JPH0511465B2

JPH0511465B2 -

Info

Publication number: JPH0511465B2
Application number: JP60092589A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Hiratsuka; Masahiko Matsunawa
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1993-02-15
Also published as: JPS61251368A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）中間調表示された２値画像から元の中間調画像
を良好に推定することのできる２値画像の中間調
画像推定装置に関する。

（従来の技術）現在、実用に供されている出力装置、例えば表
示装置や印刷装置は白と黒の２値でしか表わせな
いものが多い。このような出力装置を用いて擬似
的に中間調を表現する方法として、濃度パターン
法（輝度パターン法）やデイザ法等が知られてい
る。濃度パターン法やデイザ法も共に面積階調法
の一種で、一定の面積（マトリクス）内に記録す
るドツトの数を変化させるものである。

濃度パターン法は第１５図ロに示すように閾値
マトリクスを用いて原稿の１画素に対応した部分
を複数ドツトで記録する方法で、デイザ法は第１
５図イに示すように原稿の１画素に対応した部分
を１ドツトで記録する方法である。それぞれ図に
示すように２値化された出力データが得られる。
この出力データは擬似的に白、黒２値で中間調画
像を表現するものである。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、このような２値化された擬似中間調
画像から、元の中間調画像（第１５図の入力デー
タに相当）に戻すことができれば、種々のデータ
処理を行うことができるので画像変換にも種々の
自由度をもたせることができ都合がよい。濃度パ
ターン画像の場合、パターンレベルの配置がわか
れば直ちに元の中間調画像に戻すことができる。
しかしながら、情報量のわりに解像力が低い。こ
れに対し、デイザ画像は濃度パターン画像と比較
して情報量のわりには解像力が高いが、元の中間
調画像に戻すことが困難である。従つて、デイザ
画像のみでは種々の画像変換を行うことができな
い。

本発明はこのよう点に鑑みてなされたものであ
つて、その目的は、２値画像（例えばデイザ画
像）から元の中間調画像を良好に推定することの
できる２値画像の中間調画像推定装置を簡単な構
成で実現することにある。

（問題点を解決するための手段）前記した問題点を解決する本発明は、白画素と
黒画素からなる２値画像内にＭ×Ｍ画素のサイズ
の単位領域を設定し、該単位領域を移動させなが
ら当該単位領域内の白画素数又は黒画素数をカウ
ントし、当該カウント値に基づいて中間調画像を
推定する２値画像の中間調画像推定装置におい
て、２値画像が分担して格納されたＭ個のランダ
ムアクセスメモリと、該ランダムアクセスメモリ
に共通にカラムアドレスを与えるカラムアドレス
発生器と、前記ランダムアクセスメモリ毎にライ
ンアドレスを与えるラインアドレス発生器と、該
ラインアドレス発生器及び前記カラムアドレス発
生器の出力により前記ランダムアクセスメモリを
走査し、前記ランダムアクセスメモリから出力さ
れる前記単位領域内の同一カラムの２値画像デー
タを順次加算する第１の加算器と、該第１の加算
器から出力される前記単位領域内の同一カラムの
２値画像データを順次格納する縦列接続されたＭ
＋１段のシフトレジスタと、前記単位領域内の白
画素数又は黒画素数の全数を中間調画像推定値と
して出力するレジスタと、前記レジスタの出力か
ら前記シフトレジスタの第Ｍ＋１段目のシフトレ
ジスタの出力を減算する減算器と、前記第１の加
算器の出力と前記減算器の出力を加算しその加算
出力が前記レジスタに一時的に格納される第２の
加算器とを有することを特徴とするものである。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。ここでは、さず組織的デイザ法の１つ
として、４×４のベイヤ（Bayer）形マトリクス
を閾値マトリクスとして用いた場合を例にとつて
説明する。

第１図は本発明装置にて使用する推定方法を説
明するためのマトリクス例を示す図である。イは
デイジタルデータに変換されたオリジナル中間調
画像、ロは４×４のベイヤ形デイザ閾値マトリク
ス、ハは閾値マトリクスロによつて白黒２値画像
（デイザ画像）に変換されたオリジナル画像イの
デイザ画像（２値画像）である。ここで、ベイヤ
形閾値マトリクスとは図ロに示すようにドツトが
分散するデイザパターンをとるものである。

ニは、デイザ画像ハの上を行方向及び列方向に
走査させるために、デイザ画像ハ内に設定される
単位領域である。図に示す例では単位領域ニの大
きさとして４×４にとつて、閾値マトリクスロと
同じにしているが、必ずしも一致させる必要はな
く任意の大きさ（例えば２×２）にすることもで
きる。

今、ニで定義した単位領域をホに示すようにデ
イザ画像の初期位置（第１行の第１列）に重ね
る。この場合、図のように単位領域内に含まれる
画素は、各々完全に含まれていることが望まし
い。即ち、ある画素の一部が欠けて含まれること
がないようにすることが望ましい。尚、ここでは
見やすくするため、黒値を斜線で示した。次にこ
の単位領域で囲まれた部分の白画素数を数えてそ
の値を中間調の推定値とする。ホに示す状態で単
位領域内の白画素数を数えると７である。従つ
て、１行１列目１，１の推定値は７である。次
に、単位領域を１画素分（この場合１列）だけ移
動させて、当該単位領域内の白画素数を数えると
７になる。同様の操作を第１行目の全ての列の全
ての画素について行う。そして、第１行目が終了
したら、単位領域ニを第２行目に移動させて、第
１列目２，１の画素から中間濃度推定操作を開始
する。そして、最後の行の最後の列まで単位領域
を移動させて中間調画像推定値を求めて、中間調
画像推定操作を終了する。

第１図のヘは、このようにして求めた推定中間
調画像を示す図である。勿論、このような方法で
は、イに示すオリジナル中間調画像よりも情報量
の少ないデイザ画像（同図ハ）から中間調画像を
推定するのであるからヘに示すように完全にはオ
リジナル中間調画像には戻らない。しかしなか
ら、オリジナル中間調画像の濃度レベルが急激に
変化するところ以外では、オリジナル中間調画像
にかなり近似した中間調画像が得られる。特に、
単位領域内に濃度変化がない時には、推定した中
間調画像値はオリジナル中間調画像値に完全に一
致する。

以上の中間調画像推定方法をフローチヤートで
示すと、第２図に示すようなものとなる。まず、
第１行第１列目１，１に単位領域を初期設定して
単位領域内の白画素数をカウントし、当該カウン
ト値を１，１の画素の中間調濃度推定値とする。
次に、行はそのままに単位領域を１列ずつシフト
して単位領域内の白画素数をカウントし中間調濃
度推定値を求める。そして、第１行目の最後の列
の推定操作が終了したら、第２行目第１列２，１
の画素について推定操作を行う。以上の推定操作
を第２行目の最後の列まで行つたら、次の行に移
る。そして、最後の行の最後の列の画素の中間調
画像推定値を求めると、シーケンスを終了する。

第３図は本発明に係る中間調画像推定装置の一
実施例を示す構成ブロツク図である。図に示す実
施例は、２値画像としてデイジタル２値画像を用
い、このデイジタル化された２値画像の中間調画
像を推定するものである。図において、RAM０
乃至RAM３はデイジタル化された２値画像デー
タを分担して格納するランダムアクセスメモリ
（以下RAMと略す）で、これらRAMとしては、
例えばMOSIC等の半導体集積回路が用いられる。
これらRAMに格納されている２値画像データと
アドレスとの関係を示すと、第４図の通りであ
る。これら２値画像データは画像をスキヤナ等で
読取り、デイザ法等で２値化したものであつても
よいし、コンピユータ内で作成した２値画像であ
つてもよい。尚、図に示す例は単位領域が４×４
の場合を示している。

デイジタル２値画像データを格納したRAM領
域が、第４図に示すようにライン（行）とカラム
（列）のマトリクスで表わせるものとする。第１
のRAM０は０ライン、４ライン、…と４つおき
のデータを格納し、第２のRAM１は１ライン、
５ライン、…と４つおきのラインのデータを格納
し、第３のRAM２は２ライン、６ライン、…と
４つおきのラインのデータを格納し、第４の
RAM３は３ライン、７ライン、…と４つおきの
ラインのデータを格納する。

L₀乃至L₃は、各RAM毎にラインアドレスを与
えるラインアドレス発生器、Ｃは各RAMに共通
のカラムアドレスを与えるカラムアドレス発生器
である。これら各RAM（RAM０〜RAM３）の
出力をそれぞれd₀〜d₃とする。１１は各RAMの
出力d₀〜d₃を受けて加算して３ビツトデータD₀
〜D₂として出力する第１の加算器、SR₁は加算器
１の出力D₀〜D₂を受ける３ビツトのシフトレジ
スタで、以下SR₂乃至SR₅は前段のシフトレジス
タの出力を受ける３ビツトのシフトレジスタであ
る。

１２は、予め設定された大きさ（ここでは４×
４）の単位領域内の白画素数の全数（カウント
値）を中間調画像推定値として出力する５ビツト
のレジスタで、その出力をQ₀〜Q₄とする。１３
は５段目のシフトレジスタSR₅の出力q₀〜q₂と、
レジスタ１２の出力を受け、レジスタ１２の５ビ
ツト出力からシフトレジスタSR₅の出力を減算す
る減算器、１４は第１の加算器１１の３ビツト出
力と、減算器１３の４ビツト出力を受けてこれら
出力を加算する第２の加算器である。該第２の加
算器１４の５ビツト出力は、前記レジスタ１２に
一時的に格納される。このように構成された装置
の動作を説明すれば、以下の通りである。

各RAMは第５図に示すようなラインクロツク
により、それぞれ同図に示すようなラインアドレ
スを各RAMに設けられたラインアドレス発生器
L₀〜L₃の出力信号により選択する。そして、選
択されたラインアドレスと対応するRAMナンバ
ー(N)の関係は第４図に示すようなものとなる。例
えば、ラインアドレスが０のときには、RAM０
は０ラインのデータを、RAM１は１ラインのデ
ータを、RAM２は２ラインのデータを、RAM
３は３ラインのデータを出力し、ラインアドレス
が１のきには、RAM０は４ラインのデータを、
RAM１は５ラインのデータを、RAM２は６ラ
インのデータを、RAM３は７ラインのデータを
それぞれ出力する。

各RAMは、同様にしてカラムアドレスも共通
のカラムアドレス発生器Ｃからの信号により選択
する。ラインとカラムの信号がアドレスとして入
力されたRAMは、当該ライン／カラムに相当す
るアドレスに格納されている２値データd₀〜d₃を
出力する。出力された２値データd₀〜d₃は、続く
第１の加算器１１で単純加算され、その和は３ビ
ツトデータD₀〜D₂として出力される。ここで、
出力ビツト数を３ビツトにとつたのは、d₀〜d₃が
全て１の場合（最大値の場合）に２ビツトでは和
（＝４）が表現しきれないからである。出力ビツ
ト数が３ビツトあれば７まで表現でき、十分であ
る。

第１の加算器１１の出力D₀〜D₂は初段のシフ
トレジスタSR₁に入力される。このとき、５段目
のシフトレジスタSR₅から出力される４クロツク
前の３ビツト出力をq₀〜q₂とする。前回演算時の
推定された中間調画像データ（Q₄Q₃Q₂Q₁Q₀）₀は
レジスタ１２に蓄えられている。ここで、レジス
タ１２の出力ビツト数を５ビツトにとつたのは、
推定値の最大値が４×４（＝16）であり４ビツト
では表現しきれないからである。

減算器１３は、シフトレジスタSR₅の３ビツト
出力q₀〜q₂と、レジスタ１２の前回５ビツト出力
データ（Q₄Q₃Q₂Q₁Q₀）₀を受けて、以下に示す演
算を行う。

（Q₄Q₃Q₂Q₁Q₀）₀−（q₂q₁q₀） …(1) そして、(1)式で示される演算結果は、４ビツト
（乃至は５ビツト）データとして第２の加算器１
４に与えられる。該第２の加算器１４は、第１の
加算器出力（D₂D₁D₀）と、(1)式で示される減算
器１３の出力を受けて、以下に示す演算を行う。

（Q₄Q₃Q₂Q₁Q₀）₀−（q₂q₁q₀）＋（D₂D₁D₀） …(2) そして、(2)式で表わされる値が、新しい中間調
画像推定値（Q₄Q₃Q₂Q₁Q₀）_Nになる。即ち、
（Q₄Q₃Q₂Q₁Q₀）_Nは次式のように表わされる。

（Q₄Q₃Q₂Q₁Q₀）_N ＝（Q₄Q₃Q₂Q₁Q₀）₀ −（q₂q₁q₀）＋（D₂D₁D₀） …(3) 以下に、このことを数学的に説明する。今、第
６図に示すような単位領域内のデイザ画像（２値
データ）を、ｉラインｊカラムのデータdijとし
て dij（ｉ＝１，…，４，ｊ＝１，…，４）＝０又は１ …(4) とすると、推定中間調画像Q^_Nは Q^_N＝₄ 〓ⁱ⁼¹ ₄ 〓^j=1 dij …(5) で表わされる。今、 Pj＝₄ 〓ⁱ⁼¹ dij …(6) とすると、(5)式は、以下に示すように変形され
る。

Q^_N＝₄ 〓^j=1 Pj …(7) (7)式を類推して、１つ前の推定中間調画像Q₀
は Q^₀＝₃ 〓^j=0 Pj …(8) 第５図を参酌すると、(7)、(8)式より次式が成立
する。

Q^_N＝Q^₀−P₀＋P₄ …(9) ここで、 Q^_N＝（Q₄Q₃Q₂Q₁Q₀）_N Q^₀＝（Q₄Q₃Q₂Q₁Q₀）₀ P₀＝（q₂q₁q₀） P₄＝（D₂D₁D₀）であるから、(9)式と(3)式とは一致し、第３図に示
す回路で、中間調画像の推定値を求めることがで
きることがわかる。

以上、２値画像から中間調画像を推定する場合
について説明したが、この推定された中間調画像
に階調変換を施したり、フイルタにかけたり、拡
大・縮小変換を施したりすることにより、新たな
２値画像を得ることができる。

第７図は推定中間調画像に階調変換（階調処
理）を行う場合を示すフローチヤートである。図
に示すフローは、本発明により推定された中間調
画像に階調変換を施し、変換された中間調画像に
対して、閾値マトリクスを用いて新たな２値画像
を得るものである。階調変換特性としては、第８
図に示すようなものが考えられる。図のf₁，f₂は
それぞれ階調変換特性曲線で、横軸は入力、縦軸
は出力である。図中に示す数字は濃度レベルであ
る。

第９図イは第１図ヘを第８図のf₁特性で階調変
換された中間調画像、ロは第８図のf₂特性で階調
変換された中間調画像、ハはイに示す画像に対し
て２値化した２値画像、ニはロに示す画像に対し
て２値化した２値画像である。階調変換特性の違
いにより、２値画像が大きく異なることがわか
る。

第１０図は推定中間調画像をフイルタにかける
場合を示すフローチヤートである。図に示すフロ
ーは、本発明により推定された中間調画像をフイ
ルタにかけ、フイルタリングされた中間調画像に
対して、閾値マトリクスを用いて新たな２値画像
を得るものである。フイルタ特性としては、第１
２図に示すような例がある。イはハイパスコンボ
リユーシヨンフイルタ、ロはローパスコンボリユ
ーシヨンフイルタである。

第１図ヘに示す推定された中間調画像を、第１
１図イ，ロに示す特性のフイルタにかけると、そ
れぞれ第１２図イ，ロに示すようなハイパス、ロ
ーパス中間調画像が得られる。これら中間調画像
に対して、それぞれハ，ニに示すデイザマトリク
スを用いて２値化すると、ホ，ヘに示すような２
値画像（デイザ画像）が得られる。

第１３図は推定中間調画像を拡大・縮小する場
合を示すフローチヤートである。図に示すフロー
は、本発明により推定された中間調画像を拡大・
縮小し、拡大・縮小された中間調画像に対して閾
値マトリクスを用いて新たな２値画像を得るもの
である。拡大・縮小の方法としては、例えば補間
法が用いられる。

第１４図イは第１図ヘに示す中間調画像をニア
リストネイバーフツド法（Nearest
Neighborhood法）によつて、1.25倍に拡大した
中間調画像、ロは同じく0.75倍に縮小した中間調
画像である。これら中間調画像に対して、それぞ
れハ，ニに示すデイザマトリクスを用いて２値化
すると、ホ，ヘに示すような２値画像が得られ
る。

尚、上述した２値画像から中間調画像を推定す
る場合、２値画像がデイザ画像或いは濃度パター
ン画像であることが好ましく、特にデイザ画像で
あることが好ましい。前記デイザ画像がランダム
デイザや条件付デイザよりも組織的デイザ画像で
あることが好ましい。前記組織的デイザ画像にお
いて、前記単位領域の大きさは全ての閾値を１つ
ずつ含むようにするためにデイザ閾値マトリクス
の大きさと等しいことが好ましい。

上記の説明においては、中間調画像を推定する
のに、単位領域内の白画素数をカウントする場合
を例にとつた。しかしながら、本発明はこれに限
るものではなく、単位領域内の白領域と黒領域の
比率に基づいて中間調画像を推定するものであれ
ば、どのような方法を用いてもよい。上述の説明
では、１画素ずつスキヤンして中間調を得ていた
が本発明はこれに限るものではなく、２画素以上
ずつスキヤンするようにしてもよい。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明によれば、
単位領域を設定し、この単位領域で２値画像上を
走査し、単位領域内の白画素数をカウントし、当
該カウント値を推定中間調画像値とすることによ
り、オリジナル中間調画像に近い画像を簡単な構
成で得ることができる。具体的に言えば、この構
成では、加算器を二つ用いるものの、第１の加算
器としては、Ｍ×Ｍ個の入力を受ける加算器でな
くＭ個の入力を受ける加算器を用い、第２の加算
器としては、単位領域の移動による単位領域内の
白画素数又は黒画素数の変動分のデータと第１の
加算器の出力データとを加算する加算器を用いる
ことができるので、特にＭが大きいとき、Ｍ×Ｍ
個の入力を受ける加算器を用いる場合に比べて、
構成を簡単にできる。又、このようにして中間調
画像が得られると階調変換、拡大・縮小等の種々
の処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置にて使用する推定の方法の
説明図、第２図は本発明装置における推定手順を
示すフローチヤート、第３図は本発明装置の一実
施例を示す構成ブロツク図、第４図はRAMに格
納されている２値画像データとアドレスとの関係
を示す図、第５図はRAMのラインアドレスを示
す図、第６図は単位領域内のデイザ画像を示す
図、第７図は階調変換を示すフローチヤート、第
８図は階調変換特性を示す図、第９図は階調変換
による２値化処理を示す図、第１０図はフイルタ
リングを示すフローチヤート、第１１図はフイル
タ特性を示す図、第１２図はフイルタリングによ
る２値化処理を示す図、第１３図は拡大・縮小を
示すフローチヤート、第１４図は拡大・縮小によ
る２値化処理を示す図、第１５図は従来の２値化
法を示す図である。１１，１４…加算器、１２…レジスタ、１３…
減算器、RAM０〜RAM３…ランダムアクセス
メモリ、L₀〜L₃…ラインアドレス発生器、Ｃ…
カラムアドレス発生器、SR₁〜SR₅…シフトレジ
スタ。

Claims

【特許請求の範囲】１白画素と黒画素からなる２値画像内にＭ×Ｍ
画素のサイズの単位領域を設定し、該単位領域を
移動させながら当該単位領域内の白画素数又は黒
画素数をカウントし、当該カウント値に基づいて
中間調画像を推定する２値画像の中間調画像推定
装置において、２値画像が分担して格納されたＭ個のランダム
アクセスメモリと、該ランダムアクセスメモリに
共通にカラムアドレスを与えるカラムアドレス発
生器と、前記ランダムアクセスメモリ毎にライン
アドレスを与えるラインアドレス発生器と、該ラ
インアドレス発生器及び前記カラムアドレス発生
器の出力により前記ランダムアクセスメモリを走
査し、前記ランダムアクセスメモリから出力され
る前記単位領域内の同一カラムの２値画像データ
を順次加算する第１の加算器と、該第１の加算器
から出力される前記単位領域内の同一カラムの２
値画像データを順次格納する縦列接続されたＭ＋
１段のシフトレジスタと、前記単位領域内の白画
素数又は黒画素数の全数を中間調画像推定値とし
て出力するレジスタと、前記レジスタの出力から
前記シフトレジスタの第Ｍ＋１段目のシフトレジ
スタの出力を減算する減算器と、前記第１の加算
器の出力と前記減算器の出力を加算しその加算出
力が前記レジスタに一時的に格納される第２の加
算器とを有することを特徴とする２値画像の中間
調画像推定装置。