JPH04160872A - 画像２値化処理装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は中間調レベルを持つ画像を例えばドツトプリ
ンタ等の２値記録装置を用いて再現する場合に有用な画
像２値化装置に関する。

（従来の技術） 近時、ドツトプリンタ等の簡易な２値記録装置を用いて
写真画像等の中間調レベルを持つ画像を表示出力するこ
とが行われている。この種の記録装置は白・黒の２値の
表示形態しか取り得ないことから、上記中間調画像を効
果的に２値化することが必要となる。この２値化処理に
ついては、例えば新聞等に記載される写真では、スクリ
ーンを用いることにより、網目の大きさを利用して濃淡
効果を生み出しているが、この手法をそのままドツトプ
リンタ等に適用することは甚だ困難である。

そこで従来、代表的には組織デイザ法や平均誤差最小法
等の２値化処理を導入して中間調画像を２値化しようと
している。

組織デイザ法は画素位置に応じて予め適当な閾値を決め
ておき、これによって画素信号を弁別して２値化すると
云う簡易な処理によって達成されるが、上記平均誤差最
小法に比して一般的に画質が悪いと云う欠点がある。

一方、平均誤差最小法は、複数の画素によって構成され
る小領域内の２値化画像と原画像との差の平均が小さく
なるように２値化を決定するのもで、画質を十分良くす
ることができる反面、２値化処理が複雑で大掛かりなシ
ステム構成を必要とする等の欠点を有している。

そこで、このような事情を考慮して時開５７−１０４３
６９では、平均誤差最小法によって得られる画質と同等
な画質の２値化画像を得ることができ、なおかつ簡易な
ハードウェア構成によって安価に実現できる平均濃度近
似法と云う中間調画像の２値化装置を提供している。こ
の方式は小領域内における黒点の占める面積比、すなわ
ち平均濃度に基づいて２値化を行う方式である。この平
均濃度はこれから２値化するドツトとその周囲のすでに
２値化の終了したドツトについて計算され、今これから
２値化するドツト黒白の決定は、それが黒の時の平均濃
度と白の時の平均濃度を計算して、どちらが入力信号に
近いかを調べ、近いほうを採用することにより行われる
。

この方式の基本構成はすでに２値化の終了した２値のド
ツト情報を蓄えるラインバッファとＲＯＭ等の記憶装置
と比較器のみてよい。

しかしながら、これらのハードウェア部分をゲートアレ
イ化しようとすると、平均濃度を演算するＲＯＭの部分
については、そのデータ量が多いため現状ではＲＯＭ部
分をゲートアレイ化することは困難であり、ＲＯＭがゲ
ートアレイ外付けとなって回路の縮小化の妨げとなって
いた。

（発明が解決しようとする課題） 上述の如く、上記装置では、ハードウェア部分をゲート
アレイ化しようとすると、平均濃度を演算するＲＯＭの
部分については、そのデータ量が多いため現状ではＲＯ
Ｍ部分をゲートアレイ化することは困難であり、ゲート
アレイ回路の縮小化の妨げとなっていた。

そこでこの発明ではこのＲＯＭ部分て行っている平均濃
度の演算を簡単な加算器とフリップフロップのハードウ
ェアで構成することによりゲートアレイ化を行い易くす
るとともに高速処理を実現する画像２値化処理装置を提
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） 上記目的を達成するため、本発明では、画像をラスタ走
査して得られる画信号を入力する入力手段と、現入力画
信号と先に入力された画信号に対して２値化された過去
の２値化データに基づき所定の重み付け処理を行って、
前記現人力画信号に対する２値化閾値データを作成する
作成手段と、この２値化閾値データと現入力画信号とを
比較することにより現入力画信号に対する２値化データ
を形成する形成手段と、この２値化データを出力すると
共に一時記憶して前記２値化処理における過去の２値化
データとしてフィードバックするフィードバック手段と
を備える画像２値化処理装置において、前記作成手段は
、前記フィードバック手段によりフィードバックされた
２値化データをその走査ライン単位で、画素毎に重み付
けする複数の重み付加手段と、前記重み付加手段の出力
と前段の重み付加手段の出力とをそれぞれ加算する複数
の加算手段と、前記加算手段の出力をそれぞれ保持する
複数のフリップフロップとを具備したことを特徴とする
。

（作　用） 本発明では、加算器とフリップフロップを用いて重み付
加された２値化データを逐次加算することにより現入力
画信号に対する２値化閾値データを作成する。これによ
りＲＯＭ部分を不用にし、装置のゲートアレイ化を容易
にするとともに、高速化を可能にする。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の実施例ニつき説明する
。

第２図は中間調画像１と、この中間調画像１をラスタ走
査し、サンプリングによって画素分離した画素２との関
係を示すもので、第２図（ａ）は全体構成を、また第２
図（ｂ）はその一部を拡大して示している。今、入力画
像をｆ（ｉ、ｊ）とし、この画像位置（ｉ、ｊ）におけ
る２値化データをｇ（ｉ、ｊ）として定義すると、 ０≦ｆ（ｉ、ｊ）≦１　　　　　　・・・（１）ｇ（ｉ
、ｊ）＝Ｏｏｒ　１　　　　　−　（２）として表すこ
とができる。つまり画像位置（ｉ、ｊ）における入力画
像ｆ’（ｉ、ｊ）は正規化された０〜１のレベルを有し
、このレベルに対して２値化データｇ（ｉ、ｊ）がＯま
たは１を取ることを示している。

さて、第２図（ｂ）において、斜線で示す画素２ａが処
理の対象となるデータ位置であって、画素２ｂか既に２
値化処理を終了し、２値化データが決定したものとする
。なお、画素２ｃは、未処理の画素を示している。

このように、第２図（ｂ）に示す画素２ａ、２ｂ、２ｃ
は、処理対象となる画素２ａの周囲を抽出したものであ
り、処理が終了した画素２ｂの集合をＱ、この集合Ｑと
処理対象となる画素２ａとからなる集合をＱ−としたと
き、この方式にょる２値化処理のアルゴリズムは次のよ
うに余される。

ｇ（Ｍ、Ｎ）−Ｆｌｆ’（Ｍ、Ｎ）、ｇ（ｉ、ｊ）［（
１，ｊ）Ｅ　Ｑ］ｌ・・・　（３） 但し、位置（Ｍ、Ｎ）は処理対象となっている画素位置
を示すもので、Ｆは関数である。つまり、処理対象とな
っている画素位置（Ｍ、　Ｎ）の２値化データｇ（Ｍ、
Ｎ）は、同画素位置の入力画信号データｆ（Ｍ。

Ｎ）と、集合Ｑに含まれる近隣画素位置（ｉ、ｊ）の既
に２値化されたデータｇ（１，ｊ）とに基づき、何らか
の重み付け関数Ｆにより決定される。この間数Ｆは、例
えば ・・・（４） ここで、 Ｘ−１Σα（Ｍ−ｉ　、　Ｎ−ｊ）ｌ・ｆ（Ｍ、Ｎ）（
ｉ、ｊ）ＥＱ’ 一Σα（Ｍ−１，Ｎ−ｊ）・ｇ（ｉ、ｊ）（ｉ、ｊ）ε
Ｑ ・・・（５） として示されるものである。但し、α（ｉ、ｊ）は例え
ば第３図（ａ）に示すような配列で、たとえば第３図（
ｂ）に示すようなウェイトを持った重み関数である。こ
のアルゴリズムに示されるように、重み関数を予め定め
ておくだけで、過去の２値化データと現座標位置の入力
画信号データとから簡易にして上記画信号データに対す
る２値化データを作成し、これを出力することができる
。しかも、この２値化処理に必要とする過去のデータは
全て２値データであるから、その蓄積記憶が容易である
。

さらに、この構成によれば前記したＸなる値を求め、そ
の値Ｘと係数α（０，０）との比較によって２値化デー
タｇ（Ｍ、Ｎ）を求めることができる。換言すれば、 （Σα（Ｍ−１、Ｎ−ｊ）ｌ・ｆ（Ｍ、Ｎ）（ｉ、ｊ）
Ｅ　Ｑ’ 一Σα（Ｍ−ｉ、Ｎ−ｊ）・ｇ（ｉ、ｊ）Ｓ＋α（０，
０）（１，ｊ）εＱ ・・・（６） を判定していた。従って、上式に着目すれば、・・・（
７） として示すことができ、 ・・・（８） を判定すれば、２値化データｇ（Ｍ、Ｎ）を直接求める
ことかできる。ここで上式右辺は、過去のデータｇ（１
，Ｄの関数として示される。

第１図は上記アルゴリズムを実現するこの発明に係る実
施例装置の概略構成図である。中間調画像をライン走査
して入力される画信号は、例えばＡ／Ｄ変換器１１を介
してｎビットのデジタルデータに変換されて取り込まれ
る。このｎビットの画信号データは比較器１２に後述す
る加算器１３からのｎビットの２値化閾値データと共に
取込まれて比較され、その結果により上記画信号に対応
した２値化デジタルデータとして出力される。いうまで
もなくＡ／Ｄ変換器１１と比較器１２との間には画像補
正用の回路、例えばシェーデング補正回路や自動利得補
正回路等を必要に応じて設けてもかまわない。

こうして比較器１２から出力された２値化１ビツトデー
タは、所定の出力装置（図示せず）に供給されると共に
、重み付加部１５．１６および１ライン遅延部４８に供
給される。１ライン遅延部４８は画素の２値化結果を１
ライン分遅延するもので、ＲＡＭ　（ランダムアクセス
メモリ）で構成され、図示しないアドレスコントローラ
で制御される。この出力は、また、重み付加部１７．１
８．１９．２０．２１．２２および１ライン遅延部４９
に供給される。１ライン遅延部４９は更に画像の２値化
結果を１ライン分遅延し、合わせて２ライン分の遅延を
行う。この１ライン遅延部４９の出力はまた重み付加部
２２．２３．２４．２５．２６に供給される。

重み付加部１５〜２６では式（８）の右辺の項の一部の
重み係数α（Ｍ−ｉ、Ｎ−ｊ）が２値化結果のｇ（ｉ、
ｊ）に重畳される。すなわち、α（Ｍ−ｉ、Ｎ−ｊ）・
ｇ（ｉ　。

ｊ）が計算される。

ここで、重み付加部１５〜２６の構成について、その−
例を示したのが第４図である。

この例では、４ビツトで構成される重み係数α（トｔ、
Ｎ−ｊ）を示している。既に２値化されたデータｇ（ｔ
、Ｄは１ビツトであるから、α（Ｍ−ｉ、Ｎ−ｊ）・ｇ
（ｉ、ｊ）は第４図に示すように各ビットの論理積を求
めることで計算され、その構成は４つのＡＮＤゲ−）−
ＡＮＩ〜ＡＮ４のみてよい。

フリップフロップ２７〜２８はこれらの計算結果を順次
１画素づつシフトするもので、結果が加算器３９〜４７
で加算されていく。

重み付加部１５〜２６の重み係数は順番に第３図（ａ）
に対応して、α（２，０）、α（１，０）、α（２，１
）、α（１，１）、α（０，１）、α（−１，１）、α
（−２，１）、α（２，２）、α（１，２）、α（０，
２）、α（−１，２）、α（＝２．２）となる。具体的
には、第２図（ｂ）に示すような重み係数マトリクスを
適用する場合には、重み係数は順番に、５．７．３．５
．７．５．３．１．３．５．３．１となる。

例えば、フリップフロップ２７の出力はａ（２゜０）・
ｇ　（Ｍ−２，Ｎ）となり、フリップフロップ２８の出
力はα（２，０）・ｇ　（Ｍ−２，Ｎ）＋α（１，Ｏ）
　　・ｇ（Ｍ−１，Ｎ）となる。また、フリップフロッ
プ３３の出力はα（２，１）　・ｇ（Ｍ−２，Ｎ−１）
＋α（１，１）　・ｇ（Ｍ−１゜Ｎ−１）＋α（０，１
）　　・ｇ　（Ｍ、Ｎ−１）＋α（−１，１）　　・　
ｇ　　（Ｍ＋１．Ｎ−１）　　α　（−２゜１）・ｇ　
（Ｍ＋　１　、　　Ｎ　　１　）で、フリップフロップ
３８の出力はα（２，２）・ｇ（Ｍ−２，Ｎ　−２）十
α（，１，２）　・ｇ　（Ｍ−１，Ｎ−２）＋α（０，
２）　　・ｇ　（Ｍ、Ｎ−２）＋α（−１，２）・ｇ　
（Ｍ＋１．Ｎ−２）＋α（−２，２）　　・ｇ（Ｍ＋２
．Ｎ−２）となる。

結局、これらの結果は加算器１４で加算されて、式（８
）の右辺の項の一部 が求まる。この結果は前記加算器１３に入力され、レジ
スタ５０に格納された式（８）の右辺の項の一部、＋α
（０，０）と加算され、比較器１２に入力される。

ところで、式（８）の右辺分子を左辺に移項すると ・・・（９） となるが、この式（９）の右辺は、今、加算器１３より
出力されているものである。また、ｒ（Ｍ。

Ｎ）は画像位置（Ｍ、Ｎ）における入力画像で、正規化
された０〜１のレベルを有し、 については重み係数の総和であり、この総和を画像デー
タの階調数の最大値になるように設定すれば、式（９）
の左辺は入力画像レベルそのものであり、前述のように
加算器１３からの閾値で直接比較器１２にて比較できる
。

第５図は、この発明の他の実施例を示したものである。

この実施例では第１図に示した式（８）の右辺の項の一
部、＋α（０，０）を格納するレジスタ５０を、濃度補
正値を格納するレジスタ５１て置換することにより構成
される。この実施例は本願と同一の出願人からなる特願
平１−３２５５４９、発明の名称、画像２値化処理装置
に記載される濃度補正方法にこの発明を適用したもので
ある。

この実施例の場合、濃度補正値を２値化閾値に加算する
ように構成されており、再現画像の濃度やγ特性などを
変換して再現することができる。

例えば、式（９）の右辺に補正値ｈ　（Ｍ、Ｎ）を加算
すると、 ・・・（１０） となり、補正値ｈ　（Ｍ、Ｎ）を左辺に移行すれば、左
辺は入力画像の濃度値であるから、それが変換されるこ
とが解る。更にこの補正値ｈ　（Ｍ。

Ｎ）は係数子α（０，０＞考慮した補正値であった方が
よい。他の構成は第１図に示したものと同様である。

第６図はこの発明の更に他の実施例を示したものである
。この実施例では第１図に示した式（８）の右辺の項の
一部、＋α（０，０）を格納するレジスタ５０を、ラン
ダムデジタル発生器５２で置換することにより構成され
る。この実施例は本願と同一の出願人からなる特願平１
−３２５５４８、発明の名称、画像２値化処理装置に記
載される画像劣化防止方法にこの発明を適用したもので
ある。

この実施例の場合、２値化閾値にランダムデジタル発生
器５２から発生されるランダムデジタル値を加算するこ
とにより、２値化閾値を微小に変化させ、これによって
一定濃度部分に生じる画質劣化を防止することかできる
。なお、この場合もランダムデジタル発生器５２から発
生されるランダムデジタル値は、係数＋α（０，０）考
慮した補正値であった方がよい。他の構成は第１図に示
したものと同様である。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではない
。例えば、２値化処理にフィードバックする過去の２値
化データの画素領域Ｑおよび画素数や、重み関数αは仕
様に応じて適宜窓めればよいものである。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、ＲＯＭ部分で行
っている平均濃度の演算を簡単な加算器とフリップフロ
ップのハードウェアで構成したのて、ゲートアレイ化を
行い易くするとともに高速処理を実現する画像２値化処
理装置を提供する第１図はこの発明の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は画素位置と画像処理の概念を説明す
る図、第３図は重み関数の一例を説明する図、第４図は
第１図に示した重み付加部の構成例を示すブロック図、
第５図、第６図はこの発明の他の実施例を示すブロック
図である。

１１・・・Ａ／Ｄ変換器、１２・・・比較器、１３，１
４゜３９〜４７・・・加算器、１５〜２６・・・重み付
加部、２７〜３８・・・フリプフロツプ、４８．４９・
・・１ライン遅延部、５０．５１・・・レジスタ、５２
・・・ランダムデジタル発生器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像をラスタ走査して得られる画信号を入力する入力手
   段と、 現入力画信号と先に入力された画信号に対して２値化さ
   れた過去の２値化データに基づき所定の重み付け処理を
   行って、前記現入力画信号に対する２値化閾値データを
   作成する作成手段と、この２値化閾値データと現入力画
   信号とを比較することにより現入力画信号に対する２値
   化データを形成する形成手段と、 この２値化データを出力すると共に一時記憶して前記２
   値化処理における過去の２値化データとしてフィードバ
   ックするフィードバック手段とを備える画像２値化処理
   装置において、 前記作成手段は、 前記フィードバック手段によりフィードバックされた２
   値化データをその走査ライン単位で、画素毎に重み付け
   する複数の重み付加手段と、前記重み付加手段の出力と
   前段の重み付加手段の出力とをそれぞれ加算する複数の
   加算手段と、前記加算手段の出力をそれぞれ保持する複
   数のフリップフロップと を具備したことを特徴とする画像２値化処理装置。