JP2763297B2 - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JP2763297B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は入力画像データをドットのオン、オフを表わ
す2値データに2値化処理し、ドットのオン、オフを表
わす2値データに基づき、画像を出力する画像処理装置
に関する。
〔従来の技術〕
従来よりデジタルコピー,デジタルフアクシミリ等に
於いて中間調画像を例えば2値画像によって再現するた
めの画像処理方法として誤差拡散法がある。
この方法は原稿の画像濃度と2値化した出力画像濃度
の画像毎の濃度差、即ち誤差を演算し、この演算結果で
ある誤差値を重みマトリクスの係数に従い、注目画像の
周辺画素に特定の重みづけを施した後、分散させる方式
である。
この方式は原稿画像と出力画像との濃度差である誤差
を空間的に清算していくので、他の2値化手法であるデ
イザ処理の様にマトリクスサイズによる階調数の制限は
なく、画素値に依存した閾値処理が行える。
従って誤差拡散法はデイザ処理で問題となっている階
調性と解像度の両立を可能としている。
この誤差拡散法に関しては文献R.W Floyd and L.Stei
nberg“An Adaptive Algorithm for Spatial Gray Scal
e"SID75 Digest(1976)で発表されている。
誤差拡散法を式で記述すると次の様になる。但し、入
力データを6Bitとして考える。
i,j=Xi,j+(ΣΣαi+m,j+n
i+m,j+n)(1/Σαm,n) Yi,j=63 (Di,jT) Yi,j=0 (Di,j<T) ここで Di,j:注目画素(i,j)の補正数の濃度 Xi,j:注目画素(i,j)の入力画像濃度 Ei,j:注目画素(i,j)を2値化した時の誤差 αi,j:重み係数 Yi,j:出力画像濃度 T :閾値 つまり、上式では注目画素の入力画像濃度Xi,jに、
周辺画素で発生した誤差Ei+m,j+nに重み付け(α
i+m,j+nを乗じてΣαm,nで除する)された値が加算
され、その値が注目画素の誤差補正後の濃度Di,jとな
る。そして、Di,jを閾値T(例えばT=32)で2値化
する事により、出力画像濃度Yi,jを求めている。
プリンタではこのYi,jの値に応じて、ドツトのオン
/オフ制御を行い、画像形成を行う。
〔発明が解決しようとしている問題点〕
しかしながら、誤差拡散法では画像のハイライト及び
中間調部分で独自のテクスチヤー(縞模様)が現われる
欠点がある。これは2値出力のドツトが線状につながる
ことより、発生するものである。
このテクスチヤーが発生する理由を考えてみる。誤差
拡散法は前述した如く、注目画素で発生した誤差を重み
マトリクスにより重み付けし周辺画素へ分散させるもの
である。
例えば、この重みマトリクスαi,jを(X,1)つまり、
注目画素Xで発生した誤差を右隣の画素へ分散する場合
を考える。
画像のハイライト部及び中間調部ではダーク部に比べ
出力画像が0となる確率が高いため、正の誤差が発生す
る場合が多い。これは入力画像データは少なくともある
程度の濃度はもっているため、出力画像を0とした場合
正の誤差が発生することになる。
この正の誤差を前述の重みマトリクスαi,j(X,1)で
右隣の画素へ分散すると、分散された画素でドツトがオ
ンになる可能性が高くなる。そして、入力画像データの
1ラインの処理が終了し、次のラインへ移った場合も前
ラインと対応する画素(前ラインの下の画素)へ正の誤
差が分散され、この画素でドツトがオンとなる可能性が
高くなる。
つまり、これにより副走査方向に周期的にドツトがオ
ンになる可能性が高くなり、このドツトのつながりによ
り縞模様が発生する。この副走査方向に対する縞模様の
発生の様子を第14図に示す。
又、重みマトリクスの形状により、主走査方向又は斜
め方向にもドツトがつながり、これが縞模様として発生
する。
この様に、従来の誤差拡散法はデイザ処理に比べ、解
像度が良い反面、画像のハイライト部及び中間調部で独
自のテクスチヤー(縞模様)が発生し、良好な画像を再
現することができなかった。
本発明は上述した従来技術の欠点を除去するものであ
り、誤差拡散法における2値化処理により得られた2値
データがドツトのオンを表わすデータの場合に、画像濃
度の低濃度部では小サイズのドットを出力し画像濃度の
高濃度部では大サイズのドットを出力することにより、
簡単な処理で、画像濃度の低濃度部における独特な縞パ
ターンの発生及び高濃度部における白抜けを防止し、良
好な画像を再現できる画像処理装置の提供を目的とす
る。
〔問題点を解決するための手段〕
上述した目的を達成するため本発明の画像処理装置
は、画像データを入力する入力手段と、前記入力手段に
より入力した画像データをドットのオン、オフを表わす
2値データに2値化処理する2値化手段と、前記2値化
手段における2値化処理の際に発生する2値化処理前の
画像データと2値化処理後のドットのオン、オフを表わ
す2値データとの誤差を演算し、演算により得られた誤
差を補正する誤差補正手段と、前記2値化手段からのド
ットのオン、オフを表わす2値データに基づき、画像を
出力する出力手段とを有し、前記出力手段は2値データ
がドットのオンを表わすデータの場合に画像のハイライ
ト部では小サイズのドットを出力し画像のダーク部では
大サイズのドットを出力することを特徴とする。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明
する。
第1図は本発明の一実施例を示したブロツク図であ
る。図中1は読取部で、原稿画像を読取る画像入力部10
4、入力された画像データを誤差拡散法により2値デー
タ量子化処理する画像処理部105より構成される。102は
ダンダムアクセスメモリ(RAM)で、画像処理及びCPU10
1のワークエリアとして使用される。101は読取部1及び
後述するサーマルヘツド記録部2の制御を行うCPUであ
る。
103は各ブロツクで制御信号、及び画像データの転送
が行われるシステムバス、106はCPUが実行する制御プロ
グラムを記憶しているリードオンリメモリ(ROM)、107
はCPU101の制御によりサーマルヘツド記録部2を制御す
るサーマルヘツド制御回路である。
2は、誤差拡散法により2値化されたデータに基づき
画像形成を行うサーマルヘツド記録部である。
108はシフトレジスタで、サーマルヘツド制御回路107
から送られてくる2値データであるシリアルデータをパ
ラレルデータに変換する。109はラツチ回路は、シフト
レジスタ108でパラレルデータに変換されたデータを一
時格納する。110はドライバ回路、111は発熱抵抗体、11
2は発熱抵抗体111に駆動電力を供給するサーマルヘツド
電源回路、113は発熱抵抗体111を含むセラミツク基板で
ある。
第2図は第1図に於ける読取部1の詳細を示したブロ
ツク図である。
入力センサ部201はCCD等光電変換素子およびこれを走
査する駆動装置より構成され原稿の読み取り走査を行
う。
202はAD変換器であり、入力センサ部201で読取られた
画像データを量子化数6bitのデジタル信号に変換する。
ここで階調数は64段階あり、最も輝度の低いデータ0000
00が最も濃い黒を示し、最も輝度の高いデータ111111が
白を示す。
A/D変換器202からの輝度データは補正回路302に送ら
れる。ここでは、入力センサ部201のCCDの感度むら、お
よび光源の配光特性の歪であるシエーデイング歪の補正
を行う。
204は補正回路203からの輝度データを濃度データに変
換する変換テーブルで、輝度データの入力6bitを濃度デ
ータ6bitとして出力するROMで構成されている。一般に
輝度と濃度との間には、 (濃度)=−γlog(輝度) γ:正の定数 の関係があり、テーブル303はこの式に基づいたデータ
が書き込んである。第3図に変換テーブルの内容の一例
を示す。
205は2値化処理部で、変換テーブル204から送られて
きた6bitの濃度データを誤差拡散法により1bitの2値信
号に量子化処理する。
第4図は第2図の2値化処理部205の詳細を示したブ
ロツク図である。
変換テーブル204から送られてきたデータXi,jは、既
に2値化処理を行った時に発生した加算器406からの誤
差データEi,jと加算器401で加算される。この誤差の補
正されたデータDi,jは以下の式で表わされる。
i,j=Xi,ji,j このDi,jはコンパレータ402において閾値T(T=3
2)で2値化される。つまり、2値化出力Yi,jは以下の
様に表わされる。
i,jT …Yi,j=63 Di,j<T …Yi,j=0 一方、Di,jは誤差演算器403に送られる。誤差演算器
403では、Di,jと2値化出力Yi,jに基づき周辺画素に
分散する誤差Ei,jを演算する。即ち、Ei,jは以下の様
に表わすことができる。
i,j=Di,j−Yi,j このEi,jは誤差配分値演算回路404に送られ、誤差配
分値演算回路404では注目画素の周囲4画素へ配分する
誤差の値を演算する。
第5図は重みマトリクスを示した図で、このマトリク
スは注目画素Xで発生した誤差Ei,jを配分する画素の
位置及び割合を示している。
誤差配分値演算回路404では第5図のAi,jとBi,j
以下の如く決定する。
但し、この誤差配分値演算回路404は小数点以下を切
り捨てる構成となっている。つまり、整数演算のみ実行
可能である。尚、Intは小数点以下を切り捨てることを
表わしている。そして、小数点を切り捨てることにより
注目画素で発生した誤差Ei,jと誤差配分値演算回路404
で演算された周辺4画素へ分散するAi,jとBi,jとの間
には剰余Ri,jが発生する。これを式で示すと以下の如
くなる。
i,j=Ei,j−2×(Ai,j+Bi,j) この剰余Ri,jはラツチ405に送られ、一画素分遅延さ
れて次の画素の入力データXi+1,jに加算される。
一方、Ai,jは画素(i+1,j)に配分するため加算器
413と画素(i,j+1)に配分するため加算器408に送ら
れる。又、Bi,jは画素(i+1,j+1)に配分するため
ラツチ407と画素(i−1,j+1)に配分するため加算器
410に送られる。
メモリ411はj+1ライン目へ分散する誤差を記憶す
るメモリで、少なくとも1ライン分の画素の誤差データ
を記憶することができる。
タイミング発生回路415はラツチ回路405,407,409,41
2,414へラツチ信号、及びメモリ411へのアドレス信号等
各種信号を発生する。
次に、前述誤差の配分方法を第6図を用いて更に詳細
に説明する。
第6図は誤差拡散法による2値化処理の流れを示した
図で、まず注目画素X1で発生した誤差を重み付けしたも
のをP1,Q1,R1,S1とすると第6図(a)に示した如く、
周辺4画素へ分散される。ここでP1は第4図の加算器41
3へ、Q1は加算器410へ、R1は加算器408へ、S1はラツチ4
07へ送られる。そしてQ1はメモリ411の1番地へ書き込
まれる。
次に、注目画素がX2に移ると、第6図(b)に示した
如く、誤差P2,Q2,R2,S2が周辺4画素へ分散される。こ
こでP2は加算器413へ送られる。又、Q2はX1で発生したR
1と加算器410で加算されメモリ411の2番地へ書き込ま
れる。R2はX1で発生したS1と加算器408で加算される。S
2はラツチ407へ送られる。
次に注目画素がX3に移ると第6図(c)に示した如
く、誤差P3,Q3,R3,S3が周辺4画素へ分散される。ここ
でP3は加算器413へ送られる。又、Q3はX1で発生したS1
とX2で発生したR2と加算器410で加算されメモリ411の3
番地へ書き込まれる。R3はX2で発生したS2と加算器408
で加算される。S3はラツチ407へ送られる。
以上の処理を1ライン分行うとメモリ411には以下の
値が書き込まれることになる。
メモリの1番地…M1=Q1 メモリの2番地…M2=R1+Q2 メモリの3番地…M3=S1+R2+Q3 メモリの4番地…M4=S2+R3+Q4 : メモリのi番地…Mi=Si-2+Ri-1+Qi この1ライン分の処理が終了し、次のラインへ処理が
移った時メモリから前ラインで発生した誤差を読み出
す。
メモリから読み出された誤差は加算器413で1画素前
で発生した誤差と加算されたラツチ414から出力され
る。
このメモリ411からの誤差の読み出しは、前のライン
と対応がとれる様にタイミング発生回路415で制御され
ている。タイミング発生回路415は注目画素がXiであれ
ばメモリ411のMi-3のアドレスを読み出すよう制御す
る。
以上説明した処理を入力データ全てに対し行う事によ
り誤差拡散法による2値化を行うことができる。
以上第1図の画像処理部105で2値化した画像データ
を第1図に示すサーマルヘツド記録部2にて記録する際
の処理を説明する。
第7図は記録処理手順を示すフローチヤートである。
尚、このフローチヤートはROM106に格納されており、CP
U101が実行する。先ずステツプS1に進み、サーマルヘツ
ド制御回路107の印字ストローブ幅決定回路にパラメー
タt1、例えば0.3msecをセツトする。
ここで、ストローブ幅は、発熱抵抗体111への通電時
間を表わしている。又、第1図におけるストローブ信号
(1)…(N)はそれぞれ、1ライン分のドライバ回路
110のうち1/N個分のドライバ回路を駆動するために用い
られる。例えば、1ライン、2048bitのドライバ回路で
構成されておりストローブ信号が(1)〜(4)の場
合、各ストローブ信号は512bit分のドライバ回路を駆動
するため用いられる。
ステツプS2では画像処理部105から送られてきた2048b
it(1ライン)の2値データ(DATA)と2048bitの乱
数の論理積をとったデータ(DATA1)をシフトレジス
タ108へ転送する。つまり(DATA1)は以下の式で表わ
される。
尚、この演算はサーマルヘツド制御回路107で行われ
る。乱数発生回路は(DATA)の1bitに同期した、0又
1のパルス列を発生させる。
ステツプS3ではシフトレジスタ108のデータ(DATA1)
をラツチ回路109にラツチする。
ステツプS4−1ではパルス幅t1(この場合0.3msec)
のストローブ信号(1)をONさせ、これにより、ラツチ
109にラツチされているデータが1の時、各発熱抵抗体1
11を1回熱する。これにより感熱記録紙を発色させる。
これをストローブ信号(N)まで繰り返すことにより1
ライン分の第1回目の記録が終了する。
次にステツプS5では同一ラインで第2回目の記録を行
うためサーマルヘツド制御回路107の印字ストローブ幅
決定回路に今度はパラメータt2(t2=0.4msec)をセツ
トする。
ステツプS6では再度前述の1ライン分の2値データ
(DATA)をRAM102から読み出しシフトレジスタ108に
転送する。尚、1回目の記録時にRAM102へ(DATA)
書き込まれている。
ステツプS7ではシフトレジスタ108のデータ(DATA)
をラツチ回路109にラツチする。
ステツプ8でパルス幅t2(t2=0.4msec)のストロー
ブ信号(1)をONさせ各発熱抵抗体111を1回熱する。
これをストローブ信号(N)まで繰り返すことで、1ラ
イン分の第2回目の記録処理は終了する。以上1ライン
を2度に分けて印字した様子の一例を第8図に示す。
いま第8図に示したように10bitの(DATA)701を印字
する場合を考える。
先ず、0,1の乱数パルス列702と(DATA)701との論理
積をとり、DATA1 703とする。
次にt1=0.3msecのストローブ幅で印字すると、その
紙上の黒ドツトはドツト704の様になる。
ストローブ幅t1で加えるエネルギーは、本来加えるべ
きエネルギーより小さいのでドツトの大きさは本来の大
きさよりも小さいものとなる。
次に、最初に(DATA1)703を印字した同じ位置にDATA
701をストローブ幅t2=0.4msecで印字する。結局その紙
上の黒ドツトはドツト705となる。
即ち、t1とt2の両方で印字した黒ドツト(DOT1)とt2
のみで印字した黒ドツト(DOT2)と2種類のドツトサイ
ズがランダムに紙上に現れる。その大小関係は以下の通
りである。
(DOT1)>(DOT2) 2度書きした場合、ドツトが大きくなるのは第1回目
に記録した時の熱が発熱抵抗に残っているためである。
以上の処理を複数ライン分繰り返す事により、ドツト
の大きさを変化させて画像を形成することができる。
この実施例によればドツトサイズが大小切り換わるの
でドツトとドツトがつながる事を防止できる。この様子
を第9図に示す。
このようにドツトとドツトがつながるのを防止するこ
とにより、誤差拡散法の独特の縞模様の発生を防止する
ことが可能となる。尚、前述の実施例は画像のハイライ
ト部分又は中間調部分での縞模様の発生は抑えることが
できるが、画像のダーク部でドツトが小さくなる事によ
り白く抜けるといった事が発生する。
そこで次に示す実施例は画像の濃度に応じてドツトの
サイズを切り換える場合を説明する。
第10図は第4図の2値化処理部を一部変更した実施例
である。尚、第4図と同一の構成要件は説明を省略す
る。
第10図の416はコンパレータで、ここでは入力画信号
i,jがハイライト信号、ダーク信号、中間階調信号の
いずれに属しているかの判定を行い、それぞれの信号に
対してフラグを出力する。
即ち、Xi,jを2つの閾値TD1,TD2と比較し(TD1<TD
2) Xi,jTD1 ∴Flag=0(ハイライト信号) TD1>Xi,j>TD2 ∴Flag=1(中間階調信号) Xi,jTD2 ∴Flag=2(ダーク信号) 各階調レベルに応じたフラグを出力する。
第11図は第9図に示した2値化処理部で2値化された
データを記録する手順を示すフローチヤートである。先
ずステツプS11に進みサーマルヘツド制御回路107の印字
ストローブ幅決定回路にパラメータt1、例えばt1=0.3m
secをセツトする。
ステツプS12では最初に印字する2値データ▲
▼をシストレジスタ108にセツトする。▲
▼はサーマルヘツド制御回路107において作
成される。▲▼の作成フローチヤートを
第12図に示す。ステツプS20で2値化出力信号Yi,jの値
がYi,j=1(黒を印字)ならステツプS21に進む。Y
i,j=0(白を印字)なら終了となり、Yi,j=0とな
る。
ステツプS21において、フラグ417の値を調べFlag=2
(ダーク信号)であればYi,j=1とし、Flag≠2なら
ばステツプS22に進む。
ステツプS22では、フラグ417の値を調べFlag=1(中
間階調)であるならば0又は1の信号を発生する乱数発
生回路の出力信号とYi,jとの論理積をとりYi,jとす
る。
Flag≠0であるならばYi,j=0とする。
以上の操作で得られた2048個のYi,jのパルス列が▲
▼である。
第11図ステツプS13ではシフトレジスタ108のデータ▲
▼をラツチ回路109にラツチする。
ステツプS4でパルス幅t1のストローブ信号(1)をON
させ、これにより、ラツチ109にラツチされているデー
タが1の時、各発熱抵抗体111を1回熱する。
これにより感熱記録紙を発色させる。
これをストローク信号(N)までくり返すことによ
り、1ライン分の第1回目の記録処理は終了する。
さらにステツプS16に進み、サーマルヘツド制御回路1
07の印字ストローブ幅決定回路に今度はパラメータt
2(t2=0.4msec)をセツトする。
ステツプS6は▲▼を印字した同一位置
上に再度印字するデータDATA(1)をセツトする。
ステツプS17ではシフトレジスタ108のデータDATA
(1)をラツチ回路109にラツチする。
ステツプS18でパルス幅t2のストローク信号をONさ
せ、ラツチ109にラツチされているデータが1の時、各
発熱抵抗体111を1回熱する。
以上1ラインを2度に分けて印字した様子を第13図に
示す。
第13図に10bit分のDATA(1)801を印字する場合を示
す。0が白、1が黒とする。
先に述べた第12図のフローチヤートに従うと▲
▼は▲▼804となる。
▲▼804をストローブ幅t1で印字する
と、感熱紙上のドツトはドツト805となる。ストローブ
幅t1で紙に加えるエネルギーは本来加えるべきエネルギ
ー(サーマルヘツド本来のドツトサイズになるエネルギ
ー)より小さいので、ドツトサイズは正規のサイズより
小さいものである。
次に▲▼804を印字した同一の位置上
に今度はDATA(1)801をストローブ幅t2で印字する。
結局、感熱紙上のドツトはドツト806となる。
ストローブ幅t1,t2の両方で印字した黒ドツト(Dot
1)とt2のみで印字した黒ドツト(Dot2)の合計2種類
のドツトサイズが感熱紙上に現れる。
即ち、 入力画信号Xi,jがハイライトであるなら Dot2 入力画信号Xi,jがダーク部分であるなら Dot1 入力画信号Xi,jが中間階調であるなら Dot又はDot2 をランダムに選択し、印字する。
Dotの大小関係は (Dot1)>(Dot2) である。
以上説明した如く第2の実施例によれば画像のハイラ
イト部では、ドツトサイズを小さくして印字するので、
ドツトとドツトがつながることを防止している。つま
り、これにより誤差拡散法で発生する独特の縞模様の発
生を防止することができる。
又、中間調部分ではドツトサイズが大小ランダムに印
字されるので、ドツトがつながるのを防止できるととも
に、中間調部分に階調を持たせることができる。
又、画像のダーク部分はドツトサイズを大きくして印
字するのでドツトとドツトの間に白く抜けることを防止
できる。
この様に、本実施例によれば入力画像の濃度に応じて
印字ドツトの大きさを変化させる事により、画像のハイ
ライト部及び中間調部での誤差拡散法独特の縞パターン
の発生を防止でき、しかも画像のダーク部では白く抜け
ることを防止できる。
尚、本発明ではストローク幅を2通り変化させること
でドツトサイズを変えていたが、電圧,電流を制御する
ことにより、ドツトサイズを変化させることもできる。
又、本実施例で量子化方法として誤差拡散法により画
像データを2値化処理する場合を説明したが、本発明は
多値化処理の場合も同様に用いることができる。
又、カラー画像の場合は本実施例における回路をR,G,
B3色分持つことで実現できる。
〔発明の効果〕
以上説明したごとく本発明によれば、誤差拡散法にお
ける2値化処理により得られた2値データがドットのオ
ンを表わすデータの場合に、画像濃度の低濃度部では小
サイズのドットを出力し画像濃度の高濃度部では大サイ
ズのドットを出力することにより、簡単な処理により、
画像濃度の低濃度部における独特な縞パターンの発生及
び高濃度部における白抜けを防止し、良好な画像を再現
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示したブロツク図、 第2図は第1図の読取部の詳細を示したブロツク図、 第3図は第2図の交換テーブルの一例を示した図、 第4図,第10図は2値化処理部の詳細を示したブロツク
図、 第5図は重みマトリクスの一例を示した図、 第6図は誤差拡散法の処理の流れを示した図、 第7図,第11図,第12図は記録制御フローチヤート図、 第8図,第9図,第13図は本実施例の記録例を示した
図、 第14図は従来の問題点を示した図である。 1……読取り部 2……サーマルヘツド記録部 101……CPU 102……RAM 103……システムバス 104……入力センサ部 105……画像処理部 106……ROM 107……サーマルヘツド制御回路 108……シストレジスタ 109……ラツチ回路 110……ドライバ回路 111……発熱抵抗体 112……サーマルヘツド電源 113……セラミツク基板 416……コンパレータ 417……Flag信号

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像データを入力する入力手段と、 前記入力手段により入力した画像データをドットのオ
    ン、オフを表わす2値データに2値化処理する2値化手
    段と、 前記2値化手段における2値化処理の際に発生する2値
    化処理前の画像データと2値化処理後のドットのオン、
    オフを表わす2値データとの誤差を演算し、演算により
    得られた誤差を補正する誤差補正手段と、 前記2値化手段からのドットのオン、オフを表わす2値
    データに基づき、画像を出力する出力手段とを有し、 前記出力手段は2値データがドットのオンを表わすデー
    タの場合に画像濃度の低濃度部では小サイズのドットを
    出力し画像濃度の高濃度部では大サイズのドットを出力
    することを特徴とする画像処理装置。
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