JP2010136237A - 画像処理装置、画像記録装置、画像処理方法、画像記録方法、プログラム、及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】多値誤差拡散においてドットゲインによる画質劣化問題と多値切り替わり部における画質劣化問題とを解決する。
【解決手段】誤差拡散における階調変換、及び多値誤差拡散における階調変換において、理想的な階調値の小数点以下を面積階調とすることで、ドットゲインによる画質劣化問題を解決し、かつ、入力値に応じた閾値を設定することで、多値誤差拡散において階調性の向上と多値切り替わり部における画質劣化問題を解決し、省メモリ化を実現して良好な画質の出力画像結果を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置、画像記録装置、画像処理方法、画像記録方法、プログラム、及び記憶媒体に関する。

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存在する。その多値画像データを出力する際に、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、擬似中間調処理という処理が存在する。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２値化処理が従来から行われている。この２値化処理の中で、高速処理が可能なディザ処理や、解像性と階調性とに共に優れたものとして誤差拡散法や平均誤差最小法が存在する。

ここで、誤差拡散法とは、中間階調の処理で画像を滑らかに表現する方法の一種である。デジタル画像の画素（ピクセル）の処理で生じた誤差を周囲の画素へ割り振り、その後も誤差を割り振った影響を考慮して処理を行うことで全体としての誤差を最小にする方法である。

また、平均誤差最小法とは、原画像の濃淡値と、原画像を２値化して表現した値との差が平均的に小さくなるように、各画素の値を決定する方法である。

誤差拡散法と平均誤差最小法とは、誤差の拡散作業をいつ行うかが異なるだけであり、論理的には等価なものである。さらにこの誤差拡散法を２値だけでなく、３値以上の階調数にも適応したものとして、多値誤差拡散法が存在する。多値誤差拡散法は、２値誤差拡散法と同様に、階調性と解像性とに優れた処理が可能である。

出力装置における３値以上の階調数を確保するために各種の方式がある。
インクジェットプリンタにおいては吐出するインク量を制御することにより大中小ドットのドット径を変化させることや、ドットの重ね打ちや濃度を異なったインク・濃淡インクを用いて３値化以上の階調数を再現している。
一般的には淡インクの濃度を濃インクの１／２〜１／６に希釈してある。またグラビア印刷のような凹版印刷において版に掘り込む深さを変化させることで紙に転写するインク量を制御し、３値以上の階調数を確保する方式がある。

ところで、印刷機やインクジェットプリンタで電子写真を印刷したとき、インクのにじみや広がりにより得られる網点が元の網点に比べて大きく太る現象、いわゆるドットゲインが生じることがある。誤差拡散処理では局所的に発生した誤差を近傍画素に拡散して濃度を保存するようにフィードバックをかけている。しかしながら、このドットゲインがあるため、高濃度部において元の入力値に対して網点が大きくなり、高濃度部において濃度飽和が生じやすい。

画像処理にディザ処理が用いられているのであればドットゲインの影響を考慮して設計することができるので問題はない。
ここで、ディザ法とは、濃淡画像を２値（黒と白）で表示する方法である。これは、通常の二値化と類似しており、適当に変化する閾値で行うことにより、遠目から見ると二値であるが、白黒の濃淡があるように見える。これは、人間の目の錯覚を利用したものである。ディザ法は新聞の写真、カラープリンタ等で使用される。

ディザは、ディザを構成する最小単位セルを複数組み合わせて矩形としたスーパーセルを用いるのが一般的である。スーパーセルのサイズが32×32である１bitディザ処理用のディザであれば1025個のドットパターンを出力することができる。

ところで、一般的な入力装置で読み取った多値は８bit＝256値であるため、1025個のドットパターンを必要としない。1025個というスーパーセルのサイズから求まる論理的に出力可能な階調数から、ドットゲインを考慮して目標となる明度または濃度曲線となるように256個のドットパターンを選択することで、ドットゲインの影響をみえにくくすることができる。

通常は、ドットゲインが生じることがあるため、一般的なプリンタで誤差拡散処理を用いるにはγ変換した画像を誤差拡散処理する。
図６に示すようにγ変換後の値が実数となるようにすれば誤差拡散でも問題はない。
図６は、あるプリンタにおいて階調値１が入力されたとき、0.52という値で誤差拡散を実施すればドットゲインにより入力値１に相当する明度または濃度を表現することができる。図６に示すようなγ変換後の値が実数とすると誤差拡散部も実数で演算しなければならない。この場合、誤差を記憶するメモリなどの容量が大きくなってしまう。

また、ドットゲインを考慮した誤差拡散技術が特許文献１、２に開示されている。
特許文献１に開示されている誤差拡散法では、誤差拡散部において入力値８bitを14bitに変換して誤差拡散を行う。bit数を増やすときに単純に各入力値を64倍するのではなく、ドットゲインを考慮して狙いとなる明度または濃度を表現する値に変換することで階調性を良好にしている。

また、特許文献２では誤差を拡散する係数の合計を１未満とすることで、濃度保存しないことが開示されている。これにより高濃度部では濃度飽和しにくいという特性がある。

また、特許文献３には誤差の減算部において複数の減算用テーブルを使用することでドットゲインを考慮した狙いとなる明度または濃度を表現する手法が記載されている。特許文献３に開示された発明では誤差メモリを、特許文献１に記載の発明のように多く必要としない。

また、ドットゲインを考慮した誤差拡散用のγ変換技術として特許文献４、５がある。
特許文献４に記載の発明は、図６に示すようにγ変換後の値が実数値の小数点以下を面積階調で表現する技術である。

ところで、多値誤差拡散には特許文献６に開示された発明のように入力画素に応じて閾値を設定するものがある。特許文献６に開示された発明は多値の切り替わり部で生じるドット生成遅れによるグラデーション中に生じる擬似輪郭を抑制する技術である。

特許部文献５に記載の発明は、特許文献４に記載の発明と同様にγ変換後の値が実数値の小数点以下を面積階調した多値誤差拡散で、多値切り替わり部における画質劣化を抑制する技術である。
特開２００７−１２４１９５号公報 特開２００４−７２２９３号公報 特願２００７−２１５２８９号 特願２００８−２１４６７６号 特願２００８−３０２４２６号 特許第３７３２４７０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている発明では、誤差メモリは、γ変換後の値が実数とした誤差拡散よりは少ないものの、８bit入力の誤差拡散よりは多く必要となってしまう。
また、特許文献２に開示されている発明では、高濃度部では濃度飽和しにくいが、一律に誤差を100％未満の値で分配するということでハイライト部ではドットの生成が遅れてしまう。
また、特許文献３に開示されている発明では、省メモリで実行できるが、印字モード毎に階調特性を記載した複数の減算用テーブルを切り替えなければならない。これはハードウェアで誤差拡散処理を行う場合、多数のモードに対応しにくくなってしまう。

また、特許文献５に開示されている発明では、ＣＭＹＫ等といった版に応じてγ変換テーブルと、閾値テーブルとをそれぞれ保持しなければならない。
また、特許文献６に開示されている発明では、多値誤差拡散に、特許文献４に記載の発明のようなγ変換を行ったところ、多値の切り替わり部において画質劣化が生じる。
多値誤差拡散において階調性の向上と多値切り替わり部における画質劣化抑制しつつ省メモリとなる方式が求められてきた。
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、多値誤差拡散においてドットゲインによる画質劣化問題と多値切り替わり部における画質劣化問題とを解決した画像処理装置、画像記録装置、画像処理方法、画像記録方法、プログラム、及び記憶媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、多値（Ｍ値）画像データを、多値誤差拡散法または多値平均誤差最小法を用いてＮ値（Ｍ＞Ｎ＞２）に量子化する画像処理装置であって、入力データを所望する濃度または明度となる理想的な階調変換後の実数値を表現するために、前記理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換を行う手段を有し、前記理想的な階調変換後の実数値における小数部は面積階調で表現する手段を有し、前記通常のγ変換で得られる値と前記面積階調で表現する値とを加算して理想的な階調変換値に相当する整数化値を得る手段を有し、前記整数化値に周辺誤差を加算して補正値を得る手段を有し、前記理想的な階調変換値に相当する値に応じたＮ値化用のＮ−１種の閾値を設定する手段を有し、前記補正値と前記Ｎ−１種の閾値とでＮ値化することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記面積階調は、ディザ処理により表現することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記小数部を前記ディザ処理のマトリクスサイズで乗算した値を四捨五入した値、または小数点以下切捨てた値を階調ごとに記憶するＬＵＴを有することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記ディザ処理は、分散系のディザを用いることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１、２、または４記載の発明において、前記ディザ処理は、Bayer ディザを用いることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項記載の発明において、前記面積階調は、前記ＬＵＴに記憶してある値を前記ディザで２値化して得られる０または１の値であることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項記載の発明において、前記理想的な階調変換値に相当する値は、前記理想的な階調変換後の実数値における小数部が０でないとき、前記理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換後の値に１を加算した値であることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、多値（Ｍ値）画像データを、多値誤差拡散法または多値平均誤差最小法を用いてＮ値（Ｍ＞Ｎ＞２）に量子化する画像記録装置であって、入力データを所望する濃度または明度となる理想的な階調変換後の実数値を表現するために、前記理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換を行う手段を有し、前記理想的な階調変換後の実数値における小数部は面積階調で表現する手段を有し、前記通常のγ変換で得られる値と前記面積階調で表現する値とを加算して理想的な階調変換値に相当する整数化値を得る手段を有し、前記整数化値に周辺誤差を加算して補正値を得る手段を有し、前記理想的な階調変換値に相当する値に応じたＮ値化用のＮ−１種の閾値を設定する手段を有し、前記補正値と前記Ｎ−１種の閾値とでＮ値化することを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記面積階調は、ディザ処理により表現することを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項８または９記載の発明において、前記小数部を前記ディザ処理のマトリクスサイズで乗算した値を四捨五入した値、または小数点以下切捨てた値を階調ごとに記憶するＬＵＴを有することを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項８または９記載の発明において、前記ディザ処理は、分散系のディザを用いることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項８、９、または１１記載の発明において、前記ディザ処理は、Bayer ディザを用いることを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項８から１２のいずれか一項記載の発明において、前記面積階調は、前記ＬＵＴに記憶してある値を前記ディザで２値化して得られる０または１の値であることを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、請求項８から１３のいずれか一項記載の発明において、前記理想的な階調変換値に相当する値は、前記理想的な階調変換後の実数値における小数部が０でないとき、前記理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換後の値に１を加算した値であることを特徴とする。

請求項１５記載の発明は、請求項８から１４のいずれか一項記載の発明において、濃淡インクを用いることを特徴とする。

請求項１６記載の発明は、多値（Ｍ値）画像データを、多値誤差拡散法または多値平均誤差最小法を用いてＮ値（Ｍ＞Ｎ＞２）に量子化する画像処理方法であって、入力した多値（Ｍ値）画像データを所望する濃度または明度となる理想的な階調変換後の実数値を表現するために、前記理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換を行い、前記理想的な階調変換後の実数値における小数部は面積階調で表現し、前記通常のγ変換で得られる値と前記面積階調で表現する値とを加算して理想的な階調変換値に相当する整数化値を得、前記整数化値に周辺誤差を加算して補正値を得、前記理想的な階調変換値に相当する値に応じたＮ値化用のＮ−１種の閾値を設定し、前記補正値と前記Ｎ−１種の閾値とでＮ値化することを特徴とする。

請求項１７記載の発明は、多値（Ｍ値）画像データを、多値誤差拡散法または多値平均誤差最小法を用いてＮ値（Ｍ＞Ｎ＞２）に量子化する画像記録方法であって、入力した多値（Ｍ値）画像データを所望する濃度または明度となる理想的な階調変換後の実数値を表現するために、前記理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換を行い、前記理想的な階調変換後の実数値における小数部は面積階調で表現し、前記通常のγ変換で得られる値と前記面積階調で表現する値とを加算して理想的な階調変換値に相当する整数化値を得、前記整数化値に周辺誤差を加算して補正値を得、前記理想的な階調変換値に相当する値に応じたＮ値化用のＮ−１種の閾値を設定し、前記補正値と前記Ｎ−１種の閾値とでＮ値化し、前記Ｎ値に基づいて用紙に記録することを特徴とする。

請求項１８記載の発明は、多値（Ｍ値）画像データを、多値誤差拡散法または多値平均誤差最小法を用いてＮ値（Ｍ＞Ｎ＞２）に量子化する画像処理装置の制御処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、入力した多値（Ｍ値）画像データを所望する濃度または明度となる理想的な階調変換後の実数値を表現するために、前記理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換を行う工程のコードと、前記理想的な階調変換後の実数値における小数部は面積階調で表現する工程のコードと、前記通常のγ変換で得られる値と前記面積階調で表現する値とを加算して理想的な階調変換値に相当する整数化値を得る工程のコードと、前記整数化値に周辺誤差を加算して補正値を得る工程のコードと、前記理想的な階調変換値に相当する値に応じたＮ値化用のＮ−１種の閾値を設定する工程のコードと、を備え、前記補正値と前記Ｎ−１種の閾値とでＮ値化することを特徴とする。

請求項１９に記載の発明は、請求項１８に記載のプログラムを記憶した記憶媒体であることを特徴とする。

本発明によれば、誤差拡散における階調変換、及び多値誤差拡散における階調変換において、理想的な階調値の小数点以下を面積階調とすることで、ドットゲインによる画質劣化問題を解決し、かつ、入力値に応じた閾値を設定することで、多値誤差拡散において階調性の向上と多値切り替わり部における画質劣化問題を解決し、省メモリ化を実現して良好な画質の出力画像結果を得ることができる。

〔実施形態１〕
以下、本発明の好適な実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
構成要素には記号を付与して区別する。
図３は、本発明の実施の形態の画像処理装置を用いて構成される画像入出力システムの構成の一例を示す図である。
画像入力装置３０１はスキャナやディジタルカメラ等の入力デバイスを示し、入力画像について例えば８ビット精度ならば２５６階調の画像データとして取り込まれる。この多値画像データが本実施形態の画像処理装置３０２に入力される。

画像処理装置（画像処理部）３０２では、画像入力装置３０１から入力された２５６階調の画像データに対し、この後段の画像出力装置３０３で出力可能な階調数に変換する処理を行う。この階調数変換処理では多値誤差拡散や多値平均誤差最小法を用いてもよい。画像処理装置３０２で量子化した画像データが図２に構成を示すような画像記録装置（画像形成装置、画像出力装置）３０３に送られる。

図２は、本発明の実施の形態における画像記録装置の構成の一例を示す図である。
図２において、画像出力装置３０３（図３参照）は、フレーム２０１に横架したガイドレール２０２，２０３に移動可能に載設されたキャリッジ２０４にインクジェット記録ヘッド２０５（以下、単に「記録ヘッド」と称す）を搭載し、図示しないモータ等の駆動源によってキャリッジをガイドレール方向に移動して走査（主走査）可能とする。
画像出力装置３０３は、ガイド板２０６にセットされる用紙２０７を、図示しない駆動源によってドライブギヤ２０８及びスプロケットギヤ２０９を介して回動される送りノブ２１０ａを備えたプラテン２１０にて取込み、プラテン２１０周面とこれに圧接するプレッシャローラ２１１とによって搬送し、記録ヘッド２０５によって用紙２０７に印字記録する。

図４は、図２に示した画像記録装置に用いられるインクジェットヘッドの一例を示す外観斜視図であり、図５は、図４に示したインクジェットヘッドの他の一例を示す外観斜視図である。
インクジェットヘッドとしての記録ヘッド２０５は、図４に示すブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の各インクをそれぞれ吐出するための４個のインクジェットヘッド｛４Ｋ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ｝や、図５に示すブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ライトマゼンタ（ＬＭ）及びライトシアン（ＬＣ）の各インクをそれぞれ吐出するための６個のインクジェットヘッド｛５Ｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５ＬＭ、５ＬＭ｝を主走査方向の同一線上に配置して構成している。

インクジェットヘッドは、商品構成によってはインクの数を増減させても何ら構わない。具体的にはライトブラックや、シアン・マゼンタ・イエロー・ブラックの各色の濃度を３段・４段に分けた構成にして高画質を実現した記録ヘッドとしてもよい。

上記の各インクジェットヘッドは、例えば圧電素子、気泡発生用ヒータ等のエネルギー発生手段であるアクチュエータを選択的に駆動して、液室内のインクに圧力を与えることによって、この液室に連通するノズルからインク滴を吐出飛翔させて、用紙２０７（図２参照）に付着させることで画像記録（画像形成）する。画像記録装置３０３は電子写真を用いて画像記録（画像形成）する場合等でも本発明にかかる処理方法が適用可能である。

今、図２に示す画像出力装置３０３が図１１のような大小ドットとドット径とを変化させるインクジェットヘッドとし、大小ドットの階調値をそれぞれ255・127とする。

また、図３のシステム構成図では、処理に応じてそれぞれの装置を独立したものとして示したが、この限りではなく、画像処理装置３０２の機能が画像入力装置３０１中に存在する形態や、画像出力装置３０３中に存在する形態等もある。

図１は、図３に示す本実施形態の画像処理装置３０２の構成を示すブロック図の一例である。
図１に示す画像処理装置３０２は、入力端子１０１に接続された小数変換部１０２、整数変換部１０３、整数化部１０４、２値化部１０５、加算器１０６、誤差メモリ１０７、閾値設定部１０８、出力端子１１２が接続された比較判定部１０９、減算器１１０、及び誤差拡散部１１１を備える。

入力端子１０１は、画像入力装置３０１より多値画像データが入力される。ここで、２次元の画像データを表わすために、In(x, y) として表わす（ｘは画像の主走査方向のアドレス、ｙは副走査方向のアドレスを示す）。

次に、この入力データ In(x, y) が、整数変換部１０３及び小数変換部１０２へ入力される。整数変換部１０２は図６に示されるようなテーブルを保持し、入力データ In(x, y) に応じた値に整数部変換値 ip(x, y) を加算器１０６と整数化部１０４へ出力する。
図６は、図１に示した画像処理装置に用いられる、入力値と理想出力値とを格納したテーブルの一例である。

同様に、小数変換部１０２は図７に示されるようなテーブルを保持し、入力データ In(x, y) に応じた値に小数部変換値 dp(x, y) を２値化部１０５と整数化部１０４へ出力する。
図７は、図１に示した画像処理装置に用いられる、入力値と整数部出力値とを格納したテーブルの一例である。

整数化部１０４は、整数変換部１０３より入力される整数部変換値 ip(x, y) と小数変換部１０２より入力される小数部変換値 dp(x, y) より整数化値 i(x, y) を作成して閾値設定部１０８へ出力する。
ここで、小数変換部１０２より入力される小数部変換値 dp(x, y) が０でなければ整数変換部１０３より入力される整数部変換値 ip(x, y) を１加算した値を整数化値 i(x, y) とし、小数部変換値 dp(x, y) が０であれば整数変換部１０３より入力される整数部変換値 ip(x, y) を整数化値 i(x, y) とする。

閾値設定部１０８は、図１０に示すような、整数化部１０４より入力される整数化値 i(x, y) の入力値に応じた閾値群 thr(x, y) を設定して、閾値群 thr(x, y) を比較判定１０９へ出力する。
図１０は、図１に示した画像処理装置における入力値と閾値との関係を示す図である。図１０において、横軸は入力値を示し、縦軸は閾値を示す。
ここで、閾値群 thr(x, y) とは、ドットoffと小ドットの判定に用いる第１閾値 thr１(x, y) と、小ドットと大ドットの判定に用いる第２閾値 thr２(x, y) からなる。

２値化部１０５は、図９に示す閾値を保持している。入力データ In(x, y) のアドレス (x, y) に応じた２値化閾値 bt(x, y) と小数変換部１０２より入力される小数部変換値 dp(x, y) とを用いて数式(１)に従い２値化する。

２値化した結果の小数部二値 b(x, y) を加算器１０６へ出力する。

加算器１０６は、整数変換部１０３より入力される整数部変換値 ip(x, y) と、２値化部１０５より入力される小数部二値 b(x, y) と、誤差メモリ１０７から入力される誤差成分 E(x, y) とを加算し、補正データ C(x, y) を計算し、補正データ C(x, y) を比較判定部１０９と減算器１１０へ出力する。

比較判定部１０９は、加算器１０６から入力される補正データ C(x, y) と、閾値設定部１０８から入力される閾値群 thr(x, y) とに基づいて数式(２)のように出力値 Out(x, y) を決定する。

ここで閾値群 thr(x, y) は、ドットoffと、小ドットの出力判定閾値 thr1(x, y) と、小ドットと大ドットの出力判定閾値 thr2(x, y) とからなるものである。

この Out(x, y) が出力端子１１２から画像出力装置３０３に対して出力される。

また、出力値 Out(x, y) は、減算器１１０に入力される。減算器１１０は、補正データ C(x, y) と、出力値 Out(x, y) とから次式（３）に示すように減算し、現画素で発生した誤差 e(x, y) が算出される。この減算器１１０は、誤差 e(x, y) を誤差拡散部１１１へ出力する。

e(x, y) ＝ C(x, y) − Out(x, y) （３）

次に誤差拡散部１１１では予め設定された拡散係数に基づいて、誤差 e(x, y) を配分して誤差メモリ１０７に蓄積されている誤差データ E(x, y) に加算していく。ここで例えば拡散係数として図１２に示したような係数を用いた場合、誤差拡散部１１１では下記の数式（４）〜（７）に示すような処理を行う。

E(x＋１, y) ＝ E(x＋１, y) ＋ e(x, y) × ７／１６ （４）

E(x−１, y＋１)＝ E(x−１, y＋１) ＋ e(x, y) × ５／１６ （５）

E(x, y＋１)＝ E(x, y＋１) ＋ e(x, y) × ３／１６ （６）

E(x＋１, y＋１)＝ E(x＋１, y＋１) ＋ e(x, y) × １／１６ （７）

以上のように図１の構成によって、画像処理装置３０２における２値誤差拡散処理が行われる。

次に、このような処理によりなぜ多値誤差拡散処理でドットゲインに対して効果があるのかについて説明する。

今、図６に示すような実数値へのγ変換を行うことができたときドットゲインを考慮した狙いとなる明度または濃度を表現することができるとする。図７に示す変換テーブルは図６に示す変換テーブルの整数部の値に変換するものである。また、図８に示す変換テーブルは、図６に示す変換テーブルの小数点以下の値を図９に示すディザのマトリクスサイズ256(16×16)で乗算し、小数点以下を切り捨てた値に変換するものである。

図８の変換テーブルにおける階調値１の変換結果は 133 となっている。この値133を図９に示すディザで２値化すると、ディザマトリクスサイズ256画素のうち133画素は“１”を出力し、123画素は“０”となる。この256画素の２値化結果に対する平均値は0.52となる。誤差拡散処理に平均化作用があるので、小数点以下の部分を面積階調する画素数で乗算した値で保持すれば、実数のγ変換を必要としない。

図１では小数点以下の値を面積階調表現するのにディザ処理を使用した。面積階調を行えばよいので誤差拡散であってもかまわないが、ディザ処理のほうが高速に処理できるので好ましい。また、用いるディザは誤差拡散部１０４と干渉してモアレを生じないようにするためにも集中系のディザよりも分散系ディザが好ましい。分散系ディザとして特に Bayer ディザのディザマトリクスサイズが小さくすみ、省メモリとなって好ましい。

図８の係数では図６に示す変換テーブルの小数点以下の値を図９に示すディザのマトリクスサイズ256(16×16)で乗算し、小数点以下を切り捨てた値にしてあるが、四捨五入した値とすれば割り切り誤差の影響を少なくなって好ましい。

本方式では面積階調の出力値を「０」及び「１」の２値とした。ディザマトリクスを修正し３値・４値ディザを用いて面積階調を行うこともできる。しかしながら３値・４値とすると、誤差拡散部１０４と干渉して、好ましからざるテクスチャを出力することがあるため小数部の面積階調した結果は、周波数空間で高周波となる特性が好ましく、実空間では「０」及び「１」の２値がもっとも好ましい画像となる。

ディザマトリクスのサイズを大きくすればするほど小数部で表現可能な値が細かくなる。ディザマトリクスサイズを大きくすると、ディザを保持する２値化部１０４のメモリが大きくなってしまい好ましくない。省メモリとして２×２の場合は階調表現できる小数点のステップは 0.25 単位となってしまう。
インクジェットプリンタで普通紙に印字する場合、紙白部とインクを全面に出力した箇所との明度差が、インクジェット専用紙に出力する場合に比べて少ない。このような場合では 0.25 ステップで階調表現するのではドットゲインを考慮して狙いとなる明度または濃度を表現する値に変換することが難しい。
そこでディザマトリクスサイズは４×４、２×８、または８×２以上であることが好ましい。

今、階調値 127 が入力されたとき、図６に示す理想出力値が 127.5 であったとして説明する。
図１１は、図２に示した画像記録装置によるドットの概念図である。
図１１の大小ドットの階調値をそれぞれ 255・127 としてあり、階調値１から 127 まではドットoffと小ドットの混在で階調表現し、階調値 128 から階調値 255 までは小ドットと大ドットの混在で階調表現する区間である。理想出力値が 127.5 であれば、整数変換部１０３・小数変換部１０２・２値化部１０４による変換値は、128 画素は 127 に、128 画素は 128 に変換される。

単純な３値誤差拡散の閾値を用いた場合、整数変換部１０３・小数変換部１０２・２値化部１０４による変換値が 127 となった画素はドットoffと小ドットを出力し、変換値が 128 となった画素は小ドットと大ドットを出力することになり、ドットoff・小ドット・大ドットが混在することとなる。階調表現としては問題ないが、画質的に好ましくない。

閾値設定部１０７が図１０のような入力値に応じて閾値群 thr(x, y) を出力するとき、入力データ In(x, y) の理想出力値が 127.5 であったとして説明する。
閾値群 thr(x, y) のドットoffと小ドットの出力判定閾値 thr1(x, y)＝０を出力する。理想出力値が 127.5 であるから、thr1(x, y)の値０と比較してドットoffを出力することはないため、出力される画像は小ドットと中ドットで階調表現されることとなる。このように、入力値に応じて閾値群を設定すれば多値誤差拡散において複数種のドットが混在することなく画質的に好ましい結果となる。

整数化部１０４は、小数変換部１０２より入力される小数部変換値 dp(x, y) が「０」でなければ整数変換部１０３より入力される整数部変換値 ip(x, y) を１加算した値を整数化値 i(x, y) とすることで、入力データ In(x, y) に応じた理想的な階調変換後の実数値の小数点以下を切り上げた値に変換することと同じになる。小数部変換値 dp(x, y) のアドレスによって小数部二値 b(x, y) は「０」・「１」と異なる値となっていたが、整数化部１０４により入力データ In(x, y) に一意に応じた閾値を得ることができる。

単版であれば本願発明と 特許文献５に記載の発明との違いはない。ＣＭＹＫと多数の版を処理するとき、特許文献５に記載の発明では、図１における小数変換部１０２、整数変換部１０３、及び閾値設定部１０８を版の数だけ用意しなければならない。
これに対して本願発明では、小数変換部１０２、及び整数変換部１０３を版の数だけ用意するだけでよく閾値設定部１０８はすべての版で共通に設定することができる。ＣＭＹＫと多数の版を処理するとき、Ｙ版だけ３値、ＣＭＫ版は４値といった版によって量子化する値が異なるのであれば特許文献５に記載の発明のほうが好ましい。ＣＭＹＫと版が異なっても量子化する値が同一であるならば本願発明のほうが閾値設定部１０８を版で共通化できるので省メモリとなり好ましい。

図１４は、図１に示した画像処理装置における動作を示すフローチャートの一例である。
多値（Ｍ値）画像データを、多値誤差拡散法または多値平均誤差最小法を用いてＮ値（Ｍ＞Ｎ＞２）に量子化する画像処理装置であって、入力データを所望する濃度または明度となる理想的な階調変換後の実数値を表現するために、
まず、画像データを入力する（ステップＳ１）。
理想的な階調変換後の実数値における整数部としての整数変換部１０３は通常のγ変換を行う（ステップＳ２）。
理想的な階調変換後の実数値における小数部としての小数変換部１０２は面積階調で表現する（ステップＳ３）。
加算器１０６及び整数化部１０４は、通常のγ変換で得られる値と面積階調で表現する値とを加算して理想的な階調変換値に相当する整数化値を得る（ステップＳ４）。
比較判定部１０９、減算器１１０、誤差拡散部１１１、誤差メモリ１０７、及び加算器１０６は、整数化値に周辺誤差を加算して補正値を得る（ステップＳ５）。
閾値設定部１０８は、理想的な階調変換値に相当する値に応じたＮ値化用のＮ−１種の閾値を設定する（ステップＳ６）。
比較判定部１０９は、補正値とＮ−１種の閾値とでＮ値化する（ステップＳ７）。

〔その他の実施形態〕
実施形態１において図１１に示すような大小ドットによる３値誤差拡散で説明しているが、図１３に示すような濃淡インクを用いた３値誤差拡散でもかまわない。
図１３は、図２に示した画像記録装置による他のドットの概念図である。

また、実施形態１においては３値誤差拡散で説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく４値・５値誤差拡散であってもかまわない。

また、本発明は、誤差拡散処理に対するものであったが、同じように平均誤差最小法にも適用できる。

また、本発明は、インクジェットを用いて説明してきたが、電子写真・グラビア印刷などの一般的な多値出力が可能なプロッタに適用できる。

なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ，インタフェース機器，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、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、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:Central Processing UnitやＭＰＵ:Micro Processing Unit）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、達成されることは言うまでもない。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。

プログラムコードの一例を以下に示す。
多値（Ｍ値）画像データを、多値誤差拡散法または多値平均誤差最小法を用いてＮ値（Ｍ＞Ｎ＞２）に量子化する画像処理装置の制御処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
(1)入力データを所望する濃度または明度となる理想的な階調変換後の実数値を表現するために、
(2)理想的な階調変換後の実数値における整数部としての整数変換部１０３は通常のγ変換を行う工程のコードと、
(3)理想的な階調変換後の実数値における小数部としての小数変換部１０２は面積階調で表現する工程のコードと、
(4)通常のγ変換で得られる値と面積階調で表現する値とを加算器１０６で加算して理想的な階調変換値に相当する整数化値を得る工程のコードと、
(5)整数化値に周辺誤差を加算器１０６で加算して補正値を得る工程のコードと、
(6)理想的な階調変換値に相当する値に応じたＮ値化用のＮ−１種の閾値を閾値設定部１０８で設定する工程のコードと、を備え、
(7)補正値とＮ−１種の閾値とでＮ値化する。

プログラムコードを供給するための記録媒体としては、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(Read Only Memory)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、前述した実施形態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ことは言うまでもない。

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ことは言うまでもない。

以上により本発明の実施の形態について説明した。なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

＜発明の効果＞
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、誤差拡散における階調変換において多値誤差拡散における階調変換において、理想的な階調値の小数点以下を面積階調とすることで、ドットゲインによる画質劣化問題を解決し、かつ、入力値に応じた閾値を設定することで、多値誤差拡散において階調性の向上と多値切り替わり部における画質劣化問題と省メモリ化を実現して良好な画質の出力画像結果を得ることができる。

本発明によれば、多値（Ｍ値）画像データを、多値誤差拡散または多値平均誤差最小法を用いてＮ値（Ｍ＞Ｎ＞２）に量子化する画像処理装置であって、入力データを所望する濃度、または明度となるよる理想的な階調変換後の実数値の表現するために、理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換を行う手段を有し、理想的な階調変換後の実数値における小数部は面積階調で表現する手段を有し、通常のγ変換で得られる値と面積階調で表現する値を加算する手段を有し、理想的な階調変換値に相当する値に応じたＮ値化用のＮ−１種の閾値を設定する手段を有することで多値誤差拡散においてドットゲインによる画質劣化問題と多値切り替わり部における画質劣化問題と省メモリ化を実現することができる。

本発明によれば、前記面積階調はディザ処理により表現することにより省メモリでかつ高速にドットゲインによる画質劣化問題を解消することができる。

本発明によれば、小数部を前記ディザ処理のマトリクスサイズで乗算した値を四捨五入した値、または小数点以下切捨てた値を階調ごとに記憶するＬＵＴ（Look Up Table）を有することでドットゲインによる画質劣化問題を解消することができる。

本発明によれば、分散系のディザを用いることで後段の誤差拡散処理との干渉を抑えることができる。

本発明によれば、Bayer ディザを用いることで後段の誤差拡散処理との干渉を抑え、かつ省メモリで設計することができる。

本発明によれば、面積階調はＬＵＴに記憶してある値をディザで２値化して得られる０または１の値とすることで後段の誤差拡散処理との干渉を抑えることができる。

本発明によれば、理想的な階調変換値に相当する値は、理想的な階調変換後の実数値における小数部が０でないとき、理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換後の値に１を加算した値とすることで多値誤差拡散においてドットゲインによる画質劣化問題と多値切り替わり部における画質劣化問題とを解決し、省メモリ化を実現することができる。

図３に示す本実施形態の画像処理装置３０２の構成を示すブロック図の一例である。 本発明の実施の形態における画像記録装置の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態の画像処理装置を用いて構成される画像入出力システムの構成の一例を示す図である。 図２に示した画像記録装置に用いられるインクジェットヘッドの一例を示す外観斜視図である。 図４に示したインクジェットヘッドの他の一例を示す外観斜視図である。 図１に示した画像処理装置に用いられる、入力値と理想出力値とを格納したテーブルの一例である。 図１に示した画像処理装置に用いられる、入力値と整数部出力値とを格納したテーブルの一例である。 図６に示す変換テーブルの小数点以下の値を図９に示すディザのマトリクスサイズ256(16×16)で乗算し、小数点以下を切り捨てた値に変換するための変換テーブルの一例である。 ディザのマトリクスサイズ256(16×16)である。 図１に示した画像処理装置における入力値と閾値との関係を示す図である。 図２に示した画像記録装置によるドットの概念図である。 拡散係数の一例である。 図２に示した画像記録装置による他のドットの概念図である。 図１に示した画像処理装置における動作を示すフローチャートの一例である。

符号の説明

１０１ 入力端子
１０２ 小数変換部
１０３ 整数変換部
１０４ 整数化部
１０５ ２値化部
１０６ 加算器
１０７ 誤差メモリ
１０８ 閾値設定部
１０９ 比較判定部
１１０ 減算器
１１１ 誤差拡散部
１１２ 出力端子

Claims (19)

1. 多値（Ｍ値）画像データを、多値誤差拡散法または多値平均誤差最小法を用いてＮ値（Ｍ＞Ｎ＞２）に量子化する画像処理装置であって、
   入力した多値（Ｍ値）画像データを所望する濃度または明度となる理想的な階調変換後の実数値を表現するために、
   前記理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換を行う手段を有し、
   前記理想的な階調変換後の実数値における小数部は面積階調で表現する手段を有し、
   前記通常のγ変換で得られる値と前記面積階調で表現する値とを加算して理想的な階調変換値に相当する整数化値を得る手段を有し、
   前記整数化値に周辺誤差を加算して補正値を得る手段を有し、
   前記理想的な階調変換値に相当する値に応じたＮ値化用のＮ−１種の閾値を設定する手段を有し、
   前記補正値と前記Ｎ−１種の閾値とでＮ値化することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記面積階調は、ディザ処理により表現することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記小数部を前記ディザ処理のマトリクスサイズで乗算した値を四捨五入した値、または小数点以下切捨てた値を階調ごとに記憶するＬＵＴを有することを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
4. 前記ディザ処理は、分散系のディザを用いることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
5. 前記ディザ処理は、Bayer ディザを用いることを特徴とする請求項１、２、または４記載の画像処理装置。
6. 前記面積階調は、前記ＬＵＴに記憶してある値を前記ディザで２値化して得られる０または１の値であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の画像処理装置。
7. 前記理想的な階調変換値に相当する値は、前記理想的な階調変換後の実数値における小数部が０でないとき、前記理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換後の値に１を加算した値であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の画像処理装置。
8. 多値（Ｍ値）画像データを、多値誤差拡散法または多値平均誤差最小法を用いてＮ値（Ｍ＞Ｎ＞２）に量子化する画像記録装置であって、
   入力した多値（Ｍ値）画像データを所望する濃度または明度となる理想的な階調変換後の実数値を表現するために、
   前記理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換を行う手段を有し、
   前記理想的な階調変換後の実数値における小数部は面積階調で表現する手段を有し、
   前記通常のγ変換で得られる値と前記面積階調で表現する値とを加算して理想的な階調変換値に相当する整数化値を得る手段を有し、
   前記整数化値に周辺誤差を加算して補正値を得る手段を有し、
   前記理想的な階調変換値に相当する値に応じたＮ値化用のＮ−１種の閾値を設定する手段を有し、
   前記補正値と前記Ｎ−１種の閾値とでＮ値化することを特徴とする画像記録装置。
9. 前記面積階調は、ディザ処理により表現することを特徴とする請求項８記載の画像記録装置。
10. 前記小数部を前記ディザ処理のマトリクスサイズで乗算した値を四捨五入した値、または小数点以下切捨てた値を階調ごとに記憶するＬＵＴを有することを特徴とする請求項８または９記載の画像記録装置。
11. 前記ディザ処理は、分散系のディザを用いることを特徴とする請求項８または９記載の画像記録装置。
12. 前記ディザ処理は、Bayer ディザを用いることを特徴とする請求項８、９、または１１記載の画像記録装置。
13. 前記面積階調は、前記ＬＵＴに記憶してある値を前記ディザで２値化して得られる０または１の値であることを特徴とする請求項８から１２のいずれか一項記載の画像記録装置。
14. 前記理想的な階調変換値に相当する値は、前記理想的な階調変換後の実数値における小数部が０でないとき、前記理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換後の値に１を加算した値であることを特徴とする請求項８から１３のいずれか一項記載の画像記録装置。
15. 濃淡インクを用いることを特徴とする請求項８から１４のいずれか一項記載の画像記録装置。
16. 多値（Ｍ値）画像データを、多値誤差拡散法または多値平均誤差最小法を用いてＮ値（Ｍ＞Ｎ＞２）に量子化する画像処理方法であって、
    入力した多値（Ｍ値）画像データを所望する濃度または明度となる理想的な階調変換後の実数値を表現するために、
    前記理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換を行い、
    前記理想的な階調変換後の実数値における小数部は面積階調で表現し、
    前記通常のγ変換で得られる値と前記面積階調で表現する値とを加算して理想的な階調変換値に相当する整数化値を得、
    前記整数化値に周辺誤差を加算して補正値を得、
    前記理想的な階調変換値に相当する値に応じたＮ値化用のＮ−１種の閾値を設定し、
    前記補正値と前記Ｎ−１種の閾値とでＮ値化することを特徴とする画像処理方法。
17. 多値（Ｍ値）画像データを、多値誤差拡散法または多値平均誤差最小法を用いてＮ値（Ｍ＞Ｎ＞２）に量子化する画像記録方法であって、
    入力した多値（Ｍ値）画像データを所望する濃度または明度となる理想的な階調変換後の実数値を表現するために、
    前記理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換を行い、
    前記理想的な階調変換後の実数値における小数部は面積階調で表現し、
    前記通常のγ変換で得られる値と前記面積階調で表現する値とを加算して理想的な階調変換値に相当する整数化値を得、
    前記整数化値に周辺誤差を加算して補正値を得、
    前記理想的な階調変換値に相当する値に応じたＮ値化用のＮ−１種の閾値を設定し、
    前記補正値と前記Ｎ−１種の閾値とでＮ値化し、
    前記Ｎ値に基づいて用紙に記録することを特徴とする画像記録方法。
18. 多値（Ｍ値）画像データを、多値誤差拡散法または多値平均誤差最小法を用いてＮ値（Ｍ＞Ｎ＞２）に量子化する画像処理装置の制御処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    入力した多値（Ｍ値）画像データを所望する濃度または明度となる理想的な階調変換後の実数値を表現するために、
    前記理想的な階調変換後の実数値における整数部は通常のγ変換を行う工程のコードと、
    前記理想的な階調変換後の実数値における小数部は面積階調で表現する工程のコードと、
    前記通常のγ変換で得られる値と前記面積階調で表現する値とを加算して理想的な階調変換値に相当する整数化値を得る工程のコードと、
    前記整数化値に周辺誤差を加算して補正値を得る工程のコードと、
    前記理想的な階調変換値に相当する値に応じたＮ値化用のＮ−１種の閾値を設定する工程のコードと、を備え、
    前記補正値と前記Ｎ−１種の閾値とでＮ値化することを特徴とするプログラム。
19. 請求項１８に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする記憶媒体。

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