JP2010288143A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記憶装置に保存されたハーフトーン画像を二色印刷やモノクロ印刷する際に良好に減色処理する方法がない。
【解決手段】 ステップＳ５０４で、K版のディザ閾値マトリクスサイズと同じサイズの参照ウィンドウを用いてK版のドット積算値からK版の画像濃度値を参照ウィンドウサイズ毎に算出し、残りのCMY版については上記参照ウィンドウサイズ内のドット積算値と各版のディザ閾値マトリクスサイズとの比率から画像濃度値を算出し、CMYK各版の画像濃度値の平均値をモノクロ変換後の画像濃度値として決定する手段。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ハーフトーン処理後の記録画像を効率よく減色したハーフトーン画像に変換する為の画像処理装置及びその画像処理方法に関するものである。

プリンタあるいは複写機等の画像形成装置に用いられる画像記録方式として、電子写真方式が知られている。電子写真方式は、レーザビームを利用して感光ドラム上に潜像を形成して、帯電した色材（以下、トナーと称する）により現像するものである。画像の記録は、現像されたトナーによる画像を転写紙に転写して定着させることにより行う。

その際の出力画像は中間調を含む多階調の画像データであることが考えられるが、上記電子写真方式では、中間調の画像を得にくいため、一般的にハーフトーンを用いた擬似階調方式にて画像を作成する必要があり、その変換が必要になっている。

以下に２階調のプリンタに対しての、ディザ法による画像２値化の原理について図３を用いて説明する。入力の多値画像（たとえば８bit階調画像）をN×M（図では８×８）のブロックに分割し、ブロック内の画素の階調値を同サイズのN×Mのディザ閾値マトリクスと大小比較し、その閾値より画素値が大きければ黒を出力し、それ以外で白を出力する。これをマトリクスのサイズ毎に全画素に対して行うことで、画像全体を２値化することが可能になる。

上記の場合は２階調について説明したが、ディザのビット深度を２bit、4bitとすることで画像全体を４値化、１６値化することができる。ビット深度が２bitの場合は閾値が３個存在し、画素値が閾値を一つ超える毎に濃いドットを出力する。４bitの場合は同様に閾値が１５個存在する。いずれも画素値が全ての閾値（2bitの場合は３個、4bitの場合は１５個）を超えたときに２階調のプリンタでの黒と同じ最大濃度の点を出力する。

一般的にハーフトーン処理後に記憶装置に蓄積する場合はカラー画像の場合はシアン・マゼンタ・イエロー・ブラックの4色（以下、CMYKと表記）で記録されることが多く、モノクロ画像の場合はブラック1色（以下、Kと表記）で記録されることが多い。

このようなハーフトーン処理後に記憶装置に蓄積されたカラー画像を二色印刷・モノクロ印刷しようとする場合がある。その場合に様々な不都合が生じることがある。

例えばCMYK画像をモノクロ化しようとする際に、K版だけを使用するとCMYのみで構成されている部分が空白となる。また全ての版を重ね合わせると画像全体の濃度が著しく上がり黒くなってしまう。

これらの問題を回避するためには、中間調画像を可能な限り中間調処理前の多値画像に復元し、色の合成・減色を行う必要がある。ディザ閾値マトリクスに基づいて多値画像を復元する手法が提案されている（特許文献１）。この手法によれば、着目画素を包含する参照ウィンドウ内における有意ドット値を積算し、該積算値に基づいて変換テーブルを参照することによって、該着目画素に対応する多値の画素値を復元する復元手段が提案されている。

特開2007-336144号公報

先の述べた多値化復元方法に加えて、記憶装置に保存されたハーフトーン画像の減色方法を提案する。

画像データに対して所定の画像処理を行い作成されたカラーハーフトーン画像に対してモノクロ化された記録画像を形成する画像処理装置であって、その画像処理は
画像形成時の濃度特性を補正する手段と
ディザ処理を行いハーフトーン化する手段と
前記ハーフトーン処理後の画像を蓄積する手段と
前記蓄積手段に格納されたハーフトーン処理後の画像を多値化する為に、着目色のディザ閾値マトリクスサイズのウィンドウ内のドット数を画像濃度に変換する手段と
前記画像濃度をモノクロに変換する為に前記多値化手段によって濃度調節をする手段
とを有し、
前記濃度調節手段は、ＣＭＹK各版のディザ閾値マトリクスサイズと同じサイズの参照ウィンドウを用いてドット積算値から画像濃度値を参照ウィンドウサイズ毎に算出し、CMYK各版の画像濃度値の平均値をモノクロ変換後の画像濃度値として決定する手段
を有することを特徴とする画像処理装置。

本発明によって、ハーフトーン処理後の画像に対してモノクロ変換処理を精度良く行うことが出来る。

本発明に係る一実施形態における画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。 本実施形態における画像処理装置の概観図である。 一般的な中間調処理として、ディザ法を用いた２値化処理を説明する図である。 本実施形態におけるディザによるハーフトーン画像の生成処理を示すフローチャートである。 第１実施形態におけるハーフトーン画像のモノクロ化処理を示すフローチャートである。 本実施形態における参照ウィンドウ内のドット積算値から着目画素の画像濃度を推定する概念を示す図である。 本実施形態における変換テーブルの作成処理を示すフローチャートである。 本実施形態における４ビットディザの閾値例および作成される変換テーブル例を示す図である。

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。

[実施形態１]
[画像形成装置の構成]
図１は、本実施形態における画像処理装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の画像処理装置は、画像読取部１０１、画像処理部１０２、記憶部１０３、制御部１０４及び画像出力部１０５を備える。なお、本実施形態の画像処理装置は、画像データを管理するサーバ、プリントの実行を指示するＰＣ等にネットワーク等を介して接続可能である。

画像読取部１０１は、原稿の画像を読み取り、画像データを出力する。

画像処理部１０２は、画像読取部１０１や外部から入力される画像データを含む印刷情報を中間情報（以下、オブジェクトと称する）に変換し、記憶部１０３のオブジェクトバッファに格納する。その際、濃度補正等の画像処理を行う。さらに、バッファに格納したオブジェクトに基づいてビットマップデータを生成し、記憶部１０３のバッファに格納する。その際、濃度調整処理や、プリンタガンマ補正処理、ディザによる中間調処理等を行う。

記憶部１０３は、ハードディスク（ＨＤ）等から構成され、上述したオブジェクトバッファ等として用いられる。オブジェクトバッファ上に画像データを蓄積することによって、ページのソートや、また、ソートされた複数ページにわたる原稿を蓄積して、複数部のプリント出力を行うことができる。

制御部１０４は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等から構成される。ＲＯＭは、ＣＰＵが実行する各種の制御プログラムや画像処理プログラムを格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵがデータや各種情報を格納する参照領域や作業領域として用いられる。なお、上述したオブジェクトバッファとしては、記憶部１０３のみならず、制御部１０４内のＲＡＭを用いることもできる。

画像出力部１０５は、記憶部１０３のバッファに格納された画像データに基づき、記録紙等の記録媒体上にカラー画像を形成して出力する。

[装置概観]
図２は、本実施形態における画像処理装置の測断面を示す図であり、スキャナ部２０１とプリンタ部２００に大別される。

まずスキャナ部２０１は、図１に示す画像読取部１０１に相当する。スキャナ部２０１において、原稿台ガラス２０３および原稿圧板２０２の間に画像を読み取る原稿２０４が置かれ、原稿２０４はランプ２０５の光に照射される。原稿２０４からの反射光は、ミラー２０６と２０７に導かれ、レンズ２０８によって３ラインセンサ２１０上に像が結ばれる。なお、レンズ２０８には赤外カットフィルタ２３１が設けられている。不図示のモータにより、ミラー２０６とランプ２０５を含むミラーユニットを速度Ｖで、ミラー２０７を含むミラーユニットを速度Ｖ／２で、図中矢印の方向に移動する。つまり、３ラインセンサ２１０の電気的走査方向（主走査方向）に対して垂直方向（副走査方向）にミラーユニットが移動し、原稿２０４の全面を走査する。

３ラインのＣＣＤからなる３ラインセンサ２１０は、入力される光情報を色分解して、フルカラー情報レッドＲ、グリーンＧ、およびブルーＢの各色成分を読み取り、その色成分信号をコントローラ部２０９へ送る。なお、３ラインセンサ２１０を構成するＣＣＤはそれぞれ５０００画素分の受光素子を有し、原稿台ガラス２０３に載置可能な原稿の最大サイズであるＡ３サイズの原稿の短手方向（２９７mm）を６００dpiの解像度で読み取ることができる。

標準白色板２１１は、３ラインセンサ２１０の各ＣＣＤ（２１０−１〜２１０−３）によって読み取ったデータを補正するためのものである。標準白色板２１１は、可視光でほぼ均一の反射特性を示す白色である。

なお、２０９はコントローラ部であり、図１に示す画像処理部１０２、記憶部１０３および制御部１０４に相当する。コントローラ部２０９は、スキャナ部２０１の３ラインセンサ２１０から入力される画像信号を電気的に処理して、マゼンタＭ、シアンＣ、イエローＹおよびブラックＫの各色成分信号を生成し、プリンタ部２００に送る。

プリンタ部２００は、図１に示す画像出力部１０５に相当する。プリンタ部２００において、スキャナ部２０１から送られてくるＭ、Ｃ、ＹまたはＫの画像信号はレーザドライバ２１２へ送られる。レーザドライバ２１２は、入力される画像信号に応じて半導体レーザ素子２１３を変調駆動する。半導体レーザ素子２１３から出力されるレーザビームは、ポリゴンミラー２１４、ｆ−θレンズ２１５およびミラー２１６を介して感光ドラム２１７を走査し、感光ドラム２１７上に静電潜像を形成する。

感光ドラム２１７上に形成された静電潜像は、マゼンタ現像器２１９、シアン現像器２２０、イエロー現像器２２１およびブラック現像器２２２が交互に感光ドラム２１７に接することで、対応する色のトナーで現像され、トナー像を形成する。記録紙カセット２２５から供給される記録紙は、転写ドラム２２３に巻き付けられ、感光ドラム２１７上のトナー像が該記録紙に転写される。

以上のようにＭ、Ｃ、ＹおよびＫの４色のトナー像が順次転写された記録紙は、定着ユニット２２６を通過してトナー像が定着された後、装置外へ排出される。

[中間調処理]
図４に、画像処理部１０２においてハーフトーン画像を生成する中間調処理について、図４のフローチャートを用いて説明する。

まずステップＳ４０１において画像処理部１０２は、記憶部１０３のオブジェクトバッファに格納されているオブジェクトを読み出して、多値画像を入力する。そしてステップＳ４０２において、該多値画像に対し、画像出力部１０５での出力に対応するためにプリンタガンマ補正等、濃度補正処理を行う。そしてステップＳ４０３において、ガンマ補正後の画像に対してディザ処理を行うことによって、ハーフトーン画像を生成する。そしてステップＳ４０４で該ハーフトーン画像を記憶部１０３の画像バッファに記憶する。

[ハーフトーン画像の減色処理]
以下、本実施形態では中間調処理としてディザ処理が施されたカラーハーフトーン画像に対し、モノクロハーフトーン画像への減色処理を行う例について説明する。

[カラーハーフトーン画像の減色処理（全体）]
本実施形態の画像処理部１０２においては、上述したように中間調処理としてディザ処理が施されたカラーハーフトーン画像を、中間調処理前の多値画像に復元した後に再度ディザ処理を施してモノクロハーフトーン画像化することを特徴とする。以下、本実施形態におけるカラーハーフトーン画像の減色処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。

まずステップＳ５０１において画像処理部１０２は、記憶部１０３に格納されているハーフトーン画像を出力するのに十分なバッファを、画像処理部１０２の内部メモリに確保する。

次にステップＳ５０２において、記憶部１０３に予め記録されている変換テーブルを読み出す。この変換テーブルは、ハーフトーン画像における参照ウィンドウ内のドット値の積算値を多値画像の画素値に変換するための１次元ＬＵＴであり、出力階調数に応じたサイズを有する。例えば、復元画像の出力階調数が２５６であれば、２５６段階の変換テーブルになる。なお、この変換テーブルの作成方法については後述する。

次にステップＳ５０３において、ハーフトーン画像のディザ閾値マトリクスサイズ毎に、多値画像へ変換する復元処理を行う。なお、この復元処理の詳細については後述する。

次にステップＳ５０４において、S５０３の復元処理によって多値化されたCMYKそれぞれの画像濃度値の平均値を算出する。

次にステップS５０５において、S５０４において算出された平均値をKの濃度値として再度ハーフトーン処理を行う。

そしてステップＳ５０６において、ハーフトーン画像の全ての画素について、多値画像の復元処理が終了したか否かを判定する。未終了であればステップＳ５０７へ進み、処理対象を次の画素とした後、ステップＳ５０３の復元処理から繰り返す。

[復元処理]
以下にステップS５０３における多値画像の復元処理について説明する。

図６は変換対象のハーフトーン画像を示し、６０１が着目画素を示す。また、６０２は着目画素６０１周辺の参照ウィンドウである。画像処理部１０２は、着目画素６０１周辺の参照ウィンドウ６０２について、その内部のドット積算値を求める。

なお、参照ウィンドウ６０２のサイズはCMYKそれぞれのディザ閾値マトリクスサイズを用いることが精度を求める上では最適だが、メモリサイズを小さくする必要があるローエンド機などでは以下の方法で参照ウィンドウを最小化することができる。

最小化された参照ウィンドウは、まずその幅（主走査方向サイズ）についてはディザ閾値マトリクスの幅と同じ画素数とする。そして高さ（副走査方向サイズ）については、以下の式(1)を満たすような画素数として決定される。つまり、出力階調数を満たすために必要な最小の「参照ウィンドウ高さ」を求めることになる。

（出力画像階調数）≦（ディザ閾値マトリクスの幅）×（１ドットあたりの階調）×（参照ウィンドウ高さ） ・・・(1)
この場合における参照ウィンドウのサイズはすなわち、中間調処理におけるビット深度と該参照ウィンドウ内の画素数との積が、復元後の多値画像の階調数を超える最小の値となるように決定される。

次に図７において、前述のハーフトーン画像を多値画像に復元する為の変換テーブルについて説明する。

変換テーブルは参照ウィンドウとディザ閾値マトリクスを元に作成される。

変換テーブルはディザ閾値マトリクスから参照ウィンドウのサイズ分を元に作成される。

まずステップＳ７０１において画像処理部１０２は記憶部１０３に格納されているディザ閾値マトリクスの情報を取り出す。

次にステップＳ７０２において画像処理部１０２は参照ウィンドウサイズ情報を取得する。ここでの参照ウィンドウサイズとは前述したようにＣＭＹＫそれぞれのディザ閾値マトリクスサイズでありうるし、最小化された参照ウィンドウのサイズでもありうる。

次にステップＳ７０３において画像処理部１０２は参照ウィンドウ内にあるドット積算値と多値画像濃度値とを対応付ける変換テーブルを作成する。

図８において、変換テーブル作成の例を示している。ディザ閾値マトリクス602から11x2分の閾値データを切り出し、出力画像濃度値0〜255に対応するドット積算値を算出する。これはディザ閾値マトリクス602から切り出した11x2のマトリクス全体に、0〜255を入れた場合のドット値の積算である。

[実施形態２]
上述した第１実施形態ではカラーハーフトーン画像からモノクロハーフトーン画像へと減色する際にステップS５０５においてCMYK各色の画像濃度値の平均値をKの画像濃度値としたが、この混合比率は必要に応じて変更されても良い。

即ち、下記の式を満たすα、β、ζ、δをCMYK各色の係数とする。

K'＝ α×C ＋ β×M ＋ ζ×Y ＋ δ×K
α＋β＋ζ＋δ＝１
Ｋ'はモノクロ変換後の画像濃度値、α、β、ζ、δはそれぞれ混合比率を示す係数である。

[実施形態３]
上述した第１実施形態ではカラーハーフトーン画像からモノクロハーフトーン画像へと減色する例について説明した。これとは別に黒と任意の一色の二色にて構成される二色印刷に対する要求がある。そこで、この実施形態２ではカラーハーフトーン画像から二色画像へと減色する例を示す。

カラーハーフトーン画像から、黒と赤の二色にて構成される二色印刷用のハーフトーン画像を作成する例を示す。

一般にハーフトーン画像において赤を表現する為にはM版とY版の組み合わせにて表現される。ステップS５０３において多値画像に復元したCMYK各版のうち、Cの画像濃度値を下記の式を満たすようにYとMに振り分ける。

Y' = Y ＋ （１／２）×C
M' = M ＋ （１／２）×C
以上説明したように第２実施形態によれば、指定された色を構成する版の為にそれ以外の版の画像濃度値を配分することで所望の色を生成する。

Claims (3)

1. 画像データに対して所定の画像処理を行い作成されたカラーハーフトーン画像に対してモノクロ化された記録画像を形成する画像処理装置であって、その画像処理は
   画像形成時の濃度特性を補正する手段（Ｓ４０２）と
   ディザ処理を行いハーフトーン化する手段（Ｓ４０３）と
   前記ハーフトーン処理後の画像を蓄積する手段（Ｓ４０５）と
   前記蓄積手段に格納されたハーフトーン処理後の画像を多値化する為に、ＣＭＹＫ各版のディザ閾値マトリクスサイズのウィンドウ内のドット数を画像濃度に変換する手段（Ｓ５０３）と
   前記画像濃度をモノクロに変換する為に前記多値化手段によって濃度調節をする手段（Ｓ５０４）
   とを有し、
   前記濃度調節手段は、CMYK各版の画像濃度値の平均値をモノクロ変換後の画像濃度値として決定する手段
   前記濃度調節手段にて調節された画像濃度値を再度ディザ処理を行いハーフトーン化する手段（Ｓ５０５）
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１の画像処理装置で、
   モノクロ変換後の画像濃度値を決定する方法を、
   K'＝ α×C ＋ β×M ＋ ζ×Y ＋ δ×K
   α＋β＋ζ＋δ＝１
   K'はモノクロ変換後の画像濃度値。α、β、ζ、δは混合比率。
   となるような、任意の混合比率にて決定する手段
   を有することを特徴とする画像処理装置。
3. 請求項１の画像処理装置で、
   前記濃度調節手段において、多値化された画像を二色に減色する為に任意の色を再現する為にＣＭＹの混合比率を任意比率にて決定する手段
   を有することを特徴とする画像処理装置。

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