JP2004186910A

JP2004186910A - 誤差拡散階調生成方法、階調画像顕示方法、誤差拡散階調画像顕示方法および階調生成エンコーダ

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Publication number: JP2004186910A
Application number: JP2002350282A
Authority: JP
Inventors: Jingwei Zhang; チャンチンウェイ
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-12-02
Also published as: JP4008341B2

Abstract

【課題】誤差拡散階調生成法によって生成される欠陥および誤差拡散階調生成に必要な演算を低減する。
【解決手段】対象画素１０４およびそれに隣接する１つの隣接画素のうち少なくとも１つの誤差が第１誤差しきい値（０）を超えるとき、しきい値選択ユニット１１２で第１輝度しきい値を選択する。次いで、隣接画素より離れた位置で対象画素１０４に近接する離間近接画素の誤差が第２誤差しきい値（０）を超えるとき第２輝度しきい値を選択するとともに、第１輝度しきい値を選択しない。さらに、第１および第２輝度しきい値を選択しないとき、第３輝度しきい値を選択する。選択された輝度しきい値と対象画素１０４の増大輝度とをしきい値ユニット１１０で比較して、増大輝度が選択しきい値を超えているか否かに応じて表示等のための２値信号を出力する。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル画像を顕示するためのシステムに係り、より詳しくは、デジタル画像を顕示するための誤差拡散階調生成を用いたシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル画像は、通常、画素アレイ、またはその記録および処理の間にいくつかの点での画素として表される。画素は、画素によって表された空間座標での画像の１つ以上のクロマチック色成分の輝度を定量化する値によって順次表されている。その輝度は、通常、黒および白の“階調”の両極端の間に展開する階調レベルの値として表される。カラー画像の場合、画像は、通常、複数の色水準に分解される。各色水準は、画像における３色（例えば、赤、緑および青）または４色（例えば、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック）の色成分のうちの１つについての画素の輝度を表す階調画像を含んでいる。カラー画像は、画像に色水準を重畳することによって生成される。
【０００３】
画像のリアルさを視覚的にアピールするために、画素の輝度は８ビットまたは１２ビット程度の解像度で表現される。輝度は、８ビットで２５６レベルに解像され、１２ビットで４０９６レベルに解像される。一方、プリンタのような顕示メカニズムは、通常、そのような高レベルの解像度で画素を顕示することはできない。大体のプリンタは、２値の解像度、つまり、画素位置にインクの液滴が付着するか付着しないかの選択に限定される。ある種のプリンタは、限られたドットサイズまたは成分色の明および暗インクから選択できるが、その解像度は、通常、画素についての入力値の解像度よりも低い。画像の色解像度をシミュレートするために、プリンタは、階調生成として知られるプロセスにおいて、空間解像度を色解像度と交換するように設計される。また、プリンタは、画像部分における画素についての高解像度入力値に応じて、印刷される画像の対応部分における画素の比率でインクの付着を制御する。この制御が正しく行われることにより、人間の視覚システムは、原稿画像の対応部分の中間調または色に近づいた中間調または色の領域として配置されたインクのドットを認識する。
【０００４】
ある一般的な階調生成方法は、「規則ディザリング法（ｏｒｄｅｒｅｄｄｉｔｈｅｒｉｎｇ）」である。プリンタにおいて、制御部は、印刷媒体上の位置での画素の入力値がしきい値を超えるとき、その位置でインクの液滴を付着させるようにプリンタ機構部に指示する。画素の入力値がしきい値より小さいとき、インクはその位置で付着されない。規則ディザリング法において、しきい値マトリクスは、出力媒体上に概念的に重ねられ、マトリクスに含まれる異なるしきい値が媒体におけるさまざまな画素の位置と関連している。規則ディザリング法は、際立った計算手法ではないが、プロセス上で起こり得る特性が多くの条件下で不要な欠陥を生じさせるので、ある種の応用では、これらの欠陥の可能性を低減させるプロセスを適用することが望まれる。
【０００５】
誤差拡散階調生成は、規則ディザリング法によって生成された結果を改善するためになされた階調生成方法である。また、誤差拡散階調生成では、画素についての高解像度入力輝度値は、インクが画素位置に付着するかどうかを決定するために、しきい値と比較される。しかしながら、しきい値は、よく画素の最大値のほぼ１／２に設定され、一般に画素位置の関数として変化しない。中間調の効果を得るためには、画素の入力値とそれが顕示されたときの値との差、すなわち誤差をその画素に隣接する印刷されない画素に分配し、それらの隣接画素の１つが印刷されたときには、累積誤差を入力輝度に付加して、輝度しきい値と比較される増大した入力輝度を得る。例えば、図１に示すように、基準となる画素２０を印刷するとき、誤差は、隣接画素２２，２４，２６，２８に分配される。例を簡単にするために、画素２０が累積誤差を持たず（Δ＝０）、かつ増大入力値（Ａ）が画素の輝度の入力値（Ｖ＝２３９）に等しい状態を想定する。増大入力輝度（Ａ＝２３９）がしきい値（Ｔ＝１２７）を超えるので、プリンタは、画素位置にインクを付着するための２値（Ｂ＝１）の形式にするかどうかの指示を？パスする。増大入力値（Ａ）と画素の“顕示時”の値（Ｂ×２５５＝１×２５５）との差は誤差の総和（δ＝−１６）であり、これが画素２０に隣接する印刷されない画素に分配される。この例において、誤差は、ＦｌｏｙｄおよびＳｔｅｉｎｂｅｒｇによる非特許文献１で最初に提案された誤差フィルタの重みにしたがって分配される。つまり、誤差の総和の７／１６（−７）が印刷される画素２０のすぐ右側の画素２２に分配される。誤差のより少ない部分は、３つの他の画素、すなわち、印刷される画素２０が配置される列にすぐ続く列における画素２８，２６，２４に対してそれぞれ３／１６，５／１６，１／１６として分配される。他の誤差分散アルゴリズムは、誤差の総和の異なる部分を、印刷画素の周囲の画素の他の組み合わせに分配する。
【０００６】
図２は、画素４０についての誤差の累積および画素を印刷するときに決定されたしきい値に累積された画素の効果を示している。画像は、通常、ラスタ走査順に印刷され、拡散された誤差は、対象画素４０を含む列の前の列における隣接画素４２，４４，４６および対象画素４０のすぐ左の画素４８が印刷されたときに画素４０に累積される。
【０００７】
他の周知のアルゴリズムにおいて、誤差は、類似する方法であるが異なった比率で累積され、周辺に異なる画素を形成する。対象画素４０を印刷しようとするとき、入力値（Ｖ＝２３０）が累積誤差（Δ＝２５）を加算されて増大することで、しきい値（Ｔ＝１２７）と比較される増大入力値（Ａ＝Ｖ＋Δ＝２３０＋２５＝２５５）が得られる。このとき、増大入力値（増大入力輝度）がしきい値を超えるので、インクは対象画素４０に付着するが、増大入力値（Ａ）が“顕示時”の値（Ｂ×２５５＝１×２５５）と等しいので、隣接画素に分配する誤差（δ＝０）はない。２値画素の“顕示時”の値が画素の最小値または最大値のいずれかであるので、十分な正および負の誤差が累積される。その累積誤差は、その入力輝度値が当然のように逆の結果をもたらしたとしても、画素を印刷または非印刷に十分満足できるものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−１５３３９８号公報（公開日：平成５年６月１８日）
【０００９】
【非特許文献１】
ＡＤＡＰＴＩＶＥＡＬＧＯＲＩＴＨＭＦＯＲＳＰＡＴＩＡＬＧＲＥＹＳＣＡＬＥ，Ｓｉｄ．Ｉｎｔ．Ｓｙｍ．ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈ．Ｐａｐｅｒｓ，１９７５”
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、誤差拡散階調生成に用いるしきい値の大きさは位置に依存し、誤差拡散は、規則ディザリング法よりも正確である。しかしながら、規則ディザリング法のような誤差拡散は、量子化プロセスであり、画像のある領域に欠陥を生成してしまう。誤差拡散階調生成は、特に明るい領域に、“みみず”またはドットからなる線に見えるパターンを生成してしまう。加えて、隣接画素への誤差の拡散は、階調部分の後の方の画素におけるドットについてより多量のパターンを生成することで、明るい部分の印刷を遅れさせてしまう。中間調の領域において、誤差拡散は、画像の各部分の間でスムーズな移行を視覚的に妨げるチェッカー盤効果を生じてしまう。誤差拡散は、また、異なった色のドットを同じ画素位置に付着させてしまう。例えば、シアンドット上のマゼンタドットは、画像を荒く見せるような黒に近いドットを生成する。
【００１１】
前述のＦｌｏｙｄおよびＳｔｅｉｎｂｅｒｇのアルゴリズムの４つの誤差を用いた誤差拡散によって生成される欠陥を低減するには、付加的な重みを有する誤差フィルタが誤差をさらに拡散することが提案されている。付加的な重みを有する誤差フィルタは、より多くの演算処理を必要とし、ある欠陥を強調する一方で他の部分を退縮させてしまう。加えて、摂動やディザリングと組み合わされた誤差拡散は、際立った計算を必要としないものの、ディザリングの欠陥に誤差拡散によって生成された誤差を付加してしまう。欠陥を低減できる第３の方法は、オリジナルの入力画素値を用いた空間的実験を行うとともに、画素へのインクの付着を容易または困難にするような誤差拡散階調しきい値を変更するための実験の結果を用いる。この方法は、階調生成のプロセスに加えて実験の実施が必要であるため、多くの演算処理を必要とする。
【００１２】
したがって、本発明は、誤差拡散階調生成法によって生成される欠陥および必要な演算を低減する改良された階調生成方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の誤差拡散階調生成方法は、前記の課題を解決するために、画像階調生成のための輝度のしきい値を選択する誤差拡散階調生成方法において、（ａ）対象画素およびそれに隣接する１つの隣接画素のうち少なくとも１つの誤差が第１誤差しきい値を超えるとき、前記第１輝度しきい値を選択するステップと、（ｂ）前記隣接画素より離れた位置で前記対象画素に近接する離間近接画素の誤差が第２誤差しきい値を超えるとき第２輝度しきい値を選択するとともに、前記第１輝度しきい値を選択しないステップと、（ｃ）前記第１および第２輝度しきい値を選択しないとき、第３輝度しきい値を選択するステップとを含んでいることを特徴としている。
【００１４】
上記の方法では、階調を生成するインクドットの分布を制御することによって、階調欠陥を低減するとともに、エッジのシャープさや画像のディテールを保持することができる。また、しきい値を選択して用いるとともに、インクドットの分布を制御するために対象画素に隣接する画素の累積誤差を用いているので、従来のコンピュータ演算によっても高速に処理することができる。
【００１５】
前記の誤差拡散階調生成方法は、前記第１および第２誤差しきい値の少なくとも１つが実質的にゼロ誤差であることが好ましい。
【００１６】
また、前記の誤差拡散階調生成方法は、前記第１輝度しきい値の輝度が前記第２輝度しきい値の輝度より大きく、前記第２輝度しきい値の輝度が前記第３輝度しきい値の輝度より大きいことが好ましい。
【００１７】
また、前記の誤差拡散階調生成方法は、前記対象画素、前記隣接画素および前記離間近接画素の前記誤差のうち少なくとも１つが前記対象画素の成分色誤差を含んでいることが好ましい。
【００１８】
本発明の階調画像顕示方法は、前記の課題を解決するために、（ａ）画像における対象画素の輝度を決定するステップと、（ｂ）対象画素誤差を有する前記対象画素の前記輝度を増大させるステップと、（ｃ）前記対象画素誤差および前記対象画素に隣接する隣接画素の隣接画素誤差のうち少なくとも１つが誤差しきい値より小さいとき、第１輝度しきい値を選択し、それ以外のときに第２輝度しきい値を選択するステップと、（ｄ）前記対象画素の増大輝度が選択された第１または第２輝度しきい値を超えるとき、第１顕示輝度で前記対象画素を顕示し、それ以外のときに、第２顕示輝度で前記対象画素を顕示するステップと、（ｅ）前記第１または第２顕示輝度と前記対象画素の増大輝度との誤差を前記対象画素に隣接する画素のうちの少なくとも１つに割り当てるステップとを含んでいることを特徴としている。
【００１９】
この方法においても、前記の誤差拡散階調生成方法と同様、階調欠陥を低減するとともに、従来のコンピュータ演算によっても高速に処理することができる。
【００２０】
前記の階調画像顕示方法は、前記誤差しきい値が実質的にゼロ誤差であることが好ましい。
【００２１】
また、前記の階調画像顕示方法は、前記第１顕示輝度が最大輝度を含み、前記第２顕示輝度が最小輝度を含むことが好ましい。
【００２２】
また、前記の階調画像顕示方法は、前記対象画素の前記輝度が前記対象画素の色成分の輝度を含むことが好ましい。
【００２３】
また、前記の階調画像顕示方法は、前記第１輝度しきい値の輝度が前記第２輝度しきい値の輝度より大きいことが好ましい。
【００２４】
また、前記の階調画像顕示方法は、前記対象画素の増大輝度が、前記第１輝度しきい値の輝度より大きい輝度の第３輝度しきい値を超えるとき、前記第１顕示輝度で前記対象画素を顕示するステップをさらに含むことが好ましい。
【００２５】
また、前記の階調画像顕示方法。は、前記対象画素誤差および前記隣接画素誤差の少なくとも１つがコンポーネント色誤差を含むことが好ましい。
【００２６】
また、前記の誤差拡散階調画像顕示方法は、（ａ）画像における対象画素の輝度を決定するステップと、（ｂ）対象画素誤差を有する前記対象画素の前記輝度を増大させるステップと、（ｃ）前記対象画素誤差および前記対象画素に隣接する隣接画素の隣接画素誤差のうち少なくとも１つが第１誤差しきい値より小さいとき、第１輝度しきい値を選択するステップと、（ｄ）前記隣接画素より離れた位置で前記対象画素に近接する離間近接画素の離間近接画素誤差が第２誤差しきい値より小さいとき第２輝度しきい値を選択し、前記第１誤差しきい値を選択しないステップと、（ｅ）前記離間近接画素誤差が第３誤差しきい値より小さいとき第３輝度しきい値を選択し、前記第１および第２誤差しきい値のうちの１つを選択しないステップと、（ｆ）前記第１、第２および第３輝度しきい値のうちの１つが選択されないとき、第４輝度しきい値を選択するステップと、（ｇ）前記対象画素の増大輝度が選択された第１、第２、第３または第４輝度しきい値を超えるとき、第１顕示輝度で前記対象画素を顕示し、それ以外のときに、第２顕示輝度で前記対象画素を顕示するステップと、（ｈ）前記第１または第２顕示輝度と前記対象画素の増大した輝度との誤差を前記対象画素に隣接する画素のうちの少なくとも１つに割り当てるステップとを含んでいることを特徴としている。
【００２７】
この方法においても、前記の誤差拡散階調生成方法と同様、前記の誤差拡散階調生成方法と同様、階調欠陥を低減するとともに、従来のコンピュータ演算によっても高速に処理することができる。
【００２８】
また、前記の誤差拡散階調画像顕示方法は、前記第１、第２および第３誤差しきい値が実質的にゼロ誤差であることが好ましい。
【００２９】
また、前記の誤差拡散階調画像顕示方法は、前記第１顕示輝度が最大輝度を含み、前記第２顕示輝度が最小輝度を含むことが好ましい。
【００３０】
また、前記の誤差拡散階調画像顕示方法は、前記対象画素の前記輝度が前記対象画素の色成分の輝度を含むことが好ましい。
【００３１】
また、誤差拡散階調画像顕示方法は、前記第１輝度しきい値の輝度が前記第２輝度しきい値の輝度より大きく、前記第２輝度しきい値の輝度が前記第３輝度しきい値の輝度より大きく、前記第３輝度しきい値の輝度が前記第４輝度しきい値の輝度より大きいことが好ましい。
【００３２】
また、誤差拡散階調画像顕示方法は、前記対象画素の増大輝度が、前記第１輝度しきい値の輝度より大きい輝度の第５輝度しきい値を超えるとき、最大顕示輝度で前記対象画素を顕示するステップをさらに含むことが好ましい。
【００３３】
また、誤差拡散階調画像顕示方法は、前記対象画素、前記隣接画素誤差および前記離間近接画素誤差の少なくとも１つが成分色誤差を含むことが好ましく、さらに、前記成分色誤差が前記対象画素の成分色以外の成分色の誤差を含んでいることが好ましい。
【００３４】
本発明の階調生成エンコーダは、前記の課題を解決するために、対象画素の入力輝度を選択しきい値輝度と比較する選択しきい値ユニットと、前記対象画素および前記対象画素に隣接する隣接画素のうちの少なくとも１つの誤差に応じて、前記選択しきい値ユニットのための前記選択しきい値輝度として複数のしきい値輝度から１つを選択するしきい値選択ユニットとを含んでいることを特徴としている。
【００３５】
この階調生成エンコーダにおいても、前記の誤差拡散階調生成方法と同様、前記の誤差拡散階調生成方法と同様、階調欠陥を低減するとともに、従来のコンピュータ演算によっても高速に処理することができる。
【００３６】
また、前記の階調生成エンコーダは、前記選択しいき値輝度よりも大きい初期しきい値輝度に対する前記対象画素の前記入力輝度をさらに含むことが好ましい。
【００３７】
また、前記の階調生成エンコーダは、前記対象画素に隣接する複数の画素に対する前記対象画素を印刷することにより生成される誤差を各際する誤差フィルタと、画素に分布した前記誤差を累積する誤差バッファとをさらに含んでいることが好ましい。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図３ないし図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００３９】
図３は、インクジェットのプリンタ５４のような顕示装置に指示を伝送するパーソナルコンピュータ５２を含む典型的なパーソナルコンピュータシステム５０を示している。その指示は、通常、画像の個々の画素が、インクのドットおよびそのドットを含むインクの色を受けることを信号として規定する。プリンタ５４は、適切な通信チャンネル５４を介してこれらの信号を受信する。
【００４０】
本発明を適用できるプリンタを利用するコンピュータシステムには、多くの構成がある。典型的なコンピュータシステム５０において、中央演算処理ユニット（以降、ＣＰＵと称する）５８は、入出力アダプタ６２によって通信チャンネル５６に接続される内部バス６０を介してプリンタ５４にデータを転送する。ＣＰＵ５８は、読み出し専用メモリ（以降、ＲＯＭと称する）６４および読み出し−書き込みランダムアクセスメモリ（以降、ＲＡＭと称する）を含む各種の信号源からのデータおよび命令を取り出す。
【００４１】
パーソナルコンピュータシステム５０は、また、インターフェースアダプタ７２によってコンピュータ５２の内部バス６０に接続されるキーボード６８を含んでいる。キーボード６８は、コンピュータ５２へのデータおよび命令のユーザ入力のための機構を含んでいる。コンピュータ５２は、また、表示アダプタ７４によって内部バス６０に接続されるＣＲＴまたは液晶表示モニタのようなディスプレイ７０を含んでいる。本発明は、通常、コンピュータ５２のディスクドライブ７６に格納されるパーソナルコンピュータのオペレーティングシステムソフトウエアのいくつかのコンポーネントの１つのプリンタドライバの一部として実現される。
【００４２】
コンピュータ５２は、通常、アプリケーションプログラムのユーザインターフェースからユーザによって入力されたプリントコマンドに応じてプリンタドライバの命令において、読み出しおよび操作を行う。アプリケーションプログラムは、印刷される画像を要求するシステムコールを用いてプリントコマンドに応じる。プリンタドライバは、画像の内容を低レベルプリンタ命令に変換するために必要な一連の操作で応答する。低レベルプリンタ命令は、プリンタの可能な限り正確に画像を表現する印刷媒体上にインクのドットを適切に配置することをプリンタ５４にさせる。
【００４３】
説明を簡単にするために、プリンタ５４は、各々の画素の位置で４つの色成分（シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック）の２値（インクまたは非インク）を出力することが可能なインクジェットプリンタであることを想定する。しかしながら、本発明の方法は、顕示画像の解像度がオリジナル画像の解像度よりも劣るカラーレーザープリンタやモニタのようなプリンタや表示装置の他のタイプにも同等に適用できる。例えば、本方法は、ドットサイズを変更することまたはインクの１つ以上の濃淡を色成分にあてはめることができるプリンタに適用可能である。
【００４４】
画像は、通常、複数の色水準に分解される。色水準は、画像における各画素位置における色成分の輝度を表現する階調画像である。カラー画像は、画像の３つ以上の色成分の各々に色水準を重畳することによって構築される。画素の入力輝度値は、一般に、画素の輝度の高解像度（それぞれ２５６レベルまたは４０９６レベル）に応じて８ビットまたは１２ビットにより表現される。プリンタドライバは、プリンタまたは他の表示装置によって実現可能な通常の２値解像度のような低解像度で再生された顕示画像における画素の高解像度入力値の効果をシミュレートするために階調生成動作を適用する。
【００４５】
階調生成は、画素の入力輝度値をしきい輝度値と比較することによって、画素の高解像度入力輝度値を低解像度出力値に変換する量子化プロセスである。２値解像度のプリンタ５４は、入力値がしきい値を超える場合、画素位置にインクを付着するために動作するが、入力値がしきい値より小さい場合、インクを付着させない。誤差拡散階調生成においては、様々な画素から集積された誤差で増大した画素の入力輝度と、その“顕示時の”輝度値（２値出力の場合は“０”または画素の最大値のいずれか一方）との差（誤差）が、その画素に隣接する印刷されない画素に分配される。その誤差が正または負であることから、累積された誤差を有する画素の入力輝度を増大させることは、インクが画素に付着する可能性を増大または減少させる。
【００４６】
誤差拡散階調生成は、一般に良好な結果をもたらす一方、印刷出力が人工的な階調生成を含むことがある。例えば、明るい部分は、ドットまたは“みみず”状のパターン化された線を含む。一方、誤差拡散は、画像の部分と、画像における暗部を生じさせる原因となる、後に印刷された画素への誤差の分布との間のスムーズな移行を視覚的に妨げるチェッカー盤効果を生じる。さらに、異なるカラーインクのドットは同じ位置で付着しうる。同じ位置でのマゼンタのドットおよびシアンのドットは、粒子が荒く見える画像を与え得る黒に近いドットを生成する。イエローインクは、通常、そのような問題を生じないし、４つの色成分用のプリンタで用いる黒インクは、一般に、他の色のインクと異なるメカニズムで制御される。
【００４７】
画像の階調部分におけるカラーインクのドットに不均一な分布が生じた結果、階調欠陥（ｈａｌｆｔｏｎｅａｒｔｉｆａｃｔｓ）が得られる。ドット分布の不均一を改善する従来の試みは、いかにインクドットが表示画像に分布されるべきかを決定するために、原稿画像における画素を取り巻く部分に試される。このような方法は、コンピュータによる演算で集約的に実行される。本願発明者は、ある画素でのインクの付着を増減するように、おそらくその画素に隣接する画素に累積された誤差に基づいて階調生成のしきい値を修正することによって、少ない演算で階調欠陥を減少できるという結論に達した。
【００４８】
図４は、本発明の誤差拡散階調生成方法の手順を表すフローチャートを示している。この誤差拡散階調生成方法では、印刷される画素（以降、“対象”画素と称する）に応じた空間座標での画像または中間調画像の中間調色水準の輝度は、個別の値に変換される。まず、ステップ１２０から開始し、処理の対象となる対象画素が白または黒である場合（ステップ１２２）、階調生成方法を実行せずに、他のプロセスによって適切な信号をプリンタ５４に送信し、ステップ１２０で次の画素を選択する。対象画素が黒または白でない場合、図５に示すように、入力画素９２の輝度を階調エンコーダ９０に入力する。
【００４９】
ステップ１２２で画素が白または黒でないと判定した場合、加算器９４において、ステップ１２４で検出した対象画素の誤差（ｅ_０，０）を入力輝度（Ｉ_Ｐ）と加算して増大輝度（Ｉ_Ａ）を得る（ステップ１２６）。対象画素の誤差（ｅ_０，０）は、以前の画素を印刷することによって生成された誤差が画素数に対して累積される誤差バッファ９６から得られる。
【００５０】
便宜上、対象印刷画素の誤差は、列“０”（ｅ_０，０）のインデックス位置“０”によって指定された位置において含まれるものとする。典型的な階調エンコーダ９０は、ＦｌｏｙｄおよびＳｔｅｉｎｂｅｒｇによって、“ＡＤＡＰＴＩＶＥＡＬＧＯＲＩＴＨＭＦＯＲＳＰＡＴＩＡＬＧＲＥＹＳＣＡＬＥ，Ｓｉｄ．Ｉｎｔ．Ｓｙｍ．ＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈ．Ｐａｐｅｒｓ，１９７５”で初めて提案されたフィルタ重みを有する誤差フィルタ９８を用いている。図示のように、この誤差フィルタ９８は、対象画素１００を印刷することによって生成された誤差を、対象画素１００のすぐ右側の印刷しない画素および次の画素列における直近に隣接する３つの画素に分散する。
【００５１】
典型的な誤差バッファ９６は、対象画素列（列“０”）１０６および次列（列“１”）１０８における対象画素１００および他の多くの画素（対象画素のインデックス位置に関連したインデックス位置によって指定された画素）についての累積誤差（ｅ_０，０）１０４を含んでいる。他の誤差拡散アルゴリズムは、対象画素列においてより離間した画素またはより離間した列の画素にわたる誤差を分散させ、影響を受ける画素についての累積された誤差を格納するのに適した誤差バッファを必要とする。各色水準についての誤差は、誤差バッファ９６に分離して格納されるか、あるいはインターレースされたデータとして単一のバッファに格納される。さらに、しきい値選択ユニット１１２は、累積された誤差の符号によってしきい値を決定するので、誤差バッファのサイズは、前に印刷された画素についての符号ビットのみを格納することによって減じることができる。
【００５２】
階調エンコーダ９０において、対象画素の増大輝度（Ｉ_Ａ）は、しきい値ユニット１１０において１つ以上のしきい値と比較される。顕示画素におけるエッジのシャープさおよび精細なディテールを改善するために、初期しきい値ユニット１０９において、増大輝度（Ｉ_Ａ）を初期しきい値（しきい値“０”）と比較する（ステップ１２８）。本発明は、階調欠陥が拡大する可能性を低減するために、インク分布の不均一性を改善するものである。しかしながら、インクのより均一な分布は、印刷画像におけるエッジのシャープさや精細なディテールを損なう。このため、初期しきい値は、本方法において用いる他の階調生成しきい値と比較して高く（例えば、Ｔ_０＝２２４）設定されるが、高増大輝度を有する画素での付着インクは、適切な部分に顕示された画像のシャープさを増大させるとともに、処理時間を短縮する。対象画素の増大輝度（Ｉ_Ａ）が初期しきい値を超える場合、２値信号（Ｂ＝１）を出力し（ステップ１３０）、その画素における顕示またはインクの付着をプリンタ５４に命じる（ステップ１３２）。そして、その画素を、最大顕示輝度または“顕示時の”輝度値（例えば、Ｂ×２５５）に割り当てて（ステップ１５５）、誤差分散を行う（ステップ１５６）。
【００５３】
ステップ１２８で対象画素の増大輝度（Ｉ_Ａ）が初期しきい値を超えないと判定した場合、その増大輝度（Ｉ_Ａ）は、しきい値選択ユニット１１２によって選択されたしきい値と比較される。しきい値選択ユニット１１２において、対象画素およびそれに隣接する画素についての累積された誤差は、比較のための最適なしきい値輝度を選択するために用いられる。本発明の発明者は、インクドットの分布の不均一性を改善することによって階調欠陥が低減し、累積誤差が対象印刷画素の付近におけるインクドットの濃度を示すことを見出した。図１に示すように、画素２０が印刷されるとき、その画素２０は、顕示画素についての最大輝度の結果に等しい“顕示時の”輝度値に割り当てられ、その２値がプリンタに出力される。インクが付着したとき、その画素の“顕示時の”輝度値は最大化され、負の誤差（δ）がその画素の隣接画素に分配される。したがって、負の誤差は、対象画素の付近におけるインクドットの存在を示している。本発明の発明者は、近隣の画素についての誤差が、インクのドットに均一に間隔を設けるための適切な階調生成しきい値を選択するために利用できるという結論に達した。
【００５４】
しきい値選択ユニット１１２において、対象画素の累積誤差（ｅ_０，０）が負であるか否かを判定する（ステップ１３４）。ここで、累積誤差（ｅ_０，０）が負でない場合、さらに対象画素列１０６における対象画素に直近に隣接する２つの画素の累積誤差（ｅ_０，−１）および（ｅ_０，１）が負であるか否かを判定する（ステップ１３６）。ステップ１３４および１３６で、各画素の誤差のうち１つでも負であると判定した場合、第１しきい値（Ｔａ）を選択し（ステップ１３８）、そのしきい値をしきい値ユニット１１０に入力する。
【００５５】
ステップ１３４および１３６で、対象画素および上記の隣接画素についての各累積誤差が正であると判定した場合、対象画素列１０６において対象画素からより離間した画素の累積誤差（ｅ_０，−２）および（ｅ_０，２）についても、負であるか否かを判定する（ステップ１４０）。これらの画素についての累積誤差が負である場合、第２しきい値（Ｔｂ）を選択し（ステップ１４２）、そのしきい値をしきい値ユニット１１０に入力する。
【００５６】
ステップ１４２で、対象画素からより離間した画素の累積誤差が正であると判定した場合、対象画素列１０６において対象画素からさらに離間した画素の累積誤差（ｅ_０，−３）および（ｅ_０，３）についても、負であるか否かを判定する（ステップ１４４）。これらの画素についての累積誤差が負である場合、第３しきい値（Ｔｃ）を選択し（ステップ１４６）、そのしきい値をしきい値ユニット１１０に入力する。ステップ１４４で、対象画素からさらに離間した画素の累積誤差が正であると判定した場合、既定しきい値を（Ｔｄ）を選択し（ステップ１４８）、そのしきい値をしきい値ユニット１１０に入力する。
【００５７】
上記の各しきい値（Ｔａ）〜（Ｔｄ）は、順次小さくなる値であって、実験で予め求められた値である。例えば、従来の誤差拡散法においては、８ビット解像度の画素の輝度についてのしきい値は、通常ほぼ１２７（２５５／２）である。画像の階調部分におけるインクをより均一に分布させるため、複数のしきい値Ｔａ＝２００，Ｔｂ＝１８０，Ｔｃ＝１６０，Ｔｄ＝１２０を見出し、これらを用いることによって良好な結果が得られた。
【００５８】
対象画素またはそれに最も近い隣接画素についての負の累積誤差は、その付近にインクドットがあることを示す。また、より高いしきい値は、対象画素がインクを受け入れて、印刷画像におけるインクドットを離れた位置に押しやる可能性を低減する。対象画素からより離間した画素についての負の累積誤差は、その付近にインクドットがあることを示すが、そのドットが対象画素からより離れているので、視覚的効果は低減する。より低いしきい値は、そのより離間したインクドットの低減した視覚的効果を調整する。従来の誤差拡散しきい値よりわずかに小さいデフォルトしきい値（Ｔｄ）は、本実施の形態の方法で生成されたドットの広がりのバランスをとることに有効であることがわかった。
【００５９】
同じ位置でのシアンドットおよびマゼンタドットの付着の可能性を低減するために、他の色水準における画素を印刷するときに、１つの色水準における負の誤差を考慮することができる。誤差バッファ９６において、その誤差が組み合わされた値として記憶されている場合、階調しきい値を選択するとき、いずれかの成分色についての負の誤差は、他の成分色についての負の誤差が考慮される。
【００６０】
しきい値ユニット１１０において、対象画素の増大輝度（Ｉ_Ａ）は、選択しきい値ユニット１１１で、選択しきい値と比較する（ステップ１５０）。ここで、増大輝度が選択しきい値を超えている場合、２値出力としての画素顕示信号１１４（例えば、２値プリンタのための２値の“１”）を階調エンコーダ９０から出力し（ステップ１３０）、その画素を顕示する（ステップ１３２）。一方、増大輝度が選択しきい値を超えていない場合、２値出力として画素非顕示信号（２値の“０”）を階調エンコーダ９０から出力する（ステップ１５４）。
【００６１】
画素顕示信号は、また、加算器１１６に入力される。この加算器１１６は、ステップ１５５で“顕示時の”輝度値に割り当てられた対象画素についての増大輝度（Ｉ_Ａ）から減算される“顕示”画素輝度を得るために、画素の最大値と２値顕示信号とを乗算することによって対象画素によって生成された誤差の総和を決定する。そして、誤差の総和を誤差フィルタ９８に入力し、その総和をフィルタ重みによる割り当てにしたがって隣接画素に分散する（ステップ１５６）。その後、対象画素が画像における最後の画素であると否かを判定し（ステップ１５８）、対象画素が最後の画素でない場合、ステップ１２０に処理が戻り、次の画素について前述の一連の処理を行う。一方、対象画素が最後の画素である場合、階調生成処理を終える（ステップ１６０）。
【００６２】
本実施の形態の階調生成方法は、階調画像を作成するインクドットの分布を制御することによって、階調欠陥を低減するとともに、エッジのシャープさや画像のディテールを保持することができる。また、本実施の形態の方法では、しきい値を選択して用いるとともに、インクドットの分布を制御するために印刷する画素に隣接する画素の累積誤差を用いているので、従来のコンピュータ演算によっても高速に処理することができる。
【００６３】
以上の実施の形態についての説明は、本発明を理解するために特定の細部について述べたが、本発明はこれらに限定されない。また、本実施の形態で用いた用語や表現は、実施の形態でのみ用いられるものであって、本発明を限定するものではない。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の本発明の誤差拡散階調生成方法は、前記の課題を解決するために、画像階調生成のための輝度のしきい値を選択する誤差拡散階調生成方法において、対象画素およびそれに隣接する１つの隣接画素のうち少なくとも１つの誤差が第１誤差しきい値を超えるとき、前記第１輝度しきい値を選択するステップと、前記隣接画素より離れた位置で前記対象画素に近接する離間近接画素の誤差が第２誤差しきい値を超えるとき第２輝度しきい値を選択するとともに、前記第１輝度しきい値を選択しないステップと、前記第１および第２輝度しきい値を選択しないとき、第３輝度しきい値を選択するステップとを含んでいる。
【００６５】
これにより、階調を生成するインクドットの分布を制御することで、階調欠陥を低減することができる。また、しきい値を選択して用いるとともに、インクドットの分布を制御するために対象画素に隣接する画素の累積誤差を用いているので、従来のコンピュータ演算によっても高速に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の誤差拡散階調生成法における誤差の拡散を示す図である。
【図２】従来の他の誤差拡散階調生成法によって中間調画像における画素上で拡散された誤差の効果を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態を示すコンピュータシステムの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態の階調生成法による階調生成の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】上記コンピュータシステムにおいて用いられる階調エンコーダの構成を示すブロックずである。
【符号の説明】
１０４対象画素
１１０しきい値ユニット（選択しきい値ユニット）
１１２しきい値選択ユニット
９０階調エンコーダ（階調生成エンコーダ）
９６誤差バッファ
９８誤差フィルタ

Claims

画像階調生成のための輝度のしきい値を選択する誤差拡散階調生成方法において、
（ａ）対象画素およびそれに隣接する１つの隣接画素のうち少なくとも１つの誤差が第１誤差しきい値を超えるとき、前記第１輝度しきい値を選択するステップと、
（ｂ）前記隣接画素より離れた位置で前記対象画素に近接する離間近接画素の誤差が第２誤差しきい値を超えるとき第２輝度しきい値を選択するとともに、前記第１輝度しきい値を選択しないステップと、
（ｃ）前記第１および第２輝度しきい値を選択しないとき、第３輝度しきい値を選択するステップとを含んでいることを特徴とする誤差拡散階調生成方法。
前記第１および第２誤差しきい値の少なくとも１つが実質的にゼロ誤差であることを特徴とする請求項１に記載の誤差拡散階調生成方法。
前記第１輝度しきい値の輝度が前記第２輝度しきい値の輝度より大きく、前記第２輝度しきい値の輝度が前記第３輝度しきい値の輝度より大きいことを特徴とする請求項１に記載の誤差拡散階調生成方法。
前記対象画素、前記隣接画素および前記離間近接画素の前記誤差のうち少なくとも１つが前記対象画素の成分色誤差を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の誤差拡散階調生成方法。
（ａ）画像における対象画素の輝度を決定するステップと、
（ｂ）対象画素誤差を有する前記対象画素の前記輝度を増大させるステップと、
（ｃ）前記対象画素誤差および前記対象画素に隣接する隣接画素の隣接画素誤差のうち少なくとも１つが誤差しきい値より小さいとき、第１輝度しきい値を選択し、それ以外のときに第２輝度しきい値を選択するステップと、
（ｄ）前記対象画素の増大輝度が選択された第１または第２輝度しきい値を超えるとき、第１顕示輝度で前記対象画素を顕示し、それ以外のときに、第２顕示輝度で前記対象画素を顕示するステップと、
（ｅ）前記第１または第２顕示輝度と前記対象画素の増大輝度との誤差を前記対象画素に隣接する画素のうちの少なくとも１つに割り当てるステップとを含んでいることを特徴とする階調画像顕示方法。
前記誤差しきい値が実質的にゼロ誤差であることを特徴とする請求項５に記載の階調画像顕示方法。
前記第１顕示輝度が最大輝度を含み、前記第２顕示輝度が最小輝度を含むことを特徴とする請求項５に記載の階調画像顕示方法。
前記対象画素の前記輝度が前記対象画素の色成分の輝度を含むことを特徴とする請求項５に記載の階調画像顕示方法。
前記第１輝度しきい値の輝度が前記第２輝度しきい値の輝度より大きいことを特徴とする請求項５に記載の階調画像顕示方法。
前記対象画素の増大輝度が、前記第１輝度しきい値の輝度より大きい輝度の第３輝度しきい値を超えるとき、前記第１顕示輝度で前記対象画素を顕示するステップをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の階調画像顕示方法。
前記対象画素誤差および前記隣接画素誤差の少なくとも１つがコンポーネント色誤差を含むことを特徴とする請求項５に記載の画像階調顕示方法。
（ａ）画像における対象画素の輝度を決定するステップと、
（ｂ）対象画素誤差を有する前記対象画素の前記輝度を増大させるステップと、
（ｃ）前記対象画素誤差および前記対象画素に隣接する隣接画素の隣接画素誤差のうち少なくとも１つが第１誤差しきい値より小さいとき、第１輝度しきい値を選択するステップと、
（ｄ）前記隣接画素より離れた位置で前記対象画素に近接する離間近接画素の離間近接画素誤差が第２誤差しきい値より小さいとき第２輝度しきい値を選択し、前記第１誤差しきい値を選択しないステップと、
（ｅ）前記離間近接画素誤差が第３誤差しきい値より小さいとき第３輝度しきい値を選択し、前記第１および第２誤差しきい値のうちの１つを選択しないステップと、
（ｆ）前記第１、第２および第３輝度しきい値のうちの１つが選択されないとき、第４輝度しきい値を選択するステップと、
（ｇ）前記対象画素の増大輝度が選択された第１、第２、第３または第４輝度しきい値を超えるとき、第１顕示輝度で前記対象画素を顕示し、それ以外のときに、第２顕示輝度で前記対象画素を顕示するステップと、
（ｈ）前記第１または第２顕示輝度と前記対象画素の増大した輝度との誤差を前記対象画素に隣接する画素のうちの少なくとも１つに割り当てるステップとを含んでいることを特徴とする誤差拡散階調画像顕示方法。
前記第１、第２および第３誤差しきい値が実質的にゼロ誤差であることを特徴とする請求項１２に記載の誤差拡散階調画像顕示方法。
前記第１顕示輝度が最大輝度を含み、前記第２顕示輝度が最小輝度を含むことを特徴とする請求項１２に記載の誤差拡散階調画像顕示方法。
前記対象画素の前記輝度が前記対象画素の色成分の輝度を含むことを特徴とする請求項１２に記載の誤差拡散階調画像顕示方法。
前記第１輝度しきい値の輝度が前記第２輝度しきい値の輝度より大きく、前記第２輝度しきい値の輝度が前記第３輝度しきい値の輝度より大きく、前記第３輝度しきい値の輝度が前記第４輝度しきい値の輝度より大きいことを特徴とする請求項１２に記載の誤差拡散階調画像顕示方法。
前記対象画素の増大輝度が、前記第１輝度しきい値の輝度より大きい輝度の第５輝度しきい値を超えるとき、最大顕示輝度で前記対象画素を顕示するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の誤差拡散階調画像顕示方法。
前記対象画素、前記隣接画素誤差および前記離間近接画素誤差の少なくとも１つが成分色誤差を含むことを特徴とする請求項１２に記載の誤差拡散階調画像顕示方法。
前記成分色誤差が前記対象画素の成分色以外の成分色の誤差を含んでいることを特徴とする請求項１８に記載の誤差拡散階調画像顕示方法。
対象画素の入力輝度を選択しきい値輝度と比較する選択しきい値ユニットと、前記対象画素および前記対象画素に隣接する隣接画素のうちの少なくとも１つの誤差に応じて、前記選択しきい値ユニットのための前記選択しきい値輝度として複数のしきい値輝度から１つを選択するしきい値選択ユニットとを含んでいることを特徴とする階調生成エンコーダ。
前記選択しいき値輝度よりも大きい初期しきい値輝度に対する前記対象画素の前記入力輝度をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の階調生成エンコーダ。
前記対象画素に隣接する複数の画素に対する前記対象画素を印刷することにより生成される誤差を各際する誤差フィルタと、
画素に分布した前記誤差を累積する誤差バッファとをさらに含んでいることを特徴とする請求項２０に記載の階調生成エンコーダ。