(57)【要約】【課題】現在画素の輝度および画素間の輝度差を考慮して二進化処理を行う二進化装置及び方法を提供する。【解決手段】映像で画素の領域特性によって現在画素に対する局部適応臨界値を検出する検出器と、局部適応臨界値と画素の値とを比較して画素に対応する二進画素値を出力する比較器とを含む映像二進化装置。これにより、局部適応臨界値を検出する時、高周波成分に関する局部平均パラメータＦＬｏｃは局部的にウィンドウされた領域によって調節した後で提供される。既存の方式に比べて二進化出力映像でのブラック画素からホワイト画素に、あるいはホワイト画素からブラック画素に変更される頻度数を下げることができて相対的に高周波成分が減少した映像を得ることができるので出力された二進化映像に対する圧縮率を向上させることができる。【選択図】　　　図５
2004015805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される映像を二進化映像に出力するための二進化装置において、
前記入力映像から現在画素の領域特性によって前記現在画素に対する局部適応臨界値を検出する検出器と、
前記検出器から検出された局部適応臨界値と前記現在画素の値とを比較し、前記比較結果に基づいて前記現在画素に対応する二進画素値を出力する比較器とを含む映像の二進化装置。
【請求項２】
前記検出器は前記現在画素を基準とした所定領域に含まれた画素の値と前記所定領域に含まれた画素の平均画素値とを利用して前記入力映像から前記所定領域の映像特性を検出することを特徴とする請求項１記載の映像の二進化装置。
【請求項３】
前記検出器は前記平均画素値と、前記現在画素の位置に対応する所定のマスク臨界値と、前記入力される映像に対するオフセットとを前記所定領域の映像特性によって発生するパラメータにより変更して前記局部適応臨界値を検出する請求項２記載の映像の二進化装置。
【請求項４】
前記パラメータは前記所定の領域で表現せねばならない高周波成分の程度によって決定されることを特徴とする請求項３に記載の映像の二進化装置。
【請求項５】
入力される映像を二進化映像に出力するための二進化装置において、
現在画素を基準に前記入力される映像領域を局部的にウィンドウして局部的にウィンドウされた領域を形成する局部的なウィンドウ部と、
前記局部的にウィンドウされた領域に画素値の局部平均を検出する局部平均検出部と、
前記現在画素に対応するマスク臨界値を発生させるマスク臨界値発生部と、
前記入力される映像のオフセットを発生させるオフセット発生部と、
前記局部的にウィンドウされた領域に含まれる画素の画素値と前記局部平均とを利用して前記局部平均加重値、前記マスク臨界値加重値及びオフセット加重値を提供する加重値提供部と、
前記加重値提供部から提供される加重値により影響された局部平均、マスク臨界値及びオフセットを利用して前記現在画素に対する局部適応臨界値を検出する検出部と、
前記局部適応臨界値と前記現在画素値とを比較して前記現在画素に対応する二進画素値を出力する比較器とを含む映像の二進化装置。
【請求項６】
前記局部平均検出部は、各画素の方向性フィルタ係数と前記局部的にウィンドウされた領域に各画素の画素値に対する演算を行って局部平均を検出する請求項５に記載の映像の二進化装置。
【請求項７】
前記局部平均検出部は、下記式で各画素の方向性フィルタ係数ａｉｊと前記局部的にウィンドウされた領域に画素の各画素の値Ｉ（ｘ，ｙ）とを使用して局部平均を検出する請求項５に記載の映像の二進化装置。
【数１】
2004015805.tif 000008
（前記式で、ＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）は局部平均であり、ｘ−ｉΔｘはｘ軸が画素の位置であり、ｙ−ｊΔｙはｙ軸画素の位置である。）
【請求項８】
前記加重値提供部は、
少なくとも前記局部平均加重値、マスク臨界値加重値及びオフセット加重値を貯蔵しているテーブルと、
前記局部平均及び前記局部的にウィンドウされた領域に含まれた画素値に対する演算を行い、前記局部的にウィンドウされた領域の映像特性を検出する検出器と、
前記検出器から検出された映像特性により局部平均加重値、マスク臨界値加重値、オフセット加重値が前記テーブルから出力されるように前記テーブルに対するアドレスを発生させるアドレス発生器とを含む請求項５に記載の映像の二進化装置。
【請求項９】
前記検出器は前記局部的にウィンドウされた領域に含まれた画素値のうち最小値と最大値との差および前記局部平均を利用して前記映像特性を検出することを特徴とする請求項８に記載の映像の二進化装置。
【請求項１０】
前記テーブルに貯蔵された、少なくとも局部平均加重値、マスク臨界値加重値、オフセット加重値は前記入力映像に対する対比度、境界強調を考慮して事前に設定されることを特徴とする請求項８に記載の映像の二進化装置。
【請求項１１】
前記検出部は、
前記局部平均に前記加重値提供部から提供される局部平均加重値を乗算して第１結果を生成する第１乗算器と、
前記マスク臨界値発生部で発生するマスク臨界値に前記加重値提供部から提供されるマスク臨界値加重値を乗算して第２結果を生成する第２乗算器と、
前記オフセット発生部で発生するオフセットに前記加重値提供部から提供されるオフセット加重値を乗算して第３結果を生成する第３乗算器と、
前記第１ないし第３結果を加算し、加算された結果を前記局部適応臨界値に出力する加算器とを含む請求項５に記載の映像の二進化装置。
【請求項１２】
前記検出部は、下記式で局部平均加重値、マスク臨界値加重値及びオフセット加重値と、前記局部平均、マスク臨界値及びオフセットを用いて前記局部適応臨界値を検出することを特徴とする請求項５に記載の映像の二進化装置。
【数２】
2004015805.tif 000009
（前記式でＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）は前記局部平均であり、ＦＬｏｃは前記局部平均の加重値であり、Ｍ（ｘ，ｙ）は前記マスク臨界値であり、ＦＭａｓｋは前記マスク臨界値の加重値であり、ｏｆｆｓｅｔは前記オフセットであり、Ｆｏｆｆｓｅｔは前記オフセットの加重値である。）
【請求項１３】
前記局部平均の加重値は前記入力される映像に対する高域通過フィルタリングを制御し、前記マスク臨界値の加重値は前記局部適応臨界値に対する前記マスク臨界値の反映比率を制御し、前記オフセット加重値は前記局部適応臨界値に前記オフセットの反映比率を制御することを特徴とする請求項１２に記載の映像の二進化装置。
【請求項１４】
前記局部的なウィンドウ部は前記現在画素を基準に左側上段に位置した画素、上段に位置した画素、右側上段に位置した画素及び左側に位置した画素が含まれるようにウィンドウすることを特徴とする請求項５に記載の映像の二進化装置。
【請求項１５】
入力される映像を二進化映像に出力するための映像二進化方法において、
前記入力映像の現在画素の領域特性によって前記現在画素に対する局部適応臨界値を検出する段階と、
前記検出された局部適応臨界値と前記現在画素の値とを比較して前記現在画素に対応する二進画素値を出力する段階とを含む映像の二進化方法。
【請求項１６】
前記局部適応臨界値検出段階は、前記現在画素を基準とした所定領域に含まれた画素の平均と前記現在画素の位置に対応する所定のマスク臨界値及び前記入力される映像のオフセットを前記映像での前記所定領域の映像特性によって発生するパラメータにより変更して前記局部適応臨界値を検出することを特徴とする請求項１５に記載の映像の二進化方法。
【請求項１７】
前記パラメータは前記所定領域で表現しようとする高周波成分の程度によって決定されることを特徴とする請求項１６に記載の映像の二進化方法。
【請求項１８】
入力される映像を二進化映像に出力するための映像二進化方法において、
現在画素を基準に前記入力される映像を局部的にウィンドウし、ウィンドウされた領域を生成する段階と、
前記局部的にウィンドウされた領域の平均を検出して局部平均を生成する段階と、
前記現在画素に対応するマスク臨界値と前記入力される映像のオフセットとを発生させる段階と、
前記局部的にウィンドウされた領域に含まれる画素値と前記局部平均とを利用して前記局部平均加重値、前記マスク臨界値加重値及びオフセット加重値を提供する段階と、
前記各加重値により影響された局部平均、マスク臨界値及びオフセットを利用して前記現在画素に対する局部適応臨界値を検出する段階と、
前記局部適応臨界値と前記現在画素値とを比較して前記現在画素に対応する二進画素値を出力する段階とを含む映像の二進化方法。
【請求項１９】
前記局部平均検出段階は各画素の方向性フィルタ係数と各画素の値とを下記式のように演算して前記局部平均を検出する請求項１８に記載の映像の二進化方法。
【数３】
2004015805.tif 000010
（前記式で、ＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）は局部平均であり、ｘ−ｉΔｘはｘ軸が画素の位置であり、ｙ−ｊΔｙはｙ軸画素の位置である。）
【請求項２０】
前記局部適応臨界値検出段階は、下記式で前記局部平均加重値、マスク臨界値加重値及びオフセット加重値と前記局部平均、マスク臨界値及びオフセットを使用して行われる請求項１８に記載の映像の二進化方法。
【数４】
2004015805.tif 000011
（前記式でＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）は前記局部平均であり、ＦＬｏｃは前記局部平均の加重値であり、Ｍ（ｘ，ｙ）は前記マスク臨界値であり、ＦＭａｓｋは前記マスク臨界値の加重値であり、ｏｆｆｓｅｔは前記オフセットであり、Ｆｏｆｆｓｅｔは前記オフセットの加重値である。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は連続階調映像を二進化されたデータに出力できる装置及び方法に係り、特に、出力される映像の画質を向上させるために映像を二進化する装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続階調映像は２次元空間上の画素値で構成される。二進化装置は出力値を二進値に制限した装置である。例えば、前記二進化装置はファクシミリ、プリンタ、デジタル複写機及びＬＣＤパネルなどの装置に適用される。
二進化装置は連続階調映像が入力されれば、連続階調値を二レベル（０または１）に単純化させて出力する。このために、既存の二進化装置は現在処理される画素の位置による臨界値に入力される画素をマスキングする。
【０００３】
図１は既存の二進化装置のブロック図である。図１を参照すれば既存の二進化装置はカウンタユニット１００、メモリアドレス発生器１１０、メモリ１２０及び比較器１３０を含む。
カウンタユニット１００は現在入力される画素Ｉ（ｘ，ｙ）に対する２次元映像での位置情報を出力する。カウンタユニット１００は連続階調映像が２次元映像の左側上段から右側下段に移動しながら一画素ずつ入力されるという点を考慮して前記位置情報を出力する。したがって、カウンタユニット１００はｘ軸位置カウンタ１０１とｙ軸位置カウンタ１０２とを含む。ｘ軸位置カウンタ１０１は現在入力される画素Ｉ（ｘ，ｙ）の２次元映像でのｘ軸位置に割り当てる値を出力する。ｙ軸位置カウンタ１０２は現在入力される画素Ｉ（ｘ，ｙ）の２次元映像でのｙ軸位置に割り当てる値を出力する。
【０００４】
メモリアドレス発生器１１０は、カウンタユニット１００から出力されるｘ軸位置情報とｙ軸位置情報とに対応する１次元メモリアドレスと制御信号とを発生させる。制御信号はメモリ１２０に対する読取りモードを制御する信号である。メモリ１２０は２次元映像の各画素に対応するマスク臨界値を貯蔵している。メモリアドレス発生器１１０からメモリアドレス及び制御信号が伝送されれば、メモリ１２０は現在入力される画素Ｉ（ｘ，ｙ）に対する所定のマスク臨界値Ｍ（ｘ，ｙ）を出力する。
【０００５】
比較器１３０は入力される画素Ｉ（ｘ，ｙ）の値とマスク臨界値Ｍ（ｘ，ｙ）とを比較して前記入力される画素Ｉ（ｘ，ｙ）に対する二進画素値Ｂ（ｘ，ｙ）を出力する。例えば、入力される画素Ｉ（ｘ，ｙ）が前記マスク臨界値Ｍ（ｘ，ｙ）より大きければ、比較器１３０は‘１’を二進画素値に出力する。入力される画素Ｉ（ｘ，ｙ）が前記マスク臨界値Ｍ（ｘ，ｙ）より大きくなければ、比較器１３０は‘０’を二進画素値に出力する。
したがって、前記二進化装置から出力される二進化された映像の画質はメモリ１２０に貯蔵されているマスク臨界値の解像度、マスク臨界値の分布及びマスクの大きさによって決定される。言い換えれば、メモリ１２０に貯蔵された前記マスク臨界値の成分が規則的に配列されているならば、二進化装置から出力される映像にも規則的なパターンが形成される。
【０００６】
既存に広く使われるベイヤディザ（Ｂａｙｅｒ　Ｄｉｔｈｅｒ）のマスク臨界値マトリックスは図２Ａないし図２Ｃに示した通りである。図２Ａは４×４画素のマトリックスである。図２Ｂは８×８画素のマトリックスである。図２Ｃは４×４画素の回転ベイヤディザのマスク臨界値マトリックスである。マスク臨界値マトリックスのサイズ（またはマスクサイズ）が小さければ、視覚的に縁部に配列された臨界値とその周囲臨界値配列の縁部値の非規則性により二進化映像に任意のパターンが発生する虞がある。
また、臨界値が非規則的に配列され、高周波成分が含まれており、マスクの大きさが既存のマスクより大きい確率マスクを使用することもある。前記確率マスクは多くの臨界値を表現できるために二進化装置から出力される映像の階調表現力を向上させることができる。
前述したマスクは図３に示したように１つの２次元映像に対して反復的に使われる。図３は図１でと同じマスク方式で二進化映像を出力する方法の概念図であって、同じサイズのマスクを反復的に使用する。
【０００７】
しかし、実験的にマスクは６４×６４画素以上の大きさを有してこそ反復的なマスクの使用による規則的なパターンの発生を減らした二進化映像を出力できる。マスクが大きいほど前記パターンが減少した二進化映像を出力できるが、マスクが大きいほどマスク臨界値を貯蔵するメモリ容量が増加する。また、マスクがブルーノイズなどの高周波成分を含むことによって入力される映像信号の高周波成分がマスク臨界値により減少する。したがって、図４に示したように映像が有している視覚的に重要な成分である境界成分の画質が低下する。前記ブルーノイズはマスクの臨界値の配置が広がった形式を有する。すなわち、ブルーノイズは類似した値を有する臨界値同士で遠く離れている形式に表現されることによって発生するノイズである。このように臨界値が拡散された方式のマスクは全体的な画質表現は優秀であるが、拡散された臨界値のために境界領域などの部分はよく表現できない短所がある。言い換えれば、前記マスクが使われれば、映像の低周波成分が多い背景領域のトーンはよく表現できる一方、文字部分や微細な部分の境界領域のトーンはき損される。
それ以外にも既存に提案された二進化されたイメージデータを出力する技術は特許文献１に開示された通りである。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第５８２５９４０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述した問題を解決するために、現在画素の輝度および周辺画素と現在画素間の輝度差を考慮して映像を二進化する装置及び方法を提供するところにその目的がある。
本発明の他の目的は、入力される映像において平坦な領域は既存のマスキング方式で二進化処理を行い、境界領域などの微細な部分は局部的な特性を考慮して二進化処理を行う二進化装置及び方法を提供するところにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明による入力される映像を二進化映像に出力するための二進化装置において、前記入力映像から現在画素の領域特性によって現在画素に対する局部適応臨界値を検出する検出器と、検出器から検出された局部適応臨界値と現在画素の値とを比較し、比較結果に基づいて現在画素に対応する二進画素値を出力する比較器とを含むことが望ましい。
前記検出器は現在画素を基準とした所定領域に含まれた画素の値と所定領域に含まれた画素の平均画素値とを利用して入力映像から所定領域の映像特性を検出することが望ましい。
前記検出器は平均画素値、現在画素の位置に対応する所定のマスク臨界値と、前記入力される映像に対するオフセットとを所定領域の映像特性によって発生するパラメータにより変更して局部適応臨界値を検出することが望ましい。
前記パラメータは所定の領域で表現せねばならない高周波成分の程度によって決定されることが望ましい。
【００１１】
前記目的を達成するために本発明による入力される映像を二進化映像に出力するための二進化装置において、現在画素を基準に前記入力される映像領域を局部的にウィンドウして局部的にウィンドウされた領域を形成する局部的なウィンドウ部と、局部的にウィンドウされた領域から画素値の局部平均を検出する局部平均検出部と、現在画素に対応するマスク臨界値を発生させるマスク臨界値発生部と、入力される映像のオフセットを発生させるオフセット発生部と、局部的にウィンドウされた領域に含まれる画素の画素値と局部平均とを利用して前記局部平均加重値、マスク臨界値加重値及びオフセット加重値を提供する加重値提供部と、加重値提供部から提供される加重値により影響された局部平均、マスク臨界値及びオフセットを利用して現在画素に対する局部適応臨界値を検出する検出部と、局部適応臨界値と現在画素値とを比較して現在画素に対応する二進画素値を出力する比較器とを含むことが望ましい。
前記局部平均検出部は、各画素の方向性フィルタ係数ａｉｊと局部的にウィンドウされた領域に各画素の画素値Ｉ（ｘ，ｙ）とを下記式のように演算して局部平均を検出することが望ましい。
【００１２】
【数５】
2004015805.tif 000003
【００１３】
前記加重値提供部は、少なくとも局部平均加重値、マスク臨界値加重値及びオフセット加重値を貯蔵しているテーブルと、局部平均及び前記局部的にウィンドウされた領域に含まれた画素値に対する演算を行って局部的にウィンドウされた領域の映像特性を検出する検出器と、検出器から検出された映像特性により局部平均加重値、マスク臨界値加重値及びオフセット加重値がテーブルから出力されるようにテーブルに対するアドレスを発生させるアドレス発生器とを含むことが望ましい。
前記検出器は局部的にウィンドウされた領域に含まれた画素値のうち最小値と最大値との差および局部平均を利用して映像特性を検出することが望ましい。前記テーブルに貯蔵された、少なくとも局部平均加重値、マスク臨界値加重値及びオフセット加重値は入力映像に対する対比度、境界強調を考慮して事前に設定されることが望ましい。
前記検出部は、局部平均に加重値提供部から提供される局部平均加重値を乗算して第１結果を生成する第１乗算器と、マスク臨界値発生部で発生するマスク臨界値に加重値提供部から提供されるマスク臨界値加重値を乗算して第２結果を生成する第２乗算器と、オフセット発生部で発生するオフセットに加重値提供部から提供されるオフセット加重値を乗算して第３結果を生成する第３乗算器と、第１ないし第３結果を加算し、加算された結果を局部適応臨界値に出力する加算器とを含むことが望ましい。
前記検出部は加重値提供部から提供される局部平均加重値、マスク臨界値加重値及びオフセット加重値と局部平均、マスク臨界値及びオフセットを用いて下記式のように演算して局部適応臨界値を検出することが望ましい。
【００１４】
【数６】
2004015805.tif 000004
【００１５】
前記式でＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）は局部平均であり、ＦＬｏｃは局部平均の加重値であり、Ｍ（ｘ，ｙ）はマスク臨界値であり、ＦＭａｓｋはマスク臨界値の加重値であり、ｏｆｆｓｅｔはオフセットであり、Ｆｏｆｆｓｅｔはオフセットの加重値である。また、前記局部平均の加重値は入力される映像に対する高域通過フィルタリングを制御し、マスク臨界値の加重値は局部適応臨界値に対するマスク臨界値の反映比率を制御し、オフセット加重値は局部適応臨界値にオフセットの反映比率を制御することが望ましい。
前記局部的なウィンドウ部は現在画素を基準に左側上段に位置した画素、上段に位置した画素、右側上段に位置した画素及び左側に位置した画素が含まれるようにウィンドウすることが望ましい。
前記目的を達成するために本発明による入力される映像を二進化映像に出力するための映像二進化方法において、入力映像の現在画素の領域特性によって現在画素に対する局部適応臨界値を検出する段階と、検出された局部適応臨界値と現在画素の値とを比較して現在画素に対応する二進画素値を出力する段階とを含むことが望ましい。
【００１６】
前記目的を達成するために本発明による入力される映像を二進化映像に出力するための映像二進化方法において、現在画素を基準に入力される映像に対して局部的にウィンドウして局部的にウィンドウされた領域を生成する段階と、局部的にウィンドウされた領域の平均を検出して局部平均を生成する段階と、現在画素に対応するマスク臨界値と入力される映像のオフセットとを発生させる段階と、局部的にウィンドウされた領域に含まれる画素値と局部平均とを利用して局部平均加重値、前記マスク臨界値加重値及びオフセット加重値を提供する段階と、各加重値により影響された局部平均、マスク臨界値及びオフセットを利用して現在画素に対する局部適応臨界値を検出する段階と、局部適応臨界値と前記現在画素値とを比較して現在画素に対応する二進画素値を出力する段階とを含むことが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明による実施例を詳細に説明する。
図５は、本発明の望ましい実施例による二進化装置のブロック図である。図５を参照すれば、本発明による装置は局部的なウィンドウ部５１０、局部平均検出部５２０、加重値提供部５３０、マスク臨界値発生部５４０、オフセット発生部５５０、第１ないし第３乗算器５６１〜５６３、加算器５７０、比較器５８０で構成される。
【００１８】
局部的なウィンドウ部５１０は２次元空間の映像で現在処理される画素Ｉ（ｘ，ｙ）と前記現在画素Ｉ（ｘ，ｙ）の周辺に位置した画素の値を提供する。前記現在画素Ｉ（ｘ，ｙ）の周辺に位置した画素は図６に示したように現在画素Ｉ（ｘ，ｙ）を基準に左側上段（ＵＬ，Ｕｐｐｅｒ　Ｌｅｆｔ）に位置した画素、上段（Ｕ，Ｕｐｐｅｒ）に位置した画素、右側上段（ＵＲ，Ｕｐｐｅｒ　Ｒｉｇｈｔ）に位置した画素、左側（Ｌ，Ｌｅｆｔ）に位置した画素を含む。現在画素Ｉ（ｘ，ｙ）の右側画素は因果システムにより貯蔵できないので前記周辺に位置した画素に含まれない。前記周辺に位置した画素のうち現在画素Ｉ（ｘ，ｙ）の上段ラインの画素値は以前ラインに対する処理時にラインメモリ（図示せず）に貯蔵された値である。したがって、前記上段ラインの画素値はラインメモリ（図示せず）から提供される。
【００１９】
局部的なウィンドウ部５１０はシフトレジスタで構成されて一画素に対する二進化処理が完了する度に画素値を左側に移動させる。すなわち、ＵＲはＵに、ＵはＵＬに移動させ、ＵＬ値は除去する。Ｉ値はＬ値に移動させる。ＵＲ値はラインメモリ（図示せず）から提供される。Ｉ値は現在入力される画素値である。
局部的なウィンドウ部５１０にウィンドウされた現在画素の値Ｉと周辺画素の値ＵＬ、Ｕ、ＵＲ、Ｌとは局部平均検出部５２０と加重値提供部５３０とに各々伝送する。
局部平均検出部５２０は数式（１）に前記現在画素の値Ｉと周辺画素の値ＵＬ、Ｕ、ＵＲ、Ｌとを適用して局部平均値ＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）を検出する。
【００２０】
【数７】
2004015805.tif 000005
【００２１】
数式（１）でａｉｊは方向性フィルタ係数であり、各ウィンドウ画素の加重値である。この方向性フィルタ係数ａｉｊが［１，１，１，１］である時に最も良い映像特性を得ることができる。しかし、前記方向性フィルタ係数ａｉｊは各ウィンドウ画素の加重値と同じ役割をするので、各画素別に異なる値が設定されうる。
数式（１）でＩ（ｘ，ｙ）はウィンドウされた位置ＵＬ，Ｕ，ＵＲ，Ｌ、Ｉの画素値である。ｘ−ｉ△ｘはｘ軸画素の位置であり、ｙ−ｊ△ｙはｙ軸画素の位置であり。したがって局部平均検出部５２０は局部的なウィンドウ部５１０から伝送される各画素値ＵＲ，Ｕ，ＵＲ，Ｌ、Ｉに割り当てる加重値ａｉｊを乗算した値の和を加重値の和
【数８】
2004015805.tif 000006
で割って現在局部的にウィンドウされた映像の局部平均値を得る。局部平均値は加重値提供部５３０と第１乗算器５６１とに各々伝送される。
【００２２】
加重値提供部５３０は局部的なウィンドウ部５１０から伝送される各画素ＬＬ，Ｕ，ＵＲ，Ｌ，Ｉの値と局部平均検出部５２０から伝送される局部平均値ＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）とを利用して局部的にウィンドウされた領域の特性を把握し、局部平均値と後述するマスク臨界値Ｍ（ｘ，ｙ）及びオフセット値に対する加重値を提供する。
このために加重値提供部５３０は図７に示したように演算ロジック回路７０１、アドレス発生器７０２、ファジイロジックテーブル７０３で構成される。
【００２３】
演算ロジック回路７０１は入力される各画素ＵＬ，Ｕ，ＵＲ，Ｌ，Ｉの値と局部平均値ＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）とを利用して局部的にウィンドウされた領域の特性を把握できる値を提供する。すなわち、演算ロジック回路７０１は入力される各画素ＵＬ，Ｕ，ＵＲ，Ｌ，Ｉの値のうち最小値と最大値とを検出する。その後、検出された最小値と最大値との差を検出する。検出された差値と前記局部平均値ＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）とをアドレス発生器７０２に伝送する。
アドレス発生器７０２は前記差値と局部平均値ＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）を基礎にファジイロジックテーブル７０３で任意のアドレスを発生させる。
【００２４】
ファジイロジックテーブル７０３は局部的にウィンドウされた領域の輝度特性による局部平均値パラメータＦＬｏｃ、マスク臨界値パラメータＦＭａｓｋ及びオフセットパラメータＦｏｆｆｓｅｔを複数貯蔵する。前記ウィンドウされた領域の輝度特性は現在処理しようとする画素の輝度および現在画素と周辺画素間の輝度差に基づいて決定される。ファジイロジックテーブル７０３に貯蔵されるパラメータは局部的にウィンドウされた領域が、例えば明るいかあるいは暗い背景領域であるか、中間レベルの背景領域であるか、微細な部分が存在する領域であるか、背景領域と微細な部分とが混在する境界領域であるかによって区分された値である。
【００２５】
また、前記領域は文字または絵の真っ白い背景領域であるか、文字の背景領域であるか、絵領域であるか、文字領域であるかを判断するように定義できる。
前記パラメータは加重値である。すなわち、局部平均値パラメータＦＬｏｃは局部平均値の加重値であり、マスク臨界値パラメータＦＭａｓｋはマスク臨界値の加重値であり、オフセットパラメータＦｏｆｆｓｅｔはオフセット加重値である。
したがって、アドレス発生器７０２は、演算ロジック回路７０１で提供される差異値と局部平均値ＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）とに基づいて局部的にウィンドウされた領域の映像特性を把握し、ファジイロジックテーブル７０３から対応するパラメータＦＬｏｃ，ＦＭａｓｋ，Ｆｏｆｆｓｅｔが出力されるようにアドレスを発生させる。
【００２６】
マスク臨界値発生部５４０は現在画素のマスク臨界値Ｍ（ｘ，ｙ）を発生させる。このためにマスク臨界値発生部５４０は図１に示したようにカウンタ手段１００、メモリアドレス発生器１１０及びメモリ１２０で構成される。メモリ１２０はマスク臨界値Ｍ（ｘ，ｙ）としてブルーノイズマスク臨界値を貯蔵する。カウンタ手段１００に備わるカウンタ１０１、１０２は０〜６３までの位置をカウントできる７ビットカウンタで構成される。したがって、マスクのサイズは６４×６４画素である。カウンタ１０１、１０２は外部から一画素の処理完了、または一ライン処理完了信号が入力されれば、カウント値を増加させる。
【００２７】
オフセット発生部５５０は割り当てる二進化装置のオフセットを発生させる。このために一つのレジスタ（図示せず）で構成される。前記レジスタ（図示せず）に発生させるオフセット値を貯蔵し、一画素処理完了信号が入力される度に貯蔵しているオフセット信号を発生させる。
第１乗算器５６１は局部平均検出部５２０から出力される局部平均値に加重値提供部５３０から提供される加重値ＦＬｏｃを乗算する。第２乗算器５６２はマスク臨界値Ｍ（ｘ，ｙ）に加重値提供部５３０から提供される加重値ＦＭａｓｋを乗算する。第３乗算器５６３はオフセット値に加重値提供部５３０から提供される加重値Ｆｏｆｆｓｅｔを乗算する。
加算器５７０は第１ないし第３乗算器５６１〜５６３から出力される値を数式（２）のように加算する。
【００２８】
【数９】
2004015805.tif 000007
【００２９】
数式（２）で最初の項「ＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）×ＦＬｏｃ」は局部臨界値に対する局部平均の影響力を示すものであり、入力される映像を高域通過フィルタリングする。したがって、加重値提供部５３０から提供される加重値ＦＬｏｃが１である場合に出力される二進画素映像は入力される映像にある多くの高周波成分を表現できる。しかし、もし加重値ＦＬｏｃが０．７の場合に局部臨界値のオフセットは局部平均のオフセットの０．７倍なので二進画素映像は入力される映像に載せてある多くの高周波成分を相対的に表現出来ない。これは、ＦＬｏｃの大きさによって入力される連続階調映像に対する高域通過フィルタの大きさが調節されることを意味する。したがって、局部的にウィンドウされた領域が高周波成分を多く表現せねばならない領域である場合に、加重値提供部５３０内のファジイロジックテーブル７０３から出力されるパラメータＦＬｏｃは１に近似した値となる。
【００３０】
数式（２）で第２の項は局部適応臨界値に対するマスク臨界値成分の反映比率を表す。したがって、ＦＭａｓｋの値はオフセットを基準に局部適応臨界値に対するブルーノイズ成分の反映比率である。もしＦＭａｓｋの値が大きくなれば局部適応臨界値はブルーノイズ成分を含むので入力される連続階調に対する表現力が向上する。
数式（２）で第３の項は局部適応臨界値の全体的なオフセットである。オフセットは一般的に入力される連続階調映像の最大入力レベルの中間に固定できる。
【００３１】
加算器５７０から出力される値ＴｈＬｏｃ（ｘ，ｙ）が現在局部的なウィンドウ部５１０でウィンドウされた領域の局部適応臨界値である。したがって、加算器５７０は前記加重値により影響された局部平均、マスク臨界値及びオフセットを利用して現在処理しようとする画素に対する局部適応臨界値を検出する検出部の役割を果たす。
比較器５８０は現在画素Ｉ（ｘ，ｙ）の輝度値と加算器５７０から出力される局部適応臨界値の大きさを比較する。すなわち、現在画素Ｉ（ｘ，ｙ）が局部臨界値より大きければ、２５５に割り当てる‘１’を出力し、現在画素Ｉ（ｘ，ｙ）が局部臨界値より大きくなければ、‘０’を出力する。比較結果として比較器５８０から出力される値はシステムの設計の変更によって変更できる。比較器５８０から出力される値は現在画素Ｉ（ｘ，ｙ）の二進画素値Ｂ（ｘ，ｙ）である。
【００３２】
したがって、既存の方式により図４のように得た映像を本発明によって図８のように境界領域の画質が向上した映像を得ることができる。
前述した局部平均検出部５２０、加重値提供部５３０、マスク臨界値発生部５４０、オフセット発生部５５０、第１ないし第３乗算器５６１〜５６３及び加算器５７０は現在画素の局部適応臨界値を検出する検出ユニットとして取り扱われる。
【００３３】
図９は本発明による二進化方法の動作フローチャートである。図９を参照すれば、本発明による二進化方法は次のように動作する。
処理しようとする現在画素Ｉ（ｘ，ｙ）が入力されれば、第９０１段階で図５の局部的なウィンドウ部５１０において説明したように現在画素と周辺に隣接した画素とに対して局部的なウィンドウを行う。
第９０２段階で局部的にウィンドウされた画素に対する局部平均ＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）を検出し、同時に現在画素のマスク臨界値Ｍ（ｘ，ｙ）及びオフセットを発生させる。前記局部平均ＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）は数式（１）により検出する。マスク臨界値Ｍ（ｘ，ｙ）はマスク臨界値発生部５４０において説明したように発生させる。オフセットはオフセット発生部５５０において説明したように発生させる。
【００３４】
第９０３段階で局部平均ＡｖｇＬｏｃ（ｘ，ｙ）と局部的にウィンドウされた画素の値を利用して２次元映像で局部的にウィンドウされた領域の特性を検出する。すなわち、現在検出された局部的にウィンドウされた領域が平坦な背景領域であるか、あるいは微細な境界領域であるかを検出する。局部的にウィンドウされた領域の特性は前述した加重値提供部５３０のファジイロジックテーブル７０３において説明したような方式で判断される。
第９０４段階で検出された領域の特性によって局部平均、マスク臨界値及びオフセットの特性を変化させる加重値を決定する。前記加重値はファジイロジックテーブル７０３から提供されるパラメータである。
【００３５】
第９０５段階で前記パラメータを利用して現在局部平均、マスク臨界値及びオフセットを変更させる。すなわち、第１ないし第３乗算器５６１〜５６３において説明したように前記局部平均、マスク臨界値及びオフセットを変更させる。
第９０６段階で加重値を乗算した前記局部平均、マスク臨界値及びオフセットを数式（２）のように演算して現在画素の局部適応臨界値を得る。
第９０７段階で現在画素の輝度値と局部適応臨界値との大きさを比較して現在画素に対応する二進画素値を決定する。前記比較は図５の比較器５８０において説明したように行われる。
【００３６】
【発明の効果】
前述した本発明によれば、入力される連続階調映像を二進化映像に出力するにおいて、周辺に隣接した画素と現在画素との輝度差および現在画素の輝度を考慮して現在画素の局部適応臨界値を決定して現在画素と比較することによって、既存の二進化装置で使われた臨界値に対するマスクより少ないマスクを使用して出力される映像に規則的なパターンが発生することを最小化できるだけではなく高周波成分の画質を向上させることができ、かつマスク臨界値を貯蔵するメモリ容量を減らすことができる。
また、ファジイロジックテーブルの値を調節することによって、出力される二進化映像の全体輝度調節や対比度強化、境界強調など色々な画像処理作業を容易に変更できる。
【００３７】
また、局部適応臨界値を検出する時、高周波成分に関する局部平均パラメータＦＬｏｃの値を局部的にウィンドウされた領域によって調節した値を提供することによって、既存の方式に比べて二進化出力映像でのブラック画素からホワイト画素に、またはホワイト画素からブラック画素に変更される頻度数を下げることができて相対的に高周波成分が減少した映像を得ることができるので出力された二進化映像に対する圧縮率の向上を期待できる。
本発明は前述した実施例に限らず、本発明の思想内で当業者による変形が可能であることはもちろんである。したがって、本発明において権利を請求する範囲は詳細な説明の範囲でなく特許請求の範囲内に決まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】既存の映像二進化装置のブロック図である。
【図２Ａ】既存に使われるマスクの例である。
【図２Ｂ】既存に使われるマスクの例である。
【図２Ｃ】既存に使われるマスクの例である。
【図３】図１に示した映像二進化装置の概念図である。
【図４】既存の映像二進化装置を利用して得た映像例である。
【図５】本発明の望ましい実施例による映像二進化装置のブロック図である。
【図６】図５に示した局部的なウィンドウ部でウィンドウされた映像領域例である。
【図７】図５に示した加重値提供部の詳細ブロック図である。
【図８】図５に示した映像二進化装置を利用して得た映像例である。
【図９】本発明の望ましい実施例による映像二進化方法の動作フローチャートである。
【符号の説明】
５１０　局部的なウィンドウ部
５２０　局部平均検出部
５３０　加重値提供部
５４０　マスク臨界値発生部
５５０　オフセット発生部
５６１〜５６３　第１ないし第３乗算器
５７０　加算器
５８０　比較器
【図１】
2004015805.tif 000012
【図２Ａ】
2004015805.tif 000013
【図２Ｂ】
2004015805.tif 000014
【図２Ｃ】
2004015805.tif 000015
【図３】
2004015805.tif 000016
【図４】
2004015805.tif 000017
【図５】
2004015805.tif 000018
【図６】
2004015805.tif 000019
【図７】
2004015805.tif 000020
【図８】
2004015805.tif 000021
【図９】
2004015805.tif 000022