JP2014144610A - 画像処理装置及び方法、プログラム並びに画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マスク処理された不良記録素子に対応する画素列に隣接する画素列の画像濃度を補正し、マスク処理された不良記録素子に対応する画素列及びこれに隣接する画素列を含む第1の画像領域と、それ以外の第2の画像領域について異なる量子化を行う。少なくとも一部の階調において、第1の画像領域に適用する第1の量子化方法により得られる第1の量子化パターンは、第2の画像領域に適用する第2の量子化方法により得られる第2の量子化パターンと比較して、記録ヘッドに対する記録媒体の相対移動方向と平行な第1の方向の空間周波数成分が、第1の方向と直交する第2の方向のすべての空間周波数成分に対して抑制されたパターン特性を持つ。
【選択図】図19
Description
まず、本実施形態による画像処理の全体的な流れを説明する。図1は本発明の実施形態に係る画像処理方法の全体的な流れを示すフローチャートである。ここでは画像出力機としてインクジェット記録装置を用いる例を説明する。本実施形態による画像処理は、入力された画像(入力画像D10)に対して、濃度補正(ムラ補正)と量子化の処理を行い(ステップS12〜S20)、最終的にインクジェット記録装置によるドット記録に適したドット画像(出力ドットパターンD22)に変換する処理を行う。
濃度補正テーブルD18を生成する濃度補正処理(図1のステップS16)では、テストチャートの印字結果から紙送り垂直方向の濃度不均一性、及びノズルの状態(不吐出や吐出曲がりなど)を読み取り、これらの濃度不均一性を補正するための階調テーブル(入力階調値に対する出力階調値の関係を示すルックアップテーブル)を、各ラスタごと(すなわち、各ノズルごと)に生成する。
ラスタごとの濃度補正テーブル(階調テーブル)の概念図を図3に示す。また、当該濃度補正テーブルを適用して階調変換した画像(補正後画像)の概念図を図4に示す。
本実施形態における量子化処理(図1のステップS20)においては、濃度補正が掛かるラスタ方向(紙送り方向)の低周波成分が抑制された閾値マトリクスを参照して行う。まずこの閾値マトリクスの特性について説明する。
[発明が解決しようとする課題]欄で説明したように、ラスタ方向に沿った画素列に濃度補正を行った場合にアーティファクトや粒状悪化が生じる原因は、ラスタ状濃度補正で発生する紙送り方向の空間周波数の低周波成分と、量子化パターンの周波数成分のビートである。
比較のために、従来の一般的な量子化パターンについて説明する。図5はある中間階調の一般的な量子化パターンの例を示し、図6はその周波数特性を示している。図5の横方向が紙送り方向を表し、縦方向が紙送り垂直方向(ノズルの並び方向)である。図5のハーフトーンパターンを2次元フーリエ変換したものが図6であり、図6では周波数成分の強度を濃淡で表している。図6の横方向は紙送り方向の空間周波数を表し、縦方向が紙送り垂直方向の空間周波数を示している。図6を模式的に表したものが図7(a)である。
これに対し、本実施形態による量子化パターンは、上記課題を解決するため、紙送り方向低周波成分が抑制されている。図8は本実施形態による閾値マトリクスから得られる量子化パターンの例を示し、図9はその周波数特性である。図8の横方向が紙送り方向を表し、縦方向が紙送り垂直方向(ノズルの並び方向)である。図8の量子化パターンを2次元フーリエ変換したものが図9である。図9の横方向は紙送り方向の成分を表し、縦方向が紙送り垂直方向を示している。図9を模式的に表したものが図10(a)である。
上記の紙送り方向(すなわちラスタ方向)の低周波成分が抑制された閾値マトリクスは様々な方法で作成することができる。以下その作成方法について例示する。
各階調のパターン生成例を図13に示す。各階調パターンの生成処理は、ドットを配置するセル(画素)の位置を入れ替える処理を行う際のドットの入れ替え処理位置を制限する条件である制約条件を基に、乱数により発生させた初期パターン(初期パターン生成処理)を、前記制約条件とパターンの評価値に従い、ドットを順次入れ替える処理を通じて、評価値に関してパターンを最適化することで生成される。
点広がり関数(PSF:Point Spread Function)と低周波フィルタを使用する方法について説明する。ここでいう低周波フィルタとは、カットオフ周波数未満では成分が強調若しくは抑制され、カットオフ周波数以上では成分が維持されるフィルタのことである。これにより判別された低周波成分に関して適宜の処理が施される。カットオフ周波数未満に対して成分を強調するか、抑制するかについては、アルゴリズム次第であるため、どちらの態様もありうる。以下の説明では、カットオフ周波数未満の成分を強調するフィルタを例示する。
PSF(x,y)の例として、図17に示すマトリクスを用いることができる。図17の縦方向は紙送り方向、横方向が紙送り垂直方向である。なお、このマトリクスはフーリエ変換すると、紙送り方向成分が垂直方向成分と比較してより高周波成分まで強調されるフィルタである。したがって、このようなフィルタを適用することで紙送り方向成分の低周波成分をより高周波側まで抑制するパターンを生成することができる。
低周波フィルタの目的は、目で視認される成分を判別することにあるので、視認性を基にしたカットオフ周波数以下の成分が強調されるフィルタであることが望ましい。
(例1)
ドットパターンをimg(y,x)とすると、
ステップ1:パターンにPSF(図17)と低周波フィルタを畳み込む。
なお、上式の「fft」は高速フーリエ変換を表し、「ifft」は高速逆フーリエ変換を表す。
ホワイトノイズに帯域フィルタをかけた後、2値化したパターンをドット配置候補として(すなわち、既述の「制約条件2」として)閾値配列を決定する方法を採用することができる。
ラスタ方向の低周波成分が抑制されたサブマトリクスに、各サブマトリクス内のドット数が保存されるようにドット配置を決定する方法を採用することができる。
次に、本実施形態による量子化方法について説明する。図19は本実施形態による量子化処理の流れを示したフローチャートである。図19のフローは図1のステップS20に示した量子化処理に相当している。本実施形態の量子化処理は、マスク処理された不吐出ノズルに対応する画素列及びこれに隣接する画素列を含む不吐近傍領域(「第1の画像領域」に相当)と、それ以外の領域(以下「正常領域」という、「第2の画像領域」に相当)とで異なる量子化方法を適用している。不吐近傍領域に適用する量子化方法を第1の量子化方法、正常領域に適用する量子化方法を第2の量子化方法と呼ぶことにする。
量子化処理の際に、不吐近傍領域とそれ以外の領域(「正常領域」という。)にそれぞれ別々の閾値マトリクスを使用する例を説明する。第1の量子化に用いる第1の閾値マトリクスと、第2の量子化に用いる第2の閾値マトリクスは、いずれも図9乃至図12で説明した空間周波数特性(紙送り方向の低周波成分が抑制されたパターン特性、「第1のパターン特性」に相当)を持つ共通のパターンを参照して生成されている。ここでいう共通のパターンは、例えば、基準となる特定の中間階調(基準階調Lb)の均一濃度画像を表す量子化パターンである。このパターンを「共通パターン」或いは「基準パターン」という。基準階調Lbとしては、適宜の値を選択することができるが、最大階調を100%とするときの、50%前後の階調を選択することが好ましく、50%から若干ずらすのがさらに望ましい。
基本的には、共通パターンと同様な方法で各階調のパターン(ドット配置)を生成し、各階調のパターンから閾値マトリクスのセルの値を定めていき、閾値マトリクスを生成する。
上記の例(1)と同様に、複数の閾値マトリクスを使用し、さらに、量子化の誤差を未処理の周辺画素に拡散することで、粒状をより一層改善できる。不吐近傍領域と正常領域とで使用する閾値マトリクスを切り替える点を除き、処理のアルゴリズムとしては既存の技術を利用することができる。例えば、図21に示すような誤差拡散マトリクスと図22に示すような量子化処理のフローを利用することができる。
ここでは、ディザマトリクス(「閾値マトリクス」と同義)と誤差拡散法を併用する量子化処理の例について説明する。図22は各画素の量子化処理を示すフローチャートである。図22において、dither[x][y]は二次元ディザマトリクスの成分を表す。th_dth[i][level]はディザマトリクスと比較する閾値を示す(i=0,1,2)。th_edf[level]は誤差拡散閾値を示す。dot[j][level]は階調値(level)ごとに{滴なし、小滴、中滴、大滴}のうちいずれかのドットサイズに対応付けられる(j=0,1,2,3)。
不吐近傍領域と正常領域で共通の閾値マトリクスを活用するディザ/誤差拡散アルゴリズムとしては、図22のフローと同様のものを使用する。ここで用いる「共通の閾値マトリクス」は、ドット数が少ない階調まで比較的広い階調域(例えば、階調値Lmin〜Lf)の範囲で前記パターン特性(紙送り方向の低周波成分が抑制されたパターン特性)が維持されている(図23参照)。
(1)不吐近傍領域とそれ以外の正常領域とで、紙送り方向(すなわち、記録ヘッドに対する記録媒体の相対移動方向)の空間周波数成分の低周波成分を抑制した共通のパターンに基づいた量子化方法を採用している。このため、不吐近傍領域とそれ以外の正常領域の領域間のパターン連続性が保持される。また、このようなパターンは紙送り方向(スジに平行な方向)の空間周波数成分が抑制されているので、多数の不良ノズルが発生しても、アーティファクトなく、高品位に補正を行うことができる。
次に、上述した画像処理方法を具現化する装置構成の例について説明する。
図27は、本実施形態に係る画像形成装置の要部構成を示すブロック図である。画像形成装置150は、記録ヘッド160と、記録ヘッド160による記録動作を制御する制御装置170(「制御手段」に相当)と、用紙搬送部180(「相対移動手段」に相当)とを含んで構成される。ここでは、図示を簡略化するために、1色分の記録ヘッド160を示しているが、画像形成装置150は、複数のインク色の各色にそれぞれ対応した複数のインクジェットヘッドを備える。
次に、上述した画像処理方法及び装置をインクジェット記録装置(「画像形成装置」に相当)に適用した例について説明する。
図29はインクジェットヘッドの構造例を示す透視平面図(インク吐出面の反対側面から透視した図)である。印字部307の各インクジェットヘッド306K,306C,306M,306Yは同様の構造を適用することができるので、ここではヘッドを代表して、共通の符号306を付して説明する。
図30は、インクジェット記録装置300の制御系の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、インクジェット記録装置300は、通信インターフェース360、システム制御部362、搬送制御部364、画像処理部366、ヘッド駆動部368を備えるとともに、画像メモリ370、ROM372等を備えている。
図31は、記録媒体の搬送にドラム搬送方式が適用されるインクジェット記録装置400の概略構成を示す全体構成図である。同図に示すインクジェット記録装置400は、描画ドラム414の外周面に記録媒体(図31中図示せず)を固定して、描画ドラム414を回転させることで描画ドラム414の外周面に沿って記録媒体を回転搬送させる搬送方式が適用されている。
上述の実施形態では、停止した記録ヘッドに対して記録媒体を搬送する構成を例示したが、本発明の実施に際しては、停止した記録媒体に対して記録ヘッドを移動させる構成も可能である。なお、シングルパス方式のラインヘッドは、通常、記録媒体の送り方向(搬送方向)と直交する方向に沿って配置されるが、搬送方向と直交する方向に対して、ある所定の角度を持たせた斜め方向に沿って記録ヘッドを配置する態様もあり得る。
「記録媒体」は、記録ヘッドによってドットが記録される媒体の総称であり、記録媒体、印字媒体、被記録媒体、被画像形成媒体、受像媒体、被吐出媒体など様々な用語で呼ばれるものが含まれる。本発明の実施に際して、記録媒体の材質や形状等は、特に限定されず、連続用紙、カット紙、シール用紙、OHPシート等の樹脂シート、フィルム、布、不織布、配線パターン等が形成されるプリント基板、ゴムシート、その他材質や形状を問わず、様々な媒体に適用できる。
上記の実施形態では、グラフィック印刷用のインクジェット記録装置への適用を例に説明したが、本発明の適用範囲はこの例に限定されない。例えば、電子回路の配線パターンを描画する配線描画装置、各種デバイスの製造装置、吐出用の機能性液体として樹脂液を用いるレジスト記録装置、カラーフィルター製造装置、マテリアルデポジション用の材料を用いて微細構造物を形成する微細構造物形成装置など、液状機能性材料を用いて様々な形状やパターンを描画するインクジェット装置に広く適用できる。
上述の説明では、記録ヘッドを用いる画像形成装置の一例としてインクジェット記録装置を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。インクジェット方式以外では、サーマル素子を記録素子とする記録ヘッドを備えた熱転写記録装置、LED素子を記録素子とする記録ヘッドを備えたLED電子写真プリンタ、LEDライン露光ヘッドを有する銀塩写真方式プリンタなど、ドット記録を行う各種方式の画像形成装置についても本発明を適用することが可能である。
Claims (16)
- 複数の記録素子が配列された記録ヘッドにおける不良記録素子の情報を取得する不良情報取得工程と、
前記不良情報取得工程で取得した不良記録素子情報に基づき不良記録素子を使用不能にするマスク処理を行うマスク処理工程と、
前記マスク処理に伴うスジ状の画像欠陥の視認性を下げるために、入力画像データのうち前記マスク処理された不良記録素子に対応する画素列に隣接する画素列の画像濃度を補正する画像補正工程と、
前記画像補正工程による濃度補正後の画像データを量子化し、前記濃度補正後の画像データよりも階調数の少ない2値又は多値の画像データに変換する量子化処理工程と、を含み、
前記量子化処理工程は、前記マスク処理された不良記録素子に対応する画素列及びこれに隣接する画素列を含む第1の画像領域について第1の量子化方法を適用して量子化を行う第1の量子化工程と、
前記第1の画像領域以外の第2の画像領域について前記第1の量子化方法とは異なる第2の量子化方法を適用して量子化を行う第2の量子化工程と、を有し、
少なくとも一部の階調において、前記第1の量子化方法を適用した量子化によって得られる第1の量子化パターンは、前記第2の量子化方法を適用した量子化によって得られる第2の量子化パターンと比較して、前記記録ヘッドに対する記録媒体の相対移動方向と平行な第1の方向の空間周波数成分が、前記第1の方向と直交する第2の方向のすべての空間周波数成分に対して抑制された第1のパターン特性を持つ画像処理方法。 - 前記第1の量子化方法と前記第2の量子化方法は、基準となる特定の中間階調に対して共通の量子化パターンが実現されるものであり、
前記特定の中間階調を含む第1の階調域とは異なる第2の階調域において、前記第2の量子化方法は前記第1のパターン特性とは異なる第2のパターン特性を示す量子化パターンを生成する一方、前記第1の量子化方法は前記第2の量子化方法と比較して前記第1のパターン特性を維持する量子化パターンを生成する請求項1に記載の画像処理方法。 - 前記共通の量子化パターンは、前記第1の方向の空間周波数成分が、前記第2の方向のすべての空間周波数成分に対して抑制された前記第1のパターン特性を持つことを特徴とする請求項2に記載の画像処理方法。
- 前記量子化処理工程は、前記第1の画像領域と前記第2の画像領域のそれぞれの領域ごとに異なる閾値マトリクスを適用して量子化を行うものであり、
前記第1の量子化工程において前記第1の画像領域に適用される第1の閾値マトリクスと、前記第2の量子化工程において前記第2の画像領域に適用される第2の閾値マトリクスとは、前記共通の量子化パターンを基にして生成されており、
前記第1の閾値マトリクスは、前記第2の閾値マトリクスよりも多くの階調において前記第1のパターン特性が維持されている請求項2又は3に記載の画像処理方法。 - 前記量子化処理工程は、前記第1の閾値マトリクス又は前記第2の閾値マトリクスを用いた量子化によって発生する量子化誤差を周囲の未量子化画素に拡散する工程を含む請求項4に記載の画像処理方法。
- 前記第1の量子化方法と前記第2の量子化方法は、共通の閾値マトリクスを利用して量子化を行うものであり、
前記共通の閾値マトリクスは、前記第1の階調域のみならず前記第2の階調域までも前記第1のパターン特性が維持されており、
前記第1の画像領域では、前記第1の階調域及び前記第2の階調域において前記共通の閾値マトリクスを参照して量子化を行い、
前記第2の画像領域では、前記第1の階調域において前記共通の閾値マトリクスを参照して量子化を行う一方、前記第2の階調域においては前記共通の量子化パターン又はこれに近い階調の閾値マトリクスパターンをドット配置の制約条件とする誤差拡散法により量子化を行う請求項2又は3に記載の画像処理方法。 - 前記第1のパターン特性は、前記第1の方向の空間周波数成分のうち10サイクル/mm以下の低周波成分が抑制されている請求項1から6のいずれか1項に記載の画像処理方法。
- 前記第1のパターン特性は、二次元フーリエ変換により得られる空間周波数スペクトルを前記第1の方向と平行な断面線でその分布を見たとき、前記第1の方向の空間周波数成分のうち10サイクル/mm以下の低周波成分に該当する領域で成分の極小値を持つ請求項7に記載の画像処理方法。
- 複数の記録素子が配列された記録ヘッドにおける不良記録素子の情報を取得する不良情報取得手段と、
前記不良情報取得手段で取得した不良記録素子情報に基づき不良記録素子を使用不能にするマスク処理を行うマスク処理手段と、
前記マスク処理に伴うスジ状の画像欠陥の視認性を下げるために、入力画像データのうち前記マスク処理された不良記録素子に対応する画素列に隣接する画素列の画像濃度を補正する画像補正手段と、
前記画像補正手段による濃度補正後の画像データを量子化し、前記濃度補正後の画像データよりも階調数の少ない2値又は多値の画像データに変換する量子化処理手段と、を備え、
前記量子化処理手段は、前記マスク処理された不良記録素子に対応する画素列及びこれに隣接する画素列を含む第1の画像領域について第1の量子化方法を適用して量子化を行う第1の量子化手段と、
前記第1の画像領域以外の第2の画像領域について前記第1の量子化方法とは異なる第2の量子化方法を適用して量子化を行う第2の量子化手段と、を有し、
少なくとも一部の階調において、前記第1の量子化方法を適用した量子化によって得られる第1の量子化パターンは、前記第2の量子化方法を適用した量子化によって得られる第2の量子化パターンと比較して、前記記録ヘッドに対する記録媒体の相対移動方向と平行な第1の方向の空間周波数成分が、前記第1の方向と直交する第2の方向のすべての空間周波数成分に対して抑制された第1のパターン特性を持つ画像処理装置。 - 前記第1の量子化方法と前記第2の量子化方法は、基準となる特定の中間階調に対して共通の量子化パターンが実現されるものであり、
前記特定の中間階調を含む第1の階調域とは異なる第2の階調域において、前記第2の量子化方法は前記第1のパターン特性とは異なる第2のパターン特性を示す量子化パターンを生成する一方、前記第1の量子化方法は前記第2の量子化方法と比較して前記第1のパターン特性を維持する量子化パターンを生成する請求項9に記載の画像処理装置。 - 前記共通の量子化パターンは、前記第1の方向の空間周波数成分が、前記第2の方向のすべての空間周波数成分に対して抑制された前記第1のパターン特性を持つことを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。
- 前記量子化処理手段は、前記第1の画像領域と前記第2の画像領域のそれぞれの領域ごとに異なる閾値マトリクスを適用して量子化を行うものであり、
前記第1の量子化手段において前記第1の画像領域に適用される第1の閾値マトリクスと、前記第2の量子化手段において前記第2の画像領域に適用される第2の閾値マトリクスとは、前記共通の量子化パターンを基にして生成されており、
前記第1の閾値マトリクスは、前記第2の閾値マトリクスよりも多くの階調において前記第1のパターン特性が維持されている請求項10又は11に記載の画像処理装置。 - 前記量子化処理手段は、前記第1の閾値マトリクス又は前記第2の閾値マトリクスを用いた量子化によって発生する量子化誤差を周囲の未量子化画素に拡散する手段を含む請求項12に記載の画像処理装置。
- 前記第1の量子化方法と前記第2の量子化方法は、共通の閾値マトリクスを利用して量子化を行うものであり、
前記共通の閾値マトリクスは、前記第1の階調域のみならず前記第2の階調域までも前記第1のパターン特性が維持されており、
前記第1の画像領域では、前記第1の階調域及び前記第2の階調域において前記共通の閾値マトリクスを参照して量子化を行い、
前記第2の画像領域では、前記第1の階調域において前記共通の閾値マトリクスを参照して量子化を行う一方、前記第2の階調域においては前記共通の量子化パターン又はこれに近い階調の閾値マトリクスパターンをドット配置の制約条件とする誤差拡散法により量子化を行う請求項11に記載の画像処理装置。 - コンピュータに、
複数の記録素子が配列された記録ヘッドにおける不良記録素子の情報を取得する不良情報取得工程と、
前記不良情報取得工程で取得した不良記録素子情報に基づき不良記録素子を使用不能にするマスク処理を行うマスク処理工程と、
前記マスク処理に伴うスジ状の画像欠陥の視認性を下げるために、入力画像データのうち前記マスク処理された不良記録素子に対応する画素列に隣接する画素列の画像濃度を補正する画像補正工程と、
前記画像補正工程による濃度補正後の画像データを量子化し、前記濃度補正後の画像データよりも階調数の少ない2値又は多値の画像データに変換する量子化処理工程と、を実行させるためのプログラムであって、
前記量子化処理工程は、前記マスク処理された不良記録素子に対応する画素列及びこれに隣接する画素列を含む第1の画像領域について第1の量子化方法を適用して量子化を行う第1の量子化工程と、
前記第1の画像領域以外の第2の画像領域について前記第1の量子化方法とは異なる第2の量子化方法を適用して量子化を行う第2の量子化工程と、を有し、
少なくとも一部の階調において、前記第1の量子化方法を適用した量子化によって得られる第1の量子化パターンは、前記第2の量子化方法を適用した量子化によって得られる第2の量子化パターンと比較して、前記記録ヘッドに対する記録媒体の相対移動方向と平行な第1の方向の空間周波数成分が、前記第1の方向と直交する第2の方向のすべての空間周波数成分に対して抑制された第1のパターン特性を持つプログラム。 - 複数の記録素子が配列された記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに対して記録媒体を相対移動させる相対移動手段と、
前記記録ヘッドにおける不良記録素子の情報を取得する不良情報取得手段と、
前記不良情報取得手段で取得した不良記録素子情報に基づき不良記録素子を使用不能にするマスク処理を行うマスク処理手段と、
前記マスク処理に伴うスジ状の画像欠陥の視認性を下げるために、入力画像データのうち前記マスク処理された不良記録素子に対応する画素列に隣接する画素列の画像濃度を補正する画像補正手段と、
前記画像補正手段による濃度補正後の画像データを量子化し、前記濃度補正後の画像データよりも階調数の少ない2値又は多値の画像データに変換する量子化処理手段と、
前記量子化処理手段によって生成された前記2値又は多値の画像データに基づいて前記記録ヘッドの前記記録素子による記録動作を制御する制御手段と、を備え、
前記量子化処理手段は、前記マスク処理された不良記録素子に対応する画素列及びこれに隣接する画素列を含む第1の画像領域について第1の量子化方法を適用して量子化を行う第1の量子化手段と、
前記第1の画像領域以外の第2の画像領域について前記第1の量子化方法とは異なる第2の量子化方法を適用して量子化を行う第2の量子化手段と、を有し、
少なくとも一部の階調において、前記第1の量子化方法を適用した量子化によって得られる第1の量子化パターンは、前記第2の量子化方法を適用した量子化によって得られる第2の量子化パターンと比較して、前記記録ヘッドに対する記録媒体の相対移動方向と平行な第1の方向の空間周波数成分が、前記第1の方向と直交する第2の方向のすべての空間周波数成分に対して抑制された第1のパターン特性を持つ画像形成装置。
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