JP3043033B2 - 画像処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、中間調を含む多値画像の誤差拡散法等によ
る白黒への中間調２値化方法を用いた画像処理方法に関
するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、例えばプロシ
ーディングズ オブ ザ エス・アイ・ディ（Proceedi
ngs of the S.I.D.）、17/2（1976年）フロイド アン
ド スティンバーグ（Floyd ayd Steinberg）（米）
“アン アダプティブ アルゴリズム フォア スペシ
ャル グレイスケール（An Adaptive Algorithm for Sp
atial Greyscale）"P.75−77に記載されるものがあっ
た。

前記文献に記載されるように、従来より例えばディジ
タルファクシミリにおいて、中間調を疑似的に表現する
ための中間調２値化方法を用いた画像処理方法として、
誤差拡散法を用いた画像処理方法が知られている。

この誤差拡散法は、２値化する入力画素Minの濃度値
と出力画素Moutの濃度値との差を誤差Ｇとして、２値化
した画素の周辺画素に重み付けを施した後に加算し、そ
の値を入力画素値として固定閾値で２値化する方法であ
る。この種の１次元の誤差拡散法を第２図に、２次元の
誤差拡散法を第３図にそれぞれ示す。

第２図は、１次元の誤差拡散法を用いた画像処理方法
を説明するための図である。

第２図の処理方向は、左から右である。入力画素Min
を２値化する場合、まず第１の入力画素M1は、固定閾値
Mthより大きいので、出力画素Moutとして黒Ｂが出力さ
れる。ここで、黒Ｂは、第２図の上に示す線の値（スキ
ャナのダイナミックレンジの最大値）であり、これと入
力値（入力画素M1）との差（入力値−出力値）が誤差Ｇ
となる。この誤差Ｇに、誤差を拡散させる画素が１つな
ので、重率１を掛けて右隣の画素M2に加算する。この第
２の入力画素M2に対して、誤差Ｇが加算された後の値を
固定閾値Mthで２値化する。ここでの出力画素Moutは、
白Ｗであり、そこで生じた誤差を隣の入力画素M3に加算
する。このようにして、誤差G,…を順次加算して固定閾
値Mthで２値化するのが、誤差拡散法である。

第３図は、２次元の誤差拡散法での誤差を拡散させる
注目画素Maと、その注目画素Maに対する重率を示したも
のである。

このように、従来の画像処理方法では、中間調の濃度
を含む入力画素Minを、誤差拡散法を用いて２値化処理
し、それに応じた画像データを出力するようになってい
た。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の画像処理方法では、誤差拡散法
を用いて２値化処理を行っているので、前述したように
通常は注目画素Maが黒として出力された場合、その固定
閾値Mthとの誤差Ｇは負となり、それによって注目画素M
aの周辺の周辺画素の濃度値が下がり、文字等の細い黒
線が白として出力されやすくなる。そのため、文字等の
細い黒線がかすれるという問題があり、それを解決する
ことが困難であった。

本発明は前記従来技術が持っていた課題として、誤差
拡散法を用いて２値化処理を行った場合、文字等の細い
線がかすれるという点について解決した画像処理方法を
提供するものである。

（課題を解決するための手段） 前記課題を解決するために、本発明のうちの第１の発
明は、中間調の濃度を含む入力画像を、中間調２値化方
法を用いて２値化処理し、それに応じた画像データを出
力する画像処理方法において、前記入力画像中の注目画
素が線に属するか否かを線判定処理で判定し、前記判定
結果が線に属すると判定されたときには所定値設定処理
により、前記注目画素の２値化誤差をゼロ以外の所定の
値に設定し、該判定結果が線に属さないと判定されたと
きには注目画素の濃度値と出力画素の濃度値との差を２
値化誤差として設定し、前記２値化処理を行わせるよう
にしている。

第２の発明は、第１の発明において、前記線判定処理
は、前記注目画素とその近傍画素との濃度差からエッジ
を判定し、前記エッジの判定結果が所定のパタンに適合
するか否かによって前記注目画素が線に属するか否かを
判定するようにしている。

第３の発明は、第１の発明において、前記中間調２値
化方法は、誤差拡散法、平均誤差最小法、メッシュ内画
素分配法等のランダムディザ法を用いるようにしてい
る。

（作 用） 第１の発明によれば、以上のように画像処理方法を構
成したので、中間調２値化方法を用いた２値化処理の際
に、線判定処理によって入力画素中の注目画素が線に属
するか否かが判定される。その判定結果が線に属すると
判定されたときには、所定値設定処理により、注目画素
の２値化誤差がゼロ以外の所定の値に設定され、該判定
結果が線に属さないと判定されたときには、注目画素の
濃度値と出力画素の濃度値との差が２値化誤差として設
定され、２値化処理が行われる。これにより、文字等の
細い線のかすれが除去され、的確な２値化処理が行なえ
る。

第２の発明では、注目画素とその近傍の近傍画素との
濃度差からエッジを判定し、その判定したエッジによる
形状に対して所定のパターンとのパタンマッチングを行
ない、注目画素が線に属するか否かを判定している。こ
れにより、注目画素が線に属するか否かの判定が簡単か
つ的確に行なえる。

第３の発明では、中間調２値化方法として誤差拡散法
等のランダムディザ法を用いることにより、網点印刷を
含む画像でのモアレ（moir、縞模様）が生ぜず、２値
化精度の向上が図れる。

従って、前記課題を解決できるのである。

（実施例） 第１図は、本発明の実施例を示す画像処理方法を用い
た画像処理装置の機能ブロック図である。

この画像処理装置は、誤差拡散法を用いて２値化処理
する装置であり、スキャナ、A/D変換器、及び補正回路
等で構成され、入力画像を読み取って画素単位で多値の
濃度値を出力する入力部11を有している。この入力部11
の出力側には、入力部11からの画素濃度S11に基づき注
目画素が線に属するか否かの線判定処理を行なう線判定
部12が接続されると共に、加算器13が接続されている。
加算器13は、入力部11からの画素濃度S11に誤差を加算
する機能を有し、その出力側には２値化部14及び誤差計
算部15が接続されている。２値化部14は、加算器13の出
力信号M13を固定閾値により２値化する機能を有し、ゲ
ート回路等で構成されている。誤差計算部15は、加算器
13の出力信号M13と２値化部14の出力信号とに基づき、
２値化誤差Ｇ（m,n）を計算するもので、演算回路等で
構成されている。

この誤差計算部15と所定値設定部16とが、セレクタ17
を介して誤差発生部18に接続されている。所定値設定部
16は、注目画素が線と判定された場合に置き換える注目
画素の２値化誤差を、セレクタ17へ与える機能を有して
いる。セレクタ17は、線判定部12の出力に基づき、誤差
計算部15の出力、または所定値設定部16の出力のいずれ
か一方を選択し、２値化誤差Ｇ（x,y）を誤差発生部18
へ与える回路である。誤差発生部18は、セレクタ17から
の２値化誤差Ｇ（x,y）を拡散させるために、入力され
た画素の濃度値に対し、加算器13へ与える加算用の誤差
GS（m,n）を出力すると共に、誤差Ｇ（ｍ−1,n）を出力
する機能を有し、その出力側にはラインメモリ19がフィ
ードバック接続されている。ラインメモリ19は、誤差発
生部18の出力誤差Ｇ（ｍ−1,n）を入力して誤差Ｇ（ｍ
＋2,n−１）を誤差発生部18へフィードバックする機能
を有している。

また、２値化部14の出力側には、プリンタあるいは符
号化装置等で構成される出力部20が接続されている。

ここで、加算器13、２値化部14、誤差計算部15、誤差
発生部18、及びラインメモリ19により、誤差拡散法が実
行される。そして本実施例の特徴は、線判定部12、所定
値設定部16及びセレクタ17を設けた点である。

第４図は、第１図中の線判定部12の構成例を示す機能
ブロック図である。

この線判定部12は、注目画素に対して８近傍画素でエ
ッジ検出を行ない、線判定処理を行なう機能を有してい
る。即ち、この線判定部12は、画像濃度S11の入力値を
保持するラッチ40〜48及びラインメモリ49,50を有し、
その出力側には、注目画素がエッジか否かを判定するエ
ッジ判定部51〜58が接続されている。このエッジ判定部
51〜58は、加算器及びコンパレータ等で構成され、その
出力側には、パタンマッチング部59が接続されている。
パタンマッチング部59は、エッジ判定部51〜58の出力信
号ZB（１）〜ZB（８）に対してパタンマッチングを行な
い、そのマッチング出力信号ZBLを出力してセレクタ17
へ与える機能を有している。

第５図（ａ）〜（ｃ）は第４図のパタンマッチング部
59で用いられる線判定パタンの例を示す図、及び第６図
（ａ），（ｂ）は従来と本実施例の出力例を示す図であ
り、これらの図を参照しつつ、本実施例の画像処理方法
を説明する。

第１図において、中間調の濃度を含む入力画像が入力
部11に入力されると、該入力部11は、画素単位で多値の
画素濃度S11を線判定部12及び加算器13へ出力する。本
実施例では、入力部11は例えば64階調の処理を行ない、
０〜63までの濃度値を出力する。すると、線判定部12で
は、画素濃度S11を入力し、注目画素が線に属するか否
かを判定し、注目画素が線に属するならば、例えば
“1"、そうでなければ“0"をセレクタ17へ出力する。

この線判定部12の線判定処理を、第４図を参照しつつ
さらに説明する。

第４図の線判定部12において、注目画素に対して例え
ば８近傍画素でエッジ検出を行なうため、先ずラッチ40
〜48及びラインメモリ49,50によって入力部11からの画
素濃度S11を保持する。そして、エッジ判定部51〜58
で、 Ｍ（40）−Ｍ（ｋ）＞TH ……（１） 但し、ｋ＝41,42,…48 Ｍ（ｋ）：各画素の濃度値 TH:エッジ判定閾値 の比較を行ない、注目画素Ｍ（40）がエッジか否かを判
定する。その判定出力信号ZB（ｎ）（ｎ＝1,2,…,8）に
対し、パタンマッチング部59でマッチング処理を行い、
一定のパタンにあてはまった場合、マッチング出力信号
ZBLを“1"として出力する。それ以外は“0"として出力
する。

パタンマッチング部59において、エッジ判定部51〜58
の出力をマッチングさせるパタン例が第５図（ａ）〜
（ｃ）に示されている。このパタン例は、３×３のパタ
ンである。この第５図では、斜線で示した部分Ｐが特に
濃度が高い画素であり、注目画素に対してはエッジとな
らない部分である。つまり、斜線部分Ｐでは、判定出力
信号ZB（ｎ）が“0"である。この判定を第５図（ａ）に
ついて論理式で表わすと、次式（２）となる。

ZBL＝▲▼・ZB（２）・ZB（３） ・ZB（４）・▲▼・ZB（６） ・ZB（７）・ZB（８） ……（２） このようにして、いずれかのパタンを満足した場合、
パタンマッチング部59の出力信号ZBLが“1"、そうでな
ければ“0"となり、それを第１図のセレクタ17へ与え
る。ここで、３×３の狭い範囲で直線的なパタンを用い
ることで、注目画素が線に属するか否かを判定し、その
判定結果から線の一部と見られる画素を的確に抽出す
る。

さらに、第１図において、入力部11から出力される画
素濃度S11は加算器13に与えられるので、該加算器13で
は、注目画素の濃度値に、誤差発生部18からの誤差を加
算してその加算出力信号M13を２値化部14及び誤差計算
部15へ送る。２値化部14は、加算器13の出力信号M13を
固定閾値により２値化し、黒ならば“1"を、白ならば
“0"の信号を、誤差計算部15及び出力部20へ出力する。
誤差計算部15では、加算器13の出力信号M13と２値化部1
4の出力信号とを入力し、次式（３），（４）の計算を
行なう。

２値化部14よりの出力信号が“0"の場合 Ｇ（m,n）＝Ｍ ……（３） ２値化部14よりの出力信号が“1"の場合 Ｇ（m,n）＝Ｍ−UL ……（４） ここで、Ｇ（m,n）は誤差計算部15から出力される２
値化誤差、Ｍは加算器13の出力信号である。また、ULは
入力部11の出力画素濃度の最大値であり、本実施例で
は、例えば63である。

この誤差計算部15の出力２値化誤差Ｇ（m,n）は、所
定値設定部16の出力信号と共に、セレクタ17へ与えられ
る。所定値設定部16では、線と判定された場合に置き換
える注目画素の２値化誤差をセレクタ17へ与える。この
所定値は、本実施例では、例えばダイナミックレンジの
中心値の31としている。

セレクタ17では、線判定部12の出力信号に基づき、誤
差計算部15の出力２値化誤差、または所定値設定部16の
出力信号のいずれか一方を選択する。線判定部12の出力
信号が“0"の場合、誤差計算部15からの２値化誤差を誤
差発生部18へ出力し、線判定部12の出力信号が“1"の場
合、所定値設定部16からの所定値を誤差発生部18へ出力
する。誤差発生部18では、例えば第３図に示す画素及び
重率で、セレクタ17からの２値化誤差Ｇ（x,y）を拡散
させる。例えば、誤差発生部18では、入力された画素の
濃度値に対し、加算されるべき誤差GS（m,n）を次式
（５）に基づき計算し、その計算結果を加算器13へ出力
する。

GS（m,n）＝［Ｇ（ｍ−1,n）×７＋ Ｇ（ｍ＋1,n−１）×３＋Ｇ（m,n−１）×５ ＋Ｇ（ｍ−1,n−１）×１］/16 ……（５） ここで、GS（m,n）は誤差発生部18の出力誤差、Ｇ
（x,y）は各画素の２値化誤差、ｘ及びｙはその画素の
主走査方向及び副走査方向の位置、ｍ及びｎは注目画素
の位置を示す。

ラインメモリ19は誤差Ｇ（ｍ−1,n）を誤差発生部18
から受け取り、誤差Ｇ（ｍ＋2,n−１）を誤差発生部18
へ出力する。ここでは、Ｇ（ｍ＋2,n−１）〜Ｇ（end,n
−１）と、Ｇ（start,n）〜Ｇ（ｍ−2,n）との合わせて
１ラインの誤差を記憶する。

このような２値化処理が行なわれた後、２値化部14の
出力が出力部20へ送られる。出力部20では、２値化部14
からの２値のデータを画像あるいはコードとして出力す
る。

以上のように、本実施例では、線判定部12により、注
目画素が線に属するか否かを判定し、線に属するとの判
定結果の場合、注目画素の２値化誤差を所定値設定部16
によってゼロ以外の所定値に設定し、誤差拡散法に基づ
き２値化処理を行なうようにしているので、注目画素の
周辺画素が該注目画素と同レベルに変換されやすくな
り、文字等の細い線がかすれて消えてしまうのを防止で
きる。その２値化処理の出力結果が、第６図（ａ），
（ｂ）に示されている。

この第６図（ａ），（ｂ）では、10.5ポイントの文字
を含むチャートを200dpi、256階調で読み込んだもので
ある。第６図（ａ）の従来の方法では、文字のかすれが
見られるが、本実施例の画像処理方法では、第６図
（ｂ）に示すように、文字のかすれがなくなっている。
従って、本実施例の画像処理方法では、文字等を含む中
間調画像の２値化処理に優れている。

なお、本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形
が可能である。その変形例としては、例えば次のような
ものがある。

（ｉ） 線判定処理のためにパタンマッチングする画素
は、第５図以外の３×５、あるいは５×５等でも良い。
さらに、中間調２値化方法は、誤差拡散法を用いる以外
に、平均誤差最小値、メッシュ内画素分配法等の他のラ
ンダムディザ法を用いても、上記実施例とほぼ同様の効
果が得られる。このランダムディザ法を用いた場合、網
点印刷を含む画像でのモアレがでないという利点を有し
ているが、このランダムディザ法以外の方法を用いて実
行することも可能である。

（ii） 上記実施例では、白地に表現された注目画素が
黒線に属するか否かの判定のみを行なっているが、黒地
に表現された白線に属するか否かの判定を行ない、白線
に属すると判定された場合には２値化誤差を所定値と置
き換えるようにしても良い。これにより、白線でのかす
れを取ることができる。

（iii） 網点印刷を含む画像でのモアレを考慮しない
ならば、注目画素が線ではなく、エッジと判定された時
に、２値化誤差を所定値を置き換えても良い。

（iv） 所定値設定部16で設定される所定値は、その値
を大きくすれば線のかすれは抑えられるが、擬似輪郭が
現れる等のおそれがある。そこで、この所定値は、入力
に文字が多いか、中間調画像が多いか、出力画像が文字
を重視するか、中間調画像を重視するか等によって、適
宜変化させれば良い。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、第１の発明では、注目画
素が線に属するか否かを判定し、その判定結果に基づい
て２値化誤差を可変とし（即ち、画素部位によって２値
化誤差を変更し）、線と判定された場合には、２値化誤
差をゼロ以外の所定値に置き換え、２値化処理を行なう
ようにしたので、注目画素の周辺画素が該注目画素と同
レベルに変換されやすくなり、文字等の細い線がかすれ
て消えてしまうのを的確に防止でき、細い線のかすれの
ない高品質の中間調の２値化処理が可能となる。従っ
て、ファクシミリやイメージスキャナ等といった種々の
２値化処理に有効である。

第２の発明では、注目画素と近傍画素との濃度差から
エッジを判定し、その判定結果をパタンマッチングする
ことにより、注目画素が線に属するか否かの判定を行な
うようにしているので、線判定が簡単かつ的確に行なえ
る。

第３の発明では、中間調２値化方法としてランダムデ
ィザ法を用いたので、網点印刷を含む画像でのモアレが
発生せず、２値化処理された画像の品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す画像処理方法を用いた画
像処理装置の機能ブロック図、第２図は１次元誤差拡散
法を説明するための図、第３図は２次元誤差拡散法を説
明するための図、第４図は第１図中の線判定部の構成ブ
ロック図、第５図（ａ）〜（ｃ）は第４図の線判定パタ
ン例を示す図、第６図（ａ），（ｂ）は従来と本実施例
の出力例を示す図である。 11……入力部、12……線判定部、13……加算器、14……
２値化部、15……誤差計算部、16……所定値設定部、17
……セレクタ、18……誤差発生部、19……ラインメモ
リ、20……出力部、40〜48……ラッチ、49,50……ライ
ンメモリ、51〜58……エッジ判定部、59……パタンマッ
チング部。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中間調の濃度を含む入力画像を、中間調２
   値化方法を用いて２値化処理し、それに応じた画像デ−
   タを出力する画像処理方法において、 前記入力画像中の注目画素が線に属するか否かを線判定
   処理で判定し、 前記判定結果が線に属すると判定されたときには所定値
   設定処理により、前記注目画素の２値化誤差をゼロ以外
   の所定の値に設定し、該判定結果が線に属さないと判定
   されたときには注目画素の濃度値と出力画素の濃度値と
   の差を２値化誤差として設定し、前記２値化処理を行わ
   せることを特徴とする画像処理方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像処理方法において、 前記線判定処理は、前記注目画素とその近傍画素との濃
   度差からエッジを判定し、前記エッジの判定結果が所定
   のパタンに適合するか否かによって前記注目画素が線に
   属するか否かを判定する画像処理方法。
3. 【請求項３】請求項１記載の画像処理方法において、 前記中間調２値化方法は、誤差拡散法を含むランダムデ
   ィザ法を用いた画像処理方法。