JP3240803B2

JP3240803B2 - 画像処理装置および画像処理方法

Info

Publication number: JP3240803B2
Application number: JP01756994A
Authority: JP
Inventors: 繁明角谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-02-14
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 2001-12-25
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: DE69526686T2; DE69526686D1; SG47616A1; EP0667704A2; JPH07226841A; US5627659A; EP0667704B1; EP0667704A3

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多階調画像データを、デ
ータ容量の削減、ＣＲＴディスプレー画面やプリンタへ
の出力、等のために２階調化（２値化）する機能を有す
る画像処理装置に関する。さらに詳細には、誤差拡散法
を用いて２値化を行う、画像２値化装置および、該画像
２値化装置を含む画像入力装置、画像処理装置、画像出
力装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】多階調画像データを、画素単位での階調
制御ができないプリンタ装置やディスプレイ装置に出力
する場合や、保存や転送のためにデータ容量を減らそう
とする場合には、各画素の階調数を２階調に減らす２値
化処理が広く行われている。２値化手法には、各種のも
のがあるが、その中でも最も画質の優れたものとして、
誤差拡散法が広く用いられている。

【０００３】誤差拡散法では、ある画素の２値化時に生
じた量子化誤差を捨てずに、周辺のまだ２値化していな
い画素に、重み値に応じて分配してゆく「誤差拡散」を
行う。このため、２値化誤差の局所的な平均値は非常に
小さなものとなり、２値化誤差が捨てられてしまう組織
的ディザ法などよりもはるかに高画質が得られる。誤差
拡散法は高解像度でありながら、連続的な階調再現が可
能であるという優れた特徴を持つ。誤差拡散法を使用し
た例としては、特開平１−２８４１７３号公報の「画像
処理方法及び装置」等がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】誤差拡散法における誤
差の分配を「近傍のどの画素にどういう重みづけで行う
か」を示すものを、ここでは「誤差拡散マトリックス」
と呼び、誤差拡散対象となる近傍画素の数を「マトリッ
クスサイズ」と呼ぶこととする。注目画素の下方の誤差
拡散マトリックスの例としては図５（ａ）〜図５（ｅ）
に示すものなどが用いられており、マトリックスサイズ
は順に２、４、７、１０、１３となる。図５（ｂ）の誤
差拡散マトリックスを用いた場合には、注目画素に生じ
た２値化誤差を等しい重みで４分割して、右隣、左下、
下、右下の４つの、まだ２値化を行っていない近傍画素
の階調画像データに加算してゆく。

【０００５】誤差拡散法では、対象画素に生じた２値化
誤差を、図５の例のような誤差拡散マトリックスに従っ
て周辺の未２値化画素に分配する工程が必要になるた
め、組織的ディザ法などと比較する格段に処理工程が増
え、処理時間もかかる、という問題点があった。この処
理工程・時間は、大きなサイズの誤差拡散マトリックス
を用いるほど増大するので、処理速度重視の場合には、
小さめのマトリックスを選択する必要がある。

【０００６】一方、画質の点から見ると、処理時間短縮
のために小さなサイズの誤差拡散マトリックスを用いる
と、誤差を拡散する範囲が狭くなり、２値化によって形
成されるドットの密度が疎な場合に、「ドットが均一に
分散されず、不均一に連なったドットが形成され、画質
劣化を生じる」、という問題点が生じた。例えば２値化
後の黒ドットの割合が１０％以下になるような低濃度の
原画像データを、図５（ａ）や図５（ｂ）のような誤差
拡散範囲の狭い、小さなサイズの誤差拡散マトリックス
を用いて２値化を行った結果は、図８（ａ）に示す例の
ようになり、黒ドットが鎖状に連なったパターンが目に
ついて、画質が大きく劣化してしまう。これは、図５
（ｅ）のような大きなサイズの誤差拡散マトリックスを
用いて、より広い範囲に誤差を拡散するようにすること
によって、図８（ｂ）のように改善される。しかしなが
ら前述のように、誤差拡散マトリックスのサイズを大き
くすると、処理量および時間が増大する。すなわち、従
来の誤差拡散法では、画質と処理量・時間の両方を同時
に満足することができない、という問題点があった。

【０００７】本発明の画像処理装置はこのような問題点
を解決するもので、その目的とするところは、ドット密
度が疎な場合にもドットの分散性が良好で、高画質な２
値化結果が、処理工数・時間の増大無しに得られるよう
改良された２値化装置を実現することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】多階調を有する原画像デ
ータを第１階調値と第２階調値の２階調からなる２階調
画像データに２値化する画像処理装置において、注目画
素の原画像データを前記第１階調値と前記第２階調値の
いずれかに２値化する２値化手段と、前記注目画素の２
値化によって生じる２値化誤差を、サイズの異なる複数
の誤差拡散マトリックスのいずれかを用いて近傍の未２
値化画素へ拡散する誤差拡散手段と、前記誤差拡散手段
が用いる誤差拡散マトリックスを前記複数の誤差拡散マ
トリックス中から選択し、切替える誤差拡散マトリック
ス切替え手段と、を有し、前記誤差拡散マトリックス切
替え手段は、注目画素の原画像データの階調値と、注目
画素の２値化結果とに応じて、前記誤差拡散マトリック
スを選択することを特徴とする。そして、前記誤差拡散
マトリックス切替え手段は、注目画素の２値化結果が前
記第１階調値となった場合に、前記注目画素の原画像デ
ータの階調値が前記第１階調値から遠く前記第２階調値
に近いほど、サイズの大きな誤差拡散マトリックスを選
択する。

【０００９】

【作用】今２値化しようとしている画素を、注目画素と
呼ぶこととし、以下にその２値化工程を示す。

【００１０】２値化手段は、注目画素の補正データ値と
閾値を比較し、補正データが閾値より大きいか小さいか
に応じて注目画素を第１階調値または第２階調値に２値
化し、２値化結果を得る。ここでいう補正データは、注
目画素の原画像階調データに、周辺の２値化済画素から
拡散されてきた２値化誤差を加えて補正したものであ
る。今仮に第１階調値＜第２階調値であるとすると、補正データ＜閾値ならば２値化結果＝第１階調値補正データ≧閾値ならば２値化結果＝第２階調値のように２値化を行う。ただし、補正データ＝閾値の
ケースについては、どちらに２値化されるよう定義して
もかまわない。

【００１１】誤差拡散手段は、まず２値化誤差、すなわ
ち補正データ値と２値化結果値の差を求める。すなわ
ち、２値化誤差＝補正データ−２値化結果次に誤差拡散手段は、求めた誤差を誤差拡散マトリック
スで定義された重みづけに従って、周辺のまだ２値化を
行っていない画素に分配して加える。この時、誤差拡散
マトリックス切替え手段は、注目画素の２値化結果およ
び原画像階調データ値を参照し、次に示すａ）、ｂ）の
少なくとも一方のケースの場合に、より大きなサイズの
誤差拡散マトリックスを用いるように切替え、より広い
範囲に誤差拡散を行うようにする。

【００１２】ａ）２値化結果が第１階調値で、かつ原画
像データ値が第２階調値に近い時。ｂ）２値化結果が第２階調値で、かつ原画像データ値が
第１階調値に近い時。

【００１３】本発明の第１のポイントは、ａ）または
ｂ）の場合のみに大きなサイズの誤差拡散マトリックス
を使用しするだけで、十分に良好なドット分散性が得ら
れ、高画質な２値化結果が得られる点にある。ａ）のケ
ースでの切替えによって、第１階調値に２値化されたド
ットの分布状況が均一化され、ｂ）のケースでの切替え
によって、第２階調値に２値化されたドットの分布状況
が均一化される。

【００１４】本発明の第２のポイントは、上記のａ）や
ｂ）のケースは発生確率の小さいケースである、という
点にある。例えばａ）を例に説明すると、原画像データ
が第２階調値に近い場合には、２値化結果も第２階調値
となる確率の方が高く、第１階調値になる確率は低い。
このため大きなサイズの誤差拡散マトリックスを使用す
ることになる確率は低く、ほとんどの場合は小さなサイ
ズの誤差拡散マトリックスが使用されるため、処理量・
時間の増大は最小限ですむ。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明による画像処理装置の実施例
について、図に基づいて詳細に説明する。図１は本発明
の第１の実施例を示すブロック図で、階調画像データ生
成手段１０から受け取った原画像階調データdata(i,j)
を、誤差拡散２値化手段２０が２階調化し、２値化結果
result(i,j)を２値画像データ出力手段３０に出力する
構成となっている。ここでのｉ，ｊは整数で、起点画素
から数えて下方向にｉ番目、右方向にｊ番目の画素に関
するデータであることを示す。図１中では、誤差拡散２
値化手段２０が本発明の画像処理装置の核心をなす部分
である。本実施例では、以下に示すようなケースを例
に、具体的な説明を行うこととする。

【００１６】・原画像階調データは０（白）から２５５
（黒）の範囲の２５６階調のデータで、階調値が大きい
ほど高濃度の画素となる。・原画像階調データを誤差拡散法により０または２５５
に２値化する。・２値化時の走査順序に関しては、主走査方向が左から
右、副走査方向が上から下とする。

【００１７】走査順序は具体的には、画像の左上端の画
素を起点画素として、主走査方向へ順次２値化作業を行
い、右端画素に達して１行分の２値化が終了したら、副
走査方向へ１画素分下の行へ移り、同様に左端画素から
右端画素へと２値化してゆく、という走査を最下行に達
するまで繰り返して１画面分の２値化を行う。

【００１８】また、起点画素から数えて下方向にｉ画
素、右方向にｊ画素の位置の画素をｉ行ｊ列の画素と呼
び、P[i,j]と表わすこととする。ただし、起点画素はP
[0,0]から始まるとする。今、P[i,j]が２値化しようと
する注目画素であるとすると、画像端の特殊ケースを除
く通常の画素では、図７に示すように、注目画素よりも
上方の行の画素および、同じ行の左方の画素は２値化済
画素、注目画素よりも下方の行の画素および同じ行の右
方の画素は未２値化画素となる。

【００１９】本実施例は、請求項１における第１階調値
が２５５、第２階調値が０の場合に相当し、２値化結果
が第１階調値となった時のみ誤差拡散マトリックスを切
替えを行う場合の実施例である。

【００２０】では、図１の誤差拡散２値化手段２０にお
ける、注目画素P[i,j]の原画像階調データ：data(i,j)
の２値化手順を、以下の工程１〜工程５に分けて説明す
る。また図９にそのフローチャートを示す。

【００２１】［工程１］データ補正手段１０１は、拡散
誤差記憶手段１０５を参照して、拡散誤差積算値total_
err(i,j)を得、それを階調画像データ出力手段１０から
得た原画像データdata(i,j)に加えて、補正データdata_
c(i,j)を得る。

【００２２】data_c(i,j)=data(i,j)+total_err(i,j) ここで、拡散誤差記憶手段１０５内に記憶されている拡
散誤差積算値total_err(i,j)は、P[i,j]近傍の既に２値
化の終わった画素（P[i-1,j]や P[i,j-1]等）の２値化
作業時に、後述の［工程５］で本注目画素P[i,j]に対し
て拡散されてきた誤差の総和である。

【００２３】［工程２］２値化手段１０２は、データ補
正手段１０１より得られた注目画素の補正データdata_c
(i,j)と、閾値threshを比較して、２値化結果result(i,
j)を出力する。すなわち、 data_c(i,j)≧threshならば、result(i,j)=255 data_c(i,j)＜thresh ならば、result(i,j)=0 なお、本実施例ではthresh=128の定数とする。

【００２４】２値化結果 result(i,j)は誤差拡散２値化
手段２０からの出力として、２値画像データ出力手段３
０へも出力される。ただし、２値画像データ出力手段３
０へ出力する際には、result(i,j)が２５５の時には、
それを１に置換えて、０または１の２値データとして出
力する場合もある。

【００２５】［工程３］誤差拡散手段１０３はまず、２
値化結果result(i,j)と補正データdata_c(i,j)より、２
値化誤差err(i,j)を err(i,j)=data_c(i,j)-result(i,j) のようにして求める。

【００２６】［工程４］誤差拡散マトリックス切替え手
段１０４は、第１階調値用切替えポイントt_chg1を３２
に設定し、誤差拡散マトリックス：Matrixを以下のよう
にして選択する。・result(i,j)=0 の時は、常にスモールマトリックスM
at_Sを選択。・result(i,j)=255の時は、・data(i,j)≦t_chg1ならばラージマトリックスMat_Lを
選択。・data(i,j)＞t_chg1ならばスモールマトリックスMat_S
を選択。

【００２７】［工程５］誤差拡散手段１０３は、２値化
誤差err(i,j)を、誤差拡散マトリックスの重み値に応じ
て、近傍の未２値化画素、P[i,j+1]、P[i+1,j]、P[i+1,
j+1]等へ分配して拡散する。具体的には、拡散誤差記憶
手段１０５が記憶している、各画素ごとの拡散誤差積算
値total_err(i,j+1)、total_err(i+1,j)等に、本注目画
素P[i,j]からの拡散分を加算してゆく。ただし、本画像
の２値化走査を開始する前の拡散誤差積算値の初期値は
すべてゼロにしておく必要がある。

【００２８】本実施例では、スモールマトリックスMat_
Sが図５（ｂ）の誤差拡散マトリックス、ラージマトリ
ックスMat_Lが図５（ｄ）の誤差拡散マトリックスであ
るとする。誤差拡散マトリックスにMat_Sが選択された
場合には、図５（ｂ）のマトリックスの重み値の合計は
４であるから、err(i,j)に重み値を掛けて４で割ったも
のが、各周辺画素への拡散誤差量となり、実際の誤差拡
散作業は以下のように行われる。

【００２９】

【表１】

【００３０】また、誤差拡散マトリックスに Mat_L が
選択された場合には、図５（ｄ）のマトリックスの重み
値の合計が１６であるから、誤差拡散作業は同様に、

【００３１】

【表２】

【００３２】のようになる。

【００３３】以上の［工程１］〜［工程５］により注目
画素P[i,j]の２値化および誤差拡散工程が終わる。次に
はｊの値を１つ増やし、右隣の画素を新たに注目画素と
して、同様の２値化工程を繰り返す。この繰り返しによ
り画像の１行分の２値化が終了すると、今度はｊの値を
ゼロに戻し、ｉの値を１増やすことで、次の行の左端画
素に注目画素を移し、また同様の工程を繰り返す。この
ような繰り返しにより、画像１画面分の２値化が行われ
る。

【００３４】本実施例の本質的な部分は、［工程４］お
よび［工程５］において２種類の誤差拡散マトリックス
を切替えて誤差拡散するようにした点だけであり、それ
以外の部分は従来の誤差拡散法と特に変わる点はない。
本実施例での原画像データと２値化結果に対応したマト
リックスの選択を整理すると、図４（ａ）に示す表のよ
うになる。

【００３５】ここで、本実施例により、良好なドット分
散性が得られる理由について説明する。本発明者はま
ず、誤差拡散法で「黒ドットが均一に分散されるメカニ
ズム」及び、「低濃度領域でそれが崩れて、図８（ａ）
のような黒ドット同士の連なりが生じる原因」について
考察してみた。誤差拡散法で「黒ドットが均一に分散さ
れるメカニズム」は、１．誤差拡散法では、ある画素が２５５（黒ドット）に
２値化されると、前記の［工程３］生じる２値化誤差 e
rr(i,j) は、通常は負となり、それが［工程５］で周辺
の未２値化画素に拡散される。２．負の誤差の拡散を受けた周辺画素は、その補正デー
タが誤差拡散を受ける前よりも小さくなるため、続けて
２５５（黒ドット）には２値化されにくくなる。３．その結果、黒ドットは連なることなく、なるべく離
れて均一に分散される。以上のようになる。

【００３６】しかし黒ドットを均一に分散させるために
は、低濃度になるほど黒ドット同士の間隔を広げてゆく
必要がある。例えば階調値が１６の場合は、黒ドットが
生成される割合は１６／２５５≒１／１６、すなわち１
６画素に１画素の割合であり、２次元平面内での黒ドッ
ト間の距離は４画素程度必要となる。しかしながら、図
５（ｂ）のような誤差拡散マトリックスを用いた場合に
は、ある画素が黒ドットに２値化された結果生じた誤差
は、２画素分以上離れた画素には直接は拡散されない。
このため、黒ドット同士が２画素分程度の短い間隔で連
なってしまう事態が生じる。ただし、「誤差拡散された
画素から、さらにその近傍画素に誤差拡散してゆく」と
いうような、間接的な拡散効果があるため、マトリック
スの外側には誤差が全く伝わらないわけではないが、マ
トリックスサイズが小さい場合はこの間接的な拡散効果
も弱い。また、図５（ｂ）のマトリックスでは、画素P
[i+1,j-2]の画素には間接的な拡散を考慮しても、P[i,
j]からの誤差は全く伝わらない。

【００３７】結局「低濃度領域で図８（ａ）のような黒
ドット同士の連なりが生じる原因」は、・低濃度領域では黒ドット間隔を広げる必要があるにも
かかわらず、小さなサイズの誤差拡散マトリックスで
は、必要なドット間隔に見合った距離にまで誤差を拡散
することができない。という点にあるといえる。

【００３８】以上のような考察を基に、本発明者は、
「黒ドットの分散性向上」という観点からは、必ずしも
常に大きなサイズの誤差拡散マトリックスを用いる必要
はなく、１．黒ドットに２値化された時に生じた２値化誤差のみ
を、より広い範囲に拡散するようにすればよく、白に２
値化された場合の誤差はそれほど広い範囲に拡散する必
要はない。２．均等に分散させるのに必要なドット間隔に応じて、
低濃度になるほど大きなサイズの誤差拡散マトリックス
を用いればよく、中濃度や高濃度時には、小さなサイズ
の誤差拡散間トリックスでよい。という２つの結論を得た。この結論に従って、本実施例
では、マトリックス切替えポイントt_chg1を階調値３２
に設定し、原画像階調値が３２以下で、２値化結果が２
５５（黒ドット）となった時のみラージマトリックスMa
t_Lを選択し、それ以外の場合はスモールマトリックスM
AT_Sを用いるようにし、低濃度域における黒ドットの分
散性を大幅に改善した。

【００３９】次に、本実施例において、ラージマトリッ
クスMat_Lが選択される確率が非常に小さく、ほとんど
の場合スモールマトリックスが選択されることを示す。
通常の場合、２値化結果が０、２５５となる確率はそれ
ぞれ、注目画素の原画像階調値 data(i,j) に応じて、０となる確率：(255-data(i,j))/255 ２５５となる確率：data(i,j)/255 のようになる。一方、ラージマトリックスが選択される
のは、 result(i,j)=２５５かつ、data(i,j)≦32 の時であるから、ラージマトリックスが選択される確率
は、 data(i,j)が０〜３２の時：data(i,j)/２５５ data(i,j)が３３〜２５５の時：０となる。従って、ラージマトリックスが選択される確率
が最も高いのは、 data(i,j)=32 の時で、その時の確率は 32/255 で、約 0.13となる。すなわち原画像データ値data(i,j)
がすべて32というような最悪のケースでもラージマトリ
ックスが選択される確率は１３％以下である。また、原
画像データ値が０〜２５５の間に等しい割合で分布して
いると仮定した場合に、ラージマトリックスが選択され
る確率を計算すると、１％以下になり、すべてにスモー
ルマトリックスを用いた場合と処理工数・時間はほとん
ど変わらなくなる。また、本実施例の第１階調値用マト
リックス切替えポイントt_chg1を様々な値に設定した時
の、ラージマトリックスが選択される確率を図６のグラ
フに示す。確率の計算式は、以下のようになる。

【００４０】t_chg1 Σ(k/255)/255 k=0 第１階調値切替えポイントを第２階調値（本実施例では
０）に近づけるほど、ラージマトリックスが選択される
確率はますます小さくなり、処理速度的には有利とな
る。図６のグラフからは、t_chg1が第１階調値と第２
階調値の中間値である、１２７．５以下であれば、大体
十数％以下の確率となり、ラージマトリックスの選択確
率は十分に小さいと言える。t_chg1の値がそれ以上にな
ると、ラージマトリックス選択確率の増加率も徐々に大
きくなるので、本実施例のように、第１階調値切替えポ
イントを１つだけ設ける場合には、１２８以下のにする
のが適当である。

【００４１】以上のように、本実施例によると、常にス
モールマトリックスを採用したのとほとんど変わらない
処理時間で、常にラージマトリックスを用いた場合に迫
る、黒ドットの分散性が向上した高画質な２値化出力結
果が得られる。本実施例では、白ドット密度が疎とな
る、高濃度領域での白ドットの分散性は特に改善されな
い。しかし、出力装置が白い紙上に黒インクによるドッ
トを形成するプリンタ装置の場合は、インクの滲みによ
り、低濃度領域における黒ドットは面積が広がって目立
ちやすくなるのに対し、高濃度領域における白ドット
は、まわりの黒ドットからの侵食をうけて面積は小さく
なり、それほど目立たなくなる。そのため、本実施例の
ように黒ドットの分散性を向上させただけでも、大幅な
高画質化が図れる。

【００４２】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。本実施例のブロック図自体は第１の実施例と共通
で、図１のブロック図を用いる。第１の実施例は、低濃
度域での黒ドットの分散性が向上させたが、それに加
え、高濃度領域における白ドットの分散性をも向上させ
たのが本実施例である。本実施例では、第１の実施例に
おける第１階調値用切替えポイント１t_chg1に加え、第
２階調値用切替えポイント２t_chg2を設け、原画像デー
タがdata(i,j)≧t_chg2の高濃度領域で、２値化結果が
０（白ドット）となった場合にも、ラージマトリックス
を使用するようにした。本実施例ではt_chg2=223として
いる。本実施例における、高濃度領域における白ドット
の分散性向上のカニズムは、白と黒の論理を逆に考えれ
ば、第１の実施例における低濃度領域における黒ドット
の分散性向上のメカニズムと全く同じである。

【００４３】実際の工程における、第１の実施例と本実
施例の違いは［工程４］だけである。すなわち、第１の
実施例の説明における［工程４］を、本実施例では以下
に示す［工程４’］に置換える。

【００４４】［工程４’］誤差拡散マトリックス切替え
手段１０４は、第１階調値用切替えポイントt_chg1（本
実施例では３２に設定）と、第２階調値用切替えポイン
トt_chg2（本実施例では２２３に設定）を用いて、誤差
拡散マトリックスMatrixを以下のようにして選択する。・result(i,j)=255の時は、・data(i,j)≦t_chg1ならばラージマトリックスMat_Lを
選択。・data(i,j)＞t_chg1ならばスモールマトリックスMat_S
を選択。・result(i,j)=0の時は、・data(i,j)≧t_chg2ならばラージマトリックスMat_Lを
選択。・data(i,j)＜t_chg2ならばスモールマトリックスMat_
Sを選択。

【００４５】本実施例での原画像データと２値化結果に
対応したマトリックスの選択は、図４（ｂ）に示すよう
になる。本実施例による処理工数・時間の増加がわずか
である理由も、第１の実施例の場合と同様である。本実
施例により、低濃度領域における黒ドットと、高濃度領
域における白ドットの両方で均一な分散性が得られ、第
１の実施例よりもさらに画質が向上する。

【００４６】次に、第３の実施例を示す。第２の実施例
では、黒ドットの分散性改善のためのラージマトリック
スと、白ドットの分散性改善のためのラージマトリック
スに同じものを用いたが、本実施例ではこれに異なるも
のを用いた。先に述べたように、プリンタ装置では通常
黒ドットの方が目立つ。そこで、本実施例では、黒ドッ
ト用にはラージマトリックスMat_Lよりもさらにサイズ
の大きい図５（ｅ）の誤差拡散マトリックスをヒュー
ジマトリックスMat_Hとして用いた。ごれにより、より
低濃度域における黒ドットの分散性がさらに向上する。
また、黒ドット用のマトリックス切替えポイントt_chg1
は第２の実施例同様32だが、白ドット用のマトリック
スへの切替えポイントt_chg2を第２の実施例での223か
ら239に大きくし、処理速度向上のため、ラージマトリ
ックスを用いる頻度を減らした。本実施例では、第２の
実施例の［工程４’］を次の［工程４”］に置換える。

【００４７】［工程４”］誤差拡散マトリックス切替え
手段１０４は、第１階調値用切替えポイントt_chg1を３
２に、第２階調値用切替えポイントt_chg2を２３９に設
定し、誤差拡散マトリックスMatrixを以下のようにして
選択する。・result(i,j)=255の時は、・data(i,j)≦t_chg1ならばヒュージマトリックスMat_H
を選択。・data(i,j)＞t_chg1ならばスモールマトリックスMat_S
を選択。・result(i,j)=0 の時は、・data(i,j)≧t_chg2ならばラージマトリックスMat_Lを
選択。・data(i,j)＜t_chg2ならばスモールマトリックスMat_S
を選択。

【００４８】本実施例での原画像データと２値化結果に
対応したマトリックスの選択は、図４（ｃ）に示すよう
になる。また本実施例では、ヒュージマトリックスが選
択された場合に、当然ながら次の［工程５］での誤差拡
散作業が第２の実施例の場合と異なって来るが、基本的
な考え方は同様なので、ここでは詳しくは述べない。

【００４９】次に第４の実施例を示す。本実施例では、
黒ドットの分散性改善のためのマトリックスサイズを原
画像濃度値に応じてよりきめ細かく、スモール、ラー
ジ、ヒュージの３段階に切替えて、さらに処理時間・画
質の最適化を進めた。また、ここで用いるスモール、ラ
ージ、ヒュージの誤差拡散マトリックス自体はは第３の
実施例と同じものとする。第４の実施例では、図４
（ｄ）に示すようにして、［工程４］におけるマトリッ
クスの選択を行う。

【００５０】第５の実施例は、スモールマトリックスと
ラージマトリックスの中間のサイズの誤差拡散マトリッ
クスミディアムマトリックスMat_Mを導入して、さらに
きめこまかくマトリックスの切替えを行うようにしたも
のである。本実施例のMat_Mとしては、図５（ｃ）の誤
差拡散マトリックスを用い、原画像データ値と２値化結
果に応じて、工程４におけるマトリックスの選択を図４
（ｅ）の表のように行う。

【００５１】以上の実施例では、スモール、ミディア
ム、ラージ、ヒュージの各誤差拡散マトリックスには順
に図５（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）、図５（ｅ）の
誤差拡散マトリックスを割りあてたが、マトリックスサ
イズの大小関係さえ合致していれば、実際の誤差拡散マ
トリックスにはどのようなものを用いてもよい。

【００５２】以上の実施例では、常に黒ドットの分散性
の向上を白ドットの分散性よりも重視し、２値課結果が
黒ドットとなった場合に、よりきめ細かく誤差拡散マト
リックスを切替える例が多かったが、２値画像データ出
力装置がＣＲＴディスプレー等の場合にはむしろ白ドッ
トのほうが目立ち易くなる場合があるので、両者を同等
に扱ったってもいいし、逆に白ドットを重視して、２値
化結果が白ドットとなった場合によりきめ細かく誤差拡
散マトリックスを切替えるようにしてもよい。

【００５３】以上の実施例では、０が白ドット、２５５
が黒ドットとなるような、濃度に対応した階調データの
例であったが、０が黒ドット、２５５が白ドットとなる
ような明度や輝度に対応した階調データの場合も、白黒
の論理が逆になるだけで、本質的には同様である。

【００５４】また以上の実施例は、モノクロデータを扱
う場合の例であったが、複数の色成分データからなるカ
ラーデータの場合にも、各色成分に対して、モノクロの
場合と同様に本発明を適応できる。例えば、Ｒ（レッ
ド），Ｇ（グリーン），Ｂ（ブルー）の３色成分からな
るフルカラーデータの場合は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分ご
とに本発明の画像処理装置を独立して適応すればよい。
また、色成分ごとに、異なるマトリックスの切替え方を
採用してもよい。例えば、ＲおよびＧ成分に対しては図
４（ｄ）に示したようにきめ細かくマトリックスを切替
えるが、ＲやＧ成分に比べてドットが目立ちにくいＢ成
分は、図４（ａ）のような切替えパターンで済ませる、
というような構成も可能である。

【００５５】また、以上の実施例では［工程２］で用い
る閾値threshは一定値で固定であったが、閾値に画素位
置に応じて一定周期で変化する組織的ディザノイズを加
えたり、あるいは適当量のランダムノイズを加えるなど
してthreshが画素によって変化するようにしてもよい。

【００５６】また、１画面分の２値化を行ってゆく際の
走査順に関しても、画像の左上端以外の画素を起点画素
としてもよい。また偶数行の画素は左端から右端へ、奇
数行の画素は右端から左端へ、と言うふうに、１行ごと
に走査方向を変える構成も可能である。この場合には、
１行ごとに誤差拡散マトリックスも左右反転して使用す
る必要がある。

【００５７】以上のように、本発明の本質的部分は、
［工程４］のマトリックスの切替え部分にあり、その他
の部分に関しては、誤差拡散法でさえあれば、どのよう
な構成であってもかまわない。

【００５８】また、本発明の誤差拡散２値化手段２０
は、ソフトウェアによって実現されてもよいし、専用の
処理ハードウェアによって実現されてもよい。

【００５９】図２、図３は、図１の誤差拡散２値化手段
２０以外の部分をより具体的に示した実施例の図で、図
２（ａ）は誤差拡散２値化手段２０を含む画像入力装
置、図３（ａ）は誤差拡散２値化手段２０を含む画像出
力装置、図２（ｂ）および図３（ｂ）は誤差拡散２値化
手段２０を含むコンピュータ装置の実施例である。

【００６０】図２（ａ）は本発明を画像入力装置に適応
した場合の実施例であり、誤差拡散２値化手段２０を画
像入力装置であるスキャナの内部に持つように構成し
た。ＣＣＤセンサー２０２が図１における階調画像生成
手段１０に、コンピュータ２０３が図１における２値画
像データ出力手段３０に相当する。本実施例では、スキ
ャナー２０１内部のＣＣＤセンサー２０２が原稿画像の
各画素の反射濃度を読み取り、それにアナログ・デジタ
ル変換やセンサー特性の補正等を行った結果を階調画像
データdata(i,j)として誤差拡散２値化手段２０へ出力
し、誤差拡散２値化手段２０がその２階調化を行う。２
値化結果result(i,j)は、スキャナー２０１からの出力
として、ＳＣＳＩ等のインターフェイスを介してホスト
のコンピュータ２０３へ送られる。コンピュータ２０３
では受け取った２値化画像を、ＣＲＴディスプレイに表
示したり、フォトレッタッチソフト等の画像処理ソフト
に加工させたり、ハードディスク等の外部記憶装置に記
憶したりする。誤差拡散２値化手段２０は、スキャナー
内のＲＯＭに記憶されたプログラム、即ちファームウェ
アに従って、スキャナー内のＣＰＵがその処理を行う、
という形で実現されている場合もあるし、誤差拡散処理
を高速に行うための専用ハードウェアによって実現され
ている場合もある。

【００６１】図２（ｂ）は、ホストコンピュータ内のス
キャナドライバーが誤差拡散２値化手段２０を持つよう
に構成した場合の実施例である。スキャナ２１１が図１
の階調画像出力装置１０に、フォトレッチソフト２１４
が図１の２値画像データ出力手段３０に相当する。本実
施例はコンピュータ２１２で実行中のフォトレタッチソ
フト２１４上で画像読み取コマンド等を実行し、スキャ
ナー２１１から画像を読み込む場合の例で、スキャナ２
１１は読み込んだ階調画像データdata(i,j)をそのまま
２値化せずコンピュータ２１２に出力する。コンピュー
タ２１２側では、誤差拡散２値化手段２０を持ったスキ
ャナドライバー２１３が、受け取った階調データを２値
化する。２値化結果result(i,j)はコンピュータ２１２
内で実行されているフォトレタッチソフト２１４に渡さ
れ、ＣＲＴディスプレイへの表示や、さらなる加工等が
行われる。通常プリンタドライバーは、ホストコンピュ
ータのＣＰＵによって実行されるプログラムの一種であ
り、誤差拡散２値化手段２０はソフトウェア的に実現さ
れていることになる。また、ホストコンピュータに誤差
拡散用の高速処理ハードウェアを実装し、プリンタドラ
イバーがその処理過程でその高速処理ハードウェアを利
用して、高速に２値化処理を行う場合もある。

【００６２】図３（ａ）は、本発明を用いた画像出力装
置の実施例であり、誤差拡散２値化手段２０を画像出力
装置であるプリンタ装置の内部に持つよう構成した。コ
ンピュータ３０１が図１における階調画像出力装置１０
に、インク噴射ヘッド３０３が図１における２値画像デ
ータ出力手段３０に相当する。本実施例では、コンピュ
ータ３０１から出力された階調画像データdata(i,j)
を、インクジェットプリンタ３０２がその内部の誤差拡
散２値化手段２０を用いて２値化し、その２値化結果re
sult(i,j)に応じて、インク噴射ヘッド３０３が印画紙
にインクを噴射してドットを形成する。

【００６３】図３（ｂ）は、ホストコンピュータ内のプ
リンタドライバーが誤差拡散２値化手段２０を持つよう
に構成した場合の実施例であり、フォトレタッチソフト
３１２が図１の階調画像出力装置１０に、プリンタ３１
４が図１の２値画像データ出力手段に相当する。コンピ
ュータ３１１内で実行されているフォトレタッチソフト
３１１上でプリンタ出力コマンド等を実行すると、フォ
トレッタッチソフト３１１から、プリンタドライバー３
１３に対して階調画像データdata(i,j)が出力される。
プリンタドライバー３１３は、その内部の誤差拡散２値
化手段２０を用いて２値化を行い、２値化結果result
(i,j)をプリンタ制御コマンドとともにプリンタ装置３
１４に出力し、プリンタ３１４が印画紙上に２値化画像
を出力する。

【００６４】

【発明の効果】本発明の構成によると、誤差拡散マトリ
ックス切替え手段が、対象画素の原画像データ値および
２値化結果に応じて誤差拡散マトリックスのサイズを切
替え、必要な時のみ大きなサイズの誤差拡散マトリック
スを選択するようにした。このため、常に小さなサイズ
の誤差拡散マトリックスを用いたのとほとんど変わらな
い処理時間で、常に大きなサイズの誤差拡散マトリック
スを用いたのに迫る良好なドット分散性を持つ、高速・
高画質の２値化装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図。

【図２】本発明をスキャナ装置を含む系に適応した実施
例を示す図。

【図３】本発明をプリンタ装置を含む系に適応した実施
例を示す図。

【図４】本発明の誤差拡散マトリックスの切替え条件の
実施例を示す図。

【図５】本発明で用いる誤差拡散マトリックスの実施
例。

【図６】ラージマトリックス選択確率を示す図。

【図７】注目画素周辺の２値化済画素と未２値化画素を
示す図。

【図８】低濃度領域での黒ドットの分散状況の例を示す
図。

【図９】本発明の第１の実施例のフローチャートを示す
図。

【符号の説明】

２０誤差拡散２値化手段１０１データ補正手段１０２２値化手段１０３誤差拡散手段１０４誤差拡散マトリックス切替え手段１０５拡散誤差記憶手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409 G06T 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多階調を有する原画像データを第１階調
値と第２階調値の２階調からなる２階調画像データに２
値化する画像処理装置において、注目画素の原画像データを前記第１階調値と前記第２階
調値のいずれかに２値化する２値化手段と、前記注目画素の２値化によって生じる２値化誤差を、サ
イズの異なる複数の誤差拡散マトリックスのいずれかを
用いて近傍の未２値化画素へ拡散する誤差拡散手段と、前記誤差拡散手段が用いる誤差拡散マトリックスを前記
複数の誤差拡散マトリックス中から選択し、切替える誤
差拡散マトリックス切替え手段と、を有し、前記誤差拡散マトリックス切替え手段は、注目
画素の原画像データの階調値と、注目画素の２値化結果
とに応じて、前記誤差拡散マトリックスを選択すること
を特徴とする画像処理装置。
【請求項２】前記誤差拡散マトリックス切替え手段
は、注目画素の２値化結果が前記第１階調値となった場
合に、前記注目画素の原画像データの階調値が前記第１
階調値から遠く前記第２階調値に近いほど、サイズの大
きな誤差拡散マトリックスを選択することを特徴とする
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】前記誤差拡散マトリックス切替え手段
は、少なくとも１つの第１階調値用マトリックス切替え
ポイントを前記第１階調値と前記第２階調値の間に設定
し、注目画素の２値化結果が前記第１階調値となった場合
に、前記注目画素の原画像データの階調値が前記第１階
調値用マトリックス切替えポイントよりも前記第２階調
値側にある場合に、該切替えポイントよりも前記第１階
調値側にある場合に用いる誤差拡散マトリックスよりも
大きなサイズの誤差拡散マトリックスを用いるようにし
た請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】前記第１階調値用マトリックス切替えポ
イントを、前記第１階調値と第２階調値の中間値よりも
第２階調値に近い値に設定することを特徴とする請求項
３記載の画像処理装置。
【請求項５】前記誤差拡散マトリックス切替え手段
は、注目画素の２値化結果が前記第２階調値となった場
合に、前記注目画素の原画像データの階調値が前記第２
階調値から遠く前記第１階調値に近いほど、サイズの大
きな誤差拡散マトリックスを選択することを特徴とする
請求項１乃至４いずれか１つに記載の画像処理装置。
【請求項６】前記誤差拡散マトリックス切替え手段
は、少なくとも１つの第２階調値用マトリックス切替え
ポイントを、前記第１階調値と前記第２階調値の間に設
定し、注目画素の２値化結果が前記第２階調値となった場合
に、前記注目画素の原画像データの階調値が前記第２階
調値用マトリックス切替えポイントよりも前記第１階調
値側にある場合に、該切替えポイントよりも前記第２階
調値側にある場合に用いる誤差拡散マトリックスよりも
大きなサイズの誤差拡散マトリックスを用いるようにし
た請求項５記載の画像処理装置。
【請求項７】前記第２階調値用マトリックス切替えポ
イントを、前記第１階調値と第２階調値の中間値よりも
第１階調値に近い値に設定することを特徴とする請求項
６記載の画像処理装置。
【請求項８】前記多階調を有する原画像データは、複
数の色成分データからなるカラーデータの１色成分であ
り、該複数の色成分データは各々異なる切り替え方で前
記誤差拡散マトリックスが適用されることを特徴とする
請求項１乃至７いずれか１つに記載の画像処理装置。
【請求項９】前記２値化手段において用いる閾値を画
素に応じて変化させるようにした請求項１乃至７いずれ
か１つに記載の画像処理装置。
【請求項１０】多階調を有する原画像データを第１階
調値とそれより小さい第２階調値の２階調からなる２階
調画像データに２値化する画像処理方法において、注目画素の原画像データを前記第１階調値と前記第２階
調値のいづれかに２値化する２値化工程と、前記２値化結果が前記第１階調値となったかを判断する
判断工程と、前記判断工程の結果が肯定的である場合に、前記注目画
素の原画像データの階調値が前記第１階調値から遠く前
記第２階調値に近いほど、サイズの大きな誤差拡散マト
リックスを選択する選択工程と、前記注目画素の２値化によって生じる２値化誤差を、前
記選択した誤差拡散マトリックスを用いて近傍の未２値
化画素へ拡散する誤差拡散工程と、を有する画像処理方法。