JPH0563984A - 中間調二値データ発生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】データの精度を維持したままでテクスチャが発
生することなく二値化することができる方式の中間調二
値データ発生回路を実現する。 【構成】濃度変換回路４を除去し、補正限界値算出回路
１０５は上下限値ＹU，ＹL を算出し、閾値算出回路１
０８は閾値Ｆを動的に算出する。ここで、この閾値Ｆを
テクスチャ抑止回路１１４からの値Ｚで補正してテクス
チャ発生を抑止する。補正値修正回路１０６は補正され
た値Ｄを上下限値ＹU ，ＹL の範囲以内に修正し、誤差
算出回路１０９は、上下限値ＹU ，ＹL も用いて二値化
誤差Ｇを算出する。そして、上下限値ＹU ，ＹL により
γ補正対応の作用を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、中間調二値データ発
生回路に関し、詳しくは、ＦＡＸや複写機等の画像デー
タ処理回路に用いられ、入力された画像の濃淡を空間的
な分布に置き換えることにより、疑似的に中間調が表示
できる二値化方式を具現する中間調二値データ発生回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来の中間調二値データ発生回
路の構成を説明するためのブロック図であり、この回路
は、原画像１の対象画素（＊）の濃淡を読み取って濃度
アナログ値Ａを生成する画像入力装置の具体例としての
イメージスキャナ２と，Ａ／Ｄ変換回路３，濃度変換回
路４，補正値算出回路５，比較回路６，誤差算出回路
９，誤差メモリ１０，係数行列１１，テクスチャ抑制回
路１４を備えている。

【０００３】Ａ／Ｄ変換回路３は、濃度アナログ値Ａを
（ｎ＋１）ビットの濃度デジタル値Ｂに変換するもので
ある。ここで、ｎの値は通常６程度であり、高速処理を
要することから、回路３には並列比較形の回路構成が用
いられることが多い。濃度変換回路４は、人間のもつ対
数関数的特性の輝度に対する視覚感度に合わせて、いわ
ゆるγ補正を行う回路であり、濃度デジタル値Ｂを対数
変換して濃度デジタル値Ｃを生成するものである。この
ときの変換が非線形であるために情報量が半減し、濃度
デジタル値Ｃは濃度デジタル値Ｂより１ビット少ないｎ
ビットのデータとして生成される。ここでテクスチャ抑
制回路１４は、テクスチャ（二値化処理により出力画像
に現れることのある不所望な縞模様）の発生を抑止する
ために、通常８×８サイズの行列形の付加パターン１３
から順に取り出された付加量Ｒを、濃度デジタル値Ｃに
付加して、濃度デジタル値Ｃ′を生成する。

【０００４】補正値算出回路５は、先ず、既に二値化の
終了している画素に対する二値化誤差を記憶している誤
差メモリ１０から、二値化しようとしている対象画素
（＊）に対応する記憶セル（＊）の周辺のｍ個の二値化
誤差からなる誤差局所行列Ｈを選出する。そして、予め
定められたｍ個の重み付け係数からなる係数行列Ｊと選
出された誤差局所行列Ｈとの積和により補正量Ｋを演算
し、この補正量Ｋで濃度デジタル値Ｃ′を補正して補正
された値Ｄを算出する。さらに、ここでもテクスチャ抑
制回路１４は、テクスチャの発生を抑止するために、乱
数発生回路１２が発生した乱数Ｒを、係数行列１１に重
畳する。

【０００５】比較回路６は、固定値８を閾値Ｆとして受
けており、補正された値Ｄと閾値Ｆとの大小を比較する
ことで二値化された値Ｅを生成するものである。この二
値化された値Ｅが出力画像７の対応する画素（＊）の値
として出力される。誤差算出回路９は、二値化された値
Ｅと補正された値Ｄとの差を演算して二値化誤差を算出
し、誤差メモリ１０の記憶セル（＊）へ出力するもので
ある。

【０００６】このような構成の中間調二値データ発生回
路にあっては、二値化しようとしている対象画素（＊）
の濃度値を、既算出の二値化誤差を用いて補正してから
二値化し、さらに、補正された値Ｄと二値化された値Ｅ
とから二値化誤差Ｇを算出して後の処理に供するので、
原画像１の濃淡の情報が二値化誤差を介して空間的に伝
搬拡散される。その結果、出力画像７は、二値の画像で
ありながらも、原画像１の濃淡の情報を空間的分布に保
持しており、疑似的に中間調を表示することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように濃淡情報
を保持した二値の画像が出力されるので、多値の場合よ
り、その後のデータ処理における回路規模が小さくて済
み、コスト低減，装置の小形化等に適していることか
ら、この中間調二値データ発生回路はＦＡＸや複写機等
に応用されつつある。特に、ＦＡＸに対しては通信量の
面からも適している。しかし、従来の構成の中間調二値
データ発生回路には、濃度変換回路４が行うγ補正によ
って情報量が半減するので、Ａ／Ｄ変換回路で処理され
たデータ精度に対し、その後の二値化の回路でのデータ
精度が粗いという不整合がある。

【０００８】単に１ビットの桁落ちとはいえ、このこと
は、回路構成上、ＩＣ化に不適で製造歩留りの悪いアナ
ログ処理回路つまりＡ／Ｄ変換回路の占める割合が必要
以上に大きくしかも高速になることを意味し、好ましく
ない。しかも、テクスチャを抑止するために、多くの処
理を要し、テクスチャ抑制回路は、大きくなりがちであ
り、回路の簡易化が必要である。

【０００９】この発明の目的は、このような従来技術の
問題点を解決するためのものであって、デジタル回路で
の処理方式を改良して、データの精度を維持したまま二
値化することで回路構成上の精度の不整合を解決し、テ
クスチャが発生することなく、生産歩留りが高くて低価
格，高性能，装置小形化に貢献するＩＣ化に適した中間
調二値データ発生回路を実現することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明の中間調二値データ発生回路の構成は、従来
例として説明された構成の回路に対し、濃度変換回路が
除去されている。さらに、固定の係数行列のみを残し
て、テクスチャ抑制回路も除去されている。そして、新
たに補正限界値算出回路と閾値算出回路と補正値修正回
路とテクスチャ抑止回路とが設けられ、誤差算出回路
は、補正された値の代わりに修正された値を受け、さら
に、上限値と下限値が入力される。

【００１１】補正限界値算出回路は、Ａ／Ｄ変換回路か
らの濃度デジタル値を受け、この濃度デジタル値を指数
関数的に変換することで、上限値及び下限値を算出す
る。この上限値及び下限値は、補正値算出回路により算
出される補正された値が採る許容される限界値を定め
る。閾値算出回路は、上限値と下限値とが入力され、こ
れらに線形の演算を施すことで動的に閾値を算出する。
テクスチャ抑止回路は、誤差メモリに記憶されたパター
ン（又は既に二値化済みのパターン）から対象画素の周
辺のパターンを抽出し、このパターンからテクスチャの
発生を予測して、その発生を未然に抑止する閾値補正量
を出力する。この閾値補正量が加えられて、前記の閾値
が補正され、その値が補正された閾値として比較回路へ
出力される。

【００１２】補正値修正回路は、補正された値と上限値
と下限値とが入力され、補正された値が上限値以上の場
合は上限値に、補正された値が下限値以下の場合は下限
値に、補正された値を修正し、この修正された値を比較
回路へ出力する。比較回路は、この値と前記補正された
閾値とを比較して二値化して出力する。さらに、誤差算
出回路は、修正された値と上限値との差、または、修正
された値と下限値との差どちらか一方を、二値化された
値に応じて二値化誤差とし、これを誤差メモリに出力す
る。

【００１３】

【作用】以上のような構成の中間調二値データ発生回路
にあっては、二値化しようとしている対象画素の濃度値
を、γ補正せずに、つまり情報量を減ずることなく、既
算出の二値化誤差を用いて補正する。さらに、補正され
た値を上限値及び下限値を用いて修正する。そして、上
限値と下限値とから算出される閾値に対して、この修正
された値が、比較されて二値化される。このとき、上限
値，下限値及びそれに従う閾値は、対象画素の濃度値に
対しほぼ指数関数形の値を採るので、二値化された値は
γ補正されたものと同等の結果となる。しかも、γ補正
をしないので、Ａ／Ｄ変換情報に対して情報の欠落する
ことがない。

【００１４】さらに、原画像の濃淡の情報を空間的に伝
搬拡散させるための二値化誤差の値にもγ補正と同等の
効果を与えるために、修正された値と上限値との差、ま
たは、修正された値と下限値との差が算出されて、誤差
メモリに記憶される。このように、上限値，下限値を用
いることで、γ補正と同等の効果を維持しながら、処理
の最後まで、情報量を減ずることがなくて済む。

【００１５】その結果、Ａ／Ｄ変換回路で処理されたデ
ータ精度と、その後の二値化の回路でのデータ精度とが
一致し、回路構成上の整合がとれるので、同一規模の回
路で、より原画像に忠実で滑らかな中間調の出力画像を
生成することができる。そのうえ、閾値補正量により閾
値を微小変動させるているので、閾値が動的に算出され
ることの作用とも相まって、テクスチャの発生が抑止で
きる。したがって、大きな回路のテクスチャ抑制回路を
排し、簡易で小さなテクスチャ抑止回路を採用し、回路
全体のサイズを縮小することができる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の一実施例について、図面を
参照して詳細に説明する。図１はこの発明の中間調二値
データ発生回路の一実施例のブロック図であり、従来例
の図２と同一の構成，同様の構成は同一の符号で示し、
その説明を割愛する。濃度変換回路４が削除されて、従
来より１ビット粗い精度のＡ／Ｄ変換回路１０３は、濃
度アナログ値Ａをｎビットの濃度デジタル値Ｂ′に変換
する。濃度デジタル値Ｃの代わりに、この値Ｂ′が補正
値算出回路５によって受け取られ、補正された値Ｄが算
出される。

【００１７】補正限界値算出回路１０５は、具体的には
２ｎ×ｎビットのメモリ（ＲＯＭ又はＰＲＯＭ，ＥＰＲ
ＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ，レジスタ）を主体として構成さ
れ、対象画素（＊）の濃度デジタル値Ｂ′から上限値Ｙ
U ，下限値ＹL （上下限値ＹU，ＹL ）を算出する。こ
のように、メモリで構成されているので、ＩＣ化に適し
ており、実験結果に基づいて後から関数形を微調するこ
とも容易である。閾値算出回路１０８は、上下限値ＹU
，ＹL を受けこれに応じて閾値Ｆを動的に算出する。
具体的には、加算器を主体に構成され、（上限値＋下限
値）／２等の線形演算を行うものである。なお、前記の
演算結果に、さらに、定数を付加することもある。テク
スチャ抑止回路１１４は、閾値補正量Ｚが１〜２ビット
程度の小さい値でよく、しかも、対象画素の周辺のパタ
ーンも符号ビットのみを集めた数〜十数ビット程度でよ
いので、具体的には、ＲＯＭだけでも済む程度の、簡易
な構成の回路である。

【００１８】なお、この閾値補正量Ｚの平均値に非零の
成分を持たせることで、全体の画像の濃度レベル調整機
能を、このテクスチャ抑止回路１１４に兼務させて、全
体の回路サイズをさらに縮小することも可能である。補
正値修正回路１０６は、比較器とセレクタを主体に構成
され、補正された値Ｄを上下限値ＹU ，ＹL の範囲以内
に修正する。さらに、誤差算出回路１０９は、誤差算出
回路９にセレクタ等が付加されて、減算器（又は加算
器）とセレクタを主体に構成され、修正された値Ｄ′と
上限値ＹU との差、及び、修正された値Ｄ′と下限値Ｙ
L との差を演算し、これらの差が比較され、その結果に
応じて正しい方の一方が選択された二値化誤差Ｇを、誤
差メモリ１０へ出力する。

【００１９】その後、補正算出回路が誤差メモリ１０に
記憶された値を用いて後の画素の値を補正することで、
濃淡の情報が空間的に伝搬拡散され、疑似中間調が表示
されるのは従来と同様である。なお、この実施例では、
製造歩留りが悪く調整も困難なアナログ回路を有するＡ
／Ｄ変換回路のビット幅を（ｎ＋１）からｎに１ビット
減らし、ＩＣ化したときに製造容易なデジタル回路のビ
ット幅ｎを維持することで、回路構成上の整合性が達成
された利点を、回路に具現化している。

【００２０】具体的に示すと、１ビット精度を粗くでき
るのでｎを通常の６として、このＡ／Ｄ変換回路が、並
列比較形であれば、６４組の誤差１パーセント未満の高
精密抵抗と比較器が不要となる。逐次比較形であれば、
半分の精度の濃度アナログ値を、半分の速度でゆっくり
変換すればよいので、回路設計が容易になり、製造歩留
りが上がりコスト的にも有利になる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明にあって
は、γ補正をせずにデータの精度を維持したままで、動
的に算出される閾値と上限値，下限値に応じて二値化す
る回路を設けることにより、製造歩留りが高くて低価
格，テクスチャが発生しなくて高性能，装置小形化に貢
献する中間調二値データ発生回路を１チップＩＣとして
提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の中間調二値データ発生回路の一実施
例のブロック図である。

【図２】従来の中間調二値データ発生回路の構成の一例
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…原画像、２…イメージスキャナ、３…Ａ／Ｄ変換回
路、４…濃度変換回路、５…補正値算出回路、６…比較
回路、７…出力画像、８…固定値、９…誤差算出回路、
１０…誤差メモリ、１１…係数行列、１２…乱数発生回
路、１３…付加パターン、１４…テクスチャ抑制回路、
１０３…Ａ／Ｄ変換回路、１０５…補正限界値算出回
路、１０６…補正値修正回路、１０８…閾値算出回路、
１０９…誤差算出回路、１１４…テクスチャ抑止回路、
Ａ…濃度アナログ値、Ｂ…濃度デジタル値、Ｃ…濃度デ
ジタル値、Ｃ′…濃度デジタル値、Ｄ…補正された値、
Ｅ…二値化された値、Ｆ…閾値、Ｇ…二値化誤差、Ｈ…
誤差局所行列、Ｊ…係数行列、Ｋ…補正量、Ｑ…付加
量、Ｒ…乱数、Ｂ′…濃度デジタル値、Ｄ′…修正され
た値、Ｆ′…補正された閾値、ＹU …上限値、ＹL …下
限値、Ｚ…閾値補正量

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像の濃淡を読み取った値を入力してデジ
   タル値に変換し、誤差メモリに記憶されている既算出の
   二値化誤差に係数を乗じた値で前記デジタル値を補正
   し、この補正された値を閾値と比較し二値化して出力す
   るとともに、この二値化された値と前記補正された値と
   から二値化誤差を算出して前記誤差メモリに記憶する中
   間調二値データ発生回路において、 前記補正された値が採りうる上限値及び下限値を前記デ
   ジタル値に従って算出する補正限界値算出回路と、これ
   らの上限値と下限値から前記閾値を動的に算出する閾値
   算出回路と、誤差メモリに記憶されたパターン（又は既
   に二値化済みのパターン）に応じた閾値補正量を出力す
   るテクスチャ抑止回路と、前記補正された値を前記上限
   値と下限値の範囲以内の値に修正する補正値修正回路と
   を設け、この修正された値を、前記閾値が前記閾値補正
   量により補正された閾値と、比較し二値化して出力し、
   この二値化された値に応じて、前記修正された値と前記
   上限値との差、または、前記修正された値と前記下限値
   との差どちらか一方を二値化誤差として前記誤差メモリ
   に記憶することを特徴とする中間調二値データ発生回
   路。
2. 【請求項２】上限値と下限値とはγ補正の特性に対応す
   る値が選択されることを特徴とする請求項１記載の中間
   調二値データ発生回路。