JP2000059624A - ハ―フト―ンイメ―ジ生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディザーマトリクスを用いて、グレースケー
ルイメージからハーフトーンイメージを生成するハーフ
トーンイメージ生成方法を提供すること。 【解決手段】 グレースケールイメージをハーフトーン
イメージに変換するコンピュータシステムは、グレース
ケールイメージの各画素の値をディザーマトリクスの要
素の値と比較して、ハーフトーンイメージの対応する画
素の値を決定する。ディザーマトリクスは、まず、特別
なフィルタに基づいて中間パターンを作成することによ
って生成し、次に、１に等しい値を有する要素が中間パ
ターンより少ないディザーマトリクスのパターンを生成
し、次に、０に等しい値を有する要素が中間パターンよ
り少ないディザーマトリクスのパターンを生成し、さら
に、生成された全てのパターンを加算することにより形
成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はハーフトーンイメー
ジ生成方法に係り、特に、印刷エンジン上でハーフトー
ンイメージを印刷するためにスクリーン（screen）を生
成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタは、ハーフトーンイメージまた
はグレースケールイメージとして画像を印刷するように
設計することができる。ハーフトーンイメージでは、イ
メージの各画素は、印刷されるドットと印刷されないド
ットとのいずれかを有する。また、グレースケールイメ
ージでは、画素上の各ドットは、多くのグレーレベルの
１つを有するようにより精密に印刷される。ハーフトー
ン化では、バイナリ画素を正しく配置し、連続調イメー
ジをシミュレーションすることで、連続調イメージの幻
影（illusion）を生成する。

【０００３】ハーフトーンイメージは、通常、グレース
ケールイメージより容易かつ安価に生成できる。比較的
低コストのプリンタの多くは、ハーフトーンイメージの
印刷専用に設計されている。グレースケールイメージを
印刷するプリンタにおいて、イメージは、まず、１つの
スクリーンまたは１組のスクリーンを使用して、ハーフ
トーンイメージに変換されなければならない。印刷業界
における一目的は、ハーフトーンイメージが実質上グレ
ースケールイメージと見分けがつかなくなるように、適
当な変換技術を開発することである。

【０００４】従来技術の一方法では、ディザーマトリク
スを用いてグレースケールイメージをハーフトーンイメ
ージに変換する。グレースケールイメージは、多くのグ
レーレベルと多くの画素とを有している。各画素は１つ
の値を有している。ディザーマトリクスは、物理的な空
間を占め、多くの要素を有している。その要素もまた、
それぞれ１つの値を有する。このディザーマトリクスが
ハーフトーンイメージ上にマップされ、ハーフトーンイ
メージが生成される。ディザーマトリクスより大きいグ
レースケールイメージについては、ディザーマトリクス
は、複製されるかタイリングされることによってイメー
ジ全体をカバーする。グレースケールイメージ内の各画
素は、ディザーマトリクス内の各要素と比較される。グ
レースケールイメージの画素の方が大きい値を有する場
合、ハーフトーンイメージの対応する位置にドットは印
刷されない。生成されたハーフトーンイメージは、グレ
ースケールイメージ内のグレーレベルの数と同じ数のグ
レーレベルパターンを有している。グレースケールイメ
ージ内のより暗い領域は、ハーフトーンイメージでは、
より多くのドットを有するグレーパターンによって表さ
れる。

【０００５】上記方法を用いてハーフトーンイメージを
生成するために、ディザーマトリクスは、慎重に設計し
なければならない。マトリクス内の要素は、乱数発生器
によって生成されるべきではない。完全にランダムなパ
ターンは、ノイズのあるハーフトーンイメージを生成
し、イメージの質を下げることとなるからである。

【０００６】ディザーマトリクスを設計する従来技術の
方法の１つは、ボイドアンドクラスタ法（void-and-clu
ster method）として知られている。この方法の概要
は、Robert Ulichney氏による「The Void and Cluster
Method for Dither Array Generation」（IS&T/SPIE Sy
mposium on Electronic Imaging: Science and Technol
ogy, San Jose, California, 1993年）に述べられてい
る。

【０００７】確率的スクリーンを生成する他の方法が、
J.Dalton氏による「Perception ofbinary texture and
the generation of halftone stochastic screens」（I
S&T/SPIE 1995 International Symposium on Electroni
c Imaging: Science and Technology, San Jose. CA, 1
995年）に述べられている。

【０００８】他の従来技術として、誤差拡散法を用いて
ハーフトーンイメージを生成するものがある。この方法
では、グレースケールイメージの画素全てを１度に１つ
ずつ解析して、ハーフトーンイメージ内にドットを印刷
すべきか否かを判断する。各画素による誤差は、その後
に続く近傍の画素に「拡散」される。そのような画素毎
の演算には、膨大な量の計算が必要であり、ディザーマ
トリクスを適用する方法よりハーフトーンイメージの生
成に時間がかかる。さらに、誤差拡散法は、ベクトルグ
ラフィクスには適していない。これは、ハーフトーンイ
メージ上の画素の値を、逐次計算することができない場
合があるためである。誤差拡散法については、Floyd氏
およびSteinberg氏による「An Adaptive Algorithm for
SpatialGrayscale」（Proceeding of the Society for
Information Display, Vol. 17,75〜77頁, 1976年）に
述べられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者による他のデ
ィザーマトリクス方法が、米国特許第５，３１７，４１
８号公報「Halftone Images Using Special Filters」
に開示されており、本明細書に参照として引用する。こ
の方法は、本質としては確率的であり、分散したドット
を生成することにより、ドット毎の干渉（interactio
n）なく印刷エンジンに非常に均一なパターンをもたら
す。レーザプリンタのようなドット毎の干渉が存在する
印刷エンジンの場合、これらのスクリーンは、粗く粒状
のパターンを生成する。したがって、レーザプリンタの
ようなドット毎の干渉を有する印刷エンジンでの使用に
適した確率的スクリーンを生成する方法が必要とされて
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ディザーマト
リクスを用いて、グレースケールイメージからハーフト
ーンイメージを生成する方法を提供する。ハーフトーン
イメージにおけるあらゆる画素値は、グレースケールイ
メージの画素値をマトリクスの要素値と直接比較するこ
とによって決定される。本方法は、ラスタグラフィクス
およびベクトルグラフィクスの両方に適しており、また
ドット毎に干渉のある印刷エンジンにも適している。

【００１１】簡単に、また一般的に言えば、ハーフトー
ンイメージ、グレースケールイメージおよびディザーマ
トリクスの各々は、物理的な２次元領域を占めている。
これら３つのイメージは、実質的に等しいものである。
ある場合においては、ハーフトーンイメージおよびグレ
ースケールイメージより小さいディザーマトリクスを使
用することが有益である。この場合、ディザーマトリク
スパターンは、所望の領域を覆うために複製されるかま
たはタイリングされる。ハーフトーンイメージおよびグ
レースケールイメージは、共に多くの画素を有し、各画
素はそれぞれ１つの値を有している。また、ディザーマ
トリクスは多くの要素を有しており、その各要素はそれ
ぞれ１つの値を有している。

【００１２】本発明の方法は、グレースケールイメージ
の各画素値を、ディザーマトリクスの各要素値と比較す
る。その比較の結果に基づいて、対応するハーフトーン
イメージの画素値が決定される。

【００１３】ディザーマトリクスは多くのパターンから
生成され、その各パターンは、それぞれがハーフトーン
イメージの１つのグレーレベルパターンに対応する。各
パターンは多くの要素を有しており、その各要素はそれ
ぞれ１つの値を有している。所定のパターンの各要素の
値は、特殊なフィルタによって決定される。

【００１４】本発明によれば、ドーナツフィルタが使用
される。従来技術のフィルタがそのピークを現画素の中
心においていたのに対し、ドーナツフィルタは現画素か
ら離れてピークが発生するという特性を有する。上記従
来技術のフィルタは、ドットを追い出す（expel）効果
を有し、散開したパターンを生成する。本発明のドーナ
ツフィルタは、現画素から離れたピークを有し、ドット
のクラスタ化をもたらす。

【００１５】最初に、イメージのグレースケールの範囲
内で変化レベル（transition level）を選択することに
より、確率的にクラスタ化されたドットスクリーンが生
成される。変化レベルよりも明るく最も明るいグレーレ
ベルに対し、第１のフィルタを使用してハーフトーンパ
ターンが設計される。第１のフィルタの幅は、グレーレ
ベルによって決まる。一旦変化レベルに達すると、ドー
ナツフィルタを使用してハーフトーンパターンが設計さ
れる。変化レベルにおけるハーフトーンパターンのドッ
トは、クラスタ化されたドットが成長するシード（seed
s）としての役割を果たす。最も明るいグレーレベルに
おける変化レベルを選択することにより、ドーナツフィ
ルタは、全てのグレーレベルに対して使用される。ドー
ナツフィルタによって生成されたクラスタ化されたハー
フトーンドットパターンは、モアレ（干渉縞）がなく、
写真における粒状ノイズに非常によく似たハーフトーン
ノイズを有するため、本物の写真により似た印刷イメー
ジが生成される。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、グレースケールイメージ
１０２をハーフトーンイメージ１０４に変換する、本発
明の一実施形態に係るコンピュータシステム１００を示
す。本発明者による米国特許第５，３１７，４１８号公
報に記載されているように、この変換プロセスは、グレ
ースケールイメージ１０２の各画素の値をディザーマト
リクスの要素の値と比較するステップを含む。この比較
の結果、ハーフトーンイメージ１０４の対応する画素の
値が決定される。ディザーマトリクスは、最初に、特別
なフィルタに基づいて中間パターンを作成することによ
って生成される。１および０に等しい値を有するディザ
ーマトリクスの要素は、パターン内にほぼ均一に分散さ
れている。

【００１７】図２は、ディザーマトリクスを形成する一
方法を示すフローチャートである。この方法では、中間
グレーレベルに対するパターンが生成され、その後、よ
り明るいグレーレベルのパターンを形成するためにドッ
トが減算され、より暗いグレーレベルのパターンを形成
するためにドットが加算される。ステップ２０２では、
後述する選択されたフィルタを用いて、中間パターンを
生成する。ステップ２０４では、１に等しい値を有する
要素が中間パターンより少ないディザーマトリクスのパ
ターンを生成する。これは、中間パターンから複数の１
を０に置換することによって行われる。置換すべき１
は、選択されたフィルタによって識別されるように、１
が共にクラスタ化された領域にある。パターン毎におけ
る１に等しい値を有する要素の数の違いは、量子化数に
よって決まる。

【００１８】次に、ステップ２０６では、０に等しい値
を有する要素が中間パターンより少ないディザーマトリ
クスのパターンを生成する。これは、中間パターンの複
数の０を１に置換することによって行われる。置換すべ
き０は、選択されたフィルタによって識別されるよう
に、０が共にクラスタ化された領域にある。パターン毎
における０に等しい値を有する要素の数の違いは、量子
化数によって決まる。

【００１９】最後に、ステップ２０８では、生成された
全てのパターンを加算することにより、ディザーマトリ
クスを形成する。

【００２０】ディザーマトリクスを形成する他の方法で
は、最も明るいグレーレベルに対して中間パターンを生
成することから始めて、続くグレーレベルに対してドッ
トを加算するだけである。この方法は、図２のステップ
２０２，２０６，２０８を使用する。

【００２１】米国特許第５，３１７，４１８号のような
従来技術で使用されるフィルタでは、ガウスフィルタ、
三角フィルタおよび矩形フィルタのように、最大値の中
心が現画素にある。なお、これらのフィルタは、一般的
に、中心の画素の周りの領域を覆うように使用されるた
め、図面に示す２次元表現は、回転面を形成するように
それらの中心の周りを回転する。図３に示すように、こ
れらのフィルタは全て、現画素の周りに最大値を有す
る。このフィルタの回転面を図４に示す。この結果、図
５に示すように、結果として得られるディザーマトリク
スにおいてドットが散開してしまう。

【００２２】本発明の一実施形態では、図６に示すよう
なドーナツフィルタを用いて、クラスタ化されたドット
を生成する。図６に示すように、このドーナツフィルタ
は、局所最大値が現画素から離れ、任意に局所最小値が
局所画素にあるという特徴を有する。図７に、ドーナツ
フィルタの回転面を示す。現画素の周りの内側の屈曲に
より、ドットを現画素の周りにクラスタ化させるエネル
ギトラップが提供される。この結果、図８に示すよう
に、ドットがクラスタ化され、より安定したドットパタ
ーンが生成される。

【００２３】図９〜図１３は、ドーナツフィルタのいく
つかの好ましい実施形態を示す。これらは２次元表現で
ある。図９および図１０は、現画素においてそれぞれ０
または０ではない値を有する矩形のドーナツフィルタを
示す。図１１は、三角形のドーナツフィルタを示す。図
１２は平滑化したドーナツフィルタを示し、図１３は最
大値から離れたリプルを有する同様のドーナツフィルタ
を示す。ドーナツフィルタの好ましい他の実施形態を、
図１４に示す。ドーナツフィルタ６１０は、第１のロー
パスガウスフィルタ６２０と第２のローパスガウスフィ
ルタ６３０との差である。ドーナツフィルタ６１０は、
本発明をより具体的に説明するために選択されたもので
ある。

【００２４】米国特許第５，３１７，４１８号では、イ
メージ内の全てのグレーレベルを処理するために、１種
類のフィルタ（例えば、ガウスフィルタ）が使用されて
いる。本発明は、グレースケールの範囲において選択可
能な変化レベルを用いて、例えばローパスガウスフィル
タのような第１のフィルタとドーナツフィルタとを切換
える。ローパスガウスフィルタの例を、図３に示す。ま
た、ドーナツフィルタの例を、図４〜図１４に示す。

【００２５】確率的スクリーンを生成するプロセスは、
まずグレースケールの範囲内の変化レベルを選択するこ
とによって改良されている。次に、最も明るいグレーレ
ベルから始めて、図２に示す上述した手順により、第１
のローパスガウスフィルタ６２０を用いてこのレベルで
ハーフトーンパターンを設計する。なお、ガウスフィル
タの幅はグレーレベルによって決まる。一旦変化レベル
に達すると、同じプロセスにより、ドーナツフィルタ６
１０を用いてその後のレベルでハーフトーンパターンを
設計する。変化レベルの設定の違いにより、ドーナツフ
ィルタは、グレーレベルのいずれにも用いられない、い
くつかに用いられる、または全てに用いられるようにな
る。例えば、変化レベルが最も明るいグレーレベルに設
定されている場合、ドーナツフィルタは全てのグレーレ
ベルに用いられることとなる。

【００２６】変化レベルの特定の選択は、印刷プロセス
によって決まる。ドーナツフィルタを全てのグレーレベ
ルに用いても良く、或いは、変化レベルを、ドットが接
触し始めるほどにパターンが密となるまで、ローパスフ
ィルタを用いて設定しても良い。なお、上記時点では、
ドットのより安定したクラスタを生成するように、ドー
ナツフィルタが用いられるべきである。

【００２７】図１７は、中間パターンを生成する図２に
示すステップ２０２をより詳細に示すフローチャートで
ある。ステップ３５０において一旦中間パターンが生成
されると、ステップ３５２において、サポート領域が選
択される。

【００２８】変化レベルより明るいグレーレベルのサポ
ート領域を選択するときは、米国特許第５，３１７，４
１８号に開示されている同じプロセスを用いて、ローパ
スガウスフィルタのパラメータを計算し、図１４に示す
ような第１のローパスガウスフィルタ６２０を生成す
る。

【００２９】図１８に、サポート領域を選択するステッ
プ３５２をより詳細に示すフローチャートを示す。第１
のステップ４００では、１または０のどちらがより少な
いかを判別して、パターンの少数派の値を識別する。少
数派の値が識別された後、ステップ４０２では、パター
ンの少数派の値を有する要素間の平均分離（averagesep
aration）Ｄが計算される。好適な一実施形態では、こ
の計算は、そのパターンにおける要素の合計数を少数派
の値を有する要素の数で除算して、その平方根をとる。
図１９に示すように、Ｄの値はサポート領域グラフ４５
０に適用され、第１のローパスガウスフィルタ６２０の
シグマｓが求められる。本発明では、これは次式（１）
のように計算される。 ｙ（ｓ）＝ｅｘｐ（−ｄ²／２ｓ²） ・・・（１）

【００３０】サポート領域の直径は、シグマｓに関連し
ている。本実施形態では、直径は約３．７×ｓに等し
い。ステップ４０４では、この直径からガウス曲線のサ
ポート領域が求められる。サポート領域グラフ４５０
は、人間の視覚的な応答を介して試行錯誤によって生成
される。このグラフは、実質的に非減少関数である。こ
れは、少数派の値を有する要素の平均分離Ｄが増加する
と、フィルタが、意味のあるフィルタリングを実行する
ために、より広い領域をカバーしなければならなくなる
ためである。フィルタがカバーする領域が十分に広くな
い場合、そのフィルタリング出力は入力と同じになる。
フィルタがより広い領域をカバーするためには、シグマ
を大きくしなればならない。本実施形態では、この概念
に基づき異なるサポート領域グラフが適用された。ま
た、試行錯誤により作成された図１９に示すサポート領
域のグラフにより、ディザーマトリクスに対する許容パ
ターンが提供されることが分かった。

【００３１】図１９に示すサポート領域グラフでは、Ｄ
が２より小さいとき、シグマｓは一定であって１．５に
等しい。また、Ｄが２より大きいとき、シグマｓはＤに
対して傾きが０．７の直線関係にある。当業者にとっ
て、図１９に示す本実施形態のサポート領域グラフとは
異なった、例えばＤが１から２の範囲においてシグマｓ
の値が１．５ではない一定値を有し、例えば０．５から
１の範囲において傾きが０．０ではないサポート領域グ
ラフも使用することができることは明らかである。

【００３２】また、グレーレベルによってフィルタ幅が
変化する連続したフィルタを使用し、フィルタを選択す
るためにハーフトーンパターンの可視性を視覚的に検査
することによって、実験的にサポート領域を得ることが
できる。この動作は、最小のグレーレベルと最大のグレ
ーレベルとの間、一般的には０と２５５との間で分散し
たグレーレベルの数だけ繰返される。最適なフィルタパ
ラメータが特定のグレーレベルで選択され、そのパラメ
ータはグレーレベルの範囲全体で補間される。また、最
適なフィルタパラメータは、プリンタおよび印刷エンジ
ンの種類によって決まる。この動作は、新しい印刷エン
ジン毎に繰返す必要がある。

【００３３】サポート領域の選択（ステップ３５２）に
続いて、次のステップ３５３では、中間パターンをダミ
ーパターンにコピーする。次に、ステップ３５４では、
ダミーパターンをフィルタリングする。次に、ステップ
３５６では、ダミーパターンの最小位置および最大位置
を識別する。次に、ステップ３５８では、これら最大位
置および最小位置を識別した後、中間パターンの最大位
置および最小位置の要素を交換する。

【００３４】さらに、ステップ３６２では、中間パター
ンが平衡かを判断し、ステップ３５３（コピー）、ステ
ップ３５４（フィルタリング）、ステップ３５６（識
別）およびステップ３５８（交換）を、中間パターンが
平衡状態に達するまで１回以上繰り返す。

【００３５】図２のステップ２０４およびステップ２０
６では、中間パターンからディザーマトリクスの異なる
グレーレベルについてパターンが生成される。ステップ
２０４では、１に等しい値を有する要素が中間パターン
より少ないディザーマトリクスのパターンを生成する。
これは、中間パターンから複数の１を０に置換すること
によって行われる。置換すべき１は、変化レベルによっ
て選択されるフィルタによって識別されるように、１が
共にクラスタ化された領域にある。例えばローパスガウ
スフィルタを用いて、変化レベルを超えてグレーレベル
に対するサポート領域を選択する場合、サポート領域
は、米国特許第５，３１７，４１８号公報または上述し
た実験的な手続きで説明されているように計算される。
また、ドーナツフィルタを用いて、変化レベルより下の
グレーレベルに対するサポート領域を選択する場合は、
同様の計算が行われて、第１のローパスガウスフィルタ
６２０が生成される。なお、第２のローパスガウスフィ
ルタ６３０は、第１のローパスガウスフィルタ６２０の
半分の幅を使用して生成される。また、ドーナツフィル
タ６１０は、第１のガウスローパスフィルタ６２０と第
２のローパスガウスフィルタ６３０との差である。

【００３６】次に、ステップ２０６では、１に等しい値
を有する要素が中間パターンより多いディザーマトリク
スのパターンを生成する。これは、中間パターンからの
複数の０を１に置換することによって行われる。置換す
べき０は、変化レベルによって選択されたフィルタによ
って識別されるように、０が共にクラスタ化された領域
にある。上記ステップ２０４と同様に、例えばローパス
ガウスフィルタを用いて、変化レベルを超えてグレーレ
ベルに対するサポート領域を選択する場合、サポート領
域は、米国特許第５，３１７，４１８号公報に記載され
ているように計算される。ドーナツフィルタを用いて、
変化レベルより下のグレーレベルに対するサポート領域
を選択する場合は、同様の計算が行われて、第１のロー
パスガウスフィルタ６２０が生成される。なお、第２の
ローパスガウスフィルタ６３０は、第１のローパスガウ
スフィルタ６２０より狭い幅を使用して生成される。ま
た、好適な実施形態においては、第１のローパスガウス
フィルタ６２０の半分の幅の値が使用されるが、他の値
も使用することができる。また、ドーナツフィルタ６１
０は、第１のローパスガウスフィルタ６２０と第２のロ
ーパスガウスフィルタ６３０との差である。

【００３７】図１５は、第１行目に、第２のローパスガ
ウスフィルタ６３０を用いて確率的スクリーンによりレ
ンダリングされたグレーパッチを示し、第２行目に、４
８の変化グレーレベルに達するまで、すなわち、ドーナ
ツフィルタ６１０が残りのグレーレベルに対して使用さ
れるときまで、第２のローパスガウスフィルタ６３０を
用いてレンダリングされたパッチを示す。第１列目はグ
レーレベル６６であり、第２列目はグレーレベル９６で
あり、第３列目はグレーレベル１２６である。ハーフト
ーンパターンは、ドット配列が明瞭に見えるように７５
ドット／インチで印刷され、第２行目のイメージにドッ
トのクラスタ化を示す。

【００３８】図１６は、異なる変化レベルを選択した結
果を示す。第１行目は、変化レベルが１で生成されたハ
ーフトーンパターンを示す。すなわち、ドーナツフィル
タ６１０が、第１のグレーレベル以外の全てのグレーレ
ベルに対して使用されている。第２行目は、４８の変化
レベルが生成されたハーフトーンパターンを示す。第１
列目はグレーレベルが３２であり、第２列目はグレーレ
ベルが１２８であり、第３列目はグレーレベルが１９２
である。変化値がハイライト領域におけるハーフトーン
パターンの外観に重要な影響を及ぼすことが、明らかで
ある。しかしながら、中間調領域では差は非常に小さく
なり、シャドウ領域では差は極わずかになる。

【００３９】以上のように、本発明に係る本実施形態に
よれば、確率的スクリーンの生成においてドーナツフィ
ルタを用いることにより、スクリーンがモアレおよびパ
ターンのないものとなると共に、縞がほとんど現れにく
くなる、という利点が得られる。これは、レーザプリン
タのようなドット毎のインタラクションを有する印刷エ
ンジンで処理する場合に重要である。他の利点は、ハー
フトーンノイズが写真の粒状ノイズに非常に似ており、
現実の写真により似た印刷イメージを生成することがで
きるということである。さらに、本発明の確率的スクリ
ーン設計方法では、より優れたトーン再生特性の利点に
より、クラスタ化されたドットのハーフトーンパターン
を生成し、ドット毎のインタラクションを有する印刷エ
ンジンにおいてより安定したドットを生成することがで
きる。

【００４０】本発明の上述した詳細な説明は、説明のた
めに提供されたものであり、開示した実施の形態に対し
網羅的であるよう、または発明を限定するように意図さ
れたものではない。したがって、本発明の範囲は特許請
求の範囲によって定義されている。

【００４１】以下に本発明の実施の形態を要約する。 １．ディザーマトリクスを用いてグレースケールイメー
ジからハーフトーンイメージを生成するハーフトーンイ
メージ生成方法であって、前記ハーフトーンイメージ、
前記グレースケールイメージおよび前記ディザーマトリ
クスは各々１つの領域を占め、該３つの領域は互いに実
質的に等しく、前記ハーフトーンイメージおよび前記グ
レースケールイメージは各々複数の画素を有し、各画素
はそれぞれ１つの値を有し、前記ディザーマトリクスは
複数のパターンから生成される複数の要素を有し、各パ
ターンはグレーレベルに対応すると共に複数の要素を有
し、各パターンの各要素は該パターンの１つの位置をそ
れぞれ占め、各要素はそれぞれ１つの値を有し、当該ハ
ーフトーンイメージ生成方法は、前記グレースケールイ
メージの各画素の値を前記ディザーマトリクスの要素の
値と比較するステップと、該比較に基づいて前記ハーフ
トーンイメージの対応する画素の値を決定するステップ
と、を有し、グレーレベルに対応する前記ディザーマト
リクスの各パターンにおける各要素の値は、前記グレー
レベルが予め設定された変化レベルを超える場合は、該
変化レベルおよび第１のフィルタにより決定され、前記
グレーレベルが前記変化レベルを超えない場合は、第２
のフィルタによって決定され、前記第１のフィルタはサ
ポート領域を有する単一ピークの正のフィルタであり、
該ピークは前記サポート領域の略中心にあり、前記第２
のフィルタは前記サポート領域の中心から離れた正のピ
ークを有する正のフィルタであり、所定のパターンにつ
いて、前記サポート領域はそのパターン内の予め選択さ
れた値の平均分離に依存するハーフトーンイメージ生成
方法。

【００４２】２．前記第２のフィルタは、前記サポート
領域の中心から離れた局所最大値を有するドーナツフィ
ルタである上記１記載のハーフトーンイメージ生成方
法。

【００４３】３．前記ドーナツフィルタの応答は、前記
サポート領域を中心に対称的である上記２記載のハーフ
トーンイメージ生成方法。

【００４４】４．前記ドーナツフィルタは、第１のガウ
スフィルタと、該第１のガウスフィルタより幅の狭い第
２のガウスフィルタとの差から得られる上記２記載のハ
ーフトーンイメージ生成方法。

【００４５】５．前記第２のガウスフィルタは、前記第
１のガウスフィルタの半分の幅を有する上記４記載のハ
ーフトーンイメージ生成方法。

【００４６】６．前記サポート領域から離れた前記フィ
ルタの応答は矩形である上記２記載のハーフトーンイメ
ージ生成方法。

【００４７】７．前記ハーフトーンイメージは白黒であ
る上記２記載のハーフトーンイメージ生成方法。

【００４８】８．前記ハーフトーンイメージはカラーで
ある上記２記載のハーフトーンイメージ生成方法。

【００４９】９．前記ハーフトーン化はマルチレベルで
ある上記２記載のハーフトーンイメージ生成方法。

【００５０】１０．前記サポート領域の中心から離れた
前記フィルタの応答は矩形である上記３記載のハーフト
ーンイメージ生成方法。

【００５１】１１．前記サポート領域の中心から離れた
前記フィルタの応答は三角形である上記３記載のハーフ
トーンイメージ生成方法。

【００５２】１２．前記サポート領域の中心における前
記第２のフィルタの応答は局所最小値である上記３記載
のハーフトーンイメージ生成方法。

【００５３】１３．前記サポート領域の中心における前
記第２のフィルタの応答は０である上記３記載のハーフ
トーンイメージ生成方法。

【００５４】１４．前記変化レベルは、全てのグレーレ
ベルについて前記第２のフィルタを選択することによ
り、最も明るいグレーレベルに設定される上記１記載の
ハーフトーンイメージ生成方法。

【００５５】１５．前記ディザーマトリクスは中間パタ
ーンから生成され、該中間パターンの生成は、前記中間
パターンの開始パターンとしてランダムパターンを使用
するステップと、前記変化レベルに基づいてフィルタを
選択するステップと、前記中間パターンの前記グレーレ
ベルに基づいて、前記選択されたフィルタのサポート領
域を選択するステップと、前記中間パターンをダミーパ
ターンにコピーするステップと、前記選択されたフィル
タを用いて前記ダミーパターンをフィルタリングするス
テップと、前記フィルタリングされた出力から、最大値
を有する要素の位置を最大位置として識別し、最小値を
有する要素の位置を最小位置として識別するステップ
と、前記中間パターンの前記最大位置および前記最小位
置の要素を交換するステップと、前記中間パターンが平
衡状態に達するまで、前記「コピーする」ステップ以降
を繰返すステップと、を有する上記２記載のハーフトー
ンイメージ生成方法。

【００５６】１６．前記中間パターンから前記ディザー
マトリクスを生成する前記方法は、予め決められたグレ
ーレベルにおける中間パターンを生成するステップと、
前記中間パターンに基づいて、前記予め決められたグレ
ーレベルより明るいグレーレベルについてディザーマト
リクスパターンを生成するステップと、前記中間パター
ンに基づいて、前記予め決められたグレーレベルより暗
いグレーレベルについてディザーマトリクスパターンを
生成するステップとを有する上記１４記載のハーフトー
ンイメージ生成方法。

【００５７】１７．前記中間パターンに基づいて、前記
予め決められたグレーレベルより明るいグレーレベルに
ついてディザーマトリクスパターンを生成する前記方法
は、前記中間パターンをダミーパターンにコピーするス
テップと、前記変化レベルに基づいてフィルタを選択す
るステップと、現グレーレベルに基づいて前記フィルタ
のサポート領域を選択するステップと、前記選択された
フィルタにより前記ダミーパターンをフィルタリングす
るステップと、前記フィルタリングされた出力から、最
大値を有する要素の位置を最大位置として識別するステ
ップと、前記中間パターンの前記最大位置における前記
要素を前記最小値と置換するステップと、前記中間パタ
ーンを前記ダミーパターンにコピーするステップと、前
記「選択する」ステップ以降を量子化数分の回数だけ繰
返して、前記ディザーマトリクスの一パターンを生成す
るステップと、前記予め決められたグレーレベルより明
るい所望の数のディザーマトリクスパターンが生成され
るまで、前記「選択する」ステップ以降を繰返すステッ
プと、を有する上記１５記載のハーフトーンイメージ生
成方法。

【００５８】１８．前記中間パターンに基づいて、前記
予め決められたグレーレベルより暗いグレーレベルのデ
ィザーマトリクスパターンを生成する前記方法は、前記
中間パターンをダミーパターンにコピーするステップ
と、前記変化レベルに基づいてフィルタを選択するステ
ップと、現グレーレベルに基づいて前記フィルタのサポ
ート領域を選択するステップと、前記選択されたフィル
タにより前記ダミーパターンをフィルタリングするステ
ップと、前記フィルタリングされた出力から、最小値を
有する要素の位置を最小位置として識別するステップ
と、前記中間パターンの前記最小位置における要素を前
記最大値と置換するステップと、前記中間パターンを前
記ダミーパターンにコピーするステップと、前記「選択
する」ステップ以降を量子化数分の回数だけ繰返して、
前記ディザーマトリクスの一パターンを生成するステッ
プと、前記予め決められたグレーレベルより暗い所望の
数のディザーマトリクスパターンが生成されるまで、前
記「選択する」ステップ以降を繰返すステップと、を有
する上記１５記載のハーフトーンイメージ生成方法。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ディザーマトリクスを用いた、グレースケールイメージ
からハーフトーンイメージを生成するハーフトーンイメ
ージ生成方法を提供することができる。また、確率的ス
クリーンの生成においてドーナツフィルタを用いること
により、スクリーンがモアレおよびパターンのないもの
となると共に、縞がほとんど現れにくくすることができ
る。また、ハーフトーンノイズが写真の粒状ノイズに非
常に似ているため、現実の写真により似た印刷イメージ
を生成することができる。さらに、本発明の確率的スク
リーン設計方法では、より優れたトーン再生特性の利点
により、クラスタ化されたドットのハーフトーンパター
ンを生成し、ドット毎のインタラクションを有する印刷
エンジンにおいてより安定したドットを生成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】グレースケールイメージをハーフトーンイメー
ジに変換するコンピュータシステムを示す説明図であ
る。

【図２】ディザーマトリクスを生成する一方法を示すフ
ローチャートである。

【図３】従来技術のフィルタおよびドットの散開を示す
説明図である。

【図４】従来技術のフィルタおよびドットの散開を示す
説明図である。

【図５】従来技術のフィルタおよびドットの散開を示す
説明図である。

【図６】本発明に係るドーナツフィルタおよびドットの
クラスタ化を示す説明図である。

【図７】本発明に係るドーナツフィルタおよびドットの
クラスタ化を示す説明図である。

【図８】本発明に係るドーナツフィルタおよびドットの
クラスタ化を示す説明図である。

【図９】ドーナツフィルタの好ましい一実施形態を示す
説明図である。

【図１０】ドーナツフィルタの好ましい一実施形態を示
す説明図である。

【図１１】ドーナツフィルタの好ましい一実施形態を示
す説明図である。

【図１２】ドーナツフィルタの好ましい一実施形態を示
す説明図である。

【図１３】ドーナツフィルタの好ましい一実施形態を示
す説明図である。

【図１４】ガウス分布から得られるドーナツフィルタの
例を示す説明図である。

【図１５】ガウスフィルタおよびドーナツフィルタを用
いて確率的スクリーンによりレンダリングされた１組の
グレーパッチを示す説明図である。

【図１６】ドーナツフィルタにおける異なる変化レベル
の結果を示す説明図である。

【図１７】本発明に係る中間パターンの生成を示すフロ
ーチャートである。

【図１８】パターンからのフィルタのサポート領域を選
択するステップを示すフローチャートである。

【図１９】本発明に係るサポート領域を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１００ コンピュータシステム １０２ グレイスケールイメージ １０４ ハーフトーンイメージ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディザーマトリクスを用いてグレースケ
   ールイメージからハーフトーンイメージを生成するハー
   フトーンイメージ生成方法であって、 前記ハーフトーンイメージ、前記グレースケールイメー
   ジおよび前記ディザーマトリクスは各々１つの領域を占
   め、該３つの領域は互いに実質的に等しく、 前記ハーフトーンイメージおよび前記グレースケールイ
   メージは各々複数の画素を有し、各画素はそれぞれ１つ
   の値を有し、 前記ディザーマトリクスは複数のパターンから生成され
   る複数の要素を有し、各パターンはグレーレベルに対応
   すると共に複数の要素を有し、各パターンの各要素は該
   パターンの１つの位置をそれぞれ占め、各要素はそれぞ
   れ１つの値を有し、 当該ハーフトーンイメージ生成方法は、前記グレースケ
   ールイメージの各画素の値を前記ディザーマトリクスの
   要素の値と比較するステップと、該比較に基づいて前記
   ハーフトーンイメージの対応する画素の値を決定するス
   テップと、を有し、 グレーレベルに対応する前記ディザーマトリクスの各パ
   ターンにおける各要素の値は、前記グレーレベルが予め
   設定された変化レベルを超える場合は、該変化レベルお
   よび第１のフィルタにより決定され、前記グレーレベル
   が前記変化レベルを超えない場合は、第２のフィルタに
   よって決定され、 前記第１のフィルタはサポート領域を有する単一ピーク
   の正のフィルタであり、該ピークは前記サポート領域の
   略中心にあり、 前記第２のフィルタは前記サポート領域の中心から離れ
   た正のピークを有する正のフィルタであり、 所定のパターンについて、前記サポート領域はそのパタ
   ーン内の予め選択された値の平均分離に依存することを
   特徴とするハーフトーンイメージ生成方法。