JPH0388570A - 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、文字部と写真部とが混在した文書画像を、文
字部の解像性及び写真部の階調性を高く維持しつつ二値
化処理を行う画像処理装置に関する。

（従来の技術） 従来、写真等のイメージ情報を含む文書画像を処理する
際の二値化手法の１つとして誤差拡散法が用いられてい
る。この誤差拡散法は、雑誌ｒ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ
　ｏｒｔｈｅ　Ｓ、１．Ｄ　Ｖｏｌ、１７２５ｅｃｏｎ
ｄＱｕａｒｔｅｒ　１９７６７５−７７Ｊの文献ｒＡｎ
　ＡｄａｐｔｉｖｅＡｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｒｏｒ　５ｐ
ａｔｉａｌ　Ｇｒｅｙｓｃａｌｅ　Ｊに記載されている
ように、注目画素を一定の閾値で二値化した際の二値化
誤差に所定の重みを乗じたものを注目画素周辺の所定領
域の未だ二値化されていない画素に分散させ、未だ二値
化されていない画素を二値化するに際し、この分散され
た二値化誤差を補正値として加味して二値化を行なおう
とする方式で、具体的には次のような手順で実現される
。

■スキャナ等で読み取って入力した文書画像について、
注目画素を一定の閾値Ｔｈで二値化して出力画像とする
とともに、この二値化により生じる二値化誤差ｅｉｊを
求める。

■二値化誤差ｅｉｊの値を、注目画素に対して例えば第
５図に示すような位置関係を有するウィンドウＷｒ内の
４つの未だ二値化されていない画素ＡＳＢＳＣＳＤに、
それぞれＫａＳＫｂ、Ｋｃ。

Ｋｄの割合で分配する。

■上記重及び■の処理を画像を順次走査しながら１画素
毎に行う。

この誤差拡散法は、写真部の階調性と文字部の解像性と
を高く維持する方法として極めて有効な二値化手法とい
うことができるが、この方法により処理された出力画像
のうち、文字部についてはエツジ部等が正しく再現され
ず、ぎざぎざ（ジャギー）になったり、細部が正確に再
現されない等の欠点があり、写真部については、処理画
像に独特の縞模様であるテクスチャが目立つ等の欠点が
あった。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、上記したように誤差拡散法により処理され
た出力画像のうち、文字部についてはエツジ部等が正し
く再現されず、ぎざぎざ（ジャギー）になったり、細部
が正確に再現されない等の欠点、及び写真部については
、処理画像に独特の縞模様であるテクスチャが目立つ等
の欠点を解消するためになされたもので、文字部につい
てはエツジ部や細部が正しく再現された解像性に優れた
画像を、また写真部についてもテクスチャのない階調性
に優れた画像を得ることのできる画像処理装置を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明の画像処理装置は、誤差量を記憶する記憶手段と
、この記憶手段に記憶された誤差量により処理対象画像
中の注目画素の濃度値を補正する補正手段と、この補正
手段により補正された濃度値を二値化する二値化手段と
、この二値化手段により二値化された濃度値と前記補正
手段が出力する濃度値との差を量子化誤差として算出す
る量子化誤差算出手段と、この量子化誤差算出手段によ
り算出された量子化誤差を前記注目画素の近傍所定領域
の未だ二値化されていない周辺画素に分配する際の重み
付け糸数を、前記周辺・画素の濃度値に応じて算出する
重み付け係数算出手段と、この重み付け係数算出手段で
算出された重み付け係数に従って前記周辺画素に分配す
る誤差量を算出する分配誤差量算出手段と、この分配誤
差量算出手段で算出した誤差量を前記周辺画素に対応し
て前記誤差量記憶手段に累積記憶せしめる制御手段とを
具備したことを特徴とする。

（作用） 本発明は、処理対象画像中の注目画素を二値化するに際
して発生する量子化誤差を、上記注目画素の近傍所定領
域の未だ二値化されていない周辺画素に所定の重み付け
係数に従って分配することにより量子化誤差を分散させ
て二値化処理を行う場合に、上記重み付け係数を周辺画
素の濃度に応じて動的に変更しなから二値化処理を施す
ようにしたものである。これにより、量子化誤差を配分
する先の周辺画素の濃度値に応じて重み付け係数が決定
され、つまり、誤差が正の場合は誤差を配分する先の周
辺画素のうち濃度値の大きいものほど重み付け係数も大
きく、また、誤差が負の場合は誤差を配分する先の周辺
画素のうち濃度値が小さいものほど重み付け係数が大き
くなるように決定され、周辺画素の濃度値が高い画素は
ど正の誤差が大きい割合で配分されて濃度値はより高く
なり、逆に濃度値が低い画素はど負の誤差が太きい割合
で配分されて濃度値はさらに低くなる。そのため、特に
文字部のエツジや細部を正確に再現し、入力画像を忠実
に再現した処理画像が得られるとともに、写真部につい
ても、従来の誤差拡散法で一定の重み付け係数を用いる
ことによって発生していたテクスチャが、重み付け係数
を周辺画素の濃度値に応じて一画素ごとに変化させるの
でテクスチャの基本単位が細分化されて小さくなり、処
理画像のテクスチャが視覚的にあまり目立たなくなって
いる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実胞例を説明する。

第１図は本発明に係る画像処理装置の概略構成を示すブ
ロック図である。この画像処理装置は、図示しないイメ
ージスキャナ等の読取装置にて読み取った画像情報を、
例えば１画素あたり８ビツトのデジタルデータとして人
力し、これに二値化処理を施して黒画素又は白画素デー
タとして出力するものである。

第１図において、ラインバッファ１は、図示しない読取
装置から人力されたデジタルデータとしての画像情報を
一時的に記憶し、以下に行う画像処理に供するものであ
る。

この画像処理装置は、ラインバッファ１から読み出され
る画像情報ｆｊｊと分配誤差総和値Δｆ′ｊｊとを加算
して補正濃度値ｆ’ｉｊを出力する加算回路２と、加算
回路２で得られた補正濃度値ｆ′ｉｊを閾値Ｔｈでスラ
イスして二値化し、二値化出力値ｇｉｊを得る二値化回
路３と、二値化出力値ｇ１ｊと補正濃度値ｆ’ｉｊとの
差を算出して量子化誤差ｅｉｊとする量子化誤差算出回
路４と、量子化誤差ｅｉｊを所定の近傍画素に分配する
際の重み付け係数を求める重み付け係数値算出回路５と
、量子化誤差ｅｉｊに重み付け係数を乗じて分配誤差量
を求める分配誤差量算出回路６と、未処理画素に分散す
るための分配誤差総和値を一時的に格納しておく誤差用
ラインバッファ７とから構成される。

次に、第１図に示した上記各回路について個々に詳細に
説明する。

加算回路２は、ラインバッファ１からクロックＣＬＫに
同期して、１画素単位で入力される画像情報と誤差用ラ
インバッファ７に格納されている分配誤差総和値Δｆ’
ｉｊとを加算して補正濃度値ｆ’ｉｊを求めるものであ
る。上記誤差用ラインバッファ７については、後に詳述
する。

次に、二値化回路３及び量子化誤差算出回路４について
説明する。二値化回路３は、前述した加算回路２で得ら
れた補正濃度値ｆ’ｉｊと一定の閾値Ｔｈとを比較して
、以下の条件のもとで二値化出力値ｇｊｊを発生するも
のである。

七）１＝乙　）；）にＴ　８　）　　　　’、、、　（
１）量子化誤差算出回路４は、このようにして得られた
二値化出力値ｇｉｊと加算回路２で得られた補正濃度値
ｆ’ｉｊとの差すなわち量子化誤差ｅＩｊを求めるもの
である。

次に、重み付け係数値算出回路５について説明する。重
み付け係数値算出回路５は、前述した量子化誤差算出回
路４によって求めた量子化誤差ｅｉｊを、第２図に示す
ような、注目画素（斜線部の画素）の周辺画素Ａ、Ｂ、
Ｃ，Ｄに分配する際に用いる重み付け係数を求めるもの
である。

この際、量子化誤差ｅｉｊが正の場合は、注目画素の周
辺画素Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの入力濃度値の大きいものほど重
み付け係数が大きく、量子化誤差ｅｉｊが負の場合は、
注目画素の周辺画素Ａ、Ｂ。

Ｃ，Ｄの入力濃度値の小さいものほど重み付け係数が大
きくなるように決定される。

この重み付け係数値算出回路５の一例を第３図に示す。

第３図（ａ）は、量子化誤差ｅｉｊが正の値の場合に動
作する重み付け係数値算出回路である。先ず、ラインバ
ッファ１の内容の写しを保持しているラインバッファ４
１から、量子化誤差ｅ１ｊを配分する先の４画素の人力
濃度値ｆ　ｉ＋ｌ、ｊ　。

ｆ　ｉ＋１．ｊ＋１　、ｆ　ｉ、ｊ＋１　、ｆ　ｉ−１
，ｊ＋１を読み出し、加算回路４２で、これら４画素の
和ｓｗｌを求める。

次に、除算回路４３ａで人力濃度値ｆ　ｉ＋１．ｊを和
ｓｖｌで除算した商を求め、この商を重み付け係数Ｋａ
として出力する。同様にして、人力濃度値ｆ　ｉ＋１．
ｊ＋１　、ｆ　ｉ、ｊ＋１　、ｆ　ｉ−１，ｊ＋１につ
いてもそれぞれ、重み付け係数Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄを求め
る。

０ 量子化誤差ｅ１ｊが負の場合に動作する重み付け係数値
算出回路を、第３図（ｂ）に示す。量子化誤差ｅ１ｊが
負の場合は、ラインバッファ１の内容の写しを保持して
いるラインバッファ４４から、量子化誤差ｅ１ｊを配分
する先の４画素の入力濃度値　ｆ　　１＋１．ｊ　　ｓ
　　ｆ　　ｉ＋１．ｊ＋ｌ　　、　ｆ　　ｉ、ｊ＋１　
　％　　ｆ　　ｉ−１，ｊ＋１を読み出し、減算回路４
５ａ、４５ｂ、４５ｃ。

４５ｄで、それぞれの入力濃度値ｆ　ｉ＋１．ｊ　、　
ｆ　ｉ＋１、ｊ＋１　、　ｆ　ｉ、ｊ＋１　％　ｆ　ｉ
−１，ｊ＋１と人力画像信号レベルの最大値との差を求
める。このときの入力画像信号レベルの最大値は、１画
素あたり８ビツトのデータの場合ｒ　２５５Ｊとなる。

次に、減算回路４５ａ、−４５ｂ、４５ｃ、４５ｄで求
めた値の和ｓｖ２を加算回路４６で求める。そして、除
算回路４７ａで、減算回路４５ａの出力（２５５−ｆ　
Ｉ＋１゜ｊ）を和ｓｗ２で除算して商を求め、この商を
重み付け係数Ｋｇとして出力する。同様にして、減算回
路４５ｂ、４５ｃ、４５ｄの各出力（２５５−ｆ　ｉ＋
１．ｊ＋１　）　　　（２５５−ｆ　ｉ、ｊ＋１　）　
　　（２５５ｆ　ｉ−１，ｊ＋１　）についてもそれぞ
れ除算を行って商１ を求め、重み付け係数Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄを出力する。

これらの処理過程を式に表すと次のようになる。

いま注目画素の周辺画素Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの入力濃度値を
それぞれ、ｆ　ＤＩ、ｊ　、　ｆ　ｉ＋１．ｊ＋ｌ　、
　ｆ　ｉ。

ｊ＋ｌ　、　ｆ　ｉｆ、ｊ”ｌ　１とするとＡ、Ｂ、Ｃ
，Ｄの重み付け係数Ｋａ、Ｋｂ、、Ｋｃ、Ｋｄは次のよ
うに与えられる。

すなわち、ｅｉｊ≧Ｏのときは 但し、 ｓｗｌ　−ｆ　ｉ＋１．ｊ　＋　ｆ　ｉ＋ｌ、ｊ＋１＋
　ｆ　ｉ、ｊ＋１　＋　ｆ　＋−１，ｊ＋１ｅ＋ｊ＜　
０のときは ・・・（３） 但し、 ｓｗ２　−　（２５５−ｆ　ｉ＋１．ｊ）＋　（２５５
−ｆ　ｊ＋１．ｊ＋１）＋（２５５−ｆ　ｉ、ｊ＋１）
＋（２５５−ｆ　ｊ−１，ｊ＋１）　　　　　・・・（
５）次に、分配誤差量算出回路６と誤差用ラインバッフ
ァ７について説明する。

分配誤差量算出回路６は、注目画素の周辺画素Ａ、Ｂ、
Ｃ，Ｄに分配するための誤差量、つまり分配誤差量を求
めるものである。この分配誤差量は、前述した量子化誤
差算出回路４によって求められた量子化誤差ｅｉｊに、
前述した重み付け係数値算出回路５で求めた各画素に対
応する重み付け係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄを乗じて求
められる。

この分配誤差量算出回路６で求められた分配誤差量は、
第２図に示すような誤差用ウィンドウＷｒの各画素に対
応して設けられた誤差用ラインバッファ７に蓄えられる
。以上のような一連の処理を、画像を一画素ずつ走査し
ながら行ない、その結果、注目画素に対応する誤差用ラ
インバッファ７には、第２図に示すように、４画素から
の分配誤差総和値Δｆ”Ｉｊが蓄えられる。

３ 次に、具体的な処理手順を、第２図を参照しながら説明
する。いま、第２図に示すように、注目画素の入力濃度
値をｆｉｊ−９０とした場合に、前画素及び前ラインか
らなる誤差用ウィンドウ内４画素の量子化誤差の値は、
それぞれ、ｅ　ｉ−１，ｊ　−８０、ｅ　ｉ−１，ｊ−
１−６１、ｅｉ、ｊ−１−１１０、ｅ　１＋１．ｊ−１
−−１２１であるとする。また、ｅ　ｉ−１，ｊの重み
付け係数Ｋａは、（２）式より、Ｋａ−ｆｌ、ｊ　／　
（ｆｌ、Ｊ　＋ｆｊ、ｊ＋１＋　ｆ　ｉ−１，ｊ　＋ｌ
＋　ｆ　ｉ−２，ｊ＋１　）−９０／　（９０十８７＋
３８＋５０）−９０／２８５　　　　　　　　　　　　
　・・・（６）となる。

ｅ　ｉ−１，ｊ−１の重み付け係数Ｋｂは、（２）式よ
り、Ｋｂ−ｆｉ、ｊ　／　（ｆｉ、ｊ−ｊ　＋ｆｉ、ｊ
＋　ｆ　ｉ−１，ｊ　　＋　ｆ　ｉ−２，ｊ　）−９０
／　　（８９−９０＋３０＋４５）−９０／２５４　　
　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（７）となる
。

ｅｉ　、　ｊ−１の重み付け係数Ｋｃは、（２）式より
、　４ Ｋｃ＝ｆｉ、ｊ　／　（ｆｌ＋１．ｊ−１十Ｎ＋ｌ、ｊ
十ｆ　ｉ、ｊ　＋　ｆ　ｉ−１，ｊ　）＝９０／　　（
９９−９５＋９０＋３０）−９０／３１４　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　・・・（８）となる。

ｅ　ｉ＋１．ｊ−１の重み付け係数Ｋｄは、（４）式よ
り、Ｋ　ｄ　−（２５５−ｆ　ｉ、ｊ）／（（２５５−
ｆ　ｉ＋２．ｊ−１）＋　（２５５−ｆ　ｉ＋２．ｊ）
＋　（２５５−ｆ　ｉ＋ｌ、ｊ）＋　（２５５−ｆ　ｉ
、ｊ）］ −（２５５−９０）／　＋（２５５−０）　＋　（２５
５−ｏ）＋　（２５５−９５）　＋（２５５−９０）１
−１６５／８３５　　　　　　　　　　　　　・・（９
）となる。

したがって、分配誤差総和値Δｆ’ｉｊは次のようにな
る。

Δｆ　’　＋ｊ＝Ｋ　ａ　＊　ｅ　ｊ−１，ｊ十Ｋ　ｂ
　＊　ｅ　ｉ−１，ｊ−１ 十Ｋ　ｃ　＊　ｅ　ｊ、ｊ−１ ＋　Ｋ　ｄ　＊　ｅ　ｉ＋ｌ、ｊ−１−（１０）−（９
０／２６５）＊８０＋（９０／２５４）＊６１＋（９０
／３１４）＊１１０＋（１０５７８３５）＊（−１２１
）５７ ５ したがって、補正濃度値ｆ’ｉｊは ｆ’１ｊ＝ｆｉｊ＋Δｆ′ｉｊ　　　　　・・（ｉｌ）
−９０＋　５７ １４７ となる。この補正濃度値ｆ’ｉｊと閾値Ｔｈとを比較す
る。いま、Ｔ　ｈ　＝　１２８であったとすると、ｆ　
’　ｉｊ＞　Ｔ　ｈ　　　　　　　　　　　・・・（１
２）となるので、（１）式より、二値化出力値ｇｉｊは
「１」となって黒画素が出力される。

この二値化の際に求められた量子化誤差をｅｉｊとする
と、 ｅ　ｉｊ　−ｆ　’　ｉｊ　−ｇ　ｊｊ　　　　　　　
　−（１３）＝　　１４７−１＊　２５５ −−１０８ で表される。

このようにして求めた量子化誤差ｅｌｊは、重み付け係
数値 Ｋ　ａ　−９５／（９５＋８９＋８７＋　３８）＝　９
５／３０９ Ｋ　ｂ　−８９７（９５＋８９＋　８７＋　３８）＝　
８９／３０９ ６ Ｋ　ｃ　＝　８７／（９５＋Ｈ＋　８７＋　３８）−８
７／３０９ Ｋ　ｄ　−３８／（９５＋　８９＋　８７＋３８）−３
８／３０９ の割合で誤差用ウィンドウＷｒ内の４画素に分配され、
以降画像を一画素ずつ走査しながら同様の処理を繰り返
す。

以上のように、従来の誤差拡散法では、注目画素の近傍
所定領域の朱た二値化されていない周辺画素に量子化誤
差を分配する際の重み付け係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄ
として、第５図に示すような予め決められた一定の固定
値を用いていたが、本発明では、第２図に示すウィンド
Ｗｒ内の４画素の濃度値に応じて重み付け係数値Ｋａ、
Ｋｂ。

Ｋｃ、Ｋｄを動的に決定し、この動的に決定された重み
付け係数値Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄに従って量子化誤差
を分配するようにしている。

つまり、量子化誤差を配分する先の４画素の濃度値に応
じて重み付け係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ。

Ｋｄを決定する。つまり、誤差が正の場合には、７ 誤差を配分する先の４画素のうち濃度値の大きいものほ
ど重み付け係数も大きくなるように、また、誤差か負の
場合には、量子化誤差を配分する先の４画素のうち濃度
値が小さいものほど重み付け係数が大きくなるように決
定する。すなわち、周辺画素の濃度値が高い画素はど正
の誤差が大きい割合で配分されるため、濃度値はより高
くなり、逆に周辺画素の濃度値か低い画素はど負の誤差
が大きい割合で配分されるため、濃度値はさらに低くな
る。これにより、特に文字部のエツジや細部を正確に再
現し、入力画像を忠実に再現した処理画像が得られると
いう効果がある。また、写真部についても、従来の誤差
拡散法で一定の重み付け係数を用いることによって発生
していたテクスチャが、重み付け係数を入力濃度値に応
じて一画素ごとに変化させるので、テクスチャの基本単
位が細分化されて小さくなる。そのため、処理画像のテ
クスチャが視覚的にあまり目立たなくなるという作用が
ある。

この実施例により画像処理を施した例を第４図８ に示す。第４図（ａ）は、通常の誤差拡散法、すなわち
固定の重み付け係数を用いて量子化誤差を配分して二値
化処理した画像の一部で、第４図（ｂ）は、上記通常の
誤差拡散法で固定の重み付け係数を用いるかわりに、誤
差を配分する先の４画素の濃度値に応じて動的に決定し
た重み付け係数を用いて誤差を配分し、二値化処理した
画像の一部である。

第４図（ａ）に現われている斜め方向のテクスチャが、
第４図（ｂ）では、細分化されて１」立たなくなってい
ることがわかる。

以上に説明した本装置によれば、誤差の配分先の４画素
の入力濃度値の割合に応じて重み付け係数を決定するの
で、従来の誤差拡散法で発生した文字部のエツジのぎざ
ぎざや、細部が正しく再現されない等の問題を解決し、
また、写真部については、誤差拡散法特有のテクスチャ
をおさえた画像を得ることができる。その結果、写真等
のイメージ画像については階調性よく、また文字部につ
いても解像性よく二値化処理できるものとなって９ いる。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明によれば、文字部について
はエツジ部や細部が正しく再現された解像性に優れた画
像を、また写真部についてもテクスチャのない階調性に
優れた画像を得ることのできる画像処理装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は画像処理装置の概略構成を示すブロック図、第
２図は本発明の動作原理を説明するための図、第３図（
ａ）は量子化誤差が正の場合の重み付け係数値算出回路
を示す図、同図（ｂ）は量子化誤差が負の場合の重み付
け係数値算出回路を示す図、第４図（ａ）は通常の誤差
拡散法によって処理した画像の一部を示す図、同図（ｂ
）は本発明にかかる方法で処理した画像の一部を示す図
であり、第５図は従来の誤差拡散法の動作原理を説明す
るための図である。 １・・・ラインバッファ、２・・・加算回路（補正子０ 段）、３・・・二値化回路（二値化手段）、４・・・量
子化誤差算出回路（量子化誤差算出手段）、５・・・重
み付け係数値算出回路（重み付け係数値算出手段）、６
・・・分配誤差量算出回路（分配誤差量算出手段）、７
・・・誤差用ラインバッファ（記憶手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 誤差量を記憶する記憶手段と、 この記憶手段に記憶された誤差量により処理対象画像中
   の注目画素の濃度値を補正する補正手段と、 この補正手段により補正された濃度値を二値化する二値
   化手段と、 この二値化手段により二値化された濃度値と前記補正手
   段が出力する濃度値との差を量子化誤差として算出する
   量子化誤差算出手段と、 この量子化誤差算出手段により算出された量子化誤差を
   前記注目画素の近傍所定領域の未だ二値化されていない
   周辺画素に分配する際の重み付け系数を、前記周辺画素
   の濃度値に応じて算出する重み付け係数算出手段と、 この重み付け係数算出手段で算出された重み付け係数に
   従って前記周辺画素に分配する誤差量を算出する分配誤
   差量算出手段と、 この分配誤差量算出手段で算出した誤差量を前記周辺画
   素に対応して前記誤差量記憶手段に累積記憶せしめる制
   御手段と を具備したことを特徴とする画像処理装置。