JP2000175034A - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JP2000175034A
JP2000175034A JP10345865A JP34586598A JP2000175034A JP 2000175034 A JP2000175034 A JP 2000175034A JP 10345865 A JP10345865 A JP 10345865A JP 34586598 A JP34586598 A JP 34586598A JP 2000175034 A JP2000175034 A JP 2000175034A
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Toshiki Yamamura
俊己 山村
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Ricoh Co Ltd
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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多値画像データを誤差拡散して多値画像デー
タより少ないビット数に量子化する場合にテクスチャを
防止する。 【解決手段】 誤差加算部100は入力画像データDF
ijと誤差演算部104からの周辺誤差情報Eを加算する
ことにより誤差補正を行い、マトリクス重畳部106は
誤差補正後の画像データSFijに対して8×8画素のマ
トリクスにおける乱数により指定された加減算値を参照
して演算を行い、量子化部101はマトリクス重畳部1
06の演算結果を、CPU11からの量子化閾値TFij
(入力画像データ=Mビットに対してNビット、但しM
>N)に基づいて量子化して階調処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多値画像データを
誤差拡散して多値画像データより少ないビット数に量子
化する画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、この種の画像処理装置では、入
力画像データを制御する場合、副走査方向及び主走査方
向の画像範囲をそれぞれ示す副走査範囲信号及び主走査
範囲信号と、主走査方向の開始点を示す主走査同期信号
に基づいて行う。図12及び図13に示すデジタル複写
機を参照して説明すると、原稿台1上に読み取り面が下
向きになるようにセットされた原稿は光源2により照明
され、その反射光がミラー3、レンズ及び中継ミラー群
4を介してCCDイメージセンサ(以下、CCD)5に
より読み取られる。
【0003】次に図14を参照して読み取り画像データ
と画像制御信号の関係を説明すると、副走査範囲信号F
GATEは光源2及びミラー3が原稿を副走査方向に走
査する範囲を示し、主走査範囲信号LFGATEはCC
D5が主走査方向に走査する範囲を示す。CCD5によ
る主走査方向の読み取りは、図15に示すように主走査
同期信号LSYNCに基づいてライン1、2、3〜のよ
うにライン毎に行われる。これらの信号xfgate、
xlgate、xlsyncのタイミングを図16に示
す。
【0004】デジタル複写機ではこの読み取り画像デー
タを処理するために、図17に示すようにCPU10が
スキャナ11、画像処理部12、画像蓄積部13、プリ
ンタ14に対して処理や設定の指示を送る。そして、C
CD5により読み取られた画像データは、スキャナ11
においてA/D変換され、また、スキャナ11の特性に
応じた補正が行われる。次いで画像処理部12ではディ
ザ、誤差拡散などの画質処理が施された後、下位ブロッ
クの画像フォーマットに従って画像蓄積部13に出力さ
れる。画像蓄積部13は少なくともコピー出力紙(転写
紙)1枚分の画像編集用メモリや、HD(ハードディス
ク)などの大容量記憶媒体を有し、プリンタ14は画像
蓄積部13からの画像データに基づいて画像を転写紙に
印字する。
【0005】図18は画像処理部12における従来の誤
差拡散処理部を示している。まず、誤差加算部100は
処理対象画素(i,j)の入力画像データDijと、誤差
演算部104からの周辺誤差情報Eを加算することによ
り誤差補正を行い、この誤差補正後の画像データSijを
量子化部101と誤差算出部102に出力する。量子化
部101は誤差補正後の画像データSijを、CPU11
からの量子化閾値Tij(入力画像データ=Mビットに対
してNビット、但しM>N)に基づいて量子化して階調
処理し、その量子化データGijを位相制御部105と誤
差算出部102に出力する。位相制御部105は量子化
データGijをCPU11からの位相制御設定に従って位
相制御を行って後段に出力する。
【0006】誤差算出部102は誤差補正後の画像デー
タSijと量子化データGijに基づいて、入力画像データ
Dijを量子化した際の量子化誤差Eijを算出する。この
量子化誤差Eijは誤差マトリクス蓄積部103に蓄積さ
れ、誤差演算部104はこの量子化誤差Eijと図19に
示すような5+3画素のマトリクスの係数に基づいて、
次式(1)のように入力画像データDijの周辺誤差情報
Eを算出して誤差加算部100に印加する。
【0007】 E=(Di-2,j-1+2×Di-1,j-1+4×Di,j-1 +2×Di+1,j-1+Di+2,j-1 +2×Di-2,j+Di-1,j)/16 …(1) ところで、誤差拡散処理を行うと、処理特有のテクスチ
ャによる画像劣化が発生する。そこで、これを防止する
ための従来例としては、例えば特開平9−233348
号公報に示すようにN×Mのマトリクスにおける2値化
用閾値により多値階調画像を2値画像に量子化する場合
に、2値化用閾値に対して乱数を加算してブルーノイズ
を低減する方法が提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、2値化用閾値に対して乱数を加算するので、
多値階調画像を2値画像に量子化する場合には適用する
ことができるが、多値階調画像を3値以上に量子化する
場合には適用することができず、3値以上の多値画像に
おいては、量子化過程における出力値付近のデータと、
出力値と出力値の中間付近の値のデータでは、テクスチ
ャの変化により擬似輪郭の発生がしばしば見られるとい
う問題点がある。
【0009】また、近年の処理能力の向上に伴って、画
像処理における画像データフォーマットや、画像データ
の同期信号と画像データの関係を改良して、画像データ
を量子化ビット数を減少して複数画素分をパッキングす
ることにより、一度に複数画素分を処理したり、特開平
10−13626号公報に示すように複数ラインを並列
に処理したり、また、1ラインを分割して各領域の画像
データを並列処理して画像処理速度を向上させることが
行われている。
【0010】本発明は上記従来例の問題点に鑑み、多値
画像データを誤差拡散して多値画像データより少ないビ
ット数に量子化する場合にテクスチャを防止することが
できる画像処理装置を提供することを目的とする。
【0011】本発明はまた、1ラインを分割した多値画
像データを誤差拡散して多値画像データより少ないビッ
ト数に量子化する場合に高速処理でテクスチャを防止す
ることができる画像処理装置を提供することを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】第1の手段は上記目的を
達成するために、入力多値画像データと周辺誤差情報を
加算する誤差加算手段と、前記誤差加算手段により算出
された多値画像データに対して、N×M画素のマトリク
スにおいて乱数により指定された加減算値を加算又は減
算する加減算手段と、前記加減算手段により算出された
多値画像データをそれより少ないビット数に量子化する
量子化手段と、前記加減算手段により算出された多値画
像データと前記量子化手段により量子化された画像デー
タの誤差を算出する誤差算出手段と、前記誤差算出手段
により算出された誤差を周辺画素毎に記憶する誤差記憶
手段と、前記誤差記憶手段に記憶されている周辺画素毎
の誤差に基づいて周辺誤差情報を算出して前記誤差加算
手段に印加する誤差演算手段とを備えたことを特徴とす
る。
【0013】第2の手段は、第1の手段において前記加
減算手段が前記N×M画素のマトリクスにおけるデータ
を記憶するための記憶手段を有し、2値誤差拡散を行う
場合には2値化用閾値を前記記憶手段に記憶して、前記
量子化手段が前記誤差加算手段により算出された多値画
像データを前記2値化用閾値に基づいて量子化すること
を特徴とする。
【0014】第3の手段は、第1の手段において前記N
×M画素のマトリクスにおけるデータは加算または減算
を示す1ビットデータであり、前記加減算手段はこの1
ビットデータと加減算値に基づいて加算または減算を行
うことを特徴とする。
【0015】第4の手段は、第1ないし第3の手段にお
いて1ラインが複数に分割された各画像データに対して
前記画像処理装置を分割数だけ設けるとともに、複数の
誤差演算手段が境界における周辺画素毎の誤差に基づい
て周辺誤差情報を算出可能なように、複数の誤差記憶手
段の間で前記境界における周辺画素毎の誤差をやり取り
することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明に係る画像処理装置
の一実施形態として誤差拡散処理部を示すブロック図、
図2は図1のマトリクス重畳部のマトリクスを示す説明
図、図3は図1のマトリクス重畳部の構成を詳しく示す
ブロック図である。
【0017】図1において、誤差加算部100は処理対
象画素(i,j)の入力画像データDijと、誤差演算部
104からの周辺誤差情報Eを加算することにより誤差
補正を行い、この誤差補正後の画像データSijをマトリ
クス重畳部106に出力する。マトリクス重畳部106
はこの誤差補正後の画像データSijに対して、例えば図
2に示すような8×8画素のマトリクスにおいて乱数に
より指定された加減算値を参照して演算を行い、その演
算結果を量子化部101と誤差算出部102に出力す
る。
【0018】量子化部101はマトリクス重畳部106
の演算結果を、CPU11からの量子化閾値Tij(入力
画像データ=Mビットに対してNビット、但しM>N)
に基づいて量子化して階調処理し、その量子化データG
ijを後段と誤差算出部102に出力する。誤差算出部1
02はマトリクス重畳部106の演算結果と量子化デー
タGijに基づいて、入力画像データDijを量子化した際
の量子化誤差Eijを算出する。この量子化誤差Eijは誤
差マトリクス蓄積部103に蓄積され、誤差演算部10
4はこの量子化誤差EFijと図19に示すような5+3
画素のマトリクスの係数に基づいて、式(1)のように
入力画像データDFの周辺誤差情報Eを算出して誤差加
算部100に印加する。
【0019】ここで、マトリクス重畳部106には予
め、固定した値のデータを設定してもよいが、代わりに
図3に示すように加減算ブロック107とRAM108
により構成して、使用時に適切な乱数データをRAM1
08に書き込み、加減算ブロック107がこの乱数デー
タを誤差補正後の画像データSijに対して加減算するよ
うにしてもよい。
【0020】したがって、乱数をブルーノイズデータと
して誤差補正後の画像データSijに重畳するので、量子
化部101がマトリクス重畳部106の演算結果を一定
の閾値により量子化しても、閾値に近い量子化データG
ijと閾値の中間に位置する閾値とのテクスチャ変化によ
り発生する擬似輪郭を低減することができる。
【0021】図4は第2の実施形態を示している。この
第2の実施形態では、2値誤差拡散処理を行う場合のテ
クスチャを除去するために、図3に示すRAM108に
は、ブルーノイズを重畳するための2値化用閾値が記憶
され、そのデータのビット数は、入力画像データDFij
と同じ深さを有する。そして、誤差加算部100は処理
対象画素(i,j)の入力画像データDFijと、誤差演
算部104からの周辺誤差情報Eを加算することにより
誤差補正を行い、この誤差補正後の画像データSFijを
図3に示す加減算ブロック107をスルーして量子化部
101と誤差算出部102に出力する。量子化部101
はこの誤差補正後の画像データSijを、RAM108に
記憶されている閾値に基づいて2値化することにより量
子化し、量子化データGijを後段と誤差算出部102に
出力する。他の構成は第1の実施形態と同様である。
【0022】次に図5を参照して第3の実施形態につい
て説明する。RAM108には、加算又は減算を示す1
ビットデータのみが記憶されている。誤差加算部100
は処理対象画素(i,j)の入力画像データDijと、誤
差演算部104からの周辺誤差情報Eを加算することに
より誤差補正を行い、この誤差補正後の画像データSF
ijをマトリクス重畳部106に出力する。そして、マト
リクス重畳部106はこの誤差補正後の画像データSij
に対して、CPU11からの加減算設定値をRAM10
8の1ビットデータに基づいて加算又は減算し、その演
算結果を量子化部101と誤差算出部102に出力す
る。量子化部101はマトリクス重畳部106の演算結
果を、CPU11からの量子化閾値Tijに基づいて量子
化し、量子化データGijを後段と誤差算出部102に出
力する。このような構成によれば、RAM108には、
加算又は減算を示す1ビットデータのみが記憶されてい
るので、データバスをパラレル−シリアル変換して1ビ
ット符号を受け取ることにより、データバスの深さ分だ
けマトリクスサイズを広げることができるか、またはR
AM108の容量を減少することができる。
【0023】次に図6以下を参照して第4の実施形態に
ついて説明する。ところで、図13に示す読み取り光学
系において、読み取り速度を上げるために複数のCCD
5を副走査方向に並べて配置することにより複数ライン
を一度に読み取ることができ、また、1ラインを複数領
域に分割して複数のCCD5を主走査方向に並べて配置
することにより1ラインを「1/CCD5の数」の速度
で読み取ることができる。図6は1ラインを前半(F)
側と後半(L)側に2分割して読み取る例を示し、この
場合には図7に示すようにF側CCDにより第1ライン
のF側A、第2ラインのF側B、第3ラインのF側E〜
が順次読み取られるとともに、L側CCDにより第1ラ
インのL側B、第2ラインのL側D、第3ラインのL側
F〜が順次読み取られる。
【0024】図8はこの場合の画像データA〜Fと、以
下に示す同期信号のタイミングを示している。
【0025】xflsync:F側主走査同期信号 xflgate:F側主走査範囲信号 xffgate:F側副走査範囲信号 xllsync:L側主走査同期信号 xllgate:L側主走査範囲信号 xlfgate:L側副走査範囲信号 なお、図7ではF側とL側の主走査方向が同じであるの
で、画素の配列方向が同じであるが、F側CCDとL側
CCDの電荷蓄積の並びを変更することにより、画素の
配列方向を逆にすることもできる。また、図8ではF側
とL側の画像データと同期信号が同じタイミングで示さ
れているが、これはF側CCDとL側CCDの電荷蓄積
タイミングが同じであるためであり、これをずらすこと
によりF側とL側のタイミングをずらすことができる。
また、他の方法として、図8に示すスキャナ11と画像
処理部12の間にラインメモリを設けることによりF側
とL側のタイミングをずらすことができる。
【0026】図9は第4の実施形態として、図6〜図8
に示すように1ラインをF側とL側に2分割して読み取
る場合の誤差拡散処理部を示し、また、図10は図9の
誤差マトリクス蓄積部を詳細に示している。この誤差拡
散処理部はF側誤差拡散部とL側誤差拡散部を有し、F
側及びL側誤差拡散部は図5に示す構成と同じである。
F側誤差加算部100F、L側誤差加算部100Lはそ
れぞれF側入力画像データDFij、L側入力画像データ
DLijと、F側誤差演算部104F、L側誤差演算部1
04Lからの周辺誤差情報EF、ELを加算することに
より誤差補正を行い、この誤差補正後の画像データSF
ij、SLijをF側マトリクス重畳部106F、L側マト
リクス重畳部106Lに出力する。
【0027】マトリクス重畳部106F、106Lはそ
れぞれ、この誤差補正後の画像データSFij、SLijに
対して、CPU11からの加減算設定値をF側RAM1
08F、L側RAM108Lの1ビットデータに基づい
て加算又は減算し、その演算結果をそれぞれ量子化部1
01F、101Lと誤差算出部102F、102Lに出
力する。量子化部101F、101Lはそれぞれマトリ
クス重畳部106F、106Lの演算結果を、CPU1
1からの量子化閾値TF、TLに基づいて量子化し、量
子化データGFij、GLijを後段と誤差算出部102
F、102Lに出力する。
【0028】誤差算出部102F、102Lはそれぞ
れ、誤差補正後の画像データSFij、SLijと量子化デ
ータGFij、GLijに基づいて、入力画像データDFi
j、DLijを量子化した際の量子化誤差EFij、ELij
を算出する。この量子化誤差EFij、ELijはそれぞ
れ、図10に詳しく示す誤差マトリクス蓄積部103
F、103Lに蓄積され、誤差演算部104F、104
Lはそれぞれ、この量子化誤差EFij、ELijと図19
に示すような5+3画素のマトリクスの係数に基づい
て、入力画像データDFij、DLijの周辺誤差情報E
F、ELを算出して誤差加算部100F、100Lに印
加する。
【0029】誤差マトリクス蓄積部103F、103L
は図10に示すように、それぞれメモリ制御部121
F、121Lと、量子化誤差EFij、ELijを記憶する
ためのFIFOメモリ122F、122Lを有する。こ
こで、誤差演算部104F、104Lは図19に示すよ
うな5+3画素のマトリクスの係数に基づいて、すなわ
ちn番目のラインの3画素とその上のn−1番目のライ
ンの5画素に基づいて周辺誤差情報EF、ELを算出す
るので、図11に示すようにF側とL側の境界では、算
出に必要な隣の領域の量子化誤差EFij、ELijをやり
取りする必要がある。
【0030】この場合、n番目のラインにおいて境界に
おいてF側の最終画素「L」とL側の先頭画素「M」を
考えると、 F側の最終画素「L」の処理時には、その上のn−1
番目のラインのL側の先頭画素「E」及び次の画素
「F」の量子化誤差ELijを参照する必要があり、ま
た、 L側の先頭画素「M」の処理時には、その上のn−1
番目のラインのF側の最終画素「D」及びその前の画素
「C」と、n番目のラインのF側の最終画素「L」及び
その前の画素「K」の量子化誤差EFijを参照する必要
がある。
【0031】これらのタイミングはF側、L側の互いの
FIFO制御と重なるので、メモリ制御部121F、1
21Lはそれぞれ、相手側FIFOメモリ122L、1
22Fから量子化誤差ELij、EFijを受け取って自己
のFIFOメモリ122F、122Lに書き込み、ま
た、このときL側の半周期遅れた処理開始タイミングを
F側より早める。この処理によれば、1ラインを2分割
して並行して処理を行うので高速化することができる。
また、FIFOメモリ122F、122Lの容量は、元
の1ライン分(=1ライン分×並列処理数/分割数)で
よいので、複数ラインを並列処理する場合の容量(並列
処理数×1ライン分)よりメモリ容量を低減することが
できる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
によれば、多値画像データに対してN×M画素のマトリ
クスにおいて乱数により指定された加減算値を加算又は
減算し、素の演算結果をそれより少ないビット数に量子
化するようにしたので、多値画像データを誤差拡散して
多値画像データより少ないビット数に量子化する場合に
テクスチャを防止することができる。
【0033】請求項2記載の発明によれば、2値誤差拡
散を行う場合にはN×M画素のマトリクスにおけるデー
タを2値化用閾値として使用するので、回路規模を増大
することなく2値誤差拡散を行う場合にもテクスチャを
防止することができる。
【0034】請求項3記載の発明によれば、N×M画素
のマトリクスにおけるデータは加算または減算を示す1
ビットデータであるので、メモリ容量を増大することな
くテクスチャを防止することができる。
【0035】請求項4記載の発明によれば、1ラインが
複数に分割された各画像データに対して誤差拡散処理を
行う場合に、複数の誤差演算手段が境界における周辺画
素毎の誤差に基づいて周辺誤差情報を算出可能なよう
に、複数の誤差記憶手段の間で境界における周辺画素毎
の誤差をやり取りするようにしたので、1ラインを分割
した多値画像データを誤差拡散して多値画像データより
少ないビット数に量子化する場合に高速処理でテクスチ
ャを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像処理装置の一実施形態として
誤差拡散処理部を示すブロック図である。
【図2】図1のマトリクス重畳部のマトリクスを示す説
明図である。
【図3】図1のマトリクス重畳部の構成を詳しく示すブ
ロック図である。
【図4】第2の実施形態の誤差拡散処理部を示すブロッ
ク図である。
【図5】第3の実施形態の誤差拡散処理部を示すブロッ
ク図である。
【図6】主走査方向を2分割して読み取る場合を示す説
明図である。
【図7】主走査方向を2分割して読み取る場合を示す説
明図である。
【図8】主走査方向を2分割して読み取る場合の画像デ
ータと同期信号を示すタイミングチャートである。
【図9】第4の実施形態の誤差拡散処理部を示すブロッ
ク図である。
【図10】図9の誤差マトリクス蓄積部を詳細に示すブ
ロック図である。
【図11】図10の誤差マトリクス蓄積部が誤差データ
をやり取りする処理を示す説明図である。
【図12】デジタル複写機を示す外観図である。
【図13】図12のデジタル複写機の読み取り光学系を
示す構成図である。
【図14】図12のデジタル複写機における原稿と同期
信号の関係を示す説明図である。
【図15】図12のデジタル複写機における主走査ライ
ンを示す説明図である。
【図16】図14、図15に示す場合の画像データと同
期信号を示すタイミングチャートである。
【図17】図12のデジタル複写機を示すブロック図で
ある。
【図18】従来の誤差拡散処理部を示すブロック図であ
る。
【図19】誤差拡散マトリクスを示す説明図である。
【符号の説明】
100,100F,100L 誤差加算部 101,101F,101L 量子化部 102,102F,102L 誤差算出部 103,103F,103L 誤差マトリクス蓄積部 104,104F,104L 誤差演算部 106,105F,105L マトリクス重畳部 107 加減算ブロック 108 RAM 121F,121L メモリ制御部 122F,122L FIFOメモリ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力多値画像データと周辺誤差情報を加
    算する誤差加算手段と、 前記誤差加算手段により算出された多値画像データに対
    して、N×M画素のマトリクスにおいて乱数により指定
    された加減算値を加算又は減算する加減算手段と、 前記加減算手段により算出された多値画像データをそれ
    より少ないビット数に量子化する量子化手段と、 前記加減算手段により算出された多値画像データと前記
    量子化手段により量子化された画像データの誤差を算出
    する誤差算出手段と、 前記誤差算出手段により算出された誤差を周辺画素毎に
    記憶する誤差記憶手段と、 前記誤差記憶手段に記憶されている周辺画素毎の誤差に
    基づいて周辺誤差情報を算出して前記誤差加算手段に印
    加する誤差演算手段と、を備えた画像処理装置。
  2. 【請求項2】 前記加減算手段が前記N×M画素のマト
    リクスにおけるデータを記憶するための記憶手段を有
    し、2値誤差拡散を行う場合には2値化用閾値を前記記
    憶手段に記憶して、前記量子化手段が前記誤差加算手段
    により算出された多値画像データを前記2値化用閾値に
    基づいて量子化することを特徴とする請求項1記載の画
    像処理装置。
  3. 【請求項3】 前記N×M画素のマトリクスにおけるデ
    ータは加算または減算を示す1ビットデータであり、前
    記加減算手段はこの1ビットデータと加減算値に基づい
    て加算または減算を行うことを特徴とする請求項1記載
    の画像処理装置。
  4. 【請求項4】 1ラインが複数に分割された各画像デー
    タに対して前記画像処理装置を分割数だけ設けるととも
    に、複数の誤差演算手段が境界における周辺画素毎の誤
    差に基づいて周辺誤差情報を算出可能なように、複数の
    誤差記憶手段の間で前記境界における周辺画素毎の誤差
    をやり取りすることを特徴とする請求項1ないし3のい
    ずれか1つに記載の画像処理装置。
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