JP2008283269A - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 画質、ロバスト性を兼ね揃えた大容量の多重化方式を提供する。
【解決手段】 画像情報に付加情報を多重化する画像処理装置において、前記画像情報を多階調の第１の量子化レベルに擬似階調処理し、該疑似階調処理時に前記付加情報の一部を多重化する第１の多重化処理手段と、前記第１の多重化処理手段により疑似階調処理された第１の量子化値を更に少ない階調の第２の量子化レベルに擬似階調処理し、該疑似階調処理時に前記付加情報の一部を多重化する第２の多重化処理手段とを有することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像に付加情報を多重化する画像処理に関するものである。

従来、付加情報の多重化と疑似階調処理の冗長性とを結び付けた多重化方式が提案されている（特許文献１、特許文献２）。

特許文献１の多重化方式は、組織的ディザ法にて２値化する際に、同一階調を表すディザマトリクスの中から何れか一つを選定することによって画像信号中にデータを混入するものである。また、特許文献２の多重化方式は、カラーのディザパターン法を用いて、その配列により付加情報を多重化するものである。

また、高いロバスト性が期待できる多重化方法が提案されている（特許文献３）。特許文献３の多重化方式は、誤差拡散法の量子化閾値を振幅変調し、変調の周期性を多重化する符号に基づき所定ブロック単位に切り替えることによって印刷画像中に付加情報を多重化するものである。多重化された付加情報の復号は、所定ブロック単位に特定周波数帯域の電力が大きくなることを利用して、所定帯域毎の直交変換係数を相対比較することにより対応する符号を特定していく。特許文献３の多重化方式は、特許文献１、特許文献２とは異なり、微細なドットの正確な位置やドットの間隔のような位相情報に復号精度が大きく左右されるわけではない。誤差拡散法の量子化周波数よりも低周波に相当する複数の帯域に多重化する為、多少のドットのヨレやインク滴の滲み等の耐性は強く、高いロバスト性が期待できる。
特開昭６３−２１４０６７号公報 特開平０１−２９２９６５号公報 特開２００１−１４８７７８号公報

しかしながら、特許文献３の多重化方式は、多重化する帯域は量子化周波数よりも低周波帯になる為に、特許文献１、特許文献２の多重化方式よりも紙上での視覚的な画質劣化は目立ちやすくなる。画質劣化を避けるには所定ブロック単位に多重化する符号量を減らすことで対処できるが、その場合には多重化可能な情報量は限られてくる。

デジタルデータの普及に伴い紙上に多重化できる付加情報の情報量増加が要求されているが、従来のいかなる多重化方式も、画質、ロバスト性を兼ね揃えた好適な大容量の多重化は実現できなかった。

本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、画質、ロバスト性を兼ね揃えた大容量の多重化方式を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の画像処理装置は以下の構成を備える。すなわち、画像情報に付加情報を多重化する画像処理装置において、
前記画像情報を多階調の第１の量子化レベルに擬似階調処理し、該疑似階調処理時に前記付加情報の一部を多重化する第１の多重化処理手段と、
前記第１の多重化処理手段により疑似階調処理された第１の量子化レベルを更に少ない階調の第２の量子化レベルに擬似階調処理し、該疑似階調処理時に前記付加情報の一部を多重化する第２の多重化処理手段とを有することを特徴とする。

また、上述の目的を達成するために、本発明の画像処理方法は以下の構成を備える。すなわち、画像情報に付加情報を多重化する画像処理方法において、
前記画像情報を多階調の第１の量子化レベルに擬似階調処理し、該疑似階調処理時に前記付加情報の一部を多重化する第１の多重化処理工程と、
前記第１の多重化処理工程により疑似階調処理された第１の量子化レベルを更に少ない階調の第２の量子化レベルに擬似階調処理し、該疑似階調処理時に前記付加情報の一部を多重化する第２の多重化処理工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、画質、ロバスト性を兼ね揃えた大容量の多重化方式を提供することができる。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。なお、以下の実施の形態はあくまで例示であり、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

（本実施形態）
図１は、本実施形態である画像処理装置のブロック構成図である。この装置は、同図に示すように、画像情報を処理するホストコンピュータ（以下、ホストという）１００を備える。また、この装置は、画像原稿を読みとって画像情報を生成するスキャナ１１０、通信回線を介して画像情報を受信する通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２０、ＬＡＮを介して画像情報を受信するＬＡＮインターフェース１３０を備える。また、この装置は、画像情報を画像として表示するＬＣＤ、ＰＤＰ、ＦＥＤ、或いは、ＣＲＴなどのディスプレイ１４０を備える。また、この装置は、画像情報を画像として記録用紙などの記録媒体に出力するプリンタ１５０、画像処理に必要な種々のマンマシン操作を行うキーボード（ＫＢ）１６０、マウス１７０を備える。

ホスト１００は、画像処理や通信制御処理などを行うＣＰＵ、制御プログラムなどを格納するＲＯＭ、画像情報を格納したり画像処理のための作業領域として用いるＲＡＭを有している。また、ホスト１００は、大容量のデータを格納するハードディスク、光磁気ディスク、また、種々の周辺機器を接続するためのインターフェースを有している。

また、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２０が受信するデータはファクシミリデータでも良いし、インターネットを介して入力するデジタル画像情報でも良い。

また、プリンタ１５０は基本的にはホスト１００とのインターフェースとなるプリンタコントローラとプリンタエンジンから構成されている。そのプリンタエンジンはインクジェット方式に従うプリンタエンジンでも良いし、電子写真方式に従うプリンタエンジン、或いは、他の記録方式に従うエンジンでも良い。

以上のような構成の画像処理装置は、例えば、上記構成から通信インターフェースやＬＡＮインターフェースを取り外し、ディスプレイとキーボードとマウスなどを操作パネルとしてまとめると単体の複写機として構成できる。また、ＬＡＮインタフェースを取り外し、ディスプレイとキーボードとマウスなどを操作パネルとしてまとめ、通信インタフェースをファクシミリ専用のインタフェースとするならば、単体のファクシミリとして構成できる。また、パソコンをホストとして採用し、上記の機器を周辺機器として接続するなら、画像処理システムを構成することができる。

図２は、画像処理装置の構成を示すブロック図である。図２中、破線で囲んだブロックはプリンタ１５０を示している。

２００は入力端子を示し、ホストコンピュータ１００からの多階調の画像情報が入力される。この画像情報は、例えば、ＪＰＥＧの画像フォーマットに適合させて符号化されているデータ系列である。

２０２はＪＰＥＧ復号化部を示し、ＪＰＥＧフォーマットの画像情報を復号化して画像情報を画素単位の輝度（Ｙとする）、色差成分（Ｃｒ、Ｃｂとする）の情報に変換する。

２０３は色変換部を示し、輝度色差成分をプリンタのインク成分に色分解する手段である。Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂの各色成分からインク成分であるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに変換する方法は演算を用いる方法、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いる方法等、様々な公知技術がある。また、直接Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂ成分からインク成分に分解するのではなく、一度、ＲＧＢ成分に変換した後にインク成分に変換しても良い。

２０１は入力端子を示し、２００にて入力される画像情報とは別の情報を入力する。別の情報は、例えば音声情報や、テキスト文書情報、２００にて入力される画像に関する著作権、撮影日時、撮影場所、撮影者等の諸情報、また、全く別の画像情報等、様々な応用が考えられる。

２０４は付加情報量制御部を示し、入力した付加情報の情報量を基に、第一多重化処理部２０５（第１の多重化処理部）にて多重化させる符号と第二多重化処理部２０６（第２の多重化処理部）にて多重化させる符号とに分離する。第一多重化処理部２０５、第二多重化処理部２０６ともに、擬似階調処理と同時に付加情報の多重化処理をも実現する。すなわち、疑似階調処理時に付加情報の多重化処理を行う。

出力された印字物は、スキャナ２０７を用いて印字物上の情報を読み取られる。そして、付加情報分離装置２０８によって、印字物中に埋め込まれた付加情報を分離し、出力端子２０９に出力する。

図３は、図２の第一多重化処理部２０５の構成を示すブロック図である。３００は多値誤差拡散部を示し、入力された画像情報を誤差拡散法を用いた疑似階調処理することによって、入力階調数よりも少ない量子化レベル（第１の量子化レベル）に変換し、複数画素の量子化値によって面積的に階調性を表現する。誤差拡散処理についての詳細は後述する。３０１はブロック化部を示し、入力された画像情報を所定領域単位に区分する。このブロック化は矩形でも良いし、矩形以外の領域に区分しても良い。３０２は量子化条件制御部を示し、３０１にてブロック化した領域単位で量子化条件を変更、制御する。量子化条件制御部３０２は、入力端子１０１で入力された付加情報に基づき、ブロック単位で量子化条件が制御される。

３１０は、ＣＰＵ３１１、ＲＯＭ３１２、ＲＡＭ３１３などからなる制御部である。ＣＰＵ３１１は、ＲＯＭ３１２に保持された制御プログラムに従って、上述した各構成の動作、及び処理を制御する。ＲＡＭ３１３は、ＣＰＵ３１１の作業領域として使用される。

図４は、誤差拡散処理部３００の詳細な構成を示すブロック図である。

いま、量子化値が２値である誤差拡散処理を例にして説明する。４００は加算器を示す。加算器４００では、入力された画像情報の注目画素値と既に２値化された周辺画素の分配された量子化誤差が加算される。量子化条件制御部３０２からの量子化閾値と誤差の加算された加算結果とを比較部４０１にて比較し、所定の閾値よりも大きい場合には１を、それ以外では０を出力する。例えば、８ビットの精度で画素の階調を表現する場合には、最大値である２５５と最小値である０で表現するのが一般的である。いま、量子化値が１の時に、紙上にドット（インク、トナー等）が印字されると仮定する。４０２は減算器を示し、量子化結果と前述した加算結果との誤差を算出し、誤差配分演算部４０３に基づいて、今後の量子化処理が施される周辺画素に誤差を配分する。誤差の配分割合は注目画素との相対的な距離に基づいて実験的に設定された誤差の配分テーブル４０４を予め所有しておき、配分テーブルに記された配分割合に基づいて誤差を分配する。図４の配分テーブル４０４は、周囲４画素分の配分テーブルを示しているが、これに限るものではない。

以上は量子化値が２値である処理例を示したが、量子化値が３値以上の場合でも基本的な処理内容は同様である。例えば３値の場合には、量子化値が０、１、２の３通り存在するため、各量子化値に対応する量子化代表値は８ビットの場合、０、１２８、２５５となる。また、量子化閾値は各量子化代表値間の中間値である６４、１９２の２種が予め設定され、周辺画素の誤差が加算された注目画素値が量子化閾値と比較されることによって所望の量子化値が出力される。

次に量子化条件制御部３０２を含む全体の動作手順について、図５のフローチャートを基に説明する。いま、量子化値は２値である例について述べる。

Ｓ５０１は、変数ｉの初期化を示す。変数ｉは垂直方向のアドレスをカウントする変数である。Ｓ５０２は、変数ｊの初期化を示す。変数ｊは水平方向のアドレスをカウントする変数である。続いてＳ５０３は、ｉ、ｊのアドレス値による判定手段であり、現在の処理アドレスであるｉ、ｊの座標が多重化処理を実行すべき領域に属しているか否かを判定している。

図６を基に多重化領域について説明する。図６は、水平画素数がＷＩＤＴＨ、垂直画素数がＨＥＩＧＨＴから成る、ひとつの画像イメージを示している。いま、この画像イメージ中に付加情報を多重化すると仮定する。画像イメージの左上を原点とし、横Ｎ画素、縦Ｍ画素でブロック化をする。本実施形態では、原点を基準点としてブロック化を行なうが、原点から離れた点を基準点として設定しても良い。この画像イメージ中に最大限の情報を多重化する場合に、Ｎ×Ｍのブロックを基準点から配置していく。すなわち、水平方向に配置可能なブロック数をＷ、垂直方向に配置可能なブロック数をＨとすると、以下の関係になる。
Ｗ＝ＩＮＴ（ＷＩＤＴＨ／Ｎ） …式１
Ｈ＝ＩＮＴ（ＨＥＩＧＨＴ／Ｍ） …式２
但し、ＩＮＴ（ ）は（ ）内の整数部分を示す。

式１、式２において割り切れない剰余画素数が、Ｎ×Ｍのブロックを複数配置した時の端部に相当し、符号多重化領域外となる。

図５中、Ｓ５０３にて、現在処理している注目画素が多重化領域外と判定された場合には、Ｓ５０４にて量子化条件Ｃが設定される。一方、多重化領域内と判定された場合には、多重化すべき付加情報を読み込む。

いま、説明を容易にする為に、付加情報をｃｏｄｅ［ ］という配列を用いて、各１ビットづつ表現するものとする。例えば付加情報を４８ビット分の情報と仮定すると、配列ｃｏｄｅ［ ］はｃｏｄｅ［０］からｃｏｄｅ［４７］まで、各１ビットづつが格納されていることになる。Ｓ５０５において、変数ｂｉｔは、以下のように配列ｃｏｄｅ［ ］内の情報を代入する。
ｂｉｔ＝ｃｏｄｅ［ＩＮＴ（ｉ／Ｍ）×Ｗ＋ＩＮＴ（ｊ／Ｎ）］ …式３
続いて、Ｓ５０６にて代入した変数ｂｉｔが１か否かを判定する。前述したように、配列ｃｏｄｅ［ ］内の情報は各１ビットずつ格納されている為、変数ｂｉｔの値も０か１かの何れかを示すことになる。Ｓ５０６にて、０と判定された場合には、Ｓ５０７にて量子化条件Ａを、１と判定された場合には、Ｓ５０８にて量子化条件Ｂを設定する。

続いてＳ５０９では、設定された量子化条件に基づいて量子化処理を行う。この量子化処理は、図３にて説明している誤差拡散法に相当する。

続いて、Ｓ５１０では水平方向変数ｊをカウントアップし、Ｓ５１１にて画像の水平画素数であるＷＩＤＴＨ未満か否かを判定し、処理画素数がＷＩＤＴＨになるまで前述の処理を繰り返す。また、水平方向の処理がＷＩＤＴＨ画素数分終了すると、Ｓ５１２にて垂直方向変数ｉをカウントアップし、Ｓ５１３にて画像の垂直画素数であるＨＥＩＧＨＴ未満か否かを判定し、処理画素数がＨＥＩＧＨＴになるまで前述の処理を繰り返す。

以上の動作手順により、Ｎ×Ｍ画素よりなるブロック単位で、量子化条件を変更することが可能になる。

続いて、量子化条件Ａ、Ｂ、Ｃの例について説明する。誤差拡散法における量子化条件は様々な因子があるが、本実施形態では量子化条件は、量子化閾値とする。量子化条件Ｃの使用は、多重化領域外である為に、量子化閾値は何でも良い。前述したように、１画素が８ビットによる階調表現で、量子化レベルが２値の場合には、最大値である２５５、及び、最小値である０が量子化代表値となるが、その中間値となる１２８を量子化閾値として設定することが多い。すなわち、量子化条件Ｃでは、量子化閾値を１２８固定とする条件にする。

量子化条件Ａ、量子化条件Ｂの使用は多重化領域内のブロックである為、量子化条件の違いによる画質の違いを生じさせなければならない。但し、画質の違いは視覚的には判別しにくいように表現し、かつ、紙上から容易に識別できなくてはならない。

図７は、量子化条件Ａ、Ｂを表した例である。図７（ａ）は、量子化条件Ａにおける量子化閾値の変化の周期を示した図である。図中、ひとつのマスを１画素分と想定し、白いマスは固定閾値、灰色のマスを変動閾値とする。すなわち、図７（ａ）の例では、横８画素、縦４画素のマトリクスを組み、灰色のマスの閾値のみ突出した値を閾値として設定する。

図７（ｂ）は、同様に、量子化条件Ｂにおける量子化閾値の変化の周期を示した図である。図７（ｂ）の例では、図７（ａ）とは異なり、横４画素、縦８画素のマトリクスを組み、灰色のマスの閾値のみ突出した値を閾値として設定する。

いま、前述したように１画素が８ビットの階調値の場合に、一例として、固定閾値として１２８、突出した閾値を１０と設定する。量子化閾値が低くなると、注目画素の量子化値が１（量子化代表値２５５）になりやすくなる。すなわち、図７（ａ）、（ｂ）ともに、図中の灰色のマスの並びで量子化値１が並びやすくなる。言い換えると、Ｎ×Ｍ画素のブロック毎に、図７（ａ）の灰色のマスの並びでドットが発生するブロックと、図７（ｂ）の灰色のマスの並びでドットが発生するブロックとが混在することになる。
量子化値が２値ではなく、３値の場合には、２５５、１２８、０が量子化代表値になるが、各量子化代表値の中間値となる６４、１９２を量子化閾値として設定することが多い。すなわち、量子化条件Ｃでは、量子化閾値を６４、１９２固定とする。

量子化条件Ａ、量子化条件Ｂでは、前述したように図７の灰色部で示した変動閾値の画素における突出した閾値を８、１３６と設定する。つまり、固定閾値の場合に比べ灰色のマスの並びで値が高い量子化代表値が並びやすくなる。本実施形態では、第一多重化処理部の多値誤差拡散処理を４値とする。

誤差拡散法における量子化閾値の多少の変更は、画質的には大きな影響を及ぼさない。組織的ディザ法においては、使用するディザパターンによって、階調表現の画質が大きく左右する。しかし、前述したような、規則的に量子化閾値の変化を与えた誤差拡散法では、あくまでも画質を決定する階調表現は誤差拡散法である。そのため、ドットの並びが多少変化したり、テクスチャの発生が変化したり等、階調表現の画質にはほとんど影響を与えないことになる。それは、量子化閾値が変化した場合でも、あくまでも信号値と量子化値との差分となる誤差は周囲画素に拡散される為、入力された信号値はマクロ的に保存される。すなわち、誤差拡散法におけるドットの並び、テクスチャの発生に関しては冗長性が非常に大きいことになる。

次に第二多重化処理部２０６について図８を用いて説明する。
８０１はパターン設定部を示し、第一多重化処理部２０５にて量子化された値、及び入力された付加情報に基づいてパターンテーブル８０２からパターン情報を入力しドットパターンを設定する。本実施形態では画素毎に第一多重化部２０５において０，１，２，３の４種の量子化値が決定され、パターン設定部に入力される。図１０にパターンテーブルの一例を示す。１ビット分の付加情報に対して２種のパターンテーブルを有している。

図１０において、符号０の時には、１０００〜１００３のテーブルが、符号１の時には１０１０〜１０１３のテーブルが選択される。それぞれ量子化値に応じて、量子化値０の時には、１０００もしくは１０１０、量子化値１の時には、１００１もしくは１０１１、量子化値２の時には、１００２もしくは１０１２、量子化値３の時には、１００３もしくは１０１３が選択される。

本実施形態のインクジェットプリンタは、多値誤差拡散処理を６００ＤＰＩ（ドットパーインチ）で量子化し、６００ＤＰＩの量子化情報を更に４×４画素に分解して２４００ＤＰＩの２値情報（第２の量子化レベル）を生成してドットのオンオフにより画像情報を表現する。本来ならば、４×４画素に分解することにより１７階調表現できるのであるが、ドットの面積率の増加や紙上でのインクの広がり、また、同時に多重化の役割も担っていることにより、４階調の表現にとどめている。

付加情報量制御部２０４は、付加情報の情報量を所定の閾値と比較することにより、適応的に第一多重化処理部２０５にて多重化すべき符号量と、第二多重化処理部２０６にて多重化すべき符号量とに分ける。本実施形態では、第一多重化処理部２０５はロバスト性が高いが、低周波帯域に多重化すべき方式である。また、第二多重化処理部２０６はロバスト性が低いが、画質劣化の少ない高周波帯域に多重化すべき方式である。

本実施形態では、予め設定した所定符号量と付加情報量との関係により以下のように制御する。
付加情報量が所定符号量以内（所定閾値以下）の場合・・・第一多重化処理部のみで多重化、第二多重化処理部は固定符号（符号０もしくは符号１）で統一
付加情報量が所定符号量を超える場合・・・第一多重化処理部で所定符号量まで多重化、超えた符号量を第二多重化処理部で多重化

すなわち、上述の規則は、第一多重化処理を優先に設定しておいて、第一多重化処理部で賄えなくなる符号量を第二多重化処理部で多重化させる。当然、付加情報量がどの程度の符号量になるのかを示す情報は付加情報のヘッダ情報として同時に多重化するのが好ましい。

インクジェットプリンタでは、一般的にデジタルデータの入力解像度と紙上出力解像度とが大きく異なっていることが多い。入力解像度は６００ＤＰＩ、もしくは１２００ＤＰＩ程度が主流であるが、出力解像度は４８００ＤＰＩ、もしくは９６００ＤＰＩが主流になっている。６００ＤＰＩの多値の画像データを４８００ＤＰＩの２値データに変換するには、幾つかの方法がある。まずは、６００ＤＰＩの多値の画像データを補間演算により４８００ＤＰＩの多値データに変換した後に擬似階調処理をする方法が考えられる。しかしこの方法は演算量が多く、メモリ増加等の観点で処理負荷的に極めて非効率的である。

次に６００ＤＰＩの多値データを直接４８００ＤＰＩの２値データに擬似階調処理をする方法がある。拡大を伴う擬似階調処理では濃度パターン法が一般的に用いられるが、濃度パターン法自体は解像感が減少し、良好な画質になりづらい。最も画質的にも処理負荷的にも好ましい方法は、６００ＤＰＩの多値データを一度多値誤差拡散法を用いて６００ＤＰＩの数階調の量子化値に減少させ、数階調の量子化値を今度は濃度パターン法を用いて４８００ＤＰＩの２値データに変換する方法である。

すなわち、本発明はこの複数回の擬似階調処理で発生する冗長性を多重化に応用しているものである。しかも、この複数回の擬似階調処理は生成する画素の周波数帯が異なる為、付加情報を多重化する周波数帯域も容易に異ならせることができる。

第一の擬似階調処理では６００ＤＰＩよりも更に低い周波数帯域に情報を多重化させ、第二の擬似階調処理では６００ＤＰＩよりも更に高い周波数帯域に情報を多重化させることができる。しかも第一の擬似階調処理は誤差拡散法、第二の擬似階調処理は濃度パターン法を用いることによって、極めて容易な構成で低周波帯、高周波帯に分離して多重化させることができる。

従来技術ではｎ値からｍ値（ｎ＞ｍ）に擬似階調処理により量子化する工程において、一度の変換で低周波、高周波の複数帯域に多重化するのは困難である。これを量子化工程を多段に分割して、第一の量子化（ｎ値からｐ値）、第二の量子化（ｐ値からｍ値）での各変換時に多重化処理を行い、しかも第二の量子化時に高解像度に分解する擬似階調処理であれば高周波帯域への多重化が実現できる。

次に、付加情報分離装置１０６について説明する。
図９は、付加情報分離装置１０６の構成を示すブロック図である。９００は、入力端子を示す。入力端子９００では、多重化印字物をスキャナで光学的に読み込まれた画像情報が入力される。使用するスキャナの解像度は、サンプリング定理によりプリンタ側よりも２倍以上の解像度が必要になる。本実施形態では４８００ＤＰＩでスキャンするものとする。

９０１は解像度変換部を示し、４８００ＤＰＩでスキャンした入力情報を６００ＤＰＩ相当に縮小する手段である。縮小方法は公知の様々な方法が考えられるが、第２実施形態では線形補間による縮小方式とする。

９０２は、分離する為のブロック化手段を示し、縮小したスキャン情報をＰ×Ｑ画素単位にブロック化をする。

図１１はＮ×Ｍ画素、及び、Ｐ×Ｑ画素単位によるブロック化の様子を示している。個々の実線で囲まれた矩形領域は、Ｎ×Ｍ画素単位でのブロック化、その中に点線で囲まれた矩形領域は、Ｐ×Ｑ画素単位でのブロック化である。

Ｐ×Ｑ画素単位のブロックは、多重化時にブロック化したＮ×Ｍ画素よりも小さくなければならない。すなわち、
Ｐ≦Ｎ、かつ Ｑ≦Ｍ …式４
の関係が成り立つ。

図１１で示したように、Ｐ×Ｑ画素単位のブロック化は、ある一定間隔毎スキップしてブロック化を行う。すなわち、多重化時のＮ×Ｍ画素よりなるブロックと想定される領域内に、Ｐ×Ｑ画素単位のブロックがひとつ内包するように各ブロック開始位置を制御する。スキップ画素数は、水平Ｎ画素分、垂直Ｍ画素分が基本となる。

図１２は、Ｎ×Ｍ画素単位によるブロックと、Ｐ×Ｑ画素単位によるブロックの大小関係を示している。Ｎ、Ｍの値は、多重化時の条件設定に依存して変化する為、Ｎ、Ｍの値が大きければ、Ｐ、Ｑの値も大きくなるように設定している（図１２（ａ）、（ｂ）参照）。

ここで、Ｐ、Ｑは、各々Ｎ、Ｍから所定の固定値を減じた値等、推定したＮ、Ｍの値に対応付けた値を予め用意しておくことが好ましい。

９０３、９０４は、それぞれ特性の異なる空間フィルタＡ、Ｂを示し、９０５は、周辺画素との積和を演算するディジタルフィルタリング手段を示している。この空間フィルタの各係数は、多重化時の量子化条件の変動閾値の周期に適応して作成する。いま、多重化装置における量子化条件の変更を図７（ａ）、図７（ｂ）の２種の周期性を用いることにより付加情報を多重化したと仮定する。その時の分離装置に使用する空間フィルタＡ９０３、空間フィルタＢ９０４の例を、図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示す。

図中、５×５画素の中央部が注目画素になり、それ以外の２４画素分が周辺画素になる。図中、空白部の画素は、フィルタ係数が０であることを表している。図から明らかな様に、図１３（ａ）、（ｂ）はエッジ強調のフィルタになっている。しかも、その強調するエッジの方向性と多重化した時の変動閾値の方向性とが一致している。つまり、図１３（ａ）は図７（ａ）に、また、図１３（ｂ）は図７（ｂ）に一致するように作成する。

９０６は、特徴量検出部を示し、空間フィルタＡ９０３、及び、空間フィルタＢ９０４によるフィルタリング手段９０５からのフィルタ後の変換値を基に、なんらかの特徴量を検出する。検出する特徴量の例として、以下のものが考えられる。
デジタルフィルタ後のブロック内の変換値の最大値
デジタルフィルタ後のブロック内の変換値の最大値と最小値の差分
デジタルフィルタ後のブロック内の変換値の分散値
本実施形態では、上記３に示した分散値を特徴量とする。９０７は、判定手段を示し、それぞれの分散値の大小比較をして、分散値が大きい方を符号と判断する。すなわち、空間フィルタＡによるフィルタリングの分散値が大きければ、印字時に量子化条件Ａで量子化されたものと推測し、反対に空間フィルタＢによるフィルタリングの分散値が大きければ、印字時に量子化条件Ｂで量子化されたものと推測する。

量子化条件は、付加情報の符号（式３のｂｉｔ）に連動している為、量子化条件が識別できるということは、多重化された符号が特定できることに相当する。すなわち、量子化条件Ａと推測された場合には、ｂｉｔ＝０、量子化条件Ｂと推測された場合には、ｂｉｔ＝１と判断できる。

一方、９００より入力されたスキャン情報はパターンマッチング手段９０８に送信され、４８００ＤＰＩの解像度のまま、符号０、及び、符号１に対応するマスクパターンを適合させて適合度合いを検知する。パターンマッチングの手法自体は公知のため、説明は省略する。符号０、及び符号１の適合度合いは判定手段９０９に送信され、いかなる符号で多重化されているのかを判断する。

９１０は付加情報判定部を示し、判定部Ａ、判定部Ｂからの判定結果を基に多重化されてきた全付加情報を生成し、多重化情報の復号が完了する。

以上の処理工程により、低周波帯、高周波帯の複数の周波数帯に多重化された情報が紙上から復号することができる。

以上説明した多重化方法、分離方法は一例であり、これに限定するものではない。分離方法では、他に直交変換を用いる方法等が考えられる。

また、量子化条件Ａ、Ｂ、Ｃ、及び、クラス分類のクラスＡ、クラスＢは一例であり、これに限るものではない。他の規則性を持たせても良いし、突出した量子化閾値をいかように配列しても良い。また、量子化条件の変更は、カウンタを用いて、水平、垂直の周期を変化させても良いし、予め規則性を設定した量子化閾値テーブルを用意し、切り替えて使用しても良い。

また、本実施形態では、付加情報の情報量に応じて第一多重化処理部２０５、第二多重化処理部２０６の符号量割り当てを制御した。この割当てを付加情報の種類（重要度）に応じて変動させても良い。低周波帯域に多重化する多重化方式はロバスト性が確保される。そのため、ロスレスが必要な（重要な）付加情報の時には第一多重化処理部での符号量を多く割り当る。一方、ロスが許容できる（ロスレスが必要な付加情報に比して重要ではない）付加情報の時には高周波帯域に多重化する第二多重化処理部に多く割り当てる制御も有効である。

また、第一多重化処理部、第二多重化処理部ともにプリンタ内に構成した。しかしながら、第一多重化処理部はホストコンピュータ内で処理し、多値誤差拡散処理された画像情報をプリンタ側に送信し、濃度パターン法を含んだ第二多重化処理をプリンタ内部で処理する構成をとることも有効である。この場合は、付加情報をプリンタ内部でも持たせる必要がある。例えばプリンタの機種番号等を多重化させるには予めプリンタ、ホストコンピュータ双方で情報を共有しておく方法も考えられる。また画像毎に異なる付加情報を多重化させる場合には、画像情報送信前に付加情報をプリンタ側に送信しておくのが好ましい。

また、本実施形態では、付加情報の情報量に応じて第一多重化処理部２０５、第二多重化処理部２０６の符号量割り当てを制御したが、画像情報の種類に応じて変動させても良い。視覚的に劣化が検知されやすい画像の場合には第二多重化処理部の符号量割り当てを多くする方法や、エッジ等が多くてロバスト性が要求される画像の場合には第一多重化処理部の符号量割り当てを多くする方法も考えられる。また、画像の局所的性質に応じて動的に変化させても良い。また、画像中の局所的な色味や使用されるインクに応じて動的に変化させても良い。例えば無彩色領域では低周波域での多重化は視覚的に目立ちやすいため、無彩色領域では高周波帯域への多重化を優先することも考えられる。

また、プリンタの使用する紙種や、プリンタ印刷時の印字プロセスモード（印字プロセス条件）に応じて変化させても良い。

また、紙上の同一領域には、第一多重化処理で多重化する符号、及び第二多重化処理で多重化処理する符号とを同一にする構成も効果的である。これは強固なロバスト性が必要な状況では有効となる。

また、本実施形態では、複数の擬似階調工程においてその都度多重化部を有することを特徴としている。前述した実施形態では２段の擬似階調処理を用いたがこれ以上でも構わない。

以上説明したように、本実施形態によれば、容易な構成で付加情報を低周波帯、高周波帯に分離して多重化できるため、画質劣化の低減、及び、ロバスト性の確保を両立させながら、付加情報量を増加させることができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置が、供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明の技術的範囲に含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。

コンピュータプログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどがある。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。その他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、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き込まれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、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、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

本実施形態の画像処理装置を示す構成図 本実施形態の画像処理装置を示すブロック図 第一多重化処理部２０５を示すブロック図 多値誤差拡散部３００を示すブロック図 量子化制御部３０２を含む多重化処理の動作手順を示すフローチャート ブロック化部３０１によるブロック化の一例を示す図 量子化条件制御３０２による量子化条件における量子化閾値変化の一例を示す図 第ニ多重化処理部２０６を示す要部ブロック図 付加情報分離装置を示す要部ブロック図 パターンテーブル８０２の一例を示す図 ブロック化部８０２によるブロック化の一例を示す図 ブロック化のブロックの大小を説明する図 空間フィルタの一例を示す図

Claims (15)

1. 画像情報に付加情報を多重化する画像処理装置において、
   前記画像情報を多階調の第１の量子化レベルに擬似階調処理し、該疑似階調処理時に前記付加情報の一部を多重化する第１の多重化処理手段と、
   前記第１の多重化処理手段により疑似階調処理された第１の量子化レベルを更に少ない階調の第２の量子化レベルに擬似階調処理し、該疑似階調処理時に前記付加情報の一部を多重化する第２の多重化処理手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
2. さらに、前記第１の多重化処理手段により多重化される前記付加情報の一部と、前記第２の多重化処理手段により多重化される前記付加情報の一部との割り当てを制御する付加情報量制御手段を有することを特徴とする画像処理装置。
3. 前記付加情報量制御手段は、前記付加情報の情報量に基づいて前記割り当てを制御することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記付加情報量制御手段は、前記画像情報の重要度に基づいて前記割り当てを制御する請求項２記載の画像処理装置。
5. 前記付加情報量制御手段は、前記画像情報の局所的性質に基づいて前記割り当てを制御する請求項２記載の画像処理装置。
6. 前記付加情報量制御手段は、プリンタ印刷時に使用するインクの種類に基づいて前記割り当てを制御する請求項２記載の画像処理装置。
7. 前記付加情報量制御手段は、プリンタ印刷時の印字プロセス条件に基づいて前記割り当てを制御する請求項２記載の画像処理装置。
8. 前記第１の多重化処理手段による処理をコンピュータ内で行い、前記第２の多重化処理手段による処理をプリンタ内で行うことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
9. 前記付加情報量制御手段は、前記付加情報の情報量が所定閾値以下の場合は、前記付加情報を全て第１の多重化処理手段により多重化される付加情報として割り当てることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
10. 前記第１の多重化処理手段は、該第１の多重化処理手段による擬似階調処理の周波数よりも低周波帯に多重化し、前記第２の多重化処理手段による擬似階調処理の周波数よりも高周波帯に多重化することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
11. 前記第１の多重化処理手段による擬似階調処理は誤差拡散法であり、前記第２の多重化処理手段による擬似階調処理は濃度パターン法であることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
12. 前記第１の多重化処理手段は、前記第１の多重化処理手段による擬似階調処理の量子化閾値を変調させることによって多重化し、前記第２の多重化処理手段は、多重化する符号、及び前記第１の多重化処理手段による擬似階調処理で量子化された量子化レベルに基づいたパターンに基づいて多重化することを特徴とする請求項１０記載の画像処理装置。
13. 画像情報に付加情報を多重化する画像処理方法において、
    前記画像情報を多階調の第１の量子化レベルに擬似階調処理し、該疑似階調処理時に前記付加情報の一部を多重化する第１の多重化処理工程と、
    前記第１の多重化処理工程により疑似階調処理された第１の量子化レベルを更に少ない階調の第２の量子化レベルに擬似階調処理し、該疑似階調処理時に前記付加情報の一部を多重化する第２の多重化処理工程とを有することを特徴とする画像処理方法。
14. 画像処理装置を制御して、請求項１から請求項１１の何れか一項に記載された画像処理装置の各手段として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
15. 請求項１３に記載されたコンピュータプログラムが記録されたことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記録媒体。

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