von Pixeldaten, die durch die Pixeldaten-Korrektureinrichtung korrigiert werden,
an nächsten
kommt, als den umgewandelten Gradationswert in einem Falle, daß die Bedingungs-Entscheidungseinrichtung
entscheidet, daß die
vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt
ist; und
die Fehler-Berechnungseinrichtung zum Berechnen und
Ausgeben des Umwandlungsfehlers eingerichtet ist, welcher eine Differenz
zwischen dem von der Umwandelungsdaten-Auswahleinrichtung ausgegebenen
umgewandelten Wert und dem Gradationswert des von der Pixeldaten-Korrektureinrichtung
korrigierten Stücks von
Pixeldaten ist.
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Gemäß einem zweiten Aspekt stellt
die vorliegende Erfindung ein Bildverarbeitungsverfahren bereit, welches
umfaßt:
einen
Pixeldaten-Leseschritt zum Lesen eines Stücks von Pixeldaten;
einen
Umwandlungsdatenoption-Erzeugungsschritt zum Umwandeln eines Gradationswertes
des von dem Pixeldatenleseschritt gelesenen Stücks von Pixeldaten; und
einen
Bedingungs-Entscheidungsschritt zum Entscheiden, ob ein Pixel, das
dem in dem Pixeldaten-Leseschritt eingelesenen Stück von Pixeldaten
entspricht, eine vorbestimmte Bedingung erfüllt; dadurch gekennzeichnet,
daß der
Umwandlungsdaten-Erzeugungsschritt
die Daten mittels jeder von wenigstens zwei vorbestimmten Funktionen
umwandelt und eine Vielzahl von Umwandlungsgradationswertoptionen
erzeugt und ferner dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Umwandlungsdaten-Erzeugungsschritt
der Gradationswert des Stücks
von Pixeldaten unter Verwendung eines Fehlerdiffusionsverfahrens
umgewandelt wird und die Vielzahl von Umwandlungsgradationswertoptionen
erzeugt wird;
und dadurch, daß das Verfahren ferner einen
Umwandlungsdaten-Extraktions-Erstschritt umfaßt, um mittels eines stochastischen
Prozesses eine von der Vielzahl von Umwandlungsgradationswertoptionen
als einen umgewandelten Gradationswert in dem Falle auszuwählen und
zu extrahieren, daß das
Stück von
Pixeldaten die vorbestimmte Bedingung erfüllt; und
einen Umwandlungsdaten-Extraktions-Zweitschritt
um eine von der Vielzahl von Umwandlungsgradationswertoptionen,
welche dem Gradationswert des Stücks
von Pixeldaten am nächsten
kommt, als dem umgewandelten Gradationswert in dem Falle auszu wählen und
zu extrahieren, daß das
Stück von
Pixeldaten nicht die vorbestimmte Bedingung erfüllt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese und weitere Aufgaben, Vorteile
und Merkmale der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich, welche die spezifische Ausführungsform
der Erfindung veranschaulichen. In den Zeichnungen sind bzw. zeigen:
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1 eine
Blockdarstellung, welche den Aufbau der Bildverarbeitungsvorrichtung
gemäß dem herkömmlichen
Fehlerdiffusionsverfahren darstellt;
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2 ein
Beispiel des in dem Fehlerdiffusionsverfahren und dem Prozeß gemäß dem Fehlerdiffusionsverfahren
verwendeten Diffusionskoeffizienten;
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3A eine
Tabelle des Wertes für
die Bereiche der in den Schrittfunktionen für die subtraktive Farbumwandlung
enthaltenen zwei Funktionen;
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3B Schrittfunktionen
für subtraktive
Farbumwandlung;
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4 ein
Flußdiagramm,
das den Betrieb des allgemeinen Fehlerdiffusionsverfahrens darstellt;
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5 ein
Flußdiagramm,
das den Betrieb des Umwandlungsprozesses in der positiven Richtung
der x-Achse der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dem herkömmlichen Fehlerdiffusionsverfahren
darstellt;
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6 ein
Flußdiagramm,
das den Betrieb des Umwandlungsprozesses in der negativen Richtung
der x-Achse der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dem herkömmlichen Fehlerdiffusionsverfahren
darstellt;
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7A ein
Beispiel der Verarbeitungsrichtung des Umwandlungsprozesses gemäß dem Fehlerdiffusionsverfahren;
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7B ein
Beispiel des Diffusionskoeffizienten;
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7C wie
sich die Gradation eines Originalbildes und der Umwandlungsfehler
in dem Umwandlungsprozeß des
Fehlerdiffusionsverfahrens verändern;
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8 eine
Erläuterung
des Prozesses, welche darstellt, wie eine Linie in der Verarbeitungsrichtung verschwindet;
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9 ein
Floyd-Diffusionskoeffizient;
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10 eine
Erläuterung
des Prozesses, welcher darstellt, wie eine Linie in der Verarbeitungsrichtung verschwindet,
wenn der Floyd-Diffusionskoeffizient in dem Prozeß gemäß dem Fehlerdiffusionsvertahren
verwendet wird;
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11 eine
Blockdarstellung, welche den Aufbau der Bildverarbeitungsvorrichtung
gemäß dem herkömmlichen
Rauschadditions-Fehlerdiffusionsverfahren darstellt;
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12A eine
Gewichtungskoeffizientenfunktion, welche 100% Rauschen auf Pixel
mit einem Gradationswert mit mittlerem Wert gemäß dem herkömmlichen Rauschadditions-Fehlerdiffusionsverfahren
addiert;
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12B eine
Gewichtungskoeffizientenfunktion, welche 100% Rauschen auf Pixel
unabhängig
von ihrem Gradationswert gemäß dem herkömmlichen
Rauschadditions-Fehlerdiffusionsvertahren
addiert;
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12C eine
Gewichtungskoeffizientenfunktion, welche 10% Rauschen auf Pixel
unabhängig
von ihrem Gradationswert gemäß dem herkömmlichen
Rauschadditions-Fehlerdiffusionsvertahren
addiert;
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13 ein
Flußdiagramm,
das den Betrieb des Umwandlungsprozesses in der positiven Richtung
der x-Achse der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dem herkömmlichen Rauschadditions-Fehlerdiftusionsverfahren
darstellt;
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14 ein
Flußdiagramm,
das den Betrieb des Umwandlungsprozesses in der negativen Richtung der
x-Achse der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dem herkömmlichen Rauschadditions-Fehlerdiffusionsverfahren
darstellt
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15 ein
Hardwareaufbau der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform;
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16 eine
Blockdarstellung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform;
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17A ein
Beispiel einer Spezifizierung eines Bereiches eines Bildes, der
von der Bereichs-Spezifizierungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform
spezifiziert wird;
-
17B ein
Beispiel der in der Bereichs-Spezifizierungseinheit gespeicherten
Daten;
-
18 ein
Flußdiagramm,
das den Betrieb des Umwandlungsprozesses in der positiven Richtung
der x-Achse der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
darstellt;
-
19 ein
Flußdiagramm,
das den Betrieb des Umwandlungsprozesses in der negativen Richtung der
x-Achse der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
darstellt;
-
20 ein
Flußdiagramm,
das veranschaulicht, wie der umgewandelte Wert gemäß der ersten
Ausführungsform
auszuwählen
ist;
-
21 eine
Blockdarstellung, die den Aufbau der Bildverarbeitungsvorrichtung
gemäß der zweiten Ausführungsform
darstellt;
-
22 ein
Flußdiagramm,
die darstellt, wie der Umwandlungswert gemäß der zweiten Ausführungsform
auszuwählen
ist;
-
23 eine
Blockdarstellung, die den Aufbau der Bildverarbeitungsvorrichtung
gemäß der dritten Ausführungsform
darstellt;
-
24 eine
zweidimensionale Laplace-Matrix;
-
25 ein
Flußdiagramm,
die darstellt, wie der Umwandlungswert gemäß der dritten Ausführungsform
auszuwählen
ist;
-
26 die
Verteilung der Gradationswerte in einem Originalbild mit einer allmählichen
Veränderung in
den Gradationswerten, die bei Experimenten in den Ausführungsformen
verwendet werden;
-
27A die
Tabelle der Werte für
die Bereiche der in den Schrittfunktionen enthaltenen zwei Funktionen
für die
in den Experimenten in den Ausführungsformen
verwendete Binarisationsumwandlung;
-
27B die
Schrittfunktionen für
die in den Experimenten in den Ausführungsformen verwendete Binarisationsumwandlung;
-
28A das
Ergebnis der Umwandlung des Originalbildes mit der in 26 dargestellten Gradationsverteilung
unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dem herkömmlichen
Fehlerdiffusionsverfahren;
-
28B das
Ergebnis der Umwandlung des Originalbildes mit der in 26 dargestellten Gradationsverteilung
unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dem herkömmlichen
Rauschadditions-Fehlerdiffusionsverfahren, das zum Addieren von
10% Rauschen auf die Pixeldaten eingestellt ist;
-
28C das
Ergebnis der Umwandlung des Originalbildes mit der in 26 dargestellten Gradationsverteilung
unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dem herkömmlichen
Rauschadditions-Fehlerdiffusionsvertahren, das zum Addieren von
100% Rauschen auf die Pixeldaten eingestellt ist;
-
29A das
Ergebnis der Umwandlung des Originalbildes mit der in 12 dargestellten Gradationsverteilung
unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung in der ersten
Ausführungsform;
-
29B das
Ergebnis der Umwandlung des Originalbildes mit der in 12 dargestellten Gradationsverteilung
unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung in der zweiten
Ausführungsform;
-
29C das
Ergebnis der Umwandlung des Originalbildes mit der in 12 dargestellten Gradationsverteilung
unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung der dritten Ausführungsform;
-
30 die
Verteilung der Gradationswertes eines Originalbildes mit 16 Linien,
das in den Experimenten in den Ausführungsformen verwendet wird;
-
31A das
Ergebnis der Umwandlung des Originalbildes mit der in 30 dargestellten Gradationsverteilung
unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dem herkömmlichen
Fehlerdiffusionsverfahren;
-
31B das
Ergebnis der Umwandlung des Originalbildes mit der in 30 dargestellten Gradationsverteilung
unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dem herkömmlichen
Rauschadditions-Fehlerdiffusionsverfahren, das zum Addieren von
10% Rauschen auf die Pixeldaten eingestellt ist;
-
31C das
Ergebnis der Umwandlung des Originalbildes mit der in 30 dargestellten Gradationsverteilung
unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dem herkömmlichen
Rauschadditions-Fehlerdiffusionsverfahren, das zum Addieren von
100% Rauschen auf die Pixeldaten eingestellt ist;
-
32A das
Ergebnis der Umwandlung des Originalbildes mit der in 30 dargestellten Gradationsverteilung
unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform;
-
32B das
Ergebnis der Umwandlung des Originalbildes mit der in 30 dargestellten Gradationsverteilung
unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform;
-
32C das
Ergebnis der Umwandlung des Originalbildes mit der in 30 dargestellten Gradationsverteilung
unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der dritten
Ausführungsform;
-
33A die
Verteilung der Gradationswertes eines Originalbildes mit horizontalen
Linien unterschiedlichen Gradationswertes, das in den Experimenten
in der Ausführungsform
verwendet wird;
-
33B das
Ergebnis der Umwandung des Originalbildes mit der in 33A dargestellten Gradationsverteilung
unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dem herkömmlichen
Rauschadditions-Fehlerdiffusionsverfahren, das zum Addieren von
10% Rauschen auf die Pixeldaten eingestellt ist;
-
33C das
Ergebnis der Umwandung des Originalbildes mit der in 33A dargestellten Gradationsverteilung
unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der dritten
Ausführungsform.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Nachstehendes ist eine Erläuterung
der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren
-
(Erste Ausführungsform).
-
15 ist
der Hardwareaufbau der Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung. Die in 15 dargestellte
Bildverarbeitungsvorrichtung umfaßt eine Operationen durchführende CPU 101,
einen Hauptspeicher 102 als den Arbeitsbereich der CPU 101,
eine die Daten des Originalbildes und jedes umgewandelten Bildes
speichernde Festplatte 108, eine das Bild darstellende
CRT 105, eine Tastatur 106 und eine Maus 107 für die Eingabe
von Instruktionen von Benutzern, einen alle Einheiten verbindenden
Bus 109, eine die Daten zwischen dem Bus 109 und
der Tastatur 106 oder dergleichen übertragende I/O-Steuerung 103 und eine
die Daten zwischen der CRT 101 und dem Bus 109 übertragende
Anzeigesteuerung 104. Die den späteren Ausführungsformen entsprechende
Bildverarbeitungsvorrichtung weist denselben Hardwareaufbau auf.
-
16 ist
eine Blockdarstellung der der vorliegenden Erfindung entsprechende
Bildverarbeitungsvorrichtung. Die Bildverarbeitungsvorrichtung enthält eine
Bildspeichereinheit 201, eine Pixeldaten-Leseeinheit 202,
eine Pixeldaten-Korrektureinheit 203, eine Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 204,
eine Pixeldaten-Umwandlungseinheit 205, einen Komparator 206,
eine Auswahlwahrscheinlichkeits-Berechnungseinheit 207, eine
Bedingungs-Beurteilungseinheit 208, eine Bereichs-Spezifizierungseinheit 209,
eine Datenumwandlungs-Korrektureinheit 210, einschließlich einer
Umwandlungsdaten-Auswahleinheit 210A und
einer Zufallszahlen-Erzeugungseinheit 210B, und eine Fehler-Berechnungseinheit 211.
-
Die Bildspeichereinheit 201,
Pixeldaten-Leseeinheit 202, Pixeldaten-Korrektureinheit 203,
Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 204 und Fehler-Berechnungseinheit 211 der
vorliegenden in 16 dargestellten Bildverarbeitungsvorrichtung
sind dieselben wie die entsprechenden Einheiten der in 1 dargestellten herkömmlichen
Bildverarbeitungsvorrichtung. Die Pixeldaten-Leseeinheit 202 liest
in der Bildspeichereinheit 201 gespeicherte Pixeldaten
aus und gibt die Daten an die Pixeldaten-Korrektureinheit 203 aus.
Die Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 204 berechnet den
Diffusionsfehler E aus den von der Fehler-Berechnungseinheit 211 ausgegebenen
Umwandlungsfehlern e und überträgt sie an
die Pixeldaten-Korrektureinheit 203. Die Pixeldaten-Korrektureinheit 203 addiert
den von der Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 204 berechneten
Diffusionsfehler E auf die von der Pixeldaten-Leseeinheit 202 ausgegebenen
Pixeldaten und korrigiert den Gradationswert der Pixeldaten.
-
Die Pixeldaten-Umwandlungseinheit 205 wandelt
den Gradationswert z' der
durch die Pixeldaten-Korrektureinheit 203 korrigierten
Pixeldaten unter Verwendung der zwei oder mehr Funktionen um, und
gibt eine Umwandlungsdatenoption für jeden umgewandelten Wert
aus. In der vorliegenden Ausführungsform
werden mit einer Gradation von 256 Werten ausgedrückte Pixeldaten
in mit einer Gradation von 7 Werten ausgedrückte Da ten umgewandelt. In 3A und 3B dargestellte Funktionen g(I) und f(I)
werden verwendet.
-
Der Komparator 206 berechnet
die Differenz zwischen den zwei von der Pixeldaten-Umwandlungseinheit 205 ausgegebenen
Umwandlungsdatenoptionen und die Differenz zwischen dem von der
Pixeldaten-Korrektureinheit ausgegebenen Gradationswert, der Pixeldaten
und den kleineren von den zwei Umwandlungsdatenoptionen. Die Auswahlwahrscheinlichkeits-Berechnungseinheit 207 berechnet
die Auswahlwahrscheinlichkeit Δz
des umgewandelten Wertes unter Verwendung der nachstehenden Gleichung
(5).
-
-
Die Auswahlwahrscheinlichkeit Δz stellt
die Wahrscheinlichkeit dar, daß der
umgewandelte Wert g(z') gewählt wird.
-
Die Bereichs-Spezifizierungseinheit 209 spezifiziert
den von Benutzern der Bildverarbeitungsvorrichtung im voraus angezeigten
Bereich des Originalbildes. In der vorliegenden Ausführungsform
spezifiziert die Bereichs-Spezifizierungseinheit 209 den
quadratischen Bereich des in 17A dargestellten
Originalbildes, in welchem ein Verschwinden von Linien unlesbare
Buchstaben bewirkt, unter Verwendung des Koordinatenwertes in der
oberen linken Ecke des Quadrates (x0, y0) und dessen unteren rechten
Ecke(x1, y1) und speichert die Koordinatenwerte gemäß Darstellung
in 17B. Die Bereichs-Spezifizierungseinheit 209 spezifiziert
die Fläche
gemäß den von
dem Benutzer oder von einem äußeren Speichermedium
bereitgestellten Daten.
-
Die Bedingungs-Beurteilungseinheit 208 entscheidet,
ob ein Pixel des Originalbildes eine vorbestimmte Bedingung erfüllt. In
der vorliegenden Ausführungsform
entscheidet die Bedingungs-Entscheidungseinheit 208, ob
das Pixel in dem in der Bereichs-Spezifizierungseinheit 209 gespeicherten
Bereich enthalten ist oder nicht. In dem Falle, daß die Bedingungs-Entscheidungseinheit 208 entscheidet,
daß die
vorstehend erwähnte Bedingung
nicht erfüllt
ist, setzt die Entscheidungseinheit 208 "1.0" in den vorstehend
erwähnten Δz ein, wenn Δz größer als
0.5 ist, und setzt "0" in Δz ein, wenn Δz gleich
oder kleiner als 0,5 ist.
-
Die Datenumwandlungs-Korrektureinheit 210 führt zusätzlich eine
Korrektur durch einen stochastischen Prozeß in der Umwandlung durch die
Datenumwandlungseinheit 205 in dem Falle durch, daß die Bedingungs-Entscheidungseinheit 208 entscheidet,
daß die
Bedingung erfüllt
ist. Die Datenumwandlungs-Korrektureinheit 210 enthält die Umwandlungsdaten-Auswahleinheit 210A und
die Zufallszahlen-Erzeugungseinheit 210B. Die Zufallszahlen-Erzeugungseinheit 210B erzeugt
die Zufallszahl r, insbesondere in der vorliegenden Ausführungsform
eine gleichförmige
Zufallszahl (0, 1). Die Erläuterung,
wie arithmetisch eine gleichförmige
Zufallszahl zu erzeugen ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform
unterlassen, da sie nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist. In dem Falle, daß die
Bedingungs-Entscheidungseinheit 208 entscheidet, daß die Bedingung
erfüllt
ist, wählt
die Umwandlungsdaten-Auswahleinheit 210A eine von den vorstehend
erwähnten
zwei Umwandlungsdatenoptionen auf der Basis der von der Zufallszahlen-Erzeugungseinheit 210B erzeugten
Zufallszahl als Umwandlungsdaten auf. In dem Falle, daß die Bedingungs-Entscheidungseinheit 208 entscheidet,
daß die
Bedingung nicht erfüllt
ist, wählt
und gibt die Umwandlungsdaten-Auswahleinheit 210A, die
dem umgewandelten Gradationswert der Pixeldaten näher liegende
von den vorstehend erwähnten
zwei Umwandlungsdatenoptionen als die Umwandlungsdaten aus.
-
Insbesondere vergleicht die Umwandlungsdaten-Auswahleinheit 210A die
von der Zufallszahlen-Erzeugungseinheit 210B erzeugte Zufallszahl
r mit der Auswahlwahrscheinlichkeit Δz des umgewandelten Wertes g(z') und gibt g(z') aus, wenn Δz gleich
oder größer als
g(z') ist, und gibt
f(z') aus, wenn Δz kleiner
als g(z') ist.
-
In dem Falle, daß die Bedingungs-Entscheidungseinheit 208 entscheidet,
daß die
Bedingung erfüllt
ist, wird g(z')
mit der Auswahlwahrscheinlichkeit Δz ausgewählt und f(z') wird mit der Auswahlwahrscheinlichkeit
1 – Δz ausgewählt.
-
Nachstehendes beschreibt den Prozeß des in
dem Falle, daß die
Bedingungs-Entscheidungseinheit 208 entscheidet,
daß die
Bedingung nicht erfüllt
ist. Wenn Δz
größer als
0,5 ist, d. h., wenn der umgewandelte Wert g(z') näher
an dem Ausgabewert der Pixeldaten-Korrektureinheit 203 liegt,
wird der umgewandelte Wert g(z')
ausgegeben, da Δz "1,0" ist und größer als
jede Zufallszahl r ist. Andererseits wird, wenn Δz gleich oder kleiner als 0,5
ist, d. h., wenn der umgewandelte Wert f(z') näher
an dem Ausgabewert der Pixeldaten-Korrektureinheit 203 liegt,
der umgewandelte Wert f(z')
ausgegeben, da Δz "0" ist und kleiner als jede Zufallszahl
r ist.
-
Nachstehendes ist eine Erläuterung
des Betriebes der Bildverarbeitungsvorrichtung mit dem vorstehend
erwähnten
Aufbau.
-
Der Prozeß dieser Bildverarbeitungsvorrichtung
und der der in 1 dargestellten
Bildverarbeitungsvorrichtung sind nahezu derselbe. Der Gesamtbetrieb
ist derselbe, wie der für
das in 4 dargestellte
Flußdiagramm
erläuterte.
Der Anfangswert jedes Umwandlungsfehlers wird auf 0 gesetzt und
der Koordinatenwert in der y-Achse des ersten Abtastpunktes wird
auf 0 gesetzt (Schritt 2301 und 2302). Während das Bild in der positiven
Richtung der y-Achse als der Unterabtastrichtung und der x-Achse
als der Hauptabtastrichtung abgetastet wird, wobei die Abtastrichtung
im Bezug auf x-Achse positiv ist, wenn y gleich 0 oder eine gerade
Zahl ist und negativ ist, wenn y gleich einer ungeraden Zahl ist,
liest die Pixeldaten-Leseeinheit 202 Pixeldaten aus, und
die Pixeldaten-Umwandlungseinheit 205 wandelt
die Pixeldaten um, bis der Koordinatenwert in der y-Achse den obersten
Punkt des Bildes erreicht (Schritt 2303 bis Schritt 2307).
-
18 und 19 sind Flußdiagramme,
welche den Betrieb der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
erläutern,
der den Betriebsschritten 2304 bis 2307 in dem
in 4 dargestellten Flußdiagramm
entsprechend. Die Flußdiagramme
in 18 und 19 unterscheiden sich von
denjenigen von 5 und 6 dahingehend, daß die Bedingungs-Entscheidungseinheit 208 und
die Datenumwandlungs-Korrektureinheit 210 einen
von den zwei umgewandelten Werten unter Verwendung einer Zufallszahl auswählen (Schritt
407 oder Schritt 507). 20 ist
eine detaillierte Erläuterung
von Schritt 407 in 18 oder Schritt
507 in 19 unter Verwendung
eines Flußdiagramms.
-
Die Prozesse in den in 18 und 19 dargestellten Flußdiagramme ist nahezu dieselben,
so daß der
Prozeß der
Bildverarbeitungsvorrichtung nur unter Verwendung des in 18 dargestellten Flußdiagramms
erläutert
wird. Das in 18 dargestellte
Flußdiagramm
erläutert
den Betrieb im Falle, daß das
Bild in der positiven Richtung der x-Achse abgetastet wird. Der Koordinatenwert
in der x-Achse des Anfangsabtastungspunktes wird auf 0 gesetzt (Schritt
401). Während
das Bild in der einen Richtung der x- Achse abgetastet wird, wird der nachstehende
Prozeß ausgeführt (Schritt
402 bis 410). Die Pixeldaten-Leseeinheit 202 liest in der
Bildspeichereinheit 201 gespeicherte Pixeldaten einer zweidimensionalen
Anordnung ein und überträgt sie an
die Pixeldaten-Korrektureinheit 203.
Die Pixeldaten-Korrektureinheit 203 setzt den Gradationswert
I(x, y) der Pixeldaten bei der Koordinate(x, y) in die Variable
z ein (Schritt 403). Die Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 204 berechnet
den Diffusionsfehler E aus dem von der Fehler-Berechnungseinheit 211 unter
Verwendung der Gleichung (2) berechneten Fehlerumwandlungswert und
gibt ihn an die Pixeldaten-Korrektureinheit 203 aus (Schritt
404). Die Pixeldaten-Korrektureinheit 203 berechnet den
in die Variable z eingesetzten korrigierten Wert z' des Gradationswertes
I(x, y) durch Addieren des Diffusionsfehlers E auf die Variable
z (Schritt 405).
-
Die Pixeldaten-Umwandlungseinheit 205 berechnet
f(z') und g(z') unter Verwendung
von in 3A und 3B dargestellten Umwandlungsfunktionen
und gibt diese an die Datenumwandlungs-Korrektureinheit 210 über Signalleitungen
a1 und a2 aus (Schritt 406). Die Datenumwandlungs-Korrektureinheit 210 wählt f(z') oder g(z') unter Verwendung
einer Zufallszahl (Schritt 407). Eine detaillierte Erläuterung
des Prozesses des Schrittes 407 erfolgt später. Die Datenumwandlungs-Korrektureinheit 210 gibt
den umgewandelten Wert zc, die im Schritt 407 ausgewählten Umwandlungsdaten
an den Anschluß T
aus (Schritt 408). Die Fehler-Berechnungseinheit 211 berechnet
den Umwandlungsfehler e(x, y), die Differenz zwischen dem umgewandelten
Wert zc und dem von der Pixeldaten-Korrektureinheit 203 ausgegebenen
korrigierten Wert z'.
-
Nachstehendes ist eine detaillierte
Erläuterung
der Operation des Schrittes 407 unter Bezugnahme auf 20. 20 ist ein Flußdiagramm, das die Operation
des Schrittes 407 in dem in 18 dargestellten Flußdiagramm
oder des Schrittes 507 in dem in 19 dargestellten
Flußdiagramm
erläutert.
Der Komparator berechnet "z' – f(z')" und "g(z') – f(z')" aus von der Pixeldaten-Umwandlungseinheit 205 berechneten
umgewandelten Werten f(z')
und g(z'), und den
von der Pixeldaten-Korrektureinheit 203 ausgegebenen korrigierten Wert
z'. Die Auswahlwahrscheinlichkeits-Berechnungseinheit 207 berechnet
die Auswahlwahrscheinlichkeit Δz
unter Verwendung von Gleichungen (5) (Schritt 601). Die
Bedingungs-Entscheidungseinheit 208 entscheidet, ob das
Pixel in dem von der Bereichs-Spezifizierungseinheit 209 angegebenen
Bereich oder in dem in 17A in
der vorliegenden Ausführungsform
dargestellten Bereich eingeschlossen ist (Schritt 602). In dem Falle,
daß die
Bedingungs-Entscheidungseinheit 208 entscheidet, daß die Bedingung
erfüllt
ist, vergleicht die Umwandlungsdaten-Auswahleinheit 210A in
der Datenumwandlungseinheit 210 die von der Zufallszahlen-Erzeugungseinheit 210B erzeugte
gleichförmige
Zufallszahl mit der vorstehend erwähnten Auswahlwahrscheinlichkeit Δz und gibt
f(z') als den umgewandelten
Wert zc an den Anschluß T
aus, wenn die Auswahlwahrscheinlichkeit Δz gleich oder kleiner als die
Zufallszahl r ist, und gibt g(z')
als den umgewandelten Wert zc den Anschluß T aus, wenn die Auswahlwahrscheinlichkeit Δz größer als
die Zufallszahl r ist (Schritt 604 bis 606). Andererseits wird,
wenn die Entscheidungseinheit 208 in dem Schritt 602 als
eine Folge des vorstehend erwähnten
Prozesses entscheidet, daß die
Bedingung nicht erfüllt
ist, der den korrigierten Pixeldaten z' von den umgewandelten Werten f(z') und g(z') näherliegende
Wert als der umgewandelte Wert zc ausgegeben (Schritt 607). In diesem
Falle ist der erhaltene umgewandelte Wert derselbe, wie der in dem
herkömmlichen
Fehlerdiffusionsverfahren.
-
Durch die Bildverarbeitungsvorrichtung
und das Bildverarbeitungsverfahren, welche die vorstehend erwähnte Operation
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausführen,
konvergiert der umgewandelte Gradationswert stochastisch, selbst
wenn ein Zufallszahl verwendet wird, aufgrund der Art wie die Auswahlwahrscheinlichkeit Δz durch die
Auswahlwahrscheinlichkeits-Berechnungseinheit
207 gesetzt
wird, und durch die Art der Zufallszahlen. Beispielsweise wird in
dem Falle, daß das
Pixel mit dem in
8➀ dargestellten
Gradationswert in dem spezifizierten Bereich enthalten ist, der
umgewandelte Wert 40, der unter Verwendung der in
3A dargestellten Umwandlungsfunktionen
berechnete größere umgewandelte
Wert, mit der Wahrscheinlichkeit größer als der 0-Wahrscheinlichkeit
ausgewählt,
wenn der korrigierte Gradationswert 15 ist, wie es in
8➁ dargestellt
ist. Mit anderen Worten, da die Gleichung (5) im Schritt 601 in
dem in
20 dargestellten
Flußdiagramm
berechnet und eine Zufallszahl gleichmäßig erzeugt wird, wird g(z') (der größere umgewandelte
Wert) = 40 als der umgewandelte Wert mit der Wahrscheinlichkeit Δz (15 – 0)/(40 – 0) = 0,375
ausgewählt.
Wenn die drei nachfolgenden Pixel einen korrigierten Wert 15 haben,
wird die Wahrscheinlichkeit, daß der
Gradationswert jedes Pixels zu 0 umgewandelt wird, durch die Gleichung
(6) berechnet.
und die Wahrscheinlichkeit,
daß der
Gradationswert wenigstens eines Pixels zu 40 umgewandelt wird die (Gleichung
(7) berechnet.
1 – 0,244
= 076 Gleichung (7) -
Daher wird das Fehlerdiffusionsverfahren
der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem Herkömmlichen
verbessert. Die Auswirkung der Zufallszahl auf den spezifizierten
Bereich reduziert den Rauhigkeitsgrad in dem nicht spezifizierten
Bereich in dem umgewandelten Bild im Vergleich zu dem Rauschadditions-Fehlerdiffusionsverfahren,
da die Bedingungs-Entscheidungseinheit 208 und die Bereichs-Spezifizierungseinheit 209 den
Bereich spezifizieren, in welchem die Korrektur durch den stochastischen
Prozeß bei
der Umwandlung des Gradationswertes der Pixel durchgeführt wird.
-
Wie vorstehend erwähnt löst das Verfahren
gemäß der ersten
Ausführungsform
die Probleme des Verschwindens feiner Linie unter Reduzierung des
Rauhigkeitsgrades des gesamten umgewandelten Bildes.
-
Die vorstehend erwähnte Bildverarbeitungsvorrichtung
kann durch Speichern des Programms, welches durch den Computer ausgeführt wird,
der durch vorstehend erwähnten
Aufbau und Prozeß erhalten
wird, in einem herkömmlichen
Computer realisiert werden. Das Programm wird auf einem Speichermedium,
wie z. B. einer Floppy Disk gespeichert, welche von dem vorstehend
erwähnten
Computer lesbar ist. Dasselbe gilt für die nachstehenden Ausführungsformen.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
Nachstehendes ist eine Erläuterung
der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren.
-
21 ist
eine Blockdarstellung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung unterscheidet sich von der der
ersten Ausführungsform
in den nachstehenden Punkten: Die Bildverarbeitungsvorrichtung enthält nicht
die Bereichs-Spezifizierungseinheit 209; der Aufbau der
Bedingungs-Entscheidungseinheit 708 unterscheidet
sich von der entsprechenden Einheit in der er sten Ausführungsform;
und die Bedingungs-Entscheidungseinheit 708 verwendet den
von der Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 704 ausgegebenen
Wert.
-
Die Bedingungs-Entscheidungseinheit 708 der
Bildverarbeitungsvorrichtung ist darauf eingestellt, zu entscheiden,
ob der Diffusionsfehler E für
das von der Diftusionsfehler-Berechnungseinheit 704 berechnete
Pixel gleich oder kleiner als ein Wert Emax ist.
Emax ist auf optimale Werte eingestellt,
die durch Experimente oder dergleichen gefunden werden können. Emax = (g(I) – f(I))/3 = 40/3 = 13,3 wird
in der vorliegenden Ausführungsform
verändert.
-
Nachstehendes ist eine Erläuterung
der Operation der Bildverarbeitungsvorrichtung mit einem derartigen
Aufbau. Die Operation der Bildverarbeitungsvorrichtung unterscheidet
sich von der in der ersten Ausführungsform
nur bei dem im Schritt 407 des Flußdiagramms in 18 oder der im Schritt 507 des Flußdiagramms
in 19 dargestellten
Prozeß,
in welchem ein umgewandelter Wert unter Verwendung einer Zufallszahl
ausgewählt
wird. Das in 22 dargestellte
Flußdiagramm
veranschaulicht den unterschiedlichen Prozeß. Nachstehendes ist eine Erläuterung
des spezifischen Prozesses unter Anwendung des Flußdiagramms. Ein
Komparator 706 und eine Auswahlwahrscheinlichkeits-Berechnungseinheit 707 berechnen
eine Auswahlwahrscheinlichkeit Δz
(Schritt 801). Die Bedingungs-Entscheidungseinheit 708 entscheidet,
ob der von der Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 704 berechnete
Diffusionsfehler E gleich oder kleiner als Wert Emax ist (Schritt
802).
-
Der nachfolgende Prozeß ist derselbe
wie der der Bildverarbeitungsvorrichtung in der ersten Ausführungsform.
In dem Falle, daß die
Bedingungs-Entscheidungseinheit 708 entscheidet, daß die Bedingung
im Schritt 802 erfüllt
ist, vergleicht die Umwandlungsdaten-Auswahleinheit 710A in
der Datenumwandlungs-Korrektureinheit 710 die von der Zufallszahlen-Erzeugungseinheit 710B erzeugte
gleichförmige
Zufallszahl r mit der Auswahlwahrscheinlichkeit Δz und gibt f(z') als den umgewandelten
Wert zc an den Anschluß T
aus, wenn die Auswahlwahrscheinlichkeit Δz gleich oder kleiner als die
Zufallszahl r ist, und gibt g(z')
als den umgewandelten Wert zc an den Anschluß T aus, wenn die Auswahlwahrscheinlichkeit Δz größer als
die Zufallszahl r ist (Schritt 804 bis Schritt 806). Andererseits
wird, wenn die Bedingungs-Entscheidungseinheit 708 im Schritt
802 entscheidet, daß die
Bedingung nicht erfüllt
ist, einer von den umgewandel ten Werten f(z') und g(z'), der näher an dem korrigierten Werten
liegt, als der umgewandelte Wert cz ausgegeben (Schritt 807).
-
In der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung konvergiert wie in der ersten Ausführungsform
der umgewandelte Wert stochastisch, selbst wenn eine Zufallszahl
verwendet wird, aufgrund der Art, wie die Auswahlwahrscheinlichkeit Δz festgelegt
ist und aufgrund der Art der Zufallszahlen. Da die Korrektur durch
den stochastischen Prozeß unter
Verwendung einer Zufallszahl der Umwandlung der Pixeldaten hinzuaddiert
wird, wenn der Diffusionsfehler E klein ist, wird die Umwandlung
der Pixeldaten selbst dann diffundiert, wenn die Fehlerdiffusion
durch das Fehlerdiffusionsverfahren nicht gut arbeitet. Daher wird
das Problem des Verschwindens feiner Linien gelöst. Der Rauhigkeitsgrad in
dem umgewandelten Bild wird im Vergleich zu dem durch das Rauschadditions-Fehlerdiffusionsverfahren
umgewandelten Bild reduziert, da die Korrektur durch den stochastischen
Prozeß nur
durchgeführt
wird, wenn der Diffusionsfehler klein ist und kein Rauschen den
Pixeldaten hinzuaddiert wird, welche große Umwandlungsfehler um sich
herum haben. Es ist für
das Verfahren in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung nicht erforderlich, den Bereich für jedes Originalbild im Voraus
wie die in dem Verfahren in der ersten Ausführungsform zu spezifizieren.
-
Wie vorstehend erwähnt, löst das Verfahren
in der zweiten Ausführungsform
auch das Problem des Verschwindens feiner Linien unter gleichzeitiger
Reduzierung des Rauhigkeitsgrades in dem gesamten umgewandelten
Bild.
-
(Dritte Ausführungsform)
-
Nachstehendes ist eine Erläuterung
der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren.
-
23 ist
eine Blockdarstellung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung unterscheidet sich von der in der
ersten Ausführungsform
in den nachstehenden Punkten: die Bildverarbeitungsvorrichtung enthält eine
Entscheidungswert-Berechnungseinheit 912; die Bildverarbeitungseinrichtung
enthält
keine Bereichs-Spezifizierungseinheit 209; der Aufbau der Bedingungs-Entscheidungseinheit 908 unterscheidet
sich von der entsprechenden Einheit in der ersten Ausführungsform;
und die Bedingungs-Entscheidungseinheit 908 verwendet den
von der Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 904 und der
Entscheidungswert-Berechnungseinheit 912 ausgegebenen
Wert.
-
Die Entscheidungswert-Berechnungseinheit 912 berechnet
den Entscheidungswert C, der Emax in der zweiten
Ausführungsform
entspricht, für
jedes Pixel. Die Entscheidungswert-Berechnungseinheit 912 berechnet
den Bewertungswert C aus den Pixeldaten und den Pixeldaten von einem
oder mehreren der umgebenden Pixel unter Verwendung eines Operationsausdruckes.
In der vorliegenden Ausführungsform
wird der Bewertungswert C aus den Pixeldaten und dem Pixeldaten
der umgebenden Pixel unter Verwendung der in 24 dargestellten Laplace-Matrix berechnet,
Gleichung (8) L =
I(x – 1,y)
+ I(x + 1,y) + I(x, y + 1) + I(x, y – 1) – 4I(x, y) Gleichung (8)und
Gleichung (9) C =
a·|L|
+ b Gleichung (9)
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Die Konstanten a und b werden auf
optimale Wert eingestellt, welche durch Experimente oder dergleichen
gefunden werden können.
In der vorliegenden Ausführungsform
wird eine Laplace-Matrix verwendet, um die Kanten des umgewandelten
Bildes zu schärfen,
wobei es doch offensichtlich ist, daß derselbe Effekt durch die
Verwendung eines auf einem zweidimensionalen Leistungsspektrum basierenden
Operationsausdruckes erzielt werden kann. Derselbe Effekt kann auch
unter Verwendung des Ergebnisses eines Mittelwertfilters oder eines
Medianfilters erzielt werden.
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Die Bedingungs-Entscheidungseinheit 908 ist
darauf eingestellt, zu entscheiden, ob der Diffusionsfehler E, der
von der Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 904 für die Pixeldaten
berechnet wird, gleich oder kleiner als der Bewertungswert C ist,
der von der Entscheidungswert-Berechnungseinheit 912 berechnet
wird.
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Nachstehendes ist eine Erläuterung
der Operation der Bildverarbeitungsvorrichtung mit einem derartigen
Aufbau. Die Operation der Bildverarbeitungsvorrichtung in der vorlie genden
Ausführungsform
unterscheidet sich von der in der ersten Ausführungsform nur, bei dem im
Schritt 407 des Flußdiagramms
in 18 oder dem im Schritt
507 des Flußdiagramms
in 19 dargestellten
Prozeß,
in welchem ein umgewandelter Wert unter Verwendung einer Zufallszahl
ausgewählt
wird. Das in 25 dargestellte
Flußdiagramm
veranschaulicht den unterschiedlichen Prozeß.
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Nachstehendes ist eine Erläuterung
des spezifischen Prozesses unter Verwendung des Flußdiagramms.
Ein Komparator 906 und eine Auswahlwahrscheinlichkeits-Berechnungsschaltung 907 berechnen die
Auswahlwahrscheinlichkeit Δz
(Schritt 1101). Eine Entscheidungswert-Berechnungseinheit 912 berechnet den
Bewertungswert C unter Verwendung der vorstehend erwähnten Gleichungen
(7) und (8) aus den Pixeldaten und den Pixeldaten der umgebenden
Pixel, die von der Pixeldaten-Leseeinheit 903 ausgelesen
werden (Schritt 1102 und 1103). Die Bedingungs-Entscheidungseinheit 908 entscheidet,
ob der von der Diffusionsfehler-Berechnungseinheit 904 berechnete
Diffusionsfehler E gleich oder kleiner als der Bewertungswert C
ist (Schritt 1104).
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Der nachstehende Prozeß ist derselbe,
wie der der Bildverarbeitungsvorrichtung in der ersten Ausführungsform.
Im Falle, daß die
Bedingungs-Entscheidungseinheit 908 im Schritt 1104 entscheidet,
daß die
Bedingung erfüllt
ist, vergleicht die Umwandlungsdaten-Auswahleinheit 910A der
Datenumwandlungs-Korrektureinheit 910 die von der Zufallserzeugungseinheit 910B erzeugte
gleichförmige
Zufallszahl r mit der Auswahlwahrscheinlichkeit Δz, und gibt F(z') als den umgewandelten
Wert zc an den Anschluß T
aus, wenn die Auswahlwahrscheinlichkeit Δz gleich oder kleiner als die
Zufallszahl r ist, und gibt g(z')
als den umgewandelten Wert zc an den Anschluß T aus, wenn die Auswahlwahrscheinlichkeit Δz größer als
die Zufallszahl r ist (Schritt 1106 bis Schritt 1108). Andererseits
wird, wenn die Bedingungs-Entscheidungseinheit 908 in dem
Schritt 1104 entscheidet, daß die
Bedingung nicht erfüllt
ist, der dem korrigierten Schritt näherliegende von den umgewandelten
Werten f(z') und
g(z') als der umgewandelte
Wert cz ausgegebenen (Schritt 1109).
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In der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird wie in den ersten und zweiten Ausführungsformen
der Gradationswert des Originalbildes stochastisch aufgrund der
Art, wie die Auswahlwahrscheinlichkeit Δz festgelegt ist, und der Art
der Zufallszahlen bewahrt, selbst wenn eine Zufallszahl verwendet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform
wird nur, wenn der Diffusionsfehler auf der Basis der Laplace-Matrix gleich
oder kleiner als der Bewertungswert C ist, der stochastische Prozeß in der
Umwandlung des Gradationswertes der Pixel durchgeführt. Da
die Laplace-Matrix ein Hochpaß-Hervorhebungsfilter
ist, reagiert es selektiv auf einen Buchstaben, eine Linie, einen
Umriß eines
Gesichtes und dergleichen und gibt hohe Größen aufweisenden Werte aus.
Daher wird durch die Bildverarbeitungsvorrichtung in der vorliegenden
Erfindung, da der Bewertungswert C für den Bereich klein ist, in
welchem sich der Gradationswert allmählich verändert, das herkömmliche
Fehlerdiffusionsverfahren verwendet, um den Rauhigkeitsgrad in dem
umgewandelten Bild zu reduzieren. Da der Bewertungswert C für eine Linie
oder einen Buchstaben groß ist,
wird der stochastische Prozeß in
der Umwandlung durchgeführt,
um eine Linie oder einen Buchstaben korrekt umzuwandeln. Demzufolge
wird nicht nur das Verschwinden von feinen Linien, sondern auch
der Rauhigkeitsgrad in dem umgewandelten Bild reduziert. Wie später erwähnt, beweist
eine Reihe von Experimenten, daß der
Rauhigkeitsgrad in dem umgewandelten Bild im Vergleich zu dem Rauschadditions-Fehlerdiffusionsverfahren
und dem Bildverarbeitungsverfahren in der zweiten Ausführungsform
reduziert wird.
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Wie vorstehend erwähnt, löst das Verfahren
der dritten Ausführungsform
auch das Problem des Verschwindens feiner Linien, während gleichzeitig
der Rauhigkeitsgrad in dem gesamten umgewandelten Bild reduziert
wird.
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In den zweiten und dritten Ausführungsformen
entscheidet die Bedingungs-Entscheidungseinheit 708 und 908 über die
Größe des Fehlerdiffusionskoeffizienten.
Anstelle des Fehlerdiffusionskoeffizienten kann der von der Fehler-Berechnungseinheit 711 und 911 berechnete
Umwandlungsfehler e verwendet werden. Mit anderen Worten, die Bedingungs-Entscheidungseinheit 708 und 908 kann
die Größe von einem
oder mehreren Umwandlungsfehlern e des umgewandelten Pixelwertes
um das Pixel herum oder die Größe des mittels
des Operationsausdruckes berechneten Wertes entscheiden. In diesem
Falle stehen eine geeignete Modifikation von Emax in
der zweiten Ausführungsform
und a oder b in der Gleichung (8) in der dritten Ausführungsform
zur Verfügung.
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Obwohl eine von den zwei Umwandlungsdatenoptionen
in jeder von den vorstehend erwähnten
Ausführungsformen
ausgewählt
wird, sind mehr als zwei Umwandlungsdatenoptionen möglich.
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Ferner stehen, obwohl die Datenumwandlungs-Korrektureinheit 210 oder
dergleichen eine gleichförmige
Zufallszahl in jeder von den vorstehend erwähnten Ausführungsformen verwendet, außer mehr
als zwei umgewandelten Werten mit einer Auswahlwahrscheinlichkeit
0, weitere Zufallszahlen mit einer beliebigen Verteilung, einschließlich einer
Gaußschen
Zufallszahl zur Verfügung.
Es ist offensichtlich, daß nicht
jede Zufallszahl notwendigerweise unabhängig erzeugt wird.
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Obwohl die Korrektur durch den stochastischen
Prozeß in
der Umwandlung durch die Pixeldaten-Umwandlungseinheit 205 oder
dergleichen durch Auswählen
von einem der zwei umgewandelten Werte der Pixeldaten unter Verwendung
einer Zufallszahl in jeder von den vorstehend erwähnten Ausführungsformen durchgeführt wird,
kann die Korrektur ausgeführt
werden, in dem Rauschen auf die Pixeldaten addiert wird, bevor sie
in die Pixeldaten-Umwandlungseinheit 205 oder dergleichen
wie in der in 11 dargestellten
herkömmlichen
Rauschadditions-Bildverarbeitungsvorrichtung eingegeben werden.
In diesem Falle entscheidet die Bedingungs-Entscheidungseinheit 208 oder
dergleichen, ob Rauschen auf die Pixeldaten vor der Eingabe in die
Pixeldaten-Umwandlungseinheit 205 oder dergleichen addiert
wird.
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Es ist offensichtlich, daß die vorstehend
erwähnte
Bildverarbeitungsvorrichtung auch für die Gradationsumwandlung
von jeder der drei Primärfarben
R, G und B zur Verfügung
steht, und daß die
Vorrichtung für die
Gradationsumwandlung eines Farbbildes zur Verfügung steht.
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Nachstehendes ist eine Erläuterung
des Ergebnisses des Vergleichs zwischen der Gradationsumwandlung
durch die Bildverarbeitungsvorrichtung nach dem Stand der Technik
und der durch die Bildverarbeitungsvorrichtung in jeder von den
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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Zuerst wird zum Vergleichen der vorliegenden
Erfindung mit dem Stand der Technik im Hinblick auf Auftreten von
Moiré-Mustern
und den Rauhigkeitsgrad in einem umgewandelten Bild ein Bild mit
90 Punkten in der Höhe
und 512 Punkten in der Breite mit einer Gradationsverteilung, ausgedrückt durch
I(x, y) ist gleich x/2, dargestellt in 26, unter Verwendung der in den 27A und 27B dargestellten Umwandlungsfunktio nen
binarisiert. 28A bis 28B stellen das Ergebnis
der Binarisationsumwandlung durch die herkömmliche Bildverarbeitungsvorrichtung
dar. 29A bis 29B stellen das Ergebnis
der Binarisationsumwandlung durch die Bildverarbeitungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung dar. Insbesondere ist 28A das durch das in 1 dargestellte Fehlerdiffusionsverfahren
umgewandelte Bild. 28B ist
das durch die Bildverarbeitungsvorrichtung mit dem in 11 dargestellten herkömmlichen
Rauschadditions-Fehlerdiffusionsverfahren,
das auf die Addition eines Rauschgrads eingestellt ist, der 100%
von einem Schritt der Schrittfunktion ist, wobei das Rauschen unter
Verwendung von in 12B dargestellten
Gewichtungskoeffizientenfunktionen unabhängig von dem Gradationswert
der Pixel addiert wird.
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28C ist
das durch die Bildverarbeitungsvorrichtung mit dem in 11 dargestellten herkömmlichen
Rauschadditions-Fehlerdiffusionsverfahren, das auf die Addition
eines Rauschgrads eingestellt ist, der 10% von einem Schritt der
Schrittfunktion ist, wobei das Rauschen unter Verwendung von in 12B dargestellten Gewichtungskoeffizientenfunktionen
unabhängig
von dem Gradationswert der Pixel addiert wird. Andererseits ist 29A das von der Bildverarbeitungsvorrichtung
in der ersten Ausführungsform
umgewandelte Bild. 29B ist
das von der Bildverarbeitungsvorrichtung in der zweiten Ausführungsform
umgewandelte Bild. 29C ist
das von der Bildverarbeitungsvorrichtung in der dritten Ausführungsform
umgewandelte Bild. Der von "i", j", "k" und "l" in 29A umgebene Bereich ist
der von der Bereichs-Spezifizierungseinheit spezifizierte Bereich.
Emax in 29B ist
(g(I) – f(I))/3
= 85. In 29C ist a =
0,5 und b = 20.
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Eine Betrachtung von 28A bis 28C zeigt,
daß Moiré-Muster
in 28a erkennbar sind,
und das der Rauhigkeitsgrad in 28B deutlich
sichtbar ist. Obwohl 28C das
am besten verbesserte, umgewandelte Bild ist, erscheinen immer noch
Moiré-Muster
darin.
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Ferner zeigt die Betrachtung von 29A bis 29C, daß in 29A das Muster des umgewandelten Gradationswertes
der Pixel sich in dem quadratischen Bereich verändert, der durch die Bereichs-Spezifizierungseinheit 209 spezifiziert
und von "i", j", "k" und "l" umgeben
ist. Demzufolge tritt kein Moiré-Muster in dem quadratischen
Bereich auf. In 29B erscheint
aufgrund des Effektes der Bedingungs-Entscheindungseinheit 708 und
der Datenumwandlungs-Korrektureinheit 710 die Rauhigkeit
und Moiré-Muster
weniger im Vergleich zu dem in 28B umgewandelten
Bild, wobei theoretisch derselbe Rauschpegel hinzuaddiert wird.
In 29C bewirkt der Effekt
der Entscheidungswert-Berechnungseinheit 912,
der Bedingungs-Entscheidungseinheit 908 und der Datenumwandlungs-Korrektureinheit 910 eine
geringere Rauhigkeit als in dem umgewandelten Bild in 28B, wobei theoretisch derselbe
Rauschpegel hinzuaddiert wird, und eine geringere als die in 29B. Das Ergebnis des umgewandelten
Bildes in 29C ähnelt dem
in 28C im Rauhigkeitsgrad. Das
umgewandelte Bild in 29C besitzt
schwächere
Moiré-Muster
als das in 28C.
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Zweitens wird zum Vergleichen der
vorliegenden Erfindung mit dem Stand der Technik im Bezug auf das
Verschwinden feiner Linien ein Bild mit 256 Punkten in der Höhe und Breite
und mit 16 feinen Linien mit Pixeln mit einem Gradationswert "64" entlang der x-Achse gemäß Darstellung
in 3, ähnlich dem
vorstehend erwähnten
Fall binarisiert.
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31A bis 31C ist das Ergebnis der
Binarisationsumwandlung unter Verwendung der herkömmlichen
Bildverarbeitungsvorrichtung. 32A bis 32C sind das Ergebnis der
Binarisationsumwandlung unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung. 31A, 31B und 31C werden unter Verwendung derselben
Bildverarbeitungsvorrichtungen umgewandelt, welche in der Umwandlung
zu den 28A, 28B, bzw. 28C verwendet werden. 32A, 32B und 32C werden durch die Bildverarbeitungsvorrichtungen
in der ersten, zweiten, bzw. dritten Ausführungsform umgewandelt. In 32A ist der von "i", j", "k" und "l" umgebene
mittige quadratische Bereich das durch die Bereichs-Spezifizierungseinheit 209 spezifizierte
Quadrat.
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Die Betrachtung von 31A bis 31C zeigt,
daß 8
von 16 Linien insgesamt in allen umgewandelten Bilder außerdem in 31B dargestellten verschwinden,
in welchem Rauschen, das 100% eines Schrittes der Schrittfunktionen
beträgt,
auf die Pixel addiert ist.
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Andererseits zeigt die Betrachtung
der 32A bis 32C, daß in 32A alle Linien in dem von "i", j", "k" und "l" umgebenen
quadratischen Bereich in dem umgewandelten Bild als eine Folge des
eine Zufallszahl verwendenden Auswahlprozesses erscheinen. In 32B und 32C erscheinen alle 16 Linien in den
umgewandelten Bildern.
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Schließlich wird, um die vorliegende
Erfindung mit dem Stand der Technik im Hinblick auf die Auswirkung
des Linienverschwindens auf dem Gradationswert in dem umgewandelten
Bild, ein Originalbild mit den Gradationswerten, die allmählich von
oben nach unten in dem Bild gemäß Darstellung
in 33A zunehmen, ähnlich dem
vorstehend erwähnten
Fall binarisiert. 33B ist
das umgewandelte Bild unter Verwendung desselben herkömmlichen
Rauschadditions-Fehlerdiffusionsvertahrens, wie es bei der Umwandlung
zu den Bildern in 28C und 31C verwendet wurde, welches
darauf eingestellt ist, einen Rauschgrad, der 10% eines Schrittes
der Schrittfunktionen ist, auf die Pixel zu addieren. 33C ist das umgewandelte
Bild unter Verwendung der Bildverarbeitungsvorrichtung in der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Eine Betrachtung von 33B und 33C zeigt,
daß die
allmähliche
Veränderung
des Gradationswertes von "15" bis "255" der Linien in dem
in 33A dargestellten
Originalbild nicht genau in dem in 33B dargestellten umgewandelten
Bild wiedergegeben wird, in welchem eine teilweise Umkehrung der
Gradationswertes auftritt. Insbesondere ist der umgewandelte Gradationswert
der Pixel, welche ursprünglich
einen eine Linie bildenden Gradationswert "63" haben,
größer als
der der Pixel, welche ursprünglich
einen eine weitere Linie bildenden Gradationswert "79" haben, in dem in 33B dargestellten umgewandelten
Bild. Es liegt daran, daß der
akkumulierte Umwandlungsfehler, bewirkt durch das Verschwinden der
von Pixeln, die ursprünglich
Gradationswerte von "15" bis "48" haben, gebildeten
Linien aus dem umgewandelten Bild, reflektiert wird, und so den
Gradationswert der Pixel vergrößert, welche
ursprünglich
einen die Linie im umgewandelten Bild bildenden Gradationswert von "63" haben.
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Andererseits tritt eine derartige
Umkehrumwandlung des Gradationswertes nicht in dem in 33C dargestellten Bild auf.
Der Gradationswert, der jede Linie bildenden Pixel wird in 33C genau wiedergegeben.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
vollständig
im Rahmen von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben wurde, ist anzumerken, daß verschiedene Veränderungen
und Modifikationen für
den Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich sein werden. Daher sollen
diese, sofern nicht derartige Änderungen
und Modifikationen von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
abweichen, als darin beinhaltet betrachtet werden.
