JPH0461476A - 画像処理装置 - 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】 「産業上の利用分野〕 本発明は、写真などの濃淡画像の２値化処理に適用され
る画像処理装置に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、ファクシミリ装置では、原稿上の画情報をイメ
ージセンサなどにより電気的アナログ信号として読み取
るとともに、このアナログ信号を基準信号と比較して、
その大小関係から２値化信号を得るような画像処理が行
われている。

しかして、従来、このように画像を２値化する手段とし
て、入力画素と出力画素の比が１＝１のものについては
、組織的デイザ法、誤差拡散法、平均誤差最小法などが
知られている。

組織的デイザ法は、原稿上から読み取られた画情報のア
ナログ信号と、予め用意されたデイザパターンデジタル
情報をＤ／Ａコンバータによりアナログ化した信号とを
比較して２値化信号を得るようにしたもので、複雑な演
算が不要で、構成も比較的簡単にできることから多く利
用されている。

ところが、このものは、輪郭部か移動したり消滅したり
することがあるため、文字などを含む濃淡画像の場合、
精度の高い２値化処理が難しく、このまま２値化表示を
行うと、特に文字部分が欠落したり、輪郭にはけを生じ
る欠点かあった。

一方、誤差拡散法および平均誤差最小法は、上述の組織
的デイザ法に比べ、解像度の点で優れており、精度の高
い２値化表示を行うことができるが、これらは、いずれ
もアルゴリズムが複雑で、ソフト処理しようとすると処
理速度に問題があり、またハード処理しようとするとデ
ジタル的処理を行うことから、例えば、Ａ／Ｄコンバー
タ、ラインバッファ、乗算、加算器および比較器などを
必要とし、回路構成か大掛かりになり、装置の大型化と
ともに、価格的にも高価になる欠点かある。

［発明が解決しようとする課題］ このように文字などを含む濃淡画像の２値化に用いられ
るもので、組織的デイザ法を採用しｔユものは、比較的
構成を簡単にできるものの、精度の高い２値化処理が難
しくなり、一方、誤差拡散法および平均誤差最小法を採
用したものは、精度の高い２値化処理が可能なものの、
回路構成が大掛かりとなり大型で、価格的にも高価にな
るなとの欠点かあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、文字など
を含む濃淡画像についても良好な２値化が可能で、しか
も回路構成が簡単で、価格的にも安価にてきる画像処理
装置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］ 本発明の画像処理ｇ　Ｍは、原稿上の画情報を読み取る
とともに、画素単位の電気的信号を原稿読取り手段より
出力し、この原稿読取り手段より出力される信号を、基
準値と比較し、その大小関係から求められる２値化信号
を２値化手段より出力し、この２値化手段より出力され
る２値化データを、画像を構成する少なくとも１ライン
分の画素に対応させて記憶手段に記憶させ、そして、２
値化処理の対象となる画素に関して当該対象画素の近傍
領域を構成する記憶手段に記憶された画素の２値化デー
タと対象画素の直前の画素の２値化データにより基準値
を決定し、２値化手段に与えるようにしたものである。

［作用コ この結果、本発明によれば２値化処理の対象となる画素
に関して、この対象画素の近傍領域で既に処理済みの画
素の２値化信号を使用して、閾値を求め、これを基準値
として対象画素の２値化を行うようになるので、文字な
どを含む濃淡画像などの場合も、原画の濃度に忠実で良
質な２ｆｆｉ化処理が実現できる。また、対象画素の近
傍領域の２値化信号により閾値を求める回路は、抵抗と
アナログスイッチ程度のもので実現でき、さらに、これ
により得られた閾値はアナログ信号で、この閾値に基づ
く対象画素の２値化をアナログ的処理により実現できる
ので、回路構成も簡単なものにできる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面にしたがい説明する。

第１図は、同実施例の回路構成を示すものである。図に
おいて、１は原稿で、この原稿１面には、光源のＬＥＤ
アレイ２より出力される光が照射される。そして、この
原稿１面からの反射光をセルフォックレンズアレイ３を
介してイメージセンサ４に与えるようにしている。ここ
で、イメージセンサ４には、ＣＣＤが用いられ、原稿１
面からの反射光より画情報に応じたアナログ信号を出力
するようにしている。

イメージセンサ４のアナログ出力信号は、増幅器５を介
してサンプルホールド部６に送られる。

ここで、増幅器５は、イメージセンサ４のアナログ出力
信号を増幅するためのもので、また、サンプルホールド
部６は、増幅器５で増幅されたアナログ出力信号よりリ
セットノイズなどを取り除き、必要なデータのみを取り
出すためのものである。

サンプルホールド部６の出力は、アナログ比較器７の一
方の入力端子に与えられる。この比較器７は、他方の入
力端子に非直線性Ｄ／Ａ変換器８の出力か閾値の基準電
圧として与えられ、これら入力の大小関係から２値化信
号を出力するようになっている。

比較器７の出力は、前ラインバッファ９および参照領域
窓バツファ１０に与えられる。ここで、前ラインバッフ
ァ９は、第２図に示すように、画像を構成する１ライン
分の画素に対応させて２値化信号を記憶するもので、各
画素に対応する２値化信号はクロックＣＫＩによりシフ
ト入力されるようになっている。また、参照領域窓バツ
ファ１０は、第３図に示す対象画素ｆに対してハツチン
グ部で示す近傍参照領域の４個の画素ａ、ｂ、ｃｄの２
値化信号が書き込まれるもので、ここでは、第２図に示
すように前ラインバッファ９に記憶された画素ａ、ｂ、
ｃの２値化信号が与えられるとともに、比較器７より前
回画素ｄの２値化信号が与えられるようになっている。

この場合、これら画素ａ、ｂ、ｃ、ｄの２値化信号は、
クロックＣＫ２によりラッチされるようになっている。

そして、参照領域窓バツファ１０の出力は、非直線性Ｄ
／Ａ変換器８に送られる。この非直線性Ｄ／Ａ変換器８
は、ａ、ｂ、ｃ、ｄの信号値に従って異なる電圧を発生
し、これをアナログ比較器７に２値化の閾値電圧として
与える。この非直線性Ｄ／Ａ変換器８は、抵抗ＲＯ，Ｒ
１と、それぞれが並列的にアナログスイッチを有する第
１の抵抗群Ｒ５−Ｒ２と、同様にアナログスイッチを有
する第２の抵抗群Ｒ２−Ｒ５と、抵抗Ｒ６，Ｒ７とを直
列に接続した回路で構成され、第１の抵抗群Ｒ５−Ｒ２
と第２の抵抗群Ｒ２−Ｒ５の接続点をアナログ比較器７
の入力端子に接続している。

そして、抵抗ＲＯの端部に電圧Ｖを与え、抵抗Ｒ７の端
部を接地することにより、比較器７にはこれら抵抗によ
って抵抗分割される電圧Ｖの分割電圧が閾値として入力
される。また、抵抗ＲＯ，Ｒ７は可変となっており、黒
レベル、白レベルの基準値を設定する。第１の抵抗群に
設けられたアナログスイッチ５ｌｌ−８１４には参照領
域窓バツファ１０のａ、ｂ、ｃ、ｄのデータか開閉信号
として与えられ、第２の抵抗群のアナログスイッチ５２
１−５２４にはａ、ｂ、ｃ、ｄかそれぞれインバータＶ
２１−Ｖ２４を介して開閉信号として与えられる。ａ、
ｂ、ｃ、ｄのｒＯＪ　　ｒｌＪの組み合わせにより、比
較器７には平均濃度近似法に基づいた閾値電圧が入力さ
れることになる。

ここで平均濃度近似法について第３図をもちいて簡単に
説明する。

平均濃度近似法とは、今２値化しようとする画素をｆと
して、ｆの近傍の画素（前ラインについて、左上、真上
、右上の画素をａ、ｂ、ｃ、同ラインの直前の画素をｄ
とする）で構成される小領域を見て、小領域内の各画素
の重みを考慮した平均濃度に近いところでｆを２値化し
、原画に近い感触を得ようとする方法である。ａ、ｂ、
ｃ、ｄの各画素については、ｆの処理時点では、既に“
０（白）゛か“１（黒）″かが決定しており、仮にｆが
“０″と仮定した場合の小領域の平均濃度をｍＯとし、
ｆが“１″の場合の平均濃度をｍｌとして、（ｍＯ＋ｍ
１）７２を閾値としてｆを２値化すれば、原画により忠
実な再現ができるという考えである。

第３図においては、ａ−１，ｂ−２，ｃ＝１゜ｄ−２，
ｆ−４というように各画素に重みを付ける。ａ、ｂ、ｃ
、ｄかいずれも「１」でｆをｒＯＪと仮定すると、ｍｏ
−６／１０となり、ｆを「１」と仮定すると、ｍ　１−
１０　／　１０となる。したがってａ、ｂ、ｃ、ｄが総
て黒である場合は閾値５ｈ−８／１０とすることになる
。この閾値をアナログ比較器７に与えるために、ａ、ｂ
、ｃ、ｄ−１の条件下で、非直線性Ｄ／Ａ変換器８の各
抵抗の抵抗値は次の式を満たせば良い。

Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４＋Ｒ５＋Ｒ６１０・・・（１） 一方、ａ、ｂ、ｃ、ｄかいずれも「０」の場合、ｆを「
０」と仮定すると、ｍｏ−０／１０となり、ｆを「１」
と仮定すると、ｍｌ−４／１０となる。

したがってａ、ｂ、ｃ、ｄが全て白である場合は閾値ｓ
　ｈ　＝　２　／　１０とすることになる。この閾値を
アナログ比較器７に与えるために、ａ、ｂ、ｃ。

ｄ−０の条件下で、非直線性Ｄ／Ａ変換器８の各抵抗の
抵抗値は次の式を満たせば良い。

・・・（２） 同様にして、ａ、ｂ、ｃｍｌ、ｄ−０の場合、ａ、ｃ、
ｄ−１、ｂ−ｏの場合、ｂ、ｄ−１、ａ。

ｃ−０の場合は、いずれもｍ　Ｏ＝　４　／　１０、ｍ
ｌ−８／１０で、ｓ　ｈ　＝　６　／　１０であるから
、抵抗値は次の式を満たせば良い。

上記の式を解くと、 Ｒ１：Ｒ２：Ｒ３：Ｒ４：Ｒ５：Ｒ６ −２：　１　：２：　１　：２＋２ となり、この比率で抵抗値を設定することにより、非直
線性Ｄ／Ａ変換器８はａ、ｂ、ｃ、ｄの状態に従った閾
値を発生することになる。

一方、比較器７の８カは、シリアル／パラレル１ｍ５１
１に送られる。このシリアル／パラレル変換器１１は、
２値化されたシリアルの信号をパラレルに変換するもの
である。そして、このシリアル／パラレル変換器１１で
パラレル変換された出力は、メモリ１２に送られる。こ
のメモリ１２は、シリアル／パラレル変換器１１からの
パラレル変換された２値化信号を画像データとして記憶
するものである。そして、このメモリ１２の画像データ
は、サーマルヘッド駆動部１３を介してサーマルヘッド
１４に送られ、記録紙１５に印字されるようになってい
る。

なお、図中１６は上述した各回路の動作を制御する制御
部で、ここでは、サンプルホールド部６、前ラインバッ
ファ９、参照領域窓バツファ１０、シリアル／パラレル
変換器１１、メモリ１２およびサーマルヘッド駆動Ｎ１
３にそれぞれ制御指令を与えるようになっている。

次に、このように構成した実施例の動作を説明する。

いま、原稿１面に、ＬＥＤアレイ２より光が照射される
と、原稿１面からの反射光がセルフォックレンズアレイ
３を介してイメージセンサ４に与えられ、画情報に応じ
たアナログ信号が出力される。

イメージセンサ４のアナログ出力信号は、増幅器５を介
してサンプルホールド部６に送られ、ここで、増幅され
、さらに、リセットノイズなどが取り除かれ、必要なデ
ータのみが取り出される。

サンプルホールド部６の出力は、アナログ比較器７の一
方の入力端子に与えられる。この比較器７は、他方の入
力端子に非直線性Ｄ／Ａ変換器８の先に説明した出力が
基準電圧として与えられている。

今、ある画素情報が比較器７で２値化される場合を考え
ると、この時点で参照領域窓バツファ１０に書き込まれ
た画素ａ、ｂ、ｃ、ｄに相当する２値化信号が非直線性
Ｄ／Ａ変換器８に送られると、仮に画素ａ、ｂ、ｃ、ｄ
の２値化信号が、いずれも黒「１」の場合は、アナログ
スイッチ８１１．５１２，５１３．Ｓ１４がオンで、ア
ナログスイッチＳ２１．Ｓ２２，５２Ｂ、Ｓ２４がオフ
になり第１の抵抗群Ｒ２〜Ｒ５が短絡状態になるので、
比較器７の他方の入力端子に閾値として基ｒ４電圧８／
ＩＯＶが与えられるようになり、比較器７の一方の入力
端子に与えられる対象画素ｆに対応する入力は、基準電
圧に対する大小関係から２１ｉｉ！化信号に変換され出
力されることになる。

一方、画素ａ、ｂ、ｃ、ｄの２値化信号が、いずれも白
「０」の場合は、アナログスイッチＳ１１、　　Ｓ１２
．　　Ｓ１３．Ｓ１４がオフで、アナログスイッチ５２
１．Ｓ２２．Ｓ２３．Ｓ２４がオンになり、今度は第２
の抵抗群Ｒ２〜Ｒ５が短絡状態になるので、比較器６の
他方の入力端子に閾値として基準電圧の２／ＩＯＶが与
えられるようになり、比較器７では一方の入力端子に与
えられる対象画素ｆに対応する入力は、基準電圧に対す
る大小関係から２値化信号に変換され出力されることに
なる。

ａ、ｂ、ｃか黒、ｄが白、またはａ、ｃ、ｄが黒、ｂが
白、またはす、ｄが黒、ａ、Ｃが白の場合は、それぞれ
の場合のａ、ｂ、ｃ、ｄ信号により、短絡箇所が決定さ
れるが、いずれも閾値として６／ＩＯＶを発生し、これ
を基にｆが２値化されることになる。

その後、第３図において、処理が進んで対象画素がｆ′
に移った場合は、近傍参照領域として画素ａ　／　、　
　ｂ　／　、　　ｃｔ　、　　ｄｔの２値化信号が用い
られ、これらのうち画素ａｌ　、　　ｂ　Ｌ　、　　ｃ
ｔの２値化信号は、前ラインバッファ９より参照領域窓
バツファ１０に書き込まれ、画素ｄ′の２値化信号は、
上述した対象画素ｆに関する比較器７がらの２値化信号
が用いられ参照領域窓バツファ１ｏに書き込まれるよう
になり、この状態で、上述したと同様な動作が実行され
る。

そして、比較器７からの出力は、制御部１６の指示にし
たがってシリアル／パラレル変換器１１に送られ、ここ
で、２値化信号はパラレル信号に変換され、メモリ１２
に記憶される。その後、メモリ１２の画像データは、制
御部１６の指示で読み出されると、サーマルヘッド駆動
部１３を介してサーマルヘッド１４に送られ、記録紙１
５に印字されることになる。

したがって、このようにすれば処理対象の画素ｆについ
て、前ラインで既に処理済みの画素ａｂ、ｃの２値化信
号と、直前に処理済みの画素ｄの２値化信号に基づいて
、非直線性Ｄ／Ａ変換器８のアナログスイッチＳｌｌ、
Ｓ１２，８１３゜５１４およびＳ２１、Ｓ２２．Ｓ２３
．Ｓ２４のオンオフ状態を設定し、これに応じた抵抗の
値をもって閾値が得られるようになるので、この閾値に
基づいて判定される対象画素ｆの２値化信号は、原画の
濃度に近い最適なものか得られるようになり、文字など
を含む濃淡画像などの場合も、原画の濃度に忠実で、良
質な２値化処理か実現できる。

また、対象画素ｆの閾値を決定する非直線性Ｄ／Ａ変換
器８は、抵抗とアナログスイッチで構成されており、さ
らに、この変換器８より得られる閾値はアナログ信号で
、この閾値に基づく対象画素の２値化をアナログ的処理
により実現できるので、回路構成全体も簡単なものにで
き、価格的にも安価にできる。

なお、本発明は、上記実施例にのみ限定されず、要旨を
変更しない範囲で適宜変形して実施できる。

例えば、上述した実施例では、処理対象の画素を含めて
５個の画素で参照領域を設定し、平均濃度近似法に基づ
いて閾値を求めるようにしたが、階調表現を向上させる
には、例えばラインバッファを２ライン分用意し、第４
図に示すように、処理対象の画素ｎ１と、この対象画素
ｎ１近傍の１２個の画素ａ１〜ｐ１で参照領域を構成す
るようにしてもよい。この場合、第５図に示すようにラ
インバッファとして前ラインバッファ２１と前々ライン
バッファ２２を設け、これらバッファ２１゜２２の内容
を順に参照領域窓バツファ２３に与え、対象画素ｎ１と
１２個の画素ａ１〜ｇ１により参照領域を構成している
。そして、参照領域窓バツファ２３の内容を非直線性Ｄ
／Ａ変換器２４に与え、ここで閾値を求め、これを基準
電圧として比較器２５に与えるようにしている。ここで
、非直線性Ｄ／Ａ変換器２４は、抵抗Ｒ２’〜Ｒ１３′
Ｒ１’　、ＲＯ’の第１の直列回路と抵抗Ｒ２’〜Ｒ１
３’　、Ｒ１４’　、Ｒ１５’の第２の直列回路、アナ
ログスイッチＳ１１′〜Ｓ２２’　　　５３１’〜Ｓ４
２′およびインバータＶ３１′〜Ｖ４２′により構成さ
れている。また、上述した実施例の結果を、さらに滑ら
かと階調表現を向上させるため組織的デイザ回路を追加
して閾値を変動させるようにしてもよい。

［発明の効果］ 本発明の画像処理装置は、原稿上の画情報を読み取ると
ともに、画像単位の電気的信号を原稿読取り手段より出
力し、この原稿読取り手段より出力される信号を、基準
値と比較し、その大小関係から求められる２値化信号を
２値化手段より出力し、この２値化手段より出力される
２値化信号を、画像を構成する少なくとも１ライン分の
画素に対応させて記憶手段に記憶させ、そして、２値化
処理の対象となる画素に関して当該参照画素の近傍領域
の画素の２値化信号として記憶手段に記憶された該当画
素の２値化信号と対象画素の直前の画素の２値化信号を
取り込むとともに、これら２値化信号に基づいて平均濃
度近似法による閾値を求め記基準値として２値化手段に
与えるようにしたものであるから、２値化処理の対象と
なる画素に関して、この対象画素の近傍領域で既に処理
済みの画素の２値化信号を使用し、閾値を求め、これを
基準値として対象画素の２値化を行うようにできるので
、文字などを含む濃淡画像などの場合も、原画の濃度に
忠実で、良質な２値化処理か実現できる。また、対象画
素の近傍領域の２値化信号により閾値を決定する回路は
、抵抗とアナログスイッチ程度のもので実現でき、さら
に、これにより得られた閾値はアナログ信号で、この閾
値に基づく対象画素の２値化をアナログ的処理により実
現できるので、回路構成も簡単なものにでき、価格的に
も安価なものが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の回路構成を示すブロック
図、第２図は、同実施例に用いられる前ラインバッファ
および参照窓バッファを示す構成図、第３図は、同実施
例に採用される平均濃度近似法の原理を説明するための
図、第４図および第５図は、本発明の他の実施例を説明
するための図である。 １・・・原稿、２・・・ＬＥＤアレイ、３・・・セルフ
ォックレンズアレイ、４・・・イメージセンサ、５・・
・増幅器、６・・・サンプルホールド部、７・・・比較
器、８・・・非直線性Ｄ／Ａ変換器、９・・・前ライン
バッファ、１０・・・参照領域窓バツファ、１１・・・
シリアル／パラレル変換部、１２・・・メモリ、１３・
・サーマルヘッド駆動部、１４・・・サーマルヘッド、
〕５・・・記録紙、１６・・・制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 原稿上の画情報を読み取るとともに画素単位の電気的信
   号を出力する原稿読取り手段と、 この原稿読取り手段より出力される電気的信号を基準値
   と比較してその大小関係から当該電気的信号を２値化す
   る２値化手段と、 この２値化手段より出力される２値化データを画像を構
   成する少なくとも１ライン分の画素に対応させて記憶す
   る記憶手段と、 ２値化処理の対象となる画素に関して当該対象画素の近
   傍領域を構成する上記記憶手段に記憶された画素の２値
   化データと上記対象画素の直前に２値化された２値化デ
   ータに基いて基準値を決定し、上記２値化手段に与える
   基準値生成手段とを具備したことを特徴とする画像処理
   装置。