JPH09274473A

JPH09274473A - 画像処理装置及び方法

Info

Publication number: JPH09274473A
Application number: JP8086491A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Oshima; 正道大島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】画像中の各画素データの属性を検出し、それに
基づいて画素データを量子化するためのしきい値を制御
することを可能としディジタル中間調処理表示の品位を
向上する。【解決手段】複数フレームで形成されるディスプレイ用
の画像を形成するR/G/B信号は、Ａ／Ｄ変換器１０１に
よって８ビットデータに変換され、ヒステリシス誤差拡
散処理回路１０３へ入力され、２ビットデータに変換さ
れてフレームメモリ１０４に格納される。８ビットデー
タは、画像属性検出回路１０５へも入力され、その属性
が検出されて、その結果が画像属性情報メモリ１０６に
格納される。ヒステリシス誤差拡散処理回路１０３は、
処理対象画素の属性と前フレームの出力値とを画像属性
情報メモリ１０６及びフレームメモリ１０４より得て、
これらに基づいてしきい値を制御して２ビットデータへ
の変換を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディジタル画像デー
タを、より少ないビット数の画像データに変換処理する
画像処理装置及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】強誘電性液晶（以下、ＦＬＣと呼ぶ）を
用いた表示デバイスは、一旦電界の印加によってセット
された表示状態を、電界の印加を終えた後も液晶自体が
保持するという”メモリ性”を有する。そのため、走査
線数が多くなってもそのこと自体によってコントラスト
が低下することがなく、単純マトリクス構成でも大画面
かつ高精細なディスプレイを実現可能なデバイスとして
注目されている。

【０００３】しかしながら、ＦＬＣは原理的にＯＮ／Ｏ
ＦＦの２状態しかとることができないため、単純マトリ
クス構成中の一つのセルだけでは、中間調を表現するこ
とができない。そこで、複数のセルを用いて一つの画素
を構成し、各セルのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせによって
階調を表現するという、いわゆる面積階調法がとられて
いる。この場合、各セルの面積比は１：２：４：…のよ
うに２のべき乗の値をとると均一な輝度分布を得られ
る。しかし、この面積階調によってより多くの階調表現
を実現するには、多くのセル分割が必要になり、特に最
小セルの大きさを階調数の増加に従ってより小さくする
必要があるので、実現には困難が生じやすい。

【０００４】また、従来より、階調数の少ない出力デバ
イスの出力品位を向上させる手法としてディザ法、誤差
拡散法などのディジタル中間調処理技術が用いられてい
る。これらは、例えばプリンタ、ファクシミリ、デジタ
ル複写機などで広く用いられているが、ディスプレイの
場合でも、各フレームの画像データを静止画と同様に中
間調処理した後に順次表示するようにして応用すること
ができる。

【０００５】ディザ法の中で組織的ディザ法はアルゴリ
ズムは簡単であるが、ＦＬＣディスプレイのように出力
デバイスの発色数が少なくかつプリンタなどと比較して
解像度が低い場合、ディザパターン特有の周波数を新た
に生成し、特に自然画像の動画でノイズ感を出す性質が
ある。一方、ランダム・ディザ法は、組織的ディザ法の
ような一定のディザ・パターンを用いない代わりに乱数
を各画素位置で発生させてその画素位置でのしきい値と
する方法であるが、この方法では画像がノイジーになる
ため実用化は難しいとされている。

【０００６】これに対して、誤差拡散法はディザ法に比
べてアルゴリズムはやや複雑であるが、画像に適応的に
処理が行われ周波数特性に癖がないため、文字／線画の
ようなコンピュータ・グラフィックス画像や、自然画像
とも比較的良好な結果を得られる。

【０００７】ここで、誤差拡散法のアルゴリズムを簡単
に説明する。図１６は一般的な誤差拡散テーブルの一例
を示す図である。また、図１７は注目画素に対する誤差
拡散の影響を説明する図である。

【０００８】通常の誤差拡散法では入力画像データをラ
スタスキャンの順序でしきい値と比較し、出力デバイス
の表示可能な階調数に対応するビット数のデータに変換
する。ただし、しきい値と比較する際、それ以前に処理
された画素で発生した誤差を考慮してあらかじめ入力デ
ータの補正を行う。より具体的に述べると、例として図
１６に示すような誤差拡散マトリクスにより指定された
重み配分によって、ある画素位置で発生した誤差（入力
値と変換後の値との差）を未処理画素位置に拡散する。
逆に見ると、ある画素位置には、図１７に示すような処
理済み画素位置から誤差が拡散されることになる。これ
らの拡散誤差は累積され、補正成分として入力データに
加算される。しきい値との比較は一番最初の画素位置以
外では、この補正後の入力データを用いて行われる。

【０００９】しかしながら、誤差拡散法を動画表示に応
用した場合、次のような問題が生じる。誤差拡散法で
は、ある画素位置における入力データの変化は発生する
誤差の値の変化になり、さらには未処理画素位置におけ
る処理結果に影響を及ぼす。したがって、例えばマウス
・カーソルが移動することによってマウス・カーソルの
右や下方において各画素の表示値が頻繁に変化し、ユー
ザの目にはちらつきノイズとして映ることになる。

【００１０】また、入力データがもともとはアナログ信
号でコンピュータ本体から伝送されてきたものをＡ／Ｄ
変換して得たものである場合、伝送系に混入するノイズ
が誤差拡散処理の入力データに含まれている。その場
合、コンピュータ側のフレームバッファの中のデータに
全く変化がなくても誤差拡散処理の入力データにはわず
かな振動が生じており、これにより多くの場合フレーム
ごとに誤差拡散処理の結果に違いが生じ、各画素の輝度
レベルの絶え間ない変化が発生することになる。

【００１１】これらの現象は、発生のメカニズムや発生
する場所は異なるが、現象的には類似していることか
ら、いずれもスパークリング・ノイズと呼ばれている。

【００１２】スパークリング・ノイズの問題への対策と
して、誤差拡散処理のしきい値に一種のヒステリシスを
持たせる手法が提案されている（以下、ヒステリシス誤
差拡散法と呼ぶことにする）。通常の誤差拡散法では固
定されたしきい値を用いるが、ヒステリシス誤差拡散法
では前フレームの誤差拡散結果を用いてしきい値を操作
することが特徴である。即ち、処理手順としては、入力
値に対して比較すべきしきい値をまず求め、次に前フレ
ームの誤差拡散結果から離れるようにしきい値を変更す
る（しきい値を所定量シフトする）。そして、この変更
されたしきい値と入力値とを比較して出力値を決定す
る。

【００１３】ヒステリシス誤差拡散法は、しきい値をシ
フトすることによって現在処理中の画素位置での誤差拡
散処理結果が前フレームの対応する画素と同じ値になる
入力値の範囲を広げる効果を持つ。このため、しきい値
のシフト量をある程度の大きさにとれば、各ピクセル位
置に拡散される誤差の値が変化しても、コンピュータ内
のフレームバッファでピクセル値に変化のない領域にお
いては、誤差拡散処理結果が前フレームからほとんど変
化しないようになる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たテリシス誤差拡散法には、しきい値を移動することに
よって画質の劣化を招くという問題がある。これは、特
にテレビ画像や写真のスキャン画像を取り込んで表示し
たような場合に顕著に現われやすい。テレビ画像の場
合、前フレームの影響を受けるために、輝度勾配のゆる
やかな物体の動きに「尾引き」が生じる。テレビ画像の
ようにほとんど常時画面が更新されているような場合、
ヒステリシスをかける必要はない。また、写真のスキャ
ン画像については、ヒステリシス特性を強く持たせる
と、ディザの場合、最初に表示されたときに前フレーム
から受けた影響が固定されてしまい、、不自然さが解消
されないことがある。一方、誤差拡散の場合、処理済み
の画素（上のラインや左側の画素）から伝播されてくる
誤差の値が、ノイズや画像の動きによって変化するのに
対して、ヒステリシス特性を強く持たせることによって
抵抗しようとすると、抵抗しきれる部分としきれない部
分が混在し、自然画の場合かえって不自然な画像になっ
てしまう。このような場合、スパークリング・ノイズを
許してもヒステリシス特性を持たせないようが良い。

【００１５】本発明は上記の問題に鑑みてなされたもの
であり、画像中の各画素データの属性を検出し、それに
基づいて画素データを量子化するためのしきい値を制御
することを可能とし、複数フレームの画像を順次表示し
て表示画像を形成するに際して、ノイズ条件下等におけ
るディジタル中間調処理表示の品位を向上する画像処理
法方及び装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。即
ち、複数フレームで形成されるディスプレイ用の画像を
形成する第１の階調数を有する第１画像データを第２の
階調数を有する第２画像データへ変換する画像処理装置
であって、前記第１画像データの各画素値を設定された
しきい値に基づいて第２の画像データにおける画素値へ
変換する変換手段と、前記変換手段で得られた第２画像
データの画素値を保持する保持手段と、前記第１画像デ
ータ中の各画素の属性を検出する検出手段と、前記保持
手段に保持された前記処理対象となっている画素に対応
する前フレームの画素値と、前記検出手段で検出された
該画素の属性とに基づいて、前記変換手段における該画
素に対するしきい値を制御する制御手段とを備える。

【００１７】また、好ましくは、前記変換手段は、誤差
拡散処理によって前記第１画像データの各画素値を第２
の画像データにおける画素値へ変換し、前記制御手段
は、前記処理対象となっている画素に対応する前フレー
ムの画素値と、該画素の属性とに基づいて、前記誤差拡
散処理で用いられる、該画素に適用するしきい値を制御
する。ヒステリシス誤差拡散処理の適用において、画質
に及ぼす悪影響を低減できるからである。

【００１８】また、好ましくは、前記変換手段は、ディ
ザ処理によって前記第１画像データの各画素値を第２の
画像データにおける画素値へ変換し、前記制御手段は、
前記処理対象となっている画素に対応する前フレームの
画素値と、該画素の属性とに基づいて、前記ディザ処理
におけるディザマトリクス内の該画素に適用するしきい
値を制御する。

【００１９】また、好ましくは、前記検出手段は、複数
の画素を含むグループを単位として属性を検出する。

【００２０】また、好ましくは、前記グループは、１フ
レームの画像をｐ個×ｑ個に分割して得られるＭ×Ｎ画
素のブロックである。

【００２１】また、好ましくは、前記検出手段は、各グ
ループ内の画像の特徴に基づいて各グループの属性を検
出する。

【００２２】また、好ましくは、前記検出手段は、前記
各グループ内の画像が前フレームの画像より変化したか
否かに基づいて各グループの属性を検出する。

【００２３】また、好ましくは、前記制御手段は、前記
検出手段において前記処理対象の画素が属するグループ
の画像が変化していると検出された場合は所定のしきい
値を用い、該グループの画像が変化していないと検出さ
れた場合は該画素の前フレームにおける出力値に対する
しきい値の間隔を拡大するべくしきい値を変更する。し
きい値を変更することによって動画部分にもたらされる
悪影響を除去できるからである。

【００２４】また、好ましくは、前記検出手段は、各グ
ループ内の画像の周波数特性に基づいて各グループの属
性を検出する。

【００２５】また、好ましくは、前記検出手段は、各グ
ループの画像の周波数特性において、低周波成分と高周
波成分の少なくとも一方にピークが存在するか否かに基
づいて各グループの属性を検出する。

【００２６】また、好ましくは、前記制御手段は、前記
検出手段において前記処理対象の画素が属するグループ
の画像の周波数特性において低周波成分と高周波成分の
少なくとも一方にピークが検出された場合に該画素の前
フレームにおける出力値に対するしきい値の間隔を拡大
するべくしきい値を変更し、他の場合は所定のしきい値
を適用する。例えばコンピュータグラフィックス等の表
示領域についてはしきい値の変更操作によってスパーク
リングノイズ等の発生が防止され、自然画像等の表示領
域についてはしきい値の変更による画像劣化が防止され
る。

【００２７】また、上記の目的を達成する本発明の画像
処理方法は、複数フレームで形成されるディスプレイ用
の画像を形成する第１の階調数を有する第１画像データ
を第２の階調数を有する第２画像データへ変換する画像
処理方法であって、前記第１画像データの各画素値を設
定されたしきい値に基づいて第２の画像データにおける
画素値へ変換する変換工程と、前記変換工程で得られた
第２画像データの画素値を保持する保持工程と、前記第
１画像データ中の各画素の属性を検出する検出工程と、
前記保持工程に保持された前記処理対象となっている画
素に対応する前フレームの画素値と、前記検出工程で検
出された該画素の属性とに基づいて、前記変換工程にお
ける該画素に対するしきい値を制御する制御工程とを備
える。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の好適な実施形態を説明する。

【００２９】［第１の実施形態］図１は、本実施形態に
よるディスプレイ・インターフェース・システムの構成
を示すブロック図である。このシステムでは、ラスタ・
フレーム化された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のアナ
ログ動画像信号を入力し、これをＡ／Ｄ変換器１０１に
よって各色８ビットの多値ディジタル信号に変換する。
１０２はＰＬＬ回路であり、画像信号中の同期信号を入
力して、ドットクロックを発生し、これをＡ／Ｄ変換器
１０１へ供給する。Ａ／Ｄ変換器１０１はドットクロッ
クに同期して入力されたアナログ動画信号をサンプリン
グし、その多値ディジタル信号を出力する。

【００３０】ヒステリシス誤差拡散処理回路１０３は、
Ａ／Ｄ変換器１０１よりの多値ディジタル信号を入力
し、ヒステリシス誤差拡散処理を行って、その結果をフ
レームメモリ１０４に蓄える（ヒステリシス誤差拡散処
理のアルゴリズムおよび回路構成のブロック図について
は後述する）。

【００３１】画像属性検出回路１０５は、Ａ／Ｄ変換器
１０１よりの多値ディジタル信号を読み込んで各画素位
置における画像属性を調べ、結果を画像属性情報メモリ
１０６に書き込む（画像属性の具体的な内容については
後述する）。ヒステリシス誤差拡散処理回路１０３はこ
の画像属性情報メモリ１０６から、処理しようとしてい
る画素の属性情報を読み出し、その情報を用いてヒステ
リシス誤差拡散処理に用いるしきい値を決定する。

【００３２】一方、動き検出回路１０８は、Ａ／Ｄ変換
器１０１よりの多値ディジタル信号を入力し、前フレー
ムの画像から変化のあったラインを検出して、その情報
を部分書換ライン情報メモリ１０９に書き込む。

【００３３】ＦＬＣＤ１１０には、駆動走査のための電
界を各表示セルに印加した後、電界を取り去ってもその
表示状態が保たれるという性質（いわゆるメモリ性）が
あることが知られている。この性質を利用して、ＣＲＴ
ディスプレイ等の他のデバイスの駆動に見られるような
規則的な走査ではなく、変化の検出されたラインを優先
的に走査することによって画像の変化に対する素早い応
答性と安定した表示を両立することができる。そこで、
メモリ／走査制御回路１０７は部分書換ライン情報メモ
リ１０９に書き込まれた情報に基づいて、前フレームか
ら変化のあったラインを優先的にスキャンするよう、Ｆ
ＬＣＤ１１０にデータを転送するラインの順序を制御す
る。ＦＬＣＤ１１０は、受け取った表示データを指定さ
れたラインに表示する。

【００３４】以上のような構成により、本実施形態のヒ
ステリシス誤差拡散回路１０３は、処理対象の画素の画
像属性情報を画像属性情報メモリ１０６より獲得し、そ
の画像属性情報に基づいて当該画素の誤差拡散処理に適
用するしきい値を制御する。第１の実施形態では、画像
属性情報として各画素位置における画像信号の変化を用
いた場合を説明する。

【００３５】図２は、画像属性情報として各画素位置に
おける画像信号の変化を用いたディスプレイ・インター
フェース・システムの構成を示すブロック図である。図
２において、図１に示した構成と同じ機能を有する構成
には図１と同一の番号を付してある。本例では、画像属
性情報として画像信号の変化を用いるので、画像属性検
出回路１０５は画像信号の変化を検出するものとなる。
従って、図１における画像属性検出回路１０５は動き検
出回路１０８で兼用される。更に、画像属性情報メモリ
１０６には画像の変化を示す情報が格納されることにな
り、図２ではこれを動き情報メモリ３０６としてある。

【００３６】即ち、図２の構成においては、動き検出回
路３０５が各画素位置における画像信号の変化を検出し
た結果を動き情報メモリ３０６に書き込み、ヒステリシ
ス誤差拡散処理回路１０３は各画素データを処理する前
に、その動き情報を読み出し、これを画素属性情報とし
て用いて処理を行う。

【００３７】ここで、ヒステリシス誤差拡散処理のアル
ゴリズムについて説明する。図３は、出力信号が４値
（２ビット）の場合に通常用いられるしきい値を示す図
である。単純な誤差拡散処理では、拡散誤差によって補
正された入力信号値が、出力可能な４値以外であった場
合、入力信号はその値をはさむ出力可能な２つの値の間
にあるしきい値と比較され、それら２つの値のいずれか
が出力信号値として選択される。

【００３８】例えば、補正済み入力信号値が１１０であ
ったとする。この場合、出力可能な２つの値（８５、１
７０）の間にあるしきい値は１２８であり、入力値と比
較すべきしきい値は１２８である。ここで、１１０＜１
２８であるから、出力信号値は８５、拡散すべき誤差の
値は＋２５となる。

【００３９】これに対して、ヒステリシス誤差拡散処理
では、フレームバッファに記憶されている前フレームの
出力結果に応じて、しきい値を操作する。図４はヒステ
リシス誤差拡散処理におけるしきい値操作の一例を示す
図である。

【００４０】しきい値操作の方針は、前フレームの出力
信号値が今回の補正済み入力信号値より小さい場合は、
しきい値を上方向に変化させ（例えば＋２０変化させ
る）、逆に前フレームの出力値が今回の補正済み入力信
号値より大きい場合は、しきい値を下方向に変化させる
（例えば−２０変化させる）というものである。図４に
示されるように、補正済み入力信号値が１１０で、前フ
レームの出力信号値が８５の場合、しきい値は１４８に
変化させられる。したがって、出力信号値は８５にな
る。一方、補正済み入力信号値が同じ１１０でも、前フ
レームの出力信号値が１７０であった場合は、しきい値
が１０８に変化させられるので、その出力信号値は１７
０になる。

【００４１】図５はヒステリシス誤差拡散回路１０３の
構成を示すブロック図である。入力された原入力信号値
は入力値補正回路６０１に入力される。入力値補正回路
６０１は拡散誤差メモリ６０５に記憶されている現在処
理中の画素位置に拡散／累積された誤差を読み出し、こ
の誤差値と原入力信号値との和を計算して補正入力信号
値として出力する。入力／しきい値比較回路６０２は、
フレームメモリ１０４から現在処理中の画素位置のデー
タ（前フレームのデータ）を読み出し、そのデータと補
正入力信号値の大きさに応じてしきい値メモリ６０３か
ら然るべきしきい値を選択して読み出す。

【００４２】しきい値メモリ６０３から読み出されたし
きい値と補正入力信号値とを比較した結果にもとづいて
量子化メモリ６０４から出力値を読み出してフレームメ
モリ１０４に書き込む。一方、誤差計算回路６０７は補
正入力信号値に対する出力信号値の誤差の値を計算し、
拡散誤差計算回路６０６に出力する。拡散誤差計算回路
６０６は、所定の誤差拡散マトリクス（例えば図１６に
示したような誤差拡散マトリクス）を用いて周辺画素に
拡散する誤差の値を計算し、得られた値を拡散誤差メモ
リ６０５の対応する位置に書き込む。

【００４３】図６と図７は、入力／しきい値比較回路６
０２の動作アルゴリズムを示すフローチャートである。
図中、ｑ（ｉ）（ｉ＝０，１，２，３）は出力可能な値
で、ｉの大きさの順に０、８５、１７０、２５５を表わ
す。

【００４４】ステップＳ８０１、Ｓ８０３、Ｓ８０５に
おいて入力／しきい値比較回路６０２は補正入力信号値
とｑ（ｉ）とを順次比較し、補正入力信号値がどの出力
可能値に等しいか、または等しいものがない場合はどの
出力可能値に最も近くかつ大きいかを調べ、その出力可
能値ｑ（ｉ）のｉの値を得る（ステップＳ８０２、Ｓ８
０４、Ｓ８０６、Ｓ８０７）。

【００４５】次に、ステップＳ９０１（図７）におい
て、動き情報メモリ３０６から現在処理中の画素が属す
るグループの動き情報を読み出し、それとフレームメモ
リ３０４中の前フレームの同じ画素位置における出力値
により、ｉの値に対応するＴｈ、Ｔｈ＋またはＴｈ−の
いずれかをしきい値テーブルより選択する。図８は、本
実施形態におけるしきい値テーブル示す図である。しき
い値テーブルには、各インデックス（ｉ＝０〜３）に対
応して、標準しきい値Ｔｈ、上位しきい値Ｔｈ＋、下位
しきい値Ｔｈ−が格納されている。なお、Ｔｈ、Ｔｈ＋
またはＴｈ−の選択のしかたについては後述する。最後
に補正入力信号値と選択されたしきい値とを比較し、そ
の結果に応じてｑ（ｉ）またはｑ（ｉ＋１）のいずれか
一方を出力する。

【００４６】次に、図２における動き検出回路１０８に
ついて説明する。本実施形態における動き検出回路３０
５は、所定個数の画素を含むグループ毎に動きの有無を
検出する。

【００４７】図９は、ディスプレイ全画面を８×８画素
のグループに分割した様子を示した図である。動き検出
回路１０８は、フレーム間の画素データの動き（変化）
をこのグループ単位で検出するものであり、その検出方
法は、ディザ法をもとにしたものである。

【００４８】図１０は本実施形態の動き検出回路の構成
を示すブロック図である。入力／ディザしきい値比較回
路１１０１はＲ／Ｇ／Ｂの原入力信号を受け取るととも
に、ディザしきい値メモリ１１０２に記憶されているし
きい値を処理中の画素の位置に応じて選択して取り込
む。そして、原入力信号としきい値とを比較し、その結
果得られるディザ・データを出力する。なお、このディ
ザ処理の結果は表示には用いないため、必ずしもＦＬＣ
Ｄ１１０の表示色数と対応したビット数のディザ処理を
行う必要はない。したがって、本例では、回路の簡略化
のため、２値のディザ処理を各色ごとに行うこととす
る。

【００４９】入力／ディザしきい値比較回路１１０２の
出力結果（現ディザ。データという）は引き続いてディ
ザ・データ比較回路１１０３に入力される。ディザ・デ
ータ比較回路１１０３は、前フレームの同じ位置に当た
るディザ・データ（前ディザ・データという）をディザ
・データ・メモリ１１０４から読み出し、入力／ディザ
しきい値比較回路１１０１からの現ディザ・データと比
較する。比較の結果、Ｒ、Ｇ、Ｂ全てにおいて現ディザ
・データと前ディザ・データとが同じだった場合には、
動き情報メモリ３０６の中における、処理中の画素が属
するグループに対応した記憶位置に”１”を、Ｒ、Ｇ、
Ｂのうちどれか一つでも異なる場合には”０”を、すで
に書き込まれている値との論理和をとって書き込む。た
だし、グループの先頭の画素の場合は、”１”または”
０”をそのまま上書きする。このようにして動き情報メ
モリ３０６には、グループ単位の動き情報（動きの有る
場合が０で、無い場合が１で示される）が格納されるこ
とになる。

【００５０】また、図１１は本実施形態における動き情
報メモリの構成を表すブロック図である。図１１に示す
ように、動き情報メモリ３０６の内部は、等しい容量の
メモリを備えた２つのバンクＡ１２０３、バンクＢ１２
０４から成るダブルバッファ構成をとっている。そし
て、動き検出回路３０５からの書き込みと、ヒステリシ
ス誤差拡散処理回路３０３からの読み出しとが排他的に
なるように保ったまま、フレーム単位に交互に入れ替わ
るよう制御されている。即ち、例えばバンクＡ１２０３
に対して動き検出回路３０５より動き情報が格納される
フレーム期間では、バンクＢ１２０４から前フレームの
動き情報が画像属性情報としてヒステリシス誤差拡散処
理回路１０３より読み出される。

【００５１】ヒステリシス誤差拡散処理回路は、前述の
ように動き情報メモリ３０６に記憶されている、現在処
理中の画素が属するグループの前フレームにおける動き
情報を用いてしきい値の選択を行う（ステップＳ９０
１）が、この処理手順を以下に説明する。

【００５２】図１２は本実施形態におけるしきい値の選
択手順を説明するフローチャートである。ステップＳ１
２０１において、入力／しきい値比較回路６０２は現在
の処理対象の画素が属するグループの動き情報を動き情
報メモリ３０６より獲得する。ステップＳ１２０２で
は、当該画素のグループの動き情報が「０（動き有
り）」か「１（動き無し）」かを判定する。ステップＳ
１２０２において、動き有りと判定された場合はステッ
プＳ１２０３へ進む。ステップＳ１２０３では、インデ
ックスｉの標準しきい値Ｔｈ（図８参照）をしきい値メ
モリ６０３より読出し、当該画素の誤差拡散処理のしき
い値とする。即ち、動き情報の値が”０”の場合は、前
フレームの出力信号値によらずしきい値はＴｈを選択す
る。

【００５３】一方、ステップＳ１２０２において動き無
しと判定された場合は、ステップＳ１２０４へ進み、前
フレームの当該画素に対応する出力値をフレームメモリ
１０４より獲得する。そして、ステップＳ１２０５にお
いてインデックスｉの標準しきい値Ｔｈと、ステップＳ
１２０４で獲得した前フレームの出力値とを比較する。
そして、前フレームの出力値のほうがインデックスｉの
標準しきい値よりも小さい場合は、ステップＳ１２０６
からステップＳ１２０７へ進み、インデックスｉの上位
しきい値Ｔｈ＋を選択し、当該画素の誤差拡散処理のし
きい値とする。一方、前フレームの出力値がインデック
スｉの標準しきい値以上の場合は、ステップＳ１２０６
からステップＳ１２０８へ進み、インデックスｉの下位
しきい値Ｔｈ−を選択し、当該画素の誤差拡散処理のし
きい値とする。

【００５４】以上のように、動き情報の値が”１”の場
合は、前フレームの出力信号値とＴｈとを比較し、Ｔｈ
の方が大きい場合はＴｈ＋を、Ｔｈの方が小さい場合に
はＴｈ−を選択する。

【００５５】ところで、ディザ・データ比較回路１１０
３における比較結果は部分書換ライン情報メモリ１０９
にも書き込まれる。図１３は、動きが検出された場合の
処理の概念を表した図である。同図に示されているよう
に、部分書換ライン情報メモリ１０９は各ラインに対応
した１ビットのフラグ（部分書換フラグ１３０２）を持
つ。ディザ・データ比較回路１１０３における比較の結
果、現フレームと前フレームのディザ・データが異なっ
ている場合は、当該画素が含まれるラインに対応するフ
ラグのすべてがセットされる。両ディザ・データが同じ
場合は、フラグへの書き込みは行われない。

【００５６】この一方で、メモリ／走査制御回路１０７
は、これらのフラグを順に決められた順序で調べ、セッ
トされたフラグを発見すると直ちにそのラインを書き換
えるようにＦＬＣＤ３０９に指示を与え、同時に対応す
るフラグをリセットする。なお、上に述べた動き検出回
路１０８とメモリ／走査制御回路１０７からの部分書換
フラグ１３０２に対するアクセスは非同期に行われる。

【００５７】ディザ・データ比較回路１１０３はグルー
プ単位動き情報メモリ１１０５と部分書換ライン情報メ
モリ１１０６への書き込みを行った後、ディザ・データ
・メモリ１１０４の所定の位置に現フレームのディザ・
データを書き込む。

【００５８】以上説明したように、第１の実施形態によ
れば、動きが検出されたグループ内の画素に対しては前
フレームの出力値に関係なく標準しきい値を用い、動き
の検出されなかったグループ内の画素に対しては前フレ
ームの出力値に応じてしきい値を変更して誤差拡散処理
を行う。このため、スパークリングノイズを低減すると
共に、動画部分における画質の劣化が低減される。

【００５９】［第２の実施形態］第２の実施形態とし
て、図１の画像属性検出回路１０５において画像情報の
動き（変化）でなく画像の特徴を検出し、それによって
ヒステリシス誤差拡散回路１０３の処理を変化させる構
成について説明する。

【００６０】図１４は、第２の実施形態による画像属性
検出回路１０５の内部構成を示したブロック図である。
Ｒ／Ｇ／Ｂの原入力値はいったん画像データ・メモリ１
４０１に蓄えられる。画像周波数特性検出回路１４０２
は、画像データ・メモリ１４０１に蓄えられたデータに
対してＤＣＴ（Discrete Cosine Tranform）による周波
数解析を８×８のブロック・グループごとに行う。その
結果、低周波数と高周波数の両端付近のうち少なくとも
一方にピークを持つ場合にはそのグループの画像属性情
報として”１”を、それ以外の場合にはそのグループの
画像属性情報として”０”を画像属性情報メモリ１０６
の当該グループに対応する記憶位置に書き込む（上書
き）。これは、前者が文字や線画等の画像、後者が自然
画像の特徴を抽出しようとするものであるが、この方法
以外でも同様の結果が得られる方法であればそれを用い
ることも可能である。

【００６１】ところで、画像属性検出回路１４０４（図
１中の１０５に相当）による画像属性の検出は必ずしも
毎フレーム行う必要はなく、ヒステリシス誤差拡散処理
と非同期に行ってよい。したがって、画像データ・メモ
リ１４０１は一画面分のメモリ容量を必要とせず、１フ
レームの期間内で上記のように画像属性を検出できる画
像領域に対応した容量のみで構わない。ここでは、８×
８グループの横一列分の容量とする。即ち、毎フレーム
毎に画像属性を調べることが理想的ではあるが、一般に
自然画像／コンピュータ生成画像といった画像属性がフ
レーム単位に変化することは少ないと考えられる。そこ
で、例えば各ピクセルについては数フレームに１回調べ
て画像属性情報メモリ１０６を更新すれば十分であり、
そうすれば画像データメモリ１４０１として必要なメモ
リ量も１フレーム期間に処理できる容量で足りることに
なる。但し、画像属性として画像の変更の有無を用いる
場合はその限りではないが、この場合には図２のような
構成とし、画像データメモリ１４０１は使用しない。

【００６２】しきい値を選択する処理は第１の実施形態
（図１２）と同様である。即ち、ヒステリシス誤差拡散
処理回路１０３は、処理を行う際に、処理しようとして
いる画素が属する画素グループの画像属性情報を画像属
性情報メモリ１０６から読み出し、その値が”１”の場
合はしきい値を前フレームの処理結果を用いてＴｈ＋ま
たはＴｈ−のいずれかをもちいて誤差拡散処理を行う
（ステップＳ１２０１、Ｓ１２０２、Ｓ１２０４〜Ｓ１
２０８）。しかし、画像属性情報の値が”０”の場合
は、前フレームの処理結果によらずＴｈをしきい値とし
て用いる（ステップＳ１２０３）。

【００６３】以上説明したように、第２の実施形態によ
れば、文字や線画等のコンピュータグラフィックス画像
の領域についてはヒステリシス誤差拡散処理を実行し、
自然画の領域については通常の誤差拡散処理が適用され
るようになる。コンピュータグラフィックス画像上で発
生し易いスパークリング・ノイズを低減すると共に、自
然画等を高画質に表示することが可能となる。

【００６４】［第３の実施形態］上述の第１及び第２の
実施形態ではヒステリシス誤差拡散処理が用いられた。
第３の実施形態では、ヒステリシス誤差拡散処理の代り
にヒステリシス・ディザを用いる。即ち、図１のヒステ
リシス誤差拡散回路１０３をヒステリシスディザ回路で
置き換えた構成とする。

【００６５】図１５は第３の実施形態におけるヒステリ
シス・ディザ回路の構成を示すブロック図である。同図
からわかるように、一般に、狭義のディザ処理では発生
する誤差を周辺画素に拡散しないため、ヒステリシス誤
差拡散回路（図６）における入力値補正回路６０１、誤
差計算回路６０７、拡散誤差計算回路６０６、拡散誤差
メモリ６０５に相当するものが必要ない。しかし、それ
以外は、誤差拡散処理の場合とディザの場合で、構成上
共通とすることができる。すなわち、ヒステリシス・デ
ィザ処理の中で、前フレームの当該画素位置におけるデ
ィザ処理結果を参照し、同時に当該画素の画像属性を参
照し、両者をもとにしてしきい値の変更を行う。

【００６６】よって、ヒステリシス・ディザの場合は、
図１及び図２のブロック図で単にヒステリシス誤差拡散
処理回路１０３をディザ処理回路１７００に置き換えれ
ばよい。また、しきい値操作も誤差拡散の場合と同じ要
領で行えばよい。

【００６７】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。

【００６８】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。

【００６９】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【００７０】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【００７１】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００７２】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像中の画素の属性を調べ、それにもとづいてヒステリ
シスを考慮したしきい値操作の変化量を制御することが
可能となり、しきい値操作によって新たに発生する画質
劣化を抑えることができる。よって、複数フレームの画
像を順次表示して表示画像を形成するに際して、ノイズ
条件下等におけるディジタル中間調処理表示の品位が改
善される。

【００７４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態によるディスプレイ・インターフェ
ース・システムの構成を示すブロック図である。

【図２】画像属性情報として各画素位置における画像信
号の変化を用いたディスプレイ・インターフェース・シ
ステムの構成を示すブロック図である。

【図３】２ビット誤差拡散処理で通常用いられるしきい
値を示す図である。

【図４】ヒステリシス誤差拡散処理におけるしきい値操
作の一例を示す図である。

【図５】ヒステリシス誤差拡散回路１０３の構成を示す
ブロック図である。

【図６】入力／しきい値比較回路６０２の動作アルゴリ
ズムを示すフローチャートである。

【図７】入力／しきい値比較回路６０２の動作アルゴリ
ズムを示すフローチャートである。

【図８】本実施形態におけるしきい値テーブル示す図で
ある。

【図９】ディスプレイ全画面を８×８画素のグループに
分割した様子を示した図である。

【図１０】本実施形態の動き検出回路の構成を示すブロ
ック図である。

【図１１】本実施形態における動き情報メモリの構成を
表すブロック図である。

【図１２】本実施形態におけるしきい値の選択手順を説
明するフローチャートである。

【図１３】動きが検出された場合の処理の概念を表した
図である。

【図１４】第２の実施形態による画像属性検出回路１０
５の内部構成を示したブロック図である。

【図１５】第３の実施形態におけるヒステリシス・ディ
ザ回路の構成を示すブロック図である。

【図１６】一般的な誤差拡散テーブルの一例を示す図で
ある。

【図１７】注目画素に対する誤差拡散の影響を説明する
図である。

【符号の説明】

１０１Ａ／Ｄ変換器１０２ＰＬＬ１０３ヒステリシス誤差拡散処理回路１０４フレーム・メモリ１０５画像属性検出回路１０６画像属性メモリ１０７メモリ／走査制御回路１０８動き検出回路１０９部分書換ライン情報メモリ１１０ＦＬＣＤ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 1/405 Ｇ０６Ｆ 15/68 ３１０Ａ 5/66 Ｈ０４Ｎ 1/40 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数フレームで形成されるディスプレイ
用の画像を形成する第１の階調数を有する第１画像デー
タを第２の階調数を有する第２画像データへ変換する画
像処理装置であって、前記第１画像データの各画素値を設定されたしきい値に
基づいて第２の画像データにおける画素値へ変換する変
換手段と、前記変換手段で得られた第２画像データの画素値を保持
する保持手段と、前記第１画像データ中の各画素の属性を検出する検出手
段と、前記保持手段に保持された前記処理対象となっている画
素に対応する前フレームの画素値と、前記検出手段で検
出された該画素の属性とに基づいて、前記変換手段にお
ける該画素に対するしきい値を制御する制御手段とを備
えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】前記変換手段は、誤差拡散処理によって
前記第１画像データの各画素値を第２の画像データにお
ける画素値へ変換し、前記制御手段は、前記処理対象となっている画素に対応
する前フレームの画素値と、該画素の属性とに基づい
て、前記誤差拡散処理で用いられる、該画素に適用する
しきい値を制御することを特徴とする請求項１に記載の
画像処理装置。
【請求項３】前記変換手段は、ディザ処理によって前
記第１画像データの各画素値を第２の画像データにおけ
る画素値へ変換し、前記制御手段は、前記処理対象となっている画素に対応
する前フレームの画素値と、該画素の属性とに基づい
て、前記ディザ処理におけるディザマトリクス内の該画
素に適用するしきい値を制御することを特徴とする請求
項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】前記検出手段は、複数の画素を含むグル
ープを単位として属性を検出することを特徴とする請求
項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】前記グループは、１フレームの画像をｐ
個×ｑ個に分割して得られるＭ×Ｎ画素のブロックであ
ることを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】前記検出手段は、各グループ内の画像の
特徴に基づいて各グループの属性を検出することを特徴
とする請求項４又は５に記画像処理装置。
【請求項７】前記検出手段は、前記各グループ内の画
像が前フレームの画像より変化したか否かに基づいて各
グループの属性を検出することを特徴とする請求項４又
は５に記載の画像処理装置。
【請求項８】前記制御手段は、前記検出手段において
前記処理対象の画素が属するグループの画像が変化して
いると検出された場合は所定のしきい値を用い、該グル
ープの画像が変化していないと検出された場合は該画素
の前フレームにおける出力値に対するしきい値の間隔を
拡大するべくしきい値を変更することを特徴とする請求
項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】前記検出手段は、各グループ内の画像の
周波数特性に基づいて各グループの属性を検出すること
を特徴とする請求項４又は５に規制の画像処理装置。
【請求項１０】前記検出手段は、各グループの画像の
周波数特性において、低周波成分と高周波成分の少なく
とも一方にピークが存在するか否かに基づいて各グルー
プの属性を検出することを特徴とする請求項９に記載の
画像処理装置。
【請求項１１】前記制御手段は、前記検出手段におい
て前記処理対象の画素が属するグループの画像の周波数
特性において低周波成分と高周波成分の少なくとも一方
にピークが検出された場合に該画素の前フレームにおけ
る出力値に対するしきい値の間隔を拡大するべくしきい
値を変更し、他の場合は所定のしきい値を適用すること
を特徴とする請求項１０に記載の画像処理装置。
【請求項１２】複数フレームで形成されるディスプレ
イ用の画像を形成する第１の階調数を有する第１画像デ
ータを第２の階調数を有する第２画像データへ変換する
画像処理方法であって、前記第１画像データの各画素値を設定されたしきい値に
基づいて第２の画像データにおける画素値へ変換する変
換工程と、前記変換工程で得られた第２画像データの画素値を保持
する保持工程と、前記第１画像データ中の各画素の属性を検出する検出工
程と、前記保持工程に保持された前記処理対象となっている画
素に対応する前フレームの画素値と、前記検出工程で検
出された該画素の属性とに基づいて、前記変換工程にお
ける該画素に対するしきい値を制御する制御工程とを備
えることを特徴とする画像処理方法。