JPH02210962A - 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　
ＡＬＧＯＲＩＴＨＭＦＯＲ５ＰＥＴＩＡＬ　　ＧＲＡＹ
　　５ＣＡＬＥ”　　ＳＩＤ　　７５ＤＩＧＥＳＴ、Ｐ
Ｐ３６〜３７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閾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、多くの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
７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、階調性及
び解像度共に優れた画像を簡単なハードウェア構成で短
時間に得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
記量子化の際発生する誤差が所定範囲内の時前記誤差を
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。

護ｆＬＬＬ 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、　Ｄ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０−１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、ｔ　（ｉ、　ｊ＋１）、　ｔ　（ｔｔｊ＋
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（Ｏ又は１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値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　（ｔ、　ｊ）、　ｍＯ（ｉ、　ｊ）とし、
次式で求める。

（ただし、Ｂ　（ｉ、　Ｄ　＝ｌ　　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
を用いる場合には５＝２９となる。

注目画素ｆ　（ｔ、　Ｄは該平均値ｍｌ、ｍｏ及びすで
に割り付けられた２値化補正値Ｅ（ｉ、ｊ）を用いて、
次式に従い２値化される。

上記式〇において、Ｅ（ｉ、ｊ）は注目画素（ｔ、　ｊ
）の１画素前の画素（ｉ、　ｊ−１）の多値濃度データ
ｆ（ｉ。

ｊ−１）を２値濃度データＢ（ｔ、ｊ−１）に２値化し
た際に発生する誤差である。つまり、入力画素濃度デー
タｆ（ｔ、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　（ｉ＋　３　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　（ｔ、　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、　Ｄ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。このような
２値化誤差を考慮した処理を行うことにより、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＋１）に振
り分けられる誤差である。第２図に示すように、Ｅ　（
ｔ、　ｊ＋ｔ）はｆ　（ｉ、　Ｄ　＋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（ｔ、　
ｊ）＋Ｅ（ｉ、　ｊ）≦（ｍｌ＋ｍＯ）／２の場合はｆ
　（ｉ、　ｊ）　＋Ｅ　（ｔ、　ｊ）からｍｏをひいた
ものとなる。

また、本実施例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。

さて、本実施例では、前述誤差の補正されたデータ（ｆ
　（ｉ、　　Ｄ　＋Ｅ　（ｉ、　　ｊ））が所定の範囲
にあるときに誤差（Ｅ（ｉ、　ｊ＋１）　＝ｆ（ｉ、　
ｊ）　＋Ｅ（ｉ、　ｊ）−ｍＯ（ｔ、　　ｊ））の補正
を行う。つまり、次画素２値化の際の誤差Ｅ（ｉ、ｊ＋
１）が、 とし、上記以外の場合には、 とする。

つまり、本方式の特徴とする処理は上記式■。

■に示す様、２値化時の平均値ｍｌ及びｍＯと注目画素
補正値の比較において、該注目画素補正値が選択された
平均値ｍｌあるいはｍｏに近い値をとる所定（αの値に
よる）領域内（誤差Ｅ　（ｉ、　ｊ＋１）が所定領域内
）であれば式■に従って、上記選択された平均値と注目
画素補正値との差分を次画素２値化時の補正値として割
り付ける。一方、上記所定領域外、つまり注目画素補正
値のｍｌ及びｍＯからの差が十分大きい場合は該補正値
を０とし、次画素２値化時の補正は行わない事とする。

つまり、前者は注目画素近傍の画像の濃度変化が小さく
、従って、中間調を有する画像域であると判断出来、し
たがって２値化する事によって発生する平均濃度値との
差分を次画素で補正する事により画像のなめらかな濃度
変化を忠実に擬似中間処理出来る。つまり、階調性を向
上することができる。一方、後者は逆に文字、線画等に
おけるエツジ部分、つまり注目画素が近傍画像濃度に比
べて急激に変化していると判断出来、従って、その場合
の画素に対しては補正値を０とし、濃度を保存する事に
よる解像力の低下を抑えて２値再生する。

これにより、エツジ部分における解像度を向上すること
ができる。

このように、本実施例の特徴的処理方式は、上記画像濃
度変化に応じて中間調画像域は２値化誤差を用いて２値
化画像上で濃度を保存すると共に文字等の解像画像部に
おいては、上記濃度保存による像のぼけを防止する為に
２値化誤差の補正を行わず、平均濃度値ｍｌ、ｍＯに近
似させるものである。

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ＣＯＤ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ェーディング補
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（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ＲＯＭ１２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１ｂｊｔ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１ライン遅延させた２値データＢ　（ｉ　−１、ｊ　
＋　１　）、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）、Ｄ　Ｆ／Ｆ
４は（ｉ−２，ｊ−１）、ＤＦ／Ｆ５は（ｉ−１，Ｄ、
Ｄ　Ｆ／Ｆ　６は（ｉ−１，ｊ−１）、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ＩＯに入力される。一
方、減算器９及び比較器ＩＯにはＤＦ／Ｆｉｌからｆ　
（ｉ、　Ｄ　＋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、ｊ）−（ｍｌ（ｉ、ｊ）＋ｍ０
（ｉ、ｊ））／２を演算する。上式は式■、■を用いて
変形すれば、ｆ　（ｉ、ｊ）＋Ｅ（ｉ、ｊ）−［ｍｌ（
ｉ、ｊ）　−−Ｒ（０，０）］Ｓ ＝　　ｒ　　（ｉ、ｊ）十Ｅ　　（ｉ、Ｄ−［ｍｏ（ｉ
、ｊ）＋−Ｒ（０，０）コＳ となる。

一方、比較器１０は上記２つの入力に基づき、ｆ（Ｌ　
ｊ）＋Ｅ（ｉ、　ｊ）と（ｍｌ（ｔ、　ｊ　）＋ｍＯ（
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、　Ｄ
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，Ｏ）及びＳは既知なの
で、式■、■に従う２値化誤差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（ｉ、ｊ）と減算器９
の出力である ｆ（ｉ、　ｊ）＋Ｅ（Ｌ　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
１は第７図に示したものとなる。

第６図においては式■におけるα＝１とした場合のテー
ブルを示しており、Ｅ（ｉ、　ｊ＋１）がＲ（０，０）
＝１８より大きい場合、Ｅ（ｉ、ｊ＋１）を０としてい
る。

尚、減算器９の出力ｆ　（ｉ、　Ｄ　＋Ｅ　（ｉ、　ｊ
）　　　（ｍｌ（ｉ、　ｊ）　＋ｍＯ（ｉ、　ｊ））　
／２は絶対値としてＲＯＭ１２に入力され、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　（ｔ、　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て、数チップの
演算ＩＣを付加する程度で簡単に実現できる。

以上、説明した如く、本発明の第１の実施例によれば、
既に２値化されたデータに基づき、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の差が所
定範囲内の時、その差を補正するので、階調性に優れた
中間調処理を行うことができる。

更に、本実施例では、平均濃度と入力多値データの差が
所定値より大きい時は、その差を補正しないので、濃度
を保存することによる解像度の低下を防ぎ、エツジ部を
鮮明に再現することができる。

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、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。

また、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
（＋。

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。

また、重みマスクは注目画素に近づく程大きくしたが、
その傾斜９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。

また、本発明は、ファクシミリ装置、複写機をはじめと
する画像処理装置に広く用いることができる。

夾ｉ昨λ 前記実施例１では、２値化誤差Ｅを式■、■で示される
場合に分け、誤差Ｅが定数αを用いたある一定値以上の
場合には、誤差Ｅを０として次画素に振りまかないとし
たが、上記定数αの値を平均濃度値あるいは注目画素濃
度値に応じて変化させることもできる。

例えば、第８図に示すように、平均濃度が０又はｌに近
づく程小さくなるように設定すれば、白地中の黒文字あ
るいは黒地中の白ぬき文字等のエツジ部分に対して、よ
り高精細に２値化することができる。

叉」１匹」 実施例１の式■のかわりに以下の式■を用いる。

ここでＫは定数であり、Ｋ＝Ｏ，１程度に設定すると良
好な結果を得ることができる。

本実施例によれば、平均濃度値がＯ又はｌに近づいた場
合に誤差Ｅを０とすることにより、実施例２と同様、文
字部分を高精細に２値化することができる。

なお、実施例２及び本実施例３は、第５図に示すように
誤差演算ＲＯＭ１２のアドレス端子に２値化データＢ（
ｉ、ｊ）のかわりに、平均濃度演算ＲＯＭ８の出力（ｍ
ｌ　（ｉ、　ｊ）　＋ｍＯ（ｉ、　　ｊ））　／２を入
力すれば、実施例１と同様にあらかじめ書き込まれたデ
ータに基づくテーブル変換処理で容易に実施できる。

えｌ１」 実施例１においては、第３図に示す３×３マトリツクス
の重みマスクを用いたが、一般的に中間調部分をなめら
かに２値化するためには注目画素の重みＲ（０，０）を
小さく設定するのが望ましい。

また、式■で示すエツジ部分の検出も被２値化データの
濃度変化に対して重みＲ（０，０）が小さい程正確に行
うことができる。従って、第９図に示す４×５の重みマ
スクを用いた場合には実施例１の第３図におけるＲ　（
０，０）が８／２８　＝　０．２９　テあるのに対して
、第９図のそれは１１／９６＝０．１１となり、より中
間調部分はなめらかに２値化でき、かつ文字部分等のエ
ツジ部はより精細に２値再現できる。

前実施例ではすべて処理中濃度保存の為の補正値Ｅの演
算を、平均値ｍｏ、ｍｌを用いて行っているが、例えば
エツジ部等でＥをＯにするか否かの判定等は公知の技術
、例えば被２値化画像データより２次元的ラプラシアン
を求め、該値を閾値処理した判定結果に基づきエツジ部
を判定し、エツジ部ではＥをＯにしても同様の結果が得
られる。又、操作者の領域指定操作で得られる指示に基
づき、画素毎の処理の切り換えでなく広い領域でエツジ
部を指定し、その領域ではＥを０にしてもよい。

尚、上記した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、　Ｂ３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（、本発明によれば、階調性及び解像度
共に優れた画像を簡単なハードウェア構成で短時間に得
ることができる。

【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図は本発明の第２の実施例を説明するための図、 第９図は重みマスクの他の例を示した図である。 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ＤＦ／Ｆ、１２はＲＯＭ、１３は加算器である。

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、 前記量子化の際発生する誤差が所定範囲内の時前記誤差
   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。