JP2001148783A

JP2001148783A - 画像処理装置

Info

Publication number: JP2001148783A
Application number: JP33047999A
Authority: JP
Inventors: Hisamitsu Katougi; 央光加藤木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2001-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】誤差拡散法を用いて多階調データを２階調デ
ータに変換する画像処理装置において、低濃度部での白
抜けおよび高濃度部でのドットの分散性を、簡単な構成
で改善する。【解決手段】多階調の入力画像データを、加算部Ｋ１
において誤差分を加算した後、２値化部１において２値
化するにあたって、画素位置判別部２でその２値化しよ
うとする注目画素の位置情報を判別し、その位置情報を
画素位置情報変換部３でｓｉｎ関数とｃｏｓ関数とによ
ってそれぞれ変換し、さらに前記位置情報に基づいて何
れかの関数を選択して、閾値変化部４で予め定められて
いる基準の閾値に加算または減算して前記２値化部１で
の２値化の閾値を変化させる。したがって、閾値をソフ
トウェア処理によってシフトさせることができ、簡単な
構成で再現性を改善することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多階調の画像デー
タを、中間調表示可能な２階調の画像データに変換して
出力する画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリやプリンタ等の２値データ
で画像形成する装置では、入力画像データが前記多階調
の画像データである場合、中間調表示可能な２階調の画
像データへと変換が行われる。その変換方法の一つとし
て、誤差拡散法が知られている。誤差拡散法は、ある画
素を２値化する際に生じた量子化誤差を、周辺のまだ２
値化していない画素に拡散して加えるものである。この
方法は、印刷画像の再現時において、モアレ模様が出に
くいとう点で優れている。

【０００３】しかしながら、濃度変化の少ない画像で
は、誤差拡散特有の不要な模様（テクスチャ）が出てし
まうという欠点があった。また、従来の誤差拡散法で
は、低濃度領域での階調がとれず、画像の低濃度部でド
ットが打たれないために白く抜けるという問題がある。
同様のことが、高濃度部でも起こる。

【０００４】このような問題を改善するため、他の従来
技術である特開平７−３０７８６５号公報では、複数の
ＲＡＭによって相互に異なる範囲の乱数列を発生させて
おき、注目画素周辺で既にオンとなっている画素がある
か否かおよび多階調の画像データのレベルに対応して異
なる読出し位置でＲＯＭの内容を読出し、その読出し出
力を選択信号としてセレクタが選択した何れかのＲＡＭ
の出力を閾値として、２値化を行っている。

【０００５】したがって、入力画像濃度に基づいて、２
値化の閾値が前記乱数列の範囲で設定され、設定された
閾値で誤差拡散法によって２値化が行われるので、前記
低濃度部や高濃度部での再現性が改善されている。すな
わち、たとえば前記低濃度部では、或る確率で閾値が低
下され、前記ドットが打たれなくなることがないように
なっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術では、閾値の作成のために、ＲＯＭ、ＲＡＭお
よびセレクタを用いており、回路構成が複雑になるとい
う問題がある。

【０００７】本発明の目的は、前記低濃度部や高濃度部
での再現性を、簡単な構成で改善することができる画像
処理装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像処理装置
は、誤差拡散法を用いて多階調データを２階調データに
変換する画像処理装置において、前記注目画素の画素位
置を判別する画素位置判別手段と、前記画素位置判別手
段の判別結果に応答して、前記注目画素の位置情報に関
連する関数を求める関数演算手段と、前記２値化のため
の予め定める閾値を前記関数に応じて変化する閾値変化
手段とを含むことを特徴とする。

【０００９】上記の構成によれば、注目画素の２値化の
際に発生した誤差を重み付けして近傍画素へ配分しつ
つ、順次２値化を行う誤差拡散法を用いて、多階調デー
タを２階調データに変換する画像処理装置を行うにあた
って、２値化しようとする注目画素の位置情報を利用
し、これらの情報をある関数を用いて変換して２値化の
閾値をシフトする。

【００１０】したがって、それぞれ個別の位置情報をさ
らに関数に変換することによって、閾値はランダムにシ
フトすることになり、低濃度部ではドットの立上がり遅
れを改善して前記白抜けの発生を抑えることができ、ま
た高濃度部ではドットの分散性を改善することができ
る。また、このような低濃度部や高濃度部での再現性の
改善を、前記従来技術で述べたようなＲＯＭ、ＲＡＭお
よびセレクタなどの複雑な処理回路を必要とすることな
く、ソフトウェア処理によって乱数を発生させることで
実現するので、簡単な構成で実現することができる。

【００１１】また、本発明の画像処理装置は、前記関数
として、画素位置に応じて、サイン関数とコサイン関数
とを交互に用いることを特徴とする。

【００１２】上記の構成によれば、たとえば同一周期、
同一位相であれば、サイン関数とコサイン関数とは、一
方が大きくなると他方が小さくなるので、それらを画素
位置に応じて交互に用いることで、前記ランダム性が高
くなり、前記低濃度部でのドットの立上がり遅れおよび
高濃度部でのドットの分散性をさらに改善することがで
きる。

【００１３】さらにまた、本発明の画像処理装置は、前
記サイン関数とコサイン関数との周期が相互に異なるこ
とを特徴とする。

【００１４】上記の構成によれば、パラメータを変更す
ることによって、粒状性を改善することができる。

【００１５】また、本発明の画像処理装置は、前記サイ
ン関数とコサイン関数との周期変動率が相互に異なるこ
とを特徴とする。

【００１６】上記の構成によれば、パラメータを変更す
ることによって、粒状性を改善することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図１〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりであ
る。

【００１８】図１は、誤差拡散法による本発明の実施の
一形態の画像処理手順を説明するための機能ブロック図
である。この動作は、たとえばマイクロプロセッサに、
デジタルシグナルプロセッサ動作を行わせるソフトウェ
アを実行させることによって実現される。

【００１９】入力端Ｐ１に入力された多階調の画像デー
タは、加算部Ｋ１において後述する誤差分が加算された
後、２値化部１および画素位置判別部２に入力される。
画素位置判別部２は、２値化しようとする注目画素の位
置情報を判別する。その判別結果は、画素位置情報変換
部３に与えられ、後述するように、ｓｉｎ関数とｃｏｓ
関数とによってそれぞれ変換され、前記位置情報に基づ
いて選択された何れかの関数が出力される。こうして選
択された関数によって、閾値変化部４は予め定められて
いる基準の閾値を変化して、前記２値化部１に設定す
る。

【００２０】２値化部１は、前記多階調の入力画像デー
タを設定された閾値と比較し、入力画像データがその閾
値より大きいときには画素をオン（ドットを打つ）、前
記閾値以下では画素をオフ（ドットを打たない）となる
ように処理し、その処理結果を出力端Ｐ２から出力す
る。

【００２１】また、前記２値化部１での２値化処理によ
って、前記注目画素の実際の濃度と２値化後の濃度との
間に誤差が生じ、その誤差は、誤差配分部５において、
後述するように注目画素の周辺画素へある一定の重み付
けによって配分され、その配分された画素が注目画素と
なって２値化処理される際に、前記加算部Ｋ１において
入力画像データに加算され、こうして多階調の入力画像
データに順次誤差拡散処理が施されて２値化処理され
る。

【００２２】図２は、前記画素位置判別部２および画素
位置情報変換部３での動作を説明するためのフローチャ
ートである。画素位置判別部２では、これから２値化し
ようとする注目画素が画像全体のどの位置にあるかを、
この図２で示すように、相対的に判別する。具体的に
は、注目画素を、偶数行かつ偶数列、偶数行かつ奇
数列、奇数行かつ偶数列、奇数行かつ奇数列の４つ
のカテゴリーに区分し、画素位置データと共に、このカ
テゴリーデータを次の画素位置情報変換部３へ転送す
る。前記画素位置データは、たとえば注目画素が１行１
列目の場合には（１，１）となり、１行２列目の場合に
は（１，２）となり、…、１０行１０列目の場合には
（１０，１０）となり、…、Ｌ行Ｍ列目の場合には
（Ｌ，Ｍ）（Ｌ，Ｍは任意の自然数）となる。

【００２３】画素位置情報変換部３では、転送されてき
た前記画素位置データを、ｓｉｎ関数とｃｏｓ関数とを
それぞれ利用して、データ変換を行う。変換後に、先に
判別された４つのカテゴリーに応じて、どちらの関数で
変換した値を有効にするかが決定される。図２の例で
は、注目画素が、偶数行かつ偶数列および奇数行か
つ奇数列の場合にはｓｉｎ関数による変換値が有効とさ
れ、偶数行かつ奇数列および奇数行かつ偶数列の場
合にはｃｏｓ関数による変換値が有効とされる。画素位
置が次の画素へと変わると、同様に上記方式に従い画素
位置情報が変換され、変換値が転送される。したがっ
て、この場合の模式図を図３に示す。注目画素の画素位
置に応じて、ｓｉｎ関数での変換値か、ｃｏｓ関数での
変換値かが決定される。

【００２４】ここで、実際の変換値は、転送されてきた
データがｉ行、ｊ列（ｉ，ｊは１以上の任意の自然数）
とすると、ｓｉｎ関数による変換値ＶａｌｕｅＳおよび
ｃｏｓ関数による変換値ＶａｌｕｅＣは、それぞれ次式
で定義される。

【００２５】ＶａｌｕｅＳ＝１００×ｓｉｎ〔｛（ｊ−１）＋Ａ×（ｉ＋ｊ）｝×Ｂ×ｒｄ〕…（１）ＶａｌｕｅＣ＝１００×ｃｏｓ〔｛（ｊ−１）＋Ａ×（ｉ＋ｊ）｝×Ｂ×ｒｄ〕…（２）ただし、ｒｄ＝３．１４／１８０である。ここで、定数
Ａは、任意の整数で一定値であり、たとえば１０に設定
される。また、定数Ｂは、一定の調整値であり、ある画
素数でｓｉｎ関数およびｃｏｓ関数が１つの周期を持つ
ように設定される。

【００２６】したがって、ｓｉｎ関数による変換値Ｖａ
ｌｕｅＳおよびｃｏｓ関数による変換値ＶａｌｕｅＣ
は、それぞれ画素位置によって変化してゆき、かつ一定
の周期を持って変化する。たとえば、Ｂ＝（３６／５）
と設定することによって、変数ｊの関数である変換値Ｖ
ａｌｕｅＳおよびＶａｌｕｅＣの周期を短くすることが
できる。

【００２７】前記閾値変化部４は、予め定められている
閾値、たとえば８ビットで０〜２５５値の変動範囲内
で、中央値の１２８に対して、画素位置情報変換部３か
ら転送されてきた前記画素位置データの列データに応答
し、前記画素位置情報変換部３で選択された変換値Ｖａ
ｌｕｅＳまたはＶａｌｕｅＣを、ｊが、偶数であるとき
には加算し、奇数であるときには減算する。すなわち、
列毎に、加算と減算を交互に行うように処理する。この
場合の画素位置による加算と減算との模式図を図４に示
す。こうして最終的な閾値が確定され、２値化部１の閾
値として設定される。なお、前記加算と減算とは相互に
入れ換えられてもよい。

【００２８】図５は、前記誤差配分部５で使用される誤
差拡散マトリクスの一例を示す図である。＊印の画素を
注目画素としており、前記２値化部１での変換処理によ
って生じた誤差をＥｒｒｏｒとする。この図５の例で
は、各画素の固有の濃度に対して、７／１６で示される
画素には前記誤差Ｅｒｒｏｒの７／１６が加算され、３
／１６で示される画素には前記誤差Ｅｒｒｏｒの３／１
６が加算され、５／１６で示される画素には前記誤差Ｅ
ｒｒｏｒの５／１６が加算され、１／１６で示される画
素には前記誤差Ｅｒｒｏｒの１／１６が加算される。

【００２９】こうして、２値化の際に発生した誤差Ｅｒ
ｒｏｒは、マトリクス係数によって重み付けされ、注目
画素の近傍へ配分される。なお、この図５も一般的な誤
差拡散マトリクスを示すもので、マトリクスのサイズお
よび係数はこれに限定されない。

【００３０】上述のような画像処理手順によって、画像
の最上ラインの左の画素から水平方向へ処理し、同じ処
理を順次、１ラインずつ下に移して処理した場合の処理
結果を図６に示す。また、通常の誤差拡散法のみによっ
て処理した場合の処理結果を図７に示す。これらの図６
と図７とを比較して明らかなように、図７では、低濃度
領域での階調がとれず、その上縁部および左縁部ではド
ットの立上がり遅れによってドットが打たれず、白く抜
けが生じている。また、高濃度部では、その上縁部およ
び左縁部が黒ベタになっているとともに、低濃度領域の
下縁部および右縁部に臨む部分も黒ベタになっている。
これに対して、図７の本発明の例では、画素位置情報を
用いて閾値にノイズを加えているので、ドットの分散性
が良くなり、上記問題が生じていないことが理解され
る。

【００３１】このように本発明では、画素位置情報を用
いて、所定の計算式を用いて閾値を変化するだけである
ので、たとえばイジェクトプリンタのようにヘッドが主
走査方向および副走査方向に走査してゆく構成などで
は、上記画像処理の時間は殆ど問題とならず、従来技術
におけるＲＡＭやＲＯＭ等の構成を省略した簡単な構成
で、低濃度部および高濃度部での再現性を改善すること
ができる。

【００３２】本発明の実施の他の形態について、図８お
よび図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

【００３３】図８は、本発明の実施の他の形態の画像処
理で使用される前記画素位置情報変換部３における変換
式のパラメータの模式図である。注目すべきは、この図
８の例では、前記式１で示すｓｉｎ関数による変換値Ｖ
ａｌｕｅＳはそのまま使用されるけれども、ｃｏｓ関数
による変換値ＶａｌｕｅＣは、次式で定義されることで
ある。

【００３４】ＶａｌｕｅＣ＝１００×ｃｏｓ〔｛（ｊ−１）＋Ａ’×（ｉ＋ｊ）｝×Ｂ×ｒｄ〕…（３）すなわち、前記式１と式２とでは２つの変換式の周期は
ともにＡで一定であるのに対して、式３では前記周期は
Ａ’にずらして設定されている。定数Ａ’は、前記定数
Ａとは異なる任意の整数で一定値である。

【００３５】変換式をこのように設定することによっ
て、式１と式３との周期が異なって変換され、前記予め
定められている閾値に異なるノイズを与えることができ
る。図８では、式３による変換値をｃｏｓ’で示してい
る。

【００３６】この図８による画像処理結果を図９に示
す。このようにしてもまた、前記図６と同様に、ドット
の分散性が良くなり、低濃度部および高濃度部での再現
性が改善されていることが理解される。また、前記図６
と比較して、ドットの配置が異なるので、粒状性を改善
することもできる。

【００３７】本発明の実施のさらに他の形態について、
図１０および図１１に基づいて説明すれば、以下のとお
りである。

【００３８】図１０は、本発明の実施のさらに他の形態
の画像処理で使用される前記画素位置情報変換部３にお
ける変換式のパラメータの模式図である。注目すべき
は、この図１０の例では、前記式１で示すｓｉｎ関数に
よる変換値ＶａｌｕｅＳはそのまま使用されるけれど
も、ｃｏｓ関数による変換値ＶａｌｕｅＣは、次式で定
義されることである。

【００３９】ＶａｌｕｅＣ＝１００×ｃｏｓ〔｛（ｊ−１）＋Ａ×（ｉ＋ｊ）｝×Ｂ’×ｒｄ〕…（４）すなわち、前記式１と式２とでは２つの変換式の変動の
周期はともにＢで一定であるのに対して、式４では前記
変動の周期はＢ’にずらして設定されている。定数Ｂ，
Ｂ’は共に任意の実数で、ある固定した値であるが、
Ｂ，Ｂ’は異なる値を持ち、ｓｉｎ関数とｃｏｓ関数と
の変換の割合を変える。変換式をこのように予め設定し
ておくことによって式１と式４との周期の変動率が異な
って変換され、前記予め定められている閾値に異なるノ
イズを与えることができる。図１０では、式４による変
換値をｃｏｓ”で示している。

【００４０】この図１０による画像処理結果を図１１に
示す。このようにしてもまた、前記図６と同様に、ドッ
トの分散性が良くなり、低濃度部および高濃度部での再
現性が改善されていることが理解される。また、前記図
６と比較して、ドットの配置が異なるので、粒状性を改
善することもできる。

【００４１】

【発明の効果】本発明の画像処理装置は、誤差拡散法を
用いて多階調データを２階調データに変換する画像処理
装置において、２値化しようとする注目画素の位置情報
を利用し、これらの情報をある関数を用いて変換して２
値化の閾値をシフトする。

【００４２】それゆえ、前記閾値はランダムにシフトす
ることになり、低濃度部ではドットの立上がり遅れを改
善して白抜けの発生を抑えることができ、また高濃度部
ではドットの分散性を改善することができる。また、こ
のような低濃度部や高濃度部での再現性の改善を、前記
従来技術で述べたようなＲＯＭ、ＲＡＭおよびセレクタ
などの複雑な処理回路を必要とすることなく、ソフトウ
ェア処理によって乱数を発生させることで実現するの
で、簡単な構成で実現することができる。

【００４３】また、本発明の画像処理装置は、以上のよ
うに、前記関数として、画素位置に応じて、サイン関数
とコサイン関数とを交互に用いる。

【００４４】それゆえ、ランダム性が高くなり、前記低
濃度部でのドットの立上がり遅れおよび高濃度部でのド
ットの分散性をさらに改善することができる。

【００４５】さらにまた、本発明の画像処理装置は、以
上のように、前記サイン関数とコサイン関数との周期を
相互に異ならせる。

【００４６】それゆえ、パラメータを変更することによ
って、粒状性を改善することができる。

【００４７】また、本発明の画像処理装置は、以上のよ
うに、前記サイン関数とコサイン関数との周期変動率を
相互に異ならせる。

【００４８】それゆえ、パラメータを変更することによ
って、粒状性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】誤差拡散法による本発明の実施の一形態の画像
処理手順を説明するための機能ブロック図である。

【図２】前記図１における画素位置判別部および画素位
置情報変換部での動作を説明するためのフローチャート
である。

【図３】２値化の閾値を変換するための変換値を求める
ために使用する本発明の実施の一形態の関数を、画素位
置に対応させた模式図である。

【図４】前記関数によって求められた変換値による規定
の閾値の変換処理を画素位置に対応させて示す模式図で
ある。

【図５】誤差拡散マトリクスの一例を示す図である。

【図６】前記図３で示す関数を用いた画像処理による処
理結果を示す図である。

【図７】一般的な誤差拡散法のみによって処理した場合
の処理結果を示す図である。

【図８】２値化の閾値を変換するための変換値を求める
ために使用する本発明の実施の他の形態の関数を、画素
位置に対応させた模式図である。

【図９】前記図８で示す関数を用いた画像処理による処
理結果を示す図である。

【図１０】２値化の閾値を変換するための変換値を求め
るために使用する本発明の実施のさらに他の形態の関数
を、画素位置に対応させた模式図である。

【図１１】前記図１０で示す関数を用いた画像処理によ
る処理結果を示す図である。

【符号の説明】

１２値化部２画素位置判別部３画素位置情報変換部４閾値変化部５誤差配分部Ｋ１加算部Ｐ１入力端Ｐ２出力端

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誤差拡散法を用いて多階調データを２階調
データに変換する画像処理装置において、前記注目画素の画素位置を判別する画素位置判別手段
と、前記画素位置判別手段の判別結果に応答して、前記注目
画素の位置情報に関連する関数を求める関数演算手段
と、前記２値化のための予め定める閾値を前記関数に応じて
変化する閾値変化手段とを含むことを特徴とする画像処
理装置。
【請求項２】前記関数として、画素位置に応じて、サイ
ン関数とコサイン関数とを交互に用いることを特徴とす
る請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】前記サイン関数とコサイン関数との周期が
相互に異なることを特徴とする請求項２記載の画像処理
装置。
【請求項４】前記サイン関数とコサイン関数との周期変
動率が相互に異なることを特徴とする請求項３記載の画
像処理装置。