JPH06105953B2 - 画像信号処理装置 - Google Patents

画像信号処理装置

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JPH06105953B2
JPH06105953B2 JP61304243A JP30424386A JPH06105953B2 JP H06105953 B2 JPH06105953 B2 JP H06105953B2 JP 61304243 A JP61304243 A JP 61304243A JP 30424386 A JP30424386 A JP 30424386A JP H06105953 B2 JPH06105953 B2 JP H06105953B2
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克雄 中里
俊晴 黒沢
潔 高橋
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、階調画像を含む画像情報を2値再生する機能
を備えた画像信号処理装置に関するものである。
従来の技術 近年事務処理の機械化や画像通信の急速な普及に伴っ
て、従来の白黒2値原稿の他に、階調画像や印刷画像の
高品質での画像再現に対する要望が高まっている。
特に、階調画像の2値画像による擬似階調再現は、表示
装置や記録装置との適合性が良く多くの提案がなされて
いる。
これらの擬似階調再現の1つの手段として、ディザ法が
最もよく知られている。この方法は、予め定められた一
定面積において、その面積内に再現するドットの数によ
って階調を再現しようとするもので、ディザマトリック
スに用意した閾値と入力画情報を1画素毎に比較しなが
ら2値化処理を行っている。この方法は階調特性と分解
能がディザマトリックスの大きさに直接依存し、互いに
両立できない関係にある。また印刷画像などに用いた再
現画像におけるモアレ模様の発生は避けがたい。
上記階調特性と高分解能が両立し、かつモアレ模様の発
生抑制効果の大きい方法として、誤差拡散法(文献:ア
ール フロード アンド エル ステインバーグ アン
アダプテイブ アルゴリズム フオー スペーシヤル
グレー スケール(R.FLOYD & L.STEINBERG,“An
Adaptive Algorithm for Spatial Grey Scal
e)",SID′75 ダイジェスト(DIGEST),pp36−37)が
提案されている。
第3図は上記誤差拡散法を実現するための装置の要部ブ
ロック図である。
原画像における注目画素の座標を(x,y)とするとき、3
01は誤差記憶手段,302は誤差配分係数マトリクスの示す
注目画素の周辺の未処理画素領域、303は座標(x,y)に
おける集積誤差Sxyの記憶位置、304は座標(x,y)にお
ける入力レベルIxyの入力端子、305はI′xy(=Ixy+S
xy)の入力補正手段,306は出力レベル0またはRの出力
画信号Pxyの出力端子、307は一定閾値R/2を印加する信
号端子、308は入力信号I′xyと一定閾値R/2を比較して
I′xy>R/2の時Pxy=Rを、その他の場合はPxy=0を
出力する2値化手段、309はExy(=I′xy−Pxy)の注
目画素に対する2値化誤差を求める差分演算手段であ
る。
さて、注目画素に対する集積誤差Sxyは第(1),
(2)式で表される。
Sxy=ΣKij・Ex−j+2,y−i+1 ……(1) (但し、i,jは誤差配分係数マトリクス内の座標を示
す) この誤差配分係数Kijは誤差Exyの注目画素の周辺画素へ
の配分の重み付けをするもので前記文献では (但し、*は注目画素の位置) を例示している。
第3図の構成では、上記の演算は注目画素に対する2値
化誤差Exyに、未処理の周辺画素領域302内の各画素A〜
Dに対応する配分係数を乗算し、誤差記憶手段301内の
値に加算し再び該当位置へ記憶させる誤差配分演算手段
310によって実現している。ただし、誤差記憶手段301の
画素位置Bの集積誤差は予め0にクリアされている。
発明が解決しようとする問題点 さて上記の誤差拡散法は、ディザ法に比して階調特性や
分解能の点で優れた性能を持ち、印刷画像の再現時にお
いてもモアレ模様の出現は極めて少く、原理的には入力
レベルIxyのすべてのレベルに応じた黒画素(または白
画素)密度の階調を再現できる方式である。
しかし、上記の処理方式を実用的な整数演算型の処理回
路で実現しようとすると、2値化誤差Exyと周辺画素へ
の誤差分配値の総和ΣKij・Exyが必ずしも一致しない。
このことは、誤差配分値の整数演算により切り捨てられ
るために2値化誤差Exyのすべての値を周辺画素に配分
していないことを意味し、入力レベルIxyの全レベルに
対応した階調を再現できず、特に入力レベルIxyが低濃
度および高濃度レベルのとき、この現像が顕著で、階調
再現領域が狭められた再生画像となる。
本発明は、上記の誤差拡散法の実施に当って階調再現特
性を改良し、モアレ模様の極めて少い画像信号処理装置
を提供するものである。
問題点を解決するための手段 本発明は、画素単位でサンプリングした多階調の濃度レ
ベルを2値化する際に、注目画素の2値化誤差をその周
辺に画素位置に対応させて記憶する誤差記憶手段と、注
目画素の入力レベルと前記誤差記憶手段内の注目画素位
置に対応した集積誤差を加算し補正レベルを出力する入
力補正手段と、前記補正レベルを予め定められた閾値と
比較し注目画素の2値化レベルを決定する2値化手段
と、前記補正レベルと2値化レベルの差分である2値化
誤差を求める差分演算手段と、前記2値化誤差を注目画
素の周辺の未処理画素に配分する配分係数を発生させる
配分係数発生手段と、前記差分演算手段からの2値化誤
差と前記配分係数発生手段からの配分係数とから注目画
素周辺の未処理画素に対応する誤差配分値を演算する誤
差配分値演算手段と、前記誤差配分値演算手段からの注
目画素周辺の未処理画素に対応する誤差配分値の総和を
求め、前記差分演算手段からの2値化誤差との差である
切り捨て誤差を剰余誤差として演算し、注目画素周辺の
未処理画素に対応した予め定められた係数とで剰余配分
値をそれぞれ演算する剰余誤差演算手段と、前記誤差配
分値演算手段からのそれぞれの誤差配分値と前記剰余誤
差演算手段からのそれぞれの剰余配分値とから配分値を
演算する配分値演算手段と、前記配分値演算手段からの
配分値と前記誤差記憶手段内の対応する画素位置の集積
誤差と加算し再び記憶させる誤差更新手段とを具備する
画像信号処理装置により、上記目的を達成しようとする
ものである。
なお、前記配分係数発生手段は配分係数を4/8、2/8、1/
8、1/8の組み合わせで発生させ、前記剰余誤差演算手段
は2値化誤差の下位3ビットの信号レベルを下位3ビッ
ト目、下2ビット目および下位1ビット目をそれぞれ1
ビットの注目画素周辺の未処理画素に対応する剰余配分
値としてそれぞれ求めても上記目的を達成する画像信号
処理装置を構成することができる。
作用 本発明は上記構成により、2値化誤差と注目画素の周辺
画素に対応する誤差配分値の総和との差分である剰余誤
差を注目画素周辺の未処理画素対応した誤差配分値に再
配分補正することで、2値化誤差と周辺画素の誤差配分
値の総和を一致させ入力レベルの低濃度および高濃度領
域の階調再現特性を改良し、モアレ模様が発生しないよ
うにしたものである。
実 施 例 第1図は本発明の一実施例における画像信号処理装置の
要部ブロック構成図である。
同図において、101〜109の各ブロックの構成と作用は第
3図の従来の誤差拡散法の301〜309の各部と同様であ
る。第3図の構成と異なる誤差配分値演算手段110と配
分係数発生手段111と誤差更新手段112と剰余誤差演算手
段113および配分値演算手段114について以下に詳細に述
べる。
配分係数発生手段111は、注目画素周辺の未処理画素に
対する配分係数セットを予め用意し、周辺画素領域102
内の画素位置A〜Dに対する2値化誤差Exyの配分係数K
A〜KDを誤差配分値演算手段110へ出力する。
前記誤差分配値演算手段110は、画素処理周期に同期し
た同期信号に同期しながら、前記配分係数数KA〜KDと差
分演算手段109からの注目画素に対する2値化誤差Exyと
で誤差記憶手段101の周辺画素領域102内の画素位置A、
B、C、Dに対応する誤差配分値GA〜GDを第(3)式に
より求める。
さらに配分値演算手段114と剰余誤差演算手段113に誤差
配分値GA〜GDを出力する。
剰余誤差演算手段113は、前記誤差配分値GA〜GDと前記
2値化誤差Exyから誤差配分値GA〜GDの総和と2値化誤
差Exyとの差分である剰余誤差Jxyを第(4)式により求
める。
Jxy=Exy−(GA+GB+GC+GD) ・・・・(4) さらに、剰余誤差Jxyは予め定められた係数AA〜ADとで
剰余配分値RA〜RDを第(5)式により求める。
さらに剰余配分値RA〜RDは後述の配分値演算手段114に
出力される。
配分値演算手段114は、誤差配分値演算手段110からの誤
差配分値GA〜GDと前記剰余配分値RA〜RDを加算し配分値
HA〜HDを誤差更新手段112に出力する。
誤差更新手段112は、前記同期信号に同期しながら、前
記配分値演算手段114からの配分値HA〜HDを誤差記憶手
段101の周辺画素領域102内の画素位置A、C、Dに対応
する記憶装置に記憶されているそれ以前の画素処理課程
における集積誤差SA′、SC′、SDを読み出し、新な集積
誤差SA〜SDを第(6)式により求める。
さらに、誤差更新手段112は新な集積誤差SA〜SDを誤差
記憶手段101の画素位置A〜Dに対応する記憶装置に書
込む更新処理をする。
これら誤差配分値記憶手段101と配分係数発生手段111と
誤差更新手段112と余剰誤差演算手段113および配分値演
算手段114の具体的構成を第2図(a)に示す。
同図において、配分係数発生手段205は配分係数KA〜KD
を予め格納するために記憶手段206を設け、画素処理の
開始に先だって収納する。また、記憶手段206は配分係
数KA〜KDを予め書込んだROM(リード・オン・メモリ)
等を用いてもよい。
誤差配分値演算手段207は、前記2値化誤差Exyと前記配
分係数KA〜KDとから誤差配分値GA〜GDを乗算し求め、配
分値演算手段114と剰余誤差演算手段208に出力する。
剰余誤差演算手段208は、誤差配分値演算手段207からの
誤差配分値GA〜GDの総和と前記2値化誤差Exyとの差分
である剰余誤差Jxyを演算し、予め剰余誤差Jxyと剰余割
合係数AA〜ADとを乗じた剰余配分値テーブルを書込んだ
記憶装置209に入力し、剰余誤差Jxyに応じた剰余配分値
RA〜RDを配分値演算手段210に出力する。
配分値演算手段210は、誤差配分値演算手段207からの誤
差配分値GA〜GDと前記剰余配分値RA〜RDとを加算し配分
値HA〜HDを誤差更新手段211に出力する。
誤差更新手段211は同期信号入力端子204から入力した画
素処理に同期した同期信号215に同期しながら、配分値H
Aと誤差記憶手段201より読込んだ画素位置Aに対応する
集積誤差SA′を加算し次の画素処理における集積誤差Sx
yとして使用するため内部レジスタ212(RA)に一時記憶
する。画素位置Bに対する集積誤差は注目画素の処理に
おいて初めて生ずるため配分値HBは画素位置Bに対する
集積誤差(SB)として内部レジスタ213(RB)に一時記
憶する。配分値HCと前画素処理において、一時記憶して
いる内部レジスタ213(RB)のデータを加算し画素位置
Cの集積誤差(SC)として内部レジスタ214(RC)に一
時記憶する。分配値HDと前画素処理において一時記憶し
ている内部レジスタ214(RC)のデータと加算し画素位
置Dの集積誤差(SD)として誤差記憶手段201の画素位
置Dに対応する記憶装置に記憶させる。
このような誤差更新手段211により、誤差記憶手段201内
の記憶装置へのアクセスは、画素位置Aに対応する読込
みアクセスと画素位置Dに対応する書込みアクセスのみ
となり容易に実現可能な構成となる。
また、第2図(b)に2値化誤差Exyを注目画素の周辺
の未処理画素に配分する配分係数を とした場合の配分係数発生手段205と誤差配分値演算手
段207と剰余誤差演算手段208と誤差更新手段211の具体
的構成を示す。同図において、第2図(a)と異なる剰
余誤差演算手段208と誤差更新手段211について以下に詳
細に説明する。
剰余誤差演算208は、2値化誤差Exyの下位3ビットのデ
ータをビット線セレクタ216に入力し、各ビット線を剰
余配分値RA、RC、RDとして再配分する。
誤差更新手段211は、第2図(a)とほぼ同じであるが
新な集積誤差SA〜SDを演算する加算器217〜加算器219が
異なるので以下に説明する。
新な集積誤差SA〜SDは、前記誤差配分値GA〜GDと周辺画
素領域202に対応した前画素処理時に発生した集積誤差S
A′、SC′、SD′および前記剰余誤差演算手段208からの
剰余分配置RA、RC、RDを加算し求める。このとき剰余分
配置RA、RC、RDは1ビットデータであることから各加算
器217〜加算器219の桁上げ端子Cに入力することで第2
図(a)で示した配分値演算手段を削滅することが可能
となる。これは、第(7)式で示した配分係数を用いた
場合、2値化誤差Exyを15から8の場合を例にして、誤
差配分演算手段110の整数演算によって切り捨てられた
剰余誤差JBを第(4)式で求め表に示す。この表から、
剰余誤差JBは0〜最大3であり下位3ビットの“1"とな
っているビットの数に等しいからである。
このように、配分係数を第(7)式のようにすることに
より複雑な演算が不用となり実用的な回路構成となる。
発明の効果 以上のように本発明では、注目画素の周辺画素に対する
2値化誤差を配分する際、2値化誤差と配分された誤差
配分値の総和とから剰余誤差を求め剰余配分値として注
目画素周辺の未処理画素にそれぞれ再配分することによ
り、誤差拡散法を実用的な整数演算型の処理回路で構成
したときに問題となった入力レベルの低濃度および高濃
度領域の階調再現特性が大幅に改善され、実用的な処理
装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における画像信号処理装置の
要部ブロック構成図、第2図(a)、(b)は同装置に
おける誤差配分値演算手段と配分係数発生手段と誤差更
新手段および剰余誤差演算手段のブロック構成図、第3
図は従来の誤差拡散法を実施する画像信号処理装置の要
部ブロック構成図である。 101・201……誤差記憶手段、110……誤差配分値演算手
段、111……配分係数発生手段、112……誤差更新手段、
113……剰余誤差演算手段、206・209……記憶手段、212
〜214……内部レジスタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 潔 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 土屋 博義 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−48275(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画素単位でサンプリングした多階調の濃度
    レベルを2値化する際に、注目画素の2値化誤差をその
    周辺に画素位置に対応させて記憶する誤差記憶手段と、
    注目画素の入力レベルと前記誤差記憶手段内の注目画素
    位置に対応した集積誤差を加算し補正レベルを出力する
    入力補正手段と、前記入力補正手段からの補正レベルと
    予め定められた閾値とを比較し注目画素の2値化レベル
    を決定する2値化手段と、前記入力補正手段からの補正
    レベルと前記2値化手段からの2値化レベルの差分であ
    る2値化誤差を求める差分演算手段と、前記差分演算手
    段からの2値化誤差を注目画素周辺の未処理画素に配分
    する整数の配分係数を発生させる配分係数発生手段と、
    前記差分演算手段からの2値化誤差と前記配分係数発生
    手段からの配分係数とから注目画素周辺の未処理画素に
    対応する誤差配分値を演算する誤差配分値演算手段と、
    前記誤差配分値演算手段からの注目画素周辺の未処理画
    素に対応する誤差配分値の総和を求め、前記差分演算手
    段からの2値化誤差との差である切り捨て誤差を剰余誤
    差として演算し、注目画素周辺の未処理画素に対応した
    予め定められた係数とで剰余配分値をそれぞれ演算する
    剰余誤差演算手段と、前記誤差配分値演算手段からのそ
    れぞれの誤差配分値と前記剰余誤差演算手段からのそれ
    ぞれの剰余配分値とから配分値を演算する配分値演算手
    段と、前記配分値演算手段からの配分値と前記誤差記憶
    手段内の対応する画素位置の集積誤差と加算し再び記憶
    させる誤差更新手段とを具備する画像信号処理装置。
  2. 【請求項2】配分係数発生手段は、配分係数を4/8、2/
    8、1/8、1/8の組み合わせで発生させ、剰余誤差演算手
    段は2値化誤差の下位3ビットの信号レベルの下位3ビ
    ット目、下2ビット目および下位1ビット目をそれぞれ
    1ビットの注目画素周辺の未処理画素に対応する剰余配
    分値として出力することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の画像信号処理装置。
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