JP2755309B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はフアクシミリ，デジタル複写機等の画像処理
装置に関し、特に原稿を所定幅で帯状に読み取りながら
多値データを疑似中間調処理して２値再生する、いわゆ
るシリアル型走査の画像処理装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来この種の疑似中間調処理の好適な画像処理方法と
して、誤差拡散法と平均濃度近似法（特開昭57−10
4369号）とが有る。

前者は注目多値画素データを一定閾値処理して２値化
し、該２値化レベルと注目多値画素データの誤差を所定
分配率で近傍画素データに分配加算する２値化方法であ
る。従つて、２値化時の多値データはすでに誤差により
補正されていなければならない。

後者は、注目画素近傍の既に２値化された２値データ
を用いて、該注目画素を黒又は白に２値化した場合の両
者の重み付け近傍平均値m₁,m₀を求め、該平均値のうち
注目画素レベルに近い方法を選択して注目画素を２値化
する方法である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記従来例はシリアル型走査に使用さ
れた場合、共に２値化開始点及び終了点近傍において不
連続を生じてしまう。

例えば、誤差拡散法によつてシリアル型走査で画像を
処理した場合、開始画素には誤差が伝播されていないた
め、ある走査の終了画素と次の走査の開始画素、あるい
は開始画素と以降の誤差の伝播された画素とが不連続に
なり、高品位な中間調が表現出来ない。又、平均濃度近
似法によつてシリアル型走査で画像を処理した場合、２
値化開始点及び終了点おいて平均値を演算する際に、既
に２値化されたデータが存在しない為に一意的に０又は
１として処理することとなり、開始点及び終了点で画像
が不連続となり正確な中間調表現が不可能となる。

本発明は、前記従来の欠点、つまりシリアル型走査に
おいて２値化画像端部を正確に疑似中間調処理する画像
処理装置を提供する。

［課題を解決するための手段］ この課題を解決するために、本発明の画像処理装置
は、複数の走査領域の各走査領域ごとに入力多値画像デ
ータを所定領域の平均値を用いて２値画像データに２値
化処理する画像処理装置であって、２値化処理済みの複
数画素の２値画像データの平均値を演算する第１の平均
値演算手段と、複数画素の多値画像データの平均値を演
算する第２の平均値演算手段と、前記所定領域が、２値
化処理済の２値画像データが存在する領域と２値画像デ
ータが存在しない領域とからなる場合は、前記第１の平
均値演算手段からの平均値と前記第２の平均値演算手段
からの平均値とに基づいて、多値画像データを２値画像
データに変換する際に用いる平均値を決定する決定手段
と、前記決定手段からの平均値を用いて、多値画像デー
タを２値画像データに２値化処理する２値化手段とを有
することを特徴とする。叉、前記２値化手段の２値化に
より発生する誤差を拡散する誤差拡散手段と、前記誤差
を異なる走査領域間で伝播する手段とを更に備える。

［作用」 かかる構成において、２値化処理の平均値を作成する
所定領域が、２値化処理済の２値画像データが存在する
領域と２値画像データが存在しない領域とからなる場合
に、２値化処理済みの複数画素の２値画像データの平均
値と複数画素の多値画像データの平均値とに基づいて、
多値画像データを２値画像データに変換する際に用いる
平均値を決定して、該平均値により多値画像データを２
値化することにより、２値化処理済みの２値画像データ
が揃わない２値化画像端部をも正確に擬似中間調処理す
る。

［実施例］ 添付図面を参照しながら本実施例を詳説する。

第1A図に本実施例の画像処理装置のブロツク図を示
す。

第1A図において、100は原稿画像を読み取る為の画像
読取部であり、読み取られたアナログ画像信号は量子化
部101に入力され、デジタル信号に変換された後、対数
変換，シエーデイング補正等公知の補正処理を施された
うえで記録に用いられるデータ200を得る。該データ200
は本方式を実施する２値化処理部102に入力され、２値
化された後２値化信号201として出力され、画像出力部1
03に疑似中間調として２値画像の生成が行われる。ここ
で、２値化処理部102は平均濃度の算出において画素毎
に２値データ201と多値データ200とを切換えるデータ切
換部102bと平均濃度演算処理部と誤差拡散処理部とから
成る平均濃度保存部102aとデータ切換部102bの切り換え
を制御する切換制御部102cとからなる。

尚、本実施例の画像処理装置は、第３図に示すよう
に、原稿を幅l,長さｍの帯状に読み取りながら２値再生
する、いわゆるシリアル型走査である。

次に、本実施例の２値化方式の原理について説明す
る。尚、本発明では、より好ましい２値化方式として従
来の平均濃度近似法に誤差拡散法を付加した方式を示
す。

第2A図においてｆ（i,j）は今２値化しようとする注
目画素位置の入力画像の多値濃度（０〜１の値とする）
を示し、破線より上の画素位置は既に２値化されてお
り、該画素２値化後はｆ（i,j＋１）へ順次同処理が行
なわれてゆくものとする。同様に第2B図の２値化画像Ｂ
（i,j）は２値化後の濃度（０又は１の値とする）を示
す。第2C図のＲは平均濃度を求める為の規格化された重
みマスクで、本例では３×３のサイズとし、注目画素位
置に相当する重みをＲ（0,0）とし、Ｒ（0,1）＝０とし
て用いる。

第2D図に重みマスクの一例を示す。

さて、本方式では、注目画素を黒あるいは白に２値化
した場合の近傍における平均濃度m₁（i,j）、m₀（i,j）
を次式で求める。

一方、該平均値m₁,m₀を用いて注目画素ｆ（i,j）は、 ｆ（i,j）＋Ｅ（i,j）＞｛m₁（i,j）＋m₀（i,j）｝/2の時 ＝m₀（i,j）＋Ｒ（0,0）/2 Ｂ（i,j）＝１ E₁（i,j＋１）＝1/2［ｆ（i,j）＋Ｅ（i,j）−m₁（i,j）］ E₂（ｉ＋1,j）＝1/2［ｆ（i,j）＋Ｅ（i,j）−m₁（i,j）］ ｆ（i,j）＋Ｅ（i,j）≦｛m₁（i,j）＋m₀（i,j）｝/2の時 Ｂ（i,j）＝０ E₁（i,j＋１）＝1/2［ｆ（i,j）＋Ｅ（i,j）−m₀（i,j）］ E₂（ｉ＋1,j）＝1/2［ｆ（i,j）＋Ｅ（i,j）−m₀（i,j）］ … ここで、Ｅ（i,j）＝E₁（i,j）＋E₂（i,j）とする。

上記式に基づき２値化する。式において、２値化
誤差Ｅ（i,j）は、１画素前の画素ｆ（i,j−１）及び１
ライン前の画素ｆ（ｉ−1,j）の２画素を２値化した際
に発生する誤差を加えた値であり、該２画素の２値化時
において、該画素が近傍での平均濃度、 m₁（i,j−１）又はm₀（i,j−１）及び m₁（ｊ−1,j）又はm₀（ｉ−1,j） に近似された為に発生した、それぞれの２値化誤差が注
目画素に拡散されている。従つて、本実施例の画像処理
方法は従来の平均濃度近似法と異なり、中間調再現能力
が極めて向上する。又、本実施例の２値化処理方式は、
該２値化誤差Ｅ（i,j）を入力画像データｆ（i,j）に加
えて補正した値を２値化するので、誤差拡散法と同様に
濃度が保存出来る。

ところで、前述したシリアル型走査においては、第３
図に示すように例えば走査（Ｉ）と走査（II）の接続部
において処理が不連続となる。つまり、走査（Ｉ）のｊ
方向右端部が第2A図のｆ（i,j）とすれば、平均値演算
の為のＢ（ｉ−2,j＋１）とＢ（ｉ−1,j＋１）は２値化
されていない。又逆に、注目画素ｆ（i,j）が画素（I
I）のｊ方向左端部に位置するとすれば、第2B図におい
てＢ（ｉ−2,j−１）,B（ｉ−1,j−１）,B（i,j−１）
の３画素に関しては走査（Ｉ）を実行中に２値化結果を
記憶していなければならず余分のメモリを必要とする。
従つて、本実施例により２値化データの無い画素は多値
データを使用して２値化を行う。

尚、本実施例を実現する為、画像読取部100より入力
される画像の幅は左右に１画素増えてｌ＋２画素，長さ
は上に２画素増えてｍ＋２画素とし、ｊ方向の１ライン
の２値化処理に必要な、直前のｊ方向左端部のｉ方向３
画素とｊ方向右端部のｉ方向２画素、あるいはｉ方向上
端部のｉ方向２画素の多値データは保存されている。す
なわち、第３図においてｉ方向の上端部及び走査（Ｉ）
の左端部は前述同様の処理が必要となるが、本実施例に
おいてはその先端部数ライン以下を有効画像域として記
録データとする事で、上端部及び最左端部数ラインの２
値化データを無視する。

一例として、今第2A図に示す注目画素ｆ（i,j）が画
像２値化の開始点とするならば、２値化画像中の破線で
囲まれる７画素は未だ２値化されてなく、注目画素ｆ
（i,j）は前述のアルゴリズムに従つては２値化出来な
い。そこで、本実施例で該点の重み付き平均値m₁,m₀を
多値データを用いて演算する。つまり、ｆ（i,j）の２
値化時には、 Ｂ（ｉ−2,j−１）の代わりにｆ（ｉ−2,j−１）、 Ｂ（ｉ−2,j）の代わりにｆ（ｉ−2,j）、 Ｂ（ｉ−2,j＋１）の代わりにｆ（ｉ−2,j＋１）、 Ｂ（ｉ−1,j−１）をｆ（ｉ−1,j−１）、 Ｂ（ｉ−1,j）をｆ（ｉ−1,j）、 Ｂ（ｉ−1,j＋１）をｆ（ｉ−1,j＋１）、 Ｂ（i,j−１）をｆ（i,j−１） でおき変えて、平均値m₁,m₀を演算してＢ（i,j）を得
る。次画素ｆ（i,j＋１）の２値化時には、参照する７
画素中Ｂ（i,j）を除く６画素は多値データを用い、又
ｆ（i,j＋２）２値化時には、７画素中Ｂ（i,j＋１）を
除く６画素を多値データを使つて、順次同様に多値デー
タと２値データとを用いてm₁,m₀を演算して２値化す
る。こうすることのよつて、画像端部に対し不連続な２
値化を行うことなく全面を２値化可能となる。

第1B図に示す詳細な回路ブロツクでは、本方式で付加
された誤差拡散における不連続をもなくした２値化処理
部のブロツクを詳説する。

尚、第1B図においては、煩雑さを避けるためにｉ方向
上端部の処理を含んでいないが、ｊ方向の左右端部の処
理から容易に理解できる。

１はＤフリツプフロツプ（以下、Ｄ・F/F）12,13,14,
15,16,17及び18と２値化データを２ライン分遅延させる
FiFO11とによつて２値化データが第2B図に破線で囲まれ
る７画素の位置関係を保つた状態で同時に入力され、前
述の平均濃度値m₀を出力する平均値演算部であり、第2C
図に示すような予め設定された規格化された重みＲ（x,
y）に基づきデータ変換を行う。平均値演算部１はROMに
より構成されるのが好ましい。

加算器２はｊ方向の２値化開始点及び終了点のみで作
動し、多値データ演算部10で演算された多値データに基
づく３画素分あるいは２画素分の重み付き平均値（加算
値）が、前記ROM出力すなわち他の２値化データに基づ
く重み付き平均値m₀に加算される。この時、該多値デー
タ演算部10の出力に相当する２値データつまりＤ・F/F1
4,17,18の出力あるいはＤ・F/F12,15の出力は、図示し
ないタイミング発生回路出力によつて一意的に“0"にリ
セットされる。すなわち、前述の加算器２の作動信号及
びＤ・F/Fのリセツト信号は、第1A図に示した切換信号2
03である。

さて、コンパレータ3a及び減算器3bで構成される２値
化及び誤差演算部３は、後述の誤差で補正された規格化
された多値データ（ｆ＋Ｅ）と重み付き平均値（m₀＋
f₀）及び既知の重みＲ（0,0）とから、式に基づき画
像の２値化結果を出力する。同時に２値化結果は２値デ
ータ２ライン遅延部11に入力される。

尚、第1B図では、２値化及び誤差演算部３の内部をコ
ンパレータ3aと減算器3bとで概念を簡略に示している
が、正確には式より明白なように、コンパレータ3aに
は｛加算器２からの平均値＋Ｒ（0,0）/2｝が入力され
て、比較結果Ｂが出力され、減算器3bには、コンパレー
タ3aの出力（Ｂ＝１）の場合は｛加算器２からの平均値
＋Ｒ（0,0）｝が、コンパレータ3aの出力（Ｂ＝０）の
場合は｛加算器２からの平均値｝が入力されて、減算値
を1/2した値が出力される。

一方、誤差E₂（＝E₁＝1/2E）は加算器９に入力され、
入力される多値データｆ（i,j）をまずE₂で補正する。
該加算器９の出力はE₂ラインメモリ７に入力され１ライ
ン分遅延する。５は上記E₂ラインメモリ７の出力つまり
注目するｉライン目のE₂のみ補正されたデータに誤差E₁
を加算し補正する加算器であり、通常は誤差E₁がそのま
まマルチマルチプレクサ６で選択されて同加算器５に入
力される。E₁誤差つなぎメモリ８は、各ｉライン目の最
終画素の２値化時に次の走査、つまり第３図において走
査（Ｉ）実行時各ライン毎ｊ方向に２値化してゆき走査
（II）との境界画素を２値化した際に走査（II）の先頭
画素にくり越して加算すべきE₁誤差を次走査（II）実行
時まで記憶する為のつなぎメモリである。記憶されたE₁
データは走査（II）実行時に読み出され、先頭画素の２
値化時のみマルチマルチプレクサ６により選択されて前
記加算器５に加えられる。E₁画素つなぎメモリ８により
先頭画素の２値化処理にも誤差を伝播できる。

さて、誤差E₁,E₂で共に補正されたデータはＤ・F/F4
により１画素遅延し、前記２値化及び誤差演算部３に入
力され、上記動作を１画素毎繰り返す。

多値データ演算部10は５個のＤ・F/Fと加算器とで構
成され、１ライン毎に先頭多値データと終端多値データ
をラツチ保持すると共に、１ライン同期信号に応じて内
部のＤ・F/Fをシフトして保持するように構成すれば、
容易に実施出来る。

ここで、図1Bにおける、２値化及び誤差演算部３、Ｅ
ラインメモリ７、Ｅ誤差つなぎメモリ８、マルチプレク
サ６、加算器5,9、DF/F4が、図1Aの平均濃度保存部102a
の機能を実現する構成であり、図1Bにおける、２値デー
タ遅延部11、F/F12から18、多値データ演算部10、２値
データ平均値演算部１、加算器２が、図1Aのデータ切換
部102bの機能を実現する構成である。

尚、多値データ演算部は重み付きマスクが本実施例の
３×３以上になつた場合には演算量が多くなるが、例え
ばｆ（i,j）が８ビツトデータ長であればその上位２ビ
ツト,3ビツト程度を用いて実施しても十分効果が得られ
る。

又、平均値演算部は１ビツトデータと固定値との積和
演算である為、ROMを用いなくともゲートアレイ等で数1
00ゲートの集積回路として実施可能であり、第1B図にお
いてメモリ以外は２〜3000ゲートのゲートアレイで実施
可能である。

又、本実施例に示した２値化方法では、注目画素の重
みＲ（0,0）を零にしても従来の誤差拡散法より簡単で
従来の平均濃度近似法より階調表現の高い結果が得られ
るため、Ｒ（0,0）＝０とすることにより平均誤差の演
算を簡素化すれば、特に上記ゲートアレイによる平均値
演算部の実現に際しては有利である。

更に、誤差の分配は２画素に限定されず、又平均値演
算マスク領域やその重みは本例に限定されない。

更に、本実施例の回路をR,G,B3色分持たせることで、
カラー画像を再現することも可能である。

［発明の効果］ 本発明により、シリアル型走査において２値化画像端
部を正確に疑似中間調処理する画像処理装置を提供でき
る。

すなわち、画像の端部２値化時に参照するすでに２値
化された２値データが存在しない場合に、同位置の多値
データを用いて等価的に２値データに基づく重み付き平
均値を求めることにより、画像端部から全てその結果が
有効な２値化が可能となる。又、誤差拡散をも伝播させ
ることにより、２値化の連続性を保つことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第1A図は本実施例の画像処理装置の構成を示すブロツク
図、 第1B図は本実施例の２値化処理部の詳細な構成を示すブ
ロツク図、 第2A図〜第2D図は本実施例の画像処理装置の処理方式の
原理を説明するための図、 第３図は本実施例の画像処理装置の走査方式を説明する
図である。 図中、100……画像読込部、101……量子化部、102……
２値化処理部、102a……平均濃度保存部、102b……デー
タ切換部、102c……切換制御部、103……画像出力部で
ある。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の走査領域の各走査領域ごとに入力多
   値画像データを所定領域の平均値を用いて２値画像デー
   タに２値化処理する画像処理装置であって、 ２値化処理済みの複数画素の２値画像データの平均値を
   演算する第１の平均値演算手段と、 複数画素の多値画像データの平均値を演算する第２の平
   均値演算手段と、 前記所定領域が、２値化処理済の２値画像データが存在
   する領域と２値画像データが存在しない領域とからなる
   場合は、前記第１の平均値演算手段からの平均値と前記
   第２の平均値演算手段からの平均値とに基づいて、多値
   画像データを２値画像データに変換する際に用いる平均
   値を決定する決定手段と、 前記決定手段からの平均値を用いて、多値画像データを
   ２値画像データに２値化処理する２値化手段とを有する
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】前記２値化手段の２値化により発生する誤
   差を拡散する誤差拡散手段と、 前記誤差を異なる走査領域間で伝播する手段とを更に備
   えることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。