JP2014187504A - 画像処理装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 入力画像データを単位領域ごとに擬似的に階調を表現する画像データに変換する画像処理において、解像度を保ちながら良好な画像データを得られる。
【解決手段】 画像データをより少ない階調数の画像データに変換する画像処理装置であって、入力画像データの第１の単位領域において、画素ごとにその画素値がドットを示すか否かを判定する判定手段と、前記第１の単位領域において前記判定手段によりドットを示す画素値ではないと判定された画素からなる画素群について、各画素が有する画素値の合計値に基づいて、該画素群に含まれる画素の出力値を決定し、前記判定手段によりドットを示す画素値であると判定された画素については、画素値が示すドットに対応する出力値を決定する決定手段とを有する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、入力画像データを、より少ない階調数の画像データに変換するハーフトーン処理に関する。

近年、コンピュータで生成された画像や、デジタルカメラで撮影した画像、スキャナで読み取った画像等をプリンタで印刷することが広く行われている。コンピュータ等で扱う画像データは一般に、プリンタが記録媒体上に出力可能な階調数よりも多い。そのため、プリンタなどの出力装置が出力可能な階調数に低減するため、デジタル画像データに対してハーフトーン処理が施される。

ハーフトーン処理の一つとして、単位領域（セル）あたりで擬似的に階調を表現する方法が知られている。セル単位で擬似的に階調を表現する方法として特許文献１は、点対称の形をしたセルごとに、セルに対応する画素群の画素値に基づいて重心位置を算出し、重心位置からドットを成長させる技術を開示している。

また特許文献２は、単位領域内に白画素または黒画素のみによって構成される場合はそのまま出力し、それ以外の場合は単位領域内の各画素が有する画素値を平均化した値を、各画素の出力値として出力する方法を開示している。

特開２００７−１９４９０４ 特開２００７−８２０９０

特許文献１の手法では、セル内に複数のエッジや細線がある場合、ドットの重心位置が一方に寄るなどして、適切な位置には設定できない場合がある。その結果、エッジや細線がぼけてしまい解像度の低い画像になってしまう。

また特許文献２の手法では、単位領域内に白画素、黒画素のほかに中間調を表す画素値を有する画素がある場合、エッジを含む領域であってもエッジとして検出されないため、平均化されたデータが出力され、解像度が低下する。

そこで本発明は、入力画像データを単位領域ごとに擬似的に階調を表現する画像データに変換する画像処理において、解像度を保ちながら良好な画像データを得られる方法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、本発明は、画像データをより少ない階調数の画像データに変換する画像処理装置であって、入力画像データの第１の単位領域において、画素ごとにその画素値がドットを示すか否かを判定する判定手段と、前記第１の単位領域において前記判定手段によりドットを示す画素値ではないと判定された画素からなる画素群について、各画素が有する画素値の合計値に基づいて、該画素群に含まれる画素の出力値を決定し、前記判定手段によりドットを示す画素値であると判定された画素については、画素値が示すドットに対応する出力値を決定する決定手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、入力画像データを単位領域ごとに擬似的に階調を表現する画像データに変換する画像処理において、解像度を保ちながら良好な画像データを得られる方法を提供することができる。

ハーフトーン処理部の構成を示すブロック図 属性生成処理のフローチャートを示す図 ハーフトーン処理の一例を示す図 濃度情報変換処理のフローチャートを示す図 黒画素として選択される選択順の一例を示す図 出力決定処理のフローチャートを示す図 ハーフトーン処理部の構成を示すブロック図 影響量テーブル生成処理のフローチャートを示す図 影響量テーブルを示す図 出力決定処理のフローチャートを示す図 出力決定処理の結果を概念的に示す図 属性生成処理のフローチャートを示す図 濃度情報変換処理のフローチャートを示す図 出力決定処理のフローチャートを示す図 出力決定処理の結果を概念的に示す図 閾値マトリクスの一例を示す図 出力決定処理のフローチャートを示す図 出力決定処理の結果を概念的に示す図 属性生成処理のフローチャートを示す図 濃度情報変換処理のフローチャートを示す図 影響量テーブル生成処理のフローチャートを示す図

以下、添付の図面を参照して、本発明を好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例にすぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。

＜第１実施形態＞
図１は本実施形態に適用可能なハーフトーン処理部１と画像形成部２の構成を示すブロック図である。ハーフトーン処理部１は、不図示の画像処理部によりガンマ補正など各種画像処理を施された２５６階調の入力画像データを、より階調数の少ない出力画像データに変換する。ハーフトーン処理部１から受け取った出力画像データに基づいて、画像形成部２は記録媒体上に画像を形成する。図１において、ハーフトーン処理部１と画像形成部２はインタフェース又は回路によって接続されている。例えばハーフトーン処理部１は、各種画像処理部（不図示）とともに、一般的なパーソナルコンピュータにインストールされたプリンタドライバとして実施される。その場合、以下に説明するハーフトーン処理部１内の各部は、コンピュータが所定のプログラムを実行することにより実現される。ただし、画像形成部２側にハーフトーン処理部１が内蔵された構成としてもよい。

ハーフトーン処理部１は、属性生成部１０１、濃度情報変換処理部１０２、出力決定部１０３を有する。ここでは、ハーフトーン処理部１に入力される入力画像データは、画像形成部２が有する色材ブラック単色に対応する画像データであるとする。入力画像データは０から２５５の画素値の何れかが各画素に格納され、最小値である０は白画素を、最大値である２５５は黒画素を示す。入力画像データは、単位領域（セル）ごとに処理される。本実施形態では、図５に示す８画素からなるセルを単位領域とし、入力画像データにセルをタイル状に隙間なく対応させる。このように入力画像データは規則的に区切られたセルごとに、ハーフトーン処理される。

属性生成部１０１は、入力画像データ中のセル内の各画素について、基準値を用いて画素値の属性を判定し、属性を識別するため属性情報を生成する。本実施形態では、白画素であることを示す白属性、黒画素であることを示す黒属性、白画素でも黒画素でもない画素であることを示す中間調属性の何れかを属性情報として生成し、各画素に属性情報を付加する。ここでは白画素を示す画素値の基準値として０を、黒画素を示す画素値の基準値として２５５を設定する。

濃度情報変換部１０２は、中間調属性である画素の画素値（階調値）を合計し、該合計値に基づいてセルに対応する黒ドット数（印字画素数）を決定する。

出力決定部１０３は、属性生成部１０１によって各画素に付加された属性情報と濃度情報変換部１０２から得られる黒ドット数とから、処理対象セルにおける各画素の出力値を決定する。本実施形態において出力決定部１０３は、白属性である画素と黒属性である画素は、その属性に対応する出力値が出力される。ここでは、白属性である画素は出力値０とし、黒属性である画素は出力値として２５５を出力する。つまり白画素（白属性）と黒画素（黒属性）はそのままの画素値が出力される。また、中間調属性である複数の画素については、予め定められたドット生成順に従って黒ドット数の分だけ２５５（黒ドット）を出力する。また、後述する余り濃度がある場合には、（黒ドット数＋１）番目以降のドット生成順で中間調属性である画素に余り濃度を出力値（中間調ドット）として出力する。黒ドット、あるいは中間調ドットとしてドット生成されなかった画素については、０（白ドット）を出力とする。ここでは、図５に示すように予めドット生成順が定められ、保持部（不図示）によって保持されている。図５が示すドット生成順は、セル領域の中心に位置する画素から順に黒ドットが生成される。これにより黒ドットが中央から成長していく網点型（ＡＭスクリーン）のディザ処理と同等の処理が可能になり、画像形成部２が電子写真方式である場合に、より安定した形のハーフトーン画像を生成することができる。つまり、出力決定部１０３は、セル毎に出力値として、０（白ドット）、２５５（黒ドット）、余り濃度（中間調ドット）の３種のドット値を選択する。ここで、中間調ドットを５値（０，６４，１２８，１９２，２５５）で出力すると仮定すると、出力画像データは、２５５値で表現された入力画像データを実質的に５値に低階調化したデータと言える。

ＰＷＭ処理部１０７は、電子写真方式において前記低階調化したデータを画像形成部２にて画像を形成するため、出力決定部１０３から出力される出力画像データに対してパルス幅変調（ＰＷＭ）を施し、駆動信号を生成する。前記５値に低階調化した場合は、１画素につき５つのパルス幅（０，１，２，３，４）が前記５値に対応する。

画像形成部２は、駆動信号に基づいてレーザーを感光体上に露光し、静電潜像を形成する。感光体上の静電潜像は現像器によってトナー像に現像され、転写器を介して記録媒体上に画像が記録される。

図２は、ハーフトーン処理部１において行われる各処理のフローチャートである。ステップＳ２０１において入力画像データを構成する各画素の属性判定をする。ここでは、入力画像データにおける画素値が０である画素に白属性を示す属性情報を付加する。画素値が２５５である画素には黒属性を示す属性情報を付加する。また、画素値が０でも２５５でもない１〜２５４である画素値に対しては、中間調属性を示す属性情報を付加する。

次にステップＳ２０２において、濃度情報変換処理を行う。図４は濃度情報変換処理の詳細を示すフローチャートである。ステップＳ４０１において、まず、濃度情報変換部１０２は合計値を初期値（０）に設定する。ステップＳ４０２において、濃度情報変換処理部１０２はセル内の全ての画素について処理を行ったかを判定する。セル内の全ての画素の処理が終わっていない場合は、まだ合計値が算出されていないことを意味するので、合計値を算出するためステップ４０３へ進む。セル内の全ての画素に対して処理が完了した場合は、合計値が算出されたことを意味するので、ステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０３では注目画素の属性を参照し、属性情報が白属性または黒属性を示す場合には、合計値に含まないようステップＳ４０５に進む。属性情報が中間調属性を示す場合はステップＳ４０４へ進み、合計値に注目画素の画素値を加算する。これを繰り返すことによって、中間調属性である画素群の各画素値の合計値が算出される。

ステップＳ４０６において、濃度情報変換処理部１０２は、中間調属性である画素群の各画素値の合計値から、該画素群のうちいくつの画素を黒ドットとして出力するかを示す黒ドット数を算出する。前記中間調属性である画素群の各画素値の合計値を黒ドット１つ分の画素値（２５５）で除算した商を黒ドット数として出力する。また、合計値を黒ドット１つ分の画素値（２５５）で除算した余りを余り濃度として出力する。

以上で、濃度情報変換処理部１０２における濃度情報変換が完了する。

図２に戻り、ステップＳ２０３において、処理対象セルにおける各画素の出力値を決定する。図６は、本実施形態における出力決定処理の詳細なフローチャートを示す図である。まず図５で定めたドット生成順に処理をするため、ステップＳ６０１にて処理番号Ｎを１とする。次にステップＳ６０２において、セル内の画素全てについて処理したかどうか判定し、セル内の画素全ての処理を完了した場合は出力決定処理を終了する。未完の場合は、ステップＳ６０３に進み、Ｎ番目の画素の処理を開始する。

ステップＳ６０４において処理対象であるＮ番目の画素について、属性を判定する。白属性の場合はステップＳ６０５へ進み、Ｎ番目の画素の出力値を０（白ドット）とする。黒属性の場合はステップＳ６０６へ進み、Ｎ番目の画素の出力値を２５５（黒ドット）とする。中間調属性の場合はステップＳ６０７へ進み黒ドット数に基づいて出力値を決定する。Ｎ番目の画素を処理する時の黒ドット数が０より大きい場合はステップＳ６０９へ進み、Ｎ番目の画素の出力値を２５５とし、黒ドット数から１を減算した値を新たな黒ドット数とする。黒ドット数が０の場合はステップＳ６０８へ進み、余り濃度が０でない場合はステップＳ６１０へ進みその余り濃度を注目画素の出力値とし、新たな余り濃度を０とする。余り濃度がすでに０である場合は、ステップＳ６１１へ進み注目画素の出力値を０（白）とする。ステップＳ６１２でＮに１を加算し、次の画素へ処理を進める。以上が、出力決定処理である。

これらの処理結果の一例を、図３（ａ）（ｂ）（ｄ）を用いて示す。図３（ａ）は入力画像データを構成するセルの一例である。図３（ｂ）は各画素の画素値（階調値）に基づいて属性判定した結果である。黒は黒属性、白は白属性、中は中間調属性であることを示す。図３（ｄ）は出力決定処理した結果である。入力画像データ（ａ）において、画素値が２５５だった画素は黒ドット（印字画素）に、画素値が０だった画素は白ドット（非印字画素）として必ず出力される。また、中間調属性として判定された３つの画素群について、それぞれの画素値の合計は２８７であり、これを２５５で割った商１が黒ドット数となり、余りの３２が余り濃度となる。なお、ドット数、余り濃度の求め方はこれに限らず、合計値に対応した黒ドット数、余り濃度が格納されているテーブルを参照して求めるといった方法をとっても良い。本実施形態では、余り濃度３２はＰＷＭ処理によって最小パルス幅１つに変換されることになる。

このように本実施形態では、画素値０の白画素は、出力画像データにおいて白ドット（出力値０）であることを示す。つまり画素値０の画素は、黒ドットが生成されない画素位置であることを意味する。そこで白画素においては、出力値が０となるように処理する。また画素値２５５の黒画素は出力画像データにおける黒ドット（印字画素）に相当する。これは出力画像データにおいて黒ドットを生成するべき画素位置であることを意味する。そのため黒画素の出力値は、黒ドットを示す２５５になるように処理する。また、入力画像データにおいて白ドットにも黒ドットにも相当しない中間調属性の画素については、中間調画素群の画素値の合計に基づいて、黒ドットの数を決めた後予め決められたドット生成順に従って、黒ドットの位置を決定する。

以上のように本実施形態によれば、画像のエッジや細線を保存しつつ、濃度の変動を抑えたハーフトーン処理結果が得ることができる。一般に、セル毎に階調表現するディザ処理では閾値マトリクスが有する周期と入力画像データの周期とが干渉することによってモアレが発生する。また、エッジ部ではジャギーといわれるがたつきが生じることもある。本実施形態では、黒画素／白画素は各々黒ドット／白ドットとして出力されるため、黒画素／白画素の解像度は保存される。また、黒画素／白画素上に配置されるドットは中間調属性画素の位置に移動されて出力されてセルの濃度が保存されるため、エッジにジャギーが生じにくく、入力画像データとの干渉も起きにくい。

なお、本実施形態では、後続するＰＷＭ処理により、黒ドットには達しない余り濃度を再現するようにした。しかしながら画像形成部によっては、ドットを打つ（黒ドット）か打たない（白ドット）かによって画像を形成する方式もある。この場合、余り濃度は四捨五入（１２８以上の時は黒ドット、それ以外では白ドット）するようにしても良い。あるいは、セル単位で検索される閾値マトリクス（テーブル）を持ち、余り濃度にディザをかけても良い。このようにしても本実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。なお、この場合、出力決定部１０３は、黒ドットの出力値として１を、白ドットの出力値として０を出力することで、１ビットの出力画像データを生成してもよい。

また、上記実施形態では、白ドットや黒ドットを生成すべき画素かどうかを判定するセル（第１の単位領域）とドット生成順を保持するセル（第２の単位領域）は同じである場合を例に説明した。しかしながら、第１の単位領域と第２の単位領域は異なるサイズでもよい。ただし、第１の単位領域の方が第２の単位領域よりも大きいことが望ましい。さらに、第２の単位領域に含まれるドット生成順の番号が全て同じ数だけ含まれるように第１の単位領域が設定されることが望ましい。

また、上記実施形態ではドット集中型（ＡＭスクリーン）の出力画像を得られる構成について説明した。ＡＭスクリーンの場合、ＡＭスクリーンにおける網点単位のセルを設定すると良い。これにより、ＡＭスクリーンの網点構造を保つことができる。ただし、ＡＭスクリーンに限らない。例えばドット生成順をベイヤーパターンやブルーノイズ特性をもつような順に設定することにより、ドット分散型のＦＭスクリーンやブルーノイズマスクにも適用することができる。

また、本実施形態では属性判定により各画素に属性を示す情報を付加する形態について説明した。しかしながら、図６が示すフローチャートのように、ドット生成順に出力を決定する場合には、予め属性情報を付加しなくても処理できる。

＜第２実施形態＞
前述の実施形態では、ドット生成順に出力値を決定する形態について説明した。第２実施形態では、黒画素／白画素の存在が中間調属性画素のドット出力に与える影響量を算出した結果に基づいて、各画素の出力値を決定する形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同一の番号を付し、説明を省略する。

図７は第２実施形態に適用可能なハーフトーン処理部の構成を示すブロック図である。影響量算出部１０８は、入力画像データにおける解像度を保存する画素が、予め定められた黒ドット数に与える影響量を示す影響量テーブルを生成する。不図示のドット生成順保持部が保持するドット生成順は、第１実施形態と同様に図５が示す順とする。

中間パターン生成部１０４は、濃度情報変換部１０２が算出した黒ドット数と余り濃度および影響量算出部１０８が算出した影響量テーブルを用いて、中間調属性をもつ画素群の濃度を再現するための中間パターンを生成する。単純な例を挙げると、セル内の全ての画素が中間調属性で、セル内の濃度の合計が４つの黒ドットと余り濃度が発生する濃度であったとする。この時、４つの黒ドットをドット生成順に配置し、ドット生成順の５番目に余りを配置すれば、中間パターンが完成する。ただし、図３のようにセルに白／黒属性を持つ画素が含まれる場合、白または黒属性の画素は避けて黒ドットと余り濃度を配置しなければ白／黒属性を考慮した黒ドットの配置が実現できない。そこで、例えばドット生成順に属性を参照し、白または黒属性の画素には黒ドットを配置せず中間調属性の画素に黒ドットを配置していき、濃度情報変換部で求めた数の黒ドットを配置し終わったら、余り濃度を配置するといった方法が考えられる。これによって、白または黒属性の画素の位置を考慮しつつ中間調属性を持つ画素の濃度を保存することができる。つまり、注目画素が白／黒属性であった場合、ドット生成順に見て次の画素に黒ドットや余りを移動させながら配置していくことで、白または黒属性の位置を考慮した濃度の保存が可能になる。ただし、ドット生成順はスクリーン角度やＡＭ／ＦＭスクリーンといったスクリーンによって異なる。つまり、ドット生成順によって参照する画素の順番が変化することになり、ハードウェアには向いていない。そこで、本実施形態では前述のような黒ドットや余り濃度の移動を予め白または黒属性の画素による影響量として求めておくことによって実現する。これにより、ドット生成順によらず、常に同じ順番で処理しながらも白または黒属性の影響を考慮した中間パターンを生成することができる。

出力決定部１０５は、属性情報に基づいて、中間パターン生成部１０４から出力された中間パターンと属性情報が示す黒画素／白画素とを合成することにより、セルにおける各画素の出力を決定し、出力画像データを生成する。具体的には、白属性である画素と黒属性である画素は各々白ドット／黒ドットの出力値にし、中間調属性の画素では中間パターンにおける結果を出力値とする。なお、通常、出力画像データは入力画像データよりも少ない階調数に変換される。

次に、影響量テーブル生成処理の手順について説明する。図８は、影響量算出部１０８が行う影響量テーブル生成処理のフローチャートを示す。本実施形態における影響量テーブル生成処理は、入力画像データに対してラスター順に実施される。従ってセル内では、図５が示す選択順の番号で画素を表すと、６，８，７，１，２，５，３，４の順に処理される。また図９は、図３（ａ）を入力画像データとしたときの影響量テーブルの生成過程を示す。ここではセル内の画素数が１０まで対応できるテーブルの例を示す（本実施形態では番号９、１０の行は使用しない）。まず、ステップＳ５０１にて影響量テーブルにおける影響量を全て０にし初期化する（図９（ａ））。次に、ステップＳ５０２において、セル内の全ての画素について処理したか調べ、全ての画素を処理していた場合は影響量テーブルの作成を終了する。また、未処理の画素がある場合はステップＳ５０３へ移行する。

ステップＳ５０３において、影響量算出部１０８は処理対象とする画素がドット生成順の何番目に当たるか調べ、ドット生成順の番号を取得する。次にステップＳ５０４において注目画素が白属性／黒属性／中間調属性のいずれかを判定する。注目画素が中間調属性である場合、ステップＳ５０６に進み、次の画素に処理が変わる。つまり、注目画素が中間調属性の場合、影響量は変わらない。一方、注目画素が白属性または黒属性であった場合はステップＳ５０５に移行する。ステップＳ５０５において、注目画素のドット生成順の番号以降のそれぞれの影響量に１を加算し、影響量テーブルを更新する。例えば図３（ａ）を入力画像データとしたときに、最初の処理対象となるドット生成順が６番の画素について、６番の画素の属性は黒属性であるため影響量テーブルの６番目以降に１を加算する（図９（ｂ））。次に処理対象となる８番の画素は、中間調属性であるため影響量テーブルは更新されない。さらに、次に処理対象となるドット生成順が７番の画素について、７番の画素の属性は黒属性であるため、影響量テーブルの７番目以降のそれぞれの影響量に１が加算される（図９（ｃ））。

以上の処理によって、影響量算出部１０８は影響量テーブルを作成する（図９（ｄ））。各番号に対応する影響量は、その番号の画素までに、注目画素を含めて属性により出力値を生成する画素（黒画素／白画素）がいくつあるかを示している。例えば、図９（ｄ）が示す影響量テーブルの場合、処理対象セル（図３（ａ））において、ドット生成順の番号７に対応する画素までに、番号１に対応する画素から順に数えて、番号７に対応する画素自身含めて５つの黒画素または白画素があるということを示す。

次に、中間パターン生成部１０４が行う中間パターン生成処理の手順について説明する。図１０は、中間パターン生成処理のフローチャートを示す。また図１１は、中間パターンの作成過程を概念的に示す図である。ここでも、セル内をラスター順に画素を参照する。

まずステップＳ８０１において、セル内の全ての画素に対して処理が終わっているか判定する。全ての画素に対する処理を終えている場合は中間パターン生成処理を終了し、そうでない場合はステップＳ８０２に移行する。ステップＳ８０２では処理対象とする画素がドット生成順の何番目に当たるか調べ、番号を取得する（図１１（ａ））。ここで用いるドット生成順は影響量算出部で用いるものと同様のものとする。

次に、ステップＳ８０３において影響量テーブルから注目画素に対応する影響量を取得する（図１１（ｂ））。そして、ステップＳ８０４において濃度情報変換処理部１０２から得られる黒ドット数と影響量とを加算（図１１（ｃ））し、加算した値をその画素の補正黒ドット数とする（図９（ｄ））。ここで、ステップＳ８０４における操作について詳しく説明する。まず、黒ドット数は中間調属性の画素に打つ黒ドットの数を表している。よって、ドット生成順が黒ドット数以下の箇所では必ず黒ドットが生成される。ただし、セル内に白または黒属性の画素があった場合、前述したように黒ドットや余り濃度の位置を移動させる必要がある。この移動量を求めるために白または黒属性の画素による影響量を調べる。この影響量は前述した通り、注目画素までに注目画素を含めて属性により後段の処理において出力値が置換される画素（黒画素／白画素）がいくつあるかを示している。つまり、注目画素までにドットの移動が何回起きたかを示している。よって、注目画素における黒ドット数と影響量を加算した値は、注目画素までに属性によって出力値が置換される画素に黒ドットを配置した場合と等価な黒ドット数となる。よって、この補正された黒ドット数をステップＳ８０５にてドット生成順と比較し、ドット生成順以上かどうか判定することで、白／黒属性の影響量を反映した、つまり、白／黒属性画素によるドット移動を反映した中間ドットパターンを生成する事ができる。

ステップＳ８０５において、ステップＳ８０４で算出した補正黒ドット数がステップＳ８０２で取得したドット生成順の番号以上であるかを判定する。補正黒ドット数が前記ドット生成順の番号以上の場合は、ステップＳ８０７に移行して注目画素の出力値を２５５（黒ドット）にする。一方、補正黒ドット数の方がドット生成順の番号より小さい場合にはステップＳ８０６に移行する。

ステップＳ８０５では影響量を参照し、ドットの移動を考慮した黒ドットの位置を決定した。一方、余り濃度を配置する位置は、ドット生成順に参照して全ての黒ドットを配置し終わった次のドット生成順の番号の位置に配置される。勿論、次の番号の画素が白または黒属性であれば余り濃度に対してもドットの移動が起きる。そこで、黒ドット数に１加算した値に影響量を加算することで、ドットの移動を考慮した余り濃度の位置を求める事が出来る。つまり、黒ドット数に１と影響量を加算した値がドット生成順と一致する画素に余り濃度を配置する。そこで、ステップＳ８０６では補正黒ドット数に１を加算した値が注目画素のドット生成順の番号と同じか判定する。同じ場合はステップＳ８０８に移行して濃度情報変換部１０２で算出した余り濃度を注目画素の出力値とする。それ以外（ドット生成順の番号と補正黒ドット数に１を足した値とが異なる場合）はステップＳ８０９に移行して、注目画素の出力値を０（白ドット）にする。ステップＳ８１０では処理対象の画素をセル内の未処理の画素へ変更し、再びステップＳ８０１にてセル内の全ての画素について処理したか判定する。これをセル内の全ての画素に対して繰り返し行うことで中間パターン（図１１（ｅ））が生成される。以上で中間パターン生成処理を完了する。

図３（ｃ）は、中間パターン生成部１０４によって得られる中間パターンを示す。中間属性を示す３つの画素のうち、ドット生成順番号１に対応する画素が黒ドットとして出力され、ドット生成順番号３〜７に対応する画素の出力値として余り濃度が与えられている。なお、ドット生成順番号２に対応する画素も黒ドットとして出力されている。これは、中間パターン生成処理において、濃度情報変換処理部１０２から得られる数の黒ドットを、白または黒属性の影響を考慮ながら中間調属性の画素に配置するための処理を行った結果、出力されるものである。なお、ドット生成番号２の画素は後段の出力決定部において、属性に応じた出力値（この例では０）に置き換えられるため、該黒ドットの配置による影響はない。同様にドット生成順番号４〜７も属性に応じた出力値に置き換えられるため、影響はない。

出力決定部は、各画素の属性を示す図３（ｂ）属性情報と図３（ｃ）中間パターンとに基づいて出力値を決定すると、図３（ｄ）が得られる。

以上のように本実施形態によれば、前述の実施形態と同様に白／黒画素の解像度を保存しつつ、セル濃度の変動を抑えたハーフトーン処理結果が得られる。そのため、モアレや細線の途切れを抑えた高品質な画像を得る事が出来る。本実施形態では、入力画像データにおける解像度を保存する画素（中間パターンにおいて出力値が置換される画素）の影響を反映した補正黒ドット数により出力値を決定する。この構成により、セルにおけるドット配置をラスター順で行うことができる。またセル形状やセルのドット生成順が変化しても、各処理部が参照する画素の順番を変更する必要が無いため、簡単な回路構成にすることが出来る。

＜第３実施形態＞
前述の実施形態では、入力画像データにおける属性について、基準値０を白属性である画素値とし、基準値２５５（入力画像デ―タにおける最大値）を黒属性である画素として扱った。しかしながら、画像データによっては本来白である画素にノイズが混入して０より大きい画素値となっている場合がある。そこで第３実施形態では、このような場合においても高品質な画像を得るための実施形態を説明する。前述の実施形態と同様、入力画像データは、０〜２５５の画素値をもつ８ビットのデータであるとする。

本実施形態における属性判定について、図１２に示す。

属性生成部１０１は第１実施形態と同様に、ステップＳ１００１において入力画像データを構成する各画素の画素値（階調値）を判定する。属性生成部１０１は、画素値が白近傍（ここでは基準値を１５以下とする）の画素を白属性とし、ステップＳ１００２において白属性の属性情報を付加する。また画素値が最大値近傍（ここでは基準値を２４０以上とする）の画素を黒属性とし、ステップＳ１００３において黒属性の属性情報を付加する。その他の画素値は中間調属性とし、ステップＳ１００４において中間調属性を示す属性情報を付加する。

このように白に近い画素値をもつ低濃度画素を白属性、黒に近い画素値をもつ高濃度の画素を黒属性とする。つまり、入力画像データにおける画素値１５以下が出力画像データにおける白ドットを示し、画素値２４０以上が出力画像データにおける黒ドットを示す、とする。これによって、白／黒画素の解像度を保存しつつ、濃度の変動を抑えたハーフトーン処理画像を得られるだけでなく、ＪＰＥＧ圧縮画像やスキャナ読み取り画像等のノイズのように印刷時に不必要な画素を取り除くことができる。よって、ノイズを低減し文字／細線等の鮮鋭性を向上させることができる。この場合、白属性と判定する低濃度画素の画素値、黒属性と判定する高濃度画素の画素値はそれぞれ、混入されたノイズの大きさに応じて設定されることが望ましい。

＜第４実施形態＞
第３実施形態では、画素値１５以下を白（出力値０）に、画素値２４０以上を黒（出力値２５５）として出力される。そのため、白または黒属性と判定された画素の画素値は、出力画像デ―タには反映されず、ハーフトーン処理後の出力画像データにおける階調の再現性が若干低下する。この階調再現性の低下は、ノイズによるものであれば画質への影響はほとんどないが、文字のにじみやインク色に色分解した際に淡い階調になった平坦部等、有意な情報を示すものである場合、この反映されない階調分を考慮してハーフトーン処理することによって、より忠実に入力画像データの階調を再現する画像を得ることができる。そこで、第４実施形態では、白属性や黒属性と判定した画素の画素値（階調値）を出力画像デ―タに反映させる形態について説明する。

図１３は、第４実施形態に適用可能な濃度情報変換部１０２が行う濃度情報変換処理のフローチャートを示している。なお、属性判定は第３実施形態が示す属性判定を行うものとする。本実施形態の濃度情報変換部１０２は、ステップＳ１１０４における動作が前述の実施形態と異なる。

ステップＳ１１０３において、注目画素が白属性、中間調属性であると判定された場合、ステップＳ１１０５において注目画素の画素値を合計値に加算する。一方、注目画素が黒属性である場合には出力値となる２５５と注目画素の画素値との差分を合計値から減算することで、合計値に黒属性の画素値を２５５とした場合の差分を反映させる。なお、この時、合計値が負の値になる場合は合計値を０とする。

濃度情報変換処理部１０２は、このようにして算出した合計値を用いて黒ドット数と余り濃度を求める。その結果、画素値が１４以下である画素を０として出力することによって発生する誤差、および画素値が２４０以上である画素を２５５として出力することによって発生する誤差を、セルの出力結果に反映することができる。これにより、例えばテキスト資料をスキャンして生成した画像において文字や細線部分がにじんでいた場合に、にじんで薄く読み取られた画素の濃度を文字や細線部分に集中させることが出来る。よって、下地ににじんで濃度が低くなった文字や細線の鮮鋭性が向上する。また、淡い濃度の再現性が向上するので、平坦部の色再現性も向上する。

＜第５実施形態＞
第２実施形態では影響量を黒ドット数に加算した結果をドット生成順と比較して中間パターンを生成した。つまり、黒ドット数に影響量を加算することで黒ドットのドット生成順に対する移動量を算出して中間パターンを生成していた。第５実施形態では、同様の中間パターンを生成する別の構成として、ドット生成順に影響量を反映して中間パターンを生成する構成について示す。黒ドットの生成は、黒ドット数とドット生成順との比較によって行うので、ドット生成順から影響量を減算した補正ドット生成順を生成し、補正ドット生成順と黒ドット数を比較するようにしてもドットの移動を考慮した中間パターンを生成することができる。以下、第２実施形態と同様の構成については、説明を省略する。図１４は、第５実施形態における中間パターン生成処理のフローチャートを示す。また図１５は、第５実施形態における中間パターン生成過程を概念的に示す図である。

本実施形態における中間パターン生成処理はステップＳ１２０４以降の動作が第２実施形態と異なる。ステップＳ１２０４において中間パターン生成部は、注目画素のドット生成順から影響量を減算した値を補正ドット生成順として求める（図１５の（ｃ））。次に、ステップＳ１２０５において濃度情報変換部１０２が算出した黒ドット数を補正ドット生成順と比較し、補正ドット生成順以上の場合はＳ１２０７に移行して注目画素の出力値を２５５（黒ドット）にする。一方、前記黒ドット数よりも補正ドット生成順の方が大きい場合はステップＳ１２０６に移行して、黒ドット数に１を加算した値と補正ドット生成順を比較する。ここで黒ドット数に１を加算するのは第２実施形態の中間パターン生成処理にて説明した通り、余り濃度を配置する位置は、ドット生成順に参照して全ての黒画素を配置し終わった次の番号の位置となるからである。比較した結果、値が一致する場合はステップＳ１２０８に移行して余り濃度を注目画素の出力値とする。また、一致しない場合はステップＳ１２０９に移行して注目画素の出力値を０（白ドット）とする。

以上のように選択順に影響量を反映する構成としても同等の効果を得ることが出来る。

＜第６実施形態＞
第２実施形態では中間パターンを生成するために、影響量と黒ドット数を足した結果とドット生成順とを比較している。第６実施形態では同様の中間パターンを生成する別の構成として、閾値マトリクスを用いる構成を示す。図１６は第６実施形態で用いられる閾値マトリクスを示す。図中の各数値は入力画素位置に対する閾値を示している。第２実施形態と同様の構成については、説明を省略する。図１７は、第６実施形態に適用可能な中間パターン生成部１０４が行う中間パターン生成処理のフローチャートを示す。また、図１８は、図１７のフローチャートによる中間パターンの生成過程を概念的に示す図である。

図１７が示すフローチャートでは、第２実施形態とステップＳ１５０２とステップＳ１５０４以降の動作が異なっている。まず、Ｓ１５０２にて入力画素位置に対応する閾値を取得する。また、Ｓ１５０３にて影響量算出部１０３が算出した影響量を取得し、Ｓ１５０４にて、前記影響量に濃度情報変換部１０２が算出した黒ドット数を加算し、これに量子化ステップ幅を乗算し、所定値を加算する（図１８（ｃ））。ここでは所定値を閾値マトリクス中の最小閾値とするが、量子化ステップ幅の半分近傍の値でもよい。この値を補正濃度値としステップＳ１５０５へ移行する（図１８（ｄ））。ステップＳ１５０５において、注目画素の補正濃度値と前記閾値と比較して、閾値の方が小さい場合はステップＳ１５０７に移行して注目画素の出力値を２５５（黒ドット）にする。一方、それ以外ではステップＳ１５０６に移行して、補正濃度値に量子化ステップ幅を加算した値と閾値を比較する。閾値の方が小さい場合はステップＳ１５０８に移行して余り濃度を注目画素の出力値として決定し、それ以外ではステップＳ１５０９に移行して注目画素の出力値を０（白ドット）とする（図１８（ｅ））。

以上のように閾値マトリクスを用いる構成としても前述の実施形態と同等の効果を得ることが出来る。また、第６実施形態では影響量を中間調属性部の濃度に反映させる構成を示したが、閾値に反映させる構成としても良い。この場合、前記補正濃度の代りに濃度値＝黒ドット数×量子化ステップ幅＋最小閾値を、前記閾値の代りに影響量を反映させた補正閾値として補正閾値＝閾値−影響量×量子化ステップ幅を求め、該濃度値と該補正閾値を比較すればよい。

さらに、閾値マトリクスでは、閾値の小さい順にドットが生成されていくことを利用して、閾値マトリクスをドット生成順として用いることもできる。この場合、ドット生成順を別に保持していなくてもよい。影響量テーブルは、注目画素の属性判定によりドットを示す画素と判定された場合、注目画素の影響量と注目画素に対応する閾値よりも大きい閾値をもつ画素の影響量に１を加算することで生成される。

なお、本実施形態の閾値マトリクスは、属性を判定する第１の単位領域（セル）と同じ形になるように設定したが、前述の通りこれに限らない。第２の単位領域である閾値マトリクスは、所望のスクリーン数、スクリーン角に応じて設定すればよい。そのとき第１の単位領域内の閾値は、閾値マトリクスが有する全ての閾値を含むように設定されることが望ましいが、サブマトリクスのように入力画像のダイナミックレンジをほぼカバーする範囲の閾値を有していれば実用上問題ない。

＜第７実施形態＞
前述の実施形態では、入力画像データにおいて、ドットを示す画素として白／黒画素を同時に検出したが、白ドットを示す白属性の画素のみ検出するように構成しても良い。前述の実施形態と同様の構成については説明を省略する。図１９は、第７実施形態における属性生成部１０１が行う属性生成処理のフローチャートを示す。

まず、ステップＳ１７０２において属性生成部１０１は、画素値が０の画素には白属性を示す属性情報を生成する。また、ステップＳ１７０４においてそれ以外の画素値の画素に対しては中間調属性を生成する。

濃度情報変換部１０２は図２０に示すように、ステップＳ１８０３において、白属性か中間調属性かのみ判定する。ここで、中間調属性の場合は合計値に注目画素の画素値を加算（ステップＳ１８０４）し、白属性の場合は合計値を変えず次の画素の処理へ移る（ステップＳ１８０５）。なお、第４実施形態と同様に白属性の画素値を前記合計値に加算するようにしても良い。この場合は、属性判定結果にかかわらず、合計値はセル内の画素値合計となる。

影響量算出部１０３は、図２１が示すように、ステップＳ１９０４において白属性か中間調属性かのみ判定し、白属性の場合はステップＳ１９０５において属性影響テーブルを更新する。

本実施形態によれば、テキストやグラフィックス資料のように白地に文字や細線が描かれるような入力画像データにおいて、白地上に黒ドットが生成されないために文字、細線部にドットが集中し、鮮鋭性の高い画像を生成することが出来る。また、第２実施形態と比べて黒属性の画素を検出する機構が不要となり、より簡単な回路で構成できるようになる。

＜その他の実施形態＞
前述の実施形態では、単色（ブラック）の画像データを例に説明したが、各色に対応する画像データに対して適用することもできる。つまり、白画素はオフドット（ドットを打たない非印字画素）に相当する画素値をもつ画素、黒画素はオンドット（ドットを打つ印字画素）に相当する画素値をもつ画素を意味する。カラー画像データを画像形成装置２が有する色材ごとの画像データに色分解する。その後、前述の実施形態を適用し、各色成分の画像データごとにハーフトーン処理すればよい。例えば、シアンの画像データでは、画素値０は白ドットを示す画素、画素値２５５はシアンドットを示す画素となる。印字画素数（前述の実施形態における黒ドット数）は、シアンのドット数を算出することになる。また、例えば画像形成装置が有する色材をＣＭＹＫとした時、各色成分に対応する画像デ―タのうち、一部の色に対応する画像データにのみこの発明を適用してもよい。例えば、黒に対応する画像データに対してのみ前述の実施形態を適用し、シアン、マゼンタ、イエローに対応する画像デ―タについては従来通りのハーフトーン処理をしてもよい。

また前述の実施形態では、ドットを示す画素として判定する属性を、白属性または黒属性として説明した。しかしながらこれに限らない。例えば、画像データを黒とグレーのように濃淡インクを用いて記録する場合について考える。このとき、２５６階調の画像データを３値化して、出力値０をオフドット、出力値１を淡インク（グレー）によるドット、出力値２を濃インク（黒）によるドットを印字して画像を記録するとする。この場合、入力画像デ―タ０と２５５近傍の他に、出力１に対応する画素値１２８も基準値として設定してもよい。つまり、画素値１２８は淡インクのドットを示す画素値である、と判定される。このようにハーフトーン処理により量子化される量子化レベル数に合わせて、出力画像データにおけるドットを示す画素値を設定する。画素値の基準値は、例えば、印字画素となる量子化代表値近傍が良い。

前述の実施形態では、電子写真方式を用いた画像形成部２に出力する出力画像データを生成するハーフトーン処理部の一例を説明した。しかしながら、この例に限らず、例えば、画像形成部２は、インクジェット方式によるものでもよい。その場合、出力画像データはドットができるだけ分散したハーフトーン画像データであることが望ましい。そこで、セル（ハーフトーン処理単位）におけるドット生成順は、セルを含む所定領域（例えば２５６画素×２５６画素）にてブルーノイズ特性をもつように設定する。このとき、ドット生成順に従って合計値に応じた黒ドット数分、黒ドットを配置すると、セルにおける中間調属性である画素群は、分散性の高いドットパターンになる。一方、解像度を保存したい画素（前述の実施形態のように、例えば白画素／黒画素）は、出力画像データにおいてもその画素値が出力される。そのため、分散性が高くかつ入力画像データの解像度を保存した高品質な画像を得ることができる。従来、インクジェット方式による画像形成部には、誤差拡散法によるハーフトーン処理が用いられてきた。本願発明は、誤差拡散法と比較すると処理速度が速く、量子化誤差のフィードバックを必要としないので簡易な回路によって構成することができるという利点もある。なお、インクジェット方式においては、ドットのＯＮ／ＯＦＦで階調を表現するので、図１におけるＰＷＭ処理部１０７は不要である。

また前述の実施形態では、画素値０が白ドット、画素値２５５（入力画像データにおける最大値）が黒ドットである場合を例に説明したが、その逆でも同じように適用することができる。つまり、画素値が小さいほど画素が表す階調が暗い形式（輝度データ形式）でもよい。

本発明は、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのコンピュータプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給することによっても実現できる。この場合、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が読み取り可能に記憶媒体に格納されたコンピュータプログラムコードを読み出し実行することにより、上述した実施形態の機能を実現する。

Claims (16)

1. 画像データをより少ない階調数の画像データに変換する画像処理装置であって、
   入力画像データの第１の単位領域において、画素ごとにその画素値がドットを示すか否かを判定する判定手段と、
   前記第１の単位領域において前記判定手段によりドットを示す画素値ではないと判定された画素からなる画素群について、各画素が有する画素値の合計値に基づいて、該画素群に含まれる画素の出力値を決定し、前記判定手段によりドットを示す画素値であると判定された画素については、画素値が示すドットに対応する出力値を決定する決定手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記判定手段は、前記画像データにおける注目画素の画素値と基準値に基づいて、前記注目画素の画素値がドットを示すかどうかを判定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記判定手段は、前記画像データにおける最小値を基準値とし、前記注目画素の画素値が最小値の近傍である場合に、前記注目画素は白ドットを示す白画素であると判定することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記判定手段は、前記画像データにおける最大値を基準値とし、前記注目画素の画素値が入力画像データの最大値の近傍である場合に、前記注目画素は印字画素を示す画素であると判定することを特徴とする請求項２または３に記載の画像処理装置。
5. 前記基準値は、ノイズに応じて設定されることを特徴とする請求項２乃至４何れか一項に記載の画像処理装置。
6. 前記決定手段は、前記合計値に基づいて、前記画素群に含まれる画素のうち印字画素として出力する印字画素数を決定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像処理装置。
7. 前記決定手段はさらに、第２の単位領域における印字画素の生成順を保持し、
   前記生成順に応じて、前記画素群において印字画素とする画素を決定することを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記生成順は、前記第２の単位領域の中心に位置する画素から順に、印字画素として決定されるように設定されていることを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
9. 前記生成順は、前記第２の単位領域を含む領域においてブルーノイズ特性を持つように設定されていることを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
10. 前記第１の単位領域と前記第２の単位領域は同じであることを特徴とする請求項７乃至９の何れか一項に記載の画像処理装置。
11. 前記第１の単位領域は前記第２の単位領域よりも大きいことを特徴とする請求項７乃至９の何れか一項に記載の画像処理装置。
12. 前記決定手段はさらに、
    前記第１の単位領域において、前記画素群に含まれない画素が該画素群における前記生成順に与える影響量を算出する影響量算出手段を有し、
    前記印字画素数と前記影響量とに基づいて、前記第１の単位領域における各画素の出力値を決定することを特徴とする請求項６至１１の何れか一項に記載の画像処理装置。
13. 複数の色成分に対応する画像データに対して処理することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の画像処理装置。
14. 前記画像処理装置によって処理された画像データに基づいて、記録媒体上に画像を形成することを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の画像形成装置。
15. 画像データをより少ない階調数の画像データに変換する画像処理方法であって、
    入力画像データの第１の単位領域において、画素ごとにその画素値がドットを示すか否かを判定し、
    前記第１の単位領域において前記判定手段によりドットを示す画素値ではないと判定された画素からなる画素群について、各画素が有する画素値の合計値に基づいて、該画素群に含まれる画素の出力値を決定し、前記判定手段によりドットを示す画素値であると判定された画素については、画素値が示すドットに対応する出力値を決定することを特徴とする画像処理方法。
16. コンピュータに読み込み込ませ実行させることで、前記コンピュータを請求項１乃至１３の何れか一項に記載された画像処理装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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