JPH03243063A - 階調画像の二値化方法 - 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、連続した階調を含んだ画像を二値化する方法
に関するものである。

（従来の技術） 従来、画像処理において、画像の明暗をＯと１に二値化
するデータ処理が行なわれている。

第３図は、画像処理装置の一例の概略を説明するための
ブロック図である。図中、３１は画像人力装置、３２は
色変換補正装置、３３は鮮鋭度補正装置、３４は画像二
値化装置、３５はプリンタインターフェースである。

画像人力装置３１からの入力階調画像データは、色変換
補正装置３２によって補色変換２色補正が行なわれ、鮮
鋭度補正装置３３によって必要な鮮鋭度補正が施された
後、画像二値化装置３４によって明度に応じた二値化デ
ータに変換される。変換されたデータは、例えば、プリ
ンタインターフェース３５によりカラープリンタで印字
される。

このように画像処理において、階調を有する画像におけ
る画素の二値化は、それぞれの画素をＯと１の間の所望
の明度をもつと仮定し、画像を行ごとに走査して、各画
素を明と暗に対応した１とＯの値に二値化するものであ
る。この場合、所望の明度が、０．５以下である画素を
０．それ以外の明度を１とすると、所望の明度が０また
は１である画素は、正確に０または１に二値化されるが
、０と１との間の画素は、切り捨てられ、あるいは、切
り上げられて、０または１の明度に変換されるから、中
間の明度は、実際の明度よりも明るすぎたり、あるいは
、暗すぎる値として二値化されてしまう。したがって、
所望の明度がＯまたは１でない中間の明度の画素は、誤
差を画像中に発生させる。

フロイド（Ｆｌｏｙｄ）のアルゴリズム（Ｒ。

Ｆｉｏｙｄ＆Ｌ、Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇ：”ＡｎＡｄａｐ
ｔｉｖｅ　　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　　ｆｏｒＳｐａｔｉ
ａｌ　　ｇｒｅｙｓｃａｌｅ”、ＳＩＤ　　Ｓｙｍｐ、
、Ｄｉｇｅｓｔ　　ｏｆ　　Ｐａｐｅｒｓ、ｐ、３６　
（１９７５））として知られる誤差拡散法による二値化
では、その画素で発生した誤差をまだ走査されていない
周辺のいくつかの画素に振り分けてその明度を修正する
ものである。

第５図は、その−例の説明図である。（Ａ）図において
、各正方形は１つの画素である。クロスハツチングを施
した画素５３は、処理中の画素であり、ハツチングを施
した画素５４は、二値化処理済みの画素である。その他
のハツチングのない画素５５は、未処理の画素である。

主走査の方向である各走査線における画素の処理の方向
は、矢印５１に示すように、すべての走査線において、
左から右へ順に行なわれる。処理中の画素５３における
二値化データとの差である誤差は、例えば、同図（Ｂ）
に示すようにＡ−Ｄの重み係数に応じて４つの画素に分
配される。分配先は、同図（Ａ）に図示したように、次
に処理される画素Ａに誤差の７／１６を、次の走査線に
おける前後に位置する画素Ｂ〜Ｄに、それぞれ１／１６
．５／１６゜３／１６を分配する。なお、Ｋとして図示
した位置は、Ｋ点と呼ばれる方向へのテクスチャーシフ
トを示すものである。

第２図は、上述した誤差拡散法を具体化する一例の概略
構成図である。図中、１は画像人力、２は大力バッファ
メモリ、３は加算器、４は閾値設定回路、５は比較器、
６は出力バッファメモリ、７は誤差バッファメモリ、８
は二値化出力、９は加重加算器、１０は同期制御回路で
ある。

画像人力１は、大力バッファメモリ２に記憶され、１画
素づつ読み出される。加算器３を経て、比較器５におい
て閾値設定回路４からの閾値、例えば、明度の相当値で
ある０、５と比較され、その大小に応じて、０または１
に二値化され、出力バッファメモリ６に蓄えられる。ま
た、比較器５において入力されたデータと閾値との差は
、誤差バッファメモリ７に記憶される。誤差バッファメ
モリ７に記憶された誤差データは、未処理の画素に対し
て記憶されているから、加算器３に導入される画素に対
応して分配される誤差データが、加重加算器９において
重み係数を付加されて、加算器３において累計される。

したがって、二値化出力８には、分配された誤差データ
を加味した値に基づく二値化データが記憶される。なお
、同期制御回路１０は、処理中の画素と、誤差バッファ
メモリにおける誤差データの読み出しの同期をとるもの
であるが、この誤差バッファメモリと人出力バッファの
アドレッシングは、常に指定された方向に処理が行なわ
れるものである。

このアルゴリズムの問題点は、Ｋ点と呼ばれる方向への
テクスチャーシフトやヒストリー効果と呼ばれる現象に
よる線状のノイズが発生し、このノイズのために、全体
的な二値化の性能としては最も良いものとされていなが
ら、応用される例が少なかったのである。

このテクスチャーの問題を解決するために、いくつかの
提案がなされている。それらは大きく２つに分類できる
。その１は、誤差を分配・伝搬する範囲を拡大し、その
重み係数を工夫するものである。その２は、配分の重み
係数や二値化の閾値をダイナミックに変動させるもので
、−様乱数による二値化との組合せや、画素数のカウン
ト結果から係数を算出するなどするものである。これら
の手法によれば、ノイズの低減はある程度達成できたと
しても、誤差拡散法のもうひとつの問題点である、計算
量の多さ、という点に加えて、さらに計算量を増加させ
ることになり、効果的な解決とはなり得ていない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので、誤差拡散法による二値化に伴って発生する特有の
縞模様状の画像ノイズを低減するとともに、処理回路の
規模を小さくして、しかも、高品位な再現画像を与える
二値化装置を提供することを目的とするものである。

特に、カラープリンタの場合は、単色での画像ノイズを
低減することによって、重ね刷り時の再現色の濁りやモ
アレ状ノイズのないカラー画像を与える二値化方法を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、階調画像の二値化方法において、階調を持つ
画像情報の画素データを二値化し、その画素データの二
値化に伴って発生する誤差成分を予め設定された配分比
率により隣接する未処理の２画素データへ分配保存し、
その分配された誤差の累計を加算して画素データの二値
化を行なうようにするとともに、二値化処理、および、
誤差の配分処理の主走査方向の向きを、所定の周期、ま
たは、ランダムな周期に基づいて反転することを特徴と
するものである。

（作　用） 本発明は、階調画像の二値化方法において、階調を持つ
画像情報の画素データを二値化し、その画素データの二
値化に伴って発生する誤差成分を予め設定された配分比
率により隣接する未処理の２画素データへ分配保存し、
その分配された誤差の累計を加算して画素データの二値
化を行なうようにすることにより、誤差分配の演算処理
をきわめて簡単なものとするとともに、二値化処理、お
よび、誤差の配分処理の主走査方向の向きを、所定の周
期、または、ランダムな周期に基づいて反転することに
よって、誤差の配分により不規則性を与えて、簡単な分
配処理であるにもかかわらず、縞模様状の画像ノイズを
さらに軽減すること力τできるものである。

（実施例） 第４図は、本発明の二値化方法における誤差成分処理の
一実施例のアルゴリズムを示す説明図である。第５図で
説明したと同様に、各正方形は１つの画素であり、ハツ
チングを施した画素４４は、二値化処理済みの画素、ク
ロスハツチングを施した画素４３は、処理中の画素、そ
の他のハツチングのない画素４５は、未処理の画素であ
る。主走査の方向である各走査線における画素の処理の
方向は、（Ａ）図においては、矢印４１に示すように、
左から右へ順に行なわれ、（Ｂ）図においては、矢印４
２に示すように、右から左へ順に行なわれる。処理中の
画素４３における二値化データとの差である誤差を未処
理周辺画素へ分配・伝搬する際の分配先は、隣接する２
画素である。分配の重み係数は、この実施例においては
、１／２づつである。

第１図は、上述した本発明の誤差拡散法の一実施例を具
体化する概略構成図である。第２図と同様な部分は、同
じ符号を付して説明を省略する。

第２図と相違する点は、誤差の分配の画素の位置が、走
査線における画素の処理の方向に応じて異なること、す
なわち、第４図（Ａ）または（Ｂ）のように処理全体の
向きを反転したアルゴリズムをも実現するように構成さ
れている点である。

具体的には、第２図に示す同期制御回路１０によって制
御されている一定方向への処理を、第１図の乱数発生装
置１１によって外部より制御することで、処理の方向を
反転させるものである。乱数発生装置１１によって制御
される同期制御回路１０は、ラインバッファに対する画
素カウンタを制御するごとく構成され、主走査の方向を
反転する。

反転の周期を規則的としてもよく、結果として得られる
空間周波数を最も高くすることを考えると、１走査線毎
に反転させることが好ましいが、この場合は、処理に強
い周期性が発生するため、結果として得られる画像の最
小構成単位のピッチによっては、かえって目につくノイ
ズとなるため、２走査線ごとに反転させるのが好ましい
。

それでも適当でない場合には、反転周期を調整するか、
あるいは、上述したように、ランダム化することにより
、ノイズの発生をより回避することができる。

誤差バッファメモリおよび加算器の構成は、簡単である
。発生した誤差は、そのまま誤差バッファに加算し保存
する。重み係数は２つしがないため、加重加算器も簡単
であり、カウンタなどの制御も最も簡単となる。誤差が
加算される可能性も２画素からのものだけであるから、
必要最低限のビット数ですませられる。

重み係数を１／２とした場合は、さらに簡単となる。誤
差バッファにおいては、重みが１／２の誤差をそのまま
２回加算したのであるがら、合計の値を１／２にすれば
よく、１ビツトのＬＳＢ向きのシフトになり、最も単純
な回路構成が実現できる。

なお、誤差拡散の重み係数は、必ずしも１／２づつに限
られる必要はない。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、誤差
拡散法そのものに起因するテクスチャー状画像ノイズの
空間周波数成分を高周波域に分散できるため、より目に
つきにくくでき、見た目のノイズの少ない高品位な二値
化画像を提供できる。

さらに、誤差の配分処理は、きわめて簡単となり、重み
係数を１７２とした場合には、拡散係数を乗じて加算し
たり、累計後に係数の合計によって、除算するかわりに
、単に加算して１／２を乗ずればよく、乗除算器を用い
なくても、シフトレジスタにより構成できるなど、回路
がきわめて簡単化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の二値化方法の一実施例を適用するた
めの二値化装置の概略構成図、第２図は、従来の誤差拡
散法による二値化装置の一例の概略構成図、第３図は、
画像処理装置の一例の概略を説明するためのブロック図
、第４図は、本発明の誤差拡散法のアルゴリズムの説明
図、第５図は、従来の誤差拡散法のアルゴリズムの説明
図である。 １・・・画像入力、２・・・大カパッファメモリ、３・
・・加算器、４・・・閾値設定回路、５・・・比較器、
６・・・出力バッファメモリ、７・・・誤差バッファメ
モリ、８・・・二値化出力、９・・・加重加算器、１０
・・・同期制御回路、１１・・・乱数発生装置。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　階調を持つ画像情報の画素データを二値化し、その画
   素データの二値化に伴って発生する誤差成分を予め設定
   された配分比率により隣接する未処理の２画素データへ
   分配保存し、その分配された誤差の累計を加算して画素
   データの二値化を行なうようにするとともに、二値化処
   理、および、誤差の配分処理の主走査方向の向きを、所
   定の周期、または、ランダムな周期に基づいて反転する
   ことを特徴とする階調画像の二値化方法。