JPH02210961A - 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２値又は多値に量子化処理する
画像処理装置に関する。

〔従来技術〕

従来より、ファクシミリ装置やデジタル複写機等の画像
処理装置において、擬似中間調処理方式として、誤差拡
散法や平均濃度近似法が提案されている。

前者の誤差拡散法は、文献Ｒ，ＦＬＯＹＤ　　＆　　Ｌ
。

５ＴＥＩＮＢＥＲＧ、　’ＡＮ　ＡＤＡＰＴＩＶＥ　Ａ
ＬＧＯＲＩＴＨＭＦＯＲ５ＰＥＴＩＡＬ　　ＧＲＡＹ　
　５ＣＡＬＥ”　　ＳＩＤ　　７５ＤＩＧＥＳＴ、ＰＰ
３６〜３７に開示されている如（、注目画素の多値画像
データを２値化（最濃レベルか又は最淡レベルに変換）
し、前記２値化レベルと２値化前の多値画像データとの
誤差に所定の重み付けをして注目画素近傍の画素のデー
タに加算するものである。

また、後者の平均濃度近似法は、特開昭５７−１０４３
６９号に記載されている様に、注目画素近傍の既に２値
化された２値データを用いて注目画素を黒又は白に２値
化した場合のそれぞれの近傍画素との重み付は平均値を
求め、この２つの平均値の平均を闇値として注目画素の
画像データを２値化するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した誤差拡散法は、入力画像データと出力画像デー
タとの誤差を補正する方式のため、入力画像と出力画像
の濃度を保存することができ、解像度及び階調性共に優
れた画像を提供することが可能である。

しかしながら、誤差拡散法は入力画像データと出力画像
データとの誤差を補正する際、多（の２次元演算をしな
ければならず、その処理量の多さにより、ハードウェア
構成が大変複雑になるといった欠点があった。

又、平均濃度近似法は２値化後の２値データを用いて演
算を行うので、ハードウェア構成を簡素化することがで
きると共に極めて少ない処理量のため、処理の高速化を
実現することが可能である。

しかしながら、平均濃度近似法は、単に注目画素を含め
た領域の平均値に注目画素を近似させ、２値化を行うの
で階調数が制限されるとともに、なだらかな濃度変化を
有する画像に対して特有の低周波のテクスチャが発生し
、画質が劣化するといった欠点があった。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明は上述し
た従来技術の欠点を除去することを目的とし、量子化の
ための処理量を極めて軽減することができると共に良好
な中間調画像を再現することができる画像処理装置を提
供するものである。

即ち、本発明の画像処理装置は、注目画素のデータを入
力する入力手段と、所定領域の平均濃度値を求める演算
手段と、前記演算手段により得られた平均濃度値に基づ
き前記注目画素のデータを量子化する量子化手段と、前
記量子化手段において量子化の際発生する誤差を補正す
る補正手段とを有す。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

１血１」 まず本方式の原理について説明する。

第１図（１）は、入力画像の画素毎の多値データを示す
図である。

第１図（１）においてｆ　（ｉ、　ｊ）は２値化しよう
とする注目画素位置の入力画像の多値濃度データを示し
、正規化された０〜ｌの値とする。また、破線より上の
画素位置はすでに２値化処理が終了しており、注目画素
の２値化後は、ｆ（ｉ、ｊ＋１）、ｆ（ｉ。

ｊ＋２）・・・と順次同様の処理が行われる。

第１図（２）は２値化画像データを表す図であり、Ｂ（
ｉ、ｊ）は注目画素の２値化後の濃度（０又はｌの値と
する）を示す。破線により囲まれた部分は、注目画素の
処理時にはすでに２（ｉｉｒ化処理の行われた画素デー
タであり、これらを注目画素の２値化処理の除用いる。

第１図（３）は重み付はマスクを表す図である。

Ｒは平均濃度を求めるための重み付はマスクの一例で、
３×３サイズのマトリックスで表している。注目画素に
あたる位置の重みはＲ（０，０）とし、又Ｒ（０，−１
）　＝０として用いる。

本方式は、注目画素を黒又は白のいずれかに２値化した
場合の注目画素近傍における出力画像の平均濃度を、そ
れぞれｍｌ　（ｉ、　ｊ）、　ｍｏ　（ｉ、　ｊ）とし
、次式で求める。

（ただし、Ｂ　（ｉ、　ｊ）　＝１　　すなわち、注目
画素を黒とした場合とする） （ただし、Ｂ　（ｔ、　Ｄ　＝Ｑ　　すなわち、注目画
素を白とした場合とする） ここでＳは重みＲの総和で、例えば第３図の重みマスク
ｌを用いる場合には５＝２９、重みマスク２を用いる場
合には５＝５８となる。

次に、上記平均濃度ｍｌ、ｍｏを用いて注目画素の多値
濃度ｆ（ｉ、Ｄを以下の式により２値化する。

上記式■において、Ｅ（ｉ、　ｊ）は注目画素（ｉ、　
Ｄの１画素前の画素（ｉ、ｊ−１）の多値濃度ｆ（ｉ、
ｊ−１）を２値濃度Ｂ（ｉ、ｊ−１）に２値化した際に
発生する誤差である。つまり、入力画素濃度ｆ（ｉ、ｊ
−１）から１又はＯに２値化されたことは、画素（ｉ、
　ｊ−１）がその近傍での平均濃度であるｍｌ（＋、ｊ
−１）又はｍｏ（ｉ、ｊ−１）のいずれかに近似された
ことを意味し、それぞれの場合に入力画像の多値濃度ｆ
（ｉ、ｊ−１）との間にｆ　（ｉ、　ｊ−１）　−ｍｌ
又はｆ　（ｉ、　ｊ−１）−ｍｏの誤差が発生する。そ
こで、この２値化誤差Ｅ（ｉ、ｊ）を注目画素ｆ（ｉ、
ｊ）に加えて補正した値を２値化することにより、入力
画像全域にわたって２値化後の画像上で濃度を完全に保
存することができる。かかる２値化誤差を考慮した処理
を行う点に本方式の最大、の特徴があり、上述の平均濃
度近似法と比較すると、中間調再生能力が格段に向上す
る。

また、式■においてＥ　（ｉ、　ｊ＋１）は注目画素の
（ｉ、　　ｊ）の１画素後の画素（ｉ、　　ｊ＋））に
振り分けられる誤差である。第２図に示すように、Ｅ　
（ｉ、　　ｊ＋１）はｆ　（ｉ、　　ｊ）　十Ｅ　（ｉ
、　　ｊ）　＞　（ｍｌ＋　ｍ　Ｏ）　／　２の場合は
ｆ（ｉ、　ｊ）＋Ｅ（ｉ、　Ｄからｍｌをひいたもの、
ｆ（ｉ、　ｊ）＋Ｅ（ｉ、　ｊ）≦（ｍｌ＋ｍｏ）／２
の場合はｆ　（ｉ、　ｊ）　＋Ｅ　（１，Ｊ）からｍｏ
をひいたものとなる。

この様に、本実施例における平均濃度保存法が誤差拡散
法と比較して処理量が極めて少ないにもかかわらず、こ
れと同時もしくはそれ以上の像再生能力が得られるのは
、前記誤差を隣接する１画素で補正するのみであるのに
もかかわらず、２値化後の複数データを用いて平均濃度
を得ることにより、等測的に複数画素に誤差を分配して
補正するのと同等の効果が得られるからである。

この点、上述の平均濃度近似法は、本方式の如き誤差を
考慮するものではなく、本方式の像再生能力が平均濃度
近似法に比べ格段に良好であることが明瞭である。

第４図は、本発明の一実施例を示す画像処理装置のブロ
ック図である。入力センサ部ＡはＣＣＤ等の光電変換素
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。入力センサ部Ａで読み取られた原稿
の画像データは、逐次Ａ／Ｄ変換器Ｂに送られる。ここ
では各画素のデータを６ビツトのデジタルデータに変換
し、６４レベルの階調数をもつデータに量子化する。次
に補正回路ＣにおいてＣＣＤセンサーの感度ムラや照明
光源による照度ムラを補正するためのシエ・−ディング
補正等をデジタル演算処理で行、う。次に、この補正処
理済のデータを２値化回路りに送出する。２値化回路り
では入力した６ビツト多値の画像データを前述した方式
により１ビツト２値のデータに量子化処理する。プリン
タＥはレーザビーム又はインクジェット方式により構成
されるプリンタで、２値化回路りから送られてくる２値
データに基づきドツトをオン／オフ制御し、画像を記録
紙上に再現する。

第５図は第４図における２値化回路りの詳細を示したブ
ロック図である。

第５図において、１．２は２値化処理された２値データ
を１ライン分記憶する遅延ＲＡＭ、３〜７゜１１は２値
データを１画素遅延させるためのＤ　Ｆ／Ｆ（フリップ
フロップ）、８は注目画素周辺の平均濃度を演算し、閾
値を出力する平均濃度演算ＲＯＭ、９は入力された注目
画素の多値データと前記閾値との差を演算する減算器、
１０はＲＯＭ８から出力される閾値と注目画素の多値デ
ータを比較する比較器、１１はＤ　Ｆ／Ｆ、１２は注目
画素の次に入力される多値データに加算されるべき誤差
データを演算するＲＯＭ、１３は入力データとＲＯＭ１
２から出力される誤差データを加算する加算器である。

上記構成において、比較器１０は式■に基づき２値化し
た１　ｂｉｔのデータＢ（ｉ、ｊ）をＤＦ／Ｆ７゜プリ
ンタＥに出力する。該２値データは、ライン毎に遅延さ
せるためのＲＡＭ２．ＲＡＭＩに入力され、ＲＡＭ２に
よりｌライン遅延させた２値データＢ　（ｉ−１，ｊ＋
１）が、ＲＡＭＩにより２ライン遅延させた２値データ
Ｂ　（ｉ−２，ｊ＋１）がＲＯＭ８に出力される。

さらに、Ｄ　Ｆ／Ｆ３はＢ（ｉ−２，ｊ）、ＤＦ／Ｆ４
は（ｉ−２，ｊ−”１）、Ｄ　Ｆ／Ｆ　５は（ｉ−１，
Ｄ、ＤＦ／Ｆ６は（ｉ−１，ｊｌ）、Ｄ　Ｆ／Ｆ７は（
ｉ、　ｊ−１）をＲＯＭ８に出力する。

上記２値データは、第１図に示すように入力画像ｆ　（
ｉ、　Ｄに対し、周辺画素の２値化画像であり、これら
をＲＯＭ８の入力アドレスに接続すれば、ＲＯＭ８には
あらかじめ式０２式■に基づき、式■に示す２値化閾値
（ｍｌ　（ｉ、　ｊ）　＋ｍＯ（ｉ、　ｊ））　／２が
格納されているので、高速に２値化閾値を得ることがで
きる。

この閾値は、減算器９及び比較器１０に入力される。一
方、減算器９及び比較器１０にはＤＦ／Ｆｉｌからｆ　
（ｉ、　　ｊ）　＋Ｅ　（ｉ、　　ｊ）が入力される。

この２つの入力に基づき、減算器９は式■における不等
式の両辺の差 ｆ（ｉ、　ｊ）＋Ｅ（ｉ、　Ｄ−（ｍｌ（ｉ、　ｊ）−
１−ｍｏ（ｉ、　Ｄ）／２を演算する。そして、この値
はＲＯＭ１２ｉ二人力される。尚、上式は式の、■を用
いて変形すれ（ｉ、ｆ　（ｉ、　Ｄ＋Ｅ　（ｉ、　Ｄ−
［ｍＢｉ、　Ｄ　−−Ｒ（０，Ｏ）］＝ｆ（ｉ、ｊ）十
Ｅ（ｉ、ｊ）　　［ｍｏ（ｉ、ｊ）＋−Ｒ（０，０）］
Ｓ となる。

一方、比較器１０は上記２つの入力に基づき、ｒ（ｉ、
　ｊ）＋Ｅ（ｉ、　ｊ）と（ｍｌ（ｉ、　ｊ）＋ｍ０（
ｉ、　ｊ））／２を比較し、２値化データＢ（ｉ、ｊ）
を出力する。

つまり、ＲＯＭ１２では比較器１０からのＢ（ｉ、ｊ）
の値と減算器９からのｆ　（ｉ、　ｊ）　＋Ｅ　（ｉ、
　ｊ）　　　（ｍｌ（ｉ、　　ｊ）　＋ｍＯ（ｉ、　　
ｊ））　／２から０式で示したＥ　（ｉ、　　ｊ＋１）
を演算する。

上記式■において、重みＲ（０，０）及びＳは既知なの
で、平均濃度値からの誤差Ｅ（ｉ、　ｊ＋１）をあらか
じめ演算し、誤差演算ＲＯＭ１２に記憶させてお（こと
により、前記２値化データＢ（ｊ、ｊ）と減算器９の出
力である ｆ（ｉ、　ｊ）十Ｅ（ｉ、　Ｄ−（ｍｌ（ｉ、　ｊ）＋
ｍ０（ｉ、　ｊ））／２をＲＯＭ１２に入力すれば、テ
ーブル変換でＥ　（ｉ。

ｊ＋１）が得られる。

第６図にＲＯＭ１２に格納されているテーブルの一例を
示す。

なお、本実施例においては第３図に示す重みマスク１を
用いたので、実際に入力される６ｂｉｔ画像濃度レベル
（０〜６３）に正規化する為に平均濃度演算ＲＯＭテー
ブルは式■、■で得られた値を６３倍して６ｂｉｔ値に
変換した値として格納しておく。この場合、重みマスク
ｌは第７図に示したものとなる。

尚、減算器９の出力ｆ　（ｉ、　ｊ）　＋Ｅ　（ｉ、　
ｊ）（ｍｌ　（ｉ、　　ｊ）　＋ｍＯ（ｉ、　　Ｄ）　
／２は絶対値としてＲＯＭ１２に入力し、Ｂ（ｉ、ｊ）
の値に応じて正、負が決定される。ＲＯＭ１２で得られ
た誤差Ｅ　（ｉ、　　ｊ＋１）は加算器１３により入力
画像データｆ　（ｉ、　　ｊ＋１）に加えられる。ＤＦ
／Ｆｉｌは加算値をデータｌクロック期間遅延する。

以上、本実施例は平均濃度近似法に比べ数チップの演算
ＩＣを付加する程度で簡易に実現でき、しかも、階調性
を極めて向上することができる。

この様に前述した第１の実施例によれば、２値化データ
を基に平均濃度を演算し、その平均濃度に基づき２値化
処理を行うので、２値化のための処理量を極めて軽減す
ることができる。しかも、２値化した際発生する平均濃
度と入力多値データとの差を補正することにより、階調
性を極めて向上させることができる。

なお、本実施例においては、式■で２値化誤差Ｅは次画
素のみに振り分けて補正したが、２値化誤差Ｅを、例え
ば第１図において画素（ｉ、　ｊ＋１）へ３Ｅ（ｉ、ｊ
＋１）／４、画素（ｉ、ｊ＋２）へＥ（ｉ、ｊ＋１）／
４の如く複数画素へ分配すれば、平均処理マスクが小さ
（とも階調性の再現能力は向上する。

又、２値化誤差Ｅを所定配分率で二次元的に複数の近傍
画素に振り分けるようにしても良い。この場合、ハード
構成は多少複雑となるが、主走査方向とともに副走査方
向についても均一な画像を得ることができ、再現性が向
上する。

２値化誤差Ｅを２次元的に２方向（隣りの１画素及びｌ
ライン下の１画素）に振り分ける場合、前述の０式は以
下の様になる。

ここで、Ｅ（ｉ、　ｊ）＝Ｅ＋（ｉ、　ｊ）＋Ｅｚ（ｉ
、　Ｄ誤差伝搬画素は注目画素に対し、直交２方向に隣
接する２画素位置、つまり（ｉ、　ｊ＋１）、　（ｉ＋
１．　ｊ）の２点とし、前述実施例で得られる誤差値１
：ｆ（ｉ、　Ｄ＋Ｅ　（ｉ、　ｊ）　−ｍ　（ｉ、　ｊ
））の値を２分して、それぞれＥ　、　（ｉ、　ｊ＋１
）とＥ２　（ｉ＋１．　ｊ）として入力濃度値に加算し
て補正する。

第８図は２値化誤差Ｅを２次元的に振り分ける場合の２
値化回路のブロック図である。第８図において、第５図
と同じ構成要素のものには同一の符号を付は説明は省略
する。

１４はＲＯＭ１２から送られてきた２値化誤差Ｅをｆ　
（ｉ、　ｊ＋１）画素及びｆ　（ｉ＋１．　ｊ）画素に
配分するため１／２に分配する分配器である。

１５は補正回路Ｃから送られてきたｆ　（ｉ＋ｌ、　ｊ
）と分配器１４から送られてきたＥ２　（ｉ＋ｌ、Ｄを
加算する加算器である。

１６は加算器１５から送られてきたデータを１ライン−
１画素遅延させるＲＡＭである。ＲＡＭ１６を設ける事
により、前ラインで発生した誤差を注目画素ｆ（ｉ、ｊ
）に加算することができる。

この様に、２値化の際発生する平均濃度と入力濃度との
誤差を２次元的に振り分けることにより、隣りの１画素
に誤差を振り分ける場合に比べ規則性を緩和でき、周期
的なパターンが発生することを防止できる。又、文字、
線画等のエツジ部を再現する際も、方向性が現われず、
鮮明にエツジ部を再現することができる。

尚、前述の実施例では平均濃度を求めるための重みマス
クとして第３図に示した重みマスクｌを用いたが、重み
マスク２のように平均濃度を求める領域を拡大すること
で、より階調の再現性も向上し、かつ文字原稿等で要求
される解像情報の再現性も向上する。重みマスクは上述
のものに限らず、同様の形式のいかなるマスクであって
も良い。

また、重みマスクは注目画素に近づ（程大きくしたが、
その傾斜２分布は限定されず、隣接しない離散位置の画
素を用いても良い。

又、本実施例では、誤差拡散法で周辺画素に分散する誤
差を求める際、必須となる割算処理が不要となり、この
際発生していた誤差が無（なり、入力画像と出力画像の
濃度を完全に保存することができる。

罠嵐１」 前記実施例１においては、注目画素の前画素（’＋ｊ−
１）の２値化の際に発生した誤差Ｅ（ｉ、ｊ）を、注目
画素のｆ（ｉ、Ｄに加えて補正した値を平均濃度と比較
することにより２値化したが、本実施例においては、前
記誤差Ｅ（ｉ、ｊ）を注目画素２値化時の平均値演算時
に補正して２値化を行う。

すなわち、本実施例においては前記実施例１の式０式％
） （ただし、Ｂ　（ｉ、　　ｊ）　＝１とする）（ただし
、Ｂ　（ｉ、　　ｊ）　＝Ｑとする）とする。

また、注目画素の多値濃度ｆ　（ｉ、　Ｄは以下の式に
より２値化する。

第９図は、上記実施例２を実現した画像処理装置のブロ
ック図である。

第９図において、符号ｌ〜１２は実施例１と同様の構成
要素であり、説明は省略する。２０は平均濃度演算ＲＯ
Ｍ８から送られてくる平均濃度値から前画素で発生した
誤差Ｅ（ｉ、ｊ）を減算する減算器である。上記構成に
おいて、ＲＯＭ８より出力された平均濃度に対し、減算
器２０で２値化誤差Ｅを補正して得られた閾値（ｍｌ’
　（ｉ、　ｊ）　＋ｍＯ’　（ｉ、　Ｄ）／２は減算器
９、比較器ｌＯに入力される。一方、減算器９及び比較
器１０には入力画像の多値データｆ（ｉ、ｊ）が入力さ
れる。

この２つの入力に基づき、減算器９は、式■における不
等式の両辺の差、 ｆ（ｉ、　ｊ）　−（ｍｌ’　（ｉ、　ｊ）＋ｍＯ’　
（ｔ、　ｊ））／２を演算する。上式は、式■、■を用
いて変形すれば、 ｆ　（ｉ、　ｊ）　−［ｍｌ　’ （ｉ、　Ｄ　−−Ｒ（０，Ｏ）］ Ｓ ＝ｆ（ｉ、Ｄ　　［ｍＯ’　　（ｉ、ｊ）＋−Ｒ（０，
０）］Ｓ となる。

一方、比較器１０はｆ（ｉ、ｊ）と、（ｍｌ’　（ｉ＋
　ｊ）＋ｍＯ’　（ｉ、　　ｊ））　／２を比較し、２
値化データＢ（＋、　ｊ）を出力する。

上記式■において、重みＲ（０，Ｏ）及びＳは既知なの
で、ＲＯＭ１２により２値化誤差Ｅ（ｉ、　ｊ＋１）が
得られる。この誤差Ｅ　（ｉ、　ｊ＋１）はＤＦ／Ｆｉ
ｌにより遅延され、減算器２０に入力される。以上の処
理を繰り返す事により、入力される多値データに対し、
順次２値化処理を行うことができる。尚、上記第１．第
２の実施例では入力多値データを２値データに量子化す
る例を説明したが、本発明は３値あるいは４値に量子化
する際も用いることができる。

又、上記実施例では入力データの種類が１つ（１色）の
場合を説明したが、入力データをＲ，Ｇ、　８３色とす
ることで、本発明はカラー画像にも適用することができ
る。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば階調性の優れた良好
な中間調処理を高速に、しかも極めて簡単な構成で行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は画素毎の多値画像、２値化画像１重み付はマス
クを示した図、 第２図は２値化処理の際発生する誤差を示した図、第３
図は重みマスクの一例を示した図、第４図は本実施例に
おける画像処理装置の構成を示したブロック図、 第５図は第４図の２値化回路りの詳細を示したブロック
図、 第６図はＲＯＭ１２に格納されているテーブルの一例を
示した図、 第７図は重みマスク１を６ビツトデータに変換した場合
を示す図、 第８図、第９図は第５図を一部変更した場合のブロック
図である。 図中、１．　２は遅延ＲＡＭ、３〜７はＤ　Ｆ／Ｆ、　
８は平均濃度演算ＲＯＭ、９は減算器、ｌＯは比較器、
１１はＤ　Ｆ／Ｆ、　１２はＲＯＭ、１３は加算器、１
４は分配器、１５は加算器、１６は遅延ＲＡＭ、２０は
減算器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 注目画素のデータを入力する入力手段と、 所定領域の平均濃度値を求める演算手段と、前記演算手
   段により得られた平均濃度値に基づき前記注目画素のデ
   ータを量子化する量子化手段と、 前記量子化手段において量子化の際発生する誤差を補正
   する補正手段とを有すことを特徴とする画像処理装置。