JP2010118790A - 画像処理装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録剤量制限処理を行うと、色再現領域が狭くなるため、暗部の階調性が低下し、画像が本来持っていた情報が失われてしまうことがある。
【解決手段】入力されたカラー画像データの着目画素ごとに色剤量を求め（４０１）、前記着目画素の周辺領域の色剤量を算出し（４０２）、前記着目画素の色剤量と前記着目画素の周辺領域の色剤量とに基づき、前記入力されたカラー画像データの濃度域を補正する（４００）ことで、記録材の量を制限し、画質の低下を防止する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式やインクジェット方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に供給する画像データを処理する技術に関し、特に、トナーまたはインク等の記録剤の消費量を制御する画像処理装置及びその制御方法に関する。

電子写真やインクジェット方式で画像を形成する画像形成装置においては、画像形成時、画像信号に応じてトナー量またはインク量を調整する。このような装置には、トナーまたはインクの消費量を減らしてランニングコストを節約するトナーやインクの消費量節約モードが設けられていることが多い。また外部から画像信号を入力し画像を出力する場合、プリンタの画像形成部の特性、トナーやインクの特性、印刷スピードを上げるための処理方法によっては、単位面積当たりに付着させるトナーまたはインクの消費量に制限を設けなければならないことがある。このような場合、トナーまたはインクの消費量をプリンタの印字特性に合わせて画像信号のレベル全体をある一定の制限値まで下げる処理が行われる。この処理方法としては、例えば、特許文献１に記載の、下色除去後にＣ，Ｍ，Ｙの画像信号レベルをある一定の比率で減少させる方法等が知られている。また特許文献２には、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの画像信号レベルをある一定の比率で減少させる方法が記載されている。
特開２００５−１０１９３４号公報 特開平１０−７３９７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来のトナーまたはインク量の制限方法では、暗部の階調性が低下し、画像が本来持っていた情報が失われる場合があった。これは、トナーまたはインク量を制限するために、画像信号レベルをある一定の比率で減少させることにより色再現領域が狭くなることに起因する。

本発明は上記従来例に鑑みて成されたもので、記録材の量の分布に基づいて画素値を補正することによって、記録材の量を制限することで、画質の低下を防止した画像処理装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は以下の構成を有する。すなわち、入力されたカラー画像データの着目画素ごとに色剤量を求める手段と、
前記着目画素の周辺領域の色剤量を算出する算出手段と、
前記着目画素の色剤量と前記着目画素の周辺領域の色剤量とに基づき、前記入力されたカラー画像データの濃度域を補正する補正手段とを有する。

本発明によれば、記録材の量の分布に基づいて画素値を補正することによって、記録材の量を制限することで、画質の低下を防止できる。

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用いて説明する。本実施形態では画像処理装置として電子写真方式のカラーデジタル複合機等を想定しているが、電子写真方式やインクジェット方式の複写機、プリンター等の他の印刷デバイスであっても同様に考えることができる。また、記録剤としてトナーを想定しているが、インク等他の記録剤（色剤）についても同様に考えられる。

＜第１の実施形態＞
従来のトナーまたはインク量の制限方法では、暗部の階調性が低下し、画像が本来持っていた情報が失われる場合があった。そこで、従来のトナー量制限処理の前処理として、トナー量のダイナミックレンジを画素毎にトナー量制限値を超える量に応じて制御する方法について説明する。こうすることで、トナー量制限処理による画像情報の損失を軽減する。画像情報の損失の軽減は画質劣化の軽減につながる。第１の実施形態では特に、トナー量の分布に関する情報に基づいてトナー量ダイナミックレンジ補正画像と入力画像の配合を行う。こうすることにより、トナー量制限処理によるトナー量削減の対象とならない領域への影響を防ぎつつ、上記課題を解決するための構成について説明する。濃度値がトナー量を表すとすれば、トナー量ダイナミックレンジ補正とは、濃度域圧縮に相当する処理である。

［画像処理システム］
図１は、本発明に係る画像処理装置の概略ブロック図である。まず、本実施形態に係る画像処理装置の構造について説明する。図１に示すように、画像処理装置１００は、画像読取部１０１、画像処理部１０２、記憶部１０３、ＣＰＵ１０４、画像出力部１０５、ＵＩ（ユーザーインターフェース）１０６及び画像受信部１０７を備える。尚、画像処理装置１００は、ＬＡＮやインターネット等のネットワークを介して、画像データを管理するサーバや、この画像処理装置に対してプリントの実行を指示するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等とも接続可能である。

次に、図１に示す画像処理装置の各構成の働きについて説明する。画像読取部１０１では、入力画像を読み取る。例えば、画像読取部１０１は画像スキャナ等であり、用紙上に記録された画像をディジタル画像データに変換する。画像読取部１０１から出力されるディジタル画像データは、例えばＣＭＹＫの色成分で構成されるカラー画像データである。これを元カラー画像データあるいは元画像データとも呼ぶ。画像受信部１０７は、ネットワーク等を介して画像データを受信する。また、ページ記述言語で記述された印刷情報を受信する場合もある。本実施形態では、読み取られた画像データ、受信した画像データ、受信した印刷情報をまとめて印刷情報等と呼ぶことにする。

画像処理部１０２は、読み取られた画像データ、あるいは受信した画像データ等の印刷情報等を中間情報（以下、「オブジェクト」という。）に変換し、オブジェクトバッファに格納する。この時、濃度補正等の画像処理が行われる。さらに、画像処理部１０２は、オブジェクトに基づいてビットマップデータを生成し、バンドバッファに格納する。この時、ディザ処理やハーフトーン処理等が行われる。画像処理部１０２は、たとえばＣＰＵとメモリ、上記機能を実現するためにＣＰＵにより実行されるプログラムにより構成することもできる。オブジェクトバッファやバンドバッファは記憶部１０３に設けることができる。バンドバッファは画像処理部１０２に局所的に設けても良い。ビットマップデータは、画素から構成され、画素は色成分毎の濃度値で構成される。この濃度値は、トナー等の色剤の量を表す色剤量のデータ（色剤量データ）ということもできる。

次に、図１に示す画像処理装置の記憶部１０３、ＣＰＵ１０４及び画像出力部１０５における構成や働きについて説明する。記憶部１０３は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）や読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等のさまざまな記憶媒体から構成される。例えば、ＲＡＭはデータや各種情報を格納する領域として用いられたり、作業領域として用いられる。一方、ＲＯＭは、各種制御プログラムを格納する領域として用いられる。また、ＣＰＵ１０４は、ＲＯＭに格納されたプログラムに従って各種処理を実行、制御するものとして用いられる。さらに、画像出力部１０５は、バンドバッファに格納されたビットマップデータに基づいて画像を出力（例えば、印刷用紙等の記録媒体に画像を形成して出力）する働きを持つ。画像出力部がカラープリンタである場合、例えばＹＭＣＫの各色成分の画像を、媒体上に重ねて形成することでフルカラーの画像を形成することができる。その場合には、画像の基となるビットマップデータもＹＭＣＫの各色成分毎に生成され、それぞれのバンドバッファに格納されている。

図３は、図１における画像処理装置の画像読取部１０１、画像受信部１０２及び画像出力部１０６を有する画像処理装置の一例であるディジタル複合機のハードウェア構成を模式的に示す断面図である。図１を参照し説明した画像処理装置のより詳細な構成について、図３を参照し説明する。この画像処理装置は、コピー、プリンタ、ファクシミリのそれぞれの機能を有している。図３において、本実施形態の画像処理装置は、スキャナ３０１とドキュメントフィーダ（ＤＦ）３０２と、カラー４色ドラムを備えるプリント記録用のプリンタ３１３と、給紙デッキ３１４とフィニッシャ３１５等とを有する。

まず、スキャナ３０１を中心に行われる読み取り動作について説明する。原稿台３０７に原稿をセットして読み込みを行う場合には、ユーザは原稿台３０７に原稿をセットしてＤＦ３０２を閉じる。すると、開閉センサ３５０が原稿台３０７が閉じられたことを検知した後、スキャナ３０１の筐体内にある光反射式の原稿サイズ検知センサ３３１〜３３５が、セットされた原稿サイズを検知する。このサイズ検知を起点にして光源３１０が原稿を照射し、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄｄｅｖｉｃｅ）３４３が反射板３１１、レンズ３１２を介して原稿からの反射光を受光して画像を読み取る。そして画像処理装置のコントローラが、ＣＣＤ３４３によって読み取った画像データをデジタル信号に変換し、所望の画像処理を行ってレーザー記録信号に変換する。変換された記録信号は、コントローラ内のメモリに格納される。

ＤＦ３０２に原稿をセットして読み込みを行う場合には、ユーザはＤＦ３０２の原稿セット部３０３のトレイに原稿をフェースアップで載置する。すると、原稿有無センサ３０４が、原稿がセットされたことを検知し、これを受けて原稿給紙ローラ３０５と搬送ベルト３０６が回転して原稿を搬送し、原稿台３０７上の所定の位置に原稿がセットされる。これ以降は原稿台３０７での読み込みと同様に画像が読み込まれ、得られた記録信号がコントローラ内のメモリに格納される。

読み込みが完了すると、再び搬送ベルト３０６が回転して、図３の画像処理装置の断面図において右側に原稿を送り、排紙側の搬送ローラ３０８を経由して原稿排紙トレイ３０９へ原稿が排紙される。原稿が複数存在する場合は、原稿台３０７から原稿が画像処理装置の断面図において右側に排紙搬送されるのと同時に、給紙ローラ３０５を経由して画像処理装置の断面図において左側から次原稿が給送され、次原稿の読み込みが連続的に行なわれる。以上がスキャナ３０１の動作である。

続いてプリンタ３１０を中心に行われる印刷動作について説明する。コントローラ内のメモリに一旦記憶された記録信号（印刷画像データ）は、プリンタ３１３へと転送され、そのレーザー記録部でＹｅｌｌｏｗ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎ、Ｂｌａｃｋの４色の記録レーザー光に変換される。そして、記録レーザー光は各色の感光体３１６に照射され、各感光体に静電潜像を形成する。そして、プリンタ３１３は、トナーカートリッジ３１７から供給されるトナーにより各感光体にトナー現像を行い、各感光体に可視化されたトナー画像は中間転写ベルト３２１に一次転写される。中間転写ベルト３２１は図３において時計回転方向に回転し、用紙カセット３１８、或いは給紙デッキ３１４から給紙搬送路３１９を通って給送された記録紙が二次転写位置３２０に来たところで、中間転写ベルト３２１から記録紙へとトナー画像が転写される。

画像が転写された記録紙は、定着器３２２で、加圧と熱によりトナーが定着され、排紙搬送路を搬送される。そして記録紙は、フェイスダウンのセンタートレイ３２３か、スイッチバックしてフィニッシャへの排紙口３２４、或いはフェースアップのサイドトレイ３２５へと排紙される。但しサイドトレイ３２５は、フィニッシャ３１５が未装着の場合にのみ排紙可能な排紙口である。フラッパ３２６及び３２７は、これらの排紙口を切り替えるために搬送路を切り替えるためのものである。両面プリントの場合には、記録紙が定着器３２２を通過後に、フラッパ３２７が搬送路を切り替え、その後スイッチバックして下方に記録紙が送られ、両面印刷用紙搬送路３３０を経て再び二次転写位置３２０に給送され、両面プリントが行われる。

続いてフィニッシャ３１５で行われる動作について説明する。フィニッシャ３１５は、ユーザに指定された機能に応じ、印刷済み用紙に対して後処理を加える。具体的には、ステープル（１個所、２箇所綴じ）やパンチ（２穴、３穴）、製本中綴じ等の機能を有する。図３の画像処理装置は２つの排紙トレイ３２８を有し、フィニッシャ３１５への排紙口３２４を通過してきた記録紙は、ユーザの設定によって、例えばコピー・プリンタ・ＦＡＸの機能毎に排紙トレイ３２８が振り分けられる。プリンタ３１３は、カラー４ドラムのプリンタではあるが、カラー１ドラムのエンジンでも良い。図３の画像処理装置は、プリンタとして利用される場合、ドライバにより白黒プリント／カラープリント、用紙サイズ、２ＵＰ・４ＵＰ印刷・Ｎ−ＵＰ印刷、両面、ステープル、パンチ、製本中綴じ、合紙、表紙、裏表紙などの各種設定が可能である。

［トナー量制限処理］
次に、具体的なトナー量を制限する処理について説明する。初めに、トナー量制限に係るブロック図を図２に示す。なお、図２の「プリンタ部」は画像出力部１０５に相当する。また「プリンタ部」以外のブロックは画像処理部１０２により行われる機能を示す。画像処理部１０２の機能はハードウエアで実装される場合もあるが、図示する手順のプログラムにより実現されてもよい。ここではハードウエアのユニットとして実装されているものとして説明する。図２の処理は、印刷情報等に基づいてビットマップデータを生成した後で、そのビットマップデータを対象として実行される。

図２は、画像処理部１０２の処理および画像出力部１０５の処理の一部を示した概略図である。画像処理部１０２中のユニットＡ２００は、入力系の第１の表色系たとえばＲＧＢ表色系から、出力系の第２の表色系たとえばＣＭＹＫ表色系への色変換処理を行う色変換処理部である。ユニットＡ２０５はトナー量ダイナミックレンジ補正処理部である。この処理の詳細は後述する。ユニットＡ２０１はトナー量が制限値よりも多い場合トナー量の削減を行うトナー量制御処理部である。トナー量の削減は、画像データを加工することで実現される。ユニットＡ２０２は、ガンマ変換やプリンタの出力濃度の時間経過に応じた変化を補正する経時補正などを行う印刷階調補正処理部である。ユニットＡ２０４はユニットＡ２００、ユニットＡ２０５、ユニットＡ２０１などの各種画像処理を行う画像処理部１０２に相当する。ユニットＡ２０３は、画像処理の結果に基づいて出力するプリンタ部であり、画像出力部１０５に相当する。

図２内のトナー量制御処理部Ａ２０１についてはさまざまな方法を採用できる。例えば特開平１０−７３９７８号公報に記載の、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの画像信号レベルをある一定の比率で減少させる方法や、特開２００５−１０１９３４号公報に記載の、下色除去後にＣ，Ｍ，Ｙの画像信号レベルをある一定の比率で減少させる方法が採用できる。

なお、ガンマ処理はプリンタの入出力特性を線形に変換するための処理であるから色処理後に行うことが望ましい。さらに、トナー量制限処理は色成分を不可逆的に失わせる可能性があるために、濃度調整等の色処理はトナー量制限処理の後で行うことが望ましい。
［トナー量ダイナミックレンジ補正処理］
図４に本実施形態に係るトナー量ダイナミックレンジ補正部Ａ２０５のブロック図を、また図１０にトナー量ダイナミックレンジ補正部Ａ２０５における処理のフローチャートを示す。トナー量ダイナミックレンジ補正部Ａ２０５の機能はハードウエアで実装される場合もあるが、プログラムにより実現されてもよい。

図４において、変換部４００は、平均値計算部４０３、濃度補正部４０４、配合部４０５を含む。図１０のステップＳ１０００は変換部４００における処理に相当し、平均値計算ステップＳ１００３、濃度補正ステップＳ１００４、配合ステップＳ１００５を含む。以下、図４及び図１０を参照して、第１の実施形態におけるトナー量ダイナミックレンジ補正部Ａ２０５の動作について説明する。トナー量ダイナミックレンジ補正部Ａ２０５には、ＣＭＹＫ表色系へと色変換処理が行われたカラービットマップ画像データが入力される。

まず、ステップＳ１００１において、トナー量計算部４０１で、ＣＭＹＫ入力信号より画素（ｘ，ｙ）のトナー量Ｖｃ（ｘ，ｙ）が計算される。なお（ｘ，ｙ）はビットマップ画像データにおける画素の位置を二次元座標系で示した値である。ステップＳ１００１では、例えば、画素（ｘ，ｙ）の入力信号Ｃ（ｘ，ｙ），Ｍ（ｘ，ｙ），Ｙ（ｘ，ｙ），Ｋ（ｘ，ｙ）の各値を合計した値を画素 （ｘ，ｙ）におけるトナー量Ｖｃ（ｘ，ｙ）とする。また、Ｋの値をＣＭＹ各色値にそれぞれ加えた値Ｃ（ｘ，ｙ）＋ Ｋ（ｘ，ｙ），Ｍ（ｘ，ｙ）＋Ｋ（ｘ，ｙ），Ｙ（ｘ，ｙ）＋Ｋ（ｘ，ｙ）を合計した値を画素 （ｘ，ｙ）におけるトナー量Ｖｃ（ｘ，ｙ）としてもよい。

次にステップＳ１００２において、分布解析部４０２でトナー量Ｖｃ（ｘ，ｙ）にフィルタ処理が行われ、周辺トナー量Ｖｓ（ｘ，ｙ）が算出される。この際のフィルタ処理は、注目画素（ｘ，ｙ）を含む周辺画素にガウシアンフィルタによる畳み込み演算を行う方法や、バイラテラルフィルタによる畳み込み演算を行う方法がある。また畳み込み演算の高速化のため、小さいフィルタサイズでも相対的なフィルタサイズを大きくできるようダウンサンプリングを行ってからフィルタ処理を行ってもよい。

以下、注目画素を含む周辺画素にガウシアンフィルタによる畳み込み演算を行う方法について説明する。注目画素（ｘ，ｙ）について、周辺トナー量Ｖｓ（ｘ，ｙ）は次式で表される。
Ｖｓ（ｘ，ｙ） ＝ Ｖｃ（ｘ，ｙ）＊Ｇ（ｘ，ｙ）
ここで、演算子＊は畳み込み演算（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）を表す。Ｇ（ｘ，ｙ）は次式で表されるガウス関数である。
Ｇ＝Ｋ exp｛−（ｘ²+ｙ²）／σ²｝
∬Ｇ（ｘ，ｙ）dxdy＝１
ここでＫはガウス関数のレベルを、σはガウス関数の標準偏差を表す。すなわち、画素（ｘ，ｙ）の周辺トナー量Ｖｓ（ｘ，ｙ）は、画素（ｘ，ｙ）の画素値をＶｃ（ｘ，ｙ）として構成した画像データに対して所与のガウスフィルタＧを用いた平滑化処理を行うことで得られる。ガウスフィルタＧとしては、たとえば、要素である係数の総和が１であり、かつその分布がガウス分布に従うようなｎ×ｎの係数行列を用いることができる。その係数行列を用いて画像データの各色成分毎に積和演算を行うことで、画素（ｘ，ｙ）の周辺トナー量Ｖｓ（ｘ，ｙ）が得られる。すなわち周辺トナー量とは、着目画素の全色成分の濃度の総和を、近傍画素の値を用いて平滑化した値と言い換えることもできる。ここで近傍画素の範囲はフィルタサイズで定義され、ｎ×ｎフィルタであれば、着目画素を中心としてｎ×ｎ画素が近傍画素となる。

ステップＳ１００３において、平均値計算部４０３で、ＣＭＹＫ入力信号より画像全体のトナー量の平均値Ｖ_AVGが計算される。たとえば画素（ｘ，ｙ）におけるトナー量Ｖｃ（ｘ，ｙ）を全画素について足し算し、それを画素数で割ったものをトナー量平均値Ｖ_AVGとする。ステップＳ１００３はステップＳ１００２の前に行ってもよい。

ステップＳ１００４において、濃度補正部４０４では、画素（ｘ，ｙ）の周辺トナー量Ｖｓ（ｘ，ｙ）と、画像全体における１画素当たりのトナー量平均値Ｖ_AVGを用いてＣＭＹＫ入力信号の各画素の各色信号値が補正される。補正後の画素（ｘ，ｙ）における信号値Ｃ'（ｘ，ｙ），Ｍ'（ｘ，ｙ），Ｙ'（ｘ，ｙ），Ｋ'（ｘ，ｙ）それぞれは、信号値Ｃ（ｘ，ｙ），Ｍ（ｘ，ｙ），Ｙ（ｘ，ｙ），Ｋ（ｘ，ｙ）それぞれにＶ_AVG／Ｖｓ（ｘ，ｙ）を乗じて与えられる。すなわち入力画素の色成分をＩ（ＩはＣＭＹＫのいずれか）とすると、補正後の色成分Ｉ'は、Ｉ'（ｘ，ｙ）＝Ｉ（ｘ，ｙ）×Ｖ_AVG／Ｖｓ（ｘ，ｙ）と表される。また、Ｖ_AVGの代わりに、固定値を用いてもよい。
なお、ここでV_AVGを乗じず、クリッピング処理を行ってもよい。クリッピング処理とは、ヒストグラム分布の上下３％前後の画素値をクリッピングしてから、線形変換によって出力ビット数（例えば８ビット）に応じたデジタル値に割り振る処理である。クリッピング処理を行う場合には図４の平均値計算部４０３がなくなり、濃度補正部４０４と配合部４０５との間にクリッピング処理部が入ることになる。

ステップＳ１００５において、配合部４０５で、画素（ｘ，ｙ）の周辺トナー量Ｖｓ（ｘ，ｙ）に基づいて、画素（ｘ，ｙ）のＣＭＹＫ入力信号と補正後のＣ'Ｍ'Ｙ'Ｋ'信号の配合率ｒが決定され、決定された配合率ｒに基づいて配合が行われる。配合率ｒの決定は例えば配合処理部で予め保持しているテーブルや関数により行う。テーブルの例を図５に示す。本テーブルは、トナー量制限値が２００％である場合に、トナー量制限値以下の画素については補正を行わず、トナー量制限値以上の部分についてはトナー量が多い部分ほど補正画像の割合を多くすることを意味している。画素（ｘ，ｙ）における周辺トナー量Ｖｓ（ｘ，ｙ）に対して、テーブルより補正信号の配合率ｒ（ｘ，ｙ）を得ることができる。配合処理後の信号値Ｃ"（ｘ，ｙ）， Ｍ"（ｘ，ｙ）， Ｙ"（ｘ，ｙ）， Ｋ"（ｘ，ｙ）は、入力画素値の補正前後の各色成分値を、その配合比ｒで配合する。すなわち配合後の色成分をＩ"（ＩはＣＭＹＫのいずれか）とすると、Ｉ"（ｘ，ｙ）＝Ｉ（ｘ，ｙ）×｛１−ｒ（ｘ，ｙ）｝＋Ｉ'（ｘ，ｙ）×ｒ（ｘ，ｙ）と表される。

配合部４０５の出力であるＣ"Ｍ"Ｙ"Ｋ"信号が本実施形態におけるトナー量ダイナミックレンジ補正部の出力となる。

このように、トナー量（色剤量）制限処理に先立ってまずダイナミックレンジ補正部A205の濃度補正部４０４で濃度域の圧縮を行う。この補正処理によれば、着目画素の周辺領域のトナー量データが大きいほど、着目画素の色成分の値が小さくなるように、着目画素の色成分の値を補正する。着目画素の周辺領域のトナー量データは、着目画素に加えて、その近傍画素のトナーの量も加味して求めた値である。すなわち、着目画素を中心とした近傍画素群のトナー量の加重平均であり、その重みはガウス分布に従う。
濃度補正後の色成分値は、着目画素の周辺トナー量に対するトナー量平均値の比を着目画素の各色成分に乗じた値である。すなわち、周辺トナー量がトナー量平均値よりも小さければ画素値は元の値よりも大きく、周辺トナー量がトナー量平均値よりも大きければ画素値は元の値よりも小さくなるように、濃度補正後の色成分値は補正されている。従って、着目画素の周辺トナー量が閾値を超えており、かつ、周辺トナー量がトナー量平均値よりも大きな画素については、当該画素の各色成分値は小さくなるように補正される。また、着目画素の周辺トナー量が閾値を超えており、かつ、周辺トナー量がトナー量平均値よりも小さな画素については、当該画素の各色成分値は大きくなるように補正される。

また、配合部405において、着目画素の周辺トナー量すなわち平滑化処理後の着目画素のトナー量が所定の閾値を超えると、その超過量が大きくなるに従い濃度補正後の色成分値の割合を増加させ、逆に入力色成分値の割合を減少させるように、画素値を配合する。なお、周辺トナー量が閾値を超えていない画素については各色成分値については補正を行わず、色変換処理部A200から出力された信号を、トナー量ダイナミックレンジ補正部A205の出力信号として出力する。

この後で、トナー量制御処理部Ａ２０１によるトナー量制御処理を行う。ダイナミックレンジ補正処理A205ではトナー量（濃度）のダイナミックレンジを圧縮することはできるが、トナーの総和が許容値以下にならない場合もあるので、トナー量ダイナミックレンジ補正処理A205の後にトナー量制御処理A201を行う必要がある。トナー量制御処理そのものは従来と同じ処理でよい。たとえば、例えば特開平１０−７３９７８号公報に記載の、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの画像信号レベルをある一定の比率で減少させる方法を採用できる。また、特開２００５−１０１９３４号公報に記載の、下色除去後にＣ，Ｍ，Ｙの画像信号レベルをある一定の比率で減少させる方法でトナー量を制御する。

図１３にトナー量制限処理の処理手順の一例を示す。この処理もまた画像処理部１０２（詳細にはトナー量制限処理部Ａ２０１）により１画素ごとに実行される。入力となるデータは、図１０の処理で得られたＣ"Ｍ"Ｙ"Ｋ"信号である。しかしながら図１３では、Ｃ"Ｍ"Ｙ"Ｋ"をいったんＣＭＹＫに置き換えて説明している。すなわち、図１３のＣＭＹＫは、図１０のＣ"Ｍ"Ｙ"Ｋ"に相当する。

まずＣＭＹＫ全色成分の総和Ｓｕｍ＿Ｉｎ（これはトナー量の総和とみなせる）を計算する（Ｓ１３０１）。次に総和Ｓｕｍ＿Ｉｎをトナー許容値Ｃ＿Ｍａｘと比較する（Ｓ１３０２）。総和Ｓｕｍ＿Ｉｎが許容値Ｃ＿Ｍａｘ以下なら、入力値ＣＭＹＫを、そのまま出力値Ｃ"Ｍ"Ｙ"Ｋ"として出力される（Ｓ１３１０）。

一方、総和Ｓｕｍ＿Ｉｎが許容値Ｃ＿Ｍａｘを越えているなら、その超過量の半分すなわち（Ｓｕｍ＿Ｉｎ−Ｃ＿Ｍａｘ）／２と、入力ＣＭＹの各値のうちの最小値を、下色除去の対象となる値Ｕｃｒとする（Ｓ１３０３）。ただし、ＵＣＲ後のＫ成分（Ｋ'）が２５５を越えていると下色除去しきれないので、Ｋ＋Ｕｃｒが２５５を越えていれば、ＵＣＲ後のＫ'は、Ｋ＋Ｕｃｒと２５５のうちの小さい方の値とする（Ｓ１３０４）。ＵＣＲで除去される色成分（Ｋ'−Ｋ）を各色成分ＣＭＹから差し引き、ＵＣＲ後の値Ｃ'Ｍ'Ｙ'とする（Ｓ１３０５）。

次に、ＵＣＲ後の色成分のＣ'Ｍ'Ｙ'Ｋ'の総和（これはトナー量の総和とみなせる）Ｓｕｍ＿Ｉｎ'を計算する（Ｓ１３０６）。そしてＳｕｍ＿Ｉｎ'をトナー載り量の許容値Ｃ＿Ｍａｘと比較し（Ｓ１３０７）、許容値以内ならトナー量制御係数αを１とする（Ｓ１３１１）。一方、Ｓｕｍ＿Ｉｎ'が許容値Ｃ＿Ｍａｘを越えていれば、各色成分の総和が許容値となるよう、ＣＭＹ成分値に乗ずるトナー量制御係数αを決定する。すなわち、αＣ'＋αＭ'＋αＹ'＋Ｋ'＝Ｃ＿Ｍａｘとなる係数αを求める（Ｓ１３０８）。最後に、ステップＳ１３０８またはＳ１３１１で求めた係数αをＣ'Ｍ'Ｙ'に乗じた値を出力値Ｃ"Ｍ"Ｙ"とし、黒成分についてはＫ'をそのまま出力値Ｋ"とする（Ｓ１３０９）。こうして、１画素当たりのトナー量の総和を許容値Ｃ＿Ｍａｘに抑制することができる。

こうして得られたＣＭＹＫ（あるいはＣＭＹ）のビットマップ画像データは、画像出力部１０５により、恒久画像として用紙等の上に可視化された画像として出力される。その際、トナー量制限処理が施されたＣＭＹＫあるいはＣＭＹの値に応じてＣＭＹＫあるいはＣＭＹの各色成分の記録材が使用されるため、画像形成に使用されるトナー量は制限に従って量に抑えられる。また、トナー制限処理の前に、トナー量に応じた濃度域圧縮処理を行っているために、トナー量制限によるトナー量の削減対象とならない部分へ影響を与えることなく、トナー量制限による画像情報の喪失を軽減することができる。特に、トナー量制御処理による高濃度部の飽和による黒つぶれを防止できる。

［本実施形態の効果］
トナー量制限の前処理として本実施形態による処理を行うことで、トナー量制限によるトナー量の削減対象とならない部分へ影響を与えることなく、トナー量制限による画像情報喪失を軽減できる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、トナー量ダイナミックレンジ補正処理において、各画素における周辺トナー量と画像全体のトナー量平均値の比をトナー量制限値を超える量に応じて制御することでダイナミックレンジ補正の補正強度を調整する方法について説明する。これにより、トナー量制限処理によるトナー量削減への影響を防ぎつつ、トナー量制限による画像情報損失を軽減することができる。

なお、本実施形態の画像処理装置において、上述した第１の実施形態と同様の構成には同一の番号を付し、説明を省略する。

［トナー量ダイナミックレンジ補正処理］
図６に本実施形態に係るトナー量ダイナミックレンジ補正部のブロック図を、また図１１にトナー量ダイナミックレンジ補正部における処理のフローチャートを示す。なお、図６の「トナー量ダイナミックレンジ補正部」はユニットＡ２０５に相当する。トナー量ダイナミックレンジ補正部の機能はハードウエアで実装される場合もあるが、プログラムにより実現されてもよい。変換部６００は平均値計算部４０３、補正係数調整部６０１、濃度補正部６０２を含む。同様に、ステップＳ１１００はステップＳ１１０３、ステップＳ１１０４、ステップＳ１１０５を含む。以下、図６及び図１１を参照して、第２の実施形態におけるトナー量ダイナミックレンジ補正部の動作について説明する。

ステップＳ１１０１におけるトナー量計算部４０１の動作、ステップＳ１１０２における分布解析部４０２の動作、ステップＳ１１０３における平均値計算部４０３の動作は第１の実施形態と同様の処理内容のため、説明を省略する。すなわちそれぞれ図１０のステップＳ１００１，１００２，１００３に相当する。

ステップＳ１１０４において、補正係数調整部６０１では、画素（ｘ，ｙ）の周辺トナー量Ｖｓ（ｘ，ｙ）と、画像全体のトナー量平均値Ｖ_AVGを用いて計算される濃度補正係数Ｖ（ｘ，ｙ）が計算される。濃度補正係数Ｖ（ｘ，ｙ）は周辺トナー量Ｖｓ（ｘ，ｙ）とトナー量平均値を用いて次式で表される。
Ｖ（ｘ，ｙ）＝Ｖ_AVG／Ｖｓ（ｘ，ｙ）
さらに本実施形態では、濃度補正係数としては、画素毎に周辺トナー量Ｖｓ（ｘ，ｙ）に基づいて調整した値Ｖ'（ｘ，ｙ）が用いられる。Ｖ（ｘ，ｙ）の調整は分母であるＶ_AVGを調整しても、分子であるＶｓ（ｘ，ｙ）を調整してもよい。分母を調整する場合は、調整後の濃度補正係数Ｖ'（ｘ，ｙ）は画素毎に決められる調整係数ａ（ｘ，ｙ）を用いて次式のように表される。
Ｖ'（ｘ，ｙ）＝Ｖ_AVG／｛（Ｖｓ（ｘ，ｙ）−Ｖ_AVG）×ａ（ｘ，ｙ）＋Ｖ_AVG）｝
値Ｖ'は、調整係数ａ＝０のときに１、すなわち入力値をそのまま出力し、ａ＝１のときにＶそのものとなる。ａ（ｘ，ｙ）決定用テーブルの例を図７に示す。図７のテーブルは、トナー量制限値が２００％である場合に、トナー量制限値以下の画素については補正を行わず（すなわちａ＝０）、トナー量制限値以上の部分についてはトナー量が多い部分ほど補正強度を強くすることを意味している。これにより、周辺トナー量が多いほど補正量は大きくなる。

一方分子を調整する場合は、画素毎に決められる調整係数ｂ（ｘ，ｙ）を用いて次式のように表される。
Ｖ'（ｘ，ｙ）＝｛（Ｖｓ（ｘ，ｙ）−Ｖ_AVG）×ｂ（ｘ，ｙ）＋Ｖ_AVG｝／Ｖｓ（ｘ，ｙ）
この場合、値Ｖ'は、調整係数ｂ＝１のときに１、すなわち入力値をそのまま出力し、ｂ＝０のときにＶそのものとなる。調整係数ｂの決定用テーブルは、図７の値域の０と１とを入れ替えたテーブルとなる。このため、周辺トナー量が多いほど補正量は大きくなる。

このように、着目画素の周辺トナー量に対するトナー量平均値の比によって濃度補正係数Ｖを定め、さらに調整係数によって、周辺トナー量が多い画素についてより一層濃度域圧縮の効果を高めることができる。

ａ（ｘ，ｙ）とｂ（ｘ，ｙ）の違いは、ａ（ｘ，ｙ）は大きいほどトナー量ダイナミックレンジ補正効果の強度が強くなるのに対し、ｂ（ｘ，ｙ）は小さいほどトナー量ダイナミックレンジ補正効果の強度が強くなる点である。調整係数ａ（ｘ，ｙ），ｂ（ｘ，ｙ）の決定は、例えば予め保持しているテーブルや関数により、周辺トナー量Ｖｓ（ｘ，ｙ）に基づいて行う。

ステップＳ１１０５において、濃度補正部６０２では、補正後のトナー量係数Ｖ'（ｘ，ｙ） を用いてＣＭＹＫ入力信号の各画素の各色信号値が補正される。具体的には、補正後の画素（ｘ，ｙ）における信号値Ｃ'（ｘ，ｙ），Ｍ'（ｘ，ｙ），Ｙ'（ｘ，ｙ），Ｋ'（ｘ，ｙ）は、入力値にトナー量係数Ｖ'（ｘ，ｙ）を乗じて得られる。例えば色成分Ｉ（ｘ，ｙ）の補正後の値Ｉ'（ｘ，ｙ）は、Ｉ'（ｘ，ｙ）＝Ｉ（ｘ，ｙ）×Ｖ'（ｘ，ｙ）で表される。ここでＩはＣＭＹＫのいずれかである。

濃度補正部６０２の出力であるＣ'Ｍ'Ｙ'Ｋ'信号が本実施形態におけるトナー量ダイナミックレンジ補正部の出力Ｃ"Ｍ"Ｙ"Ｋ"となる。トナー量制限処理は図１３の通りである。

このように本実施形態の補正処理によれば、元カラー画像データの着目画素の周辺領域の色剤量データがしきい値を越えていれば、該着目画素の各色成分の値を、該画素の周辺領域の色剤量データが大きいほど高い圧縮率で圧縮して補正する。

以上のようにトナー量制御処理の前に画像のダイナミックレンジを圧縮するように補正しているため、トナー量制御処理による高濃度部の飽和による黒つぶれを防止できる。

［本実施形態の効果］
トナー量制限の前処理として本実施形態による処理を行うことで、トナー量制限の対象とならない部分へ影響を与えることなく、トナー量制限による画像情報の喪失を軽減できる。

＜第３の実施形態＞
ダイナミックレンジ補正効果の強さは画像の特徴によって違うため、画像によっては補正効果を全体的に弱める、または強めることで、より自然なトナー量制限画像を得られる場合がある。そこで第３の実施形態では、第１の実施形態における配合率を決める際に、配合率を決定するためのテーブルをトナー量に関する情報に基づいて動的に生成するための方法について説明する。

なお、本実施形態の画像処理装置において、上述した第１の実施形態と同様の構成には同一の番号を付し、説明を省略する。

［トナー量ダイナミックレンジ補正処理］
図８に本実施形態に係るトナー量ダイナミックレンジ補正部のブロック図を、また図１２にトナー量ダイナミックレンジ補正部における処理のフローチャートを示す。なお、図８の「トナー量ダイナミックレンジ補正部」はユニットＡ２０５に相当する。トナー量ダイナミックレンジ補正部の機能はハードウエアで実装される場合もあるが、プログラムにより実現されてもよい。変換部８００は平均値計算部４０３、濃度補正部４０４、標準偏差計算部８０１、配合部８０２を含む。同様に、ステップＳ１２００はステップＳ１２０３、ステップＳ１２０４、ステップＳ１２０５、ステップＳ１２０６を含む。以下、図８及び図１２を参照して、第３の実施形態におけるトナー量ダイナミックレンジ補正部の動作について説明する。

ステップＳ１２０１におけるトナー量計算部４０１、ステップＳ１２０２における分布解析部４０２、ステップＳ１２０３における平均値計算部４０３、ステップＳ１２０５における濃度補正部４０４はそれぞれ第１の実施形態と同様の動作を行うため、説明を省略する。

ステップＳ１２０４において、標準偏差計算部８０１では、画素（ｘ，ｙ）のトナー量Ｖｃ（ｘ，ｙ）と、画像全体のトナー量平均値Ｖ_AVGとを用いて、画像全体のトナー量の標準偏差Ｖ_σを計算する。たとえばＶｃ（ｘ，ｙ）とＶ_AVGの差を二乗したものを全画素について加算し、和の平方根を画素数で割ったものをトナー量標準偏差Ｖ_σとする。ステップＳ１２０３がステップＳ１２０２より前に行われる場合、ステップＳ１２０４は、ステップＳ１２０３の後、ステップＳ１２０２の前に行ってもよい。また、ステップＳ１２０４はステップＳ１２０５の後に行ってもよい。

ステップＳ１２０６において、配合部８０２では、まず、標準偏差Ｖ_σに基づいて、テーブルの選択が行わる。続いて、選択されたテーブルを用いて、画素（ｘ，ｙ）の周辺トナー量Ｖｓ（ｘ，ｙ）に基づいて、画素（ｘ，ｙ）のＣＭＹＫ入力信号とトナー量ダイナミックレンジ補正後のＣ'Ｍ'Ｙ'Ｋ'信号の配合率が決定され、決定された配合率に基づいて配合が行われる。図９にＶ_σに基づくテーブルの選択例を示す。図９は、画像全体におけるトナー量の標準偏差Ｖ_σが小さいほど、補正信号の配合率の最大値を大きくするようなテーブルを選択することを意味している。決定されたテーブルを用いての配合処理は第１の実施形態におけるステップＳ１００５と同様の処理内容のため、説明を省略する。またテーブルに代えて関数もしくは関数の係数等を選択しても良い。また配合率を例えば選択可能なモードとしてユーザに提供し、それを選択させても良い。

配合部８０２の出力であるＣ"Ｍ"Ｙ"Ｋ"信号が本実施形態におけるトナー量ダイナミックレンジ補正部の出力となる。

このように本実施形態の補正処理によれば、元カラー画像データの着目画素の周辺領域の色剤量データがしきい値を越えていれば、該着目画素の各色成分の値を、該画素の周辺領域の色剤量データが大きいほど高い圧縮率で圧縮して補正する。

以上のようにして、第１実施形態と同様の効果を上げることができる。加えて、周辺トナー量が同じ場合、トナー量標準偏差Ｖ_σが大きな画像データほど、補正後の画像信号（すなわち濃度域圧縮済みの画像）の配合率を低くすることで、ダイナミックレンジの補正後も元画像のコントラストを失わずに済む。

［本実施形態の効果］
トナー量制限の前処理として本実施形態による処理を行うことで、トナー量ダイナミックレンジ補正効果の全体的な強さが画像の特徴に応じて制御され、より自然なトナー量制限画像を得られるという効果がある。加えて、元画像の特徴を、トナー量ダイナミックレンジ補正により失いにくいという効果もある。

なお本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、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、前述の実施形態の機能を実現するプログラムを記録した記録媒体を、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が記憶媒体に格納されたプログラムを読み出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラム自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラム自体およびプログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、本発明には、プログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(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カ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場合についても、本発明は適用される。その場合、書き込まれたプログラムの指示に基づき、その機能拡張カ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。

本発明の実施形態に係る画像処理装置の概略ブロック図 画像処理の概略ブロック図 画像読取部１０１及び画像出力部１０５のハードウェア構成の模式図 第１の実施形態に係るトナー量ダイナミックレンジ補正部の概略ブロック図 トナー量から補正画像（図４のＣ'Ｍ'Ｙ'Ｋ'）配合率への変換テーブルの例を示す図 第２の実施形態に係るトナー量ダイナミックレンジ補正部の概略ブロック図 トナー量から調整係数への変換テーブルの例を示す図 第３の実施形態に係るトナー量ダイナミックレンジ補正部の概略ブロック図 Ｖ_σに基づく変換テーブルの選択例を示す図 第１の実施形態に係るフローチャート 第２の実施形態に係るフローチャート 第３の実施形態に係るフローチャート トナー制限処理のフローチャート

Claims (20)

1. 入力されたカラー画像データの着目画素ごとに色剤量を求める手段と、
   前記着目画素の周辺領域の色剤量を算出する算出手段と、
   前記着目画素の色剤量と前記着目画素の周辺領域の色剤量とに基づき、前記入力されたカラー画像データの濃度域を補正する補正手段と
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記補正手段は、
   前記着目画素の周辺領域の色剤量が大きいほど、前記着目画素の色剤量が小さくなるように前記着目画素の色剤量を補正する濃度補正手段と、
   前記濃度補正手段によって補正された濃度補正後の前記着目画素の色剤量と前記入力されたカラー画像データの前記着目画素の色剤量とを、前記着目画素の周辺領域の色剤量の値に応じた比率で配合する配合手段と
   を有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. 前記濃度補正手段は、前記着目画素の周辺領域の色剤量に対する前記入力されたカラー画像データの色剤量の平均値の比を、前記着目画素の色剤量に乗じることで濃度補正を行うことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記配合手段は、前記着目画素の周辺領域の色剤量の値が大きいほど、前記濃度補正後の前記着目画素の色剤量の比率が高くなるように配合することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
5. さらに、前記補正手段により補正されたカラー画像データの色剤量を制限する処理を行う処理手段とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
6. 前記色剤量を求める手段は、前記入力されたカラー画像データの着目画素ごとにその全色成分の濃度値を加算した色剤量を求めることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
7. 前記補正手段は、
   前記着目画素の色剤量が所定の制限値を越える場合、前記着目画素の色剤量が高いほど補正量が大きくなるように濃度補正係数を決定する補正係数調整手段と、
   前記着目画素の色剤量を前記濃度補正係数を乗じて補正する濃度補正手段と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
8. 前記補正手段は、
   前記着目画素の周辺領域の色剤量が大きいほど、前記着目画素の色剤量が小さくなるように前記着目画素の色剤量を補正する濃度補正手段と、
   画像全体の色剤量の標準偏差を計算する標準偏差計算手段と、
   前記濃度補正手段によって補正された濃度補正後の前記着目画素の色剤量と前記入力されたカラー画像データの前記着目画素の色剤量とを、前記着目画素の周辺領域の色剤量の値と前記標準偏差とに応じた比率で配合する配合手段と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
9. 前記配合手段は、あらかじめ保持しておいたテーブル又は関数を用いて前記配合率を決定することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
10. 前記配合手段は、前記配合率を求めるテーブル又は関数の選択、もしくはそれに関するモードの選択をユーザから受け付ける手段を有することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
11. 入力されたカラー画像データの着目画素ごとに色剤量を求める工程と、
    前記着目画素の周辺領域の色剤量を算出する算出工程と、
    前記着目画素の色剤量と前記着目画素の周辺領域の色剤量とに基づき、前記入力されたカラー画像データの濃度域を補正する補正工程と
    を有することを特徴とする画像処理方法。
12. 前記補正工程は、
    前記着目画素の周辺領域の色剤量が大きいほど、前記着目画素の色剤量が小さくなるように前記着目画素の色剤量を補正する濃度補正工程と、
    前記濃度補正工程によって補正された濃度補正後の前記着目画素の色剤量と前記入力されたカラー画像データの前記着目画素の色剤量とを、前記着目画素の周辺領域の色剤量の値に応じた比率で配合する配合工程と
    を有することを特徴とする請求項１１に記載の画像処理方法。
13. 前記濃度補正工程では、前記着目画素の周辺領域の色剤量に対する前記入力されたカラー画像データの色剤量の平均値の比を、前記着目画素の色剤量に乗じることで濃度補正を行うことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理方法。
14. 前記配合工程では、前記着目画素の周辺領域の色剤量の値が大きいほど、前記濃度補正後の前記着目画素の色剤量の比率が高くなるように配合することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の画像処理方法。
15. さらに、前記補正工程により補正されたカラー画像データの色剤量を制限する処理を行う処理工程を有することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の画像処理方法。
16. 入力されたカラー画像データの着目画素ごとに色剤量を求める手段と、
    前記着目画素の周辺領域の色剤量を算出する算出手段と、
    前記着目画素の色剤量と前記着目画素の周辺領域の色剤量とに基づき、前記入力されたカラー画像データの濃度域を補正する補正手段と
    してコンピュータを機能させるためのプログラム。
17. 前記補正手段は、
    前記着目画素の周辺領域の色剤量が大きいほど、前記着目画素の色剤量が小さくなるように前記着目画素の色剤量を補正する濃度補正手段と、
    前記濃度補正手段によって補正された濃度補正後の前記着目画素の色剤量と前記入力されたカラー画像データの前記着目画素の色剤量とを、前記着目画素の周辺領域の色剤量の値に応じた比率で配合する配合手段と
    を有することを特徴とする請求項１６に記載のプログラム。
18. 前記濃度補正手段は、前記着目画素の周辺領域の色剤量に対する前記入力されたカラー画像データの色剤量の平均値の比を、前記着目画素の色剤量に乗じることで濃度補正を行うことを特徴とする請求項１７に記載のプログラム。
19. 前記配合手段は、前記着目画素の周辺領域の色剤量の値が大きいほど、前記濃度補正後の前記着目画素の色剤量の比率が高くなるように配合することを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載のプログラム。
20. さらに、前記補正手段により補正されたカラー画像データの色剤量を制限する処理を行う処理手段としてコンピュータを機能させるための、請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載のプログラム。

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