JP2002330290A - 多レベルハーフトーン化における適切な量子化 - Google Patents
多レベルハーフトーン化における適切な量子化Info
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Abstract
ルの集合SからNp個の許容レベルを含んだ真部分集合
Spを選定し、ハーフトーン化アルゴニズムの手段によ
り、Sp内のNp個の値から出力画素値を得るために画素
pの入力画素値を量子化し、得られた出力画素値を使っ
て出力装置により画素を表示することにより像を表示す
る諸段階によりN個の種々の許容出力値を有する多レベ
ル出力装置において、多レベルハーフトーン像のよう
な、画素を有する電子像を再現する。
Description
ラー像の多レベルハーフトーン化の方法に関する。特別
な実施例においては、本発明は、多レベル誤差拡散のた
めの改良された方法に関する。
は、伝統的に僅か2レベルを使って行われる。再現すべ
き画素の連続トーンの濃度値は、画素を再現している領
域内の高濃度ドットの適切な百分率を印刷することによ
り近似される。特定の位置にドットを置き又は置かない
ことができる。
を表現するインキジェット印刷機及び電子写真印刷機が
ある。インキジェット印刷機は大きさが可変の液滴を送
り出すことができ、又は色相が同じであるが濃度の異な
る種々のインキを使用することができ、これら両方法と
も印刷された1個のドットについて複数の可能な濃度レ
ベルの再現において有効な結果を得ている。誤差拡散の
ようなハーフトーン化アルゴニズムは、多レベル(即ち
N>2)の事例に拡張することができる。例えば、可変
のドット大きさによるグレースケール像の表示方法を説
明しているDispoto他の米国特許4,680,6
45号を参照されたい。連続トーン像は、量子化による
知覚不可能な多グレーレベルを含んだ像である。別の多
レベルハーフトーン化技法においては、ある範囲(例え
ば0−255)内の種々の連続トーン画素の全てが、範
囲N<256内のN個の許容し得る値にマップされる。
これらN個の許容し得る値は、多レベルシステムにより
表示し得るN濃度レベルに対応する。
図示され、以下のように機能する。オリジナル像22の
第1の画素値21は、出力画素値24を得るために量子
化器23により最寄りの許容値に量子化される。量子化
誤差25、即ち連続トーン入力値21と出力画素値24
との間の差が、未来画素に拡散される。これは、特別な
バッファー26内に誤差25を蓄積することにより行う
ことができる。次の画素に対しては、この方法は、出力
画素値24を得て、そして新たに得られた誤差25を誤
差バッファ26を介して将来の画素に再び拡散させるた
めに、変更された画素値27=(オリジナル画素値21
+バッファ26から読み出された過去の画素値から受け
取った誤差25)を許容量子レベルに量子化する。より
詳細な説明は、以下見いだすことができる。ウオームの
ようなアーチファクトの生成を避けるために、アルゴニ
ズムに幾つかの改善を組み込むことができる。かかる改
善の例は、R.UlichneyのDigital H
alftoning、Cambridge MA,MI
T Press,1987に見いだすことができる。
ンとオフ、又は高濃度と低濃度の使用は、最小値及び最
大値(濃度レベル)だけの使用と比較してハーフトーン
像28の画質を非常に良くする。
素値24(濃度レベル)は、多レベルシステムの全範囲
の幾つかの許容出力レベルのまわりを彷徨する。この彷
徨は、拡散の重み(Ulichney)又は量子化器2
3にノイズが加わったとき、或いはより一様な点分布を
得るためのインプリントの使用、例えばEschbac
hのUS−A−5,535,019号のような追加特徴
がアルゴニズムに組み込まれたとき強化される。インプ
リントは、局部的な入力レベルに基づく閾値レベルの増
減により、ハイライト区域及びダーク区域における一様
に印刷されたスポット分布を提供する。白の画素が設定
された場合は閾値が増加され、一方、黒の画素が設定さ
れたときは閾値が下げられ、別の白又は黒の画素がぞれ
ぞれ印刷される機会を少なくする。
画素値21から厳密に必要とされ又は望ましい点より更
に離れさせることがしばしばである。これが、ハーフト
ーンドット間の望ましくない顕著なコントラストを与え
ている強度レベルを生み、粒状性がより顕著な像を生じ
させる。この説明された現象は量子化レベルに近いトー
ンレベルにおいて最も多く発生する。この問題の解は、
従来技術の方法ではいまだ与えられていない。
ぐ多レベルハーフトーン再生システムのための改良され
た方法を提供することが本発明の目的である。
顕著さを最小にすることが本発明の更なる目的である。
1,438号において、ハーフトーンカラーの集合は、
ドットの顕著さの測定値を最小にするために、カラー空
間における正四面体に限定される。しかし、これに説明
された方法は、これが2レベルのカラーハーフトーン化
に限定される欠点を持つ。
に示された特別の特徴を有する方法及び装置により実現
される。本発明の更なる長所及び実施例は、以下の説明
及び図面より明らかとなるであろう。
い方法が、以下、図面に関連して説明され比較される。
散システムの仕組みを示す。オリジナル像22は、0−
255の範囲の入力画素値21を有する画素を持つ。入
力画素値21は読み出され、前に量子化された画素から
得られた有り得る誤差値25(量子化誤差)が加算器2
8により入力画素値21に加えられ、変更された画素値
27は、量子化器12により種々の閾値と累積値27と
を比較し出力システムにより再現される出力画素の種々
の許容量子化値24を決定することにより、許容レベ
ル、例えば範囲内の値0、15、31、47、…、25
5により形成された集合にマップされる。通常、累積値
27は、最寄りの許容値にマップされる。これは、量子
化器の閾値を正確に許容量子化値間に有することにより
行うことができる。累積値27と出力値24との間の差
は、後続の隣接画素に分布される量子化誤差25として
蓄積される。先に処理された画素の誤差の加算のため、
出力画素は、入力画素のオリジナル値21と比較して大
きい偏差を有する出力画素値24のような許容値を得る
ことが有り得る。これは、上述されたように表示された
出力画素における望ましくない顕著な粒状性を引き起こ
す可能性がある。かかる欠陥画素を有する一結果が図3
Aに与えられる。濃度の徐々に変化している電子像22
の再現が示される。見られるように、像の明るい部分に
おいて、異常な高濃度を持った幾つかの画素が、像の望
ましくない歪曲を引き起こす。この像の上方の側には、
異常な輝度を示している幾つかの画素があり、これも歪
曲された像を作っている。本発明を使用しないときは、
白い画素が黒又はグレーの画素により占められた区域を
侵し、一方、黒い画素が白及びグレーで占めれた区域を
侵す。
仕組みの使用により解決することができる。図2に示さ
れるように、入力画素値21が読み取られ、そして、要
すれば、先行画素から得られた量子化誤差値25が加算
器28において加算される。この仕組みにおいては、誤
差拡散の仕組みに追加の制御器29が付加される。
は制御回路により読み取られ、有り得る全ての再現可能
な出力値、即ち許容し得る値又は出力システムによる再
現可能な濃度レベルから、オリジナル入力画素値21の
すぐ下又はすぐ上或いはこれに等しい量子化値のみが変
更された入力画素値27の量子化に使用され、かつ出力
画素値24として許容される。全ての再現可能、従って
許容可能な出力画素値から、入力画素値21のすぐ上と
すぐ下又は等しい値だけが出力画素値24として許され
る。
より得られた出力画素値24、従って得られた出力濃度
が、オリジナルの入力画素値21に近いことである。特
定の各画素についての出力画素値24の許容レベルを、
画素のオリジナル入力画素値21のすぐ上又はすぐ下或
いは等しい許容レベルに制限することにより、歪曲され
た像において得られる幾つかの画素の顕著な濃度偏差の
発生が避けられる。この方法において、各画素における
Nレベルの誤差拡散に対して、従来技術によるアルゴリ
ズムにおけるような全部でN個の許容し得るレベルでは
なくて、最大2個の許容レベル間の選択があるだけであ
る。
変更された画素値27に基づく出力画素値24の決定に
おいて、許容量子化値又は閾値の真部分集合が量子化器
により使用される。真部分集合は、少なくも1個の要素
であってオリジナル集合より少ない要素を持った部分集
合である。この場合、Nレベルの多レベルシステムを使
用したときは、入力値の量子化のためのN個の異なった
許容可能な値がある。この場合は、許容レベルの真部分
集合がNP個の要素を有することが望ましい。ただしNP
は整数であり、かつ 0<NP<N である。
値の選択は、これを、幾つかの基準を使用して行うこと
ができる。
は、制御回路29により読み取られたオリジナル入力画
素値21により選択されることが好ましい。
は、特定の入力画素のまわりの隣接の入力画素値21に
より定めることができる。
ように、その画素のオリジナル入力値21のすぐ上又は
すぐ下或いは等しい許容し得る値にこれを制限すること
が好ましい。
濃度レベルを有する多レベルシステムを使用した場合
は、オリジナル入力画素値21から更に離れた別の許容
可能な値を含むように許容値のより大きい集合にするこ
とも可能である。
2個以上の許容可能なレベルを使う必要はない。実際の
入力画素値21のすぐ下とすぐ上のレベルで十分であ
る。本発明による方法を使った出力像を図3Bにおいて
見ることができる。濃度値が目立って偏差した画素は見
ることができず、上方のダーク区域から下方の明るい帯
域に至る滑らかな濃度のグラデーションを得ている。
テムにおける濃度レベルに相当する許容可能な出力レベ
ルの全てがQ0<Q1<Q2<Q3であるとする。オリ
ジナル入力画素値pは、Q1≦p≦Q2であると考え
る。mを変更された画素値27、即ち先に処理された画
素からの量子化誤差値が加算されたオリジナル画素値2
1とする。選択された量子化値Qは、 Q=Q1 ただし |m−Q1|≦|m−Q2| のとき Q=Q2 ただし |m−Q1|>|m−Q2| のとき である。
によりQ1及びQ2に限定される。
ための量子化値としては除外される。
個以上の濃度値の再現能力を持った全ての多レベルシス
テムに拡張することができる。
ることもできる。
算器11において加算される先行画素の誤差値を制御す
ることにより可能な一実施例を作ることができる。例え
ば、入力画素値21が値35であり、加算される誤差2
5が−7であり、更に出力画素値が0、16、32、4
8、64、…、255であるときは、加算し得る誤差2
5を区間[−3:13]に制限するようにこれを限定す
ることができ、この場合、制限された誤差は−3に限定
され、従って変更された画素値27は区間[32:4
8]内に止まり、この場合は32である。この方法にお
いて、出力画素値=35である唯一の可能な結果は32
であろう。補正値の限界値が新しい誤差25になり、こ
れが誤差バッファーを介して後続の処理される画素に伝
送される。従って、入力画素値に加算された誤差値が、
著しく偏差した出力値を生ずるであろう量子化器に供給
される蓄積値の増加又は減少を同様に作るか否かを調べ
ることができる。
データは、入力画素の値に近い出力値だけを確保するよ
うに制限され、従って顕著に偏差する出力画素のない出
力ピクチュアに導く。制限による誤差値の修正は、続い
て処理される画素に更に分布される。
27は、出力像における濃度値の偏差を避けるために、
量子化器の結果がオリジナル入力画素値により近いよう
に、画素入力値21により近い修正済み蓄積入力値を得
るように制御回路により修正することができる。
システムにおけるカラー像の表示に直接拡張することが
できる。各分離像又はカラー成分、即ち単一インキで印
刷される下位像又は像成分は、分離グレースケール像と
して処理され、そして本発明による方法によるようにし
て処理することができる。
一つは、デジタル印刷機ChromaPress(Xe
ion N.V.の商標名)であり、これは、多レベル
ハーフトーン化を使用して連続トーン像を表現するため
に、各カラーについて16濃度レベルまで使用する。カ
ラー成分像の再現は、再現用に3種のインキしか使わな
いCMYシステムで行うことができる。別のシステムは
CMYKシステムを使用することができ、これにおいて
は、カラー像の表現のために黒も使用される。あるシス
テムは、カラー像を再現するためにより多くの異なった
カラーを使用することさえある。
量子化過程に供給される。ある画素についてのカラー成
分の入力画素値21の量子化後は、出力画素値24は、
像の画素を表示するために使用されるこのカラーのイン
キの量に対応する。
ラー成分の表現のために使うことができるが、このと
き、量子化誤差のため、出力像における顕著なカラー偏
差が生ずる。余分な制御回路29を使ったときは、オリ
ジナル入力カラーに近いカラーだけが表示されるであろ
う。
力画素カラー値24を得るために量子化され、多レベル
カラー出力装置におけるカラー画素の表示を提供する。
て、再現可能な各カラーに相当した許容し得る全てのカ
ラー値を許容する代わりに、獲得し得る許容された結果
が、全ての許容可能なカラーの部分集合SPに制限され
ることが好ましい。
対してN2レベル、…、インキkに対してNkレベルを有
するとすれば、SPは、部分集合S1p、S2p、S3p、
…、Skpのカルテシアン積として得られる。ここに、S
ipは、画素pにおけるi番目のインキについて定められ
た許容値の部分集合である。即ち、Sp=S1p×…×S
kpである。
(表)からの要素全ての可能な組合せにより形成され
る。もしある集合(表)がp個の要素を有し、第2の集
合(表)がq個の要素を有するならば、結果としての集
合はp×q個の要素を有するであろう。
い。インキ1に対してN1レベル、インキ2に対してN2
レベル、…、インキkに対してNkレベルを持ったとす
ると、インキ値のk次元の超立方体は(N1−1)×
(N2−1)×…×(NK−1)の下位超立方体に分割さ
れる。上に説明された方法でインキ値の各を制限するこ
とは、画素の量子化カラーを、画素のオリジナルカラー
が設定された下位超量子化のコーナーの一つに限定する
ことにより達成される。
いての例が図4に示される。各色材について、全部で4
3=64の再現可能なカラー(Nc×Nm×Ny=64)及
び27の下位立方体を生ずる範囲0−255内の4種の
異なった「濃度」レベル(N=4)が許容される。画素
が色材座標(240、120、230)を持つとする。
各色材について、入力画素色材値21の上方又は下方の
値だけを許す制御回路の使用により、許容された色材値
の集合は、各カラー成分について2個の値の可能な組合
せに制限される。これは、2×2×2=8の可能な組合
せを生ずる。これら8個の組合せ(Np=8)は、(ド
ットで表された)色材空間内の下位立方体のコーナーを
形成する。その他の再現可能なカラー値は禁止され、従
って偏差したカラーにされた画素の発生は避けられる。
誤差拡散アルゴリズムによる変更された入力画素値27
の過剰な偏差は避けられ補正される。
て色材の或るものを量子化しないことが可能である。こ
の方法は、従来技術のハーフトーン化アルゴリズムでは
過剰な偏差を生ずるであろう1個又はそれ以上の色材に
限定することができる。
は限定されず、その他の多レベルハーフトーン化アルゴ
リズムに同様に組み込むことができる。
いて決定するために、処理されている画素のオリジナル
入力画素値21だけを考慮する代わりに、制御機構29
は、処理されている画素のある近傍内の画素の全てのオ
リジナル入力画素値24を使用することができる。これ
により、像におけるノイズによる不必要な変動を無くす
ことができる。
するハーフトーンレベルの局所的な限定により、従来技
術に固有の問題は解決される。「限定」は、レベル数の
実際の限定の意味、並びに追加の損失を含むことにより
他のレベルより魅力がはるかに小さい幾つかのレベルを
作ることの両方と理解すべきである。
子化レベルの選択を決定する閾値の調整を使用する。
値は、許容可能な出力画素値間に正確に設定される。例
えば、許容可能な画素値が0、16、32、…、である
とき、閾値は8、24、40、…、となるであろう。こ
れは、例えば、16から32の間の(変更された)入力
画素値27については値の半分、即ち、値16、17、
18、19、20、21、22、23が出力値16にお
いて生じ、値のその他の半分、即ち、24、25、2
6、27、28、29、31、31が出力値32におい
て生ずるであろうことを意味する。
閾値は量子化値の中心に局所化されないであろう。16
と32との間で、閾値は、画素入力値16から27のと
き出力値16となり、そして28、29、30、31だ
けが出力値32を生ずるであろうように閾値を28にす
ることができる。
Q0、Q1、Q2及びQ3を使用する上述のような量子
化レベル間で右に設定される。オリジナル入力値と比較
して大きい偏差を有する値の近くに閾値を置くことによ
り、この大きい偏差が出力値として得られる機会を少な
くさせるであろう。
は、次のように変えることができる。
小さいように「閾値」を効果的に変更させる。
注意したように、提案された方法は、より一様なドット
分布を生ずるように考えられた方法と組み合わせるとき
に有利なものである。一例は、インプリント関数の使用
(Eschbach、US−A−5,535,019
号)である。この技法は、先行ドットの配置に依存する
インプリント関数と呼ばれる関数による閾値の変更に基
づく。ドットが高輝度領域又は陰影領域のどこに置かれ
た場合も、将来画素について使用される閾値は、これが
ウオームアーチファクトにおけるドットの整列を妨げる
ように変更される。閾値の変更は、変更された画素値2
7の変更と同等であり、従ってこの方法は多レベルの事
例に拡張され、この場合、閾値化は量子化により置換さ
れる。より一様なドッ分布を生ずるその他の方法は、L
evien(米国特許5,917,614号)及びMa
rcu(Journal of Electronic
Imaging 9(1),46−51(200
0))のものである。これら二つの方法は、ドット設置
のための明確な制限の使用によりウオームアーチファク
トを無くす。ドット間の最小距離は、グレーレベルに依
存してアルゴリズムにより強制される。説明されたよう
に、本発明の方法は、かかるアルゴリズムの多レベル版
における誤差の蓄積により生ずる不必要な濃度の変動を
無くす。Levienの方法においては、誤差拡散閾値
は、例えば最寄りの、先に作られたドットまでの距離の
自乗の関数に基づいたバイアス値を使って変更される。
これは、制御回路29による出力画素値24の余分な制
限と組み合わせることができる。
有する連続トーン画素の入力画素値21は、同じ範囲内
のN個の許容レベルにマップされる。しかし、これら入
力画素値21を、例えば別の範囲にマップすることが可
能である。範囲0−255の入力画素値21を範囲0−
255内の許容16レベルにマッピングする代わりに、
これらを範囲0−15内の16レベルにマップすること
ができる。誤差拡散アルゴリズムについての誤差の扱い
は、この場合は、別の方法で行われるであろうが、上述
の実施例と同じ技術的結果を生むであろう。これは、範
囲0−15で得られた誤差を加算器28で加算する前に
17を掛けることにより行うことができる。
で、多レベル出力装置により像を表示することができ
る。各画素は出力画素値24に相当する濃度レベルで表
示される。
たが、本技術熟練者には特許請求の範囲において定めら
れた本発明から離れることなく多くの変更をなし得るこ
とが明らかであろう。
用した誤差拡散方法との間の出力結果の比較を示し、徐
々に変化する濃度を有する像の現在技術の多レベル誤差
拡散方法の使用による出力結果を示し(図3A)、本発
明による誤差拡散方法の使用により得られた、図3Aで
使用された像の出力を示す(図3B)。
示す。
Claims (1)
- 【請求項1】 入力画素値Ip(21)を有する画素を
含んだ電子像(21)を、N個の許容し得る出力画素値
(24)を有する多レベル出力装置において再現する方
法であって、 −各画素pについて、前記N個の許容し得る出力画素値
(24)から真部分集合Spを選定し、前記部分集合Sp
はNp個の許容出力画素値(24)を含み、ここで0<
Np<Nであり、 −Sp内のNp個の許容値から対応出力画素値(24)を
得るために、前記画素の各について、前記入力画素値
(21)の量子化による多レベルハーフトーン化アルゴ
リズムにより前記電子像をハーフトーン化し、 −前記得られた出力画素値(24)を使用して前記画素
を表示することにより前記多レベル出力装置において前
記像を表示する諸段階を含む方法
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