KR20020017526A - A Principal Distance Based Error Diffusion Technique - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An error diffusion method is provided to convert a continuous gradation image, having brightness values with a range of 0 to 155, into a half-toned image, corresponding to a principal distance being an ideal distance of white or black pixels, and to calculate a minor pixel distance by using an MPOA(Minor Pixel Offset Array) method so that it can generate a regular distribution of the continuous gradation image. CONSTITUTION: The method comprises steps of defining an ideal distance, between a few pixels for expressing a regular distribution, as a principal distance, converting a gradation value of an image into the principal distance, defining a length of a minor pixel distance and the principal distance as conditions for a regular distribution, half-toning the image converted into the principal distance, calculating the minor pixel distance and using the calculated minor pixel distance as a half-tone threshold value, using the minor pixel distance as the half-tone threshold value in a gradation range of larger than 128, using the minor pixel distance with a minus sign attached as the half-tone threshold value in a gradation range of smaller than 128, and defining the difference between a pixel value, converted into the principal distance, and the principal distance of a half-toned pixel, as an error.

Description

주거리 기반의 오차확산 방법{A Principal Distance Based Error Diffusion Technique}Principal Distance Based Error Diffusion Technique

본 발명은 주거리 기반의 오차확산 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 프린터와 같은 이진 출력장치에서 영상을 표현하기 위하여 0에서 255 사이의 값을 갖는 연속계조 영상을 주거리에 해당하는 값으로 변환된 화소값과 이진화된 화소의 주거리의 차이를 오차로 정의하고 마이너 픽셀 오프셋 어레이(Miner PixelOffset Array, MPOA) 기법을 사용하여 최소 화소거리를 계산함으로써 연속계조 영상의 균일한 분포를 생성하기 위한 주거리 기반의 오차확산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an error diffusion method based on principal distance, and more particularly, a continuous gray scale image having a value between 0 and 255 as a value corresponding to the principal distance in order to represent an image in a binary output device such as a digital printer. To create a uniform distribution of gradation images by defining the difference between the main distance of the converted pixel value and the binarized pixel as an error and calculating the minimum pixel distance using the Miner PixelOffset Array (MPOA) technique. The present invention relates to a main distance based error diffusion method.

종래에 256 단계의 명암을 표현할 수 있는 연속계조(連續係調) 영상을 프린터와 같이 흑색과 백색만을 표현할 수 있는 이진 출력장치로 표현하기 위해서는 흑색과 백색만으로 구성된 이진계조 영상으로 변환해야 한다. 더욱이 디지털 프린터와 같은 이진 출력장치에서 영상을 표현하기 위해서는 연속계조 영상을 이진계조 영상으로 변환하는 하프토닝(Halftoning) 기법이 요구된다.Conventionally, in order to express a continuous gradation image capable of expressing 256 levels of contrast with a binary output device capable of expressing only black and white like a printer, it is necessary to convert it into a binary gradation image composed of only black and white. Furthermore, in order to represent an image in a binary output device such as a digital printer, a halftoning technique for converting a continuous grayscale image into a binary grayscale image is required.

이때, 연속계조 영상을 이진계조 영상으로 변환할 때에 필연적으로 이진화 오차가 발생하게 된다. 하프토닝 기법들 중에서 현재 널리 사용되는 오차확산 방법은 이진화 오차에 대한 저역 필터링의 과정을 수행하는 것으로 알려져 있다. 이러한 저역 필터링의 과정은 저주파 성분에 민감한 사람의 시각 특성에 부합하는 이진계조 영상을 생성한다.At this time, when converting the continuous grayscale image into a binary grayscale image, a binarization error necessarily occurs. Among the half-toning techniques, the error diffusion method currently widely used is known to perform a low pass filtering process for binarization errors. This low-pass filtering process produces binary grayscale images that match the visual characteristics of people sensitive to low-frequency components.

이러한 장점에도 불구하고 오차확산 방법은 특정 계조에서 검은 점 또는 흰 점이 일정 방향으로 나열되는 시각적으로 좋지 않은 패턴이 발생하고, 특히 검은 점 또는 흰 점들이 사람의 시각에 민감하게 반응하는 밝은 계조와 어두운 계조에서 균일하게 분포하지 못하는 문제점이 발생한다. 이와 같이 밝은 계조와 어두운 계조에서의 비 균일한 분포는 이진계조 영상의 화질을 저하시키는 주된 요인이 된다.Despite these advantages, the error diffusion method produces a visually detrimental pattern in which black or white points are arranged in a certain direction at a particular gray level, and especially bright and dark colors in which black or white points are sensitive to human vision. There is a problem in that it is not evenly distributed in grayscale. Such non-uniform distribution in light and dark gradations is a major factor in degrading the image quality of a binary gradation image.

또한, 이진 출력장치를 이용하여 영상을 표현하기 위해서는 연속계조 영상을 이진 영상으로 변환하여야 하고, 연속계조 영상을 이진 영상으로 변환하는 이진화 기법(Halftoning)은 크게 디더링 방법, 오차확산 방법 및 최적화 기법을 이용한 방법 등으로 구분될 수 있다. 이진 영상을 생성하는 이진화 기법의 성능은 원 영상의 계조를 표현하는 계조의 재현성, 이진 영상에서의 잡음의 정도, 경계선의 재현성 및 인간 시각 특성에 적합한 이진 화소들의 분포 특성 등에 의해 좌우된다. 이들 중에서 특히 밝은 계조에서의 검은 점과 어두운 계조에서의 흰 점으로 정의되는 소수화소들의 균일한 분포 특성은 이진 영상의 화질에 큰 영향을 미친다.In addition, in order to represent an image using a binary output device, a continuous grayscale image must be converted into a binary image, and the halftoning method of converting a continuous grayscale image into a binary image is divided into dithering, error diffusion, and optimization techniques. It can be divided into methods used. The performance of the binarization technique for generating a binary image depends on the reproducibility of the gradation representing the gradation of the original image, the degree of noise in the binary image, the reproducibility of the boundary line, and the distribution characteristics of the binary pixels suitable for human visual characteristics. Among them, the uniform distribution of the hydrophobic pixels, which is defined as black points in light gray and white points in dark gray, has a great influence on the quality of binary images.

현재 가장 널리 사용되는 오차확산 방법은 화소를 이진화한 후에 발생하는 이진화 오차를 주위 화소들의 이진화에 고려토록 하여 평균적으로 이진화 오차를 최소화함으로써 원 영상의 계조를 표현하는 것이다. 또한 오차확산 방법은 이진화 오차에 대한 고역 필터링 과정을 통하여 저주파 성분에 민감한 인간시각에 적합하도록 이진 영상을 생성한다. 그러나 오차확산 방법은 이진화 오차의 전파과정만으로는 밝은 계조와 어두운 계조에서 균일한 분포를 생성하는데 한계가 있었다. 따라서, 균일한 분포를 생성하기 위한 최근에 발표된 대표적인 오차확산 방법으로는 이진 문턱 전파방법, 로드맵 방법 또는 주기함수를 이용한 이진 문턱값 변조방법 등과 같이 추가적인 연산과정을 통해 균일한 도트 분포를 얻는 방법들이 발표된 바 있다.Currently, the most widely used error diffusion method is to represent the gray level of the original image by minimizing the binarization error by taking the binarization error generated after binarizing the pixel into the binarization of the surrounding pixels. In addition, the error diffusion method generates a binary image suitable for human vision sensitive to low frequency components through a high pass filtering process for the binarization error. However, the error diffusion method has a limitation in generating a uniform distribution in light and dark gradations only by the propagation process of the binarization error. Therefore, a representative error diffusion method recently published for generating a uniform distribution is a method of obtaining a uniform dot distribution through an additional operation such as a binary threshold propagation method, a road map method, or a binary threshold modulation method using a periodic function. Have been announced.

상기 이진 문턱값 전파방법은 이진화 오차를 주위 화소로 전파하는 과정과 유사하게 입력 화소의 계조와 이진화 결과에 따라 문턱 자국(Threshold Imprint)을 가중하여 주위 화소로 전파함으로써 이진 문턱값을 변화시키는 방법이다.The binary threshold propagation method is a method of changing a binary threshold by weighting a threshold imprint according to the gray level and the binarization result of the input pixel and propagating it to the surrounding pixels similarly to the process of propagating the binarization error to the surrounding pixels. .

상기 이진 문턱값 전파방법은 전파과정의 추가로 인해 계산량이 증가하게 되고, 이진 문턱값의 변화가 이진화된 주위 화소들의 분포를 정확히 반영하지 못하기 때문에 특정 계조에서 균일하지 못한 분포가 발생하게 된다.In the binary threshold propagation method, the calculation amount increases due to the addition of the propagation process, and since the change in the binary threshold does not accurately reflect the distribution of the binarized surrounding pixels, an uneven distribution occurs at a specific gray level.

또한, 상기 로드맵 방법에서는 먼저, 전체 계조들을 오차확산에 의해 이진화할 중간 계조와 도트 분포에 민감한 나머지 계조의 두 가지로 구분한다. 도트 분포가 중요한 밝은 또는 어두운 계조를 갖는 화소들을 이진화할 때에는 계조값에 따라 이미 이진화된 영역에 대하여 소수화소의 유무를 검색한다. 그 결과로서 검색 범위내에 소수화소가 존재하지 않을 경우에 한하여 현재 이진화하려는 화소가 소수화소로 이진화 된다. 반면에, 중간 계조의 화소들에 대해서는 기존의 오차확산 방법과 동일한 과정에 의해 이진 화소를 결정한다.Further, in the road map method, first of all, the gray scales are divided into two kinds of intermediate gray scales to be binarized by error diffusion and the remaining gray scales sensitive to dot distribution. When binarizing pixels having light or dark gradations where dot distribution is important, the presence or absence of a minority pixel is searched for an area already binarized according to the gradation value. As a result, the pixel to be currently binarized is binarized to the minority pixel only when there is no minor pixel in the search range. On the other hand, for pixels of intermediate gray scale, the binary pixel is determined by the same process as the conventional error diffusion method.

이와 같이 로드맵 방법에서는 최대 검색범위(16라인 메모리)에 해당하는 이진 영상을 모두 저장해야 하는 단점이 있었다.As such, the roadmap method has a disadvantage in that all binary images corresponding to the maximum search range (16 line memory) must be stored.

또한, 상기 주기함수를 이용한 방법은 계조에 따라 균일 분포를 위한 소수화소들의 주거리를 주기함수의 주기로 정의하여 문턱값을 변화시키는 방법이다. 주기함수를 이용한 방법은 현재 이진화를 수행하는 화소의 계조값만으로 이진 문턱값을 결정하기 때문에 계산량의 증가가 거의 없으나, 소수화소들의 위치를 정확히 고려하지 않기 때문에 특정 계조에서 눈에 거슬리는 소수화소의 분포가 발생하게 된다.In addition, the method using the periodic function is a method of changing the threshold value by defining the main distance of the minority pixels for uniform distribution according to the gray scale as the period of the periodic function. In the method using the periodic function, there is almost no increase in the amount of calculation because the binary threshold is determined only by the gray level value of the pixel to be binarized. Will occur.

본 발명은 상기 오차확산 방법들에서 발생하는 문제점을 해소하기 위하여, 0에서 255 사이의 256 단계의 명암을 표현할 수 있는 값을 갖는 연속계조 영상을 균일한 분포를 위한 검은 점 또는 흰 점들의 이상적인 거리인 주거리(PrincipalDistance)에 해당하는 이진계조 영상으로 변환하고, 이진화가 수행되는 화소로부터 계조에 따라 가장 가까운 검은 점 또는 흰 점까지의 거리인 최소 화소거리(Minor Pixel Distance)를 계산하며, 주거리와 최소 화소거리와의 차이를 가중하여 이진 문턱을 조절하고, 최소 화소거리를 적은 계산량과 메모리량으로 계산하기 위하여 마이너 픽셀 오프셋 어레이(Miner Pixel Offset Array, MPOA)를 사용하여 영상의 일정 영역에서 주거리와 최소 화소거리가 평균적으로 같아지도록 입력 연속계조 영상의 계조값을 새로운 주거리 기반의 변수로 변환하는 방법을 제공하기 위한 것이 목적이다.In order to solve the problems caused by the error diffusion methods, an ideal distance of black or white points for uniform distribution of a continuous grayscale image having a value capable of expressing 256 levels of contrast between 0 and 255 can be solved. Converts to a binary gradation image corresponding to a principal distance, calculates a minimum pixel distance, which is the distance from the pixel where binarization is performed to the closest black or white point according to the gray scale, In order to adjust the binary threshold by weighting the difference between and the minimum pixel distance, and to calculate the minimum pixel distance with a small amount of calculation and a small amount of memory, a minor pixel offset array (MPOA) is used. Change the gradation value of the input continuous gradation image to a new main distance-based variable so that the distance and the minimum pixel distance are equal on average It is an object to provide a method for.

또한, 종래의 오차확산 방법에서 이진화에 따르는 계조값의 차이를 주위 화소들에 전파하는데 반하여, 본 발명에서는 주거리상의 차이가 전파되도록 하고, 오차확산 커널에 의해 수정된 주거리가 최소 화소거리보다 클 경우에만 소수화소로 이진화하여 소수화소들간의 거리가 평균적으로 주거리를 나타내도록 하기 위한 주거리 기반의 오차확산 방법을 제공하기 위한 것이 다른 목적이다.In addition, in the conventional error diffusion method, the difference in the gray value due to binarization is propagated to the surrounding pixels, whereas in the present invention, the difference in the main distance is propagated, and the main distance corrected by the error diffusion kernel is smaller than the minimum pixel distance. Another object of the present invention is to provide an error diffusion method based on a main distance for binarizing only a small number of pixels so that the distance between the minority pixels represents the main distance on average.

또한, 본 발명은 최소 화소거리를 계산하기 위해서는 로드맵 방법에서와 마찬가지로 현재 이진화를 수행하는 화소로부터 최대 주거리에 해당하는 상위 16라인의 모든 화소에 대하여 이진 화소의 종류와 2차원상에서의 위치를 저장하고, 최소 화소거리를 효과적으로 계산하기 위하여 마이너 픽셀 오프셋 어레이(Minor Pixel Offset Array) 기법으로 이미 이진화된 영역에서 소수화소의 종류와 위치를 1차원으로 저장하여 영상의 한 라인에 해당하는 메모리만으로 최소 화소거리를 결정하는 방법을 제시하기 위한 것이 또 다른 목적이다.Also, in order to calculate the minimum pixel distance, the present invention stores the type of binary pixel and the position in two dimensions for all pixels of the upper 16 lines corresponding to the maximum main distance from the pixel which is currently binarized, as in the roadmap method. In order to effectively calculate the minimum pixel distance, the minimum pixel distance is stored in one-dimensional by diminishing the type and position of the fractional pixels in the already binarized region by the Minor Pixel Offset Array technique. Another object is to present a method of determining distance.

도 1은 계조별 주거리를 나타낸 그래프,1 is a graph showing the main distance for each gray level;

도 2a 및 도 2b는 이진화 과정을 나타낸 도면,2A and 2B illustrate a binarization process;

도 3a는 M×N 영상에 대한 이진 영상의 일부를 나타낸 도면,3A is a diagram illustrating a part of a binary image for an M × N image;

도 3b는 도 3a의 이진화된 영역에 대한 po(k)값을 나타낸 도면,3B is a diagram showing po (k) values for the binarized region of FIG. 3A;

도 4a 및 도 4b는 최소 화소거리 계산방법을 예로 나타낸 도면,4A and 4B are views showing a minimum pixel distance calculation method as an example;

도 5는 계조별로 계산된 결과를 평균한 값을 나타낸 그래프,5 is a graph showing an average of the results calculated for each gray level;

도 6a∼도 6d는 단일 계조 250에 대한 실험결과를 나타낸 도면,6A to 6D show experimental results of a single grayscale 250;

도 7a∼도 7d는 일반 영상에 대한 실험결과를 나타낸 도면.7A to 7D are diagrams showing experimental results on a general image.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 균일한 분포를 나타내기 위한 소수화소들간의 이상적인 거리를 주거리로 정의하는 단계와, 영상의 계조값을 주거리로 변환하는 단계와, 최소 화소거리와 주거리의 대소를 균일 분포의 조건으로 정의하는 단계와, 주거리로 변환된 영상을 이진화하는 단계와, 최소 화소거리를 계산하여 이를 이진 문턱값으로 사용하는 단계와, 128보다 큰 계조에서는 최소 화소거리를 이진 문턱값으로 사용하고 128보다 작은 계조에서는 최소 화소거리에 음수를 취하여 이진 문턱으로 사용하는 단계와, 주거리로 변환된 화소값과 이진화된 화소의 주거리와의 차이를 오차로 정의하는 단계를 수행하는 것이 특징이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method comprising: defining an ideal distance between minority pixels for a uniform distribution as a main distance, converting a gray level value of an image into a main distance, Defining the magnitude of the principal distance as a condition of a uniform distribution, binarizing the image converted to the principal distance, calculating a minimum pixel distance and using it as a binary threshold, and minimum pixels at gray scales greater than 128 Using distance as a binary threshold and taking a negative number at the minimum pixel distance for a gray scale smaller than 128 and using it as a binary threshold, and defining the difference between the pixel value converted to the main distance and the main distance of the binarized pixel as an error. It is characterized by performing the steps.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서는 먼저, 종래의 오차확산 방법에 대해 설명하고, 본 발명의 목적달성을 위한 실시예로 주거리 기반 오차확산 방법을 자세히 설명한다. 또한, 적은 계산량과 메모리량으로 최소 화소거리를 계산하는 기법인 마이너 픽셀 오프셋 어레이 방법에 대해 설명하고, 오차확산 방법의 성능을 기존에 제안된 이진화 방법들의 결과와 각각 비교 및 평가한다.In the present invention, first, the conventional error diffusion method will be described, and the main distance-based error diffusion method will be described in detail as an embodiment for achieving the object of the present invention. In addition, we describe the minor pixel offset array method, which is a method of calculating the minimum pixel distance with a small amount of calculation and a small amount of memory, and compares and evaluates the performance of the error diffusion method with the results of the conventional binarization methods.

먼저, 본 발명에서 주로 사용되는 용어를 정리하면, 영상의 계조에 따라 소수화소들이 일정한 거리를 유지함으로써 균일한 분포를 생성하는 이진화 방법을 제공하고, 이를 위하여 균일한 분포를 위한 소수화소들간의 이상적인 거리를 주거리(Principal Distance)라 정의하고, 이진화하려는 화소와 이진화된 소수화소들간의 가장 가까운 거리를 "최소 화소거리(Minor Pixel Distance)"라 정의한다.First, to summarize the terms mainly used in the present invention, there is provided a binarization method for generating a uniform distribution by maintaining a constant distance of the number of pixels according to the gray level of the image, for this purpose is ideal The distance is defined as the principal distance, and the closest distance between the pixel to be binarized and the binarized decimal pixels is defined as the "minor pixel distance".

또한 주거리 제약조건을 이용한 이진 문턱 변조방법에서 최소 화소거리를 적은 계산량과 메모리량으로 계산하기 위하여 마이너 픽셀 오프셋 어레이(Miner Pixel Offset Array, MPOA)가 사용된다.In addition, in the binary threshold modulation method using the main distance constraint, a minor pixel offset array (MPOA) is used to calculate the minimum pixel distance with a small amount of calculation and a small amount of memory.

다음으로, 본 발명의 오차확산 방법을 설명하기에 앞서 기존의 오차확산 방법과의 차이를 비교하기 위해 기존의 오차확산 방법을 간략히 요약하면, 오차확산 방법은 [0, 255]의 연속계조를 갖는 화소를 0 또는 255로 이진화한 후에 발생하는 이진화 오차를 주위 화소로 전파하여 다음 화소를 이진화할 때에 고려토록 하는 방법이다. 다음의 수학식 1∼3은 일반적인 오차확산 방법을 나타낸 것이다.Next, prior to explaining the error diffusion method of the present invention to briefly summarize the existing error diffusion method to compare the difference with the existing error diffusion method, the error diffusion method has a continuous gradation of [0, 255] The binarization error generated after binarizing a pixel to 0 or 255 is propagated to surrounding pixels to be considered when binarizing the next pixel. Equations 1 to 3 show general error diffusion methods.

상기 수학식 1, 2 및 3에서 x(m,n)은 (m,n)번째 화소에서의 연속 계조값이고, w(k,l)은 오차확산 계수로서 이진화에 따른 오차값 e(m,n)을 R에 정의된 주위 화소들에 일정한 비율로 전파하는 역할을 한다. 수학식 3에서 T는 이진 화소를 결정하는 이진 문턱값으로 일반적으로 상수값인 128이 사용된다.In Equations 1, 2, and 3, x (m, n) is a continuous gray value in the (m, n) th pixel, and w (k, l) is an error diffusion coefficient as an error value e (m, n) propagates to surrounding pixels defined in R at a constant rate. In Equation 3, T is a binary threshold for determining a binary pixel, and a constant value of 128 is generally used.

오차확산 방법은 선형으로 변화하는 연속계조를 이진화할 때에 발생하는 오차를 수학식 2와 같이 선형 모델에 의해 주위에 확산시킴으로서 평균적으로 이진화 오차를 최소화하는 방법이다. 수학식 1∼3의 오차확산 방법에 의해 얻어진 이진 영상은 원 영상의 계조를 비교적 정확히 표현하는 반면에 영상의 밝은 부분이나 어두운 부분에서는 도트 분포가 균일하지 못하여 눈에 거슬리는 패턴이 발생하게 된다. 이러한 패턴은 소수화소라고 정의되는 밝은 영역에서의 검은 점과 어두운 영역에서의 흰 점들이 균일하게 분포하지 못하여 발생하게 된다.The error diffusion method is a method of minimizing the binarization error by spreading the error generated when binarizing the continuous gradation that changes linearly by a linear model as shown in Equation 2. The binary image obtained by the error diffusion method of Equations 1 to 3 expresses the gradation of the original image relatively accurately, whereas the dot distribution is not uniform in the bright or dark portions of the image, causing an unobtrusive pattern. This pattern is caused by the uneven distribution of the black points in the bright areas and the white points in the dark areas defined as hydrophobic pixels.

따라서, 본 발명의 오차확산 방법에서는 균일한 도트 분포를 갖는 이진 영상을 생성하기 위한 소수화소들간의 이상적인 거리인 주거리는 다음의 수학식 4로 표현된다.Accordingly, in the error diffusion method of the present invention, dwelling, which is an ideal distance between the decimal pixels for generating a binary image having a uniform dot distribution, is represented by the following equation (4).

도 1은 수학식 4에 나타낸 계조별 주거리를 그래프로 나타낸 것으로, 주거리는 계조 128에 대하여 대칭이므로 128부터 255계조 사이만을 나타낸 것이다. 단일 계조 영상을 이진화할 경우에 이상적으로는 이진 영상내의 모든 소수화소간의 거리가 주어진 계조에 대한 주거리와 일치하여야 한다.FIG. 1 is a graph showing the main distance for each gray level shown in Equation 4, and dwelling shows only between 128 and 255 gray levels because it is symmetric with respect to gray level 128. In the case of binarizing a single grayscale image, ideally the distance between all the minor pixels in the binary image should match the main distance for the given grayscale.

이와 같은 조건을 만족할 때에 이진 영상은 균일한 도트 분포를 형성하며 주어진 계조를 재현하게 된다. 그러나, 디지털 프린터의 경우에 격자상의 위치에만 도트를 인쇄하기 때문에 소수화소들간의 거리는 1,, 2,등과 같이 제한된 값만을 갖게 된다. 따라서, 0과 255사이의 모든 계조에 대하여 이진 영상내의 소수화소간의 거리가 도 1에 나타낸 주거리와 일치시키는 것은 불가능하다.When this condition is satisfied, the binary image forms a uniform dot distribution and reproduces a given gray scale. However, in the case of digital printers, dots are printed only at positions on the grid, so the distance between the minority pixels is 1, , 2, It will only have a limited value. Therefore, for all grayscales between 0 and 255, it is impossible for the distance between the minority pixels in the binary image to match the main distance shown in FIG.

그러므로 본 발명에서는 오차확산 방법을 통해 이진 영상의 일정 영역에서 소수화소간의 거리가 평균적으로 주거리를 나타내도록 하는 방법을 제시한다. 이를 위하여 먼저, 다음의 수학식 5와 같이 주거리 기반의 새로운 변수 vx(m, n)을 정의한다.Therefore, the present invention proposes a method in which a distance between minority pixels in a certain region of a binary image represents a main distance on an average through an error diffusion method. To this end, first, a new variable v x (m, n) based on the main distance is defined as in Equation 5 below.

수학식 5에서 정의된 vx(m,n)은 원점을 지나는 직선의 형태를 갖는다. x(m,n) > 128인 경우에는 양수값을 갖고, 그 반대인 x(m,n) ≤ 128인 경우에는 음수값을 갖는다. vx(m,n)의 최대값은 계조 255에 대한 주거리를 나타낸다. 상기 수학식 1∼3에 나타낸 기존의 오차확산 방법은 계조값 x(m,n)에 대하여 정의되는데 반하여, 본 발명에서 제시하는 주거리 기반의 오차확산 방법은 vx(m,n)에 대하여 정의된다. 제시하는 오차확산 방법은 수학식 6∼10으로 표현된다.V x (m, n) defined in Equation 5 has a form of a straight line passing through the origin. It has a positive value when x (m, n)> 128 and a negative value when x (m, n) ≤ 128, which is the opposite. The maximum value of v x (m, n) represents the principal distance for gradation 255. The conventional error diffusion method shown in Equations 1 to 3 is defined for the gray value x (m, n), whereas the main distance-based error diffusion method proposed in the present invention is for v x (m, n). Is defined. The proposed error diffusion method is represented by equations (6) to (10).

제시하는 방법에서 이진화에 따른 오차는 수학식 6의 ev(m,n)로 정의되며,이는 수학식 7의 v'x(m, n)값과 수학식 10에 나타낸 것과 같이 흰 점 또는 검은 점에 해당되는 vx(m, n)값인 vb(m, n)의 차이로서 계산된다.In the proposed method, the error due to binarization is defined as e v (m, n) of Equation 6, which is represented by the value of v ' x (m, n) of Equation 7 and It is calculated as the difference between v b (m, n), which is the value of v x (m, n) corresponding to the point.

이와 같이 정의된 오차는 수학식 7에 의해 주위 화소로 전파되고, 다음에 이진화할 화소에서의 vx(m, n)을 수정하게 된다. 수학식 7에서 w(k, l)은 오차확산 계수를 나타낸다.The error defined in this way is propagated to surrounding pixels by Equation 7, and then, v x (m, n) in the pixel to be binarized is corrected. In Equation 7, w (k, l) represents the error diffusion coefficient.

수학식 9의은 각각 x(m, n) > 128과 x(m, n) ≤ 128인 경우의 최소 화소거리를 나타낸다. 최소 화소거리란 현재 이진화하려는 화소 x(m, n)와 이미 이진화된 소수화소들간의 거리들 중에서 최단 거리를 나타낸다. 즉, x(m, n) > 128일 경우에 소수화소는 검은 점이고,은 이미 검은 점으로 이진화된 점들 중에서 x(m, n)과 가장 가까운 검은 점과의 거리를 나타낸다. 반대로, x(m, n) ≤ 128 경우인은 가장 가까운 흰 점과의 거리를 나타낸다.Of equation (9) and Denotes the minimum pixel distance when x (m, n)> 128 and x (m, n) ≤ 128, respectively. The minimum pixel distance represents the shortest distance among the distances between the pixel x (m, n) to be currently binarized and the already binarized decimal pixels. That is, if x (m, n)> 128, the fractional pixel is a black dot, Represents the distance from x (m, n) to the nearest black point among the points already binarized to black points. Conversely, if x (m, n) ≤ 128 Indicates the distance to the nearest white point.

최소 화소거리를 효율적으로 계산하는 방법은 다음에서 상세하게 설명하기로 한다. 이진화는 수학식 8에 의해 수행되고, 수학식 8에 나타낸 이진화 과정을 도 2a 및 도 2b를 이용하여 설명한다.A method for efficiently calculating the minimum pixel distance will be described in detail later. The binarization is performed by Equation 8, and the binarization process shown in Equation 8 will be described with reference to Figs. 2A and 2B.

도 2a 및 도 2b에서 먼저 x(m, n)이 230이라고 가정하고, 이때, 소수화소는 검은 점이 되며 검은 점들간의 거리가 평균적으로 주거리를 나타내도록 하여야 한다. 도 2a는 최소 화소거리가 수정된 v'x(m, n)값 보다 적은 경우를나타낸다. 이 경우에는 x(m, n)는 흰 점으로 이진화 된다. 즉 최소 화소거리가 주거리 보다 작은 경우라고 여겨 검은 점을 인쇄하는 것을 유보하는 것이다. 이진화 결과로 발생되는 오차는 수학식 7에 의해 주위 화소들에 전파된다.In FIG. 2A and FIG. 2B, it is assumed that x (m, n) is 230. At this time, the minority pixel becomes a black point and the distance between the black points should represent the main distance on average. 2A is a minimum pixel distance Is less than the modified v ' x (m, n) value. In this case, x (m, n) is binarized to a white point. In other words, it is assumed that the minimum pixel distance is smaller than the main distance and the printing of black dots is suspended. The error generated as a result of the binarization is propagated to the surrounding pixels by the equation (7).

도 2b는 최소 화소거리가 수정된 v'x(m, n)값 보다 같거나 큰 경우를 나타낸다. 이 경우 x(m, n)는 검은 점으로 이진화되고 그 차이는 마찬가지로 수학식 7에 의해 전파된다.2b is a minimum pixel distance Is the same as or greater than the modified v ' x (m, n) value. In this case, x (m, n) is binarized to black dots and the difference is propagated by Equation 7 as well.

지금까지 설명한 오차확산 방법은 오차의 전파과정을 통해 소수화소들간의 거리가 평균적으로 주거리를 나타내어 영상의 밝은 영역과 어두운 영역에서 균일한 도트 분포를 생성하게 된다.In the error diffusion method described above, the distance between the minority pixels shows the main distance on the average through the process of error propagation, thereby generating a uniform dot distribution in the bright and dark areas of the image.

다음으로, 최소 화소거리를 효율적으로 계산하는 방법을 자세히 설명하기로 한다.Next, a method of efficiently calculating the minimum pixel distance will be described in detail.

본 발명에서 제시하는 방법은 매 화소마다 최소 화소거리의 계산을 필요로 한다. 최소 화소거리를 계산하기 위해서는 최대 주거리인 상위 16라인에 해당되는 영역에 대하여 이미 이진화된 화소의 종류와 2차원상의 위치를 저장해야 한다. 실제 최소 화소거리는 저장된 영역내에서의 소수화소들을 검색하고, 소수화소들과 현재의 위치간의 유클리디언(Euclidean, 유클리드 기하학의) 거리들을 계산하며, 계산된 거리들 중에서 최소인 거리를 선택함으로서 결정한다.The method proposed in the present invention requires the calculation of the minimum pixel distance for every pixel. In order to calculate the minimum pixel distance, it is necessary to store the type and two-dimensional position of the already binarized pixel for the region corresponding to the upper 16 lines, which is the maximum main distance. The actual minimum pixel distance is determined by searching for the fractional pixels in the stored area, calculating the Euclidean distances between the fractional pixels and the current position, and selecting the smallest distance among the calculated distances. do.

이와 같은 과정은 16라인이라는 많은 메모리를 필요로 하며 2차원 영역의 모든 소수화소에 대해 유클리디언 거리를 계산하기 때문에 많은 계산량을 요구한다.This process requires a lot of memory, 16 lines, and requires a lot of computation because it calculates Euclidean distances for every fractional pixel in a two-dimensional region.

본 발명에서는 이진화된 영역에서의 소수화소의 종류와 위치를 1차원으로 변환하여 저장함으로써, 최소 화소거리 계산에 요구되는 메모리량과 계산량을 감소시키는 마이너 픽셀 오프셋 어레이(MPOA) 방법을 이용한다.In the present invention, by using the Minor Pixel Offset Array (MPOA) method of reducing the amount of memory and the amount of calculation required for calculating the minimum pixel distance by converting and storing the types and positions of the fractional pixels in the binarized region in one dimension.

다음은 도 3을 예로 들어, 마이너 픽셀 오프셋 어레이(MPOA) 방법을 설명하면, 도 3a는 M×N 크기의 영상에 대한 이진 영상의 일부를 나타내고, 현재 이진화하려는 화소는 (m, n)번째 화소이다. 도 3a에서 검은 영역은 계조 0, 흰 영역은 계조 255를 갖는 소수화소들을 나타낸다. 소수화소들의 2차원상의 위치 정보는 po(k)라는 1차원 어레이로 코드화 된다. po(k)는 (N+1)개의 원소로 구성된다. 처음의 N개는 1부터 N번째 열에서의 소수화소들의 위치를 표현하고, po(N+1)은 현재 처리하려는 화소와 같은 행에서의 소수화소들의 위치 정보를 표현한다. 처음의 N개의 po(k)(여기서 k=1, 2, ..., N)는 다음과 같이 결정된다. 직전 행인 (m-1)번째 행의 원소가 흰 점일 경우에는 위 방향으로 연속적으로 위치한 흰 점의 개수가 po(k)값이 된다. 반대로 직전 행인 (m-1)번째 행의 원소가 검은 점일 경우에는 위 방향으로 연속적으로 위치한 검은 점의 개수를 음수로 취한 값이 po(k)값으로 된다. 마지막 원소인 po(N+1)은 직전 원소인 b(m, n-1)가 흰 점일 경우는 왼쪽 방향으로 연속적으로 존재하는 흰 점의 개수가 po(N+1)값이 된다. b(m, n-1)이 검은 점일 경우에는 왼쪽 방향으로 연속적으로 존재하는 검은 점의 개수를 음수로 취한 값이 po(N+1)값으로 된다.Next, referring to FIG. 3, a minor pixel offset array (MPOA) method will be described. FIG. 3A shows a part of a binary image of an M × N size image, and the pixel to be currently binarized is the (m, n) th pixel. to be. In FIG. 3A, the black area represents the number of pixels having gray level 0 and the white area gray level 255. Two-dimensional positional information of the minority pixels is encoded into a one-dimensional array called po (k). po (k) consists of (N + 1) elements. The first N numbers represent positions of the decimal pixels in the 1 to Nth columns, and po (N + 1) represents position information of the decimal pixels in the same row as the pixel to be processed. The first N po (k) (where k = 1, 2, ..., N) is determined as follows. If the element of the (m-1) th row, which is the previous row, is a white point, the number of consecutive white points located in the upward direction becomes po (k). On the contrary, when the element of the (m-1) th row, which is the previous row, is a black point, the value of the negative number of consecutive black points located in the upward direction becomes a po (k) value. The last element po (N + 1) is the number of white points continuously present in the left direction when the previous element b (m, n-1) is a white point. In the case where b (m, n-1) is a black point, a value obtained by taking the negative number of black points continuously present in the left direction is a po (N + 1) value.

도 3b는 도 3a의 이진화된 영역에 대한 po(k)값을 나타낸다. 예를 들어, po(n-4)의 경우에 도 3a에서 보듯이 b(m-1, n-4)는 흰 점이고, 위 방향으로 검은점 b(m-3, n-4)를 만날 때까지 2개의 흰 점이 연속해서 존재하므로 그 값은 +2이다.FIG. 3B shows the po (k) value for the binarized region of FIG. 3A. For example, in the case of po (n-4), when b (m-1, n-4) is a white point and meets the black point b (m-3, n-4) in the upward direction as shown in FIG. 3A Since two white dots exist in succession, the value is +2.

또한, po(n-1)의 경우 b(m-1, n-1)가 검은 점이고, 바로 위의 b(m-2, n-2)는 흰 점이므로 po(3)의 값은 -1이다.In the case of po (n-1), b (m-1, n-1) is a black point and b (m-2, n-2) immediately above is a white point, so the value of po (3) is -1. to be.

최소 화소거리 결정은 po(k) 각각에 대하여 가장 가까운 소수화소의 거리를 계산한 후에 이들 중에서 가장 작은 값을 선택하는 과정으로 이루어진다. 이때, 소수화소들의 거리를 계산하기 위해서는 이진화하려는 화소 x(m, n)로부터 소수화소까지의 x축 방향의 편차 xind와 y축 방향의 편차 yind를 우선 결정해야 한다. 이에 필요한 과정들을 도 4를 참조하면 알 수 있다.Determining the minimum pixel distance consists of calculating the distance of the closest minority pixel for each po (k) and then selecting the smallest value among them. At this time, in order to calculate the distance of the minority pixels, the deviation x ind in the x-axis direction from the pixel x (m, n) to be binarized to the minority pixel and the deviation y ind in the y-axis direction must be determined first. This process can be seen with reference to FIG.

도 4에서 현재 이진화하려는 화소의 계조값은 230이라 가정하면, 계조값 230에 해당하는 주거리는 3.19이다. 주어진 화소 x(m, n)에 대하여 po(k)값들이 결정된 후에는 x(m, n)에 해당되는 주거리에 따라 po(k)내의 검색 범위가 결정된다. 즉 현재 이진화하려는 화소를 중심으로 (2[λx]+2)개의 po(k)값만이 검색 대상이 된다. 이는 도 4a에 굵은 선으로 표시된 부분을 나타낸다. 도 4b는 도 4a에 나타낸 검색 대상에 대하여 x축과 y축 방향의 편차인 xind와 yind를 나타낸 것이다.In FIG. 4, it is assumed that the gradation value of the pixel to be binarized is 230, and the residential value corresponding to the gradation value 230 is 3.19. After po (k) values are determined for a given pixel x (m, n), a search range in po (k) is determined according to the main distance corresponding to x (m, n). That is, only (2 [λ x ] +2) po (k) values centered on the pixel to be binarized are search targets. This represents the part indicated by the bold line in FIG. 4A. FIG. 4B shows x ind and y ind which are deviations in the x-axis and y-axis directions with respect to the search target shown in FIG. 4A.

다음의 표 1은 po(k)로부터 xind와 yind를 계산하는 규칙을 보여준다. 도 4b에서 마지막 줄의 검은 부분이 검색 영역 내에서의 유클리디언(Euclidean) 거리를 나타낸다. 계산된 거리들 중에서 최단거리인 1이 x(m, n)에 대한 최소 화소거리이다. 도 4b의 유클리디언 거리는 매번 계산할 필요없이 가능한 xind와 yind값들로부터 계산되어지는 거리를 LUT(Look-Up Table; 테이블 검색)에 미리 저장할 수 있다. 따라서, 최소 화소거리는 비교·연산만으로 결정하게 된다. 또한, 다음 화소에 대한 po(k)값들은 다시 계산하지 않고 변화되는 부분만 수정하여 얻게 된다.Table 1 below shows the rules for calculating x ind and y ind from po (k). In FIG. 4B, the dark portion of the last row represents the Euclidean distance within the search region. Among the calculated distances, the shortest distance 1 is the minimum pixel distance for x (m, n). The Euclidean distance of FIG. 4B may store in advance a distance calculated from possible x ind and y ind values in a LUT (Look-Up Table) without having to calculate each time. Therefore, the minimum pixel distance is determined only by comparison and calculation. Also, the po (k) values for the next pixel are obtained by correcting only the changed portions without recalculating.

po(k)로부터 xind, yind의 계산 규칙Calculation rules for x ind and y ind from po (k) po(k), k=1, 2, ..., N+1po (k), k = 1, 2, ..., N + 1 xind x ind yind y ind x(m, n)≥128x (m, n) ≥128 │n-k││n-k│ 1, if po(k)<01, if po (k) <0 po(k)+1, if po(k)≥0po (k) +1, if po (k) ≥ 0 x(m, n)<128x (m, n) <128 │n-k││n-k│ │po(k)│+1, if po(k)<0Po (k) +1, if po (k) <0 1, if po(k)≥01, if po (k) ≥0

본 발명에 따르면, 주거리 기반의 오차확산 방법의 성능을 분석하기 위하여 기존에 균일한 도트 분포를 얻기 위해 제시된 세 가지 방법들과 비교 실험을 수행하였다.According to the present invention, in order to analyze the performance of the main distance-based error diffusion method, a comparison experiment was performed with the three methods proposed to obtain a uniform dot distribution.

먼저, 제시하는 방법에 의해 얻어진 이진 영상에서 소수화소들 간의 거리가 주거리와 얼마나 일치하는지를 실험하였다. 이 실험의 목적은 균일한 도트 분포의 정도를 수치적으로 평가하기 위한 것이다. 128부터 255의 계조 각각에 대하여 256×256의 크기를 갖는 단일의 계조영상을 생성하였다. 각각의 단일 계조영상을 제시하는 방법과 기존의 세 가지 방법에 의해 이진화 하였다.First, we tested how the distance between the minority pixels and the main distance in the binary image obtained by the proposed method. The purpose of this experiment is to numerically evaluate the degree of uniform dot distribution. A single grayscale image with a size of 256 × 256 was generated for each of the grayscales from 128 to 255. Each single grayscale image is presented and binarized by three conventional methods.

즉 네 가지 방법에 대하여 각각 128부터 255까지의 128개의 이진 영상들이 만들어졌다. 마르쿠의 방법을 적용할 때는 마르쿠의 방법에 정의된 상위 9라인의 검색 영역 및 순서에 준하여 이진화를 수행하였다. 모든 영상(128개의 영상 4가지 방법 = 512개의 영상)에 대하여 수학식 11에 정의된 Dx를 계산하였다. Dx는 이진 영상내에 존재하는 모든 소수화소들간의 최소거리와 주거리의 차이의 제곱을 평균한 것으로, 이진 영상에서 소수화소들간의 거리가 주거리와 얼마나 일치하는가를 나타내는 척도이다.In other words, 128 binary images from 128 to 255 were created for each of the four methods. When applying Marku's method, binarization was performed based on the search area and order of the top 9 lines defined in Marku's method. D x defined in Equation 11 was calculated for all images (128 images 4 methods = 512 images). D x is the average of the squares of the difference between the minimum distance and the main distance between all the minor pixels in the binary image. It is a measure of how the distance between the minority pixels matches the main distance in the binary image.

여기서 Nx는 x라는 단일 계조를 나타내는 이진 영상에서의 소수 화소들의 개수를 나타낸다.는 이진 영상내의 k번째 소수화소에 대한 최소 화소거리를 나타낸다. 즉 주어진 소수화소와 가장 가까운 소수화소간의 거리를 의미한다. 이상적으로 소수화소들간의 최소거리는 주거리를 만족하여야 한다. 따라서, 수학식 11에서는와 주거리 x의 차이를 제곱하여 평균하였다. 수학식 11의 Dx를 128과 255사이의 계조 각각에 대하여 계산하였으며 이 과정을 4가지 방법에 대해 동일하게 수행하였다.Here, N x represents the number of decimal pixels in a binary image representing a single gray scale of x. Denotes the minimum pixel distance for the kth minor pixel in the binary image. That is, it means the distance between a given minority pixel and the nearest minority pixel. Ideally, the minimum distance between minority pixels should satisfy the main distance. Therefore, in Equation 11 The difference between and the principal distance x is squared and averaged. D x of Equation 11 was calculated for each of grayscales between 128 and 255, and the same process was performed for the four methods.

도 5는 4가지 방법에 대한 계조별 Dx값을 나타낸 것이다. 참고로 0부터 127까지의 Dx값은 128에 대하여 대칭이다. 도트의 균일한 분포 정도는 밝은 계조(Highlight)나 어두운 계조(Shadow)에서 인간 시각에 민감하게 인식된다. 도5에서 보듯이 기존의 세 가지 방법들(에슈바하, 마르쿠 및 강)은 밝은 계조에서 본 발명에서 제안하는 방법에 비해 상대적으로 큰 Dx값을 나타내는 것을 알 수 있다. Dx가 큰 값을 나타낸다는 것은 이진 영상에서 소수화소들의 공백(Void)이나 밀집(Cluster)영역이 존재함을 의미한다.5 shows D x values for each of the four methods. Note that the D x values from 0 to 127 are symmetric about 128. The degree of uniform distribution of dots is perceived sensitive to human vision in bright or dark shades. As shown in FIG. 5, it can be seen that the three conventional methods (Eschbaja, Marku, and Steel) show a relatively large D x value compared to the method proposed by the present invention in bright gradation. A large value of D x means that there is a void or cluster area of the minor pixels in the binary image.

표 2는 도 5에서 계조별로 계산된 결과를 평균한 값들을 나타낸다. 표 2에서 보듯이 본 발명에서 제안하는 방법에서 소수화소들간의 거리가 주거리를 가장 잘 나타냄을 확인할 수 있다.Table 2 shows values obtained by averaging the results calculated for each gray level in FIG. 5. As shown in Table 2, in the method proposed by the present invention, it can be seen that the distance between the minority pixels best represents the main distance.

네 가지 방법에 대한 계조별 Dx값의 평균Mean of D x value by gradation for four methods 방법Way EschbachEschbach KangKang MarcuMarcu 본 발명의 방법Method of the invention AverageD x Average D x 0.59400.5940 0.33470.3347 0.74760.7476 0.24390.2439

다음에는 이진화 방법의 중요한 성능 지표들 중의 하나인 계조 재현성을 평가하였다. 단일 계조 이진 영상에서 소수화소들의 이상적인 개수는 영상의 크기가 주어지면 주어진 계조값에 의해 계산된다. 예를 들어, 영상의 크기가 256×256인 경우 계조값 x(128≤x≤255)에 대해 소수화소의 이상적인 개수 Nx,ideal는 수학식 12와 같다.Next, the gray scale reproducibility, one of the important performance indicators of the binarization method, was evaluated. The ideal number of decimal pixels in a single grayscale binary image is calculated by the given grayscale value given the size of the image. For example, when the size of the image is 256 × 256, the ideal number Nx , ideal of the number of pixels for the gray value x (128 ≦ x ≦ 255) is expressed by Equation 12.

따라서, 이상적인 소수화소의 개수와 실제 소수화소의 개수를 계조 재현성의 척도로서 정의한다. 이는 다음의 수학식 13과 같이 계산된다.Therefore, the number of ideal minority pixels and the number of actual minority pixels are defined as a measure of gradation reproducibility. This is calculated as in Equation 13 below.

여기서 Nx는 수학식 11에서와 마찬가지로 x라는 단일 계조를 나타내는 이진 영상에서의 소수화소들의 실제 개수를 나타낸다. 수학식 13의 Ix를 도트 분포의 균일성을 평가하기 위해 사용된 모든 이진 영상에 대하여 계산하였다.Here, N x represents the actual number of decimal pixels in a binary image representing a single gray scale as in Equation 11. I x of Equation 13 was calculated for all binary images used to evaluate the uniformity of the dot distribution.

표 3은 네 가지 이진화 방법 각각에 대하여 계조별로 계산된 Ix를 평균한 결과이다. 표 3에서 보듯이 제안하는 방법이 가장 정확하게 계조를 재현함을 확인할 수 있다. 비교를 위해 사용된 마르쿠의 방법에서는 이미 설명하였듯이 메모리를 줄이기 위해 마르쿠의 방법에 제안된 9라인 메모리의 검색 영역과 순서를 사용하였다. 따라서, 계조가 정확히 표현되지 않음을 확인할 수 있다.Table 3 shows the result of averaging I x calculated for each of the four binarization methods. As shown in Table 3, the proposed method reproduces the gradation most accurately. Marku's method used for comparison uses the search area and order of the 9-line memory proposed in Marku's method, as already explained. Therefore, it can be confirmed that gradation is not accurately represented.

계조 128에서 254에 대한 Ix의 평균Average of I x for Gradation 128 to 254 방법Way EschbachEschbach KangKang MarcuMarcu 본 발명의 방법Method of the invention AverageI x Average I x 110.920110.920 33.70633.706 181.079181.079 26.76126.761

도 6은 밝은 계조에서의 도트 분포를 평가하기 위해 계조 250의 256×256 단일 계조 영상에 대해 기존의 3가지 방법들과 본 발명의 방법을 적용한 결과이다. 에슈바하의 방법과 강의 방법에서 제안된 방법은 도 6a와 도 6b에서 확인할 수 있듯이 이진 영상의 위 부분에 공백 영역(Void)을 발생시킨다. 이러한 현상이 발생하는 이유는 에슈바하의 방법과 강의 방법이 소수화소의 위치를 정확히 고려하여 이진 문턱값을 조절하지 않기 때문이다. 마르쿠 방법의 결과인 도 6c에서는 소수화소가 일정한 규칙을 가지고 분포하고 있다. 이러한 규칙적인 패턴이 나타나는 것은 마르쿠의 방법이 소수화소들의 상대적인 위치를 미리 정하여 이진화하기 때문이다. 반면에 도 6d에서 보듯이 본 발명에서 제안하는 방법은 특정 패턴이 없이 균일하게 분포하고 있음을 확인할 수 있다.FIG. 6 shows the result of applying the existing three methods and the method of the present invention to a 256 × 256 single grayscale image of grayscale 250 to evaluate dot distribution in bright grayscale. The method proposed in Eschbach's method and lecture method generates voids in the upper part of the binary image as shown in FIGS. 6A and 6B. The reason for this is that Eschbach's method and the lecture method do not adjust the binary threshold by accurately considering the position of the fractional pixel. In Fig. 6C, which is the result of the Marku method, the hydrophobic pixels are distributed with a certain rule. This regular pattern appears because Marku's method binarizes the relative positions of the minor pixels in advance. On the other hand, as shown in Figure 6d it can be seen that the method proposed in the present invention is uniformly distributed without a specific pattern.

도 7은 기존의 방법들과 본 발명에서 제안하는 방법을 410×500 크기의 일반 영상에 대해 적용한 결과이다. 도 7a에서는 양파의 밝은 부분과 양파 뒤의 도마 부분에서 소수화소가 균일하지 못한 분포를 나타내고 있고, 도 7b는 도마 뒤의 절구공이와 검은 배경의 위쪽 경계면에서 소수화소가 일정 방향으로 정렬되고 있음을 알 수 있다. 마르쿠의 방법에 대한 결과인 도 7c는 에슈바하의 방법과 강의 방법에 비해 소수화소들이 균일하게 분포하고 있다. 하지만 소수화소의 유무를 검사하기 위한 검색 영역의 감소로 인해 배경 부근에 다른 3가지 방법 보다 많은 수의 흰 점들을 나타나고 있다. 이러한 현상은 표 3을 통해 고찰한 바와 같이 마르쿠의 방법이 원 영상의 계조를 정확히 표현하지 못하기 때문이다. 상대적으로 본 발명에서 제안하는 방법에 의해 얻어진 도 7d가 우수한 화질을 나타내고 있음을 확인할 수 있다.7 shows the result of applying the existing methods and the method proposed by the present invention to a general image having a size of 410 × 500. In FIG. 7A, the hydrophobic pixels are not uniformly distributed in the bright part of the onion and the cutting board behind the onion, and FIG. 7B shows that the hydrophobic pixels are aligned in a certain direction at the upper boundary of the mortar and the black background behind the cutting board. Able to know. In Fig. 7c, which is the result of Marku's method, the hydrophobic pixels are uniformly distributed as compared to the method of Eschbach. However, due to the reduced search area to check for the presence of minor pixels, more white spots appear near the background than the other three methods. This phenomenon is because, as discussed in Table 3, Marku's method does not accurately represent the gradation of the original image. It can be seen that FIG. 7D obtained by the method proposed by the present invention shows excellent image quality.

마지막으로 기존의 방법들과 본 발명에서 제안하는 방법을 적용함에 있어서 요구되는 계산량과 메모리 사용량을 표 4에서 비교하였다. 즉 에슈바하의 방법은문턱 자국(Threshold Imprint)를 전파하는 과정으로 인해 계산량이 크게 증가하게 되고, 강의 방법은 현재 이진화하는 화소의 계조값에 의해서 이진 문턱값을 변화시키기 때문에 에슈바하의 방법에 비해 적은 계산량과 메모리량을 사용한다.Finally, the calculation amount and memory usage required in applying the existing methods and the method proposed by the present invention are compared in Table 4. In other words, Eschbach's method increases the computational amount due to the propagation of the threshold imprint, and the lecture method compares the binary threshold with the grayscale value of the pixel to be binarized. Use less computation and memory.

본 발명에서 제안하는 방법은 마이너 픽셀 오프셋 어레이(MPOA) 기법을 사용하여 이진 화소들의 위치를 저장하기 때문에 마르쿠의 방법에 비해 메모리량이 크게 감소하고, 또, 거리계산을 LUT(Look-Up Table; 테이블 검색)를 이용하여 계산하기 때문에 계산량의 증가는 거의 없다.The proposed method saves the position of binary pixels using the Minor Pixel Offset Array (MPOA) technique, which greatly reduces the amount of memory compared to Marku's method, and calculates the distance calculation using a look-up table (LUT) table. Since there is little increase in the amount of calculation, the calculation is performed using

계산량과 메모리량Calculation and memory +, -+,- ×, ÷×, ÷ <, ><, > Line memoryLine memory EschbachEschbach 2121 1313 22 22 KangKang 77 88 1One 1One MarcuMarcu 44 44 148148 1010 본 발명의 방법Method of the invention 44 44 3333 22

이와 같이 본 발명에서는 균일한 도트 분포를 실현하기 위하여 주거리 기반의 오차확산 방법을 제시하고, 본 발명의 방법에서는 주거리를 기반으로 하는 새로운 변수 vx(m, n)를 정의하여 오차확산 방법에 적용하였으며, 소수화소들간의 최소거리가 평균적으로 이상적인 주거리와 일치하도록 이진 문턱값을 최소 화소거리로 사용하여 이진화를 수행하였고, 또한, 최소 화소거리를 효과적으로 계산하기 위한 방법으로 이미 이진화된 화소들의 종류와 2차원상의 위치를 1차원으로 변환하여 저장함으로써, 적은 계산량과 메모리량으로 최소 화소거리를 계산하는 방법인 마이너픽셀 오프셋 어레이(MPOA) 기법을 제안하였다. 실험 결과를 통해 본 발명의 방법이 기존에 균일한 도트 분포를 위해 제안된 방법들에 비하여 향상된 도트 분포를 생성하고, 주어진 계조를 정확하게 재현하고 있음을 확인할 수 있어 계산량 및 메모리량을 최소화할 수 있고, 이진영상 계조의 화질을 보다 선명하게 향상시킨 효과가 있다.As described above, the present invention proposes an error diffusion method based on the principal distance to realize a uniform dot distribution, and the method of the present invention defines an error diffusion method by defining a new variable v x (m, n) based on the principal distance. The binarization is performed using the binary threshold as the minimum pixel distance so that the minimum distance between the minority pixels on average is equal to the ideal main distance. By converting and storing these types and two-dimensional positions into one-dimensional, a minor pixel offset array (MPOA) technique is proposed, which calculates the minimum pixel distance with a small amount of computation and a small amount of memory. Experimental results show that the method of the present invention generates an improved dot distribution and accurately reproduces a given gradation compared to the conventionally proposed methods for uniform dot distribution, thereby minimizing the amount of computation and memory. As a result, the image quality of the binary image gradation is improved more clearly.

Claims (9)

균일한 분포를 나타내기 위한 소수화소들간의 이상적인 거리를 주거리로 정의하는 단계와,Defining an ideal distance between the minority pixels to represent a uniform distribution as the main distance, 영상의 계조값을 주거리로 변환하는 단계와,Converting the grayscale value of the image into a main distance, 최소 화소거리와 주거리의 대소를 균일 분포의 조건으로 정의하는 단계와,Defining the magnitude of the minimum pixel distance and the principal distance as conditions of the uniform distribution, 주거리로 변환된 영상을 이진화하는 단계와,Binarizing the image converted into the main distance, 최소 화소거리를 계산하여 이를 이진 문턱값으로 사용하는 단계와,Calculating a minimum pixel distance and using it as a binary threshold; 128보다 큰 계조에서는 최소 화소거리를 이진 문턱값으로 사용하고 128보다 작은 계조에서는 최소 화소거리에 음수를 취하여 이진 문턱으로 사용하는 단계와,Using a minimum pixel distance as a binary threshold in grayscales greater than 128 and taking a negative number at the minimum pixel distance in grayscales less than 128 to use a binary threshold; 주거리로 변환된 화소값과 이진화된 화소의 주거리와의 차이를 오차로 정의하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 주거리 기반의 오차확산 방법.And a step of defining a difference between the pixel value converted into the main distance and the main distance of the binarized pixel as an error. 제 1항에 있어서, 상기 영상의 계조값을 주거리로 변환하는 단계에서,The method of claim 1, wherein the converting the grayscale value of the image into a main distance comprises: 밝은 계조의 주거리를 양수로 표현하고 어두운 계조의 주거리를 음수로 표현하는 것을 특징으로 하는 주거리 기반의 오차확산 방법.Main distance-based error diffusion method characterized by expressing the main distance of the light gray scale with a positive number, and the main distance of the dark gray scale with a negative number. 제 1항에 있어서, 상기 이상적인 거리인 주거리를 정의하기 위하여, 수학식According to claim 1, In order to define the principal distance that is the ideal distance, 을 사용한 것을 특징으로 하는 주거리 기반의 오차확산 방법.Error distance diffusion method based on the main distance, characterized in that using. 제 1항에 있어서, 상기 영상의 계조값을 주거리로 변환하기 위하여, 수학식According to claim 1, In order to convert the gray value of the image to the main distance, 을 사용한 것을 특징으로 하는 주거리 기반의 오차확산 방법.Error distance diffusion method based on the main distance, characterized in that using. 제 1항에 있어서, 상기 최소 화소거리와 주거리의 대소를 균일 분포의 조건으로 정의하기 위하여,The method of claim 1, wherein the magnitude of the minimum pixel distance and the main distance are defined as a condition of a uniform distribution. 균일 분포의 조건으로 최소 화소거리가 수정된 v'x(m, n)값 보다 적은 경우에 x(m, n)가 흰 점으로 이진화되고, 최소 화소거리가 수정된 v'x(m, n)값 보다 같거나 큰 경우에 x(m, n)가 흰 점으로 이진화되는 것을 특징으로 하는 주거리 기반의 오차확산 방법.Minimum pixel distance under uniform distribution If x is less than the modified v ' x (m, n) value, x (m, n) is binarized to a white point, and the minimum pixel distance If x is equal to or larger than the modified v ' x (m, n) value, x (m, n) is binarized to a white point. 제 1항에 있어서, 상기 주거리로 변환된 영상을 이진화하기 위하여,According to claim 1, In order to binarize the image converted into the main distance, 수학식,Equation , 수학식,Equation , 수학식,Equation , 수학식Equation And 수학식 Equation 을 적용한 것을 특징으로 하는 주거리 기반의 오차확산 방법.Main distance-based error diffusion method characterized in that the applied. 제 1항에 있어서, 상기 최소 화소거리를 계산하여 이진 문턱값으로 사용하기 위하여,The method of claim 1, wherein the minimum pixel distance is calculated and used as a binary threshold. 수학식Equation And 수학식 Equation 을 적용한 것을 특징으로 하는 주거리 기반의 오차확산 방법.Main distance-based error diffusion method characterized in that the applied. 제 1항에 있어서, 상기 128보다 큰 계조에서는 최소 화소거리를 이진 문턱값으로 사용하고 128보다 작은 계조에서는 최소 화소거리에 음수를 취하여 이진 문턱으로 사용하기 위하여,The method of claim 1, wherein in order to use the minimum pixel distance as a binary threshold at gray scales greater than 128 and to take a negative number at the minimum pixel distance in gray scales less than 128, 수학식 Equation 을 적용한 것을 특징으로 하는 주거리 기반의 오차확산 방법.Main distance-based error diffusion method characterized in that the applied. 제 1항에 있어서, 상기 주거리로 변환된 화소값과 이진화된 화소의 주거리와의 차이를 오차로 정의하기 위하여,The method of claim 1, wherein the difference between the pixel value converted into the main distance and the main distance of the binarized pixel is defined as an error. 수학식Equation And 수학식 Equation 을 적용한 것을 특징으로 하는 주거리 기반의 오차확산 방법.Main distance-based error diffusion method characterized in that the applied.
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