JP2001203890A - 画像処理方法および誤差拡散のためのノイズパターン生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誤差拡散による、再現画像品質に対する不具
合の発生を軽減できる画像処理方法を提供する。 【解決手段】 マルチレベルの画像信号に対応した画像
を、上記レベルを低減して再現する画像処理方法は、比
較ステップ５６、拡散ステップ５８、及びしきい値マト
リクスから比較ステップ用のしきい値を確定するステッ
プを含む。上記しきい値マトリクスは空間クロマチック
と相関的な各ノイズパターン４８、５０、５２、５４を
含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像処理方
法に関するものであり、特にデジタル印刷のカラーハー
フトーニング（中間調再現）、及び誤差拡散技術を用い
たコピー印刷のための画像処理方法および誤差拡散のた
めのノイズパターン生成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ハーフトーニングとは、多数レベル（階
調）のグレースケールまたはカラー画像信号に対応した
画像を、色のレベルを低減して識別可能に表示する印刷
装置あるいはディスプレイ装置に描画するための技術で
ある。印刷のための画素としてのドットがオン・オフの
いずれかである上記各対象装置のハーフトーニングは、
「２値ハーフトーニング」と呼ばれている。それは各画
素での色の表示レベルに２つのレベルしか存在しないか
らである。

【０００３】白黒２値ハーフトーニングでは、描画され
る画像は白地に黒ドットの集合で表され、黒ドットは画
像の暗い領域では密であり、明るい領域では粗である。
カラーあるいは連続するグレースケールによる画像をハ
ーフトーン画像に変換するには、画像信号がサンプリン
グされ、かつ、サンプリングされた、連続している画像
信号を変換するための処理方法が必要である。

【０００４】この処理の間に望ましくないパターンが生
じた場合、最終の再現画像がオリジナル画像を正確かつ
許容可能に再現するには、そのパターンは除去される必
要がある。誤差拡散（Error Diffusion 、ＥＤ）技術
は、人間の視覚システム（ＨＶＳ）に知覚可能なデジタ
ル生成パターンを除去しようという目的で、長年デジタ
ル印刷に使用されてきた。

【０００５】しかし、これらの望ましくないアーチファ
クトを完全に除去するのは一つの課題であり、多くの研
究の目的になってきた。提案された解決法には、画像全
体の誤差拡散処置のしきい値を一定に保つよりむしろ、
誤差拡散処理のしきい値を系統的に修正していくものが
多い。実際、様々に提案されてきた解決法の内、違いを
見せる第１の点は、しきい値修正法である。

【０００６】Billotet-Hoffman他の「電子ハーフトーニ
ングのための誤差拡散技術について」（ＳＩＤ会報、巻
24/3、1983年）には、多数の電子ハーフトーニング技術
が記されている。この論文は、デイザ機能によってしき
い値を修正するハイブリッド誤差拡散技術について述べ
ている。ダイアモンド型、ベイヤー型、リング型のディ
ザ機能が使用された結果、誤差拡散の後では定型的テク
スチャの発生傾向が減少したという。

【０００７】Robert Ulichney の「デジタルハーフトー
ニング」（ＭＩＴ出版、1988年）は、画像全体にランダ
ムノイズを加え、上述のアーチファクトをなくすことを
提案しているが、論文中で提案されている「ブルー」ノ
イズのようなノイズを画像全部分に加えると、再現画像
にざらつき感が増す傾向がある。

【０００８】このざらつき感とは、デジタル記録（印刷
または表示）が、基本的には２値または数階調の多値記
録であるから、再現画像中には、その記録ドットが視覚
的に目立つ場合もあり、この視覚的なざらつき感（一般
に粒状性と称す）をいう。このざらつき感は、小さけれ
ば小さいほど再現画質は向上する。

【０００９】米国特許第5,014,333 号公報（Miller他の
「ディザと拡散処理の間が円滑に移行される画像処理装
置」1991年５月７日発行）では、誤差拡散ハーフトーニ
ング法が示されている。そこでは空間的に可変のしきい
値を定義するため周期的に決定されるディザマトリクス
が使用される。上記公報では、非常に明るい領域と非常
に暗い領域との間で伝播した誤差を調整することが開示
されている。しきい値修正の規模はオリジナル画像の内
容に基づき、かつ、ディザマトリクスを入力画像の周波
数コンテントによって変化させる結果、ディザと拡散処
理との間が円滑に移行される。

【００１０】米国特許第5,150,429 号公報（Miller他の
「拡散修正されたしきい値マトリクス」1992年９月２日
発行）ではしきい値マトリクスが系統的に修正される、
他の誤差拡散ハーフトーニング法が示されている。この
場合、しきい値修正パターンは、以前の誤差拡散処理に
生じる既知のアーチファクトパターンと相補関係にあ
る。上記公報は、ワームパターンが生じる主な方向に対
し、ほぼ直交する線に沿って配列された拡散しきい値が
修正されるしきい値マトリクスについて記述している。

【００１１】Eschbachの「アーチファクトの減少を伴う
誤差拡散アルゴリズム」（ＩＳ＆Ｔ会報、第45回年次大
会、５月10−15日，1992年、pp.171-173）は、二つの相
異なる誤差拡散マトリクスについて述べている。一つは
ハイライト（高輝度）向け、一つは中間調向けであり、
各入力領域で優勢なアーチファクトを軽減している。Es
chbachの主張によると、ハイライトにおいては修正され
た誤差拡散マトリクスを使うことでワーム状構造の表示
欠陥を大きく減少している。重みスイッチングによる転
換時のアーチファクトは、転換境界位置をランダム化す
ることで回避されている。

【００１２】米国特許第5,313,287 号公報（Bartonの
「画像データの、重み付けされたマトリクス誤差拡散ハ
ーフトーニング」1994年５月17日発行）では、元画像の
処理走査ラインがブルーノイズを使って選択される誤差
拡散ハーフトーニング法が示されている。ブルーノイズ
とはすなわち、同方向の線条から処理方向が偏向したノ
イズであり、方向及び始動異常（start-up anomalie)を
減少させるためのものである。また「Serpentine」、
「peano 」他の画素表現（visitation）戦略も提案され
ている。画素数値はしきい値に先立ち空間的反復パター
ンに応じて修正される。誤差拡散しきい値はブルーノイ
ズによって修正される。ブルーノイズの効果によって、
従来の大型分配フィルターと相違して、特別な３重点フ
ィルター（3weight filter ）を使って誤差を分配する
ことが可能である。

【００１３】米国特許第5,737,453 号公報（Ostromoukh
ovの「カラーあるいは白黒再現用に改善された誤差拡散
法」1998年４月７日発行）では、２次元パターンに応じ
て、しきい値が修正され、異なるグレーレベルに異なる
拡散マトリクスが使用される誤差拡散法が記されてい
る。しきい値修正パターンは標準的な誤差拡散に、一定
のグレーレベルに対する固定しきい値０．５を適用する
ことによって得られている。一定のグレーレベルの画像
は一定の特性を有する。すなわち、グレーレベルの数は
変則的であり、結果として生じるしきい値修正パターン
には、アーチファクトが大規模に生じない。

【００１４】米国特許第5,809,177 （Metcalfe他の「プ
ログラム可能なしきい値摂動を用いて換算をシフトする
ハイブリッド誤差拡散パターン」1998年９月15日発行）
では、入力されたグレーレベルに基づき選択的にノイズ
を加える方法が述べられている。入力されたグレー信号
はグレーレベル従属係数によって増加したランダムノイ
ズ、あるいはチェック（格子）ボードか垂線パターンか
らの所定の数値によって修正される。このパターンから
の数値は画像のグレーレベル及び画素の配置に従属す
る。

【００１５】上記の各公報の開示では、ワーミングのよ
うな誤差拡散アーチファクトヘの取り組みを示してい
る。ハーフトーニング技術の他のカテゴリーとしては、
どの誤差が拡散されず、どの誤差が先のディザ技術の望
ましくないパターニングを避ける目的を有する、大きな
しきい値マトリクスを組み入れ、どの誤差が人間の視覚
システムの高感度に感じる空間低周波数でのエネルギー
導入によるかを示すものが挙げられる。この技術はま
た、許容しうる効果を何とか上げることができる。

【００１６】しきい値マトリクス設計処理は、Ulichney
の上記の表現によればいわゆるブルーノイズの特色を示
す結果画像の作成を目的にする。ブルーノイズパターン
は、人間の視覚システムがこの空間周波数よりも低感度
なためハーフトーニングには望ましいと見られてきた。
当業者は、誤差拡散が、たとえ、互いに大きく違う方法
によるとしても、上記目標を達成するものと将来も評価
するであろう。スクリーンは低周波数のざらつきのない
非同期・非相関構造を有するよう巧く作成されてきた。

【００１７】米国特許第5,341,228 号公報（Parker他の
「ブルーノイズマスクを使用したグレースケール画像の
ハーフトーン描画法及び描画装置」1994年８月23日発
行）は、ブルーノイズマスクを使用したハーフトーニン
グスクリーン法について述べている。このマスクは周波
数領域法を使用して構成されている。この方法は反復さ
れる高域透過型フィルタリングと空間領域ドットスワッ
ピングとを含んでいる。

【００１８】米国特許第5,535,020 号公報（Ulichneyの
「ボイド・クラスタ装置とディザテンプレート生成法」
1996年７月９日発行）は、反復周波数領域のアプローチ
を回避するブルーノイズスクリーンの生成法について述
べている。この技術はしきい値の最大ボイドと最大クラ
スタ間の空間領域ドットスワッピングに基づくものであ
る。

【００１９】米国特許第5,673,121 号公報（Wangの「確
率的ハーフトーニング法」1997年９月30日発行）は、確
率的スクリーンマトリクス内のしきい値レベル対の反復
的な選択と操作による、確率的スクリーンの最適化法に
ついて述べている。スワップが画素相互の距離に基づく
対物距離（objective metrics)を改善すると確定した場
合、しきい値は最適な位置にスワップされている。

【００２０】米国特許第5,493,416 号公報（Fan 「誤差
拡散と従来のハーフトーニング法とを任意のスクリーン
オリエンテーションに結び付ける方法」1996年２月20日
発行）は、誤差を臨界ブロックのみにて補正するシステ
ムについて述べている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ようにホワイトノイズ技術やブルーノイズ技術を用いた
場合では、再現画像においてノイズが目立ち、再現画像
品質が劣化するという問題を生じている。また、上記従
来の誤差拡散技術においては、誤差拡散における不要な
アーチファクトの生成問題およびカラーの集合（クラス
タ）問題とを同時に解決できないという問題も生じてい
る。また、上記従来では、ハイライト修飾による画像品
質の劣化という問題も生じている。

【００２２】本発明の目的は相関的クロマチックノイズ
を加える方法を提供することである。本発明の他の目的
は、誤差拡散における不要なアーチファクトの生成問題
およびカラーの集合問題とを同時に解決するために、出
力される各カラー平面を空間的に、かつ相互間にて相関
付けされた、誤差拡散のためのノイズパターン生成方法
を提供することである。本発明のさらに他の目的は、出
力画像を形成するカラードットのより均一な拡散を形成
することにより、ハイライト修飾の改善法を提供するこ
とである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像処理方
法では、レベルが低減された媒体によるグレーレベル画
像の再現法は比較ステップ、拡散ステップ、及びしきい
値マトリクスから比較ステップ用のしきい値を確定する
ステップを含む。ここでしきい値マトリクスは空間クロ
マチックと相関的なノイズパターンを含む。

【００２４】レベルが低減された媒体とは、マルチレベ
ル（例えば、２５６階調）の画像信号に対応した画像を
レベルを低減して（２値または数階調の多値にレベルを
低減して）再現するためのものである。なお、マルチレ
ベルの画像信号に代えて、連続レベルの画像信号すなわ
ちカラーテレビ用の、連続したアナログ信号である色信
号であってもよい。

【００２５】上記方法によれば、上記空間クロマチック
と相関的なノイズパターンは、先行技術のホワイトノイ
ズ技術やブルーノイズ技術と同様な程度の規模の装置に
より生成できるものであり、かつ、人間の視覚システム
にはホワイトノイズ技術やブルーノイズ技術を用いた場
合よりもノイズが少なく、つまりざらつき感が少なく感
じられるものである。

【００２６】また、本発明に係る誤差拡散のためのノイ
ズパターン生成方法は、シードスクリーン画像を初期化
し、カラー平面のためのマスク数値を確定する関数によ
りシードスクリーン画像を操作し、シードスクリーン画
像の各色において、ドット毎およびカラー平面毎のノイ
ズパターンを構築し、クロスチャネルマスク関数によっ
て各色での相関関係を算出し、上記クロスチャネルマス
ク関数において、１つのカラー平面のマスク関数によ
り、他のカラー平面のマスク関数を確定することによっ
てドットのオーバーレイを最少化し、カラー相関シード
スクリーン画像から空間的クロマチック相関ノイズパタ
ーンとしてのノイズパターンスクリーンを出力すること
を特徴としている。

【００２７】上記方法によれば、空間的クロマチック相
関ノイズパターンが、先行技術のホワイトノイズ技術や
ブルーノイズ技術と同様な程度の規模の装置により生成
できるものであり、かつ、人間の視覚システムにはホワ
イトノイズ技術やブルーノイズ技術を用いた場合よりも
ノイズが少なく、つまりざらつき感の発生を抑制でき
る。

【００２８】本発明におけるこれらの目的と、他の目的
及び発明の利点は、以下の説明を図面と共に読めば更に
十分明らかになるであろう。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
ないし図４に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００３０】先行技術には、グレースケール画像におけ
る誤差拡散（ＥＤ）アーチファクト問題の解決技術を説
明するものが多い。このような技術はカラー誤差拡散に
適用しうるが、本発明の画像処理方法に係る本実施の形
態にて以下に記述するカラー相関タイプ（type of colo
r correlation ）に特定して使用するものではない。

【００３１】先行技術の誤差拡散及びスクリーンデザイ
ン法は、幾らかの拡散アーチファクトを減少させうる効
果を上げうるが、カラードットクラスタ問題に取り組ん
ではいない。この問題はカラー誤差拡散を行う時に発生
しうる。

【００３２】本発明の画像処理方法におけるアプローチ
は、空間的にも出力カラー平面全域においても共に相関
的なノイズパターンを使用することによって、誤差拡散
アーチファクト問題とカラードットクラスタリング問題
との両方を同時に解決するものである。

【００３３】本発明の相関的なノイズパターンは米国特
許第5,341,122 号公報、米国特許第5,313,287 号公報、
米国特許第5,535,020 号公報、米国特許第5,673,121 号
公報で述べられるブルーノイズパターンと同種の特色を
有しうるものである。

【００３４】しかし、本発明の画像処理方法に係るスク
リーンデザイン法は先行技術のスクリーンデザイン技術
と構成方法の点で異なっている。特に、本発明の画像処
理方法は、先行技術の、周波数領域アプローチや、スワ
ッピング技術と相違して、しきい値の最適位置を確定す
るための、クロスチャネルマスク関数を用いるものであ
る。クロスチャネルマスク関数は、空間クロマチック相
関ノイズパターンを提供するために、一組の各カラー平
面の間での相関関係を組み込んでいる。

【００３５】誤差拡散技術はデジタルプリント及びコピ
ーにおいて広範に使用されている。基本的な誤差拡散技
術は多数の好ましくないアーチファクトを示す。上記ア
ーチファクトとしては、中間調レベルにおける「テクス
チャリング」と、ハイライト域での「ワーミング」と、
「エッジメルティング」とを含む。

【００３６】テクスチャリングとワーミングの各アーチ
ファクトは、固定した標準的な方法によって誤差が拡散
されるときに引き起こされる。エッジメルティングは、
インクドットが出力される前に誤差を蓄積せよという要
求によって引き起こされる。

【００３７】これらのアーチファクトを軽減するための
ひとつのアプローチは、ホワイトノイズを入力画像信号
に加えることである。ノイズ追加の欠点はもちろん、結
果の再現画像において、ノイズが増加して見える、つま
りざらつき感が増加することである。

【００３８】本発明は、先行技術のホワイトノイズ技術
に使用されうる規模で、ホワイトノイズアプローチより
も人間の視覚システムにノイズが少なく感じられる、相
関的なクロマチックノイズを加える方法を提供するもの
である。本発明はまた、より均等に拡散されるカラード
ットを作成するがゆえに、ハイライトの修正を改善でき
る。

【００３９】まず、図５はフロイト−スタインバーグに
よって提案された先行技術（誤差拡散技術）を示してい
る（全体像を部材番号１０にて示す）。この先行技術に
ついて以下に説明すると、まず、一つのデジタル出力値
Ｘは、誤差信号ｅ_n-1 が加算器１２によって加算され、
目標値Ｘ_targetとして出力される。上記誤差信号ｅ_{n- 1}
は、処理済みの隣の画素に対応する画像信号から伝播さ
れ、誤差バッファー１４に蓄積されたものである。

【００４０】８ビットデータに対して、入力画像信号の
入力値の領域は０から２５５である。幾つかの技術にお
いて、ノイズ信号ｎは加算器１６によって決定部１８に
入力される前の目標値Ｘ_targetに加算される。決定部１
８において、入力された信号は入力値をしきい値、例え
ば１２７．５と比較することによって２値である出力値
Ｘ' へ変換されて出力される。

【００４１】一方、誤差拡散のために、出力値Ｘ' と目
標値Ｘ_targetとの差が、加算器２０にて、例えば２０と
算出され、誤差信号ｅ_n として誤差バッファー１４に出
力されて蓄積される。誤差は誤差バッファー１４へと
「分配」あるいは「拡散」され、処理済みの画素から蓄
積された誤差を蓄積するのに使用されている。誤差フィ
ルターは、それによって誤差が分配される相対的な重み
を付加するためのものである。この誤差フィルターは
「重みカーネル」または「重みマトリクス」と呼ばれる
ことが多い。

【００４２】元来、上記のようなＥＤ技術はグレースケ
ール画像を操作するため発達してきたのだが、各画像カ
ラー平面の各画像信号を順次処理することによって、カ
ラー画像にも応用されてきた。

【００４３】先行技術は数タイプの各アーチファクトが
存在する画像を作成することがある。例えば図４（ａ）
に示す、マルチレベルまたは連続レベルの、長方形状で
濃度が長手方向に沿って単調に減少する傾斜画像である
テスト画像２８を、レベルを低減して、つまり２値また
は数階調の多値に再現した場合、図４（ｂ）に示すよう
に、再現画像３２における「ワーミング」や「テクスチ
ャパターン」や「エッジメルティング」といった各アー
チファクトが発生することがある。

【００４４】再現画像３２における「ワーミング」と
は、ドットの集まりがイモムシのような、まだらなパタ
ーンに見えることである。「テクスチャパターン」は、
再現画像３２における、エッジが非常に目立つ中間調領
域に現れうるものである。「エッジメルティング」は、
例えば図４（ｂ）の低濃度の区画が痕跡を消したよう
に、あるいはメルトしたように見えるものである。この
ようなエッジメルティングを生じたエッジ３０は始動遅
延によって場所を移行するものである。

【００４５】カラードットクラスタリング問題とは、多
色画像を処理する場合、ドットが互いの上に重なり合う
か、あるいは非常に近接して「凝集」することにより、
再現画像において粒子が非均質な、ざらついた荒い表示
面に見えるようになることである。「ノイズ」は、ハイ
ライトあるいは広い均一カラー範囲に発生しうるが、こ
れは広い画像領域では小さな誤差が蓄積されるためであ
る。これらのアーチファクトの多くは、目標数値がしき
い値より実質的に下である領域において誤差が蓄積され
ることで生じる。

【００４６】本発明の画像処理方法に係る修正誤差拡散
技術（全体像は部材番号４０にて示している）において
は、図１に示すように、ノイズは、決定部５６の決定過
程に至る前にデジタル入力値Ｘに加えられる。このアプ
ローチは以前、Ulichneyによって、特にホワイトノイズ
に加えられることによって望ましくないパターニングを
除く方法として提案されてきた。

【００４７】ホワイトノイズの欠点は、１）中間調レベ
ルでのノイズが増加して見えること、２）ドット上にド
ットが重なる印刷を防ぐ試みがなされていないため、再
現画像におけるざらつき感が増すことである。

【００４８】本発明のアプローチは相関的ノイズパター
ンを構築して用いることである。相関的カラーノイズ
は、後述されるように、図２で示した技術を使って生成
される。このノイズパターンは３２画素×３２画素以上
の固定サイズを有する。パターンが大きいほど、タイリ
ング（tiling) アーチファクトは少なくなるが、大きな
パターンは誤差拡散回路における大きな記憶装置を必要
とする。好まれる具体例では 128×128 ×4 のノイズパ
ターンが使用される。タイリング（パターンを繰り返し
並べるように使用すること）によって全画像をカバーす
ることができる。

【００４９】他の方法としては、幾つかの異なるノイズ
パターンからランダムにあるいは確定的に選択すること
によって画像信号をタイルすることが挙げられる。ノイ
ズゲインは入力画像に加えられたノイズパターンの値の
大きさに合わせればよい。また、ノイズゲインは入力レ
ベルに対して従属しても独立していてもよい。ノイズパ
ターンは四角形以外の形態でもよく、また、ノイズパタ
ーンのサイズは、必要に応じてどのようなサイズでもよ
い。

【００５０】本発明の画像処理方法に係るハーフトーニ
ング法は相関的なノイズスクリーンを組み込む誤差拡散
技術を使用している。上記ノイズスクリーンを用いるこ
との目標は、画素位置をドットとドットの重なりから偏
向させることにより、ハイライトレベルにおいて満足の
得られるパターンを生成できることである。上記のよう
な偏向はまたワーミングアーチファクトの出現を防止で
きる。

【００５１】先行技術におけるように、本発明の相関的
ノイズパターンを応用する前に、初めに画像信号からの
データの数値（濃度データ）を、幾つかのプリント数値
（例えば、各カラーに対応した各プリント用しきい値）
の一つに応じたしきい値と比較し、上記画素をプリント
する／しないの決定をする。一方、この一つのプリント
数値は、上記しきい値と比較される数値から引き算さ
れ、その差を出力する。このステップを本実施の形態で
は、比較ステップと呼ぶ。

【００５２】次に拡散ステップが行われる。このステッ
プでは、比較ステップによって生成された一連の差の
内、少なくとも一つを記憶し、その差の内、少なくとも
対応する一つの差と、入力された（incoming）グレーレ
ベル画素の画像信号とを結合させる。このグレーレベル
画素は和をなし、比較ステップの和の数値としてその和
を供給する。拡散ステップでは、一般的なアーチファク
トの発現方向の向きに沿った一連の細長いアーチファク
トによって拡散画像が特徴づけられている。

【００５３】さらに図１を参照して本発明の画像処理方
法について述べると、入力画像内の、例えば各カラー平
面に対応する各画像信号は独立して処理される。デジタ
ル入力値Ｘ（例えば、８bit の場合、０≦Ｘ≦２５５）
は、加算機４２によって誤差信号ｅ_n-1 が加算されて目
標値Ｘ_targetとして出力される。上記誤差信号ｅ
_n-1は、隣の処理済みの画素に対応する画像信号から伝
播され、誤差バッファー４４に蓄積されたものである。

【００５４】互いに負の相関的な関係となっている各ノ
イズパターン４８、５０、５２、５４は決定部５６への
入力に先立ち加算器４６によって目標値Ｘ_targetに対し
加算される。決定部５６において、その信号は入力値を
しきい値、例えば１２７．５と比較することによって、
２値の出力値Ｘ' （０または２５５、最終的には１bit
化して、０または１）へ変換されて出力される。

【００５５】そして、誤差信号ｅ_n は出力値Ｘ' と目標
値Ｘ_targetとの差として、例えば５８と加算器５８にて
算定される。誤差は誤差バッファー４４へと「分配」あ
るいは「拡散」され、処理済みの画素に対応する各画素
信号から蓄積された誤差を蓄積するのに使用される。

【００５６】各カラー平面のしきい値はノイズスクリー
ンに応じて画素から画素へと有効に変化する。しきい値
偏差は、水平・垂直方向のスクリーンの大きさに対応し
た入力画素位置の剰余（modulo) を算定することによっ
てスクリーンから決定される。画素処理順位を左から
右、右から左と交替させることにより、両方向処理も使
われる。重みマトリクスは処理方向に応じて指標化され
ることによって「フリップ」（flipped 、反転された状
態）される。

【００５７】本発明の画像処理方法における特徴点は、
表示画面のざらつき感を増すことなしにワーミングやテ
クスチャのアーチファクトを解消する空間クロマチック
相関ノイズパターンの構築である。

【００５８】相関ノイズパターンは図２に図示された技
術を使って構築される（全体像は部材番号７０にて示
す）。スクリーンはｍ×ｎ×ｎカラー平面画像として表
示される。ここでは各画素数値がしきい値修正に対応し
ている。

【００５９】このパターン生成アルゴリズムの具体例に
おいて、まず、二つの画像信号が各カラー平面にそれぞ
れ保持されている。ＳＣＲＥＥＮはしきい値修正を記録
し、ＩＭＧはしきい値修正が割り当てられた位置を記録
する。ＩＭＧにおいて、「１」に設定された位置は、し
きい値が割り当てられていることを示す。

【００６０】相関的ノイズ修正配列生成法は、しきい値
配列ハーフトーニングに使用されるスクリーン生成アル
ゴリズムに類似している。しかし、しきい値配列ハーフ
トーニングに使用されるスクリーンにおいては、一律の
（equal ）数のドットが各可能出力レベルに加えられて
いる。一方、本実施の形態で述べられる手順は、より一
般的で、出力レベルの関数として、非均質なドットプロ
ファイルが可能となっている。画素数はｍとｎによって
識別され、ｎカラーとはカラー平面の数のことである。

【００６１】本発明に係る相関ノイズパターンの生成は
以下の通りである。まず、第一ステップ７２において、
ＩＭＧとＳＣＲＥＥＮ画像を含む多数の変数が初期化さ
れる。その変数として、Size:m,nはマスクサイズを示
し、MaxAmpの値としては例えば75が用いられ、nDots(le
vel)は、そのlevel 値を有するドット数を示し、シード
画像（seed image）はランダムなパターンを示す。ＩＭ
Ｇは、図３に示すようなシードスクリーン画像１００を
用いて初期化される。

【００６２】シードスクリーン画像の目標は良好なドッ
ト平面間のネガティブな（負の）空間相関関係を達成す
ることである。ＳＣＲＥＥＮ画像は、シードスクリーン
画像内の数値に対応する場所が最大のネガティブ修正
（the largest negative modulation ）に設定されるよ
うに更新される。

【００６３】図３には３色の各カラー平面の各画素が存
在するが、シアン（Ｃ）画素は１０２により、マゼンタ
（Ｍ）画素は１０４により、イエロー（Ｙ）画素は１０
６によりそれぞれ識別される。シードスクリーン画像１
００は各カラー平面のマスク数値を確定する関数によっ
て操作される。マスク画像ＭＡＳＫi は初期化のための
第一ステップ７２の間に、また各逐次繰り返し（iterat
ion ）の第七ステップ８８の間に算定される。

【００６４】ＭＡＳＫi は現画素（注目画素）からより
遠隔（距離に基づく）の画素の寄与を漸減的に重み付け
するフィルタカーネルにより、ＩＭＧi を畳み込み（co
nvolving）算定される。畳み込み（convolution ）演算
は図中の＊＊により表示される。

【００６５】望ましいフィルタカーネルの属性を有する
関数はガウス関数（ガウス分布、Ｇ（x, y））である。
ガウス関数では次式（１）のように重み付けされる。

【００６６】 Ｇ（x, y）＝ exp（−｛x²＋y²｝／Ｗ） ……（１） このx とy は、誤差拡散の対象となっている現画素を原
点と仮定したときの画素格子単位の位置を示し、Ｗは画
素単位のフィルタカーネルの標準偏差であり、例えば、
画素の平均的セルサイズの１／２である。

【００６７】図２に示すフローチャートにおける、外側
ループ７４は第二ステップ７６で初期に識別される出力
レベルと、各レベルでのしきい値修正を加える場所の数
とにわたって反復することを示している。内側ループ７
８は、第三ステップ８０で初期に識別されるカラー平面
の数に対応して反復することを示している。

【００６８】カラー相関関係は異なるカラー平面のＭＡ
ＳＫi を結合させ、複合マスク関数ＭＡＳＫ0 を形成す
ることで導入される（第四ステップ８２）。系数ｋcj
は、ｃ番目のカラー平面とｊ番目のカラー平面との相関
的重み付けを定義する。空間的相関関係は、修正値を割
り当てる次の画素を選択する方法によって導入される。
ＭＡＳＫ0 が最小値となる位置が決定される（第五ステ
ップ８４）。

【００６９】上記最小値に対応するＳＣＲＥＥＮc の要
素がカレントレベルに設定される。そして、上記ＳＣＲ
ＥＥＮc の要素に対応するＩＭＧc の要素が「１」に設
定される（第六ステップ８６）。続いて、ＩＭＧc と、
Ｇ（x, y）との間で畳み込み（convolving）算定されて
ＭＡＳＫc を算出する（第七ステップ８８）。

【００７０】その後、上記処理は各カラー平面につい
て、内側ループ７８で反復され、さらに、カレントレベ
ルの設定時に残るドット、そして他の各レベルの有無が
判定され、有れば、外側ループ７４により反復され（第
八ステップ９０）、無ければ、そのＭＡＳＫc が相関ノ
イズパターンとして出力される（第九ステップ９２）。

【００７１】この手順は、全てのカラー平面にわたるド
ット間の間隔付けを最適化するスクリーン画像を作成
し、また、図１に示すように、相関的なノイズパターン
４８，５０，５２と、ノイズパターン５４とを供給す
る。

【００７２】この手順は、レベルの数とレベル毎のドッ
ト数の双方が独立して指定できることから、より一般的
であることを指摘しておく。好まれる具体例では、フィ
ルターカーネルの標準偏差Ｗはドット間の平均距離に設
定され、したがってレベル関数である。ｃ＝ｊ（チャネ
ル内）の場合、重みｋcjは 0.4に等しく、ｃ≠ｊ（チャ
ネル間）の場合、重みｋcjは 0.3に等しい。このような
重み付けはカラーチャネル間のドット間のネガティブ空
間的相関関係よりも、より強力なカラーチャネル内のド
ット間のネガティブ空間的相関関係を導き出すものであ
る。

【００７３】このような図２に示す画像処理方法では、
各カラー平面での各画像信号に対する、量子化しきい値
を偏向し（bias）、各色が互いに重ならない、または隣
接しないように設定する方法を示している。例えば、シ
アンの量子化しきい値が高ければ、マゼンタの量子化し
きい値を下げることにより、シアンドットの出現は困難
になり、マゼンタドットの出現は容易になる。また、空
間クロマチック的に負の相関的な各ノイズパターン４
８，５０，５２、５４をしきい値に加算することで、ド
ットの発生が、ランダム、かつ、各色間での重なりを最
小にするようになることにより、誤差拡散後の見苦しい
アーチファクトの出現を抑制できるものとなっている。

【００７４】なお、上記重み付けに代えて、他の重み付
けもまた可能である。他の具体例には、非ガウス式単調
減少関数（non-Gaussian monotonically decreasing fu
nction）をフィルタカーネルとして使用する重み付け、
あるいは結合された（combined）マスク画像の算定法を
変化させる重み付けも含まれている。

【００７５】本発明に係る相関的ノイズパターンは前述
の全てのアーチファクトをかなり軽減できるものであ
る。中間調テクスチャリングとワーミングの各アーチフ
ァクトは、空間的に相関的なブルーノイズに付随するざ
らつき感もなく、この相関的ノイズパターンによって除
去される。

【００７６】カラークラスタリングの問題は、しきい値
修正が相関的ノイズパターンによって偏向され（bia
s）、それによって一つの色が他の色より優先されるの
で、大きく軽減される。始動遅延によるアーチファクト
は、しきい値が一定の場所で減少するので軽減される。

【００７７】これらの改善は図４に示されている。最初
の目標画像は図４（ａ）に示されている。フロイト−ス
タインバーグアルゴリズムと重み付けマトリクスとを使
って処理される濃度傾斜像は、図４（ｂ）に示される。
ノイズが加えられない場合、フロイト−スタインバーグ
アルゴリズムによる再現画像３２にパターニングが見ら
れ、重大なメルティングを発生したエッジ３０、ワーミ
ング、テクスチャリングが再現画像３２に生じている。
エッジ３０のメルティングは、図４（ｂ）に示すよう
な、誤差拡散処理後に画像の肩（角）が丸まる不具合を
示すものである。

【００７８】また、入力画素の数値がそれぞれ等しいた
め、また、フロイト−スタインバーグアルゴリズムが各
カラー平面を全く同じ方法で処理するため、出力画像の
画素は黒に見えるが、これはＣ、Ｍ、Ｙの数値が同じ位
置に存在するからである。

【００７９】本発明の方法による効果は図４（ｃ）に示
され、そこでは本発明の方法がテクスチャリング及びワ
ーミングを軽減していることが分かる。普通の距離をお
いて観察したとき600 dpi 出力では、カラークラスタリ
ングの軽減は、より好ましい、よりノイズの少ないドッ
トパターンの出力となっている。エッジメルティングの
問題は、図４（ｂ）の先行技術により処理されたグレー
スケールの濃度傾斜像の画像に明らかに見られるが、図
４（ｃ）によれば、本発明に係る再現画像３４のように
相関的ノイズを加えた時には軽減されていることが分か
る。

【００８０】本発明においては、好まれる具体例はソフ
トウェアに実装される。同じ技術はアプリケーション特
定集積回路（ＡＳＩＣ）あるいはプログラム可能なゲー
トアレイの分野にも実装されうる。またマイクロコード
を用いるデジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）にも実
装されうる。本発明の技術はプリンタドライバにも組み
込むことができる。

【００８１】本発明の好まれる具体例を示してきたが、
これには、付属するクレームで定義される本発明の目的
から逸れることなく、更なる変化や修正がなされること
が望ましい。

【００８２】

【発明の効果】本発明の画像処理方法は、以上のよう
に、マルチレベルや連続レベルの画像信号に対応した画
像をレベルを低減して再現するための画像処理方法であ
って、画素における合計数値を幾つかのプリント数値の
一つに対応したしきい値と比較し、プリントする／しな
いの決定をすると共に、上記合計数値から上記対応する
一つのプリント数値を引いた差を生じる比較ステップ
と、上記比較ステップによって生じた一連の差の内、少
なくとも一つを記憶し、この差を、隣接する未処理画素
の少なくとも１つに分配する拡散ステップと、空間的ク
ロマチック相関ノイズパターンを有するしきい値マトリ
クスに基づいて、上記比較ステップのしきい値を確定す
る確定ステップとを有する方法である。

【００８３】それゆえ、上記方法は、空間的クロマチッ
ク相関ノイズパターンを用いたことにより、先行技術の
ホワイトノイズ技術やブルーノイズ技術と同様な程度の
規模の装置により生成できるものであり、かつ、人間の
視覚システムにはホワイトノイズ技術やブルーノイズ技
術を用いた場合よりもノイズが少なく、つまりざらつき
感の発生を抑制できるという効果を奏する。

【００８４】その上、上記方法では、空間的にも出力カ
ラー平面全域においても共に相関的なノイズパターンを
使用することによって、誤差拡散アーチファクト問題と
カラードットクラスタリング問題との両方を同時に解決
できるという効果も奏する。

【００８５】本発明の誤差拡散のためのノイズパターン
生成方法は、以上のように、シードスクリーン画像を初
期化し、カラー平面のためのマスク数値を確定する関数
によりシードスクリーン画像を操作し、シードスクリー
ン画像の各色において、ドット毎およびカラー平面毎の
ノイズパターンを構築し、クロスチャネルマスク関数に
よって各色での相関関係を算出し、上記クロスチャネル
マスク関数において、１つのカラー平面のマスク関数に
より、他のカラー平面のマスク関数を確定することによ
ってドットのオーバーレイを最少化し、カラー相関シー
ドスクリーン画像から空間的クロマチック相関ノイズパ
ターンとしてのノイズパターンスクリーンを出力する方
法である。

【００８６】それゆえ、上記方法は、空間的クロマチッ
ク相関ノイズパターンが、先行技術のホワイトノイズ技
術やブルーノイズ技術と同様な程度の規模の装置により
生成できるものであり、かつ、人間の視覚システムには
ホワイトノイズ技術やブルーノイズ技術を用いた場合よ
りもノイズが少なく、つまりざらつき感の発生を抑制で
きるという効果を奏する。

【００８７】その上、上記方法では、カラー画像処理の
ための誤差拡散技術において、空間的にも出力カラー平
面全域においても共に相関的なノイズパターンを使用す
ることによって、誤差拡散アーチファクト問題とカラー
ドットクラスタリング問題との両方を同時に解決できる
という効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像処理方法における修正誤差拡散法
のブロック図である。

【図２】上記画像処理方法で用いる、本発明に係る誤差
拡散のためのノイズパターン生成方法である、相関的ノ
イズパターンの構成方法を図解するフローチャートであ
る。

【図３】上記相関的ノイズパターンの構成方法のための
初期シード画像（initial seedimage）の説明図であ
る。

【図４】上記画像処理方法における、様々なＣＭＹＫ画
像出力の各説明図である。

【図５】従来のフロイトとスタインバーグとによって提
起された先行技術のブロック図である。

【符号の説明】

４８ ノイズパターン ５０ ノイズパターン ５２ ノイズパターン ５４ ノイズパターン ５６ 決定部（比較ステップ） ５８ 加算器（拡散ステップ）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マルチレベルの画像信号に対応した画像を
   レベルを低減して再現するための画像処理方法であっ
   て、 画素に対応する画像信号における濃度の合計数値を、幾
   つかのプリント数値の一つに対応したしきい値と比較
   し、上記画素をプリントする／しないの決定をすると共
   に、上記合計数値から上記対応する一つのプリント数値
   を引いた差を生じる比較ステップと、 上記比較ステップによって生じた一連の差の内、少なく
   とも一つを記憶し、この差を、隣接する未処理画素の少
   なくとも１つに分配する拡散ステップと、 空間的クロマチック相関ノイズパターンを有するしきい
   値マトリクスに基づいて、上記比較ステップのしきい値
   を確定する確定ステップとを有することを特徴とする画
   像処理方法。
2. 【請求項２】シードスクリーン画像を初期化し、 カラー平面のためのマスク数値を確定する関数によりシ
   ードスクリーン画像を操作し、 シードスクリーン画像の各色において、ドット毎および
   カラー平面毎のノイズパターンを構築し、 クロスチャネルマスク関数によって各色での相関関係を
   算出し、 上記クロスチャネルマスク関数において、１つのカラー
   平面のマスク関数により、他のカラー平面のマスク関数
   を確定することによってドットのオーバーレイを最少化
   し、 カラー相関シードスクリーン画像から空間的クロマチッ
   ク相関ノイズパターンとしてのノイズパターンスクリー
   ンを出力することを特徴とする請求項１記載の画像処理
   方法。
3. 【請求項３】連続レベルの画像信号に対応した画像をレ
   ベルを減少させて再現する画像処理方法であって、 画素に対応する画像信号における、濃度の合計数値を、
   幾つかのプリント数値の一つに対応したしきい値と比較
   し、プリントする／しないの決定をすると共に、上記合
   計数値から上記対応する一つのプリント数値を引いた差
   を生じる比較ステップと、 上記比較ステップによって生じた一連の差の内、少なく
   とも一つを記憶し、この差を、隣接する未処理画素の少
   なくとも１つに分配する拡散ステップと、 空間的クロマチック相関ノイズパターンを有するしきい
   値マトリクスに基づいて、上記比較ステップのしきい値
   を確定する確定ステップとを有し、 上記空間的クロマチック相関ノイズパターンは、 シードスクリーン画像を初期化し、 カラー平面のためのマスク数値を確定する関数によりシ
   ードスクリーン画像を操作し、 シードスクリーン画像の各色において、ドット毎および
   カラー平面毎のノイズパターンを構築し、 クロスチャネルマスク関数によって各色での相関関係を
   算出し、 上記クロスチャネルマスク関数において、１つのカラー
   平面のマスク関数により、他のカラー平面のマスク関数
   を確定することによってドットのオーバーレイを最少化
   し、 カラー相関シードスクリーン画像から空間的クロマチッ
   ク相関ノイズパターンとしてのノイズパターンスクリー
   ンを出力することにより、生成されることを特徴とする
   画像処理方法。
4. 【請求項４】しきい値の修正を含むことを特徴とする請
   求項１、２または３記載の画像処理方法。
5. 【請求項５】マルチビットカラー画像信号に対応したハ
   ーフトーニング画像を再現するための画像処理方法であ
   って、 シードスクリーン画像を初期化し、 カラー平面のためのマスク数値を確定する関数によりシ
   ードスクリーン画像を操作し、 シードスクリーン画像の各色において、ドット毎および
   カラー平面毎のノイズパターンを構築し、 クロスチャネルマスク関数によって各色での相関関係を
   算出し、 上記クロスチャネルマスク関数において、１つのカラー
   平面のマスク関数により、他のカラー平面のマスク関数
   を確定することによってドットのオーバーレイを最少化
   し、 カラー相関シードスクリーン画像から空間的クロマチッ
   ク相関ノイズパターンとしてのノイズパターンスクリー
   ンを出力することを特徴とする画像処理方法。
6. 【請求項６】前記シードスクリーン画像の操作では、シ
   ードスクリーン画像の各画素における相対的位置に応じ
   た関数で上記各画素の数値に重み付けすることを特徴と
   する請求項２ないし５の何れかに記載の画像処理方法。
7. 【請求項７】前記シードスクリーン画像の操作では、シ
   ードスクリーン画像の各画素における相対的位置に応じ
   たガウス関数に基づいて上記各画素の数値に重み付けす
   ることを特徴とする請求項２ないし５の何れかに記載の
   画像処理方法。
8. 【請求項８】カラー画像の前記入力は色を４つの相関的
   カラー平面に分割することを特徴とする請求項２ないし
   ７の何れかに記載の画像処理方法。
9. 【請求項９】シードスクリーン画像を初期化し、 カラー平面のためのマスク数値を確定する関数によりシ
   ードスクリーン画像を操作し、 シードスクリーン画像の各色において、ドット毎および
   カラー平面毎のノイズパターンを構築し、 クロスチャネルマスク関数によって各色での相関関係を
   算出し、 上記クロスチャネルマスク関数において、１つのカラー
   平面のマスク関数により、他のカラー平面のマスク関数
   を確定することによってドットのオーバーレイを最少化
   し、 カラー相関シードスクリーン画像から空間的クロマチッ
   ク相関ノイズパターンとしてのノイズパターンスクリー
   ンを出力することを特徴とする誤差拡散のためのノイズ
   パターン生成方法。