JPH02268074A - 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、特に文字・写真の混在する画像を擬似
的に再現することができる画像処理装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来よりデジタル複写機やデジタルファクシミリ等にお
も）では原稿から画像情報を読み取り、それによって得
られた画像データを例えば２値データに量子化処理し、
印刷又は相手装置へ送信するものが知られている。

ここで画像データを２値データに量子化処理する２値化
処理方法としては原稿が文字や線画の場合には固定閾値
による単純２値化処理が、又原稿が写真の場合にはデイ
ザ法が一般に用いられている。

又、原稿中に文字と写真が混在する場合には、原稿の文
字領域には単純２値化処理を、又原稿の写真領域にはデ
イザ法による２値化処理を行うことで文字領域の解像度
及び写真領域の階調性を向上させている。

〔発明が解決しようとしている課題〕

しかしながら上記従来例では、１つの原稿に文字と写真
が混在する場合、原稿内で単純２値化処理とデイザ法に
よる２値化処理を切り換えなければならず構成が複雑に
なるといった欠点があった。

そこで、文字と写真が混在する原稿に対し、解像度及び
階調性を両立できる２値化手法として、濃度保存型の２
値化方法が近年注目されている。

濃度保存型の２値化手法とは、画像データを２値化処理
した際に発生する誤差データを補正するもので、誤差拡
散法や平均誤差最小法又は本出願人が出願した平均濃度
保存法がある。

しかしながらこの種の濃度保存型の２値化処理方法例え
ば誤差拡散法では、原稿の中間調部では良好な階調性を
再現できるが、原稿のノ＼イライト部で再生画像に粒状
性のノイズが発生したり、原稿のダーク部で再生画像が
白（欠ける現象が発生するといった欠点があった。特に
ファクシミリ装置では、このノイズの発生により符号化
効率をも低下させてしまっていた。

又、原稿の文字部を処理した場合においても、デイザ法
はどではないがエツジが欠け、線のつながりが悪（なる
といった欠点があった。

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、写真等の中間調画像を階調性良く再現することが
できるとともに、文字と写真が混在する画像に対しても
、簡単な構成で解像度及び階調性の優れた画像を再現す
ることができる画像処理装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明によれば
、輝度データを入力する入力手段と、輝度データを濃度
データに変換するための複数の変換テーブルと、写真モ
ード又は文字・写真モードを選択する選択手段と、前記
選択手段の選択に基づき前記複数の変換テーブルの１つ
を用いて前記入力手段によって入力した輝度データを濃
度データに変換するデータ変換手段と、前記データ変換
手段によって変換された濃度データを濃度保存型の量子
化方法により量子化処理する処理手段とを設けることに
より、 選択手段によって選択された写真モード又は文字・写真
モードに基づ（変換テーブルによって輝度データから濃
度データへの変換が行なわれ、この変換された濃度デー
タを量子化手段によって濃度保存型の量子化方法によっ
て量子化するようにしたものである。

〔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図は本発明を適用したファクシミリ装置のブロッ
ク図である。

第１図に於いて、１０２は原稿の読取を行う読取部であ
り、読取部１０２はＣＯＤ　（固体撮像素子）ラインセ
ンサ１０１で読取った信号を白・黒の２値のデータに量
子化処理する。尚、読取部については後で詳細に説明す
る。

１０３は画像を記録する記録部であり、記録部１０３は
通常ファクシミリ装置に用いられている熱転写、レーザ
ビーム、インクジェットプリンタ等により構成されてい
る。

１０４はファクシミリ装置の操作を行う為の操作表示部
であり、複数のキー人力スイッチ、キー走査回路、種々
の情報を表示する為の液晶等の表示器及び表示器駆動回
路より構成されている。

１０５は読取部１０２から送られてきた２値データの符
号化及び受信データの復号化を行う符号・復号化部であ
る。

１０６はシステムバス１００を介してシステム全体の制
御を行うＣＰＵであり、１０８はＣＰＵ１０６の制御プ
ログラムを格納するリードオンメモリ（ＲＯＭ）である
。１０７はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）で、画像
処理及びＣＰＵ１０６のワークエリアとして使用する。

１０９は送信データの変調及び受信データの復調を行う
モデム、１１０は電話回線１１０ａをモデム１０９側又
は電話器１１１側に切換えるＮＣＵ　（ネットワーク・
コントロール・ユニット）である。

第２図は第１図の読取部１０２の詳細を示したブロック
図である。

２０１はＡＤ変換器であり、該入力センサ部１０１で読
取ったアナログ画像データを量子化数６ｂｉｔのデジタ
ル画像データに変換する。尚、このデジタル画像データ
は輝度データである。ここで階調数は６４段階あり、最
も輝度の低いデータ［００００００１が最も濃い黒（全
黒）を示し、最も輝度の高いデータ１１１１１１１）が
最も淡い白（全白）を示す。

ＡＤ変換器２０１からの輝度データは画像信号補正回路
２０２に送られる。ここでは入力センサ部１０１のＣＣ
Ｄの感度ムラ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。

２０３は画信号補正回路２０２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ある。

データ変換回路２０３にＲＯＭを用いた例を第３図に示
す。ＲＯＭのアドレスＡφ〜Ａ５に画信号補正回路２０
２からの輝度データ、アドレスＡ６〜Ａ７にＣＰＵ１０
６からの制御信号ＤＲＫＩ。

ＤＲＫ２を入力し、ＲＯＭに書きこまれているデータ変
換テーブルを選択する。ＲＯＭの出力端子Ｄφ〜Ｄ５に
は第４図の入出力対応表（ＲＯＭテーブル）に基づいた
濃度データが出力される。

２０４は２値化処理部で、データ変換回路２０３から送
られてきた濃度データを誤差拡散法により２値化処理す
る。ＲＯＭでのテーブルは制御信号ＤＲＫＩ、ＤＲＫ２
によって、それぞれ選択でき、第１図の操作表示部１０
４のキー操作に応じて制御信号ＤＲＫＩ、ＤＲＫ２が出
力される。

第５図は制御信号を切換える操作表示部１０４の操作パ
ネルを示した図であり、５０１は記録濃度切換スイッチ
、５０２はハーフトーンモードとオートモードの切換え
スイッチである。５０３〜５０６はＬＥＤであり、選択
したモードをＬＥＤの点灯で示す。本実施例ではスイッ
チ５０１および５０２を以下の様に組合せ使用する。

ＤＲＫＩ　　ＤＲＫ２ （１）ハーフトーン士普通 ：普通濃度のハーフトーン　φ　　φ （２）ハーフトーンキ濃く ：濃い濃度のハーフトーン　φ　　１ （３）オートモード ：オートモード　　　　　　１　　φ 尚、ハーフトーンは写真等の中間調画像を処理するモー
ドで、オートモードは文字と写真が混在する画像を処理
するモードである。

第４図の入出力対応表に関し、各テーブル内容について
述べる。一般に輝度と濃度との間には（濃度）＝−γｌ
ｏｇ（輝度）　γ：正の定数の関係があり、（ＤＲＫＩ
、ＤＲＫ２）＝　（０゜０）、（０，１）はそれぞれγ
の値を変えたテーブルである。

つまり、（ＤＲＫＩ、ＤＲＫ２）＝　（０，０）の場合
は輝度データを濃度データに変換する際第４図の“普通
”のモードが選択され（ＤＲＫＩ。

ＤＲＫ２）＝　（０，１）の場合は、第４図の“濃く”
のモードが選択される。

尚、この場合、いずれのモードも写真画像に対して階調
性を良好に再現できるモードである。

次に（ＤＲＫＩ、ＤＲＫ２）＝　（１，Ｏ）　、即ちオ
ートモードでは輝度データが９以下のものに関しては濃
度データを６３とし輝度データが５１以上のものに関し
ては濃度データをφとし輝度データが１０以上５０以下
のものに関しては濃度データを（濃度）＝−γｔｌｏｇ
（輝度）の関係を満したものである。つまり、オートモ
ードではハーフトーンモードに比ベダイナミックレンジ
をせまく設定している。

第６図は入力したキーに応じ、変換テーブルを選択し画
像処理を実行する動作をフローチャートにて示したもの
である。

ステップＳ１でハーフトーンキー５０２が印加されたか
否か判断し、印加されていればＳ２に進みハーフトーン
ＬＥＤ５０６を点灯させる。そしてステップＳ３に進み
普通キー５０１が押されているか否か判断し、印加して
あればステップＳ５に進み普通ＬＥＤ５０４を点灯させ
る。さらにＳ６に進み、ＤＲＫ　１　＝φ、ＤＲＫ２＝
φを出力する。データ変換回路２０３では、ＤＲＫＩ−
φ。

ＤＲＫ２−φの信号を受け、第４図の“普通”の変換テ
ーブルを選択する。

Ｂ３にて普通キーが押されていないと８４に進み、濃く
キー５０１が押されているか否かを判断し、押されてい
るならＳ７に進み濃＜ＬＥＤ５０３を点灯させＢ８でＤ
ＲＫ　１　＝φ、ＤＲＫ２＝１を出力する。この場合デ
ータ変換回路２０３ではＤＲＫ１＝φ、ＤＲＫ２＝１の
信号を受は第４図の“濃く”の変換テーブルを選択する
。

Ｂ９ではオートモードが印加されているか否かを判断し
、押されているなら３１０でオートモードＬＥＤを点灯
させ、ＳｌｌでＤＲＫ１＝１゜ＤＲＫ２＝Ｏを出力する
。この場合データ変換回路２０３ではＤＲＫ１＝１．Ｄ
ＲＫ２＝φの信号を受は第４図の“自動”の変換テーブ
ルを選択する。

次にステップＳ１２に進みスタートキー５０７が印加さ
れているか否か判断し、押されているならＳ１３に進み
データ変換回路２０２及び２値化処理部２０４へ画像処
理の実行を指令する。ステップＳ１４にて２値化処理部
２０４から画像処理の終了が通知されたか否か判断し、
終了ならＳ１５で画像処理を終了する。

この様に本実施例では文字・写真の混在する画像の場合
はダイナミックレンジのせまいオートモードの輝度・濃
度変換テーブルを選択し、この選択されたテーブルで輝
度データを濃度データに変換するものである。そして得
られた濃度データを誤差拡散法により２値化処理するも
のである。

これにより、濃度データが所定値（５１）以上の場合は
濃度データを全白（０）とするので画像のハイライト部
分で粒状性のノイズが発生することを防止できる。

又、輝度データが所定値（９）以上の場合は濃度データ
を全黒（６３）とするので、ダーク部での黒抜けあるい
は文字部でエツジが切れ切れになるのを防止できる。

又、これらのことから２値化処理された２値データを符
号・復号化１０５で符号化する場合にも、符号化効率を
向上することができ、解像度及び階調性の優れた画像を
高速に相手ファクシミリ装置へ送信することが可能とな
る。

第７図は第２図の２値化処理部２０４の詳細を示したブ
ロック図である。

データ変換回路２０３から送られてきたデータＸ、　　
　（濃度データ）は、既に２値化処理を行った時に発生
した加算器７０６からの誤差データＥ＋、＋　と加算器
７０１で加算される。

この誤差の補正されたデータＤＩ、、は以下の式％式％ このＤｌ、１はコンパレータ７０２において閾値Ｔ（Ｔ
＝３２）で２値化される。つまり２値化出力Ｙ１５．は
以下の様に表わされる。

Ｄ＋、＋　＞Ｔ−Ｙｌ、＋　＝６３ Ｄ、、＜Ｔ・・・Ｙ６．＝０ 一方、Ｂ９．、は誤差演算器７０３に送られる。誤差演
算器７０３では、Ｄ、１と２値化出力Ｙ１．、に基づき
周辺画素に分散する誤差Ｅ　Ｉ、　、を演算する。即ち
、Ｅｌ。は以下の様に表すことができる。

Ｅ−冒＝ＤＩ、、　−Ｙｌ、。

このＢ５．は誤差配分値演算回路７０４に送られ、誤差
配分値演算回路７０４では注目画素の周囲４画素へ配分
する誤差の値を演算する。

第８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Ｅ６１．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７０４では第８図のＡと８１．１を
以下の如（決定する。

但し、この誤差配分値演算回路７０４は小数点以下を切
り捨てる構成となっている。つまり、整数演算のみ実効
可能である。尚、■、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Ｅｌ、、と誤差配分値演算回路
７０４で演算された周辺４画素へ分散するＡｕ１とＢ１
．との間には剰余Ｒ５，、が発生する。これを式で示す
と以下の如（なる。

Ｒ１＝Ｅ＋、＋　　　２Ｘ　　（Ａ＋、＋　　＋　Ｂ＋
、＋　　）この剰余Ｒｌ、　、はラッチ７０５に送られ
、一画素分遅延されて次の画素の入力データＸ１ｌ）１
．１に加算される。

一方、Ａ６．１は画素（ｉ＋１．ｊ）に配分するため加
算器７１３と画素（ｉ、ｊ＋１）に配分するため加算器
７０８に送られる。又、Ｂ＋、１は画素（ｉ＋１．ｊ＋
１）に配分するためラッチ７０７と画素（ｉ−１，ｊ＋
１）に配分するため加算器７１０に送られる。

メモリ７１１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（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７１５は、ラッチ回路７０５．７０
７，７０９，７１２，７１４へのラッチ信号、及びメモ
リ７１１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９図を用いて更に詳細に
説明する。

第９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Ｘｌで発生した誤差を重み付けしたも
のをＰ、、Ｑ、、Ｒ，、Ｓ、とすると第９図（ａ）に示
した如（、周辺４画素へ分散される。ここでＰ、は第７
図の加算器７１３へ、Ｑ、は加算器７１０へ、Ｒ１は加
算器７０８へ、Ｓｌはラッチ７０７へ送られる。そして
Ｑ。

はメモリ７１１の１番地へ書き込まれる。

次に注目画素がＸ、に移ると、第９図（ｂ）に示した如
（、誤差Ｐ、、Ｑ２．Ｒ，，Ｓ２が周辺４画素へ分散さ
れる。ここでＲ２は加算器７１３へ送られる。又、Ｑ、
はＸＩで発生したＲ１と加算器７１０で加算されメモリ
７１１の２番地へ書き込まれる。Ｒ２はｘｌで発生した
Ｓｌと加算器７０８で加算されるＱＳ２はラッチ７０７
へ送られる。

次に注目画素がＸ、に移ると第９図（ｃ）に示した如（
、誤差Ｐ、、Ｑ、、Ｒ，，Ｓ、が周辺４画素へ分散され
る。ここでＲ８は加算器７１３へ送られる。

又、Ｑ、はＸＩで発生したＳｌとＸ、で発生したＲ２と
加算器７１０で加算されメモリ７１１の３番地へ書き込
まれる。Ｒ８はＸ麿で発生したＳ、と加算器７０８で加
算される。Ｓ、はラッチ７０７へ送られる。

以上の処理を１ライン分行うとメモリ７１１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・・・Ｍ、＝Ｒ，＋Ｑ。

メモリの３番地・・・Ｍ　ｓ　＝　Ｓ　＋　＋　Ｒｘ　
＋　Ｑ　ｓメモリの４番地・・・Ｍ、＝Ｓ、　十Ｒｓ　
＋Ｑ４メモリのｉ番地・・・Ｍ　１＝　Ｓ　＋−ｘ　＋
　Ｒ＋−＋　＋　Ｑ　Ｉこの１ライン分の処理が終了し
、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７１３で１画素前
で発生した誤差と加算されラッチ７１４から出力される
。

このメモリ７１１からの誤差の読み出しは、前のライン
と対応がとれる様にタイミング発生回路７１５で制御さ
れている。タイミング発生回路７１５は注目画素がＸ、
であればメモリ７１１のＭｌ、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。

以上説明した如く本発明の実施例の処理は、オペレータ
の選択によって写真（ハーフトーン）モード、と文字・
写真（オート）モードを選択できるものであり、文字・
写真モードが選択されると写真モードに比べ、ダイナミ
ックレンジのせまい輝度・濃度変換テーブルを用いて輝
度データを濃度データに変換し、その濃度データを誤差
拡散法により２値化処理するものである。

つまり、文字・写真モードでは所定値以上の濃度データ
は全白の濃度データに変換することができる。これによ
り正の誤差データが蓄積されることにより画像のハイラ
イト部分で粒状性ノイズが発生することを防止できる。

又、低温時等蛍光管の光量が小さい場合、ＡＤコンバー
タのダイナミックレンジに対し、ＣＣＤからのビデオ信
号が小さくなり、このため、全自画像を読み込んでも、
ある程度の数値がＡＤコンバータより出力され、これに
より粒状性ノイズが発生することがある。

この場合も、前述した様に所定値以上の濃度データは全
白の濃度データに変換することにより、粒状性ノイズの
発生を防止することが可能となる。これにより、２値デ
ータを符号化する場合に符号化効率を向上することがで
き、データの送信時間を大幅に削減することができる。

又、本実施例によれば文字・写真モードでは所定値以下
の濃度データは全黒の濃度データに変換するものである
。これにより負の誤差データが蓄積されたことにより画
像のダーク部分で画像が白（抜けるといったことを防止
できる。

更に、所定値以下の輝度データを全黒の濃度データに変
換することにより文字部を単純２値化処理を行った場合
と同様に鮮明な黒に再現することができる。

この様に本実施例では、誤差拡散法で２値化処理を行な
うにあたり、前処理としてハーフトーンに比べ、ダイナ
ミックレンジのせまい輝度・濃度変換テーブルを用いて
輝度データを濃度データに変換することにより文字部の
解像度及び写真部の階調性共に優れた画像を再現するこ
とができる。

尚、本実施例では、処理モードを写真モード“普通”、
“濃く”と文字・写真モードの２つとし、いずれも誤差
拡散法により２値化処理する例を説明したが、更に単純
２値化処理を行なう文字モードを設けることも可能であ
る。

又、本実施例では、濃度保存型の２値化方法として誤差
拡散法を例に説明したが本発明は平均誤差最小法、平均
濃度保存法等地の濃度保存型の２値化方法を用いても実
現することができる。

又、本実施例では写真モードと文字・写真モードの切換
えをオペレータによるマニアル選択により切り換える例
を説明したが、原稿を自動認識することにより写真モー
ドと文字・写真モードを切り換えることもできる。

又、本実施例ではオートモードにおける輝度・濃度変換
テーブルの設定は量子化レベルを６ｂｉｔとした場合 Ｂ８以下の輝度を濃度り、＝６３　（全黒濃度）Ｂ、以
上の輝度を濃度り、＝φ（全白濃度）］３　ａ　＜　Ｂ
　＜　Ｂｙの輝度を濃度Ｄ＝−７１ｏｇＢとしたが、以
下の様にしても同等の効果を得ることができる。

■Ｂ１以下の輝度を濃度り、＝６３ ＢＷ以上の輝度を濃度Ｄｗ”φ Ｂ、＜Ｂ＜Ｂｙの輝度を多項式で近似する。

■Ｂ、以下の輝度を濃度り、＝６３ Ｂ、以上の輝度を濃度Ｄ＝−γｌｏｇＢとする。

あるいはＢ、以上の輝度を濃度り、＝φＢ、以下の輝度
を濃度Ｄ＝−γ１ｏｇＢとする。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば写真等の中間調画像を
階調性良く再現することができるとともに、文字と写真
が混在する画像に対しても、簡単な構成で解像度及び階
調性の優れた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であるファクシミリ装置のブ
ロック図である。 第２図は第１図の読取部の詳細を示したブロック図であ
る。 第３図はデータ変換回路ＲＯＭを示した図、第４図は第
３図のＲＯＭに格納されている入出力対応テーブルを示
した図、 第５図は操作パネルを示した図、 第６図は画像処理のフローチャートを示した図、 第７図は２値化処理部の詳細を示したブロック図、 第８図は誤差拡散マトリクスを示した図、第９図は誤差
拡散法による２値化処理の流れを示した図、 図中、 １００・・・システムバス １０１・・・入力センサ １０２・・・読取部 １０３・・・記録部 １０４・・・操作表示部 １０５・・・符号、復号化部 １０６・・・ＣＰＵ １０７・・・ＲＡＭ １０８・・・ＲＯＭ １０９・・・モデム １１０・・・ＮＣＵ （Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎ　　ｉ　　ｔ） １１１・・・電話器 ２０３・・・データ変換回路 ２０４・・・２値化処理部 である。 Ｌ Ｌ才１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 輝度データを入力する手段と、 輝度データを濃度データに変換するための複数の変換テ
   ーブルと、 写真モード又は文字・写真モードを選択する選択手段と
   、 前記選択手段の選択に基づき前記複数の変換テーブルの
   １つを用い前記入力手段によって入力した輝度データを
   濃度データに変換するデータ変換手段と、 前記データ変換手段によって変換された濃度データを濃
   度保存型の量子化方法により量子化処理する処理手段と
   を有することを特徴とする画像処理装置。