JPH03109872A - 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値デークに量子化処理する画像
処理装置に関する。

［従来の技術］ 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、　５
ＴＥＩＮＢＥＲＧ、“’ＡＮ　ＡＤＡＰＴＩＶＥ　ＡＬ
ＧＯＲＩＴＨＭ　ＦＯＲ３ＰＡＴＩＡＬ　ＧＲＡＹ　　
５ＣＡＬＥ”　ＳＩＤ　７５　ＤＩＧＥＳＴ、ＰＰ３６
〜３７に開示されている如く、注目画素の多値画像デー
タを２値化（置部レベルか又は最短レベルに変換）し、
この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５７１０４３９
６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であるため、入力画像と出力
画像処理装置の濃度を保存することができ、解像度及び
階調性供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、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。

一方、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、単に注目画素を含めた領域の平均値に注
目画素を近似させて２値化を行うので、階調数が制限さ
れると共に、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。

特に、従来の誤差拡散法では、出力画像の濃度を調整し
ようとした場合に、予め入力されるデータに対して濃度
変換を行わなければならず、更にハードウェアが複雑に
なるという欠点があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上述した課題を解決することを目的として成さ
れたもので、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出来、且つ、操
作者が所望する濃度レベルの再生画像を人力されるデー
タに関係なく、容易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。

本実施例は上述の目的を達成する一手段として以下の構
成を備える。

即ち、注目画素のデータを入力する人力手段と、２値化
処理されたデータを用いて所定領域の平均濃度値を求め
る演算手段と、該演算手段により得られた平均濃度値に
基づき注目画素のデータを２値化する２値化手段と、注
目画素のデータを２値化した際に発生する誤差を補正す
る誤差補正手段と、２値化画像濃度を調整する濃度調整
手段とを備える。

［作用］ 以上の構成において、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、
且つ、操作者が所望する濃度レベルの再生画像を容易に
得ることが出来る。

［実施例］ 以下、本発明に係る一実施例を図面を参照して詳細に説
明する。

［第１実施例コ まず、第１図を参照して本発明に係る一実施例の原理に
ついて説明する。

第１・図（Ａ）は入力画像の画素毎の多値濃度を示す図
である。

第１図（Ａ）において、ｆ　（ｉ、ｊ）は２値化しよう
とする注目画素位置の人力画像の多値濃度データを示し
、正規化されたＯ〜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ｆ（ｉ、ｊ＋１）　、
　ｆ　（ｉ、ｊ＋２）・・・と順次同様の２値化処理が
行われる。

第１図（Ｂ）は２値化画像データを表わす図であり、Ｂ
　（ｉ、ｊ）は注目画素の２値化後の濃度（“０“°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値化処理の際に用
いる。

第１図（Ｃ）は重み付はマスクを表わす図である。Ｒは
平均濃度を求める重み付はマスクの一例で、３×３サイ
ズのマトリクスで表わしている。

ここで未２値化画素に対する重みＲ（０，Ｏ）Ｒ（０，
−１）＝Ｏとして用いる。

本実施例においては、注目画素近傍における２値画像の
重み付き平均濃度をｍ　（ｉ、　ｊ）とし、次式％式％
） 注目画素ｆ（ｉ、ｊ）は、該平均濃度ｍ（ｉ、ｌ及び既
に割付けられた２値化補正値Ｅ（ｉ、ｊ）を用いて次に
示す一連の０式に従い２値化される。

ｆ（ｉ、ｊ）＋Ｅ（ｉ、ｊ）　＞　ｍ（ｉ、ｊ）のとき
Ｂ（ｉ、ｊ）□ＩＥ（ｉ、　ｊ＋１）・ｆ（ｉ、　ｊ）
＋Ｅ（ｉ、　ｊ）−ｍ（ｉ、　ｊ）ｆ（ｉ、ｊ）＋Ｅ（
ｉ、ｊ）５ｍ（ｉ、、＋）のときＢ（ｉ、ｊ）＝ＯＥ（
ｉ、　ｊ＋１）＝ｆ（ｉ、　ｊ）＋Ｅ（ｉ、　ｊ）−ｍ
（ｉ、　ｊ）但し、ｆ（ｉ、ｊ）＋Ｅ（ｉ、ｊ）　＝　
　ｍ（ｉ、ｊ）　　＝　１のときＢ（ｉ、　ｊ）＝１ 第２図（Ａ）、（Ｂ）に上述した一連の０式を図に表わ
したものを示す。

式■において、Ｅ（ｉ、ｊ）は注目画素（ｉ、ｊ）の１
画素前つまり画素（ｉ、ｊ−１）の多値濃度ｆ　（ｉ、
ｊ−］）を２値濃度Ｂ　（ｉ、ｊ−１）に２値化した際
に発生ずる誤差である。つまり、多値濃度ｆ　（ｉ、ｊ
−１）と、その近傍平均濃度ｍ　（ｉ、ｊ−１）との差
分値である。

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平均濃度として、２値化後の
画像濃度を完全に保存することが出来る。

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
（ｉ、ｊ）の１画素後の画素ｆ　（ｉ、ｊ＋１）に振り
分けられる誤差である。

この様にして本実施例における２値化方式が誤差拡散法
と比較して処理量が極めて少ないにもかかわらず、これ
と同等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。

更に、本実施例における２値化画像の濃度調整は、式■
より求まる平均濃度ｍに対する演算のみで容易に実現出
来る。

ｍ（ｉ、ｊ）＝、、に　　　；；ヨ。　　　Ｒ（ｘ、ｙ
）　　　Ｂ（ｉ−ｘ、ｊ−ｙ）−ａｍ　　−−−■式■
において、α。は、２値化画像を所望濃度に調整するべ
く設定された濃度調整データである。

第３図は本実施例の画像処理装置のブロック図である。

第３図において、入力センサ部Ａは、ＣＣＤ等の光電変
換素子およびこれ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なうもので、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。Ａ／Ｄ変換器Ｂでは各画素のデータを８ビツト
のデジタルデータに変換し、２５６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、入力
センサ部ＡのＣＣＤセンセン感度ムラや、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。

補正回路Ｃでの補正処理済のデータは２値化回路りに送
出される。２値化回路りでは補正回路Ｃより人力した８
ビツトの多値画像データを前述した本実施例方式により
１ビツトの２値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あり、２値化回路りから送られ
てくる２値データに基づき印刷ドツトをオン／オフ制御
して読み取り画像を記憶紙上に再現する。

本実施例における上述した２値化回路りの詳細ブロック
図を第４図に示す。

第４図において、１．２は本回路において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であり
、遅延ＲＡＭ２で１ライン分遅延した２値データを、更
に遅延ＲＡＭＩで１ライン分遅延させる構成となってい
る。３〜７及び１１は２値データを１画素遅延させるた
めのＤタイプ１ のフリップフロップ（Ｆ／Ｆ）、８は各Ｆ／Ｆ　３〜７
よりの注目画素周辺の２値データから、所定領域の平均
濃度を演算し、注目画素のデータを２値化する際の閾値
（平均濃度値）として出力する平均濃度演算ＲＯＭ、９
は加算器１２から入力された注目画素の多値データより
減算器２１から出力された閾値を減算し、両値の差を演
算する減算器、１０は減算器２１から出力される閾値と
加算器１２から入力された注目画素の多値データを比較
する比較器、１２は減算器９から出力される誤差データ
と補正回路Ｃから送られてきた８ビツトの多値データと
を加算する加算器である。

又、２０は２値化画像の濃度を所望値に調整する為の濃
度調整データを演算し出力する濃度設定回路、２１は濃
度設定回路２ｏから出力される濃度調整データａｍを、
平均濃度演算ＲＯＭ８より２ 出力される平均濃度値から減算する減算器である。

以上の構成において、比較器１０は式■に基づき２値化
した１ビツトのデータＢ　（ｉ、ｊ）を出力する。該比
較器ＩＯよりの２値化データは、ライン毎に遅延させる
ための遅延ＲＡＭ２に入力され、遅延ＲＡＭ２により１
ライン遅延させた２値デークＢ　（ｉ−１，ｊ＋１）は
平均濃度演算ＲＯＭ８及び遅延ＲＡＭ１に出力される。

そして、遅延ＲＡＭＩにより合計２ライン遅延させた２
値データＢ　（ｉ−２，ｊ＋１）も平均濃度演算ＲＯＭ
８に出力される。

さらに、Ｆ／Ｆ３はＢ　（ｉ−２，ｊ）　、　Ｆ　／　
Ｆ　４はＢ（ｉ−２，ｊ−１）　、　Ｆ　／　Ｆ　５は
Ｂ　（ｉ−１，ｊ）　、　Ｆ　／　Ｆ　６はＢ　（ｉ−
１，ｊ−１）　、　Ｆ／Ｆ　７はＢ　（ｉ、ｊ−１）を
平均濃度演算ＲＯＭ８に出力する。

上記２値デークは、第１図に示すように人力画像ｆ　（
ｉ、ｊ）に対し周辺画素の２値化画像である。

ここで、平均濃度演算ＲＯＭ８には予め式■の右辺第１
項に基づく値が格納されているので、上記２値データを
平均濃度演算ＲＯＭ８の人力アドレスに接続すれば、高
速に平均濃度値を得ることができる。

一方、濃度設定回路２０は、不図示の濃度設定用スイッ
チ部とＡ／Ｄ変換器とから成っており、操作者がこの濃
度設定用スイッチを調整することにより、該スイッチに
連動した可変抵抗器の出力電圧が変化し、該電圧値を入
力とするＡ／Ｄ変換器の出力が変化する。つまり、操作
者が、濃度設定用スイッチを調整することにより、式■
に示す濃度調整データα１を＋１２８〜−１２８の間で
連続可変に設定することができる。

この濃度調整データα□は、減算器２１に入力される。

減算器２１では、式■に基づき、平均濃度演算ＲＯＭ８
よりの平均濃度値に対して濃度設定回路２０よりの濃度
調整データα１の減算を行い、２値化閾値ｒｎ（ｉ、ｊ
）を出力する。この２値化閾値ｍｂ、ｊ）は、減算器９
及び比較器１０に入力される。

この、本実施例におけるα□の設定値に対する濃度変化
の様子の一例を、第５図に示す。

一方、減算器９及び比較器１０には−、上記の２値化閾
値ｍ（ｉ、ｊ）のほかに、Ｆ／Ｆｉｌよりのｆ　（ｉ、
ｊ）　＋　Ｅ　（ｉ、ｊ）が入力される。

減算器９は、この２つの入力に基づき、式■における不
等式の両辺の差を演算する。

即ち、平均濃度値ｍ（ｉ、ｊ）と入力データとの差ｆ　
（ｉ、ｊ）　＋　Ｅ　（ｉ、ｊ）　　ｍ　（ｉ、ｊ）　
−■を演算する。

一方、比較器１０は上記２つの人力に基づき、ｆ　（ｉ
、ｊ）　＋　Ｅ　（ｉ、ｊ）とｍ（ｉ、ｊ）を比較し、
２値化データＢ　（ｉ、ｊ）を出力する。

また、式■に基づき減算器９より出力される誤差Ｅ（ｉ
、ｊ＋１）は、加算器１２により入力画像データｆ（ｉ
、ｊ÷１）に加えられる。そしてＦ／Ｆｉｌは加算値を
データ１クロツク期間遅延する。

第６図に重みマスクの一例を示す。第９図ａの重みマス
クは７画素、第６図すの重みマスクは１２画素の２値デ
ータから平均値を求めるものである。

なお、本実施例においては第６図ａに示す重みマスクを
用いたので、実際に入力される８ビット画像濃度レベル
を（０〜２５５）に正規化する為に、平均濃度演算ＲＯ
Ｍ８のテーブルは式■で得　ｂ られた値を２５５倍して８ビツト値に変換した値として
格納してお（。

以上説明した如（本実施例によれば、２値化処理の終了
した２値データのみを用いて平均濃度を演算し、この平
均濃度値を閾値として、入力多値データを２値化処理す
るので、２値化のための処理量を誤差拡散法よりも少な
（することができる。しかも、入力多値データを２値化
した際発生する、入力多値データと平均濃度との誤差を
補正するので、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、２値化誤差Ｅは、次画素の
みに振り分けて補正する例について説明したが、本実施
例は以上に限定されるものではない。例えば、第１図に
おいて２値化誤差Ｅを画素（ｉ、　ｊ＋１）へ３　Ｅ　
（ｉ、ｊ＋１）　／　４、画素（１，ｊ÷２）へＥ　（
Ｌ、ｊ＋１）　／　４の如く、主走査方向の複数画素へ
分配すれば、平均処理マスクが小さくとも階調性の再現
能力は向上する。

また、誤差拡散法の場合と同様に、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、ハードウェア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、再現性がより向上する。

また、重みマスクは第６図の如（注目画素に近づく程、
大きくしたが、その傾斜、分布は以上の例に限定されず
、隣接しない隣敗位置の画素を用いても良い。

又、前記実施例においては、第６図ａに一例を示すごと
き３×３マトリクスの重みマスクを用いたが、−膜内に
、中間調部分を滑らかに２値化す］ る為には、注目画素に隣接する画素の重みを小さく設定
することが望ましい。

従って第６図すに示す３×５マトリクスの重みマスクを
用いた場合には、第６図ａのマトリクスにおけるＲ　（
ｉ−１，ｊ）　、Ｒ（ｉ、ｊ−１）が５／２１　＝　０
．２４であるのに対し、？／４８＝　０１１５となり、
より中間調部分を滑らかに２値再現できる。

尚、前記実施例においては、平均濃度の演算をＲＯＭテ
ーブルにより簡易に実現したが、この演算は複数個の加
算器を用いても構成することが出来る。これにより更に
処理速度の高速化を実現できる。更に、ゲートアレイ等
の内部に組込むことにより、ハードウェア規模を大幅に
削減できることは言うまでもない。

又、前記実施例においては、濃度設定回路２０は可変抵
抗器とＡ／Ｄ変換器を用いて、濃度調整データα、を生
成する例について説明したが、以上の構成に限定される
ものではな（、スイッチと共にアップ／ダウンカウンタ
を用いて、全てディジタル的に濃度調整データａ０を生
成しても良い。更に、他の公知手段を用いても実現でき
ることは言うまでもない。

又、濃度調整データα１の設定範囲を＋１２８〜−１２
８の間で連続可変としたが、特に前記値に限定されるも
のではない。

［第２実施例］ 以上説明した第１実施例においては、濃度の調整を式■
に基づいて行うものとしたが、次式に示す方法でも実現
することも出来る。

上述した式■により濃度調整を行う場合の２値化回路り
の詳細構成を第７図に示す。

第７図において、第４図と同様構成には同一番号を付し
、詳細説明を省略する。

第７図において、濃度設定回路３０は濃度調整データβ
ｍを１±０．６の範囲で連続可変に設定できる。

この濃度調整データβｍは、乗算器３１の一方人力に人
力される。

乗算器３１の他方入力には、平均濃度演算ＲＯＭ８より
の出力である平均濃度値が入力されており、この乗算器
３１で上述した式■に基づいて２値化閾値ｍ（ｉ、ｊ）
を演算し、減算器９及び比較器１０に対して出力するも
のである。

以上の第２実施例における濃度調整データβｍの設定値
に対する濃度変化の様子を示す一例を第８図に示す。

以上説明した第２実施例によれば、濃度設定回路３０に
おける濃度調整データβｍの設定値を変化させることに
より、２値化画像に対して、操作者の所望する濃度変化
を持たせることが出来る。

［第３実施例］ また、２値化のための濃度変換特性の制御は以上の例に
限定されるものではなく、濃度調整用ＲＯＭによりこの
濃度変換特性を制御してもよい。この濃度変換特性をＲ
ＯＭにより行うよう構成した本発明に係る第３実施例の
２値化回路りの詳細構成を第９図に示す。

本実施例においては、第９図に示すように、濃度調整Ｒ
ＯＭ４１のアドレス端子に、平均濃度演算平均濃度演算
ＲＯＭ８の出力を入力すれば、予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することも出来
る。

また、濃度調整ＲＯＭ４１に、所望の濃度変換特性を得
られる様にデータを予め計算して格納しておくことによ
り、上記各実施例に示した以外の濃度変換特性を容易に
実現することが可能である。

以上説明した如（本実施例によれば、階調性及び解像度
共に優れた２値画像を、簡単なハードウェア構成で短時
間に得ることができ、且つ、操作者が所望する濃度レベ
ルの再生画像を容易に得ることが出来る。

さらに本実施例による濃度調整手段は、いわゆるプリン
タのγ特性の補正手段にも使う事が可能であり、従来技
術で開示されている様な、入力データをＲＯＭ等でデー
タ変換する手法と併用すれば、よりきめ細かい濃度調整
が可能となる。

［発明の効果］ 　３ 以上説明した如く本発明によれば、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、且つ、操作者が所望する濃度レベルの再生
画像を容易に得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明に係る一実施例における画素毎の
多値画像を示した図、 第１図（Ｂ）は本実施例における画素毎の２値化画像を
示した図、 第１図（Ｃ）は本実施例における画素毎の重み付はマス
クを示した図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）は本実施例における２値化処理の
原理を説明するための図、 第３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、 　４ 第４図は本実施例における２値化回路の詳細を示すブロ
ック図、 第５図は本実施例の濃度変換特性を示した図、第６図ａ
、ｂは重みマスクの例を示した図、第７図は本発明に係
る第２実施例の２値化回路の詳細を示すブロック図、 第８図は第２実施例の濃度変換特性を示した図、 第９図は本発明に係る第３実施例の２値化回路の詳細を
示すブロック図である。 図中、１．２・・・遅延ＲＡＭ、３〜７，１１・・・フ
リップフロップ、８・・・平均濃度演算ＲＯＭ、９２１
・・・減算器、１０・・・比較器、１２・・・加算器、
２０．３０．４０・・・濃度設定回路、３１・・・乗算
器、４１・・・濃度調整ＲＯＭ、Ａ・・・入力センサ部
、Ｂ・・・Ａ／Ｄ変換部、 Ｃ ・・補正回路、 Ｄ　・・ ２値化回 路、 Ｅ・・・プリンタである。 特許

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 注目画素のデータを入力する入力手段と、２値化処理さ
   れたデータを用いて所定領域の平均濃度値を求める演算
   手段と、該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２値化する２値化手段と、前記
   注目画素のデータを２値化した際に発生する誤差を補正
   する誤差補正手段と、２値化画像濃度を調整する濃度調
   整手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。