JPH10304196A - 濃淡画像情報の二値化装置および二値化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 疑似的な中間調を持つ二値画像情報を得る濃
淡画像情報の二値化装置において、演算量を必要最低限
にする。 【解決手段】入力画像情報蓄積部２に入力された画像情
報の各画素の輝度が、一次閾値蓄積部３ｂの第１の閾値
よりも小さいときは、当該画素の位置情報は黒画素書き
込み部７から黒画素に相当する画素値が出力画像情報蓄
積部９に書き込まれる。前記画素の輝度が、二次閾値蓄
積部４ｂの第２の閾値よりも大きいときは当該画素の位
置情報は白画素書き込み部８から白画素に相当する画素
値が出力画像情報蓄積部９に書き込まれる。前記画素の
輝度が前記第１の閾値以上であり且つ第２の閾値以下で
あるときは、当該画素の輝度値は、ディザ閾値決定部５
で演算されたディザ閾値と比較されて黒画素又は白画素
が決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モノクロの濃淡画
像情報を、ファクシミリ、プリンタなどの白黒二値の画
像情報出力装置に出力するために、二値画像情報に変換
する濃淡画像情報の２値化装置および２値化方法に属す
る。

【０００２】

【従来の技術】白黒の二値表示のみが可能なファクシミ
リやプリンタ装置を用い、濃淡画像情報を表示するため
に、濃淡画像情報を疑似濃淡画像情報に変換する面積階
調法が従来より提案されてきた。面積階調法は、画像情
報内の白画素と黒画素の割合を変化させて階調を表現す
る方法であり、濃度パターン法、ディザ法、画素分配法
に分類される。このうち、ディザ法は、Ｍ×Ｎ画素の画
像情報の輝度値ｖ（ｘ，ｙ）、（ｘ＝０，…，Ｍ−１、
ｙ＝０，…，Ｎ−１）を、各画素毎に一定の規則で算出
される閾値Ｔ（ｘ，ｙ）と比較して、二値画像情報ｗ
（ｘ，ｙ）を得るものである。

【０００３】すなわち、黒画素の輝度値（最低輝度値）
を０、白画素の輝度値（最高輝度値）を１とすると、

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記ディザ法の中でも
平均誤差最小法は、優れた階調表現能力を有するが、次
の第（２）式に示すように、閾値Ｔ（ｘ，ｙ）を各画素
Ｖ（ｘ，ｙ）毎にその周辺画素の二値化誤差を考慮して
決定していた。

【０００５】 ここで、画像情報のＶ（ｘ，ｙ）の輝度値は、０≦Ｖ
（ｘ，ｙ）≦１であり、領域Ｓは注目画素の先行画素の
うちＰ画素以内の距離（チェス盤距離で）にある画素の
集合であり、Ｍ（ｋ，ｌ）は任意の重み付けマトリクス
である。またＥ（ｘ，ｙ）は、次の第（３）式のような
Ｖ（ｘ，ｙ）とＷ（ｘ，ｙ）との誤差である。

【０００６】 Ｅ（ｘ，ｙ）＝Ｖ（ｘ，ｙ）−Ｗ（ｘ，ｙ） …（３） この様にディザ法によって、モノクロの濃淡画像情報
を、疑似的に中間調を表現することができる二値画像情
報に変換することが可能となる。しかしディザ法では、
閾値Ｔ（ｘ，ｙ）を決定するために、前記第（２）式に
示すように各画素毎に、先行画素中の集合Ｓの各画素に
ついての演算を必要としている。従って、画像情報の大
きさ、Ｍ，Ｎが大きくなると、その演算量は莫大なもの
になるという問題点を有していた。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、必要最低限の演算量で中間調を表現可能な
二値画像に二値化することができる濃淡画像情報の二値
化装置および二値化方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

（１）前述のように、ディザ法（平均誤差最小法）によ
って、モノクロの濃淡画像情報を、疑似的な中間調を持
つ二値画像情報に変換することができるが、前記第
（２）式に示す演算量が莫大になるという問題点を有し
ていた。これは、第（２）式自体の演算量が本質的に大
きいものであるのみならず、従来のディザ法が閾値Ｔ
（ｘ，ｙ）の決定に当たって、その画素値Ｖ（ｘ，ｙ）
にかかわらず、固定的に第（２）式を用いているからに
他ならない。

【０００９】例えば図２に示すように、画像情報全体が
人物や風景の写真のような濃淡画像情報（自然画像情
報）の場合は、画像情報中のほぼ全画素の画素値が中間
調（すなわち、０と１以外の階調）である。この様な画
像情報をディザ化するためには、各画素について、前記
第（２）式を実行する必要がある。しかし、近年のＷＷ
Ｗ（ＷｏｒｌｄＷｉｄｅＷｅｂ）などでは、図３に示す
ような、白黒二値の図形画像情報と自然画像情報を組み
合わせて１枚の画像情報としたものが多用されている。
この様な画像情報の場合、たとえば、画素値Ｖ（ｘ，
ｙ）＝０であるのなら、前記第（２）式を演算した結
果、どの様な閾値Ｔ（ｘ，ｙ）が導出されようと、その
二値化後の画素値は、Ｗ（ｘ，ｙ）＝０であるべきであ
るし、Ｖ（ｘ，ｙ）＝１ならば、Ｗ（ｘ，ｙ）＝１とな
るべきである。

【００１０】そこで本発明では、画像情報中の画素値に
よっては、前記第（２）式に示す演算を必ずしも実行す
る必要がない点に着目し、画素値に応じて閾値Ｔ（ｘ，
ｙ）の導出方法を適応的に選択することで、画像情報の
種類によってはディザ化に必要な演算量を減少できるよ
うにした。

【００１１】（２）本発明は、入力された濃淡画像情報
の各画素の輝度を所定の閾値と比較して黒画素又は白画
素の二値を決定し、疑似的な中間調を持つ二値画像情報
を得る濃淡画像情報の二値化装置において、入力された
濃淡画像情報を蓄積する入力画像情報蓄積部と、二値化
画像情報を蓄積するための出力画像情報蓄積部と、前記
入力画像情報蓄積部に蓄積された前記画像情報の画素値
とその位置情報を１画素分ずつ読み出して、所定の実数
から成る第１の閾値とを比較し、該比較結果に応じて当
該画素の位置情報を黒画素書き込み部に出力するか、又
は当該画素の位置情報と画素値を第２の比較部に出力す
る第１の比較部と、前記第１の比較部から入力された前
記画素の画素値を所定の実数から成る第２の閾値と比較
し、該比較結果に応じて前記画素の位置情報を白画素書
き込み部に出力するか、または当該画素の位置情報と画
素値を第３の比較部へ出力するとともに、前記位置情報
をディザ閾値決定部へ出力する第２の比較部と、前記第
２の比較部から画素の位置情報が入力されたとき、前記
入力画像情報蓄積部に蓄積されている画像情報の画素値
と前記出力画像情報蓄積部に蓄積されている画素値を読
み出して、ディザ法の平均誤差最小法によるディザ閾値
を演算するディザ閾値決定部と、前記ディザ閾値決定部
で演算されたディザ閾値と前記第２の比較部より入力さ
れた前記画素の画素値とを比較し、該比較結果に応じて
当該画素の位置情報を白画素書き込み部または黒画素書
き込み部に出力する第３の比較部と、前記第１又は第３
の比較部から画素の位置情報が入力されたとき、当該位
置情報に相当する前記出力画像情報蓄積部の蓄積位置に
黒画素に相当する画素値を書き込む黒画素書き込み部
と、前記第２又は第３の比較部から画素の位置情報が入
力されたとき、当該位置情報に相当する前記出力画像情
報蓄積部の蓄積位置に白画素に相当する画素値を書き込
む白画素書き込み部とを備え、前記出力画像情報蓄積部
に蓄積された二値化画像情報を出力することを特徴とし
ている。

【００１２】（３）また本発明は、入力された濃淡画像
情報の各画素の輝度を所定の閾値と比較して黒画素又は
白画素の二値を決定し、疑似的な中間調を持つ二値画像
情報を得る濃淡画像情報の二値化方法において、入力さ
れた濃淡画像情報の各画素の輝度が所定の実数で設定さ
れた第１の閾値よりも小さいときは、当該画素を黒画素
と決定し、前記画素の輝度が、前記第１の閾値よりも大
きく設定された第２の閾値よりも大きいときは当該画素
を白画素と決定し、前記画素の輝度が前記第１の閾値以
上であり且つ第２の閾値以下であるときに、当該画素の
輝度値が、当該画素についてディザ法の平均誤差最小法
により周辺画素の二値化誤差を考慮して求めた第３の閾
値よりも小さければ当該画素を黒画素と決定し、前記画
素の輝度が前記第３の閾値よりも大きければ当該画素を
白画素と決定し、前記入力濃淡画像情報から疑似的な中
間調を持つ二値画像情報を得ることを特徴としている。

【００１３】（４）本発明において、入力された濃淡画
像情報の画素の輝度が第１の閾値よりも小さい場合か、
又は第２の閾値よりも大きい場合は、自動的に黒画素、
又は白画素に決定することができるので、この場合はめ
んどうなディザ法の平均誤差最小法によるディザ閾値の
演算を行わなくても済む。このため図形画像情報（白黒
二値画像）と自然画像情報（濃淡画像）が混在する画像
情報をディザ化する場合、演算量を必要最低限に抑制す
ることが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。まず入力画像情報の各画素値
について次式に示すような条件判定を行い、各画素の閾
値導出方法Ｐ（ｘ，ｙ）を選択する。

【００１５】 ここで、Ｔａ＝α、Ｔｂ＝１−αであり、αは適当な小
さい実数である。閾値導出方法Ｐ（ｘ，ｙ）＝Ｐａの場
合には閾値Ｔ（ｘ，ｙ）＝１、Ｐｂの場合にはＴ（ｘ，
ｙ）＝０，Ｐｔの場合には、前記第（２）式によって、
Ｔ（ｘ，ｙ）を求めることとする。

【００１６】この様に、画像情報中の各画素値（Ｖ）に
応じて、前記（４）式に従って適応的に閾値導出方法が
決定されるので、図３に示すような図形画像情報（白黒
二値画像）と自然画像情報（濃淡画像）が混在する画像
情報をディザ化する場合、演算量を必要最低限に抑制す
ることが可能となる。

【００１７】図１は本発明の一実施形態例であって、１
は画像情報入力部、２は入力画像情報蓄積部、３は一次
画素値比較部、３ａは一次画素値比較処理部、３ｂは一
次閾値蓄積部、４は二次画素値比較部、４ａは二次画素
値比較処理部、４ｂは二次閾値蓄積部、５はディザ閾値
決定部、６はディザ閾値比較処理部、７は黒画素書き込
み部、８は白画素書き込み部、９は出力画像情報蓄積
部、１０は画像情報出力部であり、これら各部によって
濃淡画像情報二値化装置１１が構成されている。前記一
次閾値蓄積部３ｂには、あらかじめＴｂに相当する一次
閾値が蓄積されており、二次閾値蓄積部４ｂには、Ｔａ
に相当する二次閾値が蓄積されているものとする。

【００１８】次に上記のように構成された装置の動作を
述べる。まず画像情報入力部１から対象となる画像情報
を入力し、該画像情報を入力画像情報蓄積部２に一旦蓄
積する。一次画素値比較処理部３ｂは、前記入力画像情
報蓄積部２に蓄積された画像情報の各画素の画素値と該
画素の画像情報中における位置情報とを１画素分ずつ読
み出して、該画素値と一次閾値蓄積部３ｂにあらかじめ
蓄積されていた一次閾値Ｔｂとを比較し、もし画素値が
一次閾値以下なら、黒画素書き込み部７に該位置情報を
出力し、そうでないなら該画素値と該位置情報とを二次
画素値比較処理部４ａに出力する。前記黒画素書き込み
部は、前記位置情報が入力されると、出力画像情報蓄積
部９の該位置情報が示す蓄積位置に黒画素に相当する画
素値を書き込む。前記二次画素値比較処理部は、前記画
素値と二次閾値蓄積部４ｂにあらかじめ蓄積されていた
二次閾値Ｔａとを比較し、もし該画素値が二次閾値以上
なら、白画素書き込み部８に該位置情報を出力し、そう
でないなら該画素値と該位置情報をディザ閾値比較処理
部６に出力し、該位置情報をディザ閾値決定部５に出力
する。前記白画素書き込み部８は、前記位置情報が入力
されると、出力画像情報蓄積部９の該位置情報が示す蓄
積位置に白画素に相当する画素値を書き込む。前記ディ
ザ閾値決定部５は前記位置情報が入力されると、前記入
力画像情報蓄積部２から該位置情報の画素を注目画素と
する領域Ｓ内の各画素値とその位置情報を読み出し、さ
らに前記出力画像情報蓄積部９から該位置情報の画素を
注目画素とする領域Ｓ内の各画素値とその位置情報を読
み出し、前記第（２）式に従ってディザ閾値を抽出して
ディザ閾値比較処理部６へ出力する。前記ディザ閾値比
較処理部６は、前記二次画素値比較処理部４ｂから前記
画素値および該位置情報が入力され、さらに前記ディザ
閾値決定部５からディザ閾値を入力されると、該画素値
と該ディザ閾値とを比較し、もし画素値が閾値より小さ
いのなら該位置情報を黒画素書き込み部７に出力し、そ
うでないなら該位置情報を白画素書き込み部８に出力す
る。前記黒画素書き込み部７は、前記位置情報が入力さ
れると、出力画像情報蓄積部９の該位置情報が示す蓄積
位置に黒画素に相当する画素値を書き込む。前記白画素
書き込み部８は、前記位置情報が入力されると、出力画
像情報蓄積部９の該位置情報が示す蓄積位置に白画素に
相当する画素値を書き込む。

【００１９】上記の動作を、入力画像情報蓄積部２に蓄
積された画像情報のすべての画素について反復すると、
出力画像情報蓄積部９には、該画像情報を二値化した二
値化画像情報が蓄積される。画像情報出力部１０は、該
出力画像情報蓄積部９に蓄積された二値化画像情報を読
み出して出力する。

【００２０】上記のような構成によって、図形画像情報
（白黒二値画像）と自然画像情報（濃淡画像）が混在す
る画像情報をディザ化する場合に、入力された濃淡画像
情報の画素の輝度が、一次閾値蓄積部３ｂの閾値Ｔｂよ
りも小さいか、又は二次閾値蓄積部４ｂの閾値Ｔａより
も大きいときは、めんどうなディザ法の平均誤差最小法
によるディザ閾値の演算を行わなくても済む。このため
演算量を必要最低限に抑制することが可能となる。

【００２１】

【実施例】尚、前記一次画素値比較部３と二次画素値比
較部４を入れ換えて構成しても前記と同様の作用、効果
が得られる。

【００２２】

【発明の効果】ＷＷＷで多用される図形画像情報（白黒
二値画像）と自然画像情報（濃淡画像）が混在する画像
情報を、プリンタやファクシミリなどの白黒二値の表現
しかできない出力装置に出力する場合、該画像情報を二
値化する必要がある。この様な場合に、本発明を適用す
れば、必要最低限の演算量で中間調を表現可能な二値画
像に二値化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した濃淡画像情報二値化装置のブ
ロック図。

【図２】濃淡画像情報の一例を示す説明図。

【図３】二値／濃淡混在画像情報の一例を示す説明図。

【符号の説明】

１…画像情報入力部 ２…入力画像情報蓄積部 ３…一次画素値比較部 ３ａ…一次画素値比較処理部 ３ｂ…一次閾値蓄積部 ４…二次画素値比較部 ４ａ…二次画素値比較処理部 ４ｂ…二次閾値蓄積部 ５…ディザ閾値決定部 ６…ディザ閾値比較処理部 ７…黒画素書き込み部 ８…白画素書き込み部 ９…出力画像情報蓄積部 １０…画像情報出力部 １１…濃淡画像情報二値化装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された濃淡画像情報の各画素の輝度
   を所定の閾値と比較して黒画素又は白画素の二値を決定
   し、疑似的な中間調を持つ二値画像情報を得る濃淡画像
   情報の二値化装置において、 入力された濃淡画像情報を蓄積する入力画像情報蓄積部
   と、 二値化画像情報を蓄積するための出力画像情報蓄積部
   と、 前記入力画像情報蓄積部に蓄積された前記画像情報の画
   素値とその位置情報を１画素分ずつ読み出して、所定の
   実数から成る第１の閾値とを比較し、該比較結果に応じ
   て当該画素の位置情報を黒画素書き込み部に出力する
   か、又は当該画素の位置情報と画素値を第２の比較部に
   出力する第１の比較部と、 前記第１の比較部から入力された前記画素の画素値を所
   定の実数から成る第２の閾値と比較し、該比較結果に応
   じて前記画素の位置情報を白画素書き込み部に出力する
   か、または当該画素の位置情報と画素値を第３の比較部
   へ出力するとともに、前記位置情報をディザ閾値決定部
   へ出力する第２の比較部と、 前記第２の比較部から画素の位置情報が入力されたと
   き、前記入力画像情報蓄積部に蓄積されている画像情報
   の画素値と前記出力画像情報蓄積部に蓄積されている画
   素値を読み出して、ディザ法の平均誤差最小法によるデ
   ィザ閾値を演算するディザ閾値決定部と、 前記ディザ閾値決定部で演算されたディザ閾値と前記第
   ２の比較部より入力された前記画素の画素値とを比較
   し、該比較結果に応じて当該画素の位置情報を白画素書
   き込み部または黒画素書き込み部に出力する第３の比較
   部と、 前記第１又は第３の比較部から画素の位置情報が入力さ
   れたとき、当該位置情報に相当する前記出力画像情報蓄
   積部の蓄積位置に黒画素に相当する画素値を書き込む黒
   画素書き込み部と、 前記第２又は第３の比較部から画素の位置情報が入力さ
   れたとき、当該位置情報に相当する前記出力画像情報蓄
   積部の蓄積位置に白画素に相当する画素値を書き込む白
   画素書き込み部とを備え、 前記出力画像情報蓄積部に蓄積された二値化画像情報を
   出力することを特徴とする濃淡画像情報の二値化装置。
2. 【請求項２】 入力された濃淡画像情報の各画素の輝度
   を所定の閾値と比較して黒画素又は白画素の二値を決定
   し、疑似的な中間調を持つ二値画像情報を得る濃淡画像
   情報の二値化方法において、 入力された濃淡画像情報の各画素の輝度が所定の実数で
   設定された第１の閾値よりも小さいときは、当該画素を
   黒画素と決定し、 前記画素の輝度が、前記第１の閾値よりも大きく設定さ
   れた第２の閾値よりも大きいときは当該画素を白画素と
   決定し、 前記画素の輝度が前記第１の閾値以上であり且つ第２の
   閾値以下であるときに、当該画素の輝度値が、当該画素
   についてディザ法の平均誤差最小法により周辺画素の二
   値化誤差を考慮して求めた第３の閾値よりも小さければ
   当該画素を黒画素と決定し、前記画素の輝度が前記第３
   の閾値よりも大きければ当該画素を白画素と決定し、 前記入力濃淡画像情報から疑似的な中間調を持つ二値画
   像情報を得ることを特徴とする濃淡画像情報の二値化方
   法。