JPH07508622A - 連続色調画像をハーフトーン化して効率的に送受信する方法及びその方法を実現するファクシミリ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ハーフトーン化および逆ハーフトーン化と画像の送信のための方法および装置 ｌ旦葛遭Ｊ 本発明は一般にハーフトーン化、逆ハーフトーン化および画像のファクシミリ送 信に関しており、特に、２値画像から逆ハーフトーンを生じる方法およびシステ ムと、ハーフトーン画像を効率良く送信し、かつ、受信したハーフトーン画像を 逆ハーフトーン処理することによりグレイスケール画像を再生するための方法お よび装置に関する。

多くのプリント装置はパイレベルであるが故にグレイスケール画像を再生するこ とができない。それゆえ、レーザプリンタ、ファクシミリ機、リングラフィ（新 聞印刷）、液晶表示およびプラズマパネル等の広範な用途においてグレイスケー ル画像の２値表現が必要とされている。一般に、グレイスケール画像はハーフト ーン技法を用いて２値画像に変換される。このようなハーフトーン処理は２種の レベルすなわち黒と白を用いて種々の灰色の影像を生じることができ、デジタル 的（ファクシミリ機、レーザプリンタ）にも光学的（新聞印刷）にも行うことか 可能である。

また、逆ハーフトーン処理はオリジナル画像の２値的ハーフトーン画像がらグレ イスケール画像の近似を再生する方法である。なお、デジタルハーフトーン化は Ｎビットグレイスケール画像をグレイスケールが含まれているように知覚される １ビツト２値画像に変形する処理方法であり、デジタル逆ハーフトーン処理はそ のハーフトーン表現からグレイスケール画像を再生する方法を言う。

そこで、このような１ビツト画像についての逆ハーフトーン処理を利用すること が多くの用途のおいて望まれている。例えば、ある状況下では、有効画像のみが ハーフトーン表現になっており、このようなハーフトーン表現のグレイスケール 画像を再生するために、逆ハーフトーン化法が利用される。また、画像の受信シ ステムが２値表示を可能とする場合（プリンタ、ファクシミリ装置）や、ハーフ トーン画像が多レベル装置上に表示されることか望ましい場合もある。例えば、 レーザまたはドツトマトリクスプリンタに比して、ＣＲＴディスプレイのダイナ ミックレンジは大きく、それゆえ、使用時に「苛酷（ｈａｒｓｈ）感Ｊや「騒音 （ｌｏｕｄ）ｇＪを与える。

さらに、多レベル装置を見る際の２値画像の画質を大幅に改良することができる 。すなわち、２値画像に対応するグレイスケール近似を発生させることにより、 画像において肉眼で実行しなければならない低域フィルタ処理の段階を大幅に減 じることができる。

今日では、はとんどすべての印刷物はハーフトーン技法を用いて作成されている 。中でも、デジタル複写装置の導入を含む多くの進歩がデジタル走査装置におい て見られ、特に、ハーフトーンアルゴリズム間での変換機能を含むハーフトーン 画像処理装置の機能において有利になっている。さらに、このようなハーフトー ン画像の処理能力は小規模の出版業界において重要でありかつ極めて有用である 。しかしながら、フィルタ処理、デシメーション、補間、鮮明化などのグレイス ケール画像において一般に行われる基本的な画像処理がハーフトーン画像におい て困難である。そこで、２値テキストおよび２値画像を処理する方法が知られて いる。しがしながら、これらのアルゴリズムは２値画像として知覚される画像に 制限され、灰色の影像を生じる黒および白の高い周波数分布に適用することがで きない。

そこで、Ｊｕｄｉｃｅに付与された「フリッカ飛越し順序ディザ画像を除去する ための方法および構成」と題する米国特許第３９５３６６８号および３ａｕｔｔ ｅｒ他に付与された「ビデオディスプレイのためのフリッカレス順序ディザ画像 を提供するための構成ｊと題する米国特許第４３７７８２１号等のグレイスケー ル画像の再生に関連する研究が知られている。さらに、他の従来技法としては、 ＮｅｔｒａｖａｌｉおよびＢ　ｏ　ｗ　ｅ　ｎによる「ディザ画像の表示Ｊ　（ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　。

ｆ　ｔｈｅ　ＳＩＤ、Ｖｏｌ、２２．Ｎｏ、３．ｐｐ。

１８５−１９０，１８１）および、Ｍｉｔａ、ＳｕｇｉｕｒａおよびＳｈｉｍｏ ｍｕｒａによる「パイレベル画像からの高画質多レベル画像再生Ｊ　（Ｔｈｅ　 ５ｉｘｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｇｒｅｓｓｏｎ　Ａｄｖａｎ ｃｅｓ　ｉｎ　Ｎｏｎ−ＩｍｐａｃｔＰｒｉｎｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉ ｅｓ　Ｂｌａｃｋ　ａｎｄ　Ｗｈｉｔｅ　ａｎｄ　Ｃｏ１ｏｒ、０ｃｔｏｂｅｒ 　２１−２６．ｐｐ、２３５−２３６．１９９０）と題する文献に開示されるも のが挙げられる。

しかしながら、これらの既知の方法は単純な低域フィルタ処理から複雑な神経系 統にまで及んでいる。一般に、２値画像において見られる衝撃を和らげるに足る 低域のフィルタ処理はこれらの画像の鮮明さをぼやかすに足るものである。それ ゆえ、低域フィルタ処理に基づいて２値画像からグレイスケール画像を再生する と、このようなはやげによって、画像の粒子が目立つようになるか、あるいは、 視覚的に好ましくない状態になる。一方、神経系統は訓練を必要とするので、多 くの異なるハーフトーン技法において最適でなくても良い。加えて、このような 神経系統の技法はグレイスケール画像やパワースペクトルに関するアプリオリな 制約やその構造か有効である場合のハーフトーンマスクの特性のすべてを利用す ることかはっきりしていない。さらに、他の従来の逆ハーフトーン技法は２値画 像を生じるために用いるハーフトーンスクリーンの確かな知識を要する（Ｒｏｅ ｔｌｉｎｇ１米国特許第４６３０１２５号およびＦａｎ、米国特許第５０２７０ ７８号参照）か、あるいは、ハーフトーンスクリーン自体を設定する必要がある 。このことは、誤差拡散などの特定のハーフトーン技法が規制のハーフトーンス クリーンに含まれていないために不都合である。

このような用途においては、その明確化のために、以下のような規定が用いられ ている。すなわち、グレイスケールまたは多レベル装置は二次元の光強度関数ｇ （ｉ。

ｊ）として定義され、ｉおよびｊは分離する画素の座標を示しており、任意点（ ｉ、ｊ）におけるｇの値がこの点における画像のグレイレベルに比例する。さら に、８ビツトのグレイスケールか使用され、Ｌ＝２５６を区間［○、Ｌ−１］に おける可能なグレイスケールレベルとし、グレイレベルＩ＝Ｏを黒と見なし、１ ＝２５５を白とする。一方、ハーフトーンの２値またはパイレベル画像も同様に 定義できるか、この場合、画像は１ビツトで構成される。それゆえ、ハーフトー ン画像は２種のみのグレイレベル［ｂ、、ｂ、］を含んでおり、ｂ、：ｂ。

は、黒または白に対応して、Ｏ：１または０：２５５のいずれかとすることがで きる。なお、すべての再生処理に先立って、実数および正の整数から成るＭＸＮ 画素の８ビツトグレイスケール画像はＭＸＮの１ビツト２値画像にハーフトーン 処理されていると仮定する。而して、本発明の一態様は、本書に記載するように 、エツジおよびフラットな画像領域が正確に再生されて顕著で不快なアーティフ ァクトか無く、基本的な画像処理アルゴリズムに適用でき、さらに、ハーフトー ン技法間での変換に適応可能であるような視覚的に許容できるオリジナルなＭ　 ｘ　Ｎの８ビット画像の推定を行うことである。

上述のように、多くの情報表示装置が２値仕様であるが、はとんどの画像は連続 的である。それゆえ、連続的な画像を２値装置上に表示する機能が大変に有用と なる。

しかしながら、２値仕様において連続画像を表示する課題は長年に亙って解決さ れていない。そして、この問題はグラフィックアートからファクシミリ機に至る 媒体転送の多くの形態において生している。事実上、本、雑誌、新聞等のすべて の印刷画像は２値仕様において構成されている。また、コンピュータハードコピ ー装置はほとんど専らに２値仕様である。つまり、連続的なグレイスケール情報 を連続的色調の如く知覚される２値情報に変換する処理がハーフトーン化と呼ば れている。

連続的な画像は「自然である」として定義できるものである。つまり、それはあ るグレイレベルから次のレベルへの識別不能な遷移を含むものとも言える。一方 、２値画像は黒または白のいずれかである画素から構成されるものである。それ ゆえ、２値出力装置上のグレイスケール画像の表示では、連続的な画像を２種の レベルに量子化することが要される。この２値化アルゴリズムには、サンプルｇ （ｉ、ｊ）かその入力として使用され、サンプルｂ　（ｉ、ｊ）＝Ｏまたは１が その２値画像に対応して生じる。

上式においては、ｇ　（ｉ、ｊ）は座標（ｉ、ｊ）を有する画素のグレイレベル であり、ｔは区間［０，Ｌ−１］における閾値である。

式１では２種の閾値化アルゴリズムが示されている。

第１のものにおいては、画像が２値情報として知覚されるように区分される。ま た、第２のものにおいては、最終的に得られる画像が連続的に知覚されるように ２値画素が分配される。しかし、２値情報として知覚されるように閾値化された 画像は、たとえ存在しても、逆ハーフトーン化に有用となる情報を極めて僅かし か提供しない。

そこで、後者の閾値化アルゴリズムをハーフトーン化処理として述べる。なお、 後述するように、ハーフトーン画像は妥当なグレイスケール再生を実行するため の適当な情報を含んでいる。

望ましいハーフトーンアルゴリズムの特性には、実行の簡潔さ、低周波数（また は一定）および高周波数（または微細部における端部）の両方における再生の精 度、低周波数モアレパタン（折返し現象）や誤量子化輪郭（人為的境界）と言っ た視覚的なアーティファクトの無いことが含まれる。要するに、ハーフトーン化 処理の望ましい結末は３０ないし４５センチメートルの通常の距離において見る ハーフトーン画像が元になるドツト構造を気付かせずに種々のグレイレベルとし て知覚されるドツト分散を呈示することである。

このようなハーフトーン化処理は光学的にもデジタル的にも実施することができ る。なお、光学的実施の場合、当該処理は２種の写真ステップにおいて行われる 。すなわち、元の画像をハーフトーンスクリーンと呼ばれるメツシュまたは格子 を通して写真に撮った後、画像の２値特性を高コントラスト写真材を用いて再現 する。一方、ハーフトーン処理のデジタル的な実施方法については、Ｊａｒｖｉ ｓＳＪｕｄｉｃｅおよびＮ１ｎｋｅによる「ハイレベル表示−に関する連続色調 画像の表示技法の調査コ　（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　ａｎｄＩｍ ａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、Ｖｏｌ、５．、Ｎｏ、１．ｐｐ、１３−４０． １９７６）の如く数種の文献において総括的に論しられている。次に、幾つかの 優れたハーフトーン技法について簡単に述べる。なお、ハーフトーン技法の全体 的な解析のためには、上記Ｊａｒｖｉｓ他の文献並びに同書に報告されている他 の文献を参考文献として挙げる。

ハーフトーン化技法は出力２値画像における−の出力点を計算するために要する 人力グレイスケール画像から一点動作または点の数に従う隣接動作に基づいて行 われる。この場合、一点動作は入出力間の一対一対応が存する際の任意の動作を 言う。また、任意位置に対応する出力はその位置における単一の入力画素にのみ 基づ（。すなわち、デジタルハーフトーン化の場合、各点は各画素に対応する。

また、点アルゴリズムにおいては、ハーフトーン化は１通常（常にではないが） 非周期的なアレイまたはマスクである単一な非画像に対するグレイスケール画像 の単一点様対比により行われる。而して、入力画像におけるすべての点において 、その点（グレイスケール画像またはマスク）の値がより大きいか否かにより、 １またはＯのいずれかが２値出力画像における対応位置にそれぞれ配される。

一方、隣接技法は多数点対一点の動作に対応する。すなわち、入力画素とその周 囲の画素が出力画素を決定するために用いられる。したがって、隣接アルゴリズ ムを用いるハーフトーン化は単一点様対比により行われず、通常、出力画像にお ける一点を計算するために入力ブレ蚤スケール画像からの多数の点を含むフィル タ動作を必要とする。なお、点動作はデジタル的および光学的の両方において実 施できるが、隣接動作はデジタル仕様のみに限られる。一般に、点動作は隣接動 作よりも速いが、隣接動作の方が良好な結果を提供する。

今日、任意の既存のハーフトーン化アルゴリズム、すなわち、特定のハーフトー ン化アルゴリズムの選択はその目的装置によって決められ、常に画質と速度との 間での交換を要する。隣接ハーフトーン化アルゴリズムは（アーティファクトが 皆無であるとは言えないカリ良好な画質を与えるが、動作が遅く光学的実施が不 可能である。したかって、新聞印刷等の光学的仕様には点動作アルゴリズムを選 択するしかない。しかしながら、点動作アルゴリズムは高速で目的装置のすべて に適用できる利点を有する反面、その出力に周期的な誤差および誤輪郭等のアー ティファクトが通常含まれる。

また、グレイスケールレベルのような多レベルを有する画像のデジタルハーフト ーン化が当業界において知られている。今日では２種の主要技法とその他の幾つ かの技法が使用されており、これらは広域固定閾値化、オルソグラフィックトー ンスケール生成、電子スクリーニング、順序ディザ、誤差拡散および青色雑音閾 値化などである。以下、これらの技法をそれぞれ簡単に説明する。

広域固定閾値化は単一点動作であり、すべてのグレイレベル画素が−の固定定数 と比較される。この場合、グレイレベルが定数よりも太きいと、その結果が白と なる。

また、グレイレベルが定数と等しいかこれよりも小さい場合は、その結果が黒に なる。この方法では高コントラストな成分を保持できるが、トーンスケール情報 を全く含まない。

オルソグラフィックトーンスケール生成法は２値画素のウィンドウを操作して一 連のパタンを形成し、各パタンがダレイレベル値を表現する。さらに、これらの パタンはグレイスケールを形成し、グレイスケールは最小キャラクタ間間隔での 印刷時に連続的な画像を再生することができる。しかしながら、この再生画像は きめが粗く高周波数情報の損失を伴う。

電子スクリーニングは点動作であり、上述した光学的方法に類似している。また 、この方法は広域固定閾値化法の拡張でもある。すなわち、画素が所定の閾値に 対比されて黒または白の決定が成される。ただし、この場合、閾値は固定された 定数ではない。つまり、閾値レベルはハーフトーンセルの閾値集合として定義さ れる二次元行列から順番に選択される。而して、閾値の集合および集合における 配列がハーフトーン画像の特性（ドツト分散、エツジおよびフラット領域の保存 性等）を決定する。

順序ディザ（ｄｉｔｈｅｒ）法は点動作であり、より暗い若しくはより明るいパ タンを提供するために配列されたドツトの集団により連続的な色調を表現する。

この場合、入力値が一定寸法のスクリーンに対比され、ド・ントかグレイレベル の増加に伴ってディザ格子に加えられる。なお、順序ディザ技法には白色雑音、 クラスタド・ソトおよび分散ドツトが含まれる。しかし、順序ディザアルゴリズ ムは微細部の大半を損失し、周期的なアーティファクトを導入する点で不都合で ある。なお、これらの点については、Ｒ，Ｕｌｉｃｈｎｅｙの「デジタルハ−フ トーン化Ｊ　（ＭＩＴ　Ｐｒｅｓｓ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓ ｅｔｔｓ　（１９８７）や、ＲｌＷ、Ｆ！ｏｙｄおよびり、Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇ の「空間的グレイスケールのためのアダプティブアルゴリズム」（ＳＩＤ　Ｉｎ ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　Ｔｅｃｈ ｎｉｃａｌ　Ｐａｐｅｒｓ、ｐｐｓ、３６−３７）を参照されたい。なお、Ｆｌ ｏｙｄおよびＳｔｅｉｎｂｅｒｇの論文はグレイスケールのデジタルハーフトー ン化に関する。

この場合、主要な順序ディザ技法はクラスタドツトディザ技法および分散ドツト ディザ技法である。なお、白色雑音ランダムディザ技法はその画質が最も低いた めに利用されることは希であり、他の２種のディザ技法においては、クラスタド ツト技法が最も多く利用されている。

これらの技法は共に一定寸法の閾値スクリーンパタンに基づいて行われ、例えば 、６×６のスレショルドスクリーンがデジタル入力値と対比される。この場合、 入力デンタル値がスクリーンパタン値よりも大きいと１が生成され、また、小さ いとＯが割り当てられる。つまり、いずれの技法においても表現できるレベル値 は上記スクリーンの寸法に依存する。例えば、６×６のスクリーンは３６個の特 異的レベルを生成することができる。

さらに大きなパタンについてはより多くのレベルでの処理が可能であるが、レベ ル間の遷移がより粗いピッチになるので、有効な解像度が減少する。すなわち、 コピー機やレーザープリンタの平均的な画素率であるインチ当たり約３００ない し５００の画素率の場合、４×４よりも大きいスクリーンバタンにおいてパタン のアーティファクトが見られる。これは、１６レベルでは典型的な連続色調画像 に適する精度を供することかできす、準最適的な解像度が通常得られるためであ る。

このような問題の解決策の一例として、Ｕｌｉｃｈｎｅｙによる「青色雑音を伴 うデ、イザ処理Ｊ　（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＥＥ、Ｖｏ ｌ、７６゜Ｎｏ、１．Ｊａｎｕａｒｙ　１９８８）に開示されるものか挙げられ る。この文献においては、空間的ディザ処理の方法が記載されており、この方法 は２値画素を生成することのみか可能なディスプレイ上に連続色調画像の影像を 形成する。さらに、この方法はフィルタから青色雑音パタン（高周波数白色雑音 ）を生成してノ１−フトーン化に好適な特性を提供する。しかし、さらに具体的 に言えば、ＴＪＩｉｃｈｎｅｙは摂動量（ｐｅｒｔｕｒｂｅｄ−ｗｅｉｇｈｔ） 誤差拡散法を用いているが、この方法はそのデジタル的実施において本発明で達 成される速度よりもはるかに遅い速度（約５０倍遅い）で動作する。

さらに、ＵｌｉｃｈｎｅｙによるＩ　ＥＥＥ文献に開示されるような誤差拡散法 は固定したスクリーンパタンの無い順序ディザ技法とは基本的に異なる。むしろ 、再帰的アルゴリズムか２進値により連続的な信号を表現することによって生じ た誤差を補正するために用いられる。

また、Ｕｌｉｃｈｎｅｙにより開示される誤差拡散法やＦ　ｌ　ｏｙｄおよびＳ ｔｅｉｎｂｅｒｇ等の技法は走査処理やたたみ込み式計算処理を必要とする点で 不都合であり、さらに、コピー機やファクシミリ機を伴う用途に実施される場合 に、局所的計算処理を要する。また、光学的実施が不可能であり、Ｕｌｉｃｈｎ ｅｙやＦｌａｙｄやＳｔｅｉｎｂｅｒｇにより開示されるものを含んでずへての 誤差拡散技法が本発明では存在しない走査や起動におけるアーティファクトを呈 示している。加えて、Ｕｌｉｃｈｎｅｙは青色雑音を生じる方法を記載している か、本発明により生成される青色雑音バタンはＵｌｉｃｈｎｅｙや他の誤差拡散 法により生じるものよりもより等方的である。また、順序ディザ技法を使用する ことにより明確な周期的バタンか生成できるが、誤差拡散技法により生成される ものに比べるとはるかに目障りな感じを与える。

最も新しく開発されたハーフトーン技法は青色雑音マスクを使用している。この 青色雑音とは高周波数白色雑音に与えられた色の名前である。この方法は高度に 等方的なスクリーンを用いる点動作を利用するものであり、デンタル的および光 学的な実施の両方か可能である。このマスクは任意のグレイレベルを閾値化する ために使用される時に特異的な１次および２次の特性を有するように構成されて いる。しかし、これは非周期的であり、低周波数成分か空である。なお、この青 色雑音マスク技法の使用により得られるハーフトーン画像は隣接動作の画質を維 持しつつ点動作の速度を可能にする。このような技法は本出願のクロスリファレ ンスとして挙げられる１９９０年１２月４日出願の米国特許出願第６２２０５６ 号に記載されている。なお、他に特に記載しない限り、この技法は本発明により 用いられるハーフトーン画像を生成するための技法である。

一般に、ハーフトーンアルゴリズムをグレイスケール画像に適用するに当たって 、幾つかの処理段階がグレイスケール画像に実施される。まず、第１の段階にお いては、画像のトーンスケールが調節される。一般的には、グレイレベルをＯま たはＬ−１のそれぞれの上限および下限に近付け、かつ、グレイ値を新たに拡張 した領域上に再写像するためにヒストグラム点動作が行われる。このようなりリ ッピング動作を「パンチ」または「スナップ」段階と称する。このことにより、 「フラット」となるハーフトーン画像における暗い領域および明るい領域を強調 してダイナミックな領域を付加することができる。

第２の段階は鮮明化である。この動作は画像を不鮮明にしそうなハーフトーン処 理の影響を調節するための補正動作として行われる。すなわち、鮮明化段階は画 像の微細部の損失を防止する。鮮明化段階の後に行われる第３および最終の段階 は上述した閾値化処理である。すなわち、この閾値化段階の終了した時点で所望 のハーフトーン画像が発生する。而して、本発明において使用される特定のかつ 好ましい閾値化法は青色雑音マスク法である。さらに、本出願において使用する ハーフトーン画像は上述のかつ第７図の予備処理段階にしたがって発生する。

ハーフトーン画像はファクシミリシステムにおいて冗長な送信時間を要すること か知られている。逆に、テキストおよび線図の冗長性の無い場合はハーフトーン 画像は黒白画素の「モザイク」になる。そこで、２値ハーフトーン画像の効率良 い圧縮が数学的コード化を含む異なる観点から研究されている（Ｌ　ａ　ｎ　ｇ 　ｄ　ｏ　ｎおよびＲ１５ｓａｎｅｎ、ｒ黒白画像の圧縮Ｊ　（Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ 　Ｔ　ｒ　ａｎｓ、Ｃｏｍｍ、、Ｃ０Ｍ−２９（６）、ｐＩ）、８５８−８６７ ．１９８１）およびＵ　ｒ　ｂ　ａ　ｎ、ｒ７アクシミリンステムのための電子 画像処理における基準Ｊ（ＪＯｕｒ、Ｅｌｅｃｔ、Ｉｍａｇｉｎｇ、１　（１） 、ｐｐ。

５−２１．１９９２）参照）。しかしながら、どの方法もまだ広範な用途に使用 されておらず、特に高画質ハーフトーン再生処理において最適化されていない。

口の既′および目・ 上述の観点から、グレイスケール画像を生成するためにハーフトーン画像を逆処 理する方法および装置が当業界において依然として必要とされていることが明ら かであり、このような手段においては、デジタルデータプロセッサが単純かつ高 精度に用いられてグレイスケール画像を提供するための逆ハーフトーン動作が実 行される。

さらに、ハーフトーン画像のファクシミリ送信のための簡潔で高効率なコート化 処理か依然として必要とされている。

而して、本発明の目的は望ましいグレイスケール画像を生成するための簡潔かつ 高信頼性の機構を有するハーフトーン画像の逆ハーフトーン処理システムを提供 することである。

さらに、本発明の他の目的はハーフトーン画像の逆ハーフトーン処理およびハー フトーン画像の高効率送信のためのシステムを提供することである。

すなわち、本発明の上述およびその他の目的は、知覚可能なぼやけを付加するこ となく、かつ、ハーフトーン画像のドツト構造を維持しなから２値画像をグレイ スケール画像に初期的に変換することによってハーフトーン画像を逆ハーフトー ン画像に変換するためのシステムにより達成される。さらに、このことは上記ハ ーフトーン画像の行列についてアダプティブランレングスアルゴリズムを適用す ることにより達成される。次いで、ハーフトーン画像の行列についてアダプティ ブランレングスアルゴリズムを適用した結果が平均化され、その結果が低域フィ ルタ処理された後に、このようにフィルタ処理した画像に残るインパルス成分が すべて除去される。その後、画像の極端部に近いグレイスケールレベルがダイナ ミックに再写像されて逆ハーフトーン画像若しくはグレイスケール画像が生成さ れる。

本発明の他の態様においては、ここに開示する青色雑音マスクがハーフトーン画 像のファクシミリ通信のための清報を効率良くコード化して送信するために利用 できる。すなわち、このことは、ハーフトーン画像をブロックまたは準画像並び にまばらなハーフトーンエラー画像の平均グレイ値としてコード化し、これら２ 種の画像を連続して送信することにより達成される。画像のハーフトーン化は好 ましくはここに開示する青色雑音マスクにより行われる。すなわち、青色雑音マ スクのような内蔵型のハーフトーンスクリーンが送信および受信ファクシミリ装 置の両方に備えられている。送信されるグレイスケール画像は分離してハーフト ーン化されハーフトーン画像が生成されると共に、所定数の準領域の各々に対応 する局所的な平均グレイ画像が計算される。次いで、この平均グレイブロックが 同一のハーフトーンスクリーン。

によりハーフトーン化されてブロック平均ハーフトーン画像が生成される。次に 、エラー画像がハーフトーン画像と平均ハーフトーン画像との差により生成され る。その後、平均ブロックレベル画像とエラー画像がファクシミリ機によって標 準的なコード化様式により送信される。

受信ファクシミリ装置においては、平均ブロックレベル画像が受信されてブロッ ク平均ハーフトーン画像が生成される。さらに、エラー画像も受信される。この ように受信されたエラー画像および生成されたハーフトーン画像を用いて、所望 のハーフトーン画像が平均ハーフトーン画像とエラー画像との付加により生成さ れる。次いで、得られたハーフトーン画像は印刷されその後の使用のために記憶 される。

上述のハーフトーン画像を送信および受信するためのシステムは記憶または送信 のためのデジタル画像をコード化およびデコード化するために使用することもで きる。

この場合、画像は、まず、上記青色雑音マスクを用いてグレイ画像をハーフトー ン画像に還元することにより圧縮またはコード化される。さらに、ハーフトーン 画像を再生するために要する情報が還元されて、生成されたハーフトーン画像が 記憶または送信される。記憶または受信した情報をデコンプレノションまたはデ コード化するためには、上述の受信ファクシミリ装置において説明したデコード 化法を用いてハーフトーン画像を再生する。

次いで、上述の逆ハーフトーン化システムをハーフトーン画像に適用して元のグ レイスケール画像を概ね回復する。

′“　の　−な２口 第１図は本発明に従って形成される青色雑音パタンのパワースペクトルを示す図 である。

第２図は本発明の青色雑音マスクを構成するフローチャート図である。

第３図は本発明に従う青色雑音マスクを用いるノ＼−フトーン化のデジタル的実 施のためのフローチャート図である。

第４図は本発明に従う青色雑音マスクを用いるノ１−フトーン化のデジタル的実 施のためのハードウェアシステムの概略的なブロック図である。

第５図は本発明に従う青色雑音マスクを用いるハーフトーン化の光学的実施のた めの乗算式写真処理を示す図である。

第６図は第５図の処理に関連する青色雑音マスクを用いるハーフトーン化の光学 的実施において用いることのできる付加的な写真処理を示す図である。

第７図はグレイスケール画像について行われてこれをハーフトーン画像に変換す るための予備処理段階を示すフローチャート図である。

第８図はグレイレベルの全領域を含む本発明に従う青色雑音マスクを用いた拡張 １および４画素再生に対応する曲線を示す図である。

第９図は本発明に従うハーフトーン画像から逆ハーフトーン画像を得るためのフ ローチャート図である。

第１０図は本発明に従うハーフトーン化法を用いるグレイ画像送信のためのフロ ーチャート図である。

第１１図は第１０図の段階を経て送信されるグレイ画像を受信し、かつ、第１０ 図のグレイ画像から所望のハーフトーン画像を生成するためのフローチャート図 である。

第１２図は本発明に従うデンタル画像をコード化およびデコート化するための別 のシステムを示すフローチャート図である。

第１３図は本発明に従うハーフトーン画像を受送信するだめの受信および送信フ ァクシミリ装置の使用を説明する概略的ブロック図である。

奸ましい実　１の＝　な１ 本発明を説明する前に、青色雑音マスク閾値化法の原理について説明する。

上述したように、本発明はグレイスケール画像の「青色雑音」マスクに対する画 素一画素対比によりその機能を果たす式のハーフトーン化システムを用いている 。ここに記載するように、「青色雑音」とはＲ，Ｕｌｉｃｈｎｅｙの著書「デジ タルハーフトーン化」に記載されるような視覚的に好ましい特性を有する無視可 能な低周波数成分を有するバタンである。

本発明においては、画素の大きさに応じて、グレイスケール画像または青色雑音 マスクのいずれか、すなわち、１または０がグレイスケール画像のハーフトーン 化体である２値（黒または白）画像ファイルに配される。グレイスケール画像か ＭＸＮ画素の大きさで１画素当たりＢビットのグレイであるとすると、青色雑音 マスクはより小さなＪＸＫの大きさのアレイとすることができ、ここで、ＪはＭ よりも小さいか等しく、また、ＫはＮよりも小さいか等しく、１画素当たりＢ− １ビツトとなる。

さらに、本発明の青色雑音マスクは特異的な第１次および第２次の特性を有する ように構成されている。この場合、任意のレベル、例えば最大レベルのＡ％に閾 値化されたとすると、各１００画素の正確にＡ個が閾値よりも大きくなる。加え て、閾値についての画素の空間的分布か視覚的に好ましく示される青色雑音パタ ンを形成するように調整される。

それゆえ、開示の青色雑音マスクは１次統計値が均一にグレイレベル上に分布す るような特性を有している。

すなわち、青色雑音マスクがグレイレベルｇに閾値化されると、すべての値の正 確にｇＸ１００％が閾値よりも低くなる。例えば、ｇ＝ｏ、５の時、正確に５０ ％の青色雑音マスクの画素が閾値よりも上であり、また、残りの５０％がこれよ り下である。さらに、開示の青色雑音マスクは任意のレベルｇに閾値化された時 に結果として得られるビソトバクンが閾値に対応する理想的な青色雑音パタンに 一致若しくは近似するようなパワースペクトルを何している。加えて、青色雑音 画像が明白な「ラップアラウンド」特性により構成されるので、ＪＸＫ画素の小 さな青色雑音パタンをより大きなＭＸＮ画素画像のハーフトーン化に使用するこ とができる。つまり、上記の画素一画素対比か、明白な不連続や周期性を呈示す ることなく、モジュロＪおよびモジュロＫをそれぞれの方向に進行させるためで ある。ただし、（ＪｘＫ）の値はＸ／２よりも小さくなってはならない（Ｘは元 のグレイスケール画像のレベル数である）。

次に、分離した空間が連続空間に置き換えられるアナログ仕様の場合における本 発明のデジタルハーフトーン化システムを説明する。ここでは、Ｘおよびｙを連 続空間、また、１およびｊを分離空間を表す符号とする。そこで、グレイスケー ル画像をｆ　（ｘ、ｙ）で、青色雑音マスクをｍ　（ｘ、ｙ）で、さらに、出力 （ハーフトーン化）２値画像をｈ　（ｘ、ｙ）で表現する。

この結果、Ｂ−ビット画像アレイｆ　（ｉ、ｊ）の場合、青色雑音マスクアレイ ｍ（ｉ、ｊ）は、ｆ　（ｉ、ｊ）に対して閾値化された時に白および黒ドツトの ２１までのレベルの分布変化を長方形状のグリッド上に表現することができるよ うなり一ビツトアレイになる。なお、青色雑音マスクの寸法はグレイスケール画 像の寸法よりも小さくすることができ、さらに、グレイスケール画像のハーフト ーン化は全画像平面上のｍ（ｉ、ｊ）の周期的な繰り返しによって成される。例 えば、２５６Ｘ２５６の８ビツトクラスの画像の場合、１２８×１２８の８ビッ ト青色雑音マスクアレイを使用することができる。

一定レベルｇにおいて青色雑音マスクを閾値化した後の２値バタンをこのレベル に対応するドツトプロフィルと称する。このドツトプロフィルはマスクアレイと 同一の寸法を有しており、１と０から構成されるアレイである。なお、１の０に 対する比は各ドツトプロフィルにより異なり、特定のドツトプロフィルが示すグ レイレベルに依存する。この場合、グレイレベルが高くなるとドツトプロフィル 中に含まれる１が多くなりまたＯが少なくなる。ここで、ｐ　（ｉ、ｊ、ｇ）を グレイレベルｇの場合の画素位置（ｉ、ｊ）におけるドツトプロフィルの値とす る。さらに、ｇ＝Ｑは黒を示し、ｇ＝１は白を示す。

したがって、０≦ｇ≦１である。また、画素位置（ｉ。

ｊ）における分離空間関数ｆ　（ｉ、ｊ）の値をｆｌ、１として示すことにより 、ＮＸＮの２値画像ｈ　（ｘ、ｙ）がドツトプロフィルにおいて以下のように表 現できる。

上式においては、Ｒは表示装置上のアドレス可能な点の間の間隔であり、ｌｘｌ ＜１／２の時にｒｅｃｔ（ｘ）＝１であり、他の場合はｒｅｃｔ（ｘ）＝Ｏであ る。それゆえ、任意のグレイスケール画像に対して、対応する２値画像ｈ　（ｘ 、ｙ）をドツトプロフィルにおいて以下のように構成することができる。すなわ ち、（ｉ、ｊ）位置に在ってｆｔ、ｒ＝Ｈの値を有するグレイスケール画像アレ イｆ　（ｉ、ｊ）における各画素に対して、２値画像アレイｈ　（ｉ、ｊ）にお いて対応する画素は（ｉ、ｊ）位置におけるｇレベルのドツトプロフィルの値に よって定まる値を有する。

而して、各レベルに対応するドツトプロフィルは１価関数すなわち青色雑音マス クを構成するべく設定されかつ組み合わされる。さらに、青色雑音マスクは任意 レベルに閾値化された時に得られるドツトプロフィルが、ハーフトーン化処理に おいて青色雑音パタンとして知られる、小さな低周波数成分を伴う局所的に非周 期的で等方向な２値バタンとなるように構成される。このようなドツトプロフィ ルは互いに非独立的であるが、特定のＯを１に置き換えることによりレベルｇ１ に対応するドツトプロフィルからレベルｇ、＋△ｇに対応するドツトプロフィル が構成できる。例えば、ＮｘＮのＢビットマスクアレイで２Ｂにより与えられる 最大画素の場合、ΔｇはΔｇ＝１／２１′によって与えられ、レベルｇｉからレ ベルｇ工＋Δｇに遷移するために１に変化するＯの数はＮ２／２Ｂとなる。

このように、ドツトプロフィルがｇｘにおけるバタンからｇＬ＋Δｇに変化する と、累積アレイと称される別のアレイがグレイレベル間のドツトプロフィルにお ける変化の軌跡を維持するように増加する。この累積アレイ（２値アレイではな くＢビットアレイである）が青色雑音マスクになる。つまり、任意レベルｇに閾 値化されると、結果として得られる２値バタンかレベルに対応するドツトプロフ ィルを再生するからである。

以下、図面に基づいて説明する。なお、図面においては、同一の参照番号が全体 を通して使用されている。第１図は低周波数成分の無い半径方向に対称な青色雑 音パタンのパワースペクトル図である。周波数領域における低周波数成分が無い ので、空間領域におけるアーティファクトが無いことになる。また、周波数領域 において半径方向に対象であるから、空間領域において等方向になる。つまり、 このような等方性、非周期性および低周波数部分のアーティファクトが無いこと はハーフトーン化においてすべて望ましい特性である。つまり、これらの特性は 視覚的に好ましいパタンを提供する条件だからである。

第１図に示すように、主周波数と称するカットオフ周波数ｆ、は以下に示すよう にグレイレベルｇに依存する。

ここで、Ｒは上述と同様にディスプレイ上のアドレス可能な点の間の距離であり 、グレイレベルｇは０と１の間に規格化されている。この式から分かるように、 ｆ、はｇ＝１／２においてその最大値となる。つまり、このレベルにおいて黒と 白のドツトの集団が等しくなるために、２値画像において極めて高い周波数成分 が現れるからである。

最大画素値を２８とするＮＸＮのＢビット画像の場合、青色雑音マスクは以下の ように構成される。まず、５０％グレイレベルに相当するドツトプロフィルｐ［ ｉ、ｊ。

１／２］が生成される。すなわち、このドツトプロフィルは高域円対称フィルタ を用いてフィルタ処理した後の白色雑音バタンから生成され、視覚的に不快な低 周波数成分を有する２値バタンになる。次いで、青色雑音特性をｐ　［ｉ、ｊ、 １／２］のドツトプロフィルに付与するために以下の処理手順か第２図に示すよ うに用いられる。

つまり、同図はレベルｇからレベルｇ＋Δｇを発生するための青色雑音マスクを 構成するための段階を示すフローチャートである。

第１段階：ドツトプロフィルｐ　［ｉ、ｊ、１／２］　０）２次元フーリエ変換 を行い、ドツトプロフィルＰ　［ｕ。

ｖ、１／２］を得る。ここで、ＵおよびＶは変換座標であり、Ｐはフーリエ変換 を現す。

第２段階：青色雑音フィルタＤ　［ｕ、ｖ、１／２］をスペクトルＰ　［ｕ、ｖ 、１／２］に適用して、新しいスペクトルＰ’　［ｕ、ｖ、１／２］　＝Ｐ　［ ｕ、ｖ、１／２］ｘＤ　［ｕ、ｖ、１／２］を得る。青色雑音フィルタはドット プ０フィルスベクトルＰ’　［ｕ、ｖ、１／２］中に第１図の半径方向に対称な 線に沿って平均的な断面を生成するべく構成されている。この時、主周波数はｆ 、＝１「２Ｒで与えられる。

第３段階：Ｐ’　［ｕ、ｖ、１／２コの逆フーリエ変換を行い、ｐ’　［ｉ、ｊ 、１／２］を得る。この値はもはや２進数ではなくはるかに良好な青色雑音特性 を有している。

第４段階：差ｅ　［ｉ、ｊ、１／２コ＝ｐ’　［ｉ、ｊ。

１／２］　−ｐ　ｃｉ、ｊ、１／２］を計算する。この差をエラーアレイと称す る。

第５段階：各画素のｐ　［ｉ、ｊ、１／２］の値にしたがってすべての画素を二 つのクラスに分類する。この場合、全部Ｏは第１クラスに属し、全部１は第２ク ラスに属する。次いで、各画素のｅ　［ｉ、ｊ、１／２］の値にしたがって２ク ラスにおけるすべての画素のランク付けを行う。

第６段階：最高の許容可能なエラーの大きさに対応する限界値１．＝ｅを設定す る。この限界値は、普通、エラーの大きさの平均値に等しい。而して、０に対し ては１゜＝ｅであり、１に対しては１．＝−ｅである。次いて、０を含みかつこ のように定めた限界値よりも高いエラー値を有するすべての画素を１に変える。

同様に、１を含みかつ負の限界値よりも小さいエラーを有するすべての画素を０ に変える。この場合、１に変えられる０の数はＯに変えられる１の数と等しくな ければならない。

つまり、全体の平均値を一定にする必要があるためである。このようにして、初 期化のプロセスが完了する。

その後、上述の手順が所定のエラーよりも高いエラー値を有する画素が全く無く なるまで繰り返される。なお、このような手順か繰り返される度に、エラーの大 きさの平均値は０および１の場合よりも低くなることに注意されたい。

この初期化処理を終わらせるために、ｃ　［ｉ、ｊ、１／２］て示され累積アレ イと称する別のＮＸＮアレイを参明して、ドツトプロフィル中でＯの値を有する 画素のスヘてに２　Ｂ−１の値を付与し、そうでないものには２ト１−１の値を 付与する。このようにして、累積アレイが、最終的に青色雑音マスクになるのた か、５０％グレイレベルに閾値化される時に得られるドツトプロフィルがｐ：ｉ 、ｊ’、１／２コ１こｔ目当する。

上述のように１／２グレイレヘルの場合のドツトプロフィルか決まると、次に、 １　／　２　＋　ｇのグレイレベルが構成される。ここでΔｇは、普通、量子化 限界である１／２８と定められる。なお、一般的には、Δｇ≧１／２８である。

この１／２＋Δｇグレイレベルに対応するドツトプロフィルはＮ　２７２１個の ０を１に変換することにより１／２レベルに対応するドツトプロフィルから生成 される。その後、第２図における１／２ドツトプロフイルの作成について既に述 へたものと同様の手順にしたがってＯを含みかつ１により置き換えられる画素の 選択が行われる。

一般に、ｇ＋Δｇレベルに対応するドツトプロフィルは、第２図に示すように、 ｇレベルに対応するドツトプロフィルから生じさせることができる。すなわち、 第４段階まで、ｇ十△ｇドツトプロフィルの生成手順は前記１／２レヘルに対応 する初期ドツトプロフィルの生成手順と全く同一である。重要なことは、第２段 階において、青色雑音フィルタの主周波数が式（２）にしたがってすべてのレベ ルに対応して更新されることである。段階４の後は、１グレイレヘルの上昇か目 的であるため、０のみか１に変化する。次いで、上記エラーアレイを用いて、０ を含む画素か第５段階において分類かつ順序付けされ、第６段階においてＮ　２ 　／　２８個の選択されたＯが１に変えられる。

この場合、Ｏが１に変化する度に、その近隣の統計値が変化して対応する近接画 素のエラーアレイに含まれる情報が全く無効になる。このため、数個のＯのみが １に置き換えられると、エラーアレイは再計算されるか近接の平均値やランレン グス等の付加的な基準が検証される。

その後、累積アレイは、第７段階において、ドツトプロフィルｐ　［ｉ、ｊ、ｇ ＋Δｇ］における０に依然として相当する画素にのみ１を付加することにより更 新される。

ここで、上線は０を１にまたはその逆に変化する論理的「否定」演算を示す。

このようにして、青色雑音マスクが一定しベルｇ＋Δｇに閾値化されると、得ら れる２値パタンかドツトプロフィルｐ　［ｉ、ｊ、ｇ＋Δｇ］になる。その後、 この手順か、１／２＋Δｇから１に至るすべてのグレイレベルに対応するドツト プロフィルが生成されるまで繰り返される。また、１をＯに変化し、累積アレイ を以下のように更新するという差異のみを除いて同一の方法により１／２−Δｇ からＯまでのレベルが生成される。

４１、ｊ＋ｌ−ΔＩＩ−（：（’ｒＪ＋ｌ１−Ｐ（’＋ｊＪ−Δｙにｙ＜１／２ 　（６）このようにしてこの処理がすべてのグレイレベルｇについて実施される と、累積アレイはすべてのレベルに対応する所望の青色雑音ドツトプロフィルを 含むことになり、所望の青色雑音マスクが得られる。

こうして第１図および第２図に示すような青色雑音マスクが生じると、これをハ ーフトーン化処理に用いることかできる。なお、この青色雑音マスクを用いるハ ーフトーン化は点アルゴリズムなので、デジタル的にも光学的にも実施すること が可能である。

第３図は本発明に従う青色雑音マスクを用いるハーフトーン化のデジタル的実施 法を示すフローチャートである。すなわち、ファクシミリ機およびレーザープリ ンタ等のデジタル仕様においては、この方法は、１９９０年４月２４日に発行さ れた米国特許第４９２０５０１号においてＵｌ　ｉ　ｃｈｎｅｙおよび５ｕｌｌ ｉｖａｎらが教示する誤差拡散法等の他の青色雑音生成技法に比して、はるかに 少ないメモリおよび／または計算を必要とする。

このような青色雑音マスクアレイを記憶するに要するメモリは第４図に示すよう なＦＲＯＭである。而して、青色雑音マスクアレイｍ（ｉ、ｊ）に対するＮＸＮ グレイスケール画像ｆ　（ｊ、ｊ）のハーフトーン化は以下のように行われる。

まず、変数ｉおよびｊがステップ３０Ｏおよび３０２においてそれぞれ０に設定 される。次いで、次の画素ｆ１．．がステップ３０４において走査される。次に 、ステップ３０６において、画素ｆ１１．が青色雑音マスクアレイｍｌＩにおけ る対応素子の値よりも大きいか否かを決定するための動作が行われる。

ステップ３０６においてグレイスケール画像アレイの画素値が青色雑音マスクア レイの画素値よりも大きいことが決定されると、結果として得られるアレイｈ１ ．．の値がステップ３１０においてＯに等しく設定される。

また、ステップ３０６において肯定的な決定がなされると、結果として得られる アレイ素子り９．、の値はステップ３０８において１に等しく設定される。これ らのステップ３０８および３１０の後に、ｊがＮ−１より大きいか否かの決定が 行われる。これにより行または列の端部か示される。この場合、否定的な決定が ステップ３１２においてなされると、ｊはステップ３１４においてｊ＋１に等し く設定され、プログラムかステップ３０４に帰還して次の画素を走査する。

また、ステップ３１２において肯定的な決定がなされると、走査線の端部への到 達か示される。その後、この方法は次の線における第１画素（ｊ＝ｏ）に適用さ れる。

次いで、ステップ３１８において１かＮ−１より大きいか否かの決定か行われる 。この時、ステップ３１８において肯定的な決定かなされると、画像の端部への 到達が示され、プログラムか３２０において終了する。

また、ステップ３１８において否定的な決定がなされると、画像の端部には至ら ずに付加的な画素の残存が示される。したがって、次の線が走査される。すなわ ち、工の値かステップ３２２においてｉ＋１に等しく設定され、ｊの値がステッ プ３１６においてＯに等しく設定された後に、ステップ３０４において次の画素 が走査される。

第４図は本出願において述べる青色雑音マスクを用いるハーフトーン化のデジタ ル的実施に使用できるハードウェアの一例を示している。なお、ハードウェアの 使用は、アナログ仕様の場合における比較器４０２の代わりに、例えば、演算増 幅器を使用することにより、デジタルまたはアナログのいずれにも適用できる。

而して、青色雑音マスクを用いるデジタル的ハーフトーン化は他の既知の青色雑 音生成技法に比してはるかに高速である点で有利となり、このことはハーフトー ン化が簡潔な画素対比により行われることに起因する。さらに、すべての閾値が 予め割り当てられるので、本発明の青色雑音マスク処理を用いるデジタル的ハー フトーン化は比較段階を平行して行うことによりさらに高速な動作を可能にする ことができる。

第４図に示すように、スキャナ４００が画像を走査し、かつ、画像上の画素をア レイｆ　（ｘ、ｙ）からグレイスケール画像アレイｆ　（ｉ、ｊ）に変換するた めに使用される。このスキャナ４００の出力は比較器４０２の第１入力に供給さ れる。

既に述べたように、青色雑音マスクアレイｍ（ｉ、Ｄはコンピュータ４０５内に 配されるＦＲＯＭ４０６に記す！される。このＦＲＯＭ４０６からの出力は比較 器４０２の第２人力に供給される。さらに、比較器の出力は２値画像アレイｈ（ ｉ、ｊ）となって２値デイスプレイ４０４に供給され、ディスプレイはこのアレ イを最終の画像アレイｈ　（ｘ、ｙ）に変換する。

既に述べたように、本発明の青色雑音マスクを用いるハーフトーン化は光学的若 しくは写真技法においても実施することができる。このようなハーフトーン化シ ステムの光学的仕様の一例として、新聞印刷において使用する写真処理が挙げら れる。さらに、このような処理方法は乗算的若しくは加算的態様のいずれをも採 ることが可能である。

例えば、乗算的写真処理の場合は、第５図に示すように、グレイスケール画像ｆ 　（ｘ、Ｖ）５００が青色雑音マスク５０２を介して写真処理される。マスクは 透過率ｍ　（ｘ、ｙ）を有しており、得られる重合せアレイｈ（ｘ、ｙ）＝ｆ　 （ｘ、ｙ）ｘｍ　（ｘ、ｙ）が高ガンマフィルムのような高コントラストフィル ム５０４上に印刷される。なお、アレイｆ　（ｘ、ｙ）における点ｆ、はアレイ ｈ　（ｘ、ｙ）におけるドツトｈ０に相当し、その大きさおよび形状はｆ、か示 すグレイレベルに依存する。

第６図は青色雑音マスクが二重露光によりフィルム面におけるグレイスケール画 像に付加される加算的な写真処理を示している。すなわち、グレイスケール画像 アレイおよび青色雑音マスクアレイは加算器６００により付加された後、ハーフ トーン化出力を生じる高ガンマフィルム５０４に供給される。この加算器６００ はフィルム５０４の繰り返し露光の最も簡単な形態であり、フィルム５０４上に 画像と青色雑音マスクか別々に露光された後に現像される。

一般に、グレイスケール写真の青色雑音マスクｍ（ｘ。

ｙ）はＰＲＯＭ若しくはコンピュータにインターフェイス処理されたマトリクス カメラのようなフィルムプリンタを用いて計算されたアレイｍ（ｉ、ｊ）から得 ることができる。次いで、分離点から連続画像への変換が式（１）にしたがって 行われる。而して、プリントフィルム若しくはトランスバレンンイフイルムがコ ンピュータ制御されたフィルムプリンタにより露光されて写真用青色雑音マスク が生成される。

さらに、青色雑音マスクは多ビットおよびカラーディスプレイを含む仕様におけ るハーフトーン化においても使用することができる。また、青色雑音マスク（第 ２図）を用いる２値デイスプレイのためのデジタルハーフトーン化処理は以下の ように表現できる。

ここで、ｉｎｔは整数（ｉｎｔｅｇｅｒ）の省略語であり、ｍ（ｉ、ｊ）および ｆ　（ｉ、ｊ）のグレイレベルは０と１の間で変化する。一般に、Ｋビットディ スプレイの場合、出力画像アレイｈ　（ｉ、ｊ）は以下のように表現できる。

ここで、２に一１個の閾値はＯと１の間で等間隔に離間する値である。なお、不 均一な量子化もまた可能である。

本発明の方法は、各色成分を青色雑音マスクに対して独立して閾値化し、これら を重複印刷することにより、カラーハーフトーン化に適用することもできる。

また、逆ハーフトーン化の処理においては、ノ）−フトーン画像からグレイスケ ール画像を再構成するための二つのカテゴリがある。第１のカテゴリには、有効 な情報かハーフトーン画像内に含まれる情報に制限される場合が含まれる。この カテゴリはエラー分散のようなマスクやハーフトーン核を用いないノ１−フトー ン化法を含み、使用される正確なハーフトーンマスクが不定である画像を含む。

一方、第２のカテゴリはノ１−フトーン核が既知または決定可能のいずれかであ る場合から成る。このカテゴリには同定可能な順序ディザ／Ｘ−フトーン化法や 青色雑音マスク法か含まれる。さらに、／”ｌ−フトーン核が既知である場合は 、付加的な制約がグレイレベルを再構成する使用の場合に設けることができる。

本発明者らは、後者の場合か既に従来技術において処理されているが、これら両 方の場合について検討する。

上述の逆ハーフトーン化法の第２カテゴリは付加的な情報かハーフトーンマスク の知見から得られる場合に使用される。ＮｅｔｒａｖａｌｉおよびＢｏｗｅｎは 前述の彼らの著書「ディザ画像の表示Ｊ　（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　５ ＩＤ）において、ハーフトーンマトリクスにより提供される情報を用いることに よりグレイレベル画像をそのディザ画像から近似できることを指摘している。さ らに、ハーフトーンマスクが既知であれば、推定されるグレイレベルに対応する 可能なグレイ値の領域がより減少する。而して、Ｎｅ　ｔ　ｒａｖａ　Ｉ　ｉお よびＢ　ｏ　ｗ　ｅ　ｎにより記載される方法よりも優れたグレイスケール画像 の推定が可能になる。

ハーフトーンマスクｈ（ｉ、ｊ）が分かっている場合、グレイスケール画像の単 一画素の推定は２値画像の各画素から導くことができる。これは、ハーフトーン 化の基本的決定基準か以下の式に基づくためである。

したがって、単一画素推定法（ｈに規格化され、ｏくｈく１）か以下のように記 述できる。

二こで、推定値は与えられた範囲の期待値として得られる。なお、各推定値の精 度は画素に付随する数の範囲に対応しており、もしもｂ（ｉ、ｊ）が１でありｈ （ｉ。

ｊ）か０．６である場合、ｇ’　（ｉ、ｊ）の可能な値は０．６と１．０の間に なる。しがしながら、このような範囲は不都合に広い範囲である。ただし、異な る推定値を組み合わせる方法を用いることにより、このような広い範囲を限定す ることか可能である。

この単一画素推定法は点動作であるため、近接動作に伴うような付加的なぼやけ は再生したグレイ画像に全く生しない。また、単一画素動作を実行して得られる 情報は推定された画素値ｇ’　（ｉ、ｊ）に限定されない。なお、画像をさらに 処理するために２種の付加的な規制が使用できる。この規制の第１のものは「良 さくｇｏｏｄｎｅｓｓ）Ｊ若しくは重み付は値であり、良い推定値と悪い推定値 とを区別する。この値は各推定値に割り当てることができる。而して、ｇ（ｉ、 ｊ）が０に近付く場合、および、ｇ（ｉ、ｊ）が１に近付（場合、において重み 付は値は以下のように増加し、 また以下のように減少する。

この情報は画素値がエラーに存する度合およびその値をどのように調節するかを 概算するために用いることができる。

第２の規制は各推定画素に有効な領域の情報である。

すなわち、この規制は境界を設定するために使用することができ、従って、次の 処理がなされる際画素を不可能な値をとらないようにしている。なお、この規制 は以下のように設定できる。

ハーフトーンマスクの対応画素に基づいて２値画像の２個以上の画素か用いられ る場合は、グレイスケール画像推定法の精度において大幅な向上が得られる。例 えば、画像か領域Ｒにおいて緩やかに変化し、ｂ（ｉ、ｊ）が１であるとすると 、結果は以下のようになる。

’　ｂ（１，Ｉ）ｓａ　ｌ＋ｌ　１　ｍ　ｒ’ｍＸｔｈ（１，１ｌａｔｌ≦σ１ １　（１４）また、同様の規則がｂ　（ｉ、ｊ）＝ｏの場合に導ける。

’　ｂ（１，ｌ１ａｕ−ＯＷ　ｏｓｇ′≦ｍ１ｎ（ｈ（１，ｌｌｇｔｌ　（１５ ）また、結果か混合している場合、すなわち、近接領域においてｂの値か０およ び１である場合は、その結果は以下のようになる。

たたし、ｇｏについて新しい最小値および最大値が与えられる。

近接動作には低域フィルタ処理の一定の形態か含まれるか、ハーフトーンマスク の規制に付随する近接動作は２値バタンのみについての「円滑化」動作に付随す るものに比してより小さくすることができる。而して、画素数か増加すると、ｇ ｏの期待値は元のグレイレベルにより近付き、ダイナミック領域の圧縮が抑えら れる。したかって、青色雑音マスクは従来のスクリーンノ１−フトーン処理に比 して優れていると言える。すなわち、青色雑音マスクにおいては、近接する画素 か高度に非相関的である。他方、従来のマスクの場合は、隣接画素間に大きな相 関関係か存在し、それゆえ、独立する情報を得るために要する領域サイスを増加 する必要がある。つまり、青色雑音マスクをハーフトーンの生成に用いる場合は このような増加は全く必要としないのである。

青色雑音マスクを用いる近接動作により得られる情報は以下のようにまとめるこ とができる。

１　近接動作か低域フィルタ処理を含むため、一定の度合のはやけが生じ、その 量は近接領域の大きさに依存する。

２、領域の圧縮は大幅に抑えられ、グレイスケール値の元の領域はより近似して 維持される。

３、「良さ」若しくは重み付けの基準、並びに、領域情報は単一画素の場合のよ うな正確さに対応するものではない。すなわち、推定値は任意の画素には付随せ ず、近接画素の統計値に付随する。グレイスケール画像を再構成するために単− 画素法若しくは近接法と青色雑音マスクとを用いることにより、得られる画像の グレイスケールの圧縮が行われる。はとんどのグレイレベルは再構成において依 然として存在するが、局所的な平均値は圧縮される。例えば、１画素動作の場合 、線形の５０％圧縮か生じる。また、近接法を用いる推定の場合、ダイナミック 領域は近接領域の増加に関与する画素数にしたがって拡張する。

第８図は単一画素および４画素近接再構成法に帰属する写像を示す。入力グレイ レベル推定値を垂直軸に再写像して全体のグレイスケール［０，Ｌ−１］を利用 するようにしている。これらの雑音推定法の場合、写像結果は理想的ではないた め、逆ハーフトーン法の効果を最大にするへくさらなる処理を行うことが必要で ある。

第８図に示すようにグレイレベルの全数か減少するが、画像処理において知られ るように、人間の視覚は連続的な影をンミュレートしかつ輪郭線を回避するため には６ビットまたは１２７グレイレベルのみを必要とする。１画素動作はこの基 準に適合するため、マスクが既知であれば、この方法により従来法に比して顕著 な改善が得られ、付加的なぼやけの無いより良好なグレイスケールへの近似か実 行できる。なお、これらの結果を利用して推定画像におけるエラーをさらに最小 にするための最適化周波数領域フィルタ処理法等の幾つかの技法が利用できる。

これまでに述べた方法は、各々、ハーフトーン画像からグレイスケール画像を再 構成する特異的形態を提供したが、この方法の一部は視覚において良好な結果を もたらし、また、他のものはその他の基準において良好な結果をもたらす。しか しながら、多くの場合、その差は主観的なものであり、それぞれの間での明白な 有意差は認められない。ただし、これらの異なる方法を組み合わせることにより 、−の方法における「強い」特性が他の方法における「弱点」を打ち消すことが できる。

上述から分かるように、多数の推定値ｇ′および後処理による推定値ｇ°′を得 ることができる。なお、未知のハーフトーンマスクの場合においても、推定値を 局所的なウィンドウ近接領域および１と０のランレングスに基づいてめることが できる。しかしながら、ハーフトーンマスクか既知の場合は、真画像プラス０平 均の白色雑音としてモデル化できる付加的な推定を行うことができる。なお、独 立の推定値は独立のエラーまたは雑音を有する。異なる推定値について簡単な計 算手法を用いて以下の結果を得た。

独立した推定値の場合、雑音の最終的な平方偏差は各推定値における雑音の平方 偏差の１／にである。しかしなから、すべての推定値が独立していると見なすこ とができるとは限らない。それゆえ、再構成手法間における独立性は可変である と考えることが妥当であり、これらの一部は単一画素動作に基づき、また、固定 した局所隣接領域、さらには、異なるアダプティブランレングスに基づくものも ある。

さらに、情報を組み合わせる方法、すなわち、本出願において記載される本発明 による逆ハーフトーン化法の好ましい例においては、既に述べた異なるアルゴリ ズムの幾つかが一連のアルゴリズムにつなげられる。このような方法は各アルゴ リズムが連結して前段の情報をより有効に利用するという理論に基づいており、 それゆえ、改善された結果を提供するものと考えられる。このような態様におい ては、各技法の効果がより強調される一方で、その弱点が抑えられる。

例えば、上述のアルゴリズムのいずれの−における結果よりも優れた視覚効果を 提供する３段シーケンスについて述べる。このような動作のシーケンスを第９図 のブロック図で示し、以下に説明する。第９図の動作シーケンスは最も汎用のド ツトハーフトーン法によりハーフトーン化された画像に適用することができ、特 に青色雑音マスクおよびエラー拡散技法の場合において良好に動作し、クラスタ 処理されたドツトハーフトーン画像の場合にも使用することができる。さらに、 このシーケンスは必要とされるハーフトーンマスクまたは技法についての情報を 何ら要さない。

第７図について既に述べたように生成したハーフトーン画像９００から始めて、 ハーフトーン画像９０２の行９０４および列にアダプティブランレングスアルゴ リズムを適用する。このアダプティブランレングスアルゴリズムは、各々、全く 不変のハーフトーン画像の行および列に以下のように適用される。

マｂ（ｉＪ）＠ｘ　＝　Ｏ このようなアダプティブランレングスアルゴリズムは知覚可能なぼやけを付加す ることなく２値画像をグレイスケールに初期的に変換する。このアルゴリズムは 容易に拡張してさらに多情報の仕様にすることができる。例えば、アルゴリズム は、バタンか繰り返している（若しくはほぼ繰り返している）か否かを決定する ために、１または０から成る次の連鎖について「前方を見る」ことか可能である 。もしも、イエスである場合は、推定値はその全体領域にわたって拡張できる。

同様に、このランレングス仕様における一次元の行および列の処理は、二次元フ ィルタおよび対角線のような異なる方向に沿うランレングスに拡張できる。なお 、アダプティブランレングスフィルタは従来技術において必要としたような７％ 　−フトーンスクリーンの情報を必要としない。而して、グレイスケール情報の 導入により、ぼやけが最小となり、かつ、第２段階で利用されるエツジ検出の能 力が向上する。なお、この第２段階は円滑化段階であり、円滑化アルゴリズムに 基づく局所的統計情報を使用する。このようにエツジ部が容易に検出できるので 、円滑化を行うオペレータはアダプティブランレングスアルゴリズムのみを使用 する場合に比してより良好な結果を得ることができる。

次いで、行列についてのアダプティブランレングスアルゴリズムの適用結果がス テップ９０６において平均化され、その情報がステップ９０８において局所的変 化に敏感なアダプティブ空間低域フィルタに与えられる。ステップ９０８におい て使用できる典型的なアダプティブ雑音フィルタとしてはＬｅｅの文献「デジタ ル画像の改善および局所的統計処理による雑音フィルタ処理Ｊ　（ＩＥＥＥ　Ｔ ｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｐａｔｔｅｒｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｍ ａｃｈｉｎｅ　Ｉｎｔｅｌ　ｌｉｇｅｎｃｅ、Ｖｏｌ、ＰＡＭＩ−２，Ｎｏ。

２．ｐｐ、１６５−１６８．Ｍａｒｃｈ　１９８０）に開示されるフィルタか挙 げられる。Ｌｅｅの付加的な雑音フィルタは５×５のカーネルを伴い、Ｋは８０ ０に設定されていて、以下の式にしたがってグレイスケール画像を生じる。

このように５×５のカーネルおよび８００のに値を用いることにより、グレイス ケール画像全体にわたって許容可能な円滑化が行える。すなわち、フィルタ処理 されたグレイスケール画像は低域処理に伴う斑点やぼやけのようなアーティファ クトを含まない。

ステップ９０８の終了後、得られたフィルタ処理画像は任意にインパルス除去装 置に加えられる。而して、ステップ９１０において、残存するインパルスが除去 される。なお、ステップ９１０で使用できる好ましいインパルス除去装置として は以下のような反復アルゴリズムが挙げられる。

マー≦ＭＡＸＶ人ｉｎ（ｇ”（ｉｊ）＋β＜μ）唖８”’（ｉｊ）　＝　ｇ”（ ｉｊ）−ββ鴛３０．４０．５０．６０ グレイスケール画像はインパルス除去装置に１回だけ通過させてもよい。すなわ ち、このインパルス除去装置を使用する目的は、エツジ部を伴わずかつ近接領域 における期待値から強く偏移する（＋または一３０以上）画素のすべてについて 相対的な調節を施すことである。この結果、一般に、画素の僅かな割合、すなわ ち２．０％以下が修正される。

また、周期的でクラスタ処理されたドツトのハーフトーン画像を逆ハーフトーン 化する場合は、ステップ９０８の出力がインパルスではなく周期的なパタンを有 する。

これらの周期的バタンはハーフトーンスクリーンのカーネルに関係しており、ス テップ９１０は周期的パタンとインパルスを除去するべく変形される。このこと は周波数選択フィルタのような従来手段またはクラスタを含むように式２０を一 般化することによって行うことができる。

ステップ９１０において残存インパルスまたは周期的バタンを除去した後におい ても、極値に近いグレイスケールレベルが依然として正確に再生されていない。

このような極値のグレイスケールレベルを再生するには異常に長いランレングス を要する。任意数、例えば１０、の連続的な黒画素の場合、この領域は完全に黒 （ｇ＝０）である画像の小領域を伴うことがあるが、このように制限された領域 のランレングスは画素を１／（１０＋１）またはｇ’＝２−３に量子化する。そ れゆえ、ステップ９１２においては、極値（０または２５５）近傍の画素は第８ 図の人出力曲線に類似する態様で単純な指数関数的シフトによりこれらの極値に 再写像される。而して、このようなダイナミック領域の再写像のステップ９１２ の後、逆ハーフトーン画像またはグレイスケール画像９１４か再生される。

第９図に示すステップのシーケンスは、有効であれば、マスク情報の使用を含む ように修正することかできる。

例えば、ステップ９０２および９０４において、アダプティブランレングスを修 正して式２１に示される決定を行うようにできる。

ここで、ｇｏ、は量子化したランレングスを示し、ｇ。

、はマスクデータと同一のランレングスを使用して得られる値を示している。し かしながら、このような情報に基づいて得られる結果がマスクの情報無しの場合 に比して良好になる場合は見いだされていない。さらに、グレイスケールをハー フトーン画像に変換するためのマスクの情報無しにハーフトーン画像からグレイ スケール画像を再構成することか可能であることは明らかに有利である。したが って、マスクを使用しないエラー拡散法を用いて生しるハーフトーン画像が本発 明により再構成可能となる。また、マスク情報の関与はマスクか元のハーフトー ンスクリーンの位置に適正に位置合わせされない場合に起こるビーティングや折 り返しの問題を引き起こすおそれがある。

本出願の２値画像からグレイスケール画像を与える逆ハーフトーン化法を用いて も、正確なグレイスケール画像を再生することは不可能である。これは、前述の ハーフトーン化処理が損失を伴う処理だからである。しかしながら、逆ハーフト ーン化の現実的目的は達成することかでき、このことによって、画像のエツジ部 およびフラット部が正確に再生され、かつ、目立ったアーティファクトの無いグ レイスケール画像を提供できるようになった。また、本発明を用いることにより 、ぼやけや斑点のようなアーティファクトの発生を最小にしながらグレイレベル 間の遷移を連続的にする「ソフタ−」およびより自然な視覚を与える画像か提供 できる。

また、ここに開示の青色雑音マスク並びに他のハーフトーンスクリーンはハーフ トーン画像のファクシミリ通信における情報の高効率なコード化および送信のた めに使用することかできる。しかし、他のハーフトーンスクリーンはこのような 目的のために使用できるが、本明細書に記載の青色雑音マスクによるハーフトー ン化を通信処理に利用する方か好ましい。既に述べたように、青色雑音マスクは ハーフトーンスクリーンであり、非造形的な等方性パタンを有する視覚的に分散 したドツトパタンを形成する。この青色雑音マスクのハーフトーンスクリーンを ファクシミリ通信における情報のコード化や送信に使用するために、送信および 受信ファクシミリ装置の両方がそれらのメモリに同一のハーフトーンスクリーン を記憶している。而して、後述するように、ハーフトーン画像のコード化の問題 はブロックや準画像の平均的なグレイ値を送信する問題として考えることができ 、元のハーフトーンに比する冗長性やランレングスの増加による希薄なハーフト ーンエラー画像につながる。この結果、画像エントロピーが減少し、典型的なラ ンレングスが５までのファクターだけ増加可能になり、これにより、画質および 送信速度が向上し、ハーフトーンファックス画像の利用性および許容性が高まる 。

周知のように、ファックスデータの効率良い送信には印刷テキストの冗長性が利 用されている。黒または白画素の長いランレングスは［モディファイドハフマン （Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｈｕｆｆｍａｎ）Ｊおよび「モディファイドリード（Ｍｏ ｄｉｆｉｅｄ　Ｒｅａｄ）Ｊコードを用いて表現され、行間の冗長性かさらに用 いられてファクシミリの再構成に要する１ページ当たりのビット数を減少する。

冗長性減少のコード化はＣＣＩＴＴにより標準化されており、ＣＣＩＴＴはグル ープ３およびグループ４のファクシミリ装置の使用における標準的なコード化様 式を説明している。このＣＣＩＴＴファクシミリコート化様式は二次元の行単位 コード化法を使用しており、このような方法においては、当面のコード化される 持上の各変化要素の位置がコード化される行の直上に在る基準持上に存する基準 要素の位置に対応してコード化される。さらに、コード化される行のコード化が 終了すると、その行が次にコード化される行の基準になる。

しかしながら、テキストの代わりにグレイスケール画像か走査される場合に、コ ード化方式では困難さが生じる。つまり、たいていのファクシミリプリンタは白 黒出力のみが可能であるため、画像を最初にハーフトーン化処理する必要がある 。すなわち、ハーフトーン画像は一般に分散した白黒画素のモザイクから構成さ れているので、従来の冗長性減少的なコード化には適さない。

多くの異なるハーフトーン技法が存在しているが、これらの内で最も視覚的に好 ましいものが「青色雑音」として知られる白黒画素の微細分散、非造形的、かつ 、等方性のパタンを提供する技法である。近年まで、青色雑音パタンは「エラー 拡散」アルゴリズムとして知られる一連のアルゴリズムによって生成されていた が、これらのアルゴリズムはハーフトーンパタンを与えるために新たな画像が新 たな計算を要するという不都合があった。

しかしながら、ここに記載の青色雑音マスクはハーフトーンスクリーンでありア ルゴリズムではないため、白黒画素の好ましい分散ドツトから成る非造形的なパ タンを有するハーフトーンを迅速に与えるために使用することかできる。さらに 、固定された特異的なハーフトーンスクリーンが存在し、送信および受信用のフ ァクシミリ装置において再記憶および再生することができるので、青色雑音マス クは画像の有効なエンコーダおよびデコーダとして利用できる。

第１０図に、送信用ファクシミリ装置の場合における、青色雑音マスクのような 内蔵型ハーフトーンスクリーンを使用する方法を示し、第１１図はその受信用フ ァクシミリ装置の場合を示す。なお、Ｂａｙｅｒのクラスタ化したドツトスクリ ーンもまた使用することができる。さらに、グレイスケール画像が１画素当たり ＢビットにおけるＭ　Ｘ　Ｎ画素に量子化できることも予想できる。加えて、第 １０図および第１１図に示されるシステムおよびここに記載される態様のシステ ムはファクシミリテキストの鮮明な送信が実行できる。

第１０図に示すように、このシステムはグレイスケール画像ｇ　（ｉ、ｊ）５０ ０から開始する。ステップ１００２において、グレイスケール画像はハーフトー ン画像ｈ（ｉ、ｊ）を生成するための比較規則の式２２を用いることにより実現 できるハーフトーンスクリーンｂ（ｉ。

ｊ）の多ビットおよびＭＸＮアレイの両方を用いてハーフトーン化される。

Ｖｙ（ｉ、ｊ）≧ｂ（ｉ、ｊ）　９　／＋ｆｉ、７１　＝　Ｈ＋ｒ／＋１ｌｃｌ ：次に、ステップ１００４に示すように、青色雑音マスクのＭＸＮアレイよりも 小さいＬＸＫのブロックがグレイスケール画像ｇ　（ｉ、ｊ）を予備分割するた めに選ばれる。その後、以下の式２３にしたがって各ＬＸＫの予備領域またはブ ロックに対応する局所的な平均グレイ画像７（Ｊ）か計算される。

ここでは、１番目の予備領域についての総和が得られる。

最適なＬＸＫの大きさは第１０図に示す２種の通信ステップ１０１２および１０ １４を実行するに要する全時間に経験的に基づいて決定できる。また、最適な大 きさは画像のパワースペクトルまたは相関的な長さを検討することにより経験的 にめることもできる。さらに、ステップ１００６において、平均値の代わりにメ ジアン演算子を使用してエラー画像における改良を図ることができるが、大量の 計算が必要になる。

次に、ステップ１００８において、ステップ１００２で用いたハーフトーンスク リーンと同一のものを用いて、平均ブロックレベルｇ　（Ｊ）のハーフトーン画 像が生成される。

式２４に示されるように、平均ブロックレベルのハー（ｉ、ｊ）であり、画像の 低周波数成分のハーフトーン画像を効果的に捕らえている。その後、ＲＯＭや他 のメモリに同一のハーフトーンスクリーンを記憶する受信機は予め調整した順序 で平均グレイプロ・ツクレベルｇ、（Ｊ）を受信することによりブロック平均の ７Ｘ−フトーン画像ｈ（ｉ、ｊ）を迅速に再構成することかできる。

次に、ステップ１０１０において、エラー画像ｅ（ｉ。

ｊ）が生成される。このエラー画像は所望のノ＼−フトー（ｉ、ｊ）との差であ り、以下のように計算される。

ｅ（Ｌｊ）　ｍ　［ｈ（Ｌｊ）　−ｈ（ｉｔう）］　ｎｏｄ　２　（２５）この 場合、ブロックサイズＬＸＫが小さいほど、エラー画像がまばらになる。一方、 付加的なプロ・ツクの平均値を送信するための超過時間が必要になる。なお、エ ラー画像ｅ　（ｉ、、ｉ）は＋１．０または−１の０ずれ力）であり、２値画像 間の「エラー」および「非エラー」状態を表現するためには２種の状態、すなわ ち、１およびＯが必要であるが、このことはプロ・ツク平均／１−フトーン画像 と所望のハーフトーン画像との間の差のモジュロ２を採ることにより実行できる 。而して、所望の画像ｈ（ｉ、ｊ）を受信ファクシミリ装置における平均値Ｔ（ Ｊ）およびｅ　（ｉ、ｊ）から再構成すること力くできる。

その後、ステップ１０１２に示すように、送信ファクシミリ装置が平均ブロック レベルｇ　（Ｊ）をシーケンス状に送信する。ここでは、Ｊが１から（ＮｘＭ） ／　（ＫｘＬ）に及ぶので（ＮｘＭ）／　（ＫｘＬ）個のプロ・νりか存在し、 それらの平均値（１ブロツク当たりＢビ・ソト）か任意の標準的手法によりコー ド化できる。

ステップ１０１４はハーフトーン画像情報の送信における最終段階を示す。すな わち、このステ・ノブにおいては、エラー画像ｅ　（ｉ、ｊ）が送信ファクシミ リ装置から受信ファクシミリ装置に送信される。このエラーはまばらであるため 、上記の標準ＣＣＩＴＴコード化様式においてはさらに高効率である。

第１１図は上述の如く送信ファクシミリ装置から送信される平均ブロックレベル とエラー画像を受信するための受信ファクシミリ装置に用いられるシステムを示 す。

ステップ１１００に示されるように、受信ファクシミリ装置はまず平均プロ・ツ クレベルｇ　（Ｊ）を受信してブロック平均ハーフトーン画像π（ｉ、ｊ）を以 下のように生成する。

ステップ１１０２では、受信ファクシミリ装置はエラー画像ｅ　（ｉ、ｊ）を受 信する。次いで、ステ・ツブ１１０４に示すように、平均ノ＼−フトーン画像π （ｉ、ｊ）とエラー画像ｅ゛（ｉ、ｊ）を加算し、かつ、加算（こおけるモジュ ロ２の結果を採ることにより、所望の７１−フトーン画像ｈ（ｉ、ｊ）が生成さ れる。このように所望とするハーフトーン画像ｈ（ｉ、Ｄが生成されると、従来 手法により、これを受信ファクシミリ装置により印刷または後の使用のためにこ の装置のメモリに記憶することができる。

なお、走査および受信段階に沿う送信段階は、最小の時間で−のファックスから 他のファ・ンクスに画像をファクシミリ送信できるので、同時に実行することか 可能である。而して、上述の／％−フトーン画像の圧縮、送信およびデコンブレ ソションのためのシステムは受信ファクシミリ装置において非造形的で視覚的に 好ましくＡ分散トノドパクンの画像を生成するために使用すること力（できる。

さらに、一般に「混んでいる（ｂ　ｕ　ｓ　ｙ）　Ｊなノ１−フトーン画像の送 信に比して、本発明はエントロピーを減少し平均ランレングスのファクターを４ な０し５増加している。それゆえ、従来のＣＣＩＴＴ技法を用０る高効率な送信 が実現でき、従来技術に比して、ファクシミリ装置によるノ１−フトーン画像の 送信速度および画質を高めることかできる。

また、第１０図および第１１図に開示の方法は記憶または送信のいずれかの場合 におけるデジタル画像のコート化またはデコート化に使用することもできる。例 え（ｆ１デジタル画像の効率良い記憶または送信のため（二番よ大量のデータビ ットを要することが画像を処理する上で共通の問題になっている。すなわち、連 続色調の画質をＩＫＸＩＫの画素にデジタル化するためには、１画素当たり８ビ ツトにおいて、１００万バイトの情報がデジタル画像の記憶または送信に必要で ある。そこで、このような記憶および送信時の損失を低減するために、多数のコ ート化様式が開発されている。これらの様式はすべて、例えば、画像に存する冗 長性を利用することによって、元の画像を特定するために必要とされる情報を最 小にすることを目的としている。本発明のシステムはデジタル画像をコード化す るためのいわゆる［損失（ｌｏｓｓｙ）Ｊ法か許容可能な画像を生成するために 利用できる事実に基づくものである。

損失画像とは画像が近似的にのみ回復されているものであり、コード化したもの から画像を正確に回復する場合に対してこれを「損失」と称している。人間の目 はコード化またはデコード化された画像から生じる画像に存する僅かな損失や低 下を知覚し得ないので、このような損失法は通常の使用に許容されるものである 。通常の使用において損失法として知られるコード化法の例としては、共同写真 専門グループ（ＪＰＥＧ）として知られる国際的基準が挙げられる。このＪ　Ｐ ＥＧ基準を用いることにより、コード化したデジタル画像を送信するために要す る情報量を１０またはそれ以上のファクターまで減少でき、その結果、電話回線 によるコード化画像の迅速な送信か可能となり、また、コード化画像を記憶する ために要するメモリ量が低減できる。しかしながら、ＪＰＥＧ基準はハーフトー ン画像に好適でない。

さらに、第１０図および第１１図に示すコード化およびデコード化システムと第 ９図の逆ハーフトーン化システムとを利用することにより、デジタル画像をコー ド化しかつデコード化するための別システムが提供できる。

この方法を第１２図に示す。すなわち、好ましくは本明細書に開示の青色雑音マ スクを用いて、グレイ画像またはカラー画像の各チャンネルをハーフトーン画像 に減少することにより、画像をまず圧縮またはコード化する。

次いで、第１０図におけるステップの残りの部分を用いて、ハーフトーン画像を 再生するために要する情報をさらに減少して生じたハーフトーン画像が記憶また は送信可能となるようにする。次に、記憶または受信した情報をデコンブレッン ヨンまたはデコードするために、第１１図のデコード化法を用いてハーフトーン 画像を再生する。その後、第９図の逆ハーフトーン化法を適用して元のグレイス ケールまたはカラーチャンネル画像を近似的に回復する。

このような方法は損失的ではあるか、中間的および高い解像度のハーフトーン画 像に適用される場合は、人間の目はその損失を知覚しない。また、コード化およ びデコード化法には青色雑音マスクを利用する必要はないが、他のハーフトーン スクリーンを用いることができるので、最高の画質を再生するために青色雑音マ スクはその好ましいハーフトーンスクリーンの態様とすることができる。

さらに、第１２図に示すコード化およびデコード化方式はＪＰＥＧ方式に比して より簡単に使用できる点で有利であり、ＪＰＥＧ方式よりも高速に動作し、かっ ／または、必要とするハードウェア量が少ない。加えて、ＪＰＥＧ方式の原デー タは送用できないが、本発明の原データはハーフトーン画像であり、「エラーア レイ」として利用できる。さらに、このようなデータは第１２図に示すハーフト ーンまたは連続色調の出力装置のいずれにも利用できる。すなわち、Ｊ　ＰＥＧ 方式は連続色調の出力装置用に構成されている。

また、２値画像に関する共同パイレベル画像グループ（ＪＢＩＧ）ははるかに複 雑であり、高画質分散ドツトハーフトーン画像について最適化されていない。し たがって、本発明は従来技術に比して優れた高速動作、簡潔構成および高画質を 提供できる。

第１３図は送信ファクシミリ１３００および受信ファクシミリ１３０２を示して おり、これらの各々がそのメモリ内に同一の青色雑音マスクを有している。本発 明のシステムを用いることにより、送信ファクシミリ１３００を介してハーフト ーン画像をコード化形式で送信して受信ファクシミリにより受信およびデコード することができる。その後、デコード化されたハーフトーン画像は２値デイスプ レイまたはプリンタ１２００を用いて表示または印刷することができ、また、さ らに処理された後で、連続ディスプレイまたはブリンク１２０２により表示また は印刷される。

本発明もまたカラー画像およびファクシミリ装置に適用できる。すなわち、第９ 図、第１０図、第１１図、第１２図および第１３図に示されるシステムはＲＧＢ 空間、ＣＹＭＫ空間、ＩＹＱ空間または他の色画面空間におけ各色画面に適用で きる。また、変形例として、ブロック平均レベルｇ（ｉ、ｊ）が−のみの色画面 から計算され、かつ、エラーアレイｅ　（ｉ、ｊ）が第１のフレームについてず へて計算される場合に、各色画面間の相関が利用できる。

また、他の変形例として、本発明をシーケンス画像に適用することが挙げられる 。このような仕様においては、ブロック平均値ｇ（ｉ、ｊ）が相関シーケンスと して第１フレームについて計算され、さらに、これに伴うエラーアレイが第１フ レームについて計算される。

さらに、他の変形例は本発明の多ビツトハーフトーンへの拡張であり、２値出力 の代わりに、プリンタまたはディスプレイ装置が制限数の出力状態を生成する。

このような場合においては、第９図ないし第１３図における２値データの処理か 多ビツトデータに拡張される。特に、第９図のステップ９０４および９０２にお けるアダプティブランレングスフィルタか１およびＯと共に多ビソトレベルのラ ンレングスを探索するように修飾される。さらに、第１０図および第１１図のエ ラー画像アレイｅ（ｉ、ｊ）に関係する動作が、ｂビットレベルのハーフトーン システムを利用する場合に、モジュロｂ演算（モジュロ２の代わりに）を採用す ることが分かる。

以上、好ましい実施態様のみについて特定的に図示しかつ説明したが、本発明の 多様な変形および変更が上述の教示に照らして、また、添付の請求の範囲すなわ ち本発明の主旨から逸脱しない範囲において、可能であることは容易に理解され る。

４ｒ（４νＹ−ム＞ｔ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、６ 入力グレイレベル強度（圧縮状態） ＦＩＧ、　１１ フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，６識別記号　・庁内整理番号Ｇ　０６　Ｔ　９１０ ０ ＨＯ４Ｎ　１／４１　Ｂ　９０７０−５Ｃ８４２０−５Ｌ ８４２０−５Ｌ Ｉ ＧＯ６Ｆ　１５／６８　３２０　Ａ １０　Ｊ ３０　Ｂ

Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. １．ハーフトーン画像における行および列とその対角線の少なくとも−について アダプティブランレングスフィルタ処理を行い、前記ランレングス推定値を組み 合わせて平均化した連続色調画像を形成する段階と、前記平均化した連続色調画 像をフィルタ処理する段階と、 前記フィルタ処理しかつ平均化した連続色調画像に残存するインパルスおよび周 期性をすべて除去する段階とから成ることを特徴とする分散ドットおよび分散ド ットハーフトーンの逆ハーフトーン化のための方法。
2. ２．さらに、前記フィルタ処理しかつ平均化した連続色調画像を前記インパルス および周期性の除去段階の後にダイナミックに再写像して逆ハーフトーン画像を 生成する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．ハーフトーン画像における行および列とその対角線についてアダプティブラ ンレングスフィルタ処理を行い、前記ランレングス推定値を組み合わせて平均化 した連続色調画像を形成する段階と、 前記フィルタ処理しかつ平均化した連続色調画像に残存するインパルスおよび周 期性をすべて除去する段階と、前記平均化した連続色調画像を前記インパルスお よび周期性の除去段階の後にダイナミックに再写像して逆ハーフトーン画像を生 成する段階とから成ることを特徴とする分散ドットおよび分散ドットハーフトー ンの逆ハーフトーン化のための方法。
4. ４．さらに、前記平均化した連続色調画像におけるインパルスおよび周期性を除 去する段階の前に前記平均化した連続色調画像をフィルタ処理する段階を含むこ とを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. ５．ハーフトーン画像における行および列とその対角線についてアダプティブラ ンレングスフィルタ処理を行い、前記ランレングス推定値を組み合わせて平均化 した連続色調画像を形成する段階と、 前記平均化した連続色調画像をフィルタ処理する段階と、 前記フィルタ処理し平均化した連続色調画像をダイナミックに再写像して逆ハー フトーン画像を生成する段階とから成ることを特徴とする分散ドットおよび分散 ドットハーフトーンの逆ハーフトーン化のための方法。
6. ６．さらに、前記フィルタ処理し平均化した連続色調画像におけるインパルスお よび周期性を除去する段階を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. ７．前記フィルタ処理の段階がアダプティブ空間低域フィルタを使用することを 特徴とする請求項１に記載の方法。
8. ８．前記アダプティブランレングスフィルタが二次元領域を利用することを特徴 とする請求項１に記載の方法。
9. ９．連続色調画像を所定のハーフトーンスクリーンを用いてコード化してハーフ トーン画像を発生する段階と、前記連続色調画像を所定の大きさのブロックに分 割する段階と、 前記ブロックの各々に対応する局所的な平均の連続色調画像を計算する段階と、 前記所定のハーフトーンスクリーンを用いて前記計算した局所的平均連続色調画 像の各々に対応する平均ハーフトーン画像を発生する段階と、 前記平均ハーフトーン画像および前記ハーフトーン画像の間の差を得ることによ りエラー画像を発生する段階とから成ることを特徴とする分散ドットおよび分散 ドットハーフトーンの逆ハーフトーン化のための方法。
10. １０．さらに、前記ブロックの各々に対応する局所的な平均連続色調画像を送信 する段階と、前記エラー画像を送信する段階を含むことを特徴とする請求項９に 記載の方法。
11. １１．前記送信段階が標準的なコード化技法を使用することを特徴とする請求項 １０に記載の方法。
12. １２．前記送信段階が連続的に行われることを特徴とする請求項１０に記載の方 法。
13. １３．さらに、前記局所的平均連続色調画像を前記ブロックの各々に対応して記 憶する段階と、前記エラー画像を記憶する段階とを含むことを特徴とする請求項 ９に記載の方法。
14. １４．前記所定のハーフトーンスクリーンが青色雑音マスクであることを特徴と する請求項９に記載の方法。
15. １５．さらに、前記送信されコード化された局所的平均連続色調画像を前記ブロ ックおよび前記送信されコード化されたエラー画像に対応して受信およびデコー ド化して前記連続色調画像を生成する段階を含むことを特徴とする請求項１１に 記載の方法。
16. １６．前記デコード化段階が、 前記所定のハーフトーンスクリーンを用いて前記ブロックの各々に対応して受信 した前記局所的平均連続色調画像からブロック平均ハーフトーン画像を生成する 段階と、 前記ブロックの各々に対応するブロック平均ハーフトーン画像を前記受信エラー 画像に付加して前記ハーフトーンスケール画像を生成する段階とから成ることを 特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. １７．さらに、前記ハーフトーンスケール画像を印刷および記憶する段階の少な くとも−を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. １８．所定のハーフトーンスクリーンを用いて連続色調画像をコード化する段階 と、 前記コード化した連続色調画像を送信する段階と、前記コード化した連続色調画 像を受信する段階と、前記所定のハーフトーンスクリーンを用いて前記コード化 した連続色調画像をデコード化して前記連続色調画像を再生する段階とから成る ことを特徴とする連続色調画像の送信および受信のための方法。
19. １９．メモリ内に記憶した所定のハーフトーンスクリーンを有する第１のファク シミリ装置が前記連続色調画像をコード化して前記コード化した連続色調画像を メモリ内に記憶した前記所定のハーフトーンスクリーンを有する受信ファクシミ リ装置に送信し、前記受信ファクシミリ装置が前記所定のハーフトーンスクリー ンを用いて前記コード化した連続色調画像をデコード化して前記連続色調画像を 再生することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. ２０．前記所定のハーフトーンスクリーンが青色雑音マスクであることを特徴と する請求項１８に記載の方法。
21. ２１．所定のハーフトーンスクリーンを記憶するメモリを有する第１のファクシ ミリ装置と、 前記第１ファクシミリ装置内に収容されてハーフトーン画像をコード化し、かつ 、前記コード化したハーフトーン画像を送信する手段と、 前記所定のハーフトーンスクリーンを記憶するメモリを有する第２のファクシミ リ装置と、 前記第２ファクシミリ装置内に収容されて前記送信されたコード化ハーフトーン 画像を受信し、かつ、前記受信したコード化ハーフトーン画像をデコード化する 手段とから成ることを特徴とするハーフトーン画像を送受信するためのシステム 。
22. ２２．前記所定のハーフトーンスクリーンが青色雑音マスクであることを特徴と する請求項２１に記載のシステム。
23. ２３．前記第２ファクシミリ装置がさらに前記ハーフトーン画像を印刷および記 憶するための手段の少なくとも−を収容することを特徴とする請求項２１に記載 のシステム。
24. ２４．青色雑音マスクを用いてデジタル画像をハーフトーン化する段階と、 前記ハーフトーン化したデジタル画像をコード化する段階と、 前記コード化したハーフトーン化デジタル画像を送信する段階と、 前記コード化したハーフトーン化デジタル画像を受信する段階と、 前記青色雑音マスクを用いて前記コード化したハーフトーン化デジタル画像をデ コード化して前記ハーフトーン化デジタル画像を再生する段階と、 前記ハーフトーン化デジタル画像を逆ハーフトーン化して前記デジタル画像を再 生する段階とから成ることを特徴とするデジタル画像をコード化しデコード化す るための方法。
25. ２５．前記逆ハーフトーン化方法がｂビットハーフトーンシステムに適用される ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
26. ２６．前記逆ハーフトーン化方法がｂビットハーフトーンシステムに適用される ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
27. ２７．前記逆ハーフトーン化方法がカラー画像に適用されることを特徴とする請 求項２に記載の方法。
28. ２８．前記逆ハーフトーン化方法がカラー画像に適用されることを特徴とする請 求項１８に記載の方法。
29. ２９．前記連続色調画像をコード化する方法がグレイ画像、カラー画像およびハ ーフトーン画像のシーケンスに適用されることを特徴とする請求項９に記載の方 法。