JPH0618439B2 - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JPH0618439B2
JPH0618439B2 JP56109087A JP10908781A JPH0618439B2 JP H0618439 B2 JPH0618439 B2 JP H0618439B2 JP 56109087 A JP56109087 A JP 56109087A JP 10908781 A JP10908781 A JP 10908781A JP H0618439 B2 JPH0618439 B2 JP H0618439B2
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/40Picture signal circuits
    • H04N1/403Discrimination between the two tones in the picture signal of a two-tone original

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Facsimile Image Signal Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は中間調を有する画像を鮮明に再現するための画
像処理装置に関するものである。
従来から、中間調のある画像を二値化する方法として例
えばデイザ方式がよく知られている。かかる方式は (1) メモリの節約となる。
(2) 二値表示装置で中間調が表わせる。
(3) 中間調の画質として高品位のものが得られる。
(4) ハード化が容易である。
等の理由から多くの分野に於て用いられている。しかし
ながらかかる方式を用いて普通の活字、線画等を再現さ
せた場合、エツジ部にデイザパターンが生じ、不鮮明と
なるという欠点をもつている。
また、通常のデイザ法は例えば組織的デイザ法に見られ
る様に各々異なつた閾値をもつた成分よりなるデイザマ
トリツクスを用いて入力画素を二値化するが、かかるデ
イザマトリツクスの成分は常に固定している。従つて、
入力する画像信号の状態に関係なく、常に一定の閾値に
よるデイザの形成が行なわれる。例えば中間調部分の多
い画像と文字等の線画とを同一の閾値によつて2値化し
た場合、画像コントラストによつては画像が不鮮明にな
る可能性もある。
本発明は以上の点に鑑み、入力画像信号によって表わさ
れる画像の特徴を文字画像と階調画像の2種類のみなら
ず、それらの中間の性質の画像についても判定し、この
判定に基づく中間調処理を施すことにより、文字画像部
分及び階調画像部分のみならず、文字画像と階調画像の
中間の性質の画像部分を有する画像に対して鮮明でしか
も高階調の画像出力を得られる画像処理装置を提供する
ことを目的とする。
かかる目的の下で本発明は画像信号を入力する入力手段
(本実施例では入力系10に対応する)と、 前記入力手段により入力された画像信号からエッジ成分
に対応する信号を抽出し、該信号レベルに応じて、入力
画像が文字画像であるか、若しくは階調画像であるか、
若しくは文字画像と階調画像のいずれに近いかの度合い
を示す判定信号を発生する判定手段(同じく差分回路1
5及び極値検出回路16)と、 前記入力手段により入力された画像信号を中間調処理す
る中間調処理手段(同じく閾値決定回路17,比較器1
8)とを有し、 前記中間調処理手段は、前記判定手段により発生された
判定信号に応じて、前記入力画像が文字画像と判定され
た場合には文字画像用の処理条件で中間調処理を行い
(同じく第1図(a))、前記入力画像が階調画像と判
定された場合には階調画像用の処理条件で中間調処理を
行い(同じく第1図(c))、更に前記入力画像が文字
画像と階調画像の中間の画像と判定された場合には前記
判定信号の示す度合いに応じて、前記文字画像用の処理
条件と階調画像用の処理条件との間で連続的に変化させ
た処理条件で中間調処理を行う(同じく第1図(b))
ものである。
本実施例は、入力された画像信号のレベル分布、コント
ラスト等により2値化のための閾値を決定するものであ
る。
また入力画像信号を所定のブロツクに分割し、ブロツク
毎に閾値を決定するものである。
本発明は、デイザ方式において閾値をダイナミツクに決
定する。即ち、デイザマトリツクスの成分を入力画像信
号の状態に応じて変動させ画像信号に応じた2値化を行
なうものである。
以下、本発明の原理を詳細に説明する。
一般にn×nのデイザ・マトリツクスDで入力画像を2
値化する事を考える。例えば(1)式の如くの4×4の組
織的デイザ・マトリツクス なる閾値成分を持つた固定値からなるマトリツクスが与
えられたとする。
ここでこのデイザマトリツクスにより処理される入力画
像信号Sn のレベルは最大値1となる如くノーマライズ
されているものとする。
(2)式に本実施例に用いる閾値マトリツクス を決定する式を示す。
ここで は(1)式の組織的デイザマトリツクス・IIは各成分が全
て1のn×nのマトリツクスである。
又αは後述の画像情報によつて定まるパラメータで
0≦α≦1である。
(2)式を各成分で表わしなおすと となる。
(2)式の物理的意味は次の通りである。
α=0の時には となり閾値マトリツクス の成分は全て1/2となりデイザのマトリツクスにはよら
ない。これはデイザのマトリツクスで与えられた16の
成分より与えられた閾値レベルが1つに縮退した場合で
ある。(第1図(a)参照) α=1のとき となり 閾値マトリツクスはデイザ・マトリツクスと等
しくなり、等間隔のn2個の閾値レベルより構成され
る。(第1図(c)参照) 0<α<1のとき、閾値レベルはα=0の場合とα
=1の場合の中間の値に位置する。(第1図(b)参照) この時パラメータαが0に近づく程1レベル閾値に近づ
きパラメータαが1に近づく程多レベル閾値(デイザ・
マトリツクス)に近づく。
以上の如く本実施例に於ては閾値がパラメータαの与え
方により変動する。即ち文字・画像を共によく出すため
にはパラメータαの決定に対して次の事が望まれる。
(A) 文字等の二値化画像入力に対してはα→0 (B) 中間調のある画像入力に対してはα→1 かかるパラメータαを入力する時系列画像信号に対して
得るためには以下の方法を行えばよい。
入力した画像信号をサンプリングし、量子化した信号を
X(ti)とする。ここでtiは時間的なサンプリング値を与
えるデイスクリートな値、Xは量子化された値をとるも
のとする。
また、差信号X′(ti)を X′(ti)=X(ti)−X(ti−1)……(4) で与えたとする。かかる差信号X′(ti)の時刻ti以前
の極大値、極小値をそれぞれX′max,X′minとした時 でパラメータαを決める。ここにおいてkは1以上で、
閾値レベルの変化率を定義する値であり、実験的に求ま
る値である。(k≧1) これにより例えば文字等の画像入力のように差信号の変
動振巾が極めて大きい場合α→0となり前述の(A)が満
たされる。
又中間調画像等の差信号の振巾が小さい場合にはα→1
となり前述の(B)が満たされる。
しかしながら、原稿画像が白ベタ(白紙)あるいは黒ベ
タで、広い面積に続いた場合、差信号の振巾は小さく前
記(1)の手法ではα→1となり問題が生じる。(本来は
α→0としたい。) これを識別するために、入力画像信号X(ti)をn個づつ
のブロツクに分け(このnは閾値マトリツクスの巾と等
しくなるかあるいはその整数倍とする)、このn個の信
号のレベルの分布を判定する。そしてn個の信号のレベ
ルが全て白レベルかあるいは黒レベルに入つていればα
→0とする。(nケが白,黒両方にまたがつていてもよ
い。) かかる白レベルあるいは黒レベルは各々第2図に示され
た閾値レベルの0〜A,B〜1までのゾーンとする。
(白ゾーン,黒ゾーンと後呼ぶ)この巾は原稿の粒状
性、シエーデイング等を考慮して適宜決める。
以上をまとめると、パラメータα決定のためのフローチ
ヤートは第3図のようになる。つまり、ステツプS1で
は入力した時系列画像信号をnケづつのブロツクに分け
る。次にステツプS2でレベル分布、即ちブロツクの各
成分が全て白ゾーンあるいは黒ゾーンに属するか否かを
判定する。属さない場合は中間調のある画像信号である
と判断しステツプS3に進み差信号X′(ti)の極大値
X′maxと極小値X′minを求める。そして求まつた値を
もとにステツプS4においてパラメータαを決定する。
即ち、この場合、閾値マトリツクス はαによつて決定されるデイザマトリツクスになる。ま
た、ステツプS2においてブロツクの全ての成分が黒ゾ
ーンあるいは白ゾーンに属す場合は、線画像であると判
断しステツプS5に進む。ステツプS5ではパラメータ
αを0とする。これにより閾値マトリツクス の成分は全て1/2となる。
以下各実施例について説明する。
(実施例1) SA部分が文字部、SB部分が中間調のある画像部の画像
信号をサンプリングし量子化したものを第4図(A)に示
す。更に(4)式によつて求められた差信号波形を第4図
(B)に示す。
ここにおいて、AD変換器は4ビツト(16階調)、デ
イザマトリツクスは(1)式に示した4×4のものである
とする。
この入力画像信号を4画像毎のブロツクに分け、それぞ
れX0ブロツク、X1ブロツク、X2ブロツク…X6ブロツ
クとする。尚、実施例1において、各ブロツクの成分は
白ゾーン或は黒ゾーンに属さないものを含んでいるとす
る。即ち中間調の画像を含んでいるものである。
また、本実施例において画像信号の2値化のための閾値
マトリツクス はそれ以前のブロツクの差信号の極大値および極小値よ
り求まる。即ちX1ブロツクにおける閾値マトリツクスI
Nは X0ブロツクの差信号の極大値、極小値から求まる。第
4図(B)よりX0ブロツクの極大値X′max、極小値X′m
inは であり、この値を(5)式に代入して となり、パラメータαが得られる。このパラメータαを
(2)式に代入すると となり、X1ブロツクの画像信号の2値化のための閾値
マトリツクス が得られる。
次のX2ブロツクに対する閾値マトリツクス も、それ以前のブロツクであるX1ブロツクの差信号の
極大値、極小値より同様に求めることができる。
以下X3…X6ブロツクに対しても同様である。
例としてX6ブロツクに対する閾値マトリツクス を求める。第4図(B)よりX5ブロツクの差信号の極大値
X′max,極小値X′minは以下である。
この値をもとに同様に計算を行なうとパラメータα及び
閾値マトリツクス は以下の値となる。
第5図は第(6)式及び第(7)式で示される閾値マトリツク
をグラフ化したものである。第5図において(A)が第(6)
式に、(B)が第(7)式に対応する。
第5図から明らかなように、文字即ち線画に相当するS
A部に対しては0.5近傍に密集した閾値が、また画像
に相当するSB部に対しては離散した閾値が決定され
る。
尚、本実施例では閾値マトリツクス の決定を1ブロツク前の画像信号を用いて行なつたが、
更に、正確な2値化を行なうためには、以下の方法を用
いる。即ち2値化を要するブロツクの画像信号を、閾値
マトリツクス が決定される時間遅延させることにより、このブロツク
に実際に対応する閾値マトリツクスにより2値化を行
う。つまり、2値化を要するブロツクの画像信号と閾値
マトリツクスの決定に用いた画像信号とが同一となり、
画像信号の内容の変化に対して遅れをもつことがない。
(実施例2) 第6図(A)は大面積の黒ベタ部(SD)及び白紙部(SC)
が存在する画像信号を量子化したものである。4画素毎
に分けられたブロツクX0,X12,X3…X6に対し
て、第3図のフローチヤートによる処理を行なう。ここ
で各ブロツク共、その画像信号のレベルが全て白ゾーン
値あるいは黒ゾーン値に属したとすると、前述した如
く、パラメータαは全てのブロツクにおいてα=0とな
り、従つて閾値マトリツクスの成分は全て0.5とな
る。
このように、画像信号が全て黒ゾーン値または白ゾーン
値に属している場合は、全ての閾値マトリツクスが同一
となる。
(実施例3) 実施例2で用いた第6図(A)の画像信号が入力された
が、黒ゾーン及び白ゾーンの帯域が狭く、各ブロツクの
画像信号レベルが一部黒ゾーン或いは白ゾーンに属さな
い場合。この場合は黒ベタ部SDと白紙部SCの境界以外
ではパラメータαは1に近づき、従つて閾値マトリツク
は固定のデイザパターン の値に近づく。また第6図(B)より明らかなように黒ベ
タ部SDと白紙部SCの境界においては、差信号が大き
くなるので1レベル閾値に近くなる(α→小)。従つて
境界が強調され、この信号により像形成した場合見やす
い画像となる。しかしながら実施例3においては、境界
における閾値マトリツクスとそれ以外の部分での閾値マ
トリツクスとが大きく異なることが多い。従つて実施例
1で述べた閾値マトリツクスが決定される時間、画像信
号を遅延させ、閾値マトリツクス の決定に用いる画像信号のブロツクと2値化を要する画
像信号のブロツクとを同一にする必要がある。
本実施例は以上の様に、文字等の線画と中間調のある画
像とを鮮明に2値化出力するために、入力画像信号の内
容により、閾値を決定し、画像信号の内容に応じた2値
化を行なうようにしたものである。
第7図は本実施例による2値化を行なうための回路構成
を示すブロツク図である。
入力装置10は例えばCCDライン・センサー等の様に
原稿の濃度分布をシリアルなアナログ電気信号に変換す
る。かかる信号はADコンバータ11によりデジタル化
され、更に、シエーデイング補正回路12によりCCD
等の感度ムラ照明ムラ等を電気的に補正される。このシ
エーデイング補正回路12は例えば一ライン分の補正デ
ータをメモリーに入れておき逐次ADコンバータ11よ
り入力される信号をかかる補正データと比較処理する事
により行われる。かかるシエーデイング補正回路12は
必ずしも必要ではないが後の正確な処理を行うためには
あつた方がより好ましい。かかる後出力デジタル信号は
1ブロツク遅延回路13、n画素分メモリ14及び差分回
路15へ送られる。
n画素分メモリ14では1ブロツクのデータがストアさ
れ後述の閾値決定回路17に於てブロツクの成分が全て
白ゾーンあるいは黒ゾーンに属すか否かの判定に用いら
れる。差分回路15では時系列信号の差分を取ることによ
り差信号を形成し次の極値検出回路16では最新の極大
値X′max及び最新の極小値X′minが時々刻々ストアさ
れる。閾値決定回路17は第3図のフローに従い、まず
n画素分メモリ14の値を見、次に極値検出回路からの
値によりパラメータαの値を求め、閾値マトリツクスIN
の各成分を計算する。かかる方法で求められた閾値は1
ブロツク遅延回路13から出力される原信号(デジタル
信号)の1ブロツク遅延データと比較器18で大小比較さ
れる。そして画像信号が閾値より大きいか等しい場合に
1小さい場合に0を出力する。
かかる方法及び構成により二値化されたデータ19が求
められる。
このように2値化のための閾値を所定のブロツク毎の入
力画像信号各々に対して決定するので正確な2値化が行
なえる。
第7図に示した構成はハード・ロジツクで行うよりソフ
トロジツクにて、行つた方がより容易である。但し多少
時間がかかり高速性にはかける。
得られた二値化データ19はそのままレーザビームプリ
ンタ等の記録装置にて出力させてもよいし、メモリにス
トアしてもよい。又通信回線で送信してもよい。場合に
よつてはデータ圧縮を行つてフアクシミリで伝送しても
よい。
本実施例に於て得られる閾値マトリツクスは二次元的な
広がりを持つている。しかしながら1ラインの時系列画
像信号の2値化に用いるのはその一行のみである。従つ
て、各ライン信号を送る時、各ラインが変る毎に閾値マ
トリツクスの行を一行づつ改行する必要がある。
即ち、閾値決定回路17は必要な行の閾値のみをその都
度計算すればよく、マトリツクスの全ての値を求める必
要はなく、これにより時間短縮出来るものである。
本発明によれば、入力画像信号によって表わされる画像
の特徴を文字画像と階調画像の2種類のみならず、それ
らの中間の性質の画像についても判定し、この判定に基
づく中間調処理を施すことにより、文字画像と階調画像
に対して夫々適した中間調処理が行えるのみならず、文
字画像と階調画像の中間の性質を有する画像に対して
も、文字画像と階調画像のいずれに近いかの度合いに応
じた中間調処理が可能となり、単に文字画像であるか階
調画像であるかという一義的な判断による処理で生じや
すい誤判定による画質の劣化を防止することができ、し
かも、前記度合いに応じて文字画像用の処理条件と階調
画像用の処理条件との間で連続的に変化させた処理条件
で中間調処理を行うので、例えば、文字画像と階調画像
の境界部分での処理条件の急激な切り換えにより生じる
出力画像の見苦しさを避けることができ鮮明でしかも高
階調の画像出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第5図は閾値レベルの分布を示す図、第2図
は白ゾーン、黒ゾーンのレベルを示す図、第3図はパラ
メータα決定のためのフローチヤート図、第4図(A)及
び第6図(A)は画像信号のレベルを示す図、第4図(B)及
び第6図(B)は差信号を示す図、第7図は本発明の回路
構成の一実施例を示すブロツク図であり、14はn画素
分メモリ、15は差分回路、16は極値検出回路、17
は閾値決定回路である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像信号を入力する入力手段と、 前記入力手段により入力された画像信号からエッジ成分
    に対応する信号を抽出し、該信号レベルに応じて、入力
    画像が文字画像であるか、若しくは階調画像であるか、
    若しくは文字画像と階調画像のいずれに近いかの度合い
    を示す判定信号を発生する判定手段と、 前記入力手段により入力された画像信号を中間調処理す
    る中間調処理手段とを有し、 前記中間調処理手段は、前記判定手段により発生された
    判定信号に応じて、前記入力画像が文字画像と判定され
    た場合には文字画像用の処理条件で中間調処理を行い、
    前記入力画像が階調画像と判定された場合には階調画像
    用の処理条件で中間調処理を行い、更に前記入力画像が
    文字画像と階調画像の中間の画像と判定された場合には
    前記判定信号の示す度合いに応じて、前記文字画像用の
    処理条件と階調画像用の処理条件との間で連続的に変化
    させた処理条件で中間調処理を行うことを特徴とする画
    像処理装置。
JP56109087A 1981-07-13 1981-07-13 画像処理装置 Expired - Lifetime JPH0618439B2 (ja)

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JPS5810961A JPS5810961A (ja) 1983-01-21
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59141873A (ja) * 1983-02-03 1984-08-14 Nec Corp 適応擬似中間調化回路
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