JP2011167896A - 画像処理装置、画像処理プログラム、画像処理方法、及び、記録装置 - Google Patents

画像処理装置、画像処理プログラム、画像処理方法、及び、記録装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 記録される文字や画像について、エッジ処理が必要な部分を適切に特定して、元の画像を劣化させることのない画像処理を行う。
【解決手段】 媒体上に形成される複数のドットからなる画像のエッジ部分について、当該ドットを形成する液体の量を削減するエッジ処理を行う画像処理装置であって、前記画像処理装置は、前記画像を構成する画素の中からエッジ部分の画素を抽出し、抽出された前記エッジ部分の画素が、媒体上の単位面積あたりに占める割合をエッジ密度として算出し、前記エッジ部分の画素のうち、算出された前記エッジ密度が所定の閾値より大きくなる部分では、前記エッジ密度が所定の閾値より小さくなる部分よりも、前記液体の削減量を少なくする。
【選択図】 図8

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理プログラム、画像処理方法、及び、記録装置に関する。
ノズルから液体を噴出して媒体上に液滴(ドット)を着弾させることで記録を行う液体噴出記録方法がある。このような記録方法によって記録される画像や文字の輪郭部分(エッジ部分)で生じる液滴のにじみを防止するために、当該エッジ部分を構成する液滴のサイズを小さくしたり、液滴を間引いたりするエッジ処理を行うことで、にじみを防止して画像や文字を鮮明に記録できるようする方法が知られている。
しかし、細い線部を有する文字等についても一様にエッジ処理が行われると、線幅が低下して読み難くなったり、濃度変化により線がぼやけたりすることがあり、エッジ処理を行うことによって、かえって画像が劣化する場合があった。
そこで、画像を劣化させずににじみを防止する方法として、記録された画像や文字のエッジを構成する線の幅を計算し、線の幅が一定の大きさ以下であるときにはエッジ処理を行わないようにすることで、画像が劣化するのを防止する方法が提案されている(例えば特許文献1)。
特開2005−153157号公報
記録される画像の種類によっては、例えば、画数の多い漢字や多数の線が集まって形成されている画像などでは、エッジ部が密集し、単位面積当たりに多くのエッジが含まれる場合がある。このような場合にも従来と同じ方法でエッジ処理が行われると、該エッジ密集部分に形成されたドットが間引かれることにより、単位面積当たりのドットの変化量が大きくなり、画像の変更箇所が目立ってしまう。つまり、エッジ処理を行うことによって、逆に画像を劣化させてしまう場合がある。
本発明では、記録される文字や画像について、エッジ処理が必要な部分を適切に特定して、元の画像を劣化させることのない画像処理を行うことを目的としている。
上記目的を達成するための主たる発明は、媒体上に形成される複数のドットからなる画像のエッジ部分について、当該ドットを形成する液体の量を削減するエッジ処理を行う画像処理装置であって、前記画像処理装置は、前記画像を構成する画素の中からエッジ部分の画素を抽出し、抽出された前記エッジ部分の画素が、媒体上の単位面積あたりに占める割合をエッジ密度として算出し、前記エッジ部分の画素のうち、算出された前記エッジ密度が所定の閾値より大きくなる部分では、前記エッジ密度が所定の閾値より小さくなる部分よりも、前記液体の削減量を少なくすることを特徴とする、画像処理装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
記録システムの全体構成を示すブロック図である。 図2Aは、本実施形態のプリンターの構成を説明する図である。図2Bは、本実施形態のプリンターの構成を説明する側面図である。 ヘッドの構造を説明するための断面図である。 画像Aのエッジ部分を説明する図である。 エッジ処理後の画像Aを表す図である。 図6Aは、比較例におけるエッジ処理対象となる画像Bを表す図である。図6Bは、画像Bに対して従来のエッジ処理を行った結果を表す図である。 画像Bに対して第1実施形態のエッジ処理を行った結果を表す図である。 第1実施形態におけるエッジ処理のフローを説明する図である。 第1実施形態におけるエッジ処理の対象となる画像を表す図である。 第1実施形態で用いる4近傍型のラプラシアンフィルタを表す図である。 8近傍型のラプラシアンフィルタを表す図である。 図9のエッジ画素が抽出された画像を表す図である。 図11に対して2値化処理を行った後の各画素の階調値を示す図である。 第1実施形態で用いるコンボリューションフィルタを表す図である。 図12のエッジ密度を表した図である。 図14で閾値を8とした場合のエッジマスク画像を表す図である。 図9についてエッジ処理対象画素を特定した画像を表す図である。 第1実施形態におけるエッジ処理後の画像を表す図である。 背景画像(第2の画像)の上に形成された画像A(第1の画像)を表す図である。 図18に第3の画像を形成させた状態を示す図である。 第3の画像が形成された場合のインク流れの様子を説明する図である。 第2実施形態におけるエッジ処理のフローを説明する図である。 第2実施形態におけるエッジ処理の対象となる画像を表す図である。 エッジ外側画素の抽出に用いるラプラシアンフィルタを表す図である。 図22のエッジ内側が抽出された画像を表す図である。 図22のエッジ外側が抽出された画像を表す図である。 図24Aに対して2値化処理を行った後の各画素の階調値を示す図である。 図24Bに対して2値化処理を行った後の各画素の階調値を示す図である。 図22のエッジ内側画素が膨張された画像を表す図である。 図22のエッジ外側画素が膨張された画像を表す図である。 図26Bと図26Aを差分した画像を表す図である。 図27のエッジ密度を表した図である。 図28で閾値を8とした場合のエッジマスク画像を表す図である。 図27のエッジ処理対象画素を特定した画像を表す図である。 図30Aの階調値を256階調に変換した画像を表す図である。 図25Bのエッジ密度を表した図である。 図31で閾値を8とした場合のエッジマスク画像を表す図である。 図25Bのエッジ処理対象画素を特定した画像を表す図である。 図33Aの階調値を256階調に変換した画像を表す図である。 第3の領域が特定されたイエロー成分画像を表す図である。 第3の領域の外側画素のイエロー成分が間引かれた画像を表す図である。 第2実施形態におけるエッジ処理後の画像を表す図である。 第3実施形態におけるエッジ処理の対象となる画像を表す図である。 第3実施形態においてエッジ処理が実施される画素を示す図である。 第3実施形態におけるエッジ処理後の図37を表す図である。
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。
媒体上に形成される複数のドットからなる画像のエッジ部分について、当該ドットを形成する液体の量を削減するエッジ処理を行う画像処理装置であって、前記画像処理装置は、前記画像を構成する画素の中からエッジ部分の画素を抽出し、抽出された前記エッジ部分の画素が、媒体上の単位面積あたりに占める割合をエッジ密度として算出し、前記エッジ部分の画素のうち、算出された前記エッジ密度が所定の閾値より大きくなる部分では、前記エッジ密度が所定の閾値より小さくなる部分よりも、前記液体の削減量を少なくすることを特徴とする、画像処理装置。
このような画像処理装置によれば、記録される文字や画像について、エッジ処理が必要な部分を適切に特定して、元の画像を劣化させることのない画像処理を行うことができる。
かかる画像処理装置であって、前記液体は、色の異なる複数色のインクであり、前記画像のエッジ部分の画素の各色成分について、それぞれ前記エッジ処理を行うことが望ましい。
このような画像処理装置によれば、C(シアン)インクやM(マゼンタ)インク等、で構成されるエッジ密集部でエッジ処理を行っても、該エッジ処理部の色が薄くなりにくいため、カラー印刷時でも画像を劣化させることなくエッジ処理を行うことができる。
かかる画像処理装置であって、第1の画像と、第1の画像とは異なる第2の画像とが隣接して形成される場合に、前記第1の画像と前記第2の画像との境界部分の第2の画像側の画素に、前記第2の画像を形成させる単位画素当たりの液体量よりも多い液体量で第3の画像を形成させることが望ましい。
このような画像処理装置によれば、第3の画像により2つの画像の境界部における滲みを防止しつつ、画像エッジ部が密集している部分でも、画像を劣化させることなくエッジ処理をすることができる。
かかる画像処理装置であって、前記第3の画像が、イエローインクによって形成されることが望ましい。
このような画像処理装置によれば、元の画像に第3の画像を追加することによる画像の劣化を最小限にすることができる。
かかる画像処理装置であって、n×nのマトリクスで表されるコンボリューションフィルタによって前記ドット密度を算出し、記録される前記画像の大きさが大きいほど前記nの値を大きくし、記録される前記画像の大きさが小さいほど前記nの値を小さくすることが望ましい。
このような画像処理装置によれば、近くで見る画像(例えば葉書)はエッジ処理を鋭敏にし、遠くから見る画像(例えば看板)はその逆にする等、画像の用途に応じて、適切なエッジ処理を行うことができる。
また、メモリーに記憶され、媒体上に形成される複数のドットからなる画像のエッジ部分について、当該ドットを形成する液体の量を削減するエッジ処理を行う画像処理プログラムであって、前記画像処理プログラムは、前記画像を構成する画素の中からエッジ部分の画素を抽出し、抽出された前記エッジ部分の画素が、媒体上の単位面積あたりに占める割合をエッジ密度として算出し、前記エッジ部分の画素のうち、算出された前記エッジ密度が所定の閾値より大きくなる部分では、前記エッジ密度が所定の閾値より小さくなる部分よりも、前記液体の削減量を少なくすることを特徴とする、画像処理プログラムが明らかとなる。
また、媒体上に形成される複数のドットからなる画像を構成する画素の中から、エッジ部分の画素を抽出することと、抽出された前記エッジ部分の画素が、媒体上の単位面積あたりに占める割合をエッジ密度として算出することと、前記エッジ部分の画素のうち、算出された前記エッジ密度が所定の閾値より小さくなる部分では、前記エッジ密度が所定の閾値より大きくなる部分よりも、前記ドットを形成する液体を多く削減することと、を有する画像処理方法が明らかとなる。
また、(A)媒体に液体を噴出してドットを形成させることで画像を記録するヘッド部と、(B)前記画像のエッジ部分について、前記ドットを形成する液体の量を削減するエッジ処理を行う画像処理部であって、前記画像処理装置は、前記画像を構成する画素の中からエッジ部分の画素を抽出し、抽出された前記エッジ部分の画素が、媒体上の単位面積あたりに占める割合をエッジ密度として算出し、前記エッジ部分の画素のうち、算出された前記エッジ密度が所定の閾値より大きくなる部分では、前記エッジ密度が所定の閾値より小さくなる部分よりも、前記液体の削減量を少なくすることを特徴とする画像処理部を備える液体噴出記録装置が明らかとなる。
===記録装置の基本的構成===
発明を実施するための記録装置の形態として、インクジェットプリンター(プリンター1)を例に挙げて説明する。
<プリンターの構成>
図1は、記録装置の全体構成を示すブロック図である。
プリンター1は、紙・布・フィルム等の媒体に文字や画像を記録(印刷)する液体噴出装置であり、外部装置であるコンピューター110と通信可能に接続されている。
コンピューター110にはプリンタードライバーがインストールされている。プリンタードライバーは、表示装置(不図示)にユーザーインターフェースを表示させ、アプリケーションプログラムから出力された画像データを記録データに変換させるためのプログラムである。このプリンタードライバーは、フレキシブルディスクFDやCD−ROMなどの記録媒体(コンピューターが読み取り可能な記録媒体)に記録されている。また、プリンタードライバーはインターネットを介してコンピューター110にダウンロードすることも可能である。なお、このプログラムは、各種の機能を実現するためのコードから構成されている。
コンピューター110はプリンター1に画像を記録させるため、記録させる画像に応じた記録データをプリンター1に出力する記録装置制御部である。
プリンター1は、搬送ユニット20と、キャリッジユニット30と、ヘッドユニット40と、検出器群50と、コントローラー60と、を有する。コントローラー60は、記録装置制御部であるコンピューター110から受信した記録データに基づいて各ユニットを制御し、媒体に画像を記録する。プリンター1内の状況は検出器群50によって監視されており、検出器群50は検出結果をコントローラー60に出力する。コントローラー60は検出器群50から出力された検出結果に基づいて各ユニットを制御する。
<搬送ユニット20>
図2は、本実施形態のプリンター1の構成を表した図である。
搬送ユニット20は、媒体(例えば紙Sなど)を所定の方向(以下、搬送方向という)に搬送させるためのものである。ここで、搬送方向はキャリッジの移動方向と交差する方向である。搬送ユニット20は、給紙ローラー21と、搬送モーター22と、搬送ローラー23と、プラテン24と、排紙ローラー25とを有する(図2A及び図2B)。
給紙ローラー21は、紙挿入口に挿入された紙をプリンター内に給紙するためのローラーである。搬送ローラー23は、給紙ローラー21によって給紙された紙Sを記録可能な領域まで搬送するローラーであり、搬送モーター22によって駆動される。搬送モーター22の動作はプリンター側のコントローラー60により制御される。プラテン24は、記録中の紙Sを、紙Sの裏側から支持する部材である。排紙ローラー25は、紙Sをプリンターの外部に排出するローラーであり、記録可能な領域に対して搬送方向下流側に設けられている。
<キャリッジユニット30>
キャリッジユニット30は、ヘッドユニット40が取り付けられたキャリッジ31を所定の方向(以下、移動方向という)に移動(「走査」とも呼ばれる)させるためのものである。キャリッジユニット30は、キャリッジ31と、キャリッジモーター32(CRモーターとも言う)とを有する(図2A及び図2B)。
キャリッジ31は、移動方向に往復移動可能であり、キャリッジモーター32によって駆動される。キャリッジモーター32の動作はプリンター側のコントローラー60により制御される。また、キャリッジ31は、画像を記録する液体(以下、インクとも言う)を収容するカートリッジを着脱可能に保持している。
<ヘッドユニット40>
ヘッドユニット40は、紙Sにインクを噴出するためのものである。ヘッドユニット40は、複数のノズルを有するヘッド41を備える。このヘッド41はキャリッジ31に設けられ、キャリッジ31が移動方向に移動すると、ヘッド41も移動方向に移動する。そして、ヘッド41が移動方向に移動中にインクを断続的に噴出することによって、移動方向に沿ったドットライン(ラスタライン)が紙に形成される。
図3は、ヘッド41の構造を示した断面図である。ヘッド41は、ケース411と、流路ユニット412と、ピエゾ素子群PZTとを有する。ケース411はピエゾ素子群PZTを収納し、ケース411の下面に流路ユニット412が接合されている。流路ユニット412は、流路形成板412aと、弾性板412bと、ノズルプレート412cとを有する。流路形成板412aには、圧力室412dとなる溝部、ノズル連通口412eとなる貫通口、共通インク室412fとなる貫通口、インク供給路412gとなる溝部が形成されている。弾性板412bはピエゾ素子PZTの先端が接合されるアイランド部412hを有する。そして、アイランド部412hの周囲には弾性膜412iによる弾性領域が形成されている。インクカートリッジに貯留されたインクが、共通インク室412fを介して、各ノズルNzに対応した圧力室412dに供給される。ノズルプレート412cはノズルNzが形成されたプレートである。ノズル面では、イエローインクを吐出するイエローノズル列Yと、マゼンタインクを吐出するマゼンタノズル列Mと、シアンインクを吐出するシアンノズル列Cと、ブラックインクを吐出するブラックノズル列Kと、が形成されている。各ノズル列では、ノズルNzが搬送方向に所定間隔Dにて並ぶことによって構成されている。
ピエゾ素子群PZTは、櫛歯状の複数のピエゾ素子(駆動素子)を有し、ノズルNzに対応する数分だけ設けられている。ヘッド制御部HCなどが実装された配線基板(不図示)によって、ピエゾ素子に駆動信号COMが印加され、駆動信号COMの電位に応じてピエゾ素子は上下方向に伸縮する。ピエゾ素子PZTが伸縮すると、アイランド部412hは圧力室412d側に押されたり、反対方向に引かれたりする。このとき、アイランド部412h周辺の弾性膜412iが変形し、圧力室412d内の圧力が上昇・下降することにより、ノズルからインク滴が吐出される。
<検出器群50>
検出器群50は、プリンター1の状況を監視するためのものである。検出器群50には、リニア式エンコーダ51、ロータリー式エンコーダ52、紙検出センサ53、及び光学センサ54等が含まれる(図2A及び図2B)。
リニア式エンコーダ51は、キャリッジ31の移動方向の位置を検出する。ロータリー式エンコーダ52は、搬送ローラー23の回転量を検出する。紙検出センサ53は、給紙中の紙Sの先端の位置を検出する。光学センサ54は、キャリッジ31に取付けられている発光部と受光部により、対向する位置の紙Sの有無を検出し、例えば、移動しながら紙の端部の位置を検出し、紙の幅を検出することができる。また、光学センサ54は、状況に応じて、紙Sの先端(搬送方向下流側の端部であり、上端ともいう)・後端(搬送方向上流側の端部であり、下端ともいう)も検出できる。
<コントローラー60>
コントローラー60は、プリンターの制御を行うための制御ユニット(制御部)である。コントローラー60は、インターフェース部61と、CPU62と、メモリー63と、ユニット制御回路64とを有する。
インターフェース部61は、外部装置であるコンピューター110とプリンター1との間でデータの送受信を行う。CPU62は、プリンター1の全体の制御を行うための演算処理装置である。メモリー63は、CPU62のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものであり、RAM、EEPROM等の記憶素子によって構成される。そして、CPU62は、メモリー63に格納されているプログラムに従って、ユニット制御回路64を介して搬送ユニット20等の各ユニットを制御する。
<プリンタードライバーによる画像処理について>
プリンタードライバーは、アプリケーションプログラムから画像データを受け取り、プリンター1が解釈できる形式の記録データに変換し、記録データをプリンターに出力する。アプリケーションプログラムから画像データを記録データに変換する際に、プリンタードライバーは、解像度変換処理、色変換処理、ハーフトーン処理、ラスタライズ処理、コマンド付加処理などを行う。以下に、プリンタードライバーが行う各種の処理について説明する。
解像度変換処理は、アプリケーションプログラムから出力された画像データ(テキストデータ、イメージデータなど)を、媒体に記録する際の解像度(記録解像度)に変換する処理である。例えば、記録解像度が720×720dpiに指定されている場合、アプリケーションプログラムから受け取ったベクター形式の画像データを720×720dpiの解像度のビットマップ形式の画像データに変換する。
なお、解像度変換処理後の画像データの各画素データは、RGB色空間により表される各階調(例えば256階調)のRGBデータである。ここで、画素とは、画像を構成する単位要素であり,この画素が2次元的に並ぶことによって画像が形成される。画素データとは、画像を構成する単位要素の記録データであり、例えば、紙S上に形成されるドットの階調値などを意味する。
色変換処理は、RGBデータをCMYK色空間のデータに変換する処理である。CMYK色空間の画像データは、プリンターが有するインクの色に対応したデータである。この色変換処理は、RGBデータの階調値とCMYKデータの階調値とを対応づけたテーブル(色変換ルックアップテーブルLUT)に基づいて行われる。
なお、色変換処理後の画素データは、CMYK色空間により表される256階調の8ビットCMYKデータである。本実施形態では該データを利用して画像処理を行い、記録される2つの画像の境界部分におけるインクのにじみを防止している。画像処理の詳細については後述する。
ハーフトーン処理は、高階調数のデータを、プリンターが形成可能な階調数のデータに変換する処理である。例えば、ハーフトーン処理により、256階調を示すデータが、2階調を示す1ビットデータや、4階調を示す2ビットデータに変換される。ハーフトーン処理では、ディザ法・γ補正・誤差拡散法などが利用される。ハーフトーン処理されたデータは、記録解像度(例えば720×720dpi)と同等の解像度である。ハーフトーン処理後の画像データでは、画素ごと1ビット又は2ビットの画素データが対応しており、この画素データは各画素でのドット形成状況(ドットの有無、ドットの大きさ)を示すデータになる。
ラスタライズ処理は、マトリクス状に並ぶ画素データを、プリンター1に転送すべきデータ順に、画素データごとに並び替える。例えば、各ノズル列のノズルの並び順に応じて、画素データを並び替える。
コマンド付加処理は、ラスタライズ処理されたデータに、記録方法に応じたコマンドデータを付加する処理である。コマンドデータとしては、例えば媒体の搬送速度を示す搬送データなどがある。
これらの処理を経て生成された記録データは、プリンタードライバーによりプリンター1に送信される。
<プリンターの記録動作>
プリンター1の記録動作について簡単に説明する。コントローラー60は、コンピューター110からインターフェース部61を介して記録命令を受信し、各ユニットを制御することにより、給紙処理・ドット形成処理・搬送処理等を行う。
給紙処理は、記録すべき紙をプリンター内に供給し、記録開始位置(頭出し位置とも言う)に紙を位置決めする処理である。コントローラー60は、給紙ローラー21を回転させ、記録すべき紙を搬送ローラー23まで送る。続いて、搬送ローラー23を回転させ、給紙ローラー21から送られてきた紙を記録開始位置に位置決めする。
ドット形成処理は、移動方向(走査方向)に沿って移動するヘッドからインクを断続的に噴出させ、紙上にドットを形成する処理である。コントローラー60は、キャリッジ31を移動方向に移動させ、キャリッジ31が移動している間に、記録データに基づいてヘッド41からインクを噴出させる。噴出されたインク滴が紙上に着弾すると、紙上にドットが形成され、紙上には移動方向に沿った複数のドットからなるドットラインが形成される。
搬送処理は、紙をヘッドに対して搬送方向に沿って相対的に移動させる処理である。コントローラー60は、搬送ローラー23を回転させて紙を搬送方向に搬送する。この搬送処理により、ヘッド41は、先ほどのドット形成処理によって形成されたドットの位置とは異なる位置に、ドットを形成することが可能になる。
コントローラー60は、記録すべきデータがなくなるまで、ドット形成処理と搬送処理とを交互に繰り返し、ドットラインにより構成される画像を徐々に紙に記録する。そして、記録すべきデータがなくなると、排紙ローラーを回転させてその紙を排紙する。なお、排紙を行うか否かの判断は、記録データに含まれる排紙コマンドに基づいても良い。
次の紙に記録を行う場合は同処理を繰り返し、行わない場合は、記録動作を終了する。
===画像のエッジ処理について===
<従来のエッジ処理>
前述のように、プリンターを用いた画像の記録では、ヘッドユニットよりインクを噴出して媒体上にインクドットを形成させ、該インクドットが集合することにより画像が形成される。一般的な印刷では、インクドットが媒体に吸収されることで画像を媒体に定着させているが、媒体にインクを大量に噴出した場合には、媒体がインクを吸収しきれずに、インクが溢れてしまうことがある。特に、画像と媒体との境界となる画像輪郭(エッジ)部分でインクが溢れると、本来なら画像が形成されないはずの部分にインクが流れ出ることになり、記録画像の画質を劣化させるおそれがある。そこで、記録される画像のエッジ画素に噴出されるインクの量を減らすエッジ処理を実施することにより、エッジ部分におけるインクの溢れを抑制する。
エッジ処理を行う際には、まず記録される画像のエッジ部分を特定する必要がある。図4はある画像(画像Aとする)のエッジ部分を説明する図である。図4で着色された領域が画像Aであり、太線部で示される部分が画像Aのエッジ(輪郭)を表す。この画像Aについて、画像Aの内側で該エッジに沿った1画素分の領域をエッジ画素として特定する。なお、エッジ内側の1画素分のみをエッジ画素とするのではなく、エッジ内側の2〜5画素分をエッジ画素としてもよい。図4においては、斜線部で示される領域がエッジ画素となる。エッジ画素の特定は画像Aが媒体に記録される前に、ドライバーによって行われる。エッジ画素を特定するための具体的方法については後で説明する。
続いて、特定されたエッジ画素について、その部分に噴出されるべきインクの量を減らしたり、インクを全く噴出しないようにしたりするために、当該エッジ画素に対応する画素データが修正される。当該画素データの修正もドラーバーによって行われる。そして、修正後の画素データに基づいて画像Aが記録される。
図5に画像Aに対してエッジ処理を行った結果の画像(画像A′とする)を示す。図4の斜線部で示されるエッジ画素部分に噴出されるインク量を削減することにより、該エッジ画素部分では、画像A′を構成するそれ以外の画素よりも形成されるインクドットの量や大きさが小さくなる。これにより、該エッジ部分でのインク溢れを抑制する。また、の画像Aと画像A′とを比較してエッジ処理前後で変更された点は、画像A′についてエッジ部分の1画素分の濃度が薄くなったことだけである。したがって、視覚的にはほとんど変化を与えずに、画像のエッジ部におけるインク溢れを抑制することができるようになり、記録画像の劣化を防止することができる。
<比較例>
次に、比較例として、エッジ処理を行うことで画像が劣化してしまう場合について説明する。図6Aに、比較例におけるエッジ処理対象となる画像(画像Bとする)を示す。図6Bに、画像Bに従来の方法によってエッジ処理を行った結果の画像(画像B′とする)を示す。
図6Aに示されるように、画像Bは、細長い矩形部分aが単独で存在する領域Iと、矩形部分aと同形状の複数の矩形部分b〜fが狭い間隔で櫛状に並んでいる領域IIとを有する。領域Iの破線で囲まれた範囲には矩形部分aが1つだけ含まれているので、領域Iに含まれるエッジ画素は矩形部分aのエッジ画素のみである。それに対して、領域IIの破線で囲まれた範囲にはb〜fの5つの矩形部分が含まれているため、それぞれに対応するエッジ部分の画素が含まれる。したがって、領域IIには領域Iよりも多くのエッジ画素が含まれる。ここで、領域Iの破線範囲の面積と領域IIの破線範囲の面積とは等しいので、領域IIの単位面積当たりに含まれるエッジ画素の数は、領域IIの単位面積当たりに含まれるエッジ画素の数の5倍ということになる。以下、単位面積当たりに含まれるエッジ画素の数を「エッジ密度」とも呼ぶ。
この画像Bについて従来どおりにエッジ処理を行うと、領域Iの破線範囲内では矩形部分aのエッジ画素がエッジ処理され、領域IIの破線範囲内では矩形部分b〜fのエッジ画素がエッジ処理される。領域Iと領域IIについて、エッジ処理前後における画像Bと画像B′とを比較すると、領域Iの矩形部分aでは、前述の図4及び図5で説明した場合と同様、エッジ処理による影響が目立ちにくい。一方、領域IIの矩形部分b〜fでは、一見して画像の変更が目立つようになる。領域IIではもともと矩形部分b〜fがそれぞれ非常に接近しているため、該矩形部分同士の隙間が少ないのであるが、エッジ処理により、この隙間が強調されてしまうようになる。例えば、矩形部分bのエッジ部と、矩形部分Cのエッジ部との間にできる隙間(図6A参照)は、エッジ処理により両エッジ画素のインク打ち込み量を減少させることでエッジ部分の濃度が薄くなり、量エッジ間の隙間が広がったように見えてしまう(図6B参照)。
前述のように領域IIではエッジ密度が高いため、領域Iと比較してエッジ処理により間引かれるインクドットの量も大きくなり、その分、視覚的にも画像の変更が目立ちやすくなる。すなわち、画像Bのようにエッジ密度の低い領域とエッジ密度の高い領域を併せ持つ画像に一様にエッジ処理を行うと、領域毎のインクの減少量(間引き量)に大きな差が生じ、かえって画質を劣化させる場合がある。
<本実施形態>
本実施形態では、同じ画像中のエッジ密度の高い領域と低い領域とで異なるエッジ処理を行うことにより、画質を劣化させにくくしつつ、適切なエッジ処理を行う。
図7は、画像Bに対して本実施形態におけるエッジ処理を行った結果の画像(画像B″とする)である。画像B″では、エッジ密度の低い領域Iについては通常通りのエッジ処理を行うが、エッジ密度の高い領域IIついてはエッジ処理を行っていない。なお、領域IIについてエッジ処理を行わないのではなく、エッジ画素に形成されるインクドットの大きさ(ドット径)を小さくする等、エッジ処理の強度を変える方法であってもよい。
比較例では、画像エッジ密集部においてエッジ処理前後で画像の変化が大きくなるが(図6B参照)、本実施形態ではエッジ処理前後で画像エッジ密集部が変化しない(図7参照)。つまり、エッジ処理前の画像B(図6A)から大きな変更をすることなく、必要な部分に対して必要な強度でエッジ処理を行うことができるようになり、エッジ処理による画像劣化を抑制することができる。エッジ処理方法の詳細については後述する。
===第1実施形態===
第1実施形態では、画像のエッジ密度を算出し、エッジ密度が所定の閾値より低い部分については通常通りエッジ処理を行い、エッジ密度が所定の閾値より高い部分についてはエッジ処理の対象外とすることで、不必要なエッジ処理による画像の劣化を抑制する。
図8に本実施形態におけるエッジ処理のフロー図を示す。本実施形態ではS101〜S107のステップを経ることにより画像のエッジ画素を抽出し、抽出された該エッジ画素からエッジ密度を算出し、エッジ密度が高くエッジ処理対象外となる画素を特定する。そして、特定されたエッジ処理対象外となる画素以外の画素にのみエッジ処理を行う。なお、S101〜S107の各ステップは、プリンタードライバーによる画像処理の一環として、前述の色変換処理とハーフトーン処理との間に実行される。以下、各ステップについて説明する。
<S101:元画像データの複製>
まず、色変換処理後の各色画像データを複製し、エッジ処理対象となる画素を特定する処理用の画素データを作成する。なお、当該画素データはCMYKの各色について256階調で表された画素データである。階調値が0の画素ではインクドットは形成されず、階調値が255の画素ではインクドットが最大径で形成されるようにインクが打たれる。以下の処理は、CMYKの各色について個別に実施される。
図9に本実施形態でエッジ処理の対象とする画像データ(以下、元画像とも呼ぶ)を示す。図9の破線で区分された1マス分が1画素を表し、着色された画素が所定の階調値(1〜255)を有する画素、つまり、インクドットが形成される予定の画素である。着色されていない画素は階調値0の画素、つまり、インクドットが形成されない予定の画素である。着色画素と非着色画素との境界が画像のエッジであり、図9は2つのエッジを含んでいる。図9では8×11画素分のデータを示しているが、実際の画像はこれよりも大きいものである。
<S102:エッジ画素抽出処理>
複製された画素データからエッジ部分の画素データを抽出する。エッジ画素の抽出にはKCMYの各色について、それぞれラプラシアンフィルタを適用して行う。
図10Aに、本実施形態で用いるラプラシアンフィルタを示す。該ラプラシアンフィルタは3×3の行列からなり、ある入力画素(i,j)と、その上下左右の4つの画素(i,j−1)、(i,j+1)、(i−1,j)、(i+1,j)から演算を行うことで、画像の輪郭を形成する画素を抽出する4近傍型の2次微分フィルタである。ラプラシアンフィルタ適用後の画素の階調値は0〜255の範囲に入るようクリッピングを行う。すなわち、階調値がマイナスになった場合は0、つまり空白の状態として処理され、逆に、階調値が256以上になった場合は255、つまり100%のドットが形成された状態として処理される。
なお、ラプラシアンフィルタは、図10Bに示すような8近傍型を使用することもできる。この場合は、中心画素(i,j)と、その周囲の8つの画素を用いて演算を行うことになる。また、使用するフィルタは必ずしもラプラシアンフィルタに限られるものではなく、エッジ画素を抽出できるのであれば、sobelフィルタ等を用いてもよい。
図11に、エッジ画素抽出処理(S102)によりエッジ画素が抽出された画像を示す。図11で着色された画素がエッジ画素であり、図10Aのラプラシアンフィルタによって計算された階調値を情報として含んでいる。
<S103:2値化処理>
(S102)により抽出されたエッジ画素はそれぞれ異なる値の階調値を有する。そこで、以後の処理を行うため、各エッジ画素について、所定の閾値に基づいて2値化を行う。2値化により、ある値以上の階調値を有する画素は階調値が1となり、それ以下の階調値を有する画素の階調値は0となる。
図12に、2値化処理後の各画素の階調値を示す。2値化により、エッジ部分の画素の階調値が全て1であり、それ以外の画素の階調値が全て0である2階調のエッジ画像が取得される。
<S104:エッジ密度算出処理>
2階調で表現されたエッジ画像から、各画素におけるエッジ密度を算出する。エッジ密度は、前述のように単位面積当たりに含まれるエッジ画素の量であり、n×nのマトリクスで表されるコンボリューションフィルタを用いて、算出対象画素を中心としたn×n画素分の階調値を平均化することにより算出される。
図13に本実施形態で用いるコンボリューションフィルタを示す。本実施形態ではn=5、すなわち、5×5のフィルタを用いる。なお、通常、画像の平均化を行う場合、5×5のマトリクスであれば、全体に(1/25)を乗じて各画素の階調値を平均値として表す必要がある。しかし、本実施形態では各画素間の階調値の違いからエッジ密度が大きい画素を抽出することを目的としているため、各画素の階調値を平均値として表す必要はない。したがって、図13のようなフィルタを用いることができる。
(S103)で2値化され、エッジ画素の階調値が1となった画像に当該コンボリューションフィルタを適用することで、媒体上の各画素について、その周囲の5×5画素中に含まれる階調値1となる画素数の合計が算出される。これにより、エッジ密度が高い画素、換言すると、周囲5×5の画素中で階調値1の画素が多い画素ほど、当該フィルタ適用後の階調値が大きく表示される。逆に、エッジ密度の低い画素、換言すると、周囲の5×5画素中で階調値1の画素が少ない画素ほど、当該フィルタ適用後の階調値が小さく表示される。
図14に、コンボリューションフィルタによって算出されるエッジ密度を表した画像を示す。着色された画素はエッジ部分の画素を表している。図14では当該エッジ画素周囲の注目画素にのみ数字(エッジ密度)を表示しているが、実際には全ての画素についてエッジ密度が算出される。
図14の領域aで表される中央上部画素では階調値が10以上の画素が多く、この領域のエッジ密度が高いことを示している。これは、図12の中央上部領域に示されるように、狭い範囲にエッジ画素が集中していることを表す。一方、図14の領域bで表される中央下部画素では階調値が0となる画素もあり、この領域のエッジ密度が低いことを示している。これは、図12の中央下部領域に示されるように、対象画素の周囲にエッジ画素が存在していないことを表す。また、領域cで表されるエッジ部分の画素の階調値は凡そ6程度であり、この領域では、当該対象画素が構成するエッジ以外に、近接するエッジ画素が存在しないことを表している。
コンボリューションフィルタとしてn=5(5×5)のマトリクスで表されるフィルタを用いて説明を行ったが、記録される画像の用途に応じてnの大きさは変えることができる。例えば、はがき等の小さい媒体に印刷され、ユーザーが手にとって間近から見る画像の場合は、画像細部にまで目が届くため、エッジ画素が広範囲の画素で平均化されると画像がぼやけてしまい、画質が劣化したような印象を受けやすい。したがって、このような場合はnの値を小さくしてなるべく狭い範囲で平均化を行い、エッジ密度の大小の差がはっきりと表れるようにする。
逆に、街頭に掲げられる巨大な広告等で、ユーザーが遠くから眺めるような画像の場合は、画像の細部よりも全体としての見栄えを重視するため、エッジ部分は鋭敏すぎない方が良いことがある。このような場合はnの値を大きくして、なるべく広い範囲で平均化を行い、エッジ密度の大小の差があまり表れないようにするとよい。
記録画像の大きさに合わせて数種類のnの値をあらかじめ設定しておき、メモリー63に記憶させておくことで、コントローラー60が記録画像データを受け取った際に、最適なフィルタを用いてエッジ画素密度を算出することが可能になる。
<S105:エッジ処理対象外画素の特定>
(S104)で算出されたエッジ密度の画像から、エッジ処理対象外の画素であることを表すエッジマスク画像を生成する。まず、S104で算出されたエッジ密度を所定の閾値により2値化する。すなわち、エッジ密度がある値以上を示す画素は階調値を1とし、それ以下の値を示す画素の階調値は0とする。
図15に、閾値=8とした場合のエッジマスク画像を示す。2値化によって、図14でエッジ密度が8以上を示す画素は階調値が1で表され、図14でエッジ密度が7以下を示す画素は階調値が0で表される。その結果、図15で着色された画素(階調値1の画素)がエッジ処理対象外の画素となる。なお、2値化時の閾値の設定により、エッジ処理の強度を変更することができる。例えば、閾値を低めに設定すれば、エッジマスク画像においてエッジ処理対象外の画素が多く特定されることになり、エッジ処理によって間引かれるエッジ画素は少なくなる。逆に閾値を高めに設定すれば、エッジマスク画像において特定されるエッジ処理対象外の画素が少なくなり、それだけ多くのエッジ画素が間引かれることになる。
また、本実施例では、画像のエッジ内側の1画素分をエッジ画素とした場合について表しているが、画像のエッジ内側の2画素分をエッジ画素として扱う場合には、該閾値を高めに設定することで、間引き対象となる画素が多くなりすぎないように調整することなども可能である。
<S106:エッジ処理対象画素の特定>
(S103)により得られたエッジ画像(図12)から、(S105)により得られたエッジマスク画像(図15)を差分することにより、エッジ処理の対象となる画素を特定する。
図16に、実際にエッジ処理対象画素を特定した画像を示す。エッジ画像からエッジマスク画像を差分する際に階調値がマイナスになる場合は、クリッピングにより階調値をゼロにする。したがって、図16の着色された画素が今回のエッジ処理対象画素として特定され、この画素が間引き対象の画素となる。
<S107:エッジ処理>
元の画像(図9)のうち、エッジ処理対象画像として特定された画素(図16)についてエッジ処理を実行する。本実施形態では元画像からエッジ処理対象画素のインクドットを間引くことによりエッジ処理を行う。
図17にエッジ処理後の画像を示す。図17の着色された画素は元の画像と同様にインクドットが形成される部分である。そして、図17の斜線部で表示される画素が間引かれた画素、すなわち、エッジ処理の結果インクドットが形成されないこととなる画素である。元の画像(図9)と比較すると、画像エッジ部のうち、エッジ画素同士が近接し、エッジ密度が高い領域ではエッジ処理を行わず、その他のエッジ密度が低い領域では通常通りにエッジ処理が行われている。
なお、本実施形態では、エッジ処理対象画素に形成されるインクドットを間引くことによりエッジ処理を行っているが、エッジ処理の方法はこれには限られない。他のエッジ処理方法については後述する。
輪郭処理が終了した画像データは、続いて、ハーフトーン処理へと移行し、引き続き、画像処理が行われる。そして、前述の記録動作手順にしたがって記録が行われる。
<本実施形態の効果>
本実施形態によれば、エッジ密度の高い領域とエッジ密度の低い領域とを共に有する画像(例えば比較例における図6A)であっても、エッジ密度の高い部分ではエッジ処理を行わず、エッジ密度の低い部分にのみエッジ処理を行うことができる。エッジ密度が高い領域で一様にエッジ画素を間引く等のエッジ処理を行うと、その領域におけるインクの除去量が大きくなることからエッジ処理前後で画像の変更が目立ちやすくなり、画質が劣化する。しかし、本実施形態の方法ならば、記録画像の画質を劣化させることなく適切にエッジ処理を実施することができる。
また、本実施形態の方法は、記録に使用する各色(例えばKCMY)の画素データ毎にエッジ処理が可能であり、カラーインクを用いた記録時に有効である。エッジ密集部のインクの除去量が多いということは、該エッジ部に形成されるインクドットの明度も変わることになるので、視認性に大きな影響を与えるおそれがある。例えば、C(シアン)インクドットを用いて画像の記録を行う場合、従来どおりのエッジ処理を行うと、画像のエッジ密集部においてドット間引き量が多くなり、その部分だけ色が薄く見えるというような問題が発生する。このような場合にも本実施形態によれば、画質を劣化させること無く必要な部分にのみエッジ処理を行うことができる。
===第2実施形態===
第2実施形態は、2種類の画像が隣接してエッジを構成する場合のエッジ処理である。
図18は、背景画像(第2の画像とする)の上に、前述の画像A(第1の画像とする)が形成された場合を示す図である。2つの画像の境界部(第1の画像のエッジ部)において、インクドットが媒体に吸収しきれずにあふれると、隣接する画像のインクドットと接触することにより、該インクドットを媒介してインク同士が混ざり合い、2つの画像の境界部(エッジ部)を越えて流れ広がることになる。
なお、インクの流れは、単位画素当たりのインクの噴出量が多い方の画像から、単位画素当たりのインクの噴出量が少ない方の画像に向けて生じる。図18のように背景画像(第2の画像)に重ねて第1の画像が形成される場合、媒体上で第1の画像が形成される領域では単位画素あたりのインク打ち込み量が多くなるため、2つの画像の境界部で、第1の画像側から第2の画像側へインクの流れ(にじみ)が発生することになる。
このような場合に、2つの画像の境界を構成するエッジ画素に対してエッジ処理を行うことで、インクのにじみを防止することができるが、前述のとおり、エッジ密集部に一様なエッジ処理を行うと画質が劣化する。
そこで、第1実施形態と同様にエッジ処理対象画素を特定して、隣接する2種類の画像の必要部分にのみエッジ処理を行うようにする。
<2つの画像の境界に生じるにじみを防止するエッジ処理方法>
本実施形態では、2つの画像の境界部分で生じるインクのにじみを防止するために、2つの画像の境界画素のうち第2の画像側画素(第1の画像エッジ部の外側画素)に、第2の画像の単位画素当たりのインク噴出量以上の噴出量でY(イエロー)インクを噴出し、境界線に沿った線状の領域を形成する。以下、このYインクを噴出することにより形成される領域を第3の画像とする。なお、Yインクを用いるのは、KCMYの各色の中で最も明度が高く、視認性に与える影響が小さいため、第3の画像を形成した時に元画像の変更が目立ちにくいからである。さらに、使用インクの色に制限がない場合には、イエローよりさらに明度の高い白インク等を用いてもよい。また、透明なクリアインクを使用して第3の画像を形成することもできる。ただし、白インクやクリアインクを用いる場合は、後述の画像処理時に、別途その色(インク)を処理するための工程を追加または変更することが必要になる場合がある。
図19に、図18において画像Aのエッジ外側画素に第3の画像を形成させた状態の図を示す。
第1の画像のエッジ部であふれたインクは、まず、隣接して形成されている第3の画像へと流れ込む。通常であれば、続いて、第3の画像を超えて第2の画像までインクが流れこみ、結局にじみが発生するものと考えられる。しかし、本実施形態においては、第1の画像から流れたインクは、ほとんどが第3の画像領域内に滞留し、第2の画像まで到達する量はごく微量である。理由は後述する。
さらに、第3の画像の1画素分外側の画素のYインクドットを間引けば、インクの流れを最小限に抑えることができる。Yインク成分のみを間引くのは、前述のとおりYインクの明度が高く、画像の変更が最も目立ちにくいからである。
<第3の画像の説明>
図20に、第3の画像が形成された場合の、インク流れの様子の例を示す。図20の破線で区切られた1マス分が1画素であり、着色された画素にインクドットが形成されているものとする。水平方向座標の0と1との間を画像の境界(エッジ)として、左側を第1の画像、右側を第2の画像とし、インクは、第1の画像側から、該境界線を超えて、第2の画像側へと流れるものとする。
図20で、第3の画像は、第1の画像と第2の画像との境界部の第2の画像側画素(1,a)〜(1,m)に連続的な線状の領域として形成され、全体で13の画素から成る。そのうち、境界部で第1の画像と接触している画素は、(1,b)、(1,c)、(1,e)、(1,f)、(1,h)、(1,i)、(1,k)、及び(1,m)の8箇所である。
図20の例で、第1の画像側から16画素分のインクがあふれ出るとすると、前述の8箇所から第3の画像領域内に流入し、第3の画像を形成するYインクを媒介して13画素分に拡散する。つまり、第3の画像が線状に連続して形成されているため、第1の画像からあふれた16画素分のインクは、図20の矢印の流れで示されるように第3の画像領域内を広く浅く流れることになり、第2の画像までは到達しにくくなる。
残りの3画素分が第3の画像を超えて第2の画像に流入する可能性があるが、前述のように第3の画像の外側1画素分(図20において(2,a〜m)の画素)を間引いておくことで、この流れも抑制することができる。
ここで、第3の画像は第1の画像と第2の画像の境界部分の第2画像側の画素(図20の画素(1,a〜m))に形成する必要がある。第1の画像からのインクの流れを、極力第3の画像内に留めるためである。
仮に、第3の画像が、境界部分の第1の画像側の画素(図20の画素(0,a〜m))に形成されたとする。もともと第2の画像よりも第1の画像の方が単位画素当たりのインク噴出量が多いことから、第1の画像側にさらに第3の画像のインクを噴出すると、境界部分においてインクがあふれすぎることになる。この場合、第2の画像側へのインク流れが生じやすくなり、にじみを誘発する恐れがある。したがって、第3の画像は、図20に示されるように、第1の画像と第2の画像の境界の第2の画像側の1画素分に形成するのがよい。
第3の画像を形成する領域は、境界部から1画素分の幅ではなく、2画素分以上の幅を有するものであってもよい、この場合、第1の画像側から流れ込んだインクを拡散させる領域が広くなるため、インクが第2の画像側へにじむのを防止する効果も大きくなるはずである。一方で、2つの画像の境界部分について、第3の画像を2画素分の幅で形成すると、インクの色や種類によっては画像の輪郭線を強調することとなる。その結果、境界部の変更が余計に目立つものとなり、かえって画像を劣化させるおそれがある。よって、通常は、第3の画像は境界に隣接する1画素分の幅で形成するべきである。
<画像処理方法>
第3の画像を形成しつつ記録を行うための、エッジ処理の方法について説明する。本処理は、前述の色変換処理とハーフトーン処理との間に、プリンタードライバーにより行われる。
図21に第2実施形態におけるエッジ処理のフロー図を示す。本処理では、S201〜S211の工程を経ることで、画像中のエッジ密度が高くない領域を選択して、第1の画像と第2の画像との境界部分の第2の画像側(境界外側)の画素にイエローインクで第3の画像を形成し、さらに、第3の画像に隣接する1画素分外側のイエロー成分が間引かれた画像データを生成する。以下、各工程について説明する。
<S201・S202:元画像データの生成>
図22に本実施形態でエッジ処理の対象とする画像(以下、元画像とも呼ぶ)を示す。
はじめに、記録対象となる画像データを色変換処理することにより得られる、CMYKの4色についてそれぞれ1枚ずつの計4枚からなるグレースケール形式の画像データを、画像処理作業用に複製する(S201)。CMYK各色画像データを構成する各画素は、第1実施形態と同様、0〜255まで256階調の値をとる。階調値が0の画素ではインクドットが形成されないことを表し、階調値が255の画素ではインクドットが最大径で形成されるようにインクが打たれることを表す。
この、CMYKの各色画像データを合計(S202)したものが元画像(図22)である。元画像は第1の画像と第2の画像から構成されており、第1の画像と第2の画像との境界(エッジ)が接近した領域(図22の中央上部)と、エッジ部が離れた領域(図22の央下部)とを有する。
<S203A・B:エッジ画素(内側・外側)抽出処理>
元画像(図22)に対して、正負の符号の異なる2種類のラプラシアンフィルタを適用し、第1の画像と第2の画像との境界部分の第1の画像側(以後、エッジ内側とも言う)画素の抽出(S203A)、及び、第1の画像と第2の画像との境界部分の第2の画像側(以後、エッジ外側とも言う)画素の抽出(S203B)を行う。
エッジ内側画素抽出処理(S203A)は第1実施形態のエッジ抽出処理(S102)と同様の処理であり、図10Aのフィルタを適用することでエッジ内側画素が抽出される。一方、エッジ外側画素抽出処理(S203B)は、エッジ内側とは異なるラプラシアンフィルタを適用して行う。
図23に、エッジ外側画素の抽出(S203B)に使用するラプラシアンフィルタを示す。図23のフィルタは、第1実施形態で説明した図10Aのフィルタと行列係数の正負が逆転したものであり、図10Aのフィルタと同様、4近傍型の2次微分フィルタである。図23のフィルタを適用することでエッジ外側画素を抽出することができる(S203B)。
図24Aに(S203A)によりエッジ内側が抽出された画像を、図24Bに(S203B)によりエッジ外側が抽出された画像を示す。
図24Aで、着色された画素がエッジ内側画素である。抽出されたエッジ内側画素は、図10Aのフィルタによって計算された階調値を情報として含んでおり、第1の画像の階調値と第2の画像の階調値の中間調の値として算出される。
同様に、図24Bで、着色された画素がエッジ外側画素であり、図23のフィルタによって計算された階調値を情報として含んでいる。
<S204A・B:2値化処理>
(S203A・B)で抽出されたエッジ画像(内側、及び、外側)について、所定の閾値に基づいて2値化を行う。2値化処理は第1実施形態における(S103)の場合と同様であり、ある値以上の階調値を有する画素は階調値が1となり、それ以下の階調値を有する画素は階調値が0となる。
図25Aに2値化処理後のエッジ内側画素の階調値を、図25Bに2値化処理後のエッジ外側画素の階調値を示す。図24A及び図24Bで着色されていた画素の階調値が1となり、それ以外の画素の階調値が0となる。
<S205A・B:膨張処理>
本実施形態では、図20に示されるように、第1の画像のエッジ外側画素のさらに1画素分外側の画素のイエロー成分を間引くことにより、インクにじみの防止効果を高めている。この間引き画素を特定するために、まず、(S204A・B)により得られたエッジ内側画像(図25A)及びエッジ外側画像(図25B)を形成する画素を、それらに隣接する画素方向に膨張させる(S205A、S205B)。ここで、膨張とは、ある画素に隣接する画素のうち、一つでも高濃度の階調値が割り当てられた画素があれば、その画素自体も高濃度の階調値にすることを言う。
図26Aに、膨張処理(S205A)によりエッジ内側画素が膨張された画像を示す。図26Bに、膨張処理(S205B)によりエッジ外側画素が膨張された画像を示す。
本実施形態の場合、エッジ内側画素を表す図25Aは(S204)の2値化処理により、階調値が1のエッジ画像となっている。したがって、膨張処理(S205A)後のエッジ内側画素画像では、図26Aに示されるように、エッジ内側画素に隣接する両側の1画素ずつの階調値も1となる。すなわち、エッジ内側画素を中心とした3画素分の幅を有する画像が得られる。同様に、(S205B)の処理によりエッジ外側画素を中心とした3画素分の幅を有する画像(図26B)が得られる。
<S206:画像差分処理>
元画像(図22)からの間引き対象となる画素を特定するために、(S205B)で得られたエッジ外側画像(図26B)と、(S205A)で得られたエッジ内側画像(図26A)との差分画像を生成する。
図27に、画像差分処理(S206)により得られる画像(以下、差分画像とも呼ぶ)を示す。図27で表される差分画像を生成するためには、エッジ外側画像(図26B)の階調値からエッジ内側画像(図26A)の階調値を減算すればよいが、階調値がマイナスになる場合は、前述と同様のクリッピングにより、階調値をゼロにする。したがって、差分画像(図27)は、外側輪郭画素のさらに外側(第2の画像側)の1画素分が階調値1を示す画像となる。この画素が間引き対象候補の画素となる。
<S207:エッジ処理対象画素の特定(差分画像)>
(S206)で得られた差分画像(図27)について、第1実施形態で行ったのと同様の方法を用いてエッジ処理対象画素の特定を行う。本実施形態においても、エッジ密集部分でエッジ処理を行うと、かえって画像を劣化させてしまうため、エッジ密度が高い領域の画素はエッジ処理対象外とすることで適切なエッジ処理を行う。
具体的には第1実施形態における(S104:エッジ密度算出)、(S105:エッジ処理対象外画素の特定)、及び、(S106:エッジ処理対象画素の特定)と同様の処理を順番に行う。
図28に、差分画像(図27)のエッジ密度を表した画像を示す。差分画像(図27)に対して、図13と同一のコンボリューションフィルタを適用して平均化することにより、各画素のエッジ密度を算出する。なお、図28では差分画像周囲の注目画素にのみ数字(エッジ密度)を表示しているが、実際には全ての画素についてエッジ密度が算出される。また、コンボリューションフィルタの取り扱いについては第1実施形態で説明したとおりである。
図29に差分画像(図27)のエッジマスク画像を示す。
算出されたエッジ密度を所定の閾値で2値化することにより、階調値が1または0で表される画像を生成する。本実施形態では、第1実施形態と同様に閾値=8とし、エッジ密度8以上の画素が階調値1で表示される。その結果、図29の着色された画素が階調値1となり、エッジ処理対象外であることを示すエッジマスク画像が得られる。
図30Aに、差分画像(図27)のエッジ処理対象画素を特定した図を示す。図30Bに、図30Aで階調値1の画素を階調値255に変換した図を示す。
差分画像(図27)から、エッジマスク画像(図29)を差分することにより、実際にエッジ処理の対象となる画素が特定される。エッジ画像からエッジマスク画像を差分する際に階調値がマイナスになる場合は、前述と同様のクリッピングにより、階調値をゼロにする。したがって、図30Aの着色された画素が今回のエッジ処理対象画素として特定され、この画素がY成分の間引き対象の画素となる。
本実施形態では、エッジ処理対象画素(図30A)と差分画像(図27)とが同一となっている。これは、差分画像(図27)においてエッジ密集部が少なかったために、たまたま、差分画像中のエッジ処理対象画素とエッジ処理対象外画素とが重複しなかったことによる。
図30Aで、エッジ処理対象画素が特定された差分画像の階調値は全て1で表されているが、この階調値は255に変換される(図30B)。後述するイエローライン間引き画像生成処理(S210)は256階調データで行われるため、完全にYインク成分を間引くために256階調における最大階調値(255)にしておく必要がある。最終的に、エッジ処理対象画素が特定された差分画像(図30B)は、階調値が255で最大ドットが形成される画素と、階調値が0でドットが形成されない画素とを有するデータとなる。
<S208:エッジ処理対象画素の特定(エッジ外側画像)>
S207と同様に、エッジ外側画像(図24B)についてもエッジ処理対象画素の特定を行う。なお、エッジ処理対象画素が特定されたエッジ外側画像は後述のイエロー成分加算処理(S209)に用いられる。
図31に、エッジ外側画像(図25B)のエッジ密度を表した画像を示す。図32に、エッジ外側画像(図24B)のエッジマスク画像を示す。図33Aに、エッジ外側画像(図24B)のエッジ処理対象画素を特定した図を示す。図33Bに、図33Aで階調値1の画素を階調値255に修正した図を示す。
エッジ外側画像(図25B)では、画像中央上部にエッジ画素が集中しているため、この部分のエッジ密度が高くなり(図31)、エッジ処理の対象外となる画素も多くなっている(図32)。したがって、エッジ外側画像(図25B)においてエッジ処理の対象となるのは、図33Aの着色された画素だけとなる。すなわち、元画像(図22)のエッジ密度が高い領域ではエッジ処理が行われないようになる。
(S207)と同様、エッジ処理対象画素が特定されたエッジ外側画像(図33A)も階調値を1から255に修正しておく(図33B)。
<S209:イエロー成分加算処理>
続いて、第3の画像をイエローインクで形成するために、エッジ外側の1画素分がイエローの線で表される画像を生成する。
図34に、イエロー成分加算処理(S209)により得られるイエロー成分画像を示す。(S201)で得られる元画像のイエロー成分画像(不図示)と、(S208)で得られるエッジ処理対象画素が特定されたエッジ外側画像(図33B)とを加算することにより、第1の画像の境界外側部分の1画素分のうち、エッジ処理の対象とされる画素(図34の斜線部)の階調値が255となるイエロー成分画像(図34)が得られる。
<S210:イエローライン間引き画像生成>
図35に、エッジ外側に隣接する1画素分のイエロー成分を間引いた画像を示す。
まず、(S209)で生成されたイエロー成分画像(図34)から、(S207)で生成された間引き対象のエッジ外側画像(図30B)を減算することにより、エッジ外側部にイエローインクで第3の画像が形成され、さらに隣接する1画素分のイエロー成分が間引かれた状態のイエローライン間引き画像を生成する。これにより、図35に示されるような、エッジ外側部を形成する画素(図35で斜線部の画素)の階調値が255で、かつ、エッジ外側部の画素に隣接する1画素分(図35で無着色の画素)の階調値が0となったイエロー成分画像が得られる。
<S211:エッジ処理終了>
最後に、図35に、元画像のイエロー以外の成分(KCM成分)を加算する。なお、KCMの各成分画像については、第1実施形態と同様のエッジ処理を施しておくことで、KCM成分のエッジ密度が高い領域においてはエッジ処理が行われないようにする。
図36に、エッジ処理が終了した状態の画像を示す。最終的に、元画像(図22)の第1の画像と第2の画像との境界部分の第2の画像側の1画素分に、階調値255のイエロー成分からなる第3の画像が形成され、さらに、第3の画像の外側に隣接する1画素分のイエロー成分が間引かれた状態の画像が得られる。
<第2実施形態の効果>
エッジ処理が終了した画像データは、続いて、ハーフトーン処理へと移行する。このデータをハーフトーン処理することで、第3の画像領域には、イエローインクのドットが高密度で打たれることになる。これにより、第1の画像側からあふれ出したインクは、第3の画像領域内に拡散し、インクが第2の画像側へ進入する(にじむ)のを防止することが可能になる。さらに、第3の画像に隣接する1画素分のイエロー成分が間引かれているので、より大きなにじみ防止効果を得ることが出来る。
そして、図36に示されるように、エッジ画素のうちエッジ密度が高い領域(図36の中央上部)ではエッジ処理が行われず、エッジ密度が低い領域(図36の中央下部)についてのみ前述のエッジ処理が行われる。すなわち、エッジが密集する領域においてYインクドットが追加されたり、または、間引かれたりすることによって、単位面積当たりのインク量が大きく変化することを防止している。エッジ処理による画像の変更を目立たないようにすることで、画像の劣化を抑制することができる。
なお、ハーフトーン処理後の画像データに、別途、第3の画像を加える処理を行ってもよい。前述の処理により、画像データ上で第3の画像を形成する位置(第1の画像のエッジ外側画素)が特定できている。そこで、ハーフトーン処理後の画像データの該エッジ外側画素に、別途、最大階調値(1ビットの場合なら1、2ビットの場合なら4)でイエローインクドットを形成する処理を加え、さらに、その外側画素のイエロー成分を間引く処理を行う。この方法によれば、仮にハーフトーン処理後の画像データにおいて、第3の画像領域内にドットが形成されない空白の画素が存在していたとしても、その空白画素にも新たにドットが形成されるため、第3の画像を確実に形成することができるようになり、にじみ防止効果も、より確実になる。
===第3実施形態===
第3実施形態では、エッジ処理対照画素を特定した後に第1実施形態とは異なるエッジ処理を行う。基本的な画像処理手順については第1実施形態と同様であり、(S107)のエッジ処理方法が第1実施形態とは異なる(図8参照)。
第1実施形態ではエッジ密度の低いエッジ処理対象画素ではインクドットを間引き、エッジ密度の高いエッジ処理対象外画素ではエッジ処理を実施していなかった。しかし、エッジ処理対象外画素であっても、少しはインク打ち込み量を減らす、すなわちエッジ処理を行った方がよい場合もある。そこで、本実施形態ではエッジ処理対象外画素として特定された画素について、エッジ処理対象画素よりも強度を弱めたエッジ処理を実施する。
図37に、本実施形態でエッジ処理の対象とする画像を示す。図37は第1実施形態における元画像(図9)と同様の画像であり、ドットが形成されている画素を着色することで表示する代わりに●で表示させたものである。なお、説明のため、●が表示された画素にはKインクで最大階調値(255)のドットが形成されているものとし、何も表示されていない画素にはドットが形成されていないものとする。
図38に、図37の画像中で実際にエッジ処理が実施される画素を示す。斜線で表された画素がエッジ画素であり、その中で着色されている部分が、第1実施形態の(S106)において特定されたエッジ処理対象外となる画素である。本実施形態では、図38の斜線で表されたエッジ画素のうち着色された部分をエッジ画素Aとする。また、図38の斜線で表されたエッジ画素のうち着色されていない部分をエッジ画素Bとする。
第1実施形態では、エッジ密度の高いエッジ画素Aの部分についてはエッジ処理を行わず、エッジ画素Bの部分についてはインクドットを間引く処理を行っていた。それに対して、本実施形態ではエッジ画素A、及び、エッジ画素Bのそれぞれの領域についてドットサイズを変更することにより、異なるエッジ処理を行う。
<ドットサイズの変更>
エッジ処理方法の一例として、エッジ画素に形成されるインクドットのサイズ(ドット径)を変更する方法がある。
図39に、ドットサイズ変更によるエッジ処理後の画像を示す。エッジ処理前は、エッジ画素についても最大径のインクドット(以下、大ドットとも呼ぶ)が形成されていたが(図37参照)、本実施形態ではエッジ画素Aに形成されるドットを大ドットより小さくする(以下、中ドットとも呼ぶ)。そして、エッジ画素Bに形成されるドットを中ドットよりもさらに小さいドットとする(以下、小ドットとも呼ぶ)。
エッジ密度の低いエッジ画素Bの部分については、大ドットを小ドットとすることでインク打ち込み量を大きく減らす。これにより、エッジ部におけるインクの溢れを防止する。
一方、エッジ密度の高いエッジ画素Aの部分については、大ドットを中ドットとすることで媒体に打ち込まれるインクの削減量をエッジ画素Bよりも少なくする。前述のようにエッジ密度の高い領域で大幅にインク打ち込み量を削減すると、エッジ処理前後における画像の変更が目立つようになり、画質が劣化してしまう。逆に、全くエッジ処理を行わないとエッジ部でインク溢れが生じる恐れがある。そこで、本実施形態のようにエッジ処理の強度を加減してエッジ処理を実施することで、エッジ密度の高い領域についても画像の劣化が目立たないようにしつつ、インクの溢れを防止する。
ドットサイズの変更は、当該画素に形成されるドットの階調値を変更することにより行う。したがって、画像データに対してハーフトーン処理を行い、256階調で表現されていたドットを4階調に変換してからエッジ処理を行えばよい。
<第3実施形態の効果>
本実施形態では、画素密度の高い部分と画素密度の低い部分とでエッジ処理の強度を変えることにより、画像に応じて最適なエッジ処理を行うことができる。
例えば、前述したエッジ処理対象外画素(図38においてエッジ画素Aの部分)を特定するための閾値の設定において、閾値を低めに設定する(エッジ画素Aの部分が広くなる)代わりに、該エッジ画素Aにおけるエッジ処理強度を高くする(インク打ち込み量を減らす)などの設定を行うことで、より精密なエッジ処理を行い、画像の劣化を防止することができる。
===まとめ===
本実施形態では、画像のエッジ部分画素を検出し、コンボリューションフィルタを適用することにより、エッジ密度として算出する。当該エッジ密度が所定の閾値よりも小さい領域ではインクドットを間引いたり、ドット径を小さくしたりすることにより、エッジ処理を行う。一方、エッジ密度が所定の閾値よりも大きい領域ではエッジ画素が密集しているため、エッジ処理を行わない、または、エッジ処理を行う場合でも強度を弱くする。
これにより、エッジ密度の高い領域でもインクの打ち込み量が大きく削減されることはなく、画像の変更が目立たないようにエッジ処理を行うことができる。
また、本実施形態のプリンターでは、KCMYの4色のインクを用いて画像を印刷する際に、各色の画像データについてそれぞれエッジ処理を行う。
シアンやマゼンタ等、視認性が高いインクで構成されるエッジが密集する部分で通常のエッジ処理を行うと、インク打ち込み量が大きく減少するために、色が薄くなってしまい、画像の劣化が顕著になる。しかし、本実施形態のエッジ処理によれば、エッジ密集部ではインクの削減量が小さくすることができるため、カラー印刷時でも画像の劣化が目立たなくなる。
また、本実施形態では、2つの画像が隣接する部分に対するエッジ処理方法として、第1の画像と第2の画像の境界部分の第2の画像側の画素に第3の画像を形成し、さらにその外側の画素を間引くことで、第1の画像からのインクの滲みを抑制する。この場合も、エッジ密度の高い領域では当該エッジ処理を行わない、または、エッジ処理を行う場合でも強度を弱くする。
これにより、エッジ処理による画像の変更を目立たせずに、第1の画像側から第2の画像側へのインクの流れを抑制して、画質を良好に保つことができる。
また、前述の第3の画像はイエローインクで形成される。
イエローインクは明度が高いため、視認性に与える影響が小さく、エッジ処理前後の画像の変更がさらに目立ちにくくなる。
また、エッジ密度はn×nのコンボリューションフィルタを用いて算出され、該コンボリューションフィルタのnの値は、記録される画像が大きいほど大きく、記録される画像が小さいほど小さくする。
これにより、エッジ密度の算出対象領域の大きさを変更し、画像の用途に応じてエッジ処理対象外画素の特定精度を調節する。つまり、小さい画像を近くから見る場合ほど、エッジがはっきりと認識できるようにしてエッジ処理を行う。
===その他の実施形態===
一実施形態としてのプリンター等を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
<記録装置について>
前述の実施形態では、画像を形成する記録装置の一例としてインクジェットプリンターが説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造型機、液体気化装置、有機EL製造装置(特に高分子EL製造装置)、ディスプレイ製造装置、成膜装置、DNAチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の液体噴出装置に、本実施形態と同様の技術を適用してもよい。
<使用するインクについて>
前述の実施形態では、CMYKの4色のインクを使用して記録する例が説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ、ホワイト、クリア等、CMYK以外の色のインクを用いて記録を行ってもよい。
<インクの明度について>
前述の実施形態では、第3の画像を形成するインクについて、明度の差が与える影響を考慮してイエローインクが選択されているが、このような影響を与える要素は明度のみに限られるものではない。実際に、インクの明度は視認性に最も大きな影響を与えるものであるが、例えば、インクドット径、インクの色差、媒体の種類や色等、視認性に影響を与える可能性のある要素を考慮して第3の画像を形成するインクを決定することが望ましい。
<ピエゾ素子について>
前述の実施形態では、液体を噴出させるための動作を行う素子としてピエゾ素子PZTを例示したが、他の素子であってもよい。例えば、発熱素子や静電アクチュエーターを用いてもよい。
<プリンタードライバーについて>
プリンタードライバーの処理はプリンター側で行ってもよい。その場合、プリンターとドライバーをインストールしたPCとで記録装置が構成される。
<他の装置について>
前述の実施形態では、ヘッド41をキャリッジとともに移動させるタイプのプリンター1を例に挙げて説明したが、プリンターはヘッドが固定された、いわゆるラインプリンターであってもよい。
1 プリンター、
20 搬送ユニット、21 給紙ローラー、22 搬送モーター、
23 搬送ローラー、24 プラテン、25 排紙ローラー、
30 キャリッジユニット、31 キャリッジ、32 キャリッジモーター、
40 ヘッドユニット、41 ヘッド、411 ケース、412 流路ユニット、
412a 流路形成板、412b 弾性板、412c ノズルプレート、
412d 圧力室、412e ノズル連通口、412f 共通インク室、
412g インク供給路、412h アイランド部、412i 弾性膜、
50 検出器群、51 リニア式エンコーダ、52 ロータリー式エンコーダ、
53 紙検出センサ、54 光学センサ、60 コントローラー、
61 インターフェース部、62 CPU、63 メモリー、
64 ユニット制御回路、110 コンピューター

Claims (8)

  1. 媒体上に形成される複数のドットからなる画像のエッジ部分について、当該ドットを形成する液体の量を削減するエッジ処理を行う画像処理装置であって、
    前記画像処理装置は、前記画像を構成する画素の中からエッジ部分の画素を抽出し、
    抽出された前記エッジ部分の画素が、媒体上の単位面積あたりに占める割合をエッジ密度として算出し、
    前記エッジ部分の画素のうち、算出された前記エッジ密度が所定の閾値より大きくなる部分では、前記エッジ密度が所定の閾値より小さくなる部分よりも、前記液体の削減量を少なくすることを特徴とする、
    画像処理装置。
  2. 請求項1に記載の画像処理装置であって、
    前記液体は、色の異なる複数色のインクであり、
    前記画像のエッジ部分の画素の各色成分について、それぞれ前記エッジ処理を行うことを特徴とする画像処理装置。
  3. 請求項1または2に記載の画像処理装置であって、
    第1の画像と、第1の画像とは異なる第2の画像とが隣接して形成される場合に、
    前記第1の画像と前記第2の画像との境界部分の第2の画像側の画素に、前記第2の画像を形成させる単位画素当たりの液体量よりも多い液体量で第3の画像を形成させることを特徴とする、画像処理装置。
  4. 請求項3に記載の画像処理装置であって、
    前記第3の画像が、イエローインクによって形成されることを特徴とする画像処理装置。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の画像処理装置であって、
    n×nのマトリクスで表されるコンボリューションフィルタによって前記ドット密度を算出し、
    記録される前記画像の大きさが大きいほど前記nの値を大きくし、記録される前記画像の大きさが小さいほど前記nの値を小さくすることを特徴とする画像処理装置。
  6. メモリーに記憶され、
    媒体上に形成される複数のドットからなる画像のエッジ部分について、当該ドットを形成する液体の量を削減するエッジ処理を行う画像処理プログラムであって、
    前記画像処理プログラムは、前記画像を構成する画素の中からエッジ部分の画素を抽出し、
    抽出された前記エッジ部分の画素が、媒体上の単位面積あたりに占める割合をエッジ密度として算出し、
    前記エッジ部分の画素のうち、算出された前記エッジ密度が所定の閾値より大きくなる部分では、前記エッジ密度が所定の閾値より小さくなる部分よりも、前記液体の削減量を少なくすることを特徴とする、
    画像処理プログラム。
  7. 媒体上に形成される複数のドットからなる画像を構成する画素の中から、エッジ部分の画素を抽出することと、
    抽出された前記エッジ部分の画素が、媒体上の単位面積あたりに占める割合をエッジ密度として算出することと、
    前記エッジ部分の画素のうち、算出された前記エッジ密度が所定の閾値より小さくなる部分では、前記エッジ密度が所定の閾値より大きくなる部分よりも、前記ドットを形成する液体を多く削減することと、
    を有する画像処理方法。
  8. (A)媒体に液体を噴出してドットを形成させることで画像を記録するヘッド部と、
    (B)前記画像のエッジ部分について、前記ドットを形成する液体の量を削減するエッジ処理を行う画像処理部であって、
    前記画像処理装置は、前記画像を構成する画素の中からエッジ部分の画素を抽出し、
    抽出された前記エッジ部分の画素が、媒体上の単位面積あたりに占める割合をエッジ密度として算出し、
    前記エッジ部分の画素のうち、算出された前記エッジ密度が所定の閾値より大きくなる部分では、前記エッジ密度が所定の閾値より小さくなる部分よりも、前記液体の削減量を少なくすることを特徴とする画像処理部
    を備える液体噴出記録装置。
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