JP2007208639A - 画像処理方法、画像処理装置、画像記録装置、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】粒状性・階調性・テクスチャ・安定性などを考慮したディザ設計問題を自動最適化する。
【解決手段】適応度算出手段２は、ディザマトリックスの階調に応じた出力レベルを用いてディザの粒状性、階調性、安定性、テクスチャなどの複数の特性を評価することにより適応度を求める。複数の評価特性は鮮鋭性とスクリーン角の方向性であり、２値パターン画像のフーリエ変換後の画像を円周方向に積分することによりディザの持つ線数を求め、放射方向に積分することによりディザの持つスクリーン角の方向性を求める。適応度選択手段３は、最も適応度の高いディザマトリックスを選択して出力手段４に出力する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、多値画像データを高精細かつ高階調に印刷処理するための画像処理方法、画像処理装置、画像記録装置（画像形成装置）、プログラムおよび記録媒体に関する。

スキャナやディジタルカメラ等の入力装置で読み取った多値画像データをプリンタやディスプレイ等の出力装置に出力する画像入出力システムがある。その際に、入力装置で読み取った多値（例えば８ビット精度ならば２５６階調）の画像データを出力装置が出力可能な階調数の画像データに変換し、擬似的に連続階調を表現する方法として、擬似中間調処理がある。

中でも出力装置がドットのＯＮ／ＯＦＦのみの２値しか表現できないときには中間調画像を２値化して疑似中間調の画像を作成する。このような擬似中間調作成手段としては、閾値のマトリクス（ディザマトリクス）テーブルに従って画像を２値化していく各種ディザ法が広く用いられている。また３値以上の階調数にも適用した多値ディザ処理もある。ディザ処理は入力値とディザマトリクスの入力画素位置に応じた閾値で比較演算を行うだけであり高速処理が可能である。

ディザ設計は次のように行われる。所望するディザの線数と角度に応じて基本マトリクス（以下、セル）が求められる。セルで表現できる階調数は少ない場合が多く、かつ、計算機で処理するには形状が矩形となることが好ましい。よって複数のセルを組み合わせて周期的かつ矩形となるようにスーパーセルを設計する。

また、セル内のドットをどの順番で成長させるかでディザの特性は大きく異なる。一般的にディザの成長させ方としてベイヤー型・重心保存型・渦巻き型・万線型などがある。経験則により、ドットが安定しているインクジェット等にはベイヤー型、電子写真のように現像電位変動によって現像されるドットが変化する場合には重心保存・渦巻き型や万線型のほうがよいとされてきた。また、上記セル内のドット成長順の設計はディザ設計者の経験則または幾何学的な規則をもとに行われてきた。

ところで、電子写真やインクジェット等のプリンタで出力された画像をスキャナで取り込んだ画像、またはシミュレーションで作成した画像をフーリエ空間に変換し各種フィルタを用いることで、出力された画像の画質を数値化し定量評価が行えるようになってきた。

特許文献１は、入力画像データの着目画素の近傍画素データの状態に応じて、複数種類のドット反射率分布データの中から着目画素に対するドット反射率分布データを選択し、各画素に対して選択されたドット反射率分布データを用いて、画像記録装置に入力画像データを与えた場合に出力されるであろう画像の反射率分布を算出することで、シミュレーション画像を得ることができる技術である。

特許文献２は、ＲＭＳ粒状度などの評価法は写真における粒状性評価から発展した方式であって、絵柄に関わらず処理の周期性が知覚される疑似中間調画像に対して有効ではないという課題に対し、ディザの周期性を考慮した粒状性を評価する手法に関する技術である。また、特許文献３は、ある階調のディザパターンとそれを平滑化処理したものを周波数変換し、両者から周波数成分の差分値を求め、差分値に対して、人間の視覚系のマルチチャンネルモデルに基づく複数の空間フィルタ群で重み付けることでディザのテクスチャを評価する手法に関する技術である。

出力機によってはハイライト部のドット再現の不安定性やドットゲイン入力値と出力されるパッチの平均濃度の関係はハイライト部からダーク部まで線形とならない場合がある。このような場合はハイライト部とダーク部の平均濃度から得られる階調と平均濃度の一次式を用いて、各階調の理想的な平均濃度とのずれを求めることで階調性を評価することができる。また、事前に階調と平均濃度の一次式より各階調における平均ドット数を求めておき、階調性を評価することができる。

電子写真のように現像電位変動や駆動振動によるバンディング等の不具合があるが、このような課題に対してはドットを集中させることで影響を受けにくくなることが経験的にわかっている。特許文献１のようなシミュレーション画像やディザから得られる２値画像よりドットの周囲長を求めることで安定性を評価することができる。

これらのシミュレーション画像や評価法を用いることで準最適化ができるようになってきた。特許文献４は遺伝的アルゴリズム（以下、ＧＡ）や確率的アニーリングのような準最適化手法を用いて粒状性を良好にするディザマトリックス最適化手法が開示されている。特許文献５では電子写真のシミュレーション画像とＧＡによるディザマトリックス最適化手法が開示されている。

また、特許文献６は乱数により生成したディザをフーリエ空間において、所定のスクリーン線数に相当する通過帯域の空間フィルタリング処理を行うことにより、従来のＡＭスクリーンに近いドットが集中した形状でありながら非周期的であり、非周期的でありながらドットの連結性が高いディザマトリクスを生成する手法が開示されている。特許文献６を用いて作成したディザマトリクスは非周期的であるため、４版を組み合わせた場合においても各版の干渉、いわゆるモアレが生じることはない。

特開２００１−１２７９９７号公報 特開２００２−２４５４６５号公報 特開２００４−２７２５６５号公報 特開平７−１７７３５１号公報 特開２０００−１５２００４号公報 特開２００２−１１２０３１号公報

ディザマトリクスの自動最適化において、現像電位変動や駆動振動によるバンディング等の不具合対策として安定性を重視するとドットが集中するようになり、線数が低下、すなわち鮮鋭性が劣化してしまう。また、多版を用いた印刷においてはモアレを良好にするためにスクリーン角を設定している。ＧＡや模擬アニーリング法などを使用してディザマトリクスを自動最適化すると、所望するスクリーン角と異なるディザが生成され、モアレを良好にすることが難しい。

そこで、ディザマトリクスの自動最適化において、所望するディザの線数、すなわち鮮鋭性と所望するスクリーン角、すなわち方向性を維持させる機能が必要となってきた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、
本発明の目的は、粒状性・階調性・テクスチャ・安定性などを考慮したディザ設計問題を自動最適化できる画像処理方法、画像処理装置、画像記録装置、プログラムおよび記録媒体を提供することにある。

特に、請求項１、２記載の発明は、ディザマトリクスの自動最適化において、所望するディザの線数とスクリーン角を維持したＮ値ディザマトリックス最適化が行われることを目的とする。

また請求項３記載の発明は、所望するディザの線数を検知することを目的とする。

また請求項４記載の発明は、所望するディザのスクリーン角を検知することを目的とする。

また請求項５記載の発明は、ディザマトリクスの自動最適化において、全階調、又は複数の階調において所望するディザの線数とスクリーン角を維持したＮ値ディザマトリックス最適化が行われることを目的とする。

また請求項６記載の発明は、検査する複数の階調を中濃度部と限定することで処理を高速化することを目的とする。

また請求項７記載の発明は、検査する複数の階調を等間隔に設定することで処理を高速化することを目的とする。

また請求項８記載の発明は、検査する複数の階調を検査毎に乱数により設定することで処理を高速化することを目的とする。

また請求項９記載の発明は、検査した階調において所望する鮮鋭性かつ方向性を維持していないディザを排除することを目的とする。

また請求項１０記載の発明は、中濃度部において所望する鮮鋭性かつ方向性を維持し、他の階調においても多くの階調において所望する鮮鋭性かつ方向性を維持するディザを得ることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかる画像処理方法、画像処理装置、画像記録装置、プログラムおよび記録媒体では、ディザマトリクスの自動最適化において、所望するディザの線数、すなわち鮮鋭性と所望するスクリーン角、すなわち方向性を維持させる機能を加えることで良好な画質のディザマトリクスを得るものである。

かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、与えられたＭ値からＮ値（Ｍ＞Ｎ≧２）ディザマトリックスのある階調に応じたＮ値ディザ出力レベルを計算により求めるＮ値ディザパターン生成工程と、複数の階調における前記Ｎ値ディザパターンを用いてＮ値ディザの複数の特性を評価する評価工程と前記複数の評価よりＮ値ディザマトリックス情報の適応度を求める工程と、前記適応度に基づいてＮ値ディザマトリックスを変化させる最適化工程とを備えた画像処理方法において、前記複数ある評価特性の少なくとも１つは鮮鋭性とスクリーン角の方向性のいずれか、又は両方であることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、与えられたＭ値からＮ値（Ｍ＞Ｎ≧２）ディザマトリックスのある階調に応じたＮ値ディザ出力レベルを計算により求めるＮ値ディザパターン生成工程と、複数の階調における前記Ｎ値ディザパターンを用いてＮ値ディザの複数の特性を評価する評価工程と前記複数の評価よりＮ値ディザマトリックス情報の適応度を求める工程と、前記適応度に基づいてＮ値ディザマトリックスを変化させる最適化工程とを備えた画像処理方法において、前記複数ある評価特性の少なくとも１つは鮮鋭性とスクリーン角の方向性のいずれか、又は両方であり、前記最適化工程が生成したＮ値ディザマトリクスが所望する鮮鋭性または方向性でない場合は、鮮鋭性または方向性の評価値を悪くすることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、Ｎ値ディザパターンをフーリエ変換し、フーリエ変換後の画像を円周方向に積分し、前記積分結果の極大値が所望の線数と一致、またはそれ以上であるかを判定することを特徴としている。

請求項４記載の発明は、Ｎ値ディザパターンをフーリエ変換し、フーリエ変換後の画像を放射方向に積分し、前記積分結果の極大値が所望の角度と一致しているかを判定することを特徴としている。

請求項５記載の発明は、与えられたＭ値からＮ値（Ｍ＞Ｎ≧２）ディザマトリックスのある階調に応じたＮ値ディザ出力レベルを計算により求めるＮ値ディザパターン生成工程と、複数の階調における前記Ｎ値ディザパターンを用いてＮ値ディザの複数の特性を評価する評価工程と前記複数の評価よりＮ値ディザマトリックス情報の適応度を求める工程と、前記適応度に基づいてＮ値ディザマトリックスを変化させる最適化工程とを備えた画像処理方法において、前記複数ある評価特性の少なくとも１つは鮮鋭性とスクリーン角の方向性のいずれか、又は両方であり、前記鮮鋭性と前記方向性は全階調、又は複数の階調のみを検査することを特徴としている。

請求項６記載の発明は、検査する複数の階調において、前記複数の階調は全階調を出力した画像の明度分布８０％以下の中濃度部の階調であることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、検査する複数の階調において、前記複数の階調は全階調においてほぼ等間隔に分散した階調であることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、検査する複数の階調において、前記複数の階調は検査を行うたびに乱数によりｍ（ｍ≧１）個の階調を選択し、選ばれたｍ個の階調であることを特徴としている。

請求項９記載の発明は、検査する複数の階調において、１階調でも所望する鮮鋭性かつ所望する方向性を満足しないディザは排除することを特徴としている。

請求項１０記載の発明は、検査する全階調において、全階調を出力した画像の明度分布８０％以下の中濃度部の階調を重点区間とし、残りの階調を許容区間とし、重点区間の全階調において所望する鮮鋭性かつ所望する方向性を満足し、許容区間において所望する鮮鋭性かつ所望する方向性を満足する階調が多いディザを良好なディザとすることを特徴としている。

請求項１１記載の発明は、最適化工程は遺伝的アルゴリズムであることを特徴としている。

本発明のディザマトリクスの自動最適化において、所望するディザの線数、すなわち鮮鋭性と所望するスクリーン角、すなわち方向性を維持させる機能を加えることで良好な画質のディザマトリクスを得ることができる。

特に請求項１、２記載の発明は、ディザマトリクスの自動最適化において、所望するディザの線数とスクリーン角を維持したＮ値ディザマトリックスの最適化を行うことができる。

また請求項３記載の発明は、所望するディザの線数を検知することができる。

また請求項４記載の発明は、所望するディザのスクリーン角を検知することができる。

請求項５記載の発明は、ディザマトリクスの自動最適化において、全階調、又は複数の階調において所望するディザの線数とスクリーン角を維持したＮ値ディザマトリックスの最適化を行うことができる。

また請求項６記載の発明は、検査する複数の階調を中濃度部と限定することで処理を高速化することができる。

また請求項７記載の発明は、検査する複数の階調を等間隔に設定することで処理を高速化することができる。

また請求項８記載の発明は、検査する複数の階調を検査毎に乱数により設定することで処理を高速化することができる。

また請求項９記載の発明は、検査した階調において所望する鮮鋭性かつ方向性を維持していないディザを排除することができる。

また請求項１０記載の発明は、中濃度部において所望する鮮鋭性かつ方向性を維持し、他の階調においても多くの階調において所望する鮮鋭性かつ方向性を維持するディザを得ることができる。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。

実施例１：
図１は、本発明のＮ値ディザマトリックス最適化処理（画像処理）のフローチャートを示す（特に、本発明に特徴的な設計処理を行う処理部のフローチャートを示す）。また、図１は、最適化手段として遺伝的アルゴリズム（以下ＧＡ）を用いた場合のフローチャートである。２値ディザを最適化する場合を例にして本実施例を説明する。例えば、特許文献５に示すように遺伝子を定義することでディザマトリクスをＧＡを用いて最適化を行う。

ステップＳ１０１より開始し、ステップＳ１０２では、与えられた初期値を複数個体複製し、複製したそれぞれの個体に変異、すなわちディザマトリクスに変化を与える。ステップＳ１０３では、複数の個体それぞれの適応度を求める。ステップＳ１０３における適応度の求め方は後述する（図２）。ステップＳ１０４において複数の個体それぞれの適応度で順位をつける。ステップＳ１０５において終了判定を行う。終了条件は所望した世代進化させたか、最も適応度の良好な個体が所望した値に達したか、または、所定の時間が経過したかなどのいずれかである。ステップＳ１０５における終了判定はＹｅｓであればステップＳ１０７へ進み、ＮｏであればステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６では、適応度の順位に基づき交叉や複製・変異などを行い新世代の個体を構成させて、ステップＳ１０３へ戻る。ステップＳ１０７では計算終了時における最も適応度の高い個体を準最適解として選択してステップＳ１０８で終了する。図１１は、本発明のＮ値ディザマトリックス最適化装置の構成を示す。１はディザマトリクスを入力する入力手段、２は適応度を算出する適応度算出手段、３は適応度の高い個体を選択する適応度選択手段、４は最適なディザマトリクスを出力する出力手段である。

図２は、図１のステップＳ１０３において複数の個体それぞれの適応度を順次求めるフローチャートを示す。ステップＳ２０１より開始し、ステップＳ２０２において、ある階調ｔの２値パターン画像を作成する。図３に示すようなディザで、階調値が５０の場合、図４に示すような２値パターンを作成する。

ステップＳ２０３では、２値パターン画像を用いて粒状性を求める。粒状性は、特許文献２に示すように画像を周波数変換し、周波数スペクトルの周波数成分を人間の視覚システムの感度関数で重み付けされた値の積分値を求め、この積分値を階調ｔにおける粒状性とする。

ステップＳ２０４では、２値パターン画像と図５に示すＬＵＴを用いて階調性を求める。図５に示すＬＵＴは、図６に示すように、ハイライト部とダーク部の平均濃度から得られる階調と平均濃度の一次式となるような、各階調と各階調の理想的な平均ドット数のＬＵＴである。ある階調ｔにおける平均ドット数をａ（ｔ）、２値パターンに含まれるドットｏｎとなる数をＮ（ｔ）、ディザの全ドット数をＤとして、ドットｏｎの出力値を２５５とし、ある階調ｔにおける階調誤差Ｅ（ｔ）を式（１）のように求め、階調誤差Ｅ（ｔ）を階調ｔにおける階調性とする。

Ｅ（ｔ）＝２５５×｜ａ（ｔ）−（Ｎ（ｔ）／Ｄ）｜ （１）
ステップＳ２０５では、２値パターン画像を用いてテクスチャレベルを求める。テクスチャレベルは、特許文献３に示すように、２値パターン画像とそれを平滑化処理したものを周波数変換し、両者から周波数成分の差分値を求め、差分値に対して、人間の視覚系のマルチチャンネルモデルに基づく複数の空間フィルタ群で重み付けた値の積分値を求め、この積分値を階調ｔにおけるテクスチャレベルとする。

ステップＳ２０６では、２値パターン画像を用いて安定性を求める。安定性は２値パターン画像に含まれるドットの周囲長を求め、周囲長を階調ｔにおける安定性とする。

ステップＳ２０７では、２値パターン画像をフーリエ変換し、フーリエ変換後の画像を図７に示すように円周方向に積分する。積分した結果の極大値が所望する線数と同じ位置に存在すれば階調ｔにおける鮮鋭性Ｌ（ｔ）＝０、存在しなければＬ（ｔ）＝１とする。

ステップＳ２０８では、２値パターン画像をフーリエ変換し、フーリエ変換後の画像を図８に示すように放射方向に積分する。積分した結果の極大値が所望する角度と同じ位置に存在すれば階調ｔにおける方向性ａ（ｔ）＝０、存在しなければａ（ｔ）＝１とする。

ステップＳ２０９において階調ｔが指定された階調に達したかを終了判定を行う。今、最適化するディザマトリクスが２５６階調から２値への量子化に用いるディザマトリクスであれば、２５６階調すべてに対して粒状性・階調性・テクスチャレベル・安定性を調べてもよいし、２５６階調のうち指定した数階調のシミュレーション画像のみを調べてもよい。ステップＳ２０９における終了判定はＹｅｓであればステップＳ２１１へ進み、ＮｏであればステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２１０では階調ｔを変化させてステップＳ２０２へ戻る。

ステップＳ２１１では粒状度を計算する。粒状度は各階調における粒状性の合計値とする。ステップＳ２１２では階調度を計算する。階調度は各階調における階調性の合計値とする。ステップＳ２１３ではテクスチャ度を計算する。テクスチャ度は各階調におけるテクスチャレベルの合計値とする。ステップＳ２１４では安定度を計算する。安定度は各階調における安定性の合計値とする。ステップＳ２１５では鮮鋭度を計算する。鮮鋭度は各階調における鮮鋭性の合計値とする。ステップＳ２１６では方向度を計算する。方向度は各階調における方向性の合計値とする。ステップＳ２１７では適応度を計算する。適応度は粒状度・階調度・テクスチャ度・安定度・鮮鋭度と方向度の合計値とし、ステップＳ２１８で終了する。

次に、ディザマトリクスの自動最適化において、本発明の上記した処理により、所望する鮮鋭性と方向性を維持することができる点を以下説明する。

図２のステップＳ２０７やステップＳ２０８において、ステップＳ２０２で求めた２値パターンをフーリエ変換している。フーリエ変換により得られる周波数空間では実空間の特性が反映される。実空間、ここでは図４に示すような２値パターンをフーリエ変換すると、周波数空間において２値パターンの鮮鋭性や方向性に応じた位置に複数の極値をもつことになる。

具体的に鮮鋭性において、線数が低いディザであれば、フーリエ変換後の画像は原点近傍、図７において図の左下部近傍に、線数が高いディザであれば原点から離れた箇所に、ディザの線数、すなわち鮮鋭性に応じた位置に極値を多数保持することになる。同様に、方向性において、ディザのスクリーン角と同じ角度にフーリエ変換後の極値を多数保持する。

よって、フーリエ変換後の画像を円周方向に積分すればディザの持つ線数を検知することができ、放射方向に積分すればディザの持つスクリーン角の方向性を検知することができる。このようにして、線数と角度を検知することができるので、所望する鮮鋭性と方向性を維持するかどうかを判定することができる。一般にディザの線数は高いほうがディザのテクスチャが人間の目に視覚しにくくて良好となるので、所望する線数と一致しなくても、所望する線数より高い場合は一致と同等にしてもよい。

４版を重ね合わせたカラーの場合、モアレを考慮しなければならない。モアレを良好にするには各版のスクリーン角を設ける。多版用ディザの自動最適化においてスクリーン角と線数を固定としたほうが好ましい。処理時間を短くするために線数と角度のいずれか一方だけを検知してもよい。白黒印刷の場合、人間の視覚特性からスクリーン角は４５°が好ましいが、角度を限定しないで所望する線数を維持しているかどうかだけで自動最適化を行ってもよい。

実施例２：
実施例１を用いればディザマトリクスの自動最適化において、所望するディザの線数、すなわち鮮鋭性と所望するスクリーン角、すなわち方向性を維持しているか否かを判定することができるが、実施例１では、次の２点の問題が解決できない。１点目は、実施例１では、ディザの持つ全階調において均等に線数と角度を評価してしまうことである。電子写真用ディザにおいて安定性のために、あるセルで２〜３個のドットをまとめて成長させる方法を採ると、ハイライト部において所望する線数や角度を維持できない場合がある。また、実施例１では、ハイライト部において所望の線数を維持しないディザと中濃度部において所望の線数を維持しないディザを同等に扱ってしまう。グラデーション画像を出力した場合、ハイライト部とダーク部において所望の線数と角度を維持していなくても視覚的に許容できるが、中濃度部において線数と角度が変化していることは視覚的に好ましくない。２点目は、全階調を評価するために処理に時間がかかる。

実施例２は、ディザマトリクスの自動最適化において、所望するディザの線数、すなわち鮮鋭性と所望するスクリーン角、すなわち方向性を維持させる機能を高速かつ中濃度部で維持する実施例である。

図９は、図２のステップＳ２１５において鮮鋭度を求めるフローチャートを示す。ステップＳ９０１より開始し、ステップＳ９０２において階調ｔが重要区間・許容区間のいずれの階調かどうかを判定する。ここで重要区間・許容区間とは、図１０に示すような区間である。許容区間はハイライト部とダーク部の区間であり、重要区間は許容区間をのぞく中濃度部である。ステップＳ９０２における判定がＹｅｓであればステップＳ９０３へ進み、ＮｏであればステップＳ９０４へ進む。ステップＳ９０３では階調ｔにおける鮮鋭性Ｌ（ｔ）が１であるかどうか、すなわち、所望する線数であるかないかを判定する。鮮鋭性Ｌ（ｔ）＝０であれば所望する線数であり、鮮鋭性Ｌ（ｔ）＝１であれば所望する線数ではない。判定がＹｅｓであればステップＳ９０４へ進み、ＮｏであればステップＳ９０５へ進む。ステップＳ９０５ではエラーフラッグを出力し、ステップＳ９０９で終了する。ここでエラーフラッグとは図１のステップＳ１０６で確実に淘汰させるための信号である。

ステップＳ９０４では、鮮鋭度ＳｕｍＬ（ｔ）に階調ｔにおける鮮鋭性Ｌ（ｔ）を加算し、ステップＳ９０６へ進む。ステップＳ９０６において階調ｔが指定された階調に達したかを終了判定を行う。ここで指定された階調は図２のステップＳ２０９で判定した階調数と同一でも同一でなくてもよい。ステップＳ２０９で調べた階調の内のいくつかの階調のみを検査するだけでもよい。ステップＳ９０６における終了判定はＹｅｓであればステップＳ９０８へ進み、ＮｏであればステップＳ９０７へ進む。ステップＳ９０７では階調ｔを変化させてステップＳ９０２へ戻る。ステップＳ９０８では鮮鋭度ＳｕｍＬ（ｔ）を出力してステップＳ９０９で終了する。

図２のステップＳ２１６において、方向度は鮮鋭度と同様に、図９に示すフローにおいて鮮鋭性Ｌ（ｔ）と鮮鋭度ＳｕｍＬ（ｔ）を方向性Ａ（ｔ）と方向度ＳｕｍＡ（ｔ）として求める。

次に、ディザマトリクスの自動最適化において、本発明の上記した処理により、所望する鮮鋭性と方向性を維持することができる点を以下説明する。

図９のステップＳ９０２において、重要区間と許容区間とに分けて線数・角度を維持しているかどうかを判定している。重要区間となる中濃度部において所望の線数を１階調でも満たさないディザはステップＳ９０５でエラーフラッグとして出力され、図１のステップＳ１０６で確実に淘汰されるので、中濃度部において所望の線数を維持するディザのみが生成されることになる。

図９のステップＳ９０６において、階調ｔが指定された階調に達したかを終了判定する。ここで指定された階調は図２のステップＳ２０９で判定した階調数と同一でも同一でなくてもよい。ステップＳ２０９では全階調を調べたとしても、図９のステップＳ９０６においては重要区間だけを検査するようにすれば処理時間は早くなる。

ステップＳ９０３において、鮮鋭性Ｌ（ｔ）＝１となるものはステップＳ９０５へ進むことになるので、鮮鋭度ＳｕｍＬ（ｔ）は重要区間の鮮鋭性Ｌ（ｔ）＝０の合計であり、０となる。しかしながら、許容区間においては鮮鋭性Ｌ（ｔ）＝１となることを許しているので、許容区間も検査する場合は鮮鋭度ＳｕｍＬ（ｔ）は０とは限らない。鮮鋭度ＳｕｍＬ（ｔ）が小さい値をとるということは、許容区間における多くの階調において多数の所望する線数となっていることを示す。よってステップＳ９０８から出力される鮮鋭度ＳｕｍＬ（ｔ）は低ければ低いほど良い値として図２のステップＳ２１７において適応度を計算する。同様に方向度ＳｕｍＡ（ｔ）も低ければ低いほど良い値としている。

図１０に示す重点区間と許容区間は印刷機や所望するディザに応じて設定すればよい。安定性を重視したディザを設計したい場合は、ハイライト部は所望の線数や角度とならなくても各セルで十分のドットをまとめて成長させるほうがよいため、ハイライト部の許容区間は多くなる。これに対して、インクジェットプリンタのように、ハイライト部から安定した印刷機であれば少しでも所望の線数となるように許容区間を少なくしてもよい。電子写真やインクジェットプリンタといった一般的な印刷機において出力原稿の明度分布で８０％程度の中濃度部において線数・角度を維持しているほうが好ましい。また、ハイライト部とダーク部の許容区間の大きさは同一でなくてもよい。

実施例２の変形例を以下に示す。図９に示すフローチャートにおいて全階調を検査しているが、図１０に示す重点区間のみを検査してもよい。この場合、ハイライト部やダーク部における安定性のために所望する線数より低くても、角度が異なるディザが生成される可能性があるが、処理を高速化できる。また、重点区間のみを検査するとしても多くの階調が含まれているので、全階調において８階調毎、１６階調毎と等間隔の階調毎に線数・角度を検査してもよい。この場合、指定した階調部のみしか線数・角度を維持していないので高速であるが、検査する階調間において線数・角度が維持されているか分からないという欠点もある。

そこで、各個体の検査において、図９のフローチャートが呼び出されるごとに検査する階調を乱数により選択するようにしてもよい。乱数により検査する階調が毎回異なれば個体を進化させる過程において、検査する階調間における線数・角度を維持している可能性が高くなる。

その他の実施例を以下に示す。図２に示すフローチャートでは、ステップＳ２０２で２値パターン画像を求めているが、ステップＳ２０２において、ある階調ｔのシミュレーション画像を作成する。シミュレーション画像は特許文献１に開示されているように入力画像データの着目画素の近傍画素データの状態に応じて、複数種類のドット反射率分布データの中から着目画素に対するドット反射率分布データを選択し、各画素に対して選択されたドット反射率分布データを用いて、画像記録装置に入力画像データを与えた場合に出力されるであろう画像の反射率分布を算出することで、シミュレーション画像を求める。シミュレーション画像を基に粒状性・階調性・テクスチャレベルや安定性を求める。

実行時間を比較すれば２値パターンを求める方がシミュレーション画像を求めるより圧倒的に高速である。これに対して、シミュレーションであれば想定した出力環境に近い画像を、平均濃度、マシンの駆動ノイズなどを含めた画像により忠実なディザマトリクスの最適化を行うことができる。

また、図１のフローチャートは、２値ディザマトリクスの自動最適化のフローチャートであるが、３値、４値に応じたシミュレーション画像を用いることで、多値ディザマトリクスの自動最適化を行うことも可能である。３値、４値といった多値ディザマトリクスの自動最適化をパターンを用いて行う場合、図２のステップＳ２０６の安定性を求める計算を、ドットの周囲長からドットの表面積とすることで成り立つ。

また、本発明のディザマトリクスの自動最適化において、適応度が粒状度・階調度・テクスチャ度・安定度という４個の評価項目からなるが、これを変更してもよい。実行時間によっては安定度やテクスチャといった評価項目を減らしてもよいし、モアレや鮮鋭性といった評価項目を増やしてもよい。

また、本発明のディザマトリクスの自動最適化処理により作成したディザマトリクスを用いて電子写真プリンタやインクジェットのような様々な方式の印刷機に用いる中間調画像を作成することができる。

なお、本発明により得られたディザを複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムや、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。

また、本発明の目的は、前述した実施形態で得られたディザで量子化する機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述したディザの機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

本発明のＮ値ディザマトリックス最適化処理のフローチャートを示す。 適応度算出のフローチャートを示す。 ディザの例を示す。 階調値５０の２値パターンを示す。 各階調とその理想的な平均ドット数のＬＵＴを示す。 入力値と平均濃度の関係を示す。 フーリエ変換後の画像を円周方向に積分する図を示す。 フーリエ変換後の画像を放射方向に積分する図を示す。 鮮鋭度を求めるフローチャートを示す。 階調値における重点区間と許容区間を示す。 本発明のＮ値ディザマトリックス最適化装置の構成を示す。

符号の説明

１ 入力手段
２ 適応度算出手段
３ 適応度選択手段
４ 出力手段

Claims (15)

1. 与えられたＭ値からＮ値（Ｍ＞Ｎ≧２）ディザマトリックスのある階調に応じたＮ値ディザ出力レベルを計算により求めるＮ値ディザパターン生成工程と、複数の階調における前記Ｎ値ディザパターンを用いてＮ値ディザの複数の特性を評価する評価工程と、前記複数の評価よりＮ値ディザマトリックス情報の適応度を求める工程と、前記適応度に基づいてＮ値ディザマトリックスを変化させる最適化工程とを備えた画像処理方法において、前記複数の評価特性の少なくとも１つは鮮鋭性とスクリーン角の方向性のいずれか、または両方であることを特徴とする画像処理方法。
2. 与えられたＭ値からＮ値（Ｍ＞Ｎ≧２）ディザマトリックスのある階調に応じたＮ値ディザ出力レベルを計算により求めるＮ値ディザパターン生成工程と、複数の階調における前記Ｎ値ディザパターンを用いてＮ値ディザの複数の特性を評価する評価工程と、前記複数の評価よりＮ値ディザマトリックス情報の適応度を求める工程と、前記適応度に基づいてＮ値ディザマトリックスを変化させる最適化工程とを備えた画像処理方法において、前記複数の評価特性の少なくとも１つは鮮鋭性とスクリーン角の方向性のいずれか、または両方であり、前記最適化工程が生成したＮ値ディザマトリクスが所望する鮮鋭性または方向性でない場合は、鮮鋭性または方向性の評価値を悪くすることを特徴とする画像処理方法。
3. 前記鮮鋭性の評価は、前記Ｎ値ディザパターンをフーリエ変換し、フーリエ変換後の画像を円周方向に積分し、前記積分結果の極大値が所望の線数と一致、またはそれ以上であるかを判定することを特徴とする請求項１または２記載の画像処理方法。
4. 前記方向性の評価は、前記Ｎ値ディザパターンをフーリエ変換し、フーリエ変換後の画像を放射方向に積分し、前記積分結果の極大値が所望の角度と一致しているかを判定することを特徴とする請求項１または２記載の画像処理方法。
5. 与えられたＭ値からＮ値（Ｍ＞Ｎ≧２）ディザマトリックスのある階調に応じたＮ値ディザ出力レベルを計算により求めるＮ値ディザパターン生成工程と、複数の階調における前記Ｎ値ディザパターンを用いてＮ値ディザの複数の特性を評価する評価工程と、前記複数の評価よりＮ値ディザマトリックス情報の適応度を求める工程と、前記適応度に基づいてＮ値ディザマトリックスを変化させる最適化工程とを備えた画像処理方法において、前記複数の評価特性の少なくとも１つは鮮鋭性とスクリーン角の方向性のいずれか、または両方であり、前記鮮鋭性と方向性は全階調または複数の階調のみを検査することを特徴とする画像処理方法。
6. 前記複数の階調は、全階調を出力した画像の明度分布８０％以下の中濃度部の階調であることを特徴とする請求項５記載の画像処理方法。
7. 前記複数の階調は、全階調においてほぼ等間隔に分散した階調であることを特徴とする請求項５記載の画像処理方法。
8. 前記複数の階調は、検査毎に乱数によりｍ（ｍ≧１）個の階調を選択し、選ばれたｍ個の階調であることを特徴とする請求項５記載の画像処理方法。
9. 前記複数の階調において、１階調でも所望する鮮鋭性かつ所望する方向性を満足しないディザは排除することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の画像処理方法。
10. 前記検査する全階調において、全階調を出力した画像の明度分布８０％以下の中濃度部の階調を重点区間とし、残りの階調を許容区間とし、重点区間の全階調において所望する鮮鋭性かつ所望する方向性を満足し、許容区間において所望する鮮鋭性かつ所望する方向性を満足する階調が多いディザを良好なディザとすることを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
11. 前記最適化工程は遺伝的アルゴリズムであることを特徴とする請求項１、２または５記載の画像処理方法。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像処理方法により作成されたＮ値ディザマトリクスを用いたことを特徴とする画像処理装置。
13. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像処理方法により作成されたＮ値ディザマトリクスを用いたことを特徴とする画像記録装置。
14. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像処理方法をコンピュータに実現させるためのプログラム。
15. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像処理方法をコンピュータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

Images