JP2970869B2 - 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、
平均値制御法、メッシュ内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、平均値制御
法、メッシュ内配分法は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黒ドット（出力ドット）を
表示する。このため、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。

また、組織ディザ法には記録マトリックス内の画素に
閾値を定めるに際して、記録マトリックス中央部の画素
ほど小さい閾値を設定して出力ドットが中央に集中的に
配置されるドット集中型、逆に隣接する画素の閾値が大
きく異なるように設定するドット分散型などが提案され
ている。従って、再現画像の特徴に応じた形式の組織デ
ィザ法を用いることで、簡略的で、かつ十分な解像度、
階調数を有した中間調画像の再現が可能となる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記組織ディザ法にあっても次のような問題
点を有している。

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、出力ドットの表示される画素数とそれによって再
現される画像の濃度とが、リニアな関係を有することが
前提である。

しかし、現実に中間調画像再現装置の出力部は、レー
ザプリンタにあってはレーザ光の照射部位が出力ドット
となり、ドットプリンタ等にあってはピンにより打たれ
た打点が出力ドットとなり、共に出力ドットは略円形と
なる。従って第５図に示すように、この円形の出力ドッ
トにより任意の画像を「黒」レベルに表示する場合、そ
の円の大きさは少なくとも四角形の画素よりも大きな面
積を必要とし、画素からはみ出して「黒」レベルの部分
を形成するのである。

このため、出力ドットを表示する画素数が多くなると
その分だけはみ出した「黒」レベルの面積が大きくな
り、出力ドット数と記録マトリックスの再現する濃度と
の線形性が大きく崩れ、十分な階調数を表現することが
できない。

従って、前述したドット分散型（例えば、Bayer型）
は、出力ドットが分散的に配置されるために空間周波数
が高く、高い分解能を有する反面、出力ドットのはみ出
し部分が独立に多数存在することになり、該出力ドット
により再現される画像の濃度との間の線形性が保てずに
階調が滑らかに変化する画像に対して不向きとなる。

一方、ドット集中型（例えば、Fattening型）は、上
記と逆に出力ドットが集中的に配分されるため、画素か
らのはみ出し部分が互いに重なり合い、はみ出し部分の
面積の増加は低く押さえられるために階調の再現性に優
れている。しかし、出力ドットが集中するために空間周
波数が低くなり、分解能が低下する。

この様に従来の組織ディザ法は、それぞれ特徴ある中
間調画像再現方法であり、あらゆる原画の再現に適合す
るものは未だに創作されておらず、その応用範囲は限ら
れていた。

本発明の中間調画像再現方法は上記問題点に鑑みなさ
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、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 （問題点を解決するための手段） 上記問題点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につい
て、該記録マトリックスの領域に再現する原画の濃度に
応じた数の前記画素を出力ドットとして決定し、前記記
録マトリックスを用いて原画像を再現する中間調画像再
現方法において、前記記録マトリックスを、短辺と該短
辺の２倍長の長辺とからなる矩形マトリックスとし、該
矩形マトリックスを前記長辺方向に２分して正方の一対
の正方マトリックスに区分し、前記再現する原画の濃度
に応じて、前記一対の正方マトリックスに交互に出力ド
ットを分配し、該分配された出力ドットを、各正方マト
リックス内で互いに隣合うように集中的に配置すると共
に、前記矩形マトリックスを前記長辺方向に画素単位で
ずらして用い、前記原画像を再現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によれば、上述したよう
に短辺に対し２倍の長辺を持つ矩形マトリックスが記録
マトリックスとして用いられ、この矩形マトリックスを
構成する２つの正方マトリックスに交互に出力ドットが
分配されるため、矩形マトリックス毎に高い空間周波数
を有し、高分解能を有する。しかも、２つの正方マトリ
ックス内部での出力ドットの分配法はいわゆるドット集
中型であり、ドット密度が高くなっても出力ドット数と
再現濃度との線形性が良好になるため、階調の再現性に
も優れる。このような矩形マトリックス毎の良好な再現
性に加えて、さらに、原画像に対し多数の矩形マトリッ
クスを長辺方向に画素単位でずらして用いるため、緩や
かな階調の変化に対して特にドット分散型に強く現れる
疑似輪郭が形成されず、画像全体の再現性をも向上させ
る。

（実施例） 以下、本発明をより具体的に説明するために、本発明
の中間調画像再現方法をディザ法に応用した実施例を挙
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により定
義される矩形マトリックス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」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「32」と
する32段階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矩形マトリックスＫは、画素
を４行８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っており、32階調表現が可
能である。また、その閾値の設定は、矩形マトリックス
を４行４列の２つの正方マトリックスK1,K2に分割した
とき、各正方マトリックスK1,K2の周辺部ほど閾値レベ
ルが高くなり、かつ互いの閾値は交互に大きくなるよう
に設定されている。従って実施例の矩形マトリックスＫ
を用いて、該矩形マトリックス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矩形マトリック
スＫは、濃度の上昇に伴って、左右の正方マトリックス
K1,K2の中央部に出力された出力ドットに連続する出力
ドットの数が増加し、あたかも正方マトリックスK1,K2
の中央部から次第に出力部が拡張するかのごときパター
ンを構成する。より具体的には、左右の正方マトリック
スK1,K2を単独に注目するならば、いわゆるドット集中
型であるFattening型のように閾値が設定されている
が、これらが互いに関係し合って交互に出力ドットの配
分がなされるため、矩形マトリックス全体に注目するな
らば出力ドットが分散されているドット分散型の１態様
であるともいえるのである。なお、この様なドット配置
の傾向は、矩形マトリックスＫに再現する濃度が該矩形
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１つの矩形マトリックスＫを定義する組
織ディザ法によれば、次のような効果が明らかである。

まず、従来のドット分散型の組織ディザ法として４行
４列のBayer型を２個接合させ、本実施例の矩形マトリ
ックスＫと外形の近似したディザマトリックスを例に採
り、16階調表現の能力について実験した結果を第３図に
示している。図示するごとく、Bayer型を２個接合させ
たものでは、出力ドット数が増加してそのはみ出し部分
が増すと急激に反射濃度が飽和し、高濃度側で線形性が
損なわれるドット分散型の欠点が顕著に現れる。

しかし、実施例の矩形マトリックスＫを用いた画像再
現では、２つの核を中心に出力ドットが集中的に配分さ
れるため、高濃度側でも反射濃度の飽和現象は発生せ
ず、線形性が保たれていることが分かる。

また、階調数は第２図の説明より明らかなように32階
調を確保しており、極めて緩やかな階調の変化をも再現
できる。通常、組織ディザ法においては階調数と解像度
とは逆比例の関係にあり、階調数を増すためにマトリッ
クスの行列数を増加させると、単位面積当たりのマトリ
ックス数が減少して解像度が低下する。しかし、実施例
の矩形マトリックスＫでは第２図に示すように、あたか
も４行４列のFattening型が存在しているように視認さ
れるため、解像度は４行４列のマトリックスに類似した
高い性能を有するのである。

例えば、従来のBayer型、Fattening型などの組織ディ
ザ法によれば、32階調を実現するには５行５列ないし６
行６列のマトリックスを定義しなくてはならず、解像度
は大きく低下する。

また、実際に中間調画像を再現するには、従来の組織
ディザ法と同様に多数の矩形マトリックスＫを配置して
広範囲の画像を再現する。

このとき、第４図に示すように矩形マトリックス相互
間の配置を主走査方向に数画素ずらして配置するように
すれば、緩やかな階調の変化に対して特にドット分散型
に強く現れる疑似輪郭が形成されず、画像の再現性が一
層向上する。

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、矩形マ
トリックスは４行８列に限定されるものでなく、任意の
行数、列数の組合せにより実現される。また、各正方マ
トリックスK1,K2のドット分配はFatteningに限定され
ず、渦巻状に出力ドットを集中させるなど適宜決定して
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、矩形マトリックスを想定し、これを一対
の正方マトリックスとして認識して、出力ドットを交互
に、かつ集中的に分配すると共に、このような多数の矩
形マトリックスを長辺方向に画素単位でずらして用いて
原画像を再現することを特徴とする。

従って、出力ドットの決定は従来の組織ディザ法と同
様に閾値との比較という簡易的なアルゴリズムによって
達成されるため高速処理を可能とし、かつ、従来の組織
ディザ法に比較して矩形マトリックス毎の再現性が向上
する。しかも、矩形マトリックス相互間の配置によって
疑似輪郭の形成を抑え、画像全体の再現性をも向上させ
る。その結果、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図は実施例の矩形マトリックスをその画素に設定さ
れる閾値と共に表した拡大説明図、第２図は同実施例の
矩形マトリックスによる階調表現パターンの説明図、第
３図は同実施例の矩形マトリックスと従来のBayer型マ
トリックスとの階調表現対比の説明図、第４図は同実施
例の矩形マトリックスを多数配列する際の配列例を示す
説明図、第５図は出力ドットのはみ出し部分の説明図、
を示している。 ｋ……矩形マトリックス k1,k2……方形マトリックス

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につ
   いて、該記録マトリックスの領域に再現する原画の濃度
   に応じた数の前記画素を出力ドットとして決定し、前記
   記録マトリックスを用いて原画像を再現する中間調画像
   再現方法において、 前記記録マトリックスを、短辺と該短辺の２倍長の長辺
   とからなる矩形マトリックスとし、 該矩形マトリックスを前記長辺方向に２分して正方の一
   対の正方マトリックスに区分し、 前記再現する原画の濃度に応じて、前記一対の正方マト
   リックスに交互に出力ドットを分配し、 該分配された出力ドットを、各正方マトリックス内で互
   いに隣合うように集中的に配置すると共に、 前記矩形マトリックスを前記長辺方向に画素単位でずら
   して用い、前記原画像を再現することを特徴とする中間
   調画像再現方法。