JPH0383178A - ディザ画像の拡大処理方式 - 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】 ［概要］ 組織的ディザで構成されるデッザ画像の拡大処理方式に
関し、 ディザ画像の拡大時の擬似輪郭を目立たなくすることを
目的とし、 第１のディザマトリクスで構成される原画像上に変換倍
率に応じた変換画素を投影し、この変換画素の近傍の第
１のディザマトリクスと同じ大きさ内に位置する被変換
画素群のデータから所望の階調数に増やした形で被変換
画素の濃度を決定し、変換画素の周囲に位置する被変換
画素の濃度を変換画素濃度として選択し、選択した被変
換画素とその周囲の被変換画素との間に濃度変化があっ
た場合には、選択された変換画素濃度にノイズを付加し
、最終的に決定された変換画素濃度を所望の階調数に対
応した第２のディザマトリクスで再ディザ化するように
構成する。

［産業上の利用分野〕 本発明は、組織的ディザ画像の拡大処理方式に関し、特
に変換画素近傍の被変換画素群から変換画素の濃度を決
定した後に再ディザ化を行なうディザ画像の拡大処理方
式に関する。

現在の白黒の２値表現を行なっている画像入出力機器、
例えばファクシミリ、スキャナでは、文字や線画だけで
なく、黒点密度分布をコントロールして得られるディザ
等の擬似中間調画像を対象とする場合が多くなってきて
おり、これら画像入出力機器においては、解像度の異な
る機器間での密度変換処理や画像編集における拡大縮小
処理は重要な役割を果たしている。

［従来の技術］ 従来、文字や線画等に使用される拡大縮小方法としては
、ＳＰＣ法、論理和法、九分割分割法、高速投影法、距
離反比例法等がある。しかし、これらの方法ではいずれ
もディザ画像に適用した場合にモアレが発生し、画質が
劣化する。

また、ディザ画像に対する従来の拡大縮小方法に、変換
画素の近声に位置する被変換画素群のデータから変換画
素の濃度を決め、それを再ディザ化する方法がある。（
特開昭６２−２１６４７６号）。

この従来方法による変換画素濃度の決定は第６図に示す
ように、例えば４×４ディザマトリクスの場合、変換画
素Ｒの周囲１６６画素黒画素の個数をカウントすること
によって変換画素の濃度が決まる。この場合、変換画素
Ｒの周囲の１６画素中の６画素が黒となっているため、
変換画素Ｒの濃度を６と定めている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来方法によるディザ画像の
拡大にあっては、例えば第７図（ａ）の４倍の拡大例に
示すように、４つの被変換画素を結ぶ枠内に拡大倍率４
倍に応じて新たに作り出される１２個の×印で示す変換
画素は、同じ参照画素から濃度が求まるために全て同じ
濃度となり、第７図（ｂ）に取り出して示すように、変
換画素群の一様濃度が例えば濃度８から濃度５に変わる
部分に境界線（擬似輪郭）が目立つ問題がある。

更に、変換後の画像も表現する階調数はそのままであり
、拡大と同時に実質的に階調数を上げたいという要望に
対しては応えることができない問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、ディザ画像の拡大時に階調増加と同時に濃度が変
化する部分の境界を目立たなくできるディザ画像の拡大
処理方式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］ 第１図は本発明の構成及び処理の流れを示した原理説明
図である。

まず本発明は、組織的ディザ（ＮＸＮディザマトリクス
）で構成される画像の拡大処理方式を対象とする。

このようなディザ画像の拡大処理方式につき本発明にあ
っては、第１の組織的ディザ（４×４ディザマトリクス
）で構成される原画像上に変換倍率に応じた変換画素を
投影し、該変換画素の近傍に第１の組、織的ディザと同
じ大きさ内に位置する被変換画素群のデータを入力する
被変換画素入力手段１（ステップＳＬ）と；前記被変換
画素群のデータから所望の階調数に増やした形で被変換
画素の濃度を決定する手段２（ステップＳ２）と；前記
被変換画素と周囲の被変換画素との濃度変化があるかど
うかを判定する濃度変化判定手段３（ステップＳ３）と
；前記被変換画素濃度決定手段２で決定された複数の被
変換画素濃度の中から変換画素濃度を選択する変換画素
濃度選択手段４（ステップＳ４）と；前記濃度変化判定
手段３による変化なしの判定結果が得られた時には前記
変換画素濃度選択手段４の選択結果を変換画素濃度とし
て出力し、変化ありの判定結果が得られた時には前記変
換画素濃度選択手段４で選択された変換画素濃度にノイ
ズを付加して出力するノイズ付加手段５（ステップ８５
）と；該ノイズ付加手段５から得られた変換画素濃度に
前記所望の階調数に対応した第２の組織的ディザ（８×
８ディザマトリクス）で二値化を行なうディザニ値化手
段６（ステップ８６）と；を設けるように構成する。

ここでノイズ付加手段５は、前記ディザニ値化手段６の
ディザマトリクス内での濃度変動の総和が零となるよう
にノイズを付加する。

［作用コ 次に本発明の詳細な説明する。

本発明によりディザ画像の拡大変換を行なう場合には、
第１図に示したように、ステップＳ１において、所定の
倍率の変換される変換画素を被変換画素で構成される平
面に投影した位置に基づき、変換画素の近傍に位置する
被変換画素の各データを順次入力して配置する。例えば
第３図に示すように、所定倍率の変換画素Ｒの近傍に位
置する被変換画素としてＡ、　　Ｂ、　　Ｃ，Ｄの４画
素及びその周囲１２画素の被変換画素を入力する。

続いてステップＳ２において、変換画素Ｒに対する所定
位置、例えば右下の被変換画素Ｃを注目画素とし、被変
換画素Ｃの濃度値を求める。ここでいう被変換画素Ｃの
濃度値とは、厳密には、被変換画素Ａ、　　Ｂ、　　Ｃ
，Ｄで囲まれる領域の濃度値を意味する。

即ち、被変換画素Ｃの濃度値は、第１のディザマトリク
ス（４Ｘ４）内に存在する１６の原画像の黒画素の個数
として求められる。続いて所望の階調数に合わせて被変
換画素の濃度値を変換する。

例えば１６階調から４倍の６４階調に増した形で求める
。

ステップＳ３においては、被変換画素Ｃの濃度とその周
囲の８つの被変換画素の濃度との濃度変化の有無を判定
し、更にステップＳ４においては、既に決定されている
変換画素Ｒの周囲の階調数を増加した形の被変換画素濃
度の中から注目画素Ｃの被変換画素濃度を選択し、変換
画素濃度として出力する。

ステップＳ５においては、ステップＳ３の結果に従い、
濃度変化がある場合にのみステップＳ４で選択された変
換画素濃度にノイズ（＋１又は−１のノイズ濃度値）を
付加する。このノイズ付加により被変換画素の濃度が変
化する部分での変換画素濃度の急激な変化を抑えて境界
を目立たないようにできる。

そしてステップＳ６で最終的に求められた変換画素濃度
に所望の階調数に対応した大きさの第２の組織的ディザ
で二値化を行なって階長数を増加させる。

［実施例コ 第２図は本発明の一実施例を示した実施例構成図である
。

第２図において、１１は被変換画素入力回路、１２は被
変換画素濃度決定回路、１３は濃度変化判定回路、１４
は被変換画素濃度選択回路、１５はノイズ付加回路、１
６は二値化回路である。

更に詳細に説明するならば、被変換画素入力回路１１に
はシフトレジスター１１１，１１２，１１３．１１４が
設けられ、原画像から直接読取るスキャナコンピュータ
等からのディザ画像データの中から現在処理対象となっ
ている所定の倍率をもつ変換画素の近傍に位置する複数
の被変換画素濃度を入力する。例えば第３図に示す４×
４ディザマトリクスのディザ画像データを対象とすると
、所望の変換倍率、例えば変換倍率４倍とした場合の変
換画素Ｒの近傍に位置する４つの被変換画素Ａ、　　Ｂ
、　　Ｃ，Ｄ及びその周囲の１２ケ所の被変換画素Ｅ−
Ｐを各ライン毎にシフトレジスタ１１１゜１１２．１１
３，１１４に入力する。このようにシフトレジスタ１１
１，１１２，１１３．１１４に入力された１６個の被変
換画素Ａ−Ｐは変換画素Ｒに対する注目画素としての被
変換画素Ｃの濃度を決定するために被変換画素濃度算出
回路１２１に順次入力される。

被変換画素濃度算出回路１２１にあっては、入力された
１６個の被変換画素の黒画素の個数から第１のディザマ
トリクスとしての４×４ディザマトリクスにおける１６
階調（厳密には１７階調）に対応する被変換画素濃度を
算出する。被変換画素濃度算出回路１２１で算出された
１６階調に対応した変換画素濃度は、乗算回路１２２に
おいて所望の階調数に増やした形での被変換画素の濃度
値に変換される。例えば、４×４ディザマトリクスによ
る１６階調を８×８ディザマトリクスの６４階調の濃度
値に変換する場合には、乗算回路１２２で算出された被
変換濃度は４倍される。

濃度変化判定回路１３と被変換画素濃度選択回路１４は
、この実施例においては同じブロック内に示しており、
図示のようにラインメモリ１３１゜１３２、シフトレジ
スタ１３３，１３４．１３５及び濃度変化判定及び変換
画素濃度選択回路１４１を備える。

即ち、被変換画素濃度決定回路■２にあっては、第３図
に示す１６個の被変換画素濃度の各々につき各ライン毎
に１つの被変換画素について周囲１６個の参照画素から
１６階調の濃度値を算出して６４階調の濃度値に変換す
る処理を順次行なっており、従って濃度変化判定及び変
換画素濃度選択回路１４１において変換画素Ｒに対する
注目画素Ｃの濃度を変換画素濃度として選択するのは第
３図の最終ラインＮ−０の処理を終了した時点となる。

この時、ラインメモリ１には１つ前のラインの処理デー
タが、またラインメモリ２には２つ前のラインの処理デ
ータが既に格納されているため、ラインＮ〜０の処理結
果をシフトレジスタ１３５を転送すると同時にラインメ
モリ１３１．１３２のデータをシフトレジスタ１３３．
１３４に転送し、その結果、シフトレジスタ１３３，１
３４及び１３５には第３図に示す参照画素Ｃを中心とし
た周囲８つの被変換画素の６４階調に増加させた形の合
計９つの濃度データが転送される。この時、選択対象と
する注目画素Ｃの被変換画素濃度は中央のシフトレジス
タ１３４の斜線で示す真中部分にシフトされる。

濃度変化判定及び変換画素濃度選択回路１４１にあって
はシフトレジスタ１３４の斜線部で示す中央に格納され
た濃度値とそれ以外の残り８個の濃度値とを比較し、濃
度変化の有無を判定する。

この濃度変化の判定結果は次段に設けたノイズ付加回路
１５のゲート１５２にゲート制御信号として与えられる
。更に濃度変化判定及び変換画素濃度選択回路１４１は
濃度変化判定が終了した後にシフトレジスタ１３４の斜
線部で示す中央に格納された被変換濃度、即ち、注目画
素Ｃの６４階調における被変換画素濃度を変換画素Ｒの
変換画素濃度として選択してノイズ付加回路１５に出力
する。

ノイズ付加回路１５には加算回路１５１及びゲート回路
１５２が設けられている。ゲート回路上５２に対しては
濃度変化判定及び変換画素濃度選択回路１４１より濃度
変化有無の判定結果に基づくゲート制御信号が入力され
ると共に、ランダムノイズが入力され、濃度変化有りに
基づくゲートオン信号によりゲート１５２を開いてノイ
ズを加算回路１５１に出力し、加算回路１５１において
濃度変化判定及び変換画素濃度選択回路１４１より選択
出力された変換画素濃度にノイズを加算して次段の二値
化回路１６に出力する。

ここでゲート１５２の制御により加算回路１５１で付加
されるランダムノイズとしては、次段に設けた二値化回
路１６で使用する第２のディザマトリクス内でのノイズ
の変動総和がＯとなるように制御する。またノイズ付加
回路１５で付加するノイズは画像全体を通じて変動総和
がＯとなるような分布、例えば正規分布に従ったものと
する。

具体的には濃度変化有りの判定結果が得られた時に選択
された変換画素濃度に対し加算回路１５１で＋１または
−１のノイズ濃度値を加算する。

二値化回路１６には比較回路１６１が設けられ、比較回
路１６１は加算回路１５１によりノイズ付加を受けるか
あるいはそのまま出力された変換濃度と、予め設定され
た第２のディザマトリクスの閾値との比較判別を行なっ
て最終的な変換画素出力を得る。この二値化回路１６で
使用する第２のディザマトリクスとしては、例えば第５
図（ａ）に示す８ｘ　８Ｂａ７ｅｒ型ディザマトリクス
あるいは同図（ｂ）に示す５ｘ５渦巻型ディザマトリク
ス等が使用できる。

次に第２図の実施例による制御処理を具体的な数値を例
にとって説明する。

第４図（ａ）は第３図に示す変換画素Ｒの処理につきノ
イズ付加を行なわない時の処理を示した説明図である。

まず過程■において、第３図に示す１６個の参照画素か
ら注目画素Ｃの４×４ディザマトリクスで与えられる１
６階調における被変換画素濃度を、（６個の被変換画素
の中の黒画素の数９から濃度９として求める。この被変
換画素Ｃの濃度は第２図の被変換画素濃度決定回路１２
に設けた被変換画素濃度算出回路１２１で算出される。

次に過程■において、例えば１６階調で算出された被変
換画素濃度９を６４階調に階調数を増加した形に変換す
る。即ち、入力ディザ画像が４×４ディザマトリクスに
よるものであったならば、８×８ディザマトリクスによ
る６４階調の濃度値に変換する。具体的には第２図の乗
算回路１２２において被変換画素濃度算出回路１２１で
算出された被変換画素濃度９を４倍して被変換画素濃度
３６を求める。尚、階調数の増加率を掛は合せた際の濃
度値の小数点以下は四捨五入とする。

次に過程■において、その時、処理対象となっている変
換画素Ｒに対する注目画素Ｃの濃度とその周囲の８画素
の濃度に変化があるか否か濃度変化判定及び変換画素濃
度選択回路１４１で比較判定する。この場合、注目画素
Ｃの濃度３６とその周囲の８画素との濃度に変化が無い
場合、即ち９画素が全て同じ濃度３６であった場合、ノ
イズ付加回路１５のゲート回路１５２に対し濃度変化判
定及び変換画素濃度選択回路１４１はゲートオフ信号を
出力する。

また過程■において、濃度変化判定及び変換画素濃度選
択回路１４１はシフトレジスタ１３３゜１３４．１３５
に格納されている６４階調の被変換画素濃度の中から変
換画素Ｒに対する注目画素Ｃの被変換画素濃度を変換画
素濃度として選択し、ノイズ付加回路１５に出力する。

続いて過程■において、過程■における濃度変化無しの
判定結果に基づき、この場合にはランダムノイズを付加
せず、そｑまま選択された変換画素濃度３６を二値化回
路１６に出力する。

二値化回路１６にあっては、乗算回路１２２における階
調数の増加率４倍に対応した第５図（ａ）に示す８　Ｘ
　８　Ｂ！７ｅｒ型ディザマトリクスが設定されており
、ノイズ付加回路１５より得られた変換画素濃度３６を
対応する位置の閾値４４と比較し、この場合、変換画素
濃度は閾値以下であることからＯとなる変換画素出力を
生ずる。

第４図（ｂ）は階調数を１６階調から２５階調に増やし
且つ濃度変化有りの判定結果によりノイズを付加する場
合の制御処理を示す。

第４図（ｂ）において、まず過程■で第３図に示す変換
画素Ｒに対する１６個の被変換画素Ａ〜Ｐを入力し、変
換画素Ｒに対する注目画素Ｃの１６階調における被変換
画素濃度として濃度７を被変換画素濃度算出回路１２１
により算出する。

続いて過程■として算出された被変換画素濃度７を１６
階調から２５階調、即ち４×４ディザマトリクスによる
階調から５×５ディザマトリクスによる階調に増加させ
る。具体的には乗算回路１２２において、 ８Ｘ２５／１６＝１３　（四捨五入） となる演算を行なって２５階調における被変換画素濃度
１３を求める。

続いて濃度変化判定回路１３及び被変換画素濃度選択回
路１４を構成する濃度変化判定及び変換画素濃度選択回
路１４１により注目画素Ｃの濃度とその周囲の８画素と
の濃度に変化があるか否か判定味この場合、濃度変化有
りの判定結果が得られると、その判定結果に基づきノイ
ズ付加回路１５に設けたゲート回路１５２に対し、ゲー
トオン信号を出力する。

続いて過程■として濃度変化判定及び変換画素濃度選択
回路１４１より注目画素Ｃの２５階調における濃度１３
を被変換画素濃度として選択してノイズ付加回路１５に
出力する。

ノイズ付加回路１５にあっては、過程■として濃度変化
有りに基づくゲートオン信号よりゲート回路１５２を開
いてランダムノイズを加算回路１５１に出力し、加算回
路１５１において算出された２５階調の濃度値１３に対
し、例えば＋１〜−１の範囲で変化するランダムノイズ
を付加する。

例えば、変換画素濃度１３に対しノイズ＋王を加えるこ
とで変換画素濃度１４を算出する。

ノイズ付加回路１５でノイズ付加が行なわれた変換画素
濃度１４は二値化回路１６に与えられ、この時、二値化
回路１６には乗算回路１２２における階調数の増加率、
即ち１６階調から２５階調に増加した形になっているこ
とから、第５図（ｂ）に示す５×５渦巻型ディザマトリ
クスが設定されており、ノイズ付加回路１５からの被変
換画素濃度１４を５×５渦巻型ディザマトリクスの対応
する閾値２と比較し、この場合閾値より大きいことから
１となる画素変換出力を生ずる。

尚、上記の実施例は第１の４×４ディザマトリクスに従
った１６階調の被変換画素の位置に対し所定倍率をもつ
変換画素Ｒの１つを投影して変換画素濃度を例にとるも
のであったが、例えば拡大率４倍を例にとると第７図（
ａ）の×印に示した変換画素が同じ注目画素に対し位置
することから、各変換画素について同様の処理を順次繰
り返す。

その結果、第７図（ａ）に示す４つの被変換画素で囲ま
れる範囲内に位置する１２個の×印で示す変換画素は、
従来方式にあっては同一変換画素濃度であったものが、
本発明にあっては被変換画素濃度が変化していればラン
ダムノイズの負荷により必ず隣接する変換画素が異なっ
た濃度値をもつこととなり、これによって例えば第７図
（ｂ）に示すように濃度が８から５に変化する境界部分
の変換画素濃度はランダムノイズを＋１〜−ｌとした場
合、最小で７から６とごく僅かな変化に抑えることが可
能となり、拡大時の境界部分を目立たなくすることがで
きる。

また変換画素濃度を求める際に階調数を増加させて再デ
ィザ化を行なっているため、境界部分における階調変動
をより少なく抑え滑らかな境界部分のつながりをもたら
すことができる。

尚、第２図に示した乗算回路１２２による階調数を増加
させるための階調数のレベル変換、例えば１６階調から
６４階調及び第１と第２のディザマトリクス、例えば４
×４ディザマトリクスと８×８ディザマトリクスの対応
については、所望の階調数に合わせて任意に選択するこ
とができる。

しかしながら、原画像の解像度の保存を考慮した場合、
階調数の変換倍率に応じて二値化回路１６で使用する第
２のディザマトリクスを制限することが望ましい。

即ち、階調数の変換倍率が１〜５／４までは１６階調で
且つ４×４以下のディザマトリクス、階調数の変換倍率
が５／４〜６／４では２５階調で且つ５×５以下のディ
ザマトリクス、階調数の変換倍率が６／４〜７／４では
３６階調で且つ６×６以下のディザマトリクス、階調数
の変換倍率が７／４〜２では４９階調で且つ７×７以下
のディザマトリクスを選択することが望ましい。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、元のディザ画
像から階調数を増やした形で変換画素濃度を求め、周囲
の濃度との間に変化があった場合にはノイズ的に濃度の
微小変化を加えて、増加させた階調数に対応するディザ
マトリクスにより再ディザ化することで表現する階調数
が増えると共に濃度変化が変わる部分でのみ境界をめだ
たなくした品質の高い拡大ディザ画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図； 第２図は本発明の実施例構成図７ 第３図は本発明の注目画素の被変換画素濃度決定説明図
； 第４図は本発明による変換画素の濃度決定説明図第５図
は本発明の変換画素濃度のディザニ値化説明図； 第６図は従来の変換画素濃度決定説明図；第７図は従来
方法による４倍拡大説明図である。 図中、 １：被変換画素入力手段 ２、被変換画素濃度決定手段 ３：ａ度変化判定手段 ４：変換画素濃度選択手段 ５：ノイズ付加手段 ６：ディザニ値化手段 １１：被変換画素入力回路 １２：被変換画素濃度決定回路 １３：濃度変化判定回路 １４：被変換画素濃度選択回路 １５：ノイズ付加回路 １６：ディザニ値化回路 ＋１−１１４１３３〜１３５：シフトレジスタ２１：被
変換画素濃度算出回路 ２２：乗算回路 ３１．１３２・ラインメモリ ４１濃度変化判定及び変換画素濃度選択回路５１：加算
回路 ５２：ゲート回路 ６１：比較回路 ＋妃Ｂ月の二王目ｌ！Ｊ糸の板友確画糸５親畏二天淀り
光日日圀第８図 Ｂ　ｘ　ｇ　ｇａｙｅｒ型ディザマトリクス（ａ） （ｂ） ４９季仁Ｂ月σ）湾とＰ欠Ｃシ４竿、５狼ノ支Ｉ）す゛
イブニ１直イ仁占定日周Ｇヨ第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）組織的ディザで構成される画像の拡大処理方式に
   おいて、 第１の組織的ディザで構成される原画像上に変換倍率に
   応じた変換画素を投影し、該変換画素の近傍に第１の組
   織的ディザと同じ大きさ内に位置する被変換画素群のデ
   ータを入力する被変換画素入力手段（１）と； 前記被変換画素群のデータから所望の階調数に増やした
   形で被変換画素の濃度を決定する被変換画素濃度決定手
   段（２）と； 前記被変換画素と周囲の被変換画素との濃度変化がある
   かどうかを判定する濃度変化判定手段（３）と； 前記被変換画素濃度決定手段（２）で決定された複数の
   被変換画素濃度の中から変換画素濃度を選択する変換画
   素濃度選択手段（４）と； 前記濃度変化検出手段（３）による変化なしの判定結果
   が得られた時には前記変換画素濃度選択手段（４）の選
   択結果を変換画素濃度として出力し、変化ありの判定結
   果が得られた時には前記変換画素濃度選択手段（４）で
   選択された変換画素濃度にノイズを付加して出力するノ
   イズ付加手段（５）と； 該ノイズ不可手段（５）から得られた変換画素濃度に前
   記所望の階調数に対応した第２の組織的ディザで二値化
   を行なうディザ二値化手段（６）と； を設けたことを特徴とするディザ画像の拡大処理方式。
2. （２）前記ノイズ付加手段（５）は、前記ディザ二値化
   手段（６）の第２の組織的ディザ内でノイズ付加による
   濃度の変動総和が零となるようにノイズを付加すること
   を特徴とする請求項１記載のディザ画像の拡大処理方式
   。