JP2002044449A - 適応ハーフトーン化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】既知のシステムと方法の制限を考慮して、高い
視覚的活動と低い視覚的活動が混合した画像に対応する
適応ハーフトーン化のための方法および装置を提供す
る。 【解決手段】ａ）第１のディザ出力信号Ｌを生成するた
めの元画像の選択画素の閾値を設定する段階と、ｂ）第
２のディザ出力信号Ｓを生成するための前記選択画素の
閾値を設定する段階と、ｃ）前記選択画素を含む前記元
画像の領域（４００）内の画素値から計算したエッジ活
動指標パラメータと混合抑制パラメータの少なくとも１
つにしたがって前記第１と第２のディザ出力信号の重み
付けした組合せを生成する段階と、を含む方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、印刷の分野に関す
る。本発明は、特に連続階調画像のディジタル・ハーフ
トーン処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】写真などの連続階調画像の描画は、一般
に、連続階調を、レーザ・プリンタなどの印刷装置が実
現することができる離散的階調レベルに変換するハーフ
トーン化プロセスを必要とする。元画像と描画画像との
視覚的に感知可能な差を最小にしながら離散的な描画装
置上で再現可能なハーフトーン画像を作成するためには
高性能なハーフトーン化方法が設計される。

【０００３】レーザ・プリンタ用に使用される１つのハ
ーフトーン処理技術は、クラスタ化ドット・ディザリン
グと呼ばれる。画像をハーフトーン化するために閾値ま
たはハーフトーン・マトリクスが使用される。一般に、
ハーフトーン値は、選択した各画素ごとに、選択画素の
階調値とハーフトーン・マトリクスの対応する位置にお
ける値の関数として計算される。最終ハーフトーン・ド
ット構造のパターンとサイズは、ハーフトーン・マトリ
クスのエントリとサイズによって決定される。

【０００４】行列要素に適切な値を選択することによっ
て、高空間周波数スクリーンとして大きいアレイ・サイ
ズを設計することができるが、一般に、大きいマトリク
ス・サイズを使用するほど低い空間周波数スクリーンが
実現される。低空間周波数スクリーンは、実質的に一定
かまたは徐々に変化する領域には有効かつ的確である
が、低空間周波数スクリーンは、線やエッジなどの細部
を滑らかにしたりぼやけさせる傾向がある。低空間周波
数スクリーンは、再現画像のビジー領域（busyarea）に
おける細部の誤差や損失を犠牲にして十分に滑らかな階
調領域を再現する傾向がある。

【０００５】高空間周波数スクリーンを使用すると、ハ
ーフトーン化画像の細部が実質的に維持されるように、
画像の視覚的ビジー領域内の細部を表現することができ
る。しかしながら、高空間周波数スクリーンは、元画像
と比較したとき、実質的に一定かまたは徐々に変化する
階調領域で知覚的アーティファクトをもたらす傾向があ
る。高空間周波数スクリーンを使用すると、写真の塗り
つぶし領域や縁なし領域のような画像の滑らかな領域に
おける誤差の導入を犠牲にしてビジー領域における詳細
性を高める傾向がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、従来のデ
ィジタル・ハーフトーン化プロセスによる１つの欠点
は、高空間周波数を有する閾値マトリクスと低空間周波
数を有する閾値マトリクスのいずれかだけを選択するこ
とにより、必然的に細部が階調品質と引き換えにされる
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】既知のシステムと方法の
制限を考慮して、高い視覚的活動と低い視覚的活動が混
合した画像に対応する適応ハーフトーン化のための方法
および装置が提供される。印刷エンジンの欠陥のため
に、ホワイト・ギャップ削減と可変暗色化（variable
darkening）の適応が実現される。

【０００８】１つの実施形態において、ハーフトーン化
方法は、第１のディザ出力信号Ｌを生成するために元画
像の選択画素の閾値を設定する段階を含む。選択画素に
は、また、第２のディザ出力信号Ｓを生成する閾値が設
定される。第１と第２のディザ出力信号の重み付けした
組合せが、エッジ活動指標（edge activity indicato
r）パラメータ（ＥＡＩ）と混合抑制パラメータ（η）
の少なくとも一方によって生成される。

【０００９】エッジ活動指標は、選択画素を含む選択領
域内の変化の頻度を示す。組合せ段階は、ＥＡＩが、選
択領域内のより大きい領域の階調値が変化しないかまた
はゆっくりと変化することを示す比較的小さい変化を示
すとき、（低空間周波数を使用した閾値設定による）第
１のディザ出力信号の方を有利に重み付けする。組合せ
段階は、ＥＡＩが、元画像の選択領域内のエッジと細い
線を示すより大きい量の変化を示すときに、（高空間周
波数を使用した閾値設定による）第２のディザ出力信号
の方を有利に重み付けする。

【００１０】混合抑制パラメータは、エッジの明るい側
で第１のディザ出力信号に対する第２のディザ出力信号
の重み付けを抑制し、さらにアンチエイリス処理したエ
ッジの鋭さを維持するために使用される。

【００１１】第２のディザ出力信号（すなわち、第１の
ディザ出力信号に使用されるものより高い高空間周波数
での閾値設定による）は、第１のディザ出力信号Ｌと組
み合わされる前に、可変暗色化パラメータγを使用して
値Ｖに増強され、ドット・ゲイン分離の問題に対応する
ことができる。γを０にセットすることによって、可変
暗色化をなくすことができる。

【００１２】エッジ指標（ＥＩ）を使用して、暗い方の
階調領域とほとんど白の領域の間のエッジに沿ったより
有利なドット発生を補償することができる。ＥＩパラメ
ータは、特に、プリンタ異常によるホワイト・ギャップ
削減の処理に適している。

【００１３】本発明の他の特徴および利点は、添付図面
および以下の詳細な説明から明らかになろう。

【００１４】本発明は、同じ参照が類似の用途を示す添
付図面の図において制限ではなく例として示され。

【００１５】

【発明の実施の形態】連続階調画像は、色または濃淡の
範囲が実質的に制限されない画像のことを指す。たとえ
ば、写真は、連続階調画像である。しかしながら、ディ
ジタル・ハードウェアは、色または階調を有限数のビッ
トあるいは単一ビット（すなわち、「オン」と「オ
フ」）の範囲内で表現するように制限される。グレース
ケーリングとディザリングは、連続階調画像をディジタ
ル・ハードウェアの制限の範囲内で近似させるために使
用される２つの方法である。

【００１６】グレースケーリングは、「ドット」のパタ
ーンの使用によって連続階調の錯覚を作り出す方法であ
り、各ドットは、異なる濃淡を有することができる。ド
ットは、様々な任意の形状でよい。印刷用途では円形ま
たは楕円形のドットが一般的である。コンピュータ・モ
ニタなどの表示技術では、長方形または正方形のドット
（たとえば、画素）が、一般的な幾何学的形状である。
グレースケールの数は必然的に有限であるが、ある濃淡
の度合いと次の濃淡の度合いの違いが人間の目に感じ取
れないほど十分な濃淡の度合い（たとえば、８ビットの
画素では２５６）がある。

【００１７】ディザリングは、ドットの密度、パターン
およびサイズを変化させることによって新しい色と濃淡
の錯覚を作り出す方法である。個々のドットの濃淡のレ
ベルを変化させることはできない。したがって、黒白画
像の場合は、黒白ドットの密度とパターンを変化させる
ことによって異なる濃淡をシミュレートする。印刷にお
いて、ディザリングはハーフトーン化と呼ばれ、また特
定のパターンの黒白ドットによって実現された濃淡は、
ハーフトーンと呼ばれる。

【００１８】従来の印刷において、ハーフトーンは、ス
クリーンを介して画像を撮影することによって作成され
る。スクリーン周波数は、灰色の各スポットを作成する
ために使用されるドットの数を決定する。ディジタル画
像処理において、スクリーニング・パラメータには、ス
クリーン周波数、記録装置の解像度とハーフトーン・ド
ット、およびドットのサイズと形状がある。従来のスク
リーニングと対照的に、ディジタル画像処理のための画
像のディザリングまたはハーフトーン化は、通常、空間
領域内の閾値アレイを使用して特定の質感を最終的な２
値画像で達成することによって行われる。

【００１９】ハーフトーン化の１つの技法は、ハーフト
ーン化する領域の「活動状態（activity）」に基づいて
ハーフトーン・アレイすなわちスクリーンを計算する。
たとえばページを、文字、線画、領域塗りつぶしおよび
写真の混合物で描画するとき、線画や写真の縁などの
「ビジー領域」は、「非ビジー領域」よりも高い解像度
のスクリーンで描画される。いくつかのディジタル画像
処理装置において、塗りつぶし領域や写真の非エッジ領
域などの滑らかな領域は、低解像度のスクリーンを使用
した方がうまく表現することができる。

【００２０】図１は、ハーフトーン化する領域の活動指
数に基づく適応ハーフトーン化方法の１つの実施形態を
示す。ステップ１１０で、画像の選択領域の活動指数が
計算される。ステップ１２０で、選択領域に低周波数ハ
ーフトーン・スクリーンが適用されて、低周波数ハーフ
トーン・データが生成される。ステップ１３０で、選択
領域に高周波数ハーフトーン・スクリーンが適用されて
高周波数ハーフトーン・データが生成される。ステップ
１４０で、選択領域のハーフトーンが、活動指数に基づ
いて低周波数と高周波数のハーフトーン・データの加重
平均として計算される。

【００２１】図２に、図１のプロセスの制御の流れを示
す。元画像の選択領域２００の活動分析２１０を行っ
て、１つまたは複数のパラメータを含む活動指数を生成
する。１つの実施形態において、元画像は、中間調白黒
画像である。代替として、元画像は、中間調色の画像で
もよい。低空間周波数スクリーンに対応する大きいディ
ザ・マトリクス２３０が、画像の選択領域２００に適用
される。同様に、高空間周波数スクリーンに対応する小
さいディザ・マトリクス２２０が、画像の選択領域２０
０に適用される。低周波ディザ・マトリクスと高周波デ
ィザ・マトリクスの適用により、元画像の多数のグレイ
・レベルを維持するが、ハーフトーン・スクリーンまた
はアレイによって決定されるドット構造を与えるハーフ
トーン画像データを生成することができる。１つの実施
形態において、低周波数スクリーン（すなわち、大きい
ディザ・マトリクス）は、クラスタ化したドット・スク
リーンである。

【００２２】混合ブロック２４０は、活動分析２１０に
よって提供される活動指数により、小さいマトリクス・
ディザリングと大きいマトリクス・ディザリングによる
結果の加重平均を計算する。活動指数が高い場合、重み
付けは、高周波数スクリーン（すなわち、小さいディザ
・マトリクスの結果）の方にバイアスされる。活動指数
が低い場合、重み付けは、低周波数スクリーン（すなわ
ち大きいディザ・マトリクス）の方にバイアスされる。
必要に応じて、多重レベルのハーフトーン化プロセス２
５０を適用して、描画装置に送られるグレースケール・
レベルの数を減少させることができる。

【００２３】カラーの元画像と、カラー・レーザ・プリ
ンタなどのカラー描画装置には、追加の調整が必要な場
合がある。電子写真式（ＥＰ）レーザ・プリンタは、回
転ドラムのような帯電した転写装置上に描画画像を作成
することによって動作する。画像は、レーザ光源を使用
してレーザをパルスで送ることによって各画素ごとに光
導電媒体（たとえば、ドラム）を露光することによって
作成される。いくつかのレーザ・プリンタは、画素のオ
ン／オフ制御しかできず、したがって、レーザ・パルス
は幅が固定されている。他のレーザ・プリンタは、レー
ザ光源のパルス幅を変化させることができ、したがって
ある程度の画素制御が可能である。静電引力によって、
トナーが光導電体の転写装置に付着されて画像の形で付
着する。転写装置は、トナーを用紙などの最終媒体に転
写する。プリンタ・エンジンの詳細により、このプロセ
スは、元画像のアンチエイリアス処理エッジによる可視
アーティファクト、カラー・レーザ・プリンタの見当合
わせ不良(misregistration)によるホワイト・ギャッ
プ、エッジ後退（receding edge）、およびその他の異
常を作り出しやすいことがある。

【００２４】図３に示した改良された適応ハーフトーン
化プロセスは、特に、シアン−マジェンタ−イエロー・
ブラック（ＣＭＹＫ）の色空間のカラー・ハーフトーン
化に適しているが、他の色空間の実施態様にも同様に適
応することができる。ＣＭＹＫ色空間において、１画素
当たり１色平面８ビットの表現において、階調値０は白
に対応し、２５５は完全飽和に対応する。階調値は、範
囲［０、１］に正規化することができ、この場合、０は
白に対応し、１は完全飽和に対応する。

【００２５】図３の適応ハーフトーン化プロセスは、ス
テップ３１０で、画像の選択領域の活動指数を計算す
る。図３の活動指数は、大きいマトリクス・ディザリン
グと小さいマトリクス・ディザリングの結果を重み付け
するために使用される追加のパラメータを含む。詳細に
は、エッジと線の向きと濃さをより良く示すために、エ
ッジ活動指数（ＥＡＩ）パラメータが提供される。エッ
ジの明るい側の低周波数ディザリング・マトリクスの重
み付けを抑制し、またアンチエイリス処理エッジの鋭さ
を保持するために、混合抑制パラメータ（η）が提供さ
れる。

【００２６】特定のプリンタ・エンジンに独特の傾向に
対処するために、他のパラメータが提供されることがあ
る。たとえば、いくつかのプリンタは、特に、エッジ後
退の問題に弱いことがある。エッジ後退は、一般に、ト
ナーが付着されないかまたは必要量よりも少ないトナー
が付着される露光プロセスまたはトナー転写プロセスの
問題によって生じる。エッジ後退を補正するために、エ
ッジ・ドット補正パラメータ（ガンマすなわちγ）が提
供される。

【００２７】いくつかのプリンタは、暗い領域とほとん
ど白の領域の間のエッジに沿ってホワイト・ギャップを
作り出す。そのようなプリンタでは、暗いエッジが少し
後退し、エッジに沿ったホワイト・ギャップが残る。こ
のギャップは、普通の状況において必要なものよりも暗
い階調レベルをエッジに沿って印刷することによってな
くすことができる。１つの実施形態において、エッジの
存在を検出するエッジ指標（ＥＩ）パラメータを使用し
て、いくつかのプリンタ・エンジンに必要なホワイト・
ギャップの削減を可能にする。他のパラメータは、特定
のプリンタ・エンジンの傾向にハーフトーン化プロセス
を合わせるために、プロセス全体にわたって提供される
ことがある。

【００２８】ステップ３２０で、元画像の選択領域が高
周波数スクリーンでハーフトーン化され、高周波数ハー
フトーン・データが生成される。ステップ３２２で、必
要に応じて、可変暗色化が行われることがある。可変暗
色化は、近隣ドットの相互作用のようなＥＰ特性を補正
する。可変暗色化は、活動指数のγパラメータにしたが
って実行される。ステップ３３０で、選択領域が低周波
数スクリーンでハーフトーン化され、低周波数ハーフト
ーン・データが生成される。

【００２９】ステップ３４０で、選択領域のハーフトー
ンが、活動指数とトラッピング指標により、低周波数ハ
ーフトーン・データと高周波数ハーフトーン・データの
加重平均として計算される。トラッピングは、見当合わ
せ不良と呼ばれるいくつかの装置による異なる色平面の
不適切な位置合わせを補正するために必要なことがあ
る。ミスレジストレーションは、異なる色領域間のエッ
ジに沿って印刷されない領域を生じさせることがある。
色平面間を重ならせるためにエッジに沿って薄い色を下
地印刷することによってそのような領域を減少させるプ
ロセスがトラッピングと呼ばれる。

【００３０】トラッピング指標は、隣接した薄い色によ
って濃い色を不十分な濃度で印刷するために使用される
ことがある。１つの実施形態において、トラッピング指
標は、トラッピング・フラグと、隣接した薄い色の値を
含む。トラッピング・フラグは、トラッピングが使用可
能かどうかを示す。トラッピングが必要でない場合（た
とえば、非カラー・レーザ・プリンタの場合）、トラッ
ピングを使用不能にして、加重平均の計算がトラッピン
グ指標に依存しないようにすることができる。ホワイト
・ギャップ削減ステップ３５０は、また、レーザ・プリ
ンタのトナー付着特性のために普通導入される可能性の
あるホワイト・ギャップを処理するために実行されるこ
とがある。

【００３１】図４は、図３のプロセスの制御の流れを示
す。１つまたは複数のパラメータを含む活動指数を生成
するために、活動分析４１０が、画像の選択領域４００
に対して実行される。大きいディザ・マトリクス（低空
間周波数スクリーンに対応する）と小さいディザ・マト
リクス（高空間周波数スクリーンに対応する）は、それ
ぞれブロック４３０と４２０で画像の選択領域に適用さ
れる。可変暗色化が必要な場合は、小さいディザ・マト
リクス・ブロックの出力（５）が、可変暗色化ブロック
４２２に提供される。任意の可変暗色化は、活動分析ブ
ロック４１０によって提供される活動指数のガンマ
（γ）パラメータ成分にしたがって実行される。

【００３２】可変暗色化ブロック４２２の出力（Ｖ）と
大きいディザ・マトリクス・ブロック４３０の出力
（Ｌ）が、混合ブロック４４０に提供される。混合ブロ
ック４４０は、活動分析ブロック４１０によって提供さ
れるエッジ活動指数パラメータ、混合抑制パラメータ
（η）、およびトラッピング指標によって加重平均を計
算する。

【００３３】図５は、図４の活動分析ブロック４１０で
生成することができるパラメータを示す。詳細には、活
動分析ブロック５１０は、元画像の選択領域を分析して
色のハーフトーン化に使用される複数のパラメータを生
成する。パラメータは、混合ブロックのためのエッジ活
動指数（ＥＡＩ）５１２と混合抑制パラメータ（η）５
１４を含む。近傍暗色調整パラメータ（γ）５１６が、
図４の可変暗色化ブロック４２２に提供される。さら
に、ホワイト・ギャップ削減の応答を制御するために、
エッジ指標（ＥＩ）パラメータ５１８が提供される。

【００３４】１つの実施形態において、元画像の選択領
域は、３ｘ３画素ウィンドウである。各画素に８ビット
の無符号整数を使用して連続階調値が近似される。した
がって、各画素は、０〜２５５の範囲の値を有すること
ができる。以下の計算では、３ｘ３画素ウィンドウが、
以下のような識別子ｐ_１〜ｐ_９と関連付けられる。

【００３５】ｐ₁ ｐ₂ ｐ₃ ｐ₄ ｐ₅ ｐ₆ ｐ₇ ｐ₈ ｐ₉

【００３６】横平均ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃は、以下のように計
算される。

【００３７】ｈ₁＝ｐ₁＋ｐ₂＋ｐ₃ ｈ₂＝ｐ₄＋ｐ₅＋ｐ₆ ｈ₃＝ｐ₇＋ｐ₈＋ｐ₉

【００３８】縦平均ｖ₁、ｖ₂およびｖ₃は、以下のよう
に計算される。

【００３９】ｖ₁＝ｐ₁＋ｐ₄＋ｐ₇ ｖ₂＝ｐ₂＋ｐ₅＋ｐ₈ ｖ₃＝ｐ₃＋ｐ₆＋ｐ₉

【００４０】角度±４５°における平均を表す対角平均
ｄ₁〜ｄ₃およびＤ₁〜Ｄ₃は、次のように計算される。

【００４１】ｄ₁＝ｐ₁＋ｐ₂＋ｐ₄ ｄ₂＝ｐ₃＋ｐ₅＋ｐ₇ ｄ₃＝ｐ₆＋ｐ₈＋ｐ₉ Ｄ₁＝ｐ₂＋ｐ₃＋ｐ₆ Ｄ₂＝ｐ₁＋ｐ₅＋ｐ₉ Ｄ₃＝ｐ₄＋ｐ₇＋ｐ₈

【００４２】エッジの振幅と符号値は、以下のように求
めることができる。

【００４３】 ｓｉｇｎ₀＝ｓｇｎ（ｈ₂―ｈ₁）；ｍａｇ₀＝│ｈ₂−ｈ₁│ ｓｉｇｎ₁＝ｓｇｎ（ｈ₂―ｈ₃）；ｍａｇ₁＝│ｈ₂−ｈ₃│ ｓｉｇｎ₂＝ｓｇｎ（ｖ₂―ｖ₁）；ｍａｇ₂＝│ｖ₂−ｖ₁│ ｓｉｇｎ₃＝ｓｇｎ（ｖ₂―ｖ₃）；ｍａｇ₃＝│ｖ₂−ｖ₃│ ｓｉｇｎ₄＝ｓｇｎ（ｄ₂―ｄ₁）；ｍａｇ₄＝│ｄ₂−ｄ₁│ ｓｉｇｎ₅＝ｓｇｎ（ｄ₂―ｄ₃）；ｍａｇ₅＝│ｄ₂−ｄ₃│ ｓｉｇｎ₆＝ｓｇｎ（Ｄ₂−Ｄ₁）；ｍａｇ₆＝│Ｄ₂−Ｄ₁│ ｓｉｇｎ₇＝ｓｇｎ（Ｄ₂―Ｄ₃）ｍａｇ₇＝│Ｄ₂―Ｄ₃│

【００４４】ここで、│ｘ│はｘの絶対値を表し、シグ
ナム（ｓｎ（ｘ））は、以下のように定義される。

【００４５】ｓｇｎ（ｘ）＝１, ｘ＞０の場合 ｓｇｎ（ｘ）＝０, その他の場合

【００４６】エッジ活動指数ＥＡ１ １つの実施形態において、エッジ活動指数（ＥＡＩ）
は、２つの最も大きい振幅ｍａｇ₀−ｍａｇ₇に対応する
値の合計の４分の１として定義される。したがって、た
とえばｍａｇ₂とｍａｇ₃が、組｛ｍａｇ₀，ｍａ
ｇ₁，．．．ｍａｇ₇｝のうちの最も大きい２つの値（す
なわち、どれか他の値よりも大きいかまたは等しい）場
合は、 次のようになる。

【００４７】ＥＡＩ＝（ｍａｇ₂＋ｍａｇ₃）／４

【００４８】このＥＡＩの定義は、２つの異なる階調値
を使用してエッジが形成されるときに、エッジ強度が階
調値間の差をもたらすようにする傾向がある。したがっ
て、ＥＡＩによって定義されるエッジ強度は、向きに依
存しない。

【００４９】混合抑制パラメータη 混合抑制パラメータηは、ハーフトーン化する画素の階
調レベルとエッジ活動指数と共に使用され、エッジの明
るい側の小さいディザ・マトリクスの混合物を抑制す
る。混合抑制パラメータは、また、アンチエイリアス・
エッジの鋭さを保つために使用されることもある。エッ
ジ強度は、２つの中間調レベル間の遷移であるアンチエ
イリス処理されていないエッジに沿って目に見える望ま
しくないアーティファクトを発生させることがある。高
いエッジ強度は、最終的なハーフトーン化出力において
大きいディザ・マトリクスがあまり使用されていないこ
とを示す。ある中間調から別の中間調に遷移するとき、
最終ハーフトーンにおける小さいディザ・マトリクスの
部分的抑制（すなわち、ハーフトーンなし）が必要な場
合がある。小さいディザ・マトリクスは、大きいディザ
・マトリクスの周期性を損なう傾向があり、それにより
望ましくないアーティファクトが作成される。

【００５０】図６は、混合抑制係数ηを計算する１つの
方法を示す。ステップ６１０で、ｘが、ｍａｇ_x＝ｍａ
ｘ｛ｍａｇ₀，ｍａｇ_１，ｍａｇ_２，．．． ｍａｇ₇｝
になるように選択される。ステップ６２０は、ｘが偶数
かどうか判定する。ｘが偶数の場合は、ステップ６２２
で、もう１つの指数変数<ｘ>の値がｘ＋１にセットされ
る。そうでない場合は、ステップ６２４で、<ｘ>がｘ−
１にセットされる。ここで<ｘ>は、図においてｘの上に
−を付けたものとして表される。ステップ６２２と６２
４のいずれかの後で、ステップ６３０は、ｍａｇ_x＝０
かどうかを試験し決定する。ｍａｇ_x＝０の場合は、ス
テップ６３２によって示されたようにηが０にセットさ
れ、プロセスはステップ６９０で完了する。

【００５１】ｍａｇ_x≠０の場合は、ステップ６４０
が、ｓｉｇｎ_x＝０かどうかを判定する。ｓｉｇｎ_x＝０
の場合は、ステップ６４２がη＝１にセットし、プロセ
スはステップ６９０で完了する。そうでない場合は、ス
テップ６５０が、η＝ｍｉｎ（ｍａｇ_＜x＞／Ｔ，１）
にセットし、ここで、Ｔは所定の値、「ｍｉｎ」は、引
数リストから、値のリスト内の他のどの値よりも小さい
かまたは等しい値を選択する関数である。１つの実施形
態において、Ｔは約２５である。

【００５２】エッジ指標パラメータＥＩ エッジ指標（ＥＩ）パラメータは、フラグである。組
｛ｍａｇｏ₀，ｍａｇ₁，ｍａｇ₂，．．．ｍａｇ₇｝がゼ
ロでない場合は、エッジ指標は１である。その他の場合
は、エッジ指標は０である。エッジ指標は、ホワイト・
ギャップ削減のために使用される。

【００５３】近傍暗色パラメータγ 近傍暗色係数γは、分離ドット・ゲインを補正する必要
がある場合に、画素のレーザ・パルス幅を広げることに
よって可変暗色化を行うために使用される。明るい領域
では、画素は自然に適切に「輝き」たり現れたりするこ
とができず、したがって、画素のレーザ・パルス幅値を
広げなければならない。

【００５４】γを計算するときは、最初に、中央画素
（ｐ_５）の近傍を使用して、以下のように正規化平均Ｓ
_nを計算する。 Ｓ_n＝（ｐ₁＋ｐ₂＋ｐ₃＋ｐ₄＋ｐ₆＋ｐ₇＋ｐ₈＋ｐ₉）／
（８・２５５）

【００５５】１つの実施形態において、γは、以下のよ
うに定義されたＳｎの区分的線形関数である。

【００５６】 γ＝ｇａｍｍａ（Ｓｎ）＝１．０＋ｑ Ｓ_n＜ｒの場合 γ＝ｇａｍｍａ（Ｓｎ）＝１．０ Ｓ_ｎ＞ｓの場合 γ＝ｇａｍｍａ（Ｓｎ）＝１．０＋ｑ・（ｓ−Ｓ_n）／（ｓ−ｒ）その他の場合

【００５７】図７は、グラフ７００においてＳｎとγの
関係を示す。詳細には、γ（Ｓｎ）は、７１０で示した
ような区分的線形関数である。ｙ切片７２０は１＋ｑに
あり、ここで、ｑは、「ガンマ付加最大値（gamma add
ed max.）」と呼ばれる。第１の区切り点７３０のＸ軸
座標は、「ガンマ削減点（gamma cut point）」ｒに
ある。第２の区切り点７４０のＸ軸座標は、「ガンマ上
昇点（gamma boostpoint）」ｓにある。

【００５８】ｑ、ｒおよびｓの値は、レーザ・プリンタ
のいくつかのモデルではｑ＝３．５、ｒ＝０、およびｓ
＝０．２〜０．５など、プリンタによって値の割り当て
が異なる。

【００５９】可変暗色化 可変暗色化ブロックは、分離ドット・ゲインの問題を補
償する。小さいマトリクスのディザ出力信号Ｓが０〜１
の正規化パルス幅に対応し、ここで０が白またはゼロ・
パルス幅であり１が全パルス幅の場合、可変暗色化ブロ
ックによって生成される暗色化したパルス幅は、次のよ
うに計算される。

【００６０】Ｖ＝暗色化出力＝１．０−（１．０−Ｓ）
^γ

【００６１】可変暗色化ブロックは、γ＝１の場合は無
効である。したがって、１つの実施形態において、可変
暗色化は、約１．０に等しいγ（すなわち、γ≒１．
０）を選択することによって抑制される。

【００６２】混合 混合ブロック４４０は、ＥＡＩ、η、およびハーフトー
ン化する画素の連続階調値（ｐ₅）にしたがって、大き
いディザ・マトリクスと可変暗色化ブロックの結果を組
み合わせて描画装置のパルス幅出力を制御する。

【００６３】混合ブロックのハーフトーン出力を示す一
般的な関数は、次のように表わすことができる。

【００６４】混合出力＝ｆ（Ｌ，Ｖ，ＥＡＩ，ｐ₅，
η）

【００６５】ｆが大きいマトリクスのディザ出力（Ｌ）
と可変暗色化出力（Ｖ）に対して線形であると仮定する
と、混合出力は、以下のように表すことができる。

【００６６】混合出力＝Ｌ・Ｗ_L＋Ｖ・Ｗ_v または 混合出力＝Ｌ・Ｗ_L＋Ｗ_v・（１．０−（１．０−Ｓ））
^γ

【００６７】ここで、Ｗ_LとＷ_vはそれぞれ、大きいディ
ザ・マトリクスと可変暗色化出力に与えられる重みに対
応する。この場合も、γ＝１の場合は、可変暗色化はな
く、Ｖ＝Ｓであり、重み係数Ｗ_vが事実上小さいディザ
・マトリクスの重み係数Ｗ_sになる。

【００６８】そのような重み係数は、以下のように任意
の関数Ｆ１とＦ２として表される。

【００６９】Ｗ_L＝Ｆ１（ｐ₅，ＥＡＩ，η） Ｗ_V＝Ｆ２（ｐ₅，ＥＡＩ，η）

【００７０】１つの実施形態において、所与のｐ₅とη
に関して、Ｆ１は、ＥＡＩパラメータの非増加関数であ
り、Ｆ２は、ＥＡＩパラメータの非減少関数である。こ
れにより、ＥＡＩが比較的高い値を有する領域において
小さいディザ・マトリクスに大きい重みが付与されるよ
うになる。１つの実施形態において、重み係数は、以下
のように、合計の重みが１．０になるように正規化され
る。

【００７１】Ｗ_L＋Ｗ_V＝Ｆ１（ｐ₅，ＥＡＩ，η）＋Ｆ
２（ｐ₅，ＥＡＩ，η）＝１．０

【００７２】１つの実施形態において、所与のｐ₅とη
に関して、Ｆ１とＦ２は、値ＬＯＷ＿ＣＵＴとＨＩＧＨ
＿ＣＵＴ１を使って以下のように定義される。 F2(p₅,EAI,η)＝０， EAI<LOW_CUTの場合 F2(p₅,EAI,η)＝η・（EAI−LOW_CUT）／（HIGH_CUT2−LOW_CUT） LOW_CUT＜EAI＜HTGH_CUT2の場合 F2(p₅,EAI,η)＝η， その他の場合 ここで、ＨＩＧＨ＿ＣＵＴ２＝ＭＡＸ（ｐ₅，ＨＩＧＨ
＿ＣＵＴ１）、Ｆ１（ｐ₅，ＥＡＩ，η）＝１．０−Ｆ
２（ｐ₅，ＥＡＩ，η）である。

【００７３】この混合関数は、図８のグラフ８００によ
って示される。詳細には、Ｆ１ ８１０は、Ｆ２ ８２
０と相補的である。ＬＯＷ＿ＣＵＴ８３０とＨＴＧＨ＿
ＣＵＴ２ ８４０は、区分的線形重み関数Ｆ１およびＦ
２における区切り点を示す。

【００７４】知覚的に望ましい結果を生成するＬＯＷ＿
ＣＵＴとＨＴＧＨ＿ＣＵＴの値は、プリンタによって異
なるが、ＬＯＷ＿ＣＵＴ＝０やＨＩＧＨ＿ＣＵＴ＝４０
〜６３などの値の割当ては、レーザ・プリンタの一部の
モデルに有効であると思われる。

【００７５】大きいディザ・マトリクス 図４を参照すると、大きいディザ・マトリクス・ブロッ
ク４３０は、低空間周波数ハーフトーン化を実行する。
当技術分野において周知のように、大きいディザ・マト
リクスは画像に適用され、大きいディザ・マトリクス内
の値は、画像をハーフトーン化する閾値としてはたら
く。１つの実施形態において、ディザ・マトリクスは、
ルックアップ・テーブルを使用して実現される。ディザ
または低空間周波数スクリーンの出力（Ｌ）は、レーザ
光源のパルス幅値に対応する。８ビット画素とＮ次のデ
ィザ・マトリクスの場合、サイズが２⁸×Ｎの２次元ル
ックアップ・テーブルを使用することができる。ハーフ
トーン化プロセスは、ハーフトーン化する画素の位置が
与えられると、以下のようにディザ・マトリクス・セル
番号を計算する。

【００７６】ディザ・セル指数＝ｆ（行，列，色平面）

【００７７】次に、ハーフトーン値が、以下のような画
素のディザ・セル指数と連続階調値から参照される。

【００７８】Ｌ＝ＴＡＢＬＥ（ディザ・セル指数，連続
階調値）

【００７９】図９は、大きいディザ・マトリクス・ブロ
ック４３０の２次元パルス幅ハーフトーン・ルックアッ
プ・テーブル９００の１つの実施形態を示す。行（たと
えば、９１０）は、画素の様々な階調レベル値（たとえ
ば、ｐ₅）を表す。列（たとえば、９２０）は、様々な
ディザ・セル指数に対応する。行と列の交点が、特定の
連続階調レベルとディザ・セル指数のパルス幅エントリ
（たとえば、９３０）である。したがって、「６３」
は、ディザ・セル指数「３」と階調レベル「２５３」に
示される値である。したがって、この例では、Ｌ＝６３
である。

【００８０】小さいディザ・マトリクス 小さいディザ・マトリクス・ブロック４２０は、詳細領
域におけるデータをハーフトーン化するために使用さ
れ、ディザ・マトリクス・サイズは、大きいディザ・マ
トリクス・ブロック４３０の有効なサイズよりも小さく
なくてはならない。さもなければ、小さいディザ・マト
リクス・ブロックは、大きいディザ・マトリクス・ブロ
ック４３０と同じことを実行する。

【００８１】小さいディザ・マトリクスと大きいディザ
・マトリクスのそれぞれの線周波数は、ユーザの裁量に
まかされる しかしながら、空間周波数が互いに接近し
ている場合は、知覚的に望ましくない「ステッチング」
効果が生じることがある。大きいディザ・マトリクスが
１４１ｌｐｉ（行／インチ）の空間周波数を有し、小さ
いディザ・マトリクスが２１２ｌｐｉの空間周波数を有
する例を検討する。これらの空間周波数はそれぞれ、６
００ｄｐｉ（ドット／インチ）の解像度でハーフトーン
化するときにしばしば使用される。しかしながら、これ
らのハーフトーン化マトリクスを組み合わせた結果、知
覚的に望ましくないアーティファクトとなりうる１イン
チ当たり７１（すなわち、２１２−１４１）のステッチ
が生じることがある。大きいディザ・マトリクスと小さ
いディザ・マトリクスの角度が互い異なる場合は、異な
る向きと場所にあるディザ・マトリクス・スクリーン間
の相互作用で別のステッチング効果が生じることがあ
る。

【００８２】１つの実施形態において、小さいディザ・
マトリクスは、大きい方のディザ・マトリクスの奇数空
間高調波である空間周波数を有するように選択される。
したがって、たとえば、大きいディザ・マトリクスが、
０°で１００ｌｐｉに設計される場合、小さいディザ・
マトリクスは、０°で３００ｌｐｉなどの奇数倍になる
ように選択される。この手法により、ステッチング効果
なしに詳細領域で使用できるハーフトーン・ドットの数
を多くすることができる。

【００８３】もう１つの実施形態において、小さいディ
ザ・マトリクスは１×１マトリクスである。この小さい
ディザ・マトリクスの選択により、ハーフトーン化は行
われない。連続階調画像入力は、パルス幅出力を直接示
す指数となる。小さいディザ・マトリクスでこのＮを選
択することにより、大きいディザ・マトリクスの空間周
波数と関係なくステッチが生じないことが保証される。

【００８４】小さいディザ・マトリクスと大きいディザ
・マトリクスの間の相互作用のもう１つの問題点は、階
調の整合と線形化である。この２つのディザ・マトリク
スは、大きい領域内で入力画像が同じ連続階調レベルで
あるときに、同じ平均階調応答を有するように較正する
ことができる。

【００８５】ホワイト・ギャップ削減 いくつかの印刷エンジンには、エッジ・ドット成長補償
またはホワイト・ギャップ削減が必要なことがある。ホ
ワイト・ギャップ問題は、一般に、暗い方の階調領域と
ほとんど白の領域の間のエッジに沿って生じる。トナー
の付着特性により、エッジの暗い側が後退し、明るい側
に完全に付着できないことがある。このアーティファク
トは、エッジの明るい側に余分なトナーを付着させるこ
とによってなくすかまたは削減することができる。

【００８６】図１０は、ホワイト・ギャップ削減のため
に使用される方法を示す。ステップ１０１０における判
定で、処理する平面がＣＭＹＫ色空間のうちのＫ平面で
ある場合、プロセスは、ホワイト・ギャップ削減なし
に、ステップ１０９０で終了する。そうでない場合は、
ステップ１０２０でエッジ指数（ＥＩ）が検査される。
ＥＩが１．０でない場合、プロセスは、ホワイト・ギャ
ップ削減なしにステップ１０９０で終了する。そうでな
い場合は、ステップ１０３０で、パルス幅出力が、所定
のドット発生閾値と比較される。パルス幅が、閾値より
も大きいかまたはそれと等しい場合、プロセスは、パル
ス幅の変更なしにステップ１０９０で終了する。そうで
ない場合は、ステップ１０４０でパルス幅がドット発生
閾値にセットされた後で、ステップ１０９０でプロセス
が終了する。

【００８７】３つすべての条件が満たされない限りパル
ス幅が変更されないことは明らかである。エッジ・ドッ
ト成長補正は、ドット発生閾値をたとえば０をセットす
ることによって回避することができる。

【００８８】ドット発生閾値は、領域が比較的大きくパ
ルス幅がドット発生閾値よりも少しだけ大きいときにそ
の領域にトナーが付着し始めるように選択されなければ
ならない。したがって、白領域でパルス幅がドット発生
閾値にセットされると、トナーは付着されない。このサ
イズのパルス幅は、また、エッジ後退の問題の解決にも
役立つ。

【００８９】図３に示した適応ハーフトーン化プロセス
は、特に、コンピュータ援用設計（ＣＡＤ）アプリケー
ションによって生成されるような細い線とベクトルによ
る画像印刷に適している。また適応ハーフトーン化プロ
セスは、近飽和レベルと白い背景の間のエッジのギザギ
ザを滑らかにするために使用することができる。そのよ
うなエッジは、普通ならば大きいディザ・マトリクスの
角度の結果としてぎざぎざに見える場合がある。他の平
滑化機能がない場合、大きいディザ・マトリクスはま
た、アンチエイリアス処理した境界にぎざぎざのエッジ
を生成する傾向がある。図３のプロセスは、大きいディ
ザ・マトリクスによってハーフトーン化したアンチエイ
リス・エッジによって生じるギザギザをなくす傾向があ
る。

【００９０】図３のハーフトーン化プロセスは、重み付
けプロセスによる活動の様々なレベルを適合させる機能
のために、大きいディザ・マトリクスによる滑らかで安
定した塗りつぶしを維持しながら、小さいディザ・マト
リクスの使用によって高活動領域においてより高い詳細
を保持することを可能にする。ＥＡＩとηパラメータ
は、重み付け関数を制御するために使用される。γパラ
メータは、ドット成長のゲイン補償を可能にする。エッ
ジ指数パラメータは、最終ハーフトーン化画像における
ホワイト・ギャップを減少させるために使用される。図
３のプロセスは、様々な色（カラー・レーザ・プリン
タ）と様々なグレーレベル印刷（白黒プリンタ）の細い
線とベクトルの印刷を可能にする。

【００９１】以上の詳細な説明において、本発明は、そ
の特定の実施例に関して説明した。特許請求の範囲で説
明したような本発明のより広い趣旨と範囲から逸脱する
ことなく様々な修正を変更を行うことができる。したが
って、明細と図面は、制限ではなく例示の意味に考えら
れるべきである。

【００９２】本発明の実施態様を以下に例示する。

【００９３】１．ａ）第１のディザ出力信号Ｌを生成す
るための元画像の選択画素の閾値を設定する段階と、
ｂ）第２のディザ出力信号Ｓを生成するための前記選択
画素の閾値を設定する段階と、ｃ）前記選択画素を含む
前記元画像の領域（４００）内の画素値から計算したエ
ッジ活動指標パラメータと混合抑制パラメータの少なく
とも１つにしたがって前記第１と第２のディザ出力信号
の重み付けした組合せを生成する段階と、を含む方法。

【００９４】２．段階ｃ）がさらに、ｉ）暗色化出力Ｖ
を、暗色化パラメータγにしたがってＳの関数として出
力する段階と、ｉｉ）前記第１のディザ出力信号Ｌを重
みＷ _Lで重み付けする段階と、ｉｉｉ）前記暗色化出力
Ｖを重みＷ_Vで重み付けする段階と、ｉｖ）前記重み付
けした組合せをＷ_L・Ｌ＋Ｗ_V・Ｖとして計算する段階
と、 を含む上記１に記載の方法。

【００９５】３．γが、Ｖ≒Ｓになるように選択される
上記２に記載の方法。

【００９６】４．Ｗ_L＋Ｗ_V≒１．０である上記２に記載
の方法。

【００９７】５．前記重み係数Ｗ_Vが、前記選択画素の
階調値、エッジ活動指標およびηの関数であり、ここ
で、０≦Ｗ_V≦１．０である上記２に記載の方法。

【００９８】６．前記重み係数Ｗ_Vを計算するための関
数が、ＬＯＷ＿ＣＵＴにおけるＸ軸切片を有する区分的
線形関数であり、ＨＩＧＨ＿ＣＵＴ１が前記区分的線形
関数の所定の区切り点であり、ＨＴＧＨ＿ＣＵＴ２＝Ｍ
ＡＸ（選択画素階調値，ＨＩＧＨ ＣＵＴ１）であり、 Ｗ_V＝０， EAI<LOW_CUTの場合 Ｗ_V＝η・(EAI−LOW_CUT)／(HIGH_CUT2−LOW_CUT) LOW_CUT＜EAI＜HTGH_CUT2の 場合 Ｗ_V＝η， その他の場合 である上記５に記載の方法。

【００９９】７．Ｓが、［０，１］に正規化され、Ｖが
Ｖ＝１．０（１．０−Ｓ）^γとして計算される上記２に
記載の方法。

【０１００】８．前記暗色化パラメータ（γ）が、前記
選択画素の近傍の正規化した和（Ｓ _n）、ガンマ付加最
大定数（ｑ）、およびガンマ削減点定数（ｒ）と、ガン
マ上昇点定数（ｓ）の区分的線形関数であり、ここで、 γ＝１．０＋ｑ Ｓ_n＜ｒの場合 γ＝１．０ Ｓ_ｎ＞ｓの場合 γ＝１．０＋ｑ・（ｓ−Ｓ_n）／（ｓ−ｒ） その他の場合 である上記２に記載の方法。

【０１０１】９．ｄ）ホワイト・ギャップ削減に対応す
るために前記組み合わせたディザ出力信号の値を上昇さ
せ、前記処理する色平面が前記ブラック（Ｋ）色平面で
なく、かつエッジが前記選択領域内にあることをエッジ
指標パラメータ（ＥＩ）が示し、かつ前記組み合わされ
たディザ出力信号が前記ドット発生閾値よりも小さい場
合に、前記組み合わされたディザ出力信号が、所定のド
ット発生閾値と等しくセットされる上記１に記載の方
法。

【０１０２】１０．第１の空間周波数を有する閾値アレ
イが、前記第１のディザ出力信号を生成するために使用
され、第２の空間周波数を有する閾値アレイが、前記第
２のディザ出力信号を生成するために使用され、前記第
２の空間周波数が、前記第１の空間周波数の奇数高調波
である上記１に記載の方法。

【０１０３】

【発明の効果】既知のシステムと方法の制限を考慮し
て、高い視覚的活動と低い視覚的活動が混合した画像に
対応する適応ハーフトーン化のための方法および装置が
提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 適応ハーフトーン化方法を示す図である。

【図２】 適応ハーフトーン化システムの構成要素を示
す図である。

【図３】 適応ハーフトーン化方法の代替実施形態を示
す図である。

【図４】 図３の方法を実行する適応ハーフトーン化シ
ステムの構成要素を示す図である。

【図５】 活動指数のパラメータを示す図である。

【図６】 混合抑制パラメータの計算方法の１つの実施
形態を示す図である。

【図７】 区分的線形関数γの１つの実施形態をＳｎの
関数として示す図である。

【図８】 大きいディザ・マトリクスと小さいディザ・
マトリクスの結果を組み合わせるためのエッジ活動指標
の関数として区分的線形関数Ｆ１およびＦ２の１つの実
施形態を示す図である。

【図９】 ２次元パルス幅ハーフトーン・ルックアップ
・テーブルを示す図である。

【図１０】 エッジ・ドット成長をホワイト・ギャップ
削減に適応させるためにハーフトーン値を後処理する方
法を示す図である。

【符号の説明】

４００ 元画像の領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル・アール・トレッター アメリカ合衆国94306カリフォルニア州パ ロ・アルト、ミドルフィールド・ロード 3085、ナンバー 18 (72)発明者 チェン・リン アメリカ合衆国95051カリフォルニア州サ ンタ・クララ、ギルバート・アベニュー 159 Ｆターム(参考） 2C262 AA24 AB13 BB01 BB06 BB27 BC13 DA03 EA04 EA08 5B057 AA11 CA08 CA12 CA16 CB07 CB12 CB16 CC02 CE13 DC16 5C077 MP01 MP07 MP08 NN09 NN19 PP27 PP28 PP33 PP47 PP51 PQ18 RR16 TT08

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ａ）第１のディザ出力信号Ｌを生成する
   ための元画像の選択画素の閾値を設定する段階と、 ｂ）第２のディザ出力信号Ｓを生成するための前記選択
   画素の閾値を設定する段階と、 ｃ）前記選択画素を含む前記元画像の領域内の画素値か
   ら計算したエッジ活動指標パラメータと混合抑制パラメ
   ータの少なくとも１つにしたがって前記第１と第２のデ
   ィザ出力信号の重み付けした組合せを生成する段階と、
   を含む方法。