JP2018074291A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多値画像を二値化する際に二値画像の画質を向上させることができる画像処理装置を提供する。
【解決手段】多値画像における特定画素を含む所定領域を、第１閾値に基づいて二値化する第１の二値化部１３１と、二値化された所定領域に含まれる画素数情報に基づいて第２閾値を決定する算出部１３２と、第２閾値に基づいて、特定画素を二値化する第２の二値化部１３３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、多階調の原画像を二値化するための画像処理装置及び印刷装置に関する。

印刷装置において多階調の画像（多値画像）を擬似的に二階調の画像（二値画像）で表現するための手法として、例えばディザリングが知られている。ディザリングには、平均ディザリング（average dithering）、無作為ディザリング（random dithering）、（濃度）パターンディザリング（patterning dithering）、配列ディザリング（ordered dithering）及び誤差拡散ディザリング（error-diffusion dithering）などがある。

ディザリングでは、原画像に基づいて、二値画像の各画素においてドットをＯＮ又はＯＦＦすることにより、複数のドットからなる二値画像が生成される。ドットとは、暗側（シャドウ側）の階調（例えば黒）を有する画素を意味する。ドットがＯＮとは、２つの階調（例えば白及び黒）のうち暗側の階調（例えば黒）を画素に設定することである。逆に、ドットがＯＦＦとは、２つの階調（例えば白及び黒）のうち明側（ハイライト）の階調（例えば白）を画素に設定することである。

このような二値画像の生成において、複数種類のディザリングを組み合わせることにより、二値画像の画質を向上させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１−６６５９４号公報

このような多階調の原画像の二値化において二値画像の画質の向上が望まれている。

本発明は、多階調の原画像を二値化する際に二値画像の画質を向上させることができる画像処理装置を提供する。

本発明の一態様に係る画像処理装置は、多値画像における特定画素を含む所定領域を、第１閾値に基づいて二値化する第１画像処理部と、二値化された前記所定領域に含まれる画素数情報に基づいて第２閾値を決定する決定部と、前記第２閾値に基づいて、前記特定画素を二値化する第２画像処理部と、を備える。

例えば、本発明の一態様に係る画像処理装置において、前記画素数情報は、前記二値化された領域に含まれる所定階調値に基づいて決定されてもよい。

例えば、本発明の一態様に係る画像処理装置において、前記所定階調値は、前記二値化された領域に含まれる暗側又は明側の階調値を含んでもよい。

例えば、本発明の一態様に係る画像処理装置において、前記画素数情報は、前記所定階調値を有する画素の数に基づいて決定されてもよい。

例えば、本発明の一態様に係る画像処理装置において、前記画素数情報は、前記所定階調値と前記画素の数との乗算に基づいて決定されてもよい。

例えば、本発明の一態様に係る画像処理装置において、前記第２閾値は、
前記二値化された領域の階調を多階調で表した場合における、前記二値化された領域の平均階調値であってもよい。

例えば、本発明の一態様に係る画像処理装置において、前記第１閾値は、所定の大きさのディザマトリクスに基づいて決定されてもよい。

例えば、本発明の一態様に係る画像処理装置において、前記多値画像は、前記多値画像に含まれる画素値毎に複数の色成分を有し前記第１閾値は、前記複数の色成分に対応する複数のディザマトリクスに基づいて決定されてもよい。

例えば、本発明の一態様に係る画像処理装置において、前記第２閾値は、前記複数の色成分の各々について、二値化された前記所定領域に含まれる画素数情報に基づいて決定されてもよい。

例えば、本発明の一態様に係る画像処理装置において、前記ディザマトリクスは所定のノイズ成分を含んでもよい。

例えば、本発明の一態様に係る画像処理装置において、前記第２画像処理部は、前記特定画素の階調値に所定の誤差拡散値を適用した値と、前記第２閾値とに基づいて、前記特定画素の階調値を二値化してもよい。

例えば、本発明の一態様に係る画像処理装置において、前記第２画像処理部は、前記特定画素の階調値に所定の誤差拡散値を適用した値と前記第２閾値との比較に基づいて前記特定画素の階調値を二値化してもよい。

なお、本発明は、このような特徴的な処理部を備える画像処理装置として実現することができるだけでなく、画像処理装置に含まれる特徴的な処理部が実行する処理をステップとする画像処理方法として実現することができる。また、画像処理装置に含まれる特徴的な処理部としてコンピュータを機能させるためのプログラムまたは画像処理方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現することもできる。そして、そのようなプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）等のコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは、言うまでもない。

本発明の一態様に係る画像処理装置によれば、多階調の原画像を二値化する際に二値画像の画質を向上させることができる。

実施の形態１、３、４に係る印刷装置の機能構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る印刷装置による処理（印刷方法）を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る画像処理部による処理（画像処理方法）を示すフローチャートである。 原画像の一例を示す図である。 ディザマトリクスの一例を示す図である。 二値化された領域の一例を示す図である。 二値化及び誤差拡散の一例を示す図である。 明側の階調値から暗側の階調値まで徐々に変化するグラデーション画像を原画像として二値化したときの二値画像の一例を示す図である。 実施の形態２に係る印刷装置の機能構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る印刷装置による処理（印刷方法）を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る画像処理部による処理（画像処理方法）を示すフローチャートである。 従来の誤差拡散ディザリングによる二値画像の誤差値と本実施の形態に係るディザリングによる二値画像の誤差値とを示す図である。 実施の形態３に係る画像処理部による処理（画像処理方法）を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る二値化閾値の算出処理の詳細を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る二値化処理の詳細を示すフローチャートである。 実施の形態４に係る画像処理部３３０による処理（画像処理方法）を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

（実施の形態１）
［１−１．印刷装置の機能構成］
まず、図１を参照しながら、実施の形態１に係る印刷装置１００の機能構成について説明する。図１は、実施の形態１、３、４に係る印刷装置１００、３００、４００の機能構成を示すブロック図である。

実施の形態１に係る印刷装置１００は、例えば、二値画像１２を媒体（例えば普通紙など）に印刷するためのプリンタである。図１に示すように、印刷装置１００は、取得部１１０と、前処理部１１５と、記憶部１２０と、画像処理部１３０と、印刷部１４０と、を備える。なお、印刷装置１００は、外部の情報端末（例えば、パーソナルコンピュータ等）（図示せず）と通信可能に接続されている。

取得部１１０は、例えば外部の情報端末から送信されてきた原画像１１を取得する。取得部１１０は、例えば、通信アダプタによって実現される。原画像１１は、例えば８ビットの階調値（「０」〜「２５５」）を有する多階調のグレースケール画像（多値画像）である。階調値は、画像に含まれる各画素の明暗又は濃淡を表す値である。ここでは、最も暗側（つまり濃側）の階調値を「０」で表し、最も明側（つまり淡側）の階調値を「２５５」で表す。

前処理部１１５は、原画像１１に前処理を行い、前処理後の原画像１１Ａ（以下、単に原画像１１Ａと記載する）を出力する。前処理は、階調特性変換（γカーブ）、空間フィルタ処理、及び階調反転処理を含む。

記憶部１２０は、配列ディザリングで用いられるディザマトリクス１２１を記憶している。記憶部１２０は、例えば、半導体メモリ、ハードディスクドライブなどによって実現される。ディザマトリクス１２１は、複数の二値化閾値を行列要素として含み、予め定められた大きさを有する。

画像処理部１３０は、多階調の原画像１１Ａを画素毎に二値化して、二値画像１２を生成する。画像処理部１３０は、画像処理装置に対応する。画像処理部１３０は、第１の二値化部１３１と、算出部１３２と、第２の二値化部１３３と、を備える。

画像処理部１３０は、例えば、専用の電子回路によって実現される。専用の電子回路は、１つの集積回路であってもよいし、複数の電子回路の集合体であってもよい。

また、画像処理部１３０は、プロセッサ及び非一時的なメモリによって実現されてもよい。この場合、メモリには、実行可能な命令（instruction）又はプログラムが格納され、当該命令又はプログラムが実行されたときに、プロセッサは、第１の二値化部１３１、算出部１３２及び第２の二値化部１３３として機能する、又は、後述する画像処理方法を行う。

第１の二値化部１３１は、多値画像における特定画素を含む所定領域を、第1閾値に基づいて二値化する第１画像処理部の一例である。ここでは、第１の二値化部１３１は、原画像１１Ａ内の予め定められた大きさの領域であって注目画素を含む領域を第１のディザリングにより二値化する。つまり、第１の二値化部１３１は、原画像１１Ａ内の注目画素に対応する領域に含まれる複数の画素の各々の階調値を対応する第１閾値に基づいて二値化する。本実施の形態では、第１のディザリングは、配列ディザリングであり、第１の二値化部１３１は、所定の大きさのディザマトリクス１２１を用いて原画像１１Ａ内の領域を二値化する。つまり、第１閾値は、所定の大きさのディザマトリクスに基づいて決定される。

注目画素とは、処理対象の画素であり、特定画素あるいはカレント画素とも呼ばれる。配列ディザリングとは、原画像１１Ａ内の各画素について、ディザマトリクスの対応する位置の値を二値化閾値として用いて当該画素の階調値を二値化する手法である。

なお、第１の二値化部１３１によって二値化された領域は、そのまま二値画像に採用されるものではない。つまり、第１の二値化部１３１は、原画像１１Ａ内の領域を一時的に二値化する。一時的に二値化された領域は、後述する注目画素の二値化のための二値化閾値を算出するために用いられる。

算出部１３２は、決定部の一例であり、二値化された所定領域に含まれる画素数情報に基づいて二値化閾値（第２閾値）を決定する。画素数情報は、例えば、二値化された所定領域に含まれる所定階調値に基づいて決定される。また例えば、画素数情報は、所定階調値を有する画素の数に基づいて決定されてもよい。また例えば、画素数情報は、所定階調値と所定階調値を有する画素の数との乗算に基づいて決定されてもよい。所定階調値は、二値化された領域に含まれる暗側又は明側の階調値を含んでもよい。

ここでは、算出部１３２は、第１の二値化部１３１によって二値化された領域に含まれる暗側又は明側の階調を有する画素の数に基づいて、二値化された領域の階調を表す値を注目画素の二値化閾値として算出する。二値化された領域の階調を表す値とは、二値化された領域の階調を多階調で表した場合の当該領域の階調を代表する値である。二値化された領域の階調を代表する値は、例えば、二値化された領域の平均階調値である。

具体的には、まず、算出部１３２は、二値化された領域に含まれる暗側の階調を有する画素の数（ドットＯＮの画素の数）と暗側の階調に対応する階調値とを乗算する。さらに、算出部１３２は、二値化された領域に含まれる明側の階調を有する画素の数（ドットＯＦＦの画素の数）と明側の階調に対応する階調値とを乗算する。そして、算出部１３２は、２つの乗算結果の和を領域に含まれる画素の数で除算し、その除算結果を二値化閾値として算出する。なお、明側の階調に対応する階調値が「０」である場合は、二値化閾値の算出に明側の階調を有する画素の数は不要である。逆に、暗側の階調に対応する階調値が「０」である場合は、二値化閾値の算出に暗側の階調を有する画素の数は不要である。

第２の二値化部１３３は、二値化閾値（第２閾値）に基づいて、特定画素を二値化する第２画像処理部の一例である。ここでは、第２の二値化部１３３は、算出部１３２によって算出された二値化閾値を用いて、第２のディザリングにより注目画素の階調値を二値化する。本実施の形態では、第２のディザリングは、誤差拡散ディザリングであり、第２の二値化部１３３は、注目画素の階調値に誤差拡散値を適用した値と二値化閾値とを比較することにより、注目画素の階調値を二値化する。

誤差拡散ディザリングでは、注目画素の二値化誤差を、まだ処理されていない隣接画素に分配する。この隣接画素に分配された誤差の値を誤差拡散値という。

印刷部１４０は、画像処理部１３０により生成された二値画像１２を用紙に印刷する。例えば、印刷部１４０は、黒色トナー又は黒色リンクを用紙に定着させることにより、多数のドットを用紙に形成する。このように多数のドットが用紙に形成されることにより、二値画像１２が用紙に印刷される。

［１−２．印刷装置による処理の流れ］
次に、図２Ａを参照しながら、実施の形態１に係る印刷装置１００による処理の流れについて説明する。図２Ａは、実施の形態１に係る印刷装置１００による処理（印刷方法）を示すフローチャートである。

まず、取得部１１０は、例えば外部の情報端末から送信されてきた、１チャネルのグレー画像である原画像１１を取得する（Ｓ１）。その後、前処理部１１５は、原画像１１に対して階調特性変換（γカーブ）（Ｓ２）及び空間フィルタ処理（Ｓ３Ａ）、階調反転処理（Ｓ３Ｂ）をこの順に実行する。

ここで、印刷モードが所定の印刷モード（すなわち、複数種類のディザリングを組合せて用いる印刷モード）である場合には（Ｓ４でＹＥＳ）、画像処理部１３０は、複数種類のディザリングを組合せて用いて二値画像１２を生成する（Ｓ５）。その後、印刷部１４０は、画像処理部１３０により生成された二値画像１２を用紙に印刷する（Ｓ６）。

一方、印刷モードが所定の印刷モードでない場合には（Ｓ４でＮＯ）、画像処理部１３０は、従来と同様のディザリングにより二値画像を生成する（Ｓ７）。例えば、画像処理部１３０は、誤差拡散ディザリングにより二値画像を生成する。そして、印刷部１４０は、画像処理部１３０により生成された二値画像を用紙に印刷する（Ｓ６）。

ここで、ステップＳ５の二値画像の生成処理の詳細について図２Ｂ〜図５を参照しながら説明する。図２Ｂは、実施の形態１に係る画像処理部１３０による処理（画像処理方法）を示すフローチャートである。図３は、原画像１１Ａの一例を示す図である。図４Ａは、ディザマトリクス１２１の一例を示す図である。図４Ｂは、二値化された領域１８の一例を示す図である。図５は、二値化及び誤差拡散の一例を示す図である。

まず、画像処理部１３０は、原画像サイズ（Ｉｘ，Ｉｙ）を取得する（Ｓ１０１）。さらに、画像処理部１３０は、以下の処理に用いられる変数を初期化する（Ｓ１０２）。具体的には、画像処理部１３０は、注目画素の水平位置及び垂直位置を表すｉ及びｊ、二値化閾値ＴＨｅ、二値化誤差値Ｅｎ、並びに、誤差拡散値Ｅｄｎに「０」を設定する。

次に、画像処理部１３０は、ｊがＩｙより小さいか否かを判定する（Ｓ１０３）。つまり、画像処理部１３０は、注目画素の垂直方向の位置が原画像１１Ａ内にあるか否かを判定する。この分岐処理により、原画像１１Ａの垂直方向のループ処理が行われる。

ここで、ｊがＩｙ以上である場合（Ｓ１０３のＮＯ）、処理を終了する。一方、ｊがＩｙより小さい場合（Ｓ１０３のＹＥＳ）、画像処理部１３０は、ｉがＩｘより小さいか否かを判定する（Ｓ１０４）。つまり、画像処理部１３０は、注目画素の水平方向の位置が原画像１１Ａ内にあるか否かを判定する。この分岐処理により、原画像１１Ａの水平方向のループ処理が行われる。

ここで、ｉがＩｘ以上である場合（Ｓ１０４のＮＯ）、ｉが０に初期化され、かつ、ｊが１だけインクリメントされ（Ｓ１１４）、ステップＳ１０３に戻る。

一方、ｉがＩｘより小さい場合（Ｓ１０４のＹＥＳ）、第１の二値化部１３１は、注目画素１６のために領域１７を設定する（Ｓ１０５）。例えば、第１の二値化部１３１は、注目画素１６を含む予め定められた大きさの領域１７を決定する。具体的には、例えば図３に示すように、第１の二値化部１３１は、注目画素１６を中心に含む３×３画素の領域１７を決定する。

第１の二値化部１３１は、ディザマトリクス１２１を用いて領域１７を二値化する（Ｓ１０６）。つまり、第１の二値化部１３１は、配列ディザリングにより領域１７に含まれる複数の画素の階調値を二値化する。

例えば、第１の二値化部１３１は、図４Ａに示すディザマトリクス１２１を用いて、図３に示す領域１７を二値化することにより、二値化された領域１８を生成する。具体的には、第１の二値化部１３１は、領域１７内の複数の画素の階調値とディザマトリクス１２１内の複数の閾値とを比較することにより、各画素のドットのＯＮ／ＯＦＦを決定する。例えば、第１の二値化部１３１は、領域１７内の左上の階調値「２００」とディザマトリクスの左上の閾値「２２４」とを比較する。ここでは、階調値「２００」が閾値「２２４」よりも小さいので、第１の二値化部１３１は、領域の左上の画素のドットをＯＦＦと決定する。

算出部１３２は、二値化された領域１８内のドットの数に基づいて、二値化された領域１８の階調値を注目画素の二値化閾値ＴＨｅ（ｉ，ｊ）として算出する（Ｓ１０７）。つまり、算出部１３２は、配列ディザリングにより二値化された領域１８内のドットの数に基づいて、二値化された領域１８の階調を代表する値を二値化閾値ＴＨｅ（ｉ，ｊ）として算出する。ここでは、二値化閾値ＴＨｅ（ｉ，ｊ）は、原画像と同じ階調数（ビット数）で表現される。

例えば図４Ｂでは、算出部１３２は、二値化された領域１８を参照して、ドットがＯＮと決定された画素の数と、ドットがＯＦＦと決定された画素の数とを計数する。図４Ｂでは、ドットがＯＮの画素数が「４」、ドットがＯＦＦの画素数が「５」と計数される。そして、算出部１３２は、ドットがＯＮの画素数「４」と暗側の階調に対応する階調値「２５５」とを乗算する。さらに、算出部１３２は、ドットがＯＦＦの画素数「５」と明側の階調に対応する階調値「０」とを乗算する。そして、算出部１３２は、２つの乗算結果の和「１０２０（＝２５５×４＋０×５）」を、二値化された領域１８内の画素数「９」で除算する。その結果、「１１３（≒１０２０／９）」が、二値化された領域１８の階調値（つまり注目画素の二値化閾値ＴＨｅ（ｉ，ｊ））として算出される。

次に、第２の二値化部１３３は、注目画素の階調値Ｄｎ（ｉ，ｊ）に誤差拡散値Ｅｄｎ（ｉ，ｊ）を加算する（Ｓ１０８）。誤差拡散値Ｅｄｎ（ｉ，ｊ）は、他の画素の二値化によって発生した誤差のうち注目画素（ｉ，ｊ）に配分された誤差の値である。

第２の二値化部１３３は、加算結果（Ｄｎ（ｉ，ｊ）＋Ｅｄｎ（ｉ，ｊ））を二値化閾値ＴＨｅ（ｉ，ｊ）と比較する（Ｓ１０９）。ここで、Ｄｎ（ｉ，ｊ）＋Ｅｄｎ（ｉ，ｊ）≧ＴＨｅ（ｉ，ｊ）の場合（Ｓ１０９のＹＥＳ）、第２の二値化部１３３は、注目画素のドットをＯＮと決定する（Ｓ１１０）。つまり、第２の二値化部１３３は、二値画像における注目画素の階調値を「２５５」と決定する。一方、Ｄｎ（ｉ，ｊ）＋Ｅｄｎ（ｉ，ｊ）＜ＴＨｅ（ｉ，ｊ）の場合（Ｓ１０９のＮＯ）、第２の二値化部１３３は、注目画素のドットをＯＦＦと決定する（Ｓ１１１）。つまり、第２の二値化部１３３は、二値画像における注目画素の階調値を「０」と決定する。

例えば、注目画素の誤差拡散値Ｅｄｎ（ｉ，ｊ）が「３０」である場合、図３において、注目画素の階調値「２０」と誤差拡散値「３０」との加算結果「５０」が二値化閾値「１１３」より小さいので、注目画素のドットはＯＦＦと決定される。

次に、第２の二値化部１３３は、注目画素の二値化誤差値Ｅｎ（ｉ，ｊ）及び注目画素から他の画素への誤差拡散値Ｅｄｎ（ｉ＋ｘ，ｊ＋ｙ）を算出する（Ｓ１１２）。注目画素から他の画素への誤差拡散方法は、一般的な方法（例えば、フロイド-スタインバーグ・ディザリング（Floyd-Steinberg dithering））が用いられればよく、特に限定される必要はない。第２の二値化部１３３は、二値化誤差値Ｅｎ（ｉ，ｊ）に７／１６、３／１６、５／１６及び１／１６を乗じた値を、それぞれ、注目画素の右画素、左下画素、下画素及び右下画素の階調値（ただし、ここで言う「階調値」は、元の階調値に対して二値化処理済みの周辺画素からの誤差拡散値を全て加算した値）に加算する。

例えば、図５において、注目画素のドットがＯＦＦと決定された場合、二値化誤差値Ｅｎ（ｉ，ｊ）は「５０（＝５０−０）」と算出される。この場合、右画素の誤差拡散値Ｅｄｎ（ｉ＋１、ｊ）に「２２（＝５０×７／１６）」が加算される。同様に、左下画素、下画素及び右下画素の階調値に、それぞれ、「９（＝５０×３／１６）」、「１６（＝５０×５／１６）」及び「３（＝５０×１／１６）」が加算される。

次に、ｉが１だけインクリメントされ（Ｓ１１３）、ステップＳ１０４に戻る。

以上により、原画像１１Ａ内の各画素に対して、配列ディザリング及び誤差拡散ディザリングの両方を用いて二値化処理が行われ、二値画像１２が生成される。

［１−３．効果］
ここで、実施の形態１に係る二値画像１２の具体例を用いて効果を説明する。図６は、明側の階調値から暗側の階調値まで徐々に変化するグラデーション画像を原画像として二値化したときの二値画像の一例を示す。図６において、（ａ）は、グラデーション画像（原画像）を示す。（ｂ）は、従来の誤差拡散ディザリングによって生成された二値画像を示す。（ｃ）は、実施の形態１に係るディザリングによって生成された二値画像を示す。（ｂ）及び（ｃ）の二値画像は、（ａ）の破線で囲った領域近傍の二値化結果である。ここでは、従来の誤差拡散ディザリングとして、フロイド-スタインバーグ・ディザリングを用いている。

（ｂ）及び（ｃ）を参照すると、従来の誤差拡散ディザリングでは破線で囲まれた領域において階調の変化を表せていないが、本実施の形態に係るディザリングでは階調の変化を表せていることがわかる。つまり、本実施の形態の画像処理部１３０によれば、従来よりも二値画像の画質が向上することがわかる。

以上のように、本実施の形態に係る画像処理部１３０によれば、第１のディザリングにより二値化された領域から二値化閾値を算出することができ、算出された二値化閾値を用いて第２のディザリングにより注目画素の階調値を二値化することができる。したがって、二値化された領域に応じて注目画素のための二値化閾値を算出することができるので、より適切な二値化閾値を用いて注目画素の階調値の二値化をすることができる。その結果、二値画像の画質を向上させることができる。

また、本実施の形態に係る画像処理部１３０によれば、第１のディザリングとして、領域のディザリングに適した配列ディザリングを用いることができ、第２のディザリングとして、誤差拡散ディザリングを用いることができる。これにより、さらなる二値画像の画質の向上を図ることができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、原画像がカラー画像である場合について、上記実施の形態１と異なる点を中心に説明する。なお、本実施の形態において、上記実施の形態１と実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

［２−１．印刷装置の機能構成］
図７を参照しながら、実施の形態２に係る印刷装置２００の機能構成について説明する。図７は、実施の形態２に係る印刷装置２００の機能構成を示すブロック図である。

実施の形態２に係る印刷装置２００は、取得部１１０と、前処理部２１５と、記憶部２２０と、第１の二値化部２３１、算出部２３２及び第２の二値化部２３３を含む画像処理部２３０と、印刷部２４０と、を備える。

原画像２１は、複数のカラーチャネルを有するカラー画像である。本実施の形態では、複数のカラーチャネルは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３つのチャネルである。なお、複数のカラーチャネルは、ＲＧＢチャネルに限定されない。例えば、複数のカラーチャネルは、ＲＧＢチャネルに加えて、アルファチャネルを含んでもよい。

本明細書において、カラーチャンネルとは、ＲＧＢカラー画像におけるＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の各成分の事を指し、グレースケール画像における、前記各色成分から導出されるグレー成分、もしくは、前記各成分のうちの１つを指す。また、ＲＧＢから色空間変換して得られるＣＭＹＫ画像におけるＣ成分、Ｍ成分、Ｙ成分、Ｋ成分の各成分の事を指す。つまりカラーチャンネルとは、画像を構成している各色成分の事を指す。

前処理部２１５は、原画像２１に前処理を行い、前処理後の原画像２１Ａ（以下、単に原画像２１Ａと記載する）を出力する。前処理は、階調特性変換（γカーブ）、空間フィルタ処理、及び色空間変換を含む。

記憶部２２０は、複数のカラーチャネルに対応する複数のディザマトリクス２２１を記憶している。つまり、記憶部２２０は、複数のカラーチャネルの各々に専用のディザマトリクスを記憶している。本実施の形態では、記憶部２２０は、ＲＧＢ画像を色空間変換によりＣＭＹＫ画像に変換するため、４チャネル分のディザマトリクス（Ｃディザマトリクス、Ｍディザマトリクス、Ｙディザマトリクス、及びＫディザマトリクス）を記憶している。

画像処理部２３０は、複数のカラーチャネルを有する原画像２１Ａをカラーチャネル毎に及び画素毎に二値化して、複数のカラーチャネルを有する二値画像２２を生成する。具体的には、第１の二値化部２３１は、複数のカラーチャネルの各々について、原画像２１Ａ内の領域を二値化する。このとき、第１の二値化部２３１は、複数のカラーチャネルの各々について、当該カラーチャネルに対応するディザマトリクスを用いて領域を二値化する。そして、算出部２３２は、複数のカラーチャネルの各々について、二値化された領域の階調を表す値を注目画素の二値化閾値として算出する。さらに、第２の二値化部２３３は、複数のカラーチャネルの各々について、当該カラーチャネルの二値化閾値を用いて、注目画素の階調値を二値化する。

印刷部２４０は、画像処理部２３０により生成された複数のカラーチャネルを有する二値画像２２を用紙に印刷する。例えば、印刷部２４０は、複数色のトナー又は複数色インクを用紙に定着させることにより、複数色の多数のドットを用紙に形成する。このように複数色の多数のドットが用紙に形成されることにより、複数のカラーチャネルを有する二値画像２２が用紙に印刷される。

［２−２．印刷装置による処理の流れ］
次に、図８Ａを参照しながら、実施の形態２に係る印刷装置２００による処理の流れについて説明する。図８Ａは、実施の形態２に係る印刷装置２００による処理（印刷方法）を示すフローチャートである。

まず、取得部１１０は、例えば外部の情報端末から送信されてきた、複数チャネルのカラー画像である原画像２１を取得する（Ｓ１）。その後、前処理部２１５は、原画像２１に対して階調特性変換（γカーブ）（Ｓ２）及び空間フィルタ処理（Ｓ３Ａ）、色空間変換（Ｓ１３Ｂ）をこの順に実行する。

ここで、印刷モードが所定の印刷モード（すなわち、複数種類のディザリングを組合せて用いる印刷モード）である場合には（Ｓ４でＹＥＳ）、画像処理部２３０は、複数種類のディザリングを組合せて用いて二値画像２２を生成する（Ｓ１５）。その後、印刷部１４０は、画像処理部２３０により生成された二値画像２２を用紙に印刷する（Ｓ６）。

一方、印刷モードが所定の印刷モードでない場合には（Ｓ４でＮＯ）、画像処理部２３０は、従来と同様のディザリングにより二値画像を生成する（Ｓ７）。例えば、画像処理部２３０は、誤差拡散ディザリングにより二値画像を生成する。そして、印刷部１４０は、画像処理部２３０により生成された二値画像を用紙に印刷する（Ｓ６）。

ここで、ステップＳ１５の二値画像の生成処理の詳細について図８Ｂを参照しながら説明する。図８Ｂは、実施の形態２に係る画像処理部２３０による処理（画像処理方法）を示すフローチャートである。

原画像サイズ（Ｉｘ，Ｉｙ）が取得された後（Ｓ１０１）、画像処理部２３０は、複数のカラーチャネルの中から、未選択のカラーチャネルを選択する（Ｓ２０１）。その後、画像処理部２３０は、選択されたカラーチャネルについて、実施の形態１と同様に画像処理を行うことで（Ｓ１０２〜Ｓ１１４）、選択されたカラーチャネルの二値画像を生成する。

ステップＳ１０３において、ｊがＩｙ以上である場合（Ｓ１０３のＮＯ）、画像処理部２３０は、すべてのカラーチャネルがステップＳ２０１において選択されたか否かを判定する（Ｓ２０２）。ここで、すべてのカラーチャネルがステップＳ２０１において既に選択された場合（Ｓ２０２のＹＥＳ）、処理を終了する。一方、ステップＳ２０１においていずれかのカラーチャネルがまだ選択されていない場合（Ｓ２０２のＮＯ）、ステップＳ２０１に戻る。

［２−３．効果］
以上のように、本実施の形態に係る画像処理部２３０によれば、原画像がカラー画像である場合も二値画像の画質を向上させることができる。

また、本実施の形態に係る画像処理部２３０によれば、二値化閾値をカラーチャネルごとに算出することができる。したがって、カラーチャネルに適した二値化閾値を用いて原画像を二値化することができ、カラー画像の二値化において二値画像の画質を向上させることができる。

また、本実施の形態に係る画像処理部２３０によれば、各カラーチャネルに専用のディザマトリクスを用いて領域を二値化することができる。したがって、カラーチャネルに適した領域の二値化を行うことでき、カラー画像の二値化において二値画像の画質を向上させることができる。

ここで、実施の形態２に係るディザリングによる二値画像２２の画質の向上について、図９を用いて説明する。図９は、従来の誤差拡散ディザリングによる二値画像の平均誤差値と本実施の形態に係るディザリングによる二値画像の平均誤差値とを示す図である。ここでは、従来の誤差拡散ディザリングとして、フロイド-スタインバーグ・ディザリングを用いている。平均誤差値は、原画像のＲＧＢの階調値と二値画像のＲＧＢの階調値との差分の標準偏差である。

図９に示すように、いずれの画像においても、従来のディザリングの平均誤差値よりも本実施の形態に係るディザリングの平均誤差値が小さい。つまり、本実施の形態に係る画像処理部２３０は、二値画像の画質を従来の誤差拡散ディザリングよりも向上させることができる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３では、原画像がカラー画像である場合に、複数のカラーチャネルで共通の二値化閾値を用いて、カラーチャネルごとに原画像を二値化する点が、上記実施の形態１及び２と異なる。以下に、上記実施の形態１及び２と異なる点を中心に説明する。なお、本実施の形態において、上記実施の形態１及び２と実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

［３−１．印刷装置の機能構成］
図７を参照しながら、実施の形態３に係る印刷装置３００の機能構成について説明する。本実施の形態に係る印刷装置３００は、取得部１１０と、前処理部２１５と、記憶部１２０と、第１の二値化部３３１、算出部３３２及び第２の二値化部３３３を含む画像処理部３３０と、印刷部２４０と、を備える。

画像処理部３３０は、複数のカラーチャネルを有する原画像２１Ａを画素毎に二値化することにより、複数のカラーチャネルを有する二値画像３２を生成する。具体的には、第１の二値化部３３１は、複数のカラーチャネルのうちのいずれかのカラーチャネルについて、注目画素を含む領域を配列ディザリングにより二値化する。算出部３３２は、二値化された領域に含まれる暗側の階調を有する画素の数に基づいて領域の階調を表す値を、複数のカラーチャネルに共通の二値化閾値として算出する。さらに、第２の二値化部３３３は、複数のカラーチャネルの各々について、複数のカラーチャネルで共通の二値化閾値を用いて、注目画素の階調値を誤差拡散ディザリングにより二値化する。

［３−２．印刷装置による処理の流れ］
図１０〜図１２を参照しながら、実施の形態３に係る印刷装置３００による処理の流れについて説明する。図１０は、実施の形態３に係る画像処理部３３０による処理（画像処理方法）を示すフローチャートである。

図１０に示すように、画像処理部３３０は、まず、原画像２１Ａ内の各画素について、複数のカラーチャネルで共通の二値化閾値を算出する（Ｓ３０１）。そして、画像処理部３３０は、複数のカラーチャネルの各々について、算出された共通の二値化閾値を用いて原画像２１Ａ内の各画素の階調値を二値化する（Ｓ３０２）。

ここで、図１０のステップＳ３０１の二値化閾値の算出処理について図１１を参照しながら詳細に説明する。図１１は、実施の形態３に係る二値化閾値の算出処理の詳細を示すフローチャートである。

原画像サイズ（Ｉｘ，Ｉｙ）が取得された後（Ｓ１０１）、画像処理部３３０は、複数のカラーチャネルのいずれかを選択する（Ｓ３１１）。例えば、画像処理部３３０は、予め定められたカラーチャネルを選択する。その後、画像処理部３３０は、選択されたカラーチャネルについて、ステップＳ１０２〜Ｓ１０７、Ｓ１１３、Ｓ１１４の処理を行うことで、注目画素の二値化閾値ＴＨｅ（ｉ，ｊ）を算出する。ここで算出された二値化閾値が複数のカラーチャネルで共用される。

次に、図１０のステップＳ３０２の二値化処理について図１２を参照しながら詳細に説明する。図１２は、実施の形態３に係る二値化処理の詳細を示すフローチャートである。

画像処理部３３０は、実施の形態２と同様に、複数のカラーチャネルの中から、未選択のカラーチャネルを選択する（Ｓ２０１）。その後、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４、Ｓ１０８の処理が行われた後に、第２の二値化部３３３は、加算結果（Ｄｎ（ｉ，ｊ）＋Ｅｄｎ（ｉ，ｊ））を、複数のカラーチャネルで共通の二値化閾値ＴＨｅ（ｉ，ｊ）と比較する（Ｓ３２１）。その後、ステップＳ１１０〜Ｓ１１４、Ｓ２０２の処理が行われる。

［３−３．効果］
以上のように、本実施の形態に係る画像処理部３３０によれば、複数のカラーチャネルで共通の二値化閾値を算出することができる。したがって、二値化閾値の算出処理の負荷を軽減することができ、処理の高速化を図ることができる。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４では、ディザマトリクスにノイズ成分が重畳される点が、上記実施の形態１〜３と異なる。以下に、上記実施の形態１〜３と異なる点を中心に説明する。なお、本実施の形態において、上記実施の形態１〜３と実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

［４−１．印刷装置の機能構成］
図１を参照しながら、実施の形態４に係る印刷装置４００の機能構成について説明する。本実施の形態に係る印刷装置４００は、取得部１１０と、前処理部１１５と、記憶部１２０と、第１の二値化部４３１、算出部１３２及び第２の二値化部１３３を含む画像処理部４３０と、印刷部２４０と、を備える。

画像処理部４３０は、多階調の原画像１１Ａを画素毎に二値化して、二値画像１２を生成する。このとき、原画像１１Ａ内の注目画素を含む領域の二値化に、ノイズ成分が重畳されたディザマトリクスが用いられる。

具体的には、第１の二値化部４３１は、ディザマトリクス１２１にノイズ成分を重畳する。そして、第１の二値化部４３１は、ノイズ成分が重畳されたディザマトリクスを用いて、注目画素を含む領域を二値化する。

ノイズ成分は、例えば、一様乱数である。つまり、ノイズ成分は、連続一様分布に従って与えられる乱数である。具体的には、ノイズ成分は、例えば０を中心とする区間（例えば−２以上２以下）内で同じ確率で与えられる乱数である。

また、ノイズ成分は、正規乱数であってもよい。つまり、ノイズ成分は、正規分布に従って与えられる乱数である。具体的には、ノイズ成分は、例えば平均μ（例えばμ＝０）及び分散σ²（例えばσ²＝１）で定義される正規分布Ｎ（μ，σ²）に従う確率で与えられる乱数である。

［４−２．印刷装置による処理の流れ］
図１３を参照しながら、実施の形態４に係る印刷装置４００による処理の流れについて説明する。図１３は、実施の形態４に係る画像処理部４３０による処理（画像処理方法）を示すフローチャートである。

注目画素のために領域が設定された後（Ｓ１０５）、第１の二値化部４３１は、ディザマトリクス１２１にノイズ成分を重畳する（Ｓ４０１）。具体的には、第１の二値化部４３１は、例えば、原画像、領域又は注目画素に応じたノイズ成分をディザマトリクス１２１に重畳する。例えば、第１の二値化部４３１は、注目画素の位置を示す値（例えばｉ＋ｊ）を乱数種（random seed）として用いてノイズ成分を生成する。また例えば、第１の二値化部４３１は、原画像１１Ａの代表画素（例えば左上隅の画素）の階調値を乱数種として用いてノイズ成分を生成してもよい。

その後、ノイズ成分が重畳されたディザマトリクスを用いて領域が二値化され（Ｓ１０６）、ステップＳ１０７〜Ｓ１１４が実行される。

［４−３．効果］
以上のように、本実施の形態に係る画像処理部４３０によれば、ノイズ成分が重畳されたディザマトリクスを用いて領域を二値化することができ、より適切な二値化閾値を算出することができる。その結果、二値画像の画質を向上させることができる。

（他の実施の形態）
以上、本発明の各実施の形態に係る画像処理装置の一例である印刷装置について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の１つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

例えば、上記各実施の形態では、第１のディザリング及び第２のディザリングは、それぞれ、配列ディザリング及び誤差拡散ディザリングであったが、これに限定されない。例えば、第１のディザリングは、平均ディザリング、無作為ディザリング又はパターンディザリングであってもよい。また、第２のディザリングは、第１のディザリングと異なるディザリング、かつ、二値化閾値を用いるディザリングであればよい。例えば、第２のディザリングは、平均ディザリング又は無作為ディザリングであってもよい。

なお、上記各実施の形態において、領域及びディザマトリックスの大きさは、経験的又は実験的に予め定められればよい。二値化閾値（領域の平均階調値）がとり得る値の数は、領域の大きさに依存する。つまり、二値化閾値がとり得る値の数は、領域の画素数に１を加算した数と一致する。具体的には、例えば図３及び図４Ａに示すような領域１７及びディザマトリクス１２１が用いられる場合、二値化閾値がとり得る値は、「０」、「２８」、「５７」、「８５」、「１１３」、「１４２」、「１７０」、「１９８」、「２２７」及び「２５５」であり、その数は「１０（＝９＋１）」である。したがって、領域が大きいほど、二値化閾値としてとり得る値の数が増加し、二値化閾値の精度が向上する。つまり、領域が大きいほど、二値画像の画質が向上するが、処理負荷も増大してしまう。したがって、領域及びディザマトリクスの大きさは、画質の向上と処理負荷とのバランスに基づいて、経験的及び実験的に予め定められればよい。

なお、上記実施の形態２において、複数のカラーチャネルの各々に専用のディザマトリクスが用いられていたが、これに限らない。例えば、複数のカラーチャネルで共通のディザマトリクスが用いられてもよい。また、複数のカラーチャネルのうちの一部のカラーチャネルで専用のディザマトリクスが用いられ、残りのカラーチャネルで共通のディザマトリクスが用いられてもよい。これによれば、ディザマトリクスの数を削減することができ、ディザマトリクスのための記憶領域を減らすことができる。

なお、上記各実施の形態では、暗側の階調値が明側の階調値よりも大きい場合について説明したが、逆であってもよい。つまり、暗側の階調値が明側の階調値よりも小さくてもよい。

また、上記各実施の形態では、画像処理装置が印刷装置に適用される場合について説明したが、これに限定されない。画像処理装置は、スマートフォン、タブレットコンピュータなどの情報端末に適用されてもよい。この場合、生成された二値画像は、印刷装置に出力されてもよいし、表示部に表示されてもよい。

また、上記の画像処理部は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムとして構成されても良い。ＲＡＭまたはハードディスクドライブには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、画像処理部は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。

さらに、上記の画像処理部を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Large Scale Integration：大規模集積回路）から構成されているとしても良い。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、例えば、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムを含む。この場合、ＲＯＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。

また、集積回路は、ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を利用してもよい。

さらにまた、上記の画像処理部を構成する構成要素の一部または全部は、画像処理装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしても良い。ＩＣカードまたはモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカードまたはモジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしても良い。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、ＩＣカードまたはモジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしても良い。

また、本発明は、上記に示す方法であるとしても良い。また、本発明は、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしても良いし、上記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしても良い。

さらに、本発明は、上記コンピュータプログラムまたは上記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしても良い。また、これらの非一時的な記録媒体に記録されている上記デジタル信号であるとしても良い。

また、本発明は、上記コンピュータプログラムまたは上記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしても良い。

また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムに従って動作するとしても良い。

また、上記プログラムまたは上記デジタル信号を上記非一時的な記録媒体に記録して移送することにより、または上記プログラムまたは上記デジタル信号を上記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしても良い。

本発明に係る画像処理装置は、例えばインクジェットプリンタ又はレーザプリンタ等の印刷装置及びスマートフォン又はタブレットコンピュータ等の情報端末に適用することができる。

１１、１１Ａ、２１、２１Ａ 原画像
１６ 注目画素
１７ 領域
１８ 二値化された領域
１２、２２、３２ 二値画像
１００、２００、３００、４００ 印刷装置
１１０ 取得部
１１５、２１５ 前処理部
１２０、２２０ 記憶部
１２１ ディザマトリクス
１３０、２３０、３３０、４３０ 画像処理部
１３１、２３１、３３１、４３１ 第１の二値化部
１３２、２３２、３３２ 算出部
１３３、２３３、３３３ 第２の二値化部
１４０、２４０ 印刷部
２２１ 複数のディザマトリクス
２２１Ｒ Ｒディザマトリクス
２２１Ｇ Ｇディザマトリクス
２２１Ｂ Ｂディザマトリクス

Claims (12)

1. 多値画像における特定画素を含む所定領域を、第１閾値に基づいて二値化する第１画像処理部と、
   二値化された前記所定領域に含まれる画素数情報に基づいて第２閾値を決定する決定部と、
   前記第２閾値に基づいて、前記特定画素を二値化する第２画像処理部と、を備える
   画像処理装置。
2. 前記画素数情報は、前記二値化された領域に含まれる所定階調値に基づいて決定される
   請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記所定階調値は、前記二値化された領域に含まれる暗側又は明側の階調値を含む
   請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記画素数情報は、前記所定階調値を有する画素の数に基づいて決定される
   請求項２に記載の画像処理装置。
5. 前記画素数情報は、前記所定階調値と前記画素の数との乗算に基づいて決定される
   請求項４に記載の画像処理装置。
6. 前記第２閾値は、
   前記二値化された領域の階調を多階調で表した場合における、前記二値化された領域の平均階調値である
   請求項１に記載の画像処理装置
7. 前記第１閾値は、所定の大きさのディザマトリクスに基づいて決定される
   請求項１に記載の画像処理装置。
8. 前記多値画像は、前記多値画像に含まれる画素値毎に複数の色成分を有し
   前記第１閾値は、前記複数の色成分に対応する複数のディザマトリクスに基づいて決定される
   請求項７に記載の画像処理装置。
9. 前記第２閾値は、前記複数の色成分の各々について、二値化された前記所定領域に含まれる画素数情報に基づいて決定される
   請求項８に記載の画像処理装置。
10. 前記ディザマトリクスは所定のノイズ成分を含む
    請求項７に記載の画像処理装置。
11. 前記第２画像処理部は、
    前記特定画素の階調値に所定の誤差拡散値を適用した値と、前記第２閾値とに基づいて、前記特定画素の階調値を二値化する、
    請求項１に記載の画像処理装置。
12. 前記第２画像処理部は、
    前記特定画素の階調値に所定の誤差拡散値を適用した値と前記第２閾値との比較に基づいて前記特定画素の階調値を二値化する
    請求項７に記載の画像処理装置。