CN101361359B - 图像处理装置、成像装置以及成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像处理装置、程序、成像装置、成像方法、以及抖动矩阵，涉及一种由具有分散性的主矩阵和具有随机性的副矩阵组成的有条理的矩阵，并且输出图像的频率特性的强度在各个色调层级相对从低频分量通过中频分量增大到高频分量的矩阵。

Description

图像处理装置、成像装置以及成像方法

技术领域

本发明涉及一种图像处理装置、程序、成像装置、成像方法、以及抖动矩阵。 

背景技术

已知的成像装置，例如打印机、传真机、复印机、及其多功能外围设备传送介质(下文中将称为“纸张”，但不限于该材料并与“将要记录的介质”、“记录介质”、“转印材料”、“记录纸张”等等同义使用)并具有作为附着在纸张上的记录液体(下文中也将称为“墨水”)以便完成成像操作(“记录”、“打印”、以及“影印”也被同义使用)，例如，利用包括记录头的液体喷射装置，所述记录头由喷射记录液体液滴的液体喷射头组成。 

要注意的是：成像装置指的是将液体喷射到介质，比如纸张、线、纤维、布、皮革、金属、塑料、玻璃、陶瓷以完成成像操作的装置。此外，所述“成像”不仅仅指有意义的图像，比如字符和图像被施加到介质上的操作，也指无意义的图像，比如图案被施加到所述介质上的操作。而且，所述液体不限于记录液体或者墨水并且不特别限制，只要该液体能够用于进行成像操作。另外，所述液体喷射装置指从液体喷射头喷射液体的装置，因此其不限于形成图像的装置。 

由于这种成像装置单独打印仅仅四种类型(四种色调)的墨点，比如以“无墨点”、“小墨点”、“中墨点”、以及“大墨点”由于记录液体液滴的尺寸，该装置不能用记录液体液滴的墨点的尺寸表现多种色调。因此，抖动法一般被用于通过结合比初始图像的层级低的表面强度色调(强度调制)和表面色调(区域调制)而用做再现半色调的方法。 

抖动法(二元抖动法)利用抖动矩阵中每个矩阵的值作为阈值，将该值与对应坐标的像素的强度比较，确定是否输出“1”(打印或照明)或者“0”(不打印或不照明)以便因此得到二元图像。用这种方法，仅仅初始图像和阈值的比较和计算使可以获得用于表面色调的二元数据并在高速下完成计算。 

而且，抖动法不仅仅使用二元系统，而且也使用三元或多元(多值)系统。比如，当图像通过能够在“小”、“中”或者“大”三个层级控制墨水液滴尺寸的喷墨装置输出时，对于每个处理处理像素，用三种类型的抖动矩阵确定是否输出“0”(不打印)、“1”(以小液滴打印)、“2”(以中液滴打印)、或“3”(以大液滴打印)。 

此外，虽然已经提出了多种用于确定抖动矩阵阈值的方法，Bayer抖动、随机抖动、蓝噪抖动等等以广为人知。这些方法的特点是墨点没有集中在区域调整的特定区域并且布置为均匀分布，并且它们被归为弥散型方法。另一方面，也有一种聚集型方法，在该方法中，墨点被布置为使得其聚集在特定单元。作为聚集型方法的一个例子，已知一种方法，其中抖动矩阵包括副矩阵以便具有屏蔽角(screen angle)。 

作为用抖动方法的半色调处理，专利文献1描述了一种方法，在该方法中准备多个阈值矩阵(抖动矩阵)，并且对多个半色调图像中的每一个或者每个随机时间间隔随机选择所述阈值矩阵中的一个，以便防止当墨点图像和抖动图像被处理时在输出图像中出现莫尔条纹(条纹图案)。 

专利文献1：JP-A-57-119564 

专利文献2：也描述了一种装置，该装置包括用于产生多个抖动图像的抖动图案发生器和用于产生随机数字并根据随机数字选择抖动图案的随机数字发生器。 

专利文献2：JP-A-04-250769 

此外，误差扩散法也可以被用于伪色调表达，但是该方法与抖动法相比过程极其复杂。根据这种方法，例如，对每个像素进行阈值处理，并且由该处理所引起的误差被保持并以预定的比例反映在随后的计算上，因此使得可以反馈均匀的信息，该信息将在抖动处理到输出图像中被强迫清除，并获得就分辨率而言比抖动图像更高质量的图像。 

发明内容

同时，在包括比如图像扫描装置和成像装置的多功能外围设备中，输入的图像数据都被是在复印模式中作为图像数据被扫描的，在该复印模式中所述图像扫描装置扫描文件图像并且随后成像装置打印并输出该图像。因此，需要一旦分离图像数据的图像区域并根据输出文件的每个要素(字符、连续 色调、或者墨点)对分离的图像区域运用修正处理，以便获得高质量的输出图像。另外，也在输入图像数据被转换为输出墨点图案的半色调处理中，图像再现性优异的误差扩散处理被普遍使用。 

然而，需要使用一种具有高计算性能以分离图像区域(图像区域分离)并在高速下根据图像区域分离进行校正处理的图像处理装置(图像处理控制器)。另外，需要使用一种图像处理装置(图像吹了控制器)，其具有良好处理性能，比如确保大量缓冲器以保持上述量化误差的能力以便在半色调的处理过程中完成误差扩散处理。因此，整个单元的成本将极大增加。 

因此，图像区域分离的省略和抖动处理对半色调处理的应用使得能够高速处理而不必使用具有高图像处理性能的图像处理控制器。 

但是，另一方面，图像处理的简化将引起所谓的莫尔条纹。该莫尔条纹是由文件墨点分量和抖动掩码图案(抖动矩阵)之间的同步/异步以使得部分缺失的像素出现在输出图像上并好像它们是图案一样的方式而引起的，这导致图像质量显著降低。另外，墨点的缺失还将导致图像强度自身的降低。 

因此，如专利文献1和2中所述，对于多个半色调图像中的每个半色调图像或者对每个随机时间间隔随机选择若干阈值矩阵(抖动矩阵)以完成半色调处理以便防止莫尔条纹(色条图案)的发生。但是，用这种结构需要准备多个类型的抖动矩阵并随机选择它们，因此引起处理速度低并且结构复杂。 

本发明是考虑到上述问题而做出的并可以提供一种能够通过抑制莫尔条纹的产生并且不降低处理速度而提高输出图像质量的图像处理装置、程序、成像装置、成像方法、以及抖动矩阵。 

为了解决上述问题，本发明提供了一种进行半色调处理的图像处理装置，所述半色调处理中输入的多值(M-值)色调图像数据通过利用抖动矩阵被转换为低值(N-值：M＞N＞2)图像数据。在该图像处理装置中，所述抖动矩阵是输出图像频率特性的强度从低频分量通过中频分量相对增大到高频分量的矩阵。 

根据本发明的结构，所述抖动矩阵是一种有条理的(organized)抖动矩阵，其由具有分散性的主矩阵和具有随机性的副矩阵组成。在这种情况下，所述具有分散性的主矩阵是Bayer矩阵。另外，根据色调强度、基于由周边所赋的阈值的发生率来给副矩阵赋予阈值。而当输入数据包含墨点图像时所述半 色调处理利用抖动矩阵完成，而当所述输入数据不包含墨点图像时所述半色调处理利用不同的抖动矩阵完成。 

另外，本发明提供了一种使计算机执行半色调处理的程序，在所述半色调处理中，输入的多值(M-值)色调图像数据利用抖动矩阵被转换为低值(N-值：M＞N＞2)图像数据。所述程序使计算机利用所述抖动矩阵执行半色调处理，在抖动矩阵中，输出图像的频率特性的强度从低频分量通过中频分量相对增大到高频分量。 

根据本发明的结构，所述抖动矩阵是一种有条理的抖动矩阵，其由具有分散性的主矩阵和具有随机性的副矩阵组成。在这种情况下，具有分散性的主矩阵是Bayer矩阵。此外，根据色调强度、基于由周边所赋的阈值的发生率来给副矩阵赋予阈值。而且，所述程序使得当输入数据包含墨点图像时将利用抖动矩阵完成的半色调处理，当输入数据不包含墨点图像时，将利用不同的抖动矩阵完成半色调处理。 

另外，本发明提供了一种完成半色调处理并利用用于喷射液体液滴的液体喷射头成像的图像处理装置，在该装置中，输入的多值(M-值)色调图像数据被利用抖动矩阵转换为低值(N-值：M＞N＞2)图像数据。在该成像装置中，所述抖动矩阵是输出图像的频率特性的强度从低频分量通过中频分量相对增大到高频分量的矩阵。 

根据本发明的结构，所述抖动矩阵是一种有条理的抖动矩阵，其由具有分散性的主矩阵和具有随机性的副矩阵组成。在这种情况下，具有分散性的主矩阵是Bayer矩阵。此外，根据色调强度、基于由周边所赋的阈值的发生率来给副矩阵赋予阈值。而且，所述成像装置包括当输入数据包含墨点图像时将利用抖动矩阵完成的半色调处理，当输入数据不包含墨点图像时，将利用不同的抖动矩阵完成半色调处理。 

另外，本发明提供了一种完成半色调处理并促使用于喷射液体液滴的液体喷射头喷射液体液滴以便成像的成像方法，在所述半色调处理中，输入的多值(M-值)色调图像被通过利用抖动矩阵转换为低值(N-值：M＞N＞2)图像数据。在该成像方法中，所述半色调处理是利用抖动矩阵完成的，在所述抖动矩阵中，输出图像的频率特性的强度从低频分量通过中频分量相对增大到高频分量。 

根据本发明的结构，所述抖动矩阵是一种输出图像的频率特性的强度从 低频分量通过中频分量相对增大到高频分量的矩阵。 

根据本发明实施例的图像处理装置，程序，成像装置和成像方法，半色调处理是利用这样一种抖动矩阵进行的，该抖动矩阵中，输出图像的频率特性的强度从低频分量通过中频分量相对增大到高频分量，由此，可以通过抑制莫尔条纹的出现而不降低处理速度，来提高输出图像质量。此外，根据本发明实施例的抖动矩阵，输出图像的频率特性的强度从低频分量通过中频分量相对增加到高频分量，由此可以执行能够抑制莫尔条纹的出现而不降低速度的半色调处理。 

附图说明

图1是用于说明根据本发明实施例的成像装置的机械部分的整个结构的侧视图，其包括本发明实施例的图像处理装置、其程序、以及其抖动矩阵并用所述成像方法形成图像； 

图2是机械部分在其基本部分的平面图； 

图3是所述成像装置在其基本部分的放大前视图； 

图4是示出了所述成像装置的控制部分的概要的框图； 

图5是用于说明一般复印模式下图像处理的流程的说明图； 

图6A到6C是用于说明抖动处理的说明图； 

图7A到7B是用于说明墨点图像与抖动矩阵的基本色调匹配处产生莫尔条纹的说明图。 

图8A到8D是用于说明根据本发明实施例的抖动矩阵的不同色调层级的频率特性的说明图。 

图9是用于说明具有蓝噪特性的抖动矩阵的说明图； 

图10是用于说明墨点图像的频率特性的说明图； 

图11A和11B是用于说明当利用根据本发明实施例的抖动矩阵进行半色调处理时墨点图像的输出图像结果的说明图； 

图12A和12B是用于说明一般墨点图像特性的说明图； 

图13A到13C是用于说明根据本发明实施例的抖动矩阵实例的说明图； 

图14A到14C是用于说明根据本发明实施例的抖动矩阵的副矩阵的阈值设置的说明图。 

图15A和15B是用于说明当抖动矩阵将被旋转使用时的实例的说明图； 

图16A和16B是用于抖动矩阵分别正序和逆序布置以使用的情况下的说明图； 

图17A到17D是用于说明多值抖动矩阵的说明图； 

图18是用于说明喷头的说明图，其中喷嘴阵列对称布置在该喷头中； 

图19是用于说明喷头的说明图，其中喷嘴阵列对称布置在该喷头中； 

图20是用于说明喷头的另一个示例的说明图，其中喷嘴阵列对称布置在该喷头中； 

图21仍然是用于说明喷头的另一个实例的说明图，其中喷嘴阵列对称布置在该喷头中；以及 

图22是用于说明半色调处理根据模式切换的流程图。 

具体实施方式

下面将参照附图对本发明实施例进行描述。图1到图3描述了根据本发明的成像装置的示例。注意到图1、2、以及3分别是示出了所述成像装置的整个结构的简图、其引擎单元部分的平面图，以及其引擎单元部分的放大前视图。 

所述成像装置在装置主体1内部(在外壳中)包括形成图像的成像部分(设备)2、副扫描传送部分(设备)3等等。在所述成像装置中，将要记录的介质(此后将被称为“纸张”，但是其材料并不限于纸张)5作为将被传送的元件被从作为设置在装置主体1底部的存储设备的纸张供给部分(设备)4分离并供给。随后，随着该纸张5被通过副扫描传送部分3周期性的传送到与该成像部分2相对的位置，在成像部分2喷射液体液滴到纸张5上以在该纸张上形成(记录)所希望的图像之后，该纸张5被通过输出传送部分6输出到形成在所述装置主体1的上表面的纸张输出盘7。注意到所述成像部分2和副扫描传送部分3被用做引擎单元并可拆卸的固定到所述装置主体1。 

另外，所述成像装置进一步包括，形成在成像部分2中作为图像数据(打印数据)的输入系统的图像扫描部分(扫描器部分)11，该图像扫描部分设置在所述装置主体1的上部，即在所述纸张输出盘7之上以扫描图像。在所述图像扫描部分11中，包括光源13和镜子14的扫描光学系统15以及包括镜子16和17的扫描光学系统18是移动的以扫描位于接触玻璃上的文件图像，而所扫描的文件图像被作为图像信号通过设置在透镜19的后部位置的 图像扫描元件20读出。所读出的图像信号被数字化并受到图像处理，因此允许经受图像处理的打印数据被打印。注意到压力板10设置在接触玻璃上以压平文件。 

如图2中所示，在所述成像装置的成像部分2，字车23通过侧向设置在前板101F和后板101R之间的字车导轨(导杆)21和设置在后撑杆101B中的导引撑杆(未示出)在主扫描方向可移动的容纳并移动以通过悬挂在驱动轮28A和从动轮28B之间的同步带29被扫描马达27移动以在主扫描方向扫描。 

所述字车23总共具有五个安装在其上的液体喷射头，所述喷射头包括都喷射黑色(K)墨水的两种液体液滴喷射头的记录头24k1和24k2和分别喷射青色(C)墨水、品红色(M)墨水、以及黄色(Y)墨水的记录头24c、24m、以及24y(当颜色不作互相区分或者当所述记录头被给定为数字名字时称为“记录头24”)。所述成像装置是往复式的，其在主扫描方向移动所述字车23并当所述纸张5被副扫描传送部分3沿纸张传送方向(副扫描方向)送入时促使液体液滴从所述记录头24喷出以形成图像。 

另外，所述字车23具有安装在其上的副调色剂罐25以为各个记录头24供应所需颜色的记录液体。另一方面，如图1所示，作为记录液体盒分别储存黑色(K)墨水、青色(C)墨水、品红色(M)墨水、以及黄色(Y)墨水的各个颜色墨水盒26可以从所述装置主体1的前侧可拆卸的装入盒安装部分26A，而墨水(记录液体)被从各个颜色的墨水盒26供给以通过管道(未示出)补充各个颜色的副罐25。注意到所述黑色墨水被配置为从一个墨水盒26供给到两个副罐25。 

记录头24的例子包括所谓的压电式记录头，其中压电元件作为增大墨水槽(压力产生腔)中的墨水压力的压力产生器(促动装置)被用于使形成墨水槽壁的表面的振动板变形以改变墨水槽的容积，从而喷射墨水液滴。另外，也可以使用所谓的热动式记录头，在该热动式记录头中，用加热元件加热墨水槽中的墨水以产生气泡从而产生的压力被用于喷射墨水液滴。此外，也可以使用振动板和电极之间产生的静电力用于变形所述振动板以改变所述墨水槽的容积，从而喷射墨水液滴的静电式记录头，其中形成墨水槽的壁表面的振动板和电极设置为互相相对。 

另外，如图2中所示，具有缝隙的线性刻度尺128在前和后板101F和 101R之间沿着字车23的扫描方向延伸，而由探测形成在线性刻度尺128中的缝隙的透射型光电传感器组成的编码器传感器129设置在所述字车23中。所述线性刻度尺128和编码器传感器129构成探测所述字车23的运动的线性编码器传感器。 

而且，如图2中所示，保持并恢复记录头24的喷嘴的状态的保持和恢复机构(装置)121设置在所述字车23的扫描方向的一侧的非打印区域。所述保持和恢复机构121包括一个也用作湿润元件的吸取盖122a和四个作为用于覆盖五个记录头24的各个喷嘴表面24a的湿润盖122b到122e，作为用于擦除记录头24的喷嘴表面24a的擦除元件的刮板片124，以及用于空喷射的空喷射接收器125。 

另外，用于空喷射的空喷射接收器126设置在所述字车23的扫描方向中的另一侧上的非打印区域。所述空喷射接收器126具有形成在其中的开口127a到127e。 

所述副扫描传送部分3包括环形传送带31，该传送带桥接在作为驱动辊的传送辊32和作为张紧辊的从动辊33之间，以将从所述装置主体1的下侧供给的纸张5的传送方向改变大约90度以便在与所述成像部分2相对的方向传送纸张5；作为充电设备的充电辊34，作为交流电压的AC偏压被施加到该充电辊以为所述传送带31的前表面充电；在与所述成像部分2相对的区域引导所述传送带31的压板导向元件35；在与所述传送辊32相对的位置挤压纸张5的第一压力辊(入口压力辊)；第二压力辊(尖端压力辊)，其在与所述传送辊32和作为成像设备的记录头24之间的压板导向元件35相对的位置将纸张5压靠所述传送带31；挤压引导元件38，其挤压由成像部分2形成的图像所在的纸张5；以及分离爪39，其将由成像部分2形成的图像所在的纸张5与所述传送带31分离。 

所述副扫描传送部分3的传送带31设置为在图2的纸张传送方向(副扫描方向)上旋转，使得所述传送辊32由副扫描马达131通过同步带132和同步辊133转动。 

所述纸张供给部分4包括纸张供给盒41，其可以被插入所述装置主体1和从其拔出，并用作以堆叠的方式储存多种纸张的储存设备；分别分离并供给纸张供给盒41中的纸张5的纸张供给辊42和摩擦垫43；以及一对阻挡所供给的纸张5的阻力辊44。 

另外，所述纸张供给部分4包括手动供给盘46，其以堆叠的方式储存多种纸张；手动供给辊47，其用于分别从所述手动供给盘46供给纸张5；以及垂直传送辊48，其用于传送从纸张供给盒或者双面单元供给的纸张，所述双面单元可选择性的连接在所述装置主体1的底部。如纸张供给辊42、阻力辊44、手动供给辊47、以及垂直传送辊48等用于将纸张5供给到所述副扫描传送部分3的元件由HB步进马达组成的纸张供给马达(驱动设备)49通过电磁离合器(未示出)驱动而旋转。 

所述输出传送部分6包括两对传送图像形成所在的纸张5的传送辊61和62，以及一对输出传送辊63和一对传送辊64，用于输出纸张到所述纸张输出盘7。 

下面参照图4中所示的框图，将对所述成像装置的控制部分的概要进行描述。 

所述控制部分包括由包含CPU、ROM、RAM、I/O的微型计算机组成的主控制部分301、以及由负责控制打印操作的微型计算机组成的打印控制部分302。根据本发明实施例的程序存储在所述主控制部分301的ROM中由CPU执行。 

所述主控制部分301通过主扫描马达驱动电路311和副扫描马达驱动电路312控制所述主扫描马达27和所述副扫描马达131的驱动以便基于从通信电路300输入的用于打印处理的信息在所述纸张5上形成图像；并控制以便输出打印数据到所述打印控制部分302。 

另外，来自探测所述字车23的位置的字车位置探测电路313的所述探测信号被输入到所述主控制部分301，而所述主控制部分301基于探测信号控制所述字车23的移动位置和移动速度。所述字车位置探测电路313通过利用安装在所述字车23上的光电传感器(编码器片)129读取设置在所述字车23的扫描方向中的线性刻度尺(编码器片)的缝隙数目并进行计算以探测所述字车23的位置。所述主扫描马达驱动电路311根据基于从所述主控制部分301输入的字车移动量的输出值驱动所述主扫描马达27旋转，例如，该输出值例如是用于完成PWM控制的PWM输出值，以便以预定的速度移动所述字车23到预定位置。 

而且，来自探测所述传送带31的移动量的传送量探测电路314的探测信号被输入所述主控制部分301，而所述主控制部分301基于探测信号控制 所述传送带31的移动量和移动速度。所述传送量探测电路314通过利用所述光电传感器(解码器传感器)读取连接到所述传送辊32的旋转轴的码盘的缝隙的数量并进行计算以探测传送量。所述副扫描马达驱动电路312根据从所述主扫描部分301输入的传送量驱动所述副扫描马达131旋转，以便所述传送辊32被驱动旋转从而以预定速度移动所述传送带31到预定位置。 

另外，所述主控制部分301通过AC偏压提供部分315对所述输出辊34施加AC偏压以便所述传送带31被控制为充电。所述主控制部分301通过纸张供给马达驱动电路316驱动所述纸张供给马达49旋转。所述主控制部分301通过电路317驱动所述保持和恢复机构121的马达(未示出)以便将所述盖122和所述刮板片124上下移动并驱动抽吸泵(未示出)，所述电路317用于驱动所述马达，该马达用于驱动保持和恢复机构。 

另外，所述主控制部分301通过扫描器控制部分318控制所述图像扫描部分11。所述主控制部分301将所需要的显示信息输出到操作板319并从该操作板接收输入关键信息。 

所述打印控制部分302产生用于驱动所述压力发生器的数据，所述压力发生器基于来自所述主控制部分301的信号以及来自所述字车位置探测电路313和传送量探测电路314的字车位置和传送量从所述记录头24喷射液体液滴以便将上述图像数据传送到头驱动电路321作为串行数据，并输出传送时钟，闩锁信号、墨水液滴控制信号(掩码信号)等等传递所述图像数据并确定所述传递所需要的信号到所述头驱动电路321。另外，所述打印控制部分302包括驱动波形生成部分和驱动波形选择设备，该驱动波形生成部分由对存储在ROM中的驱动信号的图案数据进行D/A转换的D/A转换器、电压放大器、电流放大器等组成，所述驱动波形选择设备选择将要供应到头驱动器的驱动波形，并产生或者由一个驱动脉冲(驱动信号)或者由多个驱动脉冲(驱动信号)构成的驱动波形并将该脉冲输出到所述头驱动电路321。 

基于与所述记录头24的一行相对应的串行输入的图像数据，所述头驱动电路321将从所述打印控制部分302提供的构成驱动波形的驱动信号选择性施加到驱动元件(例如，如上所述的压电元件)，所述驱动元件产生用于从所述记录头24喷射液体液滴的能量以便驱动所述记录头24。这时，所述头驱动电路321可以通过选择构成所述驱动波的驱动脉冲分别喷射不同尺寸的墨点，例如“大液滴(大墨点)”、“中液滴(中墨点)”、或“小液滴(小 墨点)”。 

具有这种结构的所述成像装置探测驱动所述传送带31的所述传送辊32的旋转量，根据所探测到的旋转量控制所述副扫描马达131的驱动，并且从所述AC偏压提供部分315施加作为交流电压的正极和负极矩形波高压到所述充电辊34。因此，正电荷和负电荷以带的形状沿其传送方向交替施加到所述传送带31，使得所述传送带31被在预定的充电宽度充电以便产生非均匀电场。 

当所述纸张5被从所述纸张供给部分4供给，在所述传送辊32和压力辊36之间传送并且位于其上形成正电荷和负电荷以产生非均匀电场的所述传送带31上时，纸张被立刻极化以跟随所述电场的方向，通过静电吸力附着在所述传送带31上并随着所述传送带31的运动而被传送。 

当所述纸张被通过所述传送带5周期性传送时，记录液体的液滴被喷射到所述纸张5上以记录(打印)其上的图像。打印完成的纸张5在其尖端被所述分离爪39与所述传送带31分离并通过所述传送辊38传送到输出传送部分6。 

另外，在执行打印(记录)操作的准备过程中，所述字车23被移动到维护和恢复机构121的一侧，在该侧记录头24的喷嘴表面被所述盖122覆盖以保持所述喷嘴湿润，从而防止由于墨水干燥而引起的喷射故障。而且，记录液体被吸入(这个操作被称为“喷嘴抽吸”或“头抽吸”)，所述记录头24被通过吸引和湿润盖122a覆盖以完成用于输出粘度增大或者有气泡的记录液体的恢复操作。在所述恢复操作，所述刮板片124被用于执行刮擦操作以清洁并清除粘附在所述记录头24的喷嘴表面上的墨水。另外，空喷射在记录图像的开始之前或者在中间进行，其中所述不用于记录的墨水被喷射到所述空喷射接收器125，从而保持所述记录头24的稳定喷射性能。 

下面，将描述本发明实施例的图像处理装置；其程序；由其成像方法进行的半色调处理；以及所述成像装置中的抖动矩阵。 

首先，如图5中所示，在从利用图像扫描装置(扫描器)的文件图像的扫描直到该文件图像通过成像装置(打印机)输出的图像处理的大体流程中，由所述扫描器11扫描的文件图像数据经受输入修正部分401中的扫描器γ修正单元411、RGB→YUV转换单元412、平滑单元413、边缘改善单元414、YUV→RGB转换单元415、背景消除单元416、以及边缘量计算单元417以 便修正。 

更具体的说，尽管当文件被复印和打印输出时输入图像数据都被读为“图像”数据，根据所述输入文件等的扫描器的性能、条件(记录质量、污染、损坏、表面光泽度)，它们可以以比的文件更恶劣的状态读取。因此，所述输入修正处理部分401修正恶劣的数据并改善每次喷射的性能，从而当图像输出时以改善图像质量为目的。 

如果所述输入修正处理部分401具有处理能力，其引起图像区域分离单元418分离扫描图像区域以便以光学模式扫描字符和图像并使得每个图像区域如上所述的被修正。更具体的说，当扫描字符和图像共存的图像时，所述图像区域分离单元418将字符区域和图像区域分离以便它们被光学处理，由于如果字符被给予更高的优先级墨点可能变形(crush)，而如果图像被给予更高的优先级字符可能模糊。 

在从所述输入修正处理部分401输出的修正图像数据被输入的输出处理部分402中，所需的处理通过：CMY处理单元421，该处理单元将图像数据转化为颜色空间(RGB颜色系统→CMY颜色系统)；BG/UCR处理单元422，其产生黑色并从CMY值减少底色；放大处理单元423，其根据分辨率进行放大处理；打印机γ修正单元424，其执行反映了装置特性和用户偏好的输入/输出修正处理；以及半色调处理单元425，其包括抖动矩阵，该抖动矩阵用从所述成像装置喷射的墨点的图案布置代替图像数据，来执行。虽然图5中没有示出，所述墨点图案数据作为在所述半色调处理中得到的打印图像数据被分为针对每次扫描的数据，光栅化以便将被显影为与每个记录完成的喷嘴位置对应的数据，然后输出(打印机输出)到打印控制部分302。 

在所述输出修正部分402的BG/UCR处理单元422，所述打印机γ修正单元424，以及半色调处理单元425，所述处理根据图像区域分离单元418的分离结果完成。 

顺便说一句，由图像区域分离单元418的图像区域分离结果在执行上述输入修正处理部分401和输出处理部分402的过程中将成为重要的信息。因此，如果图像区域分离的结果错误，所述处理将照原样错误的完成，导致异常图像的出现。因此，用于图像区域分离的单元需要具有高的处理能力和性能。 

因此，高速和精确图像区域分离很大程度上取决于图像处理控制器的性 能。如果使用处理能力不足的图像处理控制器，利用图案匹配、频率分析等等的图像区域分离用于计算的工作负荷将增大，导致吞吐量显著降低。但是，另一方面，具有充足处理能力的图像处理控制器的安装将增大成像装置等的成本。 

相应的，目的在于降低成本的成像装置被配置为省略了图像区域分离并仅仅使用最小的修正处理(比如弱平滑和背景消除)。另外，在所述输出处理部分402的半色调处理单元25中所述装置也需要使用抖动处理作为半色调处理，而不是误差扩散处理。本发明属于半色调处理单元425。 

如图6A到6C中所示，所述抖动处理将图6A中所示的输入多级图像数据与图6B中所示的抖动矩阵的阈值相比较并用图6C中所示的墨点图案的布置代替它们。所述抖动处理极度轻微并仅仅使用少量用于计算的存储器，因为墨点的ON/OFF由抖动矩阵和输入数据的成对比较确定。另一方面，在所述误差扩散处理中，需要进行反映了周边量化误差的计算以便确定墨点的ON/OFF，并即使在确定之后也要确保存储器保持误差值。就图像质量而言，误差扩散处理在分辨率、图像再现性等方面优于抖动处理，但是由于误差扩散的计算和存储成本负荷重，其在一些情况中可能不能使用。 

然而，如果所述抖动处理被在复印模式中使用，由与文件的墨点图案的干涉引起的莫尔条纹将产生。更具体的说，如图6A到6C所示，即使数据存在于文件图像上，也绝对不产生墨点，除非所述数据超过了抖动矩阵的阈值。如果数据如墨点文件中那样被有规则的分配，抖动处理带来的墨点的缺失将引起不利的规律性，其可能表现为莫尔条纹。例如，如果图7A中所示的墨点文件数据经历由具有平行线基本色调的抖动矩阵的抖动处理，由与所述平行线基本色调干涉引起的莫尔条纹将照原样出现在输出图像上，如图7B所示。 

所述抖动处理可以根据墨点产生方法归为集中型或分散型。但是，当所述集中型抖动和墨点文件结合使用时，很可能出现莫尔条纹。这是由于所述集中型抖动根据特定的布置集中墨点。因此，规律性也由所述规律性的集中型抖动和文件的墨点周期之间的同步/异步部分引起，规律性将被着重为莫尔条纹。 

因此，根据本发明实施例的抖动矩阵具有这样的结构，其中，输出图像的频率特性在每个色调层级(从0到255，255代表实心图像)从低频分量 通过中频分量相对增大到高频分量，以便减少莫尔条纹的产生，并进行适合于获得良好的再现性的复印模式的抖动处理。 

图8A到8D示出了分别与40(图8A)、80(图8B)、120(图8C)、以及160(图8D)的色调层级相关的图像数据(墨点的布置图案)的频率特性：能谱(振幅的平方)被绘制以在水平轴表示频率而在垂直轴表示频率分量的强度。如从图8A到8D明显可以看出，通过根据本发明实施例的抖动矩阵经受半色调处理的输出图像频率特性变成频率分量的强度从低频分量通过中频分量逐渐相对增大到高频分量的频率特性。注意到即使这种频率特性没有在每个色调层级出现，本发明实施例的效果可以实现。 

这样一种频率特性大大不同于具有一般所知的蓝噪声特性的抖动矩阵的，即，在蓝噪声特性中的输出图像的频率特性为：频率分量的强度在低频分量方面较小，但是其在高频分量迅速增大，且以一定频率分量作为边界，如图9中所示。 

比如，更详细的说，在所述显著特定基本色调图案可以看见的墨点文件(65线)的频率特性中，将在与如图10中所示的基本色调的周期相对应的频带中产生波峰。与此相反，当使用具有蓝噪特性的抖动矩阵作为分散性增大的代表性抖动矩阵时，如果抖动矩阵具有大于墨点文件的频率特性的频率分量(优选n重分量：“n”是1或者更大的整数)，输出墨点可能很容易被赋为文件墨点位置。但是，如果抖动矩阵的频率特性过度集中在高频侧上，所述抖动矩阵将提高其将墨点均匀赋予到单位面积的特性。因此，用于再现作为串存在的文件墨点的墨点密度将减小。结果，输出图像的浓度将减小。 

另一方面，根据本发明实施例的抖动矩阵在某种程度上(与所谓的当仅仅考虑了从低频分量到中频分量部分时的绿噪声特性相对应)具有低频分量，如上所述，因此使得可以确保墨点位置的再现性和它的强度。更具体的说，墨点在被分散时稍微集中，因此墨点的面积调节特性也可以再现。 

当具有根据本发明实施例的频率特性的抖动矩阵被用于再现墨点文件时，如果图11A中所示的墨点文件数据经受抖动处理，莫尔条纹很难在图11B中所示的再现的图像上产生，示出了文件的图像质量与图7B中所示的再现图像的质量相比显著改善。 

现在参照图12A和12B和后面的附图，将对根据本发明实施例的抖动矩阵的特定结构的例子进行说明。 

如上所述，根据抖动矩阵的阈值设置，所述抖动处理必然引起与文件图像数据同步/异步。这个问题存在于墨点经常被设置为如图12A和12B中所示的固定周期的文件中。注意到图12A简要的示出了文件墨点图像(输入为600dpi)(K-板：屏蔽角为45°)中的像素间距，而图12B示出了相对于线数的水平像素间距(当墨点以600dpi输入时的墨点间距)。 

如从图12A和12B明显所见，尽管墨点之间的距离根据线数而互相不同，墨点经常根据平方以预定的间隔布置。图像的色调可以表示为墨点尺寸增大。由于墨点的生成坐标被用规律性固定，如果抖动矩阵具有规律性的阈值，即使轻微的移动也将引起干涉莫尔条纹的发生。在最恶劣的情况下，将引起具有文件图像数据的全部异步。因此，墨点可能根本不能再现。 

为了解决这个问题，需要具有包括必须与墨点文件同步的部分的阈值设置和同步/异步部分没有周期性的阈值设置。根据本发明实施例的抖动矩阵用随机性解决了这个问题。然而，具有简单随机性的抖动矩阵使得矩阵过度集中，这导致噪声色调再现图案。 

因此，在根据本发明实施例的抖动矩阵中，图13A中所示的有条理的抖动矩阵500由图13B中所示的主矩阵501和图13C中所示的构成所述主矩阵501各个部分的副矩阵502组成，因此所述抖动矩阵可以在较大的意义上具有分散性而在局部意义上具有随机性。阈值基于分散矩阵的规则被设置在主矩阵501中并随机设置在副矩阵502中。 

这样，所述抖动矩阵被配置成由具有分散性的主矩阵和具有随机性的副矩阵组成的有条理的抖动矩阵，这样上述频率特性可以很容易获得。 

在这种情况下，Bayer矩阵或者其它分散矩阵的规律性可以应用于主矩阵502。然而，由于墨点文件以平方墨点布置为基础，优选作为规律性的基准的分散矩阵也以平方阈值设置为基础以便于容易同步。因此，在这方面优选所述Bayer抖动矩阵。另外，如果副矩阵502尺寸大于主矩阵501，随机性将超过分散性。因此，需要使得主矩阵502的尺寸大于副矩阵502的尺寸。 

虽然阈值被随机赋给副矩阵502，完全的随机性可能引起墨点过度集中从而降低图像质量。这是因为墨点可能不仅仅在一个副矩阵502中过度集中，而且还在相邻的副矩阵502之间集中。在上述现有技术中，所述随机矩阵被切换以避免纹理的产生。但是，不设想墨点的过度集中由副矩阵502的结合而引起，并且自然不解决它。 

为了防止墨点在副矩阵502之间的过度集中，换言之，为了防止跨在副矩阵502上的墨点过度集中，根据色调强度、基于发生率、由周边所赋的阈值(比如，八个周边的阈值)来给副矩阵赋予阈值。但是，如与具有蓝噪声特性的抖动矩阵的比较中所述，与墨点集中的情况一样，并不优选墨点的过度分散。这是因为用于再现文件的以簇存在的墨点的墨点强度降低。因此，输出图像的浓度将降低。 

更具体的说，这里，例如，3×3副矩阵502设置在单个Bayer主矩阵501中，当阈值赋给3×3模块中的任意点Px时，如图14B中所示的有关墨点是否在Px位置(标有星号*的矩阵)被促使产生的阈值由在八个相邻的矩阵位置执行加权(比如，对角线位置的矩阵由“1”加权而左边、右边、顶部、以及底部位置由“3”加权)来确定。以在阈值被赋予(图14B中的左上矩阵)的位置的加权的总数为基础，如果由周边所赋的阈值的发生率是与色调成比例的给定发生率，或者更小，将产生墨点(在这个例子中，产生墨点，因为加权的总数是“1”)。 

在这种情况下，由周边所赋的阈值的发生率可以是可调整的。例如，当选择了50％的色调矩阵时，在上述例子中由圆周矩阵引起的加权的最大值是“16”(1×4+3×4)。因此，如果将要赋予使得产生稀薄墨点的阈值，则需要选择加权总数平均是“八或者更小”的矩阵。然而，在这种情况下，被赋予阈值的矩阵有限。相应地，可以允许特定程度，比如十个中的三个将阈值赋给加权总数是“10或更小”的矩阵。 

这样，所述副矩阵被配置成使得根据色调强度基于周边所赋的阈值的发生率来赋给阈值。换言之，所述副矩阵被设计成具有恒定禁止规则设置(周边所赋的阈值的发生率应当在预定发生率或者更小)同时具有随机性。因此，可以防止副矩阵之间的墨点过度集中并很容易获得上述频率特性。 

当半色调处理利用根据本发明实施例如此配置的抖动矩阵完成时，所述抖动矩阵可以利用与图像将被输出的每个CMYK板通用的掩码。然而，经受抖动处理之后的墨点很可能在CMYK的板中互相重叠，所述板将可能产生颜色混浊并减少颗粒感。因此，对于每个颜色的板优选使用不同的掩码。例如，如图15A和15B中所示，主矩阵501布置顺序改变(这里，图15A的矩阵旋转90°以获得图15B的矩阵)，以便因此使得可以显著区分每个颜色的墨点的生成顺序。 

特别的，由于打印文件对于每个CMK的颜色具有固有的屏蔽角，所述主矩阵501根据该屏蔽角旋转，所以对于每个颜色来说，墨点的再现性可以进一步增强。 

另外，如图16A和16B所示，对于每个颜色，图16A中所示的正序矩阵与图16B中所示的阈值被反向赋值的逆序矩阵相结合，从而墨点的每个颜色的重叠可以减少。特别的，优选将C和M的顺序逆反，人眼最敏感的颜色，或者Y和K，对颜色污浊敏感。 

此外，当根据本发明实施例的抖动矩阵应用于多值抖动时，可以根据如图7中所示的液滴的尺寸(或将要使用的墨水的浓度)设定再现色调部分并对每个色调部分所赋值的小墨点、中墨点、以及大墨点产生多值抖动矩阵，如图17B、17C、17D所示。 

另外，一些液体喷射型成像装置具有高强度的喷嘴以高质量的完成记录。在这些装置中，有一种喷嘴设置在其中颜色对称以完成双向记录的装置，因此解决了双向色差并用于高速打印。对称设置这里是指一种结构，在该结构中由多个设置在副扫描方向的喷嘴组成的多个喷嘴矩阵设置在主扫描方向，并设置有两个或者更多的喷射相同颜色墨水的喷嘴矩阵，喷射不同颜色墨水的一个或者更多喷嘴矩阵设置在喷射相同颜色墨水的喷嘴矩阵之间，而喷射相同颜色墨水的喷嘴矩阵关于与主扫描方向垂直的轴线对称设置。 

例如，当使用每个颜色的喷嘴矩阵分别被设置在打印方向(比如，喷嘴矩阵设置为YMCK的顺序的头)的记录头完成双向打印时，在多个记录液体互相重叠的部分发生双向色差。在喷射黄色和青色记录液体使得它们互相重叠时，色调根据下述顺序不同：黄→青，青→黄，所述记录液体将被喷射。当每个颜色的喷嘴分别如图18中所设置时的记录头被用于完成双向打印时，对于正向液滴将按黄→青的顺序喷射而对于反向液滴将按青→黄的顺序喷射，因此引起具有不同色调的条纹颜色不均。 

为了解决这个问题，需要使用一种结构，在该结构中由多个设置在副扫描方向的喷嘴组成的喷嘴矩阵设置在主扫描方向，设置有两个或多个喷射相同颜色墨水的喷嘴矩阵，喷射不同颜色墨水的一个或者多个喷嘴矩阵设置在喷射相同颜色墨水的喷嘴矩阵之间。 

例如，如图19中所示，可以利用喷射C和M墨水的喷嘴矩阵设置在喷射Y墨水的喷嘴矩阵之间的结构喷射记录液体使得它们以C→Y以及Y→C 的顺序重叠而与正向和逆向无关。另外，可以喷射记录液体使得它们以M→Y以及Y→M的顺序互相重叠而与正向和逆向无关。因此，可以完成双向打印同时增大颜色再现面积并在高速下打印具有较大颜色再现性面积的打印材料。 

另外，可以使用一种结构，在该结构中由多个设置在副扫描方向中的喷嘴组成的多个喷嘴矩阵设置在主扫描方向，设置有两个或多个喷射相同颜色墨水的喷嘴矩阵，喷射不同颜色墨水的一个或者多个喷嘴矩阵设置在喷射相同颜色墨水的喷嘴矩阵之间，并且喷射相同颜色墨水的喷嘴矩阵关于与主扫描方向垂直的轴线对称设置。 

例如，如图20中所示，喷射相同颜色墨水的喷嘴矩阵关于与所述主扫描方向垂直的轴线对称设置，即，喷嘴矩阵以K为中心按照C、M、以及Y的顺序设置，使得两个或多个颜色的墨水可以喷射以便以任意的重叠次序互相重叠而与更多颜色的前向和后向无关。因此，可以完成双向打印同时获得进一步增加的颜色再现面积并在高速下打印出具有大颜色再现性面积的打印材料。 

另外，如图21所示，具有低的色强度的黑色墨水、黄色、青色以及品红色墨水，即，除了标准黄(Y)、品红(M)、青(C)、以及黑(K)之外，也可以使用照片黄(PY)、照片品红(PM)、照片青(PC)。更进一步，也可以使用照片灰(PG)。具有低色强度墨水的使用使得不仅仅可以增大颜色再现性面积，而且还打印出粒感降低的打印材料。 

具有这种高密度喷嘴和对称喷嘴设置的成像装置的计算工作量将增大，因为需要在高速下处理高强度数据。但是，利用根据本发明实施例的抖动矩阵的半色调处理使得可以减少计算工作量，确保处理速度，并获得高的分辨率。 

另外，利用根据本发明实施例的抖动矩阵的抖动处理不仅仅可以作为硬件安装，而且可以以程序并入打印机驱动程序，比如，作为用于如上所述打印机模式的半色调处理。因此，所述计算工作量可以减少。特别的，当抖动处理不仅仅应用于如上所述具有复印模式的成像装置的处理，还应用于从主机打印和输出的成像装置时，计算机可以更快的从打印任务中脱出。而且，所述抖动处理也可以应用于向成像装置(成像装置这里也指根据本发明实施例的成像装置)输出打印数据信息的处理装置。 

另外，也可以从使用不同抖动矩阵的半色调处理切换道使用根据本发明实施例的抖动矩阵的半色调处理。即，半色调处理使得连续色调文件图像能够高质量的输出，虽然其在墨点文件图像的莫尔条纹和计算工作量的减少方面比较低下。例如，如图22所示，利用根据本发明实施例的抖动矩阵的半色调处理(第一半色调处理)被选用于墨点文件的使用频率较高的复印模式(以及传真模式)，同时其它半色调处理(第二半色调处理)被主要使用连续色调文件的打印模式所选择。因此，可以完成高质量图像再现。这些处理可以自动响应于模式选择或者根据使用者的指令转换。 

另外，本发明不限于所述实施例，并且在不背离本发明范围的情况下可以做出改变和修改。 

本申请以2006年9月16日向日本专利局提交的日本专利在先申请2006-251949为基础，其整个内容因此通过引用并入。 

Claims (4)

1.一种执行半色调处理的图像处理装置，包括：

半色调处理单元，该半色调处理单元执行所述半色调处理，在该半色调处理中，输入的多值色调图像数据通过使用抖动矩阵被转换为低值图像数据，使输出图像的频率特性的强度从低频分量通过中频分量相对增大到高频分量，所述多值由M表示，所述低值由N表示，且M＞N＞2；

抖动矩阵产生单元，该抖动矩阵产生单元产生的所述抖动矩阵是由具有分散性的主矩阵和具有随机性的副矩阵组成的有条理矩阵；

阈值赋值单元，该阈值赋值单元根据色调强度、基于与副矩阵周边相邻矩阵所赋的阈值的发生率来给所述副矩阵赋予阈值，且所述发生率是在所述与副矩阵周边相邻矩阵赋有阈值的位置处的加权的和。

2.如权利要求1所述的图像处理装置，其中：

所述具有分散性的主矩阵是Bayer矩阵。

3.如权利要求1所述的图像处理装置，其中：

当输入数据包含墨点图像时半色调处理利用所述抖动矩阵完成而当输入数据不包含墨点图像时半色调处理利用不同的抖动矩阵完成。

4.一种成像方法，该成像方法执行半色调处理并使得用于喷射液体的液体喷射头喷射液体液滴以便形成图像，在该半色调处理中，输入的多值色调图像数据被利用抖动矩阵转换为低值图像数据，其中所述多值由M表示，所述低值由N表示，且M＞N＞2，其中：

所述半色调处理利用抖动矩阵执行，使输出图像的频率特性的强度从低频分量通过中频分量相对增大到高频分量；

所述抖动矩阵是由具有分散性的主矩阵和具有随机性的副矩阵组成的有条理矩阵；并且

根据色调强度、基于与副矩阵周边相邻矩阵所赋的阈值的发生率来给所述副矩阵赋予阈值，且所述发生率是在所述与副矩阵周边相邻矩阵赋有阈值的位置处的加权的和。

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