JPH01113789A

JPH01113789A - 中間調表示装置

Info

Publication number: JPH01113789A
Application number: JP62270199A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Yabuuchi; 藪内　繁; Satoshi Yoshizawa; 聡吉沢; Masakazu Ejiri; 江尻　正員; Seiji Kashioka; 誠治柏岡; Yasuo Kurosu; 康雄黒須; Hiroaki Aotsu; 青津　広明
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-10-28
Filing date: 1987-10-28
Publication date: 1989-05-02
Also published as: US4992955A; DE3836640A1; DE3836640C2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は二値ディスプレイに中間階調の画像を表示する
装置に関する。

〔従来の技術〕

中間階調を二値で表現する方法としては、従来、（１）
原画である濃淡（多値階調）画像の１画素に対して表示
画素１点を対応させ、゛画素の位置によって前もって定
められている閾値によって濃淡値を量子化し、その表示
画素の黒、白を決めるディザ法と、（２）原画の１画素
に対してその濃淡値を疑似的に表現するｎＸｎのドツト
・マトリクスを対応させて、二値画像を表示する濃度パ
ターン法がある。前者の方法に関連するものには、コン
ピュータ・グラフィックス・アンド・イメージ・プロセ
ッシング５．１９７６年、第１３頁から第４０頁（ＣＯ
ＭＰＵＴＥＲＧＲＡＰＨＩＣ８ＡＮＤ　　ＩＭＡＧＥ　
　ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ５゜１９７６、’ｐｐ、１３−
４０）、特公昭６２−２３３５３号公報等が挙げられる
。一方、後者に関連するものとしては、特開昭６１− ２８１３７０号、特公昭６２−２６６３２号公報等が挙
げられる。

本発明は前者の方法に関連する。従来技術を第２図、第
３図および第４図を用いてさらに説明する。例えば、多
値階調画像１を５階調で表現する場合、まず第４図の７
のような５階調を表現する２×２の行列（ディザ行列）
を作成する。そして、第２図に示すように多値階調画像
１の２×２画素の領域３とディザ行列を対応させ、領域
３の各要素となる画素の階調値とディザ行列の該当する
要素である量子化の閾値を比較し、原画の画素の階調値
が該閾値より大なる時は表示する二値画像２の画素（原
画１の画素４に対して画素５がこれにあたる）を白く表
示し、そうでない場合は黒く表示する。この処理を一般
化したのが第３図である。

なお、第３図においてｎはディザ行列の大きさ。

Ｘは原画のＸ方向の座標値、ｙは原画のＹ方向の座標値
、ｉはディザ行列の行番号、ｊはディザ行列の列番号、
Ｔ（ｘ、ｙ）は原画の画素（Ｘｓ　ｙ）の階調値、Ｄ（
ｉ、ｊ）はｎＸｎディザ行列の要素Ｎ、ｊ）の値、およ
びＢ（ｘ、ｙ）は二値画像の画素（ｘｙｙ）の表示値を
表わす。また、第４図中のディザ行列８および９はｎが
３および４の時の従来提案されている閾値の設定法の一
例を示す。また、階調値が大きいほど輝度は高くなるも
のとする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、ワーク・ステーションにおいて、カラーディス
プレイやハーフトーンディスプレイ等の多値ディスプレ
イ用に開発されたソフトウェアによって発生される多階
調画像、特に文書を、従来技術を用いて二値ディスプレ
イ上に表示しようとすると、背景色とのコントラスト比
が小さい場合は極めて、見にくくなると共にディザ法に
よる表示分解能の低下により、カラーに比べてそのコン
トラスト比を小さくとることが出来ないという問題点が
あった。

また、従来のディザ行列の設定ではインタレ−入力式の
ディスプレイを用いるとフリッカ−が生じるという問題
点があった。さらに、二値画像に対して注釈などを施す
場合に、操作対象となる二値画像を中間調表示し１強調
させることが考慮されていなかった。

その上、マルチウィンドウシステムに従来のディザ法に
よる中間調表示装置を適用すると、第５図に示すような
間層が生じる。すなわち、表示画面２００において、ウ
ィンドウ２０１をウィンドウ２０２の位置まで移動して
、新たに図面領域２０４を付加し、これにディザ法によ
る中間調表示を施すと、本来は図面領域２０４に表示さ
れ、図面領域２０３と同じ相となるべきであるが、第３
図に示した方法によって従来は行なわれているため１表
示画面２０５中の図面領域２０６のようにディザの相が
図面領域２０３と異なり、使用者に異和感を与えるとい
う問題点が存在した。

本発明の目的はかかる問題点を解決し、二値ディスプレ
イ上に中間調からなる文書を高品質に表示する装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、第６図に示すように多値階調画像１０から
なる文書中の文字９図形および写真画像においてエツジ
１３を検出する手段とエツジ１３に隣接する画素１４と
の階調差を求める手段を備え、該階調差が予め定めた閾
値以下の場合にはエツジ部の画素を強制的に黒または白
で表示して強調すると共に他の画素に対してディザ変換
を行なう制御手段を備えること、および最初にウィンド
ウを開いた位置でのウィンドウの基準点の座標と移動後
のウィンドウの基準点の座標との関係からディザのパタ
ーンを動的に配置がえすることにより達成される。

〔作用〕

すなわち、ディザ法による中間調表示において背景色と
のコントラストが小さい場合には、＠郭が強調されて中
間調表示されるために、見やすい高品質な画像が表示さ
れる。

〔実施例〕

以下１図面に従って本発明の詳細な説明する。

まず、第７図から第１１図までの図面を用いて本発明の
実施例の動作内容を述べる。第７図はエツジ検出および
強調制御を行なうために操作する画素の範囲、第８図は
本発明の処理手順の概要、第９図は本発明の処理手順の
詳細、第１０図および第１１図はエツジ強調法を示す。

本発明の一実施例では、第７図中の注目する画素１６の
二値画像上の表示値を決定するために隣接する４つの画
素（１７，１８，１９，２０）との比較制御を行なう。

第７図において画素１６゜１７．１８，１９，２０の各
々の座標値を（ｘ、ｙ）、（ｘ　　１ｙｙ）、（Ｘ＊ｙ
−１）、（ｘ　＋　１　ｖ　ｙ）　、（ｘｔ　ｙ　＋　
１）とおくと５本発明の詳細な動作は第９図のように表
わすことができる。

第９図においてステップ２１〜２６は第１０図に示すよ
うな画素２０との階調比較を行なって。

二値画像の表示値を決定する部分である。第１０図にお
いて画素１６と画素２０との階調が第１Ｏ図の６２のよ
うな関係にあり、かつその階調差が予め定めた閾値以下
であれば二値画像Ｂの画素１６′　（多値階調画像の画
素１６に対応する）の表示値を１　（黒）、画素２０′
の表示値を０（白）に設定する。一方、第１０図の６４
のような関係があり、かつその階調差が予め定めた閾値
以下であれば画素１６′の表示値を０（白）、画素２０
′の表示値を１　（黒）に設定する。これにより、エツ
ジの検出と強調を行なう。

次に１画素１６と画素２０の関係が第１０図に示した関
係にない場合には、第１１図のように画素１６と画素１
９の関係を調べ、第１０図と同様な二値化を行なう。第
１１図の処理は第９図中のステップ２７〜３２で行なわ
れる。

画素１６と画素２０および画素】６と画素１９との関係
から画素１６′の表示値を決定できな−Ａ（ステップ３
３で判定）場合は、さらに画素１７゜１８．１９，２０
と画素１６との関係を調べて画素１６の表示値を決定す
る。この処理は第９図中のステップ３４から４１の間で
行なわれる。すなわち、画素１７′あるいは１８′が黒
く、多値階調画像の画素１６が画素１７あるいは画素１
８に比して階調が高い場合は、画素１６′の表示値を１
つ手順の画素（第７図の例では画素１８にあたる）の処
理で定められた表示値を画素１６′の表示値とする０画
素１６と画素１９、画素１６と画素２０の関係について
も同様な処理により最終的な画素１６の表示値を決定す
る。

以上に述べた処理によって画素１６′の表示値が決定さ
れなかった場合、すなわちエツジが検出されなかったか
、あるいはエツジ強震を行なう必要がない場合には、第
３図に示したディザ化を第９図中のステップ４２〜４５
で行ない、画素１６′の表示値を決定する。

第９図の処理は、ラスタースキャン方向に行なわれ、高
速処理が実現できるようになっている。

次に、第９図の処理を行なう装置の実施例の構成及び動
作の説明を述べる。第１図に装置の概要第１２図および
第１３図にエツジ強調器の一実施例を示す。

第１図におけるホスト・コンピュータ７０は文書処理等
を行なうプロセッサであり１本発明の表示装置や画像を
格納したイメージファイル８４等とバス７１で結ばれて
いる。同図において、変調領域レジスタは二値化された
画像に対して本発明の中間調表示を施す領域を指定する
テーブル、カラーテープ７３はホストコンピュータ７０
が発生するカラー画像の色データ（Ｒ，Ｇ、Ｂ）を指定
するテーブル、文字パターンメモリ７４は文字フォント
のパターンを記憶するメモリ、パターンメモリ７５はア
イコン（絵文字）やテクスチャ・パターン（模様）等を
記憶するメモリである。ホストコンピュータ７０は必要
に応じてバス７１経由でこれらにデータを設定する。描
画プロセッサ７６は、ホストコンピュータ７ｏの指令に
従ってこれらのデータを参照しながら文字２図形および
写真画像からなる多値階調画像データを発生する。

階調計算器７７は、描画プロセッサ７６が発生する画像
がカラー画像である場合、カラー値から階調を求めるも
のである。詳細は後述する。そして。

Ｔ　Ｈレジスタ７８はエツジ強調の判定に使用される閾
値ＴＨを格納するレジスタ、エツジ強調器７９およびセ
レクタ８０は第９図のステップ２１〜４１を実行するハ
ード、およびディザ・プロセッサ８５は第９図のステッ
プ４２〜４５の処理を実行するハードである。これらの
ハードにより二値化表現された画像は、二値画像フレー
ム・メモリ８１に格納された１表示制御器８２によりビ
デオ信号に変換されて二値ディスプレイ８３に表示され
る。さらに、イメージファイル８４や二値画像フレーム
メモリ８１内に格納された二値画像を中間調表示する場
合、まずホストコンピュータ７０はその領域を変調領域
テーブル７２に設定し、かつ二値画像の白レベルと黒レ
ベルの階調値をカラーテーブル８７に設定する。そして
、二値画像をイメージファイル８４あるいは二値画像フ
レームメモリ８１から読出して描画プロセッサ７６経由
でエツジ強調器７９およびディザプロセッサ８５に送り
、二値画像の中間調表示を行なう。

次に、第１図中の７８〜８０の回路の一実施例を第１２
図および第１３図を用いて詳細に説明する。両図は、第
９図に示した本発明の中間調表示処理を実行する装置で
ある。本実施例において描画プロセッサはディスプレイ
の走査線に沿って多値階調画像を発生するものとする。

本発明では、第９図で説明したように隣合う画素との比
較を行なうため１画素の階調値のバッファリングが必要
となる。第１２図中の１０２　（ＢＵＦ＃１）および１
０３　（ＢＵＦ＃２）はこの働きをするバッファメモリ
で、セレクタ１００　（ｓＥｔ、ａｔ）によって奇数ラ
スタの画素データはＢＵＦ＃１．偶数ラスタの画素デー
タはＢＵＦ＃２というように振りわけられて格納される
。１０６　（ＲＥＧ＃Ｉ）　。

１０７　（ＲＥＧ＃２）および１０８　（ＲＥＧ＃３）
はそれぞれレジスタを表ねし、多値階調画像の画素の階
調値Ｉ　（ｘｔ　ｙ）　、Ｉ　（ｘｐ　ｙ　＋　１）お
よびＩ　　（ｘ＋１．ｙ）が格納される。ＲＥＧ＃２お
よびＲＥＧ＃３にｉ：ｉ、ＳＥＬ＃３およびＳＥＬ＃２
経由にてＢＵＦＪ＃１あるいはＢＵＦ＃２から読出され
た上記データが格納される。

第９図におけるステップ２１と２７の演算は、１０９（
差分器＃１）、１１０（差分器＃２）にて行なわれる。

同図のステップ２２〜２４およびステップ２８〜３ｏは
、第１２図中の１１１〜１１４の回路で行なわれる。具
体的には、７８（ＲＥＧ＃４）に格納された閾値ＴＨと
差分器＃１、差分器＃２の出力をそれぞれ比較器１１１
（ＣＭＰ＃　１）、１１２　（ＣＭＰ＃２）で比較し。

論理ゲート１１３（Ｇ＃ｌ）と１１４　（Ｇ＃２）で条
件判定の結果をコード化して出方する。差分器＃１．差
分器＃２がらＧ＃Ｉ、Ｇ＃２への信号は、第９図中のＲ
１，Ｒ，のそれぞれの符号を表わす信号であり、この信
号によって比較結果を制御し同図中のステップ２３およ
び２９の絶対値処理を行なう。

一方、第９図のステップ３３〜４１の条件判定は、セレ
クタ１２３　（ＳＥＬ＃４）経由で二値画像フレームメ
モリ８１から読出され、レジスタ１２４　（ＲＥＧ＃６
）　、　１２５　（ＲＥＧ＃７）および１３１　（ＲＥ
Ｇ＃８）に格納されたＢ　（ｘ−１ｅ　ｙ）　、　Ｂ　
（ｘｔ　ｙ−１）およびＢ　（ｘｔ　１　＊　Ｙ）の値
、バッファメモリ１２２（ＢＵＦ＃３）から読出した値
（１ラスタ前に求めたＩ　（ｘｔ１．ｙ）とＩ（Ｘ＊ｙ
）との比較結果）および■画素手順の処理で求められ、
レジスタ１２０　（ＲＥＧ＃５）に格納されているＩ　
（ｘｔ　ｙ−１）とＩ（ｘ、ｙ）の結果を用い。

制御回路１２６にて論理演算される。

これまでに述べた回路によって、第９図の各条件判定を
行ない、エンコーダ１１５でステップ２２〜２４および
ステップ２８〜３０の結果をコード化してステップ２５
，２６，３１，３２゜４４および４５における２値画像
フレームメモリ８１への書込みアドレスを制御する。ま
た、制御回路１２６は該条件判定結果にステップ３３〜
３６の条件判定結果を加え、これらの結果に基づき値０
（白）、値１　（黒）あるいはディザプロセッサ８５の
出力のいずれかをセレクタ８０（ＳＥＬ＃５）にて選択
し、フレームメモリ８１へ書込む。

以上、エツジ強調を施した中間調画像を発生する本発明
の主要部であるエツジ強調部について説明した０次に、
階調計算器７７の一実施例を第１４図および第１５図を
用いて説明する。

描画プロセッサ７６の出力としては、２つの方式が考え
られる。１つはルックアップテーブル方式、他は色コー
ド（Ｒ，Ｇ、Ｂ）を直接出力する方式である。しかし、
前者の方式も終段では色コードに変換されるため、本発
明では第１４図の１５０のような色コードから階調値を
算出する。

第１の実施例を第１４図に示す。同図中の１５１゜１５
２および１５３は２人力の片方がある値（１５１はＫｒ
、１５２はＫｇ、１５３はＫｂ）に固定されている掛算
器である。

ここで、Ｋｒ、ＫｇおよびＫｂは色成分の輝度に対する
重み係数である。

これらの掛算器を用いて、各色成分に対応する輝度を計
算し、加算器１５４でそれらの総和を求め、これを階調
値としてエツジ強調器へ出力する。

第２の実施例では第１３図のように３つの色成分の中か
ら１つの色成分を選択し、その値を階調値とする。

次にインターレース方式の二値ディスプレイに第４図に
示した従来のディザ行列を使用すると。

インターレースのどちらかのフィールドのラスク部のみ
白く表示される場合が生じ、これによってフリッカ−が
発生する。二値ディスプレイは白く表示される部分と黒
く表示される部分のコントラストが高く、かつインター
レース方式では１ラスタ通常３０Ｈｚ程度の繰返しで表
示されるために、上記の場合にはフリッカ−を生じる。

本発明では、これを防ぐために第１４図の１６０〜１６
２に示したように、奇数ラスタと偶数ラスタの隣接する
画素が同時に白く表示されるようなディザ行列を設定す
る。二値ディスプレイのある画素にビームを照射した時
、蛍光体がガウス分布状に発光し、隣接する画素も少し
光る。このため、インターレース間で隣接する画素を白
く表示すると、インターレース間の画素が相互に干渉し
、ラスタ・スキャンの繰返し周波数を高め、フリッカ−
をなくすることが可能となる。

さらに、目の斜め方向に対する視力は水平、垂直方向よ
りも低下する点に着目し、第１６図中の１６０および１
６２のように斜め方向に順次光るようにディザパターン
を設定することにより空間結果効果をまし、中間調表示
の画質を向上させる。

次に、マルチウィンドウの移動に伴なう問題点を解決す
る方法を第１７図を用いて説明する。第１７図における
図形２０１および２０２は、前述の第５図中のウィンド
ウ２０１および２０２を表わしている。ｉ初に開いたウ
ィンドウ２０１の基準点（画素２１２）の座標値が（Ｘ
ｓｓｓＹｓ）とした場合、まず・基準点の座標値をディ
ザ行列の座標値（ｌＥｌｌＪ８）に変換する。この変換
は次式のように行なう。

ｉｇ＝ｘｇｍｏｄｕｌｏｎ、ｊｓ＝ｙｓｍｏｄｕｌｏｎ
　　　°−°（ｉ）次に、移動後のウィンドウの基準点
の座標値を求め、これを（Ｘｄｙ　ｙｄ）として、移動
後の基準点のディザ行列における座標値（ｉｄ、ｊｄ）
を次式により求める。

ｉｄ＝ｘｄｍｏｄｕｌｏｎ、　ｊｄ＝Ｙｄ　ｍｏｄｕｌ
ｏｎ　　　−（２）そして、ウィンドウ２０２内の描画
開始前に、ウィンドウ２０１用に設定されたディザ行列
の値を次式に従って並びかえる。

Ａ　（ａ、　ｂ）　　＋　Ｂ　（ｃ、　ｄ）　　　　　
＝（３）ここで、Ａ（ａ、ｂ）はウィンドウ２０１のデ
ィザ行列における座標値（ａ、ｂ）の値、Ｂ　（ｃ、ｄ
）はウィンドウ２０２のディザ行列における座標値を表
わす。最初は−１）＝Ｊｓｅｄ”ｊ　ｄとし、ａ＝Ｉ　Ｂｅ　ｆ　８＋ｘｔ　”’ｅ　ｎｔ　Ｏｖ　Ｌ
　”’＊　ｌ　Ｂ　−４”’（４）と変えた時のＡ　（
ａ、ｂ）の値をＣ”ｊ　ｄ＋　１　ｄｏｌｔ　・・’ｔ　ｎｖ　Ｏｐ　
Ｌ　”’ｓ　１　ｄ−１”’（５）とするＢ　（ｃ、ｄ
）に格納してゆく。この操作を終了すると、ｂおよびｄ
の値を次式のように変えながら、式（４）および式（５
）の操作を繰返して、移動後の新たなディザ行列の値を
設定する。

ｂ＝Ｊ　ｌ！！＋１＋　”’＊　ｎ、Ｌ　Ｌ　”’ｅ　
Ｊ　Ｂ−１”’（＋。

ディザ行列の大きさを２×２とした場合の実施例を第１
７図に示した。

以上に述べた処理は、第１図のホストコンピュータ７０
にて行なわれ、第１３図中に示したディザ・プロセッサ
８５内のディザ行列記憶手段にバス７１を経由して書込
まれる。ウィンドウの基準点の座標は第１図中のマウス
８６を介してホストコンピュータに読込まれる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、カラーを含む多値階調画像とくに文書
を二値ディスプレイに高品質で疑似中間調表示できるこ
と、インターレース方式の二値ディスプレイでもフリッ
カ−を生じないこと、および二値画像の中間階調表示が
可能であることからカラーディスプレイ用のソフトウェ
アをそのまま使用でき、かつ低価格の表示装置に高品質
の画像を表示できる効果がある。

フロ−４ゝ第１０図および第１１図は第９図の補足説明
図、第１２図および第１３図は本発明の一実ぐディザ行
列の設定法および第１７図は第５図の間顕点の解決法を
示す図である。

第２目第３目茅４目第夕菌第乙目葉７目・喝　　　　　　ゞ＼　　　　　　　　Ｎ第７４目７ぐマ

Claims

【特許請求の範囲】１、二値ディスプレイに中間調画像をマルチウィンドウ
で表示する表示装置において、カラー画像などの多値階
調画像を入力とし、該画像中の文字、図形および写真画
像等においてエッジを検出する手段と、エッジに隣接す
る画素間の階調差を求める手段と、該階調差があらかじ
め指定した閾値以下の場合にはエッジ部の画素を強制的
に白あるいは黒で開示して強調すると共にこれ以外の画
素に対してはディザ変換を行なう制御手段とを備えたこ
とを特徴とする中間調表示装置。２、特許請求の範囲第１項記載の中間調表示装置におい
て、二値化された画像を中間調表示する手段を備えたこ
とを特徴とする中間調表示装置。３、特許請求の範囲第１項記載の中間調表示装置におい
て、入力画像の画素がカラーで表現される場合、カラー
を表わす三原色のいずれかを選択し、これを中間調表示
する画素の階調とする手段を備えたことを特徴とする中
間調表示装置。４、特許請求の範囲第１項記載の中間調表示装置におい
て、入力画像の画素がカラーで表現される場合、カラー
を表わす三原色の各々に重み係数を乗じ、これらの総和
を求め、この結果を中間表示する画素の階調とする手段
を備えたことを特徴とする中間調表示装置。５、特許請
求の範囲第１項記載の中間調表示装置において、インタ
レース方式のＣＲＴを用いる場合には奇数ラスタと偶数
ラスタの隣接する画素が同時に白く表示されるディザ変
換パターンを用いることを特徴とする中間調表示装置。６、特許請求の範囲第１項記載の中間調表示装置におい
て、最初に開いたウィンドウの原点座標を記憶し、該ウ
ィンドウを移動するごとに移動後のウィンドウの原点座
標と前記原点座標から、最初に開いたウィンドウ内のデ
ィザパターンと移動後のウィンドウ内のディザパターン
の相が一致するように、最初に開いたウィンドウのディ
ザ行列の設定値を並びかえて、移動後のウィンドウのデ
ィザ行列として設定する手段を備えることを特徴とする
中間調表示装置。７、特許請求の範囲第１項記載の中間調表示装置におい
て、斜め方向に順次激昂させるディザ変換パターンを用
いることを特徴とする中間調表示装置。