JPH09102869A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成で縞模様や偽輪郭の発生を低減し画
質の向上を図る。 【解決手段】２５６値の入力画像信号を補正回路１１で
画像補正信号により補正して補正画像信号とし４値化回
路１２に供給する。４値化回路は補正画像信号を閾値Ｔ
h1，Ｔh2，Ｔh3と比較して４値化画像信号を出力する。
また、補正画像信号及び４値化画像信号を４値化誤差算
出回路１３に供給し注目画素の４値化誤差を算出する。
そして、４値化誤差信号を重み誤差算出回路１４に供給
すると共に閾値制御回路１５に供給する。重み誤差算出
回路は、４値化誤差信号に重み係数を乗じて注目画素の
周辺の重み誤差を算出し、誤差記憶回路２４に累積す
る。そして、誤差記憶回路から注目画素の累積記憶値を
画像補正信号として補正回路に供給する。また、閾値制
御回路１５はビット演算処理を施すことでランダム性を
持って変動する閾値Ｔh1、Ｔh2、Ｔh3を発生し４値化回
路に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｍ値の入力画像信
号を誤差拡散処理によりＮ（＜Ｍ）値の画像信号に変換
し、このＮ値化信号で入力画像のＭ階調信号を疑似的に
表現する画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多階調の入力画像を２値あるいは多値の
画像信号に変換する処理として、階調性がよく、解像度
も高い誤差拡散法による処理が知られている。図７は、
誤差拡散法により多値の入力画像信号を２値の画像信号
に変換する画像処理装置の構成を示すもので、入力画像
信号Ｓi 及び画像補正信号Ｓc を補正回路１に入力し、
この補正回路１で画素毎に入力画像信号Ｓi に画像補正
信号Ｓc を加算することで注目画素の画像情報を補正
し、補正した後の補正画像信号Ｓicを２値化回路２に供
給している。また、２値化回路２に閾値Ｔh を入力して
いる。２値化回路２は補正画像信号Ｓicを閾値Ｔh と比
較し、Ｓic＞Ｔh であれば２値化画像信号Ｓo として信
号「１」、すなわち、黒画素を出力し、Ｓic≦Ｔhであ
れば２値化画像信号Ｓo として信号「０」、すなわち、
白画素を出力する。なお、閾値Ｔh としては、入力画像
信号Ｓi が例えば８ｂｉｔであれば入力画像信号Ｓi の
値が０〜２５５となるので、中間値である１２８を設定
する。

【０００３】一方、補正回路１からの補正画像信号Ｓic
及び２値化回路２からの２値化画像信号Ｓo を２値化誤
差算出回路３に供給し、この２値化誤差算出回路３にて
２値化した注目画素の２値化誤差を算出する。すなわ
ち、２値化画像信号Ｓo が「１」のときは値を「２５
５」とし、「０」のときは「０」として、補正画像信号
Ｓicとの差、すなわち、Ｓic−Ｓo を算出する。２値化
誤差算出回路３からの２値化誤差信号Ｓerを重み誤差算
出回路４に供給する。この重み誤差算出回路４は、重み
誤差を算出するための誤差フィルタの重み係数を記憶し
た重み係数記憶回路５から重み係数を入力し、２値化誤
差信号Ｓerに誤差フィルタの重み係数を乗じて重み誤差
を算出する。重み係数記憶回路５の誤差フィルタには、
注目画素「＊」の周辺画素に対する重み係数Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄを記憶している。重み係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、例
えば、Ａ＝７／１６、Ｂ＝１／１６、Ｃ＝５／１６、Ｄ
＝３／１６、に設定している。

【０００４】重み誤差算出回路４は、２値化誤差信号Ｓ
erにそれぞれ重み係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを乗じて注目画素
の周辺に対応する位置の重み誤差を算出し、その結果を
誤差記憶回路６に供給している。誤差記憶回路６は注目
画素「＊」の該当する周辺に対して算出された該当する
重み誤差を累積し、その累積した値eA，eB，eC，eDを記
憶する。そして、誤差記憶回路６は入力画像信号Ｓi の
画素に対応した画素、すなわち、注目画素「＊」の累積
記憶値を画像補正信号Ｓc として補正回路１に供給す
る。

【０００５】この回路では、注目画素の入力画像信号Ｓ
i が補正回路１に入力すると、補正回路１は入力画像信
号Ｓi に誤差記憶回路６からの画像補正信号Ｓc を加算
して補正を行い、補正画像信号Ｓicを出力する。この補
正画像信号Ｓicは２値化回路２で閾値Ｔh と比較され、
Ｓic＜Ｔh であれば２値化画像信号Ｓo として白画素の
「０」を出力する。また、Ｓic≧Ｔh であれば２値化画
像信号Ｓo として黒画素の「１」を出力する。

【０００６】一方、２値化誤差算出回路３は補正画像信
号Ｓicと２値化画像信号Ｓo との差を算出し、２値化誤
差信号Ｓerとして重み誤差算出回路４に供給する。重み
誤差算出回路４は注目画素の周辺の画素に対する重み係
数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによって重み誤差を算出する。そして
算出した各画素位置の重み誤差は誤差記憶回路６の該当
する画素位置に累積され、この誤差記憶回路６からは次
の注目画素に対応した画像補正信号Ｓc が補正回路１に
供給され、この補正回路１で次の注目画素の入力画像信
号Ｓi と加算されることになる。

【０００７】この誤差拡散法を使用した２値化処理回路
では、入力画像信号Ｓi と出力画像信号である２値化画
像信号Ｓo との誤差を補正する方式であるので、入力画
像に対すると出力画像の濃度を保存することができ、解
像度及び階調性ともに優れた画像を得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、Ｍ値の入力画
像信号を誤差拡散処理によりＮ（＜Ｍ）値の画像信号に
変換し、このＮ値化信号で入力画像のＭ階調信号を疑似
的に表現するものでは、テクスチャと呼ばれる縞模様や
偽輪郭が発生し画質劣化を招くという問題があった。

【０００９】そこで請求項１記載の発明は、簡単な構成
で縞模様や偽輪郭の発生を低減でき、画質の向上を図る
ことができ、しかも高速な画像処理が実現できる画像処
理装置を提供する。また、請求項２記載の発明は、簡単
な構成で縞模様や偽輪郭の発生を低減でき、画質の向上
を図ることができ、しかも高速な画像処理が実現でき、
さらに複数の閾値を発生する場合に、閾値が上下の閾値
と逆転するような不都合が生じない画像処理装置を提供
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
Ｍ値の入力画像信号を１画素毎に誤差拡散法に基づいて
補正し、補正した後の補正画像信号を閾値と比較してＮ
値の画像信号に変換する画像処理装置において、（但
し、Ｍ＞Ｎ≧２）変換すべき注目画素をＮ値化したとき
に生じるＮ値データと補正画像信号とのＮ値化誤差に基
づいて次の入力画像信号をＮ値化する閾値を可変制御す
る閾値制御手段を設け、閾値制御手段は、Ｎ値データと
補正画像信号とのＮ値化誤差に、ビット演算処理を施す
ことで次の入力画像信号をＮ値化する閾値を得ることも
のである。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の画
像処理装置において、閾値制御手段に変動幅制御部を設
け、この変動幅制御部により閾値の可変範囲を制限し、
この範囲内で次の入力画像信号をＮ値化する閾値を得る
ものである。これにより、簡単な構成で閾値にランダム
性を持たせることができ、縞模様や偽輪郭の発生を低減
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１に示すように、イメージスキ
ャナー等の画像読取装置で画像を読み取って得た入力画
像信号Ｓi を補正回路１１に供給している。入力画像信
号Ｓi はＭ値が２５６値の多値画像信号である。前記補
正回路１１は、入力画像信号Ｓi 及び後述する誤差記憶
回路からの画像補正信号Ｓc を入力し、入力画像信号Ｓ
i に画像補正信号Ｓc を加算することによって入力画像
の注目画素の画像情報を画像補正信号Ｓc で補正し、こ
の補正した補正画像信号Ｓicを４値化回路１２に供給し
ている。

【００１３】前記４値化回路１２は、補正画像信号Ｓic
を３つの４値化閾値Ｔh1，Ｔh2，Ｔh3（但し、Ｔh1＜Ｔ
h2＜Ｔh3）と比較して４値化画像信号Ｓo を出力する。
すなわち、前記４値化回路１２は、図２に示すように、
例えば、閾値Ｔh1として「４３」を設定し、閾値Ｔh2と
して「１２８」を設定し、閾値Ｔh3として「２１３」を
設定し、Ｓic≦Ｔh1であれば、４値化画像信号Ｓo とし
て「０」を出力し、Ｔh1＜Ｓic≦Ｔh2であれば、４値化
画像信号Ｓo として「１」を出力し、Ｔh2＜Ｓic≦Ｔh3
であれば、４値化画像信号Ｓo として「２」を出力し、
Ｔh3＜Ｓicであれば、４値化画像信号Ｓo として「３」
を出力する。

【００１４】前記補正回路１１からの補正画像信号Ｓic
及び前記４値化回路１２からの４値化画像信号Ｓo を４
値化誤差算出回路１３に供給している。この４値化誤差
算出回路１３は、４値化した注目画素の４値化誤差を算
出する。すなわち、補正画像信号Ｓicと４値化画像信号
Ｓo との差を算出して４値化誤差信号Ｓerを出力する。
このとき、４値化画像信号Ｓo が「０」のときは値を
「０」とし、「１」のときは「８５」とし、「２」のと
きは値を「１７０」とし、「２」のときは「２５５」と
して算出を行う。

【００１５】前記４値化誤差算出回路１３からの４値化
誤差信号Ｓerを重み誤差算出回路１４に供給すると共に
閾値制御回路１５に供給している。前記重み誤差算出回
路１４は、一般に知られている誤差フィルタからなる重
み係数記憶回路１６から重み係数を入力し、４値化誤差
信号Ｓerに誤差フィルタの重み係数を乗じて重み誤差を
算出するようになっている。前記誤差フィルタには、注
目画素「＊」の周辺画素に対する重み係数Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄを記憶している。重み係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、例え
ば、Ａ＝Ｂ＝Ｃ＝Ｄ＝１／４に設定している。この係数
は、単純なビットシフトで乗算ができるので、回路規模
が小さく、処理速度も早いという利点がある。

【００１６】前記閾値制御回路１５は、図３に示すよう
に、４値化誤差信号Ｓerを変動幅制御部１７に供給し、
この変動幅制御部１７により閾値の変動幅を制御し、こ
の変動幅制御部１７からの出力をビットマスク回路１
８，１９，２０にそれぞれ供給している。前記変動幅制
御部１７は、４値化誤差信号Ｓerを符号付き９ビットで
表わすとすると、図４に示すように、４値化誤差信号Ｓ
erの下位５ビットをそのまま出力の下位５ビットとし、
４値化誤差信号Ｓerの最下位１ビットを出力の上位４ビ
ットとするビット演算処理を施すことで閾値の変動幅を
制御している。すなわち、この例では閾値の変動幅は±
３２に制御されることになる。なお、閾値の変動幅とし
ては±３２に限定するものではない。変動幅は、出力画
像信号の階調数（Ｎ値）が大きくなるに従って小さくす
る。これは、下位の閾値が上位の閾値を越える不都合を
防止するためである。また、４値化誤差信号Ｓerの最下
位１ビットを出力の上位４ビットとするのは、４値化誤
差信号Ｓerの符号と閾値の変動方向を無関係にするため
である。

【００１７】前記ビットマスク回路１８，１９，２０
は、例えば図５に示すようなビットパターンＭ1 、Ｍ2
、Ｍ3 と前記変動幅制御部１７からの入力信号とのビ
ット論理積を演算するもので、ビットマスク回路１８は
ビットパターンＭ1 を使用し、ビットマスク回路１９は
ビットパターンＭ2 を使用し、ビットマスク回路２０は
ビットパターンＭ3 を使用する。このビットパターンＭ
1 、Ｍ2 、Ｍ3 は、前記変動幅制御部１７で設定した変
動幅と対応して、上位４ビットを常に「１」する必要が
あるが、下位５ビットは互いに異なるようなパターンを
用意すればよい。

【００１８】前記ビットマスク回路１８の具体的構成を
示すと図６に示すようになる。すなわち、ビットパター
ンＭ1 （＝１，１，１，１，１，０，１，１，０）と変
動幅制御部１７からの入力信号とのビット論理積を演算
するように、ビット０と３の出力を「０」に設定し、そ
の他のビットについては入力信号をそのまま出力する。
なお、図示はしないが、前記ビットマスク回路１９，２
０もそれぞれビットパターンＭ2 （＝１，１，１，１，
１，１，０，１，０）、ビットパターンＭ3 （＝１，
１，１，１，１，０，１，０，１）に基づいて同様に構
成する。

【００１９】前記ビットマスク回路１８からの出力を加
算器２１に供給し、この加算器２１で初期閾値Ｔh1S と
加算して閾値Ｔh1を出力するようにしている。また、前
記ビットマスク回路１９からの出力を加算器２２に供給
し、この加算器２２で初期閾値Ｔh2S と加算して閾値Ｔ
h2を出力するようにしている。また、前記ビットマスク
回路２０からの出力を加算器２３に供給し、この加算器
２３で初期閾値Ｔh3Sと加算して閾値Ｔh3を出力するよ
うにしている。例えば、初期閾値Ｔh1S を「４３」、Ｔ
h2S を「１２８」、Ｔh3S を「２１３」としたとき、入
力する４値化誤差信号Ｓerと出力する閾値Ｔh1、Ｔh2、
Ｔh3との関係は表１に示すようになる。

【００２０】

【表１】

【００２１】そして、前記閾値制御回路１５から出力す
る３つの４値化閾値Ｔh1、Ｔh2、Ｔh3を前記４値化回路
１２に供給している。前記重み誤差算出回路１４は、４
値化誤差信号Ｓerにそれぞれ重み係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを
乗じて注目画素の周辺に対応する位置の重み誤差を算出
し、その結果を誤差記憶回路２４に供給している。前記
誤差記憶回路２４は注目画素「＊」の該当する周辺に対
して算出された該当する重み誤差を累積し、その累積し
た値eA，eB，eC，eDを記憶する。そして、前記誤差記憶
回路２４は入力画像信号Ｓi の入力画素に対応した画
素、すなわち、注目画素「＊」の累積記憶値を画像補正
信号Ｓc として前記補正回路１１に供給している。

【００２２】このような構成においては、入力画像信号
Ｓi は補正回路１１において画像補正信号Ｓc により補
正処理されて補正画像信号Ｓicとなる。画像補正信号Ｓ
c は過去の４値化誤差信号Ｓerを蓄積したものなので、
過去の入力画像信号Ｓi によって様々な値を取り得る。
従って、例えば、入力画像信号Ｓi に同一値が続いたと
しても画像補正信号Ｓc によって補正された補正画像信
号Ｓicは変動し、同様に４値化誤差信号Ｓerもある程度
のランダム性を持つことになる。

【００２３】そして、この４値化誤差信号Ｓerを閾値制
御回路１５に供給し、この閾値制御回路１５でビット演
算処理が施されて４値化回路１２に４値化閾値Ｔh1、Ｔ
h2、Ｔh3が供給される。この４値化閾値Ｔh1、Ｔh2、Ｔ
h3は閾値制御回路１５でビット演算処理が施されること
により、独立したランダム性を持って変動し、この４値
化閾値Ｔh1、Ｔh2、Ｔh3を使用して４値化回路１２は補
正画像信号Ｓicを４値化画像信号Ｓo に変換するので、
４値化画像信号Ｓo により疑似的に表現される画像は縞
模様や偽輪郭の発生が低減された画質の優れた画像とな
る。

【００２４】また、閾値制御回路１５は、ビット演算処
理を施す変動幅制御部１７、ビットマスク回路１８〜２
０及び加算器２１〜２３によって構成しているので、回
路構成は極めて簡単である。また、閾値制御回路１５
は、この回路構成により、４値化閾値Ｔh1、Ｔh2、Ｔh3
を高速に発生させることができるので、高速な画像処理
が実現できる。

【００２５】なお、重み係数記憶回路１６の誤差フィル
タの重み係数をＡ＝Ｂ＝Ｃ＝Ｄ＝１／４に設定したが、
これに限定するものではなく、Ａ＝７／１６，Ｂ＝１／
１６，Ｃ＝５／１６，Ｄ＝３／１６であってもよい。

【００２６】また、前述した実施の形態では、２５６値
の入力画像信号を４値化画像信号に変換するものについ
て述べたが必ずしもこれに限定するものではなく、２５
６値の入力画像信号を２値化画像信号に変換するもので
あってもよく、要は、Ｍ値の入力画像信号をＮ値の画像
信号に変換する（但し、Ｍ＞Ｎ≧２）ものであればよ
い。

【００２７】

【発明の効果】以上、請求項１及び２記載の発明によれ
ば、閾値を可変制御する閾値制御手段を設け、この閾値
制御手段は、Ｎ値データと補正画像信号とのＮ値化誤差
に、ビット演算処理を施すことで次の入力画像信号をＮ
値化する閾値を得る構成となっているので、簡単な構成
で縞模様や偽輪郭の発生を低減でき、画質の向上を図る
ことができ、しかも高速な画像処理が実現できる。ま
た、請求項２記載の発明によれば、閾値制御手段に変動
幅制御部を設け、この変動幅制御部により閾値の可変範
囲を制限するので、さらに複数の閾値を発生する場合
に、閾値が上下の閾値と逆転するような不都合が生じな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図。

【図２】同実施の形態における４値化回路の機能を説明
するための図。

【図３】同実施の形態における閾値制御回路の構成を示
すブロック図。

【図４】同実施の形態における閾値制御回路の変動幅制
御部の構成例を示す図。

【図５】同実施の形態における閾値制御回路のビットマ
スク回路に設定するビットパターン例を示す図。

【図６】同実施の形態における閾値制御回路のビットマ
スク回路の構成例を示す図。

【図７】従来例を示すブロック図。

【符号の説明】

１１…補正回路 １２…４値化回路 １３…４値化誤差算出回路 １４…重み誤差算出回路 １５…閾値制御回路 １６…重み係数記憶回路 １７…変動幅制御部 １８〜２０…ビットマスク回路 ２４…誤差記憶回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍ値の入力画像信号を１画素毎に誤差拡
   散法に基づいて補正し、補正した後の補正画像信号を閾
   値と比較してＮ値の画像信号に変換する画像処理装置に
   おいて、（但し、Ｍ＞Ｎ≧２）変換すべき注目画素をＮ
   値化したときに生じるＮ値データと補正画像信号とのＮ
   値化誤差に基づいて次の入力画像信号をＮ値化する閾値
   を可変制御する閾値制御手段を設け、前記閾値制御手段
   は、Ｎ値データと補正画像信号とのＮ値化誤差に、ビッ
   ト演算処理を施すことで次の入力画像信号をＮ値化する
   閾値を得ることを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 閾値制御手段は、変動幅制御部を設け、
   この変動幅制御部により閾値の可変範囲を制限し、この
   範囲内で次の入力画像信号をＮ値化する閾値を得ること
   を特徴とする請求項１記載の画像処理装置。