JP3142699B2 - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JP3142699B2
JP3142699B2 JP05264844A JP26484493A JP3142699B2 JP 3142699 B2 JP3142699 B2 JP 3142699B2 JP 05264844 A JP05264844 A JP 05264844A JP 26484493 A JP26484493 A JP 26484493A JP 3142699 B2 JP3142699 B2 JP 3142699B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誤差拡散法を用いて多
階調画像を2値画像に変換する画像処理装置に関し、主
に複写機やプリンタのような2次元画像のハードコピー
装置に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】濃淡を有する多階調画像をドットプリン
タのような2値表示装置に出力するために、従来から各
種の2値化処理方法が提案されている。多階調画像を2
値化するには、基本的には所定の中間レベルを閾値と
し、閾値未満の場合は黒レベル、閾値以上の場合は白レ
ベルとすることで行う。
【0003】なお、ここでは黒から白までの明るさを2
56段階に分けた値をもつ画素で構成される画像を多階
調画像といい、黒と白の2つの値しかもたない画素で構
成される画像を2値画像という。
【0004】多階調画像の場合、一般にレベル0が黒、
レベル255が白という割り付けになっている。したが
って、レベル128は灰色ということになり、レベル2
00だと明るい灰色(白に近い灰色)、レベル80だと
暗い灰色(黒に近い灰色)となる。これに対し、2値画
像の場合はレベル0が黒、レベル255が白であり、そ
の他のレベル、つまり灰色は存在しない。
【0005】多階調画像を2値化する手法の一つに誤差
拡散法がある。この方法は、既に2値化した画素の誤差
を、その周辺の画素を2値化する際に考慮に入れて処理
するもので、次のような手順で実行する。いま、画素a
(レベル200),画素b(レベル150),画素c
(レベル80),…からなる多階調画像があり、レベル
128を閾値として画素a,画素b,画素c,…の順に
2値化処理していくものとする。
【0006】まず、画素aをレベル128を閾値として
2値化すると、2値化後はレベル255(白)となるの
で、次のような誤差値aが出る。 入力値a(200) −出力値a(255) =誤差値a(-55)
【0007】次に、画素bの処理に移る。この場合は直
前に処理した画素aの誤差を考慮して2値化処理を行う
ため、誤差を考慮した入力値bは次のようになる。 入力値b(150) +誤差値a(-55) =誤差を考慮した入力
値b(95) この誤差を考慮した入力値bを2値化すると、レベル0
(黒)となる。したがって、画素bには次のような誤差
値bが出る。 入力値b(150) −出力値b(0) =誤差値b(150)
【0008】次に、画素cの処理に移る。この場合も直
前に処理した画素bの誤差を考慮して2値化処理を行う
ため、誤差を考慮した入力値cは次のようになる。 入力値c(80) +誤差値b(150)=誤差を考慮した入力値
c(230) この誤差を考慮した入力値cを2値化すると、レベル2
55(白)となる。したがって、画素cには次のような
誤差値cが出る。 入力値c(80) −出力値c(255)=誤差値c(-175) 以下同様にして、先の画素の誤差を考慮しながら順次2
値化処理を行う。
【0009】つまり、画素aはレベル200(白より暗
い色)なのに出力はレベル255(白)となったので、
その誤差を埋めるために次の画素bを2値化するときは
画素bが明るい色でも2値化後はなるべく黒になるよう
に補正し、原画との濃度誤差を最小とするように2値化
するのが誤差拡散法なのである。
【0010】実際の誤差拡散法では、先に処理した複数
の画素の誤差を考慮し、周辺に近い画素の誤差ほど重要
視するために各画素の誤差値にパラメータを掛けて重み
付けを行い、それを平均化して誤差値とするようにして
いる。
【0011】例えば、図6に示すように、[5],
[7],[*]のパラメータ群を使って先ほどの画素
a,b,c…を2値化する場合の処理について説明す
る。ただし、*で示すパラメータは現在処理する画素の
位置を表す。
【0012】まず、画素aの処理を実行する(図a)。
ただし、画素aは最初の画素であるので先の処理結果と
変わらず、出力値aは255、誤差値aは−55とな
る。次いで、画素bの処理を実行する(図b)。今度は
画素aの誤差を考慮し、誤差値aにパラメータ7を掛
け、それを7で割った値で、誤差を考慮した入力値bを
計算する。 入力値b(150) +誤差値a(-55) ×7/7=誤差を考慮
した入力値b(95) この誤差を考慮した入力値bを2値化すると、出力値b
はレベル0となる。したがって、次のような誤差値bが
出る。 入力値b(150) −出力値b(0) =誤差値b(150)
【0013】次に、画素cの処理に移る(図c)。今度
は画素aおよび画素bの誤差を考慮し、誤差値aにパラ
メータ5を掛け、誤差値bにパラメータ7を掛け、それ
を両パラメータの和12(=5+7)で割った値で、誤
差を考慮した入力値cを計算する。 入力値c(80) +{誤差値a(-55)×5+誤差値b(150)
×7}/12=誤差を考慮した入力値c(145)
【0014】この誤差を考慮した入力値cを2値化する
と、出力値cはレベル255となり、次のような誤差値
cが出る。 入力値c(145) −出力値c(255) =誤差値c(-175) こうして各画素の誤差値に重み付けをし、周辺に近い画
素の誤差ほど重要視しながら2値化処理を行い、原画と
の濃度誤差を最小とする。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】ところで、誤差拡散法
では、各画素の誤差値に重み付けするためのパラメータ
群として、一般には1つのパラメータ群のみを使用して
いる。しかし、これだと2値化の際に独特の縞模様が現
れる場合があり、それがモアレの原因となる。そこで、
本発明は多階調画像を誤差拡散法によって2値画像に変
換する際に、モアレの発生を抑圧することを目的とす
る。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明による画像処理装
置は、複数のパラメータ群を記憶するパラメータメモリ
と、複数のパラメータ群から1のパラメータ群を選択す
るセレクタと、セレクタで選択したパラメータ群のパラ
メータおよび誤差データメモリに記憶されている誤差デ
ータに基づいて平均誤差データを算出する平均誤差演算
部と、多階調の入力画素データおよび前記平均誤差デー
タを加算する加算部と、加算部からの加算出力データを
所定の閾値レベルと比較して2値レベルに変換し2値画
素データとして出力する閾値比較部と、多階調の画素デ
ータおよび閾値比較部からの2値画素データに基づいて
2値化処理に伴って生じる誤差を誤差データとして算出
し前記誤差データメモリに記憶する誤差演算部とからな
ることを特徴とする。
【0017】この場合、セレクタは入力画素データのレ
ベルを監視し、予め定めたレベルの画素が連続した場合
に異なるパラメータ群を選択する。あるいは、セレクタ
は入力画素データを監視し、直前に処理した画素と現在
処理している注目画素とが近い色の場合に異なるパラメ
ータ群を選択する。
【0018】
【作用】本発明は、あるレベルの画素が連続した場合、
あるいは直前に処理した画素と現在処理している注目画
素とが近い色の場合のように、モアレが生じる画素を予
め求めておき、その画素の処理だけ異なるパラメータ群
を選択し、この選択したパラメータ群によって平均誤差
演算を行い、多階調画像の2値化処理を行う。
【0019】
【実施例】図1は、本発明による画像処理装置の一実施
例を示すブロック図である。本実施例において、入力画
像メモリ1は2次元多階調画像を構成する複数の画素の
レベルをディジタル画素データとして記憶するメモリで
ある。
【0020】加算部2は入力画像メモリ1から読み出し
た各画素の画素データAと、後述する平均誤差データF
とを加算する回路で、その加算結果は加算画素データB
として閾値比較部3に入力する。
【0021】閾値比較部3は加算画素データBのレベル
が所定の閾値レベル以上の場合は白レベル、閾値レベル
未満の場合は黒レベルの画素データCを出力する回路
で、この出力画素データCは出力画像メモリ4に記憶さ
れる。
【0022】誤差演算部5は入力画像メモリ1から読み
出した画素データAと閾値比較部3からの出力画素デー
タCとの減算を行い、多階調の画素データAの2値化に
伴って生じる誤差を求め、誤差データEとして誤差デー
タメモリ6に記憶する。
【0023】パラメータメモリ7は、複数のパラメータ
群を記憶するメモリで、本実施例では、図2に示す5つ
のパラメータ群Pa,Pb,Pc,Pd,Peを記憶し
ている。各パラメータ群Pa〜Peは5×3のパラメー
タマトリクスで構成され、*印で表した網点部分は現在
処理中の注目画素の位置、斜線部分は処理上無視できる
画素の位置である。
【0024】セレクタ8は、パラメータメモリ7に記憶
されている5つのパラメータ群Pa〜Peの中から1つ
のパラメータ群を選択し、平均誤差演算部9に出力する
もので、パラメータ群の決定方法としては入力画像メモ
リ1からの画素データAのレベルを監視し、ある決まっ
たレベルの画素が連続した場合はそのときだけ異なるパ
ラメータ群を選択する。
【0025】平均誤差演算部9は、誤差データメモリ6
に記憶されている誤差データEに対し、セレクタ8で選
択したパラメータ群のパラメータを掛け、その累算値を
各パラメータの合計値で割って平均誤差データFを求
め、加算部2に加算データとして出力するものである。
【0026】次に、図1に示す画像処理装置の動作を、
図3〜図5に示す動作説明図を参照しながら説明する。
なお、本実施例では、入力画像メモリ1に6×4画素の
画素データAij(i=1〜6,1〜4)が記憶されてお
り、図で左上の画素データをA11、右下の画素データを
64と表し、左上の画素から水平方向に1画素ずつ2値
化処理を行い、その列が終了すると垂直方向に1列下が
り、再び左端の画素から2値化処理を進める。
【0027】また、図3〜図5に示す説明図において、
各窓枠Wは現在処理している画素と既に処理した画素と
の位置関係を模式的に表しており、パラメータ群と同様
に5×3の大きさを有し、処理中の画素の位置は網点
で、処理済みの画素の位置は斜線で示している。さら
に、本実施例では、パラメータ群として図2に示すパラ
メータ群Paが選択されているものとする。
【0028】まず、図3に示す説明図と共に最初の画素
データA11(レベル200)の2値化処理について説明
する。最初の画素であるから加算部2での平均誤差デー
タFはゼロであり、閾値比較部3には入力画素データA
11がそのまま加算画素データB11として入力される。
【0029】閾値比較部3では、加算画素データB11
レベル200が閾値レベル128より大きいので、出力
画素データC11としてレベル255のデータが出力さ
れ、出力画像メモリ4に記憶される。
【0030】これと同時に、誤差演算部5で入力画素デ
ータA11と出力画素データC11との誤差を求め、誤差デ
ータE11(=A11−C11)として誤差データメモリ6に
格納する。この場合、誤差データE11のレベルは−55
となる。こうして最初の画素データA11の2値化処理が
終了する。
【0031】次に、図4に示す説明図と共に2番目の画
素データA21(レベル150)の2値化処理について説
明する。2番目の画素であるから誤差データメモリ6に
格納されている誤差データE11を考慮した処理を行う。
すなわち、誤差データメモリ6から誤差データE11を読
み出し、セレクタ8で選択したパラメータPaを用いて
下記の平均誤差演算を行い、平均誤差データF21を算出
して加算部2に加算データとして出力する。 Fij=Σ(Ei-m j×p-m)/Σ(p-m
【0032】ここで、pはパラメータ群Paのパラメー
タを表し、−mは注目画素よりm画素先の位置であるこ
とを表す。今の場合、i=2、j=1であり、処理済み
の画素は直前に処理した最初の画素のみであるから、m
=1、また、E11=−55、p-1=7となり、したがっ
て平均誤差データF21は次のようになる。 F21=E11×p-1/p-1=−55×7/7=−55
【0033】加算部2では、入力画素データA21と平均
誤差データF21とを加算し、加算画素データB21として
閾値比較部3に入力する。閾値比較部3では、加算画素
データB21のレベル95(=150−55)が閾値レベ
ル128より小さいので、出力画素データC21としてレ
ベル0を出力し、出力画像メモリ4に格納する。
【0034】これと同時に、誤差演算部5で入力画素デ
ータA21と出力画素データC21との差を求め、誤差デー
タE21(=A21−C21)として誤差データメモリ6に格
納する。この場合、誤差データE21のレベルは150と
なる。こうして2番目の画素データA21の2値化処理が
終了する。
【0035】次に、図5に示す説明図と共に3番目の画
素データA31(レベル80)の2値化処理について説明
する。この場合も誤差データメモリ6に格納されている
誤差データを考慮した処理を行う。すなわち、誤差デー
タメモリ6から既に2値化した画素データA11およびA
21の誤差データE11およびE21を読み出し、セレクタ8
で選択したパラメータPaを用いて前述した平均誤差演
算を行い、平均誤差データF31を算出して加算部2に加
算データとして出力する。
【0036】今の場合、E11=−55、E21=150、
-2=5、p-1=7であるので、平均誤差データF31
次のようになる。 F31=(E11×p-2+E21×p-1)/(p-2+p-1) =(−55×5+150×7)/(5+7) =65
【0037】加算部2では、入力画素データA31と平均
誤差データF31とを加算し、加算画素データB31として
閾値比較部3に入力する。閾値比較部3では、加算画素
データB31のレベル145(=80+65)が閾値レベ
ル128より大きいので出力画素データC31としてレベ
ル255を出力し、出力画像メモリ4に格納する。
【0038】これと同時に、誤差演算部5で入力画素デ
ータA31と出力画素データC31との差を求め、誤差デー
タE31(=A31−C31)として誤差データメモリ6に格
納する。この場合、誤差データE31のレベルは -175
(=80−255)となる。こうして3番目の画素デー
タA31の2値化処理が終了する。
【0039】以下、同様にして4番目以降の画素データ
の処理を行う。以上のアルゴリズムをまとめると次のよ
うになる。 誤差値の要素に対応する位置のパラメータ要素を掛
け、掛けたパラメータ要素の合計数で割る。それを平均
誤差値と称す。ただし、最初の画素の誤差値はゼロとす
る。 入力画像データとで求めた平均誤差値とを加え
る。 で求めた値と閾値レベルとを比較し、で求めた
値の方が小さかったら白レベル、大きいか等しければ黒
レベルとし、その値を出力値と称す。 で求めた値から出力値を引き、それを誤差値とす
る。 次の画素(右横)に移動し、に移る。なお、右端
の画素まで移動した場合は縦に一つ下がり、左端に戻
る。 〜の処理を全ての画素について行ったら終了す
る。
【0040】こうして入力画像メモリ1に格納されてい
る各画素の2値化処理を実行する。この過程において、
前述したように、ある特定の画素データが連続している
ことをセレクタ8が検知すると、セレクタ8はパラメー
タメモリ7に格納されている5つのパラメータ群Pa〜
Peの中から現在使用しているパラメータPaと異なる
他のパレメータ、例えばパラメータPcを選択し、現在
の注目画素の処理のみパラメータPcを使って平均誤差
演算部9で平均誤差の演算を行う。
【0041】なお、前述の実施例では、ある特定の画素
データが連続していることを検知して他のパレメータ群
を選択するようにしたが、これに限らず一の画素を処理
する毎に5つのパラメータ群の中からランダムに選び出
すようにしてもよい。あるいは、入力画像がカラー画像
の場合は、直前に処理した画素と現在処理している注目
画素とが近い色の場合に限りパラメータ群を変更するよ
うにしてもよい。
【0042】
【発明の効果】本発明によれば、2値画像に規則的な模
様がそれほど生じなくなり、モアレが減少する。なお、
モアレが生じる画素を処理する場合に限定することによ
りモアレの出やすい部分だけを処理することができ、通
常の誤差拡散法の精度を損なわず、かつモアレが出にく
い2値化処理が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による画像処理装置の一実施例を示す構
成図である。
【図2】パラメータ群の一実施例を示すマトリクス図で
ある。
【図3】本発明の動作を説明するための説明図である。
【図4】本発明の動作を説明するための説明図である。
【図5】本発明の動作を説明するための説明図である。
【図6】従来の誤差拡散法による動作を説明するための
説明図である。
【符号の説明】
1 入力画像メモリ 2 加算部 3 閾値比較部 4 出力画像メモリ 5 誤差演算部 6 誤差データメモリ 7 パラメータメモリ 8 セレクタ 9 平均誤差演算部 Pa〜Pe パラメータ群 W 窓枠
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のパラメータ群を記憶するパラメー
    タメモリと、 前記複数のパラメータ群から1のパラメータ群を選択す
    るセレクタと、 前記セレクタで選択したパラメータ群のパラメータおよ
    び誤差データメモリに記憶されている誤差データに基づ
    いて平均誤差データを算出する平均誤差演算部と、 多階調の入力画素データおよび前記平均誤差データを加
    算する加算部と、 前記加算部からの加算出力データを所定の閾値レベルと
    比較して2値レベルに変換し2値画素データとして出力
    する閾値比較部と、 前記多階調の画素データおよび前記閾値比較部からの2
    値画素データに基づいて2値化処理に伴って生じる誤差
    を誤差データとして算出し前記誤差データメモリに記憶
    する誤差演算部と、 からなり、 前記セレクタは、前記入力画素データのレベルを監視
    し、予め定めたレベルの画素が連続した場合に、異なる
    パラメータ群を選択することを特徴とする画像処理装
    置。
  2. 【請求項2】 複数のパラメータ群を記憶するパラメー
    タメモリと、 前記複数のパラメータ群から1のパラメータ群を選択す
    るセレクタと、 前記セレクタで選択したパラメータ群のパラメータおよ
    び誤差データメモリに記憶されている誤差データに基づ
    いて平均誤差データを算出する平均誤差演算部と、 多階調の入力画素データおよび前記平均誤差データを加
    算する加算部と、 前記加算部からの加算出力データを所定の閾値レベルと
    比較して2値レベルに変換し2値画素データとして出力
    する閾値比較部と、 前記多階調の画素データおよび前記閾値比較部からの2
    値画素データに基づいて2値化処理に伴って生じる誤差
    を誤差データとして算出し前記誤差データメモリに記憶
    する誤差演算部と、 からなり、 前記セレクタは、前記入力画素データを監視し、直前に
    処理した画素と現在処理している注目画素とがモアレを
    生じる程度に近い色の場合に、異なるパラメータ群を選
    択することを特徴とする画像処理装置。
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