JP3571716B2 - 改良された誤差分散システム - Google Patents
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Description
発明の背景
本発明は一般的にはディジタルハーフトーンシステムに関連し、さらに詳しく言えば、誤差分散を利用した改良されたディジタルハーフトーンシステムに関する。
従来の印刷技術においては、ハーフトーンスクリーンを介して露出を行うことにより、印刷のための連続した濃淡の像が準備されている。
結果として得られた像はスクリーンの各々の開孔に対応して１つずつ設けられたものであって、それぞれ異なる大きさの点である。これらの点はスクリーンからたくさん光が入ったところではより大きく、スクリーンから少ない光が入ったところではより小さくなっている。かくして、スクリーンを介しての露出により、元の像のスクリーンの開孔に対応する強度のレベルが適当な直径または大きさの点に変換される。前述のプロセスのディジタルアナログはディジタルハーフトーニングとして知られており、元の像はスキャナによって操作されて、獲得されたデータはディジタルコンピュータ内に収容される。このデータは走査された強度または濃度の値の二進表現として存在する。各々のそれらの値，典型的には０〜255の範囲にあり、走査された領域または入力像のピクセルに対応するものである。この像を単に着色された点をプリントすることができるプリンタで再生するためにはプリントされるべき点の適当な選択によって、強度の間隔を再現する必要がある。
ディジタルハーフトーニングにおいて、原稿の多段階または連続の像はピクセルごとに走査される。
ピクセルまたはピクセルブロックの走査により取り出された濃度を表す信号はプリンタのために２値出力に変換される。この２値出力に対応してプリンタは点または点をプリントしないことによって原画に対応するイメージを提供する。
２種類のディジタルハーフトーン技術が用いられている。２種類のうちの１つはスクリーニングまたはディザーリング法として知られており、原稿を走査して得られたピクセルまたはピクセルのブロックの濃度のレベルを表す信号は２値信号を得るために掛け算されるか，または２次元のスクリーン機能を代表する信号と比較される。この２値のレベルに応答するために、プリンタは定められた出力の位置において、点をプリントするか、またはプリントしない。もう１つの誤差拡散方式として知られているものでは、スクリーニング機能は利用されない。その代わり、ピクセルまたはピクセルのブロックの濃度レベルの量子化（すなわち、２値出力に変換する。）において、発生する誤差は近接するピクセルまたはピクセルのブロックが引き続いて、２値出力に変換されるときに考慮される（すなわち、隣接するピクセルまたはブロックに拡散される。）。
スクリーニングまたはディザーリング法と比較すると誤差分散システムではプリンタは決められた出力点に必ずしもプリントするものではなく、その代わりプリンタは選択されたいかなる位置にでもプリントをし、そして望まれる濃度レベルは適当な点間隔，または点波長であって、走査によって得られた濃度レベルに対応するものを選択することによって得られる。通常プリンタによってプリントされるドット間の波長は、原稿から走査によって得られるピクセルまたはピクセルブロックの濃度レベルに反比例して変化する。そこでもし、入力信号が原稿を走査して得られる濃度レベルの変化を示す場合には印刷されるべきドットの波長もまた変化する。走査された像の濃度レベルの関数である印刷されるべきドットの波長はコンピュータメモリ内のルックアップテーブル内に蓄積されている。かくして、もし、走査する濃度レベルが０〜255の範囲にあって、そこで走査された像のある特定の濃度レベルが値“1,"であったならば、これは１つのドットが16×16アレイの中にプリントされ、その結果、１つのドットが全ての16番目のプリント位置にプリンタによってプリントされることになる。このことは換言すれば、ドット波長が16ということである。誤差拡散方法においては、ドットのサイズは典型的には固定されており、スクリーニングとかディザーリング技術とは異なっている。
誤差拡散方式は最初にアール．ダブル．フロイドと、エル．シュタインベルグによって提案された。
このような技術はロバート ウリックニー著、マサチュ ーセッチュ インスティチュート オブ テクノロジ ー、1987年の本“ディジタルハーフトーニング”のセクション8.2、239−252頁に詳細に示されている。そのような誤差拡散方式とフロイドおよびシュタインベルグによって提案されたアルゴリズムの一例はウリックニーの著書の図8.6（ａ）に図示されており、ここでは印刷のときに矩形のグリッドが用いられている。そのような図は黒い点によって表されるピクセルの濃度レベルが２値出力に変換されるときに隣接するピクセルに分散される誤差の割合を示している。7/16で表せられる量子化誤差の項はその同一線状のすぐ右隣にプリントされる。量子化誤差の1/16の重みを持つ誤差は前のセルのすぐ下のピクセルに分散させられることによって、分散させられる。
そして5/16および3/15の量子化誤差はすぐ左側の２つのピクセルに分散させられ、それらはウリックニーの図8.6（ａ）に全て示されている。この走査は誤差フィルタとして知られており、ここにおいて、重みづけされた誤差の量子化誤差は説明されたように４つのピクセルに分散させられている。４つの重み（7/16,1/16,5/16および3/16）は“1."として加算されることに注意されたい。黒い点として示されているピクセルが２値出力に変換されたとき、走査されたピクセルの濃度レベルは閾値（例えば、“128"であって、濃度レベルが“0"から“255"の閾値）と比較される。もし、濃度レベルが閾値以下であったならばプリンタはその適当な位置に１つのドットを打つように命令され、そして量子化された誤差が濃度レベルを示すものを示している。もし、入力信号が量子化されたもの以上であったならば、点はプリントされないで、誤差は最大値（すなわち、“255"）との間の誤差が与えられる。そして入力信号が走査されたピクセルの濃度を示す。換言すれば、もし、走査されたピクセルにおける“X,Y"の位置における濃度レベルがPval（X,Y）であって、変換されたピクセルの２値出力がPout（X,Y）であるならば、濃度レベルは“0"から“255"で、閾値が“T,"であるならば、
もし Pval（X,Y）＜Ｔ、ならば
Pout（X,Y）＝カラー、そして
誤差＝Pval（X,Y）；しかし
もし Pval（X,Y）＞Ｔ、ならば
Pout（X,Y）＝白、そして
誤差＝Pval（X,Y）−255.
誤差はそれから回りのピクセルに前述したようにして分配される。
量子化するときの誤差を分配するための多くの方法が誤差分散において提案されている。多くの誤差分散方法において、誤差は固定の部分に分けられるフロイドとシュタインベルグの前述した技術はその１つの例である。そのような方法によって再生されたハーフトーンの図面は明らかに曲率を持つか、また直線である人工的な所産、この業界では“ウォーム”と呼ばれるものを作り出す。
このような“ウォーム”を減少させるか、またはなくするために数多くの提案が成されている。米国特許第4,654,721号、ゲルツツェル等は、誤差のランダムな部分が近接するブロックに分配され、そしてその残りが他の隣接するブロックに分配される。
“ランダムフィールドモデルを用いた誤差分散”であって、J.C.ダルトン等の記事にはマルコムランダムフィールド誤差拡散アルゴリズムが従来の大きな一定の色調領域の通常の誤差拡散に関連して発生する境界誤差を除去するためにランダム構成を発生するために利用されている。
前述の誤差拡散技術はいずれも完全に満足できるものではない。特に、走査された像の濃度レベルが大変高いかまたは、大変低い領域，すなわちハイライト部分とか黒い部分においては、特に前述したパターン化された人工的な所産または“ウォーム”が特にはっきりしており、前述したような既知の誤差分散技術を用いる場合においては、特にそうである。そこで前述した全ての困難を除去するハーフトーニングシステムの誤差拡散方式を提供することが望まれている。
発明の要約
本発明は特にハイライト部分とか、暗い部分において、パターン化された人工的な所産または“ウォーム”を近接するピクセルに誤差を分散させるための重みづけパターンの中に周期性を採用することによって減少させることができるという考察に基づいている。
かくして、走査されるピクセルまたはピクセルのブロックの濃度レベルがある領域またはある値の領域にある場合には周期性が後述するような方法において、近接するピクセルまたはピクセルのブロックに分散させるための誤差項を導き出すための重みづけの中に導入する。
ピクセルまたはピクセルのブロックの濃度レベルが予め定められた範囲または値の範囲内にあるときには、誤差拡散のために利用される重みづけはそのようなピクセルまたはブロックの導き出された修正項は前述したピクセルまたはピクセルのブロックの位置に関連して変化する要素を含み、そしてそれは前述したピクセルまたはブロックの濃度レベルまたは修正された前記ピクセルまたはブロックの濃度レベルの関数に対応する波長に関連する周期性を持つものである。
本発明の１つの特徴は多段階のディジタルレベルまたは連続的な色調を有する原稿の像を２値のイメージにするものに向けられている。この装置において、ピクセルまたはピクセルのブロックの濃度レベルを変換するための量子化誤差は隣接するピクセルまたはピクセルのブロックに分配される。前記装置は原稿の像のピクセルまたはピクセルのブロックが予め定められた範囲の光学的な波長にあるものを検出するスキャナを持っており、複数のピクセルまたはピクセルのブロックであって、走査されたものの濃度レベルに対して誤差修正項であって、前記ピクセルまたはピクセルのブロックの濃度を修正するものを加える手段を持っている。この装置はさらに各々のピクセルまたはピクセルのブロックの修正された濃度レベルを予め定められた閾値と比較して、前記ピクセルまたはピクセルのブロックを２値に変換するものを持っている。
好適な実施形態においては、この閾値は予め定められた領域内に均一に分散する可変な閾値レベルのランダムな値に選ばれる。この装置はまた前記ピクセルまたはピクセルのブロックの各々の修正された濃度レベルからおよびそのようなピクセルまたはピクセルのブロックの誤差補正項の２値レベルを導き出す手段であって、少なくとも２つの近接するピクセルまたはピクセルのブロックに誤差を分配するための手段を含んでいる。少なくとも１つの変換されたピクセルまたはピクセルのブロックであって、その濃度レベルまたは修正された濃度レベルが予め定められた範囲内にあるものに対して、そのようなピクセルまたはブロックはピクセルまたはピクセルブロックの位置に関連して変化し、そしてそれは前記ピクセルまたはブロックの濃度レベルまたは修正された濃度レベルの関数である波長に関連する周期性を持つ。
本発明による方法は、走査段階を含んでいる。その走査段階は、原稿像をピクセルまたはある定められた光学的な波長内に存在するピクセルブロックの濃度レベルを検出するためのステップを含んでおり、さらに加算するステップを含んでおり、その加算するステップは走査された複数のピクセルまたは複数のピクセルブロックに前記ピクセルまたはピクセルのブロックに修正された濃度レベルを提供するための誤差修正項を付加して前記ピクセルまたはブロックを変換するステップを含んでいる。前記修正された各々のピクセルまたはピクセルブロック濃度のレベルは、それから予め定められている閾値と比較され、そして２値出力が前記ピクセルまたはピクセルブロックに対応して提供される。好適な実施形態においてはこの閾値は予め定められた値中に均一に分散される可変閾値からのランダムな個数が選ばれる。さらにこの方法は修正された濃度レベルであって、各々のピクセルまたはピクセルブロックから導き出して、少なくとも２つの隣接するピクセルまたはピクセルブロックに分配するための導出手段または誘導手段を含んでいる。最後に１つの変換されたピクセルまたはピクセルのブロックであって、その濃度レベルまたは修正された濃度レベルはある定められた範囲内にあって、少なくともそのようなピクセルブロックの修正された項はピクセルまたはピクセルブロックの位置に対応して変化する要素を持っている。そしてそれは前記ピクセルまたはブロックの濃度レベルに関連する修正された濃度レベルに関連する関数としての波長に対応する周期性を持っている。
【図面の簡単な説明】
図１は、原稿の多段階のディジタルレベルまたは連続濃度に２値のイメージに変換するためのシステムの機能的なブロックダイヤグラムであって、本発明の好適な実施例を示す図である。
図２は、本発明の誤差分散技術を説明するためのピクセルの略図的な配置を示す図である。
図３は、図１のシステムの動作を説明するための流れ図である。
図４ないし図７は図１のシステムの動作を説明するためのシステムダイヤグラムである。
図８ないし図10はフロイドとシュタインベルグによって提案された従来の誤差拡散技術を用いて再生された２値像を示し、図11ないし図13は同じ画像を本発明の特徴を明らかにするために本発明による技術を用いて処理したものを示している。
図14は、16種類に分割された16の２値イメージを用いる発明の特徴を明らかにするために示されたものである。
好適な実施例の詳細な説明
図１は、原稿の多段階ディジタルレベルまたは連続濃度を２値の像に変換するためのシステムの機能的なブロックダイヤグラムである。システム20であって、原稿を走査してピクセルまたはピクセルブロック、これはスキャナによって走査されているものであるから、Pval信号を提供するためのスキャナ22を持っている。それは走査されるピクセルまたはブロックの濃度を示すものである。加算器24は信号Pvalに後述されるような修正項をPval′を提供するために走査されたピクセルまたはブロックの濃度レベルの修正されたものを示すPval′信号を提供するためのものである。これらのステップは図３のブロック50および52に示されている。
比較器26はそれからPval′信号を閾値Ｔであって、予め定められた値（図３の菱形54参照）と比較する。好適な実施形態において、Ｔは濃度の幅が０から255の場合には、例えば128のように予め定められて均一に分布する可変閾値のうちの１つである。もしPval′が閾値よりも大きければピクセルまたはブロックはターンオフされて、プリンタ28は色のドットをそのようなピクセルまたはブロックの位置（図３のブロック56参照）において、プリントしないようにする。もし、Pval′が閾値よりも小さければ、ピクセルまたはブロックはターンオンされて、プリンタ28はそのようなピクセルの位置（図３のブロック58参照）にプリントするように命令する。
比較器26の２値出力と前記修正された濃度レベルPval′は誤差処理ユニット30に少なくとも２つの近接するピクセルまたはピクセルのブロックにそのような変換されたピクセルまたはブロックに前述した変換されたピクセルまたはピクセルブロックの修正項を計算するために供給される。
誤差処理ユニット30は図３のブロック60−64に指示されている操作をチェックする。これらの誤差項はそれからラインバッファ32に蓄積される。
近接するピクセルまたはブロックの走査された濃度レベルPvalがスキャナ22によって走査されて、そして加算器24に供給されたときに修正項であって、バッファ32に蓄積されたものがそのようなピクセルまたはブロックに対応してバッファ32から読み出され、そして濃度レベルPval′の修正された濃度レベルを導き出すために入力信号に加算される。
かくして、図３に示されているようにブロック66と52で、隣接するピクセルまたはブロックのための修正項が誤差処理ユニット30によって導き出されたものがラインバッファであって、それがラインバッファに蓄積されているものであって、加算器24に前記信号がそのような隣接するピクセル，またはブロックであって、加算器24に処理されたものの濃度を代表する信号とされる。
図２は、プリンタによってプリントされるドットの本発明に関連して図示されている矩形グリットの略図である。図２に示されているようにプリンタ28（図２中に示されていない。）は図２に示されているドット40のように２次元アレイのプリントをすることができる。作図表現を簡単にするためにドット40は現実の大きさよりもより小さく示されており、全てのドットが現実にプリントされたときは図２に示されている全体の領域はプリントされている着色剤の特定の色になる。プリンタは一時期に１つのドットをプリントするものであるから、図２に示されている２次元アレイは一時に１列が上から下にそのＹ方向に、そしてドットが各列にプリントされ、例えば左から右であって、“X"に方向である。ピクセルの１列のプリントを終了した後で、プリンタはＹ方向で次の列を“X"方向にプリントするために移動する。
図１のシステム20が図２の点Ｐの濃度レベルの変換を処理するときに、システム20は点P1,P2,P3およびP4に分配されるべき、修正項を導き出し、同じ４つのポイントにフロイドとシュタインベルグに提案されている誤差が拡散され、また分配される。
これらの４つの点に分配されるべき誤差項は比較器26がピクセルＰを２値に変換するときの濃度レベルを変換するときに、発生する量子化誤差をある重みづけをすることによって掛け算して得られる。図３のブロック54から60を参照すると、ここには濃度レベルが閾値より低い場合で、そしてピクセルまたはブロックがターンオンされて、それから濃度レベルそれ自身が誤差となる。一方、濃度レベルが閾値よりも大きい場合には、ピクセルまたはブロックがターンオフされて、濃度レベル（この実施例において255）の最大値との間の差と現実の濃度レベルＰが誤差であり、そしてそれがブロック60にしたがって導かれる。この誤差項はユニット30において、コンパレータ26の出力を減算し、そして修正された濃度レベルPval′を減算することによって導き出され、ここにおいて、コンパレータ26の出力は“1"または“0"、そして修正された濃度レベルPval′は濃度レベル（この例においては255）の最大値の分数として正規化される。そのような差はこの分散の方向の特徴の重みによって掛け算される。かくして、もし、分散が方向D1であったならば、重みはW1,または一般的において、分散がDnであれば付加される重みはWn,である。ここでｎは“1"から“4"の範囲にある。
図２を参照すると、４つの誤差項であって、４つの点P1,P2,P3,P4に分配されるべきものは、各々:W1.“誤差",W2.“誤差",W3.“誤差”およびW4.“誤差”である。ここにおいて、“誤差”は比較的26および正規化された加算器24の出力間の差を演算することによって、前述のように算出される。それからこれらの４つの誤差項はラインバッファ32に蓄積される。スキャナ22が次のピクセルP1に走査された濃度レベルを加算器24に供給するように提供すると、誤差項W1.“誤差”はバッファ32から取り出され、そしてそれはP1のための修正された濃度レベルを加算器24の出力に得るために前述したように処理されるように走査された濃度に加算する。
起点P1で走査された濃度レベルが処理されているときに全体の修正、すなわち点P2,P3が各々の２つの点のためにラインバッファに蓄積される修正項を加算することによって更新され、付加的な修正項はP1の濃度レベルが２値に変換されたときに導き出されたものであることに留意されたい。これは点P3またはP4の濃度レベルが走査され、そして処理されるまで繰り返され、その時点において蓄積された誤差項が加算器24に修正された濃度レベルであって、それは２値レベルを提供する前に処理され、そしてより引き続く誤差処理を行った出力である。
前述したように、重みW1,W2,W3およびW4は通常の誤差分散システム、例えばフロイドまたはシュタインベルグにおいて見られるものであるが、それらは固定した値を持っていた。ゲルツェル等によって記述されているようにそのような誤差分散計画はパターン化された人工の所産または“ウォーム”の問題をもたらす。この発明はこれらの“ウォーム”をプリンタによってプリントされる点の位置に対してある一定の周期性を導入することによって明るいかまたは暗い領域の図の中において、“ウォーム”の影響を減少することができるか、または除去することができるという考察に基づいている。これはディジタルハーフトーンの中に再生された像のハイライト部分または暗い部分に特に発生するであろうパターン化された人工の所産または“ウォーム”を減少させる。本発明の好ましい実施形態においては、濃度のレベルが“0"から“255"の領域にあるときに走査されたピクセルまたはピクセルブロックの濃度レベルがある値，例えば“192"以上またはある値“63"以下であるかを検出することによって達成される。ここにおいて、走査によって得られる濃度レベルはいずれかの範囲にある場合、検出される重みW1,W2,W3およびW4はピクセルまたはブロックの位置にしたがって変わる要素を含み、近接するピクセルまたはブロックのための誤差修正項を計算する目的のためのピクセルまたはブロックの修正された濃度レベルまたは修正された濃度レベルの関数である波長に関連して周期的に変わる。
換言すれば、修正された濃度レベルが像のハイライト部または黒い領域にあると検出されたならば、重みは修正された濃度レベルの関数であるところの波長に関連する周期的な要素をもっている。これらの動作は図３から図７を参照して説明される。
図３のブロック62が図４から図７よりもより詳細に示されている。好適な実施形態において、４つの重みW1,W2,W3およびW4のうちの少なくとも１つは、変換されるべきピクセルまたはブロックの位置のサインの関数である。ここにおいて、サイン関数は修正された濃度レベルの関数であるところの波長に関連する周期的なサイン関数である。１つの実施形態において、４つの重みW1,W2,W3およびW4は下記の値を持っている。
λ＝ｆλ（Pval′） （１）
ｘ＝λ/2−（Ｉ mod λ） （２）
sf＝II/2−2II x/λ （３）
W4＝〔sin（sf）＋１〕 .5 （４）
W1＝１−W4 （５）
W2＝０ （６）
W3＝０ （７）
４つの重みW1,W2,W3およびW4は図４と図５のシステムの手段によって導き出される。
上記の式において、ＩはピクセルＰのＹ軸からの距離である。印刷されるべき点の波長λは修正された濃度レベルPval′の関数としてルックアップテーブルから読み出すことができる。そのような位置にプリントされるドットパターンはしたがって、波長λの各々の半分ごとに繰り返される。重みW4はしたがって、ピクセルまたはブロックの位置のサイン関数であって、それは波長λに対して周期的であり、それは修正されたピクセルまたはブロックの濃度レベルの関数である。重みW4のための表現は重みが負にならないように設計されている。
前述した周期性を持つ重みは修正される濃度レベルがある値，例えば“192"以上であるハイライト領域にあるか，またはある値，例えば“63"以下である暗いイメージ領域にあるかによって導入される。
前述したように修正関数の中に周期性を導入することは修正されたピクセルまたはピクセルのブロックがある領域内にある場合においてのみ望ましい。
修正された濃度レベルがそのような領域の外であるときは、残っている定数に対するおもみは従来の通常の誤差拡散のアプローチの場合と同じである。
本発明は下記の例にしたがって、より良く説明されるように、ここにおいて、周期性は修正された濃度レベルが“192"と“255"の間にあるものであって、すなわち、これは像のハイライト部分にあたる場合である。しかし、この発明は同様に暗い領域においても容易に理解されるべきものであって、ここにおいて、修正されるべき濃度レベルはある値，例えば“63;"以下であって、そのような全ての変形は本発明の範囲に含まれるものである。
かくしてもし、修正される濃度レベルPval′が“192"から“255"の間にあり、各々の４つの重みの４つの修正項の計算は前述したようなドットの濃度の波長に関連する周期性の要素を持っている。
好ましい実施形態においては、そのような修正された濃度レベルは４つの重みはまた一定の変化しない要素を含み、それはピクセルまたはブロックの波長の位置の関数として変化しない。その結果、ウェイトは各々周期性を持つ要素と変化しない要素とを混合したものとして用いられる。１つの具体例で下記の式に関連して説明される。ここにおいて、“temp"は修正された濃度の値,Pval′がどのくらい“192"の限界の上から離れているかを示すものであって、W1,W2″,W3″およびW4″はそれぞれ重みであって、それらは４つの誤差項を方向D1,D2,D3,D4として図２に示した方向に分配することを導くために用いられる。W1′,W2′,W3′およびW4′は定数であって、W1,W2,W3およびW4は前述の式４から７によって与えられる。
もし 255＞Pval′≧192、
temp＝Pval−192/63 （８）
W1″＝（１−temp）＊W1′＋W1＊temp （９）
W2″＝（１−temp）＊W2′＋W2＊temp （10）
W3″＝（１−temp）＊W3′＋W3＊temp （11）
W4″＝（１−temp）＊W4′＋W4＊temp （12）
もし Pval′≦192
W1″＝W1′ （13）
W2″＝W2′ （14）
W3″＝W3′ （15）
W4″＝W4′ （16）
上記の８から16の式から修正された濃度レベルPval′が“192,"に等しいときは、２つの組の式は同じ結果となることが明らかである。すなわち、W1″,W2″,W3″およびW4″は定数で各々が対応する１つのW1′,W2′,W3′およびW4′に等しく対応する。この方法によって、命令されたグリッドのような挙動から、より古典的な誤差拡散への移行が２組の重みファクタWnおよびＷn'を混合することによって完成させられる。
前記の方程式は前記明るい部分に代わって暗い領域の画像に適用するにあたってはわずかな変更で足りる。かくしてもし、Pvalが63と等しいか、またはそれ以下であるということが検出されたならばtempは（63−Pval′）/63で定義され、式９から12が変化しないでそのままの状態で残る。
もし、Pval′が63と等しいかまたはそれよりも大きいならば式13から16は依然として適用される。一般的にいって、ハイライト部分と像の暗い場合の両方において、tempは（第１の値−Pval′）／（第１の値−第２の値）の絶対値として定義され、ここにおいて、第１および第２の値は192,255が各々の式についてハイライト領域においておよび63と０が暗い領域の方程式に適用される。
図６および図７は図３と共に、上記の方程式に利用される修正項を計算するシステムを図解している。
図１および図３に示されているように修正された濃度レベルPval′は誤差処理ユニット30に，重みW1″,W2″,W3″およびW4″を計算するために供給される。図６に示されているように誤差処理ユニット30は下記の測距を実行する。数字“192"は修正された濃度レベルPval′から引算され、そしてその結果がチェックされる。もし、結果が負であるならば、Vblendの量は“0"にセットされる。もし、その量が“0"よりも小さければ、それは“63"で割られ、それからその値がVblendの値となる。
そしてそれは、“temp"の量と同じであって、上記の式８から12のものと同じである。上のようにして計算されたVblendの値はそれから図７において、４つの重みW1″,W2″,W3″およびW4″を導くために用いられる。図３に示されているようにW1″,W2″,W3″およびW4″は図３の中のブロック54−60において、導き出せる誤差を掛け算するために用いられて４つの誤差関数の項を図２のD1−D4の方向に分散させる項を導き出す。これらの４つの修正項はそれからバッファ32に後の使用のために蓄積される。前述したプロセスは４つのイメージの暗い領域における誤差分散の項に利用するために僅かに変形されたものである。例えば、図６におけるPval′は63から引算されるべきである（Pval′から192を引算する代わりに）。そして63により割り算されて、VblendをPval′が検出される０から63の領域の代わりに算出する。
下記の値がW1′,W2′,W3′およびW4の値を得るために再生され、ディジタルハーフトーンイメージが視覚効果を得て、W1′およびW3′は0.3に等しく、W2′およびW4′は0.2に等しい。
本発明は修正項が４つの隣接するピクセルまたはブロックの方に分散させる例について説明されたが、異なった数とか、修正項の異なった数が、異なった数のピクセルまたはブロックの数に分散させられる。
例えば、少なくとも２つの修正項が少なくとも２つの近在するピクセルまたはブロックに分散される場合も含まれるように理解されたい。好ましくは少なくとも２つのピクセルまたはブロックに対して、誤差修正項が分散され、それらはピクセルとかブロックの誤差関数から導き出されたものとは同一直線上にはない。
かくして図２において、誤差関数が２つのポイントP1ないしP4に分散される場合においては、それは好ましくはそのような２つの点、ポイントＰは直線的でない。一方、前述された好適な実施形態においては、修正された濃度関数値Pval′は誤差項を導くために用いられたのであるが、修正されない濃度値が本発明の範囲で利用される場合で含まれる。
ハーフトーンイメージが通常のフロイドおよびシュタインベルグシステムであって、図８から図10に示すものによって達成されたものであるが、一方、同じ絵に本発明による誤差拡散を適用したものが図11から図13に本発明による誤差格差に適用したものを示す。２つの図を比較してみると、本発明による誤差拡散を用いたものは像のハイライト部分および暗い部分がより多くの規則的な色の点の分布を含んでおり、ここにおいて、定型化された人工的な所産またはウォームは見当たらない。それは通常の誤差拡散方式を用いたものにおいて存在するものである。図14は本発明を利用して16の異なった濃度レベルを16の異なった２値レベルに処理することにより本発明の特徴を示す図である。
本発明は種々の実施形態において説明されたのであるが、それらに対しての種々の変形や修正変形が本発明の範囲を逸脱することなく実現できるものであって、本発明の範囲は添付の請求の範囲においてのみ制限される。
本発明は一般的にはディジタルハーフトーンシステムに関連し、さらに詳しく言えば、誤差分散を利用した改良されたディジタルハーフトーンシステムに関する。
従来の印刷技術においては、ハーフトーンスクリーンを介して露出を行うことにより、印刷のための連続した濃淡の像が準備されている。
結果として得られた像はスクリーンの各々の開孔に対応して１つずつ設けられたものであって、それぞれ異なる大きさの点である。これらの点はスクリーンからたくさん光が入ったところではより大きく、スクリーンから少ない光が入ったところではより小さくなっている。かくして、スクリーンを介しての露出により、元の像のスクリーンの開孔に対応する強度のレベルが適当な直径または大きさの点に変換される。前述のプロセスのディジタルアナログはディジタルハーフトーニングとして知られており、元の像はスキャナによって操作されて、獲得されたデータはディジタルコンピュータ内に収容される。このデータは走査された強度または濃度の値の二進表現として存在する。各々のそれらの値，典型的には０〜255の範囲にあり、走査された領域または入力像のピクセルに対応するものである。この像を単に着色された点をプリントすることができるプリンタで再生するためにはプリントされるべき点の適当な選択によって、強度の間隔を再現する必要がある。
ディジタルハーフトーニングにおいて、原稿の多段階または連続の像はピクセルごとに走査される。
ピクセルまたはピクセルブロックの走査により取り出された濃度を表す信号はプリンタのために２値出力に変換される。この２値出力に対応してプリンタは点または点をプリントしないことによって原画に対応するイメージを提供する。
２種類のディジタルハーフトーン技術が用いられている。２種類のうちの１つはスクリーニングまたはディザーリング法として知られており、原稿を走査して得られたピクセルまたはピクセルのブロックの濃度のレベルを表す信号は２値信号を得るために掛け算されるか，または２次元のスクリーン機能を代表する信号と比較される。この２値のレベルに応答するために、プリンタは定められた出力の位置において、点をプリントするか、またはプリントしない。もう１つの誤差拡散方式として知られているものでは、スクリーニング機能は利用されない。その代わり、ピクセルまたはピクセルのブロックの濃度レベルの量子化（すなわち、２値出力に変換する。）において、発生する誤差は近接するピクセルまたはピクセルのブロックが引き続いて、２値出力に変換されるときに考慮される（すなわち、隣接するピクセルまたはブロックに拡散される。）。
スクリーニングまたはディザーリング法と比較すると誤差分散システムではプリンタは決められた出力点に必ずしもプリントするものではなく、その代わりプリンタは選択されたいかなる位置にでもプリントをし、そして望まれる濃度レベルは適当な点間隔，または点波長であって、走査によって得られた濃度レベルに対応するものを選択することによって得られる。通常プリンタによってプリントされるドット間の波長は、原稿から走査によって得られるピクセルまたはピクセルブロックの濃度レベルに反比例して変化する。そこでもし、入力信号が原稿を走査して得られる濃度レベルの変化を示す場合には印刷されるべきドットの波長もまた変化する。走査された像の濃度レベルの関数である印刷されるべきドットの波長はコンピュータメモリ内のルックアップテーブル内に蓄積されている。かくして、もし、走査する濃度レベルが０〜255の範囲にあって、そこで走査された像のある特定の濃度レベルが値“1,"であったならば、これは１つのドットが16×16アレイの中にプリントされ、その結果、１つのドットが全ての16番目のプリント位置にプリンタによってプリントされることになる。このことは換言すれば、ドット波長が16ということである。誤差拡散方法においては、ドットのサイズは典型的には固定されており、スクリーニングとかディザーリング技術とは異なっている。
誤差拡散方式は最初にアール．ダブル．フロイドと、エル．シュタインベルグによって提案された。
このような技術はロバート ウリックニー著、マサチュ ーセッチュ インスティチュート オブ テクノロジ ー、1987年の本“ディジタルハーフトーニング”のセクション8.2、239−252頁に詳細に示されている。そのような誤差拡散方式とフロイドおよびシュタインベルグによって提案されたアルゴリズムの一例はウリックニーの著書の図8.6（ａ）に図示されており、ここでは印刷のときに矩形のグリッドが用いられている。そのような図は黒い点によって表されるピクセルの濃度レベルが２値出力に変換されるときに隣接するピクセルに分散される誤差の割合を示している。7/16で表せられる量子化誤差の項はその同一線状のすぐ右隣にプリントされる。量子化誤差の1/16の重みを持つ誤差は前のセルのすぐ下のピクセルに分散させられることによって、分散させられる。
そして5/16および3/15の量子化誤差はすぐ左側の２つのピクセルに分散させられ、それらはウリックニーの図8.6（ａ）に全て示されている。この走査は誤差フィルタとして知られており、ここにおいて、重みづけされた誤差の量子化誤差は説明されたように４つのピクセルに分散させられている。４つの重み（7/16,1/16,5/16および3/16）は“1."として加算されることに注意されたい。黒い点として示されているピクセルが２値出力に変換されたとき、走査されたピクセルの濃度レベルは閾値（例えば、“128"であって、濃度レベルが“0"から“255"の閾値）と比較される。もし、濃度レベルが閾値以下であったならばプリンタはその適当な位置に１つのドットを打つように命令され、そして量子化された誤差が濃度レベルを示すものを示している。もし、入力信号が量子化されたもの以上であったならば、点はプリントされないで、誤差は最大値（すなわち、“255"）との間の誤差が与えられる。そして入力信号が走査されたピクセルの濃度を示す。換言すれば、もし、走査されたピクセルにおける“X,Y"の位置における濃度レベルがPval（X,Y）であって、変換されたピクセルの２値出力がPout（X,Y）であるならば、濃度レベルは“0"から“255"で、閾値が“T,"であるならば、
もし Pval（X,Y）＜Ｔ、ならば
Pout（X,Y）＝カラー、そして
誤差＝Pval（X,Y）；しかし
もし Pval（X,Y）＞Ｔ、ならば
Pout（X,Y）＝白、そして
誤差＝Pval（X,Y）−255.
誤差はそれから回りのピクセルに前述したようにして分配される。
量子化するときの誤差を分配するための多くの方法が誤差分散において提案されている。多くの誤差分散方法において、誤差は固定の部分に分けられるフロイドとシュタインベルグの前述した技術はその１つの例である。そのような方法によって再生されたハーフトーンの図面は明らかに曲率を持つか、また直線である人工的な所産、この業界では“ウォーム”と呼ばれるものを作り出す。
このような“ウォーム”を減少させるか、またはなくするために数多くの提案が成されている。米国特許第4,654,721号、ゲルツツェル等は、誤差のランダムな部分が近接するブロックに分配され、そしてその残りが他の隣接するブロックに分配される。
“ランダムフィールドモデルを用いた誤差分散”であって、J.C.ダルトン等の記事にはマルコムランダムフィールド誤差拡散アルゴリズムが従来の大きな一定の色調領域の通常の誤差拡散に関連して発生する境界誤差を除去するためにランダム構成を発生するために利用されている。
前述の誤差拡散技術はいずれも完全に満足できるものではない。特に、走査された像の濃度レベルが大変高いかまたは、大変低い領域，すなわちハイライト部分とか黒い部分においては、特に前述したパターン化された人工的な所産または“ウォーム”が特にはっきりしており、前述したような既知の誤差分散技術を用いる場合においては、特にそうである。そこで前述した全ての困難を除去するハーフトーニングシステムの誤差拡散方式を提供することが望まれている。
発明の要約
本発明は特にハイライト部分とか、暗い部分において、パターン化された人工的な所産または“ウォーム”を近接するピクセルに誤差を分散させるための重みづけパターンの中に周期性を採用することによって減少させることができるという考察に基づいている。
かくして、走査されるピクセルまたはピクセルのブロックの濃度レベルがある領域またはある値の領域にある場合には周期性が後述するような方法において、近接するピクセルまたはピクセルのブロックに分散させるための誤差項を導き出すための重みづけの中に導入する。
ピクセルまたはピクセルのブロックの濃度レベルが予め定められた範囲または値の範囲内にあるときには、誤差拡散のために利用される重みづけはそのようなピクセルまたはブロックの導き出された修正項は前述したピクセルまたはピクセルのブロックの位置に関連して変化する要素を含み、そしてそれは前述したピクセルまたはブロックの濃度レベルまたは修正された前記ピクセルまたはブロックの濃度レベルの関数に対応する波長に関連する周期性を持つものである。
本発明の１つの特徴は多段階のディジタルレベルまたは連続的な色調を有する原稿の像を２値のイメージにするものに向けられている。この装置において、ピクセルまたはピクセルのブロックの濃度レベルを変換するための量子化誤差は隣接するピクセルまたはピクセルのブロックに分配される。前記装置は原稿の像のピクセルまたはピクセルのブロックが予め定められた範囲の光学的な波長にあるものを検出するスキャナを持っており、複数のピクセルまたはピクセルのブロックであって、走査されたものの濃度レベルに対して誤差修正項であって、前記ピクセルまたはピクセルのブロックの濃度を修正するものを加える手段を持っている。この装置はさらに各々のピクセルまたはピクセルのブロックの修正された濃度レベルを予め定められた閾値と比較して、前記ピクセルまたはピクセルのブロックを２値に変換するものを持っている。
好適な実施形態においては、この閾値は予め定められた領域内に均一に分散する可変な閾値レベルのランダムな値に選ばれる。この装置はまた前記ピクセルまたはピクセルのブロックの各々の修正された濃度レベルからおよびそのようなピクセルまたはピクセルのブロックの誤差補正項の２値レベルを導き出す手段であって、少なくとも２つの近接するピクセルまたはピクセルのブロックに誤差を分配するための手段を含んでいる。少なくとも１つの変換されたピクセルまたはピクセルのブロックであって、その濃度レベルまたは修正された濃度レベルが予め定められた範囲内にあるものに対して、そのようなピクセルまたはブロックはピクセルまたはピクセルブロックの位置に関連して変化し、そしてそれは前記ピクセルまたはブロックの濃度レベルまたは修正された濃度レベルの関数である波長に関連する周期性を持つ。
本発明による方法は、走査段階を含んでいる。その走査段階は、原稿像をピクセルまたはある定められた光学的な波長内に存在するピクセルブロックの濃度レベルを検出するためのステップを含んでおり、さらに加算するステップを含んでおり、その加算するステップは走査された複数のピクセルまたは複数のピクセルブロックに前記ピクセルまたはピクセルのブロックに修正された濃度レベルを提供するための誤差修正項を付加して前記ピクセルまたはブロックを変換するステップを含んでいる。前記修正された各々のピクセルまたはピクセルブロック濃度のレベルは、それから予め定められている閾値と比較され、そして２値出力が前記ピクセルまたはピクセルブロックに対応して提供される。好適な実施形態においてはこの閾値は予め定められた値中に均一に分散される可変閾値からのランダムな個数が選ばれる。さらにこの方法は修正された濃度レベルであって、各々のピクセルまたはピクセルブロックから導き出して、少なくとも２つの隣接するピクセルまたはピクセルブロックに分配するための導出手段または誘導手段を含んでいる。最後に１つの変換されたピクセルまたはピクセルのブロックであって、その濃度レベルまたは修正された濃度レベルはある定められた範囲内にあって、少なくともそのようなピクセルブロックの修正された項はピクセルまたはピクセルブロックの位置に対応して変化する要素を持っている。そしてそれは前記ピクセルまたはブロックの濃度レベルに関連する修正された濃度レベルに関連する関数としての波長に対応する周期性を持っている。
【図面の簡単な説明】
図１は、原稿の多段階のディジタルレベルまたは連続濃度に２値のイメージに変換するためのシステムの機能的なブロックダイヤグラムであって、本発明の好適な実施例を示す図である。
図２は、本発明の誤差分散技術を説明するためのピクセルの略図的な配置を示す図である。
図３は、図１のシステムの動作を説明するための流れ図である。
図４ないし図７は図１のシステムの動作を説明するためのシステムダイヤグラムである。
図８ないし図10はフロイドとシュタインベルグによって提案された従来の誤差拡散技術を用いて再生された２値像を示し、図11ないし図13は同じ画像を本発明の特徴を明らかにするために本発明による技術を用いて処理したものを示している。
図14は、16種類に分割された16の２値イメージを用いる発明の特徴を明らかにするために示されたものである。
好適な実施例の詳細な説明
図１は、原稿の多段階ディジタルレベルまたは連続濃度を２値の像に変換するためのシステムの機能的なブロックダイヤグラムである。システム20であって、原稿を走査してピクセルまたはピクセルブロック、これはスキャナによって走査されているものであるから、Pval信号を提供するためのスキャナ22を持っている。それは走査されるピクセルまたはブロックの濃度を示すものである。加算器24は信号Pvalに後述されるような修正項をPval′を提供するために走査されたピクセルまたはブロックの濃度レベルの修正されたものを示すPval′信号を提供するためのものである。これらのステップは図３のブロック50および52に示されている。
比較器26はそれからPval′信号を閾値Ｔであって、予め定められた値（図３の菱形54参照）と比較する。好適な実施形態において、Ｔは濃度の幅が０から255の場合には、例えば128のように予め定められて均一に分布する可変閾値のうちの１つである。もしPval′が閾値よりも大きければピクセルまたはブロックはターンオフされて、プリンタ28は色のドットをそのようなピクセルまたはブロックの位置（図３のブロック56参照）において、プリントしないようにする。もし、Pval′が閾値よりも小さければ、ピクセルまたはブロックはターンオンされて、プリンタ28はそのようなピクセルの位置（図３のブロック58参照）にプリントするように命令する。
比較器26の２値出力と前記修正された濃度レベルPval′は誤差処理ユニット30に少なくとも２つの近接するピクセルまたはピクセルのブロックにそのような変換されたピクセルまたはブロックに前述した変換されたピクセルまたはピクセルブロックの修正項を計算するために供給される。
誤差処理ユニット30は図３のブロック60−64に指示されている操作をチェックする。これらの誤差項はそれからラインバッファ32に蓄積される。
近接するピクセルまたはブロックの走査された濃度レベルPvalがスキャナ22によって走査されて、そして加算器24に供給されたときに修正項であって、バッファ32に蓄積されたものがそのようなピクセルまたはブロックに対応してバッファ32から読み出され、そして濃度レベルPval′の修正された濃度レベルを導き出すために入力信号に加算される。
かくして、図３に示されているようにブロック66と52で、隣接するピクセルまたはブロックのための修正項が誤差処理ユニット30によって導き出されたものがラインバッファであって、それがラインバッファに蓄積されているものであって、加算器24に前記信号がそのような隣接するピクセル，またはブロックであって、加算器24に処理されたものの濃度を代表する信号とされる。
図２は、プリンタによってプリントされるドットの本発明に関連して図示されている矩形グリットの略図である。図２に示されているようにプリンタ28（図２中に示されていない。）は図２に示されているドット40のように２次元アレイのプリントをすることができる。作図表現を簡単にするためにドット40は現実の大きさよりもより小さく示されており、全てのドットが現実にプリントされたときは図２に示されている全体の領域はプリントされている着色剤の特定の色になる。プリンタは一時期に１つのドットをプリントするものであるから、図２に示されている２次元アレイは一時に１列が上から下にそのＹ方向に、そしてドットが各列にプリントされ、例えば左から右であって、“X"に方向である。ピクセルの１列のプリントを終了した後で、プリンタはＹ方向で次の列を“X"方向にプリントするために移動する。
図１のシステム20が図２の点Ｐの濃度レベルの変換を処理するときに、システム20は点P1,P2,P3およびP4に分配されるべき、修正項を導き出し、同じ４つのポイントにフロイドとシュタインベルグに提案されている誤差が拡散され、また分配される。
これらの４つの点に分配されるべき誤差項は比較器26がピクセルＰを２値に変換するときの濃度レベルを変換するときに、発生する量子化誤差をある重みづけをすることによって掛け算して得られる。図３のブロック54から60を参照すると、ここには濃度レベルが閾値より低い場合で、そしてピクセルまたはブロックがターンオンされて、それから濃度レベルそれ自身が誤差となる。一方、濃度レベルが閾値よりも大きい場合には、ピクセルまたはブロックがターンオフされて、濃度レベル（この実施例において255）の最大値との間の差と現実の濃度レベルＰが誤差であり、そしてそれがブロック60にしたがって導かれる。この誤差項はユニット30において、コンパレータ26の出力を減算し、そして修正された濃度レベルPval′を減算することによって導き出され、ここにおいて、コンパレータ26の出力は“1"または“0"、そして修正された濃度レベルPval′は濃度レベル（この例においては255）の最大値の分数として正規化される。そのような差はこの分散の方向の特徴の重みによって掛け算される。かくして、もし、分散が方向D1であったならば、重みはW1,または一般的において、分散がDnであれば付加される重みはWn,である。ここでｎは“1"から“4"の範囲にある。
図２を参照すると、４つの誤差項であって、４つの点P1,P2,P3,P4に分配されるべきものは、各々:W1.“誤差",W2.“誤差",W3.“誤差”およびW4.“誤差”である。ここにおいて、“誤差”は比較的26および正規化された加算器24の出力間の差を演算することによって、前述のように算出される。それからこれらの４つの誤差項はラインバッファ32に蓄積される。スキャナ22が次のピクセルP1に走査された濃度レベルを加算器24に供給するように提供すると、誤差項W1.“誤差”はバッファ32から取り出され、そしてそれはP1のための修正された濃度レベルを加算器24の出力に得るために前述したように処理されるように走査された濃度に加算する。
起点P1で走査された濃度レベルが処理されているときに全体の修正、すなわち点P2,P3が各々の２つの点のためにラインバッファに蓄積される修正項を加算することによって更新され、付加的な修正項はP1の濃度レベルが２値に変換されたときに導き出されたものであることに留意されたい。これは点P3またはP4の濃度レベルが走査され、そして処理されるまで繰り返され、その時点において蓄積された誤差項が加算器24に修正された濃度レベルであって、それは２値レベルを提供する前に処理され、そしてより引き続く誤差処理を行った出力である。
前述したように、重みW1,W2,W3およびW4は通常の誤差分散システム、例えばフロイドまたはシュタインベルグにおいて見られるものであるが、それらは固定した値を持っていた。ゲルツェル等によって記述されているようにそのような誤差分散計画はパターン化された人工の所産または“ウォーム”の問題をもたらす。この発明はこれらの“ウォーム”をプリンタによってプリントされる点の位置に対してある一定の周期性を導入することによって明るいかまたは暗い領域の図の中において、“ウォーム”の影響を減少することができるか、または除去することができるという考察に基づいている。これはディジタルハーフトーンの中に再生された像のハイライト部分または暗い部分に特に発生するであろうパターン化された人工の所産または“ウォーム”を減少させる。本発明の好ましい実施形態においては、濃度のレベルが“0"から“255"の領域にあるときに走査されたピクセルまたはピクセルブロックの濃度レベルがある値，例えば“192"以上またはある値“63"以下であるかを検出することによって達成される。ここにおいて、走査によって得られる濃度レベルはいずれかの範囲にある場合、検出される重みW1,W2,W3およびW4はピクセルまたはブロックの位置にしたがって変わる要素を含み、近接するピクセルまたはブロックのための誤差修正項を計算する目的のためのピクセルまたはブロックの修正された濃度レベルまたは修正された濃度レベルの関数である波長に関連して周期的に変わる。
換言すれば、修正された濃度レベルが像のハイライト部または黒い領域にあると検出されたならば、重みは修正された濃度レベルの関数であるところの波長に関連する周期的な要素をもっている。これらの動作は図３から図７を参照して説明される。
図３のブロック62が図４から図７よりもより詳細に示されている。好適な実施形態において、４つの重みW1,W2,W3およびW4のうちの少なくとも１つは、変換されるべきピクセルまたはブロックの位置のサインの関数である。ここにおいて、サイン関数は修正された濃度レベルの関数であるところの波長に関連する周期的なサイン関数である。１つの実施形態において、４つの重みW1,W2,W3およびW4は下記の値を持っている。
λ＝ｆλ（Pval′） （１）
ｘ＝λ/2−（Ｉ mod λ） （２）
sf＝II/2−2II x/λ （３）
W4＝〔sin（sf）＋１〕 .5 （４）
W1＝１−W4 （５）
W2＝０ （６）
W3＝０ （７）
４つの重みW1,W2,W3およびW4は図４と図５のシステムの手段によって導き出される。
上記の式において、ＩはピクセルＰのＹ軸からの距離である。印刷されるべき点の波長λは修正された濃度レベルPval′の関数としてルックアップテーブルから読み出すことができる。そのような位置にプリントされるドットパターンはしたがって、波長λの各々の半分ごとに繰り返される。重みW4はしたがって、ピクセルまたはブロックの位置のサイン関数であって、それは波長λに対して周期的であり、それは修正されたピクセルまたはブロックの濃度レベルの関数である。重みW4のための表現は重みが負にならないように設計されている。
前述した周期性を持つ重みは修正される濃度レベルがある値，例えば“192"以上であるハイライト領域にあるか，またはある値，例えば“63"以下である暗いイメージ領域にあるかによって導入される。
前述したように修正関数の中に周期性を導入することは修正されたピクセルまたはピクセルのブロックがある領域内にある場合においてのみ望ましい。
修正された濃度レベルがそのような領域の外であるときは、残っている定数に対するおもみは従来の通常の誤差拡散のアプローチの場合と同じである。
本発明は下記の例にしたがって、より良く説明されるように、ここにおいて、周期性は修正された濃度レベルが“192"と“255"の間にあるものであって、すなわち、これは像のハイライト部分にあたる場合である。しかし、この発明は同様に暗い領域においても容易に理解されるべきものであって、ここにおいて、修正されるべき濃度レベルはある値，例えば“63;"以下であって、そのような全ての変形は本発明の範囲に含まれるものである。
かくしてもし、修正される濃度レベルPval′が“192"から“255"の間にあり、各々の４つの重みの４つの修正項の計算は前述したようなドットの濃度の波長に関連する周期性の要素を持っている。
好ましい実施形態においては、そのような修正された濃度レベルは４つの重みはまた一定の変化しない要素を含み、それはピクセルまたはブロックの波長の位置の関数として変化しない。その結果、ウェイトは各々周期性を持つ要素と変化しない要素とを混合したものとして用いられる。１つの具体例で下記の式に関連して説明される。ここにおいて、“temp"は修正された濃度の値,Pval′がどのくらい“192"の限界の上から離れているかを示すものであって、W1,W2″,W3″およびW4″はそれぞれ重みであって、それらは４つの誤差項を方向D1,D2,D3,D4として図２に示した方向に分配することを導くために用いられる。W1′,W2′,W3′およびW4′は定数であって、W1,W2,W3およびW4は前述の式４から７によって与えられる。
もし 255＞Pval′≧192、
temp＝Pval−192/63 （８）
W1″＝（１−temp）＊W1′＋W1＊temp （９）
W2″＝（１−temp）＊W2′＋W2＊temp （10）
W3″＝（１−temp）＊W3′＋W3＊temp （11）
W4″＝（１−temp）＊W4′＋W4＊temp （12）
もし Pval′≦192
W1″＝W1′ （13）
W2″＝W2′ （14）
W3″＝W3′ （15）
W4″＝W4′ （16）
上記の８から16の式から修正された濃度レベルPval′が“192,"に等しいときは、２つの組の式は同じ結果となることが明らかである。すなわち、W1″,W2″,W3″およびW4″は定数で各々が対応する１つのW1′,W2′,W3′およびW4′に等しく対応する。この方法によって、命令されたグリッドのような挙動から、より古典的な誤差拡散への移行が２組の重みファクタWnおよびＷn'を混合することによって完成させられる。
前記の方程式は前記明るい部分に代わって暗い領域の画像に適用するにあたってはわずかな変更で足りる。かくしてもし、Pvalが63と等しいか、またはそれ以下であるということが検出されたならばtempは（63−Pval′）/63で定義され、式９から12が変化しないでそのままの状態で残る。
もし、Pval′が63と等しいかまたはそれよりも大きいならば式13から16は依然として適用される。一般的にいって、ハイライト部分と像の暗い場合の両方において、tempは（第１の値−Pval′）／（第１の値−第２の値）の絶対値として定義され、ここにおいて、第１および第２の値は192,255が各々の式についてハイライト領域においておよび63と０が暗い領域の方程式に適用される。
図６および図７は図３と共に、上記の方程式に利用される修正項を計算するシステムを図解している。
図１および図３に示されているように修正された濃度レベルPval′は誤差処理ユニット30に，重みW1″,W2″,W3″およびW4″を計算するために供給される。図６に示されているように誤差処理ユニット30は下記の測距を実行する。数字“192"は修正された濃度レベルPval′から引算され、そしてその結果がチェックされる。もし、結果が負であるならば、Vblendの量は“0"にセットされる。もし、その量が“0"よりも小さければ、それは“63"で割られ、それからその値がVblendの値となる。
そしてそれは、“temp"の量と同じであって、上記の式８から12のものと同じである。上のようにして計算されたVblendの値はそれから図７において、４つの重みW1″,W2″,W3″およびW4″を導くために用いられる。図３に示されているようにW1″,W2″,W3″およびW4″は図３の中のブロック54−60において、導き出せる誤差を掛け算するために用いられて４つの誤差関数の項を図２のD1−D4の方向に分散させる項を導き出す。これらの４つの修正項はそれからバッファ32に後の使用のために蓄積される。前述したプロセスは４つのイメージの暗い領域における誤差分散の項に利用するために僅かに変形されたものである。例えば、図６におけるPval′は63から引算されるべきである（Pval′から192を引算する代わりに）。そして63により割り算されて、VblendをPval′が検出される０から63の領域の代わりに算出する。
下記の値がW1′,W2′,W3′およびW4の値を得るために再生され、ディジタルハーフトーンイメージが視覚効果を得て、W1′およびW3′は0.3に等しく、W2′およびW4′は0.2に等しい。
本発明は修正項が４つの隣接するピクセルまたはブロックの方に分散させる例について説明されたが、異なった数とか、修正項の異なった数が、異なった数のピクセルまたはブロックの数に分散させられる。
例えば、少なくとも２つの修正項が少なくとも２つの近在するピクセルまたはブロックに分散される場合も含まれるように理解されたい。好ましくは少なくとも２つのピクセルまたはブロックに対して、誤差修正項が分散され、それらはピクセルとかブロックの誤差関数から導き出されたものとは同一直線上にはない。
かくして図２において、誤差関数が２つのポイントP1ないしP4に分散される場合においては、それは好ましくはそのような２つの点、ポイントＰは直線的でない。一方、前述された好適な実施形態においては、修正された濃度関数値Pval′は誤差項を導くために用いられたのであるが、修正されない濃度値が本発明の範囲で利用される場合で含まれる。
ハーフトーンイメージが通常のフロイドおよびシュタインベルグシステムであって、図８から図10に示すものによって達成されたものであるが、一方、同じ絵に本発明による誤差拡散を適用したものが図11から図13に本発明による誤差格差に適用したものを示す。２つの図を比較してみると、本発明による誤差拡散を用いたものは像のハイライト部分および暗い部分がより多くの規則的な色の点の分布を含んでおり、ここにおいて、定型化された人工的な所産またはウォームは見当たらない。それは通常の誤差拡散方式を用いたものにおいて存在するものである。図14は本発明を利用して16の異なった濃度レベルを16の異なった２値レベルに処理することにより本発明の特徴を示す図である。
本発明は種々の実施形態において説明されたのであるが、それらに対しての種々の変形や修正変形が本発明の範囲を逸脱することなく実現できるものであって、本発明の範囲は添付の請求の範囲においてのみ制限される。
Claims (4)
- 印刷機用の多段階のディジタルまたは連続的なトーンの原稿の像を二値の像に変換するための装置において、像のピクセルまたはピクセルのブロックの濃度レベルを変換する際に生じる量子化誤差が近接するピクセルまたはピクセルのブロックに分配される装置であって、前記装置は、
所定の光学的波長範囲内のピクセルまたはピクセルのブロックの濃度レベルを検出するために前記原稿の像を走査するためのスキャナと、
走査された複数のピクセルまたはピクセルのブロックの各々の濃度レベルに、前記ピクセルまたはブロックを変 換するために前記ピクセルまたはピクセルのブロックの 修正された濃度レベルを与えるための誤差修正項を加算 する手段と、
前記ピクセルまたはピクセルのブロックの各々の修正された濃度レベルを所定の閾値と比較し、前記ピクセルまたはピクセルのブロックに対応する二値の出力を与える手段と、および
各々の前記ピクセルまたはピクセルのブロックの修正された濃度レベルおよび二値の出力から、そのようなピクセルまたはピクセルのブロックの少なくとも２つの近接するピクセルまたはピクセルのブロックに分配するためのそのようなピクセルまたはピクセルのブロックの誤差修正項を引き出す手段であって、少なくとも１つの変換されたピクセルまたはピクセルのブロックの濃度レベルもしくは修正された濃度レベルが所定の範囲内にあるた め、そのようなピクセルまたはブロックの修正項はピクセルまたはピクセルのブロックの位置に対して変化し、 前記ピクセルまたはブロックの濃度レベルまたは修正された濃度レベルの関数である波長に対して周期性をもつ 引き出す手段とを含み、
ここにおいて、各々のピクセルまたはピクセルのブロッ クの修正された濃度レベルは前記範囲内にあるため、そ のようなピクセルまたはブロックの少なくとも４つの修 正項が近接するピクセルまたはピクセルのブロックに分 配され、ここで、前記４つの修正項に対する重みは以下 によって与えられるW 1 ",W 2 ",W 3 ",W 4 "を含み、
Pval'は前記ピクセルまたはブロックの修正された濃度 レベル；
W n 'は定数；
ここで、ｎ＝1,2,3,4;
W 4 ＝0.5〔sin（π/2−２πx/λ）＋１〕；
W 1 ＝１−W 4 ;
W 2 ＝W 3 ＝0;
ｘ＝λ/2−I.modλ；
ここで、Ｉは前記ピクセルまたはブロックの印刷方向の 参照軸からの距離であり、λは前記ピクセルまたはブロ ックの濃度レベルまたは修正された濃度レベルの所定の 関数の波長である印刷機用の多段階のディジタルまたは連続的なトーンの原稿の像を二値の像に変換するための装置。 - 請求項１記載の装置において、W 1 ',W 3 'は 実質的に0.3に等しく、W 2 ',W 4 'は実質的に0.2に等しい 印刷機用の多段階のディジタルまたは連続的なトーンの 原稿の像を二値の像に変換するための装置。
- 印刷機用の多段階のディジタルまたは連続的なトーンの原稿の像を二値の像に変換するための方法において、像のピクセルまたはピクセルのブロックの濃度レベルを変換する際に生じる量子化誤差が近接するピクセルまたはピクセルのブロックに分配される方法であって、前記方法は、
所定の光学的波長範囲内のピクセルまたはピクセルのブロックの濃度レベルを検出するために前記原稿の像を走査することと、
走査された複数のピクセルまたはピクセルのブロックの各々の濃度レベルに、前記ピクセルまたはブロックを変 換するために前記ピクセルまたはピクセルのブロックの 修正された濃度レベルを与えるための誤差修正項を加算 することと、
前記ピクセルまたはピクセルのブロックの各々の修正された濃度レベルを所定の閾値と比較し、前記ピクセルまたはピクセルのブロックに対応する二値の出力を与えることと、および
各々の前記ピクセルまたはピクセルのブロックの修正された濃度レベルおよび二値の出力から、そのようなピクセルまたはピクセルのブロックの少なくとも２つの近接するピクセルまたはピクセルのブロックに分配するためのそのようなピクセルまたはピクセルのブロックの誤差修正項を引き出すこととを含み、ここにおいて、少なくとも１つの変換されたピクセルまたはピクセルのブロックの濃度レベルもしくは修正された濃度レベルが所定の範囲内にあるため、そのようなピクセルまたはブロックの修正項はピクセルまたはピクセルのブロックの位置に対して変化し、前記ピクセルまたはブロックの濃度レベルまたは修正された濃度レベルの関数である波長に対して周期性をもち、
ここにおいて、各々のピクセルまたはピクセルのブロッ クの修正された濃度レベルは前記範囲内にあるため、そ のようなピクセルまたはブロックの少なくとも４つの修 正項が近接するピクセルまたはピクセルのブロックに分 配され、ここで、前記４つの修正項に対する重みは以下 によって与えられるW 1 ",W 2 ",W 3 ",W 4 "を含み、
Pval'は前記ピクセルまたはブロックの修正された濃度 レベル；
W n 'は定数；
ここで、ｎ＝1,2,3,4;
W 4 ＝0.5〔sin（π/2−２πx/λ）＋１〕；
W 1 ＝１−W 4 ;
W 2 ＝W 3 ＝0;
ｘ＝λ/2−I.modλ；
ここで、Ｉは前記ピクセルまたはブロックの印刷方向の 参照軸からの距離であり、λは前記ピクセルまたはブロ ックの濃度レベルまたは修正された濃度レベルの所定の 関数の波長である印刷機用の多段階のディジタルまたは連続的なトーンの原稿の像を二値の像に変換するための方法。 - 請求項３記載の方法において、W 1 ',W 3 'は 実質的に0.3に等しく、W 2 ',W 4 'は実質的に0.2に等しい 印刷機用の多段階のディジタルまたは連続的なトーンの 原稿の像を二値に像に変換するための方法。
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