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JP2848566B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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JP2848566B2 - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JP2848566B2
JP2848566B2 JP1246526A JP24652689A JP2848566B2 JP 2848566 B2 JP2848566 B2 JP 2848566B2 JP 1246526 A JP1246526 A JP 1246526A JP 24652689 A JP24652689 A JP 24652689A JP 2848566 B2 JP2848566 B2 JP 2848566B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、画像の第1の領域のデータを入力し第1の
領域のデータを量子化処理し、第1の領域のデータの量
子化処理の終了後、画像の第2の領域のデータを入力し
第2の領域のデータを量子化処理する画像処理装置に関
するものである。
[従来の技術] 従来より、フアクシミリ装置やデジタル複写器等の画
像処理装置における疑似中間処理方式として、誤差拡散
法や平均濃度近似方等が提案されている。
前者の誤差拡散方は、文献R.FLOYD & L.STEINBERG,
“AN ADAPTIVE ALGORITHM FOR SPATIAL GRAY SCALE",SI
D 75 DIGEST,PP36〜37に開示されている如く、注目画素
の多値画像データを2値化(最濃レベルか又は最短レベ
ルに変換)し、この2値化レベルと2値化前の多値画像
データとの誤差に所定の重み付けをして注目画素近傍の
画素データに加算するものである。
また、後者の平均濃度近似法は、特開昭57−104396号
に記載されている様に、注目画素近傍の既に2値化され
た2値データを用いて、注目画素を黒又は白に2値化し
た場合のそれぞれの近傍画素との重み付け平均値を求
め、この2つの平均値の平均を閾値として注目画素の画
像データを2値化するものである。
[発明が解決しようとする課題] 前述した誤差拡散法は、入力画像データと出力データ
との誤差を補正する方式であるため、入力画像と出力画
像処理装置の濃度を保存することができ、解像度及び階
調性共に優れた画像を提供することが可能である。
しかしながら、入力画像データと出力画像データとの
誤差を補正する際、多くの2次元演算をしなければなら
ず、その処理量の多さにより、ハードウエア構成が大変
複雑になるといつた欠点があつた。
一方、平均濃度近似法は、2値化後の2値データを用
いて演算を行うので、ハードウエア構成を簡素化するこ
とができると共に、極めて少ない処理量のため処理の高
速化を実現することが可能である。
しかしながら、単に注目画素を含めた領域の平均値に
注目画素を近似させて2値化を行うので、階調数が制限
されると共に、なだらかな濃度変化を有する画像に対し
て特有の低周波のテスクチヤが発生し、画質が劣化する
といつた欠点があつた。
また、これら方式に共通するものとして、原稿画像を
2つ以上の領域に分割した場合に、処理後の各分割画像
間のデータが不連続となり、画質が劣化するといつた欠
点があつた。
即ち、誤差拡散法では、分割画像の2値化開始点近傍
で補正用の誤差が伝搬されておらず、いわゆる一定閾値
による2値化処理となる欠点があつた。
他方、平均濃度近似法では、平均濃度を演算する際
に、既に2値化されたデータ繰り越されない点に起因
し、2値化処理後の各分割画像間のつなぎ目で中間調表
現が不連続となり、画質が低下するといつた欠点があつ
た。
[課題を解決するための手段] 本発明は上述した従来技術の課題に鑑みなされたもの
であり、量子化のための処理量を極めて軽減でき、良好
な中間調画像を得ることができると共に、画像の第1の
領域のデータを入力して第1の領域のデータを量子化処
理し、第1の領域のデータの量子化処理の終了後、画像
の第2の領域のデータを入力して第2の領域のデータを
量子化処理する場合に、第1の領域と第2の領域の境界
部分の処理を連続させることができる画像処理装置の提
供を目的とする。
そして、係る目的を達成する一手段としては例えば以
下の構成を備える。即ち、画像の第1の領域のデータを
入力し第1の領域のデータを量子化処理し、第1の領域
のデータの量子化処理の終了後、画像の第2の領域のデ
ータを入力し第2の領域データを量子化処理する画像処
理装置であつて、注目画素のデータを入力する入力手段
と、量子化処理されたデータを記憶する量子化データ記
憶手段と、前記量子化データ記憶手段に記憶されている
注目画素周辺に既に量子化処理の終了した複数画素の量
子化データを用いて平均値を演算する演算手段と、前記
演算手段で得られた平均値を閾値として誤差の加算され
た注目画素のでデータを量子化する量子化手段と、注目
画素のデータの量子化で発生する誤差を新たに入力する
データに加算するための記憶する誤差記憶手段と、誤差
記憶手段に記憶されている誤差を新たに入力するデータ
に加算する誤差加算手段とを有し、前記量子化データ記
憶手段は、前記第1の領域のデータの量子化結果である
量子化データを前記第1の領域の画素のデータの量子化
に用いる平均値を演算するための記憶する第1の量子化
データ記憶手段と、前記第1の領域のデータの量子化結
果である量子化データを前記第2の領域の画素のデータ
の量子化に用いる平均値を演算するために記憶する第2
の量子化データ記憶手段とからなり、前記誤差記憶手段
は前記第1の領域のデータの量子化により発生した誤差
を前記第1の領域の画素のデータに加算するために記憶
する第1の誤差記憶手段と、前記第1の領域のデータの
量子化により発生した誤差を前記第1の領域の画素のデ
ータに加算するために記憶する第2の誤差記憶手段とを
有することを特徴とする。
[作用] 以上の構成において、量子化のための処理量を極めて
軽減でき、良好な中間調画像を得ることができると共
に、画像の第1の領域のデータを入力して第1の領域の
データを量子化処理し、第1の領域のデータの量子化処
理の終了後、画像の第2の領域のデータを入力して第2
の領域のデータを量子化処理する場合に、第1の領域と
第2の領域の境界部分の処理を連続させることができ
る。
[実施例] 以下、本発明に係る一実施例を図面を参照して詳細に
説明する。
[第1実施例] まず、第1図を参照して本発明に係る一実施例の原理
について説明する。
第1図(A)は入力画像の画素毎の多値濃度を示す図
である。
第1図(A)において、f(i,j)は2値化しようと
する注目画素位置の入力画像の多値濃度データを示し、
正規化された0〜1の値とする。また、破線より上の画
素位置はすでに2値化されており、注目画素の2値化後
はf(i,j+1),f(i,j+2)…と順次同様の2値化処
理が行われる。
第1図(B)は2値化画像データを表わす図であり、
B(i,j)は注目画素の2値化後の濃度(“0"又は“1"
の値とする)を示す。破線により囲まれた部分は注目画
素の処理時にすでに2値化処理の行われた画素データで
あり、これらを注目画素の2値化処理の際に用いる。
第1図(C)は重み付けマスクを表わす図である。R
は平均濃度を求める重み付けマスクの一例で、3×3サ
イズのマトリクスで表わしている。ここで未2値化画素
に対する重みR(0,0)=R(0,−1)=0として用い
る。
本実施例においては、注目画素近傍における2値化画
像の重み付き平均濃度をm(i,j)として、次式で求め
る。
注目画素f(i,j)は、該平均濃度m(i,j)及び既に
割付けられた2値化補正値E(i,j)を用いて次に示す
一連の式に従い2値化される。
f(i,j)+E(i,j)>m(i,j)のときB(i,j)=
1 err(i,j)=f(i,j)+E(i,j)−m(i,j) f(i,j)+E(i,j)≦m(i,j)のときB(i,j)=
0 err(i,j)=f(i,j)+E(i,j)−m(i,j) 但し、f(i,j)+E(i,j)=m(i,j)=1 のときB(i,j)=1 E(i,j)=E1(i,j)+E2(i,j) E1(i,j+1)=E2(i+1,j)=err(i,j)/2 第2図(A),(B)に上述した一連の式を図に表
したものを示す。
式において、E(i,j)は注目画素(i,j)の1画素
前つまり画素(i,j−1)の多値濃度f(i,j−1)を2
値濃度B(i,j−1)に2値化した際に発生する誤差、
つまり、多値濃度f(i,j−1)と、その近傍平均濃度
m(i,j−1)との差分値1/2の値と、注目画素(i,j)
の1ライン前つまり画素(i−1,j)の多値濃度f(i
−1,j)を2値濃度Bに2値化した際に発生する誤差、
つまり、多値濃度f(i−1,j)と、その近傍平均濃度
m(i−1,j)との差分値の1/2の値の和である。
そこで、この2値化誤差E(i,j)を注目画素f(i,
j)に加えて補正した値2値化することにより、入力画
像全域にわたつて平均濃度として2値化後の画像濃度を
完全に保存することとが出来る。
このような2値化誤差を考慮した処理を行うことによ
り上述の平均濃度近似法と比較すると中間調再生能力が
格段に向上する。
また、式において、E1(i,j+1)は注目画素(i,
j)の1画素後の画素(i,j+1)に振り分けられる誤差
であり、E2(i+1,j)は注目画素(i,j)の1ライン後
の画素(i+1,j)に振り分けられる誤差である。
この様に本実施例における2値化方式は、従来の誤差
拡散法による2値化方法と比較して、処理量が極めて少
ないにもかかわらず、これと同等もしくはそれ以上の像
再生能力が得られるのは、前記誤差を隣接する2画素で
補正するのみであるのにもかかわらず、2値化後の複数
データを用いて平均濃度を得ることにより、等価的に複
数画素に誤差を配分して補正するのと同等の効果が得ら
れるからである。
第3図は本実施例の画像処理装置のブロツク図であ
る。
第3図において、入力センサ部Aは、CCD等の光電変
換素子および該光電変換素子を走査する駆動装置より構
成され、原稿の読み取り走査を行なうもので、入力セン
サ部Aで読み取られた原稿の画像データは、逐次A/D変
換器Bに送られる。A/D変換器Bでは各画素のデータを
8ビツトのデジタルデータに変換し、256レベルの階調
数をもつデータに量子化する。次に補正回路Cにおい
て、入力センサ部AのCCDセンサの感度ムラや、照明光
源による照度ムラを補正するためのシエーデイング補正
等をデジタル演算処理で行う。
補正回路Cでの補正処理済のデータは2値化回路Dに
送出される。2値化回路Dでは補正回路Cより入力した
8ビツトの多値画像データを前述した本実施例方式によ
り1ビツトの2値データに量子化処理する。
プリンタEはレーザビーム又はインクジエツト方式に
より構成されるプリンタであり、2値化回路Dから送ら
れてくる2値データに基づき印刷ドツトをオン/オフ制
御して読み取り画像を記録紙上に再現する。
ここで、入力センサ部Aが、第4図に示す様に原稿を
幅l、長さkの帯状に読み取りながら2値再生する、い
わゆるシリアル型走査を行う構成である場合において
は、各走査間の接続部(例えば、走査(I)と走査(I
I)の間)で処理が不連続となるという問題が発生する
おそれがある。
即ち、走査(I)のj方向右端部が、第1図に示すf
(i,j)とすれば、平均濃度演算のためのB(j−2,i+
1)とB(j−1,i+1)は、次走査(II)で2値化す
べきデータであるためにまだ2値化されていないためで
ある。
このため、本実施例においては、次走査(II)で処理
すべき該2画素の多値データをオーバラツプして読み取
り、該読み取り多値データを2値化データとして置き換
えて適用する。
一方、注目画素f(i,j)が走査(II)のj方向左端
部に位置するとすれば、第1図中のB(j−2,i−1),
B(i−1,j−1),B(i,j−1)の3画素に位置する2
値データが必要であるが、上記と逆に該2値データは前
走査(I)で2値化されている。
従つてこの場合には、本実施例のデータ保存手段によ
り該3画素に相当する2値データを前走査(I)で2値
化した際に記憶しておき、置き換えて適用する。
ここで、第4図において、各走査に対するi方向上端
部、及び走査(I)のj方向左端部では、前述の処理が
必要となるが、本実施例においてはその先端数ライン以
下を有効画像域として記憶するとで、上端部数ラインを
無視する。
本実施例における2値化回路Dにおける前述のアルゴ
リズムに基づく2値化部の詳細ブロツク構成を第5図に
示す。
以下、第5図を参照して本実施例の前述のアルゴリズ
ムに基づく2値化処理を詳説する。
第5図において、1はDタイプのフリツプフロツプ
(F/F)12〜18及び2値化データを2ライン分遅延させ
るFIFOバツフアより成る遅延部11により互いの2値化デ
ータが第1図に破線で囲まれる7画素の位置関係を保つ
た状態で同時に入力され、前述の平均濃度値mを出力す
る平均値演算部であり、あらかじめ設定された重みRに
基づき、データ変換を行うROMにより構成される。2は
2値化終了点のみ作動し、多値データ演算部10で演算さ
れた多値データに基づく2画素分の重み付き平均濃度
(加算値)を平均値演算部1のROMよりの他の2値化デ
ータ出力に基づく重み付き平均濃度mの一部に加算する
加算器である。この時、多値データ演算部10よりの出力
に相当する2値データつまり、F/F12,15出力は、図示し
ないタイミング発生回路出力によつて一意的に“0"にリ
セツトされる。
3はコンパレータ及び減算器で構成される2値化及び
誤差演算部であり、後述する所定誤差で補正された多値
データ(f+E)と、重み付き平均濃度mに基づく画像
の2値化結果を出力する。なお、この2値化結果出力
は、遅延部11にも出力することが出来る。
2値化及び誤差演算部3より出力される誤差E2(=
E1)は加算器9に出力される。加算器9では、一方より
入力される多値データfをまずこの誤差E2で補正する。
加算器9よりの補正出力はE2ラインメモリ7に入力さ
れ、ここで1ライン分遅延される。
一方、2値化及び誤差演算部3より出力される誤差E1
(=E2)は加算器5にも出力される。加算器5の一方に
は、加算器9よりの補正出力であるE2ラインメモリ7よ
りの遅延出力、つまり注目するiライン目のE2のみで補
正されたデータが入力されており、該加算器5で上記補
正データに誤差E1を加算し更に補正処理を行う。
このようにして、E1,E2で共に補正された加算器5よ
りの出力データは、DタイプF/F4により1画素遅延され
た後、2値化及び誤差演算部3に入力された上記動作を
1画素毎に繰り返すこととなる。
なお、多値データ演算部10は2個のDタイプF/Fと加
算器とで構成することができる。即ち、1ライン毎に次
走査領域に属する1画素分の多値データをラツチして保
持すると共に、1ライン同期信号に応じて内部のF/Fを
シフトして保持する構成とすることで、容易に実施出来
る。
更に、2値化及び誤差演算部3よりの2値化結果出力
は、2値つなぎメモリ19にも出力されている。2値つな
ぎメモリ19は、この2値化及び誤差演算部3の2値化出
力のうち、各ライン終端部の2値化データのみを1ライ
ン周期信号に同期して格納し、1走査期間遅延した後、
マルチプレクサ30に出力する。そしてマルチプレクサ30
で選択され、F/F18及び遅延部11に入力される。
該処理は、走査(II)以下の各走査時のライン開始端
でのみ動作し、平均値演算部1は該データをライン2値
化開始点よりT画素前に位置する2値データとして扱
う。
このため、本実施例においては各走査間のつなぎの部
分で連続した値として平均濃度mを演算して求めること
が出来る。
以上説明した様に本実施例によれば、各走査のつなぎ
部分の2値データを次走査実行時まで保存し、後走査実
行時に参照して2値データに基づく重み付き平均濃度を
求める事により、各走査間の接続部でデータが不連続に
ならず、階調性及び解像度に優れた画像を得ることが出
来る。
[第2実施例] 以上説明した第1実施例では、各走査間の接続部で2
値データのみを繰り越してつなぎ処理を行つたが、本発
明は以上の例に限定されるものではなく、適宜種々変形
適用可能である。
例えば、2値化回路Dを第6図に示すごとく前走査中
の各ライン終端画素を2値化した際に発生する(つまり
次走査領域の各ライン先頭画素を補正すべき)誤差E1
繰り越し補正処理を行う様構成することにより、より正
確に2値化することが出来る。
2値化回路Dを第6図に示す様に構成した本発明に係
る第2実施例を以下詳細に説明する。
第6図において、第5図と同様構成には同一番号を付
し、詳細説明を省略する。
第6図に示す第2実施例では、2値化及び誤差演算部
3より出力される誤差E1は、直接加算器5に入力される
のではなく、マルチプレクサ21を介して加算器5に入力
される様構成されている。また、それとともに、誤差E1
は誤差つなぎメモリ20にも入力され、該誤差つなぎメモ
リ20よりの出力が上記マルチプレクサ21の一方入力に出
力される構成となつている。
この誤差つなぎメモリ20は、各ラインの終端画素2値
化時に次走査、つまり第4図における走査(I)実行時
に各ライン毎にj方向に2値化して行き、走査(II)の
先頭画素に繰り越して加算すべきE1誤差を次走査つまり
走査(II)実行時まで記憶するためのメモリであり、該
誤差つなぎメモリ20に記憶されたE1データは走査(II)
の実行時に読み出され、その先頭画素2値化時のみマル
チプレクサ21により選択され前記加算器5に入力され、
該先頭画素のみ補正する。
この様に制御することにより、各走査の終端部の2値
データを次走査実行時まで保存し、後走査実行時に参照
して2値データに基づく重み付き平均濃度を求める事に
より、各走査間の先頭画素をも補正でき、各走査間の接
続部でデータが不連続にならず、階調性及び解像度に優
れた画像を得ることが出来る。
[他の実施例] 第1実施例で説明した、2値化データを1走査間遅延
保持して、次走査の各ライン先頭画素の2値化時に平均
値mを演算するための2値つなぎメモリ19と、第2実施
例で説明した、同画素の2値化特に同画素を補正すべき
E1誤差データを1走査間遅延保持するための誤差つなぎ
メモリ20は、同タイミングで書き込み読み出しが制御さ
れる。又、両者のデータは合わせて8ビツト以内とな
る。
このために以上の各構成を全て同一チツプ内に構成す
ることが出来る。
更に、第1実施例及び第2実施例においては、第7図
(A)に示すごとき、3×3マトリクスの重みマスクを
用いたが、一般的に中間調部分を滑らかに2値化するた
めには、注目画素に隣接する画素の重みを小さく設定す
ることが望ましい。
従つて第7図(B)に示す3×5マトリクスの重みマ
スクを用いた場合には、第7図A)におけるR(i−1,
j)、R(i,j−1)が5/21=0.24であるのに対し、第7
図(B)のそれは7/48=0.15となり、より中間調部分を
滑らかに2値再現できる。
また、第7図(C)に示す3×5マトリクスの重みマ
スクを用いた場合には、R(2,−1)=16/255、R(2,
−2)=8/255、R(1,−1)=24/225、R(1,−2)
=16/255であり、各走査間のつなぎ処理に用いる多値デ
ータは、主にシフト操作による演算となり、ハードウエ
アをより簡略化出来る。
また、多値データ演算部10は、重み付みマスクが本実
施例の3×3以上になつた場合、演算量が多くなるが、
例えばfが8ビツトデータ長であれば、その上位2ビツ
ト,3ビツト程度を用いて実施しても十分効果が得られ
る。
更にまた以上の説明においては、平均濃mの演算を平
均値演算部1に内蔵したROMテーブルにより簡易に実現
したが、この演算は複数個の加算器を用いても構成する
ことが出来る。このように構成することにより、更に処
理速度の高速化を実現できる。また、ゲートアレイ等の
内部に組込むことによりハード規模を大幅に削減できる
ことは言うまでもない。
上述した第1実施例及び第2実施例では、誤差を2画
素均等分配したが、誤差の分配は2画素に限定されるも
のではなく、さらにその分配率も均等分配に限定される
ものではなき、任意の画素分配とすることがでる。又、
平均値演算マスク領域や、その重みにも限定されるもの
ではない。
上述した各実施例では入力データの種類が1つ(1
色)の場合を例として説明したが、本発明の入力データ
は1色に限定されるものではなく、入力データ赤
(R),緑(G),青(B)の3色とすることでカラー
画像処理装置にも適用することができる。
以上説明した様に本実施例によれば、画像端部の2値
化時に、参照する既に2値化された2値データが存在し
ない場合においても、同位置の多値データを用いて等価
的に2値データに基づく重み付き平均濃度を求める事が
でき、画像端部から有効な2値化が可能となる。
また、シリアル型走査を行う場合においても、各走査
の終端部の2値データを次走査実行時まで保存し、後走
査実行時に参照して2値データに基づく重み付き平均濃
度を求める事により、各走査間の接続部でデータが不連
続にならず、階調性及び解像度に優れた画像を得ること
が出来る。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、量子化のための
処理量を極めて軽減でき、良好な中間調画像を得ること
ができると共に、画像の第1の領域のデータを入力して
第1の領域のデータを量子化処理し、第1の領域のデー
タの量子化処理の終了後、画像の第2の領域のデータを
入力して第2の領域のデータを量子化処理する場合に、
第1の領域と第2の領域の境界部分の処理を連続させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】 第1図(A)は本発明に係る一実施例における画素毎の
多値画像を示した図、 第1図(B)は本実施例における画素毎の2値化を示し
た図、 第1図(C)は本実施例における画素毎の重み付けマス
クを示した図、 第2図(A),(B)は本実施例における2値化処理の
原理を説明するための図、 第3図は本実施例における画像処理装置の構成を示した
ブロツク図、 第4図は本実施例におけるシリアル型走査による2値再
生を示す図、 第5図は本実施例の2値化回路の詳細を示すブロツク
図、 第6図は本発明に係る第2実施例における2値化回路の
詳細を示すブロツク図、 第7図(A)〜(C)は重みマスクの例を示した図であ
る。 図中、1……平均値演算部、2,5,9……加算器、3……
2値化及び誤差演算部、4,12〜18……フリツプフロツ
プ、7……E2……ラインメモリ、10……多値データ演算
部、11……遅延部、19……2値つなぎメモリ、20……E1
誤差つなぎメモリ、21,30……マルチプレクサ、A……
入力センサ部、B……A/D変換部、C……補正回路、D
……2値化回路、E……プリンタである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−209370(JP,A) 特開 昭63−102473(JP,A) 特開 昭63−155952(JP,A) 特開 昭58−186265(JP,A) 特開 昭53−136424(JP,A) 特開 平1−276969(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像の第1の領域のデータを入力し第1の
    領域のデータを量子化処理し、第1の領域のデータの量
    子化処理の終了後、画像の第2の領域のデータを入力し
    第2の領域のデータを量子化処理する画像処理装置であ
    って、 注目画素のデータを入力する入力手段と、 量子化されたデータを記憶する量子化データ記憶手段
    と、 前記量子化データ記憶手段に記憶されている注目画素周
    辺の既に量子化処理の終了した複数画素の量子化データ
    を用いて平均値を演算する演算手段と、 前記演算手段で得られた平均値を閾値として誤差の加算
    された注目画素のデータを量子化する量子化手段と、 注目画素のデータの量子化で発生する誤差を新たに入力
    するデータに加算するために記憶する誤差記憶手段と、 前記誤差記憶手段に記憶されている誤差を新たに入力す
    るデータに加算する誤差加算手段とを有し、 前記量子化データ記憶手段は、前記第1の領域のデータ
    の量子化結果である量子化データを前記第1の領域の画
    素のデータの量子化に用いる平均値を演算するために記
    憶する第1の量子化データ記憶手段と、前記第1の領域
    のデータの量子化結果である量子化データを前記第2の
    領域の画素のデータの量子化に用いる平均値を演算する
    ために記憶する第2の量子化データ記憶手段とからな
    り、 前記誤差記憶手段は前記第1の領域のデータの量子化に
    より発生した誤差を前記第1の領域の画素のデータに加
    算するために記憶する第1の誤差記憶手段と、前記第1
    の領域のデータの量子化により発生した誤差を前記第2
    の領域の画素のデータに加算するために記憶する第2の
    誤差記憶手段とを有することを特徴とする画像処理装
    置。
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