JPH03159371A - 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、画像処理すべき多値画像信号を２値化処理す
る画像処理装置に関するものである。

［従来の技術］ 近年、パソコンシステムの発展で電子編集出版を比較的
容易に行なうことが可能となり、レーザビームプリンタ
やインクジェットプリンタの様な比較的高密度なドット
プリンタで写真などの濃淡画像を記録することが多くな
った。

これらのタイプの出力装置は、濃淡画像を効果的に２値
化することができず、例えば新聞で表現される写真のよ
うな網目の大きさで濃淡効果を生み出す、所謂、ドット
のアナログ変調は甚だ困難であった． そこで、最近は、濃淡画像を効果的に２値化するために
，従来からの代表的な２値化手法である組織デイザ法に
変わって、誤差拡散法に代表される原画の平均的濃度を
保存してより原画に近い２値化中間調処理を行なう方法
が種々提案されている。

以下、従来の２値化方法の原理を簡単に述べる． 第５図に示すのは、ＦＬＯＹＤ／ＳＴＥＩＮＢＥＲＧが
提唱した誤差拡散法を説明する図であり、図中４１で示
す画素が現在２値化しようとする注目画素である． 第５図においては，誤差拡散の基準となる領域が１３の
画素領域である場合を例として説明するが、この領域は
任意であり、図の例より広い領域にしてもよい．また、
重み付けが“工”の画素の如く、ウェイトの低く遠い画
素を省略してより狭い領域にしてもよい。

そして、注目画素の多値データを８ビットの２５６階調
として、所定の閾値、例えばｒｌ２８Ｊと比べて大きけ
れば“１”に、小さければ“Ｏ”に２値化する。２値化
の際、余ったか、あるいは足りなかった誤差分の多値デ
ータを、図に示す重み付けで前方周囲の各画素へ分配す
る。

同様に、注目画素をシフトして２値化の誤差多値データ
を前方へ拡散させて２値化し、原画の濃度を保存してい
こうとする２値化手法である。

この手法は、組織デイザ法に比べて解像度の低下も極め
て少なく優れた２値化手法である。

また、第６図に示すのは他の２値化手法であり、既に２
値化したデータを基に図で示す数字の重み付けで集めた
数を参照多値データ“Ｎ”として、注目画素４１の多値
データ“ｎ”と比較してｎ“が“Ｎ”より大きければ“
ｌ”に、　ｎが″Ｎ”より小さければ“Ｏ”に２値化し
ようとする手法である． そして、２値化の際の誤差は前方周囲へ拡散させる。

この方法は、２値化した“１”のデータだけを所定の重
み付けで加算するだけで良いので、メモリも１ビットず
つで少なくで済み，第５図に示す第１の手法に比べて構
成がより簡単で済むというメリットがある． 【発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、これらのいずれの２値化手法も、注目画
素に対して既に２値化した後方のデータ、あるいは前方
の未だ２値化していない多値データだけを使用している
ので、集めた参照多値データが偏っている． しかも濃淡画像の端部では集めてくるべき画素領域のな
い場合が生じる。このため、適切な２値化処理とは言え
ず、濃淡画像を効果的に２値化したとは言えないもので
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、上述の課題を解決する一手段として以下の
構成を備える。

即ち、画像処理すべき多値画像信号を入力する画像入力
手段と、該画像入力手段で入力した注目画素中心付近と
した全周囲の所定参照領域において既に２値化処理され
た２値化データと未だ２値化処理されていない多値画像
信号とに基づき所定の重み付け処理をして注目画素に対
する参照多値データを作成する参照多値データ作成手段
と、該参照多値データ作成手段で作成した参照多値デー
夕と注目画素の多値画像信号とを比較して２値化処理を
行なう２値化手段とを備える． さらに好ましくは、該２値化手段での２値化の際発生す
る誤差多値データを以後の２値化に際し使用する多値デ
ータ領域に所定の重み付けで再振り分けする誤差拡散手
段とを備え、参照多値データ作成手段は注目画素が入力
画像の端部領域に存在して所定の面積の参照領域に欠け
が生じた場合残された部分だけの多値画像信号を基に参
照多値データを作成する． ［作用］ 以上の構成において、注目画素を２値化する際の比較す
べき多値データをその回りの全ての領域から集めるので
、一部からのデータに比べてより完全な近似値データと
見なすことができる．その上、注目画素が濃淡画像の端
部の画素等の様などの位置の画素であっても残された多
値画像信号から参照比較多値データを適切に作成するこ
とができ、従来の手法のように対象となる参照領域が無
いということを避けることができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明に係る一実施例について説
明する。

第１図は本発明に係る一実施例の画像処理装置である画
像読取装置（カラーイメージスキャナ）の概略のブロッ
ク図あり、図中、３１は光源、３２は原稿載置台に載置
された読取原稿、３３は読取原稿を読み取るレンズ光学
系、３４はレンズ光学系３３で結像された原稿上の画像
情報を対応する電気信号に変換するＣＣＤイメージセン
サ、３５はＳ／Ｈ、アンプ機能を備え、シエーデイング
補正するシエーデイング補正回路、１５はアナログデー
タを対応するデジタルデータに変換して多値画像データ
ｆ（ｉ．ｊ）として出力するＡ／Ｄコンバータ、３７多
値画像データを記憶する多値画像データバッファメモリ
、３８はＲＯＭ３９に格納された、例えば後述する第４
図に示す制御手順等に従った２値化処理を含む本実施例
装置全体の制御を司るＣＰＵ、３９は上述の制御手順の
他各種パラメータ等も記憶するＲＯＭ、４０はレンズ光
学系３３に含まれている該光学系を駆動するモータを含
む本実施例装置の駆動源を駆動する駆動回路、４１は２
値化処理された２値化データを記憶する２値画像バツフ
ァメそり、４２は接続外部装置とのインタフェースを司
るインタフェース回路である。

以上の構成において、光源３ｌから照明された原画３２
からの反射光を，レンズ光学系３３で結像してＣＣＤ３
４で電気信号に変換する．そして、シエーテイング回路
３５で増幅や補正をおこない、Ａ／Ｄコンバータ３６で
デイジタル多値化されて多値画像データバッファメモリ
３７へ記憶される。そしてＲＯＭ　（プロクラムメモリ
）３９に記憶された制御手順従って２値化処理が行なわ
れ、一旦２値画像バッファメモリ４１に記憶される。そ
してインタフェース回路４２を介して外部の機器へと伝
送される。

次に以上の構或を備える本実施例装置における読取多値
濃淡画像データと、該濃淡画像をラスク走査して、サン
プリングにより画素分離した注目画素との関係を、第２
図及び第３図を参照して説明する。

第２図は注目画素を２値化するための通常の場合の閾値
を決定する参考領域の例を示す図であり、第３図は読取
原稿３２上のｎＸｍの画素より成る濃淡画像ｌをラスク
走査して、サンプリングにより画素分離した時の、注目
画素２が最外側より３画素目にある場合の閾値決定の重
み付けの例を含む読取画像データとの関係を示す全体構
成図である。

本実施例においては、従来の２値化方法が２値化処理済
みの２値データ領域だけを参考にして閾値を決定してい
たのに比し、２値化以前の多値データをも含む注目画素
周囲全体の領域を参考にして重み付けして２値化のため
の閾値を決定する．即ち、本実施例においては、第２図
に示すように図中口で示す注目画素２を中心としてその
全周囲の５Ｘ５の正方形領域Ｑに対して重み付けを行な
い、２値化処理時の閾値を決定するものである． このため、本実施例では３ライン分のデータが読み込ま
れて初めてｌライン目の２値化処理が開始できる． 入力画像をｆ　（ｉ，ｊ）とすると、レンズ光学系３３
により原稿３２の濃淡画像１をラスク走査して、まず第
１ライン目のｆ　（１．１）　〜ｆ　（ｎ，ｌ）を読み
込み、次いで第２ライン目のｆ　（１．２）〜ｆ（ｎ，
２冫、第３ライン目のｆ　（１．３）　〜ｆ　（ｎ，３
）の順で順次入力する． この読取った画像データは、所定の補正が行なわれて光
源３１等の影響を無くした後、Ａ／Ｄコンバータ３６で
対応するデジタル信号に変換されて多値画像データバッ
ファメモリ３７に一時格納される．モしてＣＰＵ３８は
多値画像データバッファメモリ３７に記憶されたデータ
を基に第１ライン目の２値化処理を開始する。

本実施例では第２図に示すように、２値化のための参照
エリアとして５×５のマトリクスを採用しているため、
３ライン分のデータが読み込まれて初めてｌライン目の
２値化処理が開始できる。

今、２値化しようとする注目画素２が第３図に☆で示す
ｆ　（８．７）とすると、２値化のための参照エリアと
しての５×５のマトリクスは第３図に口で示す５×５の
領域となる． 当該領域において、注目画素以前に読み込まれた画素値
ｆ　（１．１）〜ｆ　（７．７）は既に２値化処理が終
了しており、“Ｏ”または“ｌ”の２値の値しか持って
いない．そして、それ以後の画素の値ｆ　（Ｌ７）　〜
ｆ　（ｎ，ｍ）は未だ２値化されていない状態である．
このため、ｆ　（８．７）　〜ｆ　（ｎ，ｍ）は正規化
されたＯ〜１のレベルを持っている。

さて、注目画素（８．７）の２値化は、注目画素の値と
、第２図で示す周囲の画素の値に所定の重み付け係数を
乗じて集められた値とを比較して注目画素値が大きいと
゛゜ｌ”に、小さいと“０”の２値に変換される方法で
ある。

そして、２値化の際に、゛゜１゜゛にした時の足りない
分とか、“０”にした時の余分の値は、注目画素の周辺
画素に所定の比率で振り分けている。

ここで、重み付け係数ｒ（ｘ，ｙ）は、第２図に代表的
な例を示すように、注目画素位置から遠ざかる程小さな
値になるように設定されている。

２値化をするのに参照する値（閾値）Ｍ（ｉ，ｊ）は次
式で決められる。

Ｍ　（ｉ，ｊ）　２．”−Ｘ．　＞．．．ｒ　（ｘ．ｙ
）　・ｆ　（ｉ＋ｘ，ｊ＋ｙ）そして、注目画素（ｉ．
ｊ）のデータＦ　（ｉ，ｊ）は、Ｆ　（ｉ．ｊ）　＝　
ｆ　（ｉ，ｌ　＋　ｅ　（ｉ，ｊ）で表わせる。

ここで、ｅ（ｉ，ｊ）は前もって振り分けられた２値化
の際の余剰の値である。

注目画素（ｉ．ｊ）の２値化は以下の様に決められる。

Ｆ　（ｉ，ｊ）　−　Ｍ　（ｉ，ｊ）≧Ｏ　　ならば“
ｌ”Ｆ　（ｉ．ｊ）　一Ｍ　（ｉ．ｊ）　＜　０　　　
ならば“０”なお、他の例として、重み付け関数ｎ（ｘ
，ｙ）とした場合に、閾値ｍ（ｉ，ｊ）を次式で求めて
２値化してらよい。即ち、 ｍ（ｉ，ｊ）＝ Σ　Ｒ　（ｘ．ｙ）　傘ｂ　（ｉ＋ｘ，ｊａｙ）＋Ｒ　
（ｘ，ｙ）＊ｆ　（ｉ＋ｘ，ｊ＋ｙ）閾値＝ｍ（ｉ．ｊ
） Ｒ（ｉ．ｊ）：注目画素に対する重み付けの値ｂ（Ｌ　
ｊ）　：注目画素周辺の２値データｆ（ｉ．ｊ）：注目
画素周辺の多値データＱ　　：注目画素を処理する領域 である。

即ち、２値化済み領域をＱｂ、未値化の多値化データ領
域をＱｆとすると、画像処理領域Ｑは（Ｑｂ＋Ｑｆ）で
あり、 閾値＝Ａ｛Σｂ（ｉ，ｊ）＊Ｒ（ｘ．ｙ）＋Σｆ　（ｔ
，　ｊ）＊Ｒ　（ｘ．　ｙ）　）となる。

ここで、注目画素が第３図に☆で示すｆ　（８，７）の
様に、周辺参照エリアに欠けのない場合は問題がないが
、 （Ｌｌ）　　〜（ｎ，ｌ），　　（１．２）〜（ｎ，２
），　　（１．３Ｌ　　（２，３Ｌ（ｎ−１．３），　
（ｎ，３），の様に、注目画素（ｉ，ｊ）が濃淡画像ｌ
の端部にある場合、参照エリャに欠けが生じ重み付け係
数を乗じて集めた値が小さくなってしまう。

そこで、本実施例においては係る場合においても、部分
的な値を正規化して参照すべき値として使用する処理を
行なう。

以下、本実施例に特有の部分的な値を正規化して参照す
べき値として使用する処理を含む本実施例の２値化処理
を第４図のフローチャートを参照して説明する． まず、ステップＳ１で注目画素（ｉ．ｊ）が濃淡画像１
の端部にあり、参照エリャに欠けが生じているか否かを
判断する。第３図の２８に示す様に、５×５のマトリク
スなので欠けの生じるのはａ淡画像１の端部２画素領域
である。当該端部領域では、本来は重み付け係数Ｎがト
ータルで例えばｒｌ０５Ｊであるのに対して、重み付け
係数が「４５」か、「６０』か、「６９」か、「８０」
か、「９２」の場合等があり得る．このため，欠け領域
があり、注目画素のアドレスがその領域に存在する場合
にはステップＳ２に進み、とにかく集められる部分の画
素の値を重み付け係数を乗じて集め、続くステップＳ３
でｒｌ０５Ｊに正規化して、参照する値とする。

例えば注目画素が（２．２）位置の場合には、集めた値
に対して、（Ｎ÷８０Ｘ１０５）が正規化された値とな
る。そしてステップＳ５に進む。

一方、ステップＳ１の判定で欠け領域が無い場合にはス
テップＳ４に進み、注目画素の全周囲部分の画素の値を
重み付け係数を乗じて集めてステップＳ５に進む． ステップＳ５では、注目画素（ｉ，ｊ）の値であるｎ　
＝　Ｆ（ｉ，　ｊ）と、２値化の際の閾値Ｎ　＝　Ｍ　
　（ｉｊ）との大小を比較する。注目画素値ｎが大きい
場合にはステップＳ６に進み、注目画素を”１”に２値
化してステップＳ８に進む． 一方、注目画素値ｎの方が小さい場合にはステップＳ７
に進み、注目画素を“Ｏ”に２値化してステップＳ８に
進む。

ステップＳ８では、２値化の際の余剰の値がｅ　　（ｉ
．ｊ）となるべく未だ２値化されていない前方に振り分
けられる。

なお、ここで、前方のみに振分けるのではなく、多値デ
ータ領域にも振分けるよう制御してもよい。

ここでは、次式に示す重み付け関数Ｆ（ｉ，ｊ）を用意
し、２値化処理時の誤差、ｅ（ｉ．ｊ）を周囲の多値領
域に分配し、ｆ（ｉ．ｌから新たにＦ（ｉ，ｊ）を算出
してそれを元に次の注目画素の２値化処理を行なうよう
にする． Ｆ（ｉ．ｊ）＝ｆ（ｘ．ｙ）＋｛Ｒ（ｘ．ｙ）＊ｅ（ｉ
．ｊ））／（４８）但しＸｌ３’εＱｆ そして、ステップＳ９で１ライン全ての２値化処理が終
了したか否かを調べ、終了していなければステップＳｌ
ｌに進み、注目画素を１つ進めてステップＳ１に戻り、
次の注目画素に対する２値化処理を行なう。

１ライン分の２値化処理が終了した場合にはステップＳ
１５に進み、読取原稿３２全てに対する２値化処理が終
了したが否かを調べる．全て終了していれば処理を終了
する。

未だ処理していないラインの有る場合にはステップＳ１
６に進み、２値化処理すべきラインをｌつ進め、次のラ
インのｉ＝１の画素を注目画素としてステップＳｌに戻
る。

以上説明した様に本実施例によれば、注目画素の閾値を
決定するのに、注目画素周囲一定距離内にある画素全て
に重み付け処理し、注目画素の閾値を決定し、画像処理
することができる。このように、注目画素の２値化に周
囲すべての方向の画像情報を反映させるために、従来の
画像処理にくらべ画質のよい２値化処理を行なうことが
できる。しかも、注目画素が濃淡画像の端部の画素等の
様などの位置の画素であっても残された多値画像信号を
元に適切な正規化が行なえ、参照比較多値データを適切
に作成することができる。

［発明の効果］ 以上説明した様に本発明によれば、２値化を行なう際比
較すべき閾値を決めるにあたって，参照すべき領域を２
値化を行なうべき注目画素の周辺全域の一定の範囲から
集めるようにしたので、より人間の目に見える中間調に
より近い値を参考閾値として使用できる．その上、従来
の２値化手法では不可能であった濃淡画像の端部におけ
る２値化に必要な閾値も決めることが可能になった。従
って、濃淡画像の端部の画素を適当な閾値で２値化する
ことなく、より原画に忠実な２値化が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明に係る一実施例のブロック構成図、 第２図は本実施例における注目画素を２値化するための
通常の場合の閾値を決定する参考領域の例を示す図、 第３図は本実施例の読取原稿上の濃淡画像をラスク走査
して、サンプリングにより画素分離した時の、注目画素
が最外側より３画素目にある場合の閾値決定の重み付け
の例を含む読取画像データとの関係を示す全体構或図、 第４図は本実施例の濃淡画像の２値化処理を示すフロー
チャート、 第５図、第６図は従来の２値化の手法を説明するための
図である。 図中、３ｌ・・・光源、３２・・・読取原稿、３３・・
・レンズ光学系、３４・・・ＣＣＤイメージセンサ、３
５・・・シエーデイング補正回路、３６・・・Ａ／Ｄコ
ンバータ、３７．４１・・・バツファメモリ、３８・・
・ＣＰＵ、３９・・・ＲＯＭ、４０・・・駆動回路、４
２・・・インタフェース回路である。 第２ 図 ４ 第５図 第６ 図 第３ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像処理すべき多値画像信号を入力する画像入力
   手段と、該画像入力手段で入力した注目画素中心付近と
   した全周囲の所定参照領域において既に２値化処理され
   た２値化データと未だ２値化処理されていない多値画像
   信号とに基づき所定の重み付け処理をして前記注目画素
   に対する参照多値データを作成する参照多値データ作成
   手段と、該参照多値データ作成手段で作成した参照多値
   データと注目画素の多値画像信号とを比較して２値化処
   理を行なう２値化手段とを備えることを特徴とする画像
   処理装置。
2. （２）該２値化手段での２値化の際発生する誤差多値デ
   ータを以後の２値化に際し使用する多値データ領域に所
   定の重み付けで再振り分けする誤差拡散手段とを備え、
   前記参照多値データ作成手段は前記注目画素が入力画像
   の端部領域に存在して所定の面積の参照領域に欠けが生
   じた場合残された部分だけの多値画像信号を基に参照多
   値データを作成することを特徴とする請求項第１項記載
   の画像処理装置。