JP2745527B2 - 中間調画像再現方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、所定の記録マトリックス内に出力ドットを
適宜配置し、濃淡画像を２値化して再現する中間調画像
再現方法に関する。

（従来の技術） 従来より、中間調画像をハードコピー装置などにより
再現する方法として、組織ディザ法、平均誤差最小法、
平均値制限法、メッシュ内画素配分法などのディザ法が
知られている。

しかし、周知のように平均誤差最小法、平均値制限
法、メッシュ内画素配分法は１つの画素の出力を決定す
るために多くの計算を必要とし、処理能力の高い高価な
制御系が不可欠となり、処理に長時間を要する。

一方、組織ディザ法は、複数の画素からなる記録マト
リックスを想定し、その画素毎に定められた閾値と再現
対象である原画の濃度レベルとを比較して、濃度レベル
が閾値を上回るとき該画素に所定色のドット（出力ドッ
ト）を表示する。これにより、再現する原画の濃度に応
じて記録マトリックス内の各画素に表示される出力ドッ
トの数が変化し、中間調画像の再現が可能となる。従っ
て、この組織ディザ法による中間調画像の再現には、画
素毎に定められた閾値と原画の濃度とを単純に比較する
だけでよく、簡易的な制御系により高速処理が可能であ
り、広く用いられている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記組織ディザ法にも次のような課題が残さ
れていた。

組織ディザ法の疑似的な中間調の表現原理は、前記説
明より明らかなように、記録マトリックス内の出力ドッ
トの表示される画素数を調整して行われる。換言するな
らば、記録マトリックス内の出力ドットの表示される画
素数が、再現可能な中間調の階調数となる。従って、組
織ディザ法では、多くの画素からなる大きな（広い）記
録マトリックスを定義することで、階調数を増加させる
ことができる。

しかし、記録マトリックスは、原画の中間調を再現す
る単位となるものであり、これを大きく（広く）定義す
るならば解像度が低下することになる。すなわち組織デ
ィザ法においては、階調数と解像度とが略逆比例の関係
にあるのである。

このため、十分な分解能を確保するように記録マトリ
ックスを定義すると原画には存在しない輪郭、いわゆる
疑似輪郭が再現画像に現れ、逆に階調数を十分に確保す
ると中間調の再現が荒くなるという問題があった。

本発明の中間調画像再現方法は上記課題を解決するた
めになされたもので、簡易的な制御系により高速処理が
可能であり、しかも如何なる原画であっても、十分な解
像度及び十分な階調数により忠実に再現することのでき
る方法を提供することを目的としている。

発明の構成 （課題を解決するための手段） 上記課題を解決する本発明の中間調画像再現方法の構
成は、複数の画素からなる記録マトリックスを想定し、
該記録マトリックスの各画素毎に異なる値の閾値が組織
的に定められ、該画素に定められた閾値と該画素からな
る前記記録マトリックスの領域で再現すべき原画の濃度
とを比較し、その比較結果に応じて前記複数の画素のう
ち出力ドットとして出力する画素を決定する中間調画像
再現方法において、前記出力する画素の決定された記録
マトリックスにより再現される領域の濃度と該記録マト
リックスにより再現される領域に相当する前記原画の濃
度との誤差を検出し、該誤差の検出された記録マトリッ
クスの近傍に位置する他の記録マトリックスの複数の各
画素に対して定められた各閾値を、前記検出した誤差に
応じて一律に増減補正し、該増減補正された複数の画素
の閾値を用いて前記他の記録マトリックスにおける出力
ドットとして出力する画素を決定することを特徴とす
る。

（作用） 本発明の中間調画像再現方法では、複数の画素からな
る記録マトリックスを想定する。この記録マトリックス
に対応する複数の各画素には予め組織的に閾値が定めら
れている。そして、記録マトリックスの領域で再現すべ
き原画の濃度と各閾値とを比較することによって、その
記録マトリックスの複数の画素のうちで出力ドットとし
て出力する画素を決定する。

このような基本的な機能に加えて、本発明の中間調画
像再現方法によれば、上述のように出力する画素の決定
された記録マトリックスの領域の濃度と、その領域に対
応する原画の濃度を比較して誤差を検出する。そして、
この誤差に基づいて、その記録マトリックスの近傍に位
置する他の記録マトリックスに設定された閾値を増減補
正する。このとき、他の記録マトリックスに対応する複
数の画素に対して定められた各閾値を一律に増減補正す
るのである。

従って、記録マトリックス単位で増減補正された閾値
を用いて、他の記録マトリックスに対応する出力ドット
としての画素を決定すれば、各種の閾値により原画の濃
度を再現することが可能となり、より微細な濃度の表
現、すなわち、より多くの階調数による濃度の表現が可
能となる。巨視的には、多数の記録マトリックスで再現
される原画像の濃度は、記録マトリックス相互間での閾
値の調整によって忠実に再現される。しかも、記録マト
リックス単位で複数の画素に対する各閾値を一律に増減
補正するため、簡易的な制御系による高速処理を実現す
る。

（実施例） 以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を
挙げて説明する。

第１図は、実施例である中間調画像再現方法より初期
において定義される記録マトリックスＫを拡大し、各画
素毎に設定される閾値と共に表したものである。なお、
ここで閾値の値は、白を値「０」として濃度が高いほど
大きな数値となり、最高値である黒を値「16」とする16
段階で表示する場合について説明している。

図示するごとく実施例の記録マトリックスＫは、画素
を４行４列に配置するマトリックスであり、各画素に設
定される閾値はそれぞれ異なり、16階調表現が可能であ
る。また、その閾値の設定は、隣合う画素に設定される
閾値が大きく異なるように配慮される。従って、実施例
の記録マトリックスＫを用いて、該記録マトリックスＫ
の範囲について一様な種々の濃度を再現するならば、第
２図に示すようなパターンにより出力ドットの配分がな
される。すなわち、ある濃度「Ｘ」を再現するときに
は、その値「Ｘ」よりも小さい閾値Ｓ（＜Ｘ）の画素に
出力ドットを配分するのであり、例えば濃度が「８」の
画像を再現するには閾値Ｓが「７」までの画素（Ｓ＝０
〜７）に出力ドットを配分する（第２図（８）参照）。

第２図より明らかなように本実施例の記録マトリック
スＫは、濃度の上昇に伴って記録マトリックスＫ内に出
力ドットが分散的に配置される、いわゆるドット分散型
であるBayer型のように閾値が設定されている。なお、
この様なドット配置の傾向は、記録マトリックスＫに再
現する濃度が該記録マトリックスＫの範囲について一様
でなくとも、統計的に現れるものである。

以上のように、初期において定義される記録マトリッ
クスＫは、通常のBayer形の組織ディザ法の記録マトリ
ックスと同一であるが、本実施例では更に次のような処
理により、画素毎に設定されている閾値の増減補正が実
行される。

記録マトリックス内の各画素に注目すれば、出力ドッ
トの配置がなされなかった画素の再現する濃度は「白」
レベルの「０」であり、出力ドットの配置された画素は
「黒」レベルの「16」を再現する。この様に、出力ドッ
トの配置が完了した記録マトリックスの各画素の再現す
る濃度と該画素に再現することを要求された原画の濃度
Ｘとの間には多くの場合隔たりがあり、いわゆる量子化
誤差が発生する。

そこで、任意の記録マトリックスＫにおいて上記のご
とく発生した量子化誤差を、その近傍に位置する他の記
録マトリックスにおいて補償し、巨視的には上記量子化
誤差が発生しないようにするのである。このため、本実
施例では以下のごとくして閾値の増減補正を実行する。

まず、現在出力ドットの配置を決定する処理が施され
る記録マトリックス（以下、注目記録マトリックスとい
う）KKを想定する。この記録マトリックスKKにより巨視
的に打ち消し得る量子化誤差は、近傍に位置する他の記
録マトリックスＫであり、通常原画を順次走査して再現
することから、第３図に示すように注目記録マトリック
スKKの上方及び左方に存在する。本実施例では、これら
複数の他の記録マトリックスK1〜K6にそれぞれ発生した
量子化誤差に重み付けを施し、より注目記録マトリック
スKKに近い他の記録マトリックスK3,K6の量子化誤差を
積極的に打ち消すように配慮している。第３図中の他の
記録マトリックスK1〜K6の内部に記載される数値が、そ
の重み付けの値である。

この様に、注目記録マトリックスKKの近傍の５つの他
の記録マトリックスKKにおいて、第４図に示すような値
の量子化誤差が発生していたとする。すなわち、記録マ
トリックスK2では量子化誤差α２、記録マトリックスK3
ではα３、……であるとする。この各量子化誤差に、第
３図の重み付け数値を乗算し、次式により最終的に補償
したい量子化誤差αを得る。

α＝α１×０＋α２×（1/9） ＋α３×（3/9）＋α４×（1/9） ＋α５×（1/9）＋α６×（3/9） こうして得られた量子化誤差αは1/16倍され、その値
（α/16）を注目記録マトリックスKKの各画素に設定さ
れた閾値に加算し、加算後の新たな閾値により注目記録
マトリックスKKの出力ドットの配置が決定される。

例えば、上記量子化誤差αが正の値であるとき、換言
するならば原画の濃度に比較して記録マトリックスK1〜
K6の再現した濃度が高く、原画よりも濃い中間調を再現
しているときについて、定性的に説明する。この時に
は、上記閾値の増減補正により、注目記録マトリックス
KKの各画素の閾値はα/16だけ大きな値となる。従っ
て、注目記録マトリックスKKの全体的な閾値はαだけ上
方にシフトすることになり、出力ドットの配置は増減補
正以前に比較して実行され難くなり、全体として原画の
濃度よりも低くなるように出力ドットの配置が実行され
る。このため、この注目記録マトリックスを含めた巨視
的な範囲の濃度を低下させることができ、近傍の記録マ
トリックスK1〜K6により発生した量子化誤差を補償する
ことができるのである。

更に、上記実施例の中間調画像再現方法をより具体的
に、数値を挙げて説明する。なお、以下の説明について
は、濃度及び閾値の数値を直感的に理解できるように、
黒レベルを「１」に正規化している。

例えば再現したい原画の濃度を、再現可能な各画素の
面積につき検出したとき、第５図（ａ）に示すような値
になったとする。図において、各格子目が画素の面積に
対応し、その中に記載される数値が検出した原画の濃度
である。

また、（ａ）図の原画の中で、太実線により囲まれた
範囲の画像の再現は既に完了しており、（ｂ）図の太実
線により囲まれた範囲の記録マトリックスK1〜K6により
表現されている。

この（ａ）、（ｂ）図を比較し、量子化誤差は次のよ
うに算出される。まず、太実線範囲の左上方の画素に再
現したい原画の濃度は「0.8」である（（ａ）図参
照）。この濃度を再現するために記録マトリックスK1の
左上方の画素には出力ドットが配置され、黒レベル「1.
0」を再現している。従って、この１つの画素により
「0.2」の量子化誤差が発生している。同様に、総ての
画素につき量子化誤差を算出し、各記録マトリックスK1
〜K6毎に加算した結果が（ｃ）図である。この（ｃ）図
に示される値が、前述した記録マトリックスＫの量子化
誤差α１〜α６である。従って、本例では最終的に補償
しなければならない量子化誤差αは、上記各記録マトリ
ックスK1〜K6の量子化誤差α１〜α６に第３図の重み付
け値を乗算した後に、総和を取り、 α＝0.6×０＋（−0.5）×（1/9） ＋0.9×（3/9）＋0.9×（1/9） ＋０×（1/9）＋（−1.3）×（3/9）＝0.088 となる。

次に、この様にして求められた量子化誤差αにより注
目記録マトリックスKK（（ｂ）、（ｃ）図における点線
で囲まれた範囲）の閾値を変更する。例えば、第６図に
示すように注目記録マトリックスKKの各画素の閾値が定
められているものであると、この値に（α/16）＝0.005
5をそれぞれ加算して、第７図のように閾値の増減補正
を実行するのである。そして、こうして補正された新た
な閾値と（ａ）図の点線範囲内に示す原画の濃度とを大
小比較し、原画の濃度が閾値を上回るとき、出力ドット
を配置し、（ｂ）図に示すような出力ドットの配置が決
定される。

本例では量子化誤差αが正の数値であるから、第７図
に示すように閾値は大きな値に変更され、濃度の低い画
像の再現を実行し、巨視的な再現画像の濃度を原画の濃
度に近づけるのである。

以上のような中間調画像再現方法によれば、次のよう
な効果が明らかである。

本実施例の記録マトリックスＫの閾値は、初期におい
て従来の組織ディザ法のように予め定めており、該閾値
を一定値だけシフトする簡単な計算を実行し、その後は
閾値と原画の濃度を比較する組織ディザ法と同様の制御
を実行するのみである。従って、この方法を実現する制
御装置は簡易的なもので十分であり、かつ高速に中間調
画像の再現が可能となる。

しかも、本実施例の中間調画像再現方法によれば、巨
視的な量子化誤差を補償する方向に閾値を増減すること
が可能となり、記録マトリックスＫを小さく定義して解
像度を高く設定しても、従来の組織ディザ法のごとく階
調数に不足を感じることなく、如何なる原画であって
も、十分な解像度及び十分な階調数により忠実に再現す
ることができる。

なお、本発明の中間調画像再現方法は上記実施例に何
等限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない各種
の態様により具現化されるものである。例えば、記録マ
トリックスは４行４列に限定されるものではなく、任意
の大きさより実現される。また、初期における記録マト
リックスＫの閾値の設定はBayer型に限定されず、その
他のドット分散分散型であっても、あるいはFattening
型などのドット集中型など適宜決定してもよい。

発明の効果 以上実施例を挙げて詳述したように本発明の中間調画
像再現方法は、記録マトリックス内の各画素に設定され
る閾値を、巨視的な量子化誤差を補償するように記録マ
トリックス単位で一律に増減補正することを特徴とす
る。

このように、記録マトリックスを想定し、出力ドット
の配置の決定は従来の組織ディザ法を用い、さらに、各
画素毎の各閾値を記録マトリックス単位で一律に増減補
正するようにしたため、簡略的で安価な制御系による高
速処理を可能ならしめる。しかも、従来の組織ディザ法
に比較して閾値が巨視的な量子化誤差を補償するように
増減補正されために画像の再現性は格段に向上し、如何
なる原画であっても、十分な解像度、階調数により忠実
に再現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の記録マトリックスをその画素に初期に
おいて設定される閾値と共に表した拡大説明図、第２図
は同実施例の記録マトリックスによる階調表現パターン
の説明図、第３図は同実施例の注目記録マトリックスの
閾値の増減補正に使用する重み付け値の説明図、第４図
は同実施例の注目記録マトリックスの閾値の増減補正に
使用する量子化誤差の説明図、第５図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、第６図及び第７図は同実施例を適用した閾値の
変更の過程を説明するための説明図、を示している。 Ｋ…記録マトリックス KK…注目記録マトリックス

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の画素からなる記録マトリックスを想
   定し、該記録マトリックスの各画素毎に異なる値の閾値
   が組織的に定められ、該画素に定められた閾値と該画素
   からなる前記記録マトリックスの領域で再現すべき原画
   の濃度とを比較し、その比較結果に応じて前記複数の画
   素のうち出力ドットとして出力する画素を決定する中間
   調画像再現方法において、 前記出力する画素の決定された記録マトリックスにより
   再現される領域の濃度と該記録マトリックスにより再現
   される領域に相当する前記原画の濃度との誤差を検出
   し、 該誤差の検出された記録マトリックスの近傍に位置する
   他の記録マトリックスの複数の各画素に対して定められ
   た各閾値を、前記検出した誤差に応じて一律に増減補正
   し、 該増減補正された複数の画素の閾値を用いて前記他の記
   録マトリックスにおける出力ドットとして出力する画素
   を決定することを特徴とする中間調画像再現方法。