JPS62164370A - 多値画像の中間調画像推定方法及び装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、中間調表示された多値画像から元の中間調
画像を良好に推定することのできる多値画像の中間調画
像推定方法及びその装置に関する。

［従来の技術］ 現在、実用に供されている出力装置、例えば表示装置や
印刷装置には階調性の不充分なものが多い。

このような出力装置を用いて擬似的に中間調を表現する
方法として、多値濃度パターン法（多値輝度パターン法
）や多値ディザ法などが知られている。

３階調表現の場合、多値濃度パターン法は第１３図（ロ
）に示すように、第１及び第２のマトリックスで構成さ
れた閾値マトリックスを用いて原稿の１画素に対応した
部分を複数多値ドツトで記録する方法であり、多値ディ
ザ法は、同様な閾値マトリックスを使用して、第１３図
（イ）の示すように、原稿の１画素に対応した部分を多
値ドツトで記録する方法である。それぞれ図に示すよう
に多値化された出力データが得られる。この出力データ
は擬似的に多値で中間調画像を表現するものである。

ここで、白抜きの領域は白のレベルを示し、黒の領域は
黒のレベルを示し、斜線の領域は灰のレベルを示す。

閾値マトリックス（ロ）を用いた多値ディザ画像への変
換は次のような条件のもとで行なう。

すなわち、オリジナル中間調画像（イ）の画素レベルが
、対応する第１及び第２のマトリックスのレベルよりも
共に小さい場合は、その画素レベルを黒レベルに変換す
る。

オリジナル中間調画像（イ）の画素レベルが、対応する
第１及び第２のマトリックスのレベルよりも共に大きい
場合は、その画素レベルを自レベルに変換する。

オリジナル中間調画像（イ）の画素レベルが、対応する
第１のマトリックスのレベルよりも大きく、第２のマト
リックスより小さい場合は、その画素レベルを灰レベル
に変換する。

このような変換処理をすることによって第１３図に示す
ような多値画像が得られる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、このような多値化された擬似中間調画像から
１元の中間調画像（第１３図の入力データに相当）を作
成することができれば１種々のデータ処理を行なうこと
ができるので、画像変換にも自由度を持たせることがで
きるようになるから都合がよい。

多値濃度パターン画像の場合、パターンレベルの配置が
分かれば直ちに中間調画像に戻すことができる。しかし
ながら、情報量のわりに解像力が低い、これに対して、
多値ディザ画像は多値濃度パターン画像と比較して情報
量のわりには解像力が高いが、元の中間調画像に戻すこ
とが困難である。そのため、多値ディザ画像のみでは種
々の画像変換を行なうことができなかった。

この発明はこのような従来の欠点を解決したものであっ
て、多値画像（例えば、多値ディザ画像）から元の中間
調画像を良好に推定することのできる多値画像の中間調
画像推定方法及びその装置を提案するものである。

［問題点を解決するための手段］ 上述の問題点を解決するため、第１の発明では、多値画
像内に単位領域を設定し、この単位領域を移動させなが
らこの単位領域内の平均画素レベルに基いて中間調画像
を推定するようにしたことを特徴とするものである。

第２の発明は、多値画像からの光学情報を集光する光学
系と、この光学系で得た光情報を電気信号に変換するも
のであって所定の単位領域を形成する複数個のユニット
からなる光電変換素子と。

この光電変換素子の出力をユニットごとに切り換えて出
力するスキャナと、このスキャナの出力をデジタルデー
タに変換するＡ／Ｄ変換器と、このデジタルデータから
単位領域内の画素レベルを合計し、この合計値を推定さ
れた中間調画像として出力する電子回路（この例ではＣ
ＰＵ）とによりなり、上記光学系と光電変換素子は一体
として多値画像上を行方向及び夕噌方向に走査できるよ
うに構成したことを特徴とするものである。

第３の発明は、デジタル多値画像が格納された？＆［数
個のランダムアクセスラインメモリと、これらランダム
アクセスラインメモリから出力される多値画像データを
順次演算処理して、予め定められた単位領域内の中間調
画像推定値を得るようにしたことを特徴とするものであ
る。

［実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の実施例を詳細に説明す
る。

ここでは、まず組織的多値ディザ法の１つとして、３階
調の２×２のベイヤ（Ｂａｙｅｒ）形マトリックスを閾
値マトリックスとして用いた場合を例にとって説明する
。

第１図はこの発明を説明するための多値ディザ画像例を
示す図である。（イ）はデジタルデータに変換されたオ
リジナル中間調画像、（ロ）は第１及び第２のマトリッ
クスからなる２面の２Ｘ２ベイヤ形３値デイザ閾値マト
リツクス、（ハ）は閾値マトリックス（ロ）によって白
、灰及び黒の３値画像（多値ディザ画像）に変換された
オリジナル画像（イ）の多値ディザ画像である。

なお、第１図（ハ）に示す多値ディザ画像は、白レベル
を２として、灰レベルを１として、黒レベルをＯとして
それぞれ図示しである。以後の説明も同様である。

ベイヤ形閤値マトリックスとは図（ロ）に示すようにド
ツトが分散する２面のディザパターンをとるものである
。

さて、（ニ）は２ディザ画像（ハ）の上を行方向及び列
方向に走査させるために、多値ディザ画像（ハ）内に設
定される単位領域である０図に示す例では、単位領域（
ニ）の大きさとして２×２にとって、閾値マトリックス
（ロ）と同じにしているが、必ずしも一致させる必要は
なく、任意の大きさく例えば３×３）にすることができ
る。

今、（ニ）で定義した単位領域を（ホ）に示すように多
値ディザ画像の初期位と（第１行の第１列）に重ねる。

この場合、図のように単位領域内に含まれる画素は、各
々完全に含まれていることが望ましい、すなわち、ある
画素の一部が欠けて含まれることがないように第１図（
ホ）に示すようにすることが好ましい。

次に、この単位領域で囲まれた部分の画素レベルを合計
してその値を中間調の推定値とする。

中間調推定値を（するには、まず（ホ）に示す状態で単
位領域内の多値画素レベルを合計する。この場合３とな
る。従って、１行１列目（１、１）の推定値は３である
。

次に、単位領域を１画素分（この場合１列）だけ右に移
動させて、（１，２）における単位領域内の多値画素レ
ベルを前述と同様に合計すると５となる。このような算
出処理を同行の全ての列について順次実行する。

そして、第１行目が終了したら、単位領域（ニ）を１行
だけ次の行（第２行）に移動させて、第１列口（２、ｌ
）の画素から上述と同様に中間濃度推定操作を順次実行
する。

このような演算処理を最後の行の最後の列まで、単位領
域を多値ディザ画像の画素ごとに順次移動させて実行す
ることにより、中間調画像推定値を求め、中間調画像推
定操作を終了する。

第１図の（へ）は、このようにして求めた推定中間調画
像を示す図である。

勿論、このような方法では、第１図（イ）に示すオリジ
ナル中間調画像よりも情報量の少ない多値ディザ画像（
同図（ハ））から中間調画像（へ）を推定するものであ
るから、（へ）に示すようにχ全にはオリジナル中間調
画像から作成した縮小中間調画像に一致しない。

しかしながら、オリジナル中間調画像の濃度レベルが急
激に変化するところ以外では、オリジナル中間調画像に
かなり近似した中間調画像が得られる。特に、単位領域
内に濃度変化がないときには、推定した中間調画像値は
オリジナル中間調画像からの縮小中間調画像値に完全に
一致する。

以上の中間調画像推定方法をフローチャートで示すと、
第２図に示すようになる。

まず、第１行第１列目（１、１）に単位領域を初期設定
して単位領域内の多値画素レベルを合計し、この合計イ
めを（１，１）の画素の中間調濃度推定値とする０次に
、行はそのままにして単位領域を１列だけ移動して単位
領域内の多値画素レベルを合計して、同様にその値を中
間調Ｃ度推定値とする。

第１行目の最後の列の推定操作が終了したら、第２行目
第１列（２、ｌ）の画素について推定操作を行なう。

以上の推定操作を第２行目の最後の列まで行なったら、
次に走査すべき行（第３行）に移る。

そして、最後の行の最後の列の画素の中間調画像推定値
を求めることによって中間調画像算出のためのシーケン
スを終了する。

第一図はこの発明方法を実施するための、中間調画像推
定装置の一実施例を示す構成ブロック図である。

この図において、ｌは白、灰及び黒の多値画像で、この
ような多値画像としては１例えば第１図（ハ）に示す多
値ディザ画像が用いられる。この多値画像は、ＣＲＴな
どの表示装置に表示されたものであってもよいし、記録
紙に記録されたものであってもよい。

２は集光レンズ、３はこの集光レンズ２を行方向及び列
方向に移動させる移！１ｂ機構である。この移動機構と
しては１例えばＤＣサーボモータを用いるクローズドル
ーズによるものや、ステッピングモータを用いるオープ
ンルーズによるものなどが考えられる。

４は集光レンズ２により集光された多値画像１の光学情
報を電気信号に変換する光電変換素子である。光電変換
素子４は、例えば第１図（ニ）に示した２×２の大きさ
の単位領域と対応した寸法を持ち、２×２個の光電変換
素子単位（ユニット）から構成されている。さらに、こ
の光電変換素子４は、集光レンズ２と一体となって多値
画像１上を走査するようになっている。

光電変換素子４としては、光電池、フォトダイオード、
フォトトランジスタ、ＣｄＳなどを使用することができ
る。

上述の例では、２×２のユニットから構成された場合に
ついて示したが、２Ｘ２の大きさに対応した面積を有す
る１個の光°市変換素子を用いてもよい。

５は光電変換素子４の各ユニットごとの出力を切り換え
るスキャナ、６は光電変換素子４の各ユニットごとの出
力信号を増幅する増幅器である。７は増幅器６の出力を
デジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器、８はこのＡ／
Ｄ変換器７の出力を受けて単位領域内の多値画素レベル
を合計し、この合計値（すなわち中間調画像推定値）を
求めるＣｒｔＪである。Ａ／Ｄ変換器７としては。

白値、灰値及び黒値を判別できる程度のビット数を有す
るものでよい、また、ＣＰＵ８としては、例えばマイク
ロコンピュータを使用することができる。

このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の
通りである。

集光レンズ？、移ｇＪ機構３及び光電変換素子４とで構
成される走査開口部は、走査する延辺が実質的に一様に
照明された多値画像ｌ上を走査するものであるが、初期
位置は、まず多値画像１の第１行第１列［１におかれる
。この状態で、多値画像１の単位領域（例えば２×２マ
トリツクス）で定義される領域）内の光学情報は、集光
レンズ２を介して光電変換素子４上にそのまま写像され
る。

スキャナ５は、この光電変換素子４の各ユニットの出力
を順次切り換えて増幅器６に送出する機能を有する。増
幅器６で入力信号を所定のレベルまで増幅したのち、Ａ
／Ｄ変換器７にこの入力信号を供給する。Ａ／Ｄ変換器
７では、スキャナ５により順次切り換えられるユニット
ごとの光電変換信号をデジタルデータに変換する。

ＣＰＵ８は、このＡ／Ｄ変換器７のデジタルデータから
、単位領域内の多値画素レベルを合計し、この合計値を
第１行第１列目（１、１）の中間調濃度推定値として出
力する演算処理機悌を有する。

以上の処理が終了すると、走査開口部は次に第１行第２
列ｇ（１，２）に移動する。そして。

（１，２）座標に対応した単位領域内の中間調濃度推定
値を（１、ｌ）座標と同様の走査により求める。以後、
走査開口部は第１行の最後の列まで走査して中間調濃度
推定値を求める。

第１行口が全て終了すると、走査開口部は第２行第１列
口（２，１）に移動して、（２，１）座標に対応した単
位領域内の中間調濃度推定値を求め、以後、第２行の最
後の列まで上述と同じように走査して中間調濃度推定値
を求める。同様の走査を、最後の行の最後の列まで繰り
返して、中間調濃度推定シーケンスを終了する。

従って、ＣＰＵ８から出力される各画素に対応する中間
ｒＡｅｉ度推定値は第１図（へ）に示すようなものとな
る。推定されたこの中間調画像データを用いれば、種々
の画像処理を行なうことができる。

第４図は、この発明方法を実施するためのデジタル多値
画像の中間調画像推定装置の一実施例を示す構成ブロッ
ク図である。

図に示す実施例は、多値画像としてデジタル多値画像を
用い、このデジタル化された多値画像の中間調画像を推
定するものである。

多値画像データは画像をスキャナなどで読取り、多値デ
ィザ法などで多値化したものであってもよいし、マイク
ロコンピュータ内で作成された多値画像であってもよい
、なお２図に示す例は単位領域が２×２の場合を示す。

デジタル多値画像を格納したランダムアクセスメモリ（
ＲＡＭ）（図示せず）の領域はライン（行）とカラム（
列）のマトリックスで表わされる。

ＲＡＭに格納されたデジタル多値データから、特定の３
ラインのデジタルデータを抜き出し、抜き出したデジタ
ル多値データは、Ｉ１０ボートＰを介してラインメモリ
（ランダムアクセスラインメモリ）ＬＭＩ−ＬＭ３に蓄
えられる。このうちから、２×２の走査開口内の右側の
列に存在する２画素を、アドレス発生器ＡＣからのアド
レス指定とラインセレクタＬＳの選択とによって読み出
し、それをシフトレジスタＳＲＩに３込む。

走査開口内の左側に存在する２画素はシフトレジスタＳ
Ｒ２に既に格納されているから、これらのデータを加算
器、この例では加算ＲＯＭ・ＡＲに供給してその合計値
が算出される。この合計値が中間調画像推定値として使
用される。

ところで、上述では、多値画像から中間調画像を推定す
る場合について説明したが、推定したこの中間調画像に
階調変換を施したり、フィルタをかけたり、拡大・縮小
を施したりすることにより、新たな多値画像を得ること
ができる。

第５図は、推定中間調画像にＭＩ調変換（階調処理）を
行なう場合を示すフローチャートである。

図に示すフローは、この発明により推定された中間調画
像に階調変換を施し、変換された中間調画像に対して、
田植マトリックスを用いて新たな多値画像を得るもので
ある。

階調変換特性としては、第６図に示すようなものが考え
られる。図のｆｌ、ｆ２はそれぞれ階調変換特性曲線で
、その横軸は入力、その縦軸は出力である０図中に示す
数字は濃度レベルである。

第７図（イ）は第１図（へ）を第６図のｆ１特性で階調
変換した中間調画像、（ロ）は第６図のｆ２特性で階調
変換した中間調？１ｊ像、（ｌ＼）は（イ）に示す画像
に対して３偵化した多値画像、（ニ）は（ロ）に示す画
像に対して多値化した多値画像である。（ハ）、（ニ）
から明らかなように階調変換特性の違いにより、多値画
像が大きく異なることが分かる。

第８図は推定中間調画像をフィルタにかける場合を示す
フローチャートである。

図に示すフローは、この発ＩＪにより推定した中間調画
像をフィルタにかけ、フィルタリングされた中間調画像
に対して、閾値マトリックスを用いて新たな多値画像を
得るものである。

フィルタ特性としては、第９図に示すような例がある。

（イ）はバイパスコンボリューションフィルタ、（ロ）
はローパスコンボリューションフィルタである。

第１図（へ）に示す推定した中間調画像を、第９図（イ
）、（ロ）に示す特性のフィルタにかけると、それぞれ
第１Ｏ図（イ）、（ロ）に示すようなバイパス、ローパ
ス中間調画像が得られる。

これらの中間３１画像に対して、第１θ図（ハ）に示す
第１及び第２のディザマトリックスを用いて多値化する
と、（イ）から（ニ）に、（ロ）から（ホ）に示すよう
な多値画像（多値ディザ画像）が得られる。

第１１図は推定中間調画像を拡大φ縮小する場合を示す
フローチャートである。

図に示すフローは、この発明により推定した中間調画像
を拡大・縮小し、拡大−縮小された中間調画像に対して
閾値マトリックスを用いて新たな多値画像を得るもので
ある。拡大拳縮小の方法としては、例えば補間法が用い
られる。

第１２図（イ）は第１図（へ）に示す中間調画像をニア
リスト争ネイパーフッド法（ＮｅａｒｅｓｔＮｅｉｇｈ
ｂｏｒｈｏｏｄ法）によって、１．２５倍に拡大した中
間調画像、（ロ）は同じ＜０．７５倍に縮小した中間調
画像である。これらの中間調画像に対して、第１２図（
ハ）に示した第１及び第２のディザマトリックスを用い
て多値ディザ化すると、（ニ）、（ホ）に示すような多
値画像が得られる。

なお、上述した多値画像から中間調画像を推定する場合
、多値画像がディザ画像あるいは濃度パターン画像であ
ることが好ましく、特にディザ画像であることが好まし
い。

また多値画像としては３値画像、４値画像のごと３４値
以下の画像が好ましい。

ディザ画像を使用する場合には、ランダムディザや条件
付ディザよりも、組織的ディザ法によるディザ画像が好
ましい、この組織的ディザ画像において、単位領域の大
きさは全ての内偵を１つづつ含むようにするためにディ
ザ閾値マトリックスの大きさと等しいことが好ましい。

濃度パターン画像を使用する場合には、単位領域の大き
さは濃度パターン画像の濃度パターンマトリックスの大
きさと等しいことが好ましい。

［発１１の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、単位領域を設
定し、この単位領域で多値画像上を走査し、Ｑｉ位頭領
域内Ｙ均画素レベルを合計して得た合計値を推定中間調
画像値とするようにしたものであるから、オリジナル中
間調画像に近い画像を比較的簡単に得ることができる。

また、この中間調画像を利用することによって１階調変
換、拡大・縮小などの種々の画像処理を行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による方法の説明図、第２図はこの発
明による方法を示すフローチャート、第３図はこの発明
装置の一実施例を示す構成ブロック図、第４図はこの発
明装置の他の実施例を示す構成ブロック図、第５図は階
調変換を示すフローチャート、第６図は階調変換特性を
示す図、第７図は階調変換による多値化処理を示す図、
第８図はフィルタリングを示すフローチャート、第９図
はフィルタ特性を示す図、第１０図はフィルタリングに
よる多値化処理を示す図、第１１図は拡大＊縮小を示す
フローチャート、第１２図は拡大・縮小による多値化処
理を示す図、第１３図は従来の多値化法を示す図である
。 ■・・・２値画像　　　　　２・・・集光レンズ３・・
・移動機構　　　　　４・・・光電変換素子５・・・ス
キャナ　　　　　６・・・増幅器７・・・Ａ／Ｄｆ換器
　　　８・・・ＣＰＵＡＲ・・・加算器 ＳＲＩ　　、ＳＲ２・・・シフトレジスタＬＭ１〜ＬＭ
３・・・ラインメモリ ＬＳ・・・ラインセレクタ ＡＧ・・・アドレス発生器 特許出願人　　小西六写真工業株式会社代　理　人　弁
理士　山口　邦夫 第２図 列 第１ ｆマトリ （ハ） ：・クス　　　　３値ディザ画像 （（へ） 推定中間謂画像 第５図 第６図 入力　　　３２ 第８図 第９図 フィルワク　　　　　　　　　　　　　　　　　フィル
レグ（イ） （ハ） ７図 （ロ） （ニ） 第１０図 （イ）（／＼） （ニ） ３値ディザ画像 （ロ） （ホ） ３値ディザ画像 第１１図 （イ） （ニ） 第１２図 縮小ディザ画像 第１マトリツクス 第１３図 出力デーータ 仄

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）多値画像内に単位領域を設定し、この単位領域を
   移動させながらこの単位領域内の平均画素レベルに基い
   て中間調画像を推定することを特徴とする多値画像の中
   間調画像推定方法。
2. （２）上記多値画像としてデジタル多値画像を用い、単
   位領域を移動させながらこの単位領域内の各画素レベル
   を合計し、その合計値に基いて中間調画像を推定するよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   多値画像の中間調画像方法。
3. （３）上記多値画像として多値ディザ画像を用いたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多値画像の中
   間調画像推定方法。
4. （４）上記多値ディザ画像が組織的多値ディザ画像であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の多値画
   像の中間調画像推定方法。
5. （５）上記単位領域の大きさを、組織的多値ディザ画像
   の閾値マトリックスの大きさに等しくしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第４項記載の多値画像の中間調画像
   推定方法。
6. （６）上記多値画像として多値濃度パターン画像を用い
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多値画
   像の中間調画像推定方法。
7. （７）上記単位領域の大きさを、多値濃度パターン画像
   の濃度パターンマトリックスの大きさに等しくしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第６項記載の多値画像の中
   間調画像推定方法。
8. （８）多値画像からの光学情報を集光する光学系と、上
   記光学情報を電気信号に変換するものであって所定の単
   位領域を形成する光電変換素子と、この光電変換素子の
   出力をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、この
   Ａ／Ｄ変換器の出力に基いて単位領域内の画素レベルを
   合計し、この合計値を推定された中間調画像として出力
   する電子回路とよりなり、上記光学系と光電変換素子は
   一体として多値画像上を行方向及び列方向に走査できる
   ようにしたことを特徴とする多値画像の中間調画像推定
   装置。
9. （９）デジタル多値画像が格納された複数個のランダム
   アクセスラインメモリと、これらランダムアクセスライ
   ンメモリのうち特定の数ラインを選択するためのライン
   セレクタとを具備し、上記ランダムアクセスラインメモ
   リへのアドレス指定及びラインセレクタの出力により上
   記ランダムアクセスラインメモリを走査し、各ランダム
   アクセスラインメモリから出力される多値画像データを
   順次演算処理して、予め定められた単位領域内の中間調
   画像推定値を得るように構成したことを特徴とするデジ
   タル多値画像の中間調画像推定装置。