JP3222585B2 - 中間調二値データ発生回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、中間調二値データ発
生回路に関し、詳しくは、ＦＡＸや複写機等の画像デー
タ処理回路に用いられ、入力された画像の濃淡を空間的
な分布に置き換えることにより、疑似的に中間調が表示
できる二値化方式を具現する中間調二値データ発生回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】中間調二値データ発生回路の出願人の先
行技術としては特願平３−２４２８８号（特開平５−６
３９８２号）、特願平３−２４２８９号（特開平５−６
３９８３号）、そして特願平３−２４２９０号（特開平
５−６３９８４号）がある。図２は、これらの従来技術
として示した中間調二値データ発生回路の構成を説明す
るためのブロック図であり、この回路は、原画像１の対
象画素（＊）の濃淡を読み取って濃度アナログ値Ａを生
成する画像入力装置の具体例としてのイメージスキャナ
２と，Ａ／Ｄ変換回路３，濃度変換回路４，補正値算出
回路５，比較回路６，誤差算出回路９，誤差メモリ１
０，係数行列１１，テクスチャ抑止回路１４を備えてい
る。

【０００３】Ａ／Ｄ変換回路３は、濃度アナログ値Ａを
（ｎ＋１）ビットの濃度デジタル値Ｂに変換するもので
ある。ここで、ｎの値は通常６程度であり、高速処理を
要することから、回路３には並列比較形の回路構成が用
いられることが多い。濃度変換回路４は、人間のもつ対
数関数的特性の輝度に対する視覚感度に合わせて、いわ
ゆるγ補正を行う回路であり、濃度デジタル値Ｂを対数
変換して濃度デジタル値Ｃを生成するものである。

【０００４】このときの変換が非線形であるために情報
量が半減し、濃度デジタル値Ｃは濃度デジタル値Ｂより
１ビット少ないｎビットのデータとして生成される。こ
こでテクスチャ抑止回路１４は、テクスチャ（二値化処
理により出力画像に現れることのある不所望な縞模様）
の発生を抑止するために、通常８×８サイズの行列形の
付加パターン１３から順に取り出された付加量Ｒを、濃
度デジタル値Ｃに付加して、濃度デジタル値Ｃ’を生成
する。

【０００５】補正値算出回路５は、先ず、既に二値化の
終了している画素に対する二値化誤差を記憶している誤
差メモリ１０から、二値化しようとしている対象画素
（＊）に対応する記憶セル（＊）の周辺のｍ個の二値化
誤差からなる誤差局所行列Ｈを選出する。そして、予め
定められたｍ個の重み付け係数からなる係数行列Ｊと選
出された誤差局所行列Ｈとの積和により補正量Ｋを演算
し、この補正量Ｋで濃度デジタル値Ｃ’を補正して補正
された値Ｄを算出する。さらに、ここでもテクスチャ抑
止回路１４は、テクスチャの発生を抑止するために、乱
数発生回路１２が発生した乱数Ｒを、係数行列１１に重
畳する。

【０００６】比較回路６は、固定値８を閾値Ｆとして受
けており、補正された値Ｄと閾値Ｆとの大小を比較する
ことで二値化された値Ｅを生成するものである。この二
値化された値Ｅが出力画像７の対応する画素（＊）の値
として出力される。誤差算出回路９は、二値化された値
Ｅと補正された値Ｄとの差を演算して二値化誤差を算出
し、誤差メモリ１０の記憶セル（＊）へ出力するもので
ある。

【０００７】このような構成の中間調二値データ発生回
路にあっては、二値化しようとしている対象画素（＊）
の濃度値を、既算出の二値化誤差を用いて補正してから
二値化し、さらに、補正された値Ｄと二値化された値Ｅ
とから二値化誤差Ｇを算出して後の処理に供するので、
原画像１の濃淡の情報が二値化誤差を介して空間的に伝
搬拡散される。その結果、出力画像７は、二値の画像で
ありながらも、原画像１の濃淡の情報を空間的分布に保
持しており、疑似的に中間調を表示することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように濃淡情報
を保持した二値の画像が出力されるので、多値の場合よ
り、その後のデータ処理における回路規模が小さくて済
み、コスト低減，装置の小形化等に適していることか
ら、この中間調二値データ発生回路はＦＡＸや複写機等
に応用されつつある。特に、ＦＡＸに対しては通信量の
面からも適している。しかし、従来の構成の中間調二値
データ発生回路には、濃度変換回路４が行うγ補正によ
って情報量が半減するので、Ａ／Ｄ変換回路で処理され
たデータ精度に対し、その後の二値化の回路でのデータ
精度が粗いという不整合がある。

【０００９】単に１ビットの桁落ちとはいえ、このこと
は、回路構成上、ＩＣ化に不適で製造歩留りの悪いアナ
ログ処理回路つまりＡ／Ｄ変換回路の占める割合が必要
以上に大きくしかも高速になることを意味し、好ましく
ない。しかも、テクスチャを抑止するために、多くの処
理を要し、テクスチャ抑止回路は、大きくなりがちであ
る。それでも、テクスチャの抑止は十分とはいえない。

【００１０】この発明の目的は、このような従来技術の
問題点を解決するためのものであって、デジタル回路で
の処理方式を改良して、データの精度を維持したまま二
値化することで回路構成上の精度の不整合を解決し、テ
クスチャが発生することなく、生産歩留りが高くて低価
格，高性能，装置小形化に貢献するＩＣ化に適した中間
調二値データ発生回路を実現することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明の中間調二値データ発生回路の構成は、従来
例として説明された構成の回路に対し、濃度変換回路が
除去されている。さらに、固定の係数行列のみを残し
て、テクスチャ抑止回路も除去されている。そして、新
たに補正限界値算出回路と閾値算出回路と補正値修正回
路と異なる構成のテクスチャ抑止回路とが設けられ、誤
差算出回路は、補正された値の代わりに修正された値を
受け、さらに、上限値と下限値が入力される。

【００１２】補正限界値算出回路は、Ａ／Ｄ変換回路か
らの濃度デジタル値を受け、この濃度デジタル値を指数
関数的に変換することで、上限値及び下限値を算出す
る。この上限値及び下限値は、補正値算出回路により算
出される補正された値が採る許容される限界値を、γ補
正の特性に対応させて定める。閾値算出回路は、上限値
と下限値とが入力され、これらに線形の演算を施すこと
で動的に閾値を算出する。

【００１３】テクスチャ抑止回路は、誤差メモリに記憶
されたパターン又は既に二値化済みのパターンから対象
画素の周辺のパターンを抽出し、このパターンからテク
スチャの発生を予測して、その発生を未然に抑止する閾
値補正量を出力する。具体的には、前記パターンに対応
したパターン対応補正量を出力するパターン対応補正回
路と、前記パターンを受けて前記パターンが特定のパタ
ーンに対応していることを検出して検出信号を出力する
特定パターン検出回路と、前記検出信号の出力ごとに補
正値を出力しその補正値が前記検出信号の複数の出力に
亙って見ると周期的に変化する周期的補正量を出力する
周期的補正回路と、前記検出信号が出力されていないと
きには前記パターン対応補正量を閾値補正量として出力
し前記検出信号が出力されているときには前記周期的補
正量を前記閾値補正量として出力するセレクタと、を具
備して閾値補正量を生成する。この閾値補正量が加えら
れて、前記の閾値が補正され、その値が補正された閾値
として比較回路へ出力される。

【００１４】補正値修正回路は、補正された値と上限値
と下限値とが入力され、補正された値が上限値以上の場
合は上限値に、補正された値が下限値以下の場合は下限
値に、補正された値を修正し、この修正された値を比較
回路へ出力する。比較回路は、この値と前記補正された
閾値とを比較して二値化して出力する。さらに、誤差算
出回路は、修正された値と上限値との差、または、修正
された値と下限値との差どちらか一方を、二値化された
値に応じて二値化誤差とし、これを誤差メモリに出力す
る。

【００１５】

【作用】以上のような構成の中間調二値データ発生回路
にあっては、二値化しようとしている対象画素の濃度値
を、γ補正せずに、つまり情報量を減ずることなく、既
算出の二値化誤差を用いて補正する。さらに、補正され
た値を上限値及び下限値を用いて修正する。そして、上
限値と下限値とから算出される閾値に対して、この修正
された値が、比較されて二値化される。このとき、上限
値，下限値及びそれに従う閾値は、対象画素の濃度値に
対しほぼ指数関数形の値を採るので、二値化された値は
γ補正されたものと同等の結果となる。しかも、γ補正
をしないので、Ａ／Ｄ変換情報に対して情報の欠落する
ことがない。

【００１６】さらに、原画像の濃淡の情報を空間的に伝
搬拡散させるための二値化誤差の値にもγ補正と同等の
効果を与えるために、修正された値と上限値との差、ま
たは、修正された値と下限値との差が算出されて、誤差
メモリに記憶される。このように、上限値，下限値を用
いることで、γ補正と同等の効果を維持しながら、処理
の最後まで、情報量を減ずることがなくて済む。

【００１７】その結果、Ａ／Ｄ変換回路で処理されたデ
ータ精度と、その後の二値化の回路でのデータ精度とが
一致し、回路構成上の整合がとれるので、同一規模の回
路で、より原画像に忠実で滑らかな中間調の出力画像を
生成することができる。そのうえ、テクスチャ発生の抑
止について、固定的な処理でも十分な大抵の場合は、パ
ターンに対応したパターン毎の所定値のパターン対応補
正量が閾値補正量とされる。そして、それでは十分では
ない特定パターンの場合には、パターンに依存しない周
期的補正量が閾値補正量とされる。この閾値補正量によ
って閾値が動的に算出されることにより、比較的小さな
規模のテクスチャ抑止回路でも、テクスチャの発生を効
果的に抑止することができる。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の一実施例について、図面を
参照して詳細に説明する。図１はこの発明の中間調二値
データ発生回路の一実施例のブロック図であり、従来例
の図２と同一の構成，同様の構成は同一の符号で示し、
その説明を割愛する。濃度変換回路４が削除されて、従
来より１ビット粗い精度のＡ／Ｄ変換回路１０３は、濃
度アナログ値Ａをｎビットの濃度デジタル値Ｂ’に変換
する。濃度デジタル値Ｃの代わりに、この値Ｂ’が補正
値算出回路５によって受け取られ、補正された値Ｄが算
出される。

【００１９】補正限界値算出回路１０５は、Ａ／Ｄ変換
回路１０３からの濃度データＢ’を受け、この濃度デー
タＢ’を指数関数的に変換することで上限値ＹU ，下限
値ＹL を発生する。この上下限値ＹU ，ＹL は、γ補正
を施した濃度データ（図２のＣ）に基づいて補正値算出
回路５により算出されるであろう補正値（図２のＤ）に
ついてその周辺の濃度との関係において前記の補正値
（図２のＤ）が採りうる上限値及び下限値あるいはそれ
が採りうる許容値の範囲が、γ補正を施こす前の濃度デ
ータＢ’についての限界値として定められたものであ
る。そこで、この上下限値ＹU ，ＹL は、それぞれある
濃度についてのγ補正なしの補正値Ｄに対して、あたか
もγ補正を行ったかの如き特性の限界値に対応してい
る。

【００２０】具体的には２ｎ×ｎビットのメモリ（ＲＯ
Ｍ又はＰＲＯＭ，ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ，レジス
タ）を主体として構成され、対象画素（＊）の濃度デジ
タル値Ｂ’から上限値ＹU ，下限値ＹL （上下限値ＹU
，ＹL ）を算出する。このように、メモリで構成され
ているので、ＩＣ化に適しており、実験結果に基づいて
後から関数形を微調することも容易である。閾値算出回
路１０８は、上下限値ＹU ，ＹL を受けこれに応じて閾
値Ｆを動的に算出する。具体的には、加算器を主体に構
成され、（上限値＋下限値）／２等の線形演算を行うも
のである。なお、前記の演算結果に、さらに、定数を付
加することもある。

【００２１】テクスチャ抑止回路１１４は、誤差メモリ
に記憶されたパターンＴあるいは既に二値化済みのパタ
ーンＳから対象画素（＊）の周辺のパターンを抽出し、
経験的・実験的な事実に基づいてこのパターンからテク
スチャの発生を予測し、その発生を未然に抑止するため
の閾値補正量Ｚを出力する。閾値補正量Ｚは１〜２ビッ
ト程度の小さい値でよく、しかも、対象画素（＊）の周
辺のパターンも符号ビットのみを集めた数〜十数ビット
程度でよいので、これ用のパターン抽出回路は、ＲＯＭ
だけでも済む程度の、簡易な構成の回路である。

【００２２】具体的には、テクスチャ抑止回路１１４
は、ＲＯＭデコーダからなりパターンＳ（又はＴ）に対
応したパターン対応補正量Ｚ１を出力するパターン対応
補正回路１１４ａと、やはりＲＯＭデコーダからなりパ
ターンＳが特定のパターンに対応していることを検出し
て検出信号Ｚ３を出力する特定パターン検出回路１１４
ｃと、検出信号Ｚ３が出力されているときに動作して検
出信号Ｚ３の出力ごとに周期的補正量Ｚ２を出力し検出
信号Ｚ３の出力ごとにこの周期的補正量Ｚ２の値が変化
しこの周期的補正量Ｚ２の変化を検出信号Ｚ３の複数の
出力に亙って見ると周期的に変化する周期的補正量Ｚ２
を出力する周期的補正回路１１４ｂと、パターン対応補
正量Ｚ１と周期的補正量Ｚ２の何れか一方を検出信号Ｚ
３に応じて選択しこれを閾値補正量Ｚとして出力するセ
レクタ１１４ｄと、を具備して成る回路である。

【００２３】パターンＳが通常のパターンのときには、
固定的な処理で十分であり、この場合は検出信号Ｚ３が
出力されない。そこで、パターンＳに対応してデコード
された値すなわちパターン対応補正量Ｚ１がセレクタ１
１４ｄにより選択されて閾値補正量Ｚとされる。パター
ンＳが特定のパターンのときには、検出信号Ｚ３が検出
されて出力される。そして、この場合には、パターン対
応の固定的な処理では十分でないことから、他の手段が
選択される。すなわち、パターンＳに依存しない周期的
補正量Ｚ２がセレクタ１１４ｄにより選択されて閾値補
正量Ｚとされる。これは、固定的なパターン対応処理で
は不十分な特定パターンに対しても効果的である、

【００２４】この閾値補正量Ｚが加えられて、閾値Ｆが
補正され、その値が補正された閾値Ｆ’として比較回路
６へ出力される。このように閾値が動的に算出される。
これにより、テクスチャの発生を誘発しやすいパターン
に対して、広範に亙って効果的に作用して、テクスチャ
の発生を抑止することができる。しかも、そのテクスチ
ャ抑止回路の回路規模は、比較的小さなもので済む。さ
らに、この閾値補正量Ｚの平均値に非零の成分を持たせ
ることで、全体の画像の濃度レベル調整機能を、このテ
クスチャ抑止回路１１４に兼務させて、全体の回路サイ
ズをさらに縮小することも可能である。

【００２５】補正値修正回路１０６は、比較器とセレク
タを主体に構成され、補正された値Ｄを上下限値ＹU ，
ＹL の範囲以内に修正する。さらに、誤差算出回路１０
９は、誤差算出回路９にセレクタ等が付加されて、減算
器（又は加算器）とセレクタを主体に構成され、修正さ
れた値Ｄ’と上限値ＹU との差、及び、修正された値
Ｄ’と下限値ＹL との差を演算し、これらの差が比較さ
れ、その結果に応じて正しい方の一方が選択された二値
化誤差Ｇを、誤差メモリ１０へ出力する。

【００２６】その後、補正値算出回路５が誤差メモリ１
０に記憶された値を用いて後の画素の値を補正すること
で、濃淡の情報が空間的に伝搬拡散され、疑似中間調が
表示されるという原理は従来と同様である。なお、この
実施例では、製造歩留りが悪く調整も困難なアナログ回
路を有するＡ／Ｄ変換回路のビット幅を（ｎ＋１）から
ｎに１ビット減らし、ＩＣ化したときに製造容易なデジ
タル回路のビット幅ｎを維持することで、回路構成上の
整合性が達成された利点を、回路に具現化している。

【００２７】具体的に示すと、１ビット精度を粗くでき
るのでｎを通常の６として、このＡ／Ｄ変換回路が、並
列比較形であれば、６４組の誤差１パーセント未満の高
精密抵抗と比較器が不要となる。逐次比較形であれば、
半分の精度の濃度アナログ値を、半分の速度でゆっくり
変換すればよいので、回路設計が容易になり、製造歩留
りが上がりコスト的にも有利になる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明にあって
は、γ補正をせずにデータの精度を維持したままで、動
的に算出される閾値と上限値，下限値に応じて二値化す
る回路を設けることにより、製造歩留りが高くて低価
格，テクスチャが発生しなくて高性能，装置小形化に貢
献する中間調二値データ発生回路を１チップＩＣとして
提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の中間調二値データ発生回路の一実施
例のブロック図である。

【図２】従来の中間調二値データ発生回路の構成の一例
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…原画像、２…イメージスキャナ、３…Ａ／Ｄ変換回
路、４…濃度変換回路、５…補正値算出回路、６…比較
回路、７…出力画像、８…固定値、９…誤差算出回路、
１０…誤差メモリ、１１…係数行列、１２…乱数発生回
路、１３…付加パターン、１４…テクスチャ抑止回路、
１０３…Ａ／Ｄ変換回路、１０５…補正限界値算出回
路、１０６…補正値修正回路、１０８…閾値算出回路、
１０９…誤差算出回路、１１４…テクスチャ抑止回路、
１１４ａ…パターン対応補正回路、１１４ｂ…周期的補
正回路、１１４ｃ…特定パターン検出回路、１１４ｄ…
セレクタ、Ａ…濃度アナログ値、Ｂ…濃度デジタル値、
Ｃ…濃度デジタル値、Ｃ’…濃度デジタル値、Ｄ…補正
された値、Ｅ…二値化された値、Ｆ…閾値、Ｇ…二値化
誤差、Ｈ…誤差局所行列、Ｊ…係数行列、Ｋ…補正量、
Ｑ…付加量、Ｒ…乱数、Ｂ’…濃度デジタル値、Ｄ’…
修正された値、Ｆ’…補正された閾値、ＹU …上限値、
ＹL …下限値、Ｚ…閾値補正量、Ｚ１…パターン対応補
正量、Ｚ２…周期的補正量、Ｚ３…検出信号

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像の濃淡を読み取った値を入力してデジ
   タル値に変換し、誤差メモリに記憶されている既算出の
   二値化誤差に係数を乗じた値で前記デジタル値を補正
   し、この補正された値を閾値と比較し二値化して出力す
   るとともに、この二値化された値と前記補正された値と
   から二値化誤差を算出して前記誤差メモリに記憶する中
   間調二値データ発生回路において、 前記補正された値が採りうる上限値及び下限値を前記デ
   ジタル値に従いγ補正の特性に対応させて算出する補正
   限界値算出回路と、これらの上限値と下限値から前記閾
   値を動的に算出する閾値算出回路と、前記誤差メモリに
   記憶されたパターン（又は既に二値化済みのパターン）
   を受けてこのパターンに対応したパターン対応補正量を
   出力するパターン対応補正回路と、前記パターンを受け
   て前記パターンが特定のパターンに対応していることを
   検出して検出信号を出力する特定パターン検出回路と、
   前記検出信号の出力ごとに補正値を出力しその補正値が
   周期的に変化する周期的補正量を出力する周期的補正回
   路と、前記検出信号が出力されていないときには前記パ
   ターン対応補正量を閾値補正量として出力し前記検出信
   号が出力されているときには前記周期的補正量を前記閾
   値補正量として出力するセレクタと、前記補正された値
   を前記上限値と下限値の範囲以内の値に修正する補正値
   修正回路と、を備え、この修正された値を、前記閾値が
   前記閾値補正量により補正された閾値と、比較し二値化
   して出力し、この二値化された値に応じて、前記修正さ
   れた値と前記上限値との差、または、前記修正された値
   と前記下限値との差どちらか一方を二値化誤差として前
   記誤差メモリに記憶することを特徴とする中間調二値デ
   ータ発生回路。