JP2017152891A

JP2017152891A - 画像処理装置

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Publication number: JP2017152891A
Application number: JP2016032958A
Authority: JP
Inventors: 藤原　大輔; Daisuke Fujiwara; 大輔藤原; 吉川　幸雄; Yukio Yoshikawa; 幸雄吉川
Original assignee: Riso Kagaku Corp
Current assignee: Riso Kagaku Corp
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2016-02-24
Publication date: 2017-08-31
Also published as: US20170244861A1; US9900466B2

Abstract

【課題】誤差拡散処理で発生するテクスチャを低下させる画像処理装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置１に、多値の画像データに誤差拡散法による二値化処理を行って二値画像データを出力する画像処理装置２０において、ヘッドの配列方向である主走査方向と前記主走査方向に直交する副走査方向に対応して画素が二次元配列された多値の画像データに、所定の誤差拡散マトリクスによる誤差拡散処理を行って、前記多値の画像データを二値画像データに変換する二値化部２６を備え、前記誤差拡散マトリクスは、注目画素の主走査方向に対応する方向に対して斜め方向の画素の拡散係数が、前記斜め方向以外の他の画素の拡散係数よりも大きく設定されたものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、印刷用の画像データを処理する画像処理装置に関する。

多階調画像を印刷する場合に、多階調画像は印刷装置に合わせて二値化処理される。しかし、多階調画像を単純に二値化すると中間濃度が失われて画質が低下するため、画質低下の防止可能な二値化処理が色々提案されている。代表的な手法として誤差拡散法が広く知られている。

そして、誤差拡散法も種々に改良されている。例えば、従来の誤差拡散法によれば、中間濃度付近で特有のテクスチャが発生することがあるので、画像データにランダムノイズを付加してテクスチャが目立たないようにするとともに、ノイズ付加による画質低下を防止するため、ノイズに応じて二値化処理時のしきい値を変更する画像処理装置（特許文献１参照）が提案されている。

特開平１１−３２８３５７号公報

上述したように、従来の誤差拡散処理では、中間濃度付近でドットの繋がりが規則的な周期性を持つテクスチャが発生する。テクスチャは特に写真画像の印刷時に多く発生するため、写真画像の印刷画質を大きく損ねる原因ともなる。印刷画質向上のため、誤差拡散処理でテクスチャの発生を抑えた技術が求められる。

本願発明は、上記課題に鑑み、誤差拡散処理で発生するテクスチャを低下させる画像処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明は、画像形成装置に、多値の画像データに誤差拡散法による二値化処理を行って二値画像データを出力する画像処理装置において、ヘッドの配列方向である主走査方向と前記主走査方向に直交する副走査方向に対応して画素が二次元配列された多値の画像データに、所定の誤差拡散マトリクスによる誤差拡散処理を行って、前記多値の画像データを二値画像データに変換する二値化部を備え、前記誤差拡散マトリクスは、注目画素の主走査方向に対応する方向に対して斜め方向の画素の拡散係数が、前記斜め方向以外の他の画素の拡散係数よりも大きく設定されたものである。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記誤差拡散マトリクスとして、第１の誤差拡散マトリクスと、前記第１の誤差拡散マトリクスよりも前記斜め方向の画素とそれ以外の画素との拡散係数の差が大きい第２の誤差拡散マトリクスが用意され、前記二値化部は、主走査方向におけるヘッドの解像度が画像データの解像度と同じ場合には、前記第１の誤差拡散マトリクスを使用し、主走査方向における画像データの解像度がヘッドの解像度よりも低い場合には、前記第２の誤差拡散マトリクスを使用する。

第１の発明によれば、誤差拡散処理で発生するテクスチャを低下させる画像処理装置を提供することができる。また、第２の発明によれば、画像データの解像度がヘッドの解像度よりも低く、２重印字される場合でも、テクスチャの発生を低減させる画像処理装置を提供することができる。

画像形成装置の構成例を示すハードウェアブロック図である。画像処理部の機能ブロック図である。二値化部の誤差拡散処理に関する機能ブロック図である。画像データの画素配列を示す図である。拡散係数の対応関係を示す図である。ＪＪＮ係数を示す表である。主走査方向における画像データとヘッドの解像度が同一の場合である。主走査方向における画像データの解像度が、ヘッドの解像度より低い場合である。本実施形態における誤差拡散マトリクスの例を示す表である。本実施形態における誤差拡散マトリクスの他の例を示す表である。各拡散係数による印字例である。

以下、図面に従って本発明の実施形態に係る画像処理装置を説明する。図１は、画像形成装置１の構成例を示すハードウェアブロック図である。本実施形態では、孔版印刷装置を画像形成装置１の具体例として説明するが、画像形成装置１は孔版印刷装置に限定されるものではなく、インクジェット方式の印刷装置でもよい。

孔版印刷装置は、サーマルヘッドを使用して、孔版原紙のフィルムを溶かして孔を開けて版を形成し、形成した版で印刷することで大量複製を実現するものである。具体的には、孔版印刷装置は、まず、スキャナなどにより原稿を読み取った画像データに基づいてサーマルヘッドなどを駆動し、孔版原紙を溶融穿孔し、孔版原紙に製版処理を施して版を作成する。そして、孔版印刷装置は、この作成された版を印刷ドラムに巻着して印刷ドラムの内側よりインクを供給し、ローラなどによりインクを印刷用紙に転移することにより印刷を行う。

画像形成装置１は、スキャナ部１０、画像処理部２０、製版部３０、印刷部４０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０、一時記憶部６０及び不揮発性記憶部７０を有する。スキャナ部１０は、原稿の画像情報を光電的に読み取るラインイメージセンサを有し、ラインイメージセンサで原稿を走査することによって原稿を読み取り、多値のモノクロあるいはカラー画像データを出力する。スキャナ部１０は、画像読取部や画像入力部とも呼ばれる。

画像処理部２０は、スキャナ部１０から入力された多値の画像データに、エッジ強調や濃度補正処理等をし、二値化処理して二値化データを出力する。画像処理部２０の詳細は、後述する。

製版部３０は、画像処理部２０で二値化された画像データに基づいて製版処理を行うものである。製版部３０は、複数個の発熱体が一列に配列されてなるサーマルヘッドを有し、孔版原紙ロールから繰り出された孔版原紙に対し、サーマルヘッドを用いて製版処理を行う。なお、製版部３０は、第１の製版部（不図示）及び第２の製版部（不図示）の２つの製版部を備えていても良い。

印刷部４０は、製版部３０で作成された孔版原紙を用いて、印刷用紙に印刷を行うものである。印刷部４０は、印刷用紙がストックされる給紙台（不図示）、印刷用紙を搬送する搬送部（不図示）、孔版原紙が巻き付けられる印刷ドラム（不図示）、印刷用紙を印刷ドラムに圧接するプレスローラ（不図示）、印刷された印刷用紙が排紙される排紙台（不図示）等を有する。

ＣＰＵ５０は、制御プログラムを読込み、読込んだ制御プログラムに従って、画像形成装置１の制御処理を統括的に実行する。一時記憶部６０は、画像処理部２０による画像処理中の画像データや製版部３０による製版処理データを一時的に記憶する。

一時記憶部６０は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）である。不揮発性記憶部７０は、制御プログラムや各種データやテーブルを不揮発的に記憶する。不揮発性記憶部７０は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリである。

図２は、画像処理部２０の機能ブロック図である。画像処理部２０は、エッジ強調部２２、濃度補正部２４及び二値化部２６を有する。前述のように、スキャナ部１０から多値の画像データが画像処理部２０に入力される。エッジ強調部２２は、入力された多値の画像データにデジタルフィルタ処理を行って、画像の輪郭を強調する処理を行う。濃度補正部２４は、輪郭強調処理された多値の画像データに不揮発性記憶部７０に記憶されたγ補正テーブルを参照して、γ補正処理等を行う。

二値化部２６は、濃度補正処理された多値の画像データに誤差拡散処理をして、二値化データに変換する。画像処理部２０から二値化データが、製版部３０に出力される。誤差拡散処理とは、多値の画像データを所定の閾値と比較することにより、二値化を行い、その際の入力画像データと閾値との差分を以降に二値化処理する周囲画素に対して拡散させる処理である。

製版部３０は、二値化データに基づき、サーマルヘッドを駆動して版を製版処理を行う。二値化部２６による二値化処理の詳細を、図３で説明する。
図３は、二値化部２６の誤差拡散処理に関する機能ブロック図である。二値化部２６は、誤差加算部１００、二値判定部１０２、誤差算出部１０４、誤差拡散部１０６、マトリクステーブル１０８、誤差メモリ１１０を有する。以下、処理の流れに沿って各部の機能を具体的に説明する。なお、画像データの階調を２５６（０から２５５）階調とする。

図４は、入力される画像データの画素の配列を示す図である。画像データは、図４に示すように、縦横に2次元配列される。図４の横方向をｉ方向、縦方向をｊ方向とする。画素を（ｉ，ｊ）で表す。ｉは主走査方向のアドレスを表し、ｊは副走査方向のアドレスを表す。主走査方向とは、画像形成装置１のライン状に配列されたヘッドの並び方向である。副走査方向は、主走査方向に直交する方向である。副走査方向は、原稿を読込む際の原稿搬送方向、または読込み部の搬送方向でもある。

二値化部２６は、図４の破線に沿った順番で各画素を二値化処理していく。また、現在二値化しようとする画素を、以下で注目画素と呼び、注目画素を「＊」で表す。
誤差加算部１００は、注目画素の多値の入力画像データＩｎ（ｉ，ｊ）に誤差メモリ１１０から読み出した注目画素の誤差データＥ（ｉ，ｊ）を加算し、補正画像データＣ（ｉ，ｊ）を算出する。入力画像データＩｎ（ｉ，ｊ）は、０〜２５５である。

Ｉｎ（ｉ，ｊ）＋Ｅ（ｉ，ｊ）＝Ｃ（ｉ，ｊ）
二値判定部１０２は、補正画像データＣ（ｉ，ｊ）を、所定の閾値Ｔｈと比較して、二値化データＯｕｔ（ｉ，ｊ）を出力する。所定の閾値Ｔｈは、例えば、１２７である。補正画像データＣ（ｉ，ｊ）＞Ｔｈであれば、２５５を出力し、補正画像データＣ（ｉ，ｊ）≦Ｔｈであれば、０を出力する。

誤差算出部１０４は、補正画像データＣ（ｉ，ｊ）と二値化データＯｕｔ（ｉ，ｊ）の差分により、二値化誤差ｅ（ｉ，ｊ）を算出する。
Ｃ（ｉ，ｊ）―Ｏｕｔ（ｉ，ｊ）＝ｅ（ｉ，ｊ）
例えば、Ｃ（ｉ，ｊ）＝１００とすると、Ｔｈ＝１２７であるから、Ｏｕｔ（ｉ，ｊ）＝０となり、二値化誤差ｅ（ｉ，ｊ）＝１００になる。

誤差拡散部１０６は、二値化誤差ｅ（ｉ，ｊ）に、隣接する画素の位置に応じて配分された誤差拡散マトリクスの拡散係数を乗じて、各画素の誤差データＥ（ｉ，ｊ）を算出する。誤差拡散部１０６は、誤差拡散マトリクスの拡散係数テーブルをマトリクステーブル１０８から読み出す。マトリクステーブル１０８は、不揮発性記憶部７０に含まれる。

以下に、誤差データＥ（ｉ，ｊ）の算出式を示す。ここでは、誤差拡散マトリクスのサイズが５×３を例にする。図５は、５×３の誤差拡散マトリクスの例で、ｐ１〜ｐ１２が、各画素位置での拡散係数である。

Ｅ（ｉ＋１，ｊ）＝Ｅ（ｉ＋１，ｊ）＋ｅ（ｉ，ｊ）×ｐ１
Ｅ（ｉ＋２，ｊ）＝Ｅ（ｉ＋２，ｊ）＋ｅ（ｉ，ｊ）×ｐ２
Ｅ（ｉ−２，ｊ＋１）＝Ｅ（ｉ−２，ｊ＋１）＋ｅ（ｉ，ｊ）×ｐ３
Ｅ（ｉ−１，ｊ＋１）＝Ｅ（ｉ−１，ｊ＋１）＋ｅ（ｉ，ｊ）×ｐ４
Ｅ（ｉ，ｊ＋１）＝Ｅ（ｉ，ｊ＋１）＋ｅ（ｉ，ｊ）×ｐ５
Ｅ（ｉ＋１，ｊ＋１）＝Ｅ（ｉ＋１，ｊ＋１）＋ｅ（ｉ，ｊ）×ｐ６
Ｅ（ｉ＋２，ｊ＋１）＝Ｅ（ｉ＋２，ｊ＋１）＋ｅ（ｉ，ｊ）×ｐ７
Ｅ（ｉ−２，ｊ＋２）＝Ｅ（ｉ−２，ｊ＋２）＋ｅ（ｉ，ｊ）×ｐ８
Ｅ（ｉ−１，ｊ＋２）＝Ｅ（ｉ−１，ｊ＋２）＋ｅ（ｉ，ｊ）×ｐ９
Ｅ（ｉ，ｊ＋２）＝Ｅ（ｉ，ｊ＋２）＋ｅ（ｉ，ｊ）×ｐ１０
Ｅ（ｉ＋１，ｊ＋２）＝Ｅ（ｉ＋１，ｊ＋２）＋ｅ（ｉ，ｊ）×ｐ１１
Ｅ（ｉ＋２，ｊ＋２）＝Ｅ（ｉ＋２，ｊ＋２）＋ｅ（ｉ，ｊ）×ｐ１２
そして、誤差拡散部１０６は、算出した誤差データＥを、誤差メモリに格納された対応する位置の誤差データＥに加算していく。誤差メモリ１１０は、一時記憶部６０に含まれる。

誤差拡散マトリクスの拡散係数の具体例を説明する。誤差拡散マトリクスの拡散係数については、各拡散係数によって発生するテクスチャを示して説明する。まず、従来の誤差拡散法で知られているＪＪＮ係数を比較例として説明する。ＪＪＮ係数とは、Jarvis，Judice and Ninkeによる誤差拡散マトリクスの拡散係数である。図６が、ＪＪＮ係数の値を示す表である。ＪＪＮ係数の向きは、図５と同様に、主走査方向が横方向である。なお、図６の表では、各係数の分子のみを示し、分母の１／４８を省略している。「＊」は、前述した注目画素である。図６から分かるように、ＪＪＮ係数は、注目画素に近い距離の画素に重みづけが大きくなるように設定されている。

従来のＪＪＮ係数による誤差拡散処理で二値化処理された印刷画像を、図１０に示す。図１０に示す各印刷画像は、実際の印刷画像の一部を拡大した図である。印刷画像Ｐｔ１及び印刷画像Ｐｔ２は、比較例であるＪＪＮ係数による印刷画像であって、それぞれ入力される画像データの解像度が異なる場合である。印刷画像Ｐｔ３が、本実施形態による印刷画像である。

図７は、主走査方向における画像データとヘッドの解像度との関係を説明する図である。ヘッドは、孔版形成用のサーマルヘッドであるが、インクジェットのヘッドでもよい。図７Ａは、主走査方向における画像データとヘッドの解像度が同一の場合である。例えば、画像データとヘッドの解像度がそれぞれ６００ｄｐｉ（dots per inch）のような場合である。図７Ｂは、主走査方向における画像データの解像度が、ヘッドの解像度より低い場合である。例えば、画像データの解像度が３００ｄｐｉで、ヘッドの解像度が６００ｄｐｉのような場合である。図７Ｂに示すように、画像形成装置のヘッドの解像度が入力される画像データの解像度の２倍の場合に、ヘッドは、主走査方向に２画素同じデータを開口する（重ね印字方式）よう駆動制御される。

図１０に戻る。印刷画像Ｐｔ１は、図７Ａで示したような場合で、主走査方向における画像データとヘッドの解像度が同一の場合である。そして、印刷画像Ｐｔ２は、図７Ｂで示したような場合で、主走査方向における画像データの解像度が、ヘッドの解像度の半分の場合である。印刷画像Ｐｔ１及び印刷画像Ｐｔ２のそれぞれに、副走査方向に平行なテクスチャが発生しているが、印刷画像Ｐｔ２では印刷画像Ｐｔ１よりも大きく副走査方向に平行なテクスチャが発生している。印刷画像Ｐｔ２では、誤差拡散処理によって発生した副走査方向に沿ったテクスチャが、重ね印字により副走査方向に２重に印字されるため、更に目立つようになるからである。

次に、本実施形態における誤差拡散マトリクスを説明する。図８及び図９は、本実施形態における誤差拡散マトリクスの例を示す表である。本実施形態の誤差拡散マトリクスでは、注目画素の斜め方向画素の拡散係数が、他の画素の拡散係数より大きく設定される。これにより、特に副走査方向に沿って発生するテクスチャを低減させることができる。

図８の誤差拡散マトリクスｍ１は、本実施形態における誤差拡散マトリクスの第１の例である。各拡散係数の分母は、１／３２である。「＊」の画素は注目画素である。注目画素に斜め方向の画素ｑ１の拡散係数が「５」に設定され、斜め方向以外の画素ｑ２の拡散係数が「３」または「１」に設定される。

図１０の印刷画像Ｐｔ３は、誤差拡散マトリクスｍ１のような斜め方向の拡散係数を大きくしたマトリクスを適用して重ね印字された場合である。印刷画像Ｐｔ３では、印刷画像Ｐｔ２に比べて副走査方向に沿ったテクスチャが大幅に減少していることがわかる。つまり、誤差拡散マトリクスｍ１のような誤差拡散処理を施すことで、従来のＪＪＮ係数による誤差拡散処理により発生するテクスチャを大幅に減少させることができる。

また、本実施形態における誤差拡散マトリクスの拡散係数は、誤差拡散マトリクスｍ１のものに限るものではない。図８の誤差拡散マトリクスｍ２と誤差拡散マトリクスｍ３は、同じマトリクスサイズ（５×３）で、異なる拡散係数が設定された例である。誤差拡散マトリクスｍ２及び誤差拡散マトリクスｍ３で、拡散係数の分母は１／４８である。誤差拡散マトリクスｍ２では、斜め方向の画素ｑ１の拡散係数が「７」に設定され、斜め方向以外の画素ｑ２の拡散係数である「２、４」との差が大きくなるよう設定される。

逆に、誤差拡散マトリクスｍ３では、斜め方向の画素ｑ１の拡散係数が「６」に設定され、それ以外の画素ｑ２の拡散係数が「２，３，４」に設定される。誤差拡散マトリクスｍ３は、誤差拡散マトリクスｍ２に比べて、斜め方向の画素ｑ１の拡散係数とそれ以外の画素ｑ２の拡散係数の差が小さくなるよう設定されたものである。

そして、誤差拡散部１０６は、マトリクステーブル１０８に誤差拡散マトリクスｍ２と誤差拡散マトリクスｍ３を格納しておき、条件によっていずれかを選択するようにしてもよい。例えば、誤差拡散部１０６は、入力される画像データとヘッドの解像度の比較で、いずれかの誤差拡散マトリクスを選択してもよい。具体的には、誤差拡散部１０６は、画像データの解像度がヘッドの解像度より低い場合（図７Ｂ）には、より分散効果の高い誤差拡散マトリクスｍ２を使用し、それ以外では誤差拡散マトリクスｍ２を使用するようにしてもよい。

次に、本実施形態における誤差拡散マトリクスの他の例を図９に示す。図９の誤差拡散マトリクスｍ４は、マトリクスサイズを５×２にしたものである。マトリクスサイズは、５×３に限らず種々選択可能である。各拡散係数の分母は、１／１６である。

図９の誤差拡散マトリクスｍ５は、誤差拡散マトリクスｍ２に対して、二値化処理における処理方向が逆の場合の誤差拡散マトリクスである。誤差拡散マトリクスｍ４は、図４の例とは逆に、右下から左上に向かって二値化処理を行う場合の誤差拡散マトリクスである。

また、誤差拡散マトリクスｍ１〜誤差拡散マトリクスｍ５では、斜め方向の拡散係数を同一値で設定したが、同一値に限るものではなく、他の画素の各線係数よりも大きければよい。例えば、誤差拡散マトリクスｍ１では、注目画素から近い位置の斜め方向の画素ｑ１の拡散係数を「５」に設定し、注目画像から遠い位置の斜め方向の画素ｑ１を「４」に設定してもよい。
〈効果〉
本実施形態によれば、誤差拡散マトリクスの斜め方向に拡散係数の重みづけを大きくして、斜め方向に誤差をより拡散させるようにすることで、誤差拡散処理によって副走査方向に発生するテクスチャを低減させることができる。特に、画像データの解像度がヘッドの解像度よりも低い場合に、製版部で主走査方向に２重印字されることによって、副走査方向に大きなテクスチャが発生することが問題であったが、本実施形態による誤差拡散マトリクスよれば、テクスチャの発生を大幅に低減させることができる。
〈変形例〉
また、上記説明では、画像処理部２０をハードウェアによる処理として説明したが、画像処理部２０の一部あるいは全部は、制御プログラムを読込んだＣＰＵによるソフトウェア処理により実現されてもよい。

また、上記説明では、画像処理部２０が画像形成装置１に組み込まれた例を説明したが、画像処理部２０は画像形成装置１と別体であってもよい。
また、上記説明では、スキャナ部１０から多値の画像データが画像処理部２０に入力しているが、ＰＣのような情報処理端末から送信される形態でもよい。

なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階でのその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。このような、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることはもちろんである。

１画像形成装置
１０スキャナ部
２０画像処理部
２２エッジ強調部
２４濃度補正部
２６二値化部
３０製版部
４０印刷部
５０ＣＰＵ
６０一時記憶部
７０不揮発性記憶部
１００誤差加算部
１０２二値判定部
１０４誤差算出部
１０６誤差拡散部
１０８マトリクステーブル
１１０誤差メモリ

Claims

画像形成装置に、多値の画像データに誤差拡散法による二値化処理を行って二値画像データを出力する画像処理装置において、
ヘッドの配列方向である主走査方向と前記主走査方向に直交する副走査方向に対応して画素が二次元配列された多値の画像データに、所定の誤差拡散マトリクスによる誤差拡散処理を行って、前記多値の画像データを二値画像データに変換する二値化部を備え、
前記誤差拡散マトリクスは、注目画素の主走査方向に対応する方向に対して斜め方向の画素の拡散係数が、前記斜め方向以外の他の画素の拡散係数よりも大きく設定されたものである
ことを特徴とする画像処理装置。
前記誤差拡散マトリクスとして、第１の誤差拡散マトリクスと、前記第１の誤差拡散マトリクスよりも前記斜め方向の画素とそれ以外の画素との拡散係数の差が大きい第２の誤差拡散マトリクスが用意され、
前記二値化部は、主走査方向におけるヘッドの解像度が画像データの解像度と同じ場合には、前記第１の誤差拡散マトリクスを使用し、主走査方向における画像データの解像度がヘッドの解像度よりも低い場合には、前記第２の誤差拡散マトリクスを使用する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。