JP4017217B2 - 多色画像作成装置 - Google Patents
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- Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
- Color Image Communication Systems (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概してカラードキュメントを再現（複製）するためのハーフトーン処理(halftoning)に関し、更に詳細には、少なくとも２色でレンダリングされる(rendered)ドキュメントに２色モアレを形成しないようにする周期的及び非周期的な両スクリーンの用途に関し、その色の各々が識別的な視覚的知覚(visual perception) レベルを有している。
【０００２】
【従来技術】
本発明は、２色の印刷カラーの相互作用から生じ、モアレと呼ばれる印刷アーチファクト(artifacts) を著しく減らすように、デジタルカラードキュメントの色分解(color separation)をハーフトーン処理するための方法及び装置を提供する。
【０００３】
印刷ドキュメントのフルカラーとは、小領域上にマーキングカラーの有限セットを、所望のカラー応答に調和させるように選択された濃度で、組み合わせてレンダリング（rendering)する結果である。このレンダリングは多くの印刷デバイスにおいて画像分解を再現（複製）することによって行われており、この場合、各分解は、濃度が変わる単一原色を提供する。他の色分解と組み合わされると、フルカラー画像が得られる。
【０００４】
ドキュメントのデジタル複製では、色分解は、便宜上、単色ビットマップとして表現され、これを、位置と濃度により画定される離散的画像信号（以下、ピクセルと称す）により電子画像として描写してもよい。特定のピクセル位置でのカラー濃度は、多数の可能な状態又はレベルの内の１つとして表現される。２レベルよりも多い濃度が画像描写に用いられている場合、そのレベルは、しばしば「グレイ」と呼ばれ、これはレベルが最大レベルと最小レベルとの間で、その実際の色を示さずに変わることを示している。大半の印刷システムは、小数レベル、典型的には２レベルで画像を出力又はレンダリングできるが、より多くの出力レベルも可能である。ドキュメントスキャナ、デジタルカメラ及びコンピュータ画像ジェネレータを含む一般の入力装置は、実質的に多数のグレイレベル（例えば、２５６レベルが一般的である）で画像を描写できるが、より多数又は小数レベルもまた可能である。ハードコピー出力として画像をレンダリングするためには、多数セットのレベルで初期に描写された画像を、より小数のセットレベルを用いて、ユーザの意図をとらえる方法で描写可能であるべきである。カラードキュメントのデジタル印刷では、これは色分解の比較的多数の入力レベルを比較的小数の出力レベルに減少することにより行われる。次に、複数の色分解は、例えば、画像に画像を重ねる印刷システム(image-on-image printing system)での印刷で一緒に組み合わされて、最終的なカラープリントを生成する。一般に、カラードキュメントは、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの着色剤を用いて形成されているが、着色剤の代替的又は他の組み合わせも使用可能である。
【０００５】
下記記述を簡潔にするために、出力レベル数（ｎ）が２である場合（即ち、２値プリンタ）を考察する。しかしながら、例えば、ティー、ヘンダーソン(T. Henderson)らにより、Xerox Disclosure Journal, Vol 14, No 4. pp.175-76 に記述されているように、ｎは、グレイレベル印刷プロセスのために２よりも大きくしてもよい。
【０００６】
カラードキュメントを印刷する際に、特定のカラーの所望の濃度を得ることはハーフトーン処理により達成され、この場合、分解濃度バリエーションは、より多数又はより小数のＯＮピクセル（２値）を個別的な分解領域中にマーキングすることにより表現される。ディザ法（dithering)又はスクリーン法(screening) として知られているハーフトーン処理方法では、領域内の分解ピクセルアレイの各色分解ピクセルの濃度を表す値を、予め選択したスレショルド（しきい値）のセット（即ち、ディザマトリックスとして格納されている）の１つと比較し、この比較により生成された反復出力パターンを、例えば、米国特許第４，１４９，１９４号（ホラディー(Holladay)）に教示されたようなハーフトーンセルと見なす。このような構成の効果は、色分解の画像濃度が最大レベルと最小レベルの間に存する領域の場合、ディザマトリックス内のスレショルドの幾つかは越えられるが、他は越えられないことである。２値の場合には、スレショルドを越える分解ピクセル又はセル要素は、最大着色剤値として印刷され得るが、残りの分解ピクセルは、データにより記述された実際の物理的な量に依存して白いまま残ることになる。
【０００７】
ディザ法は、デジタル画像のカラープリントをレンダリングするための方法として広く受け入れられているが、スクリーンの反復パターンが、複数の色分解の同様の反復パターン上に重畳されると、モアレ又は他のアーチファクトの原因となり得る問題をつくりだす。
【０００８】
米国特許第５，３９４，２５２号（ホラディーら）は、色分解同士の間には常に２通りのモアレパターンがあるが、その角度をしばしばモアレの周波数を最大化するように選択することにより、拡大カラーハーフトーンに見られる「ロゼット(rosettes)」が生じることを教示する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、２色モアレを、特にイエロー−シアン及びイエロ−マゼンタ領域において減少する事に関し、この場合、２つのスクリーンを、約１５°（度）の角度で分離する。更に、本発明は、イエロー着色剤が典型的には原色のマーキングカラーの内で最も少く知覚可能であるという認識に基づいている。回転式ドットハーフトーンスクリーンを使用して、３又は４色（ブラック）の色分解をレンダリングする場合、その色分解の内の２色分解間の相互作用により、特に回転式スクリーン同士間の角度が約１５°のように浅い場合に、周期的なアーチファクトを生じ得る。２色モアレと称されるこの周期的なアーチファクットは、（ａ）２色の吸収スペクトルの著しいオーバーラップ、（ｂ）２色のドット間の物理的相互作用によりを生じ得て、マゼンタ又はシアンのハーフトーンドットは、イエローハーフトーンドットを覆うように又はその上に配される若しくは置かれると、崩壊することになる。この２色モアレ問題は、本発明に関して記述するシステムによって好ましく削減される。
【００１０】
米国特許第４，１９４，１９４号（ホラディー）は、ハーフトーンスクリーンの角度を変更して視覚的に互いに強くぶつからないスクリーンパターンを生成すできることを開示する。
【００１１】
米国特許第５，２２３，９５３号（ウィリアム(Williams)）はホラディーの特許’１９４号の技法の代替実施例を教示する。
【００１２】
米国特許第５，２２５，９１５号（シシコーン(Ciccone) ら）は、ノイズの追加又は本来のノイズの強化によりモアレをマスクできることを開示する。しかしながら、このようなスキームは、画像の精度を本質的に変えてしまう。
【００１３】
非周期的又は半ば非周期的な構造を生成する他の方法もある。このような方法の例には、誤差拡散方法、同様のハーフトーン処理方法、確率的スクリーン法（stochastic screening) 及びパルス濃度変更法がある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、多色画像を作成するための装置が提供され、該装置は、基体上の畳重位置に相異なる少なくとも２つの出力濃度レベルｎ n 及びｎ p の１つで複数の色の各々をレンダリングできる、画像に画像を重ねる印刷システムを有し、複数の色分解を有する多色ドキュメントを描写する画像信号のソースを有し、各画像信号が、ｍ個のレベルの１つで光学的な濃度を表し、ｍがｎ n 及びｎ p よりも大きくなり、印刷用カラードキュメントを準備するプロセッサを有し、前記カラードキュメントの各々が、複数の色分解を含み、各色分解がｍ個の濃度レベルを用いて光学的濃度を記述する画像信号のセットとして表され、画像信号の前記ソースと接続される非周期的なハーフトーンプロセッサを有し、前記非周期的ハーフトーンプロセッサが、前記複数の色のうちの最小の知覚可能色である第１色分解の光学的濃度を表すレベル数ｍを、光学的濃度を表すレベル数ｎn まで減少し、これによって、前記ハーフトーンプロセッセが非周期的パターンを生成し、周期的ハーフトーンプロセッサが前記画像信号ソースに接続され、前記周期的ハーフトーンプロセッサが、少なくとも１つの更なる色分解で光学濃度を表すレベル数ｍを光学的濃度を表すレベル数ｎp まで減少し、ここにレベル数ｎ p はレベル数ｎ n とは異なるレベル数であり、これによって、前記周期的ハーフトーンプロセッサが周期的パターンを生成し、非周期的ハーフトーンプロセッサ及び周期的ハーフトーンプロセッサで処理される信号を前記プリンタに送り、カラー画像を印刷するための手段を有する。
【００１５】
本発明の一態様は、フルカラー画像のレンダリングの基本的な問題、即ち、周期的な構造を用いてレンダリングする時の原色の内の２つの原色の相互作用を扱う。特に、本発明は２色モアレを低下することによりカラー画像印刷品質を改良することに関する。
【００１６】
更に、この態様はこの問題を緩和する技法の発見に基づいている。この技法は誤差拡散方法又は確率的スクリーン方法を用いて、最少の知覚可能（例えば、イエロー）色分解をレンダリングする。
【００１７】
上述した技法は、他のアプローチと比較して単純なので有利である。更に、該技法は、画像上に画像を重ねるマーキング技法を使用する印刷システム用のプロセスラチチュードを拡張するために使用可能である。本発明の技法は、多数の可能な量子化技法の内の一つを用いて、色分解の有効な処理が可能になるために、有利である。本発明により、カラー印刷システムは、２色分解（その内の一方はイエローのような最少の知覚可能色分解である）の間の構造的な相互作用から生じるアーチファクトの知覚を最小化することで、より高品質な画像を生成することになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明を好適な実施の形態と関係して記述するが、本発明を、記述する実施の形態に限定することを意図していないことは理解されよう。一方、請求項で定義されるような本発明の精神及び範囲内に含まれ得るあらゆる代替、変更及び等価物をカバーすることが意図されている。
【００１９】
「画像」とは、物理的な光のパターンである。カラー画像を「レンダリング（render) 」又は「印刷」することは、少なくとも２つ、好ましくは３つ以上の着色剤（例えば、インク、トナー、顔料等）を用いて基体にマークして、着色剤の視覚的な一体化（integration)からフルカラー画像を形成することである。本明細書で使用されるように、原色マーキングカラーは、シアン、マゼンタ、イエロー及び事によるとブラックを含むことが理解される。しかしながら、理解されるように、基体上にフルカラー画像を生成するために使用される顔料又は着色剤は変わることがある。従って、用語「最少知覚可能着色剤」は、本明細書中では、複数の着色剤の内で、観察者が最も少く視覚的に知覚できる単一の着色剤を表現するために用いられる。典型的には、その最少知覚可能着色剤はイエローであるが、本発明の態様の適用をイエロー着色剤だけに限定することは意図していない。
【００２０】
「ピクセル」は、画像を所与のシステム中で分割する最小セグメントである。各ピクセル値は、画像の「２値形態(binary form) 」ではビット、画像の「グレイスケール形態」ではグレイスケール値、又は画像の「カラー座標形態」ではカラー空間座標のセット（集合）であり、２値形態、グレイスケール形態、及びカラー座標形態の各々は、画像を画定する２次元アレイである。
【００２１】
「画像入力デバイス」又は「画像入力端末（ＩＴＴ）」は、画像を受取り、画像バージョンを画定するデータアイテムを提供することができるデバイスである。「スキャナ」は、ドキュメントを走査するような走査オペレーションにより画像を受け取る画像入力デバイスである。
【００２２】
「画像出力デバイス」又は「画像出力端末（ＩＯＴ）」は、画像を画定するデータアイテムを受取り、画像を出力として提供するデバイスである。「ディスプレイ」は、出力画像をヒューマンビュー可能形態で提供する画像出力デバイスである。ディスプレイにより呈される可視パターンは「表示画像」又は単に「画像」とする。
【００２３】
図１を参照すると、複製又は印刷システム１２０のデータフロー図が示されている。好ましくは、システム１２０は、限定されるわけではないが、ハードコピー原稿１２５をデジタル化するためのスキャナー１２４、記憶装置１２６又はコンピュータワークステーション１２８を含む複数の画像入力端末１２２の内の１つから生成されたデジタルドキュメント画像１３０を受け取る。一度、デジタル化フォーマット、好ましくは、３色の各々に対する複数レベル信号（ｍ）［例えば、２４ビット（８ビット／分解）］で表現されると、データは画像処理手段１３６にわたされるか他の方法で伝送される。画像処理手段１３６は、提供される画像信号に様々なプログラマブルオペレーションを実行する専用プロセッサ、又は例えば、デービッド ジェイ メトカルフェ(David J. Metcalfe) らによる１９９６年２月７日に公開されたヨーロッパ特許第０６９６１３２号に記述されたような様々な画像処理特性を提供するために用いられるアプリケーション特定集積回路を含む。該特許の関連部分はその技法を援用することにより本明細書の一部とする。
【００２４】
画像処理手段１３６には、ｍレベル入力信号に動作するハーフトーン処理回路１４０が含まれており、ｎレベル出力信号を各色分解に対して生成する。この場合、ｎはｍ未満であり、ｎは典型的には１色につきピクセルあたり１ビット（１ビット／ピクセル／色）である。ハーフトーン処理回路１４０のオペレーションの更なる詳細は、図２に関して下記に記述する。次に、ハーフトーン処理画像信号（Ｃ’，Ｍ’，Ｙ’及びＫ’）は、画像重ね（ＩＯＩ;Image-on-image ）システムとして図１に表される画像出力端末１４４にわたされる。画像出力端末で一度受け取られると、ハーフトーン処理画像データを使用して、通過する基体上の着色剤の配置を制御してハードコピー出力１４８をレンダリングする。
【００２５】
次に、本発明の態様によるハーフトーン処理回路１４０のオペレーションに注意を向ける。図２を参照すると、ハーフトーン処理回路１４０が概略的に示されている。好適な実施の形態では、ハーフトーン処理回路は、スクリーンマトリックス１５６で示されるように、格納したハーフトーンスクリーンに基づいて回転式のドットハーフトーンスクリーンを生成する。回転ドットスクーンは最も多く視覚的に知覚可能な着色剤（例えば、ブラック、シアン及びマゼンタ）に適用され、一方、非周期的なハーフトーンオペレーションはイエロー色分解に適用される。特に、スクリーンマトリックスは、回転ドットデータを周期的ハーフトーン処理ブロック１５０に提供する。ブロック１５０では、例えば４５°のスクリーンと関係する様々なスレショルドを適用するか、又はそれを入ってくる色分解データ（Ｋ）に対して比較し、出力は、色データがハーフトーンセルロケーションのスレショルドよりも上であるか下であるかを示すｎビット値である。ｎは、マルチビット出力を表してもよいが、本明細書中では、ブラック出力ピクセルが、出力画像上の対応する位置で露光されるか又は未露光のまま残るかを示す２値として表現される。スクリーンマトリックスにより可変角度スクリーンセル、及び対応する表現スキームの効果的な複製方法は、米国特許第４，１４９，１９４号（ホラディー）で提供され、その関連部分は本明細書中に援用され、本発明の一部とする。同様に、出力画像データを、ブロック１５４でマゼンタ出力画像及びブロック１５８でシアン出力画像用にそれぞれ７５°及び１５°のスクリーン回転式角度を用いて生成する。
【００２６】
イエロー又は最少の知覚可能色分解データの非周期的処理も図２に示す。非周期的ハーフトーン処理ブロック１５２により表されるように、イエロー分解データは、誤差拡散技法又はランダムスクリーン技法を用いて処理され、出力時のイエロー画像の周期的な構造を減少する。誤差拡散は、例えば、メトカルフェら又は米国特許５，３５３，１２７号にジェイ．シアウ(J. Shiau)により教示された方法により達成される。これらの両特許はそれらの技法を援用することにより本明細書の一部とする。
【００２７】
また、本発明の実施の形態を、２値出力画像に関して記述するが、２よりも大きなハーフトーン色分解及び同様に２よりも大きな誤差拡散分解に対して出力レベル数を共にｎ（ｎ n ，ｎ p ）とすることができる。更に、本発明は、非周期的な出力の可能な出力レベル数（ｎn ）が周期的出力の出力レベル数（ｎp ）と異なることを考察する。例として、高アドレス可能度印刷システムに関する部分的ピクセル露光可能度について考察する。非周期的誤差拡散では、高アドレス可能度印刷システムに要求を課して、部分的ピクセル露光と対立するものとしてフルピクセル（ｎ n ＝２）を出力だけしてもよいし、また、周期的又はスクリーン処理された出力の場合、４×アドレス可能度を使用してもよい（例えば、各ピクセルは、独立して制御可能な４つのサブピクセルを有する；ｎ p ＝１６）。誤差拡散が隔離ドットを生成するために、この態様は重要である。ドットが小さすぎる場合、それらはゼログラフィック印刷システムで出力されると「安定」せず、プロセスバリエーションにより、色ずれ（カラーシフト）を生じる。誤差拡散ピクセルにフルドットだけを使用することにより、４×サブピクセルに比べて安定性が向上する。更に、イエロー又は最少の視覚的知覚可能カラーを、非周期的な画像形成技法を用いて画像形成するために、その非周期的技法から得られるウォーム（傷）又はノイズは視覚化されない。安定性が加わっために、誤差拡散又は非周期的出力が、最小非周期的「ドット」サイズとして、２つ以上のピクセルクラスター（群）で行われるようにすることも可能である。
【００２８】
誤差拡散の使用が出力画像中のノイズソースになるとしばしば考えられているが、イエロー色分解への誤差拡散の使用は、ほとんど目立たず、従ってさほど重要でないノイズとなる。従って、フロイド・アンド・ステインベルグ（Floyd & Steinberg)により提案されたような単純な誤差拡散技法を使用可能である。あるいは、非周期的な処理ブロックは、ランダムな又は少なくとも非常に大きな周期のスクリーンを色分解データに適用できる回路を使用することができる。イエロー着色剤の視覚的知覚が比較的小さいために、単純でランダムなスクリーン法を使用できることは、ここでも認識されよう。４色分解に対して関連ピクセルの各々を処理して、次に、得られたデータを、遅延ブロック１６０、１７０又は１８０でディレイ（遅延) させ、露光する、或いは他の方法で画像出力端末上にレンダリングする時に、画像ピクセルの位置合わせを維持する。
【００２９】
次に、図３乃至図１０では、本発明の利点を更に示す。図３乃至図１０では、ホワイト背景（バックグランド）上のブラック印刷を使用して、単一色分解か２色分解の組み合わせかの何れかを表現した。当業者に明白になるように、得られた２色画像のブラック及びホワイトレンダリングは、実際の２色プリントのように、視覚的に満足するものではないか又はアーチファクトがあるが、それでもその図面は本発明の利点を示していると考えられる。特に、図３、図４及び図５は、それぞれ、１５°、７５°及び９０°の回転式ドットハーフトーン処理オペレーションを用いて処理されるシアン、マゼンタ、及びイエローの色分解を表す。図は単にスクリーン角度組み合わせの一例を提供しただけであって、他のスクリーン角度組み合わせ（例えば、同一角度の異なるカラー、又は等量で回転した分解角度等）も、同様の影響を伴い、従って本発明により補正可能であることも明白になるであろう。
【００３０】
図３、図４及び図５の個々の分解の組み合わせから生じるモアレ影響は、図６及び図７に更に示されている。特に、図６は、分解を生成するためにスクリーン角度間に約１５°だけの角度が使用される場合に、シアンとイエロー間の分解に生じるビーティング(beating) を示す。同様に、図７は、典型的なハーフトーンオペレーションに従って処理される時にイエローとマゼンタの色分解間に生じる２色モアレを示す。
【００３１】
図８は、本発明に従って処理された時のイエロー色分解を示す。特に、イエロー分解を、図２の非周期的ハーフトーンブロック１５２に関して記述した単純な誤差拡散技法を用いて処理した。比較のために、図８のイエロー色分解は、図３のシアン及び図４のマゼンタ分解と組み合わせて、２色組み合わせに於ける改良レンダリング及びアーチファクトの削減を示すことができる。詳細には、図９は、シアンとイエローの２色分解を表し、この場合、イエローは最少の知覚可能着色剤であり、非周期的なレンダリング技法を用いて処理されている。同様に、図１０は、マゼンタとイエローの２色組み合わせを表し、これも上述した誤差拡散技法を用いて処理されたイエロー分解を有する。図６を図９と又は図７を図１０と比較した結果として、図９及び図１０には、図６及び図７に見られた構造的な相互作用（モアレ）が無いことは第三者にさえ認識されるであろう。従って、最少の視覚的知覚可能な色分解処理は、２色モアレが生じる可能性を減少する。更に、このような処理を使用することにより、印刷システムのラチチュード（自由範囲）が拡張される。一方の色、即ちシアンのハーフトーンドットを、イエロー色分解のドット上に印刷するためには、ゼログラフィックパラメータの厳しい制御を必要とする。シアンドットは、イエロードットの上に現像される時に少しでも破壊されると、従来のハーフトーン処理方法を用いると２色モアレが現れる確率が高い。しかしながら、本明細書中に記述した方法及び装置を用いると、イエロードットの上に配される時のシアンドットの僅かな不完全さのために可視的なアーチファクトが現れる確率は、ずっと低くなる。従って、本発明の結果として、ゼログラフィック又は他のマーキングプロセスのラチチュードを著しく増大することができる。
【００３２】
【発明の効果】
総括すると、本発明は、ハーフトーン処理技法を用いてフルカラー画像をレンダリングする間にしばしば見られる２色モアレを減少する方法及び装置を提供する。本発明は、最少知覚可能色分解（即ち、イエロー）に非周期的なハーフトーン動作を用いることに基づいて、イエロー着色剤が他の着色剤の一方（例えば、シアン又はマゼンタ）と相互作用することにより周期的な構造を形成しないようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が特別な使用を見いだし得る画像処理システム及び関連デジタル印刷システムのデータフローを示すデータフロー図である。
【図２】本発明を実行可能なハーフトーン処理回路の構成要素を示す概略図である。
【図３】本発明の改良性能を示し、図４乃至図１０のカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【図４】本発明の改良性能を示し、図３及び図５乃至図１０のカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【図５】本発明の改良性能を示し、図３、図４及び図６乃至図１０のカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【図６】本発明の改良性能を示し、図３乃至図５及び図７乃至図１０のカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【図７】本発明の改良性能を示し、図３乃至図６及び図８乃至図１０のカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【図８】本発明の改良性能を示し、図３乃至図７及び図９並びに図１０のカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【図９】本発明の改良性能を示し、図３乃至図８及び図１０ののカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【図１０】本発明の改良性能を示し、図３乃至図９のカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【符号の説明】
１２０ 印刷システム
１２２ 画像入力端末
１２４ スキャナ
１２５ ハードコピー
１２６ 記憶装置
１２８ コンピュータワークステーション
１３０ デジタルドキュメント
１３６ 画像処理ユニット
１４０ ハーフトーン処理回路
１４４ 画像出力端末
１５０ 回転ドットデータを周期的ハーフトーン処理ブロック
１５２ 非周期的ハーフトーン処理ブロック
１５４ 回転ドットデータを周期的ハーフトーン処理ブロック
１５８ 回転ドットデータを周期的ハーフトーン処理ブロック
１６０ 遅延ブロック
１７０ 遅延ブロック
１８０ 遅延ブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は、概してカラードキュメントを再現（複製）するためのハーフトーン処理(halftoning)に関し、更に詳細には、少なくとも２色でレンダリングされる(rendered)ドキュメントに２色モアレを形成しないようにする周期的及び非周期的な両スクリーンの用途に関し、その色の各々が識別的な視覚的知覚(visual perception) レベルを有している。
【０００２】
【従来技術】
本発明は、２色の印刷カラーの相互作用から生じ、モアレと呼ばれる印刷アーチファクト(artifacts) を著しく減らすように、デジタルカラードキュメントの色分解(color separation)をハーフトーン処理するための方法及び装置を提供する。
【０００３】
印刷ドキュメントのフルカラーとは、小領域上にマーキングカラーの有限セットを、所望のカラー応答に調和させるように選択された濃度で、組み合わせてレンダリング（rendering)する結果である。このレンダリングは多くの印刷デバイスにおいて画像分解を再現（複製）することによって行われており、この場合、各分解は、濃度が変わる単一原色を提供する。他の色分解と組み合わされると、フルカラー画像が得られる。
【０００４】
ドキュメントのデジタル複製では、色分解は、便宜上、単色ビットマップとして表現され、これを、位置と濃度により画定される離散的画像信号（以下、ピクセルと称す）により電子画像として描写してもよい。特定のピクセル位置でのカラー濃度は、多数の可能な状態又はレベルの内の１つとして表現される。２レベルよりも多い濃度が画像描写に用いられている場合、そのレベルは、しばしば「グレイ」と呼ばれ、これはレベルが最大レベルと最小レベルとの間で、その実際の色を示さずに変わることを示している。大半の印刷システムは、小数レベル、典型的には２レベルで画像を出力又はレンダリングできるが、より多くの出力レベルも可能である。ドキュメントスキャナ、デジタルカメラ及びコンピュータ画像ジェネレータを含む一般の入力装置は、実質的に多数のグレイレベル（例えば、２５６レベルが一般的である）で画像を描写できるが、より多数又は小数レベルもまた可能である。ハードコピー出力として画像をレンダリングするためには、多数セットのレベルで初期に描写された画像を、より小数のセットレベルを用いて、ユーザの意図をとらえる方法で描写可能であるべきである。カラードキュメントのデジタル印刷では、これは色分解の比較的多数の入力レベルを比較的小数の出力レベルに減少することにより行われる。次に、複数の色分解は、例えば、画像に画像を重ねる印刷システム(image-on-image printing system)での印刷で一緒に組み合わされて、最終的なカラープリントを生成する。一般に、カラードキュメントは、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの着色剤を用いて形成されているが、着色剤の代替的又は他の組み合わせも使用可能である。
【０００５】
下記記述を簡潔にするために、出力レベル数（ｎ）が２である場合（即ち、２値プリンタ）を考察する。しかしながら、例えば、ティー、ヘンダーソン(T. Henderson)らにより、Xerox Disclosure Journal, Vol 14, No 4. pp.175-76 に記述されているように、ｎは、グレイレベル印刷プロセスのために２よりも大きくしてもよい。
【０００６】
カラードキュメントを印刷する際に、特定のカラーの所望の濃度を得ることはハーフトーン処理により達成され、この場合、分解濃度バリエーションは、より多数又はより小数のＯＮピクセル（２値）を個別的な分解領域中にマーキングすることにより表現される。ディザ法（dithering)又はスクリーン法(screening) として知られているハーフトーン処理方法では、領域内の分解ピクセルアレイの各色分解ピクセルの濃度を表す値を、予め選択したスレショルド（しきい値）のセット（即ち、ディザマトリックスとして格納されている）の１つと比較し、この比較により生成された反復出力パターンを、例えば、米国特許第４，１４９，１９４号（ホラディー(Holladay)）に教示されたようなハーフトーンセルと見なす。このような構成の効果は、色分解の画像濃度が最大レベルと最小レベルの間に存する領域の場合、ディザマトリックス内のスレショルドの幾つかは越えられるが、他は越えられないことである。２値の場合には、スレショルドを越える分解ピクセル又はセル要素は、最大着色剤値として印刷され得るが、残りの分解ピクセルは、データにより記述された実際の物理的な量に依存して白いまま残ることになる。
【０００７】
ディザ法は、デジタル画像のカラープリントをレンダリングするための方法として広く受け入れられているが、スクリーンの反復パターンが、複数の色分解の同様の反復パターン上に重畳されると、モアレ又は他のアーチファクトの原因となり得る問題をつくりだす。
【０００８】
米国特許第５，３９４，２５２号（ホラディーら）は、色分解同士の間には常に２通りのモアレパターンがあるが、その角度をしばしばモアレの周波数を最大化するように選択することにより、拡大カラーハーフトーンに見られる「ロゼット(rosettes)」が生じることを教示する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、２色モアレを、特にイエロー−シアン及びイエロ−マゼンタ領域において減少する事に関し、この場合、２つのスクリーンを、約１５°（度）の角度で分離する。更に、本発明は、イエロー着色剤が典型的には原色のマーキングカラーの内で最も少く知覚可能であるという認識に基づいている。回転式ドットハーフトーンスクリーンを使用して、３又は４色（ブラック）の色分解をレンダリングする場合、その色分解の内の２色分解間の相互作用により、特に回転式スクリーン同士間の角度が約１５°のように浅い場合に、周期的なアーチファクトを生じ得る。２色モアレと称されるこの周期的なアーチファクットは、（ａ）２色の吸収スペクトルの著しいオーバーラップ、（ｂ）２色のドット間の物理的相互作用によりを生じ得て、マゼンタ又はシアンのハーフトーンドットは、イエローハーフトーンドットを覆うように又はその上に配される若しくは置かれると、崩壊することになる。この２色モアレ問題は、本発明に関して記述するシステムによって好ましく削減される。
【００１０】
米国特許第４，１９４，１９４号（ホラディー）は、ハーフトーンスクリーンの角度を変更して視覚的に互いに強くぶつからないスクリーンパターンを生成すできることを開示する。
【００１１】
米国特許第５，２２３，９５３号（ウィリアム(Williams)）はホラディーの特許’１９４号の技法の代替実施例を教示する。
【００１２】
米国特許第５，２２５，９１５号（シシコーン(Ciccone) ら）は、ノイズの追加又は本来のノイズの強化によりモアレをマスクできることを開示する。しかしながら、このようなスキームは、画像の精度を本質的に変えてしまう。
【００１３】
非周期的又は半ば非周期的な構造を生成する他の方法もある。このような方法の例には、誤差拡散方法、同様のハーフトーン処理方法、確率的スクリーン法（stochastic screening) 及びパルス濃度変更法がある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、多色画像を作成するための装置が提供され、該装置は、基体上の畳重位置に相異なる少なくとも２つの出力濃度レベルｎ n 及びｎ p の１つで複数の色の各々をレンダリングできる、画像に画像を重ねる印刷システムを有し、複数の色分解を有する多色ドキュメントを描写する画像信号のソースを有し、各画像信号が、ｍ個のレベルの１つで光学的な濃度を表し、ｍがｎ n 及びｎ p よりも大きくなり、印刷用カラードキュメントを準備するプロセッサを有し、前記カラードキュメントの各々が、複数の色分解を含み、各色分解がｍ個の濃度レベルを用いて光学的濃度を記述する画像信号のセットとして表され、画像信号の前記ソースと接続される非周期的なハーフトーンプロセッサを有し、前記非周期的ハーフトーンプロセッサが、前記複数の色のうちの最小の知覚可能色である第１色分解の光学的濃度を表すレベル数ｍを、光学的濃度を表すレベル数ｎn まで減少し、これによって、前記ハーフトーンプロセッセが非周期的パターンを生成し、周期的ハーフトーンプロセッサが前記画像信号ソースに接続され、前記周期的ハーフトーンプロセッサが、少なくとも１つの更なる色分解で光学濃度を表すレベル数ｍを光学的濃度を表すレベル数ｎp まで減少し、ここにレベル数ｎ p はレベル数ｎ n とは異なるレベル数であり、これによって、前記周期的ハーフトーンプロセッサが周期的パターンを生成し、非周期的ハーフトーンプロセッサ及び周期的ハーフトーンプロセッサで処理される信号を前記プリンタに送り、カラー画像を印刷するための手段を有する。
【００１５】
本発明の一態様は、フルカラー画像のレンダリングの基本的な問題、即ち、周期的な構造を用いてレンダリングする時の原色の内の２つの原色の相互作用を扱う。特に、本発明は２色モアレを低下することによりカラー画像印刷品質を改良することに関する。
【００１６】
更に、この態様はこの問題を緩和する技法の発見に基づいている。この技法は誤差拡散方法又は確率的スクリーン方法を用いて、最少の知覚可能（例えば、イエロー）色分解をレンダリングする。
【００１７】
上述した技法は、他のアプローチと比較して単純なので有利である。更に、該技法は、画像上に画像を重ねるマーキング技法を使用する印刷システム用のプロセスラチチュードを拡張するために使用可能である。本発明の技法は、多数の可能な量子化技法の内の一つを用いて、色分解の有効な処理が可能になるために、有利である。本発明により、カラー印刷システムは、２色分解（その内の一方はイエローのような最少の知覚可能色分解である）の間の構造的な相互作用から生じるアーチファクトの知覚を最小化することで、より高品質な画像を生成することになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明を好適な実施の形態と関係して記述するが、本発明を、記述する実施の形態に限定することを意図していないことは理解されよう。一方、請求項で定義されるような本発明の精神及び範囲内に含まれ得るあらゆる代替、変更及び等価物をカバーすることが意図されている。
【００１９】
「画像」とは、物理的な光のパターンである。カラー画像を「レンダリング（render) 」又は「印刷」することは、少なくとも２つ、好ましくは３つ以上の着色剤（例えば、インク、トナー、顔料等）を用いて基体にマークして、着色剤の視覚的な一体化（integration)からフルカラー画像を形成することである。本明細書で使用されるように、原色マーキングカラーは、シアン、マゼンタ、イエロー及び事によるとブラックを含むことが理解される。しかしながら、理解されるように、基体上にフルカラー画像を生成するために使用される顔料又は着色剤は変わることがある。従って、用語「最少知覚可能着色剤」は、本明細書中では、複数の着色剤の内で、観察者が最も少く視覚的に知覚できる単一の着色剤を表現するために用いられる。典型的には、その最少知覚可能着色剤はイエローであるが、本発明の態様の適用をイエロー着色剤だけに限定することは意図していない。
【００２０】
「ピクセル」は、画像を所与のシステム中で分割する最小セグメントである。各ピクセル値は、画像の「２値形態(binary form) 」ではビット、画像の「グレイスケール形態」ではグレイスケール値、又は画像の「カラー座標形態」ではカラー空間座標のセット（集合）であり、２値形態、グレイスケール形態、及びカラー座標形態の各々は、画像を画定する２次元アレイである。
【００２１】
「画像入力デバイス」又は「画像入力端末（ＩＴＴ）」は、画像を受取り、画像バージョンを画定するデータアイテムを提供することができるデバイスである。「スキャナ」は、ドキュメントを走査するような走査オペレーションにより画像を受け取る画像入力デバイスである。
【００２２】
「画像出力デバイス」又は「画像出力端末（ＩＯＴ）」は、画像を画定するデータアイテムを受取り、画像を出力として提供するデバイスである。「ディスプレイ」は、出力画像をヒューマンビュー可能形態で提供する画像出力デバイスである。ディスプレイにより呈される可視パターンは「表示画像」又は単に「画像」とする。
【００２３】
図１を参照すると、複製又は印刷システム１２０のデータフロー図が示されている。好ましくは、システム１２０は、限定されるわけではないが、ハードコピー原稿１２５をデジタル化するためのスキャナー１２４、記憶装置１２６又はコンピュータワークステーション１２８を含む複数の画像入力端末１２２の内の１つから生成されたデジタルドキュメント画像１３０を受け取る。一度、デジタル化フォーマット、好ましくは、３色の各々に対する複数レベル信号（ｍ）［例えば、２４ビット（８ビット／分解）］で表現されると、データは画像処理手段１３６にわたされるか他の方法で伝送される。画像処理手段１３６は、提供される画像信号に様々なプログラマブルオペレーションを実行する専用プロセッサ、又は例えば、デービッド ジェイ メトカルフェ(David J. Metcalfe) らによる１９９６年２月７日に公開されたヨーロッパ特許第０６９６１３２号に記述されたような様々な画像処理特性を提供するために用いられるアプリケーション特定集積回路を含む。該特許の関連部分はその技法を援用することにより本明細書の一部とする。
【００２４】
画像処理手段１３６には、ｍレベル入力信号に動作するハーフトーン処理回路１４０が含まれており、ｎレベル出力信号を各色分解に対して生成する。この場合、ｎはｍ未満であり、ｎは典型的には１色につきピクセルあたり１ビット（１ビット／ピクセル／色）である。ハーフトーン処理回路１４０のオペレーションの更なる詳細は、図２に関して下記に記述する。次に、ハーフトーン処理画像信号（Ｃ’，Ｍ’，Ｙ’及びＫ’）は、画像重ね（ＩＯＩ;Image-on-image ）システムとして図１に表される画像出力端末１４４にわたされる。画像出力端末で一度受け取られると、ハーフトーン処理画像データを使用して、通過する基体上の着色剤の配置を制御してハードコピー出力１４８をレンダリングする。
【００２５】
次に、本発明の態様によるハーフトーン処理回路１４０のオペレーションに注意を向ける。図２を参照すると、ハーフトーン処理回路１４０が概略的に示されている。好適な実施の形態では、ハーフトーン処理回路は、スクリーンマトリックス１５６で示されるように、格納したハーフトーンスクリーンに基づいて回転式のドットハーフトーンスクリーンを生成する。回転ドットスクーンは最も多く視覚的に知覚可能な着色剤（例えば、ブラック、シアン及びマゼンタ）に適用され、一方、非周期的なハーフトーンオペレーションはイエロー色分解に適用される。特に、スクリーンマトリックスは、回転ドットデータを周期的ハーフトーン処理ブロック１５０に提供する。ブロック１５０では、例えば４５°のスクリーンと関係する様々なスレショルドを適用するか、又はそれを入ってくる色分解データ（Ｋ）に対して比較し、出力は、色データがハーフトーンセルロケーションのスレショルドよりも上であるか下であるかを示すｎビット値である。ｎは、マルチビット出力を表してもよいが、本明細書中では、ブラック出力ピクセルが、出力画像上の対応する位置で露光されるか又は未露光のまま残るかを示す２値として表現される。スクリーンマトリックスにより可変角度スクリーンセル、及び対応する表現スキームの効果的な複製方法は、米国特許第４，１４９，１９４号（ホラディー）で提供され、その関連部分は本明細書中に援用され、本発明の一部とする。同様に、出力画像データを、ブロック１５４でマゼンタ出力画像及びブロック１５８でシアン出力画像用にそれぞれ７５°及び１５°のスクリーン回転式角度を用いて生成する。
【００２６】
イエロー又は最少の知覚可能色分解データの非周期的処理も図２に示す。非周期的ハーフトーン処理ブロック１５２により表されるように、イエロー分解データは、誤差拡散技法又はランダムスクリーン技法を用いて処理され、出力時のイエロー画像の周期的な構造を減少する。誤差拡散は、例えば、メトカルフェら又は米国特許５，３５３，１２７号にジェイ．シアウ(J. Shiau)により教示された方法により達成される。これらの両特許はそれらの技法を援用することにより本明細書の一部とする。
【００２７】
また、本発明の実施の形態を、２値出力画像に関して記述するが、２よりも大きなハーフトーン色分解及び同様に２よりも大きな誤差拡散分解に対して出力レベル数を共にｎ（ｎ n ，ｎ p ）とすることができる。更に、本発明は、非周期的な出力の可能な出力レベル数（ｎn ）が周期的出力の出力レベル数（ｎp ）と異なることを考察する。例として、高アドレス可能度印刷システムに関する部分的ピクセル露光可能度について考察する。非周期的誤差拡散では、高アドレス可能度印刷システムに要求を課して、部分的ピクセル露光と対立するものとしてフルピクセル（ｎ n ＝２）を出力だけしてもよいし、また、周期的又はスクリーン処理された出力の場合、４×アドレス可能度を使用してもよい（例えば、各ピクセルは、独立して制御可能な４つのサブピクセルを有する；ｎ p ＝１６）。誤差拡散が隔離ドットを生成するために、この態様は重要である。ドットが小さすぎる場合、それらはゼログラフィック印刷システムで出力されると「安定」せず、プロセスバリエーションにより、色ずれ（カラーシフト）を生じる。誤差拡散ピクセルにフルドットだけを使用することにより、４×サブピクセルに比べて安定性が向上する。更に、イエロー又は最少の視覚的知覚可能カラーを、非周期的な画像形成技法を用いて画像形成するために、その非周期的技法から得られるウォーム（傷）又はノイズは視覚化されない。安定性が加わっために、誤差拡散又は非周期的出力が、最小非周期的「ドット」サイズとして、２つ以上のピクセルクラスター（群）で行われるようにすることも可能である。
【００２８】
誤差拡散の使用が出力画像中のノイズソースになるとしばしば考えられているが、イエロー色分解への誤差拡散の使用は、ほとんど目立たず、従ってさほど重要でないノイズとなる。従って、フロイド・アンド・ステインベルグ（Floyd & Steinberg)により提案されたような単純な誤差拡散技法を使用可能である。あるいは、非周期的な処理ブロックは、ランダムな又は少なくとも非常に大きな周期のスクリーンを色分解データに適用できる回路を使用することができる。イエロー着色剤の視覚的知覚が比較的小さいために、単純でランダムなスクリーン法を使用できることは、ここでも認識されよう。４色分解に対して関連ピクセルの各々を処理して、次に、得られたデータを、遅延ブロック１６０、１７０又は１８０でディレイ（遅延) させ、露光する、或いは他の方法で画像出力端末上にレンダリングする時に、画像ピクセルの位置合わせを維持する。
【００２９】
次に、図３乃至図１０では、本発明の利点を更に示す。図３乃至図１０では、ホワイト背景（バックグランド）上のブラック印刷を使用して、単一色分解か２色分解の組み合わせかの何れかを表現した。当業者に明白になるように、得られた２色画像のブラック及びホワイトレンダリングは、実際の２色プリントのように、視覚的に満足するものではないか又はアーチファクトがあるが、それでもその図面は本発明の利点を示していると考えられる。特に、図３、図４及び図５は、それぞれ、１５°、７５°及び９０°の回転式ドットハーフトーン処理オペレーションを用いて処理されるシアン、マゼンタ、及びイエローの色分解を表す。図は単にスクリーン角度組み合わせの一例を提供しただけであって、他のスクリーン角度組み合わせ（例えば、同一角度の異なるカラー、又は等量で回転した分解角度等）も、同様の影響を伴い、従って本発明により補正可能であることも明白になるであろう。
【００３０】
図３、図４及び図５の個々の分解の組み合わせから生じるモアレ影響は、図６及び図７に更に示されている。特に、図６は、分解を生成するためにスクリーン角度間に約１５°だけの角度が使用される場合に、シアンとイエロー間の分解に生じるビーティング(beating) を示す。同様に、図７は、典型的なハーフトーンオペレーションに従って処理される時にイエローとマゼンタの色分解間に生じる２色モアレを示す。
【００３１】
図８は、本発明に従って処理された時のイエロー色分解を示す。特に、イエロー分解を、図２の非周期的ハーフトーンブロック１５２に関して記述した単純な誤差拡散技法を用いて処理した。比較のために、図８のイエロー色分解は、図３のシアン及び図４のマゼンタ分解と組み合わせて、２色組み合わせに於ける改良レンダリング及びアーチファクトの削減を示すことができる。詳細には、図９は、シアンとイエローの２色分解を表し、この場合、イエローは最少の知覚可能着色剤であり、非周期的なレンダリング技法を用いて処理されている。同様に、図１０は、マゼンタとイエローの２色組み合わせを表し、これも上述した誤差拡散技法を用いて処理されたイエロー分解を有する。図６を図９と又は図７を図１０と比較した結果として、図９及び図１０には、図６及び図７に見られた構造的な相互作用（モアレ）が無いことは第三者にさえ認識されるであろう。従って、最少の視覚的知覚可能な色分解処理は、２色モアレが生じる可能性を減少する。更に、このような処理を使用することにより、印刷システムのラチチュード（自由範囲）が拡張される。一方の色、即ちシアンのハーフトーンドットを、イエロー色分解のドット上に印刷するためには、ゼログラフィックパラメータの厳しい制御を必要とする。シアンドットは、イエロードットの上に現像される時に少しでも破壊されると、従来のハーフトーン処理方法を用いると２色モアレが現れる確率が高い。しかしながら、本明細書中に記述した方法及び装置を用いると、イエロードットの上に配される時のシアンドットの僅かな不完全さのために可視的なアーチファクトが現れる確率は、ずっと低くなる。従って、本発明の結果として、ゼログラフィック又は他のマーキングプロセスのラチチュードを著しく増大することができる。
【００３２】
【発明の効果】
総括すると、本発明は、ハーフトーン処理技法を用いてフルカラー画像をレンダリングする間にしばしば見られる２色モアレを減少する方法及び装置を提供する。本発明は、最少知覚可能色分解（即ち、イエロー）に非周期的なハーフトーン動作を用いることに基づいて、イエロー着色剤が他の着色剤の一方（例えば、シアン又はマゼンタ）と相互作用することにより周期的な構造を形成しないようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が特別な使用を見いだし得る画像処理システム及び関連デジタル印刷システムのデータフローを示すデータフロー図である。
【図２】本発明を実行可能なハーフトーン処理回路の構成要素を示す概略図である。
【図３】本発明の改良性能を示し、図４乃至図１０のカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【図４】本発明の改良性能を示し、図３及び図５乃至図１０のカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【図５】本発明の改良性能を示し、図３、図４及び図６乃至図１０のカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【図６】本発明の改良性能を示し、図３乃至図５及び図７乃至図１０のカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【図７】本発明の改良性能を示し、図３乃至図６及び図８乃至図１０のカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【図８】本発明の改良性能を示し、図３乃至図７及び図９並びに図１０のカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【図９】本発明の改良性能を示し、図３乃至図８及び図１０ののカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【図１０】本発明の改良性能を示し、図３乃至図９のカラー画像の部分と同じ部分の色分解の例である。
【符号の説明】
１２０ 印刷システム
１２２ 画像入力端末
１２４ スキャナ
１２５ ハードコピー
１２６ 記憶装置
１２８ コンピュータワークステーション
１３０ デジタルドキュメント
１３６ 画像処理ユニット
１４０ ハーフトーン処理回路
１４４ 画像出力端末
１５０ 回転ドットデータを周期的ハーフトーン処理ブロック
１５２ 非周期的ハーフトーン処理ブロック
１５４ 回転ドットデータを周期的ハーフトーン処理ブロック
１５８ 回転ドットデータを周期的ハーフトーン処理ブロック
１６０ 遅延ブロック
１７０ 遅延ブロック
１８０ 遅延ブロック
Claims (1)
- 多色画像を作成するための装置であって、基体上の畳重位置に相異なる少なくとも２つの出力濃度レベルｎ n 及びｎ p の１つで複数の色の各々をレンダリングできる、画像に画像を重ねる印刷システムを有し、
複数の色分解を有する多色ドキュメントを描写する画像信号のソースを有し、各画像信号が、ｍ個のレベルの１つで光学的な濃度を表し、ｍがｎ n 及びｎ p よりも大きくなり、
印刷用カラードキュメントを準備するプロセッサを有し、前記カラードキュメントの各々が、複数の色分解を含み、各色分解がｍ個の濃度レベルを用いて光学的濃度を記述する画像信号のセットとして表され、
画像信号の前記ソースと接続される非周期的なハーフトーンプロセッサを有し、前記非周期的ハーフトーンプロセッサが、前記複数の色のうちの最小の知覚可能色である第１色分解の光学的濃度を表すレベル数ｍを、光学的濃度を表すレベル数ｎn まで減少し、これによって、前記ハーフトーンプロセッセが非周期的パターンを生成し、
周期的ハーフトーンプロセッサが前記画像信号ソースに接続され、前記周期的ハーフトーンプロセッサが、少なくとも１つの更なる色分解で光学濃度を表すレベル数ｍを光学的濃度を表すレベル数ｎp まで減少し、ここにレベル数ｎ p はレベル数ｎ n とは異なるレベル数であり、これによって、前記周期的ハーフトーンプロセッサが周期的パターンを生成し、
非周期的ハーフトーンプロセッサ及び周期的ハーフトーンプロセッサで処理される信号を前記プリンタに送り、カラー画像を印刷するための手段を有する、
多色画像作成装置。
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