JPH04154370A - 画像処理装置及び画像処理方法 - 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】 〔概　要〕 デジタル画像処理において平均誤差最小法により擬像中
間調画像を得る画像処理装置及び画像り理方法に関し 文字・線画部と写真・中間調部の双方におい１良好な画
質の画像を得ることを目的とし量子化された原画濃度デ
ータに対応して２値イ１閾値を格納するルックアップテ
ーブル（５）と２値化処理部（４）から受け取った量子
化され六原画濃度データを用いて、前記ルックアップテ
ーブル（５）から前記２値化閾値を求め、これを庁記２
４ａ化処理部（４）に送る２　４Ｍ化閾値設定会（６）
と、前記２値化閾値設定部（６）から受し：取った前記
２値化閾値を閾値として用いて、平だ誤差最小法により
２画素の２値化処理を行うよう２値化処理部（４）とを
備えるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は１画像処理装置及び画像処理方法にＮし、更に
詳しくは、デジタル画像処理において丑均誤差最小法に
より擬像中間調画像を得る画像処理装置及び画像処理方
法に関する。

デジタル画像処理においては、最大濃度と最小濃度との
間の濃度（中間濃度）の画素を、何らかの方法で処理（
中間調処理）して、２値化する。

この方法として１組織的デイザ法及び平均誤差最小法が
知られている。

〔従来の技術〕 中間調処理の方法として、広く一般に使用されている組
織的デイザ法は、ハードウェア構成が単純でよいため、
低コストで擬似的な中間調処理（表現）が可能である。

しかし、このような長所を有する反面、以下の欠点も有
する。

■　原稿が印刷等の網点画像である場合、処理結果とし
て得た画像に、原稿には無かった周期的な縞模様（所謂
モアレ）が発生する。

■　原稿が文字、線画を含む場合、その部分の処理結果
としての画像が切れ切れになり、著しく再現性が悪い。

■　多階調を得るために、読取り系の分解能に対してマ
トリクスサイズを大きくすると、解像度が劣化するので
、多階調と高解像度とを同時に実現できない。

一方、多階調と高解像度とを同時に実現できる方法とし
て、平均誤差最小法がある。この方法はＭａｎｆｒｅｄ
、Ｒ，５ｃｈｒｏｅｄｅｒによって、　　’Ｉｓ＋ａｇ
ｅｓ　ｆｒｏｍＣｏｍｐｕｔｅｒｓ　　Ｊ　　、ＩＥＥ
Ｅ　　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ、　　Ｖｏｌ、６．　　ｐｐ　
　６６−７８１９６９で発表され、その後、　Ｊ、Ｆ、
Ｊａｒｖｉｓ、　Ｃ，Ｎ。

Ｊｕｄｉｃｅ、　ａｎｄ　Ｗ、Ｈ，Ｎ１ｎｋｅによって
、改良された方法がｒＡ　５ｕｒｖｅｙ　ｏｆ　Ｔｅｃ
ｈｎｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｄｉｓｐｌａｙｏｆ
　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｔｏｎｅ　Ｐｉｃｔｕｒｅｓ
　ｏｎ　Ｂ１１ｅｖｅｌＤｉｓｐｌａｙ　Ｊ　、　Ｃｏ
＋ｗｐｕｔｅｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　ａｎｄ　Ｉｍａｇ
ｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、Ｖｏｌ、５．　ｐｐ　１３−
４０．１９７６で発表されている。

この方式は、中間濃度の画素を最大濃度は最小濃度の画
素と同じく２値化した際の差分を、当該中間濃度画素（
注目画素）の周りの画素の濃度を修正することによって
補い、これにより原画像濃度と出力画像濃度が等しくな
るようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題］ 平均誤差最小法によれば１組織的デイザ法のようにマト
リクスサイズにより一義的に表現階調数が決まってしま
うことがなく、また、モアレも発生しない。このため１
階調性、解像度の点で優れている方法として、注目され
ている。

しかし　このような長所を有する平均誤差最小法にも、
以下の如き問題がある。

■　単純２４ａ化処理に比べると、未だ文字、線画の再
現性が劣る。

■　濃度が低い部分において、ドツトの出現に空間的な
遅れ（エツジ部分の欠け、細り等）が生しる。

■　原画像の微小なノイズ（汚れ、折れ目等）も誤差と
して処理される結果、ヘタ黒部、背景部に粒状性ノイズ
が生しる。

このため２文字・線画部や写真・中間調部において、良
好な画質の画像が得られない。

本発明者の検討によれば、前述の■乃至■の問題を生ず
る原因の１つとして、平均誤差最小法において２値化処
理のために用いる２砿化閾値が固定値であることがあげ
られる。

本発明は９文字・線画部と写真・中間調部の双方におい
て良好な画質の画像を得ることができる画像処理装置及
び画像処理方法を徒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図は本発明の原理構成図であり１本発明による画像
処理装置を示す。

第１図において、１は入力部、２はデータ処理部、３は
量子化処理部、４は２値化処理部、５はルックアップテ
ーブル、６は２値化閾値設定部７は出力部である。

ルックアップテーブル５は、量子化された原画濃度デー
タに対応して２値化閾値を格納する。

２値化閾値設定部６は、量子化された原画濃度データ又
は２以上の量子化された原画濃度データの平均値（以下
、単に原画濃度データともいうことがある）を用いて、
ルックアップテーブル５から、当該原１Ｎ濃度データに
対応する２値化閾値を求める。原画濃度データは、２値
化処理部４から供給される（受け取る）、求めた２値化
閾値は。

２値化処理部４に送られる。

２値化処理部４は、平均誤差最小法により１画素の各々
についての２値化処理を行う、この時。

２値化の閾値として、２値化閾値設定部から受け取った
２値化閾値が用いられる。

〔作　用〕

２値化処理部４は、ある１つの画素の２値化処理のため
に、量子化された原画濃度データを２値化閾値設定部６
に送る。

２値化閾値設定部６は、原画濃度データを受け取ると、
これを用いて対応する２値化閾値を、ルックアップテー
ブル５を参照して求める。そして。

この２値化閾値を２値化処理部４へ送る。ここで。

ルックアップテーブル５において５例えば、原画濃度デ
ータが大きい程、小さい２値化閾値が対応させられてい
るとする。この場合、原画像の微少なノイズを読み取っ
た結果としての比較的小さい原画濃度データに対応する
２値化閾値は、比較的大きいものとなる。

２値化処理部４は、この２値化閾値を閾値として用いて
、平均誤差最小法により１画素の２値化処理を行う、こ
こで、前述の例についてみると比較的小さい原画濃度デ
ータに対して比較的高い２値化閾値が設定されているの
で、当該原ｉ１濃度データが、当該２値化閾値より小さ
い可能性が高い、従って、２Ｍ化の結果、当該画素は白
画素即ち最低濃度（最大濃度と最小濃度のうち値の小さ
い方）とされる、これにより、原画像の微少なノイズ等
の影響を排除し２粒状ノイズの生ずる度合を極めて小さ
くできる。

〔実施例〕

第１図図示の画像処理装置について、更に説明する。

入力部１は５例えば３文字・線画部や写真・中間調部を
含む原稿を読み取って原画データを得るためのものであ
り９例えばスキャナ等からなる。

原画データは、スキャナの各画素毎に得られる。

スキャナは、主走査方向及び副走査方向にスキャンをく
り返す、従って、２次元平面状に配列した各画素毎に、
原画データを得ることになる。

出力部７は、２値化処理した後のデータ（２値データ）
に基づいた画像を出力するためのものであり２例えば、
プリンタ、デイスプレィ等からなる。２値データは、「
１」又は「０」で表され前者は黒画素（最大濃度の画素
）として出力され後者は白画素（最低濃度の画素）とし
て出力される。

データ処理部２は、ＣＰＵ（中央処理装置）及びメモリ
からなり、原画データを２値データに変換する処理を行
う。

量子化処理部３は、原画データを量子化して原画濃度デ
ータを生成する。量子化は３例えば、各画素の濃度を、
“０″から′２５５”までの２５６階調を用いて表す、
従って、２値化閾値も。

この階調を用いて表される。

即ち、ルックアップテーブル５においても、第２図図示
の如く、原画濃度データと２　（ｉＩ化閾値の関係が１
階調を用いて記述される。ｆＮえば、原画濃度データが
階調“６４”、“１２Ｂ”及び“１９２”のとき、各々
、２値化閾値が１階調″１９２″、”１２Ｂ”及び６４
″とされている。なお１例えば、原画濃度データが′″
１２Ｂ”階調の時に、対応する２値化閾値を“１２８”
階調とするか“　９６”階調とするかは、自由に選択し
てよい。

ルックアップテーブル５は、原画濃度データの各階調に
対応して２値化閾値を示す階調の値を格納するテーブル
構成を採る。即ち、ルックアップテーブル５は、原画濃
度データを入力として、２値化閾値を出力する変換テー
ブルである。

ここで、ルックアップテーブル５において、原画濃度デ
ータが大きい程、小さい２値化閾値が対応させられる。

即ち、第２図からも判るように原画濃度データに対応す
る２値化閾値は一定ではなく、原画濃度データと２値化
閾値は実質的に反比例の関係とされる。これにより、前
述の如く。

粒状ノイズの発生を、実質的に無くすことができる。

原画濃度データが階調“６４”乃至“１９２”の間（中
間濃度部分）においては、原画濃度データが“３２″′
階調変化する毎に、２値化閾値を“３２”階調倍変化さ
せているが、これらはもっと細かく変化させるようにし
てもよい、一方、原画濃度データが階調“０”乃至“６
４”の間において２１化閾値を３段階に（中間濃度部分
より細かく）変化させると共に１階調“２２４”以上に
おいて２値化閾値を“０”としている、これにより、エ
ツジ部分の欠け、細りを防止し１文字・線画の再現性を
向上できる。

第３図は実施例構成図であり２本発明による２値化処理
の詳細を示す。

第３図において、４１は原画濃度データラインバッファ
、４２は重み付は係数マトリクス、４３は２値化誤差デ
ータラインバツフア、４４は平均誤差最小法、４５及び
４６は加算器、４７は２値化部、４８は２値データ出力
部であり２以上は２値化処理部４を構成する。

まず、平均誤差最小法による２値化処理について簡単に
説明する。

今９画像空間上の主走査方向における第ｎドツト、副走
査方向におけ第ｍラインの画素に旺目し２値化するとす
る。注目画素Ｐ、、７の原画濃度データＤ、、９等は、
最小濃度から最大濃度までのいずれかの値に量子化され
る。

予め記憶しておいた既に２値化済の周辺画素で発生した
２値化誤差を読み出し、所定の重み付は係数を基に加重
平均を求める。この値を注目画素Ｐ、、７の原画濃度デ
ータＤ１．７に加算し、補正データＤ　ｍ、１１′を求
め、２値化閾値ＴＨと比較することにより、２値化（一
義的に最大濃度又は最小濃度のいずれかと等価な値）を
行い２値データを得る。ここで、２値化の際に発生した
差分を、２値化誤差Ｅ０１．とじて記憶する。

以上を画像空間全域に渡り、くり返し行うことによって
、平均誤差最小法により２値化処理された２値データを
得、これを表示・印字することによって擬似中間調画像
を得る。

次に１本実施例の２値化処理について具体的に説明する
。

入力部（画像読取部）１が、ｉｉ像を、主走査方向にＮ
（整数）ドツト並んだライン型イメージセンサで読み取
り、原画データを得る。この原画データを、量子化処理
部３が、その濃度に応して量子化して、原画濃度データ
Ｄ、、７等を各画素について得る。

２値化処理部４は、この原画濃度データＤ１．７等を、
原画濃度データラインバッファ（以下、バッファ）４１
における各画素の対応する位置（ビット）に格納する。

バッファ４Ｉは、ランダムアクセスメモリで構成される
０ｍ及びｎは、正の整数であり、１≦ｎ≦Ｎである。

この格納の後、２値化処理部４は、直ちに、注目画素Ｐ
、、１の原画濃度データＤ　＠Ｈ＋ｔ　＋　又は、注目
画素Ｐ１，７及びその周辺の画素（例えば、第３図図示
の８つの画素）の原ｉｉ！ｉｉ濃度データを、２債化閾
値設定部６へ送る。

２値化閾値設定部６は、原画濃度データを用いてルック
アップテーブル５を参照し、対応する２値化閾値Ｔ）（
を求める。ここで、１つの画素の原画濃度データが送ら
れてきた場合、２硫化閾値設定部６により、直接、当該
画素の原画濃度データから２値化閾値ＴＨが求められる
。ここで、原画像が、汚れや折れ目等の原画像の微少な
ノイズを読み取ったものであるとすると、その濃度は比
較的小さい（例えば２階調“６４”以下）と考えられる
。そこで、このようなノイズを消去するために　小さい
原画濃度データに対しては、大きい２値化閾値ＴＨをル
ックアップテーブル５に予め定めておく、そして、この
予め定められた大きな２値化閾値ＴＨにより、ノイズ等
の２値化処理を行うと、ノイズ部分は消去される。従っ
て、背景部等での粒状性ノイズの発生を小さくできる。

一方、複数の画素の原画濃度データが送られてきた場合
、２値化閾値設定部６は、まず、これらの平均値を求め
、この平均値を用いてルックアップテーブル５を参照す
る。従って、この場合、注目画素Ｐ、９．の原画濃度デ
ータＤ、、９は、その周辺の８つの画素Ｐ＠−１．ｎ−
１等の原画濃度データＤ　ｌｌ−１＋１ｌ−１等により
補正される０例えば、注目画素Ｐ１．．が原画像の微少
なノイズの部分を読み取ったものである時には、８つの
周辺画素の濃度は極めて低いと考えられるので、原画濃
度データＤ１，７も小さな値に補正される。これにより
、背景部等での粒状性ノイズの発生をより小さくできる
。そして、この補正された原画濃度データを用いてルッ
クアンプテーブル５を参照することにより９粒状性ノイ
ズの発生を殆どなくすことができる。２値化閾値設定部
６は２求めた２値化閾値ＴＨを２（ｉ化ｆｆ１４７へ送
る。

一方、平均誤差演算部４４は、加重平均演算を行う、こ
のために、平均誤差演算部４４は、注目画素Ｐ１．７に
対応する重み付は係数マトリクス４２から５各周辺画素
で発生した２値化誤差の各々についての重み付は係数を
Ｋ　１１−ＩＩｌ１−１等、を読み出し、また、２値化
誤差データラインバツフア（以下、バッファ）４３から
、既に２値化処理済の画素の各々で発生した２値化誤差
Ｅｍ−１＋６−１等を読み出す、ここで、２値化処理は
、第ｍ−１ラインの第ｎ−１ドツト第ｎドツト第ｎ＋１
ドツト、第ｍラインの第ｎ−１ドツト・・・・・・の順
で行われるものとする。この場合、既に２値化処理済の
画素は＋　　Ｐ　１１−１＋□１．Ｐ　＠−１，８＋　
Ｐ　ｌｌ−１＋　ａｘＰ　＠、ｎ−１の４つである。従
って２重み付は係数マトリクス４２及びバッファ４３か
ら読み出されるデータは、この４つの画素に対応するデ
ータである。次に、平均誤差演算部４４は、加重平均演
算（Ｋｍ−６ｌｌ−１・Ｅ　ｅｈ−１＋　ｌｌ−＋　＋
　Ｋ　ｍ−＋、　　・Ｅ　１１−１　＋　ＩＩ＋　Ｋ＋
ｍ−１＋ｎｏ＋　　ＨＥ＃−１＋ｌＩ＋ｌ　＋　Ｋａ＋
Ｒ−Ｉ　　ＨＥｌｌ）ＩＩ−１）／（Ｋ□Ｉ＋　ｎ−＋
　＋　Ｋｍ−１＋　ｎ　＋　Ｋｍ−１，ｎ、＋　十に−
，−−＋　）を行う。

次に、２値化処理部４が、注目画素Ｐ１．７の原画濃度
データＤ、、７をバッファ４１から取り出し。

これと加重平均演算の結果とを加算器４５に入力し、加
算して加算結果Ｄ　ｍ＋　ＩＩｌを得、２厘化部４７へ
送る。

２値化部４７は、加算結果Ｄ　＠＋　１１−を２（１化
閾（ｉＴＨと比較して、２値データ０１１、を得る。即
ち り、、、、／　＞ＴＨのとき　Ｏ，，１ｌ＝２５５（黒
画素）Ｄ、１．ｌ／≦ＴＨのとき　Ｏ，、、、−０（白
画素）とする、即ち、３画素か白画素かの判定を行う。

２値データ０．、ゎは９階調の最高値“２５５”又は最
低値“０”のいずれかとされた上で、２値データ出力部
４日へ送られる。

２値データ出力部４８は、Ｏ＠、＋１が°“２５５”の
時は信号”１”　（３画素）を＋Ｏ！１，１１が“Ｏ”
の時は信号“０”　（白画素）を、出力部７へ送る。

一方、２値化処理部４は、加算結果り、、イｌと２値デ
ータ０．、、との差分を加算器４６によって求め、これ
を注目画素Ｐ、、７の２値化により発生した２値化誤差
Ｅ、、、（−Ｄヨ１．１−Ｏｌｌ、）として、バッファ
４３の対応する位置に格納する。

以上を主走査方向、副走査方向に順次くり返し。

２値データ出力部４日の出力“１”又は“０”を出力部
７へ転送することにより９本発明により２値化処理され
た１１４ｇ１中間調画像が得られる。

第４図は、処理結果を示す図である。特に、同図（Ａ）
は本発明による処理結果を示し、同図（Ｂ）は従来の平
均誤差最小法による処理結果を示す。

第４図（Ａ）図示の例の処理データは、以下のとおりで
ある。

〔１〕原画データ：２４０　　（ｄｐｉ）　。

６４階ｍ＜ｏ：白〜３Ｆ：黒Ｘ 〔２〕処理内容：　／傘Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉ
ｎｇ　５ｏｕｒｃｅＦｉｌｅ　　：　　＋ｗｉｎ　　９
．ｃ傘／・ルックアップテーブル５の内容 ｃｏｎｖ　［３２）　＝　（６３，２０，２４，２８，
３１，３１，３１，３１３１，３１，３１，３１，３１
，３１，３１，３１゜３１．３１，３１，３１，３１，
３１．３１．３１３１．３１，３１．３１，３０，２９
，２８，２７．）　；〔３〕印字出カニ２４０　（ｄｐ
ｉ）　、　　ＦＭＬＢＰ　１１１第４図（Ｂ）図示の例
の処理データは、以下のとおりである。

〔１〕原画データ：２４０　　（ｄｐｉ）　。

６４階調（０：白〜３Ｆ＝黒） 〔２〕処理内容：　／車Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉ
ｎｇ　５ｏｕｒｃｅＦｉｌｅ　　：　　ｍｉｎ、ｃ寧／ ・重み付は係数マトリクス（Ｋ、、、）°ｒＡ　５ｕｒ
ｖｅｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　　ｆｏｒｔｈｅ
　Ｄｉｓρｌａｙ　ｏｆ　ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＴｏｎ
ｅ　　Ｐｉｃｔｕｒｅｓ　　ｏｎ　　Ｂ１１ｅｖｅｌＤ
ｉｓｐｌａｙｓｊ での実施例に基づく。

・平均誤夏演夏 平均誤差＝Σ（Ｋ、、、・Ｅ、、、）／Σに１７、 〔３〕印字出カニ２４０　［ｄｐｉ）　、　　ＦＭＬＢ
Ｐ　１１１第４図（Ａ）を同図（Ｂ）と比較すると明ら
かなように１文字・線画の再現性（解像度）が改善され
、背景の粒状ノイズは完全に解消している。

また、ドツトの遅れも、改善されている。更に。

写真部においても、より実際の印象に近い画像が得られ
ていることが判る。

本実施例では、２値化閾値設定部６において複数の原画
濃度データを参照して２値化閾値ＴＨを用いる場合に、
注目画素を含めて９つの画素の原画濃度データの平均を
用いたが、更に広範囲の周辺画素の原画濃度データの平
均を用いてもよい。

また、平均誤差演算部４４が、その演夏のために参照す
る２値化誤差も５同様に、更に広い範囲のものを用いる
ようにしてもよい。

また、量子化の階調が“０”乃至“２５５”の２５６階
調に限られないことは言うまでもない。

なお、量子化の階調数を変更するときは、適宜。

ルックアップテーブル５の内容をも変更する必要がある
。

更に、ルックアップテーブル５の内容を調整することに
より、出力画像の濃淡を調整することも可能である。

以上本発明を実施例により説明したが１本発明はその主
旨に従い種々の変形が可能である。

本発明は、デジタル画像処理を行う装置９例えば、デジ
タル複写機、イメージスキャナ、ファクシミリ装置等に
おいて、２値化処理により擬像中間調画像を得る場合に
広く通用できる。

本発明は、原画濃度データを用いてルンクア・ノブテー
ブル５を参照するという簡単な処理で２値化閾値を求め
られるので、多数の画素を高速で処理する場合に好適で
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように２本発明によれば、平均誤差最小法
により２値化処理して擬像中間画像を得る画像処理装置
及び画像処理方法において、２値化閾値を原画濃度デー
タに応して可変とすることにより９文字・線画部の再現
性を向上できると共に２粒状性ノイズを除去できるので
２文字・線画部と写真・中間調部の両方とも良好な画質
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図。 第２図はルックアップテーブル説明図 第３図は実施例構成図。 第４図は処理結果を示す図。 ｌは入力部、２はデータ処理部、３は量子化処理部、４
は２値化処理部、５はルックアップテーブル、６は２値
化閾値設定部、７は出力部である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）量子化された原画濃度データに対応して２値化閾
   値を格納するルックアップテーブル（５）と、 ２値化処理部（４）から受け取った量子化された原画濃
   度データを用いて、前記ルックアップテーブル（５）か
   ら前記２値化閾値を求め、これを前記２値化処理部（４
   ）に送る２値化閾値設定部（６）と、 前記２値化閾値設定部（６）から受け取った前記２値化
   閾値を閾値として用いて、平均誤差最小法により、画素
   の２値化処理を行う２値化処理部（４）とを備える ことを特徴とする画像処理装置。
2. （２）１つの画素の２値化処理のために、当該１つの画
   素の量子化された原画濃度データを用いて前記２値化閾
   値を求める ことを特徴とする請求項（１）記載の画像処理装置。
3. （３）１つの画素の２値化処理のために、当該１つの画
   素及びその周辺の所定の複数の画素の量子化された原画
   濃度データの平均値を用いて前記２値化閾値を求める ことを特徴とする請求項（１）記載の画像処理装置。
4. （４）量子化された原画濃度データを用いて、予め定め
   られたこれに対応する２値化閾値を求め、この求めた２
   値化閾値を閾値として用いて、平均誤差最小法により、
   画素の２値化処理を行う ことを特徴とする画像処理方法。