JP2006041814A - 画像処理装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 多値画像をより画素サイズの小さい２値画像へ変換する際に、電子写真方式で再現可能なドットサイズを確保しつつ、トーンジャンプの発生を回避する。
【解決手段】 多値画像をより画素サイズの小さい２値画像へ変換する画像処理装置に、注目画素の画素値に基づいて、塗潰す微画素の数を算出させるとともに、その注目画素に対応して塗潰す微画素の塗潰しパターンがサブパターンであるか、コアパターンであるかを処理済み周辺画素の塗潰しパターンに基づいて判定させる。そして、上記算出結果と上記判定結果とに基づいて、上記注目画素に対応する微画素を塗潰して２値化させるとともに、上記算出結果を上記多値画像における画素値に換算させ、上記注目画素よりも前の２値化処理で生じた量子化誤差と上記注目画素の画素値とにより算出された補正画素値とその換算結果との差で上記量子化誤差を更新する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、画像処理装置およびプログラムに関し、特にレーザービームプリンタや印刷製版機器の分野において、多値で表される入力画像データを、誤差拡散処理を行いながら複数の微画素の２値データで階調表現するための画像処理装置およびプログラムに関する。

レーザービームプリンタやインクジェットプリンタ、或いは印刷製版機器等の分野においては、色分解された多値画像データの濃度階調を再現する手法として、２値のドットの集まり（クラスタ）の大きさで表現する面積階調法や、２値のドットの粗密で視覚的に濃度階調を表現するストキャスティックハーフトーニング技術がある。
前者の面積階調法としては、規則正しい格子点を起点に画像濃度に応じて微小ドットを着色しながらドットの面積を変調するディザマトリクス（集中ディザ）法が知られている。一方、後者のストキャスティックハーフトーニング技術としては、画素毎に所定の閾値で２値化しながら、２値化誤差を未処理の隣接画素へ拡散させ、マクロ的に濃度情報を保存する“誤差拡散法”が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

ディザマトリクス法では、予め設定した閾値と入力画像データの値とを１画素毎に比較しながら２値化処理を行っているため階調特性と分解能とを両立させるには、２値化処理の解像度を十分高くし、あわせてディザマトリクスのサイズも大きくしなければならない。また、網点が規則的に配置されることから２次色、３次色のカラーモアレ、原稿とのモアレといった問題を持っている。

一方、誤差拡散法では、ディザマトリクスのように２値化閾値が画素位置に依存しないため、ドット構造の周期性が低く入力画像データの画像構造に追従しやすいといった特徴や、マクロ的に濃度情報が保存されるといった特徴があり、階調特性と高分解能とを両立させやすく、かつ、モアレ模様の発生を抑止する効果が大きいと言われている。

しかしながら、誤差拡散法においても、特定データが連続して入力された場合には、拡散誤差が周期性を持ち、特定のテクスチャが発生したり、或いはワームノイズと呼ばれる縞状のノイズが混入する、というような課題があった。これらの課題については、従来、拡散誤差に乱数データを付与する技術（例えば、特許文献１参照）や、拡散誤差に乗算する係数を種々の方法で切替える技術（例えば、特許文献２参照）等を用いることによって解決を図ってきた。特に、インクジェットプリンタでは、このような手法と高解像度化により、誤差拡散法を用いて高画質化が図られている。

ところが、誤差拡散法はインクジェットプリンタでは多く用いられ、その階調再現効果を十分に発揮できているが、レーザービームプリンタではあまり使われず、未だにディザマトリクス法やアナログラインスクリーン法が主流となっている。なぜなら、電子写真プロセスでは、感光体のＭＴＦ（Modulation Transfer Function：光学的伝達関数）をはじめ、露光、現像、転写、定着の各プロセスにおいて空間周波数応答が劣化するために、誤差拡散法等で生成された高解像度の微小ドットが細かく配置された画像構造を記録信号として入力しても、再現性がばらついてウォッシュアウトやつぶれが起き、十分な階調再現ができなかったためである。

電子写真プロセスを使うレーザービームプリンタでは、走査ビームの副走査解像度の制約があり、主走査方向についてだけ高解像度化する手法が古くから使われている。この主走査方向についてだけ高解像度化する手法と誤差拡散法とを用いた技術として、電子写真プロセスで再現可能なドットサイズからドット形成が開始されるように条件付けした誤差拡散法と画素クロックに同期した三角波とアナログ信号に変換した画像データとを比較し、ＰＷＭ（Pulse Wide Modulation）信号を生成するアナログスクリーンを用いる技術（例えば、特許文献３）や、誤差拡散処理にて決定されたドットサイズを注目画素周辺の濃度によってパルス変調することによって画像を再現する技術（例えば、特許文献４）が提案されている。
特公平１−０５８９１５号公報 特公平６−６６８７３号公報 特許２６６４１７３号 特開２０００−１３８８２９号公報 R.FLOYD&L.STEINBERG,"An Adaptive Algoritm for Spatial GreyScale",SID 75 DIGEST,pp36-37

しかしながら、特許文献３に開示された技術では、特定濃度以上では画素単位内のＰＷＭ処理で濃度を再現し誤差値をゼロにしている。このため、上記特定濃度以上ではラインスクリーン構造となり、誤差拡散処理が為されているハイライト領域との境界で見苦しいテクスチャノイズが発生するといった問題点がある。一方、特許文献４に開示された技術では、誤差拡散処理で決定したドットサイズを注目画素周辺の濃度によってパルス変調しているため、拡散させた濃度誤差と再現画像との間に不一致が発生し、トーンジャンプや濃度の逆転が発生する虞があるといった問題点がある。このような問題点は、電子写真方式の画像形成装置の再現性が印刷と同程度（２４００ｄｐｉ）まで向上すれば回避されると期待される。しかしながら、２４００ｄｐｉの１画素の大きさは約１０μｍ（トナー１，２個分の大きさ）であり、このように微小な画素のオン・オフを電子写真方式で安定的に制御することは難しいといった問題点がある。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、多値画像をその多値画像よりも画素サイズが小さい２値画像に変換する際に、電子写真方式でも再現可能なドットサイズと周期を確保しつつ、トーンジャンプの発生を回避する技術を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、画素値が多値である入力画像を、該入力画像よりも画素サイズが小さい微画素を用いて２値化する画像処理装置において、前記入力画像から処理対象である注目画素の画素値に基づいて、塗潰す微画素の数を算出する算出手段と、前記注目画素に対応する微画素の塗潰しパターンを、少なくとも処理済み周辺画素に対応する微画素の塗潰しパターンに基づいて決定する塗潰しパターン決定手段と、前記算出手段による算出結果と前記塗潰しパターン決定手段により決定された塗潰しパターンとに応じた所定の閾値パターンにしたがって前記注目画素に対応する微画素を塗潰す２値化手段と、前記算出手段による算出結果を前記入力画像における画素値に換算し、前記注目画素より前の２値化処理で生じた量子化誤差と前記注目画素の画素値とにより算出された補正画素値とその換算結果との差を前記量子化誤差として算出する誤差算出手段とを有することを特徴とする画像処理装置を提供する。

また、上記課題を解決するために、本発明は、コンピュータ装置に、画素値が多値である入力画像を、該入力画像よりも画素サイズが小さい微画素を用いて２値化させるプログラムにおいて、前記入力画像から処理対象である注目画素の画素値に基づいて、塗潰す微画素の数を算出する算出機能と、前記注目画素に対応する微画素の塗潰しパターンを、処理済み周辺画素に対応する微画素の塗潰しパターンに基づいて決定する塗潰しパターン決定機能と、前記算出機能による算出結果と前記塗潰しパターン決定機能により決定された塗潰しパターンとに応じた所定の閾値パターンにしたがって前記注目画素に対応する微画素を塗潰す２値化機能と、前記算出機能による算出結果を前記入力画像における画素値に換算し、前記注目画素より前の２値化処理で生じた量子化誤差と前記注目画素の画素値とにより算出された補正画素値とその換算結果との差を前記量子化誤差として算出する誤差算出機能とを実現させるプログラムを提供する。

このような画像処理装置およびプログラムによれば、注目画素に対応して塗潰される微画素とその周辺に位置する画素に対応して塗潰される微画素とで網点を形成するように各微画素が塗潰される。このため、例えば、６００ｄｐｉの入力画像を２４００ｄｐｉの２値画像に変換する場合には、互いに隣接する４つの画素に対応する微画素で網点を形成させるようにすれば、ドット周期が３００ｌｐｉになり、電子写真方式で応答可能なドット周期が確保される。加えて、上記画像処理装置およびプログラムによれば、注目画素の塗潰しパターンにより、塗潰すべき微画素の数として多値量子化により算出された値が、さらに、その注目画素の画素値に応じて補正されるので、電子写真方式でも再現可能なドットサイズが確保される。

本発明によれば、多値画像をその多値画像よりも画素サイズが小さく、解像度が高い２値画像へ変換する際に、電子写真方式でも再現可能なドットサイズと周期を確保しつつ、トーンジャンプの発生を回避することが可能になるといった効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
［Ａ．構成］
（Ａ−１：画像処理装置１の構成）
図１は、本発明に係る画像処理装置１の構成例を示すブロック図である。図１に示されているように、この画像処理装置１は、画像入力部１０と、画像処理部２０と、画像出力部３０とを有している。以下、本実施形態では、解像度が６００ｄｐｉである２５６階調の多値画像を解像度が２４００ｄｐｉである２値画像に変換して出力する場合について説明する。

図１の画像入力部１０は、例えばスキャナや、ネットワークに接続されたＩ／Ｆとプリントジョブを処理する処理装置等であり、処理対象の多値画像を本発明の画像処理部２０へ引渡すものである。本実施形態では、処理対象の多値画像は２５６階調であるから、画像入力部１０は、上記多値画像の画素値として０から２５５までのいずれかの整数値を画像処理部２０へ引渡す。

画像処理部２０は、後述する誤差拡散処理を行って上記多値画像を上記２値画像へ変換するものである。より詳細に説明すると、画像処理部２０は、図２に示されているように、上記多値画像の各画素毎に上記２値画像を形成する４×４の微画素を対応させ、その１６個の微画素のうち、画像入力部１０から引渡された画素値に基づいて算出される数分の微画素を塗潰すことによって、上記多値画像を上記２値画像へ変換するものである。例えば、画像処理部２０は、画像入力部１０から引渡された画素値が０〜１５の範囲の値である場合には、上記１６個の微画素の全てを塗潰さないことで、その濃度を表現し、例えば上記画素値が１６〜３１の範囲の値である場合には、上記１６個の微画素のうち、１つの微画素を塗潰すことで、その濃度を表現する。このように、画像処理部２０は、上記画素値が１６増加する度に塗潰す微画素の数を１つ増加させて、その画素値を２値で表現する。そして、図１に示す画像処理装置１は、画像処理部２０によって変換された２値画像を画像出力部３０によって印刷用紙等の記録媒体上に電子写真方式等で形成させることによって画像処理を完了する。尚、塗潰す微画素の数の決定に際し、画素値が０〜７の場合に微画素の全てを塗潰さないように、システムに応じて、範囲と塗潰し個数は変更可能である。

図１に示す画像処理装置１が行う誤差拡散処理が従来の誤差拡散処理と異なっている点は、図２に示すように、上記多値画像において互いに隣接する画素Ａ、Ｂ、ＣおよびＤに対応する微画素を各画素の画素値に応じて塗潰す際に、各画素で塗潰される微画素（以下、ドットとも呼ぶ）が他の画素で塗潰された微画素と網点を形成するように塗潰す点である（以下では、このようにして集められたドットをクラスタとも呼ぶ。）。本実施形態では、このようにしてクラスタ（すなわち、網点）を形成することにより、そのクラスタの大きさと周期が電子写真方式で再現可能な大きさと周期に維持され、前述した電子写真方式に特有な問題点を解消することが可能になる。なお、本実施形態では、多値画像にて互いに隣接する４つの画素に対応する微画素でクラスタを構成する場合について説明するが、クラスタを構成する画素の数が４に限定されるものではないことは言うまでもない。また、本実施形態では、電子写真方式で画像を形成する場合について説明するが、印刷においても程度が異なるが同様の問題があり、電子写真方式に限定されるものではないことは言うまでもない。以下では、本発明に係る画像形成装置に特有な誤差拡散処理を実現する画像処理部２０を中心に説明する。尚、以下では注目画素の画素値および上記補正画素値を特に分ける必要がない場合には多値データと記す。

（Ａ−２：画像処理部２０の構成）
図３は、画像処理部２０の構成例を示すブロック図である。図３に示されているように、画像処理部２０は、パターンマッチング部２１０と、多値量子化部２２０と、誤差フィルタ２３０とを有している。

パターンマッチング部２１０は、図１３に示されているように、メモリ２１１とパターンを決定するパターン決定部２１２とを含んでおり、前述した画像入力部１０に入力された画素（以下、注目画素）の周辺に位置する処理済み画素（以下、処理済み周辺画素：例えば、図４においては、画素Ｘが注目画素であり、画素Ｋ、Ｌ、ＭおよびＮが周辺処理済み画素である）の塗潰しパターンに基づいてその注目画素の塗潰しパターンを特定するものである。

ここで、塗潰しパターンを図５に示した４種類として、より詳細に説明する。上記メモリ２１１には、処理済み周辺画素の各々の塗潰しパターンを示すデータが格納されている。このパターンマッチング部２１０のパターン決定部２１２は、上記メモリ２１１の格納内容に基づいて、注目画素が、図２に示す画素Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの何れに対応する画素であるかを特定し、その特定結果を、注目画素に対応する多値データと所定の閾値との比較結果に応じて変更し、決定したパターンに応じた信号（以下、パターン信号）を多値量子化部２２０へ出力する。具体的には、パターンマッチング部２１０は、図４の画素Ｋ、Ｌ、ＭおよびＮの塗潰しパターンが何れもパターン５１０と異なる場合には、パターンマッチング部２１０は、注目画素の塗潰しパターンをパターン５１０と特定する。なお、注目画素が多値画像の１行目或いは１列目に位置する画素である場合には、余白部分を処理済み周辺画素と見なしてその注目画素の塗潰しパターンを特定すれば良いことは言うまでもない。逆に、図４の画素Ｎがパターン５１０で塗潰されていた場合には、パターンマッチング部２１０は、画素Ｘ（すなわち、注目画素）の塗潰しパターンをパターン５２０と特定する。また、図４の画素Ｌがパターン５１０で塗潰されていた場合には、パターンマッチング部２１０は、注目画素の塗潰しパターンをパターン５３０と特定する。そして、図４の画素Ｋがパターン５１０で塗潰されていた場合には、パターンマッチング部２１０は、注目画素の塗潰しパターンをパターン５４０と特定する。このように、塗潰しパターン５２０、５３０および５４０は、図４に示す画素Ｋ、ＬおよびＮの何れかがパターン５１０で塗潰されていることに従属して特定されるものである。一方、パターン５１０は、周辺処理済み画素に対応して塗潰された微画素とは独立に、新たにクラスタを形成することを示す塗潰しパターンである。次に、パターンマッチング部２１０は、特定されたパターンのうち、パターン５１０に対して、注目画素に対応する多値データと所定の閾値との比較結果に応じてパターン５１０を発生させるか否かを決定する。これにより、新たにクラスタを形成するか否かが決定され、パターン５１０を発生させない場合には、全白を示す信号値である“（０）”のパターン信号を出力する。ここで、所定の閾値としては、周辺画素の多値データから算出した値や多値データに応じた固定値、さらには、乱数などや、値ではなく所定のＦｌａｇの“０”または“１”によって判定する方法など、公知の手法を利用可能である。なお、本実施形態では、パターンマッチング部２１０は、注目画素の塗潰しパターンをパターン５１０と特定した場合には、信号値が“（１）”であるパターン信号を、パターン５２０と特定した場合には、信号値が“（２）”であるパターン信号を、パターン５３０と特定した場合には、信号値が“（３）”であるパターン信号を、パターン５４０と特定した場合には、信号値が“（４）”であるパターン信号を出力するものとする。

多値量子化部２２０は、図１４に示されているように、注目画素に対応する微画素のうち塗潰す微画素の個数を算出する算出部２２１と、その算出結果と上記パターン信号の示す塗潰しパターンとに基づいて注目画素に対応する微画素を塗潰す２値化部２２２と、２値化部２２２にて生じた量子化誤差を算出する誤差演算部２２３などで構成される。また、２値化部２２２には、パターン信号に対応する閾値マトリクスを格納するメモリがあり、パターン信号に応じて随時閾値マトリクスが読み出される。

この多値量子化部２２０は、注目画素の多値データと、上記パターン信号の示す塗潰しパターンと、に基づいて注目画素に対応する微画素を塗潰し２値化するためのものである。またさらに、２値化により生じた量子化誤差を算出するためのものである。より詳細に説明すると、算出部２２１は、注目画素の多値データと、パターンマッチング部２１０から出力されたパターン信号と、に基づいて、後述する数１または数２にしたがって、塗潰す微画素の個数を算出する。２値化部２２２は、算出部２２１によって算出された個数とパターンマッチング部２１０から出力されたパターン信号に対応する閾値マトリクスとに基づいて塗潰す微画素の配置を特定し、塗潰すものである。

図６は、２値化部２２２内のメモリに格納されている閾値マトリクスの一例を示す図であり、閾値マトリクス６１０はパターン５１０に、閾値マトリクス６２０はパターン５２０に、閾値マトリクス６３０はパターン５３０に、閾値マトリクス６４０はパターン５４０に夫々対応している。図６に示されているように、マトリクス６１０、６２０、６３０および６４０には、１〜１６までの閾値が１つずつ各々固有の順番で配置されている。これらの閾値は算出部２２１にて算出された個数に応じて塗潰される微画素の配置を示している。例えば、パターンマッチング部２１０より引渡されたパターン信号の信号値が“（１）”であり、後述する数１により塗潰すべき微画素の個数が３であると算出されると、閾値の値が１〜３に対応する微画素が塗潰されることになる。そして、上記誤差演算部は、塗潰した微画素の数を前述した多値画像における画素値に換算し、その換算結果と上記補正画素値との差を上述した量子化誤差として算出し、誤差フィルタ２３０により後続して処理される画素へ拡散する。

［Ｂ．動作］
次いで、本実施形態に係る画像処理装置１が行う動作のうち、その特徴を顕著に示す動作について図面を参照しつつ説明する。

画像処理部２０は、画像入力部１０から注目画素の画素値を引渡されると、その画素値をパターンマッチング部２１０へ引渡す。また、パターンマッチング部２１０は、メモリ２１１の格納内容を参照し、処理済み周辺画素に対応する塗潰しパターンに基づいて注目画素に対応する微画素の塗潰しパターンを特定し、その特定結果に応じたパターン信号を多値量子化部２２０へする。以下、パターンマッチング部２１０が行う動作について図７に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

図７に示されているように、パターンマッチング部２１０は、上記多値データを受け取ると、先ず注目画素が“Ａ”または“Ｄ”の位置か判定する（ステップＳＡ１）。パターンマッチング部２１０は、ステップＳＡ１の判定結果が“Ｙｅｓ”である場合には、後述するステップＳＡ２の処理を行い、逆に、ステップＳＡ１の判定結果が“Ｎｏ”である場合には、ステップＳＡ７の処理を行う。

ステップＳＡ１の判定結果が“Ｙｅｓ”である場合に後続して実行されるステップＳＡ２では、上記注目画素に対応した多値データが所定の閾値よりも小さいか否かを判定する。そして、ステップＳＡ２の判定結果が“Ｎｏ”である場合には、さらに画素位置を判定する（ステップＳＡ４）。ステップＳＡ２の判定結果が“Ｙｅｓ”である場合には、パターンマッチング部２１０は、上記注目画素に対応するパターン信号をパターン（０）、すなわち、微画素を全て塗潰さないパターンに決定する（ステップＳＡ３）。ステップＳＡ２の判定結果が“Ｎｏ”である場合に後続して実行されるステップＳＡ４においては、パターンマッチング部２１０は、注目画素の画素位置が“Ａ”であるか否かを判定する。そして、その判定結果が“Ｙｅｓ”である場合には、注目画素の画素位置は“Ａ”になり、対応したパターン（１）に決定される（ステップＳＡ５）。逆に、ステップＳＡ４の判定結果が“Ｎｏ”である場合には、パターン（４）に決定される（ステップＳＡ６）。

ステップＳＡ１の判定結果が“Ｎｏ”である場合に後続して実行されるステップＳＡ７では、パターンマッチング部２１０は、注目画素の位置が“Ｂ”であるかを判定する。この判定結果が“Ｙｅｓ”である場合には、パターン（２）に決定される（ステップＳＡ８）。また、この判定結果が“Ｎｏ”である場合には、パターン（３）に決定される（ステップＳＡ９）。

以上のように決定されたパターンは、パターン信号として、多値量子化部２２０へ出力されるとともに、次画素以降のパターンマッチング処理に用いるパターンとして記憶される（ステップＳＡ１０）。

以上の処理によって、ランダムな配置のクラスタを構成することが可能となるが、例外が生じるケースがある。すなわち、図４の画素Ｋ、Ｌ、ＭおよびＮの塗潰しパターンのうち、画素ＭおよびＮの塗潰しパターンがパターン５１０の場合である。この場合に、図１２に示す市松パターン１２１０に対応するパターン信号が出力される。また、注目画素のパターンがパターン５４０と特定された際にも、ステップＳＡ２の処理と同様に、注目画素に対応した多値データが所定の閾値よりも小さいか否かを判定することで、市松パターン１２２０を発生させることができる。

次に多値量子化部２２０の動作について説明する。多値量子化部２２０では、パターンマッチング部２１０から出力されたパターン信号に基づき、２値化部２２２に内蔵されたメモリから対応する閾値マトリクスを読み出し、この閾値マトリクスに含まれている閾値のうち、算出部２２１にて算出された数値以下の閾値に該当する微画素が塗り潰されることになる。

算出部２２１では、数１または数２にしたがって塗潰す微画素の数を算出するとともに、算出した微画素の数を２値化部２２２および誤差演算部２２３に引渡す。尚、本実施形態では、数１はパターン（１）の場合に用いられ、数２はパターン（２）〜（４）の場合に用いられる。

（数１） Ｚ＝（Ｙ＋８）／１６
ただし、数１において、Ｙは注目画素を処理する前の２値化処理にて生じた量子化誤差と注目画素の画素値とを加算して得られる補正画素値であり、８および１６は、２５６階調の多値画像の１画素を４×４の１６個の微画素のオン・オフに変換する場合に用いる係数である。これらの係数は処理対象の入力画像の階調および解像度と、出力である２値画像の解像度とに応じて定まる値である。なお、算出部２２１は、数１の計算結果が非整数になった場合には、その算出結果を超えない整数値に丸めるものとする。例えば、補正画素値の値が１６である場合には、Ｚの値は“１．５”になるが、多値量子化部２２０は、この値を“１”に丸め、１個分の微画素を塗潰す。また、数１の計算結果が負の値になった場合には、多値量子化部２２０は、その算出結果を“０”に丸め、数１の算出結果が１６を超える場合には、その算出結果を“１６”に丸める。

（数２） Ｚ＝Ｘ＋（Ｙ＋８）／１６
ここで、数２が数１と異なっている点は、Ｘが加算されている点とＹが注目画素の多値データとなっている点とである。数２のＸは、−１６〜１６の範囲の整数であり、注目画素の多値データに基づいて算出される値である。例えば、図８に示すように、低濃度域では、オフセットを正の値にすることにより、塗潰す微画素の数を増加させることができる。これにより、塗潰された微画素の孤立に起因して生じるドットの消失を回避することが可能になる。また、高濃度域では、オフセットを負の値にすることによって、図９に示されているように、ドットの潰れを回避することが可能になる。なお、上記オフセットにより加算された分の濃度は、量子化誤差として未処理の周辺画素に拡散されるため、画像全体での濃度は保存される。

しかしながら、上記オフセットを無条件に加算してしまうと、トーンジャンプを引き起こしてしまう虞がある。例えば、画素Ａに対応する６個の微画素が塗潰されている状況下で、画素Ｂ、ＣおよびＤの画素値が１２８〜１４３の範囲にある場合に、オフセットの値を０にしてしまうと、各々８個の微画素が塗潰される（図１０（ａ）参照）。これに対して、オフセットの値を常に１にしてしまうと、図１０（ｂ）に示されるように画素Ｂ、ＣおよびＤに対応して塗潰される微画素は各々９個になり、これは、注目画素の画素値が１４４である場合に塗潰される微画素の数に相当する。このように、無条件にオフセットを行ってしまうと、画素Ａ、Ｂ、ＣおよびＤで形成するクラスタ内で塗潰される微画素の数が一気に３個増加し、トーンジャンプが発生してしまう。

そこで、本実施形態では、画素Ｂ、ＣおよびＤの画素値が１２８〜１４３である場合には、以下に述べるアルゴリズムにしたがってオフセットを算出することにより、画素値が４増加する毎に何れかの画素で塗潰される微画素の数が１増加するようにオフセットの値を定めている。具体的には、算出部２２１は、画素Ｂ、ＣおよびＤの画素値が１３２〜１３５の範囲内である場合には、数２の計算を行うことに先立って、０〜１の範囲で乱数を１つ発生させ、画素値を微画素の数である１６で割った剰余値に応じて、上記乱数との比較により、ヒットする確率が高くなるように設定し、ヒットした場合にのみオフセットの値を＋１にセットし、他の場合には０にセットする。その結果、画素Ｂ、ＣおよびＤの何れか１つについてのみ微画素が１つ余分に塗潰され、図１０（ｃ）に示すような状態になる。これにより、トーンジャンプの発生を回避しつつ濃度の再現性を向上させることが可能になる。

誤差演算部２２３では、算出部２２１で算出した塗潰し微画素の数を多値画像における画素値に換算し、その換算結果と上記補正画素値との差である量子化誤差を誤差フィルタ２３０へ引渡す。このようにして誤差フィルタ２３０に引渡された量子化誤差は、後続の画素を処理する際に誤差拡散される。

２値化部２２２では、前述のようにパターンマッチング部２１０から出力されたパターン信号に基づき、閾値マトリクスを内部メモリより呼び出し、算出部２２１で算出された塗潰し微画素の数と比較することで、微画素の塗潰し位置を特定し塗潰すとともに、２値化された塗潰し画素を出力する。以降画像処理部２０は、処理対象の多値画像を形成する全ての画素について上述した処理を施し、その多値画像の２値化を完了する。

以上に説明したように、本実施形態に係る画像処理装置１によれば、図５に示すような塗潰しパターンを用いることによって、塗潰される微画素を集めてクラスタを構成し電子写真方式で再現可能な大きさにすることが可能になる。なお、上述した実施形態では、低濃度域でドットの消失が発生することを回避するために、図５に示す塗潰しパターンを用いて、多値画像において互いに隣接する４つの画素に対応する微画素をクラスタを構成するように塗潰す場合について説明した。これと同様に、高濃度域では、図１１に示す４つの塗潰しパターンを用いて、塗潰されない微画素でクラスタを構成させ、ドットの潰れによる濃度の再現の悪化を回避することも可能である。また、注目画素の濃度値に応じて、図５に示す塗潰しパターンと図１１に示す塗潰しパターンとを切替えて用いるとしても良いことは勿論である。これにより、高濃度域または低濃度域におけるドットの潰れや消失を解消し、濃度の再現性を向上させることが可能になる。トーンジャンプの発生を回避することが可能になるといった効果を奏する。

［Ｃ．変形］
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明した、係る形態を以下に述べるように変形しても良いことは勿論である。

（Ｃ−１：変形例１）
上述した実施形態では、注目画素に対応する微画素の塗潰し個数を算出する際に、その注目画素の画素値に量子化誤差を加算して得られる補正画素値、または注目画素の画素値により、塗潰すべき微画素の個数を算出する場合について説明した。しかしながら、上記画素値、さらに、所定の乱数または所定のアルゴリズムにしたがって生成される擬似乱数（例えば、Ｍ系列の擬似乱数）を加算して画素値を算出し、その画素値から塗潰すべき微画素の数を算出するとしても勿論良い。このような乱数または擬似乱数を加算することにより、周期的に同一個数の微画素が塗潰されることによって生じるワームを回避することが可能になるといった効果を奏する。

（Ｃ−２：変形例２）
上述した実施形態では、上記多値データと所定の閾値とを比較することで、新たにクラスタを形成するか否かを決定する場合について説明したが、多値データとして上記補正画素値と注目画素の画素値とを所定の条件で切替えて使い分けるとしても良い。また、多値画像を形成する画素毎に制御フラグを定めておき、その制御フラグに“１”がセットされている場合には、その画素の画素値には拘わりなく、新たにクラスタを形成しないようにしたり、逆に、形成するとしても良い。このようにすると、各画素毎にその変換態様を意図的に制御することが可能になる。

（Ｃ−３：変形例３）
上述した実施形態では、図５に示すパターン５１０とクラスタを構成するためのパターンとして、５２０、５３０および５４０を用いる場合について説明した。しかしながら、これら３つのパターンの他に、参照したＭとＮ画素にパターン５１０が存在した場合には、パターン５２０や５３０に代えて、図１２に示すパターン１２１０を用いたり、多値データが所定の閾値よりも大きい場合には、パターン５４０に代えて図１２に示すパターン１２２０を用いるとしても勿論良い。また、高濃度域を処理する場合には、パターン１２１０に代えてパターン１２３０を用い、パターン１２２０に代えてパターン１２４０を用いるようにすれば良い。図１２に示すような市松パターンを用いることにより、クラスタを分割して形成することが可能になり、各クラスタの出現周期をランダムにすることが可能になる。これにより、周期的な図柄を有する画像を出力する場合に、図柄の周期とクラスタの周期とが干渉して生じる原稿モアレの発生を回避することが可能になるといった効果を奏する。

（Ｃ−４：変形例４）
上述した実施形態では、本発明に係る画像処理装置に特有な誤差拡散処理をハードウェアモジュール（パターンマッチング部、多値量子化部および誤差フィルタ）により実現する場合について説明したが、ソフトウェアモジュールで実現するとしても良いことは勿論である。具体的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの制御部に図７に示すフローチャートに示す誤差拡散処理を行わせるプログラムと図６に示す閾値マトリクスとをコンピュータ装置に記憶させておくことによって、このコンピュータ装置に上述した実施形態に係る画像処理装置と同一の機能を付与することが可能になる。

本発明の１実施形態に係る画像処理装置１の構成例を示すブロック図である。 同画像処理装置１にて、多値画像の１画素と２値画像の微画素の配列との対応を示す図である。 同画像処理装置１の画像処理部２０の構成例を示す図である。 注目画素と処理済み周辺画素の位置関係を示す図である。 同パターンマッチング部２１０に格納されているパターンテーブルの表す塗潰しパターンの一例である。 各塗潰しパターンに対応する閾値マトリクスの一例を示す図である。 同画像処理部２０が行う誤差拡散処理の流れを示すフローチャートである。 低濃度域におけるオフセット処理の一例を示す図である。 高濃度域におけるオフセット処理の一例を示す図である。 注目画素の濃度に応じたオフセット処理の一例を示す図である。 高濃度域用の塗潰しパターンの一例である。 変形例３に係るサブパターンの一例を示す図である。 本発明の１実施形態に係る画像処理装置１のパターンマッチング部２１０の構成例を示す図である。 本発明の１実施形態に係る画像処理装置１の多値量子化部２２０の構成例を示す図である。

符号の説明

１０…画像入力部、２０…画像処理部、３０…画像出力部、２１０…パターンマッチング部、２２０…多値量子化部、２３０…誤差フィルタ。

Claims (5)

1. 画素値が多値である入力画像を、該入力画像よりも画素サイズが小さい微画素を用いて２値化する画像処理装置において、
   前記入力画像から処理対象である注目画素の画素値に基づいて、塗潰す微画素の数を算出する算出手段と、
   前記注目画素に対応する微画素の塗潰しパターンを、少なくとも処理済み周辺画素に対応する微画素の塗潰しパターンに基づいて決定する塗潰しパターン決定手段と、
   前記算出手段による算出結果と前記塗潰しパターン決定手段により決定された塗潰しパターンとに応じた所定の閾値パターンにしたがって前記注目画素に対応する微画素を塗潰す２値化手段と、
   前記算出手段による算出結果を前記入力画像における画素値に換算し、前記注目画素より前の２値化処理で生じた量子化誤差と前記注目画素の画素値とにより算出された補正画素値とその換算結果との差を前記量子化誤差として算出する誤差算出手段と
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記算出手段は、前記補正画素値に基づいて塗潰す微画素の数を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記算出手段は、前記塗潰しパターン決定手段により決定された塗潰しパターンと前記注目画素の画素値とに基づいて塗潰す微画素の数を補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記注目画素の画素値に基づいて、高濃度域用の塗潰しパターンと、低濃度域用の塗潰しパターンとを使い分ける
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
5. コンピュータ装置に、
   画素値が多値である入力画像を、該入力画像よりも画素サイズが小さい微画素を用いて２値化させるプログラムにおいて、
   前記入力画像から処理対象である注目画素の画素値に基づいて、塗潰す微画素の数を算出する算出機能と、
   前記注目画素に対応する微画素の塗潰しパターンを、処理済み周辺画素に対応する微画素の塗潰しパターンに基づいて決定する塗潰しパターン決定機能と、
   前記算出機能による算出結果と前記塗潰しパターン決定機能により決定された塗潰しパターンとに応じた所定の閾値パターンにしたがって前記注目画素に対応する微画素を塗潰す２値化機能と、
   前記算出機能による算出結果を前記入力画像における画素値に換算し、前記注目画素より前の２値化処理で生じた量子化誤差と前記注目画素の画素値とにより算出された補正画素値とその換算結果との差を前記量子化誤差として算出する誤差算出機能と
   を実現させるプログラム。

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