Edge Enhanced Error Diffusion Halftoning Method Using Local Activity Measure

공간활성도를 이용한 에지 강조 오차확산법

Digital halftoning is a process to produce a binary image so that the original image and its binary counterpart appear similar when observed from a distance. Among digital halftoning methods, error diffusion is a procedure for generating high quality bilevel images from continuous-tone images but blurs the edge information in the bilevel images. To solve this problem, we propose the improved error diffusion using local spatial information of the original images. Based on the fact that the human vision perceives not a pixel but local mean of input image, we compute edge enhancement information(EEI) by appling the ratio of a pixel and its adjacent pixels to local mean. The weights applied to local means is computed using the ratio of local activity measure(LAM) to the difference between input pixels of 3$\times$3 blocks and theirs mean. LAM is the measure of luminance changes in local regions and is obtained by adding the square of the difference between input pixels of 3$\times$3 blocks and theirs mean. We add the value to a input pixel of quantizer to enhance edge. The performance of the proposed method is compared with conventional methods by measuring the edge correlation. The halftone images by using the proposed method show better quality due to the enhanced edge. And the detailed edge is preserved in the halftone images by using the proposed method. Also the proposed method improves the quality of halftone images because unpleasant patterns for human visual system are reduced.

연속 계조 영상을 이진 영상으로 변환하는 방법을 해프토닝이라 한다. 이와 같은 해프토닝 방법 중 오차확산법은 연속 계조 영상을 이진 영상으로 표현할 때 우수한 화질을 보이지만 에지 영역에서는 에지 정보가 흐려지는 특성이 있다. 이를 개선하기 위해 원영상의 국부적인 공간 정보를 이용하여 에지를 강조하는 방법을 제안한다 제안 방법은 인간의 시각이 한 점을 인식하지 않고 국부 평균을 인식함을 고려하여 한 화소와 인접 화소의 평균을 이용한 비율 값을 국부 평균에 가중치로 적용하고 에지 강조 정보량(EEI : Edge enhancement information)을 구한다. 이때 국부 평균에 적용되는 가중치는 원 화소와 3$\times$3 블록의 평균과의 차이 값과 공간 활성도(LAM : Local activity measure)의 비율을 이용하여 계산된다 공간 활성도는 국부 공간의 변화량을 표현하는 척도로 3$\times$3 블록의 평균과 블록의 화소의 차이 값의 제곱의 합으로 구한다 EEI를 양자화기 입력에 더하여 해프톤 영상의 에지를 강조한다. 제안 방법의 성능은 에지 상관도 평가 함수로 평가했으며 제안 방법을 영상에 적용한 결과 이진 영상의 에지가 강조되어 시각적으로 선명한 결과를 보이며 미세한 에지도 잘 보존되었다. 또한 눈에 거슬리는 규칙적 패턴도 줄어 개선된 화질을 보여주었다.