JP2021077978A - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

画像処理装置、画像処理方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】デジタル画像をより高品位なハーフトーン画像に変換する。【解決手段】入力画像における着目画素に対する量子化値を、所定の閾値マトリクスを用いて導出する。そして、入力画像における着目画素を含む所定の参照領域の画素値群と、それに対応する閾値群とに基づいて、当該参照領域におけるドットの数を目標の数にするための補正の方向性を判定する。また、前記画素値群と前記閾値群に基づいて、着目画素をドットオン又はドットオフに変更可能であるか否かを判定する。そして、双方の判定結果に基づいて、前記量子化値を補正する。【選択図】図2

Description

本発明は、デジタル画像をハーフトーン画像に変換する画像処理技術に関する。
コンピュータやデジタルカメラにて生成されたデジタル画像に従って、インクやトナー等の記録材を用いて紙等の記録媒体上に画像を印刷するプリンタが広く利用されている。一般に、デジタル画像を構成する各画素の画素値は、1色当り8ビットや16ビット等の多階調で表現される。一方、プリンタでは、記録剤によるドットのオン/オフによって画像を形成する。そのため、プリンタが出力可能な階調数は、入力されるデジタル画像の階調数よりも低いことが多い。そこで、プリンタでの印刷処理を可能にするために、デジタル画像に対してハーフトーン処理を行って、疑似的にデジタル画像の階調を表現したハーフトーン画像が生成される。
ハーフトーン処理の一種として、閾値マトリクスを用いるディザ処理と呼ばれるものがある。閾値マトリクスは、デジタル画像の各画素に対応する閾値が配置されたマトリクスである。ディザ処理は、デジタル画像を構成する画素毎に、画素値と対応する閾値とを比較することにより各画素の画素値を量子化し、デジタル画像の階調数を低減する。閾値マトリクスを、デジタル画像全体に対してタイル状に繰り返し適用することで、デジタル画像内の全ての画素に対して閾値との比較処理がなされる。
ディザ処理に使われる閾値マトリクスは、大きく2種類に分類される。一つは、大小の閾値が分散して配置されたFM(Frequency Modulation)系閾値マトリクスである。もう1つは、ある位置から順に閾値が大きくなるように配置されたAM(Amplitude Modulation)系閾値マトリクスである。FM系閾値マトリクスを用いたディザ処理にて得られるハーフトーン画像の場合、分散したドットによるドットパターンを有し、単位面積当たりのドットの数によって擬似的に階調を表現する。また、AM系閾値マトリクスを用いたディザ処理にて得られるハーフトーン画像の場合、ドット群が周期的に配置されたドットパターンを有し、ドット群の面積によって擬似的に階調を表現する。いずれの閾値マトリクスも、いわゆる平坦な(一様な濃度の)デジタル画像が入力されたときの、プリンタの出力特性を考慮して、閾値の配置が決められるのが一般的である。
入力されたデジタル画像に対して上記閾値マトリクスを適用してディザ処理を行った結果、所望のドットパターンを表すハーフトーン画像にならない場合がある。例えば、出来上がったハーフトーン画像内の一部の領域において、デジタル画像が表す階調を再現できていなかったり、再現すべき細線に途切れが生じたりしてしまうことがある。これは、入力デジタル画像が表す特徴と適用した閾値マトリクスの特性とが干渉することによって起こる。
このような画質劣化を抑制する技術として、例えば、特許文献1がある。特許文献1では、入力デジタル画像とハーフトーン処理を行って得られたハーフトーン画像データとの差分をまず求める。そして、得られた差分に対して帯域通過フィルタを用いたフィルタ処理を行ってモアレ成分を抽出する。さらに、抽出したモアレ成分に応じて、入力デジタル画像における階調信号とその低周波成分信号とを加重平均することでモアレ除去信号を生成する。そして、モアレ除去信号を網点画像信号に変換することで、モアレ成分を抑制したハーフトーン画像を得ている。
特開平9−238259号公報
上記特許文献1の方法では、モアレの発生を低減することはできるが、ハーフトーン画像内の一部領域において高周波成分が失われてしまうという問題があった。例えば、中濃度のエッジ部から高周波成分が失われると、エッジ部のコントラストが低下して不鮮明になり、結果的に好ましい印刷結果が得られないことになる。
そこで、本開示の技術は、デジタル画像をより高品位なハーフトーン画像に変換することを目的とする。
本開示に係る画像処理装置は、入力画像に対して量子化処理を行ってハーフトーン画像を生成する画像処理装置であって、前記入力画像における着目画素に対する量子化値を、所定の閾値マトリクスを用いて導出する導出手段と、前記入力画像における前記着目画素を含む所定の参照領域の画素値群と、前記閾値マトリクスにおける前記画素値群に対応する閾値群とに基づいて、前記参照領域におけるドットの数を目標数にするための、前記量子化値に対する補正の方向性を判定する第1判定手段と、前記画素値群と前記閾値群に基づいて、前記着目画素におけるドットをオン又はオフに変更可能であるか否かを判定する第2判定手段と、前記第1判定手段での判定結果と、前記第2判定手段での判定結果とに基づいて、前記量子化値を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
本開示の技術によれば、デジタル画像をより高品位なハーフトーン画像に変換することができる。
インクジェット方式のプリンタのハードウェア構成を示すブロック図 (a)は画像処理部の内部構成を示すブロック図、(b)は量子化処理部の内部構成を示すブロック図 入力画像の一例を示す図 閾値マトリクスの一例を示す図 量子化処理部の動作の流れを示すフローチャート 量子化処理部の動作の流れを示すフローチャート
以下、添付図面を参照し、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態において示す構成は一例にすぎず、本開示の技術は図示された構成に限定されるものではない。
[実施形態1]
図1は、本実施形態に係る、インクジェット方式のプリンタのハードウェア構成を示すブロック図である。プリンタ1は、CPU10、RAM11、ROM12、操作部13、表示部14、外部記憶装置15、量子化処理部104、画像形成部17、I/F(インターフェース)部18、バス19を備える。以下、各部について説明する。
CPU10は、後述のRAMやROMに格納されている所定のプログラムを実行することで、プリンタ1全体の動作を制御する。なお、ここではCPU10が装置全体を制御する場合を例に説明するが、複数のハードウェアが処理を分担することにより、装置全体を制御するようにしてもよい。
RAM11は、外部記憶装置15から読み取ったプログラムや各種データ、I/F部18を介して外部から受信した各種データを一時的に記憶する。またRAM11は、CPU10や画像処理部16が所定の処理を実行するためのワークメモリとして使用される。ROM12には、プリンタ1の各部の動作設定を制御するパラメータやブートプログラムなどを格納する。
操作部13は、プリンタ1の筐体上面に設けられたボタン、キーボード、マウスなどにより構成されており、ユーザによる操作を介してユーザ指示を受け付ける。これによりユーザは各種の必要な指示をCPU10に対して入力する。表示部14は、CRTや液晶画面などにより構成されており、CPU10による処理結果を画像や文字などで表示する。なお、表示部14がタッチ操作を検知可能なタッチパネルである場合、表示部14が操作部13の一部として機能することになる。
外部記憶装置15は、HDDやSSDに代表される大容量情報記憶装置である。外部記憶装置15には、OSを含む各種プログラムや不図示のPC等から入力されたデジタル画像のデータなどが保存される。また、様々な処理によって生成される一時的なデータ(入出力される画像データや画像処理部16で使われる閾値マトリクスなど)を保持する。外部記憶装置15に保存されているプログラムやデータは、CPU10の制御の下で適宜読み取られ、RAM11に展開されて、CPU10がこれを実行・処理する。
画像処理部16は、プログラムを実行可能なプロセッサや専用の画像処理回路によって構成される画像処理コントローラである。画像処理部16は、印刷対象として入力されたデジタル画像データを画像形成部17が出力可能な印刷用画像データに変換するため、各種画像処理を実行する。図2(a)は、画像処理部16の内部構成を示すブロック図である。画像処理部16は、画像処理プロセッサ100、カラーマッチング処理部101、色分解処理部102及び量子化処理部103を有する。画像処理プロセッサ100は、所定のプログラムに基づいて、各処理部を制御する。カラーマッチング処理部101は、印刷対象となる多階調の入力デジタル画像における画素毎の色を表す色信号(RGB信号)を、画像形成部17の色再現域に合わせたデバイスRGB信号に変換する。色分解処理部102は、ROM12に用意されている色分解テーブルに基づき、デバイスRGB信号を、画像形成部17で使用される記録材の色(Cyan、Magenta、Yellow、Black)に対応するCMYK信号に変換する。量子化処理部103は、CMYK信号に対し、上述の閾値マトリクスを用いたディザ処理を行い、より少ない階調数のCMYK信号へ変換して、ハーフトーン画像を生成する。なお、画像処理コントローラとしての画像処理部16は、プリンタ1とは独立した画像処理装置であってもよい。
画像形成部17は、量子化処理部103から受け取った印刷用画像としてのハーフトーン画像に従って、記録材としてのインクをノズルから用紙上に吐出することにより画像を形成する。なお、本実施形態ではインクジェット方式のプリンタを例に説明を行うものであるが、トナーを用紙上に定着させることにより画像を形成する電子写真方式のプリンタであってもよく、画像形成の方式は特に限定されない。
I/F部18は、プリンタ1とPC等の外部機器とを接続するための通信インターフェースとして機能する。外部部機器との間は、例えば赤外線、無線LAN、インターネット等を介して接続される。
上記の各部はいずれもバス19に接続され、バス19を介してデータの授受を行う。なお、本実施形態では、画像形成部17がCMYK4色の記録材を用いてフルカラー印刷を行う場合を例に説明を行うこととするが、例えばKだけの記録材を用いてモノクロ印刷を行う場合やCMYK以外の特色を用いた印刷にも同様に適用可能である。
(量子化処理部103の構成)
続いて、量子化処理部103の詳細について説明する。図2(b)は、量子化処理部103の内部構成を示すブロック図である。量子化処理部103は、画素値取得部201、閾値取得部202、量子化値導出部203、補正方向判定部204、補正条件判定部205、量子化値補正部206を有する。
本実施形態では、量子化処理部103に入力される色分解処理後のCMYK各色版に対応する画像(以下、単に「入力画像」と表記)のデータは、画素毎に0〜255いずれかの値を示す8ビットのデータであるものとする。量子化処理部103は、1画素当たり8ビットの入力画像データを、画素毎に“0”か“1”のいずれかの値を有する1ビット2値のハーフトーン画像データ(印刷用画像データ)に変換する。ハーフトーン画像データにおいて、画素値が“0”の画素はドットのオフを、画素値が“1”である画素はドットのオンを表す。ハーフトーン画像データは、入力画像データが表す階調数よりも少ない階調数により擬似的に入力画像データを再現している。
画素値取得部201は、入力画像データにおいて処理対象として着目する画素(以下、「着目画素」と呼ぶ。)の画素値、及び着目画素を含んだその周辺の所定サイズの領域(以下、「参照領域」と呼ぶ。)を構成する複数画素の各画素値を取得する。本実施形態では、注目画素を中心とした3画素×3画素の領域を参照領域とする。ここで、図面を参照して詳しく説明する。図3は入力画像の一例であり、入力画像300における画素302が着目画素であるとしたときの参照領域を太枠301で示している。また、図3は、参照領域301を構成する各画素の画素値を示している。この例の場合、画素値取得部201は、参照領域301に含まれる9個の画素の各画素値(“45”を5個、“225”を4個)を取得することになる。取得した画素値群のデータは、量子化値導出部203、補正方向判定部204、補正条件判定部205に提供される。
閾値取得部202は、着目画素に対応する閾値、及び参照領域に含まれる複数画素に対応する各閾値を、RAM11または外部記憶装置15に保持された閾値マトリクスから取得する。図4は、閾値マトリクスの一例を示している。図4に示す閾値マトリクス400は、16×16サイズのマトリクス内に、それぞれ値の異なる閾値が配置されている。詳細は後述する。閾値取得部202は、閾値マトリクスから上述の参照領域に対応する位置の閾値群を取得する。図4に示す閾値マトリクス400において、符号402の位置が図3の入力画像300における着目画素302に対応する位置の場合、太枠401で示す参照領域内の9個の閾値が取得されることになる。この際、閾値マトリクスが入力画像の幅よりも小さい場合、閾値マトリクスをタイル状に順次展開することで、各着目画素に応じた参照領域に対応する位置の閾値群を取得することができる。取得した閾値群のデータは、量子化値導出部203、補正方向判定部204、補正条件判定部205に提供される。
量子化値導出部203は、予め用意された閾値マトリクスを用いて、着目画素の画素値とそれに対応する位置の閾値とを比較する処理(ディザ処理)を行って、着目画素に対する量子化値Qを導出する。本実施形態では、画素値が閾値よりも大きい場合は量子化値Qを“1”、画素値が閾値以下である場合は量子化値Qを“0”とする。また、使用する閾値マトリクスとしては、例えばブルーノイズ特性を有する閾値マトリクスが考えられる。上述の例では、着目画素の画素値は“45”、それに対応する位置の閾値は“49”であり、画素値が閾値以下となるため、量子化値Qは“0”となる。
補正方向判定部204は、画素値取得部201から提供された参照領域の画素値群と閾値取得部202から提供された閾値群とに基づいて、参照領域においてドットを増減させる場合の方向性を判定する。具体的には、参照領域において、「通常の量子化処理による量子化値の合計値」と、「入力画像における画素値群と閾値マトリクスにおける対応する閾値群との干渉を抑制するように量子化処理を行った場合の量子化値の合計値」との差分値を求める。この場合において、前者の合計値を「参照合計値」と呼び、後者の合計値を「目標合計値」と呼ぶこととする。そして、「目標合計値」から「参照合計値」を差し引いて得られた差分値が正の値であれば、ドットの数が目標数に足りていないので、参照領域内でドットを増加させる方向に量子化値の補正ができることを意味することになる。一方、差分値が負の値であれば、ドットの数が目標数を超過しているので、参照領域内でドットを減少させる方向に量子化値の補正ができることを意味することになる。本実施形態では、「目標合計値」を、参照領域における各画素の画素値の平均値と当該各画素に対応する閾値とをそれぞれ比較して得た量子化値の合計値とする。参照領域における高周波成分が除去された値である平均値と各閾値とを比較することで、入力画像の画素値群と対応する閾値群との干渉が抑制された目標合計値を得ることができる。ここで、図3に示す参照領域301の画素値群301aを処理対象とした場合を例に、差分値をどのように求めるのかを説明する。まず、画素値群301aの各画素値(45,225,45,225,45,225,45,225,45)と、対応する位置の各閾値(117,181,22,221,49,247,75,109,170)とを比較する。比較結果として、9個の量子化値(0,1,1,1,0,0,0,1,0)が得られるので、これらの合計値“4”が、参照合計値となる。次に、画素値群301a内の全画素値の平均値を求め、得られた平均値“125”と、各画素に対応する位置の閾値(117,181,22,221,49,247,75,109,170)とを比較する。比較結果として、9個の量子化値(1,0,1,0,1,0,1,1,0)が得られるので、これらの合計値“5”が、目標合計値となる。この結果、目標合計値“5”から参照合計値“4”を差し引いて、差分値“+1”が得られることになる。上述のとおり、差分値が“+1”の場合は目標とするドット数に対して1個少ない、すなわち、1個のドットを参照領域内で増加させてもよいことを意味することになる。こうして得られた着目画素毎の量子化値の補正(ドットの増減)の方向性を示す判定結果情報は、補正方向情報Dとして、量子化値補正部206に提供される。
補正条件判定部205は、画素値取得部201から提供された参照領域の画素値群と閾値取得部202から提供された閾値群とに基づいて、着目画素におけるドットをオンまたはオフに変更可能であるか否かを判定する。上述の通り、量子化値の導出処理では、画素値が閾値よりも大きい場合に量子化値が“1”、すなわち、ドットがオンとなる。そのため、閾値が大きいほどドットがオンになりにくく、閾値が小さいほどドットがオフになりやすいといえる。そこで、参照領域の各画素に対するディザ処理結果がドットオンとなる位置の閾値の中で、着目画素に対応する閾値が最大であった場合に、着目画素はドットオフに変更可能な画素であると判定する。このような判定結果が得られた場合は、着目画素の量子化値を補正する場合の条件を表す補正条件情報Cとして、ドットをオンからオフに変更可能であることを示す値(ここでは“−1”)が設定される。ここで、オンのドットを対象に判定を行う際には、比較対象とする着目画素を、その画素値が所定値(例えば最大値である“255”や、参照領域内の画素値の中での最大値)よりも小さい場合に限定してもよい。これにより、画素値が所定値より小さい画素だけがドットオフに変更可能な画素として判定され得ることになるため、コントラストを強調することが可能となる。さらに、参照領域内の各画素に対するディザ処理結果がドットオフとなる位置の閾値の中で、着目画素に対応する閾値が最小であった場合に、着目画素をドットオンに変更可能な画素と判定する。このような判定結果が得られた場合は、着目画素の量子化値を補正する場合の条件を表す補正条件情報Cとして、ドットをオフからオンに変更可能であることを示す値(ここでは“+1”)が設定される。ここで、オフのドットを対象に判定を行う際には、比較対象とする着目画素を、その画素値が所定値(例えば最小値である“0”や、参照領域内の画素値の中での最小値)よりも大きい場合に限定してもよい。これにより、画素値が所定値より大きい画素だけがドットオンに変更可能な画素として判定され得るため、コントラストを強調することが可能となる。このように本実施形態では、参照領域内の閾値群に基づいて、最もドットがオンになりにくい画素を、ドットオフに変更可能な画素と判定し、同様に、最もドットがオフになりにくい画素を、ドットオンに変更可能な画素と判定する。このように閾値マトリクス内の閾値群の特性に基づいて着目画素におけるドットのオン/オフを変更可能か否か判定するので、適切なドットパターンを得ることが可能となる。ここで、図3に示す参照領域301の画素値群301aを処理対象とした場合を例に、着目画素におけるドットのオン/オフの変更可否の判定を説明する。いま、着目画素302の画素値302aは“45”であり、それに対応する位置の閾値は“49”なので、ディザ処理結果はドットオフを示す“0”となる。そして、閾値“49”は、参照領域301の画素値群301aに対するディザ処理結果がドットオフとなる位置の閾値の中で最小閾値である。よって、着目画素302はドットオンに変更可能な画素であると判定され、補正条件情報Cとして“+1”が設定される。こうして得られた着目画素毎の量子化値の補正条件を示す補正条件情報Cは、量子化値補正部206に提供される。
量子化値補正部206は、量子化値導出部203による量子化値Q、補正方向判定部204による補正方向情報D、補正条件判定部205による補正条件情報C、に基づいて、着目画素の量子化値を必要に応じて補正する。そして、補正後の量子化値が、着目画素についての最終的な量子化処理結果(1=ドットオン、0=ドットオフ)として出力される。
(量子化処理の流れ)
次に、本実施形態の量子化処理部104の動作について、図5のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明において、記号「S」はステップを意味するものとする。
S501では、入力画像内の全画素のうち着目画素が決定される。続くS502では、画素値取得部201が、S501にて決定された着目画素の画素値、及び当該着目画素を含む参照領域に含まれる複数画素の画素値群を取得する。また、S503では、閾値取得部202が、閾値マトリクスを参照し、着目画素に対応する閾値、及び参照領域に含まれる複数画素に対応する閾値群を取得する。
次に、S504では、量子化値導出部203が、S502にて取得された着目画素の画素値と、S503にて取得された対応する閾値とを比較することにより、着目画素に対する量子化値Qを導出する。
次に、S505では、補正方向判定部204が、S502にて取得された参照領域の画素値群とS503にて取得された対応する閾値群とに基づいて、着目画素の量子化値を補正する場合の方向性を判定する。そして、判定結果に応じた補正方向情報Dを生成する。
次に、S506では、補正条件判定部205が、S502にて取得された参照領域の画素値群とS503にて取得された閾値群とに基づいて、着目画素におけるドットをオンまたはオフに変更可能であるか否かを判定する。そして、判定結果に応じた補正条件情報Cを生成する。
S507以降の各ステップは、量子化値補正部206が、着目画素についての量子化値Q、補正方向情報D及び補正条件情報Cに基づいて、着目画素の量子化値を、ドットオンを表す値で出力するか、ドットオフを表す値で出力するかを決定するための処理となる。
まず、S507では、着目画素の量子化値Qが、ドットオンを表す“1”であるか否かが判定される。量子化値Q=1である場合はS508に進み、量子化値Q=0である場合はS512に進む。
S508では、着目画素についての補正方向情報Dの値が、減少方向を意味する負の値(D<0)であるか否かが判定される。補正方向情報Dの値が負の値である場合はS509に進み、負の値でない(0以上)場合はS511に進む。
S509では、着目画素についての補正条件情報Cの値が、ドットオフへの変更が可能であることを示す“−1”であるか否かが判定される。補正条件情報Cの値が“−1”である場合はS510に進み、それ以外の場合(“+1”の場合)はS511に進む。
S510では、着目画素についてS504にて導出された量子化値Qが、ドットオンを表す“1”からドットオフを表す“0”へと変更され、変更後の値が最終的な量子化結果として出力される。一方、S511では、着目画素についてS504にて導出された量子化値Qがドットオンを表す“1”のまま維持され、最終的な量子化結果として出力される。
S512では、着目画素についての補正方向情報Dの値が、増加方向を意味する正の値(D≧1)であるか否かが判定される。補正方向情報Dの値が正の値である場合はS513に進み、正の値でない(0以下)場合はS515に進む。
S513では、着目画素についての補正条件情報Cの値が、ドットオンへの変更が可能であることを示す“+1”であるか否かが判定される。補正条件情報Cの値が“+1”である場合はS514に進み、それ以外の場合(“−1”の場合)はS515に進む。
S514では、着目画素についてS504にて導出された量子化値Qが、ドットオフを表す“0”からドットオンを表す“1”へと変更され、変更後の値が最終的な量子化結果として出力される。一方、S515では、着目画素についてS504にて導出された量子化値Qがドットオフを表す“0”のまま維持され、最終的な量子化結果として出力される。
以上のような処理により、着目画素毎の出力値が決定される。図3の画素値群301及びそれに対応する図4の閾値群401を処理対象とした場合を例に説明すると、着目画素302に対するS504〜S506での処理結果は下記のとおりである。
・量子化値Q=0
・補正方向情報D=1
・補正条件情報C=1
よって、S507でNo、続くS512でYes、次のS513でYesとなって、着目画素302の最終的な量子化結果は、ドットオンを表す“1”となる。
最後にS516では、入力画像内のすべての画素について上述の処理が完了したか否かが判定される。未処理の画素があればS501に戻って次の着目画素が決定され、処理が続行される。一方、すべての画素の処理が完了していれば、本処理を終了する。
以上が、本実施形態に係る、量子化処理部103における処理工程の内容である。図5に示すフローにおいては、補正方向情報Dの値が“0”の場合は、S504における量子化結果がそのまま出力されるので、鮮鋭性の良好なドットパターンを得ることができる。なお、図5に示すフローでは、S506にて予めドットのオン/オフの変更可否の判定を行った後に、当該判定結果に基づきドットをオンにするかオフにするかを決定している。しかしながら、このような方法に限定されない。S508及びS512における判定結果がYesとなったのを受けて、ドットのオン/オフの変更可否の判定を行うようにしてもよい。この場合、S508及びS512における判定結果がNoであった場合にはドットのオン/オフの変更可否の判定を行わなくて済むため、処理負荷を軽減することができる。
<変形例1>
図5のフローでは、量子化導出部203、補正方向判定部204及び補正条件判定部205での各処理を終えた後、量子化導出部203にて導出される量子化値Qによる処理の切り分けを最初に行っていた(S507)。次に、補正方向判定部204にて生成される補正方向情報Dによる処理の切り分けを最初に行う態様を、本実施形態の変形例1として説明する。図6は本変形例に係る、量子化処理の流れを示すフローチャートである。以下、図6のフローチャートに沿って説明する。なお、S601〜S606の各ステップは、前述の図5のフローチャートにおけるS501〜S506にそれぞれ相当し、特に異なるところはないので説明を省き、量子化値補正部206が行うS607以降の各ステップについて説明を行うこととする。
まず、S607では、着目画素についての補正方向情報Dの値が、正の値なのか、負の値なのか、それ以外(“0”)かが判定される。補正方向情報Dの値が減少方向を示す負の値である場合はS608に進む。また、補正方向情報Dの値が現状維持を示す“0”である場合はS612に進む。また、補正方向情報Dの値が増加方向を示す正の値である場合はS615に進む。
S608では、着目画素についての補正条件情報Cの値が、ドットオフに変更可能であることを示す“−1”であるか否かが判定される。補正条件情報Cの値が“−1”である場合はS610に進み、そうでない場合(“+1”の場合)はS609に進む。
S609では、着目画素についての量子化値Qの値が、ドットオンを示す“1”であるか否かが判定される。量子化値Qの値が“1”である場合はS611に進み、そうでない場合(ドットオフを示す“0”の場合)はS610に進む。
S610では、着目画素についての最終的な量子化値が、ドットオフを示す“0”に決定されて出力される。また、S611では、着目画素についての最終的な量子化値が、ドットオンを示す“1”に決定されて出力される。
S612では、上記S609と同様に、着目画素についての量子化値Qの値が、ドットオンを示す“1”であるか否かが判定される。量子化値Qの値が“1”である場合はS613に進み、そうでない場合(ドットオフを示す“0”の場合)はS614に進む。
S613では、着目画素についての最終的な量子化値が、ドットオフを示す“0”に決定されて出力される。また、S614では、着目画素についての最終的な量子化値が、ドットオンを示す“1”に決定されて出力される。
S615では、着目画素についての補正条件情報Cの値が、ドットオンに変更可能であることを示す“+1”であるか否かが判定される。補正条件情報Cの値が“+1”である場合はS617に進み、そうでない場合(“−1”の場合)はS616に進む。
S616では、着目画素についての量子化値Qの値が、ドットオンを示す“1”であるか否かが判定される。量子化値Qの値が“1”である場合はS617に進み、そうでない場合(ドットオフを示す“0”の場合)はS618に進む。
S617では、着目画素についての最終的な量子化値が、ドットオンを示す“1”に決定されて出力される。また、S618では、着目画素についての最終的な量子化値が、ドットオフを示す“0”に決定されて出力される。
最後にS619では、入力画像内のすべての画素について上述の処理が完了したか否かが判定される。未処理の画素があればS601に戻って次の着目画素が決定され、処理が続行される。一方、すべての画素の処理が完了していれば、本処理を終了する。
以上が、本変形例に係る、量子化処理部103における処理の内容である。このような処理工程によっても、図5のフローに従って処理した場合と同等のドットパターンからなるハーフトーン画像を得ることが可能となる。
<変形例2>
図5及び図6のフローでは、参照領域内で最もドットがオンになりにくい画素のみをドットオフに変更可能な画素と、参照領域内で最もドットがオフになりにくい画素のみをドットオンに変更可能な画素と判定している。しかしながら、本実施形態の適用範囲はこれに限定されない。
例えば、補正方向判定部204において算出された目標合計値が“6”、参照合計値が“4”であった場合の差分値は“+2”である。よって、補正方向情報Dの絶対値Nは“2”となる。この場合、量子化値が“0”となる画素に対応する閾値の中で、着目画素に対応する閾値が下から2番目(N番目)に小さな閾値であっても、当該着目画素をドットオンに変更可能な画素と判定する。同様に、補正方向判定部204において算出された目標合計値が“4”、参照合計値が“6”であった場合の差分値は“−2”である。よって、補正方向情報Dの絶対値Nは「2」である。この場合、量子化値が“1”となる画素に対応する閾値の中で、着目画素に対応する閾値が上から2番目(N番目)に大きな閾値であっても、当該着目画素をドットオフに変更可能な画素と判定する。この場合、量子化値が“1”となる画素に対応する閾値の中で、着目画素に対応する閾値が上から2番目(N番目)に大きな閾値であっても、当該着目画素をドットオフに変更可能な画素と判定する。
以上のように、目標合計値と参照合計値の差分の大きさ(すなわち、補正方向情報Dの絶対値N)に応じて、着目画素のドットをオン或いはオフに変更可能と判定してもよい。
さらには、上述の変形例において、参照合計値を常に“0”とし、目標合計値そのものを補正方向情報Dとしてもよい。この場合、補正方向情報Dの絶対値N=目標合計値となり、補正方向情報Dの値は常に“0”以上となる。従って、着目画素のドットのオン/オフの変更可否判定においては、ドットを増加する方向の判定だけを行えばよくなり、処理を簡略化することができる。
以上の通り、上記変形例を含む本実施形態によれば、入力画像の画素値群と対応する閾値マトリクスの閾値群との干渉を抑制した量子化値に基づく良好なドットパターンを有するハーフトーン画像を得ることができる。
[実施形態2]
実施形態1の手法では、入力画像が表す特徴と適用する閾値マトリクスの特性との干渉が引き起こすモアレが抑制された高品位のハーフトーン画像が得られる一方で、入力画像内に明細線が含まれる場合、当該明細線が欠落してしまうことがある。ここで、明細線とは、低階調かつ線幅の狭い線のことで、明細線のみを含む参照領域では、参照領域を構成する各画素の画素値の平均値が小さく、補正方向の判定時に算出される目標合計値(目標とするドット数)の値が小さくなる。そのため、十分なドットが配置されず、結果的に明細線が欠落ないしは視認性が悪化する。そこで、入力画像に明細線や淡白抜き細線が含まれていても、それらの視認性が悪化しないようにする態様を、実施形態2として説明する。なお、以下では実施形態1との差異点である、補正方向判定部204と補正条件判定部205における処理内容に絞って説明を行うこととする。また、説明に際して、実施形態1との区別の便宜上、それぞれ「補正方向判定部204’」及び「補正条件判定部205’」と表記することする。また、量子化処理の流れ自体は実施形態1と同じであるので、前述の図5及び図6のフローチャートに沿って説明することとする。
(補正方向判定部の処理内容)
まず、補正方向判定部204’における処理概要を説明する。補正方向判定部204’は、実施形態1と同様、画素値取得部201から提供された参照領域の画素値群と閾値取得部202から提供された閾値群とに基づいて、参照領域においてドットを増減させる場合の方向性を判定する。実施形態1と違いは、参照領域が明細線を含む画像領域(以下、「明細線画像」と呼ぶ。)である場合の目標合計値の求め方にある。本実施形態の場合、当該参照領域において、「明細線の欠落を抑制するように量子化処理を行った場合の量子化値の合計値」を目標合計値とする。そして、当該参照領域において、「通常の量子化処理による量子化値の合計値」である参照合計値が、上述の目標合計値に近づくような補正方向情報(実施形態1との区別の便宜上、「補正方向情報D’」と表記。)を生成する。以下、さらに詳しく説明する。
図5のフローのS505(図6のフローのS605)における補正方向の判定処理において、補正方向判定部204’は、まず、着目画素を含む参照領域に対して白画素(画素値=0)の検出処理を行う。参照領域から白画素が検出された場合、当該参照領域は明細線画像であると判定する。なお、明細線画像かどうかの判定手法は、これに限定されない。参照領域が3画素×3画素よりも大きい場合は、着目画素に白画素が隣接する場合を明細線画像であると判定してもよい。あるいは、参照領域における画素値の平均値と各画素に対応する閾値との比較により導出した量子化値の合計値が“0”となった場合に、当該参照領域は明細線画像であると判定してもよい。
次に、明細線画像と判定された参照領域について、参照合計値と目標合計値を算出する。ここで、目標合計値については、着目画素の画素値と参照領域内の各画素に対応する閾値との比較により導出した量子化値の合計値とする。つまり、本実施形態の場合、参照領域内で画素値を平均化しないので、算出される目標合計値が小さく(目標とするドット数が少なく)なってしまうことがなく、明細線の欠落を抑制可能な目標合計値を得ることができる。また、別の算出方法としては、明細線画像と判定された参照領域内の画素値の最大値と各画素に対応する閾値との比較により導出した量子化値の合計値を求め、これを目標合計値としてもよい。
なお、白画素が検出されなかった参照領域(=非明細線画像)については、実施形態1で述べた手法にて目標合計値を算出すればよい。
そして、上記のようにして得られた目標合計値から参照合計値を差し引くことで、補正方向情報D’を求める。ここで、図3に示す参照領域301の画素値群301bを処理対象とした場合を例に、補正方向情報D’をどのように求めるのかを説明する。いま、画素値群301bに最小画素値である“0”が含まれている。よって、参照領域301は明細線画像であると判定される。さらに、画素値群301b内の各画素値(45,0,0,0,45,0,0,0,45)と、対応する閾値(117,181,22,221,49,247,75,109,170)との比較により量子化値(0,0,0,0,0,0,0,0,0)を求める。そして、その合計値“0”を参照合計値とする。また、着目画素の画素値“45”と、各画素に対応する閾値(117,181,22,221,49,247,75,109,170)との比較により量子化値(0,0,1,0,0,0,0,0,0)を求める。そして、その合計値“1”を目標合計値とする。最後に、目標合計値“1”から参照合計値“0”を差し引いて得られる差分により、補正方向情報D’はドットを増加させてもよいことを示す“+1”となる。
(補正条件判定部の処理内容)
次に、補正条件判定部205’における処理概要を説明する。補正条件判定部205’は、実施形態1と同様、画素値取得部201から提供された参照領域の画素値群と閾値取得部202から提供された閾値群とに基づいて、着目画素におけるドットをオンまたはオフに変更可能であるか否かを判定する。実施形態1との違いは、着目画素におけるドットをオンまたはオフに変更可能であるか否かの判定において異なる基準を用いる点にある。以下、詳しく説明する。
図5のフローのS506(図6のフローのS606)におけるドットのオン/オフの変更可否判定処理において、補正条件判定部205’は、まず補正方向判定部204’と同様、着目画素を含む参照領域に対して白画素(画素値=0)の検出処理を行う。参照領域から白画素が検出された場合、当該参照領域は明細線画像であると判定する。
次に、明細線画像と判定された参照領域について、当該参照領域内の各画素に対するディザ処理結果がドットオンとなる位置の閾値の中で、且つ、画素値が最小値でない画素に対応する閾値の中で、着目画素に対応する閾値が最小かどうかを判定する。そして、それら閾値の中で着目画素に対応する閾値が最小であった場合に、着目画素をドットオンに変更可能な画素と判定し、補正条件情報C’として、ドットオンに変更可能なことを示す値“+1”を設定する。
ここで、図3に示す参照領域301の画素値群301bを処理対象とした場合を例に、補正条件情報C’をどのように求めるのかを説明する。いま、画素値群301bにおいて、いずれの画素値もその対応する閾値より小さい。よって、通常の量子化処理を行った場合の量子化値は、どの画素についてもドットオフを示す“0”になる。そして、着目画素302に対応する閾値“49”は、閾値群401の中で最小の閾値である。また、画素値群301bにおいて、画素値が最小値(=0)ではない3つの画素に対応する閾値は、それぞれ“170”、“49”、“170”であり、“49”はその中で最小の閾値である。よって、着目画素302は、ドットオンに変更可能な画素と判定され、補正条件情報C’として、ドットオンに変更可能なことを示す値“1”が設定される。
なお、ドットオンの着目画素をドットオフに変更可能かどうかについては、実施形態1と同じ基準で判定を行えばよい。また、白画素が検出されなかった参照領域(=非明細線画像)についても実施形態1で述べた手法にて、ドットのオン/オフの変更可否を判定すればよい。
以上のとおり本実施形態においては、参照領域が明細線画像である場合、明細線の欠落を抑制するような補正方向情報C’が着目画素について生成される。そして、対応する閾値群に基づいて、着目画素におけるドットをオンまたはオフに変更可能であるか否かが判定される。これにより、明細線の欠落を抑制したドットパターンを持つハーフトーン画像が得られる。
<変形例>
明細線を対象とした上述の処理内容は、黒を背景とする入力画像内の淡白抜き細線(画素値が“0”ではなく僅かな濃度を持つ細線)についても応用可能である。淡白抜き細線を含む参照領域では、参照領域を構成する各画素の画素値の平均値が大きく、算出される目標合計値の値が大きくなる。そのため、ドットが必要以上に配置されすぎて、淡白抜き線の視認性が悪くなることがある。淡白抜き細線の場合には、以下のように処理すればよい。
まず、白画素の検出処理に代えて、着目画素を含む参照領域内に対して黒画素(画素値=255)の検出処理を行う。参照領域から黒画素が検出された場合、当該参照領域は淡白抜き細線画像であると判定する。なお、淡白抜き細線画像かどうかの判定手法は、これに限定されない。参照領域が3画素×3画素よりも大きい場合は、着目画素に黒画素が隣接する場合を淡白抜き細線画像であると判定してもよい。あるいは、参照領域における画素値の平均値と各画素に対応する閾値との比較により導出した量子化値の合計値が参照領域の画素数“9”と等しくなった場合に、当該参照領域は淡白抜き細線画像であると判定してもよい。
そして、参照領域が淡白抜き細線画像であると判定されると、まず、明細線画像の場合と同様の手法で目標合計値と参照合計値とを算出して補正方向情報D’を求める。さらに、補正条件情報C’を以下のようにして求める。
まず、淡白抜き細線画像であると判定された参照領域内の各画素に対するディザ処理結果がドットオンを示す値となる位置の閾値の中で、且つ、画素値が最大値でない画素に対応する閾値の中で、着目画素に対応する閾値が最大かどうかを判定する。そして、それら閾値の中で着目画素に対応する閾値が最大であった場合に、着目画素をドットオフに変更可能な画素と判定し、補正条件情報C’として、ドットオフに変更可能なことを示す値“−1”を設定する。このようにして、淡白抜き細線の欠落を抑制するような補正方向情報C’を得ることができる。なお、ドットオフの着目画素をドットオンに変更可能かどうかについては、実施形態1と同じ基準で判定を行えばよい。また、黒画素が検出されなかった参照領域(=非淡白抜き細線画像)についても実施形態1で述べた手法にて、ドットのオン/オフの変更可否を判定すればよい。
[その他の実施形態]
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
16 画像処理部
103 量子化処理部
203 量子化値導出部
204 補正方向判定部
205 補正条件判定部
206 量子化値補正部

Claims (15)

  1. 入力画像に対して量子化処理を行ってハーフトーン画像を生成する画像処理装置であって、
    前記入力画像における着目画素に対する量子化値を、所定の閾値マトリクスを用いて導出する導出手段と、
    前記入力画像における前記着目画素を含む所定の参照領域の画素値群と、前記閾値マトリクスにおける前記画素値群に対応する閾値群とに基づいて、前記参照領域におけるドットの数を目標数にするための、前記量子化値に対する補正の方向性を判定する第1判定手段と、
    前記画素値群と前記閾値群に基づいて、前記着目画素におけるドットをオン又はオフに変更可能であるか否かを判定する第2判定手段と、
    前記第1判定手段での判定結果と、前記第2判定手段での判定結果とに基づいて、前記量子化値を補正する補正手段と、
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記第1判定手段は、
    前記参照領域に含まれる各画素の画素値の平均値を算出し、
    前記算出した平均値と前記参照領域に含まれる各画素に対応する閾値との比較結果に基づき、前記目標数を示す第1の合計値を求め、
    前記参照領域に含まれる各画素の画素値と前記参照領域に含まれる各画素に対応する閾値との比較結果に基づき、前記参照領域におけるドット数を示す第2の合計値を求め、
    前記第1の合計値と前記第2の合計値との差分に基づき前記補正の方向性を判定する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記第1判定手段は、前記参照領域が明細線を含む画像領域である場合、
    前記着目画素の画素値と前記前記参照領域に含まれる各画素に対応する閾値との比較結果に基づき、前記目標数を示す第1の合計値を求め、
    前記参照領域に含まれる各画素の画素値と、前記参照領域に含まれる各画素に対応する閾値との比較結果に基づき、前記参照領域におけるドット数を示す第2の合計値を求め、
    前記第1の合計値と前記第2の合計値との差分に基づき前記補正の方向性を判定する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  4. 前記参照領域が明細線を含む画像領域である場合とは、前記着目画素に白画素が隣接する場合、前記参照領域内から白画素が検出された場合、もしくは前記第1の合計値が0となる場合であることを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。
  5. 前記第1判定手段は、前記参照領域が淡白抜き細線を含む画像領域である場合、
    前記着目画素の画素値と前記前記参照領域に含まれる各画素に対応する閾値との比較結果に基づき、前記目標数を示す第1の合計値を求め、
    前記参照領域に含まれる各画素の画素値と、前記参照領域に含まれる各画素に対応する閾値との比較結果に基づき、前記参照領域におけるドット数を示す第2の合計値を求め、
    前記第1の合計値と前記第2の合計値との差分に基づき前記補正の方向性を判定する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  6. 前記参照領域が淡白抜き細線を含む画像領域である場合とは、前記着目画素に白画素が隣接する場合、前記参照領域内から黒画素が検出された場合、もしくは前記第1の合計値が前記参照領域の画素数と等しくなる場合であることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
  7. 前記第1判定手段は、
    前記第1の合計値から前記第2の合計値を差し引いて得られた値が、正の値であれば、前記参照領域内でドットを増加させる方向に前記量子化値を補正できると判定し、
    前記第1の合計値から前記第2の合計値を差し引いて得られた値が、負の値であれば、前記参照領域内でドットを減少させる方向に前記量子化値を補正できると判定する、
    ことを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  8. 前記第2判定手段は、
    前記参照領域に含まれる各画素の画素値と前記参照領域に含まれる各画素に対応する閾値との比較結果がドットオンを示す値となる閾値の中で、前記着目画素の閾値が最大であった場合に、前記着目画素をドットオフに変更可能な画素と判定し、
    前記参照領域に含まれる各画素の画素値と前記参照領域に含まれる各画素に対応する閾値との比較結果がドットオフを示す値となる閾値の中で、前記着目画素の閾値が最小であった場合に、前記着目画素をドットオンに変更可能な画素と判定する、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。
  9. 前記第2判定手段は、
    着目画素をドットオフに変更可能かどうかを判定する場合、当該判定の対象とする着目画素を、その画素値が所定値よりも小さい場合に限定し、
    着目画素をドットオンに変更可能かどうかを判定する場合、当該判定の対象とする着目画素を、その画素値が所定値よりも大きい場合に限定する、
    ことを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。
  10. 前記第2判定手段は、
    前記差分の絶対値Nを参照し、
    前記参照領域に含まれる各画素の画素値と前記参照領域に含まれる各画素に対応する閾値との比較結果がドットオンを示す値となる閾値の中で、前記着目画素の閾値が上からN番目に大きな閾値まで、前記着目画素をドットオフに変更可能な画素と判定し、
    前記参照領域に含まれる各画素の画素値と前記参照領域に含まれる各画素に対応する閾値との比較結果がドットオフを示す値となる閾値の中で、前記着目画素の閾値が下からN番目に小さな閾値まで、前記着目画素をドットオンに変更可能な画素と判定する、
    ことを特徴とする請求項2乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  11. 前記第2判定手段は、
    前記参照領域に含まれる各画素の画素値と前記参照領域に含まれる各画素に対応する閾値との比較結果がドットオフを示す値となる閾値の中で、且つ、画素値が最小値でない画素に対応する閾値の中で、前記着目画素の閾値が最小であった場合に、前記着目画素をドットオンに変更可能な画素と判定する、
    ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  12. 前記第2判定手段は、
    前記参照領域に含まれる各画素の画素値と前記参照領域に含まれる各画素に対応する閾値との比較結果がドットオンを示す値となる閾値の中で、且つ、画素値が最大値でない画素に対応する閾値の中で、前記着目画素の閾値が最大であった場合に、前記着目画素をドットオフに変更可能な画素と判定する、
    ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  13. 前記補正手段は、
    前記第1判定手段にて、前記参照領域内でドットを増加させる方向に前記量子化値を補正できると判定され、且つ、前記第2判定手段にて、前記着目画素をドットオンに変更可能であると判定されている場合、前記量子化値を、ドットオンを示す値に補正し、
    前記第1判定手段にて、前記参照領域内でドットを減少させる方向に前記量子化値を補正できると判定され、且つ、前記第2判定手段にて、前記着目画素をドットオフに変更可能であると判定されている場合、前記量子化値を、ドットオフを示す値に補正する、
    ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の画像処理装置。
  14. 入力画像に対して量子化処理を行ってハーフトーン画像を生成する画像処理方法であって、
    前記入力画像における着目画素に対する量子化値を、所定の閾値マトリクスを用いて導出する導出ステップと、
    前記入力画像における前記着目画素を含む所定の参照領域の画素値群と、前記閾値マトリクスにおける前記画素値群に対応する閾値群とに基づいて、前記参照領域におけるドットの数を目標数にするための、前記量子化値に対する補正の方向性を判定する第1判定ステップと、
    前記画素値群と前記閾値群に基づいて、前記着目画素におけるドットをオン又はオフに変更可能であるか否かを判定する第2判定ステップと、
    前記第1判定ステップでの判定結果と、前記第2判定ステップでの判定結果とに基づいて、前記量子化値を補正する補正ステップと、
    を含むことを特徴とする画像処理方法。
  15. コンピュータを、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の画像処理装置として機能させるためのプログラム。
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