JPS5810961A - 画像の２値化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はｍｆ＆の二値化、特に中間調を有する画像と線
画である文字とを共に鮮明に二値化する方法に関するも
のである。

従来から、中間調のある画像を二値化する方法として例
えばディザ方式がよく知られている。

かかる方式は （１）　　メモリの節約となる。

（２）　　二値表示装置で中間調が表わせる。

（３）　　中間調の画質として高品位のものが得もれる
。

（４）　　ハード化が容易である。

等Ｏ塩山から多くの分計に於て用いられている。

しかしながらかかる方式を用いて普通の活字、線画等を
再現させ九場合、エツジ部にディダバターンが生じ、不
鮮明となるという欠点をもっている。

まえ、通常のディザ法祉例えば組織的ディザ法に見られ
る様に各々異なった閾値をもった成分よ抄なるディザマ
トリックスを用−て入力画る 素を二値化するが、かか纏ディザマトリックスの成分轄
常に固定している。従って、久方する画像信号の状態に
関係なく、常に一定の闇値によるディザの形成が行なわ
れる。例えば中間調部分の多い画像と文字等の１ｌｌｊ
とを同一の閾値によって２値化した場合、ｉｉｉｉｇＩ
Ｉコントラストによっては画像が不鮮明になる可能性感
ある。

本発明は、以上の点に鑑み、入力画像信号の内容に応じ
た閾値を用いることにより、中間−のある画像、文字等
の線画に対して鮮明表１ｉＩｉ偉出力が得られる２値化
方法を目的とする。

即ち、入力された画像信号のレベル分布、コントラスト
等により２値化のための閾値を決定するものである。

また入力画像信号を所定のブロックに分割し、ブロック
毎に閾値な決定するものである。

本発明は、ディザ方式にお−て閾値をダイナミックに決
定する。即ち、ディザマトリックスの成分を入力画像信
号の状態に応じて変動させ画像信号に応じた２値化を行
なうものである。

以下、本発明の原理を詳細に説明する。

一般にｎＸｎのディザ・マトリックスｐで入力画像を２
値化する事を考える０例えば（１）式の如くの４×４の
組織的ディザ・マトリックスなる閾値成分を持った固定
値からなるマ）　ＩＪラックス与えられたとする。

ここでこのディザマトリックスにより処塩される人力ｉ
ｉｉ偉信号Ｓｆｉのレベル紘最大値１となる如くノーマ
ライズされているものとする。

（２）式に本発明に用いる閾値マトリックス人を決定す
る式を示す。

１ ト譲ｉ璽＋α（Ｄ　−（）　−（２） ここで０社（１）式の組織的ディザマトリックス・１は
各成分が全てＩのｎＸｎのマトリックスである。

又αは後述の画像情報によって定まるパラメータで　　
０≦ａ≦１である。

（２）式を各成分で表わしなおすと ・　ｌ　　　・・　Ｉ Ｎｔ　３Ｍ−２−＋α　（Ｄ凰ｊ−、）　　　　−−一
・・・　　　体）となる。

（２）式の物理的意味は仄の通りである。

■　α−００時にはＮ−−！−［とな抄閾値マトリック
スＮの成分は全て１／２と表りディザのマトリックスに
はよらない。これはディザのマトリックスで与えられた
１６の成分より与えられ九閾値レベルが１つＫｊｌ遇し
た場合である。（第１図（１）参照） ■　ａ■ｌのとき　［Ｎ−［）とな９　閾値マトリック
スはディザ・マトリックスと等しくなり、等間隔のＢｍ
個の閾値レベルよね構成される。

（第１図（Ｃ）参照） ■　０＜ｇ＜１のとき、閾値レベルはα冨００場合とα
露１の場合の中間の値に位置する。

（第１図（ｂ）参照） この時パラメータαが０に近づく程ルベルＭ値に近づき
パラメータαがｌに近づく程多レベル閾値（ディザ・、
マトリックス）に近づく。

以上の如く本発明に於ては閾値がパラメータして次の事
が望まれる。

囚　文字等の二値化画像入力に対してはα（（ロ）中間
調のある画像入力に対してはα→１かかるパラメータα
を入力する時系列ｌＩｉ偉信号に対して得る丸め、には
以下の方法を行えばよい。

入力した画像信号をサンプリングし、量子化し良信号な
Ｘ（ｔｉ）とする。ここで１１は時間的なナンプリング
値を与えるディスク′リート表値、Ｘは量子化され九値
をとるものとする。

−＊え、筆信号Ｘ’（ｔｉ）を ｘ′　（會０場眺Ｘ（電１）−Ｘ（ｔｌ″−４，）、−
一　−１）で与えたとする。かかる差信号ｘ′００の時
刻ｔｉ以以前極大値、極小値をそれぞれ消ＩちＸ’ｍｉ
ａでパラメーターを決める。ζこにおいてｋは１以上で
、閾値レベルの変化率を定義する値であ抄、実験的に求
まる値である。（ｋ≧１）これによ抄例えば文字等の画
像入力のように差信号の変動振巾が極めて大きい場合−
→０とな秒前述の（８）が満九される。

又中間調画像等の様に差信号の振巾が小さい場合にはα
→１とな９＃ｌ述の（鴎が満九される。

しかしながら、原稿画像が白ペタ（白紙）あるいは晶ペ
タで、広い面積に続いた場合、差信号の振巾拡小さく前
記（１）の手法ではα→１となり問題が生じる。（本来
はα→０としたい、）これを識別するために、入カ画儂
信号Ｘ（ｔｉ）をｎ個づつのブロックに分け（このｎは
閾値マトリックスの巾と等しくとるがあるいはその整数
倍とする）、このｎ個の信号のレベルの分布を判定する
。そしてｎ個の信号のレベルが全て白レベルかあるいは
黒レベルに入っていればα→Ｏとする。（ｎヶが白、黒
両方に１九かっていてもよい、） かかる白レベルあるいは晶レベルは各々ｔｓ２図に示さ
れ九閾値レベルの０−Ａ、Ｂ〜１までのゾーンとする。

（白ゾーン、黒ゾーンと後呼ぶ）この巾は原稿の粒状性
、シェーディング等を考慮して適宜決める。

以上をまとめると、パラメータａ決定の丸めのフローチ
ャートは第３図のようになる。っま１　　　リ、ステッ
プ８７では人力した時系列ｉｉｒ＊信号をｎケづつのブ
ロックに分ける０次にステップ゛　Ｓ２でレベル分布、
即ちブロックの各成分が全て白ゾーンあるいは黒ゾーン
に属すか否かを判定する。属さない場合は中間調のある
画像信号であると判断しステップ８３に進み差信号Ｘ’
（ｔｉ）の極大値Ｘ’ｍａｘ　　と極小値Ｘ５ｎｌｎ　
　を求める。そして求まった値をもとにステップＳ４に
おいてパラメータαを決定する。即ち、この場合、闇値
マトリックスＩＮはαによって決定されるディザマトリ
ックスになる。また、ステップ！！１２Ｋ＞いてブロッ
クの全ての成分が黒ゾーンあるいは白ゾーンに属す場合
は、纏両像であると判断しステップ８５に進む、ステッ
プＳ５ではパラメータαを０とする。これにより閾値マ
トリックスＮＯ成分は全ていとなる。

以下、本発明の２値化方法を用いた実施例を示す。

（実施例１） ８ム部分が文字部％８ＢＩＩ分が中間調のある画偉部の
画像信号をサンプリングし量子化しえものを９４図（２
）に示す、更に（４）式よって求められ走差信号波形を
第４図（８１に示す。

ここにおいて、ＡＤ変換器は４ビツト（１６ｖＶＩ調）
、ディザマトリックスは（１）式に示した４ｘ４のもの
であるとする。

この人力−像信号を４画像毎のブロックに分ブ。

け、それぞれＸ・ブロック、Ｘｌブロック、Ｘｓ／ロッ
ク・−焉ブロックとする。尚、実施例Ｉにおいて、各ブ
ロックの成分は白ゾーン或は黒ゾーンに属さないものを
含んでいるとする。即ち中間調の１ｌｉｉ像を含んでい
るものである。

また、本実施例において画像信号の２値化のだめの閾値
マトリックス］Ｎａそれ以前のブロックの差信号の極大
値および極小値より求まる。

即ち入プ四ツクにおける閾値マトリックスＮは為ブロッ
クの差信号の極大値、極小値から求まる。第４図（Ｃ）
よりＸ、プ＋ｑＨりの極大値Ｘ’ｖｚａｘ　。

極小値Ｘ’ｍｉｎは Ｘ’ｍｉｎ　ｗｍ−”！ ６ であり、こＯ値を（５）弐に代入して とナレ、パラメーターが得られる。このパラメーターを
１２）式に代入すると ｌＮ−−！−１＋０．１８７５　（Ｄ−”−１＞２ となり、Ｘ１ブロツクの画像信号の２値化のため０［値
マトリックスＮが潜られる。

次のＸ■ブロックに対する閾値マトリックスＮも、それ
以前のブロックであるＸ、ブロックの差信号の極大値、
極小値より同様に求めることができる。

以下Ｘ５−Ｘｓブロックに対しても同様である。

の極大値Ｘ’ｒｍｘ　、極小値Ｘ’ｍ１ｍは以下である
。

この籠をもとに同様に計算を行なうとパラメータα及び
閾値マトリックス■は以下の値となる。

ａ　−Ｑ、８１２５ 第５図は第（６）式及び第（７）式で示される閾値マト
リックス■をグラフ化したものである。第５図において
囚が第（６）式に、（Ｂｌが第（７）式に対応する。

第５図から明らかなように、文字卸ちｌｌ１ＩＩｉｊに
相場する８ム部に対しては０．５近傍に密集した閾ｊ　
　　値が、また画像に相当するａ部に対しては離散した
閾値が決定される。

尚、本実施例では閾値マトリックスＮの決定を！ブロッ
ク前ｏｉ１儂信号を用いて行なつ九が、更に、正確な２
値化を行なう丸めに杜、以下の方法を用いる。即ち２値
化を豐するブロックの画像信号な、蘭値マ）　＋７ツク
スＮが決定される時間遅延させることにより、このブロ
ックに実際に対応する閾値マトリックスにより２値化を
行う、つまり、２値化を要するブロックの画像信号と閾
値マトリックスの決定に用い良画像信号とが同一となり
、Ｉｉ儂倍信号内容の変化に対して遅れをもつことがな
い。

Ｃ 部（ｆｋ　）が存在するｉＩ儂倍信号量子化し丸もので
ある。４画素毎に分けられたブロックＸ、、Ｘ。

Ｘｌ、）ＩＪ　＝　Ｘｓに対して、第３因のフローチャ
ートによる処理を行なう、ここで各ブロック共、その画
像信号のレベルが全て白ゾーン値あるいは黒ゾーン値に
属し九とすると、前述した如く、パラメータαは全ての
ブロックにおいてα零０とな抄、従って閾値マトリック
スの成分紘全て０．５となる。

このように、＃音信号が全て黒ゾーン値または白ゾーン
値に属している場合は、全ての閾値マトリックスが同一
となる。

（実施例３） 実施例２で用いた第６図（８）の画像信号が入力された
が、黒ゾーン及び白ゾーンの帯域が狭く、咎ブロックの
ｉｉｉ儂信号レベルが一部黒ゾーン或いは白ゾーンに属
さない場合、この場合は黒ペタ部８ｏと白紙部８ｃｔＤ
境界以外ではパラメータαはＩＫ近づき、従って閾値マ
トリックス■は固定のディザパターンＤの値に近づく。

また第６でルベル閾値に近くなる（α→小）。従って境
界が強調され、この信号によや儂形成した場合見やすい
画像となる。しかしながら実施例３においては、境界に
おける闇値マトリックスとそれ以外の部分での閾値マト
リックスとが大きく異なる仁とが多い、従って実施例１
で述べた嫡値マトリックスが決定される時間、画像信号
を遥砥させ、閾値マトリックスＮの決定に用いる画像信
号のブロックと２値化を豐する画像信号のブロックとを
同一にする必要がある。

本発明は以上の様に、文字等の線−と中間調のあるｌｊ
偉とを鮮明に２値化出力するために、入力画像信号の内
ｇｆｌｃより、閾値を決定し、画像信号の内容に応じ九
２値化を行シうようにし丸ものである。

第７図は本発明による２値化方法を行なうだめの回路構
成を示すブロック図である。

入力装［１０は例えばＣＯＤライン・センサー等の様に
原稿の濃度分布をシリアルなアナログ電気信号に変換す
る。かかる信号はＡＤコンバータ１！によりデジタル化
され、更に、シエーディンダ補正回路１２によりＣＯＤ
等の感度ムラ照明ムラ等を電気的に補正される。このシ
コンパータ１１より人力される信号をかかる補００１４ レデータと比較処理する事により行われる。か正 かるシェーディング補を回路１２は必ずしも必要ではな
いが後の正確な処理を行うためにはあった方がより好ま
しい。かかる後出力デジタル信号はｌブロック遅延回路
１３−ｎ画素分メモリ１４及び差分回路１５へ送られる
。

ｎ［ｃ分メモリ１４では１ブロツクのデータがストアさ
れ後述の閾値決定回路１７に於てブロックの成分が全て
白ゾーンあるいは黒ゾーンに属すか否かの判定に用いら
れる。差分回路１５では時系列信号の差分を取ることに
より差信号を形成し次の極値検出回路１６では最新の極
大＠　Ｘ’ｍａｘ及び最新の極小値Ｘ’ｍｉｎが時々刻
々ストアされる。閾値決定回路１７は第３図の）ｐ−に
従い、まずｎｉ！ｉ素分メモＩ７１４の値を見、仄に極
値検出回路からの値によりパラメータａの値を求め、閾
値マトリックス■の各成分を針（算する。かかる方法で
求められた閾値は１ブロック遅延回路１３から出力され
る原信号（デジタル信号）の１ブロツク遅延データと比
較Ｗｋ１８で大小比較される。そして画像信号が閾値よ
り大きいか等しい場合１（１小さい場合に０を出力する
。

かかる方法及び構成により二値化されたデータ１９が求
められる。

このように２値化のための閾値を所定Ｏブーツク毎の入
力画偉信号各々に対して決定するので正ｍｔｚ値化が行
表える。

第７図に示した構成はハード・−シックで行うよりはソ
フトロジックにて、行った方がよ抄害鳥である。但し多
少時間がかかり高速性にはかける。

得られ九二値化データ１９はそのままレーザビームプリ
ンタ等の記録装置にて出力させてもよいし、メモリにス
トアしてもよい。又通信回線で送信してもよい、場合に
よってはデータ圧縮を行ってファクシ電りで伝送しても
よい。

本発明に於て得られる閾値マトリックス紘二次元的表広
がりを持っている。しかしながらｌラインの時系列画像
信号の２値化に用−るのはその−行のみである。従って
、各ライン信号を送る時、各ラインが変る毎に閾値マト
リックスの行を一行づつ改行する必要がある。

即ち、閾値決定回ＩＩ＆１７は必要な行の閾値のみをそ
の都度計算すればよく、マトリックスの全ての値を求め
る必要は表＜、これにより時間短縮出来るものである。

本発明は、以上の様にして画像、文字にかかわらず鮮明
表る画質を保持する如く二値化する方式を得たものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第５図は閾値レベルの分布を示す図、第２図
は白ゾーン、黒ゾーンのレベルヲ示す因、第３図はパラ
メータα決定のためのフローチャート図、第４図（６）
及びｔ４６図（３）は画像信号のレベルを示す図、第４
図（均及び第６図（Ｂ）Ｆｉ差信号を示す図、第７図は
本発明の回路構成の一実施例を示すブロック図であ抄、
１４は゛ｎ画素分メモリ、１５は差分回路、１６は極値
検出回路、１７は閾値決定回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）人力画像信号を所定のブロックに分割し、分割さ
   れた上記入力画像信号に応じ、上記人力画像信号を２値
   化する丸めの閾値を各ブロック毎に決定する仁とを特徴
   とする画像の２値化方法。 （２、特許請求の範囲第（１）項において、上記閾値は
   上記ブロック内の上記入力画像信号のレベル分布により
   決定されることを特徴とする画像の２値化方法。