JP3043039B2 - 画像２値化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ファクシミリ等の通信機器や、複写機、文
書画像データベース入力装置等において、文書画像等を
２値化して２値画像を得る画像２値化方法に関するもの
である。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、例えば特開昭
61−103372号公報に記載されるものがあった。以下、そ
の構成を図を用いて説明する。

第２図は、前記文献に記載された従来の画像２値化方
法に用いた画像２値化装置の一構成例を示すブロック図
である。

この画像２値化装置は、写真等の中間調濃度の画素
（網点）を含む多値画像を最適２値化して２値画像を得
るもので、クロックパルスCLKに同期して動作する前画
素記憶回路１、前々画素記憶回路２及び真上画素記憶回
路３を備えている。さらに、これらの記憶回路1,2,3の
出力側には、比較判定処理部10が接続されると共に、平
滑化回路20が接続され、その平滑化回路20の出力側が比
較器21に接続されている。比較器21の出力側は比較判定
処理部10に接続され、その比較判定処理部10の出力側が
符号化回路22に接続されている。比較判定処理部10は、
決定回路11,12,13と、その出力側に接続された論理回路
14とで、構成されている。

この種の画像２値化装置を用いた画像２値化方法で
は、画素の濃度INが入力されると、前画素記憶回路１、
前々画素記憶回路２及び真上画素記憶回路３に記憶され
た注目する画素の濃度とその近傍の画素の濃度との差分
値に従い、比較判定処理部10内の決定回路11〜13によ
り、注目する画素を近傍の画素対応に白、黒、及び不明
に分類して論理回路14に入力する。

一方、注目する画素の濃度とその近傍の画素の濃度と
を平滑化回路20で平滑した濃度は、閾値TH1を入力する
比較器21により、ディザ（dither）化して比較判定処理
部10内の論理回路14に入力される。

論理回路14は、決定回路11〜13の出力に黒がある時
は、注目画素の２値化出力として黒を出力し、決定回路
11〜13の出力に黒が全くなく、白がある時は注目画素の
２値化出力として白を出力する。また、論理回路14は、
決定回路11〜13の出力が、全て不明の時は比較器21の出
力を、注目画素の２値化出力として出力する。この論理
回路14の出力は、符号化回路22で符号化されて出力（OU
T）される。

第３図は、第２図における比較判定処理部10の動作を
説明するフローチャートである。

決定回路11〜13及び論理回路14からなる比較判定処理
部10では、第３図に示すように、ステップS1で注目画素
M0と周辺画素M1〜M3の画素濃度値を入力する。ステップ
S2では、周辺画素M1〜M3の濃度値の中で最も高い濃度値
から注目画素M0の濃度値をひいた濃度差値をAwとし、ま
た注目画素M0の濃度値から周辺画素M1〜M3の濃度値の中
で最も低い濃度値をひいた濃度差値をAbとする。そし
て、ステップS3では、ステップS2で求めた濃度差値Abの
値が閾値αより大きければ、ステップS5で注目画素の２
値化出力として黒を出力する。

また、ステップS3において、ステップS2で求めた濃度
差値Abの値が閾値より小さい場合、ステップS4において
濃度差値Awと閾値βとの比較を行なう。ステップS2で求
めた濃度差値Awの値が閾値βより大きければ、ステップ
S6において注目画素の２値化出力として白を出力し、ま
たステップS2で求めた濃度差値Abの値が閾値αより小さ
く、濃度差値Awの値が閾値βより小さい時には、ステッ
プS7で比較器21の出力を注目画素の２値化出力として出
力する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の画像２値化方法では、次のよう
な課題があった。

第４図（ａ）〜（ｃ）は、従来技術の問題点を説明す
る図であり、同図（ａ）は原画像、同図（ｂ）は読取画
像、及び同図（ｃ）は出力画像をそれぞれ示している。

従来の画像２値化方法では、例えば第４図（ａ）に示
す原画像に対して同図に示す読取走査画素DAに従い読み
取った場合、その各画素に対する濃度の関係が第４図
（ｂ）に示すようになる。第４図（ｂ）において、特に
文字パタン色（黒）PBと背景パタン色（白）PWとの境の
画素の濃度は第４図（ｂ）中のL1〜L4に示すように、黒
Ｂと白Ｗの中間の値をとるような濃度値（中間濃度値）
となる。そして、その読取画像（濃度差A,B,C,Dはいず
れも閾値α，βよりも大きい）に対して従来の画像２値
化方法を用いて２値化を行なうと、L1〜L4のように中間
濃度値を持つ画素については、第４図（ｃ）に示すよう
に、全て注目画素の２値化出力が黒といった出力画像が
得られ、原画像に比べ黒くつぶれた、原画像とは大きく
異なった出力画像になってしまい、必ずしも視覚的に了
解度（画品質）が向上するものとはいえず、それを解決
することが困難であった。

本発明は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、
例えば、網点と文字が混在した画像を２値化する際に、
従来のように網点の２値化だけでなく、文字の２値化を
も考慮した画像２値化方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記課題を解決するために、中間調濃度の画
素を含む画像の濃度信号を入力し、注目画素の濃度M0及
びその周辺画素の濃度と、前記注目画素の濃度M0及びそ
の周辺画素の濃度を平滑化した後にディザ化したディザ
化出力とに基づき、比較判定処理を行なって前記注目画
素の白黒を決定し、その決定結果に応じた２値化出力を
出力する画像２値化方法において、前記比較判定処理で
次のような処理を行なうようにしている。

即ち、前記比較判定処理では、前記注目画素の濃度M0
から前記周辺画素の濃度の中で最も低い濃度値をひいた
濃度差値Abと、前記周辺画素の濃度の中で最も高い濃度
値から前記注目画素の濃度M0をひいた濃度差値Awと、閾
値Tzとをそれぞれ比較すると共に、前記注目画素の濃度
M0と２値化閾値THとを比較する。そして、Ab＞Tz及びAw
≦Tz、あるいはAb＞Tz、Aw＞Tz及びM0＞THの場合、前記
注目画素の２値化出力として黒を出力し、Ab≦Tz及びAw
＞Tz、あるいはAb＞Tz、Aw＞Tz及びM0≦THの場合、前記
注目画素の２値化出力として白を出力する。また、Ab≦
Tz及びAw≦Tzの場合、前記ディザ化出力を前記注目画素
の２値化出力として出力するようにしている。

（作 用） 本発明によれば、以上のように画像２値化方法を構成
したので、注目画素の白黒を決定する比較判定処理で
は、注目画素の濃度M0から周辺画素の濃度の中で最も低
い濃度値をひいた濃度差値Abが閾値Tzよりも大きく、か
つ周辺画素の濃度の中で最も高い濃度値から注目画素の
濃度M0をひいた濃度差値Awが閾値Tzよりも小さければ、
あるいはAbの値が閾値Tzよりも大きく、Awの値が閾値Tz
よりも大きく、かつ濃度M0が２値化閾値THより大きけれ
ば注目画素の２値化出力として黒を出力する。Abの値が
閾値Tzより小さく、かつAwの値が閾値Tzより大きけれ
ば、あるいはAbの値が閾値Tzより大きく、Awの値が閾値
Tzより大きく、かつ濃度M0が２値化閾値THより小さけれ
ば、注目画素の２値化出力として白を出力する。また、
Abの値が閾値Tzより小さく、かつAwの値が閾値Tzより小
さければ、ディザ化出力を注目画素の２値化出力として
出力する。

つまり、従来の方法では、注目画素の白黒を決定する
比較判定処理において、例えば、網点の画像を最適２値
化するために、中間濃度値を持つ画素については全て注
目画素の２値化出力を黒としていた。これに対して本発
明では、例えば、網点に加えて文字をも最適２値化する
ために、中間濃度値を持つ画素について、さらにより黒
に近い画素なのか、あるいは白に近い画素なのかを判定
し、前者の場合は注目画素の２値化出力を黒とし、後者
の場合は注目画素の２値化出力を白とする。これによ
り、より原画像に近い、視覚的に了解度が向上する出力
画像が得られる。従って、前記課題を解決できるのであ
る。

（実施例） 第１図は本発明の実施例を示す画像２値化方法におけ
る比較判定処理のフローチャート、及び第５図は本発明
の実施例を示す画像２値化方法を用いた画像２値化装置
の構成ブロック図である。

先ず、第５図の画像２値化装置の構成を説明する。こ
の画像２値化装置は、写真等の中間調濃度の画素（網
点）を含む多値画像を最適２値化して２値画像を得るも
ので、クロックパルスCLKに同期して動作する前画素記
憶回路31、前々画素記憶回路32及び真上画素記憶回路33
を備えている。前画素記憶回路31は、画素の濃度INを入
力し、前画素の濃度を記憶する回路、前々画素記憶回路
32は前々画素の濃度を記憶する回路、及び真上画素記憶
回路33は現在注目している画素の真上に位置する画素の
濃度を記憶する回路である。これらの記憶回路31〜33の
出力側には、比較判定処理部40が接続されると共に平滑
化回路50が接続され、その平滑化回路50が比較器51を介
して比較判定処理部40へ入力されている。

比較判定処理部40は、濃度IN及び記憶回路31〜33の出
力に対する比較を行なう比較器41−1,41−２を備え、そ
の出力側には差分演算を行なう差分器42−1,42−２が接
続されている。差分器42−1,42−２の出力側には、閾値
Tzを入力して比較処理を行なう比較器43−1,43−２が接
続され、その比較器43−1,43−２の出力側に処理回路44
が接続されている。前画素記憶回路31の出力側には、２
値化閾値TH2（TH）を入力して比較処理を行なう比較器4
3−３が接続され、その出力側が論理回路44に接続され
ている。

平滑化回路50は、濃度IN及び記憶回路31〜33の出力に
基づき画素濃度の平滑化を行なう回路であり、さらにそ
の出力側に接続された比較器51は、平滑化回路50の出力
を閾値TH1を用いてディザ化してそのディザ化した出力
を論理回路44へ与える回路である。

論理回路44の出力側には、その論理回路出力を符号化
して出力（OUT）する符号化回路52が接続されている。

このような画像２値化装置を用いた本実施例の画像２
値化方法について説明する。

画素の濃度INが入力されると、前々画素記憶回路32及
び真上画素記憶回路33に記憶された周辺画素の濃度値に
対し、比較判定処理部40内の比較器41−1,41−２によ
り、周辺画素の濃度値の中から最も高い値と、最も低い
値を求めて差分器42−1,42−２にそれぞれ入力する。差
分器42−1,42−２は、比較器41−1,41−２の出力値と、
前画素記憶回路31に記憶された注目画素の濃度値との差
分をとり、その差分値を比較器43−1,43−２にそれぞれ
入力する。

比較器43−1,43−２は、差分器42−1,42−２から出力
された各差分値と、入力された閾値Tzとを比較すると共
に、比較器43−３は、前画素記憶回路31に記憶された注
目画素の濃度値と、入力された２値化閾値TH2とを比較
し、その結果得られた大小の判定結果を論理回路44に入
力する。

一方、注目画素の濃度とその近傍の周辺画素の濃度と
を平滑化回路50で平滑し、その平滑化した濃度を比較器
51へ与える。比較器51は、入力した閾値TH1を用いて平
滑化回路50の出力をディザ化して論理回路44に入力す
る。

論理回路44は、比較器43−１〜43−３から出力された
各判定結果と、比較器51の出力値とを参照し、注目画素
の２値化出力を白にするか、黒にするかを判定してその
判定結果を出力する。この論理回路44の出力は、符号化
回路52で符号化されて出力（OUT）される。

次に、本実施例の特徴である比較判定処理部40におけ
る比較判定処理を、第１図を参照しつつ説明する。

比較判定処理部40における比較器41−1,41−２、差分
器42−1,42−２による処理では、先ずステップS11で注
目画素の濃度M0と周辺画素の濃度M1〜M3の濃度値を入力
する。そしてステップS12では、周辺画素の濃度M1〜M3
の中で最も高い濃度値から注目画素の濃度M0の値をひい
た濃度差値をAwとし、また注目画素の濃度M0の値から周
辺画素の濃度M1〜M3の中で最も低い濃度値をひいた濃度
差値をAbとして比較器43−1,43−２にそれぞれ入力す
る。

比較器43−1,43−２による処理では、ステップS12で
求めた濃度差値Ab,Awの値と入力された閾値Tzとをステ
ップS13〜S15でそれぞれ比較し、その結果得られた大小
の判定結果を論理回路44に入力する。また、比較器43−
３による処理では、ステップS16で、注目画素の濃度M0
と入力された２値化閾値TH2とを比較し、その結果得ら
れた大小の判定結果を論理回路44に入力する。

論理回路44による処理では、ステップS13において、
比較器43−1,43−２の比較結果に基づき、ステップS12
で求めた濃度差値Abの値が閾値Tzより大きければ、ステ
ップS14へ移る。ステップS14では、ステップS12で求め
た濃度差値Abの値が閾値Tzより大きければ、ステップS1
6において濃度M0と２値化閾値TH2とを比較する。濃度M0
の値の方が大きい時には、ステップS17において注目画
素の２値化出力として黒を出力する。これに対して２値
化閾値TH2の方が大きい時には、ステップS18において注
目画素の２値化出力として白を出力する。

また、比較器43−1,43−２の比較結果に基づき、ステ
ップS14において濃度差値Awの値が閾値Tzより小さけれ
ば、ステップS19において注目画素の２値化出力として
黒を出力する。

比較器43−1,43−２の比較結果に基づき、ステップS1
3で濃度差値Abの値が閾値Tzより小さければ、ステップS
15へ移る。ステップS15では、ステップS12で求めた濃度
差値Awの値が閾値Tzより大きければ、ステップS20にお
いて注目画素の２値化出力として白を出力する。これに
対してステップS15で濃度差値Awの値が閾値Tzより小さ
ければ、ステップS21において比較器51の出力（ディザ
化出力）を注目画素の２値化出力として出力する。

本実施例では、次のような利点を有している。

第６図（ａ）〜（ｃ）は、本実施例の効果を説明する
図であり、同図（ａ）は原画像、同図（ｂ）は読取画
像、及び同図（ｃ）は出力画像を示す。

例えば、第６図（ａ）に示す原画像に対して同図に示
す読取走査画素DAに従い読み取った場合、その各画素に
対する濃度の関係が第６図（ｂ）に示すようになる。第
６図（ｂ）において、特に文字パタン色（黒）PBと背景
パタン色（白）PWとの境の画素の濃度は、l1〜l4に示す
ように、黒Ｂと白Ｗの中間の値をとるような濃度値（中
間濃度値）となり、その読取画像（濃度差a,b,c,dはい
ずれも閾値Tzよりも大きい）に対し、本実施例の方法を
用いて２値化を行なうと、第６図（ｃ）に示すようにな
る。第６図（ｃ）に示すように、第６図（ｂ）のl1〜l4
のように中間濃度値を持つ画素について、l1やl3のよう
に、より黒に近い画素は注目画素の２値化出力として黒
を出力し、l2やl4のように、より白に近い画素は注目画
素の２値化出力として白を出力する。そのため、より原
画像に近い、視覚的に了解度（画品質）が向上する出力
画像を得ることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されず、種々の変形
が可能である。その変形例としては、例えば次のような
ものがある。

（ｉ） 第５図において、比較器43−１と43−２に入力
する閾値Tzの値を、比較器43−１に入力する閾値をTz
1、比較器43−２に入力する閾値をTz2と、別々に入力す
るようにしても、上記実施例と同様の効果が得られる。

（ii） 第１図の比較判定処理を実現する回路構成は、
第５図の回路に限定されず、その回路を他の構成に変形
したり、あるいはその回路の各ブロックを個別回路で構
成する以外に、マイクロコンピュータ等のプログラム制
御等によって実行する構成にしても良い。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、比較判
定処理において次のような処理を行なっている。注目画
素の濃度M0の値から周辺画素の濃度値の中で最も低い値
をひいた濃度差値Abが閾値Tzよりも大きく、かつ周辺画
素の濃度値の中で最も高い値から注目画素の濃度M0の値
をひいた濃度差値Awが閾値Tzよりも小さければ、あるい
はAbの値が閾値Tzよりも大きく、Awの値が閾値Tzよりも
大きく、かつ濃度M0の値が２値化閾値THより大きけれ
ば、注目画素の２値化出力として黒を出力する。Abの値
が閾値Tzより小さく、かつAwの値が閾値Tzより大きけれ
ば、あるいはAbの値が閾値Tzより大きく、Awの値が閾値
Tzより大きく、かつM0の値が２値化閾値THより小さけれ
ば、注目画素の２値化出力として白を出力する。また、
Abの値が閾値Tzより小さく、かつAwの値が閾値Tzより小
さければ、ディザ化出力を注目画素の２値化出力として
出力するようにした。

そのため、中間濃度値を持つ画素については、より黒
に近い画素なのか、あるいは白に近い画素なのかが判定
され、前者の場合は注目画素の２値化出力として黒が、
後者の場合には注目画素の２値化出力として白が出力さ
れる。

このように、本発明では、濃度差値Awと閾値Tzとを比
較すると共に、注目画素の濃度M0と２値化閾値THとを比
較するようにしているので、例えば、網点と文字が混在
した画像を２値化した場合に、黒くつぶれることはなく
なり、より原画像に近い、視覚的に了解度（画品質）が
向上する出力画像が簡単かつ的確に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す画像２値化方法における
比較判定処理のフローチャート、第２図は従来の画像２
値化方法を用いた画像２値化装置の構成ブロック図、第
３図は第２図の比較判定処理のフローチャート、第４図
（ａ）〜（ｃ）は従来技術の問題点を説明する図、第５
図は本発明の実施例を示す画像２値化方法を用いた画像
２値化装置の構成ブロック図、第６図（ａ）〜（ｃ）は
本発明の実施例の効果を説明する図である。 31……前画素記憶回路、32……前々画素記憶回路、33…
…真上画素記憶回路、40……比較判定処理部、41−1,41
−2,43−１〜43−３……比較器、42−1,42−２……差分
器、44……論理回路、50……平滑化回路、51……比較
器、52……符号化回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中間調濃度の画素を含む画像の濃度信号を
   入力し、注目画素の濃度M0及びその周辺画素の濃度と、
   前記注目画素の濃度M0及びその周辺画素の濃度を平滑化
   した後にディザ化したディザ化出力とに基づき、比較判
   定処理を行なって前記注目画素の白黒を決定し、その決
   定結果に応じた２値化出力を出力する画像２値化方法に
   おいて、 前記比較判定処理では、 前記注目画素の濃度M0から前記周辺画素の濃度の中で最
   も低い濃度値をひいた濃度差値Abと、前記周辺画素の濃
   度の中で最も高い濃度値から前記注目画素の濃度M0をひ
   いた濃度差値Awと、閾値Tzとをそれぞれ比較すると共
   に、前記注目画素の濃度M0と２値化閾値THとを比較し、 Ab＞Tz及びAw≦Tz、あるいはAb＞Tz、Aw＞Tz及びM0＞TH
   の場合、前記注目画素の２値化出力として黒を出力し、 Ab≦Tz及びAw＞Tz、あるいはAb＞Tz、Aw＞Tz及びM0≦TH
   の場合、前記注目画素の２値化出力として白を出力し、 Ab≦Tz及びAw≦Tzの場合、前記ディザ化出力を前記注目
   画素の２値化出力として出力することを特徴とする画像
   ２値化方法。