JP2683084B2

JP2683084B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP2683084B2
Application number: JP1031405A
Authority: JP
Inventors: 宏谷岡; 康博山田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-02-10
Filing date: 1989-02-10
Publication date: 1997-11-26
Anticipated expiration: 2012-11-26
Also published as: JPH02210960A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は画像データを２値データに量子化処理する画
像処理装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、フアクシミリ装置やデジタル複写機等の画
像処理装置において擬似中間調処理方式として誤差拡散
法や平均濃度近似法が提案されている。

前者の誤差拡散法は、文献R.FLOYD ＆ L.STEINBER
G,“AN ADAPTIVE ALGORITHMFOR SPETIAL GRAY SCA
LE",SID 75 DIGEST,PP36〜37に開示されている如く注
目画素の多値画像データを２値化（最濃レベルか又は最
淡レベルに変換）し、前記２値化レベルと２値化前の多
値画像データとの誤差に所定の重み付けをして注目画素
近傍の画素のデータに加算するものである。

また、後者の平均濃度近似法は、特開昭57−104369号
に記載されている様に、注目画素近傍の既に２値化され
た２値データを用いて注目画素を黒又は白に２値化した
場合のそれぞれの近傍画素との重み付け平均値を求め、
この２つの平均値の平均を閾値として注目画素の画像デ
ータを２値化するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した誤差拡散法は入力画像データと出力画像デー
タとの誤差を補正する方式のため、入力画像と出力画像
の濃度を保存することができ、解像度及び階調性共に優
れた画像を提供することが可能である。

しかしながら、誤差拡散法は入力画像データと出力画
像データとの誤差を補正する際、多くの２次元演算をし
なければならず、その処理量の多さにより、ハードウエ
ア構成が大変複雑になるといった欠点があった。

又、平均濃度近似法は２値化後の２値データを用いて
演算を行うので、ハードウエア構成を簡素化することが
できると共に極めて少ない処理量のため、処理の高速化
を実現することが可能である。

しかしながら、平均濃度近似法は、注目画素を含めた
領域の平均値に注目画素を近似させ、２値化を行うので
階調数が制限されるとともになだらかな濃度変化を有す
る画像に対して特有の低周波のテクスチヤが発生し、画
質が劣化するといった欠点があった。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

本発明は上述した従来技術の欠点を除去することを目
的とし、階調性及び解像度共に優れた画像を簡単なハー
ドウエア構成で短時間に得ることができる画像処理装置
を提供するものである。

即ち、本発明によれば、注目画素のデータを入力する
入力手段と、２値化処理されたデータを用いて所定領域
の平均濃度値を求める演算手段と、前記演算手段により
得られた平均濃度値に基づき前記注目画素のデータを２
値化する２値化手段と、前記注目画素のデータを２値化
した際に発生する誤差が所定範囲内の時、前記誤差を補
正する補正手段を有す。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

実施例１まず本方式の原理について説明する。

第１図（１）は入力画像の画素毎の多値濃度を示す。

第１図（１）においてｆ（i,j）は２値化しようとす
る注目画素位置の入力画素の多値濃度データを示し、正
規化された０〜１の値とする。また、破線より上の画素
位置はすでに２値化処理が終了しており、注目画素の２
値化後はｆ（i,j＋１）,f（i,j＋２）…と順次同様の２
値化処理が行われる。

第１図（２）は２値化画像データを表わす図である。
Ｂ（i,j）は注目画素の２値化後の濃度（０又は１の値
とする）を示す。破線により囲まれた部分は注目画素の
処理時にはすでに２値化処理の行われた画素データであ
り、これらを注目画素の２値化処理の際に用いる。

第１図（３）は重み付けマスクを表わす図である。Ｒ
は平均濃度を求める重み付けマスクの一例で、３×３サ
イズのマトリクスで表わしている。ここで、未２値化画
素に対する重みＲ（0,0）＝Ｒ（0,1）＝０として用い
る。

本方式は注目画素近傍における２値画像の重み付き平
均濃度をｍ（i,j）とし、次式で求める。

注目画素ｆ（i,j）は、該平均濃度ｍ（i,j）及び既に
割付けられた２値化補正値Ｅ（i,j）を用いて次式に従
い２値化される。

第２図に式を図に表わしたものを示す。

式において、Ｅ（i,j）は注目画素（i,j）の１画素
前つまり画素（i,j−１）の多値濃度ｆ（i,j−１）を２
値濃度Ｂ（i,j−１）に２値化した際に発生する誤差で
ある。つまり、多値濃度ｆ（i,j−１）と、その近傍平
均濃度ｍ（i,j−１）との差分値である。

そこで、この２値化誤差Ｅ（i,j）を注目画素ｆ（i,
j）に加えて補正した値を２値化することにより、入力
画像全域にわたって平均濃度として、２値化後の画像濃
度を完全に保存することが出来る。

このような２値化誤差を考慮した処理を行うことによ
り上述の平均濃度近似法と比較すると中間調再生能力が
格段に向上する。

また、式においてＥ（i,j＋１）は注目画素（i,j）
の１画素数の画素ｆ（i,j＋１）に振り分けられる誤差
である。

この様に本実施例における２値化方式が誤差拡散法と
比較して処理量が極めて少ないにもかかわらず、これと
同等もしくはそれ以上の像再生能力が得られるのは、前
記誤差を隣接する１画素で補正するのみであるにもかか
らず、２値化後の複数データを用いて平均濃度を得るこ
とにより、等価的に複数画素に誤差を分配して補正する
のと同等の効果が得られるからである。

さて、本実施例では次画素２値化の際の誤差Ｅ（i,j
＋１）は、の場合には、Ｅ（i,j＋１）＝０とし、上記以外の場合には、Ｅ（i,j＋１）＝ｆ（i,j）＋Ｅ（i,j）−ｍ（i,j） …… とする。

従って、上記式，に示す様、２値化時の平均濃度
ｍと補正注目画素濃度との比較において、該補正注目画
素濃度が平均濃度ｍに近い値をとる所定範囲内（平均濃
度ｍと補正注目画素濃度との誤差が所定範囲内）であれ
ば、式に従って、補正注目画素濃度と平均濃度との差
分を次画素２値化時の補正値として割り付ける。一方、
所定範囲外、つまり補正注目画素濃度と平均濃度との誤
差が十分大きい場合には、該補正値を０として次画素２
値化時の補正は行わない。つまり、誤差を補正する場合
は、注目画素近傍の画像の濃度変化が小さく、従って、
中間調を有する画像域であると判断出来、したがって２
値化する事によって発生する平均濃度との差分を次画素
で補正する事により画像のなめらかな濃度変化を忠実に
擬似中間処理できる。つまり階調性を向上することがで
きる。一方、誤差を補正しない場合は逆に文字、線画等
におけるエツジ部分つまり注目画素が近傍画像濃度に比
べて急激に変化していると判断出来、従ってその場合の
画素に対しては補正値を０とし、濃度を保存する事によ
る解像力の低下を抑えて２値再生する。これにより、エ
ツジ部分における解像度を向上することができる。

この様に、本実施例の特徴的処理方式は上記画像濃度
変化に応じて中間調画像域は２値化誤差を用いて２値化
画像上で濃度を保存すると共に文字等の解像画像部にお
いては上記濃度保存による像のぼけを防止する為に２値
化誤差の補正を行わず平均濃度ｍに近似させるものであ
る。

第３図は本発明の一実施例を示す画像処理装置のブロ
ツク図である。入力センサ部ＡはCCD等の光電変換素子
およびこれを走査する駆動装置より構成され原稿の読み
取り走査を行う。入力センサ部Ａで読み取られた原稿の
画像データは、逐次A/D変換器Ｂに送られる。ここでは
各画素のデータを６ビツトのデジタルデータに変換し、
64レベルの階調数をもつデータに量子化する。次に補正
回路ＣにおいてCCDセンサの感度ムラや照明光源による
照度ムラを補正するためのシエーデイング補正等をデジ
タル演算処理で行う。次にこの補正処理済のデータを２
値化回路Ｄに送出する。２値化回路Ｄでは入力した６ビ
ツト多値の画像データを前述した方式により１ビツト２
値のデータに量子化処理する。プリンタＥはレーザビー
ム又はインクジエツト方式により構成されるプリンタ
で、２値化回路Ｄから送られてくる２値データに基づき
ドツトをオン／オフ制御し画像を記録上に再現する。

第４図は第３図における２値化回路Ｄの詳細を示した
ブロツク図である。

第４図において1,2は２値化処理された２値データを
１ライン分記憶する遅延RAM、３〜７、11は２値データ
を１画素遅延させるためのDF/F（フリツプフロツプ）、
８は注目画素周辺の２値データから所定領域の平均濃度
を演算し、注目画素のデータを２値化する際の閾値とし
て出力する平均濃度演算ROM、９は入力された注目画素
の多値データと前記ROM8から出力された閾値との差を演
算する減算器、10はROM8から出力される閾値と注目画素
の多値データを比較する比較器、12はセレクタ14で選択
された減算器９から出力される誤差データ又は０と補正
回路から送られてきた６ビツト多値データを加算する加
算器、13は減算器９から送られてくる注目画素の多値デ
ータと閾値との差を所定の値（α）と比較する比較器、
14は比較器からのセレクト信号に基づき０又は減算器９
の出力のいずれかを選択するセレクタである。

上記構成において、比較器10は式に基づき２値化し
た1bitのデータＢ（i,j）を出力する。該２値化データ
はライン毎に遅延させるためのRAM2,RAM1に入力され、R
AM2により１ライン遅延させた２値データＢ（ｉ−1,j＋
１）が、RAM1により２ライン遅延させた２値データＢ
（ｉ−2,j＋１）がROM8に出力される。

さらに、DF/F3はＢ（ｉ−2,j）、DF/F4はＢ（ｉ−2,j
−１）、DF/F5はＢ（ｉ−1,j）、DF/F6はＢ（ｉ−1,j−
１）、DF/F7はＢ（i,j−１）をROM8に出力する。

上記２値データは第１図に示すように入力画像ｆ（i,
j）に対し周辺画素の２値化画像であり、これらをROM8
の入力アドレスに接続すれば、ROM8にあらかじめ式に
基づき式に示す２値化閾値ｍ（i,j）が格納されてい
るので高速に２値化閾値を得ることができる。

この閾値は減算器９及び比較器10に入力される。一
方、減算器９及び比較器10にはDF/F11よりｆ（i,j）＋
Ｅ（i,j）が入力される。

この２つの入力に基づき減算器９は式における不等
式の両辺の差Ｅ（i,j＋１）＝ｆ（i,j）＋Ｅ（i,j）−ｍ（i,j） …… を演算する。

一方、比較器10は上記２つの入力に基づきｆ（i,j）
＋Ｅ（i,j）と、ｍ（i,j）を比較し２値化データＢ（i,
j）を出力する。また式に基づき、減算器９から出力
される誤差Ｅ（i,j＋１）はセレクタ14及び比較器13に
入力される。

比較器13では、該誤差Ｅ（i,j＋１）と定数αとの比
較を式により行い、該比較結果に基づき、セレクタ14
に対してセレクト信号を出力する。

セレクタ14では比較器13から送られてくるセレクト信
号により、前記誤差Ｅ（i,j＋１）の絶対値がαより大
なるときはＥ（i,j＋１）＝０を、α以下の場合には、
減算器９出力をそのまま選択出力する。

誤差Ｅ（i,j＋１）は加算器12により入力画像データ
ｆ（i,j＋１）に加えられる。DF/F11は加算値をデータ
１クロツク期間遅延する。

以下上記処理を繰返し行うことにより、２値化処理を
順次行う。

第５図に重みマスクの一例を示す。第５図ａの重みマ
スクは周囲７画素、第５図ｂの重みマスクは周囲12画素
の２値データから平均値を求めるものである。なお、本
実施例においては第５図ａに示す重みマスク１を用いた
ので実際に入力される6bit画像濃度レベル（０〜63）に
正規化する為に平均濃度演算ROMテーブルは式で得ら
れた値を63倍して6bit値に変換した値として格納してお
く。

以上説明した如く本実施例によれば、２値化処理の終
了した２値データのみを用い平均濃度を演算し、それを
閾値として入力多値データを２値化処理するので２値化
のための処理量を平均濃度近似法よりも少なくすること
ができる。しかも、入力多値データを２値化した際発生
する入力多値データと平均濃度との誤差が所定範囲内の
時その誤差を補正するので階調性を極めて向上させるこ
とができる。

更に、本実施例では平均濃度と入力多値データの誤差
が所定値より大きい時は、その誤差を補正しないので、
濃度を保存することによる解像度の低下を防ぎ、エツジ
部を鮮明に再現することができる。

なお、本実施例においては、２値化誤差Ｅは次画素の
みに振り分けて補正したが、２値化誤差Ｅを例えば第１
図において画素（i,j＋１）へ3E（i,j＋１）/4、画素
（i,j＋２）へＥ（i,j＋１）/4の如く主走査方向の複数
画素へ分配すれば平均処理マスクが小さくとも階調性の
再現能力は向上する。

また、誤差拡散法の場合と同様に所定配分率で二次元
的に複数の近傍画素に振り分けるようにしても良い。こ
の場合、ハード構成は多少複雑となるが、主走査方向と
ともに副走査方向についても均一な画像を得ることがで
き、再現性が向上する。

また、重みマスクは注目画素に近づく程大きくした
が、その傾斜，分布は限定されず、隣接しない離散位置
の画素を用いても良い。

実施例２又、前記実施例１では２値化誤差Ｅを式，で示さ
れる場合に分け、誤差Ｅが定数αを用いたある一定値以
上の場合には、誤差Ｅを０として次画素に振りまかない
としたが、上記定数αの値を平均濃度値あるいは注目画
素濃度値に応じて変化させることもできる。

例えば、第６図に示すように、平均濃度が０又は１に
近づく程αが小さくなるように設定すれば、白地中の黒
文字あるいは黒地中の白ぬき文字等のエツジ部分に対し
てより高精細に２値化することができる。

実施例３又、実施例１の式のかわりに以下の式を用いる。

ここでｋは定数であり、ｋ＝0,1程度に設定すると良
好な結果を得ることができる。

本実施例によれば、平均濃度値が０又は１に近づいた
場合に誤差Ｅを０とすることにより、実施例２と同様、
文字部分を高精細に２値化することができる。

なお実施例２及び実施例３は、第７図に示すように、
誤差演算ROM20のアドレス端子に平均濃度演算ROM8の出
力ｍ（i,j）を入力すれば、あらかじめ書き込まれたデ
ータに基づくテーブル変換処理で容易に実施できる。

実施例４実施例１においては、第５図ａに一例を示すごとき３
×３マトリクスの重みマスクを用いたが、一般的に中間
調部分を滑らかに２値化する為には、注目画素に隣接す
る画素の重みを小さく設定することが望ましい。

従って第５図ｂに示す３×５マトリクスの重みマスク
を用いた場合には、実施例１の第５図ａにおけるＲ（ｉ
−1,j）、Ｒ（i,j−１）が5/21＝0.24であるのに対し、
第５図ｂのそれは7/48＝0.15となり、より中間調部分を
滑らかに２値再現できる。

尚、実施例１において、平均濃度ｍの演算をROMテー
ブルにより簡易に実現したが、この演算は７個のアンド
ゲートと複数個の加算器を用いても構成することが出
来、この場合更に処理速度の高速化を実現できる。ま
た、ゲートアレイ等の内部に組込むことによりハード規
模を大幅に削減できることは言うまでもない。

又、前述した実施例では全て処理中濃度保存の為の補
正値Ｅの演算を本方式で用いる平均濃度ｍを用いている
が、例えばエツジ部等でＥを０にするか否かの判定等は
公知の技術、例えば被２値化画像データより２次元的ラ
プラシアンを求め、該値をしきい値処理した判定結果に
基づき、エツジ部を判定し、エツジ部ではＥを０にして
も同様の結果が得られる。又、操作者の領域指定操作で
得られる指示に基づき画素毎の処理の切り換えでなく広
い領域でエツジ部を指定し、その領域ではＥを０にする
ようにしてもよい。

又、上記実施例では入力データの種類が１つ（１色）
の場合を説明したが、入力データをR,G,B3色とすること
で本発明はカラー画像にも適用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば階調性及び解像度共
に優れた画像を簡単なハードウエア構成で短時間に得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は画素毎の多値画像、２値化画像及び重み付けマ
スクを示した図、第２図は本実施例における２値化処理の原理図、第３図は本実施例における画像処理装置の構成を示した
ブロツク図、第４図は第３図の２値化回路の詳細を示したブロツク
図、第５図は重みマスクの一例を示した図、第６図は第２の実施例を説明するための図、第７図は２値化回路の他の例を示したブロツク図であ
る。図中、1,2は遅延RAM,3〜7,11はDF/F、８は平均濃度演算
ROM、９は減算器、10は比較器、12は加算器、13は比較
器、14はセレクタ、20はROMである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】注目画素のデータを入力する入力手段と、２値化処理されたデータを用いて所定領域の平均濃度値
を求める演算手段と、前記演算手段により得られた平均濃度値に基づき前記注
目画素のデータを２値化する２値化手段と、前記注目画素のデータを２値化した際に発生する誤差が
所定範囲内の時、前記誤差を補正する補正手段とを有す
ことを特徴とする画像処理装置。