CN102160367B - 图像处理设备及图像处理方法 - Google Patents

Abstract

一种图像处理设备，该图像处理设备通过执行误差扩散处理将n种颜色的多等级图像数据量化，其中，n≥2。该图像处理设备包括：点布置确定单元，用于当通过误差扩散处理将n种颜色的多等级图像数据转换为m种颜色的多等级图像数据时，确定基本点数量和基本记录材料量中的任意一个，其中n＞m≥1；及颜色布置确定单元，用于对n种颜色的多等级图像数据中的每一种颜色成份执行误差扩散处理，计算用于每一种颜色成份的点数量和记录材料量中的任意一个，并且在由点布置确定单元确定的基本点数量和基本记录材料量中的相应一个的范围内，确定用于每一种颜色成份的点数量和记录材料量中的任意一个的布置。

Description

图像处理设备及图像处理方法

技术领域

本发明涉及用于处理图像的图像处理设备、图像处理方法及计算机程序产品。

背景技术

喷墨记录技术作为适于办公室使用的记录技术已经引起了人们的注意。这是由于，第一，可以以高速度来执行喷墨记录。第二，可以在不必执行任何特定的图像定影处理的情况下在普通纸页上执行喷墨记录。第三，在喷墨记录过程中产生的噪音非常小以至于其可以被忽略。各种喷墨记录技术已经被揭示并且某些喷墨记录技术已经被商业化以进行实际使用。喷墨记录技术使用包括墨水液体室和连接到墨水液体室的一连串喷嘴的喷墨头。根据图像数据，对墨水液体室中的墨水施加特定压力。从而，通过喷嘴将小墨点排放到例如纸或膜等的记录构件上。所排放的墨点被粘合到记录构件上从而在记录构件上形成图像。根据喷墨头的配置，喷墨打印机可以被归类为串行喷墨打印机或行式喷墨打印机。串行喷墨打印机通过横跨纸页的宽度方向移动喷墨头（主扫描）并在完成一个或多个扫描之后使纸页前进以形成随后的记录行来形成图像。另一方面，在行式喷墨打印机中，实质上在沿着纸页的宽度方向的整个区域上布置喷嘴。在该情况下，喷墨头不沿着宽度方向移动。相反地，在使纸页在喷墨头之下前进的同时形成图像。由于行式喷墨打印机可以一次形成宽度方向上的单个记录行，因此可以获得高速度的记录。然而，由于实质上在沿着纸页的宽度方向的整个区域上布置喷嘴，因此喷墨头的尺寸增加。这造成行式喷墨打印机的尺寸增加。此外，为了在行式喷墨打印机中执行高分辨率记录，需要以精确的方式在喷墨头中布置喷嘴。这导致喷墨头的制造成本增加。相比之下，串行喷墨打印机可以通过相对较小的喷墨头形成图像，从而能够达到制造成本的降低。这就是为什么目前在市场上可获得各种商业化的串行喷墨打印机的原因。

通常，喷墨记录设备输出蓝绿色（C）、红紫色（M）和黄色（Y）减法三原色成份或通过由减法三原色成份产生黑色（K）的四种颜色成份的输出图像。为了输出该种输出图像，首先将输入图像数据的红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）三种颜色成份转换为是多等级图像数据的CMY图像数据或CMYK图像数据。然后，通过伪半色调处理将多等级图像数据转换为二值图像数据，并通过使用各个颜色成份的记录材料形成输出图像。

为了将多等级图像数据转换为二值图像数据，可以使用在SID InternationalSymposium Digest of Technical Papers,vol4.3,1975,pp.36-37由R.Floyd等在“An adaptive algorithm for spatial gray scale”中描述的误差扩散技术。在该误差扩散技术中，将在特定像素中产生的量化误差扩散到多个随后的像素上来以伪方式表示渐变。此外，在对CMYK多等级图像数据执行伪半色调处理的同时，对蓝绿色（C）、红紫色（M）、黄色（Y）和黑色（K）各个颜色成份独立地执行根据上述误差扩散技术的误差扩散处理。作为结果，所产生的各个颜色成份的二值图像具有较高的视觉质量。然而，如果将两种或更多种颜色成份进行合成，则从视觉观点来看该输出不一定是可接受的质量。

图19是描述蓝绿色像素的二值图像601、红紫色像素的二值图像602以及通过将蓝绿色像素和红紫色像素进行合成而产生的二值图像603的示意图。通过对具有一致像素值的图像数据执行误差扩散处理来形成二值图像601和602中的每一个。从而，将二值图像601和602中的每一个中的像素互相均匀地隔开。这提高了二值图像601和602的视觉质量。相比之下，通过将二值图像601和602中的蓝绿色像素和红紫色像素分别进行合成来产生二值图像603。然而，由于蓝绿色像素和红紫色像素的像素位置没有相关性，因此蓝绿色像素和红紫色像素在二值图像603中没有被均匀地隔开。此外，即使存在很少的像素的区域中也可以观察到像素（蓝绿色像素和红紫色像素）的重叠。因此，不能说二值图像603视觉质量好。

为了防止该种问题，日本专利申请公开No.2007-6391揭示了一种技术，该技术对通过加入单个像素值的总和计算出的总像素值执行误差扩散处理，然后以例如点直径或点密度的递减顺序最优地布置点。

然而，由于电子照相术中的点增益或显影特性，像素值和点总数/记录材料的数量不必须具有相关性。因此，在日本专利申请公开No.2007-6391揭示的技术中，有的时候达不到最优点总数的点布置/记录材料的最优数量。

已经做出本发明以解决现有技术中的上述问题，并且本发明的目的是提供一种技术，该技术能够在两种或更多种颜色的多等级图像数据中的所有颜色成份的点布置中达到的最优扩散，并防止各个颜色成份的颜色重叠。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种图像处理设备，该图像处理设备通过误差扩散处理将n种颜色的多等级图像数据量化，其中，n≥2，该图像处理设备包括：点布置确定单元，用于当通过误差扩散处理将n种颜色的多等级图像数据转换为m种颜色的多等级图像数据时，确定基本点数量和基本记录材料量中的任意一个，其中n>m≥1；及颜色布置确定单元，用于对n种颜色的多等级图像数据中的每一种颜色成份执行误差扩散处理，计算用于每一种颜色成份的点数量和记录材料量中的任意一个，并且在由点布置确定单元确定的基本点数量和基本记录材料量中的相应一个的范围内，确定用于每一种颜色成份的点数量和记录材料量中的任意一个的布置。

此外，根据本发明的另一个方面，提供一种图像处理方法，该图像处理方法通过误差扩散处理将n种颜色的多等级图像数据量化，其中，n≥2。该图像处理方法包括：点布置确定步骤，包括当通过误差扩散处理将n种颜色的多等级图像数据转换为m种颜色的多等级图像数据时，确定基本点数量和基本记录材料量中的任意一个，其中n>m≥1；及颜色布置确定步骤，包括：对n种颜色的多等级图像数据中的每一种颜色成份执行误差扩散处理；计算用于每一种颜色成份的点数量和记录材料量中的任意一个；及在由点布置确定步骤确定的基本点数量和基本记录材料量中的相应一个的范围内，确定用于每一种颜色成份的点数量和记录材料量中的任意一个的布置。

另外，根据本发明的又一个方面，提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括具有在计算机可用介质中包含的计算机可读程序代码的计算机可用介质，该计算机可读程序代码通过误差扩散处理将n种颜色的多等级图像数据量化，其中，n≥2。当执行该程序代码时使计算机执行：点布置确定处理，该处理包括当通过误差扩散处理将n种颜色的多等级图像数据转换为m种颜色的多等级图像数据时，确定基本点数量和基本记录材料量中的任意一个，其中n>m≥1；及颜色布置确定处理，该处理包括：对n种颜色的多等级图像数据中的每一种颜色成份执行误差扩散处理；计算用于每一种颜色成份的点数量和记录材料量中的任意一个；在由点布置确定处理确定的基本点数量和基本记录材料量中的相应一个的范围内，确定用于每一种颜色成份的点数量和记录材料量中的任意一个的布置。

附图说明

图1是根据本发明实施例的喷墨记录设备的示例性功能配置的示意图。

图2是喷墨记录设备的基本部件的平面图。

图3是喷墨记录设备中的记录头的示例性配置的立体图。

图4是喷墨记录设备中的传送带的截面图。

图5是用于说明在喷墨记录设备中执行的记录操作的示意图。

图6是喷墨记录设备中的控制单元的框图。

图7和8是在数据处理主机设备中安装的根据当前实施例的打印机驱动器的示例性配置的示意图。

图9是用于说明使用抖动处理执行的半色调处理的示意图。

图10是用于说明使用误差扩散处理执行的半色调处理的示意图。

图11是根据当前实施例的半色调处理单元的示例性功能配置的示意图。

图12是用于说明使用传统的误差扩散处理的点分散的示意图。

图13是用于说明点布置确定处理的流程图。

图14是示例性虚拟阈值表的示意图。

图15A和15B是用于说明图13所示的、能进行点布置确定的误差扩散处理的流程图。

图16是另一示例性虚拟阈值表的示意图。

图17是基本点数量是3的目标像素的示例性数据的示意图。

图18是用于说明颜色布置确定处理的流程图。

图19是用于说明现有技术的示意图。

具体实施方式

下面，参考附图具体描述本发明的示例性实施例。本发明不限于这些示例性实施例。关于在示例性实施例中描述的组成要素，本领域技术人员可以设计完全落入本文阐述的基本宗义内的各种替换和修改。

下面参考图1到4，给出根据本发明实施例的示例性喷墨记录设备的描述。根据本实施例的喷墨记录设备是可以执行双向打印的图像形成设备（也被称为图像处理设备）。图1是喷墨记录设备的示例性功能配置的示意图。图2是喷墨记录设备的基本部件的平面图。图3是喷墨记录设备中的记录头的示例性配置的立体图。图4是喷墨记录设备中的传送带的截面图。

图1中所示的喷墨记录设备具有在其内部布置了图像形成单元2的主体1。在主体1的底部中布置进纸托盘4。进纸托盘4可以堆放例如纸等记录介质的多个页3（下文称为“纸页3”）。传送带5将由进纸托盘4一张接一张进给的纸页3传送到图像形成单元2。图像形成单元2在各个所传送的纸页3上形成预定图像并将纸页3排放到被连接到主体1的横向侧的接收托盘6。

以可拆卸的方式将在双工打印中使用的双面单元7连接到主体1。在双工打印的情况下，当在纸页3的第一面上形成图像时，传送单元5沿着与双面单元7的相反方向传送纸页3。然后，双面单元7反转纸页3并将其送回到传送单元5。随后，图像形成单元2在纸页3的第二面上形成图像，并将纸页3排放到接收托盘6。

图像形成单元2可滑动地保持两个导轴11和12上的托架13。主扫描电动机（下面描述）用于沿着与纸页3的传送方向垂直的方向移动托架13（主扫描）。在托架13上设置包括多个喷墨头的记录头14。通过布置多个排放喷嘴14n来形成每一个喷墨头，墨滴通过该排放喷嘴被排放（见图3）。以可拆卸的方式设置墨盒15以对记录头14提供墨液。可选择地，可以设置子储液器来对记录头14提供墨液。在该情况下，可以通过使用主储液器来将子储液器重新充满。

如图2和3所示，记录头14包括分别排放黄色（Y）、红紫色（M）、蓝绿色（C）及黑色（K）颜色成份的墨滴的4个独立的喷墨头14y、14m、14c及14k。作为可选择的配置，也可以设置各自包括多个喷嘴的一个或多个记录头，每一种颜色成份的墨滴通过该喷嘴被排放。同时，从记录头排放的颜色成份的数量或记录头的布置顺序不限于上述示例。

记录头14中的喷墨头14y、14m、14c及14k中的每一个包括用于产生排放墨滴的能量的能量产生单元（未示出）。能量产生单元可以是例如压电元件等压电传动器、使用由使用例如热产生电阻器等热电转换元件的液膜沸腾造成的相变的热传动器、使用由温度的改变造成的金属相变的形状记忆合金驱动器或使用静电力的静电驱动器。

在主体1内部，进给辊（半月形辊）21和分离垫（未示出）将单个纸页3从进纸托盘4中的页堆中分离并向传送单元5进给所分离的纸页3。

然后传送单元5沿着引导表面23a向上引导所进给的纸页3。传送单元5包括沿着引导表面23b引导已经由双面单元7发送的纸页3的运送引导单元23、传送所进给的纸页3的传送辊24、朝向传送辊24挤压所进给的纸页3的压力辊25、将所进给的纸页3引导到传送辊24的引导构件26、将沿着用于双面打印的相反方向传送的纸页3引导到双面单元7的引导构件27以及对围绕传送辊24滚转的纸页3施加压力的压力辊28。

另外，传送单元5包括围绕驱动辊31和被驱动辊32伸展的传送带33。传送带33旋转从而在记录头14下面的水平平面中传送纸页3。传送单元5还包括用于对传送带33进行充电的充电辊34、相对于充电辊34设置的引导辊35、在对相对于图像形成单元2的部分上引导传送带33的引导构件（印压板）（未示出）以及由多孔材料构成并消除附着在传送带33上的记录液（墨）的清洁辊（未示出）。

传送带33是如上所述围绕驱动辊31和被驱动辊32（张力辊）伸展的环形带。传送带33沿着如由图1中的箭头所示的、是纸页3的传送方向的逆时针方向旋转。

传送带33可以具有单层结构或多层结构。图4示出双层结构的传送带33的示例。图4所示的传送带33由第一层（顶层）33a和第二层（底层）33b构成。传送带33可以由具有大约40毫米的厚度的纯树脂材料构成。粘着纸页的第一层33a可以由纯的乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）构成。第二层33b（中间电阻层、接地层）也可以由纯的ETFE构成，但该纯的ETFE具有使用碳在其上执行的电阻控制。

充电辊34紧靠着传送带33的顶层并因为传送带33的旋转而旋转。从高压电路（高压电源）（下文描述）对充电辊34以预定模式施加高电压。

同时，传送单元5在下游侧包括排放辊35，排放辊35用于将具有在其上记录的图像的纸页3排放到接收托盘6。

传送带33沿逆时针方向旋转并因为与被施加了高电位电压的充电辊34接触而被正向充电。在该情况下，以预定时间间隔切换由充电辊34施加的充电电压的极性从而以预定充电间隔对传送带33充电。

当在已经被以高电压充电的传送带33上传送纸页3时，所传送的纸页3的内部被极化，并且与传送带33进行接触的纸页3的表面被感应具有与传送带33的极性相反极性的电荷。从而，传送带33和纸页3上的相反电荷互相静电吸引，从而在传送带33上静电保持纸页3。由此，纸页3中的任何扭曲或不规则得到校正以获得高度平坦的表面。

然后，旋转传送带33以使纸页3前进预定的距离。沿一个方向移动托架13或来回移动托架13以根据图像信号驱动记录头14。随后，记录头14将墨滴14i排放到仍处在传送带33上的纸页3上（见图5）。墨滴14i落在纸页3上以在一个记录行中形成墨点Di。在记录了一个记录行之后，将纸页3前进预定的距离并在其上记录随后的记录行。在检测到记录完成信号或表示纸页3的尾缘已经到达记录区域的信号时，记录操作完成。同时，图5中的（b）以放大形式示出墨点Di的点形成区域。

然后，通过排放辊38将具有在其上记录的图像的纸页3排放到接收托盘6。

图6是喷墨记录设备中的控制单元100的框图。控制单元100包括用于在整体上控制喷墨记录设备的操作的中央处理单元（CPU）101、用于保存由CPU101执行的计算机程序和某些定影数据的只读存储器（ROM）102、用于在临时基础上保存图像数据的随机访问存储器（RAM）103、用于在即使连接到喷墨记录设备的电源被断开时也保存数据的非易失性RAM（NVRAM）104以及用于执行例如信号处理和分类等图像处理或处理在整体上控制喷墨记录设备中使用的输入-输出信号的特定用途集成电路（ASIC）105。

另外，控制单元100包括用于使得能够与主机设备90进行数据和信号通信的主接口（I/F）106、用于驱动控制记录头14的记录头驱动控制单元107和记录头驱动器108、用于驱动主扫描电动机110的主扫描电动机驱动单元111、用于驱动次扫描电动机112的次扫描电动机驱动单元113、用于驱动子系统电动机（未示出）的子系统驱动单元（未示出）、用于检测周围温度和/或湿度的环境传感器118以及用于从各种传感器（未示出）输入检测信号的输入/输出（I/O）单元116。主机设备90是其中可以安装根据本实施例的打印机驱动器90的例如个人计算机等数据处理设备。

对控制单元100连接用于输入并显示各种信息的操作面板117。同时，控制单元100控制对充电辊34施加高电压的高压电路（高压电源）114的接通和切断，并执行输出极性的切换控制。

控制单元100通过电缆或网络经由主机I/F106从主机设备90（例如，如个人计算机等数据处理设备、如图像扫描仪等图像读取设备或例如数字照相机等成像设备）接收包括图像数据的打印数据。在主机设备90中安装的打印机驱动器91产生并输出打印数据。

CPU101从主机I/F106的接收缓冲器读取打印数据、分析打印数据、指示ASIC105执行打印数据的分类并将图像数据发送到记录头驱动控制单元107。本文中，关于为了进行图像输出将打印机数据转换为位图数据，假设打印机驱动器91将图像数据扩展为位图数据，并然后将位图数据发送到喷墨记录设备。可选择地，例如，可以在ROM102中保存字体数据，并然后执行将打印机数据转换为位图数据以进行图像输出。

记录头驱动控制单元107接收等同于记录头14的一个记录行的图像数据（点图形数据）、将点图案数据与时钟信号进行同步并将其作为连续数据发送到记录头驱动器108。另外，记录头驱动控制单元107以预定定时将锁存信号发送到记录头驱动器108。

记录头驱动控制单元107包括用于保存驱动波形（驱动信号）的图形数据的ROM（未示出）（也可以使用ROM102）、包括用于将从ROM中读取的驱动波形的数据转换为模拟数据的数-模（D/A）转换单元的波形产生电路（未示出）以及包括放大器的驱动波形产生单元（未示出）。

记录头驱动器108包括用于从记录头驱动控制单元107接收连续数据形式的时钟信号和图像数据的移位寄存器（未示出）、用于使用由记录头驱动控制单元107输出的锁存信号锁存移位寄存器的寄存器值的锁存电路（未示出）、用于执行锁存电路的输出值的电平转换的电平转换电路（电平移位器）（未示出）以及受到电平移位器接通/断开控制的模拟开关阵列（切换单元）（未示出）。通过执行模拟移位阵列的接通/断开控制，将驱动波形中的预定驱动波形选择性地施加到记录头14的能量产生单元以驱动记录头14。

图7和8是在主机设备90中安装的打印机驱动器91的示例性配置的示意图。如上所述，主机设备90将图像数据发送到喷墨记录设备以进行图像形成。在图7所示的配置中，打印机驱动器91包括颜色管理模块（CMM）处理单元131、黑色产生/底色去除（BG/UCR）处理单元132、γ校正单元133、缩放单元134及半色调处理单元135。CMM处理单元131对从例如应用软件获取的图像数据执行颜色空间转换。更具体地，关于图像数据，CMM处理单元131将用于监视器显示的颜色空间转换为用于喷墨记录设备的颜色空间（即，从RGB颜色系统到CMY颜色系统的转换）。BG/UCR处理单元132对于图像数据的CMY值执行黑色产生和底色去除。γ校正单元133根据喷墨记录设备的特性或用户喜好执行输入-输出校正。缩放单元134根据喷墨记录设备的分辨率对γ校正后的图像数据执行放大/缩小操作。半色调处理单元135包括用于将图像数据转换为在喷墨记录设备中排放的点的图案布置的多值/小值矩阵。

在图8所示的配置中，打印机驱动器91仅包括CMM处理单元131、BG/UCR处理单元132及γ校正单元133。

在喷墨记录设备的控制单元100中设置缩放单元134和半色调处理单元135。缩放单元134根据喷墨记录设备的分辨率对γ校正后的图像数据执行放大/缩小操作。半色调处理单元135包括用于将图像数据转换为在喷墨记录设备中排放的点的图案布置的多值/小值矩阵。

在图7和8所示的示例性配置中，基于在监视器上显示图像数据的前提，在RGB颜色系统中形成经过主机设备90处理的图像数据。由于喷墨记录设备（例如打印机）在CMYK颜色系统中处理数据，因此RGB图像数据需要被转换为CMYK颜色系统中的图像数据。为此，首先，CMM处理单元131执行从RGB图像数据到CMY图像数据的转换。然后，BG/UCR处理单元132从CMY图像数据产生黑色数据。

为了数据提炼，γ校正单元133对CMYK图像数据中的每一种颜色成份执行γ校正。在γ校正过程中，根据喷墨记录设备的输出特性和用户设置对CMYK图像数据进行等级调整。缩放单元134通过将主机设备90的监视器上的每一个像素内的图像数据进行细分来增加图像数据的分辨率。由于对于监视器在每一个像素内代表的信息的数量比对于喷墨记录设备在每一个像素内代表的信息的数量大，因此增加图像数据的分辨率能够使喷墨记录设备通过点密度补偿缺乏的信息并适当地表达输出图像中的渐变。

半色调处理单元135对为监视器显示产生的多等级图像数据（m-值数据）执行阈值矩阵处理（半色调处理）以获取可以由喷墨记录设备输出的多等级图像数据（n1-值数据）或小值图像数据（n2-值数据）（其中，m＞n1≥n2≥2）。本文中，假设对由半色调处理单元135使用的多值/小值矩阵执行使用阈值矩阵的某个抖动处理（见图9A到9C）或某个误差扩散处理（见图10），从而将原始的多等级图像数据转换为点打开/关闭（ON/OFF）数据（墨排放/不排放数据）。

在图9所示的抖动处理中，将多等级图像数据（见图9中的（a））与抖动矩阵（见图9中的（b））相比较，该抖动矩阵是由预定方法产生的阈值矩阵。然后，仅将具有等于或大于（可选择地，等于或小于）相应阈值的值的图像数据中的那些像素转换为点。同时，对于获取二值打开/关闭数据的情况给出由图9中的（c）表示的示例。对于具有多于两个值的小值数据，首先，可以根据例如小点、中点及大点等点大小来划分可再生的渐变区域。然后，相应于各个点大小的阈值矩阵可以用于与输入的图像数据比较，并且可以根据比较结果执行点转换。

图10所示的误差扩散处理比抖动处理本质上复杂。如图10中的处理顺序所示，对于各个像素执行阈值处理，并且在后面的计算中以预定比率反映在各个阈值处理中的误差。从而，可以通过执行误差扩散处理将在抖动处理中被强制丢弃的信息反馈到输出图像。与抖动处理相比，这使得能够达到图像质量的提高（例如，提高分辨率）。同时，对于误差扩散处理中的目标像素的处理，必需参考当前记录行之前的两个记录行中的误差数据。从而，必需在存储器中保存至少三个记录行（当前记录行和先前的两个记录行）中的数据。

下面，参考图11到15给出由半色调处理单元135使用的误差扩散处理的描述。图11是半色调处理单元135的示例性功能配置的示意图。在半色调处理单元135中，在存储器（未示出）中保存相应于多等级图像数据的至少三个记录行中的各个像素的数据（灰度数据、灰度校正数据、误差数据等）。如图11所示，半色调处理单元135包括点布置确定单元200和颜色布置确定单元300。当将n种颜色（其中，n≥2）的多等级图像数据转换为m种颜色（其中，n＞m≥1）的多等级图像数据时，点布置确定单元200确定用于m种颜色的多等级图像数据的基本的点数量或记录材料的基本数量。颜色布置确定单元300对于n种颜色的多等级图像数据的各个颜色成份执行误差扩散处理、计算用于各个颜色成份的点数量并且在由点布置确定单元200确定的基本点数量的范围内确定对于各个颜色成份计算出的点数量的布置。同时，在下面的描述中，可以由记录材料的数量代替点数量，记录材料的数量是从点数量计算得出的。在该情况下，在确定记录材料的基本数量之后，可以在记录材料的基本数量的范围内确定对各个颜色成份计算出的记录材料的数量的布置。

点布置确定单元200包括点数量计算单元201、转换单元202及基本点数量计算单元203。点数量计算单元201基于在n种颜色的多等级图像数据的目标像素中的各个颜色成份的灰度数量来计算各个颜色成份的点数量，并计算各个颜色成份的点数量的总和以获得总的点数量。转换单元202将总的点数量转换为灰度数据。基本点数量计算单元203对灰度数据执行误差扩散处理并计算基本点数量。

颜色布置确定单元300包括计算单元301和输出单元302。通过将相应颜色成份的灰度数据和从已经被量化的周围像素中的相同颜色成份的灰度数据中扩散的误差相加，计算单元301对n种颜色的多等级图像数据的目标像素中的各个颜色成份计算灰度校正数据。计算单元301还计算灰度校正数据的阈值到达因子。阈值到达因子表示阈值中的灰度校正数据的百分比并且可以被表示为｛（通过对输入的图像数据的各个颜色成份的灰度进行误差扩散处理获得的灰度校正数据/阈值）×100｝。输出单元302以具有较高阈值到达因子的颜色成份的递减顺序输出基本点数量范围内的、等同于计算出的点数量的点。如果各个颜色成份的阈值到达因子相同，则以具有较大灰度校正数据的颜色成份的递减顺序来输出点。此外，对于具有相同阈值到达因子和相同灰度校正数据的颜色成份，输出单元302可以以具有较高亮度、较高的记录材料密度或较少的记录材料强度的颜色成份的递减顺序输出点。

与传统的误差扩散处理比较来描述根据本实施例的误差扩散处理。图12是用于说明使用传统的误差扩散处理的点分散的示意图。

如图12所示，对n种颜色（n≥2）的各个颜色成份（C、M、Y和K）独立地执行传统的误差扩散处理以确定相应颜色成份的点布置和点类型（步骤S1到S4）。将各个误差扩散处理的结果进行组合来形成输出图像（步骤S5）。由于以独立的方式对各个颜色成份执行误差扩散处理，因此可以达到用于各个颜色成份的高的分散性。然而，由于颜色成份之间的点分散性没有被考虑，因此对n种颜色进行合成造成颜色重叠从而影响粒度。

相比而言，在根据本实施例的误差扩散处理中，根据“通过一维误差扩散处理进行的同点数量的点布置”来布置用于n种颜色的点，并也考虑颜色重叠。这使得即使在将颜色进行合成之后也能够达到最优的点分散性。同时，在下面的描述中，可以由记录材料的数量来代替点数量，记录材料的数量是从点数量计算得出的。

根据本实施例的误差扩散处理包括点布置确定处理和颜色布置确定处理。在颜色布置确定处理中，根据在点布置确定处理中确定的点布置来布置记录材料。参考图13到16来描述点布置确定处理。由于根据“通过一维误差扩散处理进行相同点数量的点布置”来布置用于n种或更多种颜色的点，因此将n种或更多种颜色的原始点布置的输入灰度转换为“相应于一维误差扩散处理的灰度”。为此，基于点数量执行灰度转换。图13是用于说明点布置确定处理的流程图。图14是示例性虚拟阈值表的示意图。图15A和15B是用于说明图13所示的、能使点布置确定的误差扩散处理的流程图。图16是另一示例性虚拟阈值表的示意图。

参考图13，首先，半色调处理单元135参考内部点数量表，并基于用于目标像素中的n种颜色成份的每一个的输入灰度（例如，C=50等级灰度，M=40等级灰度，Y=20等级灰度，K=50等级灰度），来计算用于各个颜色成份的“在一维误差扩散处理中产生的点数量”（步骤S11到S14）。“在一维误差扩散处理中产生的点数量”是当在使用相同的灰度对整个单位区域上色的假设下执行一维误差扩散处理时产生的每单位区域（例如，对于48×48=2304像素的区域）的点数量。在点数量表中，以对应的方式保存输入灰度和“在一维误差扩散处理中产生的点数量”。本文中，对于各个颜色成份，基于灰度等级而不管点类型来计算点数量（例如，用于50等级灰度的蓝绿色（C）的1000点、用于40等级灰度的红紫色（M）的900点、用于20等级灰度的黄色（Y）的500点及用于50等级灰度的黑色（K）的100点）。随后，通过计算各个颜色成份的点数量的总和来获得总的点数量（本示例中的3400点）（步骤S15）。

然后，半色调处理单元135参考灰度逆转换表并将总的点数量转换为灰度（即，转换为相应于一维误差扩散处理的灰度）（步骤S16）。相应于一维误差扩散处理的灰度是具有以“灰度最大值×颜色成份的数量”计算出的最大值的、所有颜色成份的组合灰度。例如，对于8位（灰度值：0到255）四色（CMYK）打印机，最大值是255×4=1020。在点布置确定处理中，由于仿佛点属于单个颜色成份一样来处理四种颜色成份的点而执行上述灰度转换。在灰度逆转换表中，以对应方式保存总的点数量和相应于一维误差扩散处理的灰度。作为上述处理的结果，以“相应于一维误差扩散处理的灰度”来计算用于两种或更多种颜色的灰度。

最后，半色调处理单元135执行误差扩散处理以确定基本点数量（步骤S17）。更具体地，考虑到点分散，半色调处理单元135首先对相应于一维误差扩散处理的灰度执行误差扩散处理并产生灰度校正数据。然后，半色调处理单元135参考所保存的虚拟阈值表，根据相应于一维误差扩散处理的灰度读取用于各个点的阈值，将各个阈值与灰度校正数据相比较，并计算基本点数量（相应像素中产生的C、M、Y和K颜色成份的总的点数量）。

在图14所示的虚拟阈值表中，以对应方式保存相应于一维误差扩散处理的灰度和用于各个点数量（一个点、两个点、三个点和四个点）的阈值。用于各个点数量的阈值不是固定值而是变量，该变量依赖于相应于一维误差扩散处理的灰度。例如，如果相应于一维误差扩散处理的灰度是600等级灰度并且灰度校正数据值是200，则通过参考图14所示的虚拟阈值表来获得相应于该灰度等级的各个点数量的阈值（即，一个点的阈值=0等级灰度，两个点的阈值=330等级灰度，三个点的阈值=620等级灰度，四个点的阈值=1010等级灰度）。然后，将各个点数量的阈值与灰度校正数据值（=200）相比较。由于灰度校正数据值（=200）大于一个点的阈值（=0等级灰度）而小于两个点的阈值（=330等级灰度），因此确定基本的点数量是一。同时，由于对不同于实际的n种颜色成份的颜色成份执行考虑到点分散的误差扩散处理，因此下文中将该考虑到点分散的误差扩散处理称为“虚拟误差扩散处理”。此外，在虚拟阈值表中，可以使用基于在日本专利申请公开No.2000-270210或日本专利No.3732470中揭示的内容设置的阈值。因此，将日本专利申请公开No.2000-270210和日本专利No.3732470的内容并入本文作为参考。

在图15A和15B中，假设输入图像数据中的各个像素具有在0等级灰度到1020等级灰度之间的灰度值，并且输出图像数据的各个像素中的点数量在0到4个点之间。首先，确定相应于一维误差扩散处理的灰度（输入灰度）是否具有0等级灰度（步骤S21）。如果输入灰度具有0等级灰度（步骤S21为是），则将用于当前像素位置的误差设置为0（步骤S30）并确定基本点数量为0（步骤S31）。

当输入灰度不具有0等级灰度（步骤S21为否）时，基于周围像素中的误差（即，通过对输入灰度执行误差扩散处理）来计算灰度校正数据（步骤S22），并从图14所示的虚拟阈值表中获得相应于输入灰度的用于一个到四个点的阈值（步骤S23）。

随后，确定灰度校正数据是否具有比用于一个点的阈值小的值（步骤S24）。如果灰度校正数据具有比用于一个点的阈值小的值（步骤S24为是），则将灰度校正数据值设置为误差（步骤S38）并将基本点数量设置为0（步骤S39）。

如果灰度校正数据不具有比用于一个点的阈值小的值（步骤S24为否），则确定灰度校正数据是否具有比用于两个点的阈值小的值（步骤S25）。如果灰度校正数据具有比用于两个点的阈值小的值（步骤S25为是），则从灰度校正数据值中减去“相应于假定一个点的输出的值”并将所获得的值设置为误差（步骤S36），并且将基本点数量设置为1（步骤S37）。同时，“相应于假定一个点的输出的值”可以是固定值或相应于输入灰度的一个点的阈值。

如果灰度校正数据不具有比用于两个点的阈值小的值（步骤S25为否），则确定灰度校正数据是否具有比用于三个点的阈值小的值（步骤S26）。如果灰度校正数据具有比用于三个点的阈值小的值（步骤S26为是），则从灰度校正数据值中减去“相应于假定两个点的输出的值”并将所获得的值设置为误差（步骤S34），并且将基本点数量设置为2（步骤S35）。同时，“相应于假定两个点的输出的值”可以是固定值或相应于输入灰度的两个点的阈值。

如果灰度校正数据不具有比用于三个点的阈值小的值（步骤S26为否），则确定灰度校正数据是否具有比用于四个点的阈值小的值（步骤S27）。如果灰度校正数据具有比用于四个点的阈值小的值（步骤S27为是），则从灰度校正数据值中减去“相应于假定三个点的输出的值”并将所获得的值设置为误差（步骤S32），并且将基本点数量设置为3（步骤S33）。同时，“相应于假定三个点的输出的值”可以是固定值或相应于输入灰度的三个点的阈值。

如果灰度校正数据不具有比用于四个点的阈值小的值（步骤S27为否），则从灰度校正数据值中减去“相应于假定四个点的输出的值”并将所获得的值设置为误差（步骤S28），并且将基本点数量设置为4（步骤S29）。同时，“相应于假定四个点的输出的值”可以是固定值或相应于输入灰度的四个点的阈值。这样，通过以上述方式执行误差扩散处理，可以确定目标像素中的基本点数量。

如图16所示，还可以配置虚拟阈值表来以对应的方式保存相应于一维误差扩散处理的灰度值/灰度校正数据值和用于各个基本点数量（一个点、两个点、三个点和四个点）的区域。例如，在图16所示的虚拟阈值表中，如果相应于一维误差扩散处理的灰度是600等级灰度并且灰度校正数据值是200，则确定相应的基本点数量为1。

下面参考图17和18描述颜色布置确定处理。在颜色布置确定处理中，对n种颜色的多等级图像数据的各个颜色成份执行误差扩散处理，并确定各个颜色成份的点类型（实心、小点、中点或大点）。另外，基于相应的点类型计算各个颜色成份的点数量。本文中，小点、中点和大点中的每一个被计数为1，而实心点被计数为0（不是点）。例如，如果在目标像素中黑色（K）的点类型是大点，蓝绿色（C）的点类型是小点，红紫色（M）和黄色（Y）的点类型是实心，则计算出点数量为2。随后，在点布置确定处理中确定的基本点数量的范围内，以具有较高阈值到达因子的颜色成份的递减顺序输出等同于计算出的点数量的点。这考虑了各个颜色成份的颜色重叠。如上所述，以｛（通过对输入的图像数据的各个颜色成份的灰度进行误差扩散处理获得的灰度校正数据/阈值）×100｝来计算出阈值到达因子，其中，阈值对应于各个点直径（小点、中点或大点）。如果各个颜色成份的阈值到达因子相同，则以具有较高灰度校正数据的颜色成份的递减顺序输出等同于计算出的点数量的点。图17是基本点数量是3的目标像素的示例性数据的示意图。考虑一种情况，其中，对于C、M、Y和K颜色成份，灰度校正数据值分别是240、226、63和108，阈值到达因子分别是100、90、70和60，点直径（阈值）分别是大点（240）、大点（240）、小点（90）和中点（180）。在该情况下，按照各个阈值到达因子的递减顺序，因此以C、M、Y和K颜色成份的顺序输出点。同时，对于点类型确定，对各个颜色成份的处理（例如，周围像素的误差的计算、灰度校正及点类型确定）与传统的误差扩散处理相同。

由于使用与虚拟误差扩散处理的算法相同的算法执行用于各个颜色成份的误差扩散处理，因此根据周围像素的输入灰度/误差，有时通过虚拟误差扩散处理获得的基本点数量与在用于各个颜色成份的误差扩散处理中计算出的输出点的总数量不匹配。

在点布置确定处理中，在确定点数量的同时考虑点分散性。因而，输出比确定的点数量更大或更小数量的点影响了点分散性、点配置及颜色配置。为了防止该种情况，执行下面给出的点堆集处理。

首先，如果在误差扩散处理中对于特定像素中的各个颜色成份计算出的输出点的总数量大于基本点数量，则不能在该像素中输出超过基本点数量的额外的点。在该情况下，以具有较高阈值到达因子的颜色成份的递减顺序输出等同于计算出的点数量的点。然而，如果额外的点在一直没有输出的情况下被破坏，或在当前像素中输出额外的点，则输出图像中的点数量、点配置（实心点、小点、中点、大点）及颜色配置受到影响。同时，如果不执行点输出，则各个颜色成份的误差以异常的方式累积。从而，与基本点数量无关地执行点输出，减去周围像素中的误差，并执行点堆集处理从而在存储器中堆积额外的点以在随后的处理中以合适的时序进行输出。

当在用于各个颜色成份的误差扩散处理中计算出的输出点的总数量小于基本点数量时，在点输出中使用在先前的点堆积处理过程中在存储器中的堆积的点。在该情况下，确定对于目标像素的周围像素是否存在点堆积，并且如果存在，则以某个顺序的优先级找回在用于周围像素的点堆积中的点的颜色/点类型。更具体地，可以以具有较高阈值到达因子的颜色成份的递减顺序找回点。如果用于各个颜色成份的阈值到达因子相同，则以具有较高灰度校正数据的颜色成份的递减顺序找回点。如果用于各个颜色成份的阈值到达因子和灰度校正数据相同，则以具有较高亮度、较高的记录材料密度或较少的记录材料强度的颜色成份的递减顺序找回点。

然而，关于0等级灰度的颜色成份或已经被输出的颜色成份，不第二次执行点输出。如果，即使在找回用于周围像素的点堆积之后，还没有满足基本点数量，则以具有较优先级的颜色成份的递减顺序强制地输出具有小尺寸的点。即使在该情况下，也不第二次执行关于0等级灰度的颜色成份或已经被输出的颜色成份的点输出。

图18是用于说明颜色布置确定处理的示例的流程图。首先，对于各个颜色成份，对C、M、Y和K颜色成份中的每一个的输入灰度值执行传统的误差扩散处理（步骤S41）。基于C、M、Y和K颜色成份的输入灰度值，通过参考虚拟阈值表对各个颜色成份确定阈值。然后，将误差分散的灰度校正数据与各个阈值相比较，并确定用于各个颜色成份的点类型（实心点、小点、中点、大点）（步骤S42）。

随后，确定等同于基本点数量的点是否已经被输出（步骤S43）。如果等同于基本点数量的点已经被输出（步骤S43为是），则堆积额外的点以用于随后的像素（步骤S50）。例如，如果基本点数量是2，而在用于各个颜色成份的误差扩散处理中计算出的输出点的总数量是3（例如，当黑色（K）的点类型是大点，蓝绿色（C）的点类型是中点，红紫色（M）的点类型是小点，黄色（Y）的点类型是实心点），则堆积额外的点（例如，红紫色（M）的小点）以用于随后的像素。

另一方面，如果等同于基本点数量的点还没有被输出（步骤S43为否），则确定是否存在具有在目标像素中可输出的颜色/点类型的点（步骤S44）。如果该种点存在（步骤S44为是），则以具有较高阈值到达因子的颜色成份的递减顺序输出具有对目标像素（当前像素）计算出的颜色/点类型的点（步骤S47）。如果用于各个颜色成份的阈值到达因子相同，则以具有较高灰度校正数据的颜色成份的递减顺序输出点。如果用于各个颜色成份的阈值到达因子和灰度校正数据相同，则以具有较高亮度、较高的记录材料密度或较少的记录材料强度的颜色成份的递减顺序输出点。

如果不存在具有在目标像素中可输出的颜色/点类型的点（步骤S44为否），则确定是否在点堆积中堆积具有可输出的颜色/点类型的点（步骤S45）。如果在点堆积中堆积该种点（步骤S45为是），则以具有较高阈值到达因子的颜色成份的递减顺序输出这些点（步骤S49）。如果阈值到达因子相同，则以具有较高灰度校正数据的颜色成份的递减顺序输出点。如果用于各个颜色成份的阈值到达因子和灰度校正数据相同，则以具有较高亮度、较高的记录材料密度或较少的记录材料强度的颜色成份的递减顺序输出点。

另一方面，如果不堆积具有可输出颜色/点类型的点（步骤S45为否），则由于不能获得可输出点，因此强制地输出具有小尺寸的点（步骤S46）。从而，通过执行上述处理，可以达到点布置和颜色布置中的最优分散性。

这样，在根据本实施例的半色调处理单元135中，当通过误差扩散处理将n种颜色的多等级图像数据（例如，CMYK图像数据）转换为m种颜色（n＞m≥1，例如，m=1）的多等级图像数据时，点布置确定单元200确定基本点数量。颜色布置确定单元300对于n种颜色的多等级图像数据的各个颜色成份执行误差扩散处理，计算用于各个颜色成份的点数量，并在由点布置确定单元200确定的基本点数量的范围内确定对各个颜色成份计算出的点数量的布置。这使得能够获得相应于m种颜色的多等级图像数据的点布置，这比相应于n种颜色的多等级图像数据的点布置更优。由于相应于m种颜色的多等级图像数据的点布置，因此可以以最优的方式分散在具有n种或更多种颜色的颜色空间中的多等级图像数据中的所有颜色成份的点布置，从而防止各个颜色成份的颜色重叠。

在点布置确定单元200中，点数量计算单元201基于在n种颜色（n≥2）的多等级图像数据的目标像素中的各个颜色成份的灰度数据，计算用于各个颜色成份的点数量，并计算各个颜色成份的点数量的总和以获得总的点数量。然后，转换单元202将总的点数量转换为灰度数据，并且基本点数量计算单元203对灰度数据执行误差扩散处理并计算基本点数量。从而，可以通过使用从用于n种颜色的各个颜色的输入灰度计算出的总的点数量来设置相应于m种颜色的多等级图像数据的点布置。作为结果，对于n种颜色中的特定点数量，可以执行相应于m种颜色的点布置。

在颜色布置确定单元300中，计算单元301对各个颜色成份计算表示阈值中的灰度校正数据的百分比的阈值到达因子。然后，在由点布置确定单元200确定的基本点数量的范围内，输出单元302以具有较高阈值到达因子的颜色成份的递减顺序输出等同于计算出的点数量的点。如果各个颜色成份的阈值到达因子相同，则以具有较高灰度校正数据的颜色成份的递减顺序输出点。如果用于各个颜色成份的阈值到达因子和灰度校正数据相同，则以具有较高亮度、较高的记录材料密度或较少的记录材料强度的颜色成份的递减顺序输出点。从而，通过以阈值中的输入灰度值和误差值的总和的百分比的递减顺序布置颜色成份，可以以最优方式布置最高优先级的颜色（最接近阈值的颜色）。

同时，根据本实施例的喷墨记录设备可以被安装到包括例如主机计算机、接口装置、扫描仪和打印机等多个其它装置的系统中或可以被安装到仅包括例如主机计算机等单个的其它装置的系统中。

此外，计算机可读存储介质可用于保存用于管理喷墨记录设备中的上述操作的软件应用的程序代码。然后，可以将程序代码载入系统或设备的计算机（可选择地，CPU、微处理单元（MPU）或数字信号处理器（DSP））中，从而计算机可以执行在程序代码中给出的指令。因此，执行从存储介质装载的程序代码以执行喷墨记录设备中的操作。程序代码或用于保存程序代码的存储介质落入以上实施例的范围内。存储介质可以是光学记录介质、磁记录介质、磁光记录介质或半导体记录介质，例如软盘（FD）、硬盘（HD）、光盘、磁光盘、光盘只读存储器（CD-ROM）、可刻录光盘（CD-R）、磁带、非易失性存储卡、只读存储器（ROM）。

如上所述，计算机执行在程序代码中给出的指令以执行喷墨记录设备中的操作。这包括一种情况，在该情况中，在计算机上运行的操作系统（OS）执行在程序代码中给出的指令并部分或全部地执行喷墨记录设备中的操作。

可以将从存储介质装载的程序代码写入在计算机内安装的功能扩展板中或在被连接到计算机上的功能扩展单元中设置的存储器中。在该情况下，功能扩展板或功能扩展单元中的CPU执行在程序代码中给出的指令并部分或全部地执行喷墨记录设备中的操作。

虽然，对喷墨记录设备给出了本实施例的描述，但是该描述也可应用于例如打印机、传真设备、复印设备或具有打印、传真和复印功能的多功能产品（MFP）等其它图像形成设备。此外，上述描述也可应用于使用除了墨水之外的记录液的图像形成设备、对图像形成设备提供打印数据的数据处理设备或在数据处理设备中安装的打印机驱动器。

Claims (6)

1.一种图像处理设备，该图像处理设备通过误差扩散处理将n种颜色的多等级图像数据量化，其中，n≥2，该图像处理设备包括：

点布置确定单元，用于当通过误差扩散处理将n种颜色的多等级图像数据转换为m种颜色的多等级图像数据时，确定基本点数量和基本记录材料量中的任意一个，其中n>m≥1；以及

颜色布置确定单元，用于对n种颜色的多等级图像数据中的每一种颜色成份执行误差扩散处理，计算用于每一种颜色成份的点数量和记录材料量中的任意一个，并且在由点布置确定单元确定的基本点数量和基本记录材料量中的相应一个的范围内，确定用于每一种颜色成份的点数量和记录材料量中的任意一个的布置，

其特征在于，所述颜色布置确定单元包括：

计算单元，用于对于n种颜色的多等级图像数据的目标像素中的每一种颜色成份，通过将相应颜色成份的灰度数据和从已经被量化的周围像素中的相应颜色成份的灰度数据中扩散的误差相加来计算灰度校正数据，并且将所计算出的灰度校正数据与阈值的比率计算作为阈值到达因子；以及

输出单元，用于从具有最大阈值到达因子的颜色成份开始以递减顺序输出在基本点数量的范围内的点数量。

2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，n种颜色的多等级图像数据的每一种颜色成份的灰度等级小于m种颜色的多等级图像数据的灰度等级。

3.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，点布置确定单元包括：

点数量计算单元，用于基于n种颜色的多等级图像数据的目标像素中的每一种颜色的灰度数据，通过计算用于每一种颜色成份的点数量并计算用于每一种颜色的点数量的总和，来计算总的点数量；

转换单元，用于将总的点数量转换为灰度数据；及

基本点数量计算单元，用于通过对由转换总的点数量而获得的灰度数据执行误差扩散处理来计算基本点数量。

4.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，当颜色成份具有相同的阈值到达因子时，输出单元从具有最大灰度校正数据的颜色成份开始以递减顺序输出在基本点数量的范围内的点数量。

5.根据权利要求4所述的图像处理设备，其中，当颜色成份具有阈值到达因子和相同的灰度校正数据时，输出单元从具有最高亮度、最高记录材料密度和最低记录材料光亮度中的任意一个的颜色成份开始输出点数量。

6.一种图像处理方法，该图像处理方法通过误差扩散处理将n种颜色的多等级图像数据量化，其中，n≥2，该图像处理方法包括：

点布置确定步骤，包括当通过误差扩散处理将n种颜色的多等级图像数据转换为m种颜色的多等级图像数据时，确定基本点数量和基本记录材料量中的任意一个，其中n>m≥1；及

颜色布置确定步骤，包括：

对n种颜色的多等级图像数据中的每一种颜色成份执行误差扩散处理；

计算用于每一种颜色成份的点数量和记录材料量中的任意一个；及

在由点布置确定步骤确定的基本点数量和基本记录材料量中的相应一个的范围内，确定用于每一种颜色成份的点数量和记录材料量中的任意一个的布置，

其特征在于，所述颜色布置确定步骤包括：

计算步骤，用于对于n种颜色的多等级图像数据的目标像素中的每一种颜色成份，通过将相应颜色成份的灰度数据和从已经被量化的周围像素中的相应颜色成份的灰度数据中扩散的误差相加来计算灰度校正数据，并且将所计算出的灰度校正数据与阈值的比率计算作为阈值到达因子；以及

输出步骤，用于从具有最大阈值到达因子的颜色成份开始以递减顺序输出在基本点数量的范围内的点数量。

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