JPH04154371A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 デジタル画像処理において平均誤差最小法により擬偵中
間調画像を得る画像処理装置及び画像処理方法に関し。

文字・線画部と写真・中間調部の双方において良好な画
質の画像を得ることを目的とし。

原画濃度データから画像のエツジ部となる画素を抽出す
るエツジ抽出部と、前記エツジ抽出部で抽出された画素
の原画濃度データを最大濃度を示す値に置換する濃度置
換部と、前記抽出された画素について、前記置換後の最
大濃度を示す値を原画濃度データとして用いて、平均誤
差最小法により１画素の２値化処理を行う２値化処理部
とを備えるように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は３画像処理装置及び画像処理方法に関し、更に
詳しくは、デジタル画像処理において平均誤差最小法に
より擬像中間調画像を得る画像処理装置及び画像処理方
法に関する。

デジタル画像処理においては、最大濃度と最小濃度との
間の濃度（中間濃度）の画素を、何らかの方法で処理（
中間調処理）して、２値化する。

この方法として１組織的デイザ法及び平均誤差最小法が
知られている。

〔従来の技術〕

中間調処理の方法として、広く一般に使用されている組
織的デイザ法は、ハードウェア構成が単純でよいため、
低コストで擬像的な中間調処理（表現）が可能である。

しかし、このような長所を有する反面、以下の欠点も有
する。

■　原稿が印刷等の網点画像である場合、処理結果とし
て得た画像に、原稿には無かった周期的な縞模様（所謂
モアレ）が発生する。

■　原稿が文字、線画を含む場合、その部分の処理結果
としての画像が切れ切れになり、著しく再現性が悪い。

■　多階調を得るために、読取り系の分解能に対してマ
トリクスサイズを大きくすると、解像度が劣化するので
、多階調と高解像度とを同時に実現できない。

一方、多階調と高解像度とを同時に実現できる方法とし
て、平均誤差最小法がある。この方法はＭａｎｆｒｅｄ
、Ｒ，５ｃｈｒｏｅｄｅｒによって、　　ｒｌｍａｇｅ
ｓ　ｆｒｏ＋＊Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ　　Ｊ　　、ＩＥＥ
Ｅ　　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ＋Ｖｏ１．　６．　　ｐｐ　　
６６−７８１９６９で発表され、その後、　Ｊ、Ｆｊａ
ｒｖｉｓ＋　Ｃ，Ｎ。

Ｊｕｄｉｃｅ＋　ａｎｄ　ｌ＋１．Ｈ，Ｎ１ｎｋｅによ
って、改良された方法がｒＡ　５ｕｒｖｅｙ　ｏｆ　Ｔ
ｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｄｉｓｐｌａｙ
ｏｆ　　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　　Ｔｏｎｅ　　Ｐｉｃ
ｔｕｒｅｓ　　ｏｎ　　ｆｌｉｌｅｖｅｌＤｉｓｐｌａ
ｙ　　」、　　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　
ａｎｄ　　＋＋＊ａｇｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、Ｖｏｌ
、５＋　１）Ｇ１１３−４０．１９７６で発表されてい
る。

この方式は、中間濃度の画素を最大濃度は最小濃度の画
素と同じく２値化した際の差分を、当該中間濃度画素（
注目画素）の周りの画素の濃度を修正することによって
補い、これにより原画像濃度と出力画像濃度が等しくな
るようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

平均誤差最小法によれば９組織的デイザ法のようにマト
リクスサイズにより一義的に表現階調数が決まってしま
うことがなく、また、モアレも発生しない、このため１
階調性、解像度の点で優れている方法として、注目され
ている。

しかし　このような長所を有する平均誤差最小法にも、
以下の如き問題がある。

■　単純２値化処理に比べると、未だ文字、線画の再現
性が劣る。

■　濃度が低い部分において、ドツトの出現に空間的な
遅れ（エツジ部分の欠け、細り等）が生しる。

このため９文字・線画部や写真・中間調部において、良
好な画質の画像が得られない。

本発明者の検討によれば、前述の■及び■の問題を生ず
る原因の１つとして、平均誤差最小法において２値化処
理のために用いる量子化された原画濃度データから画像
のエツジ部を抽出しにくいということがあげられる。

本発明は５文字・線画部と写真・中間調部の双方におい
て良好な画質の画像を得ることができる画像処理装置及
び画像処理方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理構成図であり２本発明による画像
処理装置を示す。

第１図において、■は入力部、２はデータ処理部、３は
量子化処理部、４は２値化処理部、５はエツジ抽出部、
６は濃度置換部、７は出力部である。

エツジ抽出部５は、ある画像を読み取って得た複数の画
素についての量子化された原画濃度データから、当該画
像のエツジ部となる画素を抽出する。

濃度置換部６は、この抽出された画素の原画４度データ
を、最大濃度を示す値とする。この最大濃度を示す値は
、量子化された原画濃度データの最大値、即ち、２値化
処理後の一方の値（通常は″１”）に相当する。

２値化処理部４は、平均誤差最小法により５画素の各々
についての２値化処理を行う。この時エツジ部として抽
出された画素については　その原画濃度データとして、
置換後の最大濃度を示す値が用いられる。

〔作　用〕

２値化処理部４は、ある画像の２値化処理のために、量
子化された原画濃度データをエツジ抽出部５に送る。

エツジ抽出部５は、原画濃度データを受は取ると、これ
を用いてエツジ部となる画素を抽出する。

この抽出は、処理の対象である画素（注目画素）の原画
濃度データと、所定の周辺画素の原画濃度データとの差
分の全部、一部、又は、総和を、所定値と比較すること
により行う。ここで２例えば征目画素の原画濃度データ
が比較的小さいとしても１周辺画素の原画濃度データが
極めて小さいならば、その差分は、比較的大きくなる。

即ち、所定値より大きくなり、エツジ部として抽出でき
る。

濃度置換部６は、エツジ抽出部５において工。

ジ部となる画素とされたものについて、その原画濃度デ
ータを最大値とする。

２値化処理部４は、この２値化闇値を闇値として用いて
、平均誤差最小法により３画素の２値化処理を行う。こ
こで、前述の例についてみると。

比較的小さい原画４度データが最大４度に置換されてい
るので、当該原画４度データは、常に、２値化闇値より
高い。従って、２値化の結果、当該画素は黒画素即ち最
大濃度（最大濃度と最小濃度のうち値の大きい方）とさ
れる。これにより２文字・線画部のエツジの欠けや細り
を解消することができる。

Ｓ実施例〕 第１図図示の画像処理装置について、更に説明する。

入力部１は１例えば１文字・線画部や写真・中間調部を
含む原稿を読み取って原画データを得るためのものであ
り１例えばスキャナ等からなる。

原画データは、スキャナの各画素毎に得られる。

スキャナは、王走査方向及び副走査方向にスキャンをく
り返す。従って、２次元平面状に配列した各画素毎に、
原画データを得ることになる。

出力部７は、２値化処理した後のデータ（２値データ）
に基づいた画像を出方するためのものであり１例えば、
プリンタ、デイスプレィ等からなる。２値データは、　
「１ｊ又はｒＱ、で表され前者は黒画素（最大濃度の画
素）として出力され。

後者は白画素（最低濃度の画素）として出力される。

データ処理部２は、ＣＰＵ（中央処理装置）及びメモリ
からなり、原画データを２値データに変換する処理を行
う。

量子化処理部３は、原画データを量子化して原画濃度デ
ータを生成する。量子化は１例えば、各画素の濃度を、
０”から°゛２５５°゛までの２５６階調を用いて表す
。従って、２値化闇値及びエツジ抽出のための所定値も
、この階調を用いて表される。

第２図は実施例構成図であり２本発明による２値化処理
の詳細を示す。

第２図において、４１は原画濃度データラインバッファ
、４２は重み付は係数マトリクス　４３は２値化誤差デ
ータラインバツフア、４４は平均誤差演算部、４５及び
４６は加算器、４７は２値化部、４８は２値データ出力
部、４９は所定値格納部であり９以上は２値化処理部４
を構成する。

まず、平均誤差最小法による２値化処理について簡単に
説明する。

今、ａ像空間上の主走査方向における第ｎドツト副走査
方向における第ｍラインの画素に注目し２値化するとす
る。注目画素Ｐ１．□の原画濃度データＤ１．７等は、
最小濃度から最大濃度までのいずれかの値に量子化され
る。

予め記憶しておいた既に２値化済の周辺画素で発生した
２値化誤差を読み出し、所定の重み付は係数を基に加重
平均を求める。この値を注目画素Ｐ１，７の原画濃度デ
ータＤ１，１に加算し、補正データＤｍ＋Ｒ１を求め、
２値化闇値Ｔｆ（と比較することにより、２Ｍ化（一義
的に最大濃度又は最小濃度のいずれかと等価な値）を行
い２値データを得る。ここで、、２値化の際に発生した
差分を。

２値化誤差Ｅ、、７として記憶する。

以上を画像空間全域に渡り、くり返し行うことによって
、平均誤差最小法により２値化処理された２値データを
得、これを表示・印字することによって擬像中間調画像
を得る。

次に２本実施例の２値化処理について具体的に説明する
。

入力部（画像読取部）１が１画像を、王走査方向にＮ（
整数）ドツト並んだライン型イメージセンサで読み取り
、原画データを得る。この原画データを、量子化処理部
３が、その濃度に応して量子化して、原画濃度データＤ
、２、等を各画素について得る。

２値化処理部４は、この原画濃度データＤ　、、＋　Ｒ
等を、原画濃度データラインバッファ（以下、バッファ
）４１における各画素の対応する位置（ビット）に格納
する。バッファ４１は、ランダムアクセスメモリで構成
される。ｍ及びｎは、正の整数であり、１≦ｎ≦Ｎであ
る。

この格納の後、２値化処理部４は、直ちに、注目画素Ｐ
１．７の原画濃度データＤ１１、及びその周辺の画素（
例えば２第２図図示の所定の４つの画素Ｐ　ｌｌ−１１
Ｍ＋　ｐＨ＋１１−１＋　Ｐ＠＋ｌｌ’ｌ＋　ＰＩ＠＋
１．＋１　）の原画濃度データを、エツジ抽出部５に送
る（入力する）。

エツジ抽出部５は、まず、注目画素と周辺画素の濃度の
差分の総和（差分和）、即ち、（Ｄ、、。

Ｄ、−１，、、）＋　（Ｄ、、、、−Ｄ、、、−１）＋
　（Ｄ、、。

Ｄい、Ｉｌ＋１　）±（Ｄ、、、−Ｄ、、、、。）を求
める。

ここで、この４つの周辺画素は２画像空間における注目
画素の上下左右の画素である６即ち、注目画素との関連
の最も大きい画素であり、注目画素についての重み付は
係数にの値の最も大きい画素である。この４つを選択す
ることにより２比較的簡単な演算で、比較的正確に原画
濃度データの変化の大きい点（即ちエツジ部）を抽出す
ることができる。

なお１周辺ｉｉ！ｉｉ素として、更に広い範囲の画素を
用いてもよい。例えば、第２図のバッファ４１に図示の
８つの画素等を用いることができる。周辺画素としてど
の範囲までを用いるかは１例えば後述の重み付は係数マ
トリクス４２を参照して決定することもできる。即ち、
所定の値以上の重み付は係数Ｋを有する画素を周辺画素
とし、その原画濃度データＤを用いる。

また、差分和に替えて、所定の１つの画素との差分を用
いてもよい。例えば、左隣の画素の原画濃度データを用
い＋　　Ｄ　＠、１１　　Ｄ　ｍ、Ｉ＋　−１を求めて
これを用いてもよい。

また、差分和に替えて、所定の複数の画素の全てとの差
分を用いてもよい。例えば５前述の４つの画素を用いて
、　　Ｄ　ｍ、１１　　Ｄ　＊−１＋　　　Ｄ　？、、
。

Ｄ５．。、ｌ　　　Ｄ　１１　’　ｌ　９、を求めて、
これを用いてもよい。

次に、工、ノ抽出部５は、所定値格納部４９から所定値
を読み出し、これと求めた差分和とを比較する。所定値
格納部４つとして：よ、メモリの所定の領域が用いられ
る。所定値は６例えば“６４”、即ち、最大階調の約１
／４とされる。

そして、差分和が所定値より大きい場合、注目画素は工
、ジ部に当たると判定する。差分和が所定値より小さい
場合、注目画素はエツジ部でないと判定する。判定結果
は、濃度置換部６へ送られる。

濃度置換部６は１判定結果に基づいてエツジ部について
の補正を行って、補正値Ｄ　＠＋　Ｉｔ−を求める。即
ち、注目画素が、エツジ部である（抽出された）場合、
その原画濃度データＤ、７゜を、最大階調である“２５
５″°とする。エツジ部でない場合、原画濃度データは
、そのままの値とする。

一方、平均誤差演算部４４は、加重平均演算を行う、こ
のために、平均誤差演算部４４は、注目画素Ｐ１．１に
対応する重み付は係数マトリクス４２から、各周辺画素
で発生した２値化誤差の各々についての重み付は係数Ｋ
　Ｍ　−１＋　ＩＩ　−１等を読み出しまた。２値化誤
差データラインバツフア（以下バッファ）４３から、既
に２値化処理済の画素の各々で発生した２値化誤差Ｅ　
ＩＩ−１＋　＋１−１等を読み出す。ここで、２値化処
理は５第ｍ−１ラインの第ｎ−１ドツト、第ｎドツト第
ｎ＋１ドツト第ｍラインの第ｎ−１ド、ト・・・・・・
の順で行われるものとする。この場合、既に２値化処理
済の画素はＰ　１１−１＋　１１−１＋　Ｐ　ｍ−１，
Ｒ＋　Ｐ　ｌｌ−１＋　ＩＩ。ｌ　＋　Ｐ　＠＋　ＩＩ
−１の４つである。従って１重み付は係数マトリクス４
２及びバッファ４３から読み出されるデータは、この４
つの画素に対応するデータである０次に、平均誤差演算
部４４は、加重平均演Ｘ　（Ｋ、−、、。

Ｅ　ｌｌ−１＋　１１−１　＋　Ｋａ−１、・Ｅｌｌ−
１１、十に、−＋、、。

Ｅ、、□ｌ１．．。、＋に、、、−・Ｅ、、　、、−、
）／　（Ｋ、−、、。

十に−＋、、＋に一＋、、、−＋　＋に−，−＋　）を
行う。

次に、２値化処理部４が、注目画素Ｐ　ＩＩ）　Ｒの原
画濃度データの修正値り、、わ−と加重平均演算の結果
とを加算器４５に入力し、加算して加算結果Ｄ　ｍ＋　
１１　”を得、２値化部４７へ送る。

２４ａ化部４７は、加算結果Ｄ　＠＋　ｎ　”を予め所
定の値に定められた２値化閾値ＴＨと比較して、２値デ
一タ○ｍ１Ｎを得る。２値化閾値ＴＨは２例えば“１２
８”　即ち、最大階調の１／２とされる。

即ち １）、、、／／＞ＴＨのとき　○、、、、＝２ｓｓ（！
４画素）Ｄ　ｍ＋　Ｒ”≦ＴＨのとき　○、、、、＝Ｏ
（白画素）とする。即ち、黒画素か白画素かの判定を行
う。

２値データ０１，６は３階調の最高値“２５５”又は最
低値“０°′のいずれかとされた上で、２値データ出力
部４日へ送られる。

２値データ出力部４８は＋　　Ｏｍ＋　Ｒが“°２５５
”の時は信号“ビ　（黒画素）を、　Ｏ＠＋　Ｒが°゛
０“の時は信号°゛０”　（白画素）を、出力部７へ送
る。

一方、２ＩＩ化処理部４は、加算結果り１．１″と２値
データ０１１　＋　ＴＩとの差分を加算器４６によって
求め、これを注目画素Ｐ　＠、ＴＩの２値化により発生
した２値化誤差Ｅ　、＋　ｎ　　（−Ｄ　ｍ＋　１１　
”−〇＠＋ｎ）として　バッファ４３の対応する位置に
格納する。

以上を主走査方向、副走査方向に順次くり返し２４：ｔ
Ｌデータ出力部４８の出力″１”又は“０”を出力部７
へ転送することにより１本発明により２値化処理された
擬像中間調画像が得られる。

第３図は、処理結果を示す図である。特に、同図（Ａ）
は本発明による処理結果を示し、同図（Ｂ）は従来の平
均誤差最小法による処理結果を示す。

第３図（Ａ）図示の例の処理データは、以下のとおりで
ある。

〔１重原画データ：２４０　　（ｄｐｉ）６４階調（０
：白〜３Ｆ＝黒） 〔２］処理内容：　／傘Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉ
ｎｇ　５ｏｕｒｃｅＦｉｌｅ　　：　　剛ｉｎ　　９．
ｃ＊／［３重印字出カニ２４０　（ｄｐｉ）　、　　Ｆ
ＭＬＢＰ　１１１第３図（Ｂ）図示の例の処理データは
、以下のとおりである。

〔１重原画データ：　２４０　　（ｄｐＩ）　。

６４階調（０：白〜３Ｆｌ） Ｃ２’）処理内容：　／傘Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓ
ｉｎｇ　５ｏｕｒｃｅＦｉｌｅ　　：　　ｍｉｎ、ｃ市
／ ・重み付は係数マトリクス（Ｋ、、、）ｆＡ　５ｕｒｖ
ｅｙ　ｏｒ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　　ｆｏｒｔｈｅ　
　Ｄｉｓｐｌａｙ　　ｏｆ　　ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＴ
ｏｎｅ　　Ｐｉｃｔｕｒｅｓ　　ｏｎ　　Ｂ１１ｅｖｅ
ｌＤｉｓｐｌａｙｓＪ での実施例に基づく。

平均誤算演算 平均誤差＝Σ（Ｋ、、、・Ｅ、１、）／Σに、、７ 〔３〕印字出カニ２４０　（ｄｐｉ）　、　　ＦＭＬＢ
Ｐ　１１１第３図（Ａ）を同図（Ｂ）と比較すると明ら
かなように１文字・線画の再現性（解像度）が改善され
、また、ドントの遅れも、改善されている。

本実施例では、平均誤差演算部４４が、その演算のため
に参照する２値化誤差は４つであったが更に広い範囲の
ものを用いるようにしてもよい。

また、量子化の階調が、“０“乃至“′２５５”の２５
６階調に限られないことは言うまでもない。

なお、量子化の階調数を変更するときは２適宜エツジ抽
出のための所定値の値を変更する必要がある。

以上本発明を実施例により説明したが１本発明はその主
旨に従い種々の変形が可能である。

本発明は、デジタル画像処理を行う装置２例えば、デジ
タル複写機、イメージスキャナ、ファクシミリ装置等に
おいて、２値化処理により擬像中間調画像を得る場合に
広く適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように９本発明によれば、平均誤差最小法
により２値化処理して擬像中間調画像を得る画像処理装
置及び画像処理方法において９Ｍ像のエツジ部に当たる
画素を抽出してその濃度データを修正することにより９
文字・線画部の再現性を向上できると共に、工、ジの欠
けや細す等ヲ解消できるので１文字・線画部と写真・中
間調部の両方とも良好な画質を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図。 第２図は実施例構成図 第３図は処理結果を示す図 １は入力部、２はデータ処理部、３は量子化処理部、４
は２値化処理部、５は工、ジ抽出部、６は濃度置換部、
７は出力部である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）原画濃度データから画像のエッジ部となる画素を
   抽出するエッジ抽出部（５）と、前記エッジ抽出部（５
   ）で抽出された画素の原画濃度データを最大濃度を示す
   値に置換する濃度置換部（６）と、 前記抽出された画素について、前記置換後の最大濃度を
   示す値を原画濃度データとして用いて、平均誤差最小法
   により、画素の２値化処理を行う２値化処理部（４）と
   を備える ことを特徴とする画像処理装置。
2. （２）前記抽出を、注目画素とその周辺画素の原画濃度
   データの差分の総和と、所定値とを比較することによっ
   て行う ことを特徴とする請求項（１）記載の画像処理装置。
3. （３）注目画素とその周辺画素の量子化された原画濃度
   データの差分を利用して、画像のエッジ部となる画素を
   抽出し、 当該抽出した画素の原画濃度データを最大濃度を示す値
   に置換し、 当該抽出した画素について、前記置換後の最大濃度を示
   す値を用いて、平気誤差最小法により、２値化処理を行
   う ことを特徴とする画像処理方法。