JPH06325170A - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JPH06325170A
JPH06325170A JP11300393A JP11300393A JPH06325170A JP H06325170 A JPH06325170 A JP H06325170A JP 11300393 A JP11300393 A JP 11300393A JP 11300393 A JP11300393 A JP 11300393A JP H06325170 A JPH06325170 A JP H06325170A
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JP11300393A
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Yoshikazu Yokomizo
良和 横溝
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フレーム単位に連続して入力されるM値画
像をN(N<M)値表示装置に出力しても、画像のちら
つきを抑えた良好な画像を得ることを可能にする。 【構成】 注目フレーム中の注目画素を2値化する場
合には、注目画素位置に分配された誤差を誤差メモリ1
4に基づいて誤差拡散係数検出回路15で検出し、同様
に注目画素位置に対する拡散係数を前フレームメモリ1
6から補助係数検出回路17が検出する。こうして検出
された2つの係数を所定の条件の下で合成し、与えられ
た注目画素データに加算器11で加算し、2値化既12
で2値化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像処理装置、詳しくは
FLC(強誘電対液晶デバイス)等の比較的再現階調数
が小さい装置に画像データを表示させるための画像処理
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年のコンピュータ等に用いられている
CRTモニタはアナログデバイスであり、中間調フルカ
ラーを美しく表現できるようになっている。この種の装
置では、現在マルチメディアが叫ばれる中においても良
好な動画像を表示することが可能になる。
【0003】FLC(強誘電対液晶デバイス)等の2値
画像表示装置でも、コンピュータ本体からデジタル信号
を抜きとって適当な2値化処理を施すことで非常に美し
い疑似階調表現が可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】FLCをコンピュータ
に接続する場合には、既存のアナログCRTモニタと互
換性のあるアナログインターフェースを介することが必
要になるが、A/D変換回路で量子化ノイズが発生し、
それがフレーム間で変化する。
【0005】この為、ED(誤差拡散)方式によって2
値化して表示すると、誤差拡散の状態がフレーム間で時
間的に変化する為に、ED回路が本質的に有するノイズ
状のパターンが時間的に画面上をチョロチョロ移動し、
極めて目障りになるという問題があった。この問題を解
決する為、従来ではED方式ではなくディザ法を用いて
2値化していた。しかし、ディザ法が画像の細部がボケ
ると言う欠点があり、静止画では最良の方法と呼ばれて
いるED方式でノイズの出ない方法が開発されるのが待
たれていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】及び
【作用】
<方針>多値画像データを二値デバイスに表示する時
の方法として、ED方式は最もすぐれた方式のひとつで
ある事は習知の事実であるが、これを動画像に適用する
と、誤差拡散パターンの出方がフレーム間で変化するた
め、きわめて見苦しいものになっていた。従って本発明
は、現在処理中のフレームを二値化する際に、前フレー
ムで二値化した情報を参照しながら、前フレームと同じ
様な誤差拡散パターンが出る確率を上げてやる事によ
り、同パターンのフレーム間の変化を必要最小限におさ
え、チョロチョロノイズの発生をおさえる。 <手段>ED方式における二値化回路の濃度誤差保存回
路に、1フレーム前の二値化結果にある係数を掛け合わ
せた信号を加算する為の加算回路を設ける。 <作用>誤差拡散ノイズの出方が、時間的に一定して来
るのでチョロチョロノイズが目立たなくなくる。 <方針>ここで問題にしているED方式によるノイズ
の問題は、入力がデジタル動画信号である場合は発生し
ない。入力がアナログ動画信号でそれをA/D変換する
時に生じる量子化ノイズがある時に、それをEDで二値
化すると問題となる。そのため、量子化ノイズを極力お
さえる事も有効な手段となる。 <手段>アナログ動画信号を量子化する際に、1フレー
ム前で量子化した情報を保存しておき、それをもとに、
現在量子化しているデータが、量子化のスライスレベル
のグレーゾーンにある時には、1フレーム前と同じ値に
量子化される様な確率を高くする事によって量子化ノイ
ズが時間的に変化するのを極力おさえる。 <作用>アナログ信号をデジタル信号にA/D変換する
場合、わずかなヒステリシスを掛ける事によって回路の
動作を安定化させる事ができる。ヒステリシスとはすな
わち、わずかな正帰環の事である。本発明によってフレ
ーム間でヒステリシスが掛けられた様な効果が得られる
ので、量子化ノイズの時間的変化が少なくなる。
【0007】本発明はかかる従来技術に鑑み成されたも
のであり、フレーム単位に連続して入力されるM値画像
をN(N<M)値表示装置に出力しても、画像のちらつ
きを抑えた良好な画像を得ることを可能ならしめる画像
処理装置を提供しようとするものである。
【0008】この課題を解決するため、本発明の画像処
理装置は以下に示す構成を備える。すなわち、フレーム
単位に連続して入力したM値画像をN値(N<M)画像
再生装置に出力する画像処理装置であって、入力した画
像を構成するM値画素をN値化する場合に、発生した誤
差を保存する形式でN値化するN値化手段と、少なくと
も1つ前のフレーム画像のN値化結果を記憶する記憶手
段と、注目フレーム中の注目画素位置に配分された誤差
と注目画素位置に対応する前記記憶手段に記憶された所
定数のN値化データを所定の比率で合成する合成手段
と、該合成手段で合成した値を、入力した注目画素に加
算する加算手段とを備え、前記N値化手段は前記加算手
段で加算した注目画素をN値化する。
【0009】また、他の発明は以下に示す構成を備え
る。すなわち、フレーム単位に連続して入力したアナロ
グ画像を2値或いはそれに近い階調表現能力しかもたな
いN値画像再生装置に出力する画像処理装置において、
入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する第1
の変換手段と、変換されたデジタル画素データをN値化
するN値化手段と、前記変換手段で変換されたデジタ画
素データを1フレーム分記憶する記憶手段と、該記憶手
段に記憶されたデジタル画素データに対応するデータを
アナログ信号にに変換する第2の変換手段と、該第2の
変換手段で得られたアナログ信号を入力したアナログ信
号に加算する加算手段と、注目画素データのデジタルデ
ータに前記記憶手段に記憶された前フレームの対応する
デジタルデータを所定の条件の下で正帰還をかけ、前記
記憶手段に記憶させる手段とを備え、前記加算手段で加
算されたアナログ信号を前記第1の変換手段がデジタル
データに変換し、当該デジタルデータをN値化手段でN
値化する。
【0010】
【実施例】以下添付図面に従って本発明にかかる実施例
を詳細に説明する。
【0011】尚、説明を簡単にするため、本実施例では
入力画素(VIDEO信号)は8ビット(256階調)
で表される例を説明する。
【0012】図1A,1Bは実施例における誤差拡散フ
ィルタ(マスク)を説明する為の図である。図示におい
て、水平矢印は1画素処理を終えた場合の処理方向を示
し、縦矢印は1走査分の処理が進んだ場合の次のライン
の方向を示している。
【0013】図1Aは注目画素(黒丸位置)を2値化し
た場合の2値化誤差の拡散マトリクスを示し、内部の数
値は未2値化隣接画素に拡散させる重み係数を示してい
る。図示の場合、各重み係数の合計は“48”になるの
で、例えば重み係数が“7”の未2値化画素位置には、
注目画素位置で発生した2値化誤差“E”のうち“E×
7/48”の誤差が分配されることになる。
【0014】図1Bは、実際の回路で使われる誤差拡散
フィルタを示し、演算回路の組み易さから採用してい
る。実施例における装置もこれを採用している。図示の
動作を簡単に説明すれば、注目画素位置で発生した誤差
を図示の黒丸位置に分配することである。外部から入力
した注目画素位置におけるVIDEOデータ(図示せ
ず)には、各既2値化画素位置に記憶された誤差をそれ
ぞれの重み係数に従って足し、その結果を注目画素位置
のVIDEOデータに加算する。例えば、重み係数
“5”の画素位置からは、その画素位置で発生した2値
化誤差Eの“5/48”の値を注目画素位置のVIDE
Oデータに加算する。他の既2値化誤差も同様にする。
【0015】尚、上記誤差拡散法は公知技術であり、こ
こでの説明はこの程度にしておく。
【0016】次に、実施例における多値の動画画像を2
値化して出力する装置の動作を図に従って説明する。
【0017】図示において、1は前フレームの2値化結
果を記憶する1ビット(2値メモリ)メモリ、2は現在
演算中のフレームの誤差を記憶している多値メモリ、3
は現在演算中のフレームの2値化結果を記憶させる1ビ
ットメモリ、4及び5は加算器である。
【0018】今、現在のフレームの誤差拡散係数(注目
画素に足し込む値)を得る為に、メモリ2の着目画素を
中心に、図1Bに示した誤差拡散フィルタを掛け合わ
せ、その出力5を得る。それと同時に、1フレーム前の
2値化結果を記憶した1ビットメモリ1の同一着目画素
に対して同じ誤差拡散フィルタを用いて演算を施す。
【0019】このとき、メモリ1には当然のことながら
1ビットの“0”か“1”のいずれかしか記憶されてい
ないが、ビット状態が“1”である場合には“25
5”、“0”の場合には“0”として前フレームからの
拡散係数を得る。これにより、前フレームデータを記憶
しているメモリ1からほぼ正確な誤差拡散係数6(値は
0〜255の値)を求める事ができる。そして、それら
の誤差拡散係数5、6同士を加算器4で、一定の比率で
足し合わせ、その結果を更に注目画素位置のデータと加
算器5で足し、所定の閾値(一般に“128”)と比較
することで、2値化する。
【0020】加算器4で、誤差拡散係数5と6を一定の
比率で足し合わせる為には、通常かけ算器が必要である
が、特定の比率の時はビットのシフトだけでも実現でき
る。例えば、現在のフレームに含まれる雑音のレベル−
20デシベル程度の時は、信号5と6を4:1程度の比
率で加算すれば良い。
【0021】前フレームの2値化結果から求められた誤
差拡散係数6を、現在のフレームの誤差拡散係数5に加
算する事によって、次の様な非常に優れた効果を得るこ
とが可能になる。
【0022】すなわち、現在のフレームの画像信号にノ
イズが含まれていても、前フレームの誤差拡散係数の一
部を加算する事により、前フレームと類似の2値化パタ
ーンが得られる事である。
【0023】例えば1画素1画素が、0から255まで
の中間調を取り得るとして、前フレームで例えば「黒」
(慣例的に、ベタ赤、ベタ青、ベタ黄、も黒と表現す
る)と2値化判定された部分の着目画素にノイズが乗っ
て濃度レベルが80だった場合を想定する。この場合、
もし累積誤差が20なら合計100となり、スライスレ
ベル(閾値)の“128”に満たないから、この注目画
素は0すなわち「白」として2値化されるであろう。そ
して100を0に2値化した事による誤差“+100
(=100−0)”が次の画素の2値化の際に加算され
るから、次の画素が「黒」と判定され易くなる。従っ
て、1フレーム前で判定した「黒」画素の位置がノイズ
の影響で少なくとも1画素分ずれる事になる。
【0024】ここでもし、本発明の様に前フレームの拡
散誤差を一定の割合で加算すると、例えば4:1の場
合、100の3/4で75と256の1/4で64が加
算されて、結果として注目画素の値は (100×3/4)+(256×1/4)=139 となり、「黒」と判定される事になる。そのため、13
9を255に2値化した事による誤差は、139−25
5=−116となり、負の大きな数値が次の画素に加算
されるから、次の画素は「白」と判定される可能性が極
めて高くなる。
【0025】以上の処理を実現するための具体的な構成
は図3に示す通りである。
【0026】図示において、11は入力されてきた注目
画素データに拡散係数を足し込むための加算器、12は
加算器から出力された画素データを所定の閾値(=12
8)と比較することで2値化する2値化器である。この
2値化器12の出力が疑似階調画像の基になる2値デー
タである、13は2値化器12の出力と、2値化する直
前の画素データの差を算出することで、発生した誤差を
算出すRTU減算器である。尚、2値化器12からは文
字通り“0”、“1”の信号が出力されるが、減算器1
3は2値化信号が“0”の場合には“0”、“1”の場
合には“255”として演算する。
【0027】14は減算器13で発生した誤差を記憶す
る誤差メモリであり、1画素に8ビット(符号付き)が
割り当てられている。15は図1Bに示したマトリクス
に従って注目画素位置に対する拡散係数を算出する誤差
拡散係数検出回路である。
【0028】16は2値化信号を記憶する前フレームメ
モリである。実際問題として、現在フレームを2値化す
る前には、この前フレームメモリ16には文字通り前フ
レーム全体の2値化信号(1ビット)が記憶されている
が、現在フレームを2値化処理中は、前フレームの2値
化データと現フレームの2値化データが混在することに
なる。
【0029】補助係数検出回路17は、先に説明した図
2の前フレームの拡散係数信号6を得るための回路であ
る。
【0030】18の合成器は、図2における加算器4が
対応することは容易に理解できるであろう。
【0031】尚、この回路においては、2値化して得ら
れたフレームメモリ(図2における符号3)は記載して
いない。
【0032】<第2の実施例>上記実施例(第1の実施
例)においては、前フレームメモリ16の出力に施す誤
差拡散フィルタを、現在の誤差メモリから拡散係数を得
るためのフィルタと同じものを用いたが、図4Aの様
に、より小さいフィルタの方が、効果が大であった。ま
たフィルタを全く用いず、単に加算比率だけを加減する
だけでも同様の効果が得られる。また、図4Bに示した
例の様に、(1フレーム前の)着目画素自身に対する係
数も設定した方が効果が大であった。
【0033】また、フレームメモリは1ページ分である
必要はなく、図5の様に、前2フレームの情報から誤差
を算出し、現着目画素の2値化の判定に役立てても良
い。この場合、2フレーム前の画面から算出した拡散係
数は、1フレーム前の画面から算出した拡散係数より小
さい係数をかけ算して現着目画素の拡散誤差に加算する
と良い結果が得られた。
【0034】以上説明したように本発明によれば、FL
C表示デバイスの様に2値の階調表現能力しか無い表示
デバイスに、誤差拡散方式で動画を表示する際、アナロ
グ伝送系のフレーム間ノイズが誤差拡散に影響して、誤
差拡散方式が本質的に有する独特のドットパターンが、
時間的に変化する為、非常に目障りになると言う欠点
を、1フレーム前で「黒」と判定された場合の画素が
「黒」と判定される確立を高くし、同様に、1フレーム
前で「白」と判定された場所の画素が「白」と判定され
る確立を高くする事によって、減少させる事ができる。
【0035】尚、実施例では、格別に色成分についての
説明はしなかったが、カラー画像に対しても同様に処理
するようにしても良いのは勿論である。この場合に、
R,G,Bの各プレーン毎に処理しても、一旦明度、色
度に変換し、これに対して処理した後に再びRGBに戻
して出力するようにしても良い。
【0036】<第3の実施例>以下、第3の実施例を説
明する。
【0037】図6は第3の実施例におけるFLC駆動回
路と、コンピュータとの接続関係を示している。本第3
の実施例の前提は、アナログ画像信号をFLC表示デバ
イスに表示させる為のものであり、コンピュータのデジ
タル画像信号を表示させる時には適用しない。
【0038】図7は第3の実施例におけるフレーム間ヒ
ステリシス付加装置のブロック図であり、図6のA/D
変換回路に相当する。同図は、入力アナログ信号はRG
B信号のいずれか1つを処理する為のものであり、R,
G,B全てに共通である。例えば、同図では入力アナロ
グR信号に、2ビットD/A変換回路21からの出力+
Δ,0,または−Δをアナログ加算回路22で加算した
ものをA/D変換器23でデジタル信号に変換する。A
/D変換の量子化を9ビット(0〜512)とすると、
入力アナログ信号は512段階に量子化される。この入
力アナログ信号に加算/減算すべきヒステリシス(Δ)
は、1量子化レベルの1/4程度以下が望ましいので、
1/4=0.25とした。
【0039】A/D変換器23は、必要とする量子化レ
ベルに必要とするビット数より1ビット多いものを用い
る。例えば、実施例の様にFLCに256階調(8ビッ
ト)を表示させる為には、9ビットのA/D変換器を用
いる。A/D変換後のデジタル画像信号は、2で割算さ
れて2値化(ED)回路に伝達される。すなわち、9ビ
ットの内の上位8ビットが2値化回路に導かれる。
【0040】一方、A/D変換器の再開の1ビット
(L)(すなわち、2で割算された余り)は、論理回路
24に入力され、そこで2ビットメモリ25の記憶する
1フレーム前の情報(M)と論理演算されて同メモリに
リードモディファイライトされる。論理回路24の入力
(L)(M)と出力(Out)との関係は図7の中の符
号26で示す通りである。符号26の如く、2ビットメ
モリ25に記憶させる情報の内、1ビットは符号ビット
であり、残りの1ビットが値である。
【0041】一方、信号(L)は、単に符号情報として
論理回路に入力される。ここでは1がマイナス、0がプ
ラスである。論理回路24の出力(Out)は、入力
(M)と同じ形をしている。
【0042】2ビットD/A変換器21には、信号
(M)と同じ物が加えられ、Mの値(+1),(0),
(−1)に対応して、それぞれ(+Δ),(0),(−
Δ)を生成する。
【0043】同図のフレーム間ヒステリシス付加装置の
動作を、図8を用いて説明する。
【0044】同図において、2ビットメモリ25の出力
が[0]の時に、入力アナログ信号が例えば[6]に量
子化される場合を考えて見ると、入力の相対値として
[6]〜[6.99]の範囲のアナログ画像信号が
[6]として量子化される。ここで小数点以下の[x.
99]は、[x+1]に限りなく近い値である事を示
す。同様にして、[5]と量子化される時の入力アナロ
グ信号の相対値は、[5]から[5.99]であり、
[7]と量子化される時の入力アナログ信号の相対値
は、[7]から[7.99]である。
【0045】図8は[6]として量子化される場合を考
えているので、その数字を四角で囲んである。
【0046】A/D出力は2で割算され、[6]はその
商[3]と余り[0]に分けられる(実際には上位8ビ
ットと最下位の1ビットに分けられるだけ)。この最下
位ビットは信号[L]として論理回路に入力される。論
理回路24のもう一方の入力[M]は、その論理回路自
身が1フレーム前で生成した信号そのものである。
【0047】この論理回路24は、A/D変換回路23
の最下位ビットを符号ビット[L]とした時に、それが
[+]の時に[+1]を、[−]の時に[−1]を生成
する。ただし、1フレーム前の当該画素の符号[M]と
最下位ビット[L]の符号とが逆極性の時には[0]を
生成する。
【0048】さて、A/D出力が[6]で、2ビットメ
モリ25の出力[M]が[0]の時は、[6]を2で割
った余り[L]は[0]となり、正[+]の符号を持つ
から、図7の真理値表に従って、論理回路24の出力は
[+1]になる。その結果、メモリには[+1]が書き
込まれ、次のフレームの当該画素を量子化する時、メモ
リから[+1]が出力されるので、2ビットD/A変換
器21で[+Δ]が入力アナログ画像信号に加算されて
処理される事になる。
【0049】すると、図8の右半分に示す様に、入力ア
ナログ信号A,BまたはCに[+Δ]が加算されるか
ら、それぞれが[7],[6],及び[5]と量子化さ
れる為には、Bは[5.75]から[6.74]であれ
ば良い事になる。この事は、前のフレームで、アナログ
画像信号の当該画素のレベルが[6]から[6.99]
の範囲にあると判断された時には、次のフレームでは、
それが[5.75]から[6.74]と言う様に、本来
なら[5]と判定されるレベルの信号が入ってきても
[6]と判定される事を示している。
【0050】A/D変換出力を2で割った値が3になる
のは、A/D出力が[7]の時もそうである。しかし、
この時は最下位ビットが[1]すなわち[−]となるの
で、真理値表に従えば、論理回路の出力は[0]か[−
1]になる。
【0051】これらの動作を要約すると、入力アナログ
画像信号が[6]から[7]の間にある時は、次回のフ
レームの当該画素のレベルを、Δ分だけ[8]の方にシ
フトさせる効果がある。同様に、入力アナログ画像信号
が[7]から[8]の間にある時は、次回フレームの当
該画素のレベルを、Δ分だけ[6]の方にシフトさせる
効果がある。これによって、入力画像信号が[6]を中
心にフレーム間で+/−Δだけ上下変動しても、最初に
[6]と量子化されればずっと[6]のままで決して
[5]と判断される事は無い。
【0052】従って、本発明は、画像信号の濃度レベル
が、フレーム毎に緩やかに変化して行く時、Δ分のヒス
テリシスを持つようにさせる事が出来、その結果、+/
−Δ以内のアナログノイズが除去できる事になる。
【0053】尚、上記実施例では、表示装置とコンピュ
ータとの間に介在する装置として説明したが、コンピュ
ータ本体に取り付けるボードとしても、表示装置そのも
のに組み込むようにしても良いのは勿論のことである。
【0054】また、実施例では出力対象装置として2値
画像再生装置を例にして説明したが、3値でも、それ以
上であっても構わない。
【0055】また、第3の実施例におけるメモリ25
は、2ビットメモリでなくとも、それ以上のビット数を
有するようにしても良い。
【0056】また、第1の実施例における誤差拡散は図
1Bを採用して説明したが、図1Aを採用しても実現で
きることは言うまでもなく、他のN値化処理を利用して
も良いのは勿論である。
【0057】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
レーム単位に連続して入力されるM値画像をN(N<
M)値表示装置に出力しても、画像のちらつきを抑えた
良好な画像を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1A】第1の実施例における誤差拡散フィルタの誤
差拡散マトリクスを示す図である。
【図1B】第1の実施例における誤差拡散フィルタの誤
差拡散マトリクスを示す図である。
【図2】第1の実施例におけるフレーム間誤差拡散処理
の概要を説明するための図である。
【図3】第1の実施例における装置の具体的なブロック
構成図である。
【図4A】第2の実施例における前フレームの拡散マト
リクスの例を示す図である。
【図4B】第2の実施例における前フレームの拡散マト
リクスの例を示す図である。
【図5】第2の実施例におけるフレーム艦誤差拡散処理
の概要を説明するための図である。
【図6】第3の実施例におけるシステム構成を示す図で
ある。
【図7】図6におけるA/D変換回路の具体的回路構成
を示す図である。
【図8】第3の実施例の動作を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
11 加算器 12 2値化器 13 減算器 14 誤差メモリ 15 誤差拡散係数検出回路 16 前フレームメモリ 17 補助係数検出回路 18 合成器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フレーム単位に連続して入力したM値画
    像をN値(N<M)画像再生装置に出力する画像処理装
    置であって、 入力した画像を構成するM値画素をN値化する場合に、
    発生した誤差を保存する形式でN値化するN値化手段
    と、 少なくとも1つ前のフレーム画像のN値化結果を記憶す
    る記憶手段と、 注目フレーム中の注目画素位置に配分された誤差と注目
    画素位置に対応する前記記憶手段に記憶された所定数の
    N値化データを所定の比率で合成する合成手段と、 該合成手段で合成した値を、入力した注目画素に加算す
    る加算手段とを備え、前記N値化手段は前記加算手段で
    加算した注目画素をN値化することを特徴とする画像処
    理装置。
  2. 【請求項2】 フレーム単位に連続して入力したアナロ
    グ画像を2値或いはそれに近い階調表現能力しかもたな
    いN値画像再生装置に出力する画像処理装置において、 入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する第1
    の変換手段と、 変換されたデジタル画素データをN値化するN値化手段
    と、 前記変換手段で変換されたデジタ画素データを1フレー
    ム分記憶する記憶手段と、 該記憶手段に記憶されたデジタル画素データに対応する
    データをアナログ信号にに変換する第2の変換手段と、 該第2の変換手段で得られたアナログ信号を入力したア
    ナログ信号に加算する加算手段と、 注目画素データのデジタルデータに前記記憶手段に記憶
    された前フレームの対応するデジタルデータを所定の条
    件の下で正帰還をかけ、前記記憶手段に記憶させる手段
    とを備え、前記加算手段で加算されたアナログ信号を前
    記第1の変換手段がデジタルデータに変換し、当該デジ
    タルデータをN値化手段でN値化することを特徴とする
    画像処理装置。
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