JPH0620232B2 - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JPH0620232B2
JPH0620232B2 JP56045593A JP4559381A JPH0620232B2 JP H0620232 B2 JPH0620232 B2 JP H0620232B2 JP 56045593 A JP56045593 A JP 56045593A JP 4559381 A JP4559381 A JP 4559381A JP H0620232 B2 JPH0620232 B2 JP H0620232B2
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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H04N1/405Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels
    • H04N1/4055Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels producing a clustered dots or a size modulated halftone pattern

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、濃度パターン法により2値化処理を行つて中
間調画像出力を行う画像処理装置に関する。
一般に回転多面鏡や振動ミラーを用いた走査系は、走査
角度を大きく取れること、色分散の少ないこと等によ
り、レーザを用いたフアクシミリ装置,各種デイスプレ
イ装置,記録装置等に多く用いられている。特に、回転
多面鏡を用いた走査系は、高速の走査装置として広く使
用されている。
従来、かかる走査系において、中間調画像を記録または
表示する方式として、記録・表示面における入力の1画
素をj×k(j,kは正の整数)個の微画素より成るマ
トリツクスで構成し、その各マトリツクス要素でなる各
微画素のぬりつぶし方、すなわち白色微画素と黒色微画
素とによる2値の組合わせにより中間調を再現しようと
する濃度パターン法という方式がある。第1図(A)〜(P)
は、このような記録方式の説明図で、1画素を4×4の
微画素のマトリツクスにより構成した例である。図にお
いて、1は画素を示し、2は微画素を示す。かかる画素
構成により、中間調を再現しようとする場合、第1図
(A)〜(P)のように順次に微画素をぬりつぶしていくこと
により、1,2,3,……,16と順次濃度が高くなる
パターンが得られる。一般に画素をj×kの微画素マト
リツクスで構成することにより、j×k+1階調の画像
が得られる。
かかる中間調画像方式の利点として、1つの微画素の記
録を白または黒の2値で記録すればよいため、感光体を
使用して記録する場合には、その感光体のガンマは非線
形でもよく感光体の種類を問わないなどが挙げられる。
その反面、たとえばCCDなどを用いて原稿像を読取つて
得られた画像情報については、原稿の反射光量と原稿濃
度とが対数関係であるため、上記2値化処理とは別に、
対数補正を行う必要があり、装置構成を複雑化してしま
うという欠点があつた。
本発明の目的は、上述した点に鑑み、2値化処理と同時
に上述した対数補正などの非線形の補正をするようにす
ることによつて、簡単な構成で中間調画像出力を行う画
像処理装置を提供することである。
以下図面に基づいて本発明を詳述する。
第2図に入力画像から中間調画像を得る手段を示す。こ
こで、画像のサンプリングされたある一点(i)におけ
る輝度情報Xiを電気信号に変換した入力信号1を比較器
3により、ある一定の値をもつ比較値Ciを有する比較信
号5と比較し、その大小関係の情報Yiを示す出力信号7
を得る。ここで、比較値Ciは第3図(B)に示すように、
一般にj×kのマトリツクス構成より成り、比較マトリ
ツクスという。入力信号1をこの比較マトリツクスCi
(j,k)の各成分と比較し、各成分の値より大きい個所
のみ黒レベル(“1")となる出力情報Yi(j,k)が得ら
れる。従つて、この情報Yiもj×kのマトリツクス構成
となる。
かような出力方法は、一般に濃度パターン法と呼ばれ、
入力の1画素に対して出力の1画素をj×kのサブマト
リツクスに分け、かかるサブマトリツクスの各エレメン
ト(これを微画素と称す)を組織的に塗りつぶしていく
手法である。第2図における入力信号1は、比較マトリ
ツクスCiの各エレメントに対して比較される。その結
果、得られた出力情報Yiをラインメモリ9に格納する。
ラインメモリ9の容量Mは、1画素に対しj×kビツト
より成り、1ラインは画素より成るものとすると、一
般に、 M=j×(k×) ビツト/ライン (1) となる。かようなラインメモリ9に、画像情報がj行,
k×列で規則的に格納され、しかる後各行毎にj回走
査することにより1ライン分の画像が記録部(図示せ
ず)により記録される。
第3図はこの一連の変換の内容を示したものである。入
力情報Xiが、 であり、そして比較マトリツクスCiが、 なる4×4のマトリツクスであるとする。但し、ここで
入力信号の最大値をXi,max=1.0とする。出力情報Yiは
第3図(C)に示す如く、 となる。かかる手法を各画素i=1,2,……,まで求め
て、その結果がラインメモリ9にストアされる。このよ
うな手法は、従来より用いられて来た方法であり、比較
マトリツクスCiとして、4×4のマトリツクスを用いた
場合には16階調までしか得られない。
これに対して、比較マトリックスCi(j,k)を各画素ごと
に微小シフトすれば、より階調性を増すことができる。
すなわち、比較マトリツクスとして、 C′,m=Ci+αm・I (5) で表わされるマトリツクスC′i+mを用いる。なお、こ
こでαは0≦α<1で表わされる変数、Iは線形シ
ステムであれば各成分が1/(j×k)であるj×kのマ
トリツクスで、差分マトリツクスと呼ぶ。例えば4×4
の差分マトリツクスは、 である。また、mは0,1,……,n(但しnは与える
マトリツクスの数)と表わされる変数である。かように
して与えられる比較マトリツクスC′i,m(m=0,1,2…
…)を用いることにより階調性を増大させることができ
る。
第4図(B)は変数α=0.5としたときの比較マトリツク
スC′1,1を示し、第3図(B)と比較して各成分の値
が(0.5/16だけ増加している。このマトリツクスC′1,
1に、(2)式で与えられる入力信号が与えられた場合、出
力情報Yiは第4図(C)に示す如く、 となる。これを(4)式と比較した場合、同一入力信号値
が与えられたにもかかわらず異なつた出力値が得られた
わけである。すなわち、変数α=0,α=0.5の2
組より与えられる2つの比較マトリツクスC′i,0(=C
i)とC′i,1に対して、同一の入力信号を与えた場合、
各々のマトリツクスの大きさが4×4の場合には、総合
的に32段階の階調度が得られたことと等価である。第5
図にかかる手法により画像出力をした場合の画像を示
す。入力信号1としては、各入力画素とも一定の を与えている。すなわち、同一濃度の平面物体である。
そして、第3図(C)および第4図(C)の出力信号に対応し
た画像出力により記録されている。階調性の増大はこの
2画素の組合わせによる配列方法の増大という見方もで
きる。
一方、解像度に対しては、比較マトリツクスCiを1つの
みで行う場合と同程度である。これは、2つの比較マト
リツクスC′i,0とC′i,1との各成分が微小シフトした
にすぎないことから説明できる。ただ1つの問題なの
は、細かい(空間周波数の高い)濃度変化の少ないパタ
ーンに対して前述の方法を適用した場合、出力信号Y
に基づく記録パターンが入力画像の細かさによるもの
か、階調性の増大基づくものか判別しにくくなることで
ある。この解決策としては、輪郭強調の画像処理を行つ
て、しかる後、前述の手法を適用すればよい。例えば、
第6図(A)〜(D)において、横軸を空間座標(時系列信号
化した後は時間座標)、縦軸を輝度情報(入力信号レベ
ル)とすると、同図(A)の原信号を一階微分すると同図
(B)になり、更に二階微分すると同図(C)になる。原信号
の輪郭を強調する方法は、同図〕(A)の原信号から同図
(C)の二階微分信号を引いた同図(D)の信号を作ればよ
い。これは、アナログ信号処理を行つてもよいし、デジ
タル的に処理を行つてもよい。かかる処理を行つた結
果、画像信号は同図(D)に示されるように輪郭部におい
て、そのコントラストが強調されている。そのため、前
述の問題点は解決される。
以上は2つの比較マトリツクスC′i,0およびC′i,1
対して行つたものである。かかる手法は、3つ以上の比
較マトリツクスにも容易に適用できる。
例えば、3つの場合、(5)式における変数αを α=0 α=1/3 (8) α=2/3 とすれば、比較マトリツクスは、 で与えられる。かかる場合の階調性は16×3階調を得
る。
一般に、nケの比較マトリツクスを用いる場合、(5)式
は、 で与えられる。ここで、m=0,1,2,……,nであり、C′
i,m,Ci,Iはj×kのマトリツクスで、Iの各成分は
1/(j×k)である。かような処理は、比較マトリツク
スCiの各成分が等間隔に分けられた所謂線形システムに
関してであつた。そして、マトリツクスIは(6)式で与
えられる如く各成分が全て1である。
本発明は、上述した濃度パターン法による2値化処理を
非線形システムに適用したものであり、以下その実施例
について詳述する。
すなわち、(5)式における比較マトリツクスCiの各成分
が、 a=(i)/max(但し、i=1,2,……,j×k) なる系列で並らべられたとする。
例えば、(i)として、 なる関数系を考える。j=k=4とすると、比較マトリ
ツクスCiはDmax=2として、i=1〜16であるから、 a16=0.75 a15=0.56 a14=0.42 (14) : a =0.01 となる。従つて、比較マトリックスCは、 となる。
このように、本実施例においては、濃度パターン法にお
ける比較マトリツクスCの各成分αi(i=1〜16)を
不等間隔となるように定め[式(14)]てあるので、2値
化処理を行う際に、対数補正を行うことができる。
前述したように、複数の比較マトリックスC′i,mを使
用する場合には、差分マトリックスIとしては、 b=ai+1−ai (16) を各成分として、配列したマトリツクスになる。すなわ
ち、 となる。但し、a17max=1であるとする。従つ
て、差分マトリツクスIは、 となる。
また、前述した線形システムと同様にして比較マトリツ
クスC′i,mは、 C′i,m=Ci+αm・I (19) で表わされる。但し、0≦αm<1、m=0,1,2,……+n-1で
ある。また、n個のマトリツクスでC′i,mを与える場
合、α(m=0,……,n-1)としては0〜1をn個に等
間隔に等分してもよいし、あるいは非等間隔に分けても
よい。従つて、比較マトリツクスC′i,mとしては、 C′i,0,C′i,1,……,C′i,n-1 の計n個の比較マトリツクスが成立する。これら比較マ
トリツクスを順次入力の1画素情報毎に(入力の時系列
信号)、前述の手法により比較していくことによりn倍
の階調性が得られる。
第7図に上述した思想に基づく本発明の実施例を示す。
この例では、入力信号系としてはテレビジヨンカメラ71
を用いる。カメラ71からの出力時系列ビデオ信号73は、
アナログ−デジタル(以下A/Dと称す)変換器75によ
りデジタル信号77に変換される。デジタル信号77は、第
1メモリ79内に格納されたデータと比較器81において比
較される。メモリ79の各素子791,792,……には、比較
マトリツクスC′i,0,C′i,1,……,C′i,nの内容
がj行k列でそれぞれ格納されている。このメモリ79内
に格納された内容を第8図に示す。すなわち、j行k列
に各比較マトリツクスが順にn個並らべられていて、メ
モリ79の読出しはまずマトリツクスC′i,0を矢印121,
122に従つて順次走査し、終了すれば次のマトリツクス
C′i,1に進す。メモリ79の内容は第1カウンタ83によ
りk方向(矢印121の方向)に対するアドレスをセツト
し、第2カウンタ85はj方向(矢印121に直角方向)
に対するアドレスをセツトする。入力画素とのタイミン
グは、1つの比較マトリツクスが全て走査完了する毎
に、A/D変換器75のタイミングパルスを第3カウンタ
91が与える。それにより、順次入力画素が変る。メモリ
79が全て走査(C′i,0からC′i,nまで)されたなら
ば、再び比較マトリツクスC′i,0から走査される。か
かる手順を順次繰り返す。比較器81の出力信号211は、
入力信号がメモリ79の内容より大きければ“1"、その他
は“0"となる。この信号211を第2メモリ211に導入して
格納する。この第2メモリ221の格納順序は、出力部231
の出力方法に合つた配列になるように、第4カウンタ24
1,第5カウンタ243によりアドレスがセツトされる。こ
のように2値化された出力信号211は第2メモリ211に格
納され出力部231はその内容に従つて記録する。第1〜
第5カウンタ83,85,91,241および243によるアドレス
指定は、クロツク発生器251からのそれぞれのクロツク
信号を計数して行われる。
ところで、以上の手法の有用性は視覚特性を有効に利用
した点にもある。すなわち、人間の視覚特性として階調
を多く必要とするのは、空間周波数の低い低域成分で
(例えば、人の願の肌の部分等)高い空間周波数成分
(輪郭,人の願の髪の毛等)に対しては階調性は少なく
てよい。従つて、本発明の手法において、画素を複数個
使つて階調性を増すことに関しては、実用上何の支障も
無い。また、解像度に関しては、そのままでも十分実用
的であるが、輪郭強調を施せば尚更良い。
なお、濃度パターンの組織化の順序(微画素の構成順
序)は印刷時の網点的な配慮で記述したもので、この順
序は変えてもよい。
以上前述した如く、本発明によれば、簡単な構成で2値
化処理と同時に非線形の補正を行つて中間調画像を出力
することのできる画像処理装置を実現することができ
る。。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(P)は各種濃度パターンを示す図、第2図は
中間調画像を得る手段を示す原理図、第3図(A)〜(C)お
よび第4図(A)〜(C)は各情報を示すマトリツクスの形成
図、第5図は記録パターンの一例を示す図、第6図(A)
〜(D)は入力信号およびその微分関数を示す図、第7図
は本発明による画像処理装置の一実施例を示すブロツク
図、第8図はメモリの構成図である。 1……画素、2……微画素、 3,81……比較器、9,79,221……メモリ、 231……出力部、251……クロツク発生器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力画像情報に輪郭強調処理を施す輪郭強
    調処理手段と、 輪郭強調処理された入力画像情報を複数のマトリックス
    要素から成るマトリックスを用いて2値化処理する2値
    化処理手段とを有し、 入力画像情報の濃度特性に対して対数関数的な非線形補
    正を施すために、前記2値化処理手段は、各マトリック
    ス要素に対応する入力濃度レベルの差分が当該対数関数
    的な非線形補正に応じた不等間隔である第1,第2マト
    リックスを繰り返し用いて2値化処理し、前記第2マト
    リックスの各マトリックス要素は、第1マトリックスの
    各マトリックス要素に対して微小量シフトさせたもので
    あることを特徴とする画像処理装置。
JP56045593A 1981-03-30 1981-03-30 画像処理装置 Expired - Lifetime JPH0620232B2 (ja)

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JPS57160267A JPS57160267A (en) 1982-10-02
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Title
昭和45年4月10日印刷出版研究所発行「電子製版要覧」P.24〜37

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