JP3999763B2 - 画像処理装置及び画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、デジタル複写機、ファクシミリ、プリンタなどに適用され、多値ディザ処理を行う画像処理装置及び画像処理プログラムに関する。

従来より１画素当たりＭビット多値の多値画像に対して、多値ディザテーブルを使用した画像処理を行い、Ｎビット多値（Ｍ＞Ｎ）の多値画像にして出力する多値ディザ処理が知られている（例えば、特許文献１参照。）。例えば、デジタル複写機、ファクシミリ、プリンタなどの印刷装置では、入力画像の階調数が描画可能な階調数を超える場合に、入力画像に対して多値ディザ処理を行い、描画可能な階調数の画像に変換してから描画を実行している。

図６は、従来例に係る画像処理装置の構成を示すブロック図、図７は、多値ディザテーブルの例を示す説明図である。
図６に示すように、従来の画像処理装置は、イメージ処理部１において、入力されたイメージデータと多値ディザテーブル２の比較演算を行い、出力画像を得る構成となっている。例えば、Ｍ＝８、Ｎ＝３の場合は、２５６階調（＝２の８乗）の入力値（色値）を、８階調（＝２の３乗）のレベルに振り分ける７つ（＝２の３乗−１）の閾値と比較して、入力値がどのレベルに属するかを決定し、これを出力値とする。

具体的に説明すると、図７に示される多値ディザテーブル２は、７つのディザテーブル２ａを備えて構成されている。各ディザテーブル２ａは、４×４個の閾値を配したマトリクスであり、横方向がＸ座標、縦方向がＹ座標を示している。例えば、座標（０，０）の入力値は、閾値（１７５，１７９，１８３，１８７，１９１，１９５，１９９）と比較され、属するレベルが決定される。この比較演算は、入力画像の全ての画素に対して実行される。
特開２０００−２９９７８３号公報

しかしながら、従来の多値ディザ処理によれば、１画素当たり２のＮ乗−１の閾値が存在し、これらの閾値と入力画像のデータ値の比較を複数回行って、その画素の出力値を求めるため、演算に時間がかかり、処理速度が低下するという問題があった。特に、出力画像のビット数Ｎが増えると、比較演算の回数が多くなり、処理速度の低下が顕著であった。

本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、閾値との比較演算を行うことなく、高速に多値ディザ処理を行うことができ、更には、利用可能なメモリの量を考慮しつつ、多値ディザ処理の高速化が図れる画像処理装置及び画像処理プログラムの提供を目的とする。

上記目的を達成するため本発明の画像処理装置は、１画素当たりＭビット多値の多値画像に対して、多値ディザテーブルを使用した画像処理を行い、Ｎビット多値（Ｍ＞Ｎ）の多値画像にして出力する画像処理装置であって、Ｍビットの色値のうち所定の色値について、前記多値ディザテーブルにおける全ての座標と比較演算を行い、所定の色値に対する出力値が座標順に並べられたビットマップパターンを作成するビットマップパターン作成部と、使用可能なメモリの量を確認し、これが十分に存在する場合に、前記ビットマップパターン作成部を使用して、予め全ての色値に対応するビットマップパターンを作成し、これらをビットマップパターンテーブルとして管理するビットマップパターン管理部と、前記多値ディザテーブルにおける全ての座標について、Ｍビットの色値全てと比較演算を行い、各座標における出力値が入力値の色値順に配列された多値演算結果テーブルを作成する多値演算結果テーブル作成部と、使用可能なメモリの量を確認し、これが十分に存在する場合に、前記多値演算結果テーブル作成部を使って、前記多値演算結果テーブルを作成し、この多値演算結果テーブルを管理する多値演算結果テーブル管理部と、前記多値ディザテーブル、前記ビットマップパターンテーブル、前記多値演算結果テーブルが記憶されるメモリと、このメモリに記憶された前記多値ディザテーブル、前記ビットマップパターンテーブル、又は、前記多値演算結果テーブルのうちの一つを使用して、Ｍビット多値の多値画像をＮビット多値の多値画像に変換するイメージ処理部とを備え、このイメージ処理部が、Ｍビット多値の多値画像をＮビット多値の多値画像に変換する際、前記多値演算結果テーブルが存在する場合は、前記多値演算結果テーブルを使用し、前記多値演算結果テーブルが存在する場合であっても、入力値があまり変化しない画像を処理するときは、前記ビットマップパターンテーブルを使用し、前記多値演算結果テーブルが存在しない場合は、前記ビットマップパターンテーブルを使用し、前記多値演算結果テーブル及び前記ビットマップパターンテーブルが存在しない場合は、前記多値ディザテーブルを使用して、Ｍビット多値の多値画像をＮビット多値の多値画像に変換する構成としてある。

このようにすれば、従来のように閾値との比較演算を行うことなく、ビットマップパターンテーブルを参照するだけで、Ｍビット多値の多値画像をＮビット多値の多値画像に変換することが可能になる。これにより、多値ディザ処理の高速化が図れ、特に、出力画像のビット数が多い場合に顕著な効果が得られる。
また、ビットマップパターンテーブルと多値ディザテーブルを使い分けることにより、使用可能なメモリの量を考慮しつつ、多値ディザ処理の高速化が図れる。

また、このようにすれば、閾値との比較演算を行うことなく、多値演算結果テーブルを参照するだけで、高速に多値ディザ処理を行うことができる。

また、多値演算結果テーブル、ビットマップパターンテーブル及び多値ディザテーブルを使い分けることにより、使用可能なメモリの量を考慮しつつ、多値ディザ処理の高速化が図れ、更には、入力画像に応じた多値演算結果テーブルとビットマップパターンテーブルの使い分けが可能になる。

また、このようにすれば、使用可能なメモリの量に応じて、ビットマップパターンテーブルや多値演算結果テーブルを作成し、多値ディザ処理を高速化することができる。

これにより、メモリの余分な消費を抑えつつ、多値ディザ処理の高速化が図れる。特に、多値ディザ処理と同時に描画処理を行う画像処理装置では、描画処理用メモリの圧迫を回避し、描画処置速度の低下を防止することができる。

また、このようにすれば、処理速度の速いテーブルを優先的に選択して、多値ディザ処理を実行することができる。ちなみに、多値演算結果テーブルは、ビットマップパターンテーブルに比べて、データに対するアクセスが高速であるため、優先順位を最も高くしてある。

また、本発明の画像処理プログラムは、１画素当たりＭビット多値の多値画像に対して、多値ディザテーブルを使用した画像処理を行い、Ｎビット多値（Ｍ＞Ｎ）の多値画像にして出力するようにコンピュータを動作させる画像処理プログラムであって、前記コンピュータを、上記の画像処理装置として動作させる構成としてある。

このようにすれば、プログラムとして本発明を提供し、上記の画像処理装置と同様の効果が得られる。

以上のように、本発明によれば、従来のように閾値との比較演算を行うことなく、ビットマップパターンテーブルを参照するだけで、Ｍビット多値の多値画像をＮビット多値の多値画像に変換することが可能になるため、高速に多値ディザ処理を行うことができる。
また、複数のテーブルを使い分けることにより、使用可能なメモリの量を考慮しつつ、多値ディザ処理の高速化が図れる。

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成について、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
ただし、図１に示す画像処理装置は、具体例として、プリンタにおける画像処理部の構成を示しているものの、本実施形態の画像処理装置は、プリンタに限るものではなく、例えば、コピー機、ファクシミリ、スキャナ、デジタル複合装置（マルチファンクションペリフェラル（ＭＦＰ））、コンピュータ等を含む。

さらに、本実施形態の画像処理装置がプリンタである場合、このプリンタには、インクジェットプリンタ、昇華型熱転写方式プリンタ、ドットインパクトプリンタ、レーザプリンタ、溶融型熱転写方式プリンタなど、各種のプリント方式を備えたプリンタが含まれる。

図１に示すように、本実施形態の画像処理装置は、イメージ処理部１０、多値ディザテーブル１１、ビットマップパターンテーブル１２、多値演算結果テーブル１３、ビットマップパターン作成部１４、ビットマップパターン管理部１５、多値演算結果テーブル作成部１６、多値演算結果テーブル管理部１７、システム制御部１８及びメモリ管理部１９を備える。

イメージ処理部１０は、１画素当たりＭビット多値のイメージデータに対して、多値ディザテーブル１１、ビットマップパターンテーブル１２、又は多値演算結果テーブル１３を使用した画像処理を行い、Ｎビット多値（Ｍ＞Ｎ）の多値画像にして出力する。

多値ディザテーブル１１は、公知のものであり、Ｍ＝８、Ｎ＝３であれば、図７に示す多値ディザテーブル２を使用することができる。通常、プリンタなどの画像処理装置では、入力値の階調、出力値の階調、ディザパターンなどが異なる複数種類の多値ディザテーブル１１が用意され、予めＲＯＭに記憶される。

多値ディザテーブル１１を使用する多値ディザ処理では、現在有効な多値ディザテーブル１１とイメージデータの比較演算を行うことによって、出力画像を得る。例えば、Ｍ＝８、Ｎ＝３の場合は、２５６階調（＝２の８乗）の入力値（色値）を、８階調（＝２の３乗）のレベルに振り分ける７つ（＝２の３乗−１）の閾値と比較して、入力値がどのレベルに属するかを決定し、これを出力値とする。この比較演算は、イメージデータの全ての画素に対して実行される。

ビットマップパターンテーブル１２は、予めＮビットの多値ディザテーブル１１とＭビットの入力値全ての比較演算を行って作成され、ＲＡＭ又はＲＯＭに記憶される。ビットマップパターンテーブル１２を使用した多値ディザ処理では、比較演算を行うことなく、ビットマップパターンテーブル１２を参照するだけで出力値が得られるため、多値ディザテーブル１１を用いる多値ディザ処理に比べて処理が高速化される。

図２は、本発明の実施形態に係るビットマップパターンの説明図である。
ビットマップパターンテーブル１２は、入力値ごとに作成された複数のビットマップパターン１２ａから構成されており、図２は、図７の多値ディザテーブル２をもとに作成された入力値「５０」、「１５０」のビットマップパターン１２ａを示している。

例えば、図２の（ａ）に示すビットマップパターン１２ａを作成する場合、ビットマップパターン作成部１４は、入力値「５０」を、多値ディザテーブル２における各座標の閾値と比較し、０〜７のどのレベルに属するかを決定する。例えば、図７の多値ディザテーブル２の座標（０，３）では、入力値「５０」が、５層目のディザテーブル２ａの閾値「４１」と、６層目のディザテーブル２ａの閾値「５１」の間になるので、この座標の値は「５」になる。ビットマップパターン作成部１４は、このような比較演算を、多値ディザテーブル２の全ての座標に対して繰り返し、図２の（ａ）のようなビットマップパターン１２ａを作成する。また、入力値が「１５０」の場合も、同様の比較演算によって、図２の（ｂ）に示すのようなビットマップパターン１２ａが作成される。

ビットマップパターンテーブル１２の作成指示は、電源投入時などにシステム制御部１８からビットマップパターン管理部１５に対して行われる。この指示を受けたビットマップパターン管理部１５は、メモリ管理部１９からビットマップパターンテーブル用のメモリ領域を獲得するとともに、ビットマップパターン作成部１４を使って、全ての入力値に対するビットマップパターン１２ａを作成し、これらをビットマップパターンテーブル１２として管理する。ただし、使用可能なメモリの量が少ない場合は、ビットマップパターンテーブル１２の作成が回避される。

図３は、本発明の実施形態に係るビットマップパターンテーブルの説明図である。
この図に示されるビットマップパターンテーブル１２は、図７の多値ディザテーブル２をもとに作成されたものであり、各入力値に対応する出力値を座標順に並べて構成されている。イメージ処理部１０は、ビットマップパターンテーブル１２を使用して多値ディザ処理を行なう場合、ビットマップパターン管理部１５を介して、現在有効な多値ディザテーブル１１に対応するビットマップパターンテーブル１２にアクセスする。イメージデータの内のある入力値が「５０」である場合は、まず、データ値「５０」をキーにして、ビットマップパターンテーブル１２における入力値「５０」部分にアクセスする。

つぎに、多値ディザテーブル１１における入力値の座標をもとに、ビットマップパターンテーブル１２の対応位置を特定し、ここにある出力値を取得する。このような処理をイメージデータの全ての画素にわたって繰り返すことで、Ｍビット多値のイメージデータをＮビット多値の出力画像に変換することができる。この多値ディザ処理は、比較演算を行わないため、多値ディザテーブル１１を使用する従来の多値ディザ処理に比べ、高速に行なうことができる。

多値演算結果テーブル１３も、予めＮビットの多値ディザテーブル１１とＭビットの入力値全ての比較演算を行って作成され、ＲＡＭ又はＲＯＭに記憶されるものであるが、各座標における出力値を、入力値の色値順に配列した配列データとして持つ点がビットマップパターンテーブル１２と相違している。

図４は、本発明の実施形態に係る多値演算結果テーブルの説明図である。
この図に示される多値演算結果テーブルは、図７の多値ディザテーブル２をもとに作成されている。多値ディザテーブル２における座標（０，３）に着目すると、入力値が「０」の場合は出力値が「０」、入力値が「１」の場合は出力値が「１」、以降入力値が「１０」までは出力値が「１」であり、入力値が「１１」から「２０」までは出力値が「２」というように出力値が求められる。この比較演算結果を、予めテーブルとしてＲＯＭ上又はＲＡＭ上に｛０，１，１，１，１，１，１，１，１，１，１，２，２，２，２，…，７，７，７，７｝というような配列で持てば、ある画素の入力値が入ってきた場合に、比較演算を行うことなく、テーブルの値を参照するだけで、出力値を求めることができる。

多値演算結果テーブル１３による多値ディザ処理と、ビットマップパターンテーブル１２による多値ディザ処理は、いずれも多値ディザテーブル１１との比較演算を行うことなく、テーブル１２、１３における出力値の位置を特定するだけで、入力値に対する出力値を求めることが可能であるが、出力値の位置特定に際し、前者では以下の式１に示すような演算が必要であり、後者では式２に示すような演算が必要である。

出力値の位置＝（入力値のＹ座標×ディザテーブルの幅＋入力値のＸ座標）×２５６＋入力値 ・・・（式１）

出力値の位置＝（ディザテーブルの幅×デイザテーブルの高さ）×入力値＋（入力値のＹ座標×ディザテーブルの幅）＋入力値のＸ座標 ・・・（式２）

上記の演算によれば、式２の方が乗算が１つ多いので、厳密に言うと、ビットマップパターンテーブル１２による多値ディザ処理の方が処理が遅いことになる。また、実際にイメージデータの処理を行なう際には、ある画素の処理を行なった後、その隣の画素の処理を行なう。このように隣の画素の出力値を求める際、多値演算結果テーブル１３による処理では、単純に「２５６」を足すだけで、隣の画素にアクセスすることができる。それに比べてビットマップパターンテーブル１２による処理では、最初のアクセスキーが入力値なので、単純に隣の画素にアクセスすることができない。この点からも処理速度だけを考えれば、多値演算結果テーブル１３による処理の方が高速であると考えられるが、ビットマップパターンテーブル１２による処理は、入力値があまり変化しない画像を処理する場合、特定のビットマップパターン１２ａを固定的に使用することにより、処理を高速化できるという利点がある。例えば、ベクター画像をディザ処理する場合に有利である。

多値演算結果テーブル管理部１７は、システム制御部１８から作成指令を受けると、多値演算結果テーブル作成部１６を使って、多値演算結果テーブル１３を作成し、これを管理する。このとき、多値演算結果テーブル管理部１７は、メモリ管理部１９に対して問い合わせを行い、使用可能なメモリの量が十分に存在する場合にのみ、多値演算結果テーブル１３の作成を実行する。

図５は、本発明の実施形態に係るイメージ処理部の動作手順を示すフローチャートである。
この図に示すように、イメージ処理部１０は、イメージデータの入力を判断し（Ｓ１）、これがＹＥＳの場合は、多値演算結果テーブル管理部１７に対して多値演算結果テーブル１３が存在するかどうかを問い合わせ（Ｓ２）、存在すれば多値演算結果テーブル１３による多値ディザ処理（Ｓ３）を実行する。この処理は、イメージデータの全ての画素を変換するまで繰り返される（Ｓ４）。

多値演算結果テーブル１３が存在しない場合は、ビットマップパターン管理部１５に対してビットマップパターンテーブル１２が存在するかどうかを問い合わせ（Ｓ５）、存在すればビットマップパターンテーブル１２による多値ディザ処理（Ｓ６）を実行する。この処理も、イメージデータの全ての画素を変換するまで繰り返される（Ｓ７）。
ビットマップパターンテーブル１２も存在しない場合は、多値ディザテーブル１１による多値ディザ処理（Ｓ８）を実行する。この処理も、イメージデータの全ての画素を変換するまで繰り返される（Ｓ９）。

以上のように構成された本実施形態の画像処理装置は、Ｍビットの入力値のうち所定の入力値について、多値ディザテーブル１１における全ての座標と比較演算を行い、所定の入力値に対する出力値が座標順に並べられたビットマップパターン１２ａを作成するビットマップパターン作成部１４と、ビットマップパターン作成部１４を使用して、予め全ての入力値に対応するビットマップパターン１２ａを作成し、これらをビットマップパターンテーブル１２として管理するビットマップパターン管理部１５と、ビットマップパターンテーブル１２又は多値ディザテーブル１１を使用して、Ｍビット多値の多値画像をＮビット多値の多値画像に変換するイメージ処理部１０とを備えるので、従来のように閾値との比較演算を行うことなく、ビットマップパターンテーブル１２を参照するだけで、Ｍビット多値の多値画像をＮビット多値の多値画像に変換することができる。

これにより、多値ディザ処理の高速化が図れ、特に、出力画像のビット数が多い場合に顕著な効果が得られる。
また、ビットマップパターンテーブル１２と多値ディザテーブル１１を使い分けることにより、使用可能なメモリの量を考慮しつつ、多値ディザ処理の高速化が図れる。

更に、画像処理装置は、多値ディザテーブル１１における全ての座標について、Ｍビットの入力値全てと比較演算を行い、各座標における出力値が入力値の色値順に配列された多値演算結果テーブル１３を作成する多値演算結果テーブル作成部１６と、多値演算結果テーブル作成部１６によって作成された多値演算結果テーブル１３を管理する多値演算結果テーブル管理部１７とを備え、イメージ処理部１０が、多値演算結果テーブル１３、ビットマップパターンテーブル１２、又は多値ディザテーブル１１を使用して、Ｍビット多値の多値画像をＮビット多値の多値画像に変換する構成としてあるので、メモリ残量や入力画像に応じて、三つのテーブル１１〜１３を使い分けることができる。

また、画像処理装置は、使用可能なメモリの量を確認し、これが十分に存在する場合にのみ、メモリ上にビットマップパターンテーブル１２や多値演算結果テーブル１３を作成するので、メモリの余分な消費を抑えつつ、多値ディザ処理の高速化が図れる。特に、多値ディザ処理と同時に描画処理を行う場合、描画処理用メモリの圧迫を回避して、描画処置速度の低下を防止することができる。

また、画像処理装置は、Ｍビット多値の多値画像をＮビット多値の多値画像に変換する際、多値演算結果テーブル１３が存在する場合は、多値演算結果テーブル１３を使用し、多値演算結果テーブル１３が存在しない場合は、ビットマップパターンテーブル１２を使用し、多値演算結果テーブル１３及びビットマップパターンテーブル１２が存在しない場合は、多値ディザテーブル１１を使用して、Ｍビット多値の多値画像をＮビット多値の多値画像に変換するので、処理速度の速いテーブルを優先的に選択して、多値ディザ処理を実行することができる。

本発明は、１画素当たりＭビット多値の多値画像を、Ｎビット多値（Ｍ＞Ｎ）の多値画像に変換する多値ディザ処理に適用される。特に、多値ディザ処理を頻繁に行うプリンタ、コピー機、ファクシミリ、スキャナ、デジタル複合装置において有用である。

本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るビットマップパターンの説明図である。 本発明の実施形態に係るビットマップパターンテーブルの説明図である。 本発明の実施形態に係る多値演算結果テーブルの説明図である。 本発明の実施形態に係るイメージ処理部の動作手順を示すフローチャートである。 従来例に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。 多値ディザテーブルの例を示す説明図である。

符号の説明

１０ イメージ処理部
１１ 多値ディザテーブル
１２ ビットマップパターンテーブル
１３ 多値演算結果テーブル
１４ ビットマップパターン作成部
１５ ビットマップパターン管理都
１６ 多値演算結果テーブル作成部
１７ 多値演算結果テーブル管理部
１８ システム制御部
１９ メモリ管理部

Claims (2)

1. １画素当たりＭビット多値の多値画像に対して、多値ディザテーブルを使用した画像処理を行い、Ｎビット多値（Ｍ＞Ｎ）の多値画像にして出力する画像処理装置であって、
   Ｍビットの色値のうち所定の色値について、前記多値ディザテーブルにおける全ての座標と比較演算を行い、所定の色値に対する出力値が座標順に並べられたビットマップパターンを作成するビットマップパターン作成部と、
   使用可能なメモリの量を確認し、これが十分に存在する場合に、前記ビットマップパターン作成部を使用して、予め全ての色値に対応するビットマップパターンを作成し、これらをビットマップパターンテーブルとして管理するビットマップパターン管理部と、
   前記多値ディザテーブルにおける全ての座標について、Ｍビットの色値全てと比較演算を行い、各座標における出力値が入力値の色値順に配列された多値演算結果テーブルを作成する多値演算結果テーブル作成部と、
   使用可能なメモリの量を確認し、これが十分に存在する場合に、前記多値演算結果テーブル作成部を使って、前記多値演算結果テーブルを作成し、この多値演算結果テーブルを管理する多値演算結果テーブル管理部と、
   前記多値ディザテーブル、前記ビットマップパターンテーブル、前記多値演算結果テーブルが記憶されるメモリと、
   このメモリに記憶された前記多値ディザテーブル、前記ビットマップパターンテーブル、又は、前記多値演算結果テーブルのうちの一つを使用して、Ｍビット多値の多値画像をＮビット多値の多値画像に変換するイメージ処理部とを備え、
   このイメージ処理部が、Ｍビット多値の多値画像をＮビット多値の多値画像に変換する際、前記多値演算結果テーブルが存在する場合は、前記多値演算結果テーブルを使用し、前記多値演算結果テーブルが存在する場合であっても、入力値があまり変化しない画像を処理するときは、前記ビットマップパターンテーブルを使用し、前記多値演算結果テーブルが存在しない場合は、前記ビットマップパターンテーブルを使用し、前記多値演算結果テーブル及び前記ビットマップパターンテーブルが存在しない場合は、前記多値ディザテーブルを使用して、Ｍビット多値の多値画像をＮビット多値の多値画像に変換する
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. １画素当たりＭビット多値の多値画像に対して、多値ディザテーブルを使用した画像処理を行い、Ｎビット多値（Ｍ＞Ｎ）の多値画像にして出力するようにコンピュータを動作させる画像処理プログラムであって、
   前記コンピュータを、請求項１記載の画像処理装置として動作させる
   ことを特徴とする画像処理プログラム。

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