KR930005131B1 - Histogram equalization for picture tone - Google Patents

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Abstract

The method abstracts half-tone image using improved histogram equalization method to improve the resolution of the half-tone image. It includes a central process unit (10), a manuscript scanning section (20) for converting the analog image signal obtained by scanning to digital image signal, a signal processor (30) for encoding/decoding the image data from the manuscript scanning section (20), a recording section (40) for printing the image data onto thermal sensitive paper, and a transmitting section (50) for transmitting/receiving the image data to/from the other system.

Description

히스토그램 평활화법을 이용한 중간조 화상 추출 방법Halftone Image Extraction Using Histogram Equalization

제1도는 팩시밀리 시스템도.1 is a facsimile system diagram.

제2도는 종래의 제어 흐름도.2 is a conventional control flowchart.

제3도는 본 발명의 히스토그램 평활화 제어 흐름도.3 is a histogram smoothing control flowchart of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : CPU 20 : 원고주사부10: CPU 20: original scanning unit

30 : 신호처리부 40 : 기록부30: signal processing unit 40: recording unit

50 : 전송부50: transmission unit

본 발명은 팩시밀리등의 화상처리 시스템에 있어서, 중간조(half-tome)화상 추출 방법에 관한것으로, 특히 개선된 히스토그램 평활화(histogram egualization)법을 이용한 중간조 화상 추출 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a half-tome image extraction method in an image processing system such as a facsimile, and more particularly to a half-tone image extraction method using an improved histogram egualization method.

일반적으로 팩시밀리 등의 화상처리 시스템에서는 계조 화상을 표현하기 위해서 조직적 디더법이 널리 이용되고 있다. 상기의 조직적 디더법은 2치화의 역치값을, 그 화소가 표시되는 좌표정보로써 결정하는 방법을 말한다. 즉 디더 행렬(Dither matrix)을 도입하여 역치값(threshold value)에 대응하는 입력화상의 농도를 비교하고 그에 따라 흑백의 출력을 결정하는 것이다.In general, in an image processing system such as a facsimile, a systematic dither method is widely used to express grayscale images. The above-described systematic dither method refers to a method of determining a threshold value of binarization as coordinate information displayed by the pixel. That is, by introducing a dither matrix, the density of the input image corresponding to the threshold value is compared and the black and white output is determined accordingly.

최근 팩시밀리등의 화상처리 시스템에서는 사진(Picture)화상에 대한 해상도를 향상시키기 위해 보다 진보된 화상 처리 방법을 모색하고 있는 실정이다.Recently, image processing systems such as facsimile have been looking for more advanced image processing methods to improve the resolution of picture images.

이에따라 제1도와 같이 개략적으로 도시된 팩시밀리 시스템에서는 상기 중간조 화상을 나타내기 위해 제2도의 흐름도를 수행하는데 이를 설명하면, CPU(10)의 제어에 의해 원문서의 화상은 원고주사부(20)에서 디지탈 데이타로 변환된후 신호처리부(30)로 입력된다.Accordingly, in the facsimile system schematically shown in FIG. 1, the flowchart of FIG. 2 is performed to represent the half-tone image. In this case, the image of the original document is controlled by the CPU 10. The digital data is converted into digital data by and input to the signal processor 30.

상기 CPU(10)는 상기 신호처리부(30)로 입력되는 디지탈 데이타를 램(RAM)영역의 메모리내에 저장시킨다.The CPU 10 stores the digital data input to the signal processor 30 in a memory of a RAM area.

이때 상기 저장되는 디지탈 데이타는 8비트로 양자화 했을 경우 0-255의 값을 가지는 데이타들이다.At this time, the stored digital data are data having a value of 0-255 when quantized to 8 bits.

따라서 상기 CPU(10)는 상기 저장된 디지탈 데이타의 히스토그램을 구하는데 이는(2b)단계에 해당된다.Therefore, the CPU 10 obtains a histogram of the stored digital data, which corresponds to step (2b).

상기 (2b)단계의 수행이 끝나면 상기 히스토 그램을 평활화하여 계조 표현을 결정하기 위한 역차값을 구하게 된다. 이는 상기 (2c)단계에 해당된다.After performing step (2b), the histogram is smoothed to obtain an inverse difference value for determining the gradation representation. This corresponds to step (2c) above.

상기(2c)단계의 수행이 끝나면 (2d)단계의 중간조 화상을 출력하게 된다. 여기서 상기(2d)단계에서 출력되는 중간조 화상의 계조는 흔히 16계조로써 출력되어진다.After performing step (2c), the halftone image of step (2d) is output. Here, the gradation of the halftone image output in the step (2d) is often output as 16 gradations.

즉 상기 CPU(10)는 메모리에 저장된 입력 화상을 미리 정하여진 출력계조의 화상으로 표현하기 위해 히스토그램을 평활화한후 상기 역차값들을 디더매트릭스에 적용한다.In other words, the CPU 10 smoothes the histogram to represent the input image stored in the memory as an image of a predetermined output gradation, and then applies the reverse difference values to the dither matrix.

상기 중간조 화상을 추출하는 종래의 방법은 1990년 10월 22일자로 본원 출원인에 의해 특허 출원된 출원번호“제 16884호(이하 선행 특허 출원이라함)”에 기술되어 있다.A conventional method of extracting such halftone images is described in application number 16884 (hereinafter referred to as a prior patent application) filed on October 22, 1990 by the applicant of the present application.

상기 선행 특허 출원은 입력 영상의 히스토그램을 평활화한 후 디더매트릭스를 적용함으로써 우수한 중간조 화상을 추출할 수 있는 장점이 있는 반면에 미리 정해진 출력계조수의 이전에 구하여진 각 화소수가 평균 화소수에 대부분 미달되면 상기 출력계조수의 마지막 번째의 화소수가 상기 평균화소수를 크게 넘는 문제점이 있다.The prior patent application has the advantage of extracting an excellent halftone image by smoothing the histogram of the input image and then applying a dither matrix, while the number of pixels obtained before the predetermined output gradation is mostly on the average number of pixels. If it is less than the last pixel number of the output gradation number, there is a problem that greatly exceeds the average pixel number.

또한 상기 출력계조수의 이전에 구하여진 화소수들이 상기 평균화소수를 초과하게 되면 상기 출력계조수를 정상적으로 구할 수 없는 단점이 있다.In addition, if the number of pixels obtained before the number of output gradations exceeds the average number of pixels, the number of output gradations cannot be normally obtained.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 감안하여 중간조 화상의 해상도를 향상시킬 수 있는 개선된 히스토그램 평활화법을 이용한 중간조화상 추출 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a half-tone image extraction method using an improved histogram smoothing method which can improve the resolution of a half-tone image in view of the above problems.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력화상의 화소수를 보다 균일하게 분배하도록 함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is characterized in that to more evenly distribute the number of pixels of the input image.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명에 적용되는 팩시밀리의 시스템도로서, 소정의 프로그램에 의해 프로세싱하여 시스템의 제반 동작을 수행하여 각종 연산을 수행하는 CPU(central processing unit) (10)와, 상기 CPU(10)의 제어에 의해 입력 원고를 스캐닝(scanning)하여 아나로그 화상 신호를 생성하고 생성된 아나로그 화상 신호를 디지탈 화상 데이타로 변환하여 출력하는 원고 주사부(20)와, 상기 CPU(10)의 제어를 받아 상기 원고주사부(20)로 부터 출력되어지는 화상데이타 또는 수신된 화상데이타를 추출된 디더매트릭스의 역치값으로 엔코딩 및 디코딩을 행하는 신호 처리부(30)와, 상기 신호처리부(30)에 저장된 출력 화상 데이타를 상기 CPU(10)의 제어에 의해 입력하여 감열 용지에 기록하기 위한 기록부(40)와, 상기 신호처리부(30)에 저장된 영상데이타를 상기 CPU(10)의 제어에 의해 공중망(PSTN)을 통하여 타 시스템으로 송신하거나 타 시스템으로 부터 수신하는 전송부(50)로 구성된다.FIG. 1 is a system diagram of a facsimile applied to the present invention, and includes a central processing unit (CPU) 10 that performs various operations by processing by a predetermined program and performs various operations of the system; A document scanning unit 20 for scanning an input document under control to generate an analog image signal, converting the generated analog image signal into digital image data, and outputting the analog image signal, and under the control of the CPU 10. A signal processor 30 which encodes and decodes the image data or the received image data output from the document scanning unit 20 to a threshold value of the extracted dither matrix, and an output image stored in the signal processor 30. The recording unit 40 for inputting data under the control of the CPU 10 and recording it on the thermal paper, and the image data stored in the signal processing unit 30 are controlled by the CPU 10. Transmitted to the other system via the network (PSTN), or consists of a transfer unit 50 for receiving from the other systems.

제3도는 본 발명의 히스토그램 평활화 제어 흐름도로서, 원고로 부터 주사되거나 타 화상 시스템으로 부터 수신되어 소정비트로 양자화된 화상데이타를 메모리의 소정 영역에 어레이 형태로 저장한후 히스토그램을 구하는 제1과정과, 상기 제1과정에서 구하여진 히스토그램으로부터 0의 화소수를 갖지 않는 이웃 밝기들간의 화소합을 각각 구하여 상기 메모리의 소정 해당 영역에 저장하는 제2과정과, 상기 제2과정에서 각각 저장된 화소합 중에서 가장 작은 화소합을 갖는 두밝기 값들을 같은 밝기 레벨로 정한후 그 밝기값들의 인접한 밝기와의 화소합을 개정하는 제3과정과, 상기 제3과정에서 개정된 밝기값들중 0의 화소수를 갖지 않는 밝기값들의 수가 미리 정하여진 출력계조수가 될때까지 상기 제3과정을 반복하는 제4과정과, 상기 제4과정에서 상기 출력계조수와 같을때 상기 구하여진 각 밝기값들을 디더매트릭스의 역치값들로 설정하기 위한 제5과정으로 이루어진다.3 is a flow chart of a histogram smoothing control of the present invention, the first process of obtaining a histogram after storing image data scanned from an original or received from another image system and quantized to a predetermined bit in an array form in a memory; A second step of obtaining each pixel sum between neighboring brightnesses having no number of pixels from the histogram obtained in the first step and storing the sum of pixels in a predetermined area of the memory; A third process of setting two brightness values having the pixel sum to the same brightness level and then revising the pixel sum of the brightness values with an adjacent brightness, and having no pixel number of zero among the brightness values revised in the third process; A fourth process of repeating the third process until the number of brightness values becomes a predetermined output gradation number; When the same as the number of output gray levels is made the respective brightness value to obtain the true fifth step for setting the threshold value of the dither matrix.

이하 본 발명을 상술한 구성에 의거 제2도 및 제3도의 흐름도를 참조하여 상세히 설명하면, 우선 본 발명은 입력화상에 대하여 개선된 히스토그램 평활화 방법을 사용해서 디더매트릭스의 각 역치밝기들을 구한 후 입력화상의 각 화소가 갖는 밝기값과 서로 비교하여“흑”또는“백”의 여부를 결정한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the flowcharts of FIG. 2 and FIG. 3 based on the above-described configuration. First, the present invention uses the improved histogram smoothing method for an input image to obtain respective threshold brightnesses of the dither matrix and then inputs them. It compares with the brightness value which each pixel of an image has, and determines whether it is "black" or "white".

제1도에서 상기 CPU(10)는 원고로부터 주사되거나 타화상시스템으로 부터 소정비트로 양자화된 화상데이타를 메모리의 소정영역에 M행 N열(MXN, 여기서 M 및 N은 자연수) 형태로 저장한다.In FIG. 1, the CPU 10 stores image data scanned from an original or quantized from another image system into predetermined rows in the form of M rows and N columns (MXN, where M and N are natural numbers) in a predetermined region of the memory.

여기서 상기 원고는 원고주사부(20)에 의해 디지탈 화상으로 변환되며 상기 타 화상 시스템으로 부터 수신 입력되는 아날로그 화상데이타는 전송부(50)에 의해 디지탈 화상데이타로 변환된다.Here, the document is converted into a digital image by the document scanning unit 20, and the analog image data received from another image system is converted into digital image data by the transmission unit 50.

여기서 상기 메모리의 소정 영역이란 신호처리부(30)의 RAM 영역을 가르킨다. 계속하여 상기 CPU(10)는 상기 신호처리부(30)내의 메모리 소정영역에 저장된 화상데이타들의 농도에 따라 히스토그램을 구한다.The predetermined area of the memory refers to the RAM area of the signal processor 30. Subsequently, the CPU 10 obtains a histogram according to the density of the image data stored in the predetermined memory area in the signal processor 30.

상기 히스토그램을 구하는 것은 화상의 전(前)처리로 중요한 작업이며 이는 처리 대상으로 하는 화상의 각 화소값의 농도가 어떻게 분포되어 있는지 조사하기 위함이다.Obtaining the histogram is an important task for the preprocessing of the image, and is to investigate how the density of each pixel value of the image to be processed is distributed.

상기 히스토그램을 구하기 위한 작업은 상기 CPU(10)의 프로세싱에 의해 이루어지며 이때 상기 M행 N열에 있는 전화소의 농도분포를 농도별 빈도로 나타나게 된다.The task for obtaining the histogram is performed by the processing of the CPU 10, and the concentration distribution of the telephone station in the M row and N columns is represented by the concentration frequency.

상기에서 히스토그램을 구하는 과정은 제1과정에 해당된다.The process of obtaining the histogram corresponds to the first process.

상기 제1과정에서 구하여진 히스토그램을 본 발명의 개선된 히스토그램 평활화 방법을 사용하여 디더매트릭스의 역치로 사용될 소정 갯수의 역치 밝기들을 구하게 된다.The histogram obtained in the first step is used to obtain a predetermined number of threshold brightnesses to be used as the dither matrix threshold using the improved histogram smoothing method of the present invention.

상기 소정 갯수의 역치 밝기는 8비트 양자화시에 보통 16개의 역치 밝기들로 출력된다.The predetermined number of threshold brightnesses are typically output at 16 threshold brightnesses in 8-bit quantization.

여기서 상기 역치 밝기들을 구하는 것은 본 발명의 제2과정 및 제3과정 그리고 제4과정에 해당된다.Here, the threshold brightnesses are obtained by the second, third and fourth processes of the present invention.

상기 일련의 과정에서 역치 밝기들이 모두 구하여지면 디더매트릭스에 일대일로 대응시킨후 이를 역치값으로 사용한다.When the threshold brightnesses are all obtained in the series of processes, the dither matrices correspond one-to-one and use the threshold values.

이는 상기 제5과정에 대응된다.This corresponds to the fifth process.

이하 본 발명을 제3도의 제어 흐름도를 참조하여 동작의 일실시예를 상세히 설명한다. 설명의 편의상 상기 제1과정에서 구하여진 히스토그램이 하기의 표 1과 같고 총화소수는 160이라고 가정한다.Hereinafter, an embodiment of the operation will be described in detail with reference to the control flowchart of FIG. 3. For convenience of explanation, it is assumed that the histogram obtained in the first process is shown in Table 1 below, and the total pixel number is 160.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00001
Figure kpo00001

상기 표 1의 입력화상의 8계조를 히스토그램 평활화법으로 4개조로써 출력할 경우 평균화소수는 160÷4=40이 된다.When the eight gradations of the input image of Table 1 are output as four gradations by the histogram smoothing method, the average pixel number is 160 ÷ 4 = 40.

제3도의 (3a)단계에서는 이미 상기 표 1과 같은 데이타들이 상기 메모리의 소정 영역에 저장되어 있는 단계이다.In step 3a of FIG. 3, data of Table 1 is already stored in a predetermined area of the memory.

상기 CPU(10)는 상기 저장된 표 1의 데이타에서 0의 화소수를 갖지 않는 이웃 밝기들간의 화소를 각각 구하여 상기 메모리의 소정영역에 저장하는 제2과정을 수행한다.The CPU 10 performs a second process of obtaining pixels between neighboring brightnesses having no number of pixels of zero from the stored data of Table 1 and storing them in a predetermined area of the memory.

이는 제3도의 (3b)→(3k) 단계가 된다.This is the step (3b) → (3k) of FIG.

즉 상기 제2과정은 상기 표 1의 상기 화소수 6+13=19, 3+41=54, 41+20=61, 20+35=55, 35+32=67, 31+7=38, 7+6=13을 구하는 과정이다.That is, in the second process, the number of pixels of Table 1 6 + 13 = 19, 3 + 41 = 54, 41 + 20 = 61, 20 + 35 = 55, 35 + 32 = 67, 31 + 7 = 38, 7 This is the process of finding + 6 = 13.

여기서 예를들어 제1밝기의 화소수가 13이 아니고 0이라면 6+41=47이 구하여진다.For example, if the number of pixels of the first brightness is not 13 but is 0, 6 + 41 = 47 is obtained.

제3과정에서는 상기 각각 저장된 화소합중에서 가장 작은 화소합을 갖는 두 밝기들을 같은 밝기 레벨로 정환후 그 밝기값들의 인접한 밝기와의 화소합을 개정하는 과정이다. 즉 상기 제3과정은 상기 제2과정에서 구하여진 19, 54, 61, 55, 67, 38, 13 중에서 가장 작은 화소합은 13이므로 상기 표 1의 제6밝기 및 제7밝기를 갖는 밝기 레벨로 정하고 상기 제6밝기의 값은 13으로 하고 상기 제7밝기의 값은 0으로 한다. 이는 상기 제3도의 (3l)→(3m)단계가 된다. 이후 (3n)단계에서 화소수가 0이 아닌 밝기값들의 수가 상기 정해진 4계조수를 넘으면 계속 (3l)단계로 루핑하여 4개가 될때까지 반복하는데 이는 상기 제4과정이 된다. 따라서 상기 제4과정이 완료되면 19, 41, 55, 45의 역치들이 구하여진다. 상기 (3n)단계에서 4개가 출력되면(3o)의 단계를 수행하는데 이는 상기 제5과정이 된다.In the third process, two brightnesses having the smallest pixel sum among the stored pixel sums are converted to the same brightness level, and the pixel sums of adjacent brightness values of the brightness values are revised. That is, in the third process, the smallest sum of pixels among the 19, 54, 61, 55, 67, 38, and 13 obtained in the second process is 13, and thus the brightness level having the sixth and seventh brightnesses of Table 1 is set. The sixth brightness is set to 13 and the seventh brightness is set to 0. This is the step (3l) → (3m) of FIG. Thereafter, if the number of non-zero brightness values in the step (3n) exceeds the predetermined number of four gray levels, looping is continued in step (3l) until the number is four, which is the fourth process. Therefore, when the fourth process is completed, threshold values of 19, 41, 55, and 45 are obtained. If four are output in step (3n), step (3o) is performed, which is the fifth process.

여기서 상술한 제4과정이 수행되면 4개의 역치들이 발생한다. 따라서 이를 종래의 방법과 대비하여 작용효과를 살피면, 종래의 방법에서는 상기 평균화소수가 40이므로, 60, 55, 45 값을 가진 3개의 역치들만이 출력됨에 비하여 본 발명에서는 4개의 역치들이 발생하므로 화소수를 보다 균일하게 분배하였음이 나타난다. 그러므로 상기 개선된 히스토그램 평활화 방법은 이 분야의 통상적인 지식을 가진자라면 복사기 또는 팩시밀리등의 화상처리 시스템에서 효율적인 방법으로 사용할 수 있음을 알 수 있을 것이다.Here, four thresholds are generated when the above-described fourth process is performed. Therefore, if the effect is compared with the conventional method, since the average pixel number is 40 in the conventional method, only three threshold values having a value of 60, 55, and 45 are output, whereas four threshold values are generated in the present invention. It appears that the number was distributed more evenly. Therefore, it will be appreciated by those skilled in the art that the improved histogram smoothing method can be used in an efficient manner in an image processing system such as a copier or a facsimile.

따라서 상술한 바와같이 본 발명은 개선된 히스토그램 평활화 방법을 사용하여 중간조 화상의 해상도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.Therefore, as described above, the present invention has an advantage of improving the resolution of halftone images using an improved histogram smoothing method.

Claims (1)

화상 처리 시스템에서의 중간조 화상을 추출하기 위한 방법에 있어서, 원고로 부터 주사되거나 타 화상 시스템으로 부터 수신되어 소정비트로 양자화된 화상데이타를 메모리의 소정 영역에 어레이 형태로 저장한 후 히스토그램을 구하는 제1과정과, 상기 제1과정에서 구하여진 히스토그램으로부터 0의 화소수를 갖지 않는 이웃 밝기들간의 화소합을 각각 구하여 상기 메모리의 소정 해당 영역에 저장하는 제2과정과, 상기 제2과정에서 각각 저장된 화소합 중에서 가장 작은 화소합을 갖는 두밝기 값들을 같은 밝기 레벨로 정한후 그 밝기값들의 인접한 밝기기와의 화소합은 개정하는 제3과정과, 상기 제3과정에서 개정된 밝기값들중 0의 화소수를 갖지 않는 밝기값들의 수가 미리 정하여진 출력계조수가 될때까지 상기 제3과정을 반복하는 제4과정과, 상기 제4과정에서 상기 출력계조수와 같을때 상기 구하여진 각 밝기값들을 디더매트릭스의 역치값들로 설정하기 위한 제5과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 히스토그램 평활화법을 이용한 중간조 화상 추출방법.A method for extracting halftone images in an image processing system, the method comprising: obtaining an histogram after storing image data scanned from an original or received from another image system and quantized with a predetermined bit in an array form in a memory; A second process of obtaining pixel sums between neighboring brightnesses having no number of pixels from the histogram obtained in the first process and storing the sums of pixels in a predetermined corresponding area of the memory; and each stored in the second process. After the two brightness values having the smallest pixel sum among the pixel sums are set to the same brightness level, the pixel sum of the brightness values with the adjacent brightness value is revised in the third step and zero of the revised brightness values in the third step. A fourth step of repeating the third step until the number of brightness values having no number of pixels becomes a predetermined output gradation number; and And a fifth process for setting each of the obtained brightness values as threshold values of the dither matrix when the output gray level is equal to the output gray level in the fourth process.
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