JPS61173526A - 画像デ−タの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】 （産業上の利用分野） 本発明は、画像データの２値化方法の改良に関し、更に
詳しくは、画質を向上させることのできる画像データの
２値化方法に関する。

（従来の技術） ディジタル画像記録の分野においては、光電変換素子（
例えばＣ０Ｄ）やレーザスキャナ（特許８１１５８−１
５４１５３号参照）のフォトマルチプライヤ−等により
、各画素単位毎に電気信号（画像信号）に変換し、変換
した画像信号をＡ／Ｄ変換器によりディジタルデータ（
画素データ）に変換し、変換したディジタルデータを成
る所定の閾値と比較して“０”、“１″の２値化データ
に変換することが行われる。そして、この２値化処理に
より、画像の階調記録を行うことができる。

２値化方法の代表的なものとしては、まず固定値による
方法がある。即ち、成る閾値を予め定めておき、その値
と画素データを比較することにより２値化を行うもので
ある。この場合、非リアルタイム処理が可能な場合には
２モード法（ヒストグラム法）等を用いて閾値を決定す
ることができる。

次に浮動閾値による方法がある。これは閾値を各画素に
ついて変動させ２値化を行うもので、例えば入力画像を
積分し、その結果得られた信号を用いて２値化を行うも
のである。

（発明が解決しようとする問題点） 固定閾値による２値化方法ではシェーディングの影響（
光電変換素子の感度が全画像領域で同じでないこと）に
よる誤２値化がおきやすい。又、そもそも閾値を定める
のが困難である。この方法の場合でもヒストグラム等を
用いることによりかなり正確に定めることはできるが、
この場合には、企画面分の閾値用画素データを記憶して
おくためのメモリが必要となってしまう。又、メモリを
もたないで同一の効果を得ようとすると閾値決定用に一
度目のサンプリングを行い、次に、得られた閾値を用い
て画像を２値化するための２度目のサンプリングを行う
というふうに複数回の画像入力が必要となってしまい、
時間的な無駄が多くなってしまう。

次に、浮動閾値による２値化方法の場合、入力画像を積
分することにより閾値を得るため、閾値と原人力信号と
の間に相対的な遅れを生じてしまう。又、シェーディン
グによる誤２値化がおこる。

更に、積分が一次元的にのみ行われるため線分の縦横の
再現に違いがでてきてしまう。何れにしても、原画像が
サンプリングにより劣化してしまうため閾値の設定が困
難になっているのであるから、閾値をいじるだけでは原
画像に忠実な２値化は困難である。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、その目
的は、サンプリングした画像信号を原画像信号に忠実に
再生することにより高品質の画像記録を行うことができ
る画像データの２値化方法を実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する本発明は、画像を光電変換素
子によって前記画像の各画素毎に電気信号に変換し、変
換された入力画像信号に対して空間周波数処理を含む処
理を行い、処理された入力画像に対して２値化を行うよ
うに構成したことを特徴とするものである。

〈実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

画像を平面スキャンにより微細な画素に分割しながら読
み取る際、その画素の大きさ、即ち、レーザビームのス
ポット径、ＣＣＯ等光学読取素子の一画素の大きさ等の
影響により、読み取られた画像は原画像と比べてＭ　Ｔ
　ｆ：　（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒ　Ｆ
ＬＩｎｃｔｉｏｎ　）の低下したものとなってしまう。

ここで、ＭＴＦとは１１幅に引ける線の数をいい、所謂
分解能と考えてよい。第４図はＭＴＦ特性を説明するた
めの図である。図において、八が原画、Ｂがサンプリン
グによる劣化画像、Ｃ１Ｄ、Ｅはそれぞれ閾値レベルで
ある。（イ）は原画幅、（ロ）、（ハ）、（ニ）はそれ
ぞれＣ９０゜Ｅで２埴化を行ったときの２値化データ幅
である。

この劣化した画像を２値化しようとした場合、原画Ａと
劣化画像Ｂの交点に対応するような閾値りを設定した場
合のみ（ハ）に示すように正確な２値化が行われる。そ
して、閾値が少しでもずれると２値化画像は大きく異な
ったものとなってしまう。即ち、図のＣ，Ｅにより２値
化を行うと、（ロ）、（ニ）のようになる。原画Ａに対
し２値化を行った場合、Ｃ，Ｄ、Ｅ何れの閾値の場合も
正確な２値化が行われることから、劣化した入力画像を
空間周波数処理により原画に近づくように補正を行い、
その後２値化を行った方が好ましいことがわかる。

画像の空間周波数処理としては種々のものが報告されて
いる。例えば最も確実で、周波数特性も把握できるもの
は画像をＦＦＴ　（高速フーリエ変換）により一度周波
数領域に変換し、それに対してフィルタをかけ再び逆フ
ーリエ変換により画像を再構成する方法である。しかし
ながら、この方法は、ＦＦＴを行うために非常に複雑な
ハードを必要とし、これをソフトで行うためには処理速
度が問題となる。前述したＭＴＦの劣化は周波数領賊で
考えると第５図のｆｌのようなフィルタを原画像にかけ
たことと等価である。従って、もう一度８域部分をもち
あげるような、図のｆｌに示すような特性のフィルタを
通せばよいことになる。

尚、図において縦軸はＭＴＦ、横軸は単位長（１肛）あ
たりの周波数［ｃｙｃｌｅ　／ＩＩ］である。

高域強調のための簡便な手法としては、アンシャープネ
スマスク法が知られている。これは印刷等において網点
画像のエツジを強調して画像の見た目を良好にするため
の手法である。第６図はアンシャープネスマスク法の原
理を説明するための図である。原ｉｌｉ＊（イ）をシャ
ープにサンプリングすることにより（ロ）が得られる。

これに対し原画像（イ）を劣化信号としてサンプリング
したものが（ハ）である。（ロ）−（ハ）を行うと、（
ニ）に示すような信号が得られる。そこで〈口）＋（ニ
）を行うことにより（ホ）に示すようなエツジが強調さ
れた信号が得られる。

尚、第２図、第３図、第４図、第６図の縦方向（軸）は
濃度値或いはサンプリングされた濃度値に対応しており
、横方向（軸）は画像平面上に想定された直線Ｊｉ！標
に対応している。

本発明は、第６図で説明した方法をディジタル的に行う
ことにより実現される。今、第１図に示すようなｎｘｎ
ドツトマトリクスを考える。図において、Ｘはエツジ強
調の対象となるマトリクス中心の画素データである。こ
の画素データＸに対して ｘ　′−ｘ　＋ｋ　　（ｘ　−Ｑ） なる演算を行う。ここでｋはエツジ強調の重み係数、Ｑ
はｎｘｎマトリクス中に含まれるｎｘｎ個の画素データ
の平均である。このような演算処理を行うことにより、
エツジ強調された画素データが得られる。

このディジタル処理は、周波数領域で考えると、画素デ
ータに第５図のｆｌに示すような特性のフィルタをかけ
たことと等価になる。原画像に対して第５図のｔｌに示
す特性のフィルタをかけ、その結果に対して、再び第５
図のｆｌに示す特性のフィルタかけた場合の画像の変化
を第２図に示す。

図において、ａが原画像、ｂは原画像ａに対して第５図
のｆ、のフィルタをかけた波形、Ｃは波形すに対して第
５図のｆｌのフィルタをかけた波形である。この図から
れかるように、ｂに比べＣの方がａに近づいており、又
、２ｗ化のための閾値の変動に対してもエツジ部の傾き
が大きい分強くなっている。本発明によれば、第３図に
示すように線間が読取りピッチに比べて狭いため、つぶ
れてしまった画像すに対してもエツジ強調処理を行うこ
とによりＣのような高品質画像が得られ、２値化におい
て線間を再現することができる。

本発明を実際に応用する際、エツジ強調用のマトリクス
の大きさは３×３程度で十分であることが確認されてい
る。実際には２値化する入力画像の種類に応じ、例えば
、原画像に含まれて０る文字の大きさに従ってマトリク
スの大きさを変化させるべきであるが、実験によれば、
３×３〜９×９程度の大きさを使用していれば、どのよ
うな場合にも十分な２１！Ｉ化画像が得られることが確
認されている。９×９以上のマトリクスを用いても画質
にはさほど影響はでないが、実際この処理を行うとする
とｎライ２分のラインメモリが必要となるためあまり大
きくすることは効率的ではない。

高域強調の一例としてサンプリングピッチを５０μｍと
した場合、マトリクスの大きさが３×３のときは７１ｉ
ｎｅ／ｉｓ、９×９のときは３１ｉｎｅ／１１１ｍ付近
が強調される。

又、重み係数ｋを変化させることにより線画の太さが変
化する。一般にはに−１，０程度にしておけば十分であ
る。しかし、このことを逆に利用すると、ｋをパラメー
タとして自由な線幅を持つ線画が得られることになる。

尚、ｋが大きくなることにより逆に線幅は狭くなる。

ところで、本発明は閾値としては固定閾値法であるので
２値化の際には予め閾値を定めておかなければならない
が、この値は原画像の白部分及び黒部弁の濃度データを
測定することにより、ある程度決定できるものである。

しかしながら、より確実なｇ＊を求めたい場合には２モ
ード法（ヒストグラム法）等を用いて閾値を決定するこ
ともできる。＠値が決定された後、本発明方法により処
理された画像データを２値化するわけであるが、この際
ノツチ除去のための処理を行うことによって、より良好
な２値化画像を得ることができる。

ここで、ノツチというのは画像内の水平或いは垂直の境
界部に生じるギザギザのことであり、これを除去するに
は２（ｉｆｆ化の対象となっている画素に隣接し、且つ
すでに黒白が決定されている画素の黒白に従って同値を
一定値増減させることにより実現される。例えば、隣接
する画素が黒に決定されていた場合、着目画素も黒にな
り易いように闇値を増減させるわけである。このような
処理を行うことにより、ノツチが除去された画像記録を
行うことができる。この場合、増減される値としては、
画素データが２５６１１１１（８ビツト）の場合、１〜
２程度の出で十分である。

上述の説明においては、白地に黒の画像が描かれている
場合について説明したが、本発明はこれに限るものでは
なく、白黒反転画像或いは透過原稿の場合についても同
様に適用することができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、ディジタ
ル化された画像データに高域が強調された空間周波数処
理を行うことにより、画像読取時のＭＴＦ低下による線
の扱け、線間のつぶれ等を補正し、原画に近い画像デー
タとすることができ、この処理画像データを闇値で２値
化することにより原画に忠実な階調特性の優れた再生画
像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエツジ強調処理の説明図、第２図
、第３図は本発明による処理画像例を示す図、第４図Ｍ
ＴＦ特性の説明図、第５図はフィルタ特性を示す図示、
第６図はアンシャープネスマスク法の原理説明図である
。 特許出願人　小西六写真工業株式会社 代　　理　　人　　弁理士　　井　　島　　藤　　治外
１名 第１図 Ｍ４図 Δ （０）　　　　←−−−− （ハ）　　　トーーーーーーー （ニ）　←−−−−−−−−−１ 帛５回 蔀６図 （ニ） 手続補正書 ２、発明の名称 画像データの２値化方法 ３、補正をする者 事件との関係　特　許　出　願　人 任　所　　　　　東京都新宿区西新宿１丁口２６番２号
氏　名（名称）　　　（１２７＞　　　小西六写真工業
株式会社５、補正命令の日付 自発 ６、補正の対象 明ｍｓの「発明の詳細な説明コの欄 ７、補正の内容 明ｍ１ｍ第５ページ第１３行目から第、１４行目のｒ　
１ｍｎ＠に引ける線の数をいい、」を削除する。 以上 手続補正書 昭和６０年　３月１２日 昭和６０年特許願第１３８６１号 ２、発明の名称 画像データの２値化方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　　東京都新宿区西新宿１丁目２６番２号
氏　名（名称＞　　　（１２７＞　　　小西六写真工業
株式会社代表者　井手恵生 ４、代　理　人 第１ビル　７０６号室 電話０４２５−８４−１６０７　＜代表）５、補正命令
の日付 自発 ６、補正の対牟 明細書の「特許請求の範囲、「発明の詳細な説明」。 「図面の簡単な説明」の潤及び図面の第４図、第５図７
、補正の内容 （１〉明細書の［特許請求の範囲コを別紙の通り補正す
る。 （２）明細書第２ページ第９行目の「各画素単位毎に」
を削除する。 〈３）明１１１Ｂ書第２ページ第１５行目のｊ［調Ｊを
削除する。 （４）明細書第２ページ第１８行目の［ｒｆＢ素コを「
画像コと補正する。 （５）明細書第２ページ第１９行目の「前記画像の各画
素毎にコを削除する。 （６）明ｍｔｓ第５ページ第７行目〜第８行目の［微細
な画素に分割しながらＪを削除する。 （７）明１ＩＩＩ第５ページ第８行目の「その画素の大
きざ、叩も、」を削除する。 （８）明細書第５ページ第１６行目の「サンプリング」
を「読取」と補正する。 （９）明細書第２ページ第１９行目の「である。」の後
に「又、図中のｔは読取用アパーチャ径である。ｊを加
入する。 （１ｏ）明細書第７ページ第４行目「になる。」の後に
「尚、この場合、アナログ的に高域強調を行うことによ
っても実現できる。」を加入する （１１）明細書第７ページ第１８行目の「得られる。」
の後に「これは２組の（ロ）及び（ハ）に対応する信号
のための読取系を用意することにより実現できる。」を
加入する。 （１２）明細Ｉ第８ページ第４行目の「実現」の前に［
より容易に］を加入する。 （１３）明ｍｉｓ第１２ページ第３行目の「ディジタル
化されたｊを「読み取られた」と補正する。 （１４）明１８ｉＩ第１２ページ第８行目の「階調特性
の優れた」を削除する。 （１５）明ＩＩＩ書第１２ページ第１４行目の「図示」
を「で、マスク５０μ蒙ピッチ３ｘ３．に−１，０の場
合を示す図」と補正する。 （１６）図面の第４図及び第５図を別紙の通り補正する
。 以　　上 特許請求の範囲 （１）画像を光電変換素子によっｌ−気信号に変換し、
変換された入力画像信号に対して空間周波数処理を含む
処理を行い、処理された入力画像に対して２値化を行う
ように構成したことを特徴とする画像データの２値化方
法。 （２）＃記空門周波数処理として高域を特に強調するよ
うに構成したことυ青黴とする特許請求の範囲第１項゛
記載の画像データの２値化方法。 （３）前記空間周波数処理を行った入力画像を２値化す
る場合には、画、２値化用間値をすでに白黒法　され、
且つ隣　した画像データのｅ　　ＩＣ４＋１ｖＴｔ！ａ
減するように構成したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の画像データの２Ｗｉ化方法。 篇４図 Δ ＜ｏ＞ （ｌす （二＞　　−−−一一一−−− 蛸５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像を光電変換素子によって前記画像の各画素毎
   に電気信号に変換し、変換された入力画像信号に対して
   空間周波数処理を含む処理を行い、処理された入力画像
   に対して２値化を行うように構成したことを特徴とする
   画像データの２値化方法。
2. （２）前記空間周波数処理として高域を特に強調するよ
   うに構成したこと特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の画像データの２値化方法。
3. （３）前記空間周波数処理を行った入力画像を２値化す
   る場合には、画像の垂直或いは水平方向の境界部に沿う
   黒白決定領域の画素の閾値を一定値だけ増減するように
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   画像データの２値化方法。