JP2019176406A

JP2019176406A - 画像処理装置

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Publication number: JP2019176406A
Application number: JP2018064954A
Authority: JP
Inventors: 敏明六尾; Toshiaki Mutsuo
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2038-03-29
Also published as: CN110321087B; JP6836726B2; US20190306369A1; CN110321087A; US10742838B2

Abstract

【課題】低コストで、網点ドットの集中と網点の分散的な成長とを両立する画像処理装置を得る。【解決手段】多階調ディザ処理部３３は、対象画像に対して多階調ディザ処理を実行する。スクリーン処理部３４は、多階調ディザ処理を実行した後の対象画像に対してＦＭスクリーン処理を実行する。そして、多階調ディザ処理部３３は、多階調ディザ処理において、（ａ）対象画像の各画素を順番に注目画素として選択し、（ｂ）単位マトリクスにおける各局所画素位置群に対応する変換特性で、注目画素の画素値を、最小階調値、最大階調値、および注目画素の画素値に対応する中間階調値のいずれかに変換し、変換特性で得られた画素値を単位マトリクスにおける各画素の画素値とする。【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置に関するものである。

多階調の画像に対してハーフトーニングを行う処理として、ＡＭスクリーン処理とＦＭスクリーン処理とがある。ＡＭスクリーン処理は、表現すべき階調値に応じて網点ドットのサイズを変化させ、ＦＭスクリーン処理は、表現すべき階調値に応じて網点ドットの密度を変化させる。

ＡＭスクリーン処理は、例えば組織的ディザ法などで実現可能である。また、ＦＭスクリーン処理は、例えば誤差拡散法、平均誤差最小法などで実現可能である。

誤差拡散法において、粒状性などの画質改善のために、量子化閾値を周期的に変調させて、網点ドットをクラスター化する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、一般的に、組織的ディザ法の演算処理時間は誤差拡散法の演算処理時間より短い。そのため、組織的ディザ法で誤差拡散法のような高品質な網点表現を得ようとするブルーノイズマスク法などが提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００３−１８９０９９号公報特開２００２−４４４４５号公報

上述のように、誤差拡散法におけるクラスター化の技術では、量子化閾値を強制的に振幅変調させているため、拡散すべき誤差が大きくなると、網点ドットが集中しなくなることがある。

また、上述のように組織的ディザ法で高品質な網点表現を得ようとすると、閾値マトリクスのサイズが非常に大きくなってしまい、ハーフトーニングの演算処理時に閾値マトリクスを記憶させておくために大きな記憶領域が必要になってしまう。

例えば、高速なＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）に閾値マトリクスを記憶させ、ＳＲＡＭから閾値マトリクスを読み出してハーフトーニングを行う場合、大容量のＳＲＡＭが必要となり、装置のコストが高くなってしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、低コストで、網点ドットの集中と網点の分散的な成長とを両立する画像処理装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像処理装置は、対象画像に対して多階調ディザ処理を実行する多階調ディザ処理部と、前記多階調ディザ処理を実行した後の前記対象画像に対してＦＭスクリーン処理を実行するスクリーン処理部とを備える。そして、前記多階調ディザ処理部は、前記多階調ディザ処理において、（ａ）前記対象画像の各画素を順番に注目画素として選択し、（ｂ）単位マトリクスにおける各局所画素位置群に対応する変換特性で、前記注目画素の画素値を、最小階調値、最大階調値、および前記注目画素の画素値に対応する中間階調値のいずれかに変換し、前記変換特性で得られた画素値を前記単位マトリクスにおける各画素の画素値とする。

本発明によれば、低コストで、網点ドットの集中と網点の分散的な成長とを両立する画像処理装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置を備えた画像形成装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１における多階調ディザ処理部３３により使用される単位マトリクスの一例を示す図である。図３は、図１における多階調ディザ処理部３３により使用される変換特性の一例を示す図である。図４は、図２に示す単位マトリクス１０１および図３に示す変換特性に基づく多階調ディザ処理を説明する図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置を備えた画像形成装置の構成を示すブロック図である。図１に示す画像形成装置１は、複合機である。ただし、画像形成装置１は、プリンター、コピー機などでもよい。

この画像形成装置１は、印刷装置１１と、画像読取装置１２と、ファクシミリ装置１３と、画像処理装置１４とを備える。

印刷装置１１は、ラスター画像データに基づいて原稿画像を印刷する内部装置である。印刷装置１１は、例えば、画像処理装置１４により画像処理を実行された画像データに基づいて原稿画像を印刷する。

画像読取装置１２は、イメージセンサーで原稿から原稿画像を光学的に読み取り、原稿画像の画像データを生成する内部装置である。

ファクシミリ装置１３は、送信すべき原稿画像の画像データからファクシミリ信号を生成し所定の通信路を介して送信するとともに、ファクシミリ信号を所定の通信路を介して受信し画像データに変換する内部装置である。

画像処理装置１４は、画像読取装置１２、ファクシミリ装置１３などで生成された画像データに対して各種画像処理を行う。例えば、画像処理装置１４は、多階調の原画像に対してハーフトーニングを行う。

画像処理装置１４は、演算処理装置２１と記憶装置２２とを有する。演算処理装置２１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やマイクロコンピューターなどを備え、ＡＳＩＣ、マイクロコンピューターなどによって各種処理部として動作する。記憶装置２２は、フラッシュメモリーなどの不揮発性の記憶装置であり、演算処理装置２１用のプログラム、データなどを記憶している。

ここでは、演算処理装置２１は、制御部３１、階調補正部３２、多階調ディザ処理部３３、およびスクリーン処理部３４として動作する。

制御部３１は、印刷装置１１、画像読取装置１２、ファクシミリ装置１３などの内部装置を制御するとともに、階調補正部３２、多階調ディザ処理部３３、およびスクリーン処理部３４に、対象画像（ここでは、印刷すべき画像の原画像であって多階調の画像）に対する所定の処理を実行させる。

階調補正部３２は、対象画像の階調値を補正する。ここでは、印刷装置１１の階調特性に応じて、画像データにおける階調値の特性に対して、印刷物の階調がリニアになるように、対象画像の階調値が補正される。例えば、階調補正部３２は、ルックアップテーブルを備え、ルックアップテーブルを参照してガンマ補正を行い、補正前の階調値から補正後の階調値を得る。

多階調ディザ処理部３３は、対象画像（ここでは上述の階調補正後の対象画像）に対して多階調ディザ処理を実行する。

具体的には、多階調ディザ処理部３３は、多階調ディザ処理において、（ａ）対象画像の各画素を順番に注目画素として選択し、（ｂ）単位マトリクスにおける各局所画素位置群に対応する変換特性で、注目画素の画素値を、最小階調値、最大階調値、および注目画素の画素値に対応する中間階調値のいずれかに変換し、その変換特性で得られた画素値を単位マトリクスにおける各画素の画素値とする。

つまり、元の画像の多階調の画素値が、単位マトリクスにおける複数の画素の画素値（最小階調値、最大階調値、および上述の中間階調値による多階調）に変換される。

上述の変換特性は、各局所画素位置群に対応する２つの閾値を有し、（ａ）注目画素の画素値が２つの閾値の一方の閾値より低い場合、注目画素の画素値を最小階調値へ変換し、（ｂ）注目画素の画素値が２つの閾値の他方の閾値より高い場合、注目画素の画素値を最大階調値へ変換し、（ｃ）注目画素の画素値が一方の閾値と他方の閾値との間である場合、注目画素の画素値を中間階調値に変換する。

図２は、図１における多階調ディザ処理部３３により使用される単位マトリクスの一例を示す図である。図３は、図１における多階調ディザ処理部３３により使用される変換特性の一例を示す図である。図４は、図２に示す単位マトリクス１０１および図３に示す変換特性に基づく多階調ディザ処理を説明する図である。

図２に示す単位マトリクス１０１は、横６画素で縦３画素のサイズを有し、Ｐ１〜Ｐ６の局所画素位置群を設定されており、局所画素位置群Ｐ１〜Ｐ６に対して、それぞれ、図３に示すような変換特性（連続的な）が設定されている。各変換特性は、連続的な特性である。

局所画素位置群Ｐ２の変換特性は、閾値ＴＨ１，ＴＨ２を有し、閾値ＴＨ１，ＴＨ２の間については線形特性を有し、局所画素位置群Ｐ３の変換特性は、閾値ＴＨ２，ＴＨ３を有し、閾値ＴＨ２，ＴＨ３の間については線形特性を有し、局所画素位置群Ｐ４の変換特性は、閾値ＴＨ３，ＴＨ４を有し、閾値ＴＨ３，ＴＨ４の間については線形特性を有し、局所画素位置群Ｐ５の変換特性は、閾値ＴＨ４，ＴＨ５を有し、閾値ＴＨ４，ＴＨ５の間については線形特性を有する。ここで、閾値ＴＨ１〜ＴＨ５の数は、局所画素位置群Ｐｉの分類数（ここでは６）より１だけ小さく、閾値ＴＨ１〜ＴＨ５は、０（最低階調値）＜ＴＨ１＜ＴＨ２＜ＴＨ３＜ＴＨ４＜ＴＨ５＜２５５（最高階調値）という関係を有する。なお、局所画素位置群Ｐ１の変換特性は、０（最低階調値）と閾値ＴＨ１と間については線形特性を有し、局所画素位置群Ｐ６の変換特性は、閾値ＴＨ５と２５５（最高階調値）と間については線形特性を有する。

図２に示す単位マトリクス１０１および図３に示す変換特性に基づく多階調ディザ処理によって、図４に示すように、原画像の画素値に応じた濃度パターンの画素群が生成される。

さらに、例えば、多階調ディザ処理部３３は、上述の閾値（例えば、図３における閾値ＴＨ１〜ＴＨ５）をＳＲＡＭ上に展開し、ＳＲＡＭ上の閾値を参照しつつ、高速に、注目画素の画素値の変換を実行する。

さらに、多階調ディザ処理部３３は、注目画素の画素値が最小階調値および最大階調値のいずれでもない場合、上述の変換特性で、単位マトリクスにおける局所画素位置群のうちのいずれか１つの局所画素位置群（図２では、Ｐ１〜Ｐ６のいずれか１つ）の画素値を中間階調値とし、単位マトリクスにおける残りの局所画素位置群の画素値を最小階調値および最大階調値のいずれかとする。

なお、多階調ディザ処理部３３は、注目画素の画素値が最小階調値である場合、上述の変換特性で、単位マトリクスにおけるすべての局所画素位置群の画素値を最小階調値とし、注目画素の画素値が最大階調値である場合、上述の変換特性で、単位マトリクスにおけるすべての局所画素位置群の画素値を最大階調値とする。

また、多階調ディザ処理部３３は、複数の変換特性（ここでは、上述のすべての変換特性に対応する閾値のセット）から、注目画素の属性（写真属性、文字属性など）に対応する変換特性を選択し、選択した変換特性で、注目画素の画素値を、最小階調値、最大階調値、および注目画素の画素値に対応する中間階調値のいずれかに変換し、その変換特性で得られた画素値を単位マトリクスにおける各画素の画素値とするようにしてもよい。さらに、階調補正部３２は、複数のルックアップテーブルから、その注目画素の属性に対応するルックアップテーブルを選択し、選択してルックアップテーブルでガンマ補正を行うようにしてもよい。

スクリーン処理部３４は、上述の多階調ディザ処理を実行した後の対象画像に対してＦＭスクリーン処理を実行する。ここでは、スクリーン処理部３４は、ＦＭスクリーン処理として、例えば、誤差拡散法によるハーフトーニング、平均誤差最小法によるハーフトーニングなどを実行する。

次に、上記画像処理装置１４の動作について説明する。

制御部３１が対象画像を取得すると、まず、階調補正部３２が、対象画像に対して、上述のように階調補正を行う。

次に、多階調ディザ処理部３３は、階調補正後の対象画像に対して、多階調ディザ処理を実行する。これにより、連続的に画素値が変化しつつＡＭスクリーン状にドットが成長していく。

そして、スクリーン処理部３４は、多階調ディザ処理後の対象画像に対して、ＦＭスクリーン処理を実行する。このとき、多階調ディザ処理後の対象画像において、最大階調値の画素の画素値は、ＦＭスクリーン処理後も最大階調値であり、最小階調値の画素の画素値は、ＦＭスクリーン処理後も最小階調値であり、中間階調値の画素の画素値は、ＦＭスクリーン処理で量子化（例えば２値化や１６値化）される。

これにより、多階調ディザ処理によってＡＭスクリーン状にドット群の核が形成され、ＦＭスクリーン処理によってＦＭスクリーン状にドット群の外縁が成長していく。

以上のように、上記実施の形態によれば、多階調ディザ処理部３３は、対象画像に対して多階調ディザ処理を実行する。スクリーン処理部３４は、多階調ディザ処理を実行した後の対象画像に対してＦＭスクリーン処理を実行する。そして、多階調ディザ処理部３３は、多階調ディザ処理において、（ａ）対象画像の各画素を順番に注目画素として選択し、（ｂ）単位マトリクスにおける各局所画素位置群に対応する変換特性で、注目画素の画素値を、最小階調値、最大階調値、および注目画素の画素値に対応する中間階調値のいずれかに変換し、変換特性で得られた画素値を単位マトリクスにおける各画素の画素値とする。

これにより、低コストで、網点ドットの集中と網点の分散的な成長とが両立される。つまり、上述の閾値といった変換特性のパラメーターの値を単位マトリクスの局所画素位置群ごとに設定するだけでよく、比較的高価なＳＲＡＭの容量が少なくて済み、さらに、中間階調部分においてはＡＭスクリーンの特徴が有意となり、ハイライト部分およびシャドウ部分においてＦＭスクリーンの特徴が有意となり、良好な画質が得られる。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

例えば、上記実施の形態において、注目画素の属性が文字属性である場合には、画像処理装置１４は、多階調ディザ処理を実行せず、ＦＭスクリーン処理を実行し、注目画素の属性が写真属性である場合には、画像処理装置１４は、多階調ディザ処理およびＦＭスクリーン処理を実行するようにしてもよい。

また、上記実施の形態において、多階調ディザ処理部３３またはスクリーン処理部３４は、単位マトリクスにおける各画素の画素値が中間階調値とされた場合、単位マトリクスにおける各画素の画素値に乱数を加算するようにしてもよい。これにより、テクチャーバンディングが抑制される。

本発明は、例えば、画像形成装置に適用可能である。

１４画像処理装置
３３多階調ディザ処理部
３４スクリーン処理部

Claims

対象画像に対して多階調ディザ処理を実行する多階調ディザ処理部と、
前記多階調ディザ処理を実行した後の前記対象画像に対してＦＭスクリーン処理を実行するスクリーン処理部とを備え、
前記多階調ディザ処理部は、前記多階調ディザ処理において、（ａ）前記対象画像の各画素を順番に注目画素として選択し、（ｂ）単位マトリクスにおける各局所画素位置群に対応する変換特性で、前記注目画素の画素値を、最小階調値、最大階調値、および前記注目画素の画素値に対応する中間階調値のいずれかに変換し、前記変換特性で得られた画素値を前記単位マトリクスにおける各画素の画素値とすること、
を特徴とする画像処理装置。
前記変換特性は、前記局所画素位置群に対応する２つの閾値を有し、（ａ）前記注目画素の画素値が前記２つの閾値の一方の閾値より低い場合、前記注目画素の画素値を前記最小階調値へ変換し、（ｂ）前記注目画素の画素値が前記２つの閾値の他方の閾値より高い場合、前記注目画素の画素値を前記最大階調値へ変換し、（ｃ）前記注目画素の画素値が前記一方の閾値と前記他方の閾値との間である場合、前記注目画素の画素値を前記中間階調値に変換することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
前記多階調ディザ処理部は、前記注目画素の画素値が前記最小階調値および前記最大階調値のいずれでもない場合、前記変換特性で、前記単位マトリクスにおける局所画素位置群のうちのいずれか１つの局所画素位置群の画素値を前記中間階調値とし、前記単位マトリクスにおける残りの局所画素位置群の画素値を前記最小階調値および前記最大階調値のいずれかとすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像処理装置。
前記多階調ディザ処理部は、前記注目画素の属性に対応する変換特性を選択し、選択した前記変換特性で、前記注目画素の画素値を、最小階調値、最大階調値、および前記注目画素の画素値に対応する中間階調値のいずれかに変換し、前記変換特性で得られた画素値を前記単位マトリクスにおける各画素の画素値とすることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
前記注目画素の属性が文字属性である場合には、前記多階調ディザ処理を実行せず、前記ＦＭスクリーン処理を実行し、
前記注目画素の属性が写真属性である場合には、前記多階調ディザ処理および前記ＦＭスクリーン処理を実行すること、
を特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
前記多階調ディザ処理部または前記スクリーン処理部は、前記単位マトリクスにおける各画素の画素値が前記中間階調値とされた場合、前記単位マトリクスにおける各画素の画素値に乱数を加算することを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の画像処理装置。