JP2880541B2 - ディザ画像の中間調推定方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔目 次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 発明の効果 〔概 要〕 疑似中間調表示されたディザ画像から元の中間調画像
を推定するようにしたディザ画像の中間調推定方式に関
し、 画像のぼけを防止すると共に文字等とディザ画像との
混在画像に適用することを目的とし、 ディザマトリクスでディザ処理した原画像について、
このディザマトリクスの大きさに対応した入力画素の画
素データの取り込みを行う画素入力手段と、取り込んだ
画素データに対してディザマトリクス内の閾値の配列に
応じて画素位置の正規化を行う正規化手段と、複数の走
査開口を設定し、濃度が一定であるとしてディザマトリ
クスにより求めた二値画像を各走査開口毎に複数個用意
し、これらの各二値画像と入力画素の二値画像とを走査
開口の大きい方から順に比較して一致した場合には、こ
の一致した走査開口の二値画像内の黒画素の比率に応じ
た中間調の推定を行う中間調推定手段と、所定のエッジ
画像を複数個用意し、これらの各エッジ画像と取り込ん
だ入力画素の二値画像とを比較して一致した場合には、
エッジ部分に相当する中間調推定を行うエッジ推定手段
と、所定のエッジ画像の中に、入力画素の二値画像と一
致するエッジ画像が存在する場合には、中間調推定手段
の中間調推定結果にかかわらず、エッジ推定手段の中間
調推定結果を選択する中間調選択手段とを備えるように
構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、疑似中間調表示されたディザ画像から元の
中間調画像を推定するようにしたディザ画像の中間調推
定方式に関するものである。

現在、ファクシミリ装置やスキャナ等の画像入出力機
器では、文字や線画だけでなく、ディザ画像等の疑似中
間調画像を対象とする場合が多くなってきている。これ
らの疑似中間調画像を含めた一般の二値画像から解像度
や階調性等の情報を引き出し、忠実に中間調画像を再現
することにより、従来からの多値画像の画像処理によっ
てディザ画像も容易に扱うことができ、例えば高域強調
やエッジ検出，拡大，縮小等が簡単に実現できるように
なる。

〔従来の技術〕

ディザ等の疑似中間調画像を対象とした従来の中間調
推定方法としては、特開昭62−3381号公報「ディザ画像
からグレーレベル画像を再構成する方法」が知られてい
る（の方法）。この方法は、ディザマトリクス内にあ
る黒画素の個数から中間調を推定するものである。

また、中間調推定方法の他の従来例としては、特開昭
61−288567号「ディザ画像の中間調画像推定方法」，特
開昭61−288568号「２値画像の中間調画像推定方法」が
ある（の方法）。この方法は、複数の走査開口を用意
し、走査開口内のドットパターンとの一致，不一致から
何れかの走査開口を選定し、あるいは走査開口内の画素
の配置に応じて何れかの走査開口を選定し、これら選定
した開口内の黒画素数に応じて中間調を推定する方法で
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述したの方法にあっては、ディザマト
リクス内の複数画素の中間調画像の１画素とが対応して
おり、画像全体が平滑化されるため、ディザ画像に文字
や線画等の濃度が急峻に変化するエッジ部分があった場
合に推定画像にぼけが生じるという問題点があった。

また、の方法にあっては、用意されている走査開口
のドットパターンは濃度が均一である画像をディザマト
リクスでディザ処理したものであり、上述した文字や線
画等を含むディザ画像ではドットパターンが一致する走
査開口が小さなものになるため推定誤差が大きくなっ
て、文字や線画等の濃度変化が急峻なエッジ部分を正確
に再現することができなかった。そのため、文字や線画
等とディザ画像との混在画像から中間調を推定するよう
な場合には推定誤差が多くて適用が困難であった。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもの
であり、推定画像のぼけを防止すると共に、文字や線画
等とディザ画像との混在画像に適用することができるデ
ィザ画像の中間調推定方式を提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明のディザ画像の中間調推定方式の原
理ブロック図である。

図において、画素入力手段111は、ディザマトリクス
でディザ処理した原画像について、このディザマトリク
スの大きさに対応した入力画素の画素データの取り込み
を行う。

正規化手段121は、画素入力手段111で取り込んだ画素
データに対して、対応するディザマトリクス内の閾値の
配列に応じて画素位置を変換して画素位置の正規化を行
う。

中間調推定手段131は、複数種の走査開口を設定し、
濃度が一定である画像に対して各走査開口に対応するデ
ィザマトリクスにより求めた二値画像を各走査開口毎に
複数個用意し、これらの各二値画像と、正規化手段121
で正規化された入力画素の二値画像とを走査開口の大き
い方から順に比較して一致した場合には、この一致した
走査開口の二値画像内の黒画素の比率に応じた中間調の
推定を行う。

エッジ推定手段141は、所定のエッジ画像を複数個用
意し、これらの各エッジ画像と、画素入力手段111で取
り込んだ入力画素の二値画像とを比較して一致した場合
には、エッジ部分に相当する中間調推定を行う。

中間調選択手段151は、所定のエッジ画像の中に、入
力画素の二値画像と一致するエッジ画像が存在する場合
には、中間調推定手段141の中間調推定結果にかかわら
ず、エッジ推定手段141の中間調推定結果を選択して出
力する。

従って、全体として、複数種の走査開口との比較によ
る中間調推定と、エッジ画像との比較によってエッジ部
分を抽出することによる中間調推定とを併用して行うよ
うに構成されている。

〔作 用〕

複数種の走査開口を設定し、濃度が一様である画像に
ついて各走査開口に対応するディザマトリクスにより求
めた二値画像を各走査開口毎に複数個用意する。従っ
て、中間調推定を行う入力画像の濃度が広範囲に渡って
一様である場合には、大きな走査開口に対応して用意さ
れた二値画像に入力画素の二値画像が一致する。入力画
像の濃度変化が激しくなるに従って、二値画像が一致す
る走査開口が小さくなる。このようにして用意された各
走査開口の二値画像との比較を行って、入力画素と二値
画像が一致した唯一の走査開口を選定し、この二値画像
に含まれる黒画素の比率に応じた中間調推定を行う。ま
た、入力画素の二値画像が予め用意してあるエッジ画像
に一致したときは、エッジ部分に相当する値を中間調推
定結果として得る。

このような中間調推定を行う場合、先ず、画素入力手
段111によってディザマトリクスの大きさに対応した入
力画素の取り込みを行い、この取り込んだ入力画素の位
置を正規化手段121によって変換する。この画素位置の
変換は、取り込んだ入力画素に対応するディザマトリク
ス内の閾値の配列を共通するための処理であり、ディザ
マトリクスの１種類の配列（通常はディザマトリクスの
行，列の一方あるいは両方をローテイトした数の配列が
存在する）のみを考慮すればよくなるので、用意する走
行開口の二値画像を減らすことができる。

入力画素位置の変換後、中間調推定手段131によって
入力画素の二値画像と一致する走査開口のうち最も大き
いものを選定し、選定した走査開口の二値画像内の黒画
素の比率に応じた中間調推定を行う。また、エッジ推定
手段141は、画素入力手段111で取り込んだ入力画素の二
値画像がエッジ画像と一致するかどうかで中間調推定を
行う。一致した場合には着目画素がエッジ部分であるも
のと判定し、エッジ部分に見合った中間調推定を行う。
このように一致した場合には、中間調推定手段131の推
定結果にかかわらず、エッジ推定手段141の推定結果
が、中間調選択手段151によって選択されて出力され
る。

本発明にあっては、複数種の走査開口を用意し、最適
な走査開口を選定して中間調推定を行うことにより推定
画像のぼけを防止することが可能になる。また、入力画
像中のエッジ部分を判定していることから、文字や線画
等のエッジ部分がディザ画像中に含まれる混在画像につ
いての中間調推定を行うことが可能になる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に
説明する。

第２図は、本発明のディザ画像の中間調推定方式を適
用した一実施例の構成を示す。また、第３図は実施例に
おける中間調推定処理の動作手順の概要を示す。

第２図において、211は画素入力回路を、221は画素位
置変換回路を、231は中間調推定回路を、235はエッジ推
定回路を、241は中間調選択回路をそれぞれ示してい
る。

画素入力回路211は、ファクシミリ装置やスキャナ等
で読み取った組織的ディザの画像の取り込みを行う（第
３図，ステップS1）。例えば、第４図に示す４×４のベ
イヤ型ディザマトリクスによってディザ処理された入力
画像を対象としている。

画素入力回路211内にあって、311,313,315,317のそれ
ぞれはシフトレジスタを示している。各シフトレジスタ
は、順次入力される各画素の二値データをシフトして、
４ビット（４画素分）のパラレルデータとして出力する
ものである。従って、４つのシフトレジスタ311〜317か
らは上述した４×４のディザマトリクスに対応した16画
素分の二値データが出力される。

画素位置変換回路221は、画素入力回路211で取り込ん
だ画素データに対し、入力画素位置を変換して画素位置
の正規化を行う（第３図，ステップS2）。ここで、正規
化とは入力画素群の列，行を必要に応じて入れ換えてデ
ィザマトリクスとの対応をとる操作という。画素位置変
換回路221内にあって、321,323,325,327,331,333,335,3
37はローテイトレジスタを、329は列カウンタを、339は
行カウンタをそれぞれ示している。

第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）に、入力画素群（16画
素）とこの入力画素群によって決定される中間調画像と
の関係を示す。同図に示すように、16画素からなる入力
画素群に基づいて中間調画像の１画素を決定する。

また、第６図に画素位置変換回路221による画素位置
の正規化の要領を示す。図において、「列0,行０」は原
画像として取り込む入力画像群の初期位置に対応してお
り、太枠で囲まれた入力画素群内の黒点（●）は入力画
素群の移動中心を示している。従って、入力画素群が１
列分右にずれると、入力画素群の移動中心が（列1,行
０）になる。また、同図の「位置変換後の画素群」は正
規化後の入力画素群の位置を示しており、入力画素群の
移動中心がどの位置にずれたかを示している。

具体的には、工程１における入力画素群を基準に考
え、移動中心の列及び行の位置を走査開口の大きさに応
じた数で割った余りの回数だけローテイトする。走査開
口としてはディザマトリクスに対応した４×４の大きさ
を考えているので行あるいは列を４で割る。例えば、工
程２では列の余りが１のため入力画素群の最終列を先頭
列にローテイトする。工程３では後二列をローテイト
し、工程４では後３列をローテイトする。また、工程５
では行の余りが１なので最終行を先頭にローテイトし、
工程６では行，列ともにローテイトする。このように入
力画素の列あるいは行の位置を入れ換えることにより、
対応するディザマトリクス内に配置された閾値の位置を
固定化することができ、次段の中間調推定回路231によ
る処理を画一化して処理手順を簡略化することができ
る。

上述した正規化処理を画素位置変換回路221で行う場
合、列カウンタ329によって列の余りを求め、行カウン
タ329によって行の余りを求める。また、４つのローテ
イトレジスタ321〜327のそれぞれは、シフトレジスタ31
1〜317のそれぞれから出力される４画素分のデータを取
り込んで、列カウンタ329で求めた列の余りの数に応じ
たローテイト動作を行うものである。具体的には、ロー
テイトレジスタ321は、シフトレジスタ311から出力され
た４ビットデータを取り込んで所定のローテイト処理を
行った後、ローテイト後の４ビットデータの各ビットを
次段の４つのローテイトレジスタ311〜337のそれぞれに
入力する。同様に、ローテイトレジスタ323〜327は、そ
れぞれに対応するシフトレジスタ313〜317からの４ビッ
トデータを取り込んで所定のローテイト処理を行った
後、各ビットを４つのローテイトレジスタ331〜337のそ
れぞれに入力する。

４つのローテイトレジスタ331〜337のそれぞれは、ロ
ーテイトレジスタ321〜327から入力入力された４ビット
データを取り込んで、行カウンタ339で求めた行の余り
の数に応じたローテイト動作を行うものである。ローテ
イト処理後の16ビットデータ（４×４ビット）は画素位
置変換回路221から出力される。

中間調推定回路231は、画素位置変換回路221から出力
される16ビットデータに対応した正規化後の入力画素パ
ターンと、予め用意された複数種類の走査開口のドット
パターン（以後階調パターンと称する）とを比較し、一
致した階調パターンに応じて中間調の推定を行う（第３
図，ステップS3）。

第７図に、比較対象として用意する走査開口の一例を
示す。例えば、開口０〜開口８の９種類を用意するもの
とする。同図に示した各開口に含まれる黒点（●）位置
は全開口に共通の位置を示しており、パターンを比較す
る場合にはこの黒点を中心としたパターン比較を行う。

ところで、階調パターン（二値画像）は開口０では２
の16乗通り存在するが、原画像の濃度変化がない場合に
は17通りに限定される。濃度が一様な原画像を第４図に
示すディザマトリクスでディザ処理した場合、原画像の
濃度を１階調分ずつ大きくしていくと、得られたディザ
画像は全白から１画素ずつ黒画素に変化いて最終的には
全黒になる。従って、開口０では全白から全黒までの17
通りの階調パターンを用意する。

同様に、開口１では濃度変化がない場合には９通りに
限定され、この９通りの階調パターンを用意する。以下
同様にして、濃度変化がないものとして求めた階調パタ
ーンを各開口毎に用意する。

このように、比較する各開口の階調パターンとして濃
度変化がない場合のドットパターンを用意すると、入力
画素群に濃度変化がない場合（ディザ処理する前の画像
に濃度変換がない場合）には、入力画素のドットパター
ンと開口０と何れかの階調パターンとが一致するはずで
ある。また、濃度変化が激しくなるに従って、入出力画
素のドットパターンと階調パターンが一致する開口が小
さくなる。

中間調推定回路231は、入力画素群のドットパターン
と階調パターンとを比較して、ドットパターンが一致し
かつ最も大きな面積を有する開口の階調パターンを選定
し、この選定した階調パターン内の黒画素の個数によっ
て中間調推定を行う。

なお、各開口の大きさが異なるため、黒画素の個数に
開口の大きさに応じた一定値を乗算して中間調としてお
り、この開口の大きさと一定値との関係を第８図に示
す。図中の「乗算値」は、対応する開口の大きさと開口
０の大きさとの逆比を示しており、この乗算値によって
開口の大きさの違いを調整している。

第９図に、開口導出動作の具体例を示す。同図におけ
る「入力画素」は、画素位置変換回路221から出力され
る正規化後の16画素あるいはその一部のドットパターン
を示している。

先ず、工程１において、入力画素のドットパターンと
開口０の17通りの階調パターンとを比較する。この場合
は全てのパターンが不一致であるため工程２に進む。

工程２において、開口１に対応した入力画素のドット
パターンと開口１の９種類の階調パターンとを比較す
る。この場合も全て不一致であるため工程３に進む。

工程３において、開口２に対応した入力画素のドット
パターンと開口２の９種類の階調パターンとを比較す
る。この場合は４番目の階調パターンが一致しており、
このパターン内の黒画素の個数が３であるため、対応す
る乗算値２を掛け合わせた値６を中間調推定値として出
力する。

実際には、中間調推定回路231を中間調推定用ROM233
で構成し、入力画素に対応した16ビットデータをアドレ
ス入力として、各開口の階調パターンとの比較及び乗算
値との乗算処理を行った中間調推定値を一度に求めて出
力する。

エッジ推定回路235は、画素入力回路211から出力され
る16ビットデータに対応した正規化前の入力画素パター
ンと、予め用意されたエッジ抽出用の複数種類の走査開
口のドットパターン（以後エッジパターンと称する）と
を比較し、一致したエッジパターンに応じてエッジ推定
を行って中間調を推定する（第３図，ステップS4）。

第10図に、比較対象として用意するエッジ抽出用の走
査開口ンの一例を示す。例えば、開口０〜開口４の５種
類を用意するものとする。同図に示した各開口に含まれ
る黒点（●）位置は全開口に共通の位置を示しており、
パターンを比較する場合にはこの黒点を中心としたパタ
ーン比較を行う。

また、第11図に、第10図に示した各開口内にエッジ部
分が含まれるものと仮定した場合のエッジパターンを示
す。また、第10図の各エッジパターン下部の「Ｂ」は着
目画素がエッジ部分の黒画素であることを、「Ｗ」は着
目画素がエッジ部分の白画素であることをそれぞれ示し
ている。

従って、エッジ推定回路235は、入力画素パターンが
「Ｂ」に対応した各エッジパターンに一致したときは、
該当画素がエッジ部分の黒画素であるものと判定し、エ
ッジパターン内の全画素が全て黒画素であるときと同じ
中間調推定値16を出力する。また、入力画素パターンが
「Ｗ」に対応した各エッジパターンに一致したときは、
該当画素がエッジ部分の白画素であるものと判定し、エ
ッジパターン内の全画素が全て白画素であるときと同じ
中間調推定値０を出力する。なお、エッジパターンとの
比較は、開口０の比較を先に行って、広範囲に渡ってエ
ッジが存在する場合を優先的に抽出するものとする。

実際には、エッジ推定回路235をエッジ推定用ROM237
で構成し、画素入力回路211の出力をアドレス入力と
し、エッジ部分を判定した場合の中間調推定値０あるい
は16を一度に求める。

中間調選択回路241は、中間調推定回路231及びエッジ
推定回路233の何れか一方から出力された中間調推定値
を選択して出力する（第３図，ステップS5）。

この選択条件を第12図に示す。同図において、「○」
は第７図に示した各開口の階調パターンとの比較によっ
て中間調推定値を求めた中間調推定回路231を選択する
場合に、「×」は第11図に示したエッジパターンとの比
較によって中間調推定値を求めたエッジ推定回路235を
選択する場合にそれぞれ対応している。

中間調選択回路241内にあって、243はマルチプレクサ
を、245は選択決定用ROMをそれぞれ示している。選択決
定用ROM245は、中間調推定用ROM233及びエッジ推定用RO
M237におけるパターン比較結果（どの階調パターンある
いはエッジパターンと一致したかを表す情報）に応じた
選択指示データを作成して、マルチプレクサ243に送っ
ている。選択決定用ROM245は、第12図に示した選択条件
に従って選択指示データを出力し、この選択指示データ
を受け取ったマルチプレクサ243は、中間調推定用ROM23
3あるいはエッジ推定用ROM237から出力される何れかの
中間調推定値果を選択する。

このように、画素入力回路211で取り込んだ入力画素
群の各画素位置を画素位置変換回路221で正規化し、こ
の正規化した入力画素群の二値画像に対して用意した複
数の開口の階調パターンとの比較を行って、この比較に
おいて一致した階調パターン内の黒画素の比率に応じた
中間調の推定を行う。また、画素入力回路押211で取り
込んだ入力画素群の二値画像内に所定のエッジパターン
が現れていないかどうかを判定し、現れている場合には
周辺の白画素及び黒画素の比率に関わらず（階調パター
ンに関わらず）、エッジ部分に対応した中間調推定値と
して０あるいは16を得る。

従って、エッジパターンの判定を行ってエッジ部分に
対応する中間調推定値を得ることにより、ディザ画像に
含まれる文字や絵画等の濃度変化が急峻な部分について
も正確な中間調推定を行うことができ、文字や線画等と
ディザ画像との混在画像に対しても適用が可能となる。

また、エッジ部分以外については、濃度変化の状態に
応じた最適な中間調推定を行うことが可能になるため、
推定画像のぼけを最小限に抑えることができる。

なお、本発明の実施例にあっては、第７図に示した９
種類の走査開口を用いてドットパターンの比較を行った
が、他の走査開口を用いてもよく、面積が徐々に小さく
なるようにしてあれば、９種類以上あるいは以下の走査
開口であってもよい。また、第11図に示したエッジ抽出
用走査開口についても同様であり、各階調パターン，エ
ッジパターンも実施例のものに限定されるものではな
い。

更に、実施例では、階調パターンとの比較による中間
調推定回路231の中間調推定を先に行うようにしたが、
中間調推定回路231あるいはエッジ推定回路235のそれぞ
れの動作はどちらを先に行ってもよく、並行してもよ
い。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、複数種の走査開口
を用意し、最適な走査開口を選定して中間調推定を行う
ことにより、推定画像のぼけを防止することが可能にな
る。また、入力画像中にエッジ部分がある場合にはこの
エッジ部分を判定して中間調推定を行っていることか
ら、文字や線画等とディザ画像との混在画像に適用する
こともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のディザ画像の中間調推定方式の原理ブ
ロック図、 第２図は本発明のディザ画像の中間調推定方式を適用し
た一実施例の構成図、 第３図は一実施例の動作説明図、 第４図は４×４ベイヤ型ディザマトリクスの説明図、 第５図は入力画像と中間調画像との対応関係の説明図、 第６図は入力画素の位置変換の説明図、 第７図は走査開口の説明図、 第８図は開口と乗算値との対応関係図、 第９図は開口選定動作の具体例の説明図、 第10図はエッジ抽出用走査開口の説明図、 第11図はエッジパターンの説明図、 第12図は中間調選択条件の説明図である。 図において、 111は画素入力手段、 121は正規化手段、 131は中間調推定手段、 141はエッジ推定手段、 151は中間調選択手段、 211は画素入力回路、 221は画素位置変換回路、 231は中間調推定回路、 233は中間調推定用ROM、 235はエッジ推定回路、 237はエッジ推定用ROM、 241は中間調選択回路、 243はマルチプレクサ、 245は選択決定用ROM、 311,313,315,317はシフトレジスタ、 321,323,325,327,331,333,335,337はローテイトレジス
タ、 329は列カウンタ、 339は行カウンタである。

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディザマトリクスでディザ処理した原画像
   について、このディザマトリクスの大きさに対応した入
   力画素の画素データの取り込みを行う画素入力手段と、 前記画素入力手段で取り込んだ画素データに対して、対
   応する前記ディザマトリクス内の閾値の配列に応じて画
   素位置を変換して画素位置の正規化を行う正規化手段
   と、 複数の走査開口を設定し、濃度が一定である画像に対し
   て各走査開口に対応する前記ディザマトリクスにより求
   めた二値画像を各走査開口毎に複数個用意し、これらの
   各二値画像と、前記正規化手段で正規化された入力画素
   の二値画像とを走査開口の大きい方から順に比較して一
   致した場合には、この一致した走査開口の二値画像内の
   黒画素の比率に応じた中間調の推定を行う中間調推定手
   段と、 所定のエッジ画像を複数個用意し、これらの各エッジ画
   像と、前記画素入力手段で取り込んだ入力画素の二値画
   像とを比較して一致した場合には、エッジ部分に相当す
   る中間調推定を行うエッジ推定手段と、 前記所定のエッジ画像の中に、前記入力画素の二値画像
   と一致するエッジ画像が存在する場合には、前記中間調
   推定手段の中間調推定結果にかかわらず、前記エッジ推
   定手段の中間調推定結果を選択して出力する中間調選択
   手段と、 を備えるように構成したことを特徴とするディザ画像の
   中間調推定方式。