KR930007980B1 - 오차확산 방식의 중간조 화상 표현방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

오차확산 방식의 중간조 화상 표현방법

제 1 도는 일반적인 팩시밀리 시스템의 블럭구성도.

제 2 도는 종래의 흐름도.

제 3 도는 제 2 도의 오차확산을 위한 처리 윈도우 예시도.

제 4 도는 제 2 도의 중간조 화상표현을 위한 메모리 맵도.

제 5 도는 제 2 도의 중간조 화상표현에 따른 데이타 변환설명도.

제 6 도는 본 발명에 따른 흐름도.

제 7 도는 본 발명의 중간조 화상 표현을 위한 메모리 맵도.

본 발명은 화상처리시스템의 중간조 화상 표현 방법에 관한 것으로, 특히 오차(error) 확산 방지의 중간조 화상 표현 방법에 있어서 밝은 배경과 어두운 부분에서의 반전되는 점들의 발생을 방지하는 오차 확산 방식의 중간조 표현 방법에 관한 것이다.

일반적으로 팩시밀리(facsimile), 이미지 스캐너(image scanner), 프린터, 복사기등의 화상처리 시스템에서는 디더 매트릭스(dither matrix)를 이용하여 사진, 그림등 계조가 있는 원고의 계조 화상 데이타로부터 중간조 화상표현을 얻고 있다.

상기와 같은 디더 매트릭스를 이용하여 일정계조로 양자화된 계조화상으로부터 중간조 화상표현을 얻는 종래의 방법은 본원 출원인과 동일 출원인의 1990년 특허출원 제16884호에 상세히 개시되어 있다.

일반적으로 가장 널리 알려져 있는 중간조 표현방식으로는 조직적 디더법이라 할 수 있는데, 이 방법은 원고내에 존재하는 질감(texture)은 어느정도 시각적으로 우수하게 표현 가능하지만 고주파수의 경계(edge) 부분에서는 오히려 경계를 몽롱화(smoothing)시키는 결과를 나타매게 된다.

그러므로 문자와 사진이 혼재된 문서의 경우에 대해서는 특히 문자 부분에서 문자와 배경의 경계가 몽롱화되어 문자의 판독성을 크게 저하시키는 문제점이 있었다.

상기한 조직적 디더법에서의 문제를 해결하기 위하여 1975년 Floyd에 의해 오차 확산법이 제안되었으며 오늘날까지 많은 관심이 집중되고 있다.

상기 오차 확산 방식은 어떤 한화소를 이치화 하였을 때 발생하는 오차값들을 아직 처리하지 않은 인접 화소들에 대해 미리 설정된 가중치값에 의해 분배하고, 다음 화소들은 전에 처리된 화소들의 분배된 오차값들을 수용한 상태에서 이치화를 하는 방식이다. 이에따라 문자 부분에서 큰 대비(contrast)를 가지게 되어 조직적 디더법에 비해 훨씬 우수한 문자의 판독성을 갖는다.

제 1 도는 일반적인 팩시밀리 시스템의 블럭 구성도로서, 소정의 프로그램에 의해 프로세싱하여 시스템의 제반동작을 제어하며 각종 연산을 수행하는 CPU(central processign unit)(10)와, 상기 CPU(10)의 제어에 의해 입력원고를 스캐닝(scanning)하여 아나로그 화상신호를 생성하고 생성된 아나로그 화상신호를 디지탈 화상데이타로 변환하여 출력하는 원고 주사부(20)와, 상기 CPU(10)의 제어를 받아 상기 원고주사부(20)로부터 출력되어지는 화상데이타 및 수신된 화상데이타를 내부의 라인 메모리에 저장하며, 타시스템과의 화상 데이타 송수신시 부호화(encoding) 및 복호화(decoding)를 행하는 신호처리부(30)와, 상기 신호처리부(30)에 저장된 화상데이타를 상기 CPU(10)의 제어에 의해 입력하여 기록 용지에 기록하기 위한 기록부(40)와, 상기 신호처리부(30)에 저장된 화상데이타를 상기 CPU(10)의 제어에 의해 공중회선망(PSTN)을 통하여 타 시스템으로 송신하거나 타시스템으로부터 화상데이타를 수신하는 전송부(50)로 구성되어 있다.

제 2 도는 종래의 오차확산 방식의 중간조 화상 표현 방법의 흐름도이다. 제 3 도는 제 2 도의 오차 확산을 위한 처리윈도우(window) 예시도로서, 원고의 i번째 라인(행), j번째열의 화소의 밝기값을 현재 화소값(PX)이라 할 때, 상기 현재 화소값(PX)과, 이전 라인 화소 오차값(EA-EC)과 현재 라인의 이전화소 오차값(ED)을 처리 윈도우 (Sw)로 지정함을 나타낸 것이다.

제 4 도는 제 2 도의 중간조 화상표현을 위한 메모리 맵도로써, EA-ED는 현재화소에 대한 인접 화소 오차값이며 KA-KD는 처리 윈도우(Sw)내의 인접화소 오차값(EA-ED)에 각각 할당하기 위한 미리 설정된 가중치이며, PX는 현재화소의 밝기값이며, THR은 현재 화소값(PX)에 대한 오차 확산값(PX')을 이치화하기 위해 미리 설정한 제 1 역치이다. 상기 제 4 도의 값들은 신호처리부(30)로부터 CPU(10)의 내부 버퍼에 로드되어 저장되어 있게 된다.

제 5 도는 제 2 도의 중간조 화상표현에 따른 데이타 변환 설명도로서, 제 5a 도는 원고의 i번째라인, j번째열의 화소 P(i,j)를 현재화소값(PX)이라 할 때 원고의 주사 및 이치화 처리에 따라 현재라인(i)의 이전화소 오차값 E(i,0), E(i,1),...,E(i,j-2)과 1라인 이전라인(i-1)의 화소오차값 E(i-1, j-1), E(i-1, j), E(i-1, j+1), E(i-1, j+2),...,E(i-1, n-1), E(i-1, 1,n)이 신호처리부(30)의 1라인 메모리에 저장되는 것을 나타낸 것이다.

제 5b 도는 상기 제 5a 도의 화소 P(i,j)에 대한 이치화 처리완료후 다음 화소 P(i,j+1)를 현재 화소값(PX)으로 할 때의 데이타 변환을 나타낸 것이다. 이하 제 1 도 내지 제 5 도를 참조하여 팩시밀리 시스템에 종래의 오차 확산 방식을 적용한 중간조 표현 방법을 설명한다.

우선 제 1 도에서 CPU(10)의 제어에 의해 원고주사부(20)는 원고를 주사하여 샘플링 및 n비트로 양자화하여 설정계조의 화상데이타로 변환한다. 이때 입력원고의 A4사이즈의 용지라면 상기 원고 주사부(20)에서 200dpi(dot per inch)로 샘플링을 할 때 1라인의 화소수는 1782개가 된다.

상기 원고주사부(20)의 출력에 따라 후술하는 바와같은 중간조 화상 표현 처리에 따른 오차값이 신호처리부(30)의 1라인의 계조 화상 데이타를 저장할 수 있는 저장 영역을 가지는 라인 메모리에 저장된다. 여기서 지금부터 상기 계조화상 데이타가 4비트로 양자화되어 0-15의 계조를 가진다고 하고 1라인의 화소수가 상기와 같이 1728개라고 가정하여 설명한다.

또한 상기 CPU(10)는 상기 신호 처리부(30)의 저장 계조 화상데이타를 이치화 및 부호화하여 전송부(50)를 통하여 공중회선망으로 전송한다. 한편 상기 공중회선망으로부터 전송부(50)에 수신되는 신호는 신호처리부(30)에서 부호화 및 재생되어 기록부(40)에서 기록용지에 재생된다.

상기와 같은 제 1 도의 시스템이 지금 사진, 그림등 계조가 있는 원고를 주사하여 중간조 화상 표현을 얻는 동작을 시작한다면, CPU(10)는 제 4 도와 같은 내부 버퍼를 초기화시킨후 제 2 도의 (101)단계를 수행한다. 이때 가중치 (KA-KD)와 제 1역치 (THR)를 신호처리부(30)로 부터 내부 버퍼에 로드하며 인접 화소오차값(EA-ED) 및 현재 화소값(PX)을 클리어한다.

상기 (101)단계에서는 원고주사부(20)를 제어하여 원고를 화소 단위로 주사하여 현재 화소(주목화소) 값(PX)을 제 4 도와 같이 버퍼에 저장한 후 현재 화소에 대하여 제 3 도와 같은 처리윈도우(Sw)를 지정한다.

다음에 (103)단계에서 상기 처리윈도우(Sw)내의 인접화소 오차값(EA-EC)를 신호처리부(30)의 라인 메모리로부터 제 4 도의 버퍼에 로드한 후, (104)단계에서 하기식과 같이 처리윈도우(Sw)내의 각 인접 화소오차값(EA-ED)에 각각 대응되는 가중치 (KA-KD)를 할당한 후 모두 더하여 오차합(Se)을 구한다.

Se=EA·EA+KB·EB+KC·EC+KD·ED‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(1)

이때 상기 인접 화소 오차값(EA-ED)은 이미 중간조 표현 처리된 인접화소들이 현재 화소에 영향을 끼치는 오차값들의 합을 의미하며, 현재화소가 원고의 처음 라인의 처음화소라면 신호처리부(30)의 라인 메모리와 CPU(10)의 내부 버퍼의 상기 초기화에 따라 클리어된 값이된다. 그리고 상기 가중치 (KA-KD)는 하기식과 같은 관계를 가지도록 미리 설정된다.

KA+KB+KC+KD= 1 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2)

0〈KA, KB, KC, KD〈1 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(3)

여기서 현재화소가 i번째 라인, j번째열의 화소 P(i,j)라면 상기 처리윈도우(Sw)를 제5도(A)와 같이 지정하여 처리하는 것이다.

다음에 (105)단계에서 상기 구해진 오차합(Se)을 현재 화소값(PX)에 더하여 오차확산값(PX')을 하기식과 같이 구함으로써 현재화소에 인접화소의 오차를 확산시킨후,

오차확산값 (PX')=현재 화소값(PX) +오차합(Se)‥‥‥‥‥‥‥ (4)

(106-108) 단계에서 제 1 역치 (THR)와 비교하여 제 1 역치 (THR)보다 크거나 같으면 이치화 데이타(GX)를 "백"으로 결정하며 제 1 역치 (THR)보다 작으면 "흑"으로 결정하여 신호처리부(30)에 출력함으로써 중간조 표현이 얻어진다.

상기 이치화 데이타(GX)는 신호처리부(30)에서 부호화된후 전송부(50)를 통하여 전송되거나 신호처리부(30)에서 기록부(40)에 출력되어 기록된다.

상기와 같이 현재화소에 대하여 중간조 표현을 얻을 후 (109-110)단계에서는 아직 주사되지 않은 다음 라인의 처리를 위하려 이전화소 오차값(ED)을 신호처리부(30)의 라인 메모리에 제 5b 도와 같이 저장하고, 다음 화소의 처리를 위하여 상기 현재 화소값(PX)의 오차값(EP)을 하기식과 같이 구하여 제 4 도의 버퍼에 이전화소 오차값(ED)으로 저장한다.

현재 화소오차값(EP)=오차확산값(PX')-이치화 데이타(GX)‥‥‥‥ (5)

그후 (111)단계에서 원고에 대하여 주사 완료되었는가 검사하여 완료되지 않았으면 상기 (101)단계로 루핑(looping)하여 전술한 과정을 반복함으로써 다음 인접화소를 처리하며, 원고주사 완료시 종료한다.

전술한 바와같은 종래의 오차 확산 방식에 의한 중간조 표현은 조직적 디더법에 비해 문자의 판독성을 향상시키나 밝은 배경에서 약간의 흑점 발생과 어두운 부분에서 약간의 백점이 발생된다. 즉 오차를 확산시켜 나감에 따라 반전되는 점들이 약간씩 발생하게 되며 이에따라 화질의 열화를 초래하는 문제점이 있었다.

또한 상기와 같이 반전되는 점들 즉, 고립 점들을 CCITT의 표준 부호화 방식인 MH부호화를 행하면 평균흑런 렝스(run length)와 평균 백 런 렝스를 감소시키는게 되어 결과적으로 종래의 오차 확산 방식으로 표현된 중간조 화상을 전송하기 위한 전송데이타량이 늘어남으로써 전송시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

한편(4)식으로 부터 구해지는 오차 확산값(PX')은 원고의 4비트 양자화에 의한 0-15계조 보다 높은 값 즉 16이상의 값을 가질수도 있으며 이에따라 (5)식으로 구해지는 현재화소 오차값(EP)도 더 많은 비트가 할당되어야만 한다. 이에 따라 상기 현재화소 오차값(EP)을 표시하기 위하여 부호(sign)를 나타내기 위한 1비트를 포함하여 4비트 이상이 필요하게 된다. 따라서 1라인의 화소 오차값을 저장하는 신호처리부(30)의 라인 메모리 용량도 커져야 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 화상 처리 시스템에서 오차확산 방식의 중간조 화상 표면 방법에 있어서, 중간조 화상의 밝은 배경과 어두운 부분에서의 반전되는 점들의 발생을 방지하여 화질을 개선시킬 수 있는 동시에 부호화시의 전송데이타량을 줄일 수 있는 중간조 화상 표현 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 오차 확산 방식으로 중간조 화상을 표현하기 위해 라인 메모리에 저장하는 오차값들의 크기를 제한하여 메모리 용량을 줄일 수 있는 방법을 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명을 수행하기 위한 화상 처리 시스템의 블럭 구성도는 전술한 제 1 도와 같으며 참조 부호로 동일하다.

제 6 도는 본 발명에 따른 흐름도로서, 원고를 화소단위로 주사 및 설정 계조의 화상데이타로 변환하여 현재 화소값(PX)을 버퍼에 저장하는 주사과정과, 상기 주사과정의 현재 화소(주목화소)에 대한 처리윈도우(Sw)내의 인접 화소 오차값(EA-ED)에 의한 오차를 현재 화소에 확산 시켜 오차 확산값(PX')을 결정하는 오차 확산과정과, 상기 오차 확산값(PX')을 상기 화상 데이타로 변환시의 설정계조 이내로 제한(limiting)하는 제한과정과, 상기 제한과정의 제한된 오차확산값(PX')이 설정된 제 1 역치 (THR)보다 작지 않으면 이치화 데이타(GX)를 "백"으로 결정하며 상기 제 1 역치 (THR)보다 작으면 이치화 데이타(GX)를 "흑"으로 결정하는 중간조 표현과정과, 상기 주사 과정의 현재 화소값(PX)이 제 2 역치 (Tmax)보다 작지 않으면 상기 중간조 표현과정의 이치화 데이타(GX)를 다시 "백"으로 결정하며 제 3 역치 (Tmin)보다 크지 않으면 "흑"으로 결정하여 반전 점 발생을 제거하는 화질 보정과정과, 상기 화질 보정 과정 수행후 원고 주사 완료 여부를 검사하여 완료되지 않았을시 상기 주사과정으로 진행하고 완료되었을시 종료하는 종료과정으로 이루어 진다.

제 7 도는 본 발명의 중간조 표현을 위한 메모리 맵도로서, EA-ED와 KA-KD와 PX 및 THR은 전술한 제 4 도에서와 같으며, Tmax는 제 2 역치로서 오차가 확산되지 않은 실제 밝기값이 제 2 역치 (Tmax) 이상인 현재 화소가 오차 확산에 의해 "흑"으로 치화되지 않도록 하기 위하여 미리 설정하는 값이며, Tmin은 제 3 역치로서 오차가 확산되지 않은 실제 밝기값이 제 3 역치 (Tmin) 이하인 현재 화소가 오차 확산에 의해 "백"으로 이치화되지 않도록 하기 위하여 미리 설정하는 값이다. 상기 제 2, 제 3 역치 (Tmax, Tmin)는 원고를 주사후 양자화하여 화상 데이타로 변환하는 설정 계조내의 값 즉, 4비트 양자화시 0-15이내의 값을 가진다. 이에따라 상기 제1-제 3 역치 (THR, Tmax, Timn)의 크기는 0〈Tmin〈THR〈Tmax〈15로 설정한다.

상기 제 7 도의 값들은 신호처리부(30)로 부터 CPU(10)의 내부 버퍼에 로드되어 저장되어 있게된다. 이때 상기 제 3 역치 (THR)은 예를들어 8로 설정할 수 있다

이하 본 발명의 일 실시예의 동작을 첨부한 제 1 도 및 제 3 도와 제 5 도 내지 제 7 도를 참조하여 상세히 설명한다.

우선 제 1 도의 시스템 동작 및 제 3 도의 처리 윈도우와 제 5 도의 데이타 변환은 전술한 종래의 동작설명과 동일하게 이루어지며 제 6 도의 (201-705)과정도 전술한 제 2 도의 (101-105)과정과 동일하게 수행되므로 설명을 생략한다.

상기 (205)단계에서 구해진 오차 확산값(PX')은 (206-209)단계 수행에 의해 상한값(TH)과 하한값(TL)이내로 제한된다. 여기서 상기 상한값(TH)은 (201)단계의 계조화상의 가장높은 계조값으로 설정하며, 하한값(TL)은 가장낮은 값으로 설정한다. 이에 따라 전술한 바와 같이 상기 계조 화상의 계조가 0-15의 계조라고 가정 하였으므로 상기 상한값(TH)은 15가 되며 하한값 (TL)은 0이 된다.

따라서 제 3 역치 (THR)이 8일때 전술한(5)식에 의해 얻어지는 현재 화소 오차값(EP)이 -7부터 +7까지의 범위로 한정되므로 부호 비트를 포함하여 4비트만으로 표현가능하게 됨으로써 종래와 달리 신호처리부(30)의 라인 메모리의 용량을 줄일 수 있게 된다.

다음에 (210-214)단계에서는 상기 제한된 오차 확산값(PX')을 제 1 역치 (THR)와 비교하여 이치화 데이타(GX)를 "흑" 또는 "백"으로 이치화 한후, 다음 인접 화소의 처리를 위하여 전술한 제 2 도에서와 같이 이전 화소 오차값(ED)을 라인 메모리에 저장한 후 현재 화소의 오차값(EP)을 구하여 이전 화소 오차값(ED)으로 제 7 도의 버퍼에 저장한다.

그리고 (215-218)단계에서는 상기 (201)단계에서 제 7 도의 버퍼에 저장한 현재 화소값(PX)을 제 1, 제 2 역치 (Tmax, Tmin)와 각각 비교하여 제 1역치(Tmax)보다 크거나 같으면 상기 이치화데이타(GX)를 다시 "백"으로 결정하고 제 2 역치 (Tmin)보다 작거나 같으면 다시 "흑"으로 결정하여 신호처리부(37)에 출력함으로써 오차확산에 따라 밝은 배경에 나타나는 흑점과 어두운 부분에 나타나는 백점을 제거하여 중간조 화상의 화질을 향상시키는 동시에 부호화시 평균 런렝스를 길게 함으로써 전송 데이타 량을 줄일 수 있게 된다.

상기와 같이 현재 화소에 대하여 중간조 표현완료후 (219)단계에서 원고에 대하여 주사완료 하였는가 검사하여 완료되지 않았으며 상기 (201)단계로 루핑하여 전술한 과정을 반복함으로써 다음 인접화소를 처리하며, 원고 주사 완료시 종료한다.

상술한 본 발명의 설명에서 팩시밀리 시스템에서의 예를들어 설명하였으나 이미지 스캐너, 프린터, 복사기등 중간조 화상 표현을 하는 화상 처리 시스템에 공히 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명을 화상 처리 시스템의 오차확산 방식 중간조 표현 방법에 있어서, 밝은 배경과 어두운 부분에서의 반전되는 점들의 발생을 방지함으로써 화질을 향상시키는 동시에 부호화시 평균 런렝스를 증가시킴으로써 전송 속도를 향상 시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한 라인 메모리에 저장되는 화소에 대한 오차값을 설명 계조 내로 제한함으로써 메모리의 사이즈를 줄일 수 있는 잇점이 있다.

Claims (7)

1. 화상처리 시스템의 오차확산 방식의 중간조 표현 방법에 있어서, 원고를 화소단위로 주사 및 설정 계조의 화상데이타로 변환하여 현재 화소값을 버퍼에 저장하는 주사과정과, 상기 주사과정의 현재 화소에 대한 처리윈도우내의 인접 화소오차값에 의한 오차를 현재 화소에 확산시켜 오차 확산값을 결정하는 오차 확산과정과, 상기 오차확산값이 설정된 제 1 역치보다 작지 않으면 이치화 데이타를 "백"으로 결정하며 상기 제 1 역치보다 작으면 이치화 데이타를 "흑"으로 결정하여 이치화하는 중간조 표현과정과, 상기 주사 과정의 현재 화소값이 제 2 역치보다 작지 않으면 상기 중간조 표현과정의 이치화 데이타를 다시 "백"으로 결정하며, 제 3 역치보다 크지 않으면 "흑"으로 결정하여 반전 점 발생을 제거하는 화질 보정과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 오차확산 방식의 중간조 화상 표현방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중간조 표현방법이 상기 오차 확산과정의 오차 확산값을 상기 주사과정의 설정계조 이내로 제한한 후 상기 중간조 표현과정으로 진행하는 제한과정을 다 포함함을 특징으로 하는 오차확산 방식의 중간조 화상 표현방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제한 과정이 오차 확산값을 설정 상한값과 비교하여 작지 않을시 상기 상한값을 오차확산값으로 대치하는 제 1 단계와, 상기 오차 확산값이 상한값보다 작으면 다시 설정 하한값과 비교하여 상기 하한값보다 크지 않을시 상기 하한값을 오차 확산값으로 대치하는 제 2 단계와, 상기 오차 확산값이 상기 상한값과 하한값사이 값일시 상기 오차 확산값을 변경하지 않는 제 3 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 오차 확산방식의 중간조 화상 표현방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 단계의 상한값이 상기 주사과정의 계조화상 데이타의 가장 높은 계조값으로 설정함을 특징으로 하는 오차확산 방식의 중간조 화상 표현방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 단계의 하한값이 상기 주사과정의 계조화상 데이타의 가장낮은 계조값으로 설정함을 특징으로 하는 오차확산 방식의 중간조 화상 표현방법.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 화질 보정 과정의 제 2 역치와 제 3 역치가 상기 주사과정의 입력 계조화상 데이타의 계조범위내의 값으로 설정함을 특징으로 하는 오차확산방식의 중간조 화상 표현방법.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 중간조 표현방법이 상기 화질 보정 과정 수행후 원고 주사 완료 여부를 검사하여 완료 되지 않았을시 상기 주사과정으로 진행하고 완료되었을시 종료하는 종료과정을 더 포함함을 특징으로 하는 오차확산방식의 중간조 화상 표현방법.