JPH0440071A - 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、画像をデジタル的に処理するスキャナや複写
機、ファクシミリ等の画像処理装置シこ関するものであ
る。

〔従来の技術〕

走査して得られた画像信号をサンプリングしてデジタル
的に処理する画像処理装置において、各ドツトを多諧調
で表示あるいは記録する表示・記録装置が得難いため、
疑似的に階調再現処理を施すことが多い。この疑似階調
化処理には従来からディザ法や濃度パターン法等が用い
られてきたが、より解像度特性が優れた誤差拡散法が注
目されている。しかし、この誤差拡散法では、写真等の
濃淡変化の少ない画像では、出力画像に独特の縞パター
ンが発生し、画質を著しく損なっていた。これを改善す
るため、ディザ法と誤差拡散法を融合した方法が考案さ
れている。第７図は特開平１−１１５２７１号公報に示
された、このような１方式のブロック系統図である。

第７図において、１は注目画像信号およびその近傍の信
号のエツジ成分を検出するエツジ検出器、２はディザ信
号発生器、３はエツジ検出器１の出力を入力としてセレ
クタ４を制御し、ディザ信号発生器２の出力信号あるい
は“０”を切り替え選択するための混合決定回路、５は
注目画像信号ａとセレクタ４の出力信号とを加算する加
算器、６は誤差拡散回路である。

誤差拡散法については、文献「フロイドとスタインベル
ク、ニス・アイ・デー１７．７５〜７７頁。

１９７６　（Ｒ，Ｗ、ＦＩｏｙｄ　ａｎｄ　Ｌ、Ｓｔｅ
ｉｎｂｅｒｇ：ＳＩＤ、１７．ｐｐ、７５−７７　（１
９７６）　）　Ｊで発表がなされている。第８図は、誤
差拡散回路６を示すブロック系統図である。同図におい
て、７は加算器５の出力と後述の重付は演算器１１の出
力とを加算する加算器、８は加算器７の出力を量子化す
る量子化器、９は量子化による誤差を計算する誤差演算
器、１０は誤差演算器９からの誤差信号を一時的に記憶
するための誤差バッファメモリ、１１は誤差バッファメ
モリ１０内から注目画像の近傍の誤差信号を読み出し、
重み付は演算をする重付は演算器である。

次に動作について説明する。ここで、画像信号は０から
２５５までの２５６階調とし、２５５が白（明）、０が
黒（暗）とする０画像信号８が入力されてくると、まず
エツジ検出器１において、注目画像信号を中心とする３
×３画素の画像信号中の最大値および最小値を検出し、
さらに、両者の差を測定し、あらかじめ定められた閾値
（例えば３２）と比較を行なう、差が闇値以上の場合は
エツジ成分検出として検出信号すで混合決定回路３に通
知する。混合決定回路３は検出信号すを受けてセレクタ
４を信号Ｃにより制御し、０を選択出力させる。逆に、
差が閾値より小さい場合はセレクタ４はディザ信号発生
器２の出力信号ｄを選択出力する。第９図は、４×４画
素組織的ディザによるディザマトリクスの一例を示す。

同図のＡＲは走査方向を示す。

セレクタ４の出力信号ｅは、注目画像信号ａと加算器５
で加算され、誤差拡散回路６に信号ｆとして送られる。

誤差拡散回路６では、画像データｆは加算器７で重付は
演算器１１の出力である補正データｇと加算され、補正
信号りとなる。この信号は量子化器８で量子化される。

２値量子化の一例として、ｈ≧１２８のとき量子化信号
ｉ＝１で、ｈ＜１２８のときｉ＝０ となる。量子化器８の出力信号ｉは、２値化信号として
この処理装置から出力されるとともに、誤差演算器９に
も入力され、この回！９で量子化誤差（ここで出力信号
ｉ　ｓ＝　ｌは画像信号レベルで２５５、同じく０は０
と見なす）が計算され、注目画素に対する誤差データｊ
として誤差バッファメモリ１０のメモリ１０ｍに書き込
まれる。誤差バッファメモリ１０には、量子化で生じた
誤差データが現ラインおよび２ライン前まで計３ライン
分蓄えられている。補正データｇは、重付は演算器１１
において第８図の１０ａ〜１０１の位置の誤差データを
第１０図に示す重付けで加算演算されたものである。第
１０図で斜線部分が注目画像である。

このように、エツジ成分の大小に応じて原画像信号に付
加するディザ信号の割合を変えることにより、エツジ成
分の多い文字・図形画像や網点画像において誤差拡散法
の特長である解像度の良好な画像が得られる。また、写
真のように信号変化の少ない画像では、ディザ信号によ
り疑似輪郭を削減することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例における画像処理装置では、
誤差データにの総数和は１．０となっているため、付加
するディザ信号ｄのレベルをあまり大きく設定すること
ができず（上記例では＋８〜−８）、ディザ法の特長で
ある滑らかな階調性を得ることができないという問題が
あった。また、誤差拡散法は元来、原画信号の階調レベ
ルを出力画において保存する方法であるため、新聞等の
ように背景が黒ずんだ原画では出力画の背景部に黒いド
ツトが現れ、逆に淡い文字部では文字部内に白いドツト
が現れてしまうという問題があった。

また、従来の画像処理装置で出力された画像をファクシ
ミリ等で伝送ないしは蓄積する場合、誤差拡散法特有の
縞パターンにより、組織的ディザ法に比べ、ファクシミ
リ用のＭＨ／ＭＲ／ＭＭＲ符号化方式では、符号量が２
倍〜６倍程度になってしまうという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、疑似階調化（量子化）により、
より高品位な画像を得るとともに、符号発生量について
も制御可能な画像処理装置を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために本発明は、注目画像信
号およびその近傍の信号中の変化量を検出する変化量検
出手段と、ディザ信号を発生するディザ信号発生手段と
、注目画像信号とディザ信号および重付は演算手段から
の信号を混合加算する混合手段と、この混合手段の出力
を量子化する量子化手段と、この量子化手段の出力を逆
量子化した信号レベルと混合手段の出力レベルとの誤差
を検出する誤差演算手段と、この誤差演算手段の出力を
一時的に記憶する誤差バッファメモリと、この誤差パン
ツアメモリ内の近傍画素に対応する誤差信号出力をあら
かじめ定められた重み付けにより演算する重付は演算手
段とを備え、変化量検出手段の出力および外部より与え
られるレベル設定信号に基づき、適応的に注目画像信号
とディザ信号および重付は演算手段の出力信号を混合加
算して量子化するようにしたものである。

〔作用〕

本発明による画像処理装置では、誤差重み付は総和を１
より小さくすることにより、符号発生量を抑えることが
可能で、適応的にディザ信号と補正データの混合比が変
わるので、写真等の中間調画像に対しても良質な疑似￥
Ｊ＃調画像が得られる。

また、最大値最小値検出手段により文字・図形領域およ
び背景領域が検出可能で、文字・図形画像についても背
景部の黒ドツト、文字部の白ドツト等の無い良質な画像
が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図は、本発明による画像処理装置の一実施例を示す
ブロック系統図である。同図において、２はディザ信号
を発生するディザ信号発生器であり、１２は注目画素近
傍の変化量を検出して変化量信号ｌを出力する変化量検
出器、１３は文字・背景検出信号ｍを出力する最大値最
小値検出器、１４は重付は演算器１１の出力である補正
データｎとディザ信号ｄと注目画像信号ａを混合加算す
る混合器、８は混合器１４の出力信号ｐを量子化する量
子化器、９は量子化器８の出力信号ｑを入力として量子
化による誤差を計算する誤差演算器、１０は量子化誤差
ｒを一時的に記憶するための誤差バッファメモリ、１１
は誤差バッファメモリ１０内から注目画像の近傍の誤差
信号Ｓを読み出し、重み付は演算をする重付は演算器で
ある。

第２図は混合器１４を詳細に示すブロック系統図である
。同図において、１５は本実施例の制御部としてのＣＰ
Ｕ　（図示せず）からの混合比設定信号ｔおよび変化量
検出器１２の出力信号ｌを受けてディザ信号ｄに対する
係数Ｕを作成する第１の係数作成器、１６はディザ信号
に対する乗算を行ないデータＶを出力する乗算回路、１
７はＣＰＵからの混合比設定信号ｔおよび変化量検出器
出力信号ｌを受けて補正データｎに対する係数Ｗを作成
する第２の係数作成器、１日は補正データｎに対する乗
算を行ないデータＸを出力する乗算回路、１９はデータ
ｙを出力する極性反転用インバータ、２０は係数乗算後
の最終的な補正データ２作成用の加算器、２１は係数乗
算後のディザ信号Ｖと補正データ２を加算する加算器、
２２は最大値最小値検出器１３からの文字・背景検出信
号ｍを受けて、加算器２１の出力信号ａａあるいは０を
選択出力するセレクタ、２３はセレクタ２２の出力信号
ｂｂと注目画像信号ａを加算してデータｐを出力する加
算器である。

また、第３図は重付は演算器１１を示すブロック系統図
である。同図において、２４〜２８および３４．３５は
誤差バッファメモリ１０からシーケンシャルに読み出さ
れる前ラインあるいは現うインの誤差データＳａあるい
はｓｂを所定クロック分だけ遅らせるためのランチ、２
９〜３３および３６．３７は近傍画素の誤差データを第
４図に示す重み付は係数で乗算するための乗算回路、３
８はこれら乗算器路の出力の総和を計算する加算器であ
る。第３図で、２９ａ〜３３ａ、３６ａ。

３７ａおよび２９ｂ　〜３３ｂ、３６ｂ、３７ｂは各乗
算器２９〜３３，３６．３７の入力信号および出力信号
である。

以下、本実施例の動作について説明する。

画像信号ａが入力されると、変化量検出器１２は注目画
像信号を中心とする３／３画素の画像信号中の最大値し
□つと最小値Ｌ　＊　ｉ　ｎとの差を検出し、その条件
に応じた変化量信号ｌを出力する。変化量信号ｌは、Ｌ
□ｘ−Ｌ、ｉｎ〈ＴＩのとき０、Ｔ１≦Ｌｚ−ａｘ　　
’＝ａｉ、、＜７２のとき１、Ｌ□ｘ　−Ｌ　ｖａｉお
≧Ｔ２のとき２となる。

この時、最大値最小値検出器１３でも同様に３ｘＳｊｉ
像信号中の最大値最小値を検出し、その条件に応じた文
字・背景検出信号ｍを出力する。文字・背景検出信号ｍ
は、Ｌ□８〈Ｔ３又はＬ　Ｉｌｉイ〉Ｔ４のとき１とな
り、これ以外のときＯとなる。

ここで、Ｔ１〜Ｔ４はＣＰｔＪで設定される動作パラメ
ータであり、各々、３２．１２８，８．２４８程度が用
いられる。

この時、ディザ信号発生器２では、第４図のディザマト
リクスを用いてディザ信号ｄを発生する。

混合器１４では、この変化量信号ｌ、文字・背景検出信
号ｍおよびＣＰＵからの混合比設定信号ｔにもとづいて
、注目画像信号ａにディザ信号ｄと補正データｎを混合
する。すなわぢ、まず誤差へソファメモリ１０から、前
ラインおよび現ラインの誤差データＳが読み出され、第
３図の重付は演算器１１のランチ２４〜２８および３４
．３５に第１図に示す１０ｆ〜１（ｌの７画素に対応す
る誤差データがそれぞれ設定される。これら誤差データ
は第５図に示す重みで乗算され（第５図で斜線部は注目
画像を示す）、これらを加算器３８が加算し、補正デー
タｎとする。ここで、乗算回路２９〜３３および３６．
３７はいずれも通常の固定少数無演算乗算器ではな（、
単に入力と出力とをピントをずらして配線しただけの回
路である。

たとえば１／８を乗算する乗算回路３０では第６図のよ
うな配線となっている。第６図で、左側は乗算器路３０
の入力信号３０ａに対応し、右側は乗算器Ｂ３０の出力
信号３０ｂに対応する。

第１の係数作成器１５（第２図）では表１に基づき、デ
ィザ信号ｄの混合比を作成する。

フタ（例ニア４Ｌ３１５３タイプ）から構成されている
。

一方、第２の係数作成器１７でも、表２にもとづき補正
データｎの混合比を作成する。乗算回路表２−１／２ 表２−２／２ 乗算器１１６で上記混合比にもとづきディザ信号ｄを乗
算する。なお、上記混合比は１／２”　（ｎ：整数）あ
るいはＯとなっており、乗算回路１６は通常の固定少数
点乗算器は不要で、単にビットをシフトして選択するた
めのゲート機能付のセレ１８で表２−１／２の信号Ｘ混
合比にもとづき補正データｎを乗算した信号Ｘをインバ
ータ１９で極性反転してデータｙとした後、加算器２０
で再度補正データｎと加算し、表２−２／２の信号２混
合比Ｋｂにもとづき乗算した信号２を作成する。

なお、乗算回路１８も同様にゲート機能付セレクタから
構成されている。また、表１９表２において、ｔは混合
比設定信号、ｌは変化量信号である。

加算器２１はこれら係数乗算後のディザ信号Ｖと補正デ
ータ２を加算する。セレクタ２２は、文字・背景検出信
号ｍがＯのとき、加算器２１の出力信号ａａを選択し、
１のときＯを選択する。そして、加算器２３は、セレク
タ出力信号ｂｂに注目画像信号ａを加算し、量子化器８
および誤差演算器９　（第１図）、に信号ｐとして出力
する。

量子化器８は、前記の従来例と同様、１２８以上か否か
を判定し、量子化信号ｑを作成し、２値化信号として出
力する。誤差演算器９においても従来例と同様に、注目
画素に対する量子化誤差データｒを計算し、次の画素の
画像信号処理の準備として誤差パンツアメモリに格納す
る。

上記処理を式で導く場合について説明する。注目画像デ
ータを！、、ｊ、ディザ信号をｄｉ＋ｊ、逆量子化デー
タを”Ｊｉ＋ｊ、第５図の誤差拡散重み付は係数をｄｌ
、（、誤差データをｅｉ、ｊ、混合データｐをＸ’ｉ、
ｊ、注目画像に対するディザ信号混合比をＫａ、補正デ
ータ混合比Ｋｂとすると、文字・背景検出信号ｍが００
とき、 ｘ’＝、ｉ−ｘＡ、Ｊ＋Ｋａｄ４．７＋ＫｂΣｄ　ｌ＋
　Ｌ　’　ｅ　ｉ＋ｌＩ＋　ｊ＊となり、 Ｘ’Ｌｊ≧１２８ならばｙ、、ｊ−２ｓｓ、それ以外は
ｙ、、ｊ−ｏとなり、 ｅ五＊　ｊ　＝Ｘ　’　ｉｎ　ｊ　−’／　ｉｔ　ｊと
なる。なお、Σは第１図の１０ｆ〜ＩＯＡの総和である
。

文字・背景検出信号ｍが１のとき、 Ｘｉ、ｊ≧１２８ならばｙ、、、−２５５、それ以外は
）’＝、Ｊ＝Ｏとなり、 ｅｉ＋　ｊ　　□　”　Ｌ　ｊ　　−’Ｉ　ｉｎ　ｊと
なる。

以上のように本実施例においては、誤差データの係数総
和を１．０以下に設定可能としたため、付加するディザ
信号レベルを大きくとれ、写真画像等でディザ法の特長
である滑らかな階調性を有する疑似階調画を得ることが
できる。また、これにともない誤差拡散法特有の縞パタ
ーンの発生を抑えることができ、データ圧縮に対する適
合性を上げることができる。さらに、最大値・最小値を
用いた文字・前景検出機能により背景の不要な黒ドツト
や文字部内の白抜け（白ドツト）の発生がなくなり、文
字・図形画像での画質も大幅に向上できる。

なお、上記実施例ではディザ信号の混合式Ｋａは変化量
信号により０〜１に変化するが、混合比設定信号の特殊
な場合として全てＫａ＝１．Ｋｂ＝０という組合せをも
たせれば、単一の回路でディザ法〜誤差拡散まで種々の
重み付けで設定可能な画像処理装置が実現できる。

また、上記実施例では、２値疑似階調処理の場合につい
て説明したが、２値量子化器の代わりに多値（３以上）
量子化器を用いることにより、多階調の表現能力のある
表示装置用の画像処理装置としでも上記実施例と同様の
効果を奏する。

また、変化量検出器１２は最大値と最小値の差を利用す
るものを説明したが、いわゆるラプラシアンフィルタを
用いたエツジ検出器によっても上記と同様の効果がある
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、変化量検出手段の出力お
よび外部より与えられるレベル設定信号に基づき、適応
的に注目画像信号とディザ信号および重付は演算手段の
出力信号を混合加算して量子化するようにしたことによ
り、誤差拡散処理における誤差重み付は総和を１未満に
も設・定でき、しかもディザ信号と誤差重み付は加算デ
ータの混合比を近傍信号中の最大値・最小値や信号変化
量に応じて適応的に変わるようにできるので、写真等の
中間調画像や文字・図形画像さらにはこれらが混在した
画像において極めて良好な画質が得られるとともに、デ
ータ圧縮に対する適合性のよい画像処理装置が実現でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第り図は本発明による画像処理装置の一実施例を示すブ
ロック系統図、第２図は第１図の装置を構成する混合器
を示すブロック系統図、第３図は第１図の装置を構成す
る重付は演算器を示すブロック系統図、第４図はディザ
マトリクスの説明図、第５図は第１図の実施例で使用し
た誤差データ重み付は係数の説明図、第６図は第３図の
重付は演算器を構成する乗算回路の配線説明図、第７図
は従来の画像処理装置を示すブロック系統図、第８図は
第７図の装置を構成する誤差拡散回路を示すブロック系
統図、第９図は従来の装置で用いるディザマトリクスの
説明図、第１０図は従来の装置で用いる誤差データ重み
付は係数の説明図である。 ２・・・ディザ信号発生器、８・・・量子化器、９・・
・誤差演算器、１０・・・誤差パフファメモリ、１１・
・・重付は演算器、１２・・・変化量検出器、１３・・
・最大値最小値検出器、１４・・・混合器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 注目画像信号およびその近傍の信号中の変化量を検出す
   る変化量検出手段と、ディザ信号を発生するディザ信号
   発生手段と、前記注目画像信号とディザ信号および後記
   重付け演算手段からの信号を混合加算する混合手段と、
   この混合手段の出力を量子化する量子化手段と、この量
   子化手段の出力を逆量子化した信号レベルと前記混合手
   段の出力レベルとの誤差を検出する誤差演算手段と、こ
   の誤差演算手段の出力を一時的に記憶する誤差バッファ
   メモリと、この誤差バッファメモリ内の近傍画素に対応
   する誤差信号出力をあらかじめ定められた重み付けによ
   り演算する重付け演算手段とを備え、前記変化量検出手
   段の出力および外部より与えられるレベル設定信号に基
   づき、適応的に注目画像信号とディザ信号および重付け
   演算手段の出力信号を混合加算して量子化することを特
   徴とする画像処理装置。