JP2848568B2 - 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、２値データを多値データに変換し、所望の
画像処理を施した後、再度多値データを２値データに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］ 従来の擬似中間調処理方式として、独立決定型デイザ
法、条件付決定型デイザ法等が有る。

そして、２値化画像に対して、縮小、拡大、回転等の
フイルタ処理を行う方法として、独立決定型デイザ法で
２値化された画像から中間調画像を推定し、処理を加え
た後、再び２値化する、例えば特開昭58−25767号の方
法等が開示されている。

また、特開昭62−281673号の方法の様に、条件付決定
型デイザ法である誤差拡散法で２値化された画像に対し
て重み付き平均値を求め、これを多値中間調画像と推定
し、この画像に対して前記所望の処理を加えて加工した
後、再びED法で２値化する方法等がある。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、このような従来開示される方法では、
両デイザ法で２値化された２値画像に対して有効である
が、演算量が多く、またこのため処理速度も遅くなり、
高価な装置となつてしまう。

特に、後者で用いるED法による２値化手法はそれ自体
の演算量が特に多く、高速又は安価に装置として実現出
来ないという欠点を有している。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上述の課題を解決することを目的としてなさ
れたもので、２値データを多値データに変換し、所望の
画像処理を施した後、再度多値データを２値データに２
値化処理するにあたり、その２値化処理のための処理量
を軽減し、高速かつ安価に高画質な画像を得ることがで
きる画像処理装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成する一手段として例えば以下の構成
を備える。

即ち、２値化処理された２値データを入力し、多値デ
ータに変換する変換手段と、前記変換手段によって得ら
れた多値データに対し、所望の画像処理を施す画像処理
手段と、前記処理手段によって画像処理の施された多値
データを再度２値データに２値化処理する２値化手段と
を有し、前記２値化手段は、注目画像周辺の既に再２値
化された２値データから所定領域の平均値を求める平均
値演算手段と、前記平均値を閾値として、注目画素の多
値データを２値データに２値化処理する処理手段と、前
記注目画素の多値データと２値化の際閾値として用いた
平均値との差が、所定値より小さい場合に、該差を誤差
データとして、注目画素近傍の画素の多値データに加算
して誤差補正する誤差補正手段とを含むことを特徴とす
る。

［作用］ 以上の構成において、２値データを多値データに変換
し、所望の画像処理を施した後、再度多値データを２値
データに２値化処理するにあたり、その２値化処理のた
めの処理量を軽減し、高速かつ安価に高画質な画像を得
ることができる。

［実施例］ 以下、本発明に係る一実施例を図面を参照して詳細に
説明する。

［第１実施例］ まず、第１図を参照して本発明に係る一実施例の原理
について説明する。

第１図（Ａ）は入力画像の画素毎の２値濃度を示す。

第１図（Ａ）においてＩ（i,j）は多値データに復元
しようとする注目画素位置の入力画素の２値データを示
し、正規化された（０又は１の）値とする。また破線よ
り上の画素位置はすでに入力が終了し、注目画素位置の
処理に参照する為に一時的に格納されている２値データ
とする。

第１図（Ｂ）は重み付けマスクを表わす図である。

第１図（Ｂ）において、Ｃは平均濃度を求める重み付
けマスクの例であり、３×３サイズのマトリツクスで表
わしている。ここで次入力２値画素に対する重みＲ（0,
−１）＝０として用いる。

第１図（Ｃ）は、本実施例方式により復元された注目
画素近傍の多値データ（０〜１の値）を表わしており、
入力された２値データＩ（i,j）より下式に従がい多値
データｆ（i,j）を得る。

ここで第１図（Ｂ）に示す重みマスクＣ（x,y）は、
注目位置に近い程大きな値である事が好ましい。

又、その領域は同図に示す８画素に限定する必要はな
いが、注目位置から直交する２方向、もしくは４方向に
片寄つた方向性を有しない事が望ましい。

さて次に復元された多値データｆ（i,j）に、例えば
変倍、あるいはフイルタリング等の処理を施した後、再
び２値化する方法につき本実施例の原理を説明する。

第２図（Ａ）においてｆ（i,j）は２値化しようとす
る注目画素位置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２図（Ｂ）は２値化画像データを表わす図であり、
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２図（Ｃ）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）＝（0,−１）＝０として用い
る。

本実施例においては、注目画素近傍における２値画素
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）を用いて次に示す
一連の式に従い２値化される。

第３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）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、
入力画像全域にたつて平均濃度として、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で中
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画素後の画素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らず、これと同
等もしくはそれ以上の像再生能生力が得られるのは、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
わらず、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。

従つて、上記式，に示す様に、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、式に従つ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。

即ち、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、中間調を有する画像域であると判断
した場合のみである。そして、２値化する事によつて発
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した場合である。そし
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によれば、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。そして、中間調画
像域でない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。

以上の本実施例の特徴的処理方式を備える、本発明に
係る一実施例の画像処理装置のブロツク図を第４図に示
す。

第４図において、入力センサ部Ａは、CCD等の光電変
換素子およびこれ走査する駆動装置により画像を２値化
する装置、あるいはFAX等符合化された２値画像を復号
化して２値画像として出力する装置である。同入力装置
Ａより入力される２値データは、逐次２値−多値変換部
Ｂに入力される。ここでは各画素を６ビツトのデイジタ
ル多値データに復元し、64レベルの階調数を有する多値
画像に復元する。

復元多値データは編集加工部Ｃに出力され、例えば入
力されたA3サイズの画像を、所望するA4サイズの画像に
変換したり、あるいはフアクシミリ装置特有のG4⇔G3間
の画素密度変換、あるいは所望するエツジ強調、スムー
ジング等多値データ上では既に公知のデータの編集加工
操作を行なう。次に加工後の多値データは２値化回路Ｄ
に入力され、本実施例特有の画像処理により再び擬似中
間調処理されて、LBP、インクジエツトプリンタ、感熱
記録装置等に代表される２値プリンタＥで可視化され
る。

尚、所望に応じて、多値プリンタＦを用いれば図中に
示す様２値−多値変換部Ｂよりの出力、あるいは編集加
工部Ｃよりの出力から直接多値化しての記録が可能とな
る。

この場合には、必要に応じて、補正回路Ｇにおいて入
力センサ部Ａの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を含む所
望の補正処理をデジタル演算処理で行う。

上述した第４図に示す２値−多値変換部Ｂの詳細ブロ
ツクを第５図に示す。

第５図において1,2は入力された２値データを１ライ
ン分記憶する遅延RAM,3〜７は該２値データを１画素分
遅延させる為のＤタイプフリツプフロツプDF/F、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多値データｆ（i,j）として復
元し出力する為の平均濃度演算ROMである。

以上の構成において、注目画素データＩ（i,j）が今
入力されたとすると、DF/F7出力端では第１図（Ａ）の
Ｉ（i,j−１）に相当する２値データが出力される。同
注目位置データを入力し約１ライン分遅延保持する遅延
RAM2出力端では、１ライン遅延させた２値データＩ（ｉ
−1,j＋１）が出力される。該出力はRAM1に入力され、
以上の２つの遅延RAM2,1により２ライン遅延させた２値
データＩ（ｉ−2,j＋１）が平均濃度演算ROM8に出力さ
れる。

さらに、DF/F3はＩ（ｉ−2,j）、DF/F4はＩ（ｉ−2,j
−１）、DF/F5はＩ（ｉ−1,j）、DF/F6はＩ（ｉ−1,j−
１）、DF/F7はＩ（i,j−１）を平均濃度演算ROM8に出力
する。

これにより、全２値データをRAM8の入力マトレス端子
に入力すれば、前述の式◎で示す積和演算が平均濃度演
算ROM内のテーブルを用いて容易に得られる。

第６図に重みマスクの一例を示す。第６図の重みマス
クは周囲７画素と注目位置の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６図に示す重みマスク
を用いたので実際に入力されう６ビツト画像濃度レベル
（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６ビツト値に変換した値
として格納しておく。

上述した第４図における２値化回路Ｄの詳細ブロツク
図を第７図を示す。

第７図において、31,32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、33〜37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）、
38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
の多値データと平均濃度演算ROM38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、11は加算器
12よりの多値データはデータ１クロツク期間遅延するＤ
タイプのフリツプフロツプ（DF/F）、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。

以上の構成において、比較器10は式に基づき２値化
した１ビツトのデータ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RAM32に入力され
ている。更に、RAM32により１ライン分遅延させた２値
データＢ（ｉ−1,j＋１）はRAM1に入力され、以上の２
つの遅延RAM32,31により２ライン遅延させた２値データ
Ｂ（ｉ−2,j＋１）が平均濃度演算ROM38に出力される。

さらに、DF/F33はＢ（ｉ−2,j）、DF/F34はＢ（ｉ−
2,j−１）、DF/F35はＢ（ｉ−1,j）を、DF/F36はＢ（ｉ
−1,j−１）、DF/F37はＢ（i,j−１）をそれぞれ平均濃
度演算ROM38に出力する。

上記２値データは第２図に示すように、入力画像ｆ
（i,j）に対し周辺画素の２値化画像である。平均濃度
演算ROM38にはあらかじめ式に基づきに示す２値化
閾値ｍ（i,j）が格納されているので、これらを平均濃
度演算ROM38の入力アドレスに接続すれば、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、演算器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タ信
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、前記誤差Ｅ（i,j＋
１）の絶対値が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８図（Ａ），（Ｂ）に重みマスクの一例を示す。

第８図（Ａ）の重みマスクは周囲７画素の２値データ
から平均値を求めるものである。

また、第８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８図（Ａ）に示す重みマスクを用いたの
で、実際に入力される６ビツト画像濃度レベル（０〜6
3）に正規化する為に平均濃度演算ROM38のROMテーブル
は式で得られた値を63倍して６ビツト値に変換した値
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、本発明は以上の例に限定さ
れるものではない。例えば、第２図において、２値化誤
差Ｅを、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
現能生力は向上する。

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。

［他の実施例］ 以上説明した実施例による２値−多値変換方式は、平
均誤差最小法、誤差拡散法、ベイヤー型デイザ法、さら
に上述した本実施例での２値化法、いずれにおいて２値
化された画像に対しても良好に多値画像に復元出来る。
しかし、この２値−多値変換方式も以上の例に限定され
るものではなく、種々変形して応用可能である。

例えば、１ドツトが64画素又は32画素程度で構成され
る、いわゆるドツト集中型（フアツテイング）デイザの
適用を受け２値化された２値画像に対しては、特に低濃
度、高濃度部分における２値画像入力時に有する集中化
されたドツトの低周波の周期性が残るために、例えば、
第６図に示す重みマスクをさらに拡大した４×４画素、
６×６画素程度の重みマスクを用いる事が望ましく、入
力像が該デイザの適用を受けたか否かの情報が既知であ
れば、適応的に該広い平均マスクを切り換えて用いる事
が望ましい。

尚、マスクを大とすることを本実施例ではROMを用い
て積和演算を実施しているが、同処理は各１ビツトデー
タと定数との積和演算である為に数段で構成する加算器
のみで実施出来る事は述べるまでもなイ。更に、該演算
部分をゲートアレー等の集積回路で実施することによ
り、コスト的にも有利なものとすることができる。

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,Bの３色をする
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］ 以上説明したように本発明によれば、２値データを多
値データに変換し、所望の画像処理を施した後、再度多
値データを２値データに２値化処理するにあたり、その
２値化処理のための処理量を軽減し、高速かつ安価に高
画質な画像を得ることができる画像処理装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図（Ａ）は本発明に係る一実施例における入力画像
の画素毎の２値濃度を示した図、 第１図（Ｂ）は本実施例における画素毎の重み付けマス
クを示した図、 第１図（Ｃ）は本実施例により復元された注目画素近傍
の多値データを示した図、 第２図（Ａ）は本発明に係る一実施例における画素毎の
多値画像を示した図、 第２図（Ｂ）は本実施例における画素毎の２値化画像を
示した図、 第２図（Ｃ）は本実施例における画素毎の重み付けマス
クを示した図、 第３図（Ａ），（Ｂ）は本実施例における２値化処理の
原理を説明するための図、 第４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５図は本実施例の２値−多値変換部の詳細を示すブロ
ツク図、 第６図は２値−多値変換部の重みマスクの例を示した
図、 第７図は本実施例の２値化回路の詳細を示すブロツク
図、 第８図（Ａ），（Ｂ）は２値化回路の重みマスクの例を
示した図である。 図中、1,2,31,32……遅延RAM、３〜7,11,14,33〜37……
フリツプフロツプ、8,38……平均濃度演算ROM、９……
減算器、10,13……比較器、12……加算器、14……セレ
クタ、Ａ……入力装置、Ｂ……２値−多値変換部、Ｃ…
…編集加工部、Ｄ……２値化回路、Ｅ……２値プリン
タ、Ｆ……多値プリンタ、Ｇ補正回路である。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２値化処理された２値データを入力し、多
   値データに変換する変換手段と、 前記変換手段によって得られた多値データに対し、所望
   の画像処理を施す画像処理手段と、 前記処理手段によって画像処理の施された多値データを
   再度２値データに２値化処理する２値化手段とを有し、 前記２値化手段は、注目画素周辺の既に再２値化された
   ２値データから所定領域の平均値を求める平均値演算手
   段と、前記平均値を閾値として、注目画素の多値データ
   を２値データに２値化処理する処理手段と、前記注目画
   素の多値データと２値化の際閾値として用いた平均値と
   の差が、所定値より小さい場合に、該差を誤差データと
   して、注目画素近傍の画素の多値データに加算して誤差
   補正する誤差補正手段とを含むことを特徴とする画像処
   理装置。