JP2010028786A - 画像処理方法、画像処理プログラム、画像記録システム - Google Patents

Abstract

【課題】誤差拡散処理及びディザ処理の複合型の中間調処理工程であっても、入力画像の種類が網点原稿及び連続調原稿のいずれであっても、画像品質に優れ、特に粒状感の良好なコピー画像が得られる画像処理方法、該画像処理方法を実行させるプログラム、画像記録システムを提供する。
【解決手段】多階調の入力画像を所定の閾値と比較し、２値あるいは多値の出力画像データに変換する画像処理方法において、中間調処理工程として、前記入力画像の階調区間のハイライト領域では誤差拡散処理を適用し、ミドルからシャドー領域ではディザ処理を適用し、かつ、前記誤差拡散処理又は前記ディザ処理の閾値として、前記入力画像の種類に応じて、異なる周波数特性の分散マトリクスを用いることを特徴とする画像処理方法、該画像処理方法を実行させるプログラム、前記画像処理方法を実施する装置を備える画像記録システムである。
【選択図】図１０

Description

本発明は、複写機を含むプリンタなどの記録装置における入力画像データを出力ドットパターンに変換する中間調処理工程を含む画像処理方法、及び該画像処理方法を実行させるプログラム、並びに前記画像処理方法を実施する装置を備える画像記録システムに関する。

従来、オフィス環境において使用される記録装置（コピー、ＦＡＸ、プリンタ等）の殆どは、図１（a）及び（b）に示すような電子写真方式による記録エンジンが搭載されていたが、図２（a）及び（b）に示すようなインクジェット記録エンジンの高性能化に伴い、低価格の記録装置に関しては、インクジェット記録エンジンを採用したものが市場に多く出回るようになってきている。

インクジェット記録エンジンは、電子写真記録エンジンよりも部品コストを低く抑える事ができ、且つカラー化が容易という特徴がある。また、装置立ち上げ時のウオームアップ時間を殆ど要しないことから、少部数の印刷を目的とした低価格出力機に適した記録エンジンと言える。

近年では、コスト削減意識の高まりもあり、このようなインクジェット記録エンジンを搭載したプリンタや、コピー／ＦＡＸ／プリンタを一台に集約したＭＦＰ（マルチファンクションプリンタ）の導入が盛んに行われるようになってきた。このようなインクジェット記録エンジンを備えたＭＦＰにおいては、電子写真記録エンジンを搭載したＭＦＰに比べて低コストのスキャナやコントローラが採用され、より低価格化を実現した製品が市場に出回るようになってきている。

ＭＦＰによるコピー処理としては、一般的に図３に示すような処理が行われる。コピーモードでは、入力される画像データが全てイメージデータとして取り込まれる為、高品位な出画像を得る為には、一度イメージデータを像域分離し、入力原稿の各要素（例えば、文字原稿、連続調原稿、網点原稿など）に応じた補正処理が施される（例えば、特許文献１〜３参照）。
また、入力画像データを出力ドットパターンに変換する中間調処理の工程においては、画像再現性に優れた誤差拡散処理が適用されるのが一般的である。

ところで、コストを抑えた部品構成では、処理速度と画像品質においてトレードオフの関係が強くなってくる。ホストＰＣのリソース（演算処理能力）を利用出来るプリンタとしての使用方法（プリンタモード）と異なり、コピー機としての使用方法（コピーモード）では、ＭＦＰ本体に搭載されたコントローラのみで全ての画像処理を賄う必要がある為である。例えば、画像処理コントローラに安価な製品を採用した場合、像域分離やそれに応じた補正処理の演算負荷が大きく、大幅に処理速度が低下してしまうという問題があり、像域分離の搭載自体が見送られる場合もある。しかしながら、像域分離を省略した場合、入力画像を１枚のビットマップデータとしてしか認識できないコピー処理においては、画像オブジェクト（文字、細線、イメージ、グラフィック）単位で最適化した補正処理をかける事が困難となる。

そこで低価格機では、どのような画像オブジェクトに対しても優れた画像再現性が得られる誤差拡散処理を中間調処理の方法として採用し、画質の低下を防いでいる。中間調処理の方法としては、誤差拡散処理の他にディザ処理がある。ディザ処理は、高速な処理速度が得られる一方で、ディザマトリクスと原稿画像データとの干渉から、図４（ｂ）に示す様な所謂「モアレ」が発生する。このモアレは、原稿の持つ網点成分（図４（ａ））とディザマスクパターンとの同期／非同期によって、部分的に欠落した画素が、あたかも模様のように出力画像の上に現れ、著しく画質を低下させる現象を指す。また、ドットの欠落が生じることにより、原稿の画像濃度よりも大幅に出力画像濃度が低下してしまうことがある。一方、誤差拡散処理も閾値との比較でドットのオン／オフを決定するが、原稿との差異（誤差）を、次の画素の処理に反映できるため、閾値処理でドットの欠けが生じても、近い位置にドットが補填され、原稿画像とドット欠損によるモアレの発生を防ぐ事ができる。

このように、画像品質の面では、誤差拡散処理はディザ処理よりもコピー処理に向いた中間調処理と言えるが、ディザ処理に比べて演算負荷が高く、像域分離と同様に、安価なコントローラでは中間調処理に時間がかかり、スループットに影響が出る場合がある。

このような誤差拡散処理の欠点を解消すべく、画像の階調のうち粒状性があまり問題とならないシャドー領域において分散型のディザ処理へと切り換える方法が提案されている（特許文献４参照）。

しかしながら、このような組合せを行う場合、誤差拡散処理によるパターンとディザ処理部によるパターンの違いがトーンジャンプとして認識されて問題となる場合がある。この問題に対し、誤差拡散処理の閾値にディザ処理と共通のマトリクスを使用する方法（特許文献５参照）により、パターンのズレを目立たなくする方法が考えられる。

特許第３１６４４００号公報 特開平０６−１７６１４４号公報 特開２００６−１５７３３１号公報 特開２００５−２５２８０７号公報 特許第２８７０９３４号公報

上述のような誤差拡散処理及びディザ処理の複合型の中間調処理を行う場合、純粋に誤差拡散処理だけを適用した場合よりも、得られる出力画像の画像品質、特に粒状感（ぼそつき）が悪化することがある。特に、網点で構成された入力原稿が使用された場合、ディザ処理と共通の閾値マトリクスが干渉の原因となり、出力画像の粒状感を悪化させてしまうという問題がある。

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、誤差拡散処理及びディザ処理の複合型の中間調処理工程であっても、入力画像の種類が網点原稿及び連続調原稿のいずれであっても、画像品質に優れ、特に粒状感の良好なコピー画像が得られる画像処理方法、及び該画像処理方法を実行させるプログラム、並びに前記画像処理方法を実施する装置を備える画像記録システムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
〔１〕 多階調の入力画像を所定の閾値と比較し、２値あるいは多値の出力画像データに変換する中間調処理工程を有する画像処理方法において、中間調処理工程として、前記入力画像の階調区間のハイライト領域では着目画素周辺の量子化誤差を加えて量子化を行う誤差拡散処理を適用し、ミドルからシャドー領域では入力値とディザマトリクスの一対比較により量子化を行うディザ処理を適用し、かつ、前記誤差拡散処理又は前記ディザ処理の閾値として、前記入力画像の種類に応じて、異なる周波数特性の分散マトリクスを用いることを特徴とする画像処理方法。
〔２〕 前記誤差拡散処理又は前記ディザ処理の閾値として、前記入力画像の種類が網点画像の場合には、周波数成分に低周波成分を含む分散マトリクスを用い、前記入力画像の種類が連続調画像の場合には、周波数成分の主体が高周波成分の分散マトリクスを用いることを特徴とする前記〔１〕に記載の画像処理方法。
〔３〕 前記中間調処理工程において、前記入力画像の種類を、外部からの入力操作により判断することを特徴とする前記〔１〕から〔２〕のいずれかに記載の画像処理方法。
〔４〕 前記中間調処理工程において、前記入力画像の種類を、入力画像の周波数特性により判断することを特徴とする前記〔１〕から〔２〕のいずれかに記載の画像処理方法。
〔５〕 前記中間調処理工程において、前記誤差拡散処理で量子化判定のために使用するｇ×ｈのサイズの閾値マトリクス（ただし、ｇおよびｈはいずれも２以上の整数）のサイズおよび閾値配置順と、前記ディザ処理で使用するディザマトリクスのサイズおよび閾値配置順とを共通化することを特徴とする前記〔１〕から〔４〕のいずれかに記載の画像処理方法。
〔６〕 前記中間調処理工程において、前記誤差拡散処理が適用される階調区間で使用する閾値マトリクスで取り得る閾値の振幅を、階調の増加に応じて増加させることを特徴とする前記〔１〕から〔５〕のいずれかに記載の画像処理方法。
〔７〕 前記中間調処理工程において、ドットを発生させる最小の階調レベルを１、前記誤差拡散処理から前記ディザ処理へ切り替わる階調レベルをｎとした場合、前記誤差拡散処理用の閾値マトリクスが取り得る値が、１階調目では所定の閾値に対して少なくとも±１以上の振幅を持ち、（ｎ−１）階調目では１から（ｎ−１）までの振幅を持つことを特徴とする前記〔６〕に記載の画像処理方法。
〔８〕 前記中間処理工程において、入力値が０、またはｎ以上である場合、前記ディザ処理の結果に関わらず、着目画素の量子化誤差値を０とすることを特徴とする前記〔１〕から〔７〕のいずれかに記載の画像処理方法。
〔９〕 前記〔１〕から〔８〕のいずれかに記載の画像処理方法をコンピュータ上で実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
〔１０〕 前記〔１〕から〔８〕のいずれかに記載の画像処理方法を実行する画像処理装置を少なくとも備えることを特徴とする画像記録システム。

本発明の効果として、請求項１の発明によれば、多階調の入力画像を所定の閾値と比較し、２値あるいは多値の出力画像データに変換する中間調処理工程を有する画像処理方法において、中間調処理工程として、前記入力画像の階調区間のハイライト領域では着目画素周辺の量子化誤差を加えて量子化を行う誤差拡散処理を適用し、ミドルからシャドー領域では入力値とディザマトリクスの一対比較により量子化を行うディザ処理を適用し、かつ、前記誤差拡散処理又は前記ディザ処理の閾値として、前記入力画像の種類に応じて、異なる周波数特性の分散マトリクスを用いる画像処理方法としたので、誤差拡散処理及びディザ処理の複合型の中間調処理工程であっても、入力画像が網点原稿及び連続調原稿のいずれであっても、画像品質に優れ、特に粒状感の良好なコピー画像が得られる画像記録システムを提供することができる。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の画像処理方法において、前記誤差拡散処理又は前記ディザ処理の閾値として、前記入力画像の種類が網点画像の場合には、周波数成分に低周波成分を含む分散マトリクスを用い、前記入力画像の種類が連続調画像の場合には、周波数成分の主体が高周波成分の分散マトリクスを用いる方法としたので、入力された画像が網点画像であっても、原稿と閾値マトリクスの干渉を抑え、出力画像の粒状感を改善でき、優れた品質の出力画像データが得られる。
請求項３の発明によれば、請求項１から２のいずれかに記載の画像処理方法において、前記入力画像の種類を、外部からの入力操作により判断する方法としたので、画像の周波数特性を検証する機能を持たない廉価な画像記録システムにおいても、例えばユーザに原稿の種類を入力もしくは選択させる手段を設けることによって、最適な閾値マトリクスを適用することができる。
請求項４の発明によれば、請求項１から２のいずれかに記載の画像処理方法において、前記入力画像の種類を、入力画像の周波数特性により判断する方法としたので、例えば、網点画像の特徴的な周波数特性から、入力画像の種類の情報を自動的に取得することができ、ユーザに画像の種類を選択し入力させる手間を省かせることができる。
請求項５の発明によれば、請求項１から４のいずれかに記載の画像処理方法において、前記誤差拡散処理で量子化判定のために使用するｇ×ｈのサイズの閾値マトリクス（ただし、ｇおよびｈはいずれも２以上の整数）のサイズおよび閾値配置順と、前記ディザ処理で使用するディザマトリクスのサイズおよび閾値配置順とを共通化する方法としたので、誤差拡散処理を適用する階調から、ディザ処理を適用する階調への切り替わり部において、出力ドットパターンが急変するのを防ぎ、切り替わり部が目立たない画像が得られる。
請求項６及び７の発明によれば、請求項１から５のいずれかに記載の画像処理方法において、前記誤差拡散処理が適用される階調区間で使用する閾値マトリクスで取り得る閾値の振幅を、階調の増加に応じて増加させる方法、さらに、ドットを発生させる最小の階調レベルを１、前記誤差拡散処理から前記ディザ処理へ切り替わる階調レベルをｎとした場合、前記誤差拡散処理用の閾値マトリクスが取り得る値が、１階調目では所定の閾値に対して少なくとも±１以上の振幅を持ち、（ｎ−１）階調目では１から（ｎ−１）までの振幅を持つ画像処理方法としたので、ハイライトの低階調部程、閾値マトリクスの振幅を小さくする事で、閾値マトリクス自体の規則性を弱めて網点原稿との干渉を少なくし、出力ドットの欠落による粒状感を改善する事ができ、また、ディザ処理との切換え部付近の階調では、振幅値を元のディザマスクと同だけ確保する事により、発生パターンをディザ処理に近づけ、処理の切り替わりを目立たなくすることができる。
請求項８の発明によれば、請求項１から７のいずれかに記載の画像処理方法において、入力値が０、及びｎ以上のいずれかである場合、前記ディザ処理の結果に関わらず、着目画素の量子化誤差値を０とする方法としたので、誤差拡散処理適用階調以外の入力においては、誤差算出を省略することにより、画像処理を高速化することが出来る。
請求項９の発明によれば、請求項１から８のいずれかに記載の画像処理方法をコンピュータ上で実行させる画像処理プログラムとしたので、誤差拡散処理及びディザ処理の複合型の中間調処理工程であっても、入力画像が網点原稿及び連続調原稿のいずれであっても、画像品質に優れ、特に粒状感の良好なコピー画像が得られる画像処理方法を実行させるプログラムを提供することができる。
請求項１０の発明によれば、請求項１から８のいずれかに記載の画像処理方法を実行する画像処理装置を少なくとも備えることを特徴とする画像記録システムとしたので、誤差拡散処理及びディザ処理の複合型の中間調処理工程であっても、入力画像が網点原稿及び連続調原稿のいずれであっても、画像品質に優れ、特に粒状感の良好なコピー画像が得られる画像記録システムを提供することができる。

本発明に係る画像処理方法、画像処理プログラム、画像処理方法を実施する画像処理装置、該画像処理装置を備える画像記録システムの一実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。

図３は、本発明に係る画像記録装置の一実施の形態における画像処理の流れを示す図である。具体的には、コピー機（もしくは、ＭＦＰのコピーモード）における画像処理の流れであり、一般的なプリンタと異なるのは、「ＣＭＭ」より上流の入力補正処理部である。
スキャナユニットから取り込まれた画像データを、像域分離によりオブジェクト要素毎に分解し、エッジ強調や地肌除去、色補正等、様々な補正処理を適用している。ここでオブジェクト要素とは、入力された画像データが、「文字」「細線」「イメージ」「グラフィックス」の何れに分類されるのかを指す。
一方、プリンタの場合には、ホストＰＣから入力される段階で既にこのオブジェクト毎に情報が分類されている為、後は、所定の経路に従って図５に示すような画像処理を行えばよい。

コピーの場合、入力される画像データは、全て「イメージ」データとして取り込まれる。その際、スキャナユニットの性能や、入力原稿の状態（記録品質、汚れや破損、表面光沢）等により、原稿よりも劣化した状態でデータが取り込まれる事になる。そこで、図３に示す入力補正処理部では、この劣化を補正し、オブジェクト毎の特性を強調する事で、出力時の画像品質の改善を図っている。

この入力補正処理部において、像域分離の結果は、補正処理の適用を左右する重要な情報となる。間違った分離結果は、そのまま間違った補正処理に繋がり、結果として異常画像の発生に繋がる為、像域分離には高い性能が要求される。低価格なコピー機およびＭＦＰでは、コストダウンの為に廉価なコントローラチップが搭載される事が多い。廉価なコントローラは、十分な処理能力を備えていない為、広域パターンマッチングや周波数解析等を駆使する像域分離の演算は負荷が大きく、スループットが大きく低下してしまう事になる。
そこで、低価格機においては、像域分離を省略し、最低限の補正処理（弱い平滑化や、地肌除去程度）のみを適用し、入力補正処理能力の低さを誤差拡散処理で補う構成が、一般的に採用されている。

図６はディザ処理、図７は誤差拡散処理（２値誤差拡散）についてそれぞれ示した図である。
図６に示すように、ディザ処理は、ディザマトリクスと入力データの一対比較でドットのＯＮ／ＯＦＦを決定する為、非常に処理が軽い。反面、ディザマトリクスのパターンと原稿のパターンとが干渉し、テクスチャーやモアレが発生する場合がある。
一方、図７に示すように、誤差拡散処理では、ドットのＯＮ／ＯＦＦの判定に周辺の量子化誤差を反映して演算を行う為、画素単位で入力原稿との差が生じても、その差が周辺の画素におけるドットの発生し易さとして反映される。その結果、ドットの欠け等も補填され、優れた画像再現性が得られるが、反面、演算数が多く処理速度への影響が大きくなる。

近年のコンピュータ処理能力の向上により、ホストＰＣ上で画像処理を行うプリンタとしての利用方法においては、誤差拡散処理自体は、それほど重い処理とは言えなくなってきている。しかし、スタンドアロンで使用されることが前提のコピー機としての使用方法では、本体に搭載されたコントローラで処理する必要があり、誤差拡散処理の重さは、無視できない課題となる。
そこで、本発明で扱う複合型の中間調処理では、階調区間毎にディザ処理と誤差拡散処理を切り換える事で、この演算負荷を軽減している。

図８は、階調区間のミドル領域（ミドル部）の出力ドットパターンを示した図である。濃い階調を表現する為にドットが密に発生する事で、ドットそのものの分散性や原稿網点との干渉モアレ等が目立ち難くなっている。出力ドットサイズや濃淡インクを切り替える多値出力可能な記録装置では、異なったサイズや濃度のドットを用いてミドルからシャドー階調を表現するため、更にモアレを目立ち難くする事ができ、ミドル部以降の階調では、モアレが画質に及ぼす影響が小さくなる為、モアレに弱い中間調処理方法であっても適用することができる。

図９は、大中小の３種類のドットサイズとディザ処理を用いて、多値を表現する方法について示した説明図である。図９は概念を説明するものであり、図示されたマトリクスは本発明のディザマトリクスそのものを示すものではない。
滴サイズに応じて、それぞれ再現階調区間を設定し、ディザマトリクスの閾値の順序に応じてドットを配置して階調表現を行う。なお、ドットサイズを切り換える多値化手法について図示して説明するが、濃度の異なる色剤を切り換える多値化手法においても、同様に考える事が出来る。
ここで、小ドットに割り当てられた階調区間が、
「０＜（小ドット区間）≦（階調レベルｎ）」
である場合について説明する。
階調レベルｎでは、小ドットで紙面が埋め尽くされる事になる。そして、階調レベルｎ＋１では、埋め尽くされた小ドットの何れかが中ドットに置き換わり、階調の上昇に合わせて中ドットの比率が高くなっていく（中ドットと大ドットの切替も同様である）。この時、ｎ以上の階調レベルでは、ディザマトリクス（あるいは誤差拡散）の閾値配置がどういった規則性を持っていようとも、必ず小ドットもしくは中ドットが割り当てられる事になり、モアレはドットの密度の中に埋もれ、複写画像上でドット欠損によるモアレの影響を考慮する必要があるのは、階調ｎ以下のみとなる。

そこで、本発明では、図１０に示すように階調ｎ以下の階調（小区間）に対して誤差拡散を適用すると共に、ｎより上の階調（中区間、大区間）に対しては、多値ディザ処理を適用する方法を採用し、大幅な処理の高速化を実現させることができる。

ここで、入力値が０の場合とディザ処理が適用される階調区間では、誤差値の演算は省略（誤差値＝０）とすることが好ましい。入力が０の場合は、元々画像が無い部分である為、余計な演算処理を省くと共に、原画像に無いドットが生成されて画質を落とすのを防ぐ事にもつながる。

さらに、ディザ処理が適用される階調区間であるミドル〜シャドー領域では、着目画素への入力値自体が十分な大きさを持つ為、周辺画素の量子化誤差の影響が小さくなり、わざわざ誤差を反映しなくても十分な画像再現性を得る事ができる。

なお、連続した階調の中で異なる中間調処理を使用する場合、処理の切り替え部分でドットパターンの連続性が途絶え、トーンジャンプとして目についてしまうことに対する対策としては、誤差拡散処理内部で使用する閾値をマトリクス化し、ミドルからシャドー領域のディザ処理に用いられるディザマトリクスと同じサイズ、且つ、閾値の割り振りの規則性を同じにすることが好ましい。階調レベルが低い範囲では、誤差の蓄積が少なく、閾値マトリクスの影響よりも誤差拡散処理そのもののパターンが強く現れるが、階調レベルが上がるにつれ、低い閾値が割り当てられた画素位置には確実にドット生成される事になり、出力パターンに閾値マトリクスの規則性が色濃く現れるようになるからである。
これによって、切り替えを行うべきディザ処理のディザマトリクスと閾値マトリクスの規則性をそろえておく事で、ディザ処理との切り替え階調付近では、ディザ処理を行った場合とほぼ同じドット配置を形成する事が可能となり、ディザ処理パターンとの連結がスムーズになる。

ただし、この様に閾値マトリクスのパターン傾向が強くなると、本来、誤差拡散処理では改善される原稿網点との干渉が再度問題となってくる。ランダム性の高い分散マトリクスを処理の閾値に使用する事で、規則性を持った干渉パターン（モアレ）が発生するのを防ぐ事は出来るが、ランダムにドットが欠落してしまうことで、画像の粒状感が悪化して、ぼそついた画像となってしまうことがある。

そこで本発明では、原稿画像（入力画像）の種類に応じて、すなわち原稿画像が網点であるか連続調であるかによって、異なる周波数特性の分散マトリクスを誤差拡散処理の閾値又はディザ処理の閾値に適用することにより、粒状感を改善する。
具体的には、処理の閾値として、入力画像の種類が網点画像の場合には、低周波側から高周波側に向けて徐々に周波数成分が大きくなる特性の分散マトリクス（連続調画像品質は多少劣るが、網点干渉による劣化が少ない特徴がある。）、すなわち周波数成分に低周波成分を含む分散マトリクスを用い、入力画像の種類が連続調画像の場合には、低周波成分を殆ど含まない高周波成分のみの特性となる分散マトリクス（網点干渉による劣化は大きいが、連続調品質は高い特徴がある。）、すなわち周波数成分の主体が高周波成分の分散マトリクスを用いる。

図１１（ａ）〜（ｃ）は、画像の周波数特性を示したグラフであり、横軸は、周波数（Ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）、縦軸は、周波数成分の強度を示すパワースペクトル（振幅の二乗）をプロットしたものである。網点画像が入力された場合、低周波側から高周波側に向けて徐々に周波数成分が大きくなる特性の分散型閾値マトリクス（図１１（ｂ））を処理の閾値として適用する事で、分散性を確保することができ、入力画像が連続調画像の場合、処理の閾値を低周波性成分を殆ど含まない分散マトリクス（図１１（ｃ））に切り換える事で、連続調画像の品質を確保することができる。

特定の基調パターンが顕著に見える画像（例えば、網点画像等）では、図１１（ａ）の様に、網点の周期に応じた周波数帯でピークが発生する。基本的に、網点原稿の周波数特性以上の高周波数成分（好ましくはｎ倍の成分：ｎは１以上の整数）を有していれば、原稿の網点位置に出力ドットが割り振られるが、図１１（ｃ）の様に高周波側にディザマトリクスの周波数特性が寄っていると、個々のドットを出来るだけ間隔を空けて発生させようとする特性が強くなり、固まりとして存在する原稿網点を再現しようとした時に、ドットの発生密度が低くなる。特に元々密度の低いハイライト部では、これがドットの欠落に繋がる事になる（ぼそつきの発生）。
そこで本発明では、ある程度低周波成分を持たせた分散マトリクス（図１１（ｂ））を処理の閾値として適用する事で、網点の再現性とドット密度を確保する。すなわち、分散はさせるが、多少の集中性を持たせる事で、網点の面積変調特性をも再現し、ぼそつきを改善している。これを図１２に示す。

低周波成分を残すことにより、網点との干渉を考慮しなくて良い連続調画像においては、ドットの分散性は低下する事になる。そこで、入力画像が連続調画像の場合、処理の閾値を低周波性成分を殆ど含まない分散マトリクス（図１１（ｃ））に切り換える事で、連続調画像の品質を確保することができる。
また、原稿網点との干渉は、ドット密度の低い低階調部（０を無地、２５５をベタと考えた場合）ほど顕著に表れる為、閾値マトリクスの影響も低階調部程小さくなるようにするのが好ましい。

図１３（ａ）〜（ｃ）は、閾値マトリクスが取り得る値の振幅を可変させる方法について示した一例である。図１３には、小中大の３段階のサイズの滴を使用し、それぞれの滴毎に再現階調区間と閾値マトリクスを割り当てた場合について示している。
通常、誤差拡散処理では、図１３（ａ）の様に、入力値に対して一意的に決まる閾値が使用される（この例では、入力値に応じて閾値自体が上昇しているが、これは、発生するドットの数と階調特性のバランスを取る為）。ここに、固定された閾値マトリクスを適用すると、例えば階調レベル１の段階であっても、着目する画素位置に応じて、Ｍｉｎ〜Ｍａｘまで閾値が変化する（図１３（ｂ））。小滴と中滴の処理が切り替わる階調をｎとすると、階調レベル１の入力値に対して、（ｎ−１）が割り当てられてしまう可能性がある事になる。
元々、ドット発生密度の低い階調にて、この様な大きな閾値が割り当てられる事は、ドットの欠落を助長し、さらには網点周期を持った原稿と閾値マトリクスが干渉して、ぼそつきやモアレ発生の原因となる。そこで本発明では更に、誤差拡散処理が適用される階調区間においては、閾値マトリクスの取り得る閾値が、階調に応じて徐々に大きくなるように変化させる（図１３（ｃ））。これにより、閾値マトリクスと入力データが干渉する現象が発生しないように閾値マトリクスの変動幅を変えて適用することができるようになるため、ぼそつきやモアレを改善することができる。

次に、入力値ごとに変化する閾値マトリクスの生成方法について説明する。
閾値マトリクスの変動幅を変える方法については、階調毎の閾値マトリクスを設けても良いし、変換式やシフト演算を利用して変動幅を変えても良い。ただし、閾値マトリクス自体が分散性を向上させる為のノイズ重畳も兼ねている為、例えば階調レベル１の様な小さな入力値に対しても、最低限の振幅（±１程度）は持たせるようにする事が好ましい。図１４（ａ）に、ノイズ重畳なしの１階調目のマトリクスの出力パターンを、図１４（ｂ）にノイズ重畳ありの１階調目のマトリクスの出力パターンを示した。

また、各入力値に適用する閾値マトリクスの変動幅の取り方は様々ではあるが、例えば入力値ごとの閾値マトリクスの最大値と最小値を取った場合、変動幅を一定に増加させて、直線的にする方法（図１５（ａ））や、ドットを積極的に発生させるために、入力値が小さいときは変動幅を小さく保ち、ある入力値から変動幅を大きくする方法（図１５（ｂ））、さらには、その逆としてドットの発生を抑制したいときに、低階調部から変動幅を大きくする方法（図１５（ｃ））などがある。

なお、本発明でいうハイライト部（ハイライト領域）、ミドル部（ミドル領域）、シャドー部（シャドー領域）については、任意にて領域を設定可能であるが、一例としては、図１０に示すように、階調を３分割して、階調の小さい方から順にハイライト部、ミドル部、シャドー部と設定してもよい。

以上、本発明の画像形成方法、該画像形成方法を実施する画像処理装置を備える画像記録システムの実施態様の一例として、インクジェット記録エンジンを備えたコピー機、ＭＦＰ、特に低価格帯の機器を前提として説明したが、本発明はこれに限定されず、インクジェット記録方式にも、圧電素子を使用したピエゾ方式、ヒーターを使用したサーマル方式、静電圧を利用した静電方式と様々なタイプのものがあり、本発明は何れの方式にも適用する事が出来る。また、本発明は、作像エンジンとして電子写真記録エンジンを搭載したシステム、その他の記録装置に対しても適用することができる。

インクジェット記録エンジンを搭載した機種として、近年、ノズルを高密度で配置し、高画質記録を意図したものが多くみられる。また、ノズル配置をカラー対称に配置して双方向記録を行う事で、双方向色差を解消しつつ、印字の高速化を図ったものも多くみられる。なお、「対称に配置」とは、副走査方向に配列した複数のノズルからなるノズル列を主走査方向に複数列配列し、同一色のインクを吐出するノズル列を２列以上有し、該同一色のインクを吐出するノズル列の間に異なる色のインクを吐出するノズル列を１列以上配列し、主走査方向に直行する軸を中心に、同一色のインクを吐出するノズル列を左右対称に配列する構成を指す。

図１６〜図１９に、ノズル配置の例を示す。
例えば、図１６に示す非対称ノズル配置のように、印写方向に各色のノズル列が１列ずつ配列されたヘッド（例えば、ＹＭＣＫと配置されたヘッド）では、双方向印字すると複数の記録液を重ねた部分では双方向色差が生じてしまう。この問題は、同一色のインクを吐出するノズル列を２列以上配列し、その間に重ねたい別の色インクを吐出するノズル列を１列以上配列させることで解決できる。例えば、図１７に示すように、Ｙインクを吐出するノズル列の間にＣ、Ｍインクを吐出するノズル列を配列するようにすることによって、往路、復路に関わらずＣ→Ｙの順で重ね合わせることもでき、Ｙ→Ｃの順で重ね合わせることもできる。また、往路、復路に関わらずＭ→Ｙの順で重ね合わせることもできるし、Ｙ→Ｍの順で重ね合わせることもできる。これによって、色再現域を拡大しながら双方向印字することができ、色再現域が広いカラー印刷物を高速で印刷することが可能となる。
また、図１８に示すように、主走査方向に直行する軸を中心に、同一色のインクを吐出するノズル列を左右対称に配列することによって、より多くの色について往路、復路に関わらず任意の重ね順序で２種以上の色インクを重ね合わせることができる。これによって、さらに広い色再現域を得ながら双方向印字することができ、さらに色再現域が広いカラー印刷物を高速で印刷することが可能となる。
さらに、図１９のように、通常のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックインクの他に、色濃度の低いイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックインクを用いることができる（フォトイエロー、フォトマゼンタ、フォトシアン、フォトグレー）。色濃度の低いインクを用いることで、色再現域を拡大することに加えて、粒状感（ざらつき感）が抑制されたカラー印刷物を印刷することが可能となる。

このような高密度ノズル、対称ノズル構成は、サーマル方式のインクジェット記録エンジンで多く見られる。高密度なデータを高速に処理するために、高性能なコントローラが搭載されるが、低価格機に比べて演算負荷が急増する。
本発明の画像処理方法における誤差拡散処理は、このような高速・高画質を狙ったシステムにおいても演算負荷を軽減する事ができ、処理速度の確保ならびに、より高解像度化を可能にすることができる。

更に、本発明の画像処理方法は、実行するためのプログラム、実施する装置（ハードウエア）として搭載する形態だけでなく、ソフトウエアとして、例えばプリンタ用の中間調処理としてプリンタドライバーへ組み込む事が可能である。
本発明の画像処理方法の中間調処理工程を適用する事で、演算負荷を軽減し、より早くホストコンピュータを印刷タスクから開放する事が可能となる。
なお、ホストコンピュータの高処理能力を当てにして、コンピュータ上でソフトウエア処理するシステムにおいても、本発明の画像処理方法を適用することができる。

また、アプリケーションによっては、グラフィックスデータに対して、半透明処理や網掛け処理といった加工機能を持つものがある。このような加工処理を施されたデータは、元は連続調データであったとしても、あたかも印刷網点のような規則性が付与されたパターンとなる場合がある。このようなデータをプリントする場合にも、本発明は効果を発揮する。更に、最近ではスキャナで取り込んだ画像データを、ネットワークを通じて配信する「Ｓｃａｎ ｔｏ Ｅ−ｍａｉｌ」と呼ばれる機能を有したＭＦＰもみられる。このように、外部のスキャナで取り込まれた画像であっても、元が網点原稿であれば、出力時にモアレやぼそつきが発生する可能性がある為、本発明を適用すれば効果を発揮する。

本発明が適用される対象としては、特に制限はく、画像処理装置及び画像記録システムにおいては、他の中間調処理工程を実施可能な装置を搭載していてもよく、本発明の画像処理方法における中間調処理工程と切り替えて適用する態様であってもよい。
この場合、演算負荷がより重くなるものの、連続調原稿に対して、より高品質な出力が可能な中間調処理工程であることが好ましい。例えば、網点原稿／連続調原稿のどちらが使用されるか分からないコピー／ＦＡＸモードでは、本発明の複合型の中間調処理を適用し、連続調原稿が主となるプリンタモードでは、より高品位な中間調処理を適用することにより、さらに高品質な画像再現が可能となる。中間調処理の切替は、モードの選択に合わせて自動的に切り替えてもよく、ユーザの指示などの外部からの入力によって切り替えてもよい。

例えば、低価格機であっても、例えば、画像処理専用演算ユニットが後付可能な場合や、ＰＣに接続して画像処理の一部もしくは全部をソフトウエア的に処理する事が可能な場合には、より高度な演算処理が可能となるため、このような外部演算処理装置が活用出来る場合は、像域分離や周波数解析処理を含めた高度な入力補正処理や中間調処理を高速に実行する事が可能となる為、本発明の画像処理方法における中間調処理工程から、より高度な処理に切換える事で、高画質なコピー画像を作成する事が可能となる。これに関しても、外部演算処理装置の検出結果にあわせて自動的に切り換えても良いし、ユーザの指示といった外部からの入力によって切換える様にしても良い。

なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

電子写真方式を説明する図であり、(ａ)は感光体ドラムへの書き込みを示す説明図であり、（ｂ）は書き込みから作像までの流れを示す概略図である。 インクジェット記録方式を説明する図であり、（ａ）はインクジェットヘッドユニットの概略図であり、（ｂ）は作像の様子を示す概略図である。 コピーモードにおける画像処理の流れを示した概略図である。 （ａ）は網点原稿データを示した図であり、（ｂ）はディザパターンとの干渉により発生したモアレについて示した図である。 画像記録装置（プリンター）における画像処理の一連の流れを示した図である。 一般的なディザ処理の一例について示した説明図である。 一般的な誤差拡散処理の一例について示した説明図である。 ミドル階調での出力ドットパターンについて示した図である。 多値ディザの構成方法の概念の一例について示した説明図である。 本発明の画像処理方法における、誤差拡散と多値ディザとの切替を示した説明図である。 （ａ）は網点画像の、（ｂ）及び（ｃ）は本発明にて適用される２種類の分散マトリクスの周波数特性をそれぞれ示したグラフである。 ２種類の周波数特性の分散マトリクスを適用した場合の、網点階調画像における粒状度測定値を示したグラフである。 （ａ）〜（ｃ）は、ハイライト部閾値マトリクスの振幅値を変更する概念を示した図である。 （ａ），（ｂ）は閾値マトリクスに振幅を持たせた場合と、そうでない場合の第１階調目の出力パターンを示した図の一例である。 入力値に適用する閾値マトリクスの変動幅の取り方の例を示した図である。 インクジェット記録エンジンにおける基本的な非対称ノズル配置を示した図である。 インクジェット記録エンジンにおける対称配置ノズルの一例を示した図である。 インクジェット記録エンジンにおける対称配置ノズルの一例を示した図である。 インクジェット記録エンジンにおける対称配置ノズルの一例を示した図である。

Claims (10)

1. 多階調の入力画像を所定の閾値と比較し、２値あるいは多値の出力画像データに変換する中間調処理工程を有する画像処理方法において、
   中間調処理工程として、前記入力画像の階調区間のハイライト領域では着目画素周辺の量子化誤差を加えて量子化を行う誤差拡散処理を適用し、ミドルからシャドー領域では入力値とディザマトリクスの一対比較により量子化を行うディザ処理を適用し、かつ、前記誤差拡散処理又は前記ディザ処理の閾値として、前記入力画像の種類に応じて、異なる周波数特性の分散マトリクスを用いることを特徴とする画像処理方法。
2. 前記誤差拡散処理又は前記ディザ処理の閾値として、前記入力画像の種類が網点画像の場合には、周波数成分に低周波成分を含む分散マトリクスを用い、前記入力画像の種類が連続調画像の場合には、周波数成分の主体が高周波成分の分散マトリクスを用いることを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
3. 前記中間調処理工程において、前記入力画像の種類を、外部からの入力操作により判断することを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の画像処理方法。
4. 前記中間調処理工程において、前記入力画像の種類を、入力画像の周波数特性により判断することを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の画像処理方法。
5. 前記中間調処理工程において、前記誤差拡散処理で量子化判定のために使用するｇ×ｈのサイズの閾値マトリクス（ただし、ｇおよびｈはいずれも２以上の整数）のサイズおよび閾値配置順と、前記ディザ処理で使用するディザマトリクスのサイズおよび閾値配置順とを共通化することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像処理方法。
6. 前記中間調処理工程において、前記誤差拡散処理が適用される階調区間で使用する閾値マトリクスで取り得る閾値の振幅を、階調の増加に応じて増加させることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像処理方法。
7. 前記中間調処理工程において、ドットを発生させる最小の階調レベルを１、前記誤差拡散処理から前記ディザ処理へ切り替わる階調レベルをｎとした場合、前記誤差拡散処理用の閾値マトリクスが取り得る値が、１階調目では所定の閾値に対して少なくとも±１以上の振幅を持ち、（ｎ−１）階調目では１から（ｎ−１）までの振幅を持つことを特徴とする請求項６に記載の画像処理方法。
8. 前記中間処理工程において、入力値が０、またはｎ以上である場合、前記ディザ処理の結果に関わらず、着目画素の量子化誤差値を０とすることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の画像処理方法。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の画像処理方法をコンピュータ上で実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
10. 請求項１から８のいずれかに記載の画像処理方法を実行する画像処理装置を少なくとも備えることを特徴とする画像記録システム。