JP3315705B2

JP3315705B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP3315705B2
Application number: JP07728691A
Authority: JP
Inventors: 和正小池
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-03-18
Filing date: 1991-03-18
Publication date: 2002-08-19
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JPH04288775A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誤差拡散法により多値
画情報から疑似中間調の２値画情報を得る画像処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像の濃淡を示す多値画情報から疑似中
間調の２値画情報を得る画像処理方法として、誤差拡散
法がよく知られている。この誤差拡散法では、多値画情
報の１画素を一定のしきい値で２値化した場合に、生じ
た２値化誤差を誤差拡散フィルタに従って周辺画素に配
分するようにしている。

【０００３】図５は、誤差拡散フィルタの一例を示した
ものである。この誤差拡散フィルタは、２値化する注目
画素「＊」に対して隣接する４画素に２値化誤差を「１
／４」ずつ配分することを示している。

【０００４】いま、例えば、多値画情報が４ビットつま
り１６階調で、しきい値を「８」とし、濃度「７」の１
画素で２値化したとする。すると、２値化データは
「０」、２値化誤差は「７」になる。この２値化誤差
「７」を上記誤差拡散フィルタに従って周辺画素に配分
する場合、その配分量は、（２値化誤差／４）つまり
「７／４」という演算により算出する。

【０００５】ところで、このような演算は、整数計算す
るので、「７／４」の結果は「１」となる。そして、そ
の「１」を周辺の４画素の画情報にそれぞれ加算するこ
とになる。すると、この場合、周辺画素に配分した誤差
量の合計は「４」となり、発生した２値化誤差「７」と
の差が「３」だけ生じてしまう。

【０００６】このように２値化誤差が正しく周辺画素に
配分されないと、疑似中間調の画像が正しい濃度で得ら
れなくなるという不都合がある。

【０００７】この不都合を解決する方法として、多値画
情報の量子化ビット数を増やして階調数を大きく設定す
ることが考えられる。ところが、このためには、画信号
をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（ア
ナログ・デジタル）変換回路などのハードウェアが大形
化し、コストが高くなるという問題が生じる。

【０００８】一方、このようなハードウェアのコスト上
昇を防止できるものとして、例えば、特開平１−２８４
１７２号公報に見られるように、１画素を２値化した時
点で周辺画素に配分されなかった誤差量を、次の１画素
に加算するようにしたものが提案されている。この提案
によれば、次の１画素を２値化する時点で、全画素の誤
差がある程度反映され、得られる２値画像の濃度が補正
されると考えられる。

【０００９】しかしながら、この場合、１画素で生じた
誤差を順に次の１画素へと繰り越すことになり、発生誤
差を誤差拡散フィルタに従った所定の配分で周辺画素に
正しく配分することができない。このため、誤差拡散法
の理論どおりの良好な出力画像が得られない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来は、
誤差拡散フィルタに従って正しく誤差拡散処理を実行し
ようとするとハードウェアのコストが上昇する一方、コ
ストの上昇を防止しようとすると、正しい誤差拡散処理
が実行できないという問題があった。

【００１１】本発明は、上記の問題を解決し、コストを
上昇させることなく正しい誤差拡散処理を実行すること
ができる画像処理装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願発明は、各画素濃度
が一定ビットのデジタル信号で示される注目画素の多値
画情報を、２値化する際に発生する誤差を誤差拡散フィ
ルタの各係数に応じて周辺画素に分配する誤差拡散法を
用いて、疑似中間調の２値画情報に変換する画像処理装
置において、前記デジタル信号を２値化する際に発生す
る２値化誤差を前記誤差拡散フィルタの各係数に応じて
周辺画素に分配する際の前記誤差拡散フィルタの各係数
の合計値が２^ｎ−１＋１から２^ｎのときｎ（自然数）ビ
ットの「０」を、前記デジタル信号の下位ビット側に付
加するビット付加手段と、前記デジタル信号の全ビット
が「１」のとき、当該デジタル信号の下位ビット側に前
記所定の「０」ビットを付加した全体のデジタル信号の
値を全黒レベルとして設定する全黒レベル設定手段を備
え、前記デジタル信号の全ビットが「０」のとき全白レ
ベルとして前記全黒レベルとの間にしきい値を設け、前
記ビット付加手段により「０」ビットが付加された全体
のビットデータを前記しきい値と比較して２値化する際
に発生する前記２値化誤差を前記全黒レベルまたは全白
レベルを基に算出し、この２値化誤差を誤差拡散フィル
タの各係数に応じて周辺画素に分配することを特徴とす
るものである。

【００１３】

【作用】本願発明によれば、多値画情報の量子化ビット
数を増やして階調数を大きく設定する必要がないので、
Ａ/Ｄ変換回路等の入力回路を複雑、高価にすることな
く、シフトレジスタを設けるだけの簡単な回路構成で周
辺画素に誤差を分配する際に分配しきれない余り量を減
少させることが出来る、という格別の作用効果を奏す
る。しかも、Ａ/Ｄ変換回路から出力されるデジタル信
号の下位ビット側に付加する「０」ビットは、誤差拡散
フィルタの各係数の合計値に応じた最小限必要なビット
数を付加するだけなので、最小限の回路構成で、必要な
演算精度が得られる。さらには、前記デジタル信号の全
ビットが「１」のとき、当該デジタル信号の下位ビット
側に前記所定の「０」ビットを付加した全体のデジタル
信号の値を全黒レベルとして設定したことにより、正確
な２値化誤差を算出することができる。たとえば、Ａ/
Ｄ変換後のデジタル信号が４ビットでこのデジタル信号
の下位ビット側に「０」２ビット付加した６ビットのデ
ジタル信号の最大濃度は６０（＝１１１１００）であ
る。このため、もしも通常通りに６ビット最大濃度６３
（＝１１１１１１）を全黒レベルとすると、全体的に出
力画像が薄くなってしまうが、デジタル信号の最大濃度
６０（＝１１１１００）を全黒レベルに設定すること
で、このような不都合を防止している。

【００１４】また、この場合、「０」ビットを付加する
処理は、簡単な処理で実行することができるので、ハー
ドウェアのコストを上昇させることもない。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施例に係る画像処理
装置のブロック構成図を示したものである。図におい
て、画像読取部１は、ラインイメージセンサにより原稿
画像を読み取ってアナログ信号で画信号を取り出すもの
である。Ａ／Ｄ変換回路２は、その画信号をデジタル信
号に変換するもので、本実施例では、４ビットつまり１
６階調の多値画情報に変換するようにしている。

【００１７】ビットシフト部３は、その多値画情報の下
位ビット側に２ビットまたは３ビットの「０」ビットを
付加し、その分だけ元の４ビットのデータを上位側にシ
フトした状態で多値画情報を出力するものである。この
シフト量は、図示せぬ制御部により設定される。

【００１８】誤差拡散処理部４は、多値画情報を所定の
誤差拡散法により疑似中間調の２値画情報に変換するも
のである。この誤差拡散処理部４は、入力される多値画
情報を補正する誤差補正部４１と、補正した多値画情報
を２値化する２値化部４２と、２値化誤差を算出する誤
差演算部４３と、２値化誤差を一時記憶する記憶部４４
とにより構成されている。誤差演算部４３には、図示せ
ぬ制御部から黒レベルを示す信号が入力されている。

【００１９】画像出力部５は、２値化画情報を画面表示
あるいは記録紙に記録出力するものである。

【００２０】以上の構成で、本実施例では、２つの誤差
拡散フィルタの内の一方を任意に選択使用する。誤差拡
散フィルタの１つは、図５に示したように注目画素
「＊」の周辺４画素に誤差拡散するもので、もう１つ
は、図２に示すように、注目画素「＊」の周辺６画素に
誤差拡散するものである。

【００２１】オペレータは、図示せぬ操作部で、使用す
る一方の誤差拡散フィルタを選択する。制御部は、図３
に示すように、選択された誤差拡散フィルタを判別する
（判断１０１）。そして、図５のものが選択されている
場合（判断１０１の「図５」）、ビットシフト部３のシ
フト量を２ビットに設定し（処理１０２）、誤差演算部
４３に対して黒レベルの値を２進数で「１１１１００」
と指示する（処理１０３）。

【００２２】一方、図２のものが選択されている場合
（判断１０１の「図２」）、ビットシフト部３のシフト
量を３ビットに設定し（処理１０４）、誤差演算部４３
に対して黒レベルの値を２進数で「１１１１０００」と
指示する（処理１０３）。

【００２３】次に、画像読み取りが開始されたとする。
この場合、画像読取部１は、アナログ信号で１ラインず
つ画信号を出力し、Ａ／Ｄ変換回路２はその画信号を４
ビットのデジタル信号に変換する。

【００２４】いま、図５に示した誤差拡散フィルタが選
択されているとすると、ビットシフト部３は、その４ビ
ットのデジタル信号の下位ビットに「０」を２ビット付
加して出力する。これにより、ビットシフト部３からの
出力される多値画情報のデータ範囲は、「０００００
０」〜「１１１１００」になる。

【００２５】誤差補正部４１は、入力されるその多値画
情報を一定の処理により補正して出力する。２値化部４
２は、その補正された多値画情報を２値化して出力す
る。誤差演算部４３は、その２値化の際に発生した２値
化誤差を算出する。

【００２６】いま、例えば、図４（ａ）に示すように、
多値画情報が信号レベルＤ１であったとすると、この信
号レベルＤ１は、２値化のしきい値Ｓより低いので、２
値化出力は「０」になる。このとき、誤差演算部４３
は、元の信号レベルＤ１を２値化誤差ｅ１として算出す
る。また、信号レベルＤ２で入力したとすると、しきい
値Ｓより高いので、２値化出力は「１」になる。この場
合、信号レベルＤ２と、設定されている黒レベル「１１
１１００」との差を、２値化誤差ｅ２として算出する。

【００２７】このように、算出した２値化誤差ｅを、図
５に示した誤差拡散フィルタの各係数に従って、隣接す
る４画素に、ｅ×（１／４）ずつ配分する。

【００２８】例えば、いま、多値画情報が「０１１１０
０」、すなわち、１０進数で「２８」であったとする。
この値は、前述した４ビットの多値画情報における濃度
「７」に相当するものである。この場合、２値化誤差ｅ
は「２８」になる。従って、隣接画素への誤差配分量
は、次の数式１のように、整数演算で正しい誤差配分量
が算出される。

【００２９】

【数１】ｅ×（１／４）＝２８×（１／４）＝７

【００３０】一方、誤差拡散フィルタとして図２のもの
が選択されているとすると、ビットシフト部３は、
「０」を３ビット付加する。この場合、多値画情報のデ
ータ範囲は、「０００００００」〜「１１１１０００」
になり、その多値画情報を上記と同様に処理する。

【００３１】すなわち、誤差演算部４３では、図４
（ｂ）に示すように、多値画情報の信号レベルが、しき
い値Ｓより高いＤ３であったとすると、このとき設定さ
れている黒レベル「１１１１０００」との差を、２値化
誤差ｅ３として算出する。

【００３２】このように、算出した２値化誤差ｅを、図
２に示した誤差拡散フィルタの各係数に従って、周辺の
６画素に配分する。この場合、係数の合計は「８」にな
るため、配分量は、ｅ×（１／８）または、ｅ×（１／
８）となる。

【００３３】いま、例えば、多値画情報が「０１１１０
００」、すなわち１０進数で「５６」であったとする
と、２値化誤差ｅも「５６」になる。従って、隣接画素
への誤差配分量は、次の数式２のように、整数演算で正
しい誤差配分量が算出される。

【００３４】

【数２】ｅ×（１／８）＝５６×（１／８）＝７ｅ×（２／８）＝５６×（２／８）＝１４

【００３５】記憶部４４は、このように算出した誤差配
分量を各画素ごとに記憶する。そして、誤差補正部４１
は、記憶した各誤差配分量に基づいて入力される多値画
情報を補正する。

【００３６】ここで、画情報の画素の座標をｘ，ｙ、誤
差拡散フィルタの座標をｉ，ｊとし、入力する多値画情
報をｆ_x，_y、誤差拡散フィルタの係数をα_i，_j、２値化
誤差をｅ_x，_yとすると、出力する多値画情報ｆ’_x，
_yは、次の数式３で示される。

【００３７】

【数３】ｆ’_x，_y＝ｆ_x，_y＋（１／Σα_i，_j）Σ（α_i，_j）（ｅ_x+i，_y+i）

【００３８】画像出力部５は、２値化された画情報を表
示あるいは記録出力する。

【００３９】以上のように、本実施例では、多値画情報
の下位ビット側に、２ビットまたは３ビットの「０」を
付加して、そのデータを多値画情報として、所定の誤差
拡散法による２値化処理を行なっている。

【００４０】このように、多値画情報に「０」ビットを
付加することにより、画素濃度を示す数値が大きくなっ
て、算出される２値化誤差の値も大きくなる。このた
め、周辺画素への誤差配分量を整数演算で算出しても余
りが出ることがなくなるので、所定の誤差拡散処理を正
確に実行することができる。これにより、良好な画像が
得られるようになる。

【００４１】また、この場合、「０」ビットを付加する
処理は、データを取り出す際にビット位置を上位方向に
シフトするだけという簡単な処理で実行することができ
るので、ハードウェアのコストを上昇させることもな
い。

【００４２】また、誤差演算部４３では、「０」を２ビ
ット付加したときには、黒レベルを「１１１１００」、
３ビット付加したときには、黒レベルを「１１１１００
０」にそれぞれ設定して、その黒レベルに基づいて２値
化誤差を算出するようにしている。上記黒レベルは、各
場合における濃度の最大値であり、上記処理により、常
に正確に２値化誤差を算出することができる。

【００４３】また、使用する誤差拡散フィルタに応じ
て、付加する「０」ビット数を切り換えるようにしたの
で、必要以上に「０」ビットを付加することもなく、常
に適切に処理することができる。

【００４４】なお、上述の実施例では、誤差拡散フィル
タの係数の和が、ちょうど２の２乗または３乗になるよ
うに設定したが、そうならない場合においても、「０」
ビットを付加し画素濃度を示す数値を大きくして処理す
ることにより、誤差配分量算出時の誤差が減少する。こ
れにより、２値化後の画像の画質を向上させることがで
きることはいうまでもない。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したに本願発明によれば、多値
画情報の量子化ビット数を増やして階調数を大きく設定
する必要がないので、Ａ/Ｄ変換回路等の入力回路を複
雑、高価にすることなく、シフトレジスタを設けるだけ
の簡単な回路構成で周辺画素に誤差を分配する際に分配
しきれない余り量を減少させることが出来る。しかも、
Ａ/Ｄ変換回路から出力されるデジタル信号の下位ビッ
ト側に付加する「０」ビットは、誤差拡散フィルタの各
係数の合計値に応じた最小限必要なビット数を付加する
だけなので、最小限の回路構成で、必要な演算精度が得
られる。さらには、前記デジタル信号の全ビットが
「１」のとき、当該デジタル信号の下位ビット側に前記
所定の「０」ビットを付加した全体のデジタル信号の値
を全黒レベルとして設定したことにより、正確な２値化
誤差を算出することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像処理装置のブロッ
ク構成図。

【図２】誤差拡散フィルタの一例を示す説明図。

【図３】回路設定の動作フローチャート。

【図４】２値化誤差の説明図。

【図５】誤差拡散フィルタの他の例を示す説明図。

【符号の説明】

１画像読取部２Ａ／Ｄ変換回路３ビットシフト部４誤差拡散処理部５画像出力部４１誤差補正部４２２値化部４３誤差演算部４４記憶部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】各画素濃度が一定ビットのデジタル信号
で示される注目画素の多値画情報を、２値化する際に発
生する誤差を誤差拡散フィルタの各係数に応じて周辺画
素に分配する誤差拡散法を用いて、疑似中間調の２値画
情報に変換する画像処理装置において、前記デジタル信号を２値化する際に発生する２値化誤差
を前記誤差拡散フィルタの各係数に応じて周辺画素に分
配する際の前記誤差拡散フィルタの各係数の合計値が２
^ｎ−１＋１から２^ｎのときｎ（自然数）ビットの「０」
を、前記デジタル信号の下位ビット側に付加するビット
付加手段と、前記デジタル信号の全ビットが「１」のとき、当該デジ
タル信号の下位ビット側に前記所定の「０」ビットを付
加した全体のデジタル信号の値を全黒レベルとして設定
する全黒レベル設定手段を備え、前記デジタル信号の全ビットが「０」のとき全白レベル
として前記全黒レベルとの間にしきい値を設け、前記ビ
ット付加手段により「０」ビットが付加された全体のビ
ットデータを前記しきい値と比較して２値化する際に発
生する前記２値化誤差を前記全黒レベルまたは全白レベ
ルを基に算出し、この２値化誤差を誤差拡散フィルタの
各係数に応じて周辺画素に分配することを特徴とする画
像処理装置。