JP3711707B2 - 画像2値化方法、画像2値化装置および記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、誤差拡散法による画像2値化方法、画像2値化装置および記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
中間調画像を2値化して擬似中間調画像に変換する処理として、誤差拡散法が知られている。この誤差拡散法は、ある画素を2値化した場合に、2値化によって生じた誤差を、未だ2値化していない周辺の画素の濃度に分配する方法(狭い意味の誤差拡散法・文献:Robert W.Floyd and Louis Steinberg,"An Adaptive Algorithm for Spatial Greyscale",Proceeding of the S.I.D. Vol.17/2,1976等)、あるいは2値化する際に周辺に存在する既に2値化した画素からその2値化の際に生じた誤差の所定割合を受け取る方法(平均誤差最小法とも言う。文献:J.F.Jarvis,C.N.Judice,and W.H.Ninke,"A Survey of Techniques for the Display of Continuous Tone Pictures on Bilevel Displays",Computer Graphics and Image Processing.5,13-40(1976)等)等が良く知られている。本明細書にては、特に断らない限り、誤差拡散法は広い意味で用いている。
【0003】
この誤差拡散処理を用いることにより、各画素が多値で表された中間調画像を擬似中間調画像として2値化することができる。したがって、インクをドット単位で置くか置かないかのいずれかしかできないプリンタにおいても、中間調画像を全体として中間調に近似の画像として印刷することができるようになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような誤差拡散処理により画像を処理した場合、次のような問題が生じた。
例えば、図6に示すごとく、誤差拡散処理対象の画像D(濃度範囲:0〜255)において、領域R1→領域R2→領域R3のように、主走査方向に画素を一列処理しつつ、副走査方向へ順次、誤差拡散してゆく処理を考える。ここで、領域R1は濃度が均一でない、すなわち二種以上の濃度の画素が存在する画素領域であり、領域R2は全ての画素が濃度=0(最小濃度)の均一濃度の画素領域、領域R3は全ての画素が濃度=1(1より大きくても良い。)の均一濃度の画素領域であるとする。
【0005】
この画像Dの2値化の結果、人間の目には、領域R3の先頭部分Sにて、オンの画素が規則的に現れて、実際にはあり得ない模様を生じてしまった。このような現象は、領域R2が濃度=255(最大濃度)の均一濃度の画素領域の場合、あるいは領域R3が全ての画素が濃度=254(254より小さくても良い。)の均一濃度の画素領域である場合も、領域R3の先頭部分Sにて、オンまたはオフの画素が規則的に現れて、実際にはあり得ない模様を生じてしまった。
【0006】
このため、得られた疑似中間調画像の品質を低下させることとなった。
本発明は、画素濃度が最小濃度あるいは最大濃度の均一画素領域から、最小濃度と最大濃度との間の画素濃度である濃度が均一な領域に移行する際に、現れる模様の発生を防止して、品質の高い擬似中間調画像を得る画像2値化方法、画像2値化装置および記録媒体を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明の画像2値化方法は、中間調画像が取り得る最小濃度の画素の2値化においては、オフに2値化するとともに、この最小濃度の画素が未2値化の周辺画素に拡散する2値化誤差の算出においては、主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、均一でない数値の配列パターンに変更する。
【0008】
また、中間調画像が取り得る最大濃度の画素の2値化においては、オンに2値化するとともに、この最大濃度の画素が未2値化の周辺画素に拡散する2値化誤差の算出においては、主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、均一でない数値の配列パターンに変更する。
【0009】
この均一でない数値の配列パターンとしては、例えば、このパターンと同一パターンの2値化誤差配列を、中間調画像が取り得る最小濃度および最大濃度以外の1つの濃度の画素のみからなる中間調画素領域に拡散させて該中間調画素領域を誤差拡散処理により2値化した場合に、該2値化画像に模様が生じにくいパターンであるものを設定する。
【0010】
あるいは、この均一でない数値の配列パターンとしては、例えば、中間調画像が取り得る最小濃度および最大濃度以外の1つの濃度の画素のみからなる中間調画像を、誤差拡散処理することにより得られた主走査方向における2値化誤差配列のパターンとして得ることができる。このようにして、均一でない数値の配列パターンを得るための中間調画像としては、最小濃度+1の濃度から(最大濃度+1)/4の濃度範囲のいずれかの濃度の画素のみからなるものを利用することができる。
【0011】
この他、前記均一でない数値の配列パターンとしては、ランダムな数値の配列として構成することもできる。
なお、前記均一でない数値の配列パターンは、前記閾値より小さな数値の配列からなることが、同一列でのドットの発生を抑制できるので好ましい。
【0012】
中間調画像のほとんどの領域が、図6で述べた領域R1のごとく、画素濃度に不均一性が存在すれば、その中間調画像の中に均一な画素濃度の領域が少々存在していても、2値化された画素のオン/オフの分布も規則的とならず、2値化画像の品質を低下させる模様も発生しにくい。
【0013】
しかし、「発明が解決しようとする課題」にて述べたごとく、2値化の順番において、最小濃度(あるいは最大濃度)の領域R2が存在し、次に均一な濃度の領域R3が存在する場合には、領域R2ではオン(またはオフ)に2値化される画素が存在しないので、従来の誤差拡散処理では、領域R1から拡散されてきた誤差は、順次、領域R2内を副走査方向へ単に拡散により伝達されて行くのみとなる。この領域R2内での誤差拡散により、領域R1から離れるにつれて、次第に、誤差拡散を受ける各画素の誤差は均一なものとなる。
【0014】
したがって、従来の誤差拡散処理では、領域R3の先頭部分Sにおける各画素列は、それぞれ領域R2からは均一な誤差の拡散を受ける。しかも、領域R3においては、画素濃度は1で均一であることから、領域R3の先頭部分Sにては、主走査方向へ伝達される誤差は、2値化対象の画素を移動する毎に、一定の値が蓄積されてゆく。このため、一定の画素数を移動する度に、拡散されて補正された濃度が閾値を越える画素が出現して、オンが設定される。
【0015】
このように、従来の誤差拡散処理では、一定間隔でオンが設定されることにより、元来模様が存在しない領域である領域R3の先頭部分Sにて、品質を低下させる模様が出現することになる。(なお、領域R3にてある程度、誤差拡散が進めば、オン時の拡散誤差の減算により乱されて、模様は目立たなくなる。)
本発明の画像2値化方法における誤差拡散処理では、中間調画像が取り得る最小濃度(例えば、0)の画素の2値化においては、オフに2値化する。したがって、前述した例で示した領域R2においては、従来と同様にオフのみであり、オンが出現することはない。同様に、中間調画像が取り得る最大濃度(例えば、255)の画素の2値化においては、オンに2値化する。したがって、前述した例で示した領域R2においては、従来と同様にオンのみであり、オフが出現することはない。
【0016】
しかも、本発明の画像2値化方法では、主走査方向に均一な誤差配列が生じないように、最小濃度あるいは最大濃度の画素に生じた主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、均一でない数値の配列パターンに変更する。すなわち、最小濃度領域あるいは最大濃度領域の2値化を進めていっても、各画素に拡散される誤差は均一になるのが阻止される。
【0017】
このため、領域R3の先頭部分Sに対しても、各画素に均一な誤差が分配されることが無く、オンとなる画素位置が適度に乱されて、画像の品質を低下させる模様の出現が防止される。
最小濃度あるいは最大濃度の画素に2値化の際に生じた主走査方向における2値化誤差配列のパターンは、均一でない数値の配列パターンに徐々に変更することとしても良い。主走査方向における2値化誤差配列のパターンの均一化の作用は徐々に生じるので、均一でない数値の配列パターンへの変更は、徐々に行っても領域R3の先頭部分Sに模様を生じることはない。
【0018】
徐々に均一でない数値の配列パターンに近づける方法としては、例えば、各画素において生じた2値化誤差が、均一でない数値の配列パターンにおける該当画素に対応する位置の値よりも小さい場合には、前記2値化誤差を増加させ、前記2値化誤差が、均一でない数値の配列パターンにおける該当画素に対応する位置の値よりも大きい場合には、前記2値化誤差を減少させることにより行う。
【0019】
前記2値化誤差の増減が、2値化誤差に対する補正値の加減算によりなされても良いし、あるいは2値化誤差に対する補正値の乗算または除算によりなされても良い。
加減算による場合は、前記補正値は、中間調画像が取り得る最大濃度の2〜25%の値とすることが好ましい。乗算あるいは除算による場合は、均一でない数値の配列パターンと2値化誤差との差に応じて補正値を決定しても良い。
【0020】
特に、明度等が元の中間調画像に比較して違いが無いようにして、違和感のない2値化をさせるためには、主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、その平均値あるいはトータルの値を維持したまま、均一でない数値の配列パターンに変更することが好ましい。
【0021】
例えば、主走査方向における各画素配列において、2値化誤差の増加の回数と減少の回数とをほぼ一致させることにより、主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、均一でない数値の配列パターンに変更することとすると、主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、その平均値あるいはトータルの値を維持したまま、均一でない数値の配列パターンに変更することができる。
【0022】
上述した画像2値化方法を、画像2値化装置として実現する場合は、例えば次のような構成が挙げられる。
すなわち、本発明の画像2値化装置は、中間調画像の各画素を順次操作して、各画素濃度と閾値との比較により各画素をオンかオフかのいずれかに2値化するとともに、各画素において2値化する際に生じた2値化誤差を未2値化の周辺画素に拡散して、該周辺画素の2値化に反映させる誤差拡散法による画像2値化装置であって、
均一でない数値の配列パターンを記憶する配列パターン記憶手段と、
2値化対象画素の濃度が、前記中間調画像が取り得る最小濃度か否かを判定する最小濃度画素判定手段と、
前記最小濃度画素判定手段にて最小濃度の画素であると判定された場合、該画素に生じた2値化誤差と、前記配列パターン記憶手段に記憶されている均一でない数値の配列パターンにおける該当画素に対応する位置の値とを比較するパターン比較手段と、
前記パターン比較手段の比較結果に応じて、前記2値化対象画素の2値化誤差を前記均一でない数値の配列パターンに対応するように補正するパターン補正手段と、
を備えたことを特徴とする画像2値化装置である。
【0023】
また、均一でない数値の配列パターンを記憶する配列パターン記憶手段と、
2値化対象画素の濃度が、前記中間調画像が取り得る最大濃度か否かを判定する最大濃度画素判定手段と、
前記最大濃度画素判定手段にて最大濃度の画素であると判定された場合、該画素に生じた2値化誤差と、前記配列パターン記憶手段に記憶されている均一でない数値の配列パターンにおける該当画素に対応する位置の値とを比較するパターン比較手段と、
前記パターン比較手段の比較結果に応じて、前記2値化対象画素の2値化誤差を前記均一でない数値の配列パターンに対応するように補正するパターン補正手段と、
を備えたことを特徴とする画像2値化装置としても良い。
【0024】
更に、均一でない数値の配列パターンを記憶する配列パターン記憶手段と、
2値化対象画素の濃度が、前記中間調画像が取り得る最小濃度か否かを判定する最小濃度画素判定手段と、
2値化対象画素の濃度が、前記中間調画像が取り得る最大濃度か否かを判定する最大濃度画素判定手段と、
前記最小濃度画素判定手段にて最小濃度の画素であると判定された場合、あるいは前記最大濃度画素判定手段にて最大濃度の画素であると判定された場合、該画素に生じた2値化誤差と、前記配列パターン記憶手段に記憶されている均一でない数値の配列パターンにおける該当画素に対応する位置の値とを比較するパターン比較手段と、
前記パターン比較手段の比較結果に応じて、前記2値化対象画素の2値化誤差を前記均一でない数値の配列パターンに対応するように補正するパターン補正手段と、
を備えたことを特徴とする画像2値化装置としても良い。
【0025】
本発明の画像2値化装置では、最小濃度画素判定手段が、中間調画像が取り得る最小濃度(例えば、0)の画素であると判定した場合、その画素の2値化においては、2値化手段は、必ずオフに2値化する。このため、前述した例では領域R2においては、従来と同様にすべてオフであり、オンが出現することはない。また、最大濃度画素判定手段が、中間調画像が取り得る最大濃度(例えば、255)の画素であると判定した場合、その画素の2値化においては、2値化手段は、必ずオンに2値化する。このため、前述した例では領域R2においては、従来と同様にすべてオンであり、オフが出現することはない。
【0026】
そして、パターン補正手段は、パターン比較手段の比較結果に応じて、前記2値化対象画素の2値化誤差を、均一でない数値の配列パターンに対応するように補正する。
したがって、前述したように最小濃度領域の2値化を進めていっても、各画素に拡散される誤差は均一になるのが阻止される。このため、領域R3の先頭部分Sに対しても、各画素に均一な誤差が分配されることが無く、オンまたはオフとなる画素位置が適度に乱されて、画像の品質を低下させる模様の出現が防止される。
【0027】
配列パターン記憶手段に記憶されている、均一でない数値の配列パターンとしては、例えば、この均一でない数値の配列パターンと同一パターンの2値化誤差配列を、中間調画像が取り得る最小濃度および最大濃度以外の1つの濃度の画素のみからなる中間調画素領域に拡散させて該中間調画素領域を誤差拡散処理により2値化した場合に、該2値化画像に模様が生じにくいパターンであるものを設定する。
【0028】
あるいは、この均一でない数値の配列パターンとしては、例えば、中間調画像が取り得る最小濃度および最大濃度以外の1つの濃度の画素のみからなる中間調画像を誤差拡散処理することにより、主走査方向における2値化誤差配列のパターンとして得ることができる。
【0029】
この均一でない数値の配列パターンを得るための中間調画像としては、最小濃度+1の濃度から(最大濃度+1)/4の濃度範囲のいずれか1つの濃度の画素のみからなるものを利用することができる。
この他、前記均一でない数値の配列パターンとしては、ランダムな数値の配列として構成することもできる。
【0030】
なお、前記均一でない数値の配列パターンは、前記閾値より小さな数値の配列からなることが、同一列でのドットの発生を抑制できるので好ましい。
パターン補正手段は、最小濃度あるいは最大濃度の画素にて2値化の際に生じた主走査方向における2値化誤差配列のパターンは、均一でない数値の配列パターンに徐々に変更することとしても良い。主走査方向における2値化誤差配列のパターンの均一化の作用は徐々に生じるので、均一でない数値の配列パターンへの変更は、徐々に行っても領域R3の先頭部分Sに模様を生じることはない。
【0031】
徐々に、均一でない数値の配列パターンに近づける方法としては、例えば、各画素において生じた2値化誤差が、均一でない数値の配列パターンにおける該当画素に対応する位置の値よりも小さい場合には、前記2値化誤差を増加させ、前記2値化誤差が、均一でない数値の配列パターンにおける該当画素に対応する位置の値よりも大きい場合には、前記2値化誤差を減少させることにより行う。
【0032】
このような2値化誤差の増減は、2値化誤差に対する補正値の加減算によりなされても良いし、あるいは2値化誤差に対する補正値の乗算または除算によりなされても良い。
加減算による場合は、前記補正値は、中間調画像が取り得る最大濃度の2〜25%の値とすることが好ましい。乗算あるいは除算による場合は、均一でない数値の配列パターンと2値化誤差との差に応じて補正値を決定しても良い。
【0033】
特に、元の中間調画像と明度等に違和感のない2値化をさせるためには、パターン補正手段は、主走査方向における画素配列に生じた2値化誤差配列のパターンを、その平均値あるいはトータルの値を維持したまま、均一でない数値の配列パターンに変更するようにしても良い。
【0034】
また、パターン補正手段は、主走査方向における各画素配列において、2値化誤差の増加の回数と減少の回数とをほぼ一致させることにより、主走査方向における画素配列に生じた2値化誤差配列のパターンを、均一でない数値の配列パターンに変更することとすれば、主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、その平均値あるいはトータルの値を維持したまま、均一でない数値の配列パターンに変更することができる。
【0035】
なお、上述した画像2値化方法を実行する機能、あるいは、上述した画像2値化装置の各手段をコンピュータシステムにて実現する機能は、例えば、コンピュータシステム側で起動するプログラムとして備えることができる。このようなプログラムの場合、例えば、フロッピーディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、必要に応じてコンピュータシステムにロードして起動することにより用いることができる。この他、ROMやバックアップRAMをコンピュータ読み取り可能な記録媒体として前記プログラムを記録しておき、このROMあるいはバックアップRAMをコンピュータシステムに組み込んで用いても良い。
【0036】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は、上述した発明が適用された誤差拡散法による中間調画像データ2値化装置2の概略構成を示すブロック図である。
【0037】
この中間調画像データ2値化装置2は、コンピュータを主体として構成され、CPU11、ROMからなるプログラム記憶部12、RAMからなる閾値記憶部13、RAMからなる数値配列パターン記憶部14、RAMからなる誤差分配マトリックス記憶部15、RAMからなる誤差バッファ用メモリ16、RAMからなる入力画像データ記憶部17、RAMからなる出力画像データ記憶部18およびRAMからなる作業用メモリ19を備えて、これらがバス20により接続されて、制御信号やデータ信号を交換可能としている。
【0038】
また、中間調画像データ2値化装置2は、これ以外に、バス20を介して、コンピュータとして必要なキーボード21やディスプレイ22等の入出力装置、ハードディスクやフロッピーディスクドライブ等の外部記憶装置23およびプリンタ24が接続されている。
【0039】
プログラム記憶部12には、コンピュータとして必要な基本的なプログラム、後述する誤差拡散処理プログラム、およびその他の処理プログラムが格納され、必要に応じてCPU11により実行される。なお、外部記憶装置23を介して、前記各種プログラムが記憶されたフロッピーディスク、光磁気ディスク、CD−ROM等の記憶媒体から、必要に応じて作業用メモリ19等に読み込んで起動することにより実行しても良い。
【0040】
閾値記憶部13は、誤差拡散法に用いられる閾値を記憶している。
数値配列パターン記憶部14は、配列パターン記憶手段として、後述する誤差拡散処理において、最大濃度(ここでは、255)および最小濃度(ここでは、0)の画素における主走査方向での2値化誤差の配列パターンを近づける基準となる配列パターンIE[pos](均一でない数値の配列パターンに該当)を記憶している。この配列パターンIE[pos]は、次のようにして作成されたものである。
【0041】
すなわち、最小濃度+1の濃度から(最大濃度+1)/4の濃度範囲(ここでは、最小濃度=0,最大濃度=255であるので、例えば、1〜64)のいずれか1つの濃度(ここでは例えば濃度=10)の画素のみからなる中間調画像を、誤差拡散処理することにより得られた主走査方向における2値化誤差の配列を用いている。この配列パターンIE[pos]を得るための誤差拡散は、ほぼ、主走査方向の2値化誤差のパターンが安定化してきた場合に停止し、その時の主走査方向の2値化誤差の配列パターンをIE[pos]として記憶したものである。ここでposは主走査方向の画素位置を表している。
【0042】
この配列パターンIE[pos]を得るための誤差拡散処理に用いられる中間調画像の主走査方向の長さは、中間調画像データ2値化装置2にて2値化されるの中間調画像の主走査方向の長さと一致している必要はない。配列パターンIE[pos]の方が短い場合は、同じ配列パターンIE[pos]を繰り返し用いれば良く、配列パターンIE[pos]の方が長い場合は、その配列パターンIE[pos]の一部を用いれば良い。
【0043】
誤差分配マトリックス記憶部15は、誤差拡散法により算出された出力濃度と元の濃度との誤差を、誤差バッファ用メモリ16内で各周辺画素に対して設定された誤差バッファeに分配する際に、分配対象となる周辺画素およびその分配率を誤差分配マトリックスとして記憶している。この誤差分配マトリックスの例を図4に示す。
【0044】
誤差バッファ用メモリ16は、画素毎に設定された誤差バッファe(x,y)に、周辺画素から分配される誤差を蓄積している。入力画像データ記憶部17は外部記憶装置23等から導入された中間調画像データを記憶している。この中間調画像データの画素の濃度範囲は0〜255である。出力画像データ記憶部18は、入力画像データ記憶部17に記憶されている中間調画像データを、後述する誤差拡散処理により2値化して得られたオン=1/オフ=0からなる擬似中間調画像データを記憶するものである。なお、必要に応じてこの擬似中間調画像データは、ディスプレイ22に表示されたり、プリンタ24により記録される。
【0045】
次に、CPU11にて実行される誤差拡散処理を、図2および図3に示すフローチャートにより説明する。この誤差拡散処理は、入力画像データ記憶部17に格納されている多値の中間調画像を2値化して擬似中間調画像を作成するために行われる。
【0046】
誤差拡散処理が開始されると以下の手順を実行する。
まず、2値化処理する画素の位置を表す変数x,yを、それぞれ0に初期化する(S110,S120)。なお、変数x,yで示される2値化処理対象の画素のことを注目画素と呼ぶことにする。
【0047】
次に、フラグFLAGをOffに設定する(S125)。そして、画素位置(x,y)に対応する入力画像の画素濃度I(0≦I≦255)を読み取る(S130)。
次に、画素濃度Iが、0(最小濃度)、255(最大濃度)、それ以外の値(0<I<255)のいずれに該当するか否かが判定される(S132)。
【0048】
I=0の場合は、FLAG=Lowに設定する(S134)。I=255の場合は、FLAG=Highに設定する(S136)。
ステップS134,S136の処理後、あるいはステップS132にて、0<I<255と判定された場合には、次に、誤差バッファ用メモリ16から注目画素に対応する誤差バッファe(x,y)の値を読み取り、式1のごとく誤差バッファe(x,y)の値にて画素濃度Iを補正して、補正濃度I′を求める(S140)。
【0049】
【数1】
I′= I + e(x,y) … [式1]
次に、フラグFLAGの内容が判定される(S141)。フラグFLAG=Lowであれば、数値配列パターン記憶部14に記憶されている配列パターンIE[pos]から、注目画素の座標xに該当する位置に対応する値IE[x]を読み出して、ステップS140で求められた補正濃度I′が、このIE[x]以上であるか否かを判定する(S142)。
【0050】
I′≧IE[x]であれば(S142で「YES」)、次式のごとく、補正濃度I′を補正値a(a>0)で減算して2値化誤差Eを求める(S143)。
【0051】
【数2】
E = I′− a … [式2]
I′<IE[x]であれば(S142で「NO」)、次式のごとく、補正濃度I′を補正値aで加算して2値化誤差Eを求める(S144)。
【0052】
【数3】
E = I′+ a … [式3]
また、ステップS141にて、フラグFLAG=Highであれば、次式のごとく、注目画素における補正濃度I′を次式のごとく補正する(S145)。
【0053】
【数4】
I′= I′− 255 … [式4]
次に、同じ配列パターンIE[pos]から、注目画素の座標xに該当する位置に対応する値IE[x]を読み出して、ステップS145で補正された補正濃度I′が、このIE[x]以上であるか否かを判定する(S146)。
I′≧IE[x]であれば(S146で「YES」)、前記式2と同様に、補正濃度I′を補正値aで減算して2値化誤差Eを求める(S147)。
【0054】
I′<IE[x]であれば(S146で「NO」)、前記式3と同様に、補正濃度I′を補正値aで加算して2値化誤差Eを求める(S148)。
また、ステップS141にて、フラグFLAG=Offであれば、補正濃度I′と閾値Tとが比較される(S150)。ここで閾値Tとしては、例えば「128」が設定されている。
【0055】
I′≧Tであれば(S150で「YES」)、注目画素における2値化誤差Eを次式のごとく算出する(S152)。
【0056】
【数5】
E = I′− 255 … [式5]
また、I′<Tであれば(S150で「NO」)、注目画素における2値化誤差Eを次式のごとく算出する(S156)。
【0057】
【数6】
E = I′ … [式6]
ステップS152、ステップS147あるいはステップS148の次に、出力濃度Otとして、1(オン)が設定される(S170)。
【0058】
また、ステップS156、ステップS143あるいはステップS144の次に、出力濃度Otとして、0(オフ)が設定される(S160)。
この出力濃度Otの値は、出力画像データ記憶部18に、注目画素の2値化データとして、ステップS160またはステップS170の処理がなされる毎に順次蓄積される。
【0059】
ステップS160またはステップS170の次に、注目画素の2値化誤差Eの分配処理が行われる(S190)。この誤差分配処理は、図4に示すごとくの誤差分配マトリックスBmat()に基づいて、ステップS143,S144,S147,S148,S152,S156のいずれかで算出された注目画素の2値化誤差Eを、次式に示すごとく、未2値化の周辺画素の各誤差バッファeに分配する。
【0060】
【数7】
e(x+i,y+j)+=Bmat(i,j)×E … [式7]
尚、「+=」は既に誤差バッファe(x+i,y+j)内に存在する値と加算処理して同じ誤差バッファe(x+i,y+j)に格納することを示す演算子である。図4に例示するごとく、i,jは注目画素位置をi=j=0とし、図に示す様な値をとる変数である。
【0061】
次に、主走査方向(x方向)の2値化処理、すなわち1ライン分の処理が終了したか否かを判定する(S200)。終了していなければ(S200で「NO」)、注目画素の主走査方向の位置xを1つ増加させて(S210)、再度ステップS125から、上述した処理を繰り返す。
【0062】
1ライン分の2値化処理を終了したと判定された場合(S200で「YES」)には、全画素の2値化が終了したか否かが判定される(S220)。終了していなければ(S220で「NO」)、注目画素の副走査方向の位置yを1つ増加させて(S230)、再度、ステップS120から上述した処理を繰り返す。
【0063】
すべての画素について2値化が終了すれば(S220で「YES」)、誤差拡散処理を終了する。このとき、出力画像データ記憶部18には2値化された擬似中間調画像データが完成されている。
本実施の形態の誤差拡散処理では、中間調画像が取り得る最小濃度(=0)の画素の2値化においては、ステップS134にてフラグFLAG=Lowとなるので、必ずステップS160が実行されて、オフに2値化される。したがって、図6で示した領域R2においては、従来と同様にオフのみであり、オンが出現することはない。また、中間調画像が取り得る最大濃度(=255)の画素の2値化においては、ステップS136にてフラグFLAG=Highとなるので、必ずステップS170が実行されて、オンに2値化される。したがって、図6で示した領域R2においては、従来と同様にオンのみであり、オフが出現することはない。
【0064】
しかも、主走査方向に均一な誤差配列が生じないように、最小濃度あるいは最大濃度の画素に生じた主走査方向における2値化誤差配列のパターンに対して、ステップS142〜ステップS148の処理で、補正値aによる増減処理を行って、均一でない数値の配列パターンIE[pos]に徐々に変更している。すなわち、最小濃度領域あるいは最大濃度領域の2値化を進めていっても、各ライン(主走査方向の画素の配列を意味する。)の画素に拡散される誤差は均一になるのが阻止される。
【0065】
このため、領域R3の先頭部分Sに対しても、領域R2から均一な誤差が分配されることが無く、オンとなる画素位置が適度に乱されて、画像の品質を低下させる模様の出現が防止される。
特に、配列パターンIE[pos]は、濃度=10の画素のみからなる中間調画像を、誤差拡散処理することにより得られた主走査方向における2値化誤差配列のパターンを用いて構成した配列パターンであるため、一層模様が生じにくいという効果がある。
【0066】
本実施の形態において、ステップS132が最小濃度画素判定手段および最大濃度画素判定手段としての処理に該当し、ステップS142およびステップS146がパターン比較手段としての処理に該当し、ステップS143,S144およびステップS147,S148がパターン補正手段としての処理に該当する。
【0067】
[実施の形態2]
実施の形態2は、実施の形態1と比較して、図3に示した処理の代わりに、図5に示す処理を実行する点が異なり、他は同じである。また、図5においても、ステップ番号が同一の処理は、図3と同じであるので、そのステップの説明は省略する。
【0068】
図2のステップS140の処理が終了した後、次の計算が行われる(S1140)。
【0069】
【数8】
ES = ES + EE[x-1] − EE[x-1-p] … [式8]
IE′= IE[x] + ES/p … [式9]
ここで、k<0の場合は、EE[k]=0とする。
【0070】
前記式8は、蓄積値ESに差EE[x]を蓄積する処理であり、x≧p+1では、主走査方向にp(8や16といった正の整数:ここでは6)画素だけ戻った位置にて既に求められているEE[x-1-p]を差し引いている。
このため、注目画素の濃度が0(最小濃度)または255(最大濃度)ばかりの領域の場合に差蓄積値ESには、p個の主走査方向で連続する画素についてのEE[x]が常に蓄積されていることになる。そして、前記式9は、注目画素での配列パターンIE[x]に主走査方向での蓄積値ESのp画素平均値ES/pを加えて、補正配列パターンIE′としている。
【0071】
そして、この補正配列パターンIE′を、以後のステップS1142,S1146での補正濃度I′の判定(実施の形態1のステップS142,S146の代わり)に用いている。
ステップS1142またはステップS1146での判定の結果、補正濃度I′≧補正配列パターンIE′の場合(S1142またはS1146で「YES」)には、実施の形態1で述べたステップS143またはステップS147で補正濃度I′から補正値aを減算する処理の後、ステップS1430またはステップS1470が実行されて、差EE[x]に「−a」が設定される。また、補正濃度I′<補正配列パターンIE′の場合(S1142またはS1146で「NO」)には、実施の形態1で述べたステップS144またはステップS148で補正濃度I′に補正値aを加算する処理の後、ステップS1440またはステップS1480が実行されて、差EE[x]に「a」が設定される。なお、フラグFLAG=Offの場合は、通常の処理を行わせるために、ステップS1410にて差EE[x]に0(ゼロ)を設定して、差蓄積値ESに差EE[x]が蓄積されるのを防止している。
【0072】
前記式8の処理と、ステップS1430,S1440,S1470,S1480の処理により、画素平均値ES/pには、直前の6画素での配列パターンIE[x]に対する補正濃度の大小関係が現れる。そして、式9により、配列パターンIE[x]を画素平均値ES/pで補正することで、配列パターンIE[x]の全体のレベルを実際の2値化誤差Eの平均値レベルに移動させた補正配列パターンIE′を作成し、この補正配列パターンIE′にて補正濃度I′の判定をすることになる。このことは、ステップS143,S147の補正値aの減算と、ステップS144,S148の補正値aの加算との確率をほぼ等しいものとできることを意味する。
【0073】
このため、濃度0または濃度255の画素のみが存在する領域を処理しても、2値化誤差Eの平均値が変化することがなく、元の中間調画像に対して明度等の変化が抑制でき、品質の高い疑似中間調画像を提供できる。
本実施の形態において、ステップS1142,S1146がパターン比較手段としての処理に該当し、ステップS1140,S1430,S1440,S1470,S1480が、パターン補正手段での、主走査方向における画素配列に生じた2値化誤差配列のパターンを、その平均値あるいはトータルの値を維持したまま、均一でない数値の配列パターンに変更する処理に該当する。
【0074】
[その他]
前記実施の形態1,2における2値化は、注目画素を2値化した場合に2値化誤差Eを未だ2値化していない周辺の画素の濃度に分配する方法による誤差拡散法であったが、2値化時に既に2値化している周辺画素から2値化誤差の分配を受けるタイプの誤差拡散法、いわゆる平均誤差最小法であっても良く、同様な効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1としての中間調画像データ2値化装置の概略構成を表すブロック図である。
【図2】 実施の形態1における誤差拡散処理の一部のフローチャートである。
【図3】 実施の形態1における誤差拡散処理の一部のフローチャートである。
【図4】 実施の形態1における誤差分配マトリックスの構成説明図である。
【図5】 実施の形態2における誤差拡散処理の一部のフローチャートである。
【図6】 従来例における模様発生の説明図である。
【符号の説明】
2…中間調画像データ2値化装置 11…CPU
12…プログラム記憶部 13…閾値記憶部
14…数値配列パターン記憶部
15…誤差分配マトリックス記憶部 16…誤差バッファ用メモリ
17…入力画像データ記憶部 18…出力画像データ記憶部
19…作業用メモリ 20…バス 21…キーボード
22…ディスプレイ 23…外部記憶装置 24…プリンタ
Claims (34)
- 中間調画像の各画素を順次操作して、各画素濃度と閾値との比較により各画素をオンかオフかのいずれかに2値化するとともに、各画素において2値化する際に生じた2値化誤差を未2値化の周辺画素に拡散して、該周辺画素の2値化に反映させる誤差拡散法による画像2値化方法であって、
前記中間調画像が取り得る最小濃度の画素の2値化においては、オフに2値化するとともに、
前記最小濃度の画素に生じた主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、均一でない数値の配列パターンに変更することを特徴とする画像2値化方法。 - 中間調画像の各画素を順次操作して、各画素濃度と閾値との比較により各画素をオンかオフかのいずれかに2値化するとともに、各画素において2値化する際に生じた2値化誤差を未2値化の周辺画素に拡散して、該周辺画素の2値化に反映させる誤差拡散法による画像2値化方法であって、
前記中間調画像が取り得る最大濃度の画素の2値化においては、オンに2値化するとともに、
前記最大濃度の画素に生じた主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、均一でない数値の配列パターンに変更することを特徴とする画像2値化方法。 - 中間調画像の各画素を順次操作して、各画素濃度と閾値との比較により各画素をオンかオフかのいずれかに2値化するとともに、各画素において2値化する際に生じた2値化誤差を未2値化の周辺画素に拡散して、該周辺画素の2値化に反映させる誤差拡散法による画像2値化方法であって、
前記中間調画像が取り得る最小濃度の画素の2値化においては、オフに2値化するとともに、前記最小濃度の画素に生じた主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、均一でない数値の配列パターンに変更し、
前記中間調画像が取り得る最大濃度の画素の2値化においては、オンに2値化するとともに、前記最大濃度の画素に生じた主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、均一でない数値の配列パターンに変更することを特徴とする画像2値化方法。 - 前記均一でない数値の配列パターンは、該パターンと同一パターンの2値化誤差配列を、前記中間調画像が取り得る最小濃度および最大濃度以外の1つの濃度の画素のみからなる中間調画素領域に拡散させて該中間調画素領域を誤差拡散処理により2値化した場合に、該2値化画像に模様が生じにくいパターンであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の画像2値化方法。
- 前記均一でない数値の配列パターンは、前記中間調画像が取り得る最小濃度および最大濃度以外の1つの濃度の画素のみからなる中間調画像を、誤差拡散処理することにより得られた主走査方向における2値化誤差配列のパターンであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の画像2値化方法。
- 前記均一でない数値の配列パターンは、前記最小濃度+1の濃度から(前記最大濃度+1)/4の濃度範囲のいずれか1つの濃度の画素のみからなる中間調画像を、誤差拡散処理することにより得られた主走査方向における2値化誤差配列のパターンであることを特徴とする請求項5記載の画像2値化方法。
- 前記均一でない数値の配列パターンは、ランダムな数値の配列からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の画像2値化方法。
- 前記均一でない数値の配列パターンは、前記閾値より小さな数値の配列からなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の画像2値化方法。
- 前記主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、前記均一でない数値の配列パターンに徐々に変更することを特徴とする請求項1〜8のいずれか記載の画像2値化方法。
- 各画素において生じた2値化誤差が、前記均一でない数値の配列パターンにおける該当画素に対応する位置の値よりも小さい場合には、前記2値化誤差を増加させ、
前記2値化誤差が、前記均一でない数値の配列パターンにおける該当画素に対応する位置の値よりも大きい場合には、前記2値化誤差を減少させることにより、
前記主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、前記均一でない数値の配列パターンに徐々に変更することを特徴とする請求項9記載の画像2値化方法。 - 前記2値化誤差の増減が、前記2値化誤差に対する補正値の加減算によりなされることを特徴とする請求項10記載の画像2値化方法。
- 前記補正値は、前記中間調画像が取り得る最大濃度の2〜25%の値であることを特徴とする請求項11記載の画像2値化方法。
- 前記2値化誤差の増減が、前記2値化誤差に対する補正値の乗算または除算によりなされることを特徴とする請求項10記載の画像2値化方法。
- 主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、その平均値あるいはトータルの値を維持したまま、前記均一でない数値の配列パターンに変更することを特徴とする請求項1〜13のいずれか記載の画像2値化方法。
- 主走査方向における各画素配列において、前記2値化誤差の増加の回数と減少の回数とをほぼ一致させることにより、前記主走査方向における2値化誤差配列のパターンを、前記均一でない数値の配列パターンに変更することを特徴とする請求項10〜13のいずれか記載の画像2値化方法。
- 前記最小濃度の値は0であり、前記最大濃度の値は255であることを特徴とする請求項1〜15のいずれか記載の画像2値化方法。
- 中間調画像の各画素を順次操作して、各画素濃度と閾値との比較により各画素をオンかオフかのいずれかに2値化するとともに、各画素において2値化する際に生じた2値化誤差を未2値化の周辺画素に拡散して、該周辺画素の2値化に反映させる誤差拡散法による画像2値化装置であって、
均一でない数値の配列パターンを記憶する配列パターン記憶手段と、
2値化対象画素の濃度が、前記中間調画像が取り得る最小濃度か否かを判定する最小濃度画素判定手段と、
前記最小濃度画素判定手段にて最小濃度の画素であると判定された場合、該画素に生じた2値化誤差と、前記配列パターン記憶手段に記憶されている均一でない数値の配列パターンにおける該当画素に対応する位置の値とを比較するパターン比較手段と、
前記パターン比較手段の比較結果に応じて、前記2値化対象画素の2値化誤差を前記均一でない数値の配列パターンに対応するように補正するパターン補正手段と、
を備えたことを特徴とする画像2値化装置。 - 中間調画像の各画素を順次操作して、各画素濃度と閾値との比較により各画素をオンかオフかのいずれかに2値化するとともに、各画素において2値化する際に生じた2値化誤差を未2値化の周辺画素に拡散して、該周辺画素の2値化に反映させる誤差拡散法による画像2値化装置であって、
均一でない数値の配列パターンを記憶する配列パターン記憶手段と、
2値化対象画素の濃度が、前記中間調画像が取り得る最大濃度か否かを判定する最大濃度画素判定手段と、
前記最大濃度画素判定手段にて最大濃度の画素であると判定された場合、該画素に生じた2値化誤差と、前記配列パターン記憶手段に記憶されている均一でない数値の配列パターンにおける該当画素に対応する位置の値とを比較するパターン比較手段と、
前記パターン比較手段の比較結果に応じて、前記2値化対象画素の2値化誤差を前記均一でない数値の配列パターンに対応するように補正するパターン補正手段と、
を備えたことを特徴とする画像2値化装置。 - 中間調画像の各画素を順次操作して、各画素濃度と閾値との比較により各画素をオンかオフかのいずれかに2値化するとともに、各画素において2値化する際に生じた2値化誤差を未2値化の周辺画素に拡散して、該周辺画素の2値化に反映させる誤差拡散法による画像2値化装置であって、
均一でない数値の配列パターンを記憶する配列パターン記憶手段と、
2値化対象画素の濃度が、前記中間調画像が取り得る最小濃度か否かを判定する最小濃度画素判定手段と、
2値化対象画素の濃度が、前記中間調画像が取り得る最大濃度か否かを判定する最大濃度画素判定手段と、
前記最小濃度画素判定手段にて最小濃度の画素であると判定された場合、あるいは前記最大濃度画素判定手段にて最大濃度の画素であると判定された場合、該画素に生じた2値化誤差と、前記配列パターン記憶手段に記憶されている均一でない数値の配列パターンにおける該当画素に対応する位置の値とを比較するパターン比較手段と、
前記パターン比較手段の比較結果に応じて、前記2値化対象画素の2値化誤差を前記均一でない数値の配列パターンに対応するように補正するパターン補正手段と、
を備えたことを特徴とする画像2値化装置。 - 前記配列パターン記憶手段に記憶されている均一でない数値の配列パターンは、該均一でない数値の配列パターンと同一パターンの2値化誤差配列を、前記中間調画像が取り得る最小濃度および最大濃度以外の1つの濃度の画素のみからなる中間調画素領域に拡散させて該中間調画素領域を誤差拡散処理により2値化した場合に、該2値化画像に模様が生じにくい配列パターンであることを特徴とする請求項17〜19のいずれか記載の画像2値化装置。
- 前記配列パターン記憶手段に記憶されている均一でない数値の配列パターンは、
前記中間調画像が取り得る最小濃度および最大濃度以外の1つの濃度の画素のみからなる中間調画像を、誤差拡散処理することにより得られた主走査方向における2値化誤差配列のパターンであることを特徴とする請求項17〜20のいずれか記載の画像2値化装置。 - 前記配列パターン記憶手段に記憶されている均一でない数値の配列パターンは、
前記最小濃度+1の濃度から(前記最大濃度+1)/4の濃度範囲のいずれか1つの濃度の画素のみからなる中間調画像を、誤差拡散処理することにより得られた主走査方向における2値化誤差配列のパターンであることを特徴とする請求項21記載の画像2値化装置。 - 前記配列パターン記憶手段に記憶されている均一でない数値の配列パターンは、ランダムな数値の配列からなることを特徴とする請求項17〜20のいずれか記載の画像2値化装置。
- 前記配列パターン記憶手段に記憶されている均一でない数値の配列パターンは、前記閾値より小さな数値の配列からなることを特徴とする請求項17〜23のいずれか記載の画像2値化方法。
- 前記パターン補正手段は、
主走査方向における画素配列に生じた2値化誤差配列のパターンを、前記均一でない数値の配列パターンに徐々に変更することを特徴とする請求項17〜24のいずれか記載の画像2値化装置。 - 前記パターン補正手段は、
各画素において生じた2値化誤差が、前記均一でない数値の配列パターンの該当する位置の値よりも小さい場合には、前記2値化誤差を増加させ、
前記2値化誤差が、前記均一でない数値の配列パターンの該当する位置の値よりも大きい場合には、前記2値化誤差を減少させることにより、
主走査方向における画素配列に生じた2値化誤差配列のパターンを、前記均一でない数値の配列パターンに徐々に変更することを特徴とする請求項25記載の画像2値化装置。 - 前記パターン補正手段による2値化誤差の増減が、前記2値化誤差に対する補正値の加減算によりなされることを特徴とする請求項26記載の画像2値化装置。
- 前記補正値は、前記中間調画像が取り得る最大濃度の2〜25%の値であることを特徴とする請求項27記載の画像2値化装置。
- 前記パターン補正手段による2値化誤差の増減が、前記2値化誤差に対する補正値の乗算または除算によりなされることを特徴とする請求項26記載の画像2値化装置。
- 前記パターン補正手段は、
主走査方向における画素配列に生じた2値化誤差配列のパターンを、その平均値あるいはトータルの値を維持したまま、前記均一でない数値の配列パターンに変更することを特徴とする請求項17〜29のいずれか記載の画像2値化装置。 - 前記パターン補正手段は、
主走査方向における各画素配列において、2値化誤差の増加の回数と減少の回数とをほぼ一致させることにより、前記主走査方向における画素配列に生じた2値化誤差配列のパターンを、前記均一でない数値の配列パターンに変更することを特徴とする請求項26〜29のいずれか記載の画像2値化装置。 - 前記最小濃度の値は0であり、前記最大濃度の値は255であることを特徴とする請求項17〜31のいずれか記載の画像2値化装置。
- 請求項1〜16のいずれか記載の画像2値化方法をコンピュータシステムに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 請求項17〜32のいずれか記載の画像2値化装置の各手段としてコンピュータシステムを機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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