JPH0818781A - ２値化装置及びこれを用いた装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 読取原稿を読み取って得られる多値デ−タ
を、小規模の回路構成でもって、高画質，高階調な２値
画像を得る２値化処理方式を実現する。 【構成】 ＭＴＦ補正部５からのＮ階調の多値データ５
ａは、その値が奇数のとき、加算部６で出力制御部２１
からのランダムデータ２１ａと加算され、階調数変換部
１８で階調数が１／２倍のＴ階調に変換される。ここ
で、ランダムデータ２１ａは、例えば、−１と＋１の値
がランダムに、かつ任意の領域での総計が０となるよう
に、配列されたものである。階調数変換部１８で得られ
るＴ階調の多値データ１８ａでは、もとのＮ階調での奇
数値の多値データが２つの整数値にランダムに分配さ
れ、等価的にこれら２つの値の中間値をとることにな
り、もとの階調数が等価的に保持される。このＴ階調の
多値データが、加算部９以降の処理部で、２値量子化，
誤差拡散処理される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像を走査して得られ
る画像信号を画素単位でサンプリングし、画像の濃淡階
調を多値画像デ−タで表わし、濃度レベルに応じて白あ
るいは黒で２値化を行ない、画像を表示する読取画像２
値化装置、及びこれを用いた装置、特に、コピ−装置、
ファクシミリ装置あるいはイメ−ジスキャナ装置などの
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、従来のファクシミリ装置では、
送信側の処理として、画像（読取原稿）をラインセンサ
（ＣＣＤセンサあるいは密着センサなど）によりライン
毎に走査して画像信号を得、これを画素単位に濃度レベ
ルのサンプリングして濃度レベルに応じた多値デ−タを
得るようにしている。かかる多値デ−タはγ補正処理や
ＭＴＦ（Ｍodulation Ｔransfer Ｆunction）補正処理
などで補正処理され、しかる後、濃度レベルに応じて白
あるいは黒の２値化処理されて画像を表示するようにし
ている。さらに、２値化されたデ−タをファクシミリの
標準符号化方式であるＭＨ（Ｍodified Ｈuffman）符
号化あるいはＭＲ（Ｍodified ＲelativeＥlement Ａdd
ress Ｄesignate）符号化などによりデ−タ圧縮し、送
信するようにしている。

【０００３】また、読取画像の性質に合わせて、例え
ば、２値画像領域（文字・線画など）と多値画像領域
（網点画・写真画など）とに対して夫々に特有の２値化
方式を使い分け、読取画像をより忠実に再現するような
機能を備えている。ここで、２値画像領域では、読取原
稿の濃度レベルと固定閾値との大小比較によって２値化
処理を行なうものであり、また、多値画像領域を表現す
る手法として、誤差拡散処理が挙げられる。これは、図
１２に示すように、２値化時の２値化誤差を周辺画素に
拡散することにより、２値化前後での平均濃度を一致さ
せ、擬似的に中間調で表現することを可能とするもので
ある。

【０００４】ここで、図１２に示す従来の２値化装置に
ついて説明する。

【０００５】図示しないラインセンサから読み取られた
画像の濃度レベルを表わす画像信号１ａはＡ／Ｄ変換部
２に供給され、画素単位でサンプリングされて濃度レベ
ルを表わす多値のディジタルデータ（以下、多値データ
という）２ａに変換される。この多値データ２ａはγ補
正部４に供給されるとともに、少なくとも２ライン分を
記憶する記憶媒体３に供給され、Ａ／Ｄ変換部２からの
多値データ２ａよりも１ライン前の多値データ３ａと２
ライン前の多値データ３ｂとが出力される。これら多値
データ３ａ，３ｂはγ補正部４に供給される。

【０００６】γ補正部４では、これら多値データ２ａ，
３ａ，３ｂが夫々γ補正され、コントラストの調整がな
される。γ補正部４で補正されたこれら多値データ２
ａ，３ａ，３ｂはＭＴＦ補正部５に供給され、１ライン
前の多値データ３ａを着目ラインの多値データ、多値デ
ータ２ａを次ラインの多値データ、２ライン前の多値デ
ータ３ｂを前ラインの多値データとし、次ラインの多値
データ２ａと前ラインの多値データ３ｂとの画素を用い
て着目ラインの画素の多値データを補正することによ
り、ラインセンサのＭＴＦ特性の補正がなされる。

【０００７】ＭＴＦ補正部５から出力される多値データ
５ａは加算部９に供給され、各画素毎に（この場合の画
素を注目画素とという）に演算部１１，１２，１３で得
られる注目画素の周りの周辺画素の２値量子化誤差のデ
ータ１１ａ，１２ａ，１３ａが加算される。即ち、誤差
拡散処理がなされることになる。加算部９から出力され
る多値データ９ａは２値量子化部１６に供給され、画素
毎に所定の閾値と大小比較されて２値化される。これに
よって得られた２値データ１６ａは出力端子２０から出
力される。

【０００８】一方、２値量子化誤差算出部１７は、２値
データ１６ａに基づいて多値データ９ａに対する２値量
子化誤差１７ａを算出する。この２値量子化誤差１７ａ
は、遅延部１４で遅延されて演算部１１に供給されると
ともに、少なくとも１ライン分記憶する記憶媒体１９に
供給され、１ライン前の２値量子化誤差１９ａが得られ
るようにする。この１ライン前の２値量子化誤差１９ａ
は、演算部１３に供給されるとともに、遅延部１５で遅
延されて演算部１２に供給される。

【０００９】なお、かかる２値量子化誤差１７ａとして
は、例えば、２値量子化部１６から出力される２値デー
タ１６ａが白を表わす場合には、２値量子化部１６に入
力される多値データ９ａとし、２値データ１６ａが黒を
表わす場合には、多値データ９ａの値から所定の値を差
し引いた多値データとする。

【００１０】ここで、記憶媒体１９は（１ライン−１画
素）分の遅延を生じさせるものであり、遅延部１４，１
５は１画素分の遅延時間を有している。従って、加算部
９に供給される多値データの画素（注目画素）について
みると、遅延部１４からはこの注目画素の１つ前の画素
から得られた２値量子化誤差がこの注目画素のタイミン
グで得られ、記憶媒体１９からは注目画素よりも（１ラ
イン−１画素）前の画素から得られた２値量子化誤差
が、遅延部１５からは注目画素よりも１ライン前の画素
から得られた２値量子化誤差が注目画素のタイミングで
夫々得られる。つまり、注目画素の周辺の３つの画素か
ら得られた２値量子化誤差が注目画素のタイミングで得
られることになる。

【００１１】これら２値量子化誤差は夫々演算部１１，
１２，１３で拡散係数が乗算され、補正データ１１ａ，
１２ａ，１３ａが生成される。これら補正データ１１
ａ，１２ａ，１３ａが加算部９に供給される。

【００１２】ところで、以上の従来技術では、２値化時
の２値量子化誤差を周辺画素に拡散する際に、隣接する
画素間で行なうため、２値量子化誤差を少なくとも１ラ
イン分記憶保持しておく必要がある。このために、図１
２において、記憶媒体１９が用いられる。この場合、上
記の誤差拡散処理においては、元の多値データ２ａと同
じ階調数でかかる処理が行なわれるため、表現できる階
調数を増して高画質化を図る場合には、その分各画素の
２値量子化誤差の階調数も非常に大きくなることから、
記憶保持するために必要となる記憶媒体１９の容量も増
大化してしまい、結果的に回路規模が増大化してしまう
といった問題があった。

【００１３】そこで、特開平４−４７７６０号公報に記
載の技術では、２値量子化誤差を記憶保持するために使
用するメモリを、２値量子化誤差を記憶保持するために
のみ使用するのではなく、他の画像処理手段、例えばＭ
ＴＦ補正処理で用いる多値デ−タを記憶保持するために
使用する分とで切り分けて使用するようにし、これによ
り、読取画像信号の処理全体で使用するメモリ容量を小
さくするようにしている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
誤差拡散処理を用い、多値画像の濃淡階調を、例えば黒
ドットの粗・密で疑似的に多階調で表わすようにした２
値化処理では、次のような問題があった。

【００１５】即ち、Ｎ階調で表わされる画像の濃淡階調
を疑似的に多階調で表わすようにする２値化を行なう
際、各画素に対して、上記誤差拡散処理では疑似的にＴ
階調（但し、Ｔ＜Ｎ）で表わすものとすると、例えば、
注目画素に対して誤差拡散処理を施す場合に、２値化処
理後の周辺画素の２値量子化誤差に対して注目画素の位
置関係から重付け演算を行ない、注目画素の濃度レベル
を表わす多値デ−タに加算した後、所定の閾値との大小
比較によって２値化処理（白・黒判定）を行なう。

【００１６】一方、２値化処理前後のＴ階調で求める２
値量子化誤差を、ラインメモリに記憶させる処理を行な
う。ここで、Ｔ階調で表わされる２値化誤差をメモリに
記憶する場合、メモリ容量は１画素当たり少なくともＴ
階調分記憶できるだけのビット数が必要である。さらに
階調表現数を増加させると、必要となるメモリ容量も増
加してしまい、結果的に回路規模が増大化してしまうと
いう問題があった。

【００１７】また、２値量子化誤差の記憶保持用の領域
を他の異なる処理と共用する方式とした場合には、機能
の拡張性が著しく損なわれてしまうという問題もある。

【００１８】さらに、算出した２値量子化誤差を周辺の
画素に拡散する場合、読取原稿の濃度レベルと、拡散方
向あるいは２値量子化誤差の重付け係数の値とにより、
得られる２値画像のドットの粗・密が不均一あるいは特
定パタ−ン（テクスチャ）が発生して配列してしまう場
合がある。このため、誤差拡散処理により得られる２値
画像の画質は上記したドット配列により著しく劣化させ
る要因となってしまうといった問題があった。

【００１９】本発明の目的は、上記した従来技術に鑑
み、誤差拡散処理によりＮ階調で表わされる画像の濃淡
階調を疑似的にＴ階調で表わすようにする誤差拡散処理
装置を用いた場合であっても、得られる２値画像はＮ階
調（但し、Ｎ，Ｔは整数であって、Ｔ＜Ｎ）以上の階調
数を達成し、なおかつ、ドット並びのさらなる滑らかさ
を達成することによって高画質化を達成し、同時に、高
階調化に伴い、新たに必要とするメモリ容量も不要であ
ることから、回路規模のいたずらな増大化を抑えること
を可能とする２値化装置とそれを用いた装置を提供する
ことにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、入力される各画素に対する濃度レベ
ルでＮ階調（但し、Ｎは正整数）で表わされる多値デ−
タを画素毎に２値化する際に、入力デ−タと相関のない
Ｓ階調（但し、Ｓは正整数）で表わされるランダムデ−
タを生成するランダムデ−タ発生手段と、Ｎ階調で表わ
される多値デ−タの値に応じて該ランダムデータを出力
制御する出力制御手段と、２値化を施す画素（注目画
素）の多値デ−タに、該出力制御手段によって出力制御
されるランダムデ−タを加算し、（Ｎ＋Ｓ）階調で表わ
される多値デ−タを出力する第１の加算手段と、（Ｎ＋
Ｓ）階調で表わされる多値デ−タをＴ階調に階調数を変
換する階調数変換手段と、このＴ階調の多値データを２
値化後の周辺画素からのＴ階調で表わされる２値量子化
誤差拡散値を加算し、Ｌ階調（但し、Ｌは正整数であっ
て、Ｌ≦２Ｔ）で表わされる多値データとする第２の加
算手段と、このＬ階調で表わされる多値データ所定の閾
値との大小比較により白・黒の判定を行なう２値量子化
手段と、２値化前後における２値量子化誤差をＴ階調で
算出する２値量子化誤差算出手段と、Ｔ階調で表わされ
る２値量子化誤差を記憶する記憶手段と、注目画素に対
する周辺画素でＴ階調で表わされる２値量子化誤差と、
記憶手段から読み出したＴ階調で表わされる２値量子化
誤差の各々について、注目画素と周辺画素の位置関係か
ら定める誤差拡散係数を乗算し、上記Ｔ階調で表わされ
る２値量子化誤差拡散値を生成する演算手段とを具備す
る。

【００２１】

【作用】Ｎ階調で表わされる多値デ−タを画素毎に２値
化する際に、第１の加算手段では、Ｎ階調で表わされる
多値デ−タで、２値化を施す注目画素の多値デ−タに、
ランダムデ−タ発生手段によって生成されて出力制御手
段によって出力制御されるＳ階調のランダムデ−タが加
算される。この場合、出力制御回路で出力制御されるラ
ンダムデ−タの平均がゼロ値となるようにする。これに
より、ランダムデ−タが加算される前後での多値デ−タ
の濃度レベルの平均値は不変となる。

【００２２】階調数変換手段により、第１の加算手段に
より得られた（Ｎ＋Ｓ）階調で表わされる多値デ−タを
Ｔ階調に階調数が変換される。第２の加算手段では、２
値化を施す注目画素の多値デ−タに周辺画素からの２値
量子化誤差が加算されてＬ階調で表わされる。

【００２３】周辺画素からの２値量子化誤差が加算され
た結果であるＬ階調で表わされる多値デ−タは、２値量
子化手段での所定の閾値と大小比較により、白・黒の判
定が行われる。２値量子化誤差算出手段では、注目画素
に対する２値化前後での２値量子化誤差がＴ階調で算出
される。記憶手段では、Ｔ階調の２値量子化誤差が画素
単位で画素単位で記憶される。演算手段では、Ｔ階調の
上記２値量子化誤差と記憶手段から読み出したＴ階調の
２値量子化誤差との夫々に、注目画素と周辺画素との位
置関係から定める誤差拡散係数が乗算され、２値量子化
誤差の補正値（２値量子化誤差拡散値）が算出される。
このように得られた周辺画素からの２値量子化誤差が、
上記したように、第２の加算手段により注目画素の多値
デ−タに加算される。

【００２４】以上の処理により、擬似階調レベルとして
Ｔ階調を確保する誤差拡散処理装置を用いた場合であっ
ても、注目画素の多値デ−タに加算するランダムデ−タ
の値により、２値化により得られる擬似階調レベルとし
てＮ階調の階調数を確保すると同時に、ドット並びの滑
らかさを達成することが可能となる。これにより、２値
化により得られる階調数を向上させる場合であっても、
新たに追加するメモリ容量が必要ないことから、回路規
模をいたずらに増大化させることなく、得られる２値画
像の高画質化が図れる２値化装置を達成できる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明による２値化装置の第１の実施例を示
すブロック図であって、１は入力端子、２はＡ／Ｄ（ア
ナログ／ディジタル）変換部、３は記憶媒体、４はγ
（ガンマ）補正部、５はＭＴＦ（Ｍodulation Ｔransfe
r Ｆunction）補正部、６は加算部、７は画素数計数
部、８はランダムデ−タ発生部、９は加算部、１０はリ
ミッタ部、１１〜１３は演算部、１４、１５は遅延部、
１６は２値量子化部、１７は２値量子化誤差算出部、１
８は階調数変換部、１９は記憶媒体、２０は出力端子、
２１は出力制御部である。

【００２６】この実施例は、図１に示すように、基本構
成として、図１２に示した従来の２値化装置に対し、加
算部６，画素数７，ランダムデータ発生部８，出力制御
部２１及び階調数変換部１８を追加したものである。こ
の実施例の基本動作としては、Ｎ階調を表わすＭＴＦ補
正部６の出力多値データ６ａに、ランダムデータ発生部
８で発生され出力制御部２１で出力制御されるランダム
データ２１ａを加算部６で加算し、この加算部６から出
力される多値データ６ａを階調数変換部１８に供給して
階調数を低減し、この階調数が低減された多値データに
対して２値量子化と誤差拡散処理とを行なうものであ
る。

【００２７】ここで、階調数変換部１８によって階調数
を低減することにより、誤差拡散処理のために使用する
記憶媒体の容量を小さくすることができる。

【００２８】また、単に多値データの階調数を低減する
だけでは、もとの階調数Ｎに対する処理が行なわれない
ことになるが、この実施例では、上記のようにランダム
データを、Ｎ階調の多値データに加算した後、階調数の
低減を行ない、これによって等価的にもとのＮ階調の多
値データで誤差拡散処理を行なっているようにするもの
である。

【００２９】次に、この実施例の動作を詳細に説明す
る。

【００３０】図１において、図示しないラインセンサか
ら読み取られた画像の濃度レベルを表わす画像信号１ａ
を入力端子１から入力する。このラインセンサはＣＣＤ
センサや密着型センサなどであって、多階調の画像を１
次元的に横方向（主走査方向）に走査しながらこの主走
査方向とは直行する方向（副走査方向）に順次移動する
ことにより、この画像の多階調の濃度レベルを読み取
り、この濃度レベルに応じた電圧レベルを画像信号１ａ
として出力するものである。

【００３１】この画像信号１ａは、Ａ／Ｄ変換部２によ
り、画素単位にサンプリングされて濃度レベルを表わす
多値のディジタルデ−タ（多値デ−タ）２ａに変換され
る。この場合、多値デ−タ２ａは濃度レベルをＮ階調
（ここでは、Ｎ＝６４、即ち、０〜６３の階調）の分解
能を表わし、従って、６ビットのディジタルデ−タとす
る。また、濃度レベルの高い側が黒側に、低い側が白側
に夫々に割り当てる。

【００３２】なお、画素とは、図２に示すように、画像
をラインセンサの主走査方向、副走査方向に均等に細分
化した個々の領域として定義する。

【００３３】多値デ−タ２ａは、少なくとも２ライン分
記憶する記憶媒体３とγ補正部４に供給される。また、
記憶媒体３から読み出された１ライン前の多値デ−タ３
ａと２ライン前の多値デ−タ３ｂとが読み出され、γ補
正部４に供給される。

【００３４】ここで、後の説明上必要なために、図２を
用いて、各画素に対する２値化処理の処理順を説明す
る。

【００３５】同図において、各区分は夫々画素を示して
おり、主走査方向（横方向）に配列される画素は同じラ
インの画素であって、ここでは、各ライン５個ずつ画素
を示している。２値化処理は、主走査方向に位置する画
素毎に順次行なわれながら、副走査方向のライン単位に
順次行なわれるものとする。

【００３６】この場合、現在２値化処理が行なわれるべ
き画素を注目画素Ｐ（０）、注目画素Ｐ（０）を含むラ
インを着目ライン、着目ライン中で注目画素Ｐ（０）を
挟む前後の画素を夫々Ｐ（−２），Ｐ（−１），Ｐ
（１），Ｐ（２）とし、着目ラインの直前（図面上上
側）に位置するライン（これは２値化処理済みである）
を前ラインとし、着目ラインの画素Ｐ（−２），Ｐ（−
１），Ｐ（０），Ｐ（１），Ｐ（２）に対向する前ライ
ンの画素を夫々Ｌ（−２），Ｌ（−１），Ｌ（０），Ｌ
（１），Ｌ（２）としている。また、着目ラインの直後
（図面上下側）に位置するライン（これは２値化未処理
である）を次ラインとし、着目ラインの画素Ｐ（−
２），Ｐ（−１），Ｐ（０），Ｐ（１），Ｐ（２）に対
向する画素を夫々Ｖ（−２），Ｖ（−１），Ｖ（０），
Ｖ（１），Ｖ（２）としている。

【００３７】記憶媒体３では、Ａ／Ｄ変換部２からの６
ビットで表わされる多値デ−タ２ａを画素単位で少なく
とも１ライン分（この実施例では、２ライン分）記憶保
持する。この場合、各画素に対するビット数を少なくし
て（例えば、各画素５ビットとして）記憶するようにし
てもよい。また、ラインセンサからの読出し画素に対し
て、１ライン前の多値データ３ａを着目ラインの多値デ
−タとし、２ライン前の多値データ３ｂを着目ラインの
前ラインの多値デ−タとし、Ａ／Ｄ変換部２からの多値
データ２ａを次ラインの多値データとする。

【００３８】γ補正部４では、Ａ／Ｄ変換部２からの多
値デ−タ２ａと記憶媒体３より供給される多値デ−タ３
ａ，３ｂとについて、夫々、例えば図３に示すようにγ
補正処理することにより、コントラスト調整を行なう。

【００３９】ＭＴＦ補正部５では、γ補正された多値デ
ータ２ａ，３ａ，３ｂを用いて、画素毎にラインセンサ
のＭＴＦ特性の補正処理を行ない、補正結果をＮ階調
（この実施例では、Ｎ＝６４）の多値画像デ−タ５ａと
して出力する。ここで、特開平６−１４１９１号公報に
記載のように、多値画像領域（例えば、網点・写真画な
ど）においては、注目画素Ｐ（０）とその周辺画素の濃
度レベルにより、画素間での濃度レベルの変化が滑らか
になるように平滑化処理を行ない、また、２値画像領域
（例えば線画・文字領域など）では、画像の輪郭部を強
調するすることにより、画像のツブレ、カスレ、ボケな
どの発生を防止するようにしてもよい。

【００４０】画素数計数部７では、注目画素Ｐ（０）の
位置するライン数及びライン内における画素数の計数を
行ない計数結果を夫々出力７ａ（ライン数）、７ｂ（画
素数）とする。

【００４１】ランダムデ−タ発生部８では、画素数計数
部７によって得られる注目画素Ｐ（０）の位置するライ
ン数７ａと画素数７ｂにより、Ｓ階調で表わされるラン
ダムデ−タ８ａを発生する。ここで、発生するランダム
デ−タ８ａの値としては、例えば、図４に示すように、
注目画素Ｐ（０）の位置が偶数ライン，奇数ラインのい
ずれに位置するか、また、偶数画素，奇数画素のいずれ
であるかによって定めるものとする。

【００４２】ここで、ランダムデータ８ａの階調数を２
（Ｓ＝２）とすると、図４（ａ）に示す例は、順次の画
素毎に−１，＋１，……と変化させ、ライン毎にこの−
１と＋１の配列順序を逆転するものであり、着目ライン
が偶数ラインであって、この着目ラインでの奇数番目の
画素である現時点の注目画素Ｐ（０）に対しては、ラン
ダムデータ８ａが−１になっている。なお、ランダムデ
−タ８ａは、画像の任意に設定される領域内でのその値
の総和が零となるように発生する。このようにランダム
デ−タ８ａは、上記のように、２階調（Ｓ＝２）で表わ
される。

【００４３】出力制御部２２は、γ補正部４により注目
画素Ｐ（０）に対するＮ階調の多値データで表わされる
γ補正結果４ｂの値を参照し、ランダムデータ発生部８
により得られたＳ階調で表わされるランダムデータ８ａ
の出力制御を行なう。この場合、例えば、γ補正部４か
ら出力される多値データ４ａの値が奇数のときのみ、生
成されたランダムデータ８ａをランダムデータ２１ａと
して出力するものとする。

【００４４】加算部６では、ＭＴＦ補正部５により得ら
れる６４階調（Ｎ＝６４）で表わされる注目画素Ｐ
（０）の多値デ−タ５ａと、出力制御部２１からの２階
調（Ｓ＝２）で表わされる注目画素Ｐ（０）に対するラ
ンダムデ−タ２１ａとを加算し、６６階調（＝Ｓ＋Ｎ）
で表わされる多値デ−タ６ａを出力する。つまり、加算
部６では、多値データ４ａの値が奇数のときのみ、ＭＴ
Ｆ補正部５からの多値データ５ａにランダムデ−タ２１
ａが加算される。

【００４５】階調数変換部１８では、加算部６からの６
６階調（＝Ｓ＋Ｎ＝−１〜＋６５）で表わされる多値デ
−タ６ａの階調数がＴ／Ｎ倍（ここでは、Ｔ＝３２とす
る）に変換され、階調数が（Ｓ＋Ｎ）・Ｔ／Ｎの多値デ
ータ１８ａが生成される。この実施例では、Ｎ＝６４、
Ｔ＝３２であることから、階調数が１／２倍され、３３
階調（＝０〜＋３２）で表わされる多値デ−タ１８ａが
得られる。

【００４６】ところで、階調数を低減する場合、新たな
階調数での階調レベルは小数点以下が切り捨てられる。
上記のように階調数変換部１８で階調数を１／２倍する
場合には、例えば多値データを最下位ビット側に１ビッ
ト分シフトすればよいが、このようなシフトにより、奇
数値の多値データは小数点以下が切り捨てられた値の階
調レベルとなる。

【００４７】これを図５（ａ）で説明すると、階調レベ
ルが０〜６３の６４階調を１／２倍する場合、最大階調
レベルは３１で０〜３１の階調レベルが得られるが、も
との６４階調での偶数値の階調レベルである３０をみる
と、これは、階調数を１／２倍したことにより、階調レ
ベル１５となる。これに対し、もとの６４階調での奇数
値の階調レベルである３１をみると、これも、階調数が
１／２倍になったことにより、同じく階調レベル１５と
なる。このように、もとの６４階調での偶数値の階調レ
ベルとこれより１つ高い階調レベルとは、階調数が１／
２倍になったとき、同じ階調レベルになってしまい、ま
さしく階調数は１／２倍となってもとの階調が失われて
しまう。

【００４８】この実施例では、このように階調数を低減
しても、もとの階調が失われないように、上記のＳ階調
のランダムデータ２１ａを奇数値をとる多値データ５ａ
に加算するものである。

【００４９】即ち、６４階調の多値データ５ａにＳ階調
のランダムデータ２１ａを加算して階調数を１／２倍す
る場合、図５（ｂ）に示すように、偶数値の多値データ
５ａにはランダムデータ２１ａが加算されないから、例
えば階調レベル３０は階調数の１／２倍によって階調レ
ベル１５となり、また、階調レベル３２は階調数の１／
２倍によって階調レベル１６となる。これに対し、階調
レベル３０，３２間にある奇数値である階調レベル３１
は、−１か＋１のランダムデータ２１ａがランダムに加
算されて１／２倍されるから、−１のランダムデータ２
１ａがランダムに加算されたときには、階調数の１／２
倍により、階調レベルが（３１−１）／２＝１５とな
り、また、＋１のランダムデータ２１ａがランダムに加
算されたときには、階調数の１／２倍により、階調レベ
ルが（３１＋１）／２＝１６となる。即ち、もとの６４
階調数での奇数値の階調レベルの多値データは、ランダ
ムデータ２１ａの加算により、もとの６４階調数の１／
２倍の３２階調数では、２つの階調レベルにランダムに
分配されることになる。このため、平均すると、等価的
にこれら２つの階調レベルの間の階調レベルが設定され
ていることになり、従って、もとの６４階調が等価的に
保持されていることになる。

【００５０】なお、階調数減算処理が小数点以下の切り
捨てを行なう場合、この切り捨ては−１を加算して１／
２倍したことと結果的には等しい。従って、実際には、
−１のランダムデータとして生成する必要がない。

【００５１】以上のことから、Ｔ（但し、Ｔ＜Ｎ）階調
に減算された濃度レベルを表わす多値データを、Ｔ階調
誤差拡散処理に基づく以下に説明する中間調処理を施し
た場合、Ｔ階調の多値データは、擬似的にＮ階調を保存
していることから、中間調処理により得られる階調数は
擬似的にＮ階調（面積階調）を得ることが容易に可能と
なる。

【００５２】加算部９では、階調数変換部１８から出力
される３３階調（＝０〜＋３２）の多値デ−タ１８ａ
と、後述するように、総和の階調数が−１５〜＋１５と
なる階調を表わす演算部１１〜１３により得られる補正
処理された周辺画素の２値量子化誤差のデ−タ１１ａ〜
１３ａとが加算され、階調（＝−１５〜＋４７）の多値
デ−タ９ａが得られる。

【００５３】リミッタ部１０では、加算部９により得ら
れた多値デ−タ９ａの階調（＝−１５〜＋４７）で、出
力階調の上限値として階調（＝４６）と下限値として階
調（＝−１５）とが設けられ、多値デ−タ９ａのこの上
限値を超えた値はこの上限値とし、また、多値デ−タ９
ａのこの下限値を下回る値はこの下限値とすることによ
り、値の範囲が−１５〜＋４６に制限された多値データ
１０ａが得られる。このようにして得られた多値デ−タ
１０ａが２値量子化部１６と２値量子化誤差算出部１７
とに供給される。

【００５４】以下では、Ｔ階調（Ｔ＝３２）で表わされ
る多値デ−タを上記のように２値デ−タに変換する２値
化処理に際して、この２値化処理での量子化誤差を２値
量子化誤差としてＴ階調（＝３２）で算出し、これを周
辺画素の多値デ−タに分割することにより、２値化によ
って得られる平均濃度レベルが擬似的にＴ階調（＝３
２）となるように表わすＴ階調誤差拡散処理を行なうも
のである。

【００５５】図１の各部の動作を説明する前に、まず、
かかるＴ階調誤差拡散処理方式を図６により説明する。

【００５６】同図において、２値化処理する注目画素を
画素Ｐ（０）として、図２での前ラインの画素Ｌ
（０）、Ｌ（１）の夫々のＴ階調（＝３２）で表わされ
る２値量子化誤差をＥ０１、Ｅ０２とし、また、図２で
の着目ラインの画素Ｐ（−１）のＴ階調（＝３２）で表
わされる２値量子化誤差をＥ１０とする。

【００５７】この場合、図６（ａ）に示すように、着目
ラインの前画素Ｐ（−１）の２値量子化誤差Ｅ１０を補
正係数αで補正し、２値化処理する注目画素Ｐ（０）の
濃度レベルに加算する。これと同時に、前ラインの画素
Ｌ（０）、画素Ｌ（１）の２値量子化誤差Ｅ０１、Ｅ０
２を夫々補正係数β、γで補正し、注目画素Ｐ（０）の
濃度レベルに加算する。換言すると、図６（ｂ）に示す
ように、注目画素Ｐ（０）の２値量子化誤差をＥ１１と
すると、この２値量子化誤差Ｅ１１を補正係数α，β，
γで補正したものが周辺画素に分配されることになる。
これにより、２値量子化誤差は周辺画素に拡散され、量
子化前後での画像の平均濃度を一致させることができ
る。演算部１１〜１３により、かかる２値量子化誤差Ｅ
１０、Ｅ０１、Ｅ０２を補正係数α、β、γで補正処理
を行ない、加算部９に供給する。

【００５８】２値量子化部１６では、リミッタ部１０に
より出力制限された注目画素Ｐ（０）に対する多値デ−
タ１０ａ（階調＝−１５〜４７）が、その濃度レベルに
応じて、最小濃度レベル（白）か、最大濃度レベル
（黒）かの２値デ−タ１６ａに変換されて出力される。
つまり、所定の閾値ｔｈ（階調＝１６）を設けて、多値
デ−タ１０ａの濃度レベルとこの閾値ｔｈとの大小比較
を行なう。ここで、濃度レベルが閾値ｔｈに等しいか大
きい場合に黒と判定して値１とし、また、閾値ｔｈより
小さい場合には白と判定して値０とする２値デ−タ１６
ａを出力する。

【００５９】また、２値量子化誤差算出部１７では、２
値量子化部１６からの２値デ−タ１６ａに基づいて、多
値デ−タ１０ａに対する２値量子化誤差がＴ階調で算出
される。この算出法としては、２値量子化部１６からの
２値デ−タ１６ａが白であるならば、リミッタ部１０か
らの多値デ−タ１０ａの値を２値量子化誤差１７ａと
し、黒であるならば、多値デ−タ１０ａの値から最大濃
度レベル（＝３１）を差し引いた値を２値量子化誤差１
７ａとする。この場合、２値量子化誤差１７ａの取り得
る値の範囲は−１５〜＋１５であり、従って、２値量子
化誤差１７ａは正負の符号も含めて５ビットで表わされ
る。このことから、上記のように、Ｔ＝３２と規定され
る。

【００６０】記憶媒体１９では、２値量子化誤差算出部
１７により各画素に対して得られたＴ階調（＝３２）で
表わされる２値量子化誤差１７ａを、少なくとも１ライ
ン分記憶保持する。また、２値化を施すべき注目画素Ｐ
（０）の次の画素Ｐ（１）に対向する前ラインの画素Ｌ
（１）について、その２値量子化誤差１７ａを記憶媒体
１９より読み出して出力Ｅ０２する。

【００６１】以上のようにして、図６（ａ）での２値量
子化誤差Ｅ０２が得られるが、次に、他の２値量子化誤
差Ｅ０１、Ｅ１０とこれらの誤差拡散処理について説明
する。

【００６２】図２に示す着目ラインでの画素Ｐ（−１）
が注目画素であるときには、上記の処理によって求めら
れた前ラインの画素Ｌ（０）のＴ階調（＝３２）で表わ
される２値量子化誤差が記憶媒体１９から読み出され、
この画素Ｐ（−１）のために使用されるのであるが、次
に、画素Ｐ（０）が注目画素になると、この前ラインの
画素Ｌ（０）の２値量子化誤差が２値量子化誤差Ｅ０１
として記憶媒体１９から読み出され、遅延部１５で１画
素分遅延されてから演算部１２に供給される。また、こ
れに続いて、先の前ラインの画素Ｌ（１）の２値量子化
誤差が記憶媒体１９より２値量子化誤差Ｅ０２として読
み出され、演算部１３に供給される。また、着目ライン
の画素Ｐ（−１）が注目画素であったときに、２値量子
化誤差算出部１７から得られた２値量子化誤差１７ａ
は、遅延部１４で１画素分遅延されてから演算部１１に
供給される。これら遅延部１４、１５により、２値量子
化誤差Ｅ１０、Ｅ０１、Ｅ０２は同じタイミングにな
る。

【００６３】演算部１１は２値量子化誤差Ｅ１０に拡散
係数αを乗じ、演算部１２は２値量子化誤差Ｅ０１に拡
散係数βを乗じ、演算部１３は２値量子化誤差Ｅ０２に
拡散係数γを乗ずる。但し、α＋β＋γ≦１である。こ
のように処理されて演算部１１，１２，１３から得られ
る補正デ−タ１１ａ，１２ａ，１３ａは加算部９に供給
され、注目画素Ｐ（０）に対する多値デ−タ１８ａに加
算される。即ち、注目画素Ｐ（０）が周辺画素（Ｌ
（０），Ｌ（１），Ｐ（−１））からの２値量子化誤差
によって補正された多値デ−タ９ａが得られる。

【００６４】２値量子化部１６で得られた注目画素Ｐ
（０）に対する２値デ−タ１６ａは出力端子２０から出
力される。このような２値デ−タ１６ａが各ラインの画
素毎に順次得られる。

【００６５】以上のことから、この実施例においては、
次のような効果が得られる。

【００６６】Ｎ階調で表わされる多値デ−タ２ａをＴ階
調（＝３２）誤差拡散処理に基づいて２値化処理を行な
う場合、Ｔ階調に精度が落とされた状態で２値量子化誤
差が拡散されることから、得られる階調数は最大でもＴ
階調である。しかしながら、上記のように、画素位置に
従うランダムデ−タ２１ａを発生させ、Ｎ（＝６４）階
調で表わされる多値デ−タ５ａに加算することにより、
例えば、読取原稿で同一濃度の領域を読み取った場合で
あっても、中間調処理ブロックに入力される多値デ−タ
の値は加算したランダムデ−タのＳ（＝２）階調分変動
し、誤差拡散処理により表現階調数の増大化が可能にな
る。

【００６７】また、本来、階調数変換部１８で切り捨て
られる多値デ−タの成分は、ランダムデ−タ２１ａの加
算処理により、切り上げあるいは切り下げ処理がなさ
れ、誤差拡散処理での有効成分として機能させることが
可能となる。これにより、擬似的にＮ階調の２値量子化
誤差を拡散することができることから、Ｔ階調誤差拡散
処理に基づく中間調処理を施したとしても、表現できる
階調数は擬似的にＮ階調を得ることができる。一方、画
像内の任意の領域内で加算するランダムデ−タの総和は
零となるように発生させるため、読取原稿の読取濃度レ
ベルはそのまま保存される。

【００６８】さらに、Ｔ階調の誤差拡散処理を行なうこ
とから、演算処理系や、前ライン画素の２値量子化誤差
を記憶保持するために必要な記憶媒体の容量も、１画素
あたりＴ階調分で済むことから、その分回路規模を小さ
くすることが可能となる。

【００６９】さらに、Ｔ階調誤差拡散処理のみでは、２
値量子化誤差を拡散する際に拡散方向あるいは拡散係数
を固定させると、読取原稿の特定濃度に対し、誤差拡散
処理の周期性が発生することによってテクスチャ（特定
模様）を発生させてしまい、画質劣化の要因となってし
まう問題があるが、上記のように、ランダムデ−タを多
値デ−タに加算させることにより、誤差拡散処理の周期
性の発生を押さえることが容易となり、この結果、テク
スチャの発生を防止し、得られる２値画像の高画質化が
容易に可能となる。

【００７０】なお、この実施例では、ランダムデ−タの
発生例として図４（ａ）を用いて示したが、勿論これに
限るものではなく、他の発生方法、例えば図４（ｂ）に
示すように、発生するランダムデ−タの値を＋１と−１
とをライン単位で切り替える（勿論、所定領域内でのラ
ンダムデ−タの総和は零）ようにしてもよいし、あるい
は図４（ｃ）に示すように、２画素毎に発生（勿論、所
定領域内でのランダムデ−タの総和は零）させるように
してもよく、さらには、ランダムデ−タの発生方法ある
いはランダムデ−タの階調数を切り替えるようにしても
よく、同様な処理により同様な効果を得られることはい
うまでもない。

【００７１】また、この実施例では、階調数を１／２倍
に変換し、また、生成されるランダムデータの値を＋
１，−１としたが、勿論これのみに限るものではなく、
階調数の減算数に従うランダムデータを生成し、Ｎ階調
で表わされる多値データに加算することにより、階調数
減算処理後に得られる多値データが、擬似的にＮ階調を
保存させることにより、同様な処理により同様の効果が
得られることはいうまでもない。

【００７２】さらに、多値デ−タにランダムデ−タを加
算する位置として、一手法のみ示したが、勿論、他の多
値デ−タ領域、あるいはセンサにより読み取られた濃度
レベルを表わす電圧レベルにアナログ的にランダムデ−
タ成分を加算するようにしてもよく、同様な処理により
同様な効果を得られることはいうまでもない。

【００７３】さらに、この実施例では、階調数を限定し
て示したが、勿論これに限るものではなく、他の階調数
であっても全く問題はなく、同様な処理により同様な効
果を得られることはいうまでもない。

【００７４】さらに、誤差拡散処理を行なう際に対象と
する領域及び誤差拡散方向として、一手法のみ示した
が、勿論この限りではなく、他の対象領域あるいは拡散
方向とした場合であっても、同様な処理により同様な効
果を得られることはいうまでもない。

【００７５】さらに、多階調で表わされる読取原稿の濃
度レベルを擬似的に表現する手法として、誤差拡散処理
を用いた場合について示したが、勿論これに限らず、他
の手法、例えば、Ｔ階調のディザ方式を用いた場合であ
っても、同様な処理により同様な効果を得られることは
いうまでもない。

【００７６】さらに、この実施例では、ハ−ドウエア構
成による処理方式を用いて達成する場合について一例を
示したが、構成方式あるいは構成要素をこれに限るもの
ではない。

【００７７】さらに、本発明に基づく処理方式をソフト
ウエア処理を用いた構成により同様な効果を得られるこ
とはいうまでもない。

【００７８】図７は本発明による２値化装置の第２の実
施例を示すブロック図であって、１００は原稿読取セン
サ、１０１はシェ−ディング補正部、１０２は周辺画素
の濃度レベルをもとにして、注目画素が文字・線画等の
２値画像領域の画素か、文字・線画等の輪郭部に位置す
る画素か、あるいは写真等の多値画像領域の画素かを判
別し、同時に、多値画像領域である場合には多値画像領
域性の度合いを求める像域判定部、１０３，１０４はγ
補正部、１０５は注目画素と周辺画素の濃度レベルをも
とに線画のエッジ部を強調するエッジ強調部、１０６は
注目画素と周辺画素の濃度レベルをもとに注目画素の濃
度レベルを平滑化する平滑化処理部、１０７は平滑化部
１０６とエッジ強調部１０５との濃度レベルを像域判定
部１０２の判定結果に応じた所定の割合で混合する混合
部、１０８は多値デ−タを濃度レベルに応じて２値デ−
タ（例えば、白，黒）に変換する２値量子化部、１０９
は選択部であり、図１に対応する部分には同一符号を付
けている。

【００７９】図７において、原稿読取センサ１００は読
み取る読取原稿の濃度レベルを表わす画像信号１００ａ
を出力する。この原稿読取センサ１００はＣＣＤセンサ
や密着型センサ等であって、多階調の画像を１次元的に
横方向（主走査方向）に走査しながらこの主走査方向と
は直行する方向（副走査方向）に順次移動することによ
り、この画像の多階調の濃度レベルを読み取り、この濃
度レベルに応じた電圧レベルの信号を画像信号１００ａ
として出力する。

【００８０】この画像信号１００ａは、Ａ／Ｄ変換部２
により、画素単位にサンプリングされて濃度レベルを表
わす多値のディジタルデ−タ（多値デ−タ）２ａに変換
される。この場合、多値デ−タ２ａは濃度レベルをＮ階
調（ここでは、６４階調、即ちレベル０〜６３の階調）
の分解能を表わし、従って、６ビットのディジタルデ−
タとする。また、濃度レベルの高い側が黒側に、低い側
が白側に夫々に割り当てられる。

【００８１】なお、画素とは、図２に示したように、画
像をラインセンサの主走査方向、副走査方向に均等に細
分化した個々の領域として定義する。

【００８２】ここで、各画素に対する２値化処理の処理
順として、図１に示した実施例での処理順と同様に行な
うものとする。

【００８３】次に、この実施例の２値化処理動作を説明
する。

【００８４】まず、シェ−ディング補正部１０１では、
原稿読取センサ１００の画素の感度バラツキや原稿を照
射する光源のムラを補正する。このため、シェ−ディン
グ補正部１０１では、予め原稿読取センサ１００で白基
準原稿を読み取って、量子化された１ライン分の画像デ
−タ（シェ−ディング波形という）を記憶しておき、こ
のシェ−ディング波形をもとに、原稿のライン上（主走
査上）の位置に対応して、読取画素の量子化値（濃度レ
ベル）を補正する。

【００８５】記憶媒体３では、シェ−ディング補正部１
０１からの補正されたＮ（＝６４）階調、つまり、６ビ
ットで表わされる多値デ−タ１０１ａが画素単位で少な
くとも２ライン分記憶保持される。この場合、原稿読取
センサ１００からの読出し画素位置に相当する前２ライ
ンの画素の多値デ−タとして、夫々前ラインの多値デ−
タ３ａと前々ラインの多値デ−タ３ｂを出力する。ここ
で、この実施例では、図８（ａ）に示すように、多値デ
−タ３ｂのラインを着目ラインとし、多値デ−タ３ａの
ラインを着目ラインに対する前ラインとし、多値デ−タ
１０１ａのラインを着目ラインに対する次ラインとす
る。

【００８６】γ補正部１０３では、シェ−ディング補正
部１０１により補正処理されたＮ（＝６４）階調の多値
デ−タ１０１ａと記憶媒体３より読み出された前２ライ
ンの多値デ−タ３ａ，３ｂの夫々について、入力の濃度
レベルに応じてγ補正処理を行ない、６ビット精度の多
値デ−タ１０３ａ〜１０３ｃ（図７では指示せず）を出
力する。

【００８７】このγ補正処理方法としては、例えば、６
ビットで表わされる入力多値デ−タで、各々の値に対応
する６ビットの多値デ−タで表わされるγ補正結果をテ
−ブルデ−タとし、このテ−ブルデ−タを例えばＲＯＭ
に予め記憶しておき、γ補正処理時、ピ−ク補正された
６ビットで表わされる多値デ−タをＲＯＭのアドレスと
して入力させることにより、入力値に対応するγ補正処
理結果を出力するようにしたＲＯＭテ−ブル方式により
実現できる。その変換テ−ブルの一例を図３に示す。

【００８８】図３において、横軸に入力多値デ−タをと
り、縦軸に入力に対応するγ補正結果をとっている。入
力デ−タに対するγ補正結果としては、例えば、リニア
特性を有する変換処理を行なうテ−ブルデ−タ１と、読
取原稿の濃度レベルが高い側の領域では、センサ出力特
性である暗出力歪特性あるいはラインセンサの光源によ
る迷光成分を無視できず、正しく濃度レベルを反映でき
ないことから、入力の濃度レベルが高い側の特定領域に
ついて、そのγ補正処理として黒ベタにするようにし、
また、濃度レベルの低い側の特定領域については、地濃
度成分とみなして白ベタとなるようにしたテ−ブルデ−
タ２とを用意する。

【００８９】また、センサ出力特性は、濃度レベルに対
して必ずしもリニア出力特性とはならない。このことか
ら、センサ出力の濃度レベルに対する出力特性を予め調
べ、センサ出力の非リニア特性を補正するテ−ブルデ−
タを用意し、γ補正処理を行なうことにより、γ補正の
結果として、濃度レベルに対し、リニア出力特性を得ら
れるようにしてもよい。

【００９０】γ補正部１０４では、記憶媒体３から読み
出された前２ラインの多値デ−タ３ａ，３ｂ及び多値デ
−タ１０１ａの夫々について、入力の濃度レベルに応じ
てコントラスト調整を行なう。これは、多値画像の濃度
特性や２値化により得られる画像のメリハリなどを考慮
してγ補正特性をγ補正部１０３で述べたのと同様な処
理方式により実現する。γ補正部１０４による補正結果
は、平滑化部１０６へ供給される。

【００９１】ここでは、γ補正テ−ブルをＲＯＭを用い
て行なうものとしたが、勿論これに限らず、他の記憶手
段、例えばＲＡＭなどを用いることにより、テ−ブルデ
−タを適応的に書き換え、より細かなγ補正処理を行な
うようにしてもよい。

【００９２】エッジ強調部１０５では、γ補正部１０３
により得られる多値デ−タ１０３ｃ（次ライン）、多値
デ−タ１０３ｂ（着目ライン）及び１０３ａ（前ライ
ン）に対し、図８（ｃ）に示すように、ハッチを施した
注目画素とその周辺画素の濃度レベルに対して、重み係
数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉを定め、各々対
応する多値デ−タとの積和演算により注目画素Ｐ（０）
の濃度レベルを決定し、Ｎ（＝６４）階調で表わされる
多値デ−タ１０５ａを出力する。

【００９３】ここで、上記重み係数は、注目画素Ｐ
（０）に対して正の値ｅを与え、周辺画素に対しては負
の値ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉの値を与え、これ
ら重み係数の和が１となるように配分する。これによ
り、周辺画素と注目画素Ｐ（０）の濃度レベルの差が大
きいときには、その差をより強調し、結果として線画な
どの画像境界部が強調される。

【００９４】平滑化部１０６は、γ補正部１０４で補正
処理された多値デ−タ１０４ｃ（次ライン），多値デ−
タ１０４ｂ（着目ライン）及び１０４ａ（前ライン）を
用いて、図８（ｂ）に示すように、ハッチを施した注目
画素Ｐ（０）とその周辺画素の濃度レベルに対し、重み
係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉを定め、多値
デ−タの積和演算により注目画素Ｐ（０）の濃度レベル
を決定し、Ｎ階調（＝６４）で表わされる多値デ−タ１
０６ａを出力する。

【００９５】ここで、これら重み係数は注目画素Ｐ
（０）及び周辺画素に対して正の値であり、重み係数の
和が１となるように配分する。これにより、画素単位の
濃度レベルの変化が滑らかになるように平滑化する。こ
の平滑化の度合いは重み係数の与え方によって異なる。

【００９６】なお、平滑化のフィルタの周辺画素の領域
は、図８（ｂ）に限定されるものではなく、網点により
なる多値画像の場合には、その網点の周期をカバ−する
周辺画素領域を用いて、網点周期内の平均濃度を検出す
るように平滑化する必要がある。ここでは、便宜上、原
理を示すため、図８（ｂ）のような３×３画素領域とし
た。

【００９７】像域判定部１０２での処理として、例え
ば、図９に示すように、注目画素Ｐ（０）に対する周辺
画素で、注目画素Ｐ（０）の上部に位置する前ラインで
の画素Ｌ（０）を挾む２画素Ｌ（−１），Ｌ（１）と、
注目画素Ｐ（０）の下部に位置する後ラインでの画素Ｖ
（０）を挾む２画素Ｖ（−１），Ｖ（１）の４画素の濃
度レベルに着目し、注目画素Ｐ（０）との濃度レベルの
差分値を以下のように求める。

【００９８】次式のように、主走査方向に位置する２画
素Ｌ（−１），Ｌ（１）の濃度レベルの平均値と注目画
素Ｐ（０）の濃度レベルの差分値Δ１（絶対値）を求め
る。 Δ１＝｜（Ｌ（−１）＋Ｌ（１））／２−Ｐ（０）｜ また、次式のように、主走査方向に位置する２画素Ｖ
（−１），Ｖ（１）の濃度レベルの平均値と注目画素Ｐ
（０）の濃度レベルの差分値Δ２（絶対値）を求める。 Δ２＝｜（Ｖ（−１）＋Ｖ（１））／２−Ｐ（０）｜ また、次式のように、副走査方向に位置する２画素Ｌ
（−１），Ｖ（−１）の濃度レベルの平均値と注目画素
Ｐ（０）の濃度レベルの差分値Δ３（絶対値）を求め
る。 Δ３＝｜（Ｌ（−１）＋Ｖ（−１））／２−Ｐ（０）｜ また、次式のように、副走査方向に位置する２画素Ｌ
（１），Ｖ（１）の濃度レベルの平均値と注目画素Ｐ
（０）との濃度レベルの差分値Δ４（絶対値）を求め
る。 Δ４＝｜（Ｌ（１）＋Ｖ（１））／２−Ｐ（０）｜。

【００９９】読取り原稿の濃度レベルは文字・線画の境
界部で変化が大きいことを利用し、注目画素と周辺画素
間との差分値により、画像の輪郭部の検出を行なうこと
が可能である。そこで、全画素を対象として求めた画素
間の差分値の分布などから、輪郭部とそれ以外の部分と
を分離する最適な値を統計的に決定し、これを所定値ｄ
ｔｈとして定める。この後、画素間の差分値と所定値ｄ
ｔｈとの比較により画像の輪郭部であるか否かの判定を
行なうものとする。この結果、上記差分値Δ１〜Δ４の
うち、上記所定値ｄｔｈより大となる差分値が存在する
場合には、注目画素Ｐ（０）は画像の輪郭部に位置して
いると判定し、像域判定結果を出力１０２ａする。

【０１００】ここで、２画素間の濃度レベルの平均値と
注目画素との濃度レベル差により領域判定を行なうの
は、網点画像の網点の黒と網点間の白の濃度レベル変化
を２値画像領域と誤判定するのを避けるためである。

【０１０１】また、多値画像領域部に属すると判定する
場合、濃度レベル差の度合いから、多値画像領域性の度
合い（２値画領域と多値画像領域との遷移部分処理）１
０２ｂ〜１０２ｄを同時に定める。

【０１０２】ここで、濃度レベルの差分値を算出するた
めの多値デ−タとして、シェ−ディング補正部１０１に
よるシェ−ディング補正処理後の多値デ−タを用いた
が、平滑化処理、あるいはエッジ強調処理後の多値デ−
タ、例えば、上記網点周期を考慮した平滑化処理後の多
値デ−タを用いることにより、像域判別精度を高めるよ
うにしてもよい。

【０１０３】なお、像域判定は、上記の方法に限られる
ものではなく、各種の判定方法を用いることができる。
例えば、特開平２−２９２９５６号公報や特公平３−６
２３５５号公報に記載のように、網点周期性に着目し
て、まず、網点領域を検出し、その後、特開昭５８−１
１５９７５号公報に記載のように、文字・線画と写真画
（網点画像を除く）の濃度レベルの変化量と変化の頻度
の差を利用して文字・線画と写真画とを判別し、結果と
して、文字・線画の２値画像領域と写真（網点画像を含
む）などの多値画像領域とを判別するようにしてもよ
い。

【０１０４】混合部１０７では、平滑化部１０６で平滑
化された多値デ−タ１０６ａと、エッジ強調部１０５に
より文字・線画などの画像境界部が強調された多値デ−
タ１０５ａとに対し、像域判定部１０２からの多値画像
領域性の度合いを表わす出力１０２ｃにより定める重み
係数として、多値デ−タ１０６ａに対する重み係数を
ｔ、多値デ−タ１０５ａに対する重み係数をｕ（但し、
ｔ＋ｕ＝１、ｔ≧０、ｕ≧０）で加重平均を行ない、Ｎ
（＝６４）階調で表わされる多値デ−タ１０７ａを注目
画素Ｐ（０）に対する濃度レベルとして出力する。

【０１０５】ここで、２値画領域ではエッジ強調された
値を、多値領域では平滑化された値を夫々出力し、さら
に、２値画領域と多値画領域との中間部領域では、上記
の求めた多値画像領域性の度合い出力１０２ｃに応じ
て、２値画領域に近い場合には重み係数をｔ≦ｕに、ま
た、多値画像領域に近い場合にはｔ＞ｕに夫々定めるよ
うにして、注目画素Ｐ（０）に対する多値データ１０７
ａの濃度レベルを決定する。

【０１０６】一方、２値量子化部１０８では、エッジ強
調部１０５からのＮ（＝６４）階調の多値デ−タ１０５
ａを所定の閾値ｔｈとして、例えばｔｈ＝３２を与え、
閾値ｔｈとの大小比較を行ない、多値デ−タ１０５ａが
閾値ｔｈに等しいか、大なる場合に黒（１）とし、それ
以外の場合に白（０）とする２値化処理を行ない、２値
化結果を２値データ１０８ａとして出力する。

【０１０７】以上の処理により、得られたＮ（＝６４）
階調で表わされる多値デ−タ１０７ａに対し、加算部６
〜記憶媒体１９で上記第１の実施例と同様の処理がなさ
れ、２値量子化部１６からＴ階調の誤差拡散処理に基づ
く中間調処理による２値化データ１６ａが得られる。

【０１０８】ここで、γ補正部１０４でγ補正された着
目ライン１０４ｂの着目画素Ｐ（０）の値が奇数のとき
のみ、上記第１の実施例のように、出力制御部２１を動
作させてランダムデータ発生部８からのランダムデータ
８ａを加算部６に供給する。

【０１０９】なお、ランダムデ−タ発生部８では、図１
に示した実施例と同様にして、ランダムデ−タを発生す
るようにしてもよいが、像域判定部１０２により多値画
像領域性の度合いを表わす出力１０２ｄにより、発生さ
せるランダムデ−タの値を可変させるようにしてもよ
い。例えば、階調が変化する領域（境界部）に注目画素
Ｐ（０）が位置する場合、ランダムデ−タを発生させな
いようにし、過度の中間調表現により、画像の境界部が
“ボケ”てしまうことを防止するようにしてもよい。ま
た、像域にあわせてランダムデ−タの発生パタ−ンを変
化させるようにしてもよい。もっとも、ランダムデ−タ
発生部８では、ランダムデ−タを常時発生させるように
し、像域判定部１０２からの多値画像領域性の度合いを
表わす出力１０２ｄにより、加算部６において、ランダ
ムデ−タの加算を行なうか否かの制御を行なうようにし
てもよい。

【０１１０】また、周辺画素からの２値量子化誤差値の
収束を行なう場合、上記のように、周辺３画素の２値量
子化誤差を対象とし、夫々に固定の補正係数α，β，γ
を乗算演算を行なうことで補正処理する場合についての
み示したが、乗算演算の代わりに、ルックアップテ−ブ
ル方式により同様の処理を達成することは容易に可能で
あり、補正係数を固定する場合に比べ、補正処理をより
細かく制御することが可能である。例えば図１０に示す
ように設定することにより、誤差収束条件を適応的に設
定することが可能となる。例えば、２値量子化誤差値の
絶対値が小さい場合、変換時に多少なりとも値が出力す
るようにテ−ブルデ−タを設定することにより、２値量
子化誤差値が累積されないことを防止し、誤差拡散処理
の立上りや収束を制御することが容易に可能となる。ま
た、テ−ブルデ−タを最適化することにより、疑似的に
中間調で表される出力２値画像中に、テクスチャ（特定
模様）などの弊害の発生を少なくすることが可能とな
る。

【０１１１】一方、入力信号の濃度レベルに従い、最大
濃度レベル６３あるいは最小濃度レベル０ならば、周辺
画素からの２値量子化誤差値を収束させないように補正
係数α，β，γを夫々設定することにより、最大濃度レ
ベル領域あるいは最小濃度レベル領域への変化点境界部
（輪郭部）において、２値化後得られる画像の境界部の
“ボケ”を防止することが容易に可能となる。もっと
も、補正係数α，β，γで制御せず、加算部９におい
て、周辺画素からの２値量子化誤差値を加算するか否か
の制御を行なうようにしてもよい。

【０１１２】選択部１０９は、像域判定部１０２の像域
判定結果１０２ａに応じて、注目画素Ｐ（０）が明らか
に文字・線画領域に位置すると判定された場合には、２
値化結果として２値化デ−タ１０８ａを選択し、また、
注目画素Ｐ（０）が明らかに網点・写真画領域に位置す
ると判定された場合には、２値化結果として２値化デ−
タ１６ａを選択し、２値データ１０９ａとして出力端子
２０から出力する。

【０１１３】以上のようにして、この実施例では、注目
画素Ｐ（０）の位置する領域を周辺画素との関係から像
域判定し、像域判定結果に従って２値化処理を行なうこ
とにより、ランダムデ−タの発生方式や、２値量子化誤
差拡散方法を適応的に制御することが可能となり、より
高画質な２値画像を得ることが容易に可能となる。ま
た、読取原稿が文字・線画領域である場合には、中間調
処理を施さない２値化結果を得ることから、画像の輪郭
部を保存した高画質な２値画像を得ることが可能であ
る。

【０１１４】ここで、図７に示した実施例に基づく２値
化処理装置を画像読取装置の読取部に適用することによ
り、小規模な回路構成でもって、高画質・高階調な読取
画像を得ることができるし、また、複写装置（例えばコ
ピー装置）の読取部に適用することにより、小規模な回
路構成でもって、高画質・高階調な出力画像を得ること
ができる。

【０１１５】図１１は送信原稿を読み取る図７に示した
実施例を読取画像信号処理部とし、これに符号化部１１
０，モデム１１１，ＮＣＵ（Ｎetwork Ｃontrol Ｕni
t）１１２及び回線１１３を付加したものであり、文字
・線画や写真画などの送信原稿から読み取った多値デ−
タを２値デ−タとし、この２値デ−タをＭＨ符号化ある
いはＭＲ符号化等によりデ−タ圧縮を行なう符号化を施
した後、蓄積あるいは伝送する画像伝送装置（例えば、
Ｇ３規格ファクシミリ装置など）に適用したものであ
る。

【０１１６】符号化部１１０では、選択部１０９により
処理された２値化デ−タをＧ３規格ファクシミリの１次
元符号化の国際標準方式として採用されているＭＨ符号
化あるいはＭＲ符号化によりデ−タ圧縮する。この符号
化方式は、２値デ−タのラン・レングスの発生頻度に従
って、発生頻度の高いラン・レングスには短い符号語
を、また、発生頻度の低いラン・レングスには長い符号
語を割り当てることにより、デ−タ圧縮を行なうもので
ある。

【０１１７】圧縮された符号化デ−タはモデム１２２に
より変調され、ＮＣＵ１１２を介して回線１１３に出力
する。

【０１１８】かかる構成によれば、注目画素Ｐ（０）の
位置する領域を周辺画素との関係から像域判定し、像域
判定結果に従って２値化処理を行なうことにより、ラン
ダムデ−タの発生方式や２値量子化誤差拡散方法を適応
的に制御することが可能となり、より高画質な２値画像
を得ることが容易に可能となる。

【０１１９】また、読取原稿が文字・線画領域である場
合には、中間調処理を施さない２値化結果が得られるこ
とから、画像の輪郭部を保存した高画質な２値画像を得
ることが可能である。このため、文字・線画領域では、
所定の閾値ｔｈとの大小比較によって２値化されること
から、得られる２値化デ−タはほとんどが連続的な値と
なり、符号化部１１０での符号化方式に適してデ−タの
圧縮率が向上し、さらには、伝送デ−タ量がいたずらに
増大化することを防止することが可能となる。

【０１２０】またファクシミリ装置の送信側で高画質化
処理を行なうため、上記実施例に基づく高画質化処理を
有さない他のファクシミリ装置で受信した場合であって
も、高画質な２値画像を得ることが可能である。

【０１２１】さらにまた、この実施例では、ハ−ドウエ
ア構成による処理方式を用いたものであるが、構成方法
あるいは構成要素はこれに限るものではないし、処理方
式をソフトウエア処理を用いた構成にすることもでき、
上記と同様な効果が得られることはいうまでもない。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
読取原稿が多値画像領域であった場合に、Ｔ階調誤差拡
散処理回路を用いても、表現できる階調数はＮ階調（Ｔ
＜Ｎ）以上となる中間調表現を可能とし、さらに、画質
劣化を引き起こす要因であるドット列びの固定パタ−ン
化を防止することを可能せしめることから、テクスチャ
などの弊害の発生が少ない高画質・高階調な２値画像を
小規模の回路構成及びメモリ容量で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による２値化装置の一実施例を示すブロ
ック図である。

【図２】図１に示した実施例での処理しようとする注目
画素とこの処理に必要な他の画素との領域を示す図であ
る。

【図３】図１におけるγ補正部の特性図である。

【図４】図１におけるランダムデ−タ発生部が発生する
ランダムデータの具体例を示す図である。

【図５】図１に示した実施例でのランダムデータを用い
たことによる効果を説明するための図である。

【図６】図１に示した実施例の誤差拡散処理を説明する
ための図である。

【図７】本発明による２値化装置の他の実施例を示すブ
ロック図である。

【図８】図７における平滑化部及びエッジ強調部の動作
を説明するための図である。

【図９】図７における像域判定部の動作を説明するため
の図である。

【図１０】図７における演算部と加算部の処理と等価な
ルックアップテ−ブル方式による変換テ−ブルの一具体
例を示す図である。

【図１１】図７に示した実施例を適用した装置の一実施
例を示すブロック図である。

【図１２】従来の２値化装置の一例を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１ 入力端子 ２ Ａ／Ｄ変換部 ３ 記憶媒体 ４ γ補正部 ５ ＭＴＦ補正部 ６ 加算部 ７ 画素数計数部 ８ ランダムデ−タ発生部 ９ 加算部 １０ リミッタ部 １１〜１３ の演算部 １４，１５ 遅延部 １６ ２値量子化部 １７ ２値量子化誤差算出部 １８ 階調数変換部 １９ 記憶媒体 ２０ 出力端子 １００ 原稿読取センサ １０１ シェ−ディング補正部 １０２ 像域判定部 １０３，１０４ γ補正部 １０５ エッジ強調部 １０６ 平滑化処理部 １０７ 混合部 １０８ ２値量子化部 １０９ 選択部 １１０ 符号化部 １１１ モデム １１２ ＮＣＵ １１３ 回線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠田 伸一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 中野 修一 茨城県勝田市稲田1410番地 株式会社日立 製作所情報映像メディア事業部内

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を読み取って得られる画像信号を画
   素単位でサンプリングしてＮ階調（但し、Ｎは正整数）
   の濃度レベルを表わす多値デ−タとし、該多値デ−タを
   ２値デ−タに量子化する２値化装置において、 符号を有するＳ階調（但し、Ｓは正整数）で表わされる
   ランダムデ−タを生成するランダムデ−タ発生手段と、 Ｎ階調で表わされる濃度レベルの多値データの値に応じ
   て、ランダムデータの出力を制御する出力制御手段と、 該多値デ−タに、該出力制御手段によって出力制御され
   る該ランダムデ−タを加算し、（Ｎ＋Ｓ）階調で表わさ
   れる多値デ−タを生成する第１の加算手段と、 （Ｎ＋Ｓ）階調で表わされる該多値デ−タの階調数をＴ
   階調（但し、Ｔは正整数であって、Ｔ＜Ｎ）に変換する
   階調数変換手段と、 ２値化処理によって得られるドットの並びで、その疎・
   密により擬似的にＴ階調を表現するようにした中間調処
   理手段と、 を有することを特徴とする２値化装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記出力制御手段は、Ｎ階調で表わされる濃度レベルの
   前記多値データの値が奇数あるいは偶数であるかに従っ
   て、前記ランダムデータの出力を制御することを特徴と
   する２値化装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 読取り順に画素数を計数する画素数計数手段を具備した
   ことを特徴とする２値化装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記ランダムデ−タ発生手段は、前記画素数計数手段に
   よって検出される画素位置に応じた前記ランダムデ−タ
   を発生することを特徴とする２値化装置。
5. 【請求項５】 請求項１，２，３または４において、 中間調処理手段は、 ２値化後の周辺画素からの２値量子化誤差拡散値を加算
   し、Ｌ階調（但し、Ｌは正整数であって、Ｌ≦２Ｔ）で
   表わされる多値デ−タを出力する第２の加算手段と、 該第２の加算手段によって得られるＬ階調の多値デ−タ
   を所定の閾値との大小比較により、白・黒の判定を行な
   う２値量子化手段と、 該２値量子化手段による２値化時に発生した量子化誤差
   をＴ階調で算出する２値量子化誤差算出手段と、 Ｔ階調で表わされる該２値量子化誤差を所定量記憶保持
   する記憶手段と、 該２値量子化誤差算出手段からのＴ階調で表わされる２
   値量子化誤差と、該記憶手段から読み出されたＴ階調で
   表わされる２値量子化誤差の各々について、注目画素と
   周辺画素の位置関係から定める誤差拡散係数を乗算する
   ことにより、２値量子化誤差拡散値を生成して該第２の
   加算手段に供給する該演算手段とから構成されたことを
   特徴とする２値化装置。
6. 【請求項６】 請求項１，２，３，４または５の構成に
   より、Ｎ階調の多値デ−タの２値量子化時、２値量子化
   誤差をＴ階調で表わすような中間調処理手段を用いた場
   合であっても、２値画像をＮ階調以上の階調数で表わす
   ことを特徴とする２値化装置。
7. 【請求項７】 請求項５において、 前記演算手段は、前記２値量子化誤差算出手段からのＴ
   階調で表わされる前記２値量子化誤差と前記記憶手段か
   ら読み出されたＴ階調で表わされる前記２値量子化誤差
   とに夫々毎の重付け係数を乗算し、前記周辺画素の２値
   量子化誤差拡散値を算出することを特徴とする２値化装
   置。
8. 【請求項８】 請求項５において、 前記演算手段は、前記２値量子化誤差算出手段からのＴ
   階調で表わされる前記２値量子化誤差と前記記憶手段か
   ら読み出されたＴ階調で表わされる前記２値量子化誤差
   との取り得る値に対し、夫々毎の重付け係数を用いて演
   算処理した結果を予め保持し、前記２値化誤差算出手段
   からの前記Ｔ階調で表わされる前記２値量子化誤差と前
   記記憶手段から読み出されたＴ階調で表わされる前記２
   値量子化誤差夫々に対応した演算処理結果を前記周辺画
   素の前記２値量子化誤差拡散値として出力することを特
   徴とする２値化装置。
9. 【請求項９】 請求項７または８において、 前記演算手段での前記重付け係数が適応的に可変するこ
   とを特徴とする２値化装置。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか１つにおい
    て、 Ｎ階調の前記多値デ−タに前記ランダムデ−タを加算す
    る前記第１の加算手段は、前記多値デ−タの値に応じ
    て、前記ランダムデ−タを加算するか否かを制御するこ
    とを特徴とする２値化装置。
11. 【請求項１１】 画像を読み取って得られる画像信号を
    画素単位でサンプリングしてＮ階調（但し、Ｎは正整
    数）の濃度レベルを表わす多値デ−タとし、該多値デ−
    タを２値デ−タに量子化する２値化装置において、 注目画素の該多値デ−タに対して、周辺画素の多値デ−
    タから画像の特徴を検出する像域判定手段と、 注目画素の該多値デ−タと周辺画素の該多値デ−タとの
    値をもとに、注目画素の濃度レベルを平滑化したＮ階調
    の多値デ−タを生成する平滑化手段と、 注目画素の該多値デ−タと周辺画素の該多値デ−タとの
    値をもとに、線画のエッジ部を強調したＮ階調の多値デ
    −タを生成するエッジ強調手段と、 該平滑化手段と該エッジ強調手段とによって得られた濃
    度レベルをＮ階調で表わされる夫々の多値デ−タを、該
    像域判定手段の判定結果に応じて、所定の割合で混合
    し、Ｎ階調の多値デ−タを生成する混合手段と、 該エッジ強調手段によって得られた多値デ−タの濃度レ
    ベルと所定の閾値ｔｈとの大小比較により、該多値デ−
    タを２値量子化する２値量子化手段と、 該混合手段からのＮ階調の多値データをＴ階調（但し、
    Ｔは正整数であって、Ｔ＜Ｎ）の多値デ−タとし、該Ｔ
    階調の多値データを誤差拡散処理に基づいて２値量子化
    する誤差拡散処理手段と、 該像域判定手段の判定結果に応じて、該誤差拡散処理手
    段による２値デ−タと該誤差拡散処理手段による２値デ
    −タとのいずれかを選択する選択手段と、 を有することを特徴とする２値化装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１において、 前記誤差拡散処理手段は、 ２値化後の周辺画素からの２値量子化誤差拡散値を加算
    し、Ｌ階調（但し、Ｌは正整数であって、Ｌ≦２Ｔ）で
    表わされる多値デ−タを出力する加算手段と、 該第２の加算手段によって得られるＬ階調の多値デ−タ
    を所定の閾値との大小比較により、白・黒の判定を行な
    う２値量子化手段と、 該２値量子化手段による２値化時に発生した量子化誤差
    をＴ階調で算出する２値量子化誤差算出手段と、 Ｔ階調で表わされる該２値量子化誤差を所定量記憶保持
    する記憶手段と、 該２値量子化誤差算出手段からのＴ階調で表わされる２
    値量子化誤差と、該記憶手段から読み出されたＴ階調で
    表わされる２値量子化誤差の各々について、注目画素と
    周辺画素の位置関係から定める誤差拡散係数を乗算する
    ことにより、該２値量子化誤差拡散値を生成して該加算
    手段に供給する演算手段とを有することを特徴とする２
    値化装置。
13. 【請求項１３】 請求項１１または１２において、 符号を有するＳ階調（但し、Ｓは正整数）で表わされる
    ランダムデ−タを生成するランダムデ−タ発生手段と、 Ｎ階調で表わされる濃度レベルの前記多値データの値に
    応じて、該ランダムデータの出力を制御する出力制御手
    段と、 前記混合手段からのＮ階調の多値デ−タに、該出力制御
    手段によって出力制御される該ランダムデ−タを加算
    し、（Ｎ＋Ｓ）階調で表わされる多値デ−タを生成する
    第１の加算手段とを設け、 前記誤差拡散処理手段は、該加算手段からの（Ｎ＋Ｓ）
    階調で表わされる該多値デ−タの階調数をＴ階調（但
    し、Ｔは正整数であって、Ｔ＜Ｎ）に変換する階調数変
    換手段とを有することを特徴とする２値化装置。
14. 【請求項１４】 請求項１１，１２または１３におい
    て、 前記像域判定手段は、画像の輪郭部を抽出することを特
    徴とする２値化装置。
15. 【請求項１５】 請求項１１〜１４において、 前記像域判定手段の判定結果に応じて、前記ランダムデ
    −タ発生手段で生成するランダムデ−タの値を制御する
    ことを特徴とする２値化装置。
16. 【請求項１６】 請求項１１〜１５において、 前記像域判定手段の判定結果に応じて、前記誤差拡散処
    理手段における２値量子化誤差の拡散方向を定めること
    を特徴とする２値化装置。
17. 【請求項１７】 請求項１〜１６のいずれか１つに記載
    の２値化装置を、読取画像信号処理部とすることを特徴
    とする画像読取装置。
18. 【請求項１８】 請求項１〜１６のいずれか１つに記載
    の２値化装置を、送信原稿の読取画像信号処理部とする
    ことを特徴とするファクシミリ装置。
19. 【請求項１９】 請求項１〜１６のいずれか１つに記載
    の２値化装置を、読取画像信号処理部とすることを特徴
    とする複写装置。