JPH09233337A

JPH09233337A - 画像処理方法とその装置

Info

Publication number: JPH09233337A
Application number: JP8033624A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nochida; 淳後田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】２値画像においてなめらかな階調変化を再現
する画像処理方法とその装置を提供する。【解決手段】多値画像を２値画像に変換する画像処理
方法であって、多値画像の画素濃度を所定の閾値で量子
化して対応する量子化濃度を生成する（１２）。そし
て、生成された量子化濃度と前記画素濃度間の誤差を所
定の濃度パターンの組の数で除算して余りを求める（１
２）。また、その余りに基づき、所定の濃度パターンの
組（１３）から１つの濃度パターンの組を選択する（１
４）。そして、生成された量子化濃度に基づき、選択さ
れた濃度パターンの組に含まれる階調パターンの１つを
選択する（１４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理方法とそ
の装置、特に、多値画像を２値画像に変換する画像処理
方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多値画像を２値画像に変換する方
法として濃度パターン法と呼ばれる方法がある。濃度パ
ターン法は、多値画像の１画素を複数の２値画素から構
成される画素ブロックに対応させ、画素ブロック内の明
暗画素数の増減により階調再現を行うものである。

【０００３】濃度パターン法では、画素ブロックのサイ
ズが小さいと得られる階調数が少なく、なめらかな階調
再現が困難であり、逆に、多くの階調数を得るために画
素ブロックのサイズを大きくすると画像の解像度の低下
につながるという欠点があった。これに対し、解像度を
低下させずに階調性を向上させるものとして、特開昭６
１−３９７７８号に記載されているように、入力画素と
出力画素ブロックの濃度差（誤差）を入力画像の未処理
の近傍画素に分割して加える方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では以下のような欠点があった。即ち、入力画素と
出力画素ブロックとの濃度差がない領域では出力画像は
規則的なテクスチャとなり、それ以外の領域ではランダ
ムなテクスチャとなるため、なめらかに濃度が変化する
領域においてテクスチャの変化が目立つ。

【０００５】本発明は、上記従来例に鑑みてなされたも
ので、上記欠点を解消し、２値画像においてなめらかな
階調変化を再現する画像処理方法とその装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の画像処理方法とその装置は以下の構成を備
える。即ち、多値画像を２値画像に変換する画像処理方
法であって、多値画像の画素濃度を所定の閾値で量子化
して対応する量子化濃度を生成する量子化工程と、前記
量子化工程で生成された量子化濃度と前記画素濃度間の
誤差を所定の濃度パターンの組の数で除算して余りを求
める計算工程と、前記計算工程で計算された余りに基づ
き、前記所定の濃度パターンの組から１つの濃度パター
ンの組を選択する第１選択工程と、前記量子化工程で生
成された量子化濃度に基づき、前記選択工程で選択され
た濃度パターンの組に含まれる階調パターンの１つを選
択する第２選択工程とを備える。

【０００７】また、別の発明は、多値画像を２値画像に
変換する画像処理装置であって、多値画像の画素濃度を
所定の閾値で量子化して対応する量子化濃度を生成する
量子化手段と、前記量子化手段で生成された量子化濃度
と前記画素濃度間の誤差を所定の濃度パターンの組の数
で除算して余りを求める計算手段と、前記計算手段で計
算された余りに基づき、前記所定の濃度パターンの組か
ら１つの濃度パターンの組を選択する第１選択手段と、
前記量子化手段で生成された量子化濃度に基づき、前記
選択手段で選択された濃度パターンの組に含まれる階調
パターンの１つを選択する第２選択手段とを備える。

【０００８】また、別の発明は、コンピュータプログラ
ム製品であって、多値画像を２値画像に変換する、コン
ピュータ読み取り可能なプログラムコード手段を有する
コンピュータ使用可能な媒体を備え、前記コンピュータ
プログラム製品は、多値画像の画素濃度を所定の閾値で
量子化して対応する量子化濃度を生成する、コンピュー
タ読み取り可能な第１プログラムコード手段と、前記第
１プログラムコード手段で生成された量子化濃度と前記
画素濃度間の誤差を所定の濃度パターンの組の数で除算
して余りを求める、コンピュータ読み取り可能な第２プ
ログラムコード手段と、前記第２プログラムコード手段
で計算された余りに基づき、前記所定の濃度パターンの
組から１つの濃度パターンの組を選択する、コンピュー
タ読み取り可能な第３プログラムコード手段と、前記第
１プログラムコード手段で生成された量子化濃度に基づ
き、前記第３プログラムコード手段で選択された濃度パ
ターンの組に含まれる階調パターンの１つを選択する、
コンピュータ読み取り可能な第１プログラムコード手段
とを備える。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の画像
処理方法とその装置の詳細な説明を図面を参照して行
う。［第１の実施の形態］図１は本発明に係る一実施の形態
の画像処理構成を最もよく表す図面である。同図におい
て、１０は、入力画像を格納する多値画像メモリであ
る。１１は、画像出力部１６の特性に合わせて入力画像
の各画素の濃度値を補正する濃度補正部である。１２
は、濃度補正部１１により補正された濃度値により、出
力する濃度パターンを決定する２値化部である。１３
は、パターンの異なる複数の濃度パターンを保持する濃
度パターンテーブルである。１４は、２値化部１２によ
り発生する誤差値により使用する濃度パターンを選択す
るパターン選択部である。１５は、２値画像を格納する
２値画像メモリである。１６は、２値画像を出力する画
像出力部である。

【００１０】ここで、所定の多値画像の各画素は濃度を
表す０から２５５の範囲の整数値を持ち、多値画像メモ
リ１０に格納されているものとする。また、テストパタ
ーンとして、０から２５５の各画像濃度の画素値が、多
値画像メモリ１０に格納されているものとする。この状
態で、濃度補正部１１は、多値画像メモリ１０に格納さ
れている画像データを読み出して、各画素濃度に対して
所定の補正を行う。

【００１１】この補正は以下のように行う。まず、図１
の構成のうち、濃度補正部１１を取り除いた構成の画像
処理装置で、画像形成を行う。即ち、多値画像メモリ１
０から読み出したテストパターンとしての０から２５５
の範囲の各画像濃度の画素値を読み出し、画像データの
濃度補正を行わず、２値化部１２がその画像データを入
力して、濃度パターン法に基づく変換を行う。そして、
その変換結果を２値画像メモリ１５に格納し、画像出力
部がその格納された２値データに基づいてテストパター
ンの画像形成を行う。

【００１２】そして、入力画像の濃度０から２５５の各
々に対応する出力濃度を測定する。図２はこの測定結果
の一例をグラフ化したものであり、横軸が入力濃度、縦
軸が出力濃度を表している。１００１の曲線が、この測
定結果の例を示す。また、１０００は、入力濃度と出力
濃度の変化量が線形である場合、言い換えれば、入力に
対して線形応答を行う理想的な画像出力部を想定した場
合での入出力特性を示す。

【００１３】１００１の入出力特性を持つ画像出力部に
対する濃度を補正する方法を以下に説明する。例えば、
入力値Ｄｉに対する補正を行う場合には、入力値Ｄｉに
対する直線１０００に関する変換出力濃度Ｄｏを求め
る。そして、変換出力濃度Ｄｏに対する曲線１００１に
関する入力濃度Ｄｉ’を求める。この入力濃度Ｄｉ’
が、Ｄｉが入力された時の補正濃度となる。このような
方法で、あらかじめ、すべての入力濃度０から２５５に
対し、対応する補正濃度を求めておき、テーブル化して
おけば、濃度補正の処理は単純なテーブル参照で行うこ
とができる。

【００１４】さらに、この濃度補正テーブルにおいて、
補正濃度が０より大きく、かつ、２値化のしきい値と等
しい値を持つ場合には、補正濃度をわずかに増減した所
定の値に置き換える。この処理によって、モノトーンの
画像を２値化する場合、後述の図３のフローチャートに
対応する処理で、同じ複数の画素による同じ階調パター
ンに変換してしまうことを防ぐためである。同じ階調パ
ターンが連続すると、スプリアスが発生し、余分なノイ
ズ成分が表示されることになり、画質が劣化する。

【００１５】この濃度補正テーブルで求められた補正濃
度は２値化部１２に入力される。以上、濃度補正部１１
の処理構成を説明した。次に、図３は、２値化部１２お
よびパターン選択部１４の動作を説明するフローチャー
トである。２値化部１２は、濃度補正部１１から出力さ
れる補正濃度に対し、以下の手順により出力階調パター
ンを決定して、２値画像メモリに格納する。

【００１６】まず、ステップＳ２０では、入力する補正
濃度とそれを量子化した時の階調間の誤差を格納するた
めの変数名Ｅを、"０"に初期化する。ステップＳ２１で
は、濃度補正部から１画素に対応する補正濃度Ｄを入力
する。ステップＳ２２では、入力した補正濃度Ｄに、Ｅ
を加えて、新たな補正濃度Ｄを得る。

【００１７】ステップＳ２３では、新たな補正濃度Ｄに
対して所定の量子化を行い、対応する階調レベルＬを求
める。たとえば、２×２画素の濃度パターンでは各画素
ブロックが表現できる階調は５段階であり、濃度Ｄの値
により以下のように階調Ｌを対応付ける。閾値新たな補正濃度Ｄ階調レベル階調００−６３００６４６４−１２７１６４１２８１２８−１９１２１２８１９２１９２−２５５３１９２２５６２５５−３４３４２５６ステップＳ２４では、新たな補正濃度Ｄに対応する階調
Ｌとその新たな補正濃度Ｄ間の誤差Ｅを求める。また、
誤差Ｅを、複数の２値画素で各階調を表現した濃度パタ
ーンの組の数で割って、その余りＲを求める。この濃度
パターンの組の例を図４に示す。図４の例では、４つの
濃度パターンの組（濃度パターン０から濃度パターン
３）があるので、ｎ＝４である。

【００１８】ステップＳ２５では、余りＲの数に対応す
る濃度パターンを選択する。例えば、余りＲが"０"なら
ば、図４の濃度パターン０を選択する。また、余りＲ
が"２"ならば、濃度パターン２を選択する。そして、選
択された濃度パターンの中からステップ２３で得られた
階調レベル番号に対応する階調パターンを選択する。例
えば、階調レベル番号が"３"であれば、選択された濃度
パターンの中から階調３の階調パターンを選択する。

【００１９】この選択は、パターン選択部１４が、２値
化部から階調レベル番号と余りＲを入力して、対応する
階調パターンを選択する。そして、選択された階調パタ
ーンＰを２値化部へ転送する。ステップＳ２６では、パ
ターン選択部１４から転送された階調パターンＰを２値
画像メモリ１５に格納する。

【００２０】ステップＳ２７では、濃度補正部１１から
次の画素の補正濃度データの入力がまだ残っているかど
うかチェックする。そして、まだ残っていれば、ステッ
プＳ２１へ戻り、次の画素に関する同様の処理を行う。
逆に、残っていなければ、処理を終了する。以上の処理
をすべての画素に対して繰り返すことにより、画像の２
値化が行われる。

【００２１】そして、２値画像メモリに格納された２値
化パターンを、画像出力部に転送することにより、画像
を形成する。尚、上述の図１の処理構成は、図６に示す
ような通常の情報処理装置上で、ソフトウエアに基づい
て実行することが可能である。ＣＰＵ２００は、情報処
理装置全体の制御を、メモリ２０２に格納された各種制
御プログラムを読み出し、解釈し、実行することで行
う。

【００２２】メモリ２０２は、図１の濃度補正部１１、
２値化部１２とパターン選択部１４（図３のフローチャ
ートでの処理）での各処理に対応する処理プログラム
や、多値画像メモリ１０、２値画像メモリ１５に対応す
る領域を有する。また、濃度パターン１から濃度パター
ン４までの各濃度パターンを格納している。キーボード
２０３とポインティングデバイス２０４は、コマンドや
データの入力を行う。

【００２３】ディスプレイモニタ２０１は、ＣＰＵ２０
０での処理結果や、キーボード２０３とポインティング
デバイス２０４から入力したコマンドやデータを表示す
る。プリンタ２０４は、図１の画像出力装置１６に対応
する。以上のような構成により、すべての入力濃度に対
して、出力パターンのランダム性が保たれることによ
り、テクスチャの変化を防ぐことができる。

【００２４】［第２の実施の形態］上記実施の形態で
は、量子化時の誤差を、次の未処理画素にのみに加える
こととして説明したが、誤差拡散の範囲がこれに制限さ
れることはないことは言うまでもない。例えば、図５に
示す様に、現在処理中の画素５０での誤差を隣接する５
１と５２の画素に拡散させてもよい。即ち、誤差値に図
５に示すような係数を掛けそれぞれ対応する未処理画素
に加える。図５の場合、注目画素の位置５０に対し、５
１の位置の画素に対し誤差値の１／２を５２の位置の画
素に対し誤差値の１／２を加える。これにより、誤差拡
散法に特有なドットが線状につながる現象を低減するこ
とが可能である。

【００２５】また、ライン毎に処理方向を反転する方法
も画質を改善するために有効である。なお、本発明は、
複数の機器から構成されるシステムに適用しても、一つ
の機器からなる装置に適用してもよい。また、本発明の
目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェ
アのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム
あるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコ
ンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納
されたプログラムコードを読出し実行することによって
も、達成されることは言うまでもない。

【００２６】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。プログラムコードを供給
するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディス
ク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリ
カード，ＲＯＭなどを用いることができる。

【００２７】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００２８】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００２９】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応す
るプログラムコードを格納することになるが、簡単に説
明すると、図７のメモリマップ例に示す各モジュールを
記憶媒体に格納することになる。すなわち、少なくと
も、図１の濃度補正部の処理に対応する「濃度補正処理
モジュール」、図１の２値化部１２とパターン選択部１
４での処理（図３のフローチャートの処理）に対応する
「２値化処理モジュール」、および、２値画像メモリ１
５に格納された２値階調パターンデータを画像出力部１
６（プリンタ２０４）に順に転送して画像形成させる
「画像形成処理モジュール」の各モジュールのプログラ
ムコードを記憶媒体に格納すればよい。

【００３０】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、２値化においてテクスチャ変化のない滑らかな階調
再現が可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、２
値画像においてなめらかな階調変化を再現する画像処理
方法とその装置を提供することを目的とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である画像処理装置のブロ
ック図である。

【図２】濃度補正方法を説明する図である。

【図３】２値化部およびパターン選択部での処理動作を
説明するフローチャートである。

【図４】濃度パターンテーブルの一例を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態における誤差拡散方
法を説明する図である。

【図６】本発明の実施の形態である情報処理装置の構成
図である。

【図７】本発明の実施の形態である画像処理を実行する
ためのプログラムモジュールの所定の記録媒体でのレイ
アウトの一例の図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多値画像を２値画像に変換する画像処理
方法であって、多値画像の画素濃度を所定の閾値で量子化して対応する
量子化濃度を生成する量子化工程と、前記量子化工程で生成された量子化濃度と前記画素濃度
間の誤差を所定の濃度パターンの組の数で除算して余り
を求める計算工程と、前記計算工程で計算された余りに基づき、前記所定の濃
度パターンの組から１つの濃度パターンの組を選択する
第１選択工程と、前記量子化工程で生成された量子化濃度に基づき、前記
選択工程で選択された濃度パターンの組に含まれる階調
パターンの１つを選択する第２選択工程を備えることを
特徴とする画像処理方法。
【請求項２】前記階調パターンを構成する各画素は２
値であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理方
法。
【請求項３】前記階調パターンは、前記量子化工程で
生成される量子化濃度を表現するものであることを特徴
とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項４】前記第２選択工程で選択された階調パタ
ーンに基づき画像形成する画像形成工程をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項５】前記多値画像は、前記第２選択工程で選
択された階調パターンとそれに基づいて前記画像形成工
程で形成される画像間の入出力非線形特性を補正するよ
うに、元の多値画像の各画素の濃度を補正したものであ
ることを特徴とする請求項４に記載の画像処理方法。
【請求項６】前記多値画像は、所定の元画像を量子化
したときの量子化濃度と元画像の画素濃度間の誤差を周
辺画素に所定の割合で拡散された画像であることを特徴
とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項７】前記周辺画素は、現在処理中の画素のス
キャン方向の次に位置する画素を含むことを特徴とする
請求項６に記載の画像処理方法。
【請求項８】前記周辺画素は、現在処理中の画素の水
平スキャン方向で次に位置する画素と、前記現在処理中
の画素の垂直スキャン方向で次に位置する画素とを含む
ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理方法。
【請求項９】多値画像を２値画像に変換する画像処理
装置であって、多値画像の画素濃度を所定の閾値で量子化して対応する
量子化濃度を生成する量子化手段と、前記量子化手段で生成された量子化濃度と前記画素濃度
間の誤差を所定の濃度パターンの組の数で除算して余り
を求める計算手段と、前記計算手段で計算された余りに基づき、前記所定の濃
度パターンの組から１つの濃度パターンの組を選択する
第１選択手段と、前記量子化手段で生成された量子化濃度に基づき、前記
選択手段で選択された濃度パターンの組に含まれる階調
パターンの１つを選択する第２選択手段を備えることを
特徴とする画像処理装置。
【請求項１０】前記階調パターンを構成する各画素は
２値であることを特徴とする請求項９に記載の画像処理
装置。
【請求項１１】前記階調パターンは、前記量子化手段
で生成される量子化濃度を表現するものであることを特
徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
【請求項１２】前記第２選択手段で選択された階調パ
ターンに基づき画像形成する画像形成手段をさらに備え
ることを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
【請求項１３】前記多値画像は、前記第２選択手段で
選択された階調パターンとそれに基づいて前記画像形成
手段で形成される画像間の入出力非線形特性を補正する
ように、元の多値画像の各画素の濃度を補正したもので
あることを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装
置。
【請求項１４】前記多値画像は、所定の元画像を量子
化したときの量子化濃度と元画像の画素濃度間の誤差を
周辺画素に所定の割合で拡散された画像であることを特
徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
【請求項１５】前記周辺画素は、現在処理中の画素の
スキャン方向の次に位置する画素を含むことを特徴とす
る請求項１４に記載の画像処理装置。
【請求項１６】前記周辺画素は、現在処理中の画素の
水平スキャン方向で次に位置する画素と、前記現在処理
中の画素の垂直スキャン方向で次に位置する画素とを含
むことを特徴とする請求項１４に記載の画像処理装置。
【請求項１７】コンピュータプログラム製品であっ
て、多値画像を２値画像に変換する、コンピュータ読み取り
可能なプログラムコード手段を有するコンピュータ使用
可能な媒体を備え、前記コンピュータプログラム製品
は、多値画像の画素濃度を所定の閾値で量子化して対応する
量子化濃度を生成する、コンピュータ読み取り可能な第
１プログラムコード手段と、前記第１プログラムコード手段で生成された量子化濃度
と前記画素濃度間の誤差を所定の濃度パターンの組の数
で除算して余りを求める、コンピュータ読み取り可能な
第２プログラムコード手段と、前記第２プログラムコード手段で計算された余りに基づ
き、前記所定の濃度パターンの組から１つの濃度パター
ンの組を選択する、コンピュータ読み取り可能な第３プ
ログラムコード手段と、前記第１プログラムコード手段で生成された量子化濃度
に基づき、前記第３プログラムコード手段で選択された
濃度パターンの組に含まれる階調パターンの１つを選択
する、コンピュータ読み取り可能な第１プログラムコー
ド手段とを備えることを特徴とするコンピュータプログ
ラム製品。