JPH04356869A - 画像処理装置及び方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像をディジタル的に
処理する際に蓄積した階調画像を記録及び表示用に２値
化する画像処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スキャナや複写機、ファクシミリ
等の画像処理装置においては、種々の原稿が処理対象と
なるが、文字などの２値画像領域に対しては輪郭を明瞭
にするために例えば単純２値化処理が施され、写真など
の中間画像領域に対しては階調再現性を高めるためにデ
ィザ処理などが施される。

【０００３】一方、網点印刷などの疑似中間階調領域に
対しては、モアレの発生を抑えるため網点成分を抑圧す
るフィルタを通した後、ディザ処理等を施す必要がある
。ところで、カタログ等の原稿中には、文字などの２値
画像領域と中間調画像領域とが混在しているものが多数
ある。このような場合、領域を識別してそれぞれに対し
て適切な処理を施して出力することが必要となる。

【０００４】このための手法として、２値画像領域と中
間調画像領域の分離に対しては、特開昭５８−３３７４
号公報にブロック内画素の最大値と最小値との差を求め
て識別する方法が、また、網点印刷の領域分離に対して
は、特開昭６４−５７８７７号に公報に複数の周辺ブロ
ック内画素平均値の差を求めて識別する方法が、さらに
、特開平２−１１２０７号公報にブロック内の濃度変化
の山または谷の極点となる画素数を元に識別する方法な
どが開示されている。

【０００５】また、注目画像を中心とした領域の情報を
用いて網点パターン画素を検出する技術が特開昭６４−
５７８７７号、特開平２−１１２０７７号及び特開平２
−１１５９８７号公報に開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法においては、いずれも画像の理想的な領域識別に
はなり得ず、大幅な画像品質の劣化を招いていた。例え
ばポートレート写真中の目や髪の毛など高い周波数成分
を有する部分はブロック内に最大値と最小値の差が局部
的に大きくなるため２値画像領域と判定され、その結果
、２値化された出力画像では、疑似階調化された滑らか
な画像の中に突如コントラストの強調された単純２値化
画像部分が現われるといったことが生じていた。

【０００７】また、網点印刷においても、例えば灰色の
背景から黒い髪に変わるような輝度レベルが大きく変わ
る部分では、注目画素周辺のブロック内画素平均値の差
が大きく２値画像部分と判定されるため、出力画像とし
てはフィルタにより平滑化疑似階調化された平坦な画像
内に単純２値化画像が発生することとなり、画像の滑ら
かさが損なわれてしまっていた。

【０００８】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、領域判定およびそれに基づく２
値化処理方法の切り替えを段階的に行い、出力画像内の
処理の切り替えに基づく画質劣化のない良好な品質の画
像を得ることができる画像処理装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像処理装
置は、文字・図形や写真、網点などが混在する画像を電
気的に走査して得られた多値画像信号を入力し２値化出
力する画像処理装置において、注目画素を含む第１の近
傍の画像信号を用いて網点パターンを検出する網点パタ
ーン検出回路と、この網点パターン検出回路の出力を入
力して網点パターン検出状態を計数する網点用計数器と
、注目画素を含む第２の近傍の画像信号を用いて該画素
が中間調領域にあるか否かを検出する中間調パターン検
出回路と、この中間調パターン検出回路の出力を入力し
て中間調パターン検出状態を計数する中間調用計数器と
、注目画素における上記２つの計数器のいずれかあるい
は両方の出力に応じて段階的に異なった特性で画像信号
をフィルタリングするフィルタと、このフィルタ出力を
２値化する手段を備えたものである。

【００１０】

【作用】本発明における画像処理装置は、注目画素の近
傍画素信号を用いて網点パターンおよび中間調パターン
を検出する網点パターン検出回路３および中間調パター
ン検出回路の出力に基づき網点及び中間調検出状態を計
数する２つの計数器出力に応じて平滑化及び高域強調等
のフィルタリング係数および２値化方法を段階的に切り
替えることにより、処理方法の急激な切り替えに基づく
画質劣化のない良好な品質の処理画像を得る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に基づいて説明す
る。ここで、画像処理装置に入力される画像信号は０〜
２５５の２５６レベルとし、白が２５５、黒が０とする
。また、出力は同じく白が１、黒が０とする。

【００１２】図１は本発明の一実施例を示すもので、図
１において、１は入力される画像信号を一時記憶するた
めの画像メモリ、２は入力画像信号および上記画像メモ
リ１の出力を受けて注目画素を中心とした３ライン×５
画素の画像信号をつくるために所定の画素クロック分だ
け遅延させるための画像信号レジスタ、３はこのレジス
タ２の出力を受けて網点パターンを検出する網点パター
ン検出回路、４はこの検出回路３の出力および網点領域
判定用メモリ５の出力を受けて網点検出状態を計数する
網点用計数器、５は網点用計数器４の出力を一時記憶す
る網点領域判定用メモリ、６は画像信号レジスタ２の出
力を受けて中間調パターンを検出する中間調パターン検
出回路、７はこの検出回路６の出力を受けて中間調検出
状態を計数する中間調パターン検出回路、７はこの検出
回路６の出力を受けて中間調検出状態を計数する中間調
用計数器である。

【００１３】また、８はこれら計数器４と７の出力を基
に注目画素が文字・図形領域にあるか、写真（中間調）
領域にあるか、網点領域にあるかを判定する領域判定制
御回路、９はこの領域判定制御回路８よりの信号を受け
て適応的にその特性を替えながら注目画素に対する２次
元フィルタリングを行うフィルタ、１０は疑似中間調処
理を行うために注目画素の水平位置及び垂直画素位置を
基にディザ信号を発生するディザ信号発生器、１１は領
域判定制御回路８よりの信号を受けてディザ信号発生器
１０からのディザ信号に１〜０の所定の係数を乗算する
乗算器、１２は乗算器１１の出力とフィルタ９の出力と
を加算する加算器、１３はこの加算器１２の出力を固定
閾値で２値化して２値化出力を送出する量子化器である
。

【００１４】ここで、上記網点パターン検出回路３は、
同図に示すように、画像信号レジスタ２の出力を受けて
３ライン×５画素の最大値を求める最大値検出器３ａと
、同じく最小値を求める最小値検出器３ｂと、平均値を
求める平均値検出器３ｃと、最大値出力と最小値出力の
差を求める減算器３ｄと、画像信号レジスタ２の出力と
平均値検出器３ｃの出力を比較する比較器３ｅと、この
比較出力を受けて３×５画素の比較結果を一時記憶する
比較結果レジスタ３ｆと、減算器３ｄの出力と比較結果
レジスタ３ｆの出力を受けて網点パターン検出結果を出
力する網点パターン検出器３ｇより構成される。

【００１５】また、上記中間調パターン検出回路６は、
網点パターン検出回路３の中の最大値検出器３ａと最小
値検出器３ｂ及び減算器３ｄを共用すると共に、さらに
、これらの出力信号を受けて中間調パターン検出結果を
出力する中間調パターン検出器６ａより構成される。

【００１６】以下、本実施例の動作について説明する。 画像信号が入力されてくると、先ず、最初のラインの信
号が画像メモリ１に蓄積される。２ライン目の画像信号
が送られると、画像メモリ１から１ライン前の画像信号
が注目ライン信号として、２ライン前の信号（この場合
は原稿枠外となるため全白信号となる）が前ライン信号
として読み出され、２ライン目の画像信号（次ラインの
画像信号となる）と共に画像信号レジスタ２に送られる
。このとき２ライン目の画像信号は次回のライン処理の
際に使用できるように画像メモリ１に書き込まれる。

【００１７】画像信号レジスタ２では、この３ラインの
画像信号を受け所定の画素クロック分だけ遅延され注目
画素を中心とした３ライン×５画素の画像信号が作成さ
れる。網点パターン検出回路３では、この信号を受け最
大値検出器３ａと最小値検出器３ｂ及び減算器３ｄによ
り最大値と最小値及びその差信号が生成される。さらに
、平均値も平均値検出器３ｃで検出され、比較器３ｅで
はこれを基に３ライン×５画素の画像信号の各々と比較
し、その結果は、比較結果レジスタ３ｆに送られる。 この比較結果レジスタ３ｆでは、注目画素を中心とした
３ライン×５画素の比較結果が記憶され網点パターン検
出器３ｇに送られる。

【００１８】上記網点パターン検出器３ｇでは、注目画
素を中心とした３ライン×５画素の画像信号の最大値と
最小値の差、つまり減算器３ｄの出力と、予め設定され
た閾値ＴＨ１（通常９６程度が用いられる）を用いて次
の条件で網点パターンの検出が行われる。減算器３ｄに
よる差信号＞ＴＨ１で、かつ比較結果レジスタ３ｆによ
る比較結果信号が図２の（ａ）に示すパターンの場合、
網点パターン検出器３ｇの出力を信号を“検出”とし、
それ以外の場合、網点パターン検出器３ｇの出力信号を
“非検出”とする。

【００１９】図２の（ａ）に示すパターンは通常の印刷
物で良く使用される６５〜１００線の網点（１５０線等
これより細かい網点は中間調信号として読み取られるた
め網点としての検出は不要）を８画素／ｍｍで読み取る
場合に注目画素が各網点の白あるいは黒ドットの中心近
くにあるとき高頻度で発生するパターンであり、通常の
文字・図形画像を読み取った場合にはほとんど発生しな
いものである。また、減算器３ｄの出力信号による条件
は原稿の背景部分で平均値で２値化した場合に発生する
ノイズパターンにより誤って網点パターンと判定するの
を避ける為のものである。これにより、網点画像では網
点ドットの中心近くのほとんどの画素で網点パターンを
検出できるのに対し、文字・図形画像での誤検出を極め
て少なくできる。

【００２０】次の網点用計数器４では、上記網点パター
ン検出回路３の出力および網点領域判定用メモリ５から
の前ライン同一水平位置の画素の網点用計数器４の計数
値（この場合は前ラインが原稿外となるため０）を受け
、網点パターン検出器３ｇの出力信号が“検出”の場合
は計数値を＋４し、“非検出”の場合は−１する。

【００２１】但し、ここで、前ラインの網点領域判定用
メモリ５による計数値がこの計数結果を越える場合は計
数値を前ラインの計数値と修正する。また、この計数値
は０〜１５までとし、これを越える可能性がある場合は
計数をこの範囲に制限する。この網点用計数器４の計数
値は網点パターンの検出状態を示すもので、数値が大き
いほど多く検出したことになる。即ち、注目画素が網点
領域にある可能性が強い（以下網点検出の度合の高い状
態と呼ぶ）こととなる。

【００２２】これにより、網点画像領域で離散的に発生
する網点パターン検出器３ｇの出力は平滑化され該領域
全体にわたって高い網点検出状態となり、逆に、文字・
図形領域で誤って検出された網点パターン検出器３ｇの
出力も平滑化され網点検出の度合の低い状態に留まるこ
ととなる。

【００２３】一方、中間調パターン検出回路６では、最
大値検出器３ａと最小値検出器３ｂ及び減算器３ｄによ
る３ライン×５画素の最大値、最小値及びその差信号を
用いて中間調パターン検出器６ａにおいて、予め設定さ
れた閾値ＴＨ２（通常６４程度が設定される）と閾値Ｔ
Ｈ３（通常８程度が設定される）および閾値値ＴＨ４（
通常２４０程度が設定される）を用いて次の条件で中間
調パターンの検出が行われる。 減算器３ｄによる差信号＜ＴＨ２ かつ最大値＞ＴＨ３ かつ最小値＜ＴＨ４の場合、 中間調パターン検出器６ａの出力信号を“検出”とし、
それ以外の場合は中間調パターン検出器６ａの出力信号
を“非検出”とする。

【００２４】ここで、上記減算器３ｄによる差信号の条
件は中間調画像領域では小領域内の信号差が少ないこと
から中間調パターンを検出するものであり、上記最大値
および最小値の条件は画像の背景や文字部のかすれ等の
部分で誤って中間調と判定されることを防ぐ為のもので
ある。

【００２５】次の中間調計数器７では、この中間調パタ
ーン検出器６ａの検出信号が、“検出”の場合は計数値
を＋２し、“非検出”の場合は−１する。この計数値は
０〜７までとし、これを越える可能性がある場合は計数
をこの範囲に制限する。この計数値は中間調パターンの
検出状態を示すもので、数値が大きい程多く検出したこ
とになる。即ち、注目画素が中間調領域にある可能性が
強い（以下中間調検出の度合の高い状態と呼ぶ）ことと
なる。

【００２６】領域判定制御回路８はこの２つの計数器４
，７の出力を受け、注目画素が文字・図形領域にあるか
、写真（中間調）領域にあるか、網点領域にあるかを判
定し、図３に示す制御法にしたがってフィルタ９および
乗算器１１にそれぞれ制御信号を発生する。

【００２７】図４にはこの場合のフィルタ９の特性を示
し、３×３マトリックスの中心画素位置を注目画素の係
数としてその周辺の画素の各係数を示すもので、（ａ）
は補正のない場合のフィルタ、（ｂ）〜（ｄ）は網点周
波数成分除去（モアレ除去）用ローパスフィルタ、（ｅ
）はセンサによるアパチャー効果補正用のラプラシアン
フィルタである。

【００２８】ディザ信号発生器１０は注目画素が原稿上
の４×４画素のマトリックス内のどの位置にあるかに従
って図５に示すディザ信号を発生する。すなわち、図５
は画像信号を４×４画素に分け各画素に対応する位置の
信号を示している。乗算器１１は図３に示す係数を乗算
し、加算器１２でその乗算出力とフィルタ９の出力が加
算され、さらに量子化器１３で固定閾値で２値化され、
最終的には本画像処理装置からの２値化出力として出力
される。

【００２９】この結果、例えば両計数器４，７の出力が
ともに０の場合は、文字・図形画像として、フィルタ９
で高域強調された画像信号が量子化器１３で単純２値化
されることとなる。また、網点用係数器４の出力が１５
で中間調用計数器７の出力が０の場合は、フィルタ９で
網点周波数成分が除去された後、ディザ信号が加算され
疑似中間調処理された２値信号が出力されることとなる
。逆に、網点用計数器４の出力が０で中間調用計数器７
出力が７の場合は、フィルタ９では画像信号レジスタ２
の出力信号がそのまま出力され、これにディザ信号発生
器１０によるディザ信号が加算されて疑似中間調処理さ
れた２値信号が出力されることとなる。

【００３０】以上の処理は１画素毎ライン終端まで繰り
返される。これにより、第１ライン目の２値化処理画像
信号が出力されたことになる。その後、入力信号として
第３ライン目の画像信号が送られ同様の処理により第２
ライン目の処理が行われる。以下同様にして、ページ終
了までライン単位の処理が行われることとなる。

【００３１】なお、最終ライン処理に関しては既に本画
像処理装置に対して全ライン数分の画像信号は入力済み
であり、次ラインデータとしては原稿枠外信号として全
白信号が用いられる。

【００３２】以上のように、本実施例では、網点用およ
び中間調用の２個の計数器４，７に応じて平滑化及び高
域強調等のフィルタリング係数およびディザ信号の重畳
度合を段階的に切り替えており、先に挙げたポートレー
ト写真中の目や髪の毛など高い周波数成分を有する部分
や網点印刷の灰色の背景から黒い髪に変わるような部分
についても連続してディザによる疑似中間調処理、ある
いはモアレ除去フィルタを施した後疑似中間調処理が施
されるため、従来の装置で生じていた処理方法の急激な
切り替えに基づく画質劣化のない良好な品質の２値化画
像を得ることができる。

【００３３】次に、図６は本発明の他の実施例を示して
おり、この実施例では、網点領域判定用メモリ５は計数
器４出力の代わりに、網点パターン検出器３ｇの出力を
記憶させる形となっている。この例では、網点領域判定
用メモリ５は２ライン分の網点パターン検出器３ｇの出
力を記憶しており、網点パターンレジスタ２２で注目画
素を中心とした３ライン×３画素の網点パターン検出器
３ｇの出力を保持し、これを用いて計数を行っている。

【００３４】この場合、係数は、３×３画素中に“検出
”画素がある場合、この画素数×２を加算し、１個もな
い場合は−１することとなる。なお、上記した注目画素
は画素信号レジスタ等で先に説明したように画素に対し
１ライン分後の画素となるため、フィルタ９の処理およ
び中間調用計数器７との同期を取るため、これら処理の
前に各々１ライン分の遅延を行うメモリ２３，２４を設
けている。

【００３５】また、図７は２値化処理部の他の実施例を
示しており、同図で、２５は近接画素に対するの後述の
量子化誤差を記憶するレジスタ、２６はその量子化誤差
信号を図８に示す所定の重み付け係数で加算する重み付
け加算器、２７はその加算信号に領域判定制御回路８か
らの制御信号に基づいて０〜１の所定の係数を乗算する
乗算器、２８は加算器１２の出力と上記乗算器２７の出
力の加算器、２９は量子化器１３により２値化され０あ
るいは１となった２値化出力を０および２５５のレベル
に変換する逆量子化器、３０は量子化器１３の入力から
この逆量子化器２９の出力を減算して量子化誤差信号を
発生する減算器、３１はその量子化誤差信号を一時記憶
する誤差メモリである。

【００３６】この実施例は２値化処理部に上記構成を備
え、ディザ信号および誤差信号の重み付け加算を伴った
誤差拡散法を用いたもので、図９はこの実施例における
フィルタ９、ディザ信号の乗算器１１および重み付け誤
差信号の乗算器２７の各係数を示し、本制御により、優
れた品質の２値化画像を得ることができる。

【００３７】なお、上記実施例では網点パターン検出回
路３に３ライン×５画素の画像信号を平均値で２値化し
た信号をパターンマッチングにより検出する方法を用い
たが、文献「茨木、小林、越智、：“網点写真に識別処
理方法”、電子情報通信学会論文誌、Ｖｏｌ．Ｊ７０−
Ｂ，Ｎｏ．２，ｐｐ．２２２−２３２，１９８７」にあ
るような、この２値化信号の水平方向および垂直方向の
変化点の数により判定する方法を用いても上記実施例と
同様の効果を奏する。また、特開平２−１１２０７７号
公報のようにブロック内の極点の数により判定する方法
を用いても上記実施例と同様の効果を奏する。

【００３８】また、上記実施例では網点の検出と中間調
の検出を同一の近傍画素を用いても行ったが、これをそ
れぞれ異なった近傍画素を用いるようにしてもよい。さ
らに、上記実施例ではパターンの検出を画素毎に逐次行
ったが、処理演算削減のため画像信号をＮ（例えば５）
画素毎にブロック化し、パターン検出をこの画素のブロ
ックで行い、その結果を注目ラインのＮ画素に対して適
用するいわゆるライン（垂直方向）逐次・画素（水平方
向）ブロックの処理としてもよい。

【００３９】また、ライン方向にもブロック化して水平
垂直方向ともブロック処理としてもよい。さらに、以上
の実施例では全て処理をハードウェアで実現しているが
、同等の処理をＣＰＵでソフトウェア的に処理してもよ
い。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、注目画
素の近傍画素信号を用いて網点パターンおよび中間調領
域パターンを検出する２つの検出回路と、この検出回路
出力によりＵＰ／ＤＯＷＮする２つの計数器を備え、こ
の計数器出力に応じて平滑化及び高域強調等のフィルタ
リング係数および２値化方法を段階的に切り替えるよう
に構成したので、２値化処理方法の急激な切り替えに基
づく画質劣化のない良好な品質の処理画像を得る画像処
理装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像処理装置のブロッ
ク構成図である。

【図２】図１の実施例による網点パターン検出器３ｇの
検出パターンの一例を示す説明図である。

【図３】図１の実施例によるフィルタおよびディザによ
る２値化方法の切り替え法の説明図である。

【図４】図１の実施例で用いるフィルタの特性図である
。

【図５】図１の実施例で用いるディザ信号を示す説明図
である。

【図６】本発明の他の実施例を示す画像処理装置のブロ
ック構成図である。

【図７】本発明のさらに他の実施例における２値化処理
部分のブロック構成図である。

【図８】図７の実施例による誤差重み付け加算の係数を
示す説明図である。

【図９】図７の実施例によるフィルタおよび誤差拡散法
による２値化方法の切り替え法の説明図である。

【符号の説明】

３　　　　網点パターン検出回路 ４　　　　計数器 ５　　　　網点領域判定用メモリ ６　　　　中間調パターン検出回路 ７　　　　計数器 ９　　　　フィルタ １０　　ディザ信号発生器 １１　　乗算器 １２　　加算器 １３　　量子化器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　文字・図形や写真、網点などが混在す
   る画像を電気的に走査して得られた多値画像信号を入力
   し２値化出力する画像処理装置において、注目画素を含
   む第１の近傍の画像信号を用いて網点パターンを検出す
   る網点パターン検出回路と、この網点パターン検出回路
   の出力を入力して網点パターン検出状態を計数する網点
   用計数器と、注目画素を含む第２の近傍の画像信号を用
   いて該画素が中間調領域にあるか否かを検出する中間調
   パターン検出回路と、この中間調パターン検出回路の出
   力を入力して中間調パターン検出状態を計数する中間調
   用計数器と、注目画素における上記２つの計数器のいず
   れかあるいは両方の出力に応じて段階的に異なった特性
   で画像信号をフィルタリングするフィルタと、このフィ
   ルタ出力を２値化する手段を備えたことを特徴とする画
   像処理装置。
2. 【請求項２】　　上記フィルタ出力を単純２値化および
   組織的ディザする２値化手段を備えたことを特徴とする
   請求項１記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】　　誤差拡散方法を用いて２値化する２値
   化手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像処
   理装置。
4. 【請求項４】　　上記計数器の少なくとも一方において
   パターン検出状態出力または当該計数器の出力を一時記
   憶する領域判定用メモリを有し、当該計数器がパターン
   検出状態出力およびこのメモリ出力を元に計数すること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像
   処理装置。