JPH08321949A

JPH08321949A - 中間調画像の２値化処理方法

Info

Publication number: JPH08321949A
Application number: JP7149557A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Fujikura; 秀一藤倉
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】２値化処理した中間調画像の品質向上。【構成】中間調濃度の画像を例えば２×２個の画素か
ら成るメッシュに分割する。４個の画素は、それぞれ別
々の閾値を用いて２値化する。画素毎に生じた２値化誤
差は４個分加算され、その平均値を得る。更に、これを
適当に重み付けした配分比で周辺の画素に配分し補正を
行う。これによって、４種類の閾値がメッシュの幅で走
査方向や副走査方向に周期的に変化する。これが印刷画
像に反映されると、従来の誤差拡散法により見られた濃
度むらが減少し、全体として均一な多階調表現ができ
る。なお、値の大きい閾値や値の小さい閾値がメッシュ
の一部に集中しないように閾値の大小を考慮して分散さ
せると、メッシュの幅を周期とした濃度むらを緩和でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばディジタルファ
クシミリ装置において、中間調濃度の画像を疑似的に表
現するために使用される中間調画像の２値化処理方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ディジタルファクシミリ装置に
おいて、中間調濃度の画像を読み取り、これを信号処理
する場合に、受信側での印刷能力を考慮すると、多値デ
ータをそのまま送信してもその画像を再現するのは困難
である。そこで、各画素は２値表現であっても全体とし
て中間調濃度を表現できるような各種の方法が開発され
ている。ファクシミリ装置のみならず中間調濃度の画像
を印刷処理する方法では、この種の技術は広く採用され
ている。

【０００３】その例として、複数の画素により構成され
るメッシュを、読み取られた１画素と対応させて、メッ
シュを構成する画素のうちの黒ドットの数やその分布か
ら中間調を表現する方法がある。これを面積階調法と呼
ぶが、これに類した技術が広く採用されている。また、
中間調濃度の画像信号に対し一定の閾値を設定し、白ド
ットあるいは黒ドットというように２値化をすると、２
値化後の濃度と実際の濃度との間に誤差が生じる。この
誤差を次のドットの２値化の際に加味して、全体として
原信号の濃度にできるだけ近い濃度表現をしようとする
方法がある。これを誤差拡散法と呼んでいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の中間調画像の２値化処理方法には次のような解
決すべき課題があった。この種の画像処理では、均一な
中間調濃度の画像、即ち、例えば全面が一定の濃度の灰
色の画像を変換処理すると、その品質が明瞭に判定でき
る。上記誤差分散法によって信号処理をした場合、一定
の濃度の画像を２値化処理すると、独特のテクスチャ
（地合い）が生じる。即ち、本来一定の均一な灰色であ
るべき画像が不規則な縞模様を含むような画像となり、
見苦しいといった問題があった。これは全ての濃度にお
いて生じるのではなく、ある範囲の濃度についてのみ生
じることが多いが、出力画像の品質向上を妨げる原因と
なっていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の点を解決
するため次の構成を採用する。本発明の中間調画像の２
値化処理方法は、中間調濃度の画像を２値化処理して出
力画像信号を得る場合において、画像を予めＮ×Ｍ個の
画素から成るメッシュを単位に分解し、処理対象となっ
たメッシュを構成する各画素に対して、少なくともその
一部には他と異なる閾値を設定して２値化し、この２値
化により発生した各画素毎の２値化誤差を平均して得た
誤差補正値を求め、処理対象となったメッシュの近傍の
任意のメッシュを構成する全ての画素に、誤差補正値を
所定の配分比で配分する。

【０００６】なお、２値化により発生した各画素毎の２
値化誤差を相加平均して得た誤差平均値を求め、処理対
象となったメッシュの近傍であって、そのメッシュより
後で信号処理される特定のメッシュを構成する全ての画
素に、誤差平均値を所定の配分比で配分することが好ま
しい。また、メッシュを構成する各画素に、それぞれ異
なる閾値を設定して２値化するとき、これらの閾値は、
値の大きいものと値の小さいものがメッシュ内で分散し
て、一方に偏らないように振り分けられるようにしても
よい。

【０００７】

【作用】中間調濃度の画像を、例えば２×２個の画素か
ら成るメッシュ１０に分割する。４個の画素は、それぞ
れ別々の閾値ＴＨ１〜ＴＨ４を用いて２値化する。画素
毎に生じた２値化誤差は４個分加算され、その平均値を
得る。更に、これを適当に重み付けした配分比で周辺の
画素に配分し補正を行う。これによって、４種類の閾値
がメッシュの幅で走査方向や副走査方向に周期的に変化
する。これが印刷画像に反映されると、従来の誤差拡散
法により見られた濃度むらが減少し、全体として均一な
多階調表現ができる。なお、値の大きい閾値や値の小さ
い閾値がメッシュの一部に集中しないように閾値の大小
を考慮して分散させると、メッシュの幅を周期とした濃
度むらを緩和できる。

【０００８】Ｎ×Ｍ個の画素から成るメッシュとしたの
は、メッシュが必ずしも正方形でないことを示す。画素
の少なくとも一部に他と異なる閾値を設定するというの
は、全て同一の閾値を用いるのではなく、また全ての閾
値が相違する必要もないという意味である。誤差補正値
は、２値化誤差を相加平均したもののみならず、周辺の
画素に２値化誤差を反映できるような演算処理により求
めた値でよい。誤差補正値の配分比は、着目するメッシ
ュが周辺の画素に与える影響を考慮して選定される。メ
ッシュは主走査方向及び副走査方向に順に演算処理さ
れ、その画素の値を確定させるため、そのメッシュを信
号処理する以前に内容が確定したメッシュから、誤差補
正値の配分を受けることが好ましい。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説
明する。図１は、本発明の方法の実施例説明図である。
図に示した中間調濃度の画像１０は、実線と破線とで仕
切られたます目を１画素として構成されている。各画素
は、例えば中間調画像をイメージラインセンサ等で読み
取り、得られた多値データにより構成されているものと
する。本発明においては、まずこのような中間調濃度の
画像を、Ｎ×Ｍ個の画素から成るメッシュに分解する。
この例では２×２即ち主走査方向に２個、副走査方向に
２個の合計４個の画素により構成されたメッシュ１１を
単位として分解する。

【００１０】図のＨ１〜Ｈ４と表示したのは、各画素の
所定の補正が行われた後の濃度を示している。従来、こ
のような画像を２値化する場合には、各画素の信号を予
め定められた一定の閾値と比較し２値化処理を行う。誤
差拡散法ではこのような２値化の際に生じた誤差を周辺
の画素に分配する。しかしながら、本実施例ではメッシ
ュ１１を構成する各画素に対して、例えばこの例に示す
ように、全て異なる閾値を設定し２値化する。図にはそ
の閾値をＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３，ＴＨ４とした。具体
的には白が“０”、黒が“２５６”とした場合に、閾値
をＴＨ１は“６４”、ＴＨ２は“１９３”、ＴＨ３は
“１５０”、ＴＨ４は“１０７”というように設定して
いる。従って、原画像では上記Ｈ１〜Ｈ４の濃度が全て
等しい場合であっても、これらの閾値を用いた２値化に
よっていずれかが白、いずれかが黒として表現されるこ
とがある。

【００１１】この場合に、各画素毎に２値化誤差が生じ
る。ここでは、Ｈ１の２値化誤差をＧ０１、Ｈ２の２値
化誤差をＧ０２、Ｈ３の２値化誤差をＧ０３、Ｈ４の２
値化誤差をＧ０４と表現した。この場合に、Ｇ０１〜Ｇ
０４を加算した上で４で割る。これによって、２値化誤
差の相加平均を得る。この値を誤差補正値Ｇ０とする。
この２値化誤差の相加平均が周辺の画素に対して重み付
けをされ分配される。具体的には図に示すように、着目
しているメッシュ１１の左斜め下に対しては重み付けの
係数が８分の１、真下に対しては８分の２、右斜め下に
対しては８分の１、右横に対しては８分の４という重み
付けがされる。２値化誤差の相加平均である誤差補正値
Ｇ０に対しこの重み付け係数を掛けて、各メッシュに対
し補正が行われる。概略的には、上記のような手順で本
発明の２値化処理が行われる。

【００１２】図２には、このような２値化誤差の生じる
原理を説明する説明図を図示した。図２（ａ）に示すよ
うに、黒レベルと白レベルの中間にあるレベルの入力信
号が得られたとする。この入力信号に対しそれよりやや
低い位置に図のように閾値が設定されていると、２値化
出力信号は黒レベルとなる。これにより、図に示すよう
に、入力信号と黒レベルとの差に相当する２値化誤差が
発生する。この２値化誤差を周辺の画素に反映させる。
この例の場合、着目画素は２値化誤差分だけ実際の印刷
濃度が高くなるから、周辺の画素から２値化誤差分の濃
度を差し引いて、この誤差を打ち消すようにする。

【００１３】着目画素に近い画素ほど相互に影響が大き
いことから隣合う全ての画素に対しこのような補正を行
うことが好ましい。しかしながら、画像信号は入力する
順に処理される。従って、着目する画素よりも以前に信
号処理された画素の信号に補正値を反映させようとする
と処理が複雑になり、また処理時間も延びる。そこで、
図１に示すように、着目するメッシュ１１を設定する
と、その２値化誤差を補正するために誤差分配するメッ
シュは、右隣及び次のラインの隣合うメッシュとなるよ
うにしている。

【００１４】再び、図２（ｂ）に戻り、今度は入力信号
のレベルが黒レベルと白レベルの間にあって、閾値より
もやや低い値であったとする。この場合、２値化処理を
行うと２値化出力信号は白即ち“０”となる。従って、
ここで生じる２値化誤差は入力信号のレベルそのままと
なる。この２値化誤差も上記の通り周辺画素に分配され
る。２値化誤差の演算はこのような原理に基づいて画素
毎に実行される。

【００１５】図３には、本発明の方法実施のためのハー
ドウェアブロック図を示す。図の装置には、イメージラ
インセンサ１、画像信号記憶部２、メッシュ化部３、２
値化誤差加算部４、２値化処理部５、２値化誤差計算部
６、２値化誤差平均化部７、周辺メッシュの２値化誤差
保持部８、アドレス管理部９等が設けられている。イメ
ージラインセンサ１はファクシミリ装置等において原稿
を読み取り、画素単位で多値画像信号を得る装置であ
る。画素の大きさ即ち解像度は、このイメージラインセ
ンサ１の性能に依存する。具体的には、上記イメージラ
インセンサは２００ｄｐｉ，３００ｄｐｉ，４００ｄｐ
ｉ、即ち１インチ当り２００〜４００ドットの解像度で
読み取りを行う。

【００１６】画像信号記憶部２は、イメージラインセン
サ１が１ライン分ずつ原稿の画像を光電変換した場合
に、読み取ったばかりの現ラインの画像信号を格納する
現ラインバッファ２−１と、直前に読み取った前ライン
の画像信号を格納する前ラインバッファ２−２とを備え
ている。この実施例では２×２のメッシュを単位として
信号処理するため、このような構成を採用した。従っ
て、Ｎ×Ｍ個の画素から成るメッシュを切り取る場合に
は、Ｎライン分のバッファが必要となる。メッシュ化部
３は現ラインバッファ２−１と前ラインバッファ２−２
から着目するメッシュを構成する４個の画像信号を取り
出して格納するレジスタ等から構成される。

【００１７】これらの画像信号は、それぞれ例えば８ビ
ット２５６階調を表現できる多値画像信号である。２値
化誤差加算部４は、周辺のメッシュによる２値化誤差
を、この処理対象となるメッシュの各画像信号に反映さ
せる演算処理を行う部分である。実際にメッシュ化部３
に取り出された画像信号の濃度がこの例ではＭ１，Ｍ
２，Ｍ３，Ｍ４となっている。これが２値化誤差を加算
され処理されると、図１に示したＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ
４の値となる。その信号は２値化処理部５に入力し、先
に説明した通り、例えば４種類のそれぞれ異なる閾値に
よって２値化される。２値化誤差計算部６は、２値化処
理部５により処理された結果と２値化処理前の信号とを
受け入れて両者の差を演算する演算回路である。その出
力は２値化誤差平均化部７に入力する。

【００１８】２値化誤差平均化部７は４個の画素毎に発
生した２値化誤差を先に説明した要領で相加平均する処
理を行う部分である。周辺メッシュの２値化誤差保持部
８は、処理対象となるメッシュに対し２値化誤差による
補正を加えるメッシュの処理結果を蓄積しておき、次の
メッシュに反映させるための記憶部である。このような
構成の回路によって２値化処理部５から出力画像信号が
得られる。

【００１９】また、アドレス管理部９は、上記のような
処理を行う場合に必要なアドレス信号を適宜各回路に供
給する回路から構成される。また、例えば図１に示した
着目するメッシュ１１の左上にある画素の値Ｈ１はイメ
ージラインセンサ等で読み取られた実際の値Ｍ１に対し
下記のように２値化誤差による補正が加えられる。Ｈ１＝Ｍ１＋Ｇａ×４／８＋Ｇｂ×１／８＋Ｇｃ×２／８＋Ｇｄ×１／８ …（１）なお、この（１）式の１／８〜４／８という数値が重み
付けのための数値である。他の画素の値Ｈ２〜Ｈ４につ
いても全く同様である。

【００２０】図４に、本発明の動作フローチャートを示
す。このフローチャートを用いて上記の装置の具体的な
動作を説明する。まず、ステップＳ１において、装置に
イメージラインセンサ等を用いて読み取った中間調濃度
の画像信号が入力すると、ステップＳ２において、２×
２のメッシュ単位にこれを分解する。そして、ステップ
Ｓ３で、まず処理対象のメッシュを１組取り出す。次の
ステップＳ４では、メッシュ内の画素周辺メッシュから
の２値化誤差を加算する。更に、ステップＳ５で互いに
異なる閾値による各画素の２値化を行う。その後、ステ
ップＳ６で、各画素の２値化誤差の演算を行い、ステッ
プＳ７で全画素の２値化誤差の平均値を算出する。

【００２１】こうして得られた２値化誤差は、先に図３
で説明した回路で言えば、周辺メッシュの２値化誤差保
持部８に保持され、他のメッシュに対する誤差分配に利
用される。ステップＳ８では、全てのメッシュを処理し
たかどうかを判断し、他に処理すべきメッシュがあれば
ステップＳ３に戻り、ステップＳ３〜ステップＳ８の動
作を繰り返す。全てのメッシュについての処理が終了す
れば入力信号の２値化が完了する。こうして得られた信
号は、その後図示しないラインバッファ等を経てプリン
タ等に出力される。また、このような信号を液晶ディス
プレイ等の表示装置に出力してもよいし、また圧縮処理
して通信回線を介して伝送することもできる。

【００２２】図５以下は、本発明の方法を使用して実際
にほぼ均一な濃度の画像を２値化処理した場合の効果を
示す。図５（ａ）は入力画像信号のレベルを示し、図中
の数字は１６進法で示されている。これを上記のような
本発明の方法によって信号処理すると、（ｂ）に示すよ
うになる。また、２値化誤差をその画素の次に処理する
画素に反映させ２値化し、更に次の画素によって生じた
２値化誤差はその次の画素に反映するといった１次元の
誤差拡散法によって処理した例を（ｃ）に示す。これは
従来の方法である。（ｂ）、（ｃ）において、“１”と
なっている部分が黒ドット、“０”となっている部分が
白ドットである。

【００２３】本発明の方法では、メッシュを単位として
誤差分散を行う。しかもメッシュは一定の互いに値の異
なる閾値によって処理された画素で構成される。従っ
て、出力信号にはメッシュの幅の周期で濃度むらが生じ
得る。ところが、このメッシュの幅は極めて小さい。従
って、印刷された画像をやや離れた位置から見れば、メ
ッシュ単位の濃度むらは殆ど問題にならない。一方、従
来の方法を採用すると、比較的大きな周期で濃度むらが
発生することがある。これは、原画像がある濃度の場合
に顕著に現れる。

【００２４】図６には、このような場合の濃度むらを実
際に示す例を図示した。図の例は画像を離れて見たとき
の比較例出力である。従来方法によれば、例えばこの図
の（ａ）に示すように、濃度が３４パーセント即ち“２
５６”が黒、“０”が白の場合に、８８の濃度で均一に
塗られた原画像を２値化処理すると、この図に示すよう
に、大きな周期の縞状のむらが生じる。これが本発明で
除去の対象となっている有害なテクスチャである。な
お、図の（ｂ）は３６パーセント濃度、（ｃ）は３８パ
ーセント濃度の場合の処理結果を示す。３６パーセント
濃度では、図に示すように、副走査方向にややむらが生
じている。また、３８パーセント濃度では比較的目立た
ない結果となっている。

【００２５】図７には、このような結果をより近くで拡
大して見たときの状態を示す。図の（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）は、それぞれ図６と同様、３４パーセント濃度、
３６パーセント濃度、３８パーセント濃度のものを２値
化処理した結果を示している。図６（ａ）よりも、図７
（ａ）の場合に濃度むらがより顕著に現れている。

【００２６】一方、本発明によれば、比較例と全く同一
の画像を処理した場合に次のような結果が得られる。図
８は、離れて見たときの本発明による出力画像を示す。
また、図９は、これらの出力画像を近くで見たときの状
態を示す。その濃度は、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）につい
て、それぞれ比較例と同様、３４パーセント濃度、３６
パーセント濃度、３８パーセント濃度とされている。こ
の図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したように、出力画
像をやや離れた状態で見ると、全体として比較的均一な
濃度で、濃度むらが見られない。また、図９に示した拡
大図により明らかなように、本発明の方法によれば、メ
ッシュの周期で濃度むらが発生している。これはある程
度離れて見た場合には特に気にならず、むしろこれより
長い周期の不規則なむらが打ち消されている。以上のよ
うに、比較的広い濃度範囲で２値化処理による画質劣化
を一定のレベルに抑えることができる。

【００２７】本発明は以上の実施例に限定されない。上
記実施例では、メッシュを２×２個の画素により構成し
たが、このメッシュは正方形でも長方形でも良い。ま
た、閾値は、４個の画素に対し４種類設けたが、例えば
２種類設けるようにしても良い。なお、４種類設ける場
合、大きな値の閾値がメッシュの一方に偏るように設定
すると、メッシュの大きさの周期で見た濃度むらがより
顕著になる。従って、メッシュ内で閾値を大小分散させ
るように配置することが好ましい。メッシュを長方形に
するのは、主走査方向と副走査方向の解像度が異なるよ
うな場合に有効である。

【００２８】また、上記実施例では、画素毎の２値化誤
差を相加平均するようにしたが、２値化誤差の平均値が
周辺のメッシュに及ぶようにできるのであれば、この誤
差をどのように取り扱い演算処理しても差し支えない。
また、周辺の画素から２値化誤差を受け入れる場合に、
メッシュ内で画素の配置によって２値化誤差を受け入れ
る配分比を異なるようにしても差し支えない。これによ
って、より影響の大きい画素ほどより多く２値化誤差を
受け入れるといった処理が可能となる。上記の場合に
は、全ての画素が全く同一の２値化誤差を受け入れて補
正される例を示した。なお、図９に示したように、斜め
方向の細かいピッチの濃度むらは実際の印刷画像に対し
比較的柔らかく作用し、全体として濃度むらを意識させ
ない程、画質を改善することが経験的に認められてい
る。本発明はこのような処理が可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した本発明の中間調画像の２値
化処理方法は、中間調濃度の画像をＮ×Ｍ個の画素から
成るメッシュを単位に分解し、処理対象となったメッシ
ュを構成する各画素に対して少なくとも一部に他と異な
る閾値を設定して２値化し、その２値化誤差を平均して
得た誤差補正値を求め、処理対象となったメッシュ近傍
の任意のメッシュを構成する全ての画素に、その誤差補
正値を所定の配分比で配分するようにしたので、従来の
１次元的な誤差拡散法に比べて出力された画像にその均
一性を妨げるような特有の濃度むらが生じなくなる。し
かも、積極的に斜め方向の短い周期のむらを発生させる
ことによって、全体としてより品質の高い中間調表現が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の実施例を示す説明図である。

【図２】２値化誤差の説明図である。

【図３】本発明の方法実施のためのハードウェアブロッ
ク図である。

【図４】本発明の動作フローチャートである。

【図５】実際の画像信号処理結果説明図である。

【図６】離れて見たときの比較例の出力画像である。

【図７】近くで見たときの比較例の出力画像である。

【図８】離れて見たときの本発明による出力画像であ
る。

【図９】近くで見たときの本発明による出力画像であ
る。

【符号の説明】

１０中間調濃度の画像１１メッシュＴＨ１〜ＴＨ４画素毎の閾値Ｇ０誤差補正値

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中間調濃度の画像を２値化処理して出力
画像信号を得る場合において、前記画像を予めＮ×Ｍ個
の画素から成るメッシュを単位に分解し、処理対象となったメッシュを構成する各画素に対して、
少なくともその一部には他と異なる閾値を設定して２値
化し、この２値化により発生した各画素毎の２値化誤差を平均
して得た誤差補正値を求め、前記処理対象となったメッシュの近傍の任意のメッシュ
を構成する全ての画素に、前記誤差補正値を所定の配分
比で配分することを特徴とする中間調画像の２値化処理
方法。
【請求項２】２値化により発生した各画素毎の２値化
誤差を相加平均して得た誤差平均値を求め、前記処理対象となったメッシュの近傍であって、そのメ
ッシュより後で信号処理される特定のメッシュを構成す
る全ての画素に、前記誤差平均値を所定の配分比で配分
することを特徴とする請求項１記載の中間調画像の２値
化処理方法。
【請求項３】メッシュを構成する各画素に、それぞれ
異なる閾値を設定して２値化するとき、これらの閾値は、値の大きいものと値の小さいものがメ
ッシュ内で分散して、一方に偏らないように振り分けら
れることを特徴とする請求項１記載の中間調画像の２値
化処理方法。