JPH01284172A - 画像処理装置 - Google Patents

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〕 本発明は画像データを量子化処理する画像処理装置に関
するものであり、特に中間調画像を擬似的に再現する画
像処理装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来よりデジタルコピー、デジタルファクシミリ等にお
いて中間調画像を、例えば２値画像によって再現するた
めの画像処理方法として誤差拡散法がある。

この方法は原稿の画像濃度と２値化した出力画像濃度の
画素毎の濃度差、即ち誤差を演算しこの演算結果である
誤差値を重みマトリックスの係数に従い、注目画素の周
辺画素に特定の重みづけを施した後、分散させる方式で
ある。

この方式は原稿画像と出力画像との濃度差である誤差を
空間的に清算していくので、他の２値化手法であるデイ
ザ処理の様にマトリックスサイズによる階調数の制限は
なく、画素値に依存した閾値処理が行える。

従って誤差拡散法はデイザ処理で問題となっている階調
性と解像度の両立を可能としている。

この誤差拡散法に関しては文献Ｒ、Ｗ　　Ｆ　ｌ　ｏ　
ｙ　ｄａｎｄ　Ｌ、Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇ　　”Ａｎ　Ａ
ｄａｐｔｉｖｅ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒ　５ｐａｔ
ｉａｌ　Ｇｒａｙ　５ｃａｌｅ″ＳＩＤ　７５　Ｄｉｏ
ｅｓｔ（１９７６）で発表されている。

誤差拡散法を式で記述すると次の様になる。但し、入力
データを６Ｂｉｔとして考える。

Ｄｌ４　＝＝　ＸＬＩ　＋（ΣΣαｌ＋ｍ、　Ｊ＋ｎ　
・Ｅ＋＋ｍ、　１＋ｎ）　（１／Σａｍ、ｎ）Ｙ＋４　
＝　６３　　（Ｄｌ４　＞　Ｔ　）Ｙ＋、１＝Ｏ（Ｄｌ
、Ｉ＜Ｔ） ここで　ＤＩ、ｌ　：注目画素（ｉ、ｊ）の補正後の濃
度Ｘ＋、１　：注目画素（ｉ、Ｄの入力画像濃度Ｅｉ、
ｌ：　　注目画素（ｉ、ｊ）を２値化した時の誤差α１
１２重み係数 Ｙ＋Ｊ：出力画像濃度 Ｔ　：閾値 つまり、上式では注目画素の入力画像濃度ＸＩＪに、周
辺画素で発生した誤差Ｅｌ＋□、１＋１に重み付け（α
１＋□、ｊ＋ｎを乗じてΣα−ｎで除する）された値が
加算され、その値が注目画素の誤差補正後の濃度Ｄ　＋
４となる。そして、そのＤｌ１を閾値Ｔ（例えばＴ＝３
２）で２値化する事により、出力画像濃度Ｙ＋１を求め
ている。

プリンタではこのＹ＋１の値に応じて、ドツトのオン／
オフ制御を行い画像形成を行う。

［・発明が解決しようとしている問題点］誤差拡散法に
於いて、注目画素で生じた誤差から周辺画素へ配分する
値を決定する処理に着目する。

注目画素　（ｉ、Ｊ）の入力画像濃度Ｘ１．Ｊを２値化
した時、生じる誤差をＥ、、、とし、重みマトリクスα
息、ｊを α　１．Ｊ＝ Ｘ：注目画素 とする。

配分値を決定するために、まず誤差Ｅ１．ｊを重みマト
リッスαム、ｊの計数の総和１０で割り、次にその値に
α１．Ｊの各係数を乗じた値がＥｌ、Ｊの周辺画素への
配分値となる。

例えば、Ｅ、１．＝２５とすると 画素　（ｉ＋１．３）には　　　　４＊Ｉｎｔ（２５す
／１０）−８画素　（ｉ−１，ｊ）には　　　　１中■
口ｔ（２５！１７１０）−２画素　（ｉｊ＋１）には　
　　　４＊Ｉｎｔ　（２５６１／１０）　−８画素　（
ｉ＋１．ｊ＋１）には　　　１＊Ｉｎｔ　（２５＊ｌ／
１０）　−２となる。

但し、この例ではハードウェアで構成してあり、簡便の
ため小数点以下は切り捨てる様設計しである。

以上計算した分配値を加算すると、 Ｅ″、、　、ａａ＋Ｚ＋８÷２−２０ となり、これはＥ、、、−２５と異なる。

この差（Ｅｌ、Ｊ　　Ｅ’１．Ｊ）は１０で割った時、
余りを無視したためである。

誤差拡散法の場合、注目画素で発生した誤差と周囲に拡
散する誤差が異なれば、入力画像の濃度が保存されず、 （入力画像濃度）≠（出力画像濃度） となり、出力画像の画質が劣化する。

上述の欠点を解決するために、小数点演算（画質劣化を
防ぐには少なくとも２桁以上の小数点演算を実行する必
要がある）を行うと、回路規模が非常に大きくなり有効
な手段とはいえない。

このように、従来の誤差拡散法では、誤差を重み付けす
る際発生する余りの誤差を無視すると、濃度保存が行わ
れず画質が劣化する欠点がある。

又、小数点演算を行い、誤差の余りの影響を押えようと
すると回路規模が非常に大きくなるという欠点があった
。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明は上述
した従来の問題点を除去するもので、入力画像データと
該入力画像データを量子化した際の出力画像データとの
誤差を周辺画素の画像データに分散することにより量子
化を行う画像処理装置において、前記入力画像データと
出力画像データとの誤差を演算する演算手段と、前記演
算された誤差に所定の重み付け処理を行う処理手段と、
前記処理手段により重み付け処理された誤差を周辺画素
の画像データに分散する手段と、前記処理手段における
重み付け処理の際発生する誤差の余り分を補正する補正
手段とを設けることにより、簡単な回路構成で人力画像
濃度と出力画像濃度を保存でき、良好な画像を再現でき
る画像処理装置を提供するものである。

〈実施例〉 以下、図面を参照し、本発明の一実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例である回路構成を示したブロ
ック図である。

入力センサ部１はＣＣＤ等光電変換素子およびこれを走
査する駆動装置より構成され原稿の読み取り走査を行う
。

２はＡＤ変換器であり人力センサ部ｌで読取られた画像
データを量子化数６ｂｉｔのデジタル信号に変換する。

ここで階調数は６４段階あり、最も輝度の低いデータｏ
ｏｏｏｏｏが最も濃い黒を示し、最も輝度の高いデータ
１１１１１１が白を示す。

Ａ／Ｄ変換器２からの輝度データは補正回路３に送られ
る。ここでは、入力センサ部１のＣＣＤの感度むら、お
よび光源の配光特性の歪であるシェーデイング歪の補正
を行う。

４は補正回路３からの輝度データを濃度データに変換す
る変換テーブルで、輝度データの入力６ｂｉｔを濃度デ
ータ６ｂｉｔとして出力するＲＯＭで構成されている。

一般に輝度と濃度との間には、（濃度）＝−γｌｏｇ　
（輝度）　γ：正の定数の関係があり、テーブル４はこ
の式に基づいたデータが書き込んである。第２図に変換
テーブルの内容の一例を示す。

５は２値化回路で、変換テーブル４から送られてきた６
ｂｉｔの濃度データを誤差拡散法により１ｂｉｔの２値
信号に量子化処理する。

第３図は第１図の２値化回路５の詳細を示したブロック
図である。

図中、１０１は原画素の濃度に誤差値を加える加算器、
１０２は多値データを閾値によって２値化データに変換
するコンパレータ、１０３は注目画素で生じる誤差を算
出する誤差演算回路、１０４は重みマトリクスに従って
周辺画素に配分する誤差値を算出し、次画素に繰り入れ
る余りを算出する誤差配分値演算回路、１１３は次のラ
インの画素へ分散する誤差値を蓄えるメモリ、１０７．
１０９．　１１４．１１６はラッチ回路、１０５．　１
０８．　１１０．　１１５はそれぞれ加算器である。１
１２はメモリ１１３及び各ラッチのタイミングをとるタ
イミング発生回路である。

以下、上記構成における動作を説明する。

第１図の変換テーブル４から送られてきたデータＸ＋１
は、既に２値化処理を行った時に発生した加算器１０５
からの誤差データπＩＪと加算器１０１で加算される。

この誤差の補正されたデータＤ＋１は以下の式で表わさ
れる。

Ｄ　＋４　＝　Ｘ　ＩＩ＋　Ｅ　＋Ｈ このＩ）＋１はコンパレータ１０２において閾値Ｔ　（
Ｔ＝３２）で２値化される。つまり、２値化出力ＹＩＪ
は以下の様に表わされる。

Ｄ　１１＞　Ｔ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｙ　ＩＨ＝　６
３Ｄ１１〈Ｔ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｙ　１１＝　０
一方、Ｄｌｌは誤差演算器１０３に送られる。誤差演算
器１０３では１．Ｄｌｌと２値化出力Ｙ＋１に基づき周
辺画素に分散する誤差Ｅ＋１を演算する。即ち、Ｅ＋１
は以下の様に表わすことができる。

Ｅ　ＩＪ＝　Ｄ　Ｌｌ　−Ｙ　Ｉ、Ｉ このＥＩＪは誤差配分値演算回路１０４に送られ、誤差
配分値演算回路４０１では注目画素の周囲４画素ヘ配分
する誤差の値を演算する。

第４図は重みマトリクスを示した図でこのマトリクスは
注目画素Ｘで発生した誤差Ｅ＋１を配分する画素の位置
及び割合を示している。

誤差配分値演算回路１０４では、第５図に示したＰ、　
Ｑ、　Ｒ，Ｓを周辺４画素へ分散する。尚、ここではＰ
　＝　Ｒ＝　Ａ　ＩＪ、　Ｑ　＝　Ｓ　＝　Ｂ　＋、４
とし、Ａ＋１．Ｂりは以下の如く決定される。

但し、この誤差配分値演算回路１０４は小数点以下を切
り捨てる構成となっている。つまり、整数演算のみ実行
可能である。尚、Ｉｎｔは小数点以下を切り捨てること
を表わしている。そして、小数点を切り捨てることによ
り注目画素で発生した誤差Ｅ＋。

ｊと誤差配分値演算回路１０４で演算された周辺４画素
へ分散するＡ＋１とＢ＋１との間には剰余Ｒ，ｔ１が発
生する。これを式で示すと以下の如くなる。

ＲＩ４　＝　Ｅ　Ｉ、Ｈ−２Ｘ　（Ａ　ｔｌ　＋Ｂ　＋
、１）この剰余Ｒ１，１はラッチ１１１に送られ、一画
素分遅延されて次の画素の入力データＸ困、Ｊに加算さ
れる。

例えば注目画素の原画像濃度（Ｘ　ｔ＋　）を（３４）
。

注目画素に周辺の画素から拡散された誤差の総和（Ｗ　
＋、＋　）を（−９）とすると、Ｄ　＋、Ｈは２５とな
る。閾値を（３２）とすると、出力画像濃度は０となり
、この時、誤差ＥＩＪはＥＩ、Ｉ＝２５となる。このＥ
　＋、Ｈ＝　２５を第４図重みマトリクスに従い、周辺
に分配する誤差値を演算すると 画素（ｉ＋１．０のＰには ＝８ 画素（ｉ−１，ｊ＋１）のＱには ＝２ となる。

他の画素に配分する誤差は以下の様に記述できる。

以上計算したＰ、　Ｑ、　Ｒ，Ｓの値を加えるとＥ”＝
Ｐ＋Ｑ＋Ｒ＋Ｓ ＝８＋２＋８＋２ ＝２０ となり、この値はＥ　＋、１＝　２５と異なり、誤差値
が５小さ（なっている。

誤差拡散法の場合、注目画素で発生した誤差と周囲に拡
散する誤差が異れば （入力画像濃度）≠（出力画像濃度） となり、出力画像の画質が劣化する。そこで、本実施例
では誤差演算回路１０４で、演算して生じた誤差の余り
分つまり上記の例では５を切り捨てないで注目画素が（
ｉ、Ｄより（ｆ＋１．Ｄに移るとこの余り分５を繰り入
れる。

この余りは第３図でＲ＋、Ｈである。誤差配分値演算回
路１０４で計算した配分値、一方Ａ　＋、＋は画素（ｉ
＋１゜ｊ）に配分するため加算器１１５と画素（ｉ、ｊ
＋１）に配分するため加算器１０８に送られる。又Ｂ１
．．は画素（ｉ＋１．　ｊ＋１）に配分するためラッチ
１０７と画素（ｉ−１，ｊ＋１）に配分するため加算器
１１０に送られる。

メモリ１１３はｊ＋１ライン目へ分散する誤差を記憶す
るメモリで、少なくとも１ライン分の画素の誤差データ
を記憶することができる。

タイミング発生回路１１２はラッチ回路１０７．１０９
゜１１１、１１４．１１６へのラッチ信号、及びメモリ
１１３へのアドレス信号等各種信号を発生する。

次に、前述誤差の配分方法を第６図を用いて更に詳細に
説明する。

第６図は誤差拡散法による２値化処理の流れを示した図
でまず注目画素ＸＩで発生した誤差を重み付けしたもの
をＰＩ　＋　　Ｑ　Ｉ　＋　　ＲＩ　＋　　ＳＬとする
と、第６図（ａ）に示した如く、周辺４画素へ分散され
る。ここでＰ、は第３図の加算器１１５へ、Ｑ＋は加算
器１１０へ、Ｒ１は加算器１０８へ、Ｓｌはラッチ１０
７へ送られる。そしてＱｌはメモリ１１３の１番地へ書
き込まれる。

次に、注目画素がＩ２に移ると、第６図（ｂ）に示した
如（、誤差Ｐ２＋　Ｑ　２＋　　Ｒ２＋　　Ｓ　２が周
辺４画素へ分散される。ここでＲ２は加算器１１５へ送
られる。又Ｑ２はＸｌで発生したＲ８と加算器１１０で
加算されメモリ１１３の２番地へ書き込まれる。Ｒ２は
Ｘｌで発生したＳＩと加算器１０８で加算される。Ｓ２
はラッチ１０７へ送られる。

次に、注目画素がＩ３に移ると第６図（Ｃ）に示した如
（、誤差Ｐ３＋　Ｑ３＋　Ｒ３＋　Ｓ３が周辺４画素へ
分散される。ここでＲ３は加算器１１５へ送られる。又
Ｑ３はＸ、で発生したＳｌとＩ２で発生したＲ２と加算
器１１０で加算されメモリ１１３の３番地へ書き込まれ
る。Ｒ３はＩ２で発生したＳ２と加算器１０８で加算さ
れる。Ｓ３はラッチ１０７へ送られる。

以上の処理を１ライン分行うとメモリ１１３には以下の
値が書き込まれることになる。

メモリの１番地・・・Ｍ、　＝Ｑ。

メモリの２番地・・・Ｍ２＝Ｒ，十Ｑ２メモリの３番地
・・・Ｍ３−＝Ｓ１＋Ｒ２＋Ｑｓメモリの４番地・・・
Ｍ４　＝Ｓ２　＋　Ｒ３＋　Ｑ４メモリのｉ番地・・・
Ｍ　Ｉ＝　Ｓ　ｌ−２＋Ｒ＋−＋　＋　Ｑ　＋この１９
４２分の処理が終了し、次のラインへ処理が移った時メ
モリから前ラインで発生した誤差を読み出す。メモリか
ら読み出された誤差は加算器１１５で１画素前で発生し
た誤差を加算されラッチ１１６から出力される。

このメモリ１１３からの誤差の読み出しは、前ラインと
対応がとれる様にタイミング発生回路１１２で制御され
ている。タイミング発生回路１１２は注目画素がＸｌで
あればメモリ１１３のＭ＋−３のアドレスを読み出すよ
う制御する。

以上説明した処理を入力データ全てに対し行う事により
誤差拡散法による２値化を行うことができる。

以上説明した様に本実施例によれば、誤差拡散法におけ
る、誤差を重み付けして分散する際発生する誤差の余り
を次の画素の入力画像データで加算する構成なので、大
規模なハードウェアになる小数点演算を行うことなく、
簡単な構成で、しかも画質の劣化を防止することができ
る。

次に第１図の２値化回路を一部変更した場合の実施例を
第７図に示す。

７０１は原画素の濃度に誤差値を加える加算器、７０２
は多値データを閾値によって２値データに変換するコン
パレータ、７０３は注目画素で生じる誤差を算出する誤
差演算回路、７０４は重みマトリックスに従い周辺画素
に配分する誤差値を算出する誤差配分値演算回路、７０
５．７０７．７１０．７１２．７１４はラッチ回路、７
０６，７０８，７１１，７１３は加算器、７０９は誤差
値を蓄えるメモリ、７１５はメモリ７０７およびラッチ
回路１０５．　１０７．　１１０．　１１２．　１１４
のタイミングをとるタイミング発生回路である。

第１図の変換テーブル４からの出力データＸ　ＩＪとラ
ッチ７１４からのデータＷ　＋、４は加算器７０１で加
えられ′出力Ｄ１．１となる。

即ち　　Ｄ　：４　＝　Ｘ　＋、ｊ十Ｅ　ｇここでＥ　
＋、Ｊは注目画素（ｉ、Ｄに加える誤差データである。

この注目画素（ｉ、Ｄの補正された濃度ＤＬ１はコンパ
レータ７０２によって、閾値Ｔで２値化され、２値化デ
ータＹＩＪとして出力される。

Ｄ　ＩＪ　＞　Ｔ　　　　、”、　Ｙ　ＩＪ　＝　６３
Ｄ　ｇ　＜　Ｔ　　　　＋’＋　Ｙ　ｕ＝　０この２値
化データＹ　Ｉ４の値に応じて、プリンタはドツトのオ
ン（黒）／オフ（白）を行う。即ち、プリンタは入力信
号が０であるなら白、６３であるなら黒を印字する。

注目画素（ｉ、Ｄの補正後のデータＤＩＪは誤差演算器
７０３に送られる。誤差演算器７０３では注目画素（ｉ
、Ｄの２値化時に発生する誤差値を演算する。

即ち、誤差Ｅ１．Ｉは以下の様に記述できる。

Ｅ　＋Ｊ＝　Ｄ　＋、Ｉ−Ｙ　＋、Ｈ 誤差Ｅ　＋、ｊは第８図に示す重みマトリックスに従い
、注目画素（ｉ、Ｄの周囲５画素に分配する。第５図に
おいて（ｉ＋１．　ｊ）は以下に述べる、誤差の余りを
割当てる画素である。

これらの分配量を演算するため、誤差Ｅ１．Ｉは誤差配
分値演算回路７０４に送られる。注目画素の濃度値をＸ
ＬＩとすると（ｉ、ｊ）の周辺５画素に配分する例を第
９図に示す。

この誤差配分値演算回路７０４で行われる演算を数値例
を掲げて説明する。注目画素の原画像濃度ＸＩＪを（３
４）注目画素へ周囲の画素から拡散された誤差の総和Ｅ
　＋、Ｈ＝　−５とすると、補正後の画素濃度Ｄ＋１は
Ｄ＋１＝３４＋　（−５）　Ｉ２９となる。閾値をＴ＝
３２とすると、出力画像濃度Ｙ　ｇ　＝　Ｏとなり（１
１ｊ）で発生する誤差ＥＬＩは Ｅ　＋、１＝　２９−０ Ｉ２９ となる。

第８図の重みマトリックスの（ｉ＋１．Ｄを除く、重み
の総和は より、８となる。

デジタル演算において、除数８でわることは、被除数の
上位３ｂｉｔを商とすることで実現できる。そして下位
３ｂｉｔが余りである。

いまＥ　＋、Ｈ＝　２９を第８図の重みマトリックスに
従い配分値を演算すると Ｉ１２ Ｉ３ Ｉ６ 余りはＥｌ、１の下位３Ｎｔ即ちＲＩ、Ｉ＝　５であり
本実施例ではＲＩ４を画素（ｉ＋Ｌ　Ｄに繰り入れる。

尚、（ｉ＋１．　ｊ）の重み係数は０である。

Ａ１．Ｉは加算器７０６に、Ｂ１．１は加算器７０８．
７１１に、Ｃ＋、Ｈはラッチ７０５に、Ｒ１，Ｉは加算
器７１３に入る。

メモリ７０９は（ｊ＋１）ライン目の誤差値を記憶する
のに使用する。

尚、誤差の分配処理は第６図の場合とほぼ同じであるの
で説明は省略する。

以上の処理を複数ライン分繰り返すことにより誤差拡散
法による２値化処理が実現できる。

このように第７図に示した第２の実施例によれば誤差拡
散法をハードウェアで実現する際、大規模なハードウェ
アになる小数点演算回路を用いることなく簡単な構成で
画質の劣化なしに、回路が構成できる。

しかも本実施例の様に注目画素と相関の高い近傍画素に
余りを割りあてることにより解像度の低下を防ぐことが
出来る。

尚、第８図では余りＲｔＩを注目画素（ｉ、ｊ）の近＜
　（＋＋１．Ｄに割当てたが、 ｉ−１ｉ　　　ｉ＋１　　　ｉ＋２ ｊ　　Ｘ　１口 ｊ＋１　　１　　　４　　２ の様に（ｉ＋２．０に割り当てても同等の効果を得るこ
とができる。

尚、本実施例では、画像データを誤差拡散法により２値
化する例を説明したが、本実施例は画像データを誤差拡
散法により多値化する場合にも同様に用いることができ
る。

又、本実施例では入力データを１つとしたが、ＲＩＧ、
Ｂ３色とし、第１図の回路構成を３色分持たせることで
カラー画像の処理にも本発明は用いることができる。

〈発明の効果〉 以上説明した如く本発明によれば入力画像データと出力
画像データの誤差を補正する手段を設けることにより、
簡単な回路構成で入力画像と出力画像濃度を保存でき、
良好な画像を再現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示したブロック構成図、 第２図は第１図の輝度−濃度変換テーブルの一例を示し
た図、 第３図、第７図は第１図の２値化回路の詳細を示したブ
ロック図、 第４図、第８図は重みマトリクスを示した図、第５図、
第９図は周辺画素へ分散する誤差を示した図、 第６図は誤差拡散法による２値化処理の流れを示した図
である。 ｌは入力センサ、２はＡＤ変換器、３は補正回路、４は
変換テーブル、５は２値化回路、１０１，１０５゜１０
８．１１０，１１５は加算器、１０２はコンパレータ、
１０７．１０９，１１４，１１６はラッチ回路、１１３
はメモリ、１０３は誤差演算器、１０４は誤差配分値演
算回路、１１２はタイミング発生回路である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力画像データと該入力画像データを量子化した
   際の出力画像データとの誤差を周辺画素の画像データに
   分散することにより量子化を行う画像処理装置において
   、 前記入力画像データと出力画像データとの誤差を演算す
   る演算手段と、 前記演算された誤差に所定の重み付け処理を行う処理手
   段と、 前記処理手段により重み付け処理された誤差を周辺画素
   に分散する手段と、 前記処理手段における重み付け処理の際発生する誤差の
   余り分を補正する補正手段とを有することを特徴とする
   画像処理装置。
2. （２）前記補正手段は前記処理手段における重み付け処
   理の際発生する誤差の余り分を次の画素の入力画像デー
   タに加算することを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載の画像処理装置。
3. （３）前記補正手段は前記処理手段における重み付け処
   理の際発生する誤差の余り分を重み付けの割合が０の画
   素に分散することを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載の画像処理装置。