JPH0614194A

JPH0614194A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH0614194A
Application number: JP92165783A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ando; 勉安藤; Kunihiro Yamamoto; 邦浩山本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-06-24
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】誤差拡散において正負での差を抑えることがで
きる。【構成】減算器３０１はある閾値と着目画素の濃度デー
タとの差から誤差データを算出し、以降、ＥＯＲゲート
回路群３０２、加算器３０３、２ビットシフタ３０４、
３ビットシフタ３０５、ＥＯＲゲート回路群３０６，３
０７、加算器３０８，３０９，３１０によって、誤差デ
ータに基づき、着目画素以降の画素の濃度データに分配
するための複数の拡散データを算出し、特に、減算器３
０１で得た誤差データの符号に従って、拡散データを得
るまでの間、符号を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、多値画像を２
値化する方式において、誤差拡散方法を使用した画像処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多値画像の二値化において、モア
レのない中間調を表現しうる誤差拡散方法としては、下
記のような方法が代表的である。即ち、ある固定の閾値
と着目画素との濃度を比較し、その大小によって０or１
を決定し、二値化による誤差を未二値化画素に分配し分
散させる方法があり、またその他に、固定の閾値のかわ
りに、既に二値化済みの画素から求めた平均濃度を閾値
として用い、閾値と着目画素濃度との誤差を未二値化画
素に分配し分散させる方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】未二値化画素へ誤
差を拡散させるときの分配率を示す拡散マスクは、ハー
ドウェアの簡略化を考慮すると、乗算器を必要としな
い、２のべき乗（１／４，１／８など）および、その組
み合わせ（１／４＋１／８＝３／８など）が一般的であ
る。図５に拡散マスクの一例を挙げる。この拡散マスク
の分配率においては、誤差／８および誤差／４の演算結
果が生じるため、２ビットシフタおよび３ビットシフタ
で構成することができる。

【０００４】誤差拡散法においては、二値化閾値よりも
着目画素の濃度が高い場合、平均濃度を閾値として用い
る方法においては、上記と逆の場合に、負の誤差が拡散
されることになる。図６にシフタを用いて正と負の誤差
拡散を行った場合の違いを示す。

【０００５】データフォーマットとしては、加減算器の
構成の容易性から２の補数形式が一般的である。このと
き、シフト演算は、符号ビット（ＭＳＢ）を拡張して行
なわれる。

【０００６】２０１および２０２で示す正負の誤差拡散
例ように、誤差の絶対値が等しくても、等価的な拡散量
が正負で異なってしまい、２値画像に特徴的な模様が出
てしまうという欠点がある。

【０００７】また、誤差拡散型の２値化方法では、特
に、低濃度域での特徴的なテクスチャの発生を防止する
ために、図７に示す様に、２値化のための閾値の乱数成
分を混入させることが考案されている。

【０００８】しかしながら、ハードウエア的に完全な乱
数を発生させることは困難であり、擬似的な乱数でさえ
もＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）等が必要となっ
て、周期性の発生及びコスト上でのデメリットがあると
いう欠点があった。

【０００９】本発明は、上述した従来例の欠点に鑑みて
なされ、その目的とするところは、誤差拡散において正
負での差を抑えることができる画像処理装置を提供する
点にある。

【００１０】また、その他の目的は、誤差拡散におい
て、周期性の発生及びコスト上でのデメリットを除去で
きる画像処理装置を提供する点にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、本発明に係る画像処理装置は、誤
差拡散法に従って２値化処理を行う画像処理装置におい
て、２値化処理により発生する誤差を算出して誤差デー
タを得る第１の演算手段と、前記第１の演算手段で得た
誤差データに基づいて前記着目画素データ以降の画素デ
ータに分配するための少なくとも１つの拡散データを算
出する第２の演算手段と、前記第１の演算手段で得た誤
差データの符号に従って前記第２の演算手段の実行中の
符号を調整する符号調整手段とを備える。

【００１２】

【作用】かかる構成によれば、第１の演算手段は２値化
処理により発生する誤差を算出して誤差データを得て、
第２の演算手段は第１の演算手段で得た誤差データに基
づいて着目画素データ以降の画素データに分配するため
の少なくとも１つの拡散データを算出し、符号調整手段
は第１の演算手段で得た誤差データの符号に従って第２
の演算手段の実行中の符号を調整する。

【００１３】

【実施例】以下に、添付図面を参照して、本発明に係る
好適な一実施例を詳細に説明する。尚、本実施例では、
誤差拡散法の一例として２値化処理された注目画素周辺
の２値データから２値化のための閾値を求め、その閾値
と注目画素のデータの差を誤差として拡散する例を用い
て説明する。２値化の詳細な説明は図７の説明で詳細に
述べる。

【００１４】図１は本発明の第１の実施例による画像二
値化装置の誤差拡散部の構成を示すブロック図である。
尚、以下の説明において、拡散マスクは、図５に示す拡
散マスクを一例として使用する。この拡散マスクについ
ては、誤差の範囲を８ビットとし、オーバーフローを考
慮しないものとする。

【００１５】図１において、３０１は注目画素周辺の２
値データから求められた二値化閾値から着目画素濃度を
減算する減算器で、出力は２の補数表現（−１２８〜１
２７）である。３０２はＥＯＲゲート回路群および３０
３は加算器で、減算結果が負だったときに反転処理を行
う。加算器３０３のＬＳＢには、符号が入力され、上位
ビットはすべて０にセツトされている。３０４は２ビッ
トシフタ、３０５は３ビットシフタである。

【００１６】２ビットシフタ３０４及び３ビットシフタ
３０５は、各下位２，３ビットにおいて、シフトによる
桁落ちがあるため、入力線が設けられていない構成であ
る。また、２ビットシフタ３０４及び３ビットシフタ３
０５の各入力は、常に正であるので、上位ビットには常
に０が拡張される。３０６，３０７はＥＯＲゲート回路
群、および３０８，３０９は加算器で、入力値が負の場
合にのみ再び反転処理を行う。

【００１７】３１０は加算器で、１／４＋１／８＝３／
８（×誤差）を算出する。最終出力には符号が付加され
て拡散レジスタ３１１，３１２に一時保持される。この
一時保持されたデータが各々対応する周辺数画素の誤差
バッファ（不図示）に加算される。

【００１８】次に、本回路の動作の一例を説明する。

【００１９】減算器３０１の出力を＋８５（２進では０
１０１０１０１であり、以降、０１０１０１０１_b と表
記する）だったとすると、符号がプラス（＋）のため、
ＥＯＲ回路群３０２、加算器３０３での反転は行なわれ
ず、出力は１０１０１０１_bとなる。従って、２ビット
シフタ３０４および３ビットシフタ３０５の出力はそれ
ぞれ００１０１０１_b および０００１０１０_b となり、
以降の段での値の変化もないので、符号（＋）を付し
て、それぞれ０００１０１０１_b （１０進で２１）、０
０００１０１０_b （１０進で１０）となる。

【００２０】一方、誤差が−８５（１０１０１０１１
_b ）のときは、符号かマイナス（−）のため、ＥＯＲ回
路群３０２、加算器３０３で符号の反転が行われ、その
出力は１０１０１００_b となる。即ち、加算器３０３の
出力は、１（ＬＳＢ）が加算されて、１０１０１０１_b
となる。２ビットシフタ３０４及び３ビットシフタ３０
５の各出力は００１０１０１_b および０００１０１０_b
となり、ＥＯＲゲート回路群３０６，３０７はインバー
タとして動作し、加算器３０８，３０９で１（ＬＳＢ）
が加算された後、符号（−）が付加され、出力は、１１
１０１０１１ｂ（−２１）、１１１１０１１０（−１
０）となる。

【００２１】このように、減算器３０１から出力される
誤差が＋８５の場合、−８５の場合、のどちらの場合で
も、得られた拡散誤差は正負で絶対値を同じとする。即
ち、上記構成によれば、誤差の絶対値が等しい場合、等
価的な拡散量が正負で同一となる。

【００２２】また、図１には明記されていないが、動作
速度を保証するために、図１中の回路の各段にレジスタ
を設けても良いことは言うまでもない。

【００２３】以上説明した様に、第１の実施例によれ
ば、負誤差を拡散する際に、拡散誤差の符号を処理する
ことによって、誤差の絶対値が等しい場合、等価的な拡
散量が正負で同一となり、２値画像に特徴的なテクスチ
ャが発生することを防止することができる。

【００２４】さて、上述した第１の実施例において、拡
散マスクの形状は、２ビットシフトおよび３ビットシフ
トのみの演算対象であるが、本発明はこれに限定される
ものではなく、他のシフト量の演算でも同じ効果を示す
ことは言うまでもない。＜第２の実施例＞まず、一般的な２値化装置について説
明する。

【００２５】図７は一般的な２値化装置の構成を示すブ
ロツク図である。同図において、９０１はウインドウレ
ジスタで、着目画素の周辺の２値化済み画素を数ライン
分保持する。９０２は平均濃度算出部で、ウインドウレ
ジスタ９０１内の所望の画素の加重和をとり、平均濃度
を算出する。９０３はハードウエアによる乱数発生部で
ある。９０４は加算器で、平均濃度に乱数発生部９０３
から発生した乱数を加算して、２値化のための閾値（以
下、「２値化閾値」という）を得る。９０５は減算器
で、２値化閾値と着目画素との比較により、２値化出力
及び拡散すべき誤差（以下、「拡散誤差」という）を演
算する。９０６は誤差拡散部で、着目画素周辺の未２値
化画素に誤差を分配する。

【００２６】９０７は加算器で、着目画素と着目画素に
拡散されるべき誤差との加算を行う。

【００２７】以上の構成では、加算器９０４に入力され
る平均濃度に対して、周期性を持った乱数が加算される
という結果になる。

【００２８】そこで、乱数に周期性を持たせないことを
特徴とする第２の実施例について説明する。

【００２９】図２は第２の実施例による２値化装置の構
成を示すブロツク図であり、図３は第２の実施例による
擬似乱数の振幅変動（シーケンス）を示す図である。

【００３０】図２において、１はウインドウレジスタ
で、着目画素の周辺の２値化済み画素を数ライン分保持
する。２は平均濃度算出部で、ウインドウレジスタ１内
の所望の画素の加重和をとり、平均濃度を算出する。４
は加算器で、平均濃度に後述の擬似乱数を加算して、２
値化のための閾値（以下、「２値化閾値」という）を得
る。５は減算器で、２値化閾値と着目画素との比較によ
り、２値化出力及び拡散すべき誤差（以下、「拡散誤
差」という）を演算する。６は誤差拡散部で、着目画素
周辺の未２値化画素に誤差を分配する。尚、誤差拡散部
６においては、次ラインへの拡散を含む場合には、ライ
ンバツフアを具備すれば良い。７は加算器で、着目画素
と着目画素に拡散されるべき誤差との加算を行う。

【００３１】８は黒画素検出部で、２値化済画素のウイ
ンドウレジスタ１内の黒画素を検索する。この検索範囲
は、着目画素によって可変である。また黒画素検出部８
は、ハードウエア的には、２値化済画素分の入力ビット
数のＯＲ群で構成されている。９はカウンタで、黒画素
検出部８からの検索結果として、黒画素が検出されなか
ったときにのみカウントアップをする。カウンタ９は、
黒画素検出部８から黒画素が検出されなかったときにイ
ネーブル信号を受け取る。１０はレジスタである。カウ
ンタ９の出力ビットと自身の入力ビットとの間では、カ
ウンタ９の出力を、その出力ビットの重み付けを変え
て、レジスタ１０にストアする。

【００３２】具体的には、カウンタ９の出力が、図２に
示す様に、４ビット（０〜１５までを表現可）のため、
同カウンタ９のビット３（ＭＳＢ）をレジスタ１０のビ
ット０に、ビット２をレジスタ１０のビット１に、ビッ
ト１をレジスタ１０のビット２に、ビット０（ＬＳＢ）
をビット３に出力する。このように、カウンタ９とレジ
スタ１０との間でビットリバースが行われ、図３に示す
様なシーケンスを持つデータが作成される。このように
カウンタ９とレジスタ１０とにより、擬似乱数発生器を
構成できる。レジスタ１０の出力は、加算器４に入力さ
れ、平均濃度と加算され、２値化閾値とされる。

【００３３】１１は黒画素抑制部で、黒画素検出結果に
よる濃度に応じて減算器５による２値化結果に拘らず、
白画素を出力する。

【００３４】このように、第２の実施例によれば、閾値
を、周期性を乱して変動させ、テクスチャ発生を防止す
ることが可能となり、また、回路構成においては簡潔な
構成のため、コストの低減を図ることができる。

【００３５】さて、上述した第２の実施例によれば、擬
似的に発生させた乱数成分を平均濃度に加算し、閾値を
アップさせていたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、減算によって閾値を下げても良く、また、ＤＣ
特性を持たせた構成であっても良い。

【００３６】また、２値化処理開始直後の閾値を０以上
に設定するため、初期値をロードする様にしても良い。＜第３の実施例＞前述の第２の実施例では、カウンタ９
がカウント値をアップさせていく構成としたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、黒画素検出結果をカ
ウントのアップ／ダウンの信号として利用し、さらに周
期性の要因を取り除く様にしても良い。

【００３７】図４は第３の実施例による要部の構成を示
すブロツク図である。図４には、第２の実施例で説明し
た図２の構成と異なる部分を示し、図２と同様の回路構
成には、同様の番号を付し、説明を省略する。

【００３８】図４において、１３はＵＰ／ＤＯＷＮカウ
ンタで、１２はＴ−ＦＦ（フリップフロップ）である。
Ｔ−ＦＦ１２は、黒画素検出部８が、黒画素を検出した
場合に、ＵＰのためにＨレベルとし、黒画素を検出しな
い場合に、ＤＯＷＮのためにＬレベルとする。このＴ−
ＦＦ１２のＨ、Ｌの切り換えに従って、ＵＰ／ＤＯＷＮ
カウンタ１３は、カウントのアップ、ダウンを切り換え
る。

【００３９】このように、第３の実施例では、カウンタ
のアップ、ダウンを行うことによって、擬似乱数の発生
方法をさらに複雑化して、周期性の除去を図ることがで
きる。

【００４０】以上の第２、第３の実施例において、閾値
を、２値化処理開始直後に初期値を設定する様にしても
良い。

【００４１】さて、本発明は、第１の実施例と第２の実
施例とを組み合わせた実施例、及び、第１の実施例と第
３の実施例とを組み合わせた実施例を含んでも良いこと
はいうまでもない。

【００４２】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることは言うまでもない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、２
値画像に特徴的なテクスチャが発生することを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による画像二値化装置の
誤差拡散部の構成を示すブロック図である。

【図２】第２の実施例による２値化装置の構成を示すブ
ロツク図である。

【図３】第２の実施例による擬似乱数の振幅変動（シー
ケンス）を示す図である。

【図４】第３の実施例による要部の構成を示すブロツク
図である。

【図５】拡散マスクの一例を示す図である。

【図６】シフタを用いて正と負の誤差拡散を行った場合
の違いを示す図である。

【図７】一般的な２値化装置の構成を示すブロツク図で
ある。

【符号の説明】

１，９０１ウインドレジスタ２，９０２平均濃度算出部４，７，９０４，９０７加算器５，９０５減算器６，９０６誤差拡散部８黒画素検出部９カウンタ１０レジスタ１１黒画素抑制部１２Ｔ−ＦＦ１０１拡散マスク３０１減算器３０２ＥＯＲゲート回路群３０３加算器３０４２ビットシフタ３０５３ビットシフタ３０６，３０７ＥＯＲゲート回路群３０８，３０９加算器３１０加算器３１１，３１２拡散レジスタ９０３乱数発生部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誤差拡散法に従って２値化処理を行う画像
処理装置において、２値化処理により発生する誤差を算出して誤差データを
得る第１の演算手段と、前記第１の演算手段で得た誤差データに基づいて前記着
目画素データ以降の画素データに分配するための少なく
とも１つの拡散データを算出する第２の演算手段と、前記第１の演算手段で得た誤差データの符号に従って前
記第２の演算手段の実行中の符号を調整する符号調整手
段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】誤差拡散法に従って２値化処理を行う画像
処理装置において、着目画素の周辺画素の２値化済みデ
ータから所定の特徴を検索する検索手段と、前記検索手段で前記所定の特徴を検出した場合、カウン
トをとるカウント手段と、前記カウント手段で得たカウント値を加工する加工手段
と、前記２値化済みデータと前記加工手段の加工結果とに従
って２値化のための閾値を設定する設定手段と、前記設定手段で設定した閾値に従って前記着目画素の未
２値化データを２値化する２値化手段とを備えることを
特徴とする画像処理装置。
【請求項３】誤差拡散法に従って２値化処理を行う画像
処理装置において、着目画素の周辺画素の２値化済みデータから所定の特徴
を検索する検索手段と、前記検索手段で前記所定の特徴を検出した場合、カウン
トをとるカウント手段と、前記検索手段で前記所定の特徴を検出しなかった場合、
前記カウント手段のカウント動作をカウントアップまた
はカウントダウンの一方に制御する制御手段と、前記カウント手段で得たカウント値を加工する加工手段
と、前記周辺画素の２値化済みデータと前記加工手段の加工
結果とに従って２値化のための閾値を設定する設定手段
と、前記設定手段で設定した閾値に従って前記着目画素の未
２値化データを２値化する２値化手段とを備えることを
特徴とする画像処理装置。
【請求項４】誤差拡散法に従って２値化処理を行う画像
処理装置において、着目画素の周辺画素の２値化済みデータから所定の特徴
を検索する検索手段と、前記検索手段で前記所定の特徴を検出した場合、カウン
トをとるカウント手段と、前記カウント手段で得たカウント値を加工する加工手段
と、前記２値化済みデータと前記加工手段の加工結果とに従
って２値化のための閾値を設定する設定手段と、前記設定手段で設定した閾値に従って前記着目画素の未
２値化データを２値化する２値化手段と、前記２値化手段を実行する場合に、前記設定手段で設定
した閾値と前記未２値化データとの差を算出して誤差デ
ータを得る第１の演算手段と、前記第１の演算手段で得た誤差データに基づいて前記未
２値化データ以降の画素の未２値化データに分配するた
めの少なくとも１つの拡散データを算出する第２の演算
手段と、前記第１の演算手段で得た誤差データの符号に従って前
記第２の演算手段の実行中の符号を調整する符号調整手
段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】誤差拡散法に従って２値化処理を行う画像
処理装置において、着目画素の周辺画素の２値化済みデ
ータから所定の特徴を検索する検索手段と、前記検索手段で前記所定の特徴を検出した場合、カウン
トをとるカウント手段と、前記検索手段で前記所定の特徴を検出しなかった場合、
前記カウント手段のカウント動作をカウントアップまた
はカウントダウンの一方に制御する制御手段と、前記カウント手段で得たカウント値を加工する加工手段
と、前記周辺画素の２値化済みデータと前記加工手段の加工
結果とに従って２値化のための閾値を設定する設定手段
と、前記設定手段で設定した閾値に従って前記着目画素の未
２値化データを２値化する２値化手段と、前記２値化手段を実行する場合に、前記設定手段で設定
した閾値と前記未２値化データとの差を算出して誤差デ
ータを得る第１の演算手段と、前記第１の演算手段で得た誤差データに基づいて前記未
２値化データ以降の画素の未２値化データに分配するた
めの少なくとも１つの拡散データを算出する第２の演算
手段と、前記第１の演算手段で得た誤差データの符号に従って前
記第２の演算手段の実行中の符号を調整する符号調整手
段とを備えることを特徴とする画像処理装置。