JP3136285B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は画像処理装置に関
し、特に多階調の画像データをより階調数の少ない画像
データに変換する画像処理装置及び画像処理方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、多階調の画像データをその階調数
を削減した画像データに変換する手段として、一般的に
ディザ処理や誤差拡散処理等が用いられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のデ
ィザ処理は、階調性を高くするためにはより大きなディ
ザマトリクスを使用しなければならず、解像度が低下し
てしまうので、解像度と階調性の両立が困難であるとい
う問題点がある。また、従来の誤差拡散処理は、原稿の
画像濃度と出力画像濃度の画素毎の濃度差を演算し、こ
の演算結果である誤差分を周辺画像に特定の重み付けを
施した後に分散させていく方法である。従って、注目画
素近傍に発生誤差を拡散させるので解像度と階調性の双
方がディザ処理より良好である。しかし、この誤差拡散
処理の欠点として、視覚的に認識可能な縞パターン（モ
アレ）が発生し、画質の低下を招くという問題点があ
る。

【０００４】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、従来の誤差拡散処理で得られる解
像度と階調性とを低下させることなく、視覚的に認識可
能な縞パターンが発生しない画像処理装置及び画像処理
方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、しきい値を用いて多階調
の画像データをより階調数の少ない画像データに変換す
る、誤差拡散回路を有する画像処理装置であって、注目
画素の近傍の誤差拡散処理された画像データを保存する
手段と、注目画素の誤差拡散処理結果の予測値を生成す
る手段と、保存された画像データと生成された予測値か
ら注目画素を原点とした所定形状の画像データ群よりな
る注目画素ウィンドウを生成する手段と、保存された画
像データから注目画素近傍の画素を原点とした少なくと
も１個の注目画素ウィンドウと同一形状の画像データ群
よりなる注目画素近傍ウィンドウを生成する手段と、注
目画素ウィンドウと注目画素近傍ウィンドウとをそれぞ
れ比較して、その関連性を判定する判定手段と、判定手
段による所定の関連性があるとの判定出力に応答して、
変換後の注目画素が予測値に合致する可能性を低下させ
るように画像データの変換に用いるしきい値を変更する
手段とを備えたものである。

【０００６】このように構成すると、比較するウィンド
ウ同士の関連性に基づいてしきい値の変更が制御され
る。請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成
において、所定の関連性を比較されたウィンドウ同士の
同一性又は類似性としたものである。このように構成す
ると、変換された画像データによる一定パターンの連続
性が阻止される。

【０００７】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明の構成において、比較されたウィンドウ同士が同一性
がある場合のしきい値の変更の度合を、比較されたウィ
ンドウ同士が類似性がある場合のしきい値の変更の度合
に比べて大きくしたものである。このように構成する
と、ウィンドウ同士が同一性がある場合の方が、類似性
がある場合より変換された画像データによる一定パター
ンの連続性をより強制的に阻止することができる。

【０００８】請求項４記載の発明は、請求項１から請求
項３のいずれかに記載の発明の構成において、予測値を
誤差拡散処理される前の画像データから予測される２番
目に高い発生確率の階調値としたものである。このよう
に構成すると、縞パターンの発生する恐れが少ない階調
値の画像データに対して不要にしきい値を変動させない
効率的な予測値となる。

【０００９】請求項５記載の発明は、しきい値を用いて
多階調の画像データをより階調数の少ない画像データに
変換する、誤差拡散回路を有する画像処理装置であっ
て、注目画素の近傍の誤差拡散処理された画像データを
保存する手段と、注目画素の誤差拡散処理結果の予測値
を生成する手段と、保存された画像データから注目画素
近傍の画素を原点とした、少なくとも２個が異なる形状
の画像データ群よりなる複数の注目画素近傍ウィンドウ
を生成する手段と、保存された画像データと生成された
予測値とから注目画素を原点とし、異なった形状の注目
画素近傍ウィンドウの各々に対応した形状の複数の画像
データ群よりなる注目画素ウィンドウを生成する手段
と、注目画素ウィンドウと注目画素近傍ウィンドウとに
おいて、それぞれ形状の対応するもの同士を比較して同
一性又は類似性を判定する判定手段と、少なくとも一組
のウィンドウ同士に同一性又は類似性があるとの判定手
段の判定出力に応答して、変換後の注目画素が予測値に
合致する可能性を低下させるように画像データの変換に
用いるしきい値を変更する手段とを備えたものである。

【００１０】このように構成すると、複数の組のウィン
ドウ同士の同一性又は類似性に基づいてしきい値の変動
が制御される。請求項６記載の発明は、請求項１又は請
求項５記載の発明の構成において、変更されたしきい値
を補正する手段をさらに備えたものである。請求項７記
載の発明は、しきい値を用いて多階調の画像データをよ
り少ない階調数の画像データに変換する画像処理方法で
あって、注目画素の変換後の画像データを予測し、注目
画素近傍の変換後の画像データ群よりなる第１の画像パ
ターンと、予測された画像データを含む画像データ群よ
りなる、第１の画像パターンと同一形状の第２の画像パ
ターンとの間に関連性が生じる可能性を判定し、可能性
があると判定された時、注目画素の変換のためのしきい
値をその可能性が低くなるように変更するものである。

【００１１】このように構成すると、注目画素の変換の
ためのしきい値が第１の画像パターンと第２の画像パタ
ーンとの間に関連性が生じる可能性を低くするように変
更される。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明は、比較するウィンドウ同士の関連性に基づいてしき
い値の変更が制御されるので、注目画素近傍の画像デー
タの内容に応じて、一定パターンの画像データの連続性
が制御される。従って、所望の画質の画像データを目的
に応じて出力することができる。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の効果に加えて、変換された画像データの一定パター
ンの連続性が阻止されるので、視覚的に認識される縞パ
ターンの発生が防止され、画質が向上する。請求項３記
載の発明は、請求項２記載の発明の効果に加えて、変換
された画像データによる一定のパターンの連続性の防止
が、注目画素近傍の画像データに応じてより細やかに制
御される。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項１から請求
項３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、縞パター
ンの発生する恐れが少ない階調値の画像データに対して
不要にしきい値を変動させないので、階調性を劣化させ
ることがない。請求項５記載の発明は、複数組のウィン
ドウに基づいてしきい値の変更が制御されるので、画像
データの特徴に応じて比較すべきウィンドウを選択する
ことができ、縞パターンの発生がより細やかに阻止され
る。

【００１５】請求項６記載の発明は、請求項１又は請求
項５記載の発明の効果に加えて、画像データの特徴を加
味してしきい値を補正するので、より効果的な画像デー
タの変換が可能となり、画質の向上に寄与する。請求項
７記載の発明は、しきい値が第１の画像パターンと第２
の画像パターンとの間に関連性が生じる可能性を低くす
るように変更されるので、視覚的に認識可能な縞パター
ンの発生を効率的に阻止し、画質の向上に寄与する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の第１の実施の
形態による画像処理装置の基本構成を示したブロック図
であり、図３は、図１のデータバッファの内容とウィン
ドウ信号との関係を示した図である。これらの図を参照
して、誤差拡散回路１２１に入力する画像データ入力信
号１０７は、誤差拡散処理結果予測値生成回路１０２に
入力され、誤差拡散処理結果予測値生成回路１０２は、
画像データ入力信号１０７に基づき誤差拡散処理結果予
測信号１０９を注目画素ウィンドウ生成回路１０３に出
力する。一方、誤差拡散回路１２１が出力する画像処理
後の画像データ出力信号１０８は、必要とされるライン
数分のラインバッファで構成された誤差拡散処理結果デ
ータバッファ１０１に格納される。誤差拡散処理結果デ
ータバッファ１０１に格納されている誤差拡散処理結果
信号１１０は、注目画素ウィンドウ生成回路１０３及び
複数の注目画素近傍ウィンドウ生成回路１０４ａ〜１０
４ｃに出力される。

【００１７】注目画素ウィンドウ生成回路１０３は、注
目画素★を原点としたウィンドウＷ内の誤差拡散処理結
果予測信号１０９（ｘ）及び誤差拡散処理結果信号１１
０（ｉ〜ｖ）を予め決定されているビット位置に配置し
た注目画素ウィンドウ信号１１１をウィンドウ間の相関
判定回路１０５に出力する。同様に、複数の注目画素近
傍ウィンドウ生成回路１０４ａ〜１０４ｃは予め決定さ
れたそれぞれが異なった位置の注目画素★の近傍を原点
としたウィンドウＷ₁ 〜Ｗ₃ 内の誤差拡散処理結果信号
１１０を、注目画素ウィンドウ生成回路１０３と同様に
予め決定されたビット位置に配置した注目画素近傍ウィ
ンドウ信号１１２ａ〜１１２ｃを相関判定回路１０５に
出力する。

【００１８】相関判定回路１０５は注目画素ウィンドウ
信号１１１と複数の注目画素近傍ウィンドウ信号１１２
ａ〜１１２ｃのいずれかとが予め決定されている同一又
は類似判定基準を満たすかどうか検査する。これらの基
準を満たす場合は、ウィンドウ間の相関判定信号１１３
を「真」に逆の場合は「偽」とし、誤差拡散しきい値生
成回路１０６に相関判定信号１１３を出力する。誤差拡
散しきい値生成回路１０６は、相関判定信号１１３が
「真」の場合、画像データ入力信号１０７と相関判定信
号１１３とに基づいて注目画素を誤差拡散処理した結果
が誤差拡散処理結果予測信号１０９と等しくなり難いよ
うに誤差拡散しきい値信号１１４を変更する。これによ
って後述するように縞パターンの発生を引き起こす同一
画像パターンの連続を防止することができる。

【００１９】図２は、図１の誤差拡散処理結果予測値生
成回路１０２の動作内容を示した図であり、２５６階調
の画像データ入力信号１０７を２階調の画像データ出力
信号１０８に変換する場合を想定している。図を参照し
て、誤差拡散処理結果予測信号１０９として、画像デー
タ入力信号１０７が１２７階調以下の場合は「１」、画
像データ入力信号１０７が１２７階調より大きい場合は
「０」の値が誤差拡散処理結果予測値生成回路１０２か
ら出力される。従って、低階調の連続エリアでは全白の
注目画素近傍ウィンドウ信号１１２ａ〜１１２ｃに対し
て注目画素は黒画素と予測されるので、注目画素ウィン
ドウ信号１１１と注目画素近傍ウィンドウ信号１１２ａ
〜１１２ｃとは同一とはならない。そのため、誤差拡散
しきい値信号１１４は変動しないので解像度及び階調性
の劣化を防止できる効果がある。同様に、高階調の連続
エリアでも画像ウィンドウ間に対し同一性が判定されな
いために、解像度及び階調性の劣化を防止できる効果が
ある。

【００２０】このように、予測信号は誤差拡散処理され
る前の画像データから予想される２番目に高い発生確率
の階調値としているのは、縞パターンの発生する虞のな
い画像データに対して不要にしきい値を変動させないた
めである。従って、入力される画像データの特性によっ
ては、２番目以外の他の発生確率の階調値を予測信号と
しても良い。

【００２１】図３を参照して、誤差拡散処理結果データ
バッファ１０１に格納された２階調の誤差拡散処理結果
データ内のａ〜ｖの誤差拡散処理結果信号１１０と誤差
拡散処理結果予測信号１０９とを用いて、ｏ、ｒ及びｕ
を原点とする３個の注目画素近傍ウィンドウＷ₁ 〜Ｗ₃
から、注目画素近傍ウィンドウ信号１１２ａ〜１１２ｃ
と注目画素ウィンドウＷから注目画素ウィンドウ信号１
１１が生成されている。ここで、各画素ウィンドウの形
状は３画素×３画素、原点は右下隅であることが予め決
定されている。また、各画素ウィンドウの左上隅画素を
ＭＳＢ（最上位ビット）に、右下隅画素をＬＳＢ（最下
位ビット）に順次配置して注目画素近傍ウィンドウ信号
１１２ａ〜１１２ｃと注目画素ウィンドウ信号１１１と
を生成することが予め決定されている。

【００２２】従って、注目画素ウィンドウ信号１１１、
注目画素近傍ウィンドウ信号１１２ａ〜１１２ｃのいず
れかの数値が等しい時画像ウィンドウ間のデータに同一
性があると判断でき、また注目画素ウィンドウ信号１１
１、注目画素近傍ウィンドウ信号１１２ａ〜１１２ｃの
ハミング距離の値が類似性を示すことになるので、画像
ウィンドウ間の同一性又は類似性の判定が容易になる。

【００２３】図４は、図１の誤差拡散しきい値生成回路
１０６の動作内容を示した図である。注目画素ウィンド
ウ信号１１１と複数ある注目画素近傍ウィンドウ信号１
１２ａ〜１１２ｃのいずれかとが等しい数値になった時
は、ウィンドウ間の相関判定信号１１３と２５６階調の
画像データ入力信号１０７とを用いて、誤差拡散処理の
誤差拡散しきい値信号１１４を図のように変更する。即
ち、誤差拡散しきい値信号１１４に１２８が設定される
のはウィンドウ間に同一性がない通常状態であり、ウィ
ンドウ間に同一性がある時は画像データ入力信号１０７
が１２７以下の時に誤差拡散処理のしきい値を１９２と
し、画像データ入力信号１０７が１２８以上の時に誤差
拡散処理のしきい値を６４とする。誤差拡散しきい値信
号１１４に１９２が設定されるのは、図２に示したよう
に誤差拡散処理結果予測信号１０９が「１」であり、し
きい値を上げて誤差拡散処理結果である画像データ出力
信号１０８に同じ値、即ち「１」を出力し難くするため
である。一方、誤差拡散しきい値信号１１４に６４が設
定されるのは、誤差拡散処理結果予測信号１０９が
「０」であり、しきい値を下げて画像データ出力信号１
０８に同じ値、即ち「０」を出力し難くするためであ
る。

【００２４】このように誤差拡散回路１２１において誤
差拡散しきい値信号１１４の数値が大きいと画像データ
出力信号１０８に「１」を出力する可能性が減少し、誤
差拡散しきい値信号１１４の数値が小さいと画像データ
出力信号１０８に「０」を出力する可能性が減少する。
従って、誤差拡散しきい値信号１１４が上記のように変
更されることにより、誤差拡散処理済画像データに一定
のパターンが連続し難いようなフィードバック制御がさ
れることになる。

【００２５】図５は、上記の実施の形態による画像処理
装置によって処理される、誤差拡散処理結果データバッ
ファ１０１に格納された２階調の具体的な画像データを
示した図である。中間値より若干低いほぼ一定の階調値
を持った画像データ入力信号１０７が連続して入力され
た場合、誤差拡散処理によって二値化処理された結果を
格納する誤差拡散処理結果データバッファ１０１は、図
に示すような白点と黒点の比率が１：１となったパター
ンを繰り返すエリアが生じる可能性がある。ただし、画
像データ入力信号１０７は中間値より若干低い階調値を
持つため、白点と黒点の比率が１：１のパターンを繰り
返した後に白点比率の高いパターンがいずれ発生するこ
とは避けようがない。そのため、視覚的に認識可能な面
積でこれらのパターンが切り替わることによって縞パタ
ーンを生じる虞がある。そこで、図５で発生している白
点と黒点の比率が１：１のパターンの連続が視覚的に認
識可能な面積において生じる前に、この連続性を阻止す
る必要がある。

【００２６】ここで、先ず図５に示した注目画素★が白
点になるか黒点になるかを検討してみる。ウィンドウＷ
に着目してみると、画像データ入力信号１０７は前述の
ように中間値より若干低い階調値を有するため、通常の
処理によればウィンドウＷの白点（５個）及び黒点（３
個）の比率から注目画素★には黒点が入る可能性が高
い。この場合の誤差拡散処理結果データバッファ１０１
の黒点及び白点の配列を示したのが図６である。

【００２７】図６から分かるように、注目画素を含めた
ウィンドウＷの白黒パターンとウィンドウＷ₁ の白黒パ
ターンとは完全に一致している。即ち、同一パターンが
繰り返されることになり、この繰り返しが視覚的に認識
されるほど連続し、その後別の白黒パターンに切り替わ
ってまたこのパターンが連続すると、図７に示すような
視覚的に不快な縞パターンが発生することになる。

【００２８】次に、図５の画像データに本願発明の第１
の実施の形態による画像処理装置による処理を行った場
合について説明する。誤差拡散処理結果予測信号１０９
は、図２に示したように画像データ入力信号１０７が中
間値より低いので「１」の値が出力され、ウィンドウＷ
の信号と誤差拡散処理結果予測信号１０９とを用いて、
注目画素ウィンドウ信号１１１は、「０１０１０１００
１」の値となる。一方、注目画素★から上方向に２画
素、左方向に１画素移動した位置を原点としたウィンド
ウＷ₁ の１１２も「０１０１０１００１」の値となり、
結果として注目画素ウィンドウ信号１１１と注目画素近
傍ウィンドウ信号１１２とが同一値になる。従って、ウ
ィンドウ間の相関判定信号１１３が「真」となるため、
誤差拡散しきい値信号１１４は、図４に示したように通
常値より大きな値に変更され、誤差拡散処理した結果注
目画素★が「１」となる確率を低下させる。

【００２９】このしきい値の変更によって注目画素★が
白点となったとした場合の誤差拡散処理結果データバッ
ファ１０１の状態を示したのが図８である。これによる
と、注目画素を含んだウィンドウＷの白黒パターンとウ
ィンドウＷ ₁ の白黒パターンとが一致しておらず、同一
パターンの連続が阻止された状態となっている。このた
め、図７に示したような同一パターンの連続に基づく縞
パターンの発生の可能性は、図９に示すように低くなり
画質を向上させる。

【００３０】尚、上記の実施の形態では、図４のように
ウィンドウ間の同一性の有無によって誤差拡散処理のし
きい値を変更しているが、同一性に限らず、ウィンドウ
間に類似性がある場合にもしきい値を変更すると縞パタ
ーンの発生を防止する効果がある。図１０は、このよう
なウィンドウ間の類似性も考慮に入れた本願発明の第２
の実施の形態による画像処理装置の誤差拡散しきい値生
成回路の動作内容を示した図である。

【００３１】ウィンドウ間の相関判定信号１１３は２ビ
ットで構成され、第１のビットはウィンドウ間の同一性
を示し注目画素ウィンドウ信号１１１と複数の注目画素
近傍ウィンドウ信号１１２ａ〜１１２ｃのいずれかとが
等しい数値になったとき「真」とし、第２ビットは注目
画素ウィンドウ信号１１１と複数の注目画素近傍ウィン
ドウ信号１１２ａ〜１１２ｃのいずれかとのハミング距
離が１以下になったとき「真」とする。尚、誤差拡散処
理の誤差拡散しきい値信号１１４は、画像ウィンドウ間
で類似性が判定できたときより同一性が判定できたとき
に通常状態からの変更量を大きくしている。従って、一
定のパターン連続を防止するフィードバック制御をウィ
ンドウ間の同一、類似の状態に合わせてより細かに実行
できる効果が得られる。

【００３２】図１１は、この発明の第３の実施の形態に
よる画像処理装置の誤差拡散処理結果予測値生成回路の
動作内容を示した図である。この実施の形態では２５６
階調の画像データ入力信号１０７を４階調の画像データ
出力信号１０８に変換する場合を想定している。通常２
５６階調の画像データを４階調の画像データに変換する
場合、０から４１階調までの画像データは「０」とし、
４１を越え８４階調までの画像データは「１」とし、８
４を越え１２７階調までの画像データは「１」とし、１
２７を越え１６９階調までの画像データは「２」とし、
１６９を越え２１２階調までの画像データは「２」と
し、２１２を越え２５５階調までの画像データは「３」
としている。即ち、０〜８４までの階調エリアで考えれ
ば、「０」か「１」の２値に変更されることになり、０
〜４１までの階調エリアで考えれば１番目に高い発生確
率の値は「０」であり、２番目に高い発生確率の値は
「１」となる。同様に４１〜８４までの階調エリアで考
えれば、１番目に高い発生確率値は「１」であり、２番
目に高い発生確率の値は「０」となる。従って、この実
施の形態における誤差拡散処理結果予測信号は、０〜４
１の階調データに対しては２番目に高い発生確率である
「１」の値に、４１〜８４の階調データに対しては２番
目に高い発生確率である「０」の値が設定されている。
８４〜２５５の階調データに対しても同様の考え方で、
予測信号には「２」，「１」，「３」及び「２」の値が
設定されている。このように２階調以外の階調に変換す
る場合においても予測信号を生成することによって先の
実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【００３３】上述のように相関判定信号１１３を「真」
として、誤差拡散しきい値信号１１４を変更する目的は
視覚的に認識可能な縞パターンを防止することにある。
従って、相関判定信号１１３を「真」と判定する条件
は、このような縞パターンの防止に過不足なく設定する
必要がある。即ち、相関判定信号１１３の「真」判定を
容易にする条件を設定すると過度に誤差拡散しきい値信
号１１４の変更が生じて解像度や階調性が低下し、逆に
相関判定信号１１３の「真」判定を困難にする条件を設
定すると縞パターンが発生してしまう。また、相関判定
信号１１３を「真」と判定する条件設定には多種多様な
パラメータが存在するので、上記条件設定の解は一つで
はない。

【００３４】そこで、上記条件設定のパラメータを列挙
し、それぞれの定性的な傾向を説明する。 （１）注目画素及び注目画素近傍ウィンドウの形状 比較すべきウィンドウを構成する画素数を多く設定する
と、相関判定信号１１３の同一又は類似の「真」判定確
率が低くなる。 （２）注目画素近傍ウィンドウの個数 同一又は類似とするウィンドウ個数を一定としておき、
異なる原点を持った注目画素近傍ウィンドウの個数を多
くすると、相関判定信号１１３の「真」判定の確率が高
まる。 （３）ウィンドウ間の同一個数 注目画素ウィンドウと同一又は類似の注目画素近傍ウィ
ンドウが１個ではなく２個又はそれ以上存在したとき相
関判定を「真」とすると、相関判定信号１１３の「真」
判定確率が低くなる。 （４）ウィンドウ間の類似性 比較すべきウィンドウを構成する画素数を固定してお
き、類似とするウィンドウ信号間のハミング距離を増加
させると相関判定信号１１３の「真」判定確率が高ま
る。ただし、ハミング距離は画素数の半分以下とする必
要がある。

【００３５】図１２は、この発明の第４の実施の形態に
よる画像処理装置の基本構成を示したブロック図であ
り、図１３は、図１２のデータバッファの内容とウィン
ドウ信号との関係を示した図である。これらの図を参照
して、誤差拡散回路１２１に入力する画像データ入力信
号１０７は、誤差拡散処理結果予測値生成回路１０２に
入力され、誤差拡散処理結果予測値生成回路１０２は画
像データ入力信号１０７に基づき誤差拡散処理結果予測
信号１０９を第１形状の注目画素ウィンドウ生成回路１
０３ａ及び第２形状の注目画素ウィンドウ生成回路１０
３ｂに出力する。一方、誤差拡散回路１２１が出力する
画像データ出力信号１０８は、必要とされるライン数分
のラインバッファで構成された誤差拡散処理結果データ
バッファ１０１に格納され、誤差拡散処理結果データバ
ッファ１０１に格納されているデータは、第１形状の注
目画素ウィンドウ生成回路１０３ａ及び第２形状の注目
画素ウィンドウ生成回路１０３ｂ及び第１形状の注目画
素近傍ウィンドウ生成回路１０４ａ及び第２形状の注目
画素近傍ウィンドウ生成回路１０４ｂに供給される。

【００３６】注目画素ウィンドウ生成回路１０３ａ及び
注目画素ウィンドウ生成回路１０３ｂは、注目画素★を
原点としたウィンドウ内の誤差拡散処理結果予測信号１
０９及び誤差拡散処理結果信号１１０から、予め決定さ
れている第１形状のウィンドウＷａ及び第２形状のウィ
ンドウＷｂのビット位置に配置した第１形状の注目画素
ウィンドウ信号１１１ａ及び第２形状の注目画素ウィン
ドウ信号１１１ｂを各々ウィンドウ間の相関判定回路１
０５に出力する。同様に、複数の第１形状の注目画素近
傍ウィンドウ生成回路１０４ａ及び第２形状の注目画素
近傍ウィンドウ生成回路１０４ｂは予め決定されたそれ
ぞれが異なった位置の注目画素近傍を原点としたウィン
ドウ内の誤差拡散処理結果信号１１０から、予め決定さ
れている第１形状のウィンドウＷａ₁ 及び第２形状のウ
ィンドウＷｂ₁ のビット位置に配置した第１形状の注目
画素近傍ウィンドウ信号１１２ａ及び第２形状の注目画
素近傍ウィンドウ信号１１２ｂを相関判定回路１０５に
出力する。

【００３７】相関判定回路１０５は、注目画素ウィンド
ウ信号１１１ａと注目画素近傍ウィンドウ信号１１２ａ
との間又は注目画素ウィンドウ信号１１１ｂと注目画素
近傍ウィンドウ信号１１２ｂとの間のいずれかが予め決
定されている同一又は類似判定基準を満たすかどうかを
判定する。これらの基準を満たす場合はウィンドウ間の
相関判定信号１１３を「真」逆の場合は「偽」とし、誤
差拡散しきい値生成回路１０６に相関判定信号１１３を
供給する。このようにこの実施の形態では比較すべき任
意のウィンドウ形状を複数組設定できるので、画像デー
タの特徴に応じてウィンドウ間の相関判定のための最適
なウィンドウ形状を設定することが容易となる。

【００３８】具体的には図１３に示すように、誤差拡散
処理結果データバッファ１０１に格納された２階調の誤
差拡散処理結果データ内のａ〜ｖの誤差拡散処理結果信
号１１０と誤差拡散処理結果予測信号１０９とを用い
て、ｕを原点とする２画素×３画素のウィンドウＷａ₁
から第１形状の注目画素近傍ウィンドウ信号１１２ａ
と、ｒを原点とする３画素×３画素のウィンドウＷｂ₁
から第２形状の注目画素ウィンドウ信号１１２ｂと、２
画素×３画素のウィンドウＷａから第１形状の注目画素
ウィンドウ信号１１１ａと３画素×３画素のウィンドウ
Ｗｂから第２形状の注目画素ウィンドウ信号１１１ｂと
を生成している。

【００３９】ここで各画素ウィンドウの原点は右下隅で
あり、各画素ウィンドウの左上隅をＭＳＢに、右下隅の
誤差拡散処理結果信号１１０か誤差拡散処理結果予測信
号１０９をＬＳＢに順次配置して、注目画素近傍ウィン
ドウ信号１１２ａ及び１１２ｂ，注目画素ウィンドウ信
号１１１ａ及び１１１ｂを生成するように予め決定され
ている。従って、注目画素ウィンドウ信号１１１ａと注
目画素近傍ウィンドウ信号１１２ａか、注目画素ウィン
ドウ信号１１１ｂと注目画素近傍ウィンドウ信号１１２
ｂのいずれかの数値が等しいときに、画像ウィンドウ間
に同一性があると判定できる。また注目画素ウィンドウ
信号１１１ａと注目画素近傍ウィンドウ信号１１２ａ及
び注目画素ウィンドウ信号１１１ｂと注目画素近傍ウィ
ンドウ信号１１２ｂ間のハミング距離が類似性の有無を
示すことになる。従って、画像ウィンドウ間の同一性も
しくは類似性の判定が容易となる。

【００４０】この実施の形態では、比較すべきウィンド
ウを構成する画素数を変えることによって、注目画素の
２画素左に位置する注目画素近傍ウィンドウＷａ₁ と注
目画素ウィンドウＷａの間の同一判定の確率が、注目画
素の右上に位置する注目画素近傍ウィンドウＷｂ₁ と注
目画素ウィンドウＷｂ間の同一の判定の確率より高くな
るように設定されている。このようにして、任意位置の
画像ウィンドウ間の同一性又は類似性の判定確率を高め
たり、低めたりすることができるので、画像データの特
徴に応じた縞パターンの発生の防止に効果的な画像ウィ
ンドウの設定自由度を高くすることができる。

【００４１】図１４は、この発明の第５の実施の形態に
よる画像処理装置の基本構成を示したブロック図であ
り、図１５は、図１４のデータバッファと補正用注目画
素近傍ウィンドウ信号との関係を示した図である。これ
らの図を参照して、この実施の形態における画像処理装
置は、誤差拡散しきい値生成回路１０６と誤差拡散回路
１２１との間に誤差拡散しきい値補正回路１１５を追加
している点を除いて第１の実施の形態によるものと同一
である。誤差拡散しきい値生成回路１０６は、画像デー
タ入力信号１０７とウィンドウ間が同一又は類似と判定
された相関判定信号１１３とに基づいて注目画素を誤差
拡散処理した結果が誤差拡散処理結果予測信号１０９と
等しくなり難いように生成した誤差拡散しきい値信号１
１４ａを誤差拡散しきい値補正回路１１５に出力する。
誤差拡散しきい値補正回路１１５は誤差拡散しきい値信
号１１４ａを補正して誤差拡散しきい値信号１１４ｂと
して誤差拡散回路１２１に出力する。

【００４２】従って、この実施の形態によれば、誤差拡
散処理済の画像データに一定のパターンが連続し難いよ
うにフィードバック制御すると共に、他の手法で誤差拡
散しきい値をさらに変更することによって高品位の画像
データ出力を得ることが可能となる。即ち誤差拡散しき
い値補正回路１１５では公知技術である文字や写真等の
領域判定結果を用いたしきい値補正や乱数及び画素位置
を用いたしきい値補正等の手法が応用できるが、例えば
本実施の形態では、以下のようなしきい値補正を行って
いる。

【００４３】図３における注目画素近傍ウィンドウ信号
１１２ａ〜１１２ｃの生成と同様な方法でｐ、ｑ及びｖ
を原点とする補正用注目画素近傍ウィンドウ信号１１６
ａ〜１１６ｃを生成する。低階調部では補正用注目画素
近傍ウィンドウ信号１１６ａ〜１１６ｃのいずれかが
「１」の数値（二値では００００００００１）の場合、
注目画素近傍に極めて低い階調の画像が連続した上に注
目画素近傍で「１」が出力されたと判断する。そして、
注目画素においては誤差拡散処理結果が「１」になり難
いように誤差拡散しきい値生成回路１０６が生成した誤
差拡散しきい値信号１１４ａを増加するように補正し、
逆に高階調部では補正用注目画素近傍ウィンドウ信号１
１６ａ〜１１６ｃのいずれかが「５１０」の数値（二値
では１１１１１１１１０）の場合、誤差拡散しきい値信
号１１４ａを減じた誤差拡散しきい値信号１１４ｂを誤
差拡散回路１２１に供給する。これによって、極めて低
い階調又は高い階調が連続したエリアで黒点又は白点が
均一に分布するので、品質の優れた画像データ出力信号
１０８が得られる。

【００４４】図１６は、この発明の第６の実施の形態に
よる画像処理装置の基本構成を示したブロック図であ
り、図１７は、図１６の画像データ出力信号１０８，誤
差バッファ１２２及びデータバッファ１２３の関係を示
した図である。これらの図を参照して、この実施の形態
による画像処理装置は、データバッファ１２３がライン
メモリを有さない形式のものであり、これに誤差バッフ
ァ１２２のデータが出力される点を除いて第１の実施の
形態によるものと同一である。誤差拡散処理によって二
値の画像データ出力信号１０８を生成する場合でかつ誤
差バッファ１２２には各注目画素について発生した二値
化誤差を格納する場合、その誤差データが正のときの誤
差拡散処理結果は「０」、負のときは「１」である可能
性が極めて高いことが知られている。

【００４５】この実施の形態では、この性質を利用し
て、画像データ出力信号１０８と誤差バッファ１２２に
格納された注目画素ラインより前のラインの誤差データ
をラインメモリ不要型誤差拡散結果のデータバッファ１
２３に供給する。データバッファ１２３はラインバッフ
ァメモリの機能を有していないが、この誤差データに基
づいて注目画素近傍の誤差拡散処理結果信号１１０を出
力している。このようにこの実施の形態では、従来の誤
差拡散処理に必要となるラインバッファ以外にラインバ
ッファを設けないので、メモリに要するコストの増加が
極力押えられ、かつ縞パターンを効果的に防止できる画
像処理装置となる効果がある。

【００４６】具体的には図１７において、誤差拡散処理
によって二値の画像データ出力信号１０８が生成され、
かつ注目画素★について発生した二値化誤差を２ライン
分格納した誤差バッファ１２２の値と二値の画像データ
出力信号１０８とに基づいてラインメモリ不要型誤差拡
散結果のデータバッファ１２３が生成されている。即
ち、データバッファ１２３における注目画素の１ライン
前の誤差拡散結果データは、誤差バッファ１２２に格納
された、それぞれ対応する誤差データが正のとき「０」
（白）とし、負のとき「１」（黒）としている。一方、
データバッファ１２３における注目画素★と同一ライン
の誤差拡散結果データは、それぞれ対応する画像データ
出力信号１０８によってすでに決定されている。

【００４７】このようにして、データバッファ１２３は
ラインバッファメモリの機能を有することなく、２ライ
ン分の誤差拡散処理結果信号１１０を出力することが可
能となっており、この信号に基づいて、先の実施の形態
のように設定したウィンドウ間の相関を判定してしきい
値を生成すればよい。尚、図１７のように２ライン分の
誤差拡散処理結果信号１１０しか出力できない場合、副
走査方向（図においては上下方向）の画像ウィンドウ間
の同一性又は類似性の判定能力が極めて低下する。この
場合には、縦方向に１画素のウィンドウ形状に設定した
注目画素ウィンドウＷと、注目画素から上方向に１画素
移動した位置を原点とした注目画素近傍ウィンドウＷ₁
とを比較し、全ビットの値が異なっている場合にウィン
ドウ間の同一性があったと判定することが縞パターンの
発生防止に効果がある。これは、２ライン間で逆のパタ
ーンを繰り返すことによって白黒比率は１：１となり、
中間階調の画像データ入力が連続したエリアで安定し易
く、放置すれば視覚的に認識可能な面積以上に同一パタ
ーンが連続する可能性が高いためである。そこで、この
ような相関関係があったとき、ウィンドウ間を同一と判
定して、注目画素のしきい値を変更することによって縞
パターンの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態による画像処理装
置の基本構成を示すブロック図である。

【図２】図１の誤差拡散処理結果予測値生成回路１０２
の動作内容を示した図である。

【図３】図１の誤差拡散処理結果データバッファ１０１
の内容とウィンドウ信号との関係を示した図である。

【図４】図１の誤差拡散しきい値生成回路１０６の動作
内容を示した図である。

【図５】この発明の第１の実施の形態による画像処理装
置によって処理される、誤差拡散処理結果データバッフ
ァ１０１に格納された２階調の具体的な画像データを示
した図である。

【図６】図５に示した画像データから注目画素★を黒点
とした場合の画像データを示した図である。

【図７】図６の画像データをその一部とした黒点及び白
点の全体の配列状態を示した図である。

【図８】図５に示した画像データから注目画素★を白点
とした場合の画像データを示した図である。

【図９】図８の画像データをその一部とした黒点及び白
点の全体の配列状態を示した図である。

【図１０】この発明の第２の実施の形態による画像処理
装置のしきい値生成回路の動作内容を示した図である。

【図１１】この発明の第３の実施の形態による画像処理
装置の誤差拡散処理結果予測値生成回路の動作内容を示
した図である。

【図１２】この発明の第４の実施の形態による画像処理
装置の基本構成を示したブロック図である。

【図１３】図１２の誤差拡散処理結果データバッファ１
０１の内容とウィンドウ信号との関係を示した図であ
る。

【図１４】この発明の第５の実施の形態による画像処理
装置の基本構成を示したブロック図である。

【図１５】図１４の誤差拡散処理結果データバッファ１
０１の内容と補正用注目画素近傍ウィンドウ信号との関
係を示した図である。

【図１６】この発明の第６の実施の形態による画像処理
装置の基本構成を示したブロック図である。

【図１７】図１６の画像データ出力信号１０８，誤差バ
ッファ１２２及びデータバッファ１２３の関係を示した
図である。

【符号の説明】

１０１・・・誤差拡散処理結果データバッファ １０２・・・誤差拡散処理結果予測値生成回路 １０３・・・注目画素ウィンドウ生成回路 １０４・・・注目画素近傍ウィンドウ生成回路 １０５・・・相関判定回路 １０６・・・誤差拡散しきい値生成回路 １０７・・・画像データ入力信号 １０８・・・画像データ出力信号 １０９・・・誤差拡散処理結果予測信号 １１０・・・誤差拡散処理結果信号 １１１・・・注目画素ウィンドウ信号 １１２・・・注目画素近傍ウィンドウ信号 １１３・・・相関判定信号 １１４・・・誤差拡散しきい値信号 １１５・・・誤差拡散しきい値補正回路 １１６・・・補正用注目画素近傍ウィンドウ信号 １２１・・・誤差拡散回路 １２２・・・誤差バッファ １２３・・・データバッファ 尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 しきい値を用いて多階調の画像データを
   より階調数の少ない画像データに変換する、誤差拡散回
   路を有する画像処理装置であって、 注目画素の近傍の誤差拡散処理された画像データを保存
   する手段と、 前記注目画素の誤差拡散処理結果の予測値を生成する手
   段と、 前記保存された画像データと前記生成された予測値から
   前記注目画素を原点とした所定形状の画像データ群より
   なる注目画素ウィンドウを生成する手段と、 前記保存された画像データから前記注目画素近傍の画素
   を原点とした、少なくとも一個の前記注目画素ウィンド
   ウと同一形状の画像データ群よりなる注目画素近傍ウィ
   ンドウを生成する手段と、 前記注目画素ウィンドウと前記注目画素近傍ウィンドウ
   とをそれぞれ比較してその関連性を判定する判定手段
   と、 前記判定手段による所定の関連性があるとの判定出力に
   応答して、変換後の前記注目画素が前記予測値に合致す
   る可能性を低下させるように画像データの変換に用いる
   しきい値を変更する手段とを備えた、画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記所定の関連性は、比較されたウィン
   ドウ同士の同一性又は類似性である、請求項１記載の画
   像処理装置。
3. 【請求項３】 前記比較されたウィンドウ同士が同一性
   がある場合のしきい値の変更の度合は、前記比較された
   ウィンドウ同士が類似性がある場合のしきい値の変更の
   度合に比べて大きい、請求項２記載の画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記予測値は誤差拡散処理される前の画
   像データから予測される２番目に高い発生確率の階調値
   である、請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像
   処理装置。
5. 【請求項５】 しきい値を用いて多階調の画像データを
   より階調数の少ない画像データに変換する、誤差拡散回
   路を有する画像処理装置であって、 注目画素の近傍の誤差拡散処理された画像データを保存
   する手段と、 前記注目画素の誤差拡散処理結果の予測値を生成する手
   段と、 前記保存された画像データから前記注目画素近傍の画素
   を原点とした、少なくとも２個が異なる形状の画像デー
   タ群よりなる複数の注目画素近傍ウィンドウを生成する
   手段と、 前記保存された画像データと前記生成された予測値か
   ら、前記注目画素を原点とし、前記異なった形状の注目
   画素近傍ウィンドウの各々に対応した形状の複数の画像
   データ群よりなる注目画素ウィンドウを生成する手段
   と、 前記注目画素ウィンドウと前記注目画素近傍ウィンドウ
   とにおいて、それぞれ形状の対応するもの同士を比較し
   て同一性又は類似性を判定する判定手段と、 少なくとも一組のウィンドウ同士に同一性又は類似性が
   あるとの前記判定手段による判定出力に応答して、変換
   後の前記注目画素が前記予測値に合致する可能性を低下
   させるように画像データの変換に用いるしきい値を変更
   する手段とを備えた、画像処理装置。
6. 【請求項６】 前記変更されたしきい値を補正する手段
   をさらに備えた、請求項１又は請求項５記載の画像処理
   装置。
7. 【請求項７】 しきい値を用いて多階調の画像データを
   より少ない階調数の画像データに変換する画像処理方法
   であって、 注目画素の変換後の画像データを予測し、 前記注目画素近傍の変換後の画像データ群よりなる第１
   の画像パターンと、前記予測された画像データを含む画
   像データ群よりなる、前記第１の画像パターンと同一形
   状の第２の画像パターンとの間に関連性が生じる可能性
   を判定し、 前記可能性があると判定された時、前記注目画素の変換
   のためのしきい値を前記可能性が低くなるように変更す
   る、画像処理方法。