JPH04347970A - 階調画像の二値化方法および装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスキャナ、ディスプレイ
、プリンタ、ファクシミリ等において、多値階調の画像
データを二値化する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、階調画像の二値化方式のひとつと
して、フロイド（Ｆｌｏｙｄ）による誤差拡散法（Ｒ．
Ｆｌｏｙｄ　　＆　　Ｌ．Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇ：”Ａｎ
　　Ａｄａｐｔｉｖｅ　　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　　ｆｏ
ｒ　　Ｓｐａｔｉａｌ　　Ｇｒａｙｓｃａｌｅ”，ＳＩ
Ｄ　　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　　Ｄｉｇｅｓｔ　　ｏｆ　
　Ｐａｐｅｒｓ，ｐａｇｅ３６（１９７５））が知られ
ている。

【０００３】第９図は、その一例の説明図である。 （Ａ）図において、各正方形は１つの画素で、クロスハ
ッチングを施した画素７２は処理中の画素であり、ハッ
チングを施した画素７３は、二値化処理済みの画素であ
る。その他のハッチングのない画素７４は未処理の画素
である。処理中の画素７２は一定のしきい値により二値
化、すなわち１か０に変換される。そのときに生じた誤
差は、例えば、（Ｂ）図に示すようなＡ〜Ｄの重み係数
を乗じられ、周囲の未処理画素に分配される。第１０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は画像入力、２は画像バッファメモリ
、３は加算器、４はしきい値設定回路、５は比較器、６
は演算器、７は重み付け回路、８は誤差バッファメモリ
、９は出力バッファメモリ、１０は二値化出力である。

【０００４】画像入力１は、入力バッファメモリ２にい
ったん蓄えられ、１画素づつ読み出される。加算器３で
処理済み画素の誤差データを加算されたのち、比較器５
に入力される。比較器５においてしきい値設定回路４か
らの一定のしきい値と比較され、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９に蓄えら
れる。比較器５において入力されたデータと出力された
データは演算器６で差をとられ、得られた誤差は重みづ
け回路７において第９図の重み係数を乗じられ誤差バッ
ファメモリ８に格納される。誤差バッファメモリ８に格
納された誤差データは、未処理の画素に対して累計値と
して格納され、加算器３において対応する画像入力に加
算される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、誤差拡
散法は階調性および解像度がすぐれている反面、数ライ
ン分の誤差バッファメモリを持たねばならず、また演算
量も多いため装置が複雑で高価であるという欠点があっ
た。

【０００６】装置を簡単化するためには第１１図に示す
ように誤差を主走査方向のみの１次元に拡散する方法が
ある。誤差を主走査方向のみに分配するため、数画素分
のメモリ容量で済むので、装置は簡単化することができ
る。しかし、第１１図に示すように、ドット９１が、処
理方向と垂直に規則性をもって現れ易く、その結果、主
走査方向に垂直な方向の縞模様が発生し易くなってしま
う。そのため、主走査方向の解像度が相当高くないと実
用にならない問題があった。

【０００７】そこで、本発明は、主走査方向のみに誤差
を分配する誤差拡散法において、主走査方向に垂直な方
向の縞模様が生ずることなく、高速かつ安価に構成でき
る二値化方法を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、主走査方向のみに誤差を分配する階調画像
の二値化方法において、主走査線ごとにしきい値を変化
させ、かつ主走査線ごとのしきい値変化の周期を２ｎ±
１としたことを特徴とする階調画像の二値化方法である
。

【０００９】請求の範囲第２項においては、前記した分
配された誤差を所定の画素数ごとに、または、ランダム
な画素数をもって初期化することを特徴をする。

【００１０】また、本発明は、前記した階調画像の二値
化方法を実現するための装置に関するもので、主走査方
向のみに誤差を分配することで階調画像を二値化する階
調画像の二値化装置において、しきい値の変化の周期に
応じたしきい値データを格納した記憶手段と、ラインに
同期して該記憶手段からしきい値データの読み出しを制
御するライン同期制御手段とを具備することを特徴とし
ている。

【００１１】さらに、分配される誤差を、所定の画素ご
とに、またはランダムな画素数をもって、初期化する初
期化制御手段を設けたことを特徴とする階調画像の二値
化装置に関するものである。

【００１２】

【作用】本発明においては、走査線ごとにしきい値を変
えることにより画素の配置が走査線ごとにずれる為、縞
模様が生ずることが防止される。さらに、しきい値の変
化周期を２ｎ±１とすることにより、しきい値の変化周
期ノイズが発生しにくくなり、なめらかな階調表現が可
能になる。また、主走査方向のみ１次元に誤差を拡散す
るため遅延素子で回路を構成でき、高速かつ安価に回路
を構成することができる。

【００１３】しきい値の変化周期を２ｎ±１とする作用
をつぎに説明する。入力画像の階調数Ｍの場合、入力さ
れるデータは、実際にはＭより階調数が少ないことが多
い。その場合、Ｍ階調を間引いた形で階調が割り振られ
ることになり、演算の簡単化のため、２ｌ（ｌ＜Ｍの正
の整数）の階調、すなわち、２、４、８、１６といった
階調があらわれやすい。このような入力に対して、しき
い値の変化周期がもし２ｎ（ｎ＜ｌの正の整数）である
と、しきい値の変化周期のノイズが出やすい。本発明に
おいては、しきい値の変化周期を、２ｌの入力にし対て
最も影響の出ない２ｎ±１にとることにより、しきい値
の変化周期のノイズを発生しにくくすることができる。

【００１４】また、主走査方向に誤差を分散したことに
おける分配された誤差を所定の画素数ごとに、または、
ランダムな画素数をもって初期化することにより、しき
い値変化の効果をより効果的な初期状態に保つことがで
きる。

【００１５】

【実施例】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１０図の従来例
と同様な部分は同じ符号を付して説明を省略する。第１
０図との相違点は、誤差バッファ８を設けずに、遅延回
路１１を用いた点と、しきい値設定回路４を制御するた
めのしきい値メモリ１２とライン同期制御回路１３を設
けた点である。

【００１６】画像入力１は、入力バッファメモリ２にい
ったん蓄えられ、１画素づつ読み出される。その後、加
算器３で処理済み画素の誤差データを加算されたのち、
比較器５に入力される。しきい値はライン同期制御回路
１３によってラインごとにしきい値メモリ１２より読み
出され設定される。このしきい値メモリ１２には主走査
線ごとのしきい値変化の周期を２ｎ±１になるようにし
たしきい値が予め記憶されている。しきい値メモリ１２
によって設定されたしきい値が比較器５において入力デ
ータと比較され、その大小に応じて、０または１に二値
化された出力が出力バッファメモリ９に蓄えられる。こ
のとき、比較器５において入力されたデータと出力され
たデータの差が誤差として演算器６により計算される。 誤差は遅延回路１１により１画素分遅延されたのち、重
み付け回路７により所定の重み係数を乗じられ、加算器
３に入力される。このとき誤差は１画素分遅延されてい
るので、加算器３で誤差は次の画素に加えられることに
なる。誤差を主走査方向のみに分配するため、誤差を数
画素分だけ遅延して、重み付け回路７により重み係数を
乗じたのち付加すればよいので、第１０図のような誤差
バッファメモリ８を設ける必要はなく、遅延回路で構成
でき、回路と演算はきわめて簡単なものになる。

【００１７】第２図は本発明のしきい値の変化周期を２
ｎ−１としたときの実施例で、特にｎ＝４の場合につい
ての実施例である。ｎ＝４の場合しきい値周期は２ｎ−
１＝１５となる。システムの階調数は通常よく用いられ
る８ビット、２５６階調にとっている。このようなしき
い値を持った二値化装置に１／１６階調、つまり２５６
階調の中の１６レベルの入力がされると、第３図のよう
なドットパタンが出力されることになる。しきい値周期
が本発明と異なり２ｎであったｎ＝４の場合２ｎ＝１６
の場合のしきい値の例が第４図で、第６図のしきい値を
用い２５６階調の中の１６レベルの入力がされたときの
出力例が第７図（ａ）（ｂ）である。第７図（ｂ）では
周期１６のノイズ５１が出る。本発明によれば第３図の
ごとくノイズが低減される。システムの階調数は８ビッ
トであるが、入力されるデータはもともと６ビット、７
ビットだったものを８ビットに変換したものがあり、こ
の場合、変換は、簡単のため、１、２ビット単純に付加
する、すなわち２、４倍するだけのことが多い。このよ
うなデータは、８、１６の倍数の階調がよく出てくるこ
とになり、それらの階調でのノイズを低減することによ
り、画像品質は格段に良くなる。

【００１８】次に本発明の第２の実施例として、しきい
値の変化周期を２ｎ＋１とした場合について第４図、第
５図（ａ）（ｂ）に示す。第４図は第２図同様、ｎ＝４
の場合についてのしきい値の実例である。この場合につ
いて、第２図と同じ１／１６階調が入力された場合、す
なわち、２５６階調における１６レベルが入力された場
合の第５図のようなドットパタンが出力されることにな
る。

【００１９】第８図は本発明の二値化方法の他の実施例
を具体化する概略構成図である。第１図および第１０図
と同様な部分は、同じ符号を付して説明を省略する。

【００２０】この実施例においては、重み付け回路の出
力側に、初期化制御回路１５によって制御される初期化
回路１４を設けた点が第１図と相違している。第１図の
装置では、処理の初期、すなわち主走査ラインの初期の
方では問題はないが、処理が進むにしたがい、誤差が蓄
積されていくと、しきい値を変化させた効果が薄れてき
て、徐々に縦縞が生じてくることがある。そこで、この
実施例においては、例えば数画素ごとに蓄積された誤差
を０にクリアして、誤差の蓄積されていない初期状態に
戻す。これにより、しきい値変化の効果をより効果的な
初期状態に保つことができる。すなわち、誤差の蓄積を
なくし、初期状態の二値化処理の効果を持続することが
可能になる。また、初期化制御回路１５は何画素ごとに
初期化するかを制御するものである。初期化周期は入力
階調数程度を目安として決定すればよい。なぜなら、初
期化のために分配されずに捨てられる誤差が、１／（階
調数）程度の割合にあたるので、１画素当たり、濃度の
最小分解能以下になるからである。

【００２１】本発明により、誤差の配分先を簡単化し、
ライン方向のみとできるので、高価な誤差ラインバッフ
ァの代わりに遅延回路で二値化装置を構成できる。

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、主
走査方向のみに誤差拡散処理を行うことで、メモリ等の
回路が不要となり、回路の単純化を可能とし、その結果
処理の高速化が可能となる。また、主走査線ごとのしき
い値変化の周期を２ｎ±１（ｎは正の整数）とすること
で、しきい値の変化周期のノイズを発生しにくくするこ
とができ、中間調画像を劣化させることなく、高速に二
値化を実現することができる。また、さらに、分配され
る誤差を、所定の画素ごとに、またはランダムな画素数
をもって、初期化することで、誤差の蓄積をなくし、初
期状態の二値化処理の効果を持続することが可能になる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の二値化方法の一実施例を具体化する概
略構成図である。

【図２】本発明の二値化方法の一実施例におけるしきい
値関数の具体例である。

【図３】（ａ）本発明の二値化方法による中間調画像の
出力例である。 （ｂ）本発明の二値化方法による中間調画像の出力例で
ある。

【図４】本発明の二値化方法の第二の実施例におけるし
きい値関数の具体例である。

【図５】（ａ）本発明の二値化方法による中間調画像の
出力例である。 （ｂ）本発明の二値化方法による中間調画像の出力例で
ある。

【図６】従来の二値化方法による中間調画像の出力例で
ある。

【図７】（ａ）従来の二値化方法による中間調画像の出
力例である。 （ｂ）従来の二値化方法による中間調画像の出力例であ
る。

【図８】本発明の別の実施例を具体化する概略構成図で
ある。

【図９】（Ａ）従来の誤差拡散法の重み係数の説明図で
ある。 （Ｂ）従来の誤差拡散法の重み係数の具体例である。

【図１０】従来の誤差拡散法の概略構成図である。

【図１１】（Ａ）従来の主走査方向の誤差拡散法の重み
係数の説明図である。 （Ｂ）従来の主走査方向の誤差拡散法の重み係数の説明
図である。

【符号の説明】

１　　画像入力 ２　　入力バッファメモリ ３　　加算器 ４　　閾値設定回路 ５　　比較器 ６　　演算器 ７　　重み付け回路 ８　　誤差バッファメモリ ９　　出力バッファメモリ １０　　二値化出力 １１　　遅延回路 １２　　閾値メモリ １３　　ライン同期制御回路 １４　　初期化回路 １５　　初期化制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　主走査方向のみに誤差を分配する階調
   画像の二値化方法において、主走査線ごとにしきい値を
   変化させ、かつ主走査線ごとのしきい値変化の周期を２
   ｎ±１としたことを特徴とする階調画像の二値化方法。
2. 【請求項２】　　分配される誤差を、所定の画素ごとに
   、またはランダムな画素数をもって、初期化することを
   特徴とする請求項１記載の階調画像の二値化方法。
3. 【請求項３】　　主走査方向のみに誤差を分配すること
   で階調画像を二値化する階調画像の二値化装置において
   、しきい値の変化の周期に応じたしきい値データを格納
   した記憶手段と、ラインに同期して該記憶手段からしき
   い値データの読み出しを制御するライン同期制御手段と
   を具備することを特徴とする階調画像の二値化装置。
4. 【請求項４】　　分配される誤差を、所定の画素ごとに
   、またはランダムな画素数をもって、初期化する初期化
   制御手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の階調
   画像の二値化装置。