JP2730775B2

JP2730775B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP2730775B2
Application number: JP1296206A
Authority: JP
Inventors: 浩京極; 洋視久保田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1998-03-25
Anticipated expiration: 2013-03-25
Also published as: JPH03159371A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、画像処理すべき多値画像信号を２値化処理
する画像処理装置に関するものである。

［従来の技術］近年、パソコンシステムの発展で電子編集出版を比較
的容易に行なうことが可能となり、レーザビームプリン
タやインクジエツトプリンタの様な比較的高密度なドツ
トプリンタで写真などの濃淡画像を記録することが多く
なつた。

これらのタイプの出力装置は、濃淡画像を効果的に２
値化することができず、例えば新聞で表現される写真の
ような網目の大きさで濃淡効果を生み出す、所謂、ドツ
トのアナログ変調は甚だ困難であつた。

そこで、最近は、濃淡画像を効果的に２値化するため
に、従来からの代表的な２値化手法である組織デイザ法
に変わつて、誤差拡散法に代表される原画の平均的濃度
を保存してより原画に近い２値化中間調処理を行なう方
法が種々提案されている。

以下、従来の２値化方法の原理を簡単に述べる。

第５図に示すのは、FLOYD/STEINBERGが提唱した誤差
拡散法を説明する図であり、図中41で示す画素が現在２
値化しようとする注目画素である。

第５図においては、誤差拡散の基準となる領域が13の
画素領域である場合を例として説明するが、この領域は
任意であり、図の例より広い領域にしてもよい。また、
重み付けが“1"の画素の如く、ウエイトの低く遠い画素
を省略してより狭い領域にしてもよい。

そして、注目画素の多値データを８ビツトの256階調
として、所定の閾値、例えば「128」と比べて大きけれ
ば“1"に、小さければ“0"に２値化する。２値化の際、
余つたか、あるいは足りなかつた誤差分の多値データ
を、図に示す重み付けで前方周囲の各画素へ分配する。

同様に、注目画素をシフトして２値化の誤差多値デー
タを前方へ拡散させて２値化し、原画の濃度を保存して
いこうとする２値化手法である。

この手法は、組織デイザ法に比べて解像度の低下も極
めて少なく優れた２値化手法である。

また、第６図に示すのは他の２値化手法であり、既に
２値化したデータを基に図で示す数字の重み付けで集め
た数を参照多値データ“N"として、注目画素41の多値デ
ータ“n"と比較して“n"が“N"より大きければ“1"に、
“n"が“N"より小さければ“0"に２値化しようとする手
法である。

そして、２値化の際の誤差は前方周囲へ拡散させる。

この方法は、２値化した“1"のデータだけを所定の重
み付けで加算するだけで良いので、メモリも１ビツトず
つで少なくで済み、第５図に示す第１の手法に比べて構
成がより簡単で済むというメリツトがある。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、これらのいずれの２値化手法も、注目
画素に対して既に２値化した後方のデータ、あるいは前
方の未だ２値化していない多値データだけを使用してい
るので、集めた参照多値データが偏つている。

しかも濃淡画像の端部では集めてくるべき画素領域の
ない場合が生じる。このため、適切な２値化処理とは言
えず、濃淡画像を効果的に２値化したとは言えないもの
であつた。

［課題を解決するための手段］本発明は上述した課題を解決することを目的として成
されたもので、上述の課題を解決する一手段として以下
の構成を備える。

即ち、画像処理すべき多値画像信号を入力する画像入
力手段と、該画像入力手段で入力した注目画素中心付近
とした全周囲の所定参照領域において既に２値化処理さ
れた２値化データと未だ２値化処理されていない多値画
像信号とに基づき所定の重み付け処理をして注目画素に
対する参照多値データを作成する参照多値データ作成手
段と、該参照多値データ作成手段で作成した参照多値デ
ータと注目画素の多値画像信号とを比較して２値化処理
を行なう２値化手段とを備える。

さらに好ましくは、該２値化手段での２値化の際発生
する誤差多値データを以後の２値化に際し使用する多値
データ領域に所定の重み付けで再振り分けする誤差拡散
手段とを備え、参照多値データ作成手段は注目画素が入
力画像の端部領域に存在して所定の面積の参照領域に欠
けが生じた場合残された部分だけの多値画像信号を基に
参照多値データを作成する。

［作用］以上の構成において、注目画素を２値化する際の比較
すべき多値データをその回りの全ての領域から集めるの
で、一部からのデータに比べてより完全な近似値データ
と見なすことができる。その上、注目画素が濃淡画像の
端部の画素等の様などの位置の画素であつても残された
多値画像信号から参照比較多値データを適切に作成する
ことができ、従来の手法のように対象となる参照領域が
無いということを避けることができる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明に係る一実施例について
説明する。

第１図は本発明に係る一実施例の画像処理装置である
画像読取装置（カラーイメージスキヤナ）の概略のブロ
ツク図あり、図中、31は光源、32は原稿載置台に載置さ
れた読取原稿、33は読取原稿を読み取るレンズ光学系、
34はレンズ光学系33で結像された原稿上の画像情報を対
応する電気信号に変換するCCDイメージセンサ、35はS/
H、アンプ機能を備え、シエーデイング補正するシエー
デイング補正回路、15はアナログデータを対応するデジ
タルデータに変換して多値画像データｆ（i,j）として
出力するA/Dコンバータ、37多値画像データを記憶する
多値画像データバツフアメモリ、38はROM39に格納され
た、例えば後述する第４図に示す制御手順等に従つた２
値化処理を含む本実施例装置全体の制御を司るCPU、39
は上述の制御手順の他各種パラメータ等も記憶するRO
M、40はレンズ光学系33に含まれている該光学系を駆動
するモータを含む本実施例装置の駆動源を駆動する駆動
回路、41は２値化処理された２値化データを記憶する２
値画像バツフアメモリ、42は接続外部装置とのインタフ
エースを司るインタフエース回路である。

以上の構成において、光源31から照明された原画32か
らの反射光を、レンズ光学系33で結像してCCD34で電気
信号に変換する。そして、シエーテイング回路35で増幅
や補正をおこない、A/Dコンバータ36でデイジタル多値
化されて多値画像データバツフアメモリ37へ記憶され
る。そしてROM（プログラムメモリ）39に記憶された制
御手順従つて２値化処理が行なわれ、一旦２値画像バツ
フアメモリ41に記憶される。そしてインターフエース回
路42を介して外部の機器へと伝送される。

次に以上の構成を備える本実施例装置における読取多
値濃淡画像データと、該濃淡画像をラスタ走査して、サ
ンプリングにより画素分離した注目画素との関係を、第
２図及び第３図を参照して説明する。

第２図は注目画素を２値化するための通常の場合の閾
値を決定する参考領域の例を示す図であり、第３図は読
取原稿32上のｎ×ｍの画素より成る濃淡画像１をラスタ
走査して、サンプリングにより画素分離した時の、注目
画素２が最外側より３画素目にある場合の閾値決定の重
み付けの例を含む読取画像データとの関係を示す全体構
成図である。

本実施例においては、従来の２値化方法が２値化処理
済みの２値データ領域だけを参考にして閾値を決定して
いたのに比し、２値化以前の多値データをも含む注目画
素周囲全体の領域を参考にして重み付けして２値化のた
めの閾値を決定する。即ち、本実施例においては、第２
図に示すように図中□で示す注目画素２を中心としてそ
の全周囲の５×５の正方形領域Ｑに対して重み付けを行
ない、２値化処理時の閾値を決定するものである。

このため、本実施例では３ライン分のデータが読み込
まれて初めて１ライン目の２値化処理が開始できる。

入力画像をｆ（i,j）とすると、レンズ光学系33によ
り原稿32の濃淡画像１をラスタ走査して、まず第１ライ
ン目のｆ（1,1）〜ｆ（n,1）を読み込み、次いで第２ラ
イン目のｆ（1,2）〜ｆ（n,2）、第３ライン目のｆ（1,
3）〜ｆ（n,3）の順で順次入力する。

この読取つた画像データは、所定の補正が行なわれて
光源31等の影響を無くした後、A/Dコンバータ36で対応
するデジタル信号に変換されて多値画像データバツフア
メモリ37に一時格納される。そしてCPU38は多値画像デ
ータバツフアメモリ37に記憶されたデータを基に第１ラ
イン目の２値化処理を開始する。

本実施例では第２図に示すように、２値化のための参
照エリアとして５×５のマトリクスを採用しているた
め、３ライン分のデータが読み込まれて初めて１ライン
目の２値化処理が開始できる。

今、２値化しようとする注目画素２が第３図に☆で示
すｆ（8,7）とすると、２値化のための参照エリアとし
ての５×５のマトリクスは第３図に□で示す５×５の領
域となる。

当該領域において、注目画素以前に読み込まれた画素
値ｆ（1,1）〜ｆ（7,7）は既に２値化処理が終了してお
り、“0"または“1"の２値の値しか持つていない。そし
て、それ以後の画素の値ｆ（8,7）〜ｆ（n,m）は未だ２
値化されていない状態である。このため、ｆ（8,7）〜
ｆ（n,m）は正規化された０〜１のレベルを持つてい
る。

さて、注目画素（8,7）の２値化は、注目画素の値
と、第２図で示す周囲の画素の値に所定の重み付け係数
を乗じて集められた値とを比較して注目画素値が大きい
と“1"に、小さいと“0"の２値に変換される方法であ
る。

そして、２値化の際に、“1"にした時の足りない分と
か、“0"にした時の余分の値は、注目画素の周辺画素に
所定の比率で振り分けている。

ここで、重み付け係数ｒ（x,y）は、第２図に代表的
な例を示すように、注目画素位置から遠ざかる程小さな
値になるように設定されている。

２値化をするのに参照する値（閾値）Ｍ（i,j）は次
式で決められる。

そして、注目画素（i,j）のデータＦ（i,j）は、Ｆ（i,j）＝ｆ（i,j）＋ｅ（i,j）で表わせる。

ここで、ｅ（i,j）は前もつて振り分けられた２値化
の際の余剰の値である。

注目画素（i,j）の２値化は以下の様に決められる。

Ｆ（i,j）−Ｍ（i,j）≧０ならば“1" Ｆ（i,j）−Ｍ（i,j）＜０ならば“0" なお、他の例として、重み付け関数Ｒ（x,y）とした
場合に、閾値ｍ（i,j）を次式で求めて２値化してもよ
い。即ち、Ｒ（i,j）：注目画素に対する重み付けの値ｂ（i,j）：注目画素周辺の２値データｆ（i,j）：注目画素周辺の多値データＱ：注目画素を処理する領域である。

即ち、２値化済み領域をQb、未値化の多値化データ領
域をQfとすると、画像処理領域Ｑは（Qb＋Qf）であり、となる。

ここで、注目画素が第３図に☆で示すｆ（8,7）の様
に、周辺参照エリアに欠けのない場合は問題がないが、（1,1）〜（n,1），（1,2）〜（n,2），（1,3），（2,
3），（ｎ−1,3），（n,3），の様に、注目画素（i,j）
が濃淡画像１の端部にある場合、参照エリヤに欠けが生
じ重み付け係数が乗じて集めた値が小さくなつてしま
う。

そこで、本実施例においては係る場合においても、部
分的な値を正規化して参照すべき値として使用する処理
を行なう。

以下、本実施例に特有の部分的な値を正規化して参照
すべき値として使用する処理を含む本実施例の２値化処
理を第４図のフローチヤートを参照して説明する。

まず、ステツプS1で注目画素（i,j）が濃淡画像１の
端部にあり、参照エリヤに欠けが生じているか否かを判
断する。第３図の2aに示す様に、５×５のマトリクスな
ので欠けの生じるのは濃淡画像１の端部２画素領域であ
る。当該端部領域では、本来は重み付け係数Ｎがトータ
ルで例えば「105」であるのに対して、重み付け係数が
「45」か、「60」か、「69」か、「80」か、「92」の場
合等があり得る。このため、欠け領域があり、注目画素
のアドレスがその領域に存在する場合にはステツプS2に
進み、とにかく集められる部分の画素の値を重み付け係
数を乗じて集め、続くステツプS3で「105」に正規化し
て、参照する値とする。

例えば注目画素が（2,2）位置の場合には、集めた値
に対して、（Ｎ÷80×105）が正規化された値となる。
そしてステツプS5に進む。

一方、ステツプS1の判定で欠け領域が無い場合にはス
テツプS4に進み、注目画素の全周囲部分の画素の値を重
み付け係数を乗じて集めてステツプS5に進む。

ステツプS5では、注目画素（i,j）の値であるｎ＝Ｆ
（i,j）と、２値化の際の閾値Ｎ＝Ｍ（i,j）との大小を
比較する。注目画素値ｎが大きい場合にはステツプS6に
進み、注目画素を“1"に２値化してステツプS8に進む。

一方、注目画素値ｎの方が小さい場合にはステツプS7
に進み、注目画素を“0"に２値化してステツプS8に進
む。

ステツプS8では、２値化の際の余剰の値がｅ（i,j）
となるべく未だ２値化されていない前方に振り分けられ
る。

なお、ここで、前方のみに振分けるのではなく、多値
データ領域にも振分けるよう制御してもよい。

ここでは、次式に示す重み付け関数Ｆ（i,j）を用意
し、２値化処理時の誤差、ｅ（i,j）を周囲の多値領域
に分配し、ｆ（i,j）から新たにＦ（i,j）を算出してそ
れを元に次の注目画素の２値化処理を行なうようにす
る。

Ｆ(i,j)＝ｆ(x,y)＋{Ｒ(x,y)＊ｅ(i,j)}／(48) 但しx,y∈Qf そして、ステツプS9で１ライン全ての２値化処理が終
了したか否かを調べ、終了していなければステツプS11
に進み、注目画素を１つ進めてステツプS1に戻り、次の
注目画素に対する２値化処理を行なう。

１ライン分の２値化処理が終了した場合にはステツプ
S15に進み、読取原稿32全てに対する２値化処理が終了
したか否かを調べる。全て終了していれば処理を終了す
る。

未だ処理していないラインの有る場合にはステツプS1
6に進み、２値化処理すべきラインを１つ進め、次のラ
インのｉ＝１の画素を注目画素としてステツプS1に戻
る。

以上説明した様に本実施例によれば、注目画素の閾値
を決定するのに、注目画素周囲一定距離内にある画素全
てに重み付け処理し、注目画素の閾値を決定し、画像処
理することができる。このように、注目画素の２値化に
周囲すべての方向の画像情報を反映させるために、従来
の画像処理にくらべ画質のよい２値化処理を行なうこと
ができる。しかも、注目画素が濃淡画像の端部の画素等
の様などの位置の画素であつても残された多値画像信号
を元に適切な正規化が行なえ、参照比較多値データを適
切に作成することができる。

［発明の効果］以上説明した様に本発明によれば、２値化を行なう際
比較すべき閾値を決めるにあたつて、参照すべき領域を
２値化を行なうべき注目画素の周辺全域の一定の範囲か
ら集めるようにしたので、より人間の目に見える中間調
により近い値を参考閾値として使用できる。その上、従
来の２値化手法は不可能であつた濃淡画像の端部におけ
る２値化に必要な閾値も決めることが可能になつた。従
つて、濃淡画像の端部の画素を適当な閾値で２値化する
ことなく、より原画に忠実な２値化が可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例のブロツク構成図、第２図は本実施例における注目画素を２値化するための
通常の場合の閾値を決定する参考領域の例を示す図、第３図は本実施例の読取原稿上の濃淡画像をラスタ走査
して、サンプリングにより画素分離した時の、注目画素
が最外側より３画素目にある場合の閾値決定の重み付け
の例を含む読取画像データとの関係を示す全体構成図、第４図は本実施例の濃淡画像の２値化処理を示すフロー
チヤート、第５図、第６図は従来の２値化の手法を説明するための
図である。図中、31……光源、32……読取原稿、33……レンズ光学
系、34……CCDイメージセンサ、35……シエーデイング
補正回路、36……A/Dコンバータ、37,41……バツフアメ
モリ、38……CPU、39……ROM、40……駆動回路、42……
インタフェース回路である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像処理すべき多値画像信号を入力する画
像入力手段と、該画像入力手段で入力した注目画素中心
付近とした全周囲の所定参照領域において既に２値化処
理された２値化データと未だ２値化処理されていない多
値画像信号とに基づき所定の重み付け処理をして前記注
目画素に対する参照多値データを作成する参照多値デー
タ作成手段と、該参照多値データ作成手段で作成した参
照多値データと注目画素の多値画像信号とを比較して２
値化処理を行なう２値化手段とを備えることを特徴とす
る画像処理装置。
【請求項２】該２値化手段での２値化の際発生する誤差
多値データを以後の２値化に際し使用する多値データ領
域に所定の重み付けで再振り分けする誤差拡散手段とを
備え、前記参照多値データ作成手段は前記注目画素が入
力画像の端部領域に存在して所定の面積の参照領域に欠
けが生じた場合残された部分だけの多値画像信号を基に
参照多値データを作成することを特徴とする請求項第１
項記載の画像処理装置。