JP2011211503A - 画像処理装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誤差伝播ディレイによるエッジの鈍りを抑制可能にするとともに、出力ドットのクラスタ化を可能として出力画像の階調安定性を向上させる。
【解決手段】第１積和演算器１０３は、元画像における多値の画素データの加重平均値を算出し、第２積和演算器１０４は、バンドパスフィルタ処理を行うことで量子化器１０２が出力した２値の画素データの加重平均値を算出し、減算器１０１は、第１積和演算器１０３が算出した前記加重平均値から第２積和演算器１０４が算出した前記加重平均値を減じた差分値を算出し、量子化器１０２は、減算器１０１が算出した前記差分値が０以上の場合は１を、０未満の場合は０を２値の画素データとして出力する。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像データを２値化処理する技術に関する。

従来、多値の画素データを複数有してなる画像データを、２値の画素データを複数有してなる画像データに変換する画像処理（２値化処理）において、誤差拡散法や平均濃度保存法が広く用いられている。

誤差拡散法は、読取り画像の注目画素の濃度と表示濃度との差（２値化誤差）を、以降に２値化する画素の画像信号に対して分配して加算する処理であるため、最低濃度または最高濃度に近いコントラストの小さいエッジにおいて、誤差伝播ディレイによるエッジの鈍り（実際のエッジよりも、誤差伝播方向に数画素遅れてから黒ドットまたは白ドットを生じる現象）が生じやすい。また、誤差拡散法では、出力ドットをクラスタ化できないため、出力画像の階調安定性が悪くなりやすいという欠点がある。

平均濃度保存法は、出力画素の平均濃度を閾値として画像を２値化するとともに、２値化誤差の補正処理を行うため、誤差伝播ディレイによるエッジの鈍りは生じにくいものの、誤差拡散法と同様、出力ドットをクラスタ化できないため、出力画像の階調安定性が悪くなりやすいという欠点がある。

例えば特許文献１には、平均濃度保存法の改良として、注目画素近傍の既に２値化された所定範囲の２値化データに基づいて得られる平均値を擬似乱数的に変化させ、該擬似乱数的に変化する平均値により前記注目画素の多値画像データを２値化する画像データの２値化方法が開示されている。

特開平０３−１３６４６７号公報

特許文献１に開示の技術は、平均濃度保存法の改良ではあるが、注目画素近傍の既に２値化された所定範囲の２値化データに基づいて得られる平均値を擬似乱数的に変化させ、該擬似乱数的に変化する平均値により前記注目画素の多値画像データを２値化するのみであるため、規則的パターンの出力は抑制されるものの、出力ドットをクラスタ化して、出力画像の階調安定性を向上させることはできない。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、誤差伝播ディレイによるエッジの鈍りを抑制可能にするとともに、出力ドットのクラスタ化を可能として出力画像の階調安定性を向上させることを目的とする。

本発明の請求項１に係る画像処理装置は、多値の画素データを複数有してなる画像を、２値の画素データを複数有してなる画像に変換して出力する画像処理装置であって、前記多値の画素データの加重平均値を算出する第１積和演算部と、バンドパスフィルタ処理を行うことで前記２値の画素データの加重平均値を算出する第２積和演算部と、前記第１積和演算部が算出した前記加重平均値から前記第２積和演算部が算出した前記加重平均値を減じた差分値を算出する減算部と、前記減算部が算出した前記差分値が入力され、当該差分値が０以上の場合は１を、０未満の値の場合は０を前記２値の画素データとして出力する量子化部と、を備える。

本発明の請求項２に係る画像処理装置は、多値の画素データを複数有してなる画像を、２値の画素データを複数有してなる画像に変換して出力する画像処理装置であって、前記多値の画素データの値から前記２値の画素データの値を減じた差分値を算出する減算部と、バンドパスフィルタ処理を行うことで前記減算部が算出した前記差分値の加重平均値を算出する積和演算部と、前記積和演算部が算出した前記加重平均値が０以上の場合は１を、０未満の値の場合は０を前記２値の画素データとして出力する量子化部と、を備える。

請求項１または２に係る発明によれば、請求項１に係る発明においては前記減算部が算出した前記差分値であり、請求項２に係る発明においては前記積和演算部が算出した前記加重平均値である高周波成分を直接２値化するため、最低濃度または最高濃度に近いコントラストの小さいエッジで生じる誤差伝播ディレイによるエッジの鈍りを抑制できる。なぜならば、誤差拡散法では、低周波成分も含めて閾値処理による２値化処理を行い、２値化誤差を拡散するため、当該２値化誤差の値が小さく、かつ、注目画素の濃度と閾値との差が大きい場合（注目画素の濃度が最低濃度または最高濃度に近い場合）に、当該２値化誤差の積算値が当該閾値を超えるまでに数画素のディレイを生じるのに対し、請求項１または２に係る発明では、請求項１に係る発明においては前記差分値と前記閾値（０）との差、請求項２に係る発明においては前記加重平均値と前記閾値（０）との差、が小さい場合でも、これらの値を、当該閾値を跨いで変化させることが出来るため、ディレイが発生しにくいからである。

さらに、請求項１または２に係る発明によれば、前記バンドパスフィルタ処理によって、前記量子化部における２値化処理において、注目画素近傍の出力画素データの影響が押さえられるので、出力ドットをクラスタ化させることが可能となる。これにより、出力画像の階調安定性を向上させることが可能となる。

請求項３に係る画像処理装置は、請求項１に係る画像処理装置において、前記減算部が算出した前記差分値を量子化誤差として注目画素の周辺画素に拡散する誤差拡散処理部をさらに備える。

請求項４に係る画像処理装置は、請求項２に係る画像処理装置において、前記積和演算部が算出した前記加重平均値を量子化誤差として注目画素の周辺画素に拡散する誤差拡散処理部をさらに備える。

請求項３または４に係る発明によれば、前記誤差拡散処理部が、請求項３に係る発明においては前記差分値を、請求項４に係る発明においては前記加重平均値を、量子化誤差として注目画素の周辺画素に拡散するので、入出力階調を保存して階調再現性を確保することが可能となる。

請求項５に係る画像処理装置は、請求項３に係る画像処理装置において、前記第１積和演算部は、前記多値の画素データの走査方向を１行ごとに変更する。

請求項６に係る画像処理装置は、請求項４に係る画像処理装置において、前記減算部は、前記多値の画素データの走査方向を１行ごとに変更する。

請求項５または６に係る発明によれば、前記誤差拡散部を備える構成での２値化処理後の画像における、例えばワームテクスチャや中間階調部におけるバンディングノイズ等の不要アーティファクトの発生を抑制することが可能となる。

請求項７に係る画像処理装置は、請求項３〜６のいずれか１項に係る画像処理装置において、予め定められた値のノイズ値を生成するノイズ生成部と、前記ノイズ生成部が生成した前記ノイズ値を前記量子化部に入力される値に加算するノイズ加算部と、をさらに備える。

請求項７に係る発明によれば、前記ノイズ生成部は、予め定められた値のノイズ値を生成し、前記ノイズ加算部は、前記ノイズ生成部が生成した前記ノイズ値を前記量子化部に入力される値に加算するので、０または１の前記量子化部からの連続出力を抑制可能となり、前記誤差拡散部を備える構成での２値化処理後の画像における前記不要アーティファクトの発生を抑制することが可能となる。

請求項８に係る画像処理装置は、請求項７に係る画像処理装置において、前記ノイズ生成部は、生成する前記ノイズの振幅を前記多値の画素データの値に応じて変化させる。

請求項８に係る発明によれば、前記ノイズ生成部は、加算する前記ノイズの振幅を前記多値の画素データの値に応じて変化させるので、前記誤差拡散部を備える構成での２値化処理後の画像における前記不要アーティファクトの発生を、さらに抑制することが可能となる。

請求項９に係る画像処理装置は、請求項１〜８のいずれか１項に係る画像処理装置において、前記多値の画素データの値に応じて前記量子化部へ入力される値にオフセットをかけるオフセット制御部をさらに備える。

請求項９に係る発明によれば、前記オフセット制御部は、前記多値の画素データの値に応じて前記量子化部へ入力される値にオフセットをかけるので、ドット出力が適度にディレイされ、出力画像において元画像の輪郭部分に対応する部分で黒画素が必要以上に出力されることを抑制することが可能となる。

請求項１０に係る画像処理装置は、請求項１〜９のいずれか１項に係る画像処理装置において、注目画素が、前記量子化部が出力した孤立画素データに隣接するか否かを判定するパターンマッチング部をさらに備え、前記量子化部は、０と１とに加えて、０と１との間の中間値を出力可能であり、注目画素が前記孤立画素に隣接すると前記パターンマッチング部が判定した場合のみ、前記中間値を出力する。

請求項１０に係る発明によれば、孤立画素（ドット）に隣接する画素（ドット）を中間濃度で出力することが可能となる。したがって、孤立ドットと出力ドットが繋がることでドット間の急激なドットゲインの変化が生じることを原因とする出力画像における粒状感を低減させることができる。

請求項１１に係る画像処理装置は、請求項１０に係る画像処理装置において、前記量子化部は、前記中間値として複数の値を出力可能であり、前記減算部が算出した前記差分値の増加に応じて、出力する当該中間値の値を増加させる。

請求項１１に係る発明によれば、前記量子化部は、前記中間値として複数の値を出力可能であり、前記減算部が算出した前記差分値の増加に応じて、出力する当該中間値の値を増加させるので、出力画像における粒状感をより低減させることができる。

請求項１２に係る画像形成装置は、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像処理装置と、前記画像処理装置によって処理が施された画像を記録紙上に形成する画像形成部と、
を備える。

請求項１２に係る発明によれば、画像形成装置において請求項１〜１１に係る発明の効果を得ることができる。

本発明によれば、誤差伝播ディレイによるエッジの鈍りを抑制することが可能となるとともに、出力ドットのクラスタ化を可能として出力画像の階調安定性を向上させることが可能となる。

画像処理装置および画像形成装置の一例としての複合機の内部構成を概略的に示す断面図である。 図１に示す複合機の電気的構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る複合機が備える画像処理部の構成を示すブロック図である。 バンドパスフィルタ（ＤＯＧフィルタ）を図示したグラフである。（Ａ）は、ＤＯＧフィルタを構成する２つのガウス関数により表されるガウス曲線をそれぞれ図示したグラフであり、（Ｂ）は、当該２つのガウス関数の差分で表される関数を図示したグラフである。 実施形態２に係る複合機が備える画像処理部の構成を示すブロック図である。 実施形態３に係る複合機が備える画像処理部の構成を示すブロック図である。 実施形態４に係る複合機が備える画像処理部の構成を示すブロック図である。 変形実施形態１に係る画像処理部の構成を示すブロック図である。 変形実施形態２に係る画像処理部の構成を示すブロック図である。

＜実施形態１＞
以下、本発明に係る画像処理装置および画像形成装置の実施形態につき図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る画像処理装置および画像形成装置の一例としての複合機１Ａの内部構成を概略的に示す断面図である。複合機１Ａは、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能等の機能を兼ね備える。なお、本実施の形態では複合機を例に説明するが、各機能を少なくとも１つ備えた単体の装置であってもよい。

複合機１Ａは、本体部２と、本体部２の左方に配設されたスタックトレイ３と、本体部２の上部に配設された原稿読取部４と、原稿読取部４の上方に配設された原稿給送部５とを有している。また、複合機１Ａのフロント部には、入力操作部６が設けられている。この入力操作部６には、ユーザが印刷実行指示を入力するためのスタートキー７と、印刷枚数等を入力するためのテンキー８と、各種複写動作の操作ガイド情報等を表示し、これら各種設定入力用にタッチパネル機能を有する液晶ディスプレイ等からなる表示部９と、表示部９で設定された設定内容等をリセットするリセットキー１０と、実行中の印刷（画像形成）動作を停止させるためのストップキー１１と、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能を切り換えるための機能切換キー１２とが備えられている。

原稿読取部４は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等のイメージセンサおよび露光ランプ等からなるスキャナ部１３と、ガラス等の透明部材により構成された原稿台１４および原稿読取スリット１５とを備える。スキャナ部１３は、図略の駆動部によって移動可能に構成され、原稿台１４に載置された原稿を読み取るときは、原稿台１４に対向する位置で原稿面に沿って移動され、原稿を走査しつつ画像データを取得する。また、原稿給送部５により給送された原稿を読み取るときは、原稿読取スリット１５と対向する位置に移動され、原稿読取スリット１５を介して原稿給送部５による原稿の搬送動作と同期して原稿の画像を走査して、画像データを取得する。

原稿給送部５は、原稿を載置するための原稿載置部１６と、画像読み取り済みの原稿を排出するための原稿排出部１７と、原稿載置部１６に載置された原稿を１枚ずつ繰り出して原稿読取スリット１５に対向する位置へ搬送し、原稿排出部１７へ排出するための給紙ローラや搬送ローラ（図示せず）等からなる原稿搬送機構１８を備える。

また、原稿給送部５は、その前面側が上方に移動可能となるように本体部２に対して回動自在に設けられている。原稿給送部５の前面側を上方に移動させて原稿台１４上面を開放することにより、原稿台１４の上面に読み取り原稿、例えば見開き状態にされた書籍等をユーザが載置できるようになっている。

本体部２は、複数の給紙ユニット１９と、給紙ユニット１９から用紙を１枚ずつ繰り出して画像形成部２１へ搬送するピックアップローラ２０と、給紙ユニット１９から搬送されてきた用紙に画像を形成する画像形成部２１とを備える。

画像形成部２１は、スキャナ部１３で取得された画像データに基づきレーザ光等を出力して感光体ドラム２２を露光し、感光体ドラム２２の表面に静電潜像を形成する光学ユニット２３と、静電潜像が形成された感光体ドラム２２の表面にトナーを付着することによりトナー像を形成する現像部２４と、感光体ドラム２２上のトナー像を用紙に転写する転写部２５と、トナー像が転写された用紙を加熱してトナー像を用紙に定着させる定着ローラ２６および加圧ローラ２７を備えた定着装置２８と、画像形成部２１内の用紙搬送路中に設けられ、用紙をスタックトレイ３または排出トレイ２９まで搬送する搬送ローラ対３０および３１等を備える。

用紙の両面に画像を形成する場合は、画像形成部２１で用紙の一方の面に画像を形成した後、この用紙を排出トレイ２９側の搬送ローラ対３０にニップされた状態とする。この状態で搬送ローラ対３０を反転させて用紙をスイッチバックさせ、用紙を用紙搬送路３２に送って画像形成部２１の上流域に再度搬送し、画像形成部２１により他方の面に画像を形成した後、用紙をスタックトレイ３または排出トレイ２９に排出する。

図２は、複合機１Ａの電気的構成を示すブロック図である。複合機１Ａは、制御部９１、記憶部９２、原稿読取部４、画像メモリ９３、画像処理部１００、画像形成部２１、入力操作部６およびネットワークＩ／Ｆ部９６を備えて構成されている。なお、図１を用いて説明した構成要素と同じものには同符号を付して、説明を省略する。

制御部９１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）等によって構成され、記憶部９２に記憶されたプログラムを読み出して処理を実行し、各機能部への指示信号の出力、データ転送等を行って複合機１Ａを統括的に制御する。

記憶部９２は、複合機１Ａの備える種々の機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶する。画像メモリ９３は、原稿読取部４が取得した画像データやネットワークＩ／Ｆ部９６を介して外部装置から送信された画像データを一時的に記憶する。ネットワークＩ／Ｆ部９６は、ＬＡＮボード等の通信モジュールから構成され、ネットワークＩ／Ｆ部９６と接続されたネットワーク（不図示）を介して外部装置と種々のデータの送受信を行う。

画像処理部１００は、画像メモリ９３に記憶されている画像データに対して画像補正や拡大・縮小等の画像処理を施す。さらに、画像処理部１００は、画像メモリ９３に記憶されている多値の画素（ドット）データを複数有してなる前記画像データを、２値の画素（ドット）データを複数有してなる画像データに変換して出力する（２値化処理）。

図３は、前記２値化処理に係る画像処理部１００の構成を示すブロック図である。画像処理部１００は、減算器１０１（請求項１に記載の減算部に相当する）と、量子化器１０２（請求項１に記載の量子化部に相当する）と、積和演算器１０３（請求項１に記載の第１積和演算部に相当する）と、積和演算器１０４（請求項１に記載の第２積和演算部に相当する）と、誤差拡散処理部１０９と、を備える。

積和演算器１０３は、例えば、黒を２５５（１ドットの最大濃度２５５）、白を０とする０〜２５５の間の値（２５６階調）を取る元画像の画素データを、注目画素として順次読込み、当該画素データの加重平均値を算出する。具体的には、積和演算器１０３は、例えば式（１）で示されるガウシアンフィルタを用いたローパスフィルタ処理を行い、読み込んだ注目画素の画素データから低周波成分を抽出し、平滑化処理を施す。
MX=exp(-d²/2σ²) ・・・式（１）
ここで、
MX：フィルタ係数
d：注目画素からの距離
σ：標準偏差
である。

なお、積和演算器１０３による注目画素の読込みは、１行ごとに走査方向を変更する蛇行走査であることが好ましい。なぜならば、積和演算器１０３が当該蛇行走査を行うことで、後述の誤差拡散処理部１０９による処理により、２値化処理後の画像において、例えばワーム・バンディング等の不要アーティファクトが発生することを抑制できるからである。

積和演算器１０４は、後述の量子化器１０２が出力した黒を１、白を０とする２値の画素データを順次読込み、当該２値の画素データの値（正確には、当該画素データの値が１の場合は、１ではなく、「元画像の階調数−１」の値（例えば２５６階調であれば２５５）を用いる）の加重平均値を算出する。具体的には、積和演算器１０４は、例えば式（２）で示されるＤＯＧ（Difference of Gaussian）フィルタを用いたバンドパスフィルタ処理を行う。
MX=exp(-d²/2σ²)-exp(-d²/2(σ/2) ²) ・・・式（２）
なお、式（１）と同様に、
MX：フィルタ係数
d：注目画素からの距離
σ：標準偏差
である。

なお、積和演算器１０４は、量子化器１０２が前記２値の前記画素データを未出力の場合には、例えば２５６階調で表された前記注目画素の画素データの値を、前記２値の前記画素データに換えて用いる。

図４は、ＤＯＧフィルタを図示したグラフである。図４（Ａ）は、式（２）を構成する２つのガウス関数により表されるガウス曲線をそれぞれ図示したグラフであり、図４（Ｂ）は、式（２）で示される関数（前記２つのガウス関数の差分）を図示したグラフである。図４（Ａ）において、外側のガウス曲線は、式（２）における「exp(-d²/2σ²)」部分に対応し、内側のガウス曲線は、式（２）における「exp(-d²/2(σ/2) ²)」部分に対応する。図４（Ａ）において斜線で示す両ガウス曲線の差分が、バンドパスフィルタの通過帯域となる。なお、図４（Ｂ）のｘ軸は、図４（Ａ）のｘ軸と同縮尺で図示してあり、図４（Ｂ）において斜線で示す部分は、図４（Ａ）における前記両ガウス曲線の前記差分に対応する。

なお、本実施形態においては、ＤＯＧフィルタを構成する２つのガウス関数につき、-d²の分母部分をσ²と(σ/2) ²とすることで、半値幅が２：１となるようにしているが、２つのガウス関数の選択はこれに限られるものではなく、式（２）の「exp(-d²/2σ²)」に相当するガウス関数の標準偏差が、式（２）の「exp(-d²/2(σ/2) ²)」に相当するガウス関数の標準偏差よりも大きければよい。

積和演算器１０４は、式（２）および図４（Ｂ）で示されるＤＯＧフィルタを用いたバンドスフィルタ処理によって、読み込んだ２値の画素データに対して高周波成分を発生させる。

再び図３を参照して、減算器１０１は、積和演算器１０３が算出した前記加重平均値から積和演算器１０４が算出した前記加重平均値を減じた差分値を算出し、当該差分値を量子化器１０２へ出力する。

誤差拡散処理部１０９は、減算器１０１が算出した前記差分値を量子化誤差として注目画素の周辺画素に拡散する。これにより、入出力階調を保存して階調再現性を確保することが可能となる。

量子化器１０２は、減算器１０１から出力され量子化器１０２へと入力された前記差分値が、０以上の場合は１を、０未満の場合は０を、２値の画素データとして積和演算器１０４および画像形成部２１へと出力する。

上記実施形態によれば、積和演算器１０４でＤＯＧフィルタ（バンドパスフィルタ）を用いて高周波成分を発生させ、量子化器１０２は、積和演算器１０３が算出した前記加重平均値から積和演算器１０４が算出した前記加重平均値を減じて減算器１０１が算出した前記差分値（高周波成分）を直接２値化するため、最低濃度または最高濃度に近いコントラストの小さいエッジで生じる誤差伝播ディレイによるエッジの鈍りを抑制できる。なぜならば、誤差拡散法では、低周波成分も含めて閾値処理による２値化処理を行い、２値化誤差を拡散するため、当該２値化誤差の値が小さく、かつ、注目画素の濃度と閾値との差が大きい場合に、当該２値化誤差の積算値が当該閾値を超えるまでに数画素のディレイを生じるのに対し、量子化器１０２が前記差分値（高周波成分）を直接２値化する本実施形態では、当該差分値と前記閾値（本実施形態では０）との差が小さい場合でも、当該閾値を跨いで当該差分値を変化させることが出来るため、ディレイが発生しにくいからである。

さらに、上記実施形態によれば、積和演算器１０４でＤＯＧフィルタ（バンドパスフィルタ）を用いているので、量子化器１０２における２値化処理において、注目画素近傍の出力画素データの影響が押さえられるので、出力ドットをクラスタ化させることが可能となる。これにより、出力画像の階調安定性を向上させることが可能となる。

なお、上記実施形態では、積和演算器１０３で用いるフィルタのサイズと、積和演算器１０４で用いるフィルタのサイズとを同一としているが（式（１）のガウス関数と式（２）の前半部分のガウス関数が同一）、積和演算器１０３で用いるローパスフィルタのサイズよりも、積和演算器１０４で用いるバンドパスフィルタのサイズを大きくすることで、エッジ強調効果を得ることが可能となる。

また、上記実施形態では、積和演算器１０３でガウシアンフィルタ（ローパスフィルタ）を用いているが、積和演算器１０３は、ＤＯＧフィルタを用いたバンドパスフィルタ処理を行うものであってもよい。この構成によっても、量子化器１０２における２値化処理において、注目画素近傍の出力画素データの影響が押さえられるので、出力ドットをクラスタ化させることが可能となり、出力画像の階調安定性を向上させることが可能となる。

＜実施形態２＞
図５は、本発明の実施形態２に係る複合機１Ｂが備える画像処理部１１０の構成を示すブロック図である。複合機１Ｂは、実施形態１に係る複合機１Ａが備える画像処理部１００に換えて画像処理部１１０を備える。その他の機械的構成および電気的構成は実施形態１に係る複合機１Ａと同様であるので説明を省略する。

画像処理部１１０は、減算器１１１（請求項２に記載の減算部に相当する）と、量子化器１１２（請求項２に記載の量子化部に相当する）と、積和演算器１１３（請求項２に記載の積和演算部に相当する）と、誤差拡散処理部１１９と、を備える。

減算器１１１は、例えば２５６階調を取る元画像の画素データを注目画素として順次読込むとともに、後述の量子化器１１２が出力した黒を１、白を０とする２値の画素データを順次読込み、前記元画像の画素データの値から量子化器１１２が出力した前記２値の画素データの値（実施形態１における積和演算器１０４での処理の場合と同様に、正確には、当該画素データの値が１の場合は、１ではなく、「元画像の階調数−１」の値（例えば２５６階調であれば２５５）を用いる）を減じた差分値を算出して積和演算器１１３へ出力する。

また、減算器１１１による注目画素の読込みは、実施形態１と同様に、１行ごとに走査方向を変更する蛇行走査であることが好ましい。なぜならば、実施形態１と同様に、減算器１１１が当該蛇行走査を行うことで、誤差拡散処理部１１９による処理により、２値化処理後の画像において、例えばワーム・バンディング等の不要アーティファクトが発生することを抑制できるからである。

積和演算器１１３は、減算器１１１から出力され積和演算器１１３へと入力された前記差分値の加重平均値を算出し、量子化器１１２へ出力する。具体的には、積和演算器１１３は、式（２）で示されるＤＯＧフィルタを用いたバンドパスフィルタ処理を行い、当該差分値に対して高周波成分を発生させる。なお、積和演算器１１３は、量子化器１１２が前記２値の前記画素データを未出力の場合には、減算器１１１から出力され積和演算器１１３へと入力された前記差分値に代えて、値０を用いて前記加重平均値を算出する。

誤差拡散処理部１１９は、積和演算器１１３が算出した前記加重平均値を量子化誤差として注目画素の周辺画素に拡散する。

量子化器１１２は、積和演算器１１３から出力され量子化器１１２へと入力された前記差分値が、０以上の場合は１を、０未満の場合は０を、２値の画素データとして積和演算器１１４および画像形成部２１へと出力する。

実施形態２に係る複合機１Ｂによれば、実施形態１に係る複合機１Ａよりも、２値化処理における演算量を抑えることができる。したがって、エッジ強調効果の必要性がない場合に好適な構成となる。なお、例えば誤差拡散法と比較して、最低濃度または最高濃度に近いコントラストの小さいエッジで生じる誤差伝播ディレイによるエッジの鈍りを抑制できる点、および、出力ドットをクラスタ化させることが可能となり、出力画像の階調安定性を向上させることができる点は、実施形態１に係る複合機１Ａと同様である。

＜実施形態３＞
図６は、本発明の実施形態３に係る複合機１Ｃが備える画像処理部１２０の構成を示すブロック図である。図６に示すように、画像処理部１２０は、減算器１２１と、量子化器１２２と、積和演算器１２３と、ノイズ生成器１２５（ノイズ生成部）と、オフセット制御部１２６と、ノイズ加算器１２７（ノイズ加算部）と、誤差拡散処理部１２９と、を備える。減算器１２１、量子化器１２２、および積和演算器１２３が行う処理は、実施形態２に係る複合機１Ｂが備える画像処理部１１０が有する減算器１１１、量子化器１１２、および積和演算器１１３が行う処理と同様である。

すなわち、画像処理部１２０は、実施形態２に係る画像処理部１１０の構成に加えて、ノイズ生成器１２５と、オフセット制御部１２６と、ノイズ加算器１２７とをさらに有するものである。画像処理部１２０を除く、その他の機械的構成および電気的構成は実施形態２に係る複合機１Ｂと同様であるので説明を省略する。

ノイズ生成器１２５は、例えば、所定の生成アルゴリズムを用いて疑似乱数を生成する疑似乱数生成器であり、当該疑似乱数等の所定のノイズ値を生成する。さらに、ノイズ生成器１２５は、注目画素の画素データの値の増加に応じて、すなわち注目画素の濃度の増加に応じて、生成する例えば疑似乱数等の前記ノイズ値の振幅を減少させる。

ノイズ加算器１２７は、ノイズ生成器１２５が生成した前記ノイズ値を、積和演算器１２３から出力された値に加算して量子化器１２２に出力する。なお、ノイズ加算器が量子化器１２２に出力する値を、以下、ノイズ加算値という。ノイズ加算器１２７が、当該ノイズ加算値を量子化器１２２に出力することで、量子化器１２２から出力される値が連続して０または１となることを抑制することが可能となる。したがって、誤差拡散処理部１２９による処理により、２値化処理後の画像における、例えばワーム・バンディング等の不要アーティファクトが発生することを抑制可能となる。なお、本実施形態においては、ノイズ生成器１２５が、注目画素の画素データの値の増加に応じて生成する前記ノイズ値の振幅を減少させる前述の処理により、当該不要アーティファクトの発生を抑制する効果を向上させている。

オフセット制御部１２６は、注目画素の画素データの値に応じて、ノイズ加算器１２７から量子化器１２２へと出力される前記ノイズ加算値に、ドットの出現を抑制する所定のオフセット値を加算する。例えば、オフセット制御部１２６は、注目画素の濃度が２５６階調における０または２５５の近傍値のときに、注目画素の濃度が０近傍値の場合は負の値を、注目画素の濃度が２５５近傍値の場合は正の値を、オフセット値として加算する。なお、オフセット制御部１２６は、注目画素の画素データの値と前記オフセット値とを対応づけたＬＵＴ(Look-up Table)に従って、当該オフセット値を設定する。このＬＵＴは、予め記憶部９２に記憶されている。

オフセット制御部１２６が、量子化器１２２に入力される前記ノイズ加算値にオフセットをかけるので、ドット出力が適度にディレイされ、出力画像において元画像の輪郭部分に対応する部分で黒画素が必要以上に出力されることを抑制することが可能となる。

実施形態３に係る複合機１Ｃによれば、実施形態２に係る複合機１Ｂの効果に加えて、前記の２つの効果、すなわち、不要アーティファクトの発生を抑制する効果と、元画像の輪郭部分に対応する部分で黒画素が必要以上に出力されることを抑制する効果とを、さらに得ることができる。

＜実施形態４＞
図７は、本発明の実施形態４に係る複合機１Ｄが備える画像処理部１３０の構成を示すブロック図である。図７に示すように、画像処理部１３０は、減算器１３１と、量子化器１３２と、積和演算器１３３と、積和演算器１３４と、パターンマッチング部１３８と、誤差拡散処理部１３９と、を備える。減算器１３１、量子化器１３２（請求項１０または１１に記載の量子化部に相当する）、積和演算器１３３、積和演算器１３４、および誤差拡散処理部１３９が行う処理は、実施形態１に係る複合機１Ａが備える画像処理部１００が有する減算器１０１、積和演算器１０３、積和演算器１０４、および誤差拡散処理部１０９が行う処理と同様である。

すなわち、画像処理部１３０は、実施形態１に係る画像処理部１００の構成に加えて、パターンマッチング部１３８をさらに有し、量子化器１３２における処理が、画像処理部１００が有する量子化器１０２と異なるものである。パターンマッチング部１３８および量子化器１３２が行う処理について、以下に説明する。なお、画像処理部１３０を除く、その他の機械的構成および電気的構成は実施形態１に係る複合機１Ａと同様であるので説明を省略する。

パターンマッチング部１３８は、注目画素が、量子化器１３２が出力した孤立画素データに隣接するか否かを判定する。すなわち、パターンマッチング部１３８は、注目画素に隣接する出力済の画素のそれぞれについて、孤立画素であるか否かを判定する。なお、当該判定は、孤立画素であるか否かを判定する画素の周囲の画素（出力済であるものに限られる）が、全て白画素（濃度０）である場合に孤立画素であると判定することによって行う。

量子化器１３２は、実施形態１に係る画像処理部１００が有する量子化器１０２と異なり、０と１とに加えて、０と１との間の中間値を出力可能である。本実施形態においては、量子化器１３２は、当該中間値として例えば０．３３と０．６７を出力可能である。

量子化器１３２は、注目画素が孤立画素に隣接するとパターンマッチング部１３８が判定した場合、かつ、減算器１３１が算出した前記差分値が所定の値となる場合にのみ、当該差分値に応じた前記中間値（０．３３または０．６７）を出力する。すなわち、量子化器１３２は、注目画素が孤立画素に隣接するとパターンマッチング部１３８が判定した場合に、減算器１３１が算出した前記差分値が、予め定められた値Ｔｈ１（Ｔｈ１＜０）以上、かつ、０未満であるとき（Ｔｈ１≦当該差分値＜０）に０．３３を出力し、減算器１３１が算出した前記差分値が、０以上、かつ、予め定められた値Ｔｈ２（Ｔｈ２＞０）以下であるとき（０≦当該差分値≦Ｔｈ２）に０．６７を出力する。なお、値Ｔｈ１と値Ｔｈ２とは、実験により予め求められる値であり、例えば注目画素の濃度に応じて変動する値とされ、予め記憶部９２に記憶されている。

また、量子化器１３２は、注目画素が孤立画素に隣接するとパターンマッチング部１３８が判定した場合であっても、減算器１３１が算出した前記差分値が、値Ｔｈ１よりも小さいときには０を出力し、減算器１３１が算出した前記差分値が、Ｔｈ２よりも大きいときには１を出力する。

すなわち、量子化器１３２は、注目画素が孤立画素に隣接するとパターンマッチング部１３８が判定した場合に、減算器１３１が算出した前記差分値の増加に応じて、出力値を０から、０．３３、０．６７、１へと順次増加させる。

なお、量子化器１３２は、注目画素が孤立画素に接していないとパターンマッチング部１３８が判定した場合には、前記差分値が、０以上の場合は１を、０未満の場合は０を、２値の画素データとして積和演算器１３４および画像形成部２１へと出力することは、実施形態１に係る量子化器１０２と同様である。

実施形態４に係る複合機１Ｄによれば、実施形態１に係る複合機１Ａの効果に加えて、以下の２つの効果を、さらに得ることができる。

（１）量子化器１３２は、注目画素が孤立画素に接するとパターンマッチング部１３８が判定した場合に、０と１とに加えて、０と１との間の中間値（０．３３と０．６７）を出力可能であるので、孤立画素に隣接する出力ドットの濃度を、中間濃度とすることが可能となる。したがって、孤立ドットと出力ドットが繋がることでドット間の急激なドットゲインの変化が生じることを原因とする出力画像における粒状感を低減することができる。

（２）さらに、量子化器１３２は、注目画素が孤立画素に接するとパターンマッチング部１３８が判定した場合に、減算器１３１が算出した前記差分値の増加に応じて、出力値を０から、０．３３、０．６７、１へと順次増加させるので、出力画像における粒状感を効果的に低減できる。

以上、本発明の実施形態１〜４に係る複合機１Ａ〜複合機１Ｄについて説明したが、これら実施形態はあくまでも例示であり、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能であり、例えば以下のような変形実施形態を取ることができる。

（１）上記実施形態３においては、実施形態２に係る画像処理部１１０の構成に、さらにノイズ生成器１２５と、オフセット制御部１２６と、ノイズ加算器１２７を加えているが、これら各部は、画像処理部１４０として図８に示すように、実施形態１に係る画像処理部１００の構成に加えることも可能である。

すなわち、画像処理部１４０は、減算器１４１と、量子化器１４２と、積和演算器１４３と、積和演算器１４４と、ノイズ生成器１４５と、オフセット制御部１４６と、ノイズ加算器１４７と、誤差拡散処理部１４９と、を備える。減算器１４１、量子化器１４２、積和演算器１４３、積和演算器１４４、およびの機能および動作は、実施形態１に係る減算器１０１、量子化器１０２、積和演算器１０３、積和演算器１０４、および誤差拡散処理部１４９の機能および動作と同様であるので、これら各部の説明は省略する。

ノイズ加算器１４７は、ノイズ生成器１４５が生成した例えば疑似乱数であるノイズ値を、減算器１４１から出力された値に加算して量子化器１４２に出力し、ノイズ生成器１４５およびオフセット制御部１４６は、実施形態３に係る画像処理部１２０が有するノイズ生成器１２５およびオフセット制御部１２６と同様の処理を行う。この構成によっても、実施形態３と同様の効果を得ることができる。

（２）上記実施形態４においては、実施形態１に係る画像処理部１００の構成に、さらにパターンマッチング部１３８を加えているが、画像処理部１５０として図９に示すように、実施形態２に係る画像処理部１１０の構成にパターンマッチング部１５８を加えることも可能である。

すなわち、画像処理部１５０は、減算器１５１と、量子化器１５２と、積和演算器１５３と、積和演算器１５４と、パターンマッチング部１５８と、誤差拡散処理部１５９と、を備える。パターンマッチング部１５８は、パターンマッチング部１３８と同様の処理を行い、量子化器１５２は、実施形態４に係る画像処理部１３０が有する量子化器１３２と同様、０と１とに加えて、０と１との間の中間値、例えば０．３３と０．６７を出力可能である。量子化器１５２が当該中間値を出力する条件も、量子化器１３２と同様である。この構成によっても、実施形態４と同様の効果を得ることができる。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 複合機（画像処理装置、画像形成装置）
２１ 画像形成部
１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０ 画像処理部
１０１、１３１、１４１ 減算器（請求項１に記載の減算部）
１１１、１２１、１５１ 減算器（請求項２に記載の減算部）
１０２、１４２ 量子化器（請求項１に記載の量子化部）
１１２、１２２ 量子化器（請求項２に記載の量子化部）
１３２、１５２ 量子化器（請求項１０または１１に記載の量子化部）
１０３、１３３、１４３ 積和演算器（請求項１に記載の第１積和演算部）
１０４、１３４、１４４ 積和演算器（請求項１に記載の第２積和演算部）
１１３、１２３、１５３ 積和演算器（請求項２に記載の積和演算部）
１２５、１４５ ノイズ生成器（ノイズ生成部）
１２６、１４６ オフセット制御部
１２７、１４７ ノイズ加算器（ノイズ加算部）
１３８、１５８ パターンマッチング部
１０９、１３９、１４９ 誤差拡散処理部（請求項５に記載の誤差拡散処理部）
１１９、１２９、１５９ 誤差拡散処理部（請求項６に記載の誤差拡散処理部）

Claims (12)

1. 多値の画素データを複数有してなる画像を、２値の画素データを複数有してなる画像に変換して出力する画像処理装置であって、
   前記多値の画素データの加重平均値を算出する第１積和演算部と、
   バンドパスフィルタ処理を行うことで前記２値の画素データの加重平均値を算出する第２積和演算部と、
   前記第１積和演算部が算出した前記加重平均値から前記第２積和演算部が算出した前記加重平均値を減じた差分値を算出する減算部と、
   前記減算部が算出した前記差分値が入力され、当該差分値が０以上の場合は１を、０未満の値の場合は０を前記２値の画素データとして出力する量子化部と、
   を備える画像処理装置。
2. 多値の画素データを複数有してなる画像を、２値の画素データを複数有してなる画像に変換して出力する画像処理装置であって、
   前記多値の画素データの値から前記２値の画素データの値を減じた差分値を算出する減算部と、
   バンドパスフィルタ処理を行うことで前記減算部が算出した前記差分値の加重平均値を算出する積和演算部と、
   前記積和演算部が算出した前記加重平均値が０以上の場合は１を、０未満の値の場合は０を前記２値の画素データとして出力する量子化部と、
   を備える画像処理装置。
3. 前記減算部が算出した前記差分値を量子化誤差として注目画素の周辺画素に拡散する誤差拡散処理部をさらに備える請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記積和演算部が算出した前記加重平均値を量子化誤差として注目画素の周辺画素に拡散する誤差拡散処理部をさらに備える請求項２に記載の画像処理装置。
5. 前記第１積和演算部は、前記多値の画素データの走査方向を１行ごとに変更する請求項３に記載の画像処理装置。
6. 前記減算部は、前記多値の画素データの走査方向を１行ごとに変更する請求項４に記載の画像処理装置。
7. 予め定められた値のノイズ値を生成するノイズ生成部と、
   前記ノイズ生成部が生成した前記ノイズ値を前記量子化部に入力される値に加算するノイズ加算部と、
   をさらに備える請求項３〜６のいずれか１項に記載の画像処理装置。
8. 前記ノイズ生成部は、加算する前記ノイズの振幅を前記多値の画素データの値に応じて変化させる請求項７に記載の画像処理装置。
9. 前記多値の画素データの値に応じて前記量子化部へ入力される値にオフセットをかけるオフセット制御部をさらに備える請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
10. 注目画素が、前記量子化部が出力した孤立画素データに隣接するか否かを判定するパターンマッチング部をさらに備え、
    前記量子化部は、０と１とに加えて、０と１との間の中間値を出力可能であり、注目画素が前記孤立画素に隣接すると前記パターンマッチング部が判定した場合のみ、前記中間値を出力する請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像処理装置。
11. 前記量子化部は、前記中間値として複数の値を出力可能であり、前記減算部が算出した前記差分値の増加に応じて、出力する当該中間値の値を増加させる請求項１０に記載の画像処理装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
    前記画像処理装置によって処理が施された画像を記録紙上に形成する画像形成部と、
    を備える画像形成装置。

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