JP2848569B2 - 画像データの2値化方法及び画像処理装置 - Google Patents

画像データの2値化方法及び画像処理装置

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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、画像データの2値化方法及びこの2値化方
法が使用された画像処理装置に関するものである。
[従来の技術] 従来この種の疑似中間調処理方法として、誤差拡散
法と平均濃度近似法(特開昭57−1043693号)とが知
られている。
前者は注目画素の多値画素データを一定しきい値で2
値化し、該2値化レベルと注目画素の多値画素データの
誤差を所定分配率で注目画素近傍の画素に分配して加算
する2値化方法である。後者は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
値化した場合の両者の重み付け近傍平均値を求め、該平
均値のうち注目画素レベルに近い方を選択して注目画素
を2値化する方法である。
前者は多値データに対する二次元演算が必要であり、
その処理量の多さにより安価にハード化出来ない欠点を
有し、後者はなだらかな濃度変化を有する画像に対して
本方式特有の低周波数のテクスチヤーが発生し、実質的
に再生可能な階調数が前者に比べて極めて劣る。
[発明が解決しようとしている課題] そこで、単一の平均濃度を求めて、該値をしきい値と
して画像を2値化すると共に、2値化誤差の補正処理を
付加した平均濃度保存法と呼ぶ新規な2値化方法が考え
られている。
ところが、CG画像のように広い面積にわたり均一な濃
度レベルを有する画像を2値化する際に、特に低ノード
又は高ノード部に黒又は白の整列する極めて規則的パタ
ーンに2値化されてしまい、非常に不自然となる欠点が
存在する。
本発明は、前記従来の欠点を除去し、CG画像のように
広い面積にわたり均一な濃度レベルを有する画像に対
し、規則的パターンのない高品位な2値化再生を実現す
るための画像データの2値化方法及び規則的パターンの
ない高品位な2値化再生を実現する画像処理装置を提供
する。
[課題を解決するための手段] この課題を解決するために、本発明の画像データの2
値化方法は、注目画素近傍の既に2値化された所定範囲
の2値化データに基づいて得られる平均値を擬似乱数的
に変化させ、該疑似乱数的に変化する平均値により前記
注目画素の多値画像データを2値化することを特徴とす
る。
又、本発明の画像処理装置は、既に2値化された所定
範囲の2値化データに基づく平均値により、多値画像デ
ータを2値化する画像処理装置であって、擬似乱数を発
生する乱数発生手段と、該擬似乱数に基づいて、前記平
均値を補正する平均値補正手段とを備えることを特徴と
する。
[実施例] 以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳
細に説明する。
<画像処理装置の構成例> 第1図は本実施例の画像処理装置の構成を示すブロツ
ク図である。
画像データ入力部100から入力された、例えば原稿か
らの読取り画像データ等の多値画像データ100aは疑似中
間調処理として2値化処理部200で2値化され、画像デ
ータ出力部300より表示画面あるいは印刷物等として出
力される。ここで、2値化処理部200は、以下に詳細に
説明するように、2値化しきい値としての平均濃度を求
める平均濃度演算処理部200aと誤差補正処理を行う誤差
拡散処理部200bとが一体となつた処理を行う。以下、本
実施例ではこの処理方法を平均濃度保存法と呼ぶ。
本実施例では、2値化処理部200が更に乱数発生部200
cを有し、この乱数発生部200cからの乱数により2値化
結果の規則的パターンを防ぐ。
<平均濃度保存法の原理> 本方式の平均濃度保存法の原理について第2A図〜第2C
図を参照して説明する。
本方式は、今第2A図に示す入力多値データf(i,j)
(0〜255)を2値化しようとする場合、第2B図に示す
ようにその近傍に位置し既に2値化された複数個の2値
データB(i,j)と、第2C図に示すあらかじめ用意した
重みマスクR(x,y)とにより重み付き平均値m(i,j)
を求め、該平均値m(i,j)をしきい値として2値化す
ると共に、該平均値m(i,j)と入力画像データf(i,
j)との差分値でこれから2値化する隣接した入力多値
データを補正して濃度を保存する方法である。
第2A図〜第2C図に示す例で示せば、 f(i,j)+E(i,j)>m(i,j)の時、B(i,j)=1
とする f(i,j)+E(i,j)≦m(i,j)の時、B(i,j)=0
とする ただし、E(i,j)=E1(i,j)+E2(i,j) … さて、上記原理を第3図で説明する。
用いた重みマスクは、図示するように注目画素近傍12
画素に対し総和が255となるよう設定される。従つて、
m(i,j)は0〜255間の値のしきい値としてそのまま2
値化に使用できる。今、第3図の注目画素位置の多値デ
ータ20を2値化するしきい値m(i,j)は、図示する2
値データB(i,j)を用いれば、 B(i,j)=(37×0+27×1) +(16×0+27×0+37×1+27×0+15×1) +(6×0+16×0+27×0+15×0+5×1) =84 従つて、B(i,j)は0と2値化され、発生する誤差
は20−84=−64であり、E1(i,j+1)=E2(i+1,j)
=−32となる。
この誤差拡散によつて、f(i+1,j)は25から25−3
2=−7に、f(i,j+1)は30から30−32=−2に補正
される。
<本実施例の2値化処理の原理> 本実施例では、上記処理をCG(コンピユータグラフイ
ツクス)等の出力多値画像に対して施す場合、面状に均
一で一定の多値データを2値化すると、規則的に直行す
る不自然なテクスチヤーを有する2値画像になる欠点を
解決する為に、前記式に従う2値化の際に疑似乱数発
生器からの出力に応じてデイザ信号PN(i,j)を付与す
る。
つまり、前述の式,式は、 f(i,j)+E(i,j)+PN(i,j)>m(i,j)の時、B
(i,j)=1 f(i,j)+E(i,j)+PN(i,j)≦m(i,j)の時、B
(i,j)=0 … E1(i,j+1)=1/2{f(i,j)+E(i,j) +PN(i,j)−m(i,j)} =E2(i+1,j) ただし、E(i,j)=E1(i,j)+E2(i+j) … となる。
本実施例で用いた疑似乱数発生器は、公知のM系列符
号(S.W.Golomb,“Shift−Register Sequences" Holden
−Day,Inc.,San Francisco,1967)を用い、A4原稿を400
dpiで処理した際に、その周期性に基づくテクスチヤー
を発生させない為に、1周期を225−1としその1bit出
力の0と1に対応して±δ(δは2〜4レベルとする)
の濃度レベル幅を持たせる。
<2値化処理部の構成例> 本実施例の2値化処理部のハードウエア構成例を第4
図を用いて詳説する。
まず、比較器10で2値化された2値データはDタイプ
・フリツプフロツプ(以下、D・F/F)3i及びラインメ
モリ2に入力され、順次10個のD・F/F 3a〜3j及びライ
ンメモリ1にシフトすることで、各々の出力端子は第3
図に示す重みマスク領域の12個の2値データを同時に出
力する。
同出力を入力する平均濃度演算装置部8は、あらかじ
め重みマスクによつて平均濃度を式に従い演算して格
納するROMで実施すれば、テーブル変換手法に基づきそ
の出力で平均値m(i,j)が得られる。前記比較器10の
一入力端に該出力を入力してしきい値とすると共に、
式に従う減算を減算器9で行なう。その出力は、誤差RO
M12に入力され該ROM内で式に示すように、E1とE2に2
分し、E1(i,j)は誤差メモリ14に入力され、次ライン
の2値化まで約1ラインに相当する量遅延保持される。
一方、E1(i+1,j)は同誤差メモリ14より既に1ライ
ン分遅延保持し出力されたE1(i+1,j)と共に加算器1
3を用いて入力データf(i+1,j)を補正する。
さて、破線で囲む疑似乱数発生部19は、25個の1ビツ
ト入出力D・F/F 17-1〜17-25と3個の排他論理和(EXO
R)18-1,18-2,18-3及びマルチプレクサ16とで構成され
る。同25個のD・F/Fは図示されていないプリセット回
路により、その出力が全て0となることが防止される。
従つて、1周期T=225−1とするM系列符号がD・F/F
17-25出力端子に得られる。マルチプレクサ16は同1ビ
ツトの疑似乱数の0と1の状態に応じて、あらかじめ設
定された±δ(本実施例では±2〜4)の数ビツトの値
に変換され、前述の加算器13で補正データと共にf(i
+1,j)に加算される。
尚、本乱数発生部は、A4原稿を2値化時に周期性を発
生することなく平均値0で入力画像に付与される為に、
平均濃度として見た場合も画像を乱す事なく、特に均一
で同一のレベルを面状に有するCG画像を2値化した際
に、規則性が乱れた2値画像が得られる。該乱数で補正
したデータはD・F/F 11でタイミングを合わされて減算
器9及び比較器10に入力され、次画素の2値化が行なわ
れる。
以上の処理は図示しない全F/Fに印加される画素クロ
ツクに同期し、1画素毎くり返し実行される。
<2値化処理部の他の構成例> 前記実施例では乱数に基づく±δのデイザ信号PNを入
力画像データに付与したが、式においてPN(i,j)を
右辺に移行しても、式が成立するように、つまりしき
い値m(i,j)に加えても同様の効果が得られる。
第5図は、上記しきい値側にPNを加えた実施例であ
り、前記実施例と同様の疑似乱数発生部19の出力デイザ
信号PNは、加算器15で平均濃度m(i,j)に加えられ
る。本実施例では前者の加算器13の負担を軽減するメリ
ツトを有する。
<±δの値について> デイザ信号の振幅δは一般に入力データfの値に応じ
て、つまりfが小の時小さくなる様にすることで、相対
的に乱数によるドツトの乱れが濃度値にかかわらず一定
となり得る。
<PN発生器の他例> 本実施例では、t=225−1とA4原稿処時にそのデー
タ量に比べて同期を大と設定したが、例えばT=210
1程度に小としてハード規模を削減し、かつ画像の2値
化の最中に他のデータ、例えば注目画素の絶対アドレス
あるいは画像多値データそのもの等でD・F/F 17をプリ
セツトすれば、疑似的に周期Tを長くすることが可能と
なる。
[発明の効果] 本発明により、CG画像のように広い面積にわたり均一
な濃度レベルを有する画像に対し、規則的パターンのな
い高品位な2値化再生を実現するための画像データの2
値化方法及び規則的パターンのない高品位な2値化再生
を実現する画像処理装置を提供できる。
すなわち、演算装置量が小であるにもかかわらず、ED
法に比して高画質化可能な疑似中間調処理装置が提供出
来る。又、簡単な疑似乱数を付与することで、CG画像に
対して規則性が乱された2値画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本実施例の画像処理装置の構成を示すブロツク
図、 第2A図〜第2C図は平均誤差保存法を説明する図、 第3図は平均濃度演算を説明する図、 第4図は本実施例の2値化処理部のハードウエア構成を
示す図、 第5図は他例の2値化処理部のハードウエア構成を示す
図である。 図中、100……画像データ入力部、200……2値化処理
部、200a……平均濃度演算処理部、200b……誤差拡散処
理部、200c……乱数発生部、300……画像データ出力部
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 (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】注目画素近傍の既に2値化された所定範囲
    の2値化データに基づいて得られる平均値を擬似乱数的
    に変化させ、該擬似乱数的に変化する平均値により前記
    注目画素の多値画像データを2値化することを特徴とす
    る画像データの2値化方法。
  2. 【請求項2】既に2値化された所定範囲の2値化データ
    に基づく平均値により、多値画像データを2値化する画
    像処理装置であって、 擬似乱数を発生する乱数発生手段と、 該擬似乱数に基づいて、前記平均値を補正する平均値補
    正手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
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