JP2002064706A - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents
画像処理装置および画像処理方法Info
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- H04N1/4052—Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels producing a dispersed dots halftone pattern, the dots having substantially the same size by error diffusion, i.e. transferring the binarising error to neighbouring dot decisions
- H04N1/4053—Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels producing a dispersed dots halftone pattern, the dots having substantially the same size by error diffusion, i.e. transferring the binarising error to neighbouring dot decisions with threshold modulated relative to input image data or vice versa
Abstract
できる画像作成装置を提供する。 【解決手段】 入力された画素値を補正されたしきい値
Th(x)によりしきい値処理し、2値化された画素値
を出力する。その出力値から補正されたしきい値Th
(x)を減算し、フィードバック係数βを掛け合わせた
後、その周囲の画素のしきい値に拡散させる。しきい値
処理前にしきい値および画素値のスケールを処理部20
1,203により変更することで、エッジ強調の程度を
コントロールする。
Description
び画像処理方法に関し、特にしきい値を用いることによ
って階調を低減させた画像を作成することができる画像
処理装置および画像処理方法に関する。
現在の画像処理の主流である。デジタル画像の表示や出
力に際しては、出力デバイスの特性による制約などによ
り、その画像の階調性をより少ない階調レベルで表現す
る必要が生じる場合が多い。当初より、擬似ハーフトー
ン処理として白と黒のドットのみで階調を再現する2値
化処理法など、さまざまなデジタルハーフトーニングの
画像処理手法が研究されてきている。
や誤差拡散法、そしてそれらの系統のさまざまな手法が
1960年代以降、開発され、改良されてきている。ま
た、近年においては計算処理のハードウェアの発展につ
れ、コスト最小化の手法など直接的に画素配置の最適な
探索を行なう方法等が開発されている。
しては、各々その利用目的に応じて長所や短所があり、
さまざまな課題とそれに対する対策が研究されている。
たとえば組織的ディザ法は処理が簡単であり、使いやす
いが、再現された画質は良好とは言い難い。誤差拡散法
はディザ法と比べて計算量は多くなるものの、画質は優
れている。
索を行なう方法においては、ニューラルネットワークや
遺伝的アルゴリズム、シミュレーティッドアニーリング
などの各種最適化法が用いられている。これらの方法を
採用することにより、視覚モデルや出力デバイスモデル
などもプロセスに取り入れやすく、処理の自由度が拡大
する。しかしながら、反復的に演算し最適な状態を探索
するため、計算量が膨大になるという課題がある。
る。直接的に最適な探索を行なう方法を用いた場合にお
ける計算量が膨大になるという問題点は、計算処理速度
を規定するハードウェアの進歩により解決されるかもし
れない。しかし、簡便で高品質の出力デバイスの普及と
いう点からは、より簡単な計算処理が望まれる。
階調性のトレードオフの問題がある。これも出力デバイ
ス自体の出力階調レベルの増加や解像度特性の向上によ
り解決されるかもしれない。しかしながら、たとえば文
字が画像として処理される機会の増大なども考えられ、
できるだけ簡便にこれらの処理を行なうことが望まれて
いる。
域と解像度を要する画像領域とを判別し、判別結果に応
じてそれぞれの領域で処理方法を変える方法や、複数の
処理方法を合体させて用いる方法などが画像処理の改良
のための手段として研究されてきている。しかし、それ
らを実行するためには領域判別などの新たな処理を開
発、付加する必要があり、簡便な方法とは言い難い。ハ
ード(出力デバイス)とのバランスから言うのであれ
ば、できれば誤差拡散法程度の処理で解像度と階調性と
を良好に保つという目的を達成したいものである。
像処理装置の構成を示すブロック図である。
の1つの画素の画素値を入力する入力部501と、入力
された画素値から拡散された誤差を減算する減算器50
3と、減算器503の出力を補正された画素値として出
力する出力部505と、出力部505の出力に対ししき
い値処理を行ない2値データを形成するしきい値処理部
507と、しきい値処理部507の出力を画素データと
して出力する出力部509と、出力部505の出力をし
きい値処理部507の出力から減算する減算部511
と、減算部511からの出力結果を処理の対象となって
いる画素(注目画素)の周囲の画素に拡散させるための
誤差メモリ513とから構成される。
のテクスチャを有する。しかしブルーノイズ特性が指摘
されているように、そのテクスチャは視覚的には目立ち
にくい。ディザ法においてもより簡単にこのブルーノイ
ズ特性を得られるようにディザパターンを設定する方法
が研究されている。しかし、誤差拡散法は入力画像に対
して適応的にドットパターンを生み出していくため、デ
ィザ法よりも入力画像の特性を反映することができる。
上回るが、誤差拡散法特有のノイズもある。これは穏や
かな階調変化領域においてテクスチャが変化することに
より境界のない部分においても境界線があるように見え
てしまう現象(テクスチャシフト)や、黒または白に近
い階調の領域で白または黒のドットがライン状に並びや
すくなる現象などである。
み係数やしきい値を変調させるなどの改良法が各種開発
されている。また、解像度についてはその内在的なエッ
ジ強調特性が指摘されているが、十分であるとは言えな
い。
して入力画像の画素値を平均的に再現するように機能す
る。すなわち、画像の局所的な0次成分を再現するよう
に機能する。それに対して、1次以上の成分を強調すべ
く誤差拡散法の改善が行なわれている。
像処理方法の欠点を解消し、画質を改善することができ
る画像処理装置および画像処理方法を提供することを目
的としている。
この発明のある局面に従うと、画像処理装置は、各画素
の濃度レベルを表わす第1画像信号を順次入力する入力
手段と、入力手段から入力された第1画像信号をしきい
値と比較することにより第2画像信号を生成するしきい
値処理手段と、しきい値処理手段で生成された第2画像
信号と、第2画像信号を生成する際に使用したしきい値
とに基づいて、続く画素のしきい値処理に用いるしきい
値を算出する算出手段と、入力手段から入力された第1
画像信号のレンジおよび算出手段で算出されたしきい値
のレンジの少なくとも一方を拡大あるいは縮小する変更
手段とを備える。
された第1画像信号のレンジを変更するものであり、レ
ンジ変更に使用する係数を変更する可変手段を備える。
更した係数に応じて、算出手段におけるしきい値の算出
方法を変更することを特徴とする。
れたしきい値のレンジを変更するものであり、レンジ変
更に使用する係数を変更する可変手段を備える。
更した係数に応じて、算出手段におけるしきい値の算出
方法を変更することを特徴とする。
法は、各画素の濃度レベルを表わす第1画像信号を順次
入力する入力ステップと、入力ステップにより入力され
た第1画像信号をしきい値と比較することにより第2画
像信号を生成するしきい値処理ステップと、しきい値処
理ステップで生成された第2画像信号と、第2画像信号
を生成する際に使用したしきい値とに基づいて、続く画
素のしきい値処理に用いるしきい値を算出する算出ステ
ップと、入力ステップにより入力された第1画像信号の
レンジおよび算出ステップで算出されたしきい値のレン
ジの少なくとも一方を拡大あるいは縮小する変更ステッ
プとを備える。
処理装置は、各画素の濃度レベルを表わす第1画像信号
を順次入力する入力手段と、入力手段から入力された第
1画像信号をしきい値と比較することにより第2画像信
号を生成するしきい値処理手段と、しきい値処理手段で
生成された第2画像信号と、第2画像信号を生成する際
に使用したしきい値とに基づいて、続く画素のしきい値
処理に用いるしきい値を算出する算出手段と、入力手段
から入力された第1画像信号のレンジと算出手段で算出
されたしきい値のレンジの比を変更する変更手段とを備
える。
処理装置は、各画素の濃度レベルを表わす第1画像信号
を順次入力する入力手段と、入力手段から入力された第
1画像信号をしきい値と比較することにより第2画像信
号を生成するしきい値処理手段と、第1画像信号、第2
画像信号および第2画像信号を生成する際に使用したし
きい値に基づいて、続く画素のしきい値処理に用いるし
きい値を算出する算出手段とを備える。
2画像信号を生成する際に使用したしきい値との差、お
よび第1画像信号と第2画像信号との差をパラメータと
してしきい値を算出する。
と第2画像信号との差に所定の係数を乗算することを特
徴とする。
とを特徴とする。好ましくは画像処理装置は、しきい値
処理手段へ入力する第1画像信号に所定の第1係数を乗
算する第1乗算手段と、算出手段へ入力する第1画像信
号に所定の第2係数を乗算する第2乗算手段とをさらに
備える。
の少なくとも一方は任意に変更可能であることを特徴と
する。
例における画像作成装置の構成を示すブロック図であ
る。この装置が実行する画像の2値化処理を「しきい値
拡散法」と称する。尚、本件の図面において、通常の矩
形で囲われた部分は何らかの演算処理を行う部分であ
り、丸角の矩形で囲われた部分は演算処理を行わず値を
出力するだけの部分であることを示している。
(画素値)入力部101と、しきい値処理部103と、
2値イメージ出力部105と、反転部113と、初期し
きい値発生部107と、減算部109と、補正しきい値
出力部111と、減算部115と、係数乗算部117
と、補正値メモリ119とから構成される。
ージ入力部101に入力される。例えば256階調の多
値画像n(0〜255)を扱う場合、イメージ入力部1
01には0〜1に正規化された値(n/255)が入力
される。しきい値処理部103は、補正しきい値出力部
111が出力する補正しきい値Th(x)と、イメージ
入力部101に入力された画素値とを比較する。画素値
≧補正しきい値Th(x)であれば、しきい値処理部1
03は“1”を出力し、画素値<補正しきい値Th
(x)であれば、しきい値処理部103は、“0”を出
力する。これにより、2値イメージ出力部105は、
“0”または“1”の2値のイメージを出力する。
期しきい値Th(x)を出力する。補正前の初期しきい
値Th(x)は、一定値でもよいし、ディザパターンと
なるように画素の位置に応じて変化させるようにしても
よい。
画素(注目画素)に対応する補正値メモリ119に記憶
された補正値を読出し、その補正値を初期しきい値Th
(x)から減算する。その結果が補正しきい値Th
(x)とされる。
出力を反転させる。すなわち、しきい値処理部103の
出力が“0”であれば“1”を、“1”であれば“0”
を反転部113は出力する。
補正しきい値Th(x)を減算し、出力する。係数乗算
部117は、減算部115の出力に対し、0〜1の間で
設定されるフィードバック係数βを掛け合わせ、出力す
る。なおβ=0とすることは、しきい値拡散を行なわな
いことを意味する。
ている画素の周辺画素に対するしきい値の補正値に、係
数乗算部117の出力結果を分散させるためのメモリで
ある。図2を参照して、処理の対象となっている画素を
白丸で示すと、その周辺画素に対するしきい値の補正値
に係数乗算部117の出力結果が1〜32の比率(重み
係数)で振り分けられて記憶される。
出力結果の配分対象とする画素の数を通常の誤差拡散法
と比べて多くしているのは、配分の重み係数の種類を増
やして配分される値の単調さをなくすためである。すな
わち、誤差拡散法においては多様に変化する入力値(画
素値)に対して拡散処理を行うのに対して、しきい値拡
散法においては一定または一定に近いしきい値に対して
拡散処理を行う場合が多いからである。補正前の初期し
きい値が一定値ではなく、多様に変化する値をとる場合
には、配分対象の画素数を減らすようにしてもよい。
ブロック図(図49)と比較して、しきい値拡散法を用
いた装置においては出力をフィードバックするに際し
て、反転部113で反転処理を行なっている。これは出
力結果が入力値の側から見た出力であるため、それをし
きい値の側から見た出力に変えるための処理である。
て係数乗算部117においてフィードバック係数βを掛
けているが、これはフィードバック係数βを掛けなけれ
ば平均的にしきい値を再現するようにしか機能しないし
きい値拡散法において、平均的に入力値を再現するよう
に働かせるための処理である。
値拡散法の作用・効果を示す。図49に示される誤差拡
散法を用いた画像処理装置と図1に示されるしきい値拡
散法を用いた装置とを比較してわかるように、誤差拡散
法では入力された画素値と出力との差を入力へフィード
バックしているのに対して、しきい値拡散法ではしきい
値と出力との差をしきい値へフィードバックしている点
で大きく異なっている。すなわち、出力との差を演算す
る対象及び差をフィードバックする対象が、誤差拡散法
では入力値(入力された画素値)であるのに対して、し
きい値拡散法ではしきい値となっている。尚、しきい値
拡散法においても、そのフィードバックアルゴリズムに
より誤差拡散法と同様のテクスチャ(ブルーノイズ特
性)を得ることができる。
る組織的ディザ法を用いたハーフトーン処理結果を示
し、図4に誤差拡散法を用いたハーフトーン処理結果を
示し、図5に初期しきい値Th(x)として一定値を用
いた場合のしきい値拡散法(フィードバック係数β=
0.5)によるハーフトーン処理結果を示す。
性、および解像度とも最も悪くなる。誤差拡散法を用い
た場合にはディザ法と比べて階調性および解像度とも良
好になる。しかしながら、しきい値拡散法を用いた場合
には特に解像度において誤差拡散法を上回る。階調性、
およびテクスチャについてしきい値拡散法ではほぼ誤差
拡散法と同等の結果が得られる。特にしきい値拡散法に
おいても、誤差拡散法と同様にテクスチャシフトの発生
が見られる。ただし、誤差拡散法では発生している黒ま
たは白地に近い領域でドットがライン状に並ぶ欠点は、
しきい値拡散法においては発生しない。
×4画素のfat-typeのディザパターンを用いたしきい値
拡散法(フィードバック係数β=0.5)によるハーフ
トーン処理結果を示し、図7はしきい値として4×4画
素のfat-typeパターンをモデファイした誤差拡散法によ
るハーフトーン処理結果を示し、図8はエッジ強調を伴
った誤差拡散法を用いたハーフトーン処理結果を示して
いる。
(x)としてディザパターンを用いることにより、テク
スチャシフトの改善が見られる。誤差拡散法でも同様の
改善が行われている。しかしながら、しきい値拡散法に
おいてはこの改善により解像度など他の特性に悪影響を
与えることがなく、しきい値拡散法は依然として誤差拡
散法に対して優れている。エッジ強調を伴った誤差拡散
法を用いることにより、やはり解像度の向上が見られ
る。しかしながらこの場合においても平均的な入力値の
再現という誤差拡散法の本質的な機能に制約されること
から、特に低コントラストの細い線などでは十分な再現
性を得られない。
像品質の特徴については既に述べたとおりである。そう
いった画像品質を生み出すプロセスについて誤差拡散法
と比較して説明する。
まり出力と入力の誤差を入力にフィードバックするとい
うプロセスを用いて適応的にドット配置を決めていく方
法で入力値を反映させた画像を作るのに対して、しきい
値拡散法では直接的には入力値をフィードバックに関与
させない。しきい値拡散法においては入力値は出力値を
決めるための比較に用いられるだけである。すなわち出
力のオン(“1”)またはオフ(“0”)はフィードバ
ックされるが、入力値そのものはフィードバックのプロ
セスには入り込まない。
述したようにフィードバック係数βを適切な値に設定す
ることにより、出力結果に入力値を反映し、すなわち入
力画像の階調性を再現することができるのである。
には入力値を平均的に再現するように機能するが、しき
い値拡散法においてはそれがない。これも入力画像の再
現には一見不利なように見えるが、逆に言えば入力値に
拘束されにくいということでもある。
法の機能が逆に制約となって働くケースを説明する。た
とえば白いバックグラウンドに対してグレーの、すなわ
ち低コントラストの細い線が存在するような場合を想定
する。この場合グレーであるからその度合いに応じてド
ット密度が決まることになる。仮に50%のグレーとす
ると、白と黒とのドットが平均的に半分ずつ存在しなけ
ればならない。すると、細い線であるからその線を構成
するドットの半分を白くすると、極端な場合には実線が
点線のようになりかねない。すなわち黒いドットを増や
して周囲に白いドットを負担してほしいところである
が、周囲はもともと白地であるから周囲にそれ以上の白
いドットを配分することができない。すなわちグレーの
細い線の濃度を平均的に再現するため線としての特性を
破壊してしまうこともあり得る。
程度無視してでも線の特性、つまり低コントラストのエ
ッジ特性を再現するようにした方がよい。誤差拡散法の
機能は局所的な0次成分(低周波成分)の再現を優先す
る。しかしながら、その画像の性質によっては局所的な
1次以上の成分(高周波成分)を優先した方が望ましい
場合もあり、たとえば局所的に比較的微小な凹凸が存在
するような部分では0次成分すなわち平均的なレベルの
再現よりも1次以上の成分すなわち凹凸の再現を優先す
る方が望ましい。もちろん、なだらかな階調部分では0
次成分が再現されてもよい。
おいては局所的な1次以上の成分の再現に重きが置かれ
る。従って、誤差拡散法の機能が制約となって働く前述
した白いバックグラウンドに対してグレーの細い線が存
在するケースに対しても、局所的な1次以上の成分の再
現に重きが置かれるしきい値拡散法では、線のエッジ特
性が再現されるため良好な結果を得ることができるので
ある。
像入力値の局所的な1次以上の成分を優先して再現する
ように機能する。しかしそれにもかかわらず、パラメー
タを設定することにより局所的な0次成分の再現を行な
うことも可能である。また、アルゴリズムとしては誤差
拡散法と同様のフィードバックを用いており、出力画像
のテクスチャも誤差拡散法と同様のブルーノイズ特性を
持つ。また、計算量も誤差拡散法並みである。
出力の画像品質を保ちながら、白または黒に近い下地部
分でのドットがライン状に並びやすいという誤差拡散法
の欠点を解消することができる。また、低コントラスト
のエッジ成分の再現などさまざまなメリットをしきい値
拡散法は有している。
は、視覚特性の考慮が今後さらに注目されると考えられ
る。その場合、観察される画像の全体的な特性と局所的
な特性のバランスとが重要である。すなわち、画像内の
局所的な相関を維持しながら全体的な階調を再現するこ
とが必要となってくる。画像を観察する者は両者の特性
が最大限となるように心理的にバランスさせていると考
えられるからである。従って、入力画像の局所的な0次
成分と1次以上の成分とをそれぞれコントロールして簡
単に再現できるような手法がより必要となってくる。し
きい値拡散法はそのような要求を満たす画像作成方法に
寄与していくものである。
1の実施の形態における画像作成装置の構成を示すブロ
ック図である。図9を参照して、本実施の形態において
は、図1に示される画像作成装置の構成に加えて、イメ
ージ入力部101により入力された画素値(画像信号)
のレンジを変更する処理a部201と、補正しきい値出
力部111が出力する補正しきい値Th(x)のレンジ
を変更する処理b部203とを備えている。
ハーフトーニング処理)では、画像の解像度の再現性が
良好である旨述べた。これは、しきい値拡散方式自体に
エッジ強調特性があるためである。このエッジ強調特性
は、通常の誤差拡散処理の持つエッジ強調特性よりも強
力である。しかしながら、参考例においてはこのエッジ
強調の程度を制御できないという欠点があった。
(画像信号)をしきい値処理するときに入力値のレンジ
としきい値のレンジの比を変更することにより、エッジ
強調の度合いを制御できるようにしている。
に基づいて画素値のレンジを変更するものである。ま
た、処理b部203は係数bに基づいて補正しきい値の
レンジを変更するものである。
3の処理を説明するための図である。図を参照して、係
数a=2、係数b=1であった場合を例にとり説明す
る。
をとり得るものとし、補正しきい値Th(x)も0から
1の値のレンジをとり得るものとすると、処理a部20
1によって入力された画素値は−1から1のレンジに変
更(ここでは拡大)される。
値は−0.5から0.5の値をとるようにシフトされ
る。そして、しきい値処理部103により、レンジが変
更された画素値とシフトされたしきい値との比較が行な
われる。
おいては、a×(入力された画素値−その中央値)と、
b×(補正しきい値−その中央値)との比較が行なわれ
ることになる。すなわち、図10の例によると、a=
2、b=1、入力された画素値の中央値=0.5、補正
しきい値の中央値=0.5であるため、2×(入力され
た画素値−0.5)と、(補正しきい値−0.5)との
比較がしきい値処理部103で行なわれることになる。
=1である場合には、しきい値処理部103において
0.5×(入力された画素値−0.5)と(補正しきい
値−0.5)との比較が行なわれることになる。
201および処理b部203で行なわれる処理は変化す
るが、入力された画素値の中央値と補正しきい値の中央
値との対応関係が、処理a部201および処理b部20
3での処理の前と後とで変化しないことが好ましい。
aとbとの比は、望まれるエッジ強調特性の程度に応じ
て特定の比率になるように予め用意される。または、予
め多数の組をテーブルデータとして用意しておき、ユー
ザなどに選択させるようにしてもよい。このように本実
施の形態では、しきい値処理の直前で係数aおよび/ま
たは係数bを掛け合わせることにより、入力値としきい
値との各々のレンジを拡大もしくは縮小した上でしきい
値処理が行なわれる。
の程度の関係を示す図である。図を参照して、a=bで
あるとき、参考例におけるしきい値拡散処理と同様の処
理が行なわれる。a>bとすると、エッジ強調の程度が
強くなる。逆にa<bとするとエッジ強調の程度が弱く
なる。
にエッジ強調特性の制御を行なうためには、各係数の比
は1に近い値をとり、かついずれか一方は1にすること
が望ましい。なお、エッジ強調特性を弱める方向は、誤
差拡散法の持つエッジ強調特性に近づける方向である。
なお、係数の比をa=bから変更すると、出力の階調特
性にも影響が出るため、フィードバック係数βもその比
に応じて変更する必要がある。
ことにより、本実施の形態においては出力画像のエッジ
強調特性を効率的に制御することができる。
数βの具体的な設定例(1〜3)を示す図である。ま
た、図14〜16は、設定例1〜3に対応する画像の出
力結果を示す図である。
1、係数b=1、β=0.08と設定されている。この
とき、a/b=0.1となる。すなわち、a<bの関係
が成立するため、エッジ強調特性は弱くなる。この場
合、フィードバック係数βは小さくすることが好まし
い。
ている。このとき、フィードバック係数β=0.5と設
定した。なお、この場合においては参考例と同様の画像
処理が行なわれ、a/b=1となる。
1、フィードバック係数β=0.68とされている。す
なわちa/b=2であり、a>bの関係が成立するた
め、エッジ強調の程度は強くなっている。この場合、フ
ィードバック係数βは大きくすることが望ましい。
設定し、係数bを変更した例を示す図である。
=1、b=10とし、例3′においてa=1、b=0.
5としているが、それぞれのa/bの値は0.1および
2となるため、例1′〜例3′のそれぞれにおいては、
図13の例1〜3と同じ出力を得ることができる。
る値に設定した例を示す図である。図18においては例
1"においてa=0.5、b=5とし、例3"においてa
=4、b=2としているが、それぞれのa/bの値は
0.1および2であるため、図18の場合においても図
13の場合と同じエッジ強調を得ることができる。
ては、係数bの値が1である限り、係数aの値がいくら
であっても、補正しきい値は−0.5だけシフトすれば
よいものであったが、たとえば係数aの値に応じてしき
い値のシフト量を適宜変更することで、入力に単純に係
数aを掛けるスケール処理を行なってもよい。
=2、b=1であれば、入力された画素値には単純にa
(=2)を掛け、補正しきい値を+0.5だけシフト
し、比較を行なえばよい。
=1である場合には、入力された画素値にa(=3)を
掛け、補正しきい値を+1だけシフトすればよい。
1である場合においては、入力された画素値にa(=
0.5)を掛け、補正しきい値を−0.25シフトすれ
ばよい。
び係数bの値を変更するa可変部201aおよびb可変
部203bを画像作成装置に設け、ユーザの設定や画像
タイプなどに応じて各係数を変更するようにしてもよ
い。また、計数a,bにあわせて、βを自動設定するの
が望ましい。
ゴリズムにより、簡単な処理を用いてハーフトーニング
処理におけるエッジ強調特性の度合いを制御することが
できる。これにより、ユーザの要求にあったハーフトー
ン画像を提供することが可能となる。また、その方法と
しては望まれる程度に応じて一定の係数を予め設定、も
しくはその都度選択するだけでよい。すなわち、実行時
にユーザは意図に合せて係数を選択するなどの簡単な操
作を行なうのみですむ。また、ハーフトーニングに先立
って別途エッジ強調処理を行なうシステムよりも、簡便
で負荷の小さいシステムを本実施の形態によって提供す
ることが可能となる。
第2の実施の形態における画像作成装置の構成を示すブ
ロック図である。図23を参照して、本実施の形態にお
いては、図1に示される画像作成装置の構成に加えて、
点線で示されるフィードバックルートが追加されてい
る。
は、図1に示される画像作成装置の構成に加えて、しき
い値処理の結果(画像作成装置の出力)からしきい値処
理前の値(画像作成装置の入力)を減算する減算部30
1と、減算部301の出力に係数aを乗算する乗算部3
03と、乗算部303の出力と減算部115の出力とを
加算する加算部305とを備えている。なお、図1にお
ける補正値メモリ119は図23においてはその記載を
省略している。
値拡散法におけるエッジ強調の程度を制御できないとい
う欠点があった。
を採用した画像作成装置において、図23に示されるよ
うに、入力と出力との差(誤差拡散法における「誤
差」)に適当な係数aをかけた値をフィードバック値に
加算することとしている(またはフィードバック値から
減算するようにしてもよい)。このような処理により、
エッジ強調の度合いを制御することができる。
であり、正でも負でもよい。この係数aの正負により、
通常のフイードバック値に対して加算を行うか減算を行
うかが異なってくる。それにより、エッジ強調の程度が
通常より強まるか弱まるかが異なってくる。また係数a
の値の大きさにより、エッジ強調の強まる程度または弱
まる程度が異なってくる。従って、ユーザは、望むエッ
ジ強調特性の程度に応じて、予め係数aを設定してお
く。
に合わせて係数aを計算してもよいし、または予め値を
テーブルデータとして用意しておいて、係数βに対応す
る係数aを選択してもよい。すなわち係数βに基づいて
係数aを決定してもよい。
的に等価な別の演算回路を形成することも可能である。
それらもすべて本願発明の範疇である。
の第1の変形例を示すブロック図である。図を参照して
本変形例においては、しきい値拡散法を採用した画像作
成装置において、フィードバック値に係数βをかけ合わ
せた後の値に、入力と出力との差に係数αをかけたもの
を加算するものである。
は図1の構成に加え、しきい値処理の結果(画像作成装
置の出力)からしきい値処理前の値(画像作成装置の入
力)を減算する減算部301と、減算部301の出力に
係数αを乗算する乗算部311と、乗算部311の出力
と係数乗算部117の出力とを加算する加算部313と
を備えている。加算部313の出力がフィードバック値
として減算部109に入力される。なお、図1における
補正値メモリ119は図24においてはその記載を省略
している。
適宜調整することにより、ユーザの望むエッジ強調特性
を得ることができる。
の第2の変形例を示すブロック図である。本変形例にお
いては、入力の反転値と出力の反転値との差に適当な係
数aをかけた値をフィードバック値に加算することとし
ている。このような処理により、エッジ強調の度合いを
制御することができる。
作成装置は、図1に示される画像作成装置の構成に加え
て、入力を反転させる反転部323と、反転部323の
出力から反転部113の出力を減算する減算部321
と、減算部321の出力に係数aを乗算する乗算部30
3と、乗算部303の出力と減算部115の出力とを加
算する加算部305とを備えている。なお、図1におけ
る補正値メモリ119は図25においてはその記載を省
略している。
ることにより、ユーザの望むエッジ強調特性を得ること
ができる。
の第3の変形例を示すブロック図である。
作成装置は、図1に示される画像作成装置の構成から反
転部113および減算部115を削除している。そして
図1に示される画像作成装置の構成に加えて、補正しき
い値と出力とを加算する加算部331と、加算部331
の出力を反転させる反転部335と、しきい値処理部1
03の出力からしきい値処理部103の入力を減算する
減算部333と、減算部333の出力に係数aを乗算す
る乗算部303と、乗算部303の出力と反転部335
の出力とを加算する加算部305とを備えている。加算
部305の出力が係数乗算部117に入力される。な
お、図1における補正値メモリ119は図26において
はその記載を省略している。
適当な係数aをかけた値を、フィードバック値に加算す
ることとしている。また、フィードバックの過程におい
て値を反転させる位置などを変化させている。このよう
な処理を行うことによっても、係数aを適宜調整するこ
とによりエッジ強調の度合いを制御することができる。
装置の点線で示されるフィードバックルートのロジック
では、+、−を入れ替えたり、反転部を追加したり、係
数の正負や値を任意に変更したり、係数乗算部の位置を
適宜変えたりすることができる。このようにして、図2
3〜図26のフィードバックルートと数学的に等価なア
ルゴリズムを作ることができる。
にエッジ強調特性の制御を行うためには、以下に述べる
ように、係数の値は要望に応じて正または負の値にし、
正の場合1以下の値をとることが望ましい。たとえば図
27を参照して、エッジ強調特性を強くするにはa>
0、逆に弱くするにはa<0とする必要がある。a=0
とすると、通常のしきい値拡散(図1)と同等の処理に
なる。
を説明する。256×256画素からなる入力画像を、
実際に図28の表に示す各係数の条件(a=0.5,
0.2,0,−1,−5)で処理した。その処理結果1〜
5を、それぞれ図29〜図33に示す。また、比較のた
め通常の誤差拡散法による処理結果を示す画像を図34
に示す。
数βは標準的な値(0.5一定)とした。他の目的で係
数βを変更する場合はそれに合わせて適時、係数aを修
正してもよい。
てわかるように、係数aを大きくするほどにエッジの強
調は強くなり、係数a=0のときに標準的なしきい値拡
散処理となり、係数aをマイナスにしていくほどにエッ
ジ強調は弱くなる。
とにより、出力画像のエッジ強調特性を効果的に制御で
きることが分かる。
り、簡単な処理によりハーフトーニング処理におけるエ
ッジ強調特性の度合いを制御することができ、ユーザー
の要求に合ったハーフトーン画質を提供することができ
る。またその方法としてユーザは、望む程度に応じて一
定の係数を予め設定、もしくはその都度選択するだけで
よい。また、画像処理実行時にユーザーが意図に合わせ
て係数を選択するなどの簡単な操作を行うことも可能で
ある。
ジ強調処理を行うシステムよりも、本実施の形態による
処理の方が簡便で負荷が小さいのは言うまでもない。
第3の実施の形態における画像作成装置の構成を示すブ
ロック図である。図35を参照して、本実施の形態にお
いては、図1に示される画像作成装置の構成に加えて、
入力に係数Aを乗算し、その結果をしきい値処理部10
3に出力する乗算部401と、入力に係数Bを乗算し、
その結果を出力する乗算部403と、乗算部403の出
力と減算部109の出力とを加算し、補正しきい値とす
る加算部405とが備えられている。すなわち、通常の
しきい値拡散処理(図1)に対して点線のルートが付け
加えられている。なお、図1における補正値メモリ11
9は図35においてはその記載を省略している。
い値のフィードバック過程において画像作成装置の入力
を加算している。また、しきい値処理前の入力に対して
係数をかけている。この入力の加算量と係数とを適宜変
更することで、エッジの強調度合いの調整を行うことが
できる。
算される入力に対する係数であり、係数Aは本来の入力
に対する係数である。いずれの係数も正でも負でもよ
い。
ジ強調の強まる程度または弱まる程度が異なってくる。
基本的には係数A,Bの値が大きくなるとエッジ強調が
強まり、小さくなるとエッジ強調が弱まる。従って、望
むエッジ強調特性の程度に応じて予め設定した特定の値
の組みとなるように、ユーザは係数A,Bを設定してお
く。また、係数βが変更される場合には、それに合わせ
て係数A,Bの値を計算するようにしてもよい。または
予め係数の値の組をテーブルデータとして用意しておい
て、βにあわせて好ましい組を選択するようにしてもよ
い。
を変えたければ、入力や出力、またはその特徴を表わす
パラメータなどに従って係数の組み合わせを変化させる
ようにしてもよい。
に等価な別の演算回路を形成することも可能である。そ
れらもすべて本発明の範疇である。すなわち図35の構
成において、ロジックの+と−とを入れ替えたり、反転
の場所を変更、追加したり、係数の正負、値を変化させ
たり、係数をかけ合わせる場所の入れ替えを行うなどし
て、数学的に等価なアルゴリズムを他にも作ることがで
きる。すなわち、しきい値拡散法において、しきい値処
理前のしきい値のフィードバック過程に対して、入力を
加算し、その加算量と本来の入力値とを各々係数をかけ
ることで変更可能にするのであれば、本願発明を実施可
能である。
係の例を図36に示す。基本的には図中の二重丸で示さ
れる、係数A=1,B=0の場合が標準的なしきい値拡
散(図1)となる。この係数A,Bの値が大きくなると
エッジ強調が強まり、小さくなるとエッジ強調が弱まる
という関係がある。しかし、係数A,Bの組み合わせは
エッジ強調の程度に対して一通りに定まるわけではな
い。値が二つあることにより、係数βの変化に対して係
数A,Bの設定方法は許容性を持つことができる。
ることができる。β=0.5のときに、標準的なしきい
値拡散となる。なお、β=0とすると、実質的に階調の
再現がなされない。すなわちβ>0とすべきである。
み合わせが適切である。βに応じた好ましい係数の組み
合わせの実例は図37に示す。なお、係数は次の式を満
たすことが望ましい。
を図36に直線で示している。
画像1〜5をそれぞれ図39〜図43に示す。すなわ
ち、256×256画素から構成される入力画像を実際
に図38に示される各係数の条件で処理した。比較のた
めの通常の誤差拡散法による画像は、図34に示したと
おりである。
ぞれ係数の組みの値を変えてある。フイードバック係数
βは標準的な値(0.5一定)とした。他の目的で係数
βを変更する場合はそれに合わせて適時、係数A、Bを
変更してもよい。
果5に向かうにつれて、エッジの強調特性が弱まってい
ることがわかる。また、A=1,B=0と設定すると、
標準的なしきい値拡散処理(図1)となる。
により、出力画像のエッジ強調特性を効果的に制御でき
ることが分かる。
ように変更したときの結果6〜9を図45〜図48に示
す。これらの結果から、係数A,Bが同じであってもβ
が異なることによって、エッジ強調の特性が異なること
がわかる。
により、簡単な処理によりハーフトーニング処理におけ
るエッジ強調特性の度合いを制御をすることができる。
これにより、ユーザーの要求に合ったハーフトーン画質
を提供することができる。またその方法として、ユーザ
は望む程度に応じて一定の係数の組を予め設定、もしく
はその都度選択するだけでよい。また、画像処理の実行
時に、ユーザーが意図に合わせて係数の組を選択するな
どの簡単な操作を行うことも可能である。
ズムが適用されるのは、プリンタやディスプレイその他
のデジタル画像を出力する装置向けに画像を形成するよ
うな場面や、入力画像データを出力装置向けの出力画像
データに変換するときである。さらに、出力の階調レベ
ルが限定され、いわゆるハーフトーニング処理が必要な
場合や、またその出力の解像度特性に対して個別の要求
があるような場合に本発明を有効に適用することができ
る。このような場合、必要な処理を簡便に低負荷ですま
せ、かつ要求に沿った品質のよい出力画像を得ることが
可能となる。
から2階調の出力画像への変換だけを示しているが、任
意の入力階調から任意の出力階調への変換も同様の手法
で可能である。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
を示すブロック図である。
図である。
果を示す図である。
示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
す図である。
フトーン処理結果を示す図である。
装置の構成を示すブロック図である。
す図である。
す図である。
である。
ある。
ある。
ある。
す図である。
す図である。
す図である。
る。
成装置の構成を示すブロック図である。
すブロック図である。
すブロック図である。
すブロック図である。
係を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
である。
成装置の構成を示すブロック図である。
る。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
を示す図である。
示す図である。
05 2値イメージ出力部、107 しきい値発生部、
109 減算部、111 補正しきい値出力部、113
反転部、115 減算部、117 フィードバック係
数乗算部、119 補正値メモリ、201 処理a部、
203 処理b部。
Claims (13)
- 【請求項1】 各画素の濃度レベルを表わす第1画像信
号を順次入力する入力手段と、 前記入力手段から入力された第1画像信号をしきい値と
比較することにより第2画像信号を生成するしきい値処
理手段と、 前記しきい値処理手段で生成された第2画像信号と、第
2画像信号を生成する際に使用したしきい値とに基づい
て、続く画素のしきい値処理に用いるしきい値を算出す
る算出手段と、 前記入力手段から入力された第1画像信号のレンジおよ
び前記算出手段で算出されたしきい値のレンジの少なく
とも一方を拡大あるいは縮小する変更手段とを備えた、
画像処理装置。 - 【請求項2】 前記変更手段は、前記入力手段から入力
された第1画像信号のレンジを変更するものであり、レ
ンジ変更に使用する係数を変更する可変手段を備える、
請求項1に記載の画像処理装置。 - 【請求項3】 前記可変手段で変更した係数に応じて、
前記算出手段におけるしきい値の算出方法を変更するこ
とを特徴とする、請求項2に記載の画像処理装置。 - 【請求項4】 前記変更手段は、前記算出手段で算出さ
れたしきい値のレンジを変更するものであり、レンジ変
更に使用する係数を変更する可変手段を備える、請求項
1に記載の画像処理装置。 - 【請求項5】 前記可変手段で変更した係数に応じて、
前記算出手段におけるしきい値の算出方法を変更するこ
とを特徴とする、請求項4に記載の画像処理装置。 - 【請求項6】 各画素の濃度レベルを表わす第1画像信
号を順次入力する入力ステップと、 前記入力ステップにより入力された第1画像信号をしき
い値と比較することにより第2画像信号を生成するしき
い値処理ステップと、 前記しきい値処理ステップで生成された第2画像信号
と、第2画像信号を生成する際に使用したしきい値とに
基づいて、続く画素のしきい値処理に用いるしきい値を
算出する算出ステップと、 前記入力ステップにより入力された第1画像信号のレン
ジおよび前記算出ステップで算出されたしきい値のレン
ジの少なくとも一方を拡大あるいは縮小する変更ステッ
プとを備えた、画像処理方法。 - 【請求項7】 各画素の濃度レベルを表わす第1画像信
号を順次入力する入力手段と、 前記入力手段から入力された第1画像信号をしきい値と
比較することにより第2画像信号を生成するしきい値処
理手段と、 前記しきい値処理手段で生成された第2画像信号と、第
2画像信号を生成する際に使用したしきい値とに基づい
て、続く画素のしきい値処理に用いるしきい値を算出す
る算出手段と、 前記入力手段から入力された第1画像信号のレンジと前
記算出手段で算出されたしきい値のレンジの比を変更す
る変更手段とを備えた、画像処理装置。 - 【請求項8】 各画素の濃度レベルを表わす第1画像信
号を順次入力する入力手段と、 前記入力手段から入力された第1画像信号をしきい値と
比較することにより第2画像信号を生成するしきい値処
理手段と、 前記第1画像信号、前記第2画像信号および前記第2画
像信号を生成する際に使用したしきい値に基づいて、続
く画素のしきい値処理に用いるしきい値を算出する算出
手段とを備えた、画像処理装置。 - 【請求項9】 前記算出手段は、前記第2画像信号と前
記第2画像信号を生成する際に使用したしきい値との
差、および前記第1画像信号と前記第2画像信号との差
をパラメータとしてしきい値を算出する、請求項8に記
載の画像処理装置。 - 【請求項10】 前記第1画像信号と前記第2画像信号
との差に所定の係数を乗算することを特徴とする、請求
項9に記載の画像処理装置。 - 【請求項11】 前記係数は任意に変更可能であること
を特徴とする、請求項10に記載の画像処理装置。 - 【請求項12】 前記しきい値処理手段へ入力する第1
画像信号に所定の第1係数を乗算する第1乗算手段と、 前記算出手段へ入力する第1画像信号に所定の第2係数
を乗算する第2乗算手段とをさらに備えた、請求項8に
記載の画像処理装置。 - 【請求項13】 前記第1係数および前記第2係数の少
なくとも一方は任意に変更可能であることを特徴とす
る、請求項12に記載の画像処理装置。
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