JP2000184196A - 画像2値化方法および装置 - Google Patents

画像2値化方法および装置

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JP2000184196A
JP2000184196A JP10360686A JP36068698A JP2000184196A JP 2000184196 A JP2000184196 A JP 2000184196A JP 10360686 A JP10360686 A JP 10360686A JP 36068698 A JP36068698 A JP 36068698A JP 2000184196 A JP2000184196 A JP 2000184196A
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Japan
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pixel value
quantized
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calculating
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Hiroaki Takita
宏明 滝田
Yoshiaki Kudo
芳明 工藤
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 FMスクリーニング方式において多色印刷を
行う場合に、各色同士の重なりを避けると同時に、空白
部分を少なくする画像2値化方法および装置を提供す
る。 【解決手段】 原画素値P1に補正分を加算して補正画
素値Q1を算出する加算手段1と、複数の補正画素値Q1
〜Q4の総和S=Q1+Q2+Q3+Q4を算出した後、総
和Sの量子化値S'を算出し、量子化値Sに基づいて補
正画素値Q1〜Q4を量子化して、量子化画素値Q'1〜
Q'4を算出する量子化手段2を有する。さらに、補正画
素値Q1と量子化画素値Q'1の量子化誤差E1を算出する
減算手段3と、量子化誤差E1を格納するエラーデータ
バッファ4と、複数の量子化誤差と重み係数を用いて、
誤差拡散のための補正分を算出する誤差演算手段5を有
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多値の階調画像をFM
スクリーニング(ストキャスティックスクリーニング)
を用いて2値化する方法に関し、特に、各色同士の重な
りを最小限に抑える画像2値化方法および装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】多値の階調画像を2値化することをスク
リーニングといい、大きく分けてAMスクリーニングと
FMスクリーニングの2手法がある。AM(Amplitude
Modulated)スクリーニングとは、網点の大小で階調を
表現する手法であり、コンベンショナルスクリーニング
とも呼ばれる。FM(Frequency Modulated)スクリー
ニングは、均一の大きさの網点の密度で階調を表現する
手法であり、ストキャスティックスクリーニングとも呼
ばれる。
【0003】AMスクリーニングとFMスクリーニング
の違いを図3を用いて対比してみる。図における網掛け
(斜線)部分はONすなわち画素値「1」、空白部分は
OFFすなわち画素値「0」を示している。図3(a)
はAMスクリーニングによる網点を示したものであり、
図3(b)はFMスクリーニングによる網点の分散を示
したものである。どちらも0〜64の65階調表現可能
な画素マトリクスにおいて、階調値「24」すなわち画
素が24個ONになった状態を示している。図3に示す
FMスクリーニングの網点は規則的に配置されている
が、実際には、不規則に分散されていることが多い。
【0004】次に、FMスクリーニングの多色印刷にお
ける処理について説明する。図3(b)は階調値「2
4」のシアン用網点データ、図4(a)は階調値「2
4」のマゼンタ用網点データとし、これらは同一位置に
印刷されるデータであるとする。これらのデータはフィ
ルム、印刷版に露光された後、シアンインキ、マゼンタ
インキを用いて印刷される。図3(b)のシアン用網点
データ、図4(a)のマゼンタ用網点データを元に印刷
された状態を図4(b)に示す。図4(b)において、
斜線はシアンインキにより印刷された部分、横線はマゼ
ンタインキにより印刷された部分、ベタで塗りつぶした
領域はシアンインキとマゼンタインキの両方が印刷され
た部分を示す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、FMス
クリーニング方式により多色印刷を行うと、複数色のイ
ンキが重なった部分は、インキが混ざることにより「に
ごり」が生じ、逆に空白部分はどのインキも使用されな
いため、有効に色を表現できない無駄な領域となる。本
発明はこのような問題を解決するため、FMスクリーニ
ング方式において多色印刷を行う場合に、各色同士の重
なりを避けると同時に、空白部分を少なくする画像2値
化方法および装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1、3に記載の発明では、原画素値に補正分
を加算して補正画素値を算出し、複数の補正画素値の総
和を算出し、算出された総和を量子化し、量子化された
総和量子化値を元に補正画素値を量子化して量子化画素
値を算出すると共に前記補正分は、量子化画素値と補正
画素値の誤差を算出し、算出した誤差を元に誤差拡散法
を利用して算出することを特徴とする。請求項1、3に
記載の発明では、複数の補正画素値の総和を算出し、そ
の総和を考慮して補正画素値を量子化するようにしたの
で、単純な量子化を行ったときのように、全てが「1」
に量子化されたり、全てが「0」に量子化されてしまう
ようなことを防ぐことができ、結果として、このデータ
を元に印刷した場合に、全色のインキが同一個所に重な
って、「にごり」を生じたり、インキが全く載らない無
駄な個所がなくなる。また、誤差拡散法を用いて誤差を
他の画素に伝搬させるようにしたので、量子化された誤
差を他の画素において補正することができる。
【0007】請求項2に記載の発明では、請求項1に記
載の発明の量子化画素値を算出する工程において、複数
の補正画素値のうち値の大きい方から、総和量子化値と
同数分の補正画素値を「1」にし、その他の補正画素値
を「0」にすることにより量子化画素値を算出するよう
にしたことを特徴とする。請求項2に記載の発明では、
複数の補正画素値のうち値の大きい方から、総和量子化
値と同数分の補正画素値を「1」にするようにしたの
で、総和量子化値が大きくなるに従って、画素値が大き
い色から選択され、印刷が可能になる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態につい
て、図面を用いて詳細に説明する。本実施形態では、N
色印刷(N版)の画像データを処理する場合について説
明する。以下の説明において、n色目(1≦n≦N)の
多階調の原画像データの座標(x,y)における原画素
値をPn(x,y)とし、説明の便宜上、正規化して、原画
素値は0≦Pn(x,y)≦1の範囲になるものとして扱
う。座標(x,y)は図5に示すように図中、右方向に
X軸、下方向にY軸を定めたものにおいて定義される。
つまり、原画像の1番左上の画素がPn(0,0)になる。
座標(x,y)の定義は後述する補正画素値Qn(x,
y)、量子化画素値Q'n(x,y)、量子化誤差En(x,y)に
おいても同一である。また、以下の例では、この多階調
の原画像データの1画素が2値画像の1画素に変換され
るものとする。
【0009】図1は、本発明による画像2値化装置の一
実施形態を示す図であり、N=4の場合すなわち4色印
刷に利用される処理の場合を示している。本画像2値化
装置は図1に示すように、加算手段1、量子化手段2、
減算手段3、エラーデータバッファ4、誤差演算手段5
を有する。加算手段1は、後述する数式(1)に対応す
る処理を行い、補正画素値Qnを算出する。量子化手段
2は、後述する処理により、補正画素値Q1〜QNのデ
ータを元に量子化された量子化画素値Q'1〜Q'Nを算
出する。減算手段3は後述する数式(2)により補正画
素値Qnと量子化画素値Q'nの差分である量子化誤差
Enを算出する。エラーデータバッファ4は処理する画
像の各画素の座標ごとに誤差値を格納することが可能に
なっており、少なくとも各色毎に処理する画像の画素数
以上の誤差値の格納領域を有している。誤差演算手段5
はエラーデータバッファ4に格納されている過去の誤差
値と予め設定されている重み係数とに基づいて補正値を
算出する。量子化手段2は通常、本装置に1つだけであ
るが、加算手段1、減算手段3、エラーデータバッファ
4、誤差演算手段5はそれぞれN個ずつ本装置に備わっ
ている。すなわち、図1では、図の簡略化のため、加算
手段1、減算手段3、エラーデータバッファ4、誤差演
算手段5は1色目のP1、Q1に対応した分しか図示して
いないが、実際には、2〜4色目のQ2〜Q4も同様の処
理が行われる。
【0010】加算手段1では以下に示す公知の誤差拡散
法を適用した数式(1)に従った処理が行われる。
【0011】 Qn(x,y)=Pn(x,y)+Σαkl・En(x-k,y-l) ・・・・・(1)
【0012】数式(1)において、Qn(x,y)は誤差補
正後の座標(x,y)における補正画素値、Pn(x,y)
は入力画像の座標(x,y)における原画素値、αklは
重み係数、En(x-k,y-l)は座標(x−k,y−l)に
おける量子化誤差である。量子化誤差の伝搬に関わる画
素値の補正分Σαkl・En(x-k,y-l)の部分は誤差演算
手段5により算出され、加算手段1において、Pn(x,
y)に加えられる。
【0013】量子化手段2では以下に示す数式(2)、
(3)に従った処理が行われる。
【0014】S(x,y)=ΣQn(x,y) ・・・・・(2)
※Σはn=1〜Nまで
【0015】 S'(x,y)=0 S'(x,y)<0.5のとき S'(x,y)=1 0.5≦S'(x,y)<1.5のとき ・・・(3) ・・・ ・・・ S'(x,y)=N N−0.5≦S'(x,y)のとき
【0016】数式(2)は、座標(x、y)における補
正画素値Qnの値を各色について加算したものを補正画
素値の総和S(x,y)とするものである。数式(3)は、
数式(2)で算出した総和S(x,y)に対してNレベルの
量子化を行うものである。Nレベルの量子化とは、階調
を0〜NまでのN+1階調に量子化することである。
【0017】ここで、量子化手段2における処理につい
て説明すると、例えば、加算手段における処理後、Q1
=0.9、Q2=0.8、Q3=0.7、Q4=0.9と
なった場合、上記数式(2)により、総和S(x,y)=
3.3となる。続いて、上記数式(3)により、S(x,
y)が量子化されて総和量子化値S'(x,y)=3となる。
【0018】数式(2)、(3)の処理後、補正画素値
Qn(x,y)に対して1レベルの量子化、すなわち「0」
か「1」に量子化を行い、量子化画素値Q'n(x,y)を算
出する。量子化の手法は、補正画素値Qn(x,y)のう
ち、大きい方からS'(x,y)の値と同じ数だけ「1」に量
子化し、その他は「0」に量子化する。上記の例では、
総和量子化値S'(x,y)=3であるので、補正画素値Q1
〜Q4のうち、大きい方から3つ、すなわち、Q1、Q
4、Q2は「1」に量子化され、量子化画素値Q'1=Q'4
=Q'2=1になる。残ったQ3は「0」に量子化され、
量子化画素値Q'3=0になる。
【0019】次に、減算手段3について説明する。減算
手段3は、量子化手段2により生じる補正画素値Qnと
量子化画素値Q'nの量子化誤差Enを算出する。例え
ば上記の例の場合、E1=Q1−Q'1=−0.1、E2=
Q2−Q'2=−0.2、E3=Q3−Q'3=0.7、E4=
Q4−Q'4=−0.1となる。算出された量子化誤差は
エラーデータバッファ4の座標(x,y)の位置に格納
される。
【0020】誤差演算手段5では、数式(1)の一部で
ある画素値の補正分Σαkl・En(x-k,y-l)の演算を行
う。
【0021】この演算を行うための重み係数αklについ
て説明する。重み係数のマトリクスαklの代表的なもの
にFloyd型とJarvis型がある。どちらの場合
も、Σαkl=1を満たす。Floyd型とJarvis
型について図で示すと、図2に示すようになる。図2に
おいて、斜線部分は加算先の原画素に対応する位置であ
り、数値はエラーバッファ4における同一座標に格納さ
れている量子化誤差に乗算される係数である。すなわ
ち、図2(a)のFloyd型は座標(x−k,y−
l)において重み係数αklが以下の値になることを示し
ている。
【0022】 k=1 、l=1のとき、αkl=1/16 k=0 、l=1のとき、αkl=5/16 k=-1、l=1のとき、αkl=3/16 k=1 、l=0のとき、αkl=7/16 上記以外のとき、αkl=0
【0023】上記本画像2値化装置の量子化手段による
処理において、従来の装置において同一の値を入力した
場合と比較してみる。従来の量子化では、Q1=0.
9、Q2=0.8、Q3=0.7、Q4=0.9のデータ
が入力されたとき、「0」か「1」に量子化する場合、
値が最小であるQ3でも「0.7」であるので量子化さ
れると4色の画素値全てが「1」となり、印刷時には4
色重なることになる。これに対して本願では、Q3は
「0」に量子化されるため、重なるのは3色となる。ま
た、切り捨てられた「0.7」分は誤差拡散されること
になるため、他の色の値が小さいところに割り当てられ
ることになる。
【0024】本画像2値化装置は、現実には、加算手段
1、量子化手段2、減算手段3、誤差演算手段5はコン
ピュータのCPUおよびメモリにより構成され、エラー
データバッファ4はコンピュータのメモリまたは外部記
憶装置により実現される。
【0025】以上、本発明について詳細に説明したが、
本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例
えば、上記実施形態では、誤差拡散のための重み係数と
してFloyd型とJarvis型について説明した
が、その他、状況に応じて最適なものを使用できる。
【0026】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
画素の量子化の際に、他の色の画素値との総和をとり、
その総和に基づいて量子化するようにしたので、他の色
を考慮せずに単純に量子化した時のように、ある個所に
おいて、全ての色の画素値が「1」になったり、全ての
色の画素値が「0」になるようなことがなくなる。ま
た、誤差を拡散するようにしたので、全体として、各色
が重なる個所も空白の個所も減ることになる。結果とし
て、この画像データを用いて印刷した際、インキが重な
って「にごり」が生じることがなくなり、同時にインキ
が全く載らない無駄な領域がなくなるという効果が生じ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像2値化装置の一実施形態を示す構
成図である。
【図2】誤差拡散のための重み係数マトリクスを示す図
である。
【図3】AMスクリーニングとFMスクリーニングの網
点の構成を示す図である。
【図4】FMスクリーニングによる網点の様子を示す図
である。
【図5】本発明で処理される画像、エラーデータバッフ
ァの座標系を示す図である。
【符号の説明】
1・・・加算手段 2・・・量子化手段 3・・・減算手段 4・・・エラーデータバッファ 5・・・誤差演算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C262 AA24 AB05 BB03 BB08 BB22 5B057 AA11 BA02 BA11 BA28 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB07 CB12 CB16 CC02 CE12 CE14 CH09 5C077 LL19 MP08 NN07 NN12 PP31 PP39 PP47 PP61 PQ17 RR02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原画素値に補正分を加算して補正画素値
    を算出する工程と、補正画素値の総和を算出する工程
    と、算出された総和を用いて所定レベルに量子化する工
    程と、前記量子化された総和量子化値を元に補正画素値
    を量子化して量子化画素値を算出する工程とを有し、前
    記補正分は、量子化画素値と補正画素値の誤差を算出す
    る工程と、算出した誤差を元に誤差拡散法を利用して算
    出する工程により算出されることを特徴とする画像2値
    化方法
  2. 【請求項2】 前記量子化画素値を算出する工程は、複
    数の補正画素値のうち値の大きい方から、総和量子化値
    と同数分の補正画素値を「1」にし、その他の補正画素
    値を「0」にすることにより量子化画素値を算出する工
    程であることを特徴とする請求項1に記載の画像2値化
    方法
  3. 【請求項3】 原画素値に補正分を加算して補正画素値
    を算出する加算手段と、補正画素値の総和を算出し、算
    出された総和を用いて所定レベルに量子化した後、前記
    量子化された総和量子化値を元に補正画素値を量子化し
    て量子化画素値を算出する量子化手段と、前記量子化画
    素値と前記補正画素値の誤差を算出する減算手段と、算
    出した誤差を元に誤差拡散法を利用して前記補正分を算
    出する誤差演算手段と、を有することを特徴とする画像
    2値化装置
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WO2009031514A1 (ja) * 2007-09-05 2009-03-12 Sony Corporation 画像処理装置、画像処理方法およびプログラム

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