JPH048063A - 画像処理方式 - 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】 ［概要コ 各画素が複数ビア）の濃度データで構成される画像の各
画素を２値化して疑似中間調画像を得るための画像処理
方式に関し。

文字・線画部と写真・中間調部の両方とも良好な画質が
得られる画像処理方式を折供することを目的とし 濃度データメモリから注目画素と周辺画素のデータを取
り出して所定の係数マトリクスによりラプラシアン演算
及びその演算結果と注目画素のデータとの加算をラプラ
シアン演算部において行いラプラシアン演算部の出力を
２（ｌＩ化部において所定の閾値と比較して２値化を行
い、２値化した結果の値と前記ラプラシアン演算の結果
から誤差演算部により２値化誤差を求め、２値化誤差値
を誤差配分演算部により注目画素の周辺に配分するよう
構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は各画素が複数ビットの濃度データで構成される
画像の各画素を２値化して疑似中間調画像を得るだめの
画像処理方式、特に、ディジタル画像処理を行う装置２
例えばディジタル複写機。

イメージスキャナ、ファクシミリ装置等において疑似中
間画像を得る中間調画像処理方式に関する。

近年、上記の各装置において、各画素が多値（２以上）
である画像の各画素を２値化して中間調の画像を得る方
法（面積階調という）が用いられている。ところが、従
来の方法では処理された画像に種々の点で欠点があり、
その解決が望まれている。

［従来の技術］ 従来の各種の疑似中間画像処理を利用する装置では、中
間調画像処理方式として従来から「組織的デイザ法」が
広く一般的に用いられている。この組織的デイザ法は、
ハードウェア構成が単純なので、ローコストで疑似的な
中間調表現が可能であるという長所があるが、以下の欠
点が存在する。

（１）原稿が印刷等の網点画像の場合、処理された画像
上に原稿に無い周期的な縞模ＩＩ（モワレと称される）
が発生する。

（２）原稿に文字・線画等が含まれた場合、その部分の
処理結果が切れ切れになり（−本の線の黒の画素が一定
周期で白になるため）、著しく再現性が悪い。

（３）多階調を得るために読取り系の分解能に対してデ
イザのマトリクスサイズを大きくし過ぎると。

解像度が劣化し、マトリクスサイズを小さくすると′ｆ
！＃調数が少なくなり、多階調と高解像度を両立するこ
とができない。

一方、多階調と高解像度を両立できる中間調処理方式と
して、「誤差拡散法」と呼ばれる方式がある。これは、
　Ｒ，Ｗ、ＦＩｏｙｄ　ａｎｄ　Ｌ、Ｓｔｅｉｎｂｅｒ
ｇ　”ＡｎＡｄａｐｔｉｖｅ　　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　
　ｆｏｒ　　５ｐａｔｉａｌ　　Ｇｒｅｙ　　５ｃａｌ
ｅ”　　１９７５　ＳＩＤ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕ＋ｍ　Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　Ｔｅ
ｃｈｎｉｃａｌ　Ｐａｐｅｒｓ、　４．３．　ｐｐ３６
−３７　（Ａｐｒ、１９７５）で発表されたものである
。

この誤差拡散法は２値化の際に発生する濃度誤差を周辺
の画素へ拡散し、原画と出力画像の濃度が保存される様
にしたことを特徴とする方式であり、デイザ法の様にマ
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、またモワレも発生しない等の階調性・
解像度の点で優れている。

誤差拡散方式による２値化処理を簡単に説明する。ここ
で画像空間上の主走査方向第ｎド、ト副走査方向第ｍラ
イン目の画素に注目して２値化する場合を想定し、各画
素の濃度を表す、原画データは最小濃度から最大濃度を
示す値に量子化されて入力されるものとする。

最初に、２値化済の周辺画素で発生した２値化誤差によ
り修正された補正データ（原画データと誤差配分値の総
和との和）を所定の閾値（中間濃度）と比較し、２値化
（一義的に最大濃度（黒）又は最小濃度（白）と等価な
値とする）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値化誤差として未処理の周辺画素に
所定の重み付けで配分し、原画データに加算して行く。

以上の処理を画像空間全域に渡り、繰り返すことにより
誤差拡散法によって２値化処理された２値データが得ら
れ１表示・印字することにより疑似中間画像が得られる
。

［発明が解決しようとするｔＪＨＥ ところが、上記の誤差拡散法にも以下に示す問題点があ
る。

■単純２値化処理に比べると文字・線画の再現性が悪い
。

■濃度が低い部分ではドツトの出現に空間的な遅れが生
じる。即ち、低い濃度の画素は、「白」として２値化さ
れるが、注目画素の元のデータと「白」として出力した
２値データとの差の値を周辺画素に分配し、隣接する低
濃度の画素について同様に誤差が分配され、蓄積された
誤差が「黒」として２　（ＩＦ化される値になるのに一
定の距離が生じるからである。

本発明は文字・線画部と写真・中間調部の両方とも良好
な画質が得られる画像処理方式を提供することを目的と
する。

本発明は誤差拡散法による処理の中で原画データを処理
済の画素によって修正して得た補正データに対し更に注
目画素と周辺とによりラプラシアン演夏値によって補正
するものである。

［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る。

第１図において、１は濃度データメモリ、２はラプラシ
アン演算部、３は２値化部、４は誤差演算部、５は誤差
配分演算・データ修正部、６は２値データ出力部を表す
。

ラプラシアン演算は、離散空間上では、注目画素と周辺
画素の濃度の差分の総和として求められ。

係数マトリクス（ラプラシアンフィルタ）として各種提
案されている。このラプラシアン演算による補正は画像
の輪郭を強調する効果を持ち、単純２値化法の中で使用
されるのが一般的であり、従来からの組織的デイザ法の
中では９階調が変化する境界部でノイズが生じる等の悪
影響があるため使用されていない。

［作用］ 第１図において、濃度データメモリ１には原画の各ドツ
トの濃度データ（各ドツトが複数ビットの濃度で表され
る）が格納されている。ラプラシアン演算部２は注目画
素の濃度データと当該ラプラシアン演算で採用する係数
マトリクスにより決まる複数の周辺画素の濃度データを
取り出してラプラシアン演算及びその演算結果と注目画
素のデータの加算を実行する。このラプラシアン演算部
２の演算結果は、２値化部３に供給され、設定された閾
値と比較されて閾値以上の場合、“工”（黒）の出力を
発生し、閾値に達しない場合“０”　（白）の出力を発
生し、注目画素の２値データとして２値データ出力部６
に供給される。

この２値データは、誤差演算部４に供給され。

ラプラシアン演算部２から出力した演算結果との誤差を
演算する。この場合、２値化部３の出力が“ｌ”の場合
、濃度データの農大値が誤差演算部４に入力され、“０
”の場合、濃度データの最小値（オールＯ）が供給され
る（何故なら、２値化部は中間の値を“１”　（黒）か
“０”　（白）の何れかに決めるからである）。

誤差演算部４により、２値化部３で２値化した出力とラ
プラシアン演算部２の演算結果との誤差が算出されると
、その誤差値は誤差配分演算・データ修正部５に供給さ
れる。この誤差配分・データ修正部５は、入力された誤
差値を注目画素の周辺画素の中の所定の画素（これから
処理を実行する予定の画素）に対し予め設定された比率
で分配する演算を行い、濃度データメモリ１から対応す
る画素の値を読み出して、その読み出された値に演算さ
れた分配値を加算した上で元の位置に書き込む。このよ
うな処理を順次各画素に対して実行する。

本発明の誤差拡散法ではラプラシアン演算を用いること
により実質的な階調の境界部というものが存在しないた
め１文字・線画部では輪郭が強調された良好な画質が得
られ、写真領域ではノイズが生じない良好な画質が得ら
れる。

［実施例］ 第２図は本発明の実施例のブロック構成図７第３図は実
施例の具体的構成図、第４図はラプラシアン演算部の構
成、第５図は誤差配分演算部の構成、第６図はラプラシ
アンマトリクスの例である。

第２図において、１１は濃度データラインバッファ（第
１図の１に対応）、１２〜１３は第１図２〜３に対応し
、それぞれラプラシアン演算部２値化 １５は誤差配分演算部，１６は２値データ出力部（第１
図の６に対応）、１７は加算器（１５と１７を合わせて
第１図の５に対応）、１８は誤差拡散マトリクスを表す
。

ラプラシアン演算の係数マトリクスとしては第６図に示
すように各種の提案がなされているが。

二の実施例では（ａ）に示す、注目画素の上、下、左。

右の画素に対して図のような係数を用いて行うものとす
る。

動作を説明すると２図示しない画像読み取り装置におい
て画像を主走査方向にＮ（Ｎは整数）ドツト並んだライ
ン型イメージセンサ等で並列に読み取られ、ｆＡ度に応
じて量子化された原画データ（最小濃度が０で最大濃度
が２５５の整数二８ビットで表す）が入力される。そし
て、この原画データは濃度データラインバッファ１１の
対応する位置に格納される。なおこの濃度データライン
バッファ１１はＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）等
で構成される。

注目画素を濃度データラインバッファ１１の。

第ｍライン目の第ｎドツトの画素データ、すなわちＤ　
＠＋　Ｒと第２図に表示された濃度データを処理する場
合について説明する。なおｍ、ｎは正の整数であり、１
≦ｎ≦Ｎとする。

注目画素とその周辺画像の濃度データは直ちにラプラシ
アン演算部１２に入力され、ラプラシアン演算が行われ
る。この演算式は、上記の係数マトリクスにより１次の
とおりである。

Ｋ・　（（Ｄ、、、−Ｄ、−、、、）＋　（Ｄ、、。

Ｄａ、ｅ−＋）＋（Ｄａ、、　−Ｄ、、、、、Ｉ）＋（
Ｄ、、、Ｄ−・、、、）） ここで、には任意の整数である。

この演算により得られた値を濃度データＤ０，７に加算
した値を補正データＤ＠＋Ｔ＋°　とじて、２値化部１
３に入力する。２値化部１３では、補正データＤ　Ｉｌ
ｌ＋　１１′を所定の閾値（例えば、”１２７：２５５
の中間値）と比較して１次のような出力を発生する。

■補正データＤ、、、’＞２値化閾値の時、ｉｉｊ素ｍ
ｎの２値データ（０１，おで表す）−２５５（黒）とな
り。

■補正データＤ　＠＊　ｎ゛　≦２値化閾僅の時１画素
ｍｎの２億データ（０，、、、）　−０（白）となる。

このように９画素ｍ、ｎの２値データＯＩＩ＋ｌ＋を得
る。この２値データＯ１，、は、２値データ出力部１６
によって、　Ｏ，、、−２５５の時「ｌ」　（黒）、Ｏ
，、ｓ−０の時「０」　（白）として出力されると共に
、加算器１４に供給される。加算器１４では、補正デー
タＤ　＠＋　＊　’　　　Ｏ＠＋　＆の計真により２値
化誤差Ｅ、１．が求められる。

この２値化誤差Ｅ、、つば、誤差配分演算部１５に供給
され、この２値化誤差ＥＩ６＋、、を誤差拡散マトリク
ス１８に従って、所定の重み付は係数（Ｋ１．０．アー
１〜Ｋ　＠　＊　Ｉ　＋　ＩＩ＋ｌ　１等）により未処
理の周辺画素に加重配分する。この実施例では２図に示
すように第ｍラインのｎ＋１ド・ントと、第ｍ＋１ライ
ンの第ｎ−１ドツト、第ｎドツト、第ｎ＋１ドツトの４
つの画素に対して配分される。

配分は、対応する周辺画素の画素データを取り出して、
その画素に配分される値を加算器１７で加算して加算結
果（配分後のデータ）を元の画素データの位置に書き込
むことにより行われる。

２値化誤差の配分前と配分後で周辺画素の濃度データは
以下の様に修正される。

以上の動作を主走査方向・副走査方向に順次繰り返して
２値データを夏山することにより、疑似中間調を表す画
像が得られる。

なお、この実施例ではラプラシアン演算を注目画像と前
後左右の隣接画素により行ったが、これに限られるもの
ではなく、第６図の（ｂ）、　（Ｃ）を含めて広範囲の
周辺画素を対象とする他の係数マトリクスにより実施で
きる。同様に誤差配分演算部１５における２値化誤差の
配分範囲も、第２図の例に限られるものではない。

次に本発明を具体化した構成を第３図乃至第５図により
説明する。

第３図は実施例の具体的構成図、第４図はラプラシアン
演算部の構成、第５図は誤差配分演算部の構成である。

第３図において、３１．３２は濃度データラインバッフ
ァ、３３〜４０はそれぞれ並列に入力するデータが格納
されるラッチ回路、４１〜４４は加算器、４５はラプラ
シアン演算部、４６は誤差配分演算部、４７は２値化回
路、４８は誤差演夏用の加算器である。また、第４図、
第５図において　５０〜５６及び５８は加算器、５７は
変換テーブル、５９〜６２は変換テーブルを表す。

この第３図〜第５図の構成では、入力濃度データが８ビ
ツト長（０〜２５５の濃度を表す）で入力される場合、
各データ線や、各構成要素はそれに対応して８ビツト以
上分の線や要素を持つものとする。

また、処理の対象となる画像空間を主走査方向がＮ（例
えば、１７２Ｂ）ドツト、副走査方向がＭ（例えば２３
１０）ラインの画素から構成されている場合、１度デー
タラインバッファ３１，３２は、Ｎ−３画素分の濃度デ
ータを蓄積するものであり、ＦＩＦＯ（ファーストイン
・ファーストアウト）型のＲＡＭで構成されている。

第３図乃至第５図の動作を以下に説明する。

最初に入力濃度データＤ　ｉ　＋　ｎは図示しない転送
黒信号に同期してラッチ回路群３３〜４０．加算器４１
〜４４及び前記濃度データラインバッファ３１．３２へ
順次転送されてゆく、なお１画像空間の先頭部分では、
各ラッチ回路のＱ出力は全ビットが“０”に、Ｑ出力は
全ビット“１”にリセットされている。

ラプラシアン演算部４５では、第２図の実施例と同様な
係数マトリクスを用いた演算が行われる。

すなわち、注目画素の濃度データＤ、、、（ラッチ回路
３７の出力）と４つの周辺画素の濃度データの１の補数
データＤ、弓＋　１１１　Ｄ　＠＋　ｌ’ｌ−１＋Ｔ５
ｍ＋＊・ｌＤ　、。ＩｎＩ３　　（ラッチ回路４０．３
Ｂ、３６．３４のＱ出力）を入力データとして、第４図
に示すような、加算器５０〜５６により、各々注目画素
の濃度データＤ、、いと加算され（実質的に、差分の合
計−４が求められる）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ
）等で構成された変換テーブル５７へ入力される。変換
テーブル５７内には、予め所定の係数を掛夏した結果が
書き込まれており２周辺画素との濃度差の総和に対する
ラプラシアン演算結果が出力される。

この結果と注目画素の濃度データＤ、、アを加算器５８
で加算し、補正された濃度データＤ１．わが得られる。

次に、この補正された濃度データＤ、、イ゛は２値化回
路４７で所定の閾値データＴＨと比較され比較結果に応
じて次のような２値化出力を発生する。

■Ｄ、、１１’　＞ＴＨＯ時 ０出力（（Ｌ、ｓ）’全ピットＯ（８ビツト）０出力（
０，、、）：　１　（１ビツト）■Ｄｌｌ＋ｌｌ゛　≦
ＴＨＯ時 Ｏ出力（Ｏｓ、ｌ：全ビット１　（８ビツト）Ｏ出力（
０，、、）：　０　（１ビツト）即ち、■の場合、注目
画素ｍ、ｎの２値化出力（０，、、）は“１”で、その
濃度データは最大値（全ピント１）となって、その最大
値の１の補数がＯ出力として全ビン）０になる。■の場
合、注目画素ｍ、ｎの２値化出力（０，、、）は“０″
で。

その濃度データは最大値（全ピント０）となって。

その最大値の１の補数がＯ出力として全ピント１になる
。

なお、２値化回路４７は、比較器とＮＯＴ回路により構
成されており、このＯ出力（０，１５）と前記補正され
た濃度データＤ　＠＋　ＩＩ゛　とが加算器４８で加算
され、２硫化誤差データＥ１１．が求められる。

次に誤差配分演算部４６では、前記２値化誤差データＥ
、１．を元に、第５図に示す様に、誤差拡散マトリクス
（第２図の１８参照）の重み付は係数から予め求めた誤
差配分を格納しである変換テーブル５９〜６２から、各
未処理の画素への誤差配分値Ｅ１１．やｌ　ｌ　Ｅａ＊
＋９ｍ−１１ＥＩＩ＋Ｉ＋ＩＩ　Ｉ　Ｅｌ＆＄１＋１．
１を求め、加算器４１〜４４の一方の入力データとして
セットされる。なお、第５図の変換テーブル５９〜６２
はＲＯＭ等で構成されている。

加算器４１〜４４では、ランチ回路３３〜３６のＱ出力
り、、□１．Ｄ□１１．ｌ−１１Ｄ□ＩＩＭＩＤ□１、
＋ａｌ　と前記の誤差配分値Ｅ　１１＋ｌｌ＋Ｉ　＋　
Ｅｍ。１１、−＋　Ｅｍ４１＋Ｉｌ　＋　Ｅｍや、９．
。１とを各々加算し出力する。

以上の動作で１画素分の処理が完了し、同様に図示しな
い転送りロック信号により、１画素分シフトして画像空
間全域に対し処理を繰り返し、２値データ０．１．を順
次出力する。

なお、この第３図〜第５図の構成では、減真を１の補数
（論理反転出力）との加算により実現したが、２の補数
を求める為の＋１加算手段を追加しても良い。

［発明の効果］ 本発明によれば、誤差拡散法を用いて２Ｗ化し。

疑似中間調画像を得る画像処理方式により１文字・線画
の再現性を向上できるとともに、濃度が低い部分でのド
ツト出現遅れを補正できるので１文字・線画等の写真・
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図は実施例の構成図
、第３図は実施例の具体的構成図、第４図はラプラシア
ン演算部の構成、第５図は誤差配分演算部の構成、第６
図はラプラシアンマトリクスの例である。 第１図中 １：濃度データメモリ ２ニラブラシアン演算部 ３：２値化部 ４：誤差演算部 ５：誤差配分演算・データ修正部 ６：２値データ出力部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 各画素が複数ビットの濃度データで構成される画像の各
   画素を２値化して疑似中間調画像を得るための画像処理
   方式において、 濃度データメモリ（１）から注目画素と周辺画素のデー
   タを取り出して所定の係数マトリクスによりラプラシア
   ン演算及びその演算結果と注目画素のデータとの加算を
   ラプラシアン演算部（２）で行い、 該ラプラシアン演算部の出力を２値化部（３）において
   所定の閾値と比較して２値化を行い、２値化した結果の
   値と前記ラプラシアン演算の結果から誤差演算部（４）
   により２値化誤差値を求め、 該２値化誤差値を誤差配分演算・データ修正部（５）に
   より注目画素の周辺に配分することを特徴とする画像処
   理方式。