JPS6139682A - デジタル面像処理方法および装置 - 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】 技術分野 本発明はデジタル画像の記録に係り、特に２値画情報に
よる中間調の表現を行なわせるようにしたデジタル画像
処理方法および装置に関する。

従来技術 従来、２値画情報による中間調の表現を行なわせる場合
、記録画像の各局所ごとにその近傍の画素の濃度を空間
的に平均化して感するという視覚系の積分効果を利用し
たしきい値マトリクスを用いた空間フィルタ処理により
、処理対象となる画素単位で多値量子化されたデジタル
画情報を各画素につきその周囲画素とともに平均化を行
なった濃度し゛ベルが所望の濃度になるような中間調の
表現を行なわせるディザ法や同じく画素の大きさで中間
調を表現する濃度パターン法、あるいはそれら２つの方
法の中間的な方法であるしきい値マトリクスを部分的に
切り出して処理する部分マトリクス法が多く採用されて
いる。

しかしそれらの方法にあっては何れも記録系のγ特性を
考慮に入れずに処理対象となるもとのデジタル画情報と
１対１に対応する線形処理を施すものであり、そのため
記録系のγ特性を考慮に入れたうえで画質の向上を図る
べくプリンタにおける記録特性の補正を行なわせたり（
使用するプリンタごとにドラ１−間隔が異なって記録画
像の濃度に差異を生じてしまうのでその補正を行なわせ
る必要がある）、記録画像のコントラストを上げたり、
また濃度帯域を強調させたりするような非線形処理を施
すにはそのための前処理を別途必要として全体の処理が
複雑なものとなり、またその処理をハードウェアによっ
て行なわせる際にその回路構成が非常に複雑化してしま
うものとなっている。

且■ 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ディザ法
、中間バーン法または部分マトリクス法などのしきい値
マトリクスを用いた空間フィルタ処理によって２値画情
報に基く中間調の表現を行なわせる場合、所望に非線形
処理されたデジタル画像を容易に得ることができるよう
にしたデジタル画像処理方法を提供するものである。

また本発明は、前記処理方法を最適に実施するためのデ
ジタル画像処理装置を提供するものである。

遭誠５ 本発明によるデジタル画像処理方法はその目的達成のた
めに、処理対象となる画素単位で多値量子化されたデジ
タル画情報に対してその処理後の階調性をもった２値画
情報の濃度特性を任意の関数ｆ　　（Ｘ）に変換するこ
とができるように、ｍ×ｎ構成からなるしきい値マトリ
クスの各要素の値Ｓｉ（ｉは要素のマトリクス位置を示
している）をｉ　＝Ｉ訂｛ｆ　　（ｘ）　）　　（ＩＮ
Ｔは整数の意）となる最大のｋの値に対してＳ　ｉ　＝
　ｋとなるように設定して空間フィルタ処理を行なわせ
るようにするものである。

また本発明によるデジタル画像処理装置はその目的達成
のため、任意の複数の関数ｆ　　（ｘ）に応じて各要素
の値Ｓｉをそれぞれ設定したしきい値マトリクスをＲＯ
Ｍに予め複数格納しておき、そのうちの任意のしきい値
マトリクスをＲＯＭから選択的に読み出して入力画情報
の空間フィルタ処理を行なわせる手段をとることにより
、所望の関数ｆ　　（ｘ）に変換された階調性をもった
２値画情報を得ることができるようにするものである。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。

いま、空間フィルタ処理によって中間調の表現を行なわ
せる際、その処理された２値画情報の階調数は使用する
ｍ　Ｘ　ｎ構成のしきい値マトリクスの大きさと等しく
なる。例えばしきい値マトリクスが８×８構成であれば
、その階調数は６４となる。また中間調が表現されたデ
ジタル画像の品質を左右するものとして、しきい値マト
リクスにおける要素の配列を変える手段が採られており
、それには従来中央集中形、分散形などの種々の配列法
が提案されている。

以下、本発明の詳細な説明するに際して、第１図に示す
ように、要素ｓ　ｉ　（＋　＝＝ｌ、２１３＋・・・、
６４）を中央集中形に配列した８×８構成のしきい値マ
トリクスを用いて、画素単位で０〜６３の濃度レベルを
もった６４値（６ビツ１−）に多値量子化されたデジタ
ル画情報を階調数６４をもって空間フィルタ処理する場
合について詳述する。

従来の空間フィルタ処理では、しきい値マトリクスの要
素すなわち各しきい値１〜６３が第２図に示すように設
定されており、処理対象となるデジタル画情報の濃度レ
ベルと空間フィルタ処理された２値画情報の階調度とが
第３図に示すように直線的に１対１に対応するようにな
っている。

いま、第４図に示すような特性をもったハイコントラス
ト変換、第５図に示すようなライト調による指数変換、
または第６図に示すようなダーク調による対数変換の非
線形処理を行なわせる場合について考えてみる。

ここで、デジタル画情報の濃度レベルをＸ、その処理さ
れた２値画情報のＮ調度をｙとし、ｙ＝ｆ　　（ｘ）と
すると、第４図の特性ではｆ　　（ｘ）　＝３２ｃｏｓ
　（ｘ　π／　６４）　＋　３２、第５図の特性ではｆ
　（ｘ）”ｘ２／６４、第６図の特性ではｆ　　（ｘ）
”ｌｏｇ　（ｘ＋１）Ｘ６４／］、ｏｇ６４となる。

第１図に示すしきい値マトリクスにあって、処理対象と
なるデジタル画情報の濃度レベルＸと要素Ｓｔとで、Ｘ
≧Ｓｔのときに２値画情報を１”（黒情報）とし、ｘ＜
Ｓｉのときに２値画情報を０”（白情報）とするような
空間フィルタ処理をなすようにしている。すなわち８×
８構成のしきい値マトリクス内で、デジタル画情報の濃
度レベルがＸのとき、Ｘ以下の要素の数がＮ個あるよう
な数列Ｓｉを考えればよい。なお第２図のしきい値マト
リクスでは６３の要素が２つあり、デジタル画情報の濃
度レベルが６３のとき、６３以下の要素数が６４藺にな
るが、これは全ての数値を６ビツトのデジタル画情報で
取り扱うようにしているためである。

しかしてｙ＝＝ｆ　　（ｘ）の非線形処理を考えるとき
、しきい値マトリクスの要素数列（Ｓｉ）をｊ＝ＩＮＴ
　｛ｆ　　（ｋ）　）　となる最大のｋの値に対してＳ
ｉ＝ｋにより求め、要素数列（Ｓｉ）のしきい値マトリ
クスに対する配列を第２図に示すしきい値マトリクスに
おける要素の値とｊとを対応させて第１図に示すように
決めれば、そのしきい値マトリクスにより空間フィルタ
処理された２値画情報の階調特性は、処理対象となるデ
ジタル画情報を関数変換器を別途用いてｆ　　（ｘ）変
換させたのちにその関数変換されたデジタル画情報を第
２図に示す従来のしきい値マトリクスを用いて空間フィ
ルタ処理させたときの２値画情報の階調特性と全く同一
となる。

このようにして求めた第４図ないし第６図にそれぞれ示
す空間フィルタ処理によっ、て非直線的に変換された各
特性を得るためのしきい値マトリクスの要素を、それぞ
れ第７図ないし第９図に示す。

第７図はハイコントラスト変換用のしきい値マトリクス
を、第８図は指数変換用のしきい値マトリクスを、第９
図は対数変換用のしきい値マトリクスをそれぞれ示して
いる。

また第１０図は本発明によるデジタル画像処理装置の実
施例を示すもので、原稿の画情報を読み取って処理対象
となるデジタル画情報を出力するデジタル画情報出力部
Ｉと、そのデジタル画情報をしきい値マトリクスを用い
て２値化する空間フィルタ処理部■とからなり、特に空
間フィルタ処理部■においてデジタル画情報出力部■か
らのデジタル画情報を線形特性をもってまたは任意の非
線形特性をもってそれぞれ処理する複数のしきい値マト
リクスの各要素のデータを予めＲＯＭ６．７に格納させ
ておき、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の選択によりＲＯＭＩ
、ＲＯＭ２から所望のしきい値マトリクスにおける要素
のデータを読み出して空間フィルタ処理を行なわせるこ
とができるように構成している。なおここでは、８×８
構成のしきい値マＩ−リクスから２×２構成の小マトリ
クスを順次切り出して処理する部分マトリクス法を適用
した場合の構成を示している。

デジタル画情報出力部Ｉにあっては、まず第１１図り示
すようにＣＣＤラインセンサにより原稿Ｏの画情報を主
走査方向にＮ個の画素からなる１ライン分ごとに副走査
方向に順次読み取らせていく際、そのＣＣＤラインセン
サの出力系統を奇数番目の画素情報をクロックにしたが
って順次出力するＣＣＤ出力部１と偶数番目の画素情報
をクロックにしたがって順次出力するＣＣＤ出力部１′
との２系統に分け、その各ＣＣＤ出力部１，１′の出力
信号をＡＤ変換器２，２′によりそれぞれ量子化して６
ビツトのデジタル画情報に変換し、その変換されたデジ
タル画情報のうち奇数番目のラインにおける各デジタル
画情報をラインバツフア３，３′にそれぞれ取り込ませ
て２×２構成の画素領域におけるデジタル画情報を順次
切り出すことができるようにしている。すなわち、ＡＤ
変換器２から画素Ｎ＋］の画素情報が、Ａ、Ｄ変換器２
′から画素Ｎ＋２の画素情報がそれぞれ出力されるとき
、それと同期をとってラインバッファ３から画素１の画
素情報が、ラインバッファ３′から画素２の画素情報が
それぞれ読み出されて２×２構成の第１の画素領域にお
けるデジタル画情報が切り出される。以下同様にして画
素３，４．Ｎ＋３．Ｎ＋４の２×２構成からなる第２の
画素領域以後における各デジタル画情報が順次切り出さ
れていくことになる。次にデジタル画情報出力部Ａは、
その切り出された２Ｘ２構成の画素領域におけるデジタ
ル画情報の平均値を平均値算出回路４においてとり、そ
の平均化された画情報を出力バッファ５に一時蓄積し、
そこで出力のタイミングをとったうえでその平均化され
た画情報を順次空間処理部■に送出する。

また空間フィルタ処理部Ｈにあって、ＲＯＭ　６には副
走査方向における各奇数番目のラインの画情報に対応す
る各種しきい値マＩ・リクスの要素が、ＲＯＭ７には副
走査方向における各偶数番目のラインの画情報に対応す
る各種しきい値マ！−リクスの要素がそれぞれ格納され
ており、それら各Ｒ○Ｍ６，７の下位アドレスＡ４〜Ａ
Ｏとして主走査カウンタ８における下位３ビツトｂ２、
ｂｌ、ｂＯと副走査カウンタ９における下位３ピッ１−
のうちの１）２、ｂｌの計５ビットを割り当てるととも
に、その上位アドレス八６、Ａ５に各種しきい値マトリ
クス選択用のスイッチＳＷＩ、ＳＷ２のオン、オフ信号
をそれぞれ与えるようにしている。

またＲ　ＯＭ　６から選択的に読み出されたしきい値マ
トリクスの要素が比較器１０に、同じ＜Ｒ，０Ｍ７から
選択的に読み出されたしきい値７１ヘリクスの要素が比
較器１１にそれぞれ与えられ、そこでデジタル画情報出
力部■から送られてくる２×２構成の画素領域ごとに平
均化された画情報とそれぞれ比較してその画情報の２値
化を行なわせる。

しかして比較器１０からは副走査方向における奇数番目
のラインにおける２値画情報が、比較器１１からは副走
査方向における奇数番目のラインにおける２値画情報が
それぞれ得られることになるが、その各２値画情報を原
稿画像の読取り時における画素配列１〜Ｎ、Ｎ＋１〜２
Ｎ、・・・と対応するように整列回路１２により整列さ
せたうえで外部に出力させるようになっている。

なお、第１２図にＲＯＭ６に格納されている要素の内容
を、また第１３図にＲＯＭ７に格納されている要素の内
容をそれぞれ示している。これら各ＲＯＭ６．７にそれ
ぞれ格納されている要素は、第２図に示す通常の線形処
理を行なわせるしきい値マＩ−リクスと、第７図ないし
第９図にそれぞれ示す非線形処理を行なわせるしきい値
マトリクスとにおける各要素を前述したアドレス配列に
したがって配置したものである。また、スイッチＳＷ１
、、ＳＷ２の操作状態に応じてＲＯＭ６．７から所望の
しきい値７トリクスを読み出す際、第１４図に示すよう
な各スイッチ信号の組合せにしたがって通常のしきい値
マトリクス、ハイコントラス１・変換のしきい値マＩ−
リクス、指数変換のしきい値マトリクス、対数変換のし
きい値マトリクスがそれぞれ任意に読み出されるように
なっている。

なお以上説明した実施例では部分マトリクス法による空
間フィルタ処理を適用しているが、その他ディザ法、濃
度パターン法などによる空間フィルタ処理をとる場合に
あっても同様に実施が可能となることはいうまでもない
。また、しきい値７トリクスの配列の切換手段またはマ
トリクスサイズの切換手段を用いる場合にあっても本発
明の適用が可能である。

紘果 以上、本発明によるデジタル画像処理方法にあっては、
ディザ法、中間パーン法または部分マトリクス法などの
しきい値マトリクスを用いた空間フィルタ処理を行なわ
せる際、所望に非線形変換することができるように要素
が設定されたしきい値７トリクスを用いるだけて、従来
複雑な前処理を必要としていたハイコン１−ラスト、ラ
イト調、ダーク調などの任意の特性をもった２値による
デジタル画像を容易に得ることができるという優れた利
点を有している。

また本発明によるデジタル画像処理装置にあっては、前
記方法に基いて、簡単な構成により種々の変換特性をも
った複数のしきい値７１ヘリクスを選択的に選定して任
意の変換特性による空間フィルタ処理を容易に行なわせ
ることができるという優れた利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は中央集中形のしきい値マトリクスの構成例を示
す図、第２図は従来のしきい値７トリクスを示す図、第
３図は従来のしきい値マトリクスを用いたときの空間フ
ィルタ処理における線形特性を示す図、第４図ないし第
６図は空間フィルタ処理における非線形特性の一例をそ
れぞれ示す図、第７図ないし第９図は第４図ないし第６
図にそれぞれ示す各非線形特性を得るためのしきい値マ
トリクスをそれぞれ示す図、第１０図は本発明によるデ
ジタル画像処理装置の一実施例を示すブロック構成図、
第１１図はＣＣＤラインセンサによる原稿画像の読取り
状態を示す図、第１２図および第１３図は同実施例にお
けるＲＯＭにそれぞれ格納されている複数のしきい値マ
トリクスにおける要素の内容をそれぞれ示す表図、第１
４図は同実施例におけるスイッチの選択状態に応じてＲ
ＯＭから読み出されるしきい値７１ヘリクスの内容を示
す表図である。 １．１′・・ＣＣＤ出力部　２，２′・・・ＡＤ変換器
３．３′・・・ラインバッファ　４・・・平均値算出回
路５・・出力バッファ　６，７・・ＲＯＭ　　８・・・
主走査カウンタ　９・・・副走査カウンタ　１．０，１
．］・・・比較器　Ｉ２・・整列回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、処理対象となる画素単位で多値量子化されたデジタ
   ル画情報をしきい値マトリクスを用いた空間フィルタ処
   理により階調性をもった２値画情報に変換させる方法に
   おいて、デジタル画情報に対してその処理された２値画
   情報の階調特性を任意の関数ｆ（ｘ）に変換することが
   できるように、ｍ×ｎ構成からなるしきい値マトリクス
   の各要素の値Ｓｉ（ｉ＝１、２、３、・・・、ｍ×ｎ）
   をｉ＝ＩＮＴ｛ｆ（ｋ）｝となる最大のｋの値に対して
   Ｓｉ＝ｋとなるように設定するようにしたことを特徴と
   するデジタル画像処理方法。 ２、処理対象となる画素単位で多値量子化されたデジタ
   ル画情報を予めＲＯＭに格納させたしきい値マトリクス
   を用いた空間フィルタ処理により階調性をもった２値画
   情報に変換させる装置において、デジタル画情報に対す
   る２値画情報の階調特性の関数をｆ（ｘ）としたとき、
   ｍ×ｎ構成からなるしきい値マトリクスの各要素の値Ｓ
   ｉ（ｉ＝１、２、３、・・・、ｍ×ｎ）をｉ＝ＩＮＴ｛
   ｆ（ｋ）｝となる最大のｋの値に対してＳｉ＝ｋとなる
   ように設定したしきい値マトリクスを複数の任意の関数
   ｆ（ｘ）ごとにそれぞれＲＯＭに格納させておき、その
   うちの任意のしきい値マトリクスをＲＯＭから選択的に
   読み出す手段をとるようにしたことを特徴とするデジタ
   ル画像処理装置。