KR100285782B1 - 지그재그방식에사용되는오차확산계수를이용한디지털영상이진화장치및그에적용되는문턱치변조방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야

본 발명은 지그재그 방식에 사용되는 오차 확산 계수를 이용한 디지털 영상 이진화 장치 및 그에 적용하기 위한 문턱치 변조 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하고자하는 기술적 요지

본 발명은 일정 계조수를 갖는 디지털 영상을 이진화함에 있어, 문턱치를 변조하여, 영상의 밝은 영역과 어두운 영역이 균일한 점 분포를 갖도록하는 영상 이진화 장치 및 그에 적용되는 문턱치 변조 방법을 제공함에 목적이 있다.

3. 발명의 해결 방법의 요지

본 발명은, 입력 화소값을 갱신하기 위한 입력 화소 갱신수단; 상기 입력 화소 갱신수단로부터 출력된 현재의 화소를 이진화하는 이진화수단; 상기 이진화수단의 출력 영상의 오차값을 검출하는 이진화 오차 검출수단; 상기 이진화수단의 소정의 문턱치를 변조하기 위한 문턱치 변조수단; 및 상기 입력 화소값에 대한 갱신정보값을 상기 입력 화소 갱신수단으로 전달하는 오차 및 갱신정보값 전달수단을 포함한다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 지그재그 방식에 사용되는 오차 확산 계수를 이용한 디지털 영상을 이진화하는데 이용됨.

Description

지그재그 방식에 사용되는 오차 확산 계수를 이용한 디지털 영상 이진화 장치 및 그에 적용되는 문턱치 변조 방법

본 발명은 지그재그방식에 사용되는 오차 확산 계수를 이용한 디지털 영상 이진화 장치 및 그에 적용되는 문턱치 변조 방법에 관한 것으로서, 특히 회색조로 나타나는 디지털 영상을 흑색과 백색만을 사용하여 원영상과 동일하게 보이도록 이진화함에 있어, 지그재그 방식에 사용되는 오차 확산 계수를 이용해 갱신한 입력 화소값을 문턱치를 변조하여 이진화하는 디지털 영상 이진화 장치 및 그에 적용되는 문턱치 변조 방법에 관한 것이다.

통상 대부분의 영상은 아날로그 영상으로 존재하는데, 이러한 아날로그 영상은 공간 좌표에서의 샘플링과 이진화를 거쳐 디지털 영상으로 변환되어 사용된다. 즉, 디지털 영상은 샘플링 영역 내에서의 빛의 반사도에 따라 이진화된 계조값을 갖게된다. 예를 들어, 흑백 디지털 영상의 경우 흰색과 검정색 사이를 256단계로 구분하여 이진화했을 때, 디지털 영상은 흰색과 검정색 뿐만아니라 254단계의 다양한 회색을 표현하게 된다. 이러한, 흑백 디지털 영상은 목적에 따라 디지털 영상 처리 기술에 의하여 처리되어 모니터에 디스플레이되거나 레이저 프린터, 잉크젯 프린터, 디지털 복사기등의 영상 출력 기기들을 통해 출력된다.

대부분의 영상 출력 기기들은 흰색 종이위에 일정한 크기의 점들을 격자 위에 인쇄한다. 즉, 영상 출력 기기는 종이의 바탕색인 흰색이나 잉크 또는 토너의 색만을 표현할 수 있다.

인쇄될 입력 영상이 연속 계조 영상일 경우 입력 영상은 인쇄전에 이진 영상으로 변환되고, 변환된 이진 영상이 출력 기기를 통해 인쇄된다. 이와 같이, 연속 계조 영상을 이진 영상으로 변환하는 기술을 영상 해프토닝(Halftoning) 기술이라 한다. 흑백 출력 기기의 경우 주어진 면적에 인쇄된 검정색 점들은 일정 거리에서 보변 인쇄된 각각의 검정색 점들로서 인지되지 못하고 인쇄된 점들의 개수나 크기에 따라 평균값으로서의 회색으로 인지하게 된다. 이는 인간의 시각 분해 능력의 한계 때문에 생기는 착각이다. 따라서, 인쇄된 영상의 화질은 이진화에 사용된 해프토닝 기법에 의해 좌우되고 있다.

한편, 현재까지 발표된 다양한 영상 해프토닝 방법들은 망점 처리(Dither ing) 방법, 오차 확산(Error Diffusion) 방법, 그리고 최적화를 통한 해프토닝 방법으로 분류할 수 있다. 망점 처리 방법은 해프토닝되어야 할 화소의 계조값을 미리 정해진 문턱치 배열로서 이진화하는 방법이다. 오차 확산 방법에서는 주어진 화소를 이진화함으로써, 발생되는 오차를 주위 화소들에게 전달하고, 이와 같이 전파된 오차값은 주위 화소들의 이진화시에 고려되어 진다. 최적화를 이용한 해프토닝 방법이란 입력 연속 계조 영상과 이진 영상간의 차이를 오차 기준으로 정하고, 이를 통계학적 방법이나, 신경 회로망 및 유전자 알고리즘 등의 최적화 기법을 이용하여 최소화함으로써, 이진화를 수행하는 방법 등을 의미한다.

현재 가장 널리 사용되는 해프토닝 방법으로는 망점 처리 방법과 오차 확산 방법을 들 수 있는데, 망점 처리 방법은 빠른 속도 때문에 널리 사용되고, 또한 오차 확산 방법은 출력 이진 영상의 우수한 화질 때문에 널리 사용되고 있다.

이러한, 오차 확산 방법으로는 프로이드(Floyd)와 스테인베르그(Steinberg)에 의해 처음 제안되어 l975년 SID(Society For Information Display) 국제 심포지엄 기술개요집을 통해 발표된 "An adaptive algorithm for spatial gray scale"을 들 수 있다. 이때, 발표된 오차 확산 방법은 다음 수학식들과 같이 나타낼 수 있다.

상기 [수학식 1]에서, e(m, n)은 이진화되어 출력된 출력 영상의 오차값이며, u(m, n)은 이전 화소로부터 전파된 오차들을 이용하여 현재의 입력 화소를 갱신시킨 화소값이고, b(m, n)은 이진화되어 출력된 출력 영상의 (m, n)번째 화소로서 '0'과 '255'중 하나의 값을 갖게 된다.

그리고, 상기 [수학식 1]에서 u(m, n) 〉 t(m, n)(단, t(m, n)은 (m, n)에 관계없이 소정의 기준 문턱치로서 'l27'이다.)이면 b(m, n)=255이고, 만일 u(m, n) 〉 t(m, n)이 아니면 b(m, n)=0이다.

상기 [수학식 2]에서, i(m, n)은 주어진 입력 연속 계조 영상의 (m, n)번째 화소로서 {0,1,2, ···,255}의 값을 갖으며, R은 오차가 전파될 주위 화소들의 집합이고, w(k, l)은 R의 (k, l)번째 화소에 전파될 오차의 정도를 나타낸다. 그리고, k 및 l은 0을 제외한 정수이다.

그러나, 상기와 같은 오차 확산 방법은, 도 4a에서 볼 수 있듯이 몇몇 계조에서 사람 눈에 거슬리는 몇 가지 점의 규칙적인 배열로 인한 무늬(artifacts)를 가지고 있는데, 이러한, 무늬는 크게 "fingerprint" 무늬와 "worm" 무늬로 나눌 수 있다. 즉, "fingerprint" 무늬는 지문 모양의 규칙적인 패턴으로 중간정도의 계조값에서 많이 나타나지만, 프린터의 해상도가 높아짐에 따라 사람 눈에 잘 인지되지 않게 되었는데, 이에 반하여, "worm" 무늬는 아주 밝거나 아주 어두운 계조에서 점이 일정한 방향으로 늘어섬에 따라 나타나는 무늬로 프린터의 해상도가 높아짐에도 불구하고 여전히 눈에 심각하게 거슬리는 무늬로 남아 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 일정 계조수를 갖는 디지털 영상을 주어진 계조수보다 감소된 계조수의 영상으로 이진화함에 있어서, 지그재그 방식으로 디지털 영상을 이진화할 경우에 사용되는 오차 확산 계수를 이용하여, 갱신시킨 입력 화소값을 이진화하기 위해 사용되는 문턱치를 변조함으로써, 영상의 밝은 영역과 어두운 영역이 균일한 점 분포를 갖도록 할 수 있는 디지털 영상 이진화장치 및 그에 적용되는 문턱치 변조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지그재그 방식에 사용되는 오차 확산 계수를 이용한 디지털 영상 이진화 장치의 일실시예 블록도.

도 2는 본 발명에서 사용된 알고리즘을 영상에 적용할 때의 영상의 처리 방향을 나타낸 도면.

도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명에서 사용되는 오차 확산 계수를 나타낸 도면.

도 4a는 프로이드(Floyd) 및 스테인베르그(Steinberg) 오차 확산 계수를 사용하여 이진화한 연속 계조 영상을 나타낸 도면.

도 4b는 프로이드 및 스테인베르그 오차 확산 계수를 사용하여 지그재그 방식으로 이진화한 연속 계조 영상을 나타낸 도면.

도 4c는 도 3a 및 도 3b의 오차 확산 계수를 사용하여 지그재그방식 방식으로 이진화한 연속 계조 영상을 나타낸 일실시예 도면.

도 4d는 팬(Fan)이 제안하는 방법을 사용하여 이진화한 연속 계조 영상을 나타낸 도면.

도 4e는 이스크백크(Eschbach)가 제안하는 방법을 사용하여 이진화한 연속 계조 영상을 나타낸 도면.

도 4f는 본 발명에 따른 오차 확산 계수와 문턱치 변조 방법을 사용하여 이진화한 연속 계조 영상을 나타낸 일실시예 도면.

도 5a는 팬이 제안하는 방법을 사용하여 이진화한 영상을 나타낸 도면.

도 5b는 이스크백크가 제안하는 방법을 사용하여 이진화한 영상을 나타낸 도면.

도 5c는 본 발명에 따른 오차 확산 계수와 문턱치 변조 방법을 사용하여 이진화한 영상을 나타낸 일실시예 도면.

도 6a는 일반 영상에 프로이 및 스테인베르그 오차 확산 계수를 적용하여 이진화한 영상을 나타낸 예시도.

도 6b는 일반 영상에 이스크백크가 제안하는 방법을 적용하여 이진화한 영상을 나타낸 예시도.

도 6c는 일반 영상에 본 발명에 따른 오차 확산 계수와 문턱치 변조 방법을 적용하여 이진화한 영상을 나타낸 일실시 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110: 입력 화속 갱신부 120: 이진화부

130: 이진화 오차 검출부 140: 문턱치 변조부

150: 오차 및 갱신정보값 전달부

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일정 계조수를 갖는 디지털 영상을 주어진 계조수보다 감소된 계조수의 영상으로 이진화하기 위한 장치에 있어서, 독취수단으로부터 전달된 입력 화소값에 갱신정보값을 이용하여, 상기 입력 화소값을 갱신하기 위한 입력 화소 갱신수단; 소정의 문턱치를 이용하여, 상기 입력 화소 갱신수단에 의해 갱신된 현재의 화소를 이진화하여, 이진화한 현 화소의 출력 영상을 출력하는 이진화수단; 상기 입력 화소 갱신수단의 출력신호를 이용하여, 상기 이진화수단으로부터 출력된 이진화 출력 영상의 오차값을 검출하기 위한 이진화 오차 검출수단; 상기 입력 화소값과 상기 이진화수단으로부터 전달된 현 화소의 출력 영상에 따라, 상기 이진화수단의 소정의 문턱치를 변조하기 위한 문턱치 변조수단; 및 상기 이진화 오차 검출수단으로부터 전달된 현 화소의 이진화 오차값을 주위의 화소로 전달하고, 이전 화소의 오차값과 소정의 오차 확산 계수를 이용하여 상기 입력 화소에 대한 갱신정보값을 상기 입력 화소 갱신수단으로 출력하는 오차 및 갱신정보값 전달수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은 일정 계조수를 갖는 디지털 영상을 주어진 계조수보다 감소된 계조수의 영상으로 이진화하기 위한 문턱치 변조 방법에 있어서, 입력 화소값과 소정의 기준 문턱치의 크기를 비교하는 제 l 단계; 상기 제 1 단계의 비교결과에 따라, 이진화된 현 화소의 출력 영상값을 결정하는 제 2 단계; 및 결정된 출력 영상값에 따라, 밝은 영역이나 어두운 영역에서 서로 인접한 두 화소가 방향성을 나타내고 서로 이웃하면서 이진화되지 않도록 하여 근접 화소의 이진화에 이용될 문턱치를 변조하는 제 3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

사람의 눈은 균일한 도트가 45°(135°)의 방향성을 가질 때, 가장 둔감하다. 즉, 도트를 잘 인식하지 못하게 되어 출력화상이 이진화상이 아닌 연속화상인 것으로 착각하게 된다.

일반적인 망점처리 방식의 경우 밝은 영역의 도트분포가 짧고 구불구불한 벌레(worm) 형태를 띄어 사람의 눈에 쉽게 띄어, 출력화상의 질이 떨어지게 된다.

본 발명은 디지털 이진 출력장치(디지털 복사기, 프린터, 팩스)의 망점처리에 있어서 출력물의 밝은 영역에서의 도트 분포가 균일하고, 또한 45°(135°)의 방향성을 가지도록 하여 시각적으로 사람이 가장 편안하게 받아들일 수 있는 화상을 만든다.

디지털 이진 출력장치에서 다양한 계조를 가지는 원고를 출력하고자 할 때, 출력물 또한 다양한 계조를 가잔것처럼 보이기 위하여(이진 출력장치이므로 항상 백색과 흑색 두 가지이다) 망점처리를 하게 되는데, 이때 출력물은 다양한 계조를 가진 것처럼 인지된다. 출력물은 다양한 계조(일반적으로 256계조로 나눈다)를 표현하기 위해서 각 계조를 표현하는 도트의 분포를 가진다. 기존의 망점처리 방법을 사용할 때, 밝은 영역에서의 계조를 표현하는 도트의 분포가 짧고 구불구불한 벌레모양의 사람의 눈에 심하게 거슬리는 모양을 띄게 되는데, 본 발명에서는 이러한 도트의 분포를 균일하도록 함으로써, 벌레모양의 패턴을 제거한다. 또한 이 균일한도트분포가 45°(135°)의 방향성을 띄게 함으로써, 사람이 도트를 가장 인지하기 힘들도록 한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 지그재그 방식에 사용되는 오차 확산 계수를 이용한 디지털 영상 이진화 장치의 일실시예 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 디지털 영상 이진화 장치는, 전달된 입력 화소에 대한 갱신정보값을 이용하여, 입력 화소값을 갱신하기 위한 입력 화소 갱신부(1lO)와, 소정의 문턱치를 이용하여, 입력 화소 갱신부(110)에 의해 갱신된 현재의 화소를 이진화하여, 이진화한 출력 영상을 출력하는 이진화부(120)와, 입력 화소 갱신부(1lO)의 출력신호를 이용하여, 이진화부(120)로부터 출력된 이진화 출력 영상의 오차값을 검출하기 위한 이진화 오차 검출부(130)와, 입력 화소값과 이진화부(120)로부터 전달된 현 화소의 출력 영상에 따라, 이진화부(120)의 문턱치를 변조하기 위한 문턱치 변조부(l40)와, 이진화 오차 검출부(130)로부터 전달된 현 화소의 오차값을 주위의 화소로 전달하고, 이전 화소의 오차와 소정의 오차 확산 계수를 이용하여 입력 화소에 대한 갱신정보값을 입력 화소 갱신부(1l0)로 출력하는 오차 및 갱신정보값 전달부(150)를 구비한다.

입력 화소 갱신부(1l0)는 입력 화소값과 오차 및 갱신정보값 전달부(150)로부터 전달된 입력 화소에 대한 갱신정보값을 가산하기 위한 가산기로 이루어진다.

이진화 오차 검출부(130)는 입력 화소 갱신부(1lO)에 의해 갱신된 화소값에서 이진화부(120)로부터 전달된 현 화소의 출력 영상을 감산하기 위한 감산기로 구성된다.

그러면, m,n번째 화소의 계조값을 입력 화소값{ i(m, n)}이라고 가정하여, 상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 지그재그 방식에 사용되는 오차 확산 계수를 이용한 디지털 영상 이진화 장치의 동작을 상세하게 설명한다.

오차 및 갱신정보값 전달부(l50)는 현재 화소의 위치 m,n에서 k,l번째 떨어진, 즉 (m-k,m-l)에 위치한 화소들에서 계산되었던 오차값을 입력받아, 이 오차값과 미리 설정된 확산 오차 계수(도 3a 및 도 3b에 도시 되었음)를 이용하여 입력 화소값{ i(m, n)}을 갱신시키는데 이용될 갱신정보 값을 계산하여, 입력 화소 갱신부(2lO)로 출력한다. 이때, 오차 및 갱신정보값 전달부(l50)는 이진화 오차 검출부(130)에 의해 검출된 현재 화소의 오차값, 즉 m,n번째의 화소의 오차값{ (m, n)}을 오차 버퍼(도시되지 않았음)에 저장한다.

이렇게, 오차 및 갱신정보값 전달부(150)로부터 입력 화소값{ i(m, n)}에 대한 갱신정보값이 전달되면, 입력 화소 갱신부(1l0)는 원래 화상의 계조값에 전달된 갱신정보값을 가산하여 이진화 영상의 국부 계조 평균이 원화상과 같아지도록, 입력 화소값{ t(m, n)}을 갱신하여, 갱신된 화소값{ u(m, n)}을 이진화부(120)와 이진화 오차 검출부(130)로 출력한다. 참고적으로, 상기 [수학식 2]는 입력 화소값{ i(m, n)}을 갱신하는 과정을 나타내는 것이다.

이어서, 이진화부(120)는 입력 화소 갱신부(1l0)에 의해 갱신된 화소값{ u(m, n)}이 미리 설정된 기준문턱치{ t(m, n)}(단, 본 발명에서의 m,n번째 화소의 문턱치{ t(m, n)}의 초기값은 l27.5이다.)보다 큰지를 비교하고, 이 비교 결과에 따라 갱신된 화소값{ u(m, n)}을 이진화하여, 이진화한 현 화소의 출력 영상{ b(m, n)}을 출력한다. 즉, 입력 화소 갱신부(110)의 출력 화소값인 u(m, n)이 t(m, n)보다 크면, 이진화부(l20)의 출력 영상인 b(m, n)은 '255'가 되고, 만일 입력 화소 갱신부(110)의 출력 화소값인 u(m, n)이 문턱치{ t(m, n)}보다 크지 않으면, 이진화부(120)의 출력 영상인 b(m, n)은 '0'이된다.

이와 같이 이진화된 현 화소의 출력 영상{ b(m, n)}이 출력되면, 이진화 오차 검출부(130)는 입력 화소 갱신부(1lO)의 출력값인 u(m, n)에서 출력 영상인 b(m, n)을 감산하여 줌으로써, 이 출력 영상{ b(m, n)}의 이진화 오차값{ e(m, n)}을 검출하여 오차 및 갱신정보값 전달부(150)로 전달한다. 이렇게, 검출된 출력 영상의 이진화 오차값{ e(m, n)}은 오차 및 갱신정보값 전달부(150)를 통해 주위의 화소로 전달되어, 주위의 화소의 이진화에 이용된다. 참고적으로, 상기 [수학식 l]은 출력 영상{ b(m, n)}의 이진화 오차값{ e(m, n)}을 검출하는 과정을 나타내는 것이다.

이때, 문턱치 변조부(140)는 입력 화소값{ i(m, n)}과 현 화소의 출력 영상{ b(m, n)}을 비교하여, 비교 결과에 따라 이진화부(120)의 문턱치를 변조시키는데, 즉 밝은 영역이나 어두운 영역에서 서로 인접한 두 화소가 방향성을 나타내고, 서로 이웃하면서 이진화되지 않도록 하여, 근접 화소의 이진화에 이용될 문턱치를 바꾸어주는 것이다.

이러한, 문턱치 변조부(l40)에 대한 동작은, 이하에서 설명되는 디지털 영상 이진화를 위한 문턱치 변조 방법에 의해 잘 이해될 것이다.

그러면, 본 발명에 따른 문턱치 변조 방법을 다음 수학식들을 이용하여 상세하게 설명한다.

먼저, 밝은 영역(즉, i(m, n) 〉 127)의 검은 화소의 분포를 생각해보면, 어떤 점이 검은 화소로 결정되었을 경우, 아직 처리되지 않은 주위점의 문턱치를 낮추어 주므로써, 검은 화소가 서로 이웃하지 않도록 할 수 있다. 이때, 낮추어 주는 문턱치의 값은 해당하는 화소의 입력 계조에 의해 결정된다. 만약, 어떤 점이 흰 점으로 이진화 되었을 경우는, 아직 처리되지 않은 이웃 점으로 자신의 문턱치의 상수배(〈l)를 전파하면서, 문턱치를 높여줌으로 다음 위치에 검은 화소를 유도하게 된다. 이때, 높여 주는 문턱치의 값은 역시 해당하는 화소의 입력 계조에 의해 결정되어진다. 또한, 상기와 동일한 과정이 어두운 영역(즉, i(m, n) ≤ l27)에서도 적용된다.

이와 같은 과정은 다음 수학식들과 같이 나타낼 수 있다. 여기에서, 모든 문턱치인 t(m, n)은 l27.5의 초기값을 갖는다.

우선, 밝은 영역의 경우에는 다음 [수학식 3]과 같이 나타낸다.

상기 [수학식 3]에서, t(m+p, n+q)는 현재 처리하려는 (m, n)번째 화소에서 (p, q)만큼 떨어진 위치의 문턱치이며, T_f1(p,q)과 T_f2는 "문턱치 변조 계수"로 문턱치의 증분을 결정하게 된다.

그리고, 상기 [수학식 3]에서와 같이 현재 화소가 검은 화소로 결정되었을 경우, 이웃하는 화소의 문턱치는 T_f2만큼 낮아지게 되고, T_f1(m,n)은 낮아진 문턱치가 원래의 값으로 환원하는데 걸리는 시간을 결정하게 된다. 즉, T_f1(p,q), T_f2는 각각 다음 수학식들과 같이 정의된다.

즉, i(m, n)=0이면, T_f1(p,q)=0이고, T_f2=0이 된다. 하지만, i(m, n)=0이 아니면, T_f1(p,q)과 T_f2는 각각 다음 [수학식 4] 및 [수학식 5]와 같이 정의된다.

여기서, ρ(p, q)는 (p, q)에 의하여 결정되며, ρ, σ, s, t는 소정의 상수이다.

그리고, 본 발명에서 제안하는 문턱치 변조 방법은 문턱치 변조 계수 T_f1과 T_f2에 의해서 결과 영상의 화질이 결정된다. 즉, T_f1이 너무 큰 값이 선택된다면 국부 평균 값이 원영상과 일치하지 않으며, 계조값이 바뀌는 영역에서 늦은 응답 특성을 띄게 된다. 만약, T_f2값이 너무 작으면 화소 분포의 개선이 이루어지지 않는다.

다음은, 어두운 영역(즉, i(m, n) ≤127)인 경우에, t(m+p, n+q)는 다음 [수학식 6]과 같이 정의된다.

상기 [수학식 6]에서, b(m, n)=0인 경우, T_f2에 의해 높아진 문턱치를 점차 환원시켜주는 과정을 나타내며, b(m, n)=0이 아닌 경우 흰 화소끼리 서로 이웃하지 않도록 흰 화소 주위의 문턱치를 높여준다.

본 발명에서는 밝은 영역과 어두운 영역에서의 점의 분포를 고르게하고, 이진화 오차값과 문턱치 변조값을 좌우 대칭이 되도록 전파시키기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같은 지그재그 방향의 처리 순서를 사용하였다. 그러나, 종래의 Floyd 및 Steinberg의 오차 확산 계수를 사용하여 지그재그 방식으로 이진화할 경우에는, 다음 [수학식 7]의 1/4 및 3/4 계조 부분에서, 도 4b에 도시된 바와 같은 수직 방향의 원치 않는 무늬가 나타나게 되었다.

따라서, 이와 같이 도 4b에 나타난 수직 방향의 원치 않는 무늬를 제거하기 위하여 도 3a 및 도 3b에 도시된 새로운 오차 확산 계수를 사용하였다. 여기서, 도3a 및 도 3b는 각각 짝수줄과 홀수줄에서 사용되는 오차 확산 계수이다.

특히, 본 발명에서 제안한 오차 확산 계수는 다음 [수학식 7]과 같이 나타낼 수 있다.

상기 [수학식 7]에서, w는 주위의 화소에 전파될 오차의 정도를 나타낸다.

도 4c는 도 3a 및 도 3b에 도시된 오차 확산 계수를 사용하여, 현 화소를 이진화한 영상을 나타내는 것으로서, 이를 도 4b와 비교하여 보면 도 4b에서 나타난 수직 방향의 무늬가 제거되었음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명에서 제안한 오차 확산 계수와 문턱치 변조 방법을 평가하기 위해 몇 가지 영상에 대한 실험을 수행하였는데, 연산량을 줄이기 위해 문턱치 변조는 현재 처리하는 화소의 다음 화소와 바로 아래 줄에 위치한 화소의 문턱치에 대해서만 실험을 수행하였다. 즉, 현재 처리하고 있는 줄의 처리 방향에 따라 t(m, n+1) 또는 t(m, n-1)과 t(m+1, n)의 값이 영향을 받게 된다. 상기 [수학식 3]과 상기 [수학식 6]에서, (p, q)=(0,l) 또는 (p, q)=(0,-l)일 때 ρ(p, q)=3.2가 사용하였고, ρ(p, q)=(1,0)일 때 ρ(p, q)=2.4가 사용하였다.

도 4a 는 Floyd 및 Steinberg 오차 확산 계수를 사용하여 이진화한 연속 계조 영상을 나타낸 것이다.

도 4b 는 Floyd 및 Steinberg 오차 확산 계수를 사용하여 지그재그 방식으로 이진화한 연속 계조 영상을 나타낸 것이다.

도 4c 는 상기 도 3a 및 도 3b의 오차 확산 계수를 사용하여 지그재그방식 방식으로 이진화한 연속 계조 영상을 나타낸 일실시예 도면이다.

도 4f 는 본 발명에서 제안한 오차 확산 계수와 문턱치 변조 방법을 사용하여 이진화한 연속 계조 영상으로서, 이를 본 발명에서 제안한 문턱치 변조 방법을 사용하지 않고 이진화한 도 4a, 도 4b 및 도 4c와 비교하여 보면, 밝은 영역과 어두운 영역에서 화소 분포가 매우 균일해졌고, 또한 더 빠른 응답을 보임을 알 수 있다.

도 4d 및 도 4e 는 각각 Fan과 Eschbach가 제안하는 방법을 사용하여 이진화한 연속 계조 영상을 나타낸 것으로서, 밝은 영역과 어두운 영역에서의 화소의 분포를 더 자세히 보기 위해 246, 248, 250 그리고 252 네 가지 계조와 135의 배경값을 가지는 실험 영상을 사용하여 새로운 실험하였는데, 이 실험결과에 대한 영상을 각각 나타내는 것이 도 5a 및 도 5b이다.

도 4f 는 본 발명에 따른 오차 확산 계수와 문턱치 변조 방법을 사용하여 이진화한 연속 계조 영상을 나타낸 것으로서, 상기와 마찬가지로 밝은 영역과 어두운 영역에서의 화소의 분포를 더 자세히 보기 위해 246, 248, 250 그리고 252 네 가지 계조와 l35의 배경값을 가지는 실험 영상을 사용하여 새로운 실험하였는데, 도 5c에 도시된 바와 같은 새로운 실험 결과 영상을 얻었다.

따라서, 도 5c를 5a 및 5b와 비교하여 볼 때, 본 발명에서 제안하는 방법이 종래의 방법들 보다 좋거나 비슷한 정도의 균일한 점 분포를 나타내며, 또한 사람의 눈이 잘 인지하지 못하는 45° 방향의 방향성을 나타냄을 알 수 있다.

도 6a 는 일반 영상에 Floyd 및 Steinberg 오차 확산 계수를 적용하여 이진화한 영상을 나타낸 예시도로서, 사람의 눈에 장애가 되는 'worm' 무늬가 나타나고 있음을 관찰할 수 있다.

도 6b 는 일반 영상에 Eschbach가 제안하는 방법을 적용하여 이진화한 영상을 나타낸 예시도로서, 도 6a에 나타난 'worm' 무늬는 제거되었으나 점들이 수직 방향으로 분포하고 있음을 알 수 있는데, 수직 및 수평 방향으로 분포된 점들은 사람의 시각에 민감하게 보이는 문제점이 있다.

도 6c 는 일반 영상에 본 발명에 따른 오차 확산 계수와 문턱치 변조방법을 적용하여 이진화한 영상을 나타낸 일실시 예시도로서, 'worm' 무늬가 제거되었고, 점들이 사람의 시각적으로 덜 민감한 45° 방향으로 분포되어 있음을 알 수 있다.

상기에서 대비한 바와 같이, 본 발명에서는, 도 6a에 나타난 'worm' 무늬를 제거하면서, 도 6b에 나타난 시각적으로 민감한 수직 및 수평 방향의 점들이 도 6c에서와 같이 시각적으로 덜 민감한 45° 방향으로 분포되도록 함으로써, 출력 영상의 질을 높이고 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 지그재그 방식으로 디지털 영상을 이진화할 경우에 사용되는 오차 확산 계수를 이용하여, 갱신시킨 입력 화소값을 이진화하기 위해 사용되는 문턱치를 변조함으로써, 영상의 밝은 영역과 어두운 영역이 균일한 점 분포를 갖도록하여, 'worm' 무늬를 제거하고, 또한 출력 영상의 질을 현저하게 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 일정 계조수를 갖는 디지털 영상을 주어진 계조수보다 감소된 계조수의 영상으로 이진화하기 위한 장치에 있어서, 독취수단으로부터 전달된 입력 화소값에 갱신정보값을 이용하여, 상기 입력 화소값을 갱신하기 위한 입력 화소 갱신수단; 소정의 문턱치를 이용하여, 상기 입력 화소 갱신수단에 의해 갱신된 현재의 화소를 이진화하여, 이진화한 현 화소의 출력 영상을 출력하는 이진화수단; 상기 입력 화소 갱신수단의 출력신호를 이용하여, 상기 이진화수단으로부터 출력된 이진화 출력 영상의 오차값을 검출하기 위한 이진화 오차 검출수단; 상기 입력 화소값과 상기 이진화수단으로부터 전달된 현 화소의 출력 영상에 따라 상기 이진화수단의 소정의 문턱치를 변조하기 위한 문턱치 변조수단; 및 상기 이진화 오차 검출수단으로부터 전달된 현 화소의 이진화 오차값을 주위의 화소로 전달하고, 이전 화소의 오차값과 소정의 오차 확산 계수를 이용하여 상기 입력 화소에 대한 갱신정보값을 상기 입력 화소 갱신수단으로 출력하는 오차 및 갱신정보값 전달수단을 포함하는 지그재그 방식에 사용되는 오차 확산 계수를 이용한 디지털 영상 이진화 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 입력 화소 갱신수단은, 상기 입력 화소값과 상기 오차 및 갱신정보값 전달수단으로부터 전달된 입력 화소에 대한 갱신정보값을 가산하기 위한 가산수단을 포함하는 지그재그 방식에 사용되는 오차 확산 계수를 이용한 디지털 영상 이진화 장치.
3. 제l항에 있어서, 상기 이진화 오차 검출수단은, 상기 입력 화소 갱신수단에 의해 갱신된 화소값에서 상기 이진화수단으로부터 전달된 현 화소의 출력 영상을 감산하기 위한 감산수단을 포함하는 지그재그 방식에 사용되는 오차 확산 계수를 이용한 디지털 영상 이진화 장치.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 이진화 수단은, 화상의 이진화를 지그재그 방향으로 처리하여, 이 결과 출력물의 밝은 영역에서의 도트 분포를 균일하게 하고, 도트 분포(화상의 이진화 결과 화상)가 45°의 방향성을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 지그재그 방식에 사용되는 오차 확산 계수를 이용한 디지털 영상 이진화 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 오차 확산 계수는, 상기 오차 및 갱신정보값 전달수단에 미리 설정되되, 지그재그 방식으로 이진화 처리 순서를 정하는 경우에 사용되는 것을 특정으로 하는 지그재그 방식에 사용되는 오차 확산 계수를 이용한 디지털 영상 이진화 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 오차 확산 계수는, 실질적으로, 하기의 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 지그재그 방식에 사용되는 오차 확산 계수를 이용한 디지털 영상 이진화 장치.

   (단, w(2,1), w(2,0), w(1,1), w(1,0), w(0,1)은 주위의 화소에 전파도리 오차의 정도임)
7. 일정 계조수를 갖는 디지털 영상을 주어진 계조수보다 감소된 계조수의 영상으로 이진화하기 위한 문턱치 변조 방법에 있어서, 입력 화소값과 소정의 기준 문턱치의 크기를 비교하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계의 비교결과에 따라, 이진화된 현 화소의 출력 영상값을 결정하는 제 2 단계; 및 결정된 출력 영상값에 따라, 밝은 영역이나 어두운 영역에서 서로 인접한 두 화소가 방향성을 나타내고 서로 이웃하면서 이진화되지 않도록 하여 근접 화소의 이진화에 이용될 문턱치를 변조하는 제 3단계를 포함하는 디지탈 영상 이진화를 위한 문턱치 변조 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 출력 영상값은, 기 설정된 하이레벨 값(실질적으로 '255') 혹은 로우레벨 값(실질적으로 '0')인 것을 특정으로 하는 디지털 영상 이진화를 위한 문턱치 변조 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 제 3 단계에서는, 상기 제 l 단계에서 상기 입력 화소값이 상기 소정의 기준 문턱치보다 크고, 상기 제 2 단계에서 상기 출력 영상값이 '255'이면, t(m+p, n+q)=t(m+p, n+q)+T_f1(p,q)×t(m,n) (단, t(m, n)은 현재 처리하고 있는 m, n번째 화소의 기준 문턱치이고, t(m+p, n+q)는 현재 처리하려는 (m, n)번째 화소에서 (p, q)만큼 떨어진 위치에 있는 화소의 문턱치이며, T_f1(p,q)는 "문턱치 변조 계수"임)을 수행하여 근접 화소의 문턱치를 변조하고, 상기 제 l 단계에서 상기 입력 화소값이 상기 소정의 기준 문턱치보다 크고, 상기 제 2 단계에서 상기 출력 영상값이 '0'이면, t(m+p, n+q)=T(m+p, n+q)+T_f2(단, t(m+p, n+q)는 현재 처리하려는 (m, n)번째 화소에서 (p, q)만큼 떨어진 위치에 있는 화소의 문턱치이며, T_f2는 "문턱치 변조 계수"임)을 수행하여 근접 화소의 문턱치를 변조하는 것을 특정으로 하는 디지털 영상 이진화를 위한 문턱치 변조 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 제 3 단계에서는, 상기 제 l 단계에서 상기 입력 화소값이 상기 소정의 기준 문턱치보다 크지 않고, 상기 제 2 단계에서 상기 출력 영상값이 '0'이면, t(m+p, n+q)=t(m+p, n+q)-T_f1(p,q)×t(m,n) (단, t(m, n)은 현재 처리하고 있는 m, n번째 화소의 기준 문턱치이고, t(m+p, n+q)는 현재 처리하려는 (m, n)번째 화소에서 (p, q)만큼 떨어진 위치에 있는 화소의 문턱치이며, T_f1(p,q)는 "문턱치 변조 계수"임)을 수행하여 근접 화소의 문턱치를 변조하고, 상기 제 l 단계에서 상기 입력 화소값이 상기 소정의 기준 문턱치보다 크지 않고, 상기 제 2 단계에서 상기 출력 영상값이 '255'이면, t(m+p, n+q)=t(m+p, n+q)-T_f2(단, t(m+p, n+q)는 현재 처리하려는 (m, n)번째 화소에서 (p, q)만큼 떨어진 위치에 있는 화소의 문턱치이며, T_f2는 "문턱치 변조 계수"임)을 수행하여 근접 화소의 문턱치를 변조하는 것을 특정으로 하는 디지털 영상 이진화를 위한 문턱치 변조 방법.
11. 제7항 내지 제1 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정의 기준 문턱치는, 실질적으로, '127.5'인 것을 특정으로 하는 디지털 영상 이진화를 위한 문턱치 변조 방법.