JP2570890B2 - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、画像デジタル的に処理するスキャナや複写
機、ファクシミリ等の画像処理装置に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
走査して得られた画像信号をサンプリングしてデジタ
ル的に処理す画像処理装置において、角ドットを多諧調
で表示あるいは記録する表示・記録装置が得難いため、
疑似的に階調再現処理を施すことが多い。この疑似階調
化処理には従来からディザ法や濃度パターン法等が用い
られてきたが、より解像度特性が優れた誤差拡散法が注
目されている。しかし、この誤差拡散法では、写真等の
濃淡変化の少ない画像では、出力画像に独特の縞パター
ンが発生し、画質を著しく損なっていた。これを改善す
るため、ディザ法と誤差拡散法を融合した方法が考案さ
れている。第7図は特開平1−115271号公報に示され
た、このような1方式のブロック系統図である。
第7図において、1は注目画像信号およびその近傍の
信号のエッジ成分を検出するエッジ検出器、2はディザ
信号発生器、3はエッジ検出器1の出力を入力としてセ
レクタ4を制御して、ディザ信号発生器2の出力信号あ
るいは“0"を切り替え選択するための混合決定回路、5
は注目画像信号aとセレクタ4の出力信号とを加算する
加算器、6は誤差拡散回路である。
誤差拡散法については、文献「フロイドとスタインベ
ルク,エス・アイ・デー17,75〜77頁,1976(R.W.Floyd
and L.Steinberg:SID.17,pp.75−77(1976))」で発表
がなされている。第8図は、誤差拡散回路6を示すブロ
ック系統図である。同時において、7は加算器5の出力
と後術の重付け演算器11の出力とを加算する加算器、8
は加算器7の出力を量子化する量子化器は、9は量子化
による誤差を計算する誤差演算器、10は誤差演算器9か
らの誤差信号を一時的に記憶するための誤差バッファメ
モリ、11は誤差バッファメモリ10内から注目画像の近傍
の誤差信号を読み出し、重み付け演算をする重付け演算
器である。
次に動作について説明する。ここで、画像信号は0か
ら255までの256階調とし、255が白(明)、0が黒
(暗)とする。画像信号aが入力されてくると、まずエ
ッジ検出器1において、注目画像信号を中心とする3×
3画素の画像信号中の最大値および最小値を検出し、さ
らに、両者の差を測定し、あらかじめ定められた閾値
(例えば32)と比較を行なう。差が閾値以上の場合はエ
ッジ成分検出として検出信号bで混合決定回路3に通知
する。混合検定回路3は検出信号bを受けてセレクタ4
を信号cにより制御し、0を選択出力させる。逆に、差
が閾値より小さい場合はセレクタ4はディザ信号発生器
2の出力信号dを選択出力する。第9図は、4×4画素
組織的ディザによるディザマトリクスの一例を示す。同
図のARは走査方向を示す。
セレクタ4の出力信号eは、注目画像信号aと加算器
5で加算され、誤差拡散回路6に信号fとして送られ
る。
誤差拡散回路6では、画像データfは加算器7で重付
け演算器11の出力である補正データgと加算され、補正
信号hとなる。この信号は量子化器8で量子化される。
2値量子化の一例として、 h≧128のとき量子化信号i=1で、 h<128のときi=0 となる。量子化器8の出力信号iは、2値化信号として
この処理装置から出力されるとともに、誤差演算器9に
も入力され、この回路9で量子化誤差(ここで出力信号
i=1は画像信号レベルで255、同じく0は0と見な
す)が計算され、注目画素に対する誤差データjとして
誤差バッファメモリ10のメモリ10mに書き込まれる。誤
差バッファメモリ10には、量子化で生じた誤差データが
現ラインおよび2ライン前まで計3ライン分蓄えられて
いる。補正データgは、重付け演算器11において第8図
の10a〜10lの位置の誤差データを第10図に示す重付けで
加算演算されたものである。第10図で斜線部分が注目画
像である。
このように、エッジ成分の大小に応じて原画像信号に
付加するディザ信号の割合を変えることにより、エッジ
成分の多い文字・図形画像や網点画像において誤差拡散
法の特長である解像度の良好な画像が得られる。また、
写真のように信号変化の少ない画像では、ディザ信号に
より疑似輪郭を削減することができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来例における画像処理装置で
は、誤差データkの総数知は1.0となっているため、付
加するディザ信号dのレベルをあまり大きく設定するこ
たできず(上記例では+8〜−8)、ディザ法の特長で
ある滑らかな階調性を得ることができないという問題が
あった。また、誤差拡散法は元来、原画信号の階調レベ
ルを出力画において保存する方法であるため、新聞等の
ように背景が黒ずんだ原画では出力画の背景部に黒いド
ットが現れ、逆に淡い文字部では文字部内に白いドット
が現れてしまうという問題があった。
また、従来の画像処理装置で出力された画像をファク
シミリ等で伝送ないしは蓄積する場合、誤差拡散法特有
の縞パターンにより、組織的ディザ法に比べ、ファクシ
ミリ用のMH/MR/MMR符号変方式では、符号量が2倍〜6
倍程度になってしまうという問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
この目的とするところは、疑似階調化(量子化)によ
り、より高品位な画像を得るとともに、符号発生量につ
いても制御可能な画像処理装置を得ることにある。
〔課題を解決するため手段〕
このような目的を達成するために本発明は、注目画像
信号およびその近傍の信号中の変化量を検出する変化量
検出手段と、ディザ信号を発生するディザ信号発生手段
と、後記重付け演算手段から補正データに1.0未満の係
数を乗算するとともに前記ディザ信号発生手段の出力に
1以下の係数を乗算してこれら乗算結果に前記注目画像
信号を加算する混合手段と、この混合手段の出力を量子
化する量子化手段と、この量子化手段の出力を逆量子化
した信号とレベルと混合手段の出力レベトとの誤差を検
出する誤差演算と、この誤差演算手段の出力を一時的に
記憶する誤差バッファメモリと、この誤差バッファメモ
リ内の近傍画素に対応する誤差信号出力をあたかじめ定
められた重み付けにより演算する重付け演算手段とを備
え、変化量検出手段の出力および外部より与えられるレ
ベル設定信号に基づき、前記補正データに対する係数並
びに前記ディザ信号に対する係数を生成し、適応的にデ
ィザ信号と補正データを混合し注目画像信号に加算して
量子化するようにしたものである。
〔作用〕
本発明による画像処理装置では、誤差重み付け総和を
1より小さくすることにより、符号発生量を抑えること
が可能で、適応的にディザ信号と補正データの混合比が
変わるので、写真等の中間調画像に対しても良質な疑似
階調画像が得られる。また、最大値最小検値出手段によ
り文字・図形領域および背景領域が検出可能で、文字・
図形画像についても背景部の黒ドット、保持部の白ドッ
ト等と無い良質な画像が得られる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第1図は、本発明による画像処理装置の一実施例を示
すブロック系統図である。同図において、2はディザ信
号を発生するディザ信号発生器であり、12は注目画素近
傍の変化量を検出して変化量信号lを出力する変化量検
出器、13は文字・背景検出信号mを出力する最大値最小
値検出器、14は重付け演算器11の出力である補正データ
nとディザ信号dと注目画像信号aを混合加算する混合
器、8は混合器14の出力信号pを量子化する量子化器、
9は量子化器8の出力信号qを入力として量子化による
誤差を計算する誤差演算器、10は量子化誤差rを一時的
に記憶するための誤差バッファメモリ、11誤差バッファ
メモリ10内から注目画像の近傍の誤差信号sを読み出
し、重み付け演算をする重付け演算器である。
第2図は混合器14を詳細に示すブロック系統図であ
る。同図において、15は本実施例の制御部としてのCPU
(図示せず)からの混合比設定信号tおよび変化量検出
器12の出力信号lを受けてディザ信号dに対する係数u
を作成する第1の係数作成器、16はディザ信号に対する
乗算を行ないデータvを出力する乗算回路、17はCPUか
らの混合比設定信号tおよび変化量検出器出力信号lを
受けて補正データnに対する係数wを作成する第2の係
数作成器、18は補正データnに対する乗算を行ないデー
タxを出力する乗算回路、19はデータyを出力する極性
反転用インバータ、20は係数乗算後の最終的な補正デー
タz作成用の加算器、21は係数乗算後のディザ信号vと
補正データzを加算する加算器、22は最大値最小値検出
器13からの文字・背景検出信号mを受けて、加算器21の
出力信号aaあるいは0を選択出力するセレクタ、23はセ
レクタ22の出力信号bbと注目画像信号aを加算してデー
pを出力する加算器である。
また、第3図は重付け演算器11を示すブロック系統図
である。同図において、24〜28および34,35は誤差バッ
ファメモリ10からシーケンシャルに読み出される前ライ
ンあるいは現ラインの誤差データSaあるいはSbを所定ク
ロック分だけ遅らせるためのラッチ、29〜33および36,3
7は近傍画素の誤差データを第4図に示す重み付け係数
で乗算するための乗算回路、38はこれら乗算回路の出力
の総和を計算する加算器である。第3図で、29a〜33a,3
6a、37aおよび29b〜33b,36b、37bは各乗算器29〜33,36,
37の入力信号および出力信号である。
以下、本実施例の動作について説明する。
画像信号aが入力されると、変化量検出器12は注目画
像信号を中心とする3×3画素の画像信号中の最大値L
maxと最小値Lminとの差を検出し、その条件に応じた変
化量信号lを出力する。変化量信号lは、Lmax−Lmin
T1のとき0、T1≦Lmax−Lmin<T2のとき、Lmax−Lmin
T2のとき2となる。
この時、最大値最小値検出器13でも同様に3×3画像
信号中の最大値最小値を検出し、その条件に応じた文字
・背景検出信号mを出力する。文字・背景検出信号m
は、Lmax<T3又はLmin>T4のとき1となり、これ以外の
とき0となる。
ここで、T1〜T4はCPUで設定される動作パラメータで
あり、各々、32,128,8,248程度が用いられる。
この時、ディザ信号発生器2では、第4図のディザマ
トリクスを用いてディサを信号dを発生する。
混合器14では、この変化量信号l、文字・背景検出信
号mおよびCPUからの混合比設定信号tにもとづいて、
注目画像号aにディザ信号dと補正データnを混合す
る。すなわち、まず誤差バッファメモリ10から、前記ラ
インおよび現ラインの誤差データsが読み出され、第3
図の重付け演算器11のラッチ24〜28および34,35に第1
図に示す10f〜10lの7画素に対応する誤差データがそれ
ぞれ設定される。これら誤差データは第5図に示す重み
で乗算され(第5図で斜線部は注目画像を示す)、これ
らを加算器38が加算し、補正データnとする。ここで、
乗算回路29〜33および36,37はいずれも通常の固定少数
点演算乗算器ではなく、単に入力と出力とをビットをず
らして配線しただけの回路である。たとえば1/8を乗算
する乗算回路30では第6図のような配線となっている。
第6図で、左側は乗算回路30の入力信号30aに対応し、
右側は乗算回路30の出力信号30bに対応する。
第1の係数作成器15(第2図)では表1に基づき、デ
ィザ信号dの混合比を作成する。
乗算回路16で上記混合比にもとづきディサ信号dを乗
算する。なお、上記混合比は1/2n(n:整数)あるいは0
となっており、乗算回路16は通常の固定少数点乗算器は
不要で、単にビットをシフトして選択するためのゲート
機能付のセレクタ(例:74LS153タイプ)から構成されて
いる。
一方、第2の係数作成器17でも、表2にもともとづき
補正データnの混合比を作成する。乗算回路 18で表2−1/2の信号x混合比にもとづき補正データn
を乗算した信号xをインバータ19で極性反転してデータ
yとした後、加算器20で再度補正データnと加算し、表
2−2/2の信号z混合比Kbにもとづき乗算した信号zを
作成する。なお、乗算回路18も同様にゲート機能付セレ
クタから構成されている。また、表1,表2において、t
は混合比設定信号、lは変化量信号である。
加算器21はこれらの係数乗算後のディザ信号vと補正
データzを加算する。セレクタ22は、文字・背景検出信
号mが0のとき、加算器21の出力信号aaを選択し、1の
とき0を選択する。そして、加算器23は、セレクタ出力
信号bbに注目画像信号aを加算し、量子化器8および誤
差演算器9(第1図)に信号pとして出力する。
量子化器8は、前記の従来例と同様、128以上か否か
を判定し、量子化信号qを作成し、2値化信号として出
力する。誤差演算器9においても従来例と同様に、注目
画素な対する量子化誤差データrを計算し、次の画素の
画像信号処理を準備として誤差バッファメモリに格納す
る。
上記処理を式で導く場合について説明する。注目画像
データをxi,j、ディザ信号をdi,j、逆量子化データを
i,j、第5図の誤差拡散重み付け係数をdk,l、誤差デ
ータをei,j、混合データpをx′i,j、注目画素に対す
るディザ信号混合比をKa、補正データ混合比Kbとする
と、文字・背景検出信号mが0のとき、 x′i,j=xi,j+kadi,j+KbΣdk,l・ei+k,j+l
なり、 x′i,j≧128ならばyi,j=255、それ以外はyi,j=0
となり、 ei,j=x′i,j−yi,j となる。なお、Σは第1図の10f〜10lの総和である。
文字・背景検出信号mが1のとき、 xi,j≧128ならびyi,j=255、それ以外はyi,j=0と
なり、 ei,j=xi,j−yi,j となる。
以上のように本実施例においては、誤差データの係数
総和を1.0以下に設定可能としたため、付加するディザ
信号レベルを大きくとれ、写真画像等でディザ法の特長
である滑らかな階調性を有する疑似階調画を得ることが
できる。また、これにともない誤差拡散法特有の縞パタ
ーンの発生を抑えることができ、データ圧縮に対する適
合性を上げることができる。さらに、最大値・最小値を
用いた文字・背景検出機能により背景の不要な黒ドット
や文字部内の白抜け(白ドット)の発生がなくなり、文
字・図形画像での画質も大幅に向上できる。
なお、上記実施例ではディザ信号の混合式Kaは変化量
信号により0〜1に変化するが、混合比設定信号の特殊
な場合として全てKa=1,kb=0という組合せをもたせれ
ば、単一の回路でディザ法〜誤差拡散まで種々の重み付
けで設定可能な画像処理装置が実現できる。
また、上記実施例では、2値疑似階調処理の場合につ
いて説明したが、2値量子化器の代わりに多値(3以
上)量子化器を用いることにより、多階調の表現能力の
ある表示装置用の画像処理装置としても上記実施例と同
様の効果を奏する。
また、変化量検出器12は最大値と最小値の差を利用す
るものが説明したが、いわゆるラプラシアンフィルタを
用いたエッジ検出器によっても上記と同様の効果があ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、変化量検出手段の出力
および外部より与えられるレベル設定信号に基づき、適
応的に注目画像信号とディザ信号および重付け演算手段
の出力信号を混合加算して量子化するようにしたことに
より、誤差拡散処理における誤差重み付け総和を1未満
にも設定でき、しかもディザ信号と誤差重み付け加算デ
ータの混合比を近傍信号中の最大値・最小値や信号変化
量に応じて適応的に変わるようにできるので、写真等の
中間調画像や文字・図形画像さらにはこれらが混在した
画像において極めて良好な画質が得られるとともに、デ
ータ圧縮に対する適合性のよい画像処理装置が実現でき
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による画像処理装置の一実施例を示すブ
ロック系統図、第2図は第1図の装置を構成する混合器
を示すブロック系統図、第3図は第1図の装置を構成す
る重付け演算器を示すブロック系統図、第4図はディザ
マトリクスの説明図、第5図は第1図の実施例で使用し
た誤差データ重み付け係数の説明図、第6図は第3図の
重付け演算器を構成する乗算回路の配線説明図、第7図
は従来の画像処理装置を示すブロック系統図、第8図は
第7図の装置を構成する誤差拡散回路を示すブロック系
統図、第9図は従来の装置で用いるディザマトリクスの
説明図、第10図は従来の装置で用いる誤差データ重み付
け係数の説明図である。 2……ディザ信号発生器、8……量子化器、9……誤差
演算器、10……誤差バッファメモリ、11……重付け演算
器、12……変化量検出器、13……最大値最小値検出器、
14……混合器。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】注目画像信号およびその近傍の信号中の変
    化量を検出する変化量検出手段と、ディザ信号を発生す
    るディザ信号発生手段と、後記重付け演算手段からの補
    正データに1.0未満の係数を乗算するとともに前記ディ
    ザ信号発生手段の出力に1以下の係数を乗算しこれら乗
    算結果に前記注目画像信号を加算する混合手段と、この
    混合手段の出力を量子化する量子化手段と、この量子化
    手段の出力を逆量子化した信号レベルと前記混合手段の
    出力レベルとの誤差を検出する誤差演算手段と、この誤
    差演算手段の出力を一時的に記憶する誤差バッファメモ
    リと、この誤差バッファメモリ内の近傍画素に対応する
    誤差信号出力あらかじめ定められた重み付けにより演算
    する重付け演算手段とを備え、前記変化量検出手段の出
    力および外部より与えられるレベル設定信号に基づき、
    前記補正データに対する係数並びに前記ディザ信号に対
    する係数を生成し、適応的にディザ信号と補正データを
    混合し注目画像信号に加算して量子化することを特徴と
    する画像処理装置。
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