JP4037095B2

JP4037095B2 - スキャンされたハーフトーン画像をデスクリーンするための適応フィルタリング方法および装置

Info

Publication number: JP4037095B2
Application number: JP2001364171A
Authority: JP
Inventors: ファンジーガング; リンイン−ウェイ; リホン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: EP1215883B1; JP2002222415A; EP1215883A2; US20020093686A1; EP1215883A3; US6839152B2; DE60111816D1; DE60111816T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、元の連続階調すなわちコントーン画像から生成されたハーフトーン画像表示をコントーン画像表示へ再変換することに関するものであり、さらに詳しくは、スキャンされたハーフトーン画像表示をデスクリーンするための適応フィルタリング方法および装置に関するものである。特にそれらに関連して本発明を説明してゆく。
【０００２】
【従来の技術】
文書処理システム（ＤＰＳ）とは、文書を構成、作成、印刷、変換、記録および長期保管する装置の集まりおよびそれらの構成要素のことを指す。このような装置としては、プリンター、複写機、スキャナー、ファックス装置、電子図書館等が挙げられる。本発明は、特に印刷システムに関連する状況に対処しており、ＤＰＳの主な例としてそれらについて述べているが、本発明は、あらゆるそのような特定の印刷用途に限定されると解釈されるべきではない。あらゆるＤＰＳが本発明の効果の恩恵を受けることが意図される。
【０００３】
銀塩写真撮影法または標準の平版捺染法によって得られるハードコピー画像は、通常、連続階調すなわちコントーン形式で得られる。連続階調の画像をハーフトーンすなわち２値画像に変換することによって、新聞や雑誌で見かけるような特定の種類の印刷コピーを作り出すことができる。ハーフトーン画像とは、ピクセルの状態がオンかオフのいずれである２値画像のことである。ハーフトーン画像は、ｉ）クラスタ化されたドット、分散されたドットおよび確率的スクリーンのようなしきい値アレイまたはディザリング、ｉｉ）誤差拡散のような適応法、およびｉｉｉ）最小二乗法および直接二分探索法のような対話型の方法といった各種公知のハーフトーンの手法を用いてコントーン画像から生成される。
【０００４】
ハーフトーン画像は、個々のピクセルの出力に対応するコピーシート上の位置にインクを付けたり付けなかったりすることによって印刷される。残念ながら、スキャニングまたは同様の方法によって得られたハーフトーン画像を直接印刷することが求められることは通常はない。拡大縮小、画質向上、色補正、異なるスクリーン周波数での再ハーフトーン等の画像処理操作をスキャンされたハーフトーン画像に対して行う場合、モアレ、変形および他のアーティファクトが導入されることが多い。
【０００５】
このため、スキャンされたハーフトーン画像は、通常、連続階調画像に変換され、適当な画像処理に附された後、ハーフトーン画像に再変換されて印刷される。従って、複写装置においてプリンターと共に用いられる画像処理システムには、これらの変換および再変換の必要性を満たすため、および、連続階調画像に対して一般に使用することができる各種画質向上アルゴリズムのいずれでも処理ができるようにするために、スキャンされたハーフトーン画像を連続階調画像に変換する機能が一般に必要とされる。アンスクリーニングまたはデスクリーニングは、連続階調デジタル画像を見積もるためにデジタルハーフトーン処理を反転させることを意味する。デスクリーニングの目的は、元のハーフトーン画像自体が生成された元のコントーン画像を最も正確に見積もれるデスクリーンされたコントーン画像を生成することである。ハーフトーン処理を反転させる慣用の方法として、ハーフトーン画像データに対して低域フィルターを用いることが挙げられる。一般に、低域フィルタリング法は、元の画像に含まれている輪郭情報の忠実度（すなわち詳細）を維持することができず、現に、デスクリーンされた連続階調出力画像では輪郭がぼやけ、詳細が失われることがある。さらに、低域フィルタリング法は、デスクリーンされた連続階調出力画像にアーティファクトを導入してしまうこともある。ハーフトーン処理を反転させる他の方法として、ハーフトーン画像データに対してノッチフィルターを用いることが挙げられる。ノッチフィルタリング法は、デスクリーンされた連続階調出力画像の輪郭の鮮明度を維持するだけでなく、残存高調波により周期構造を導入する。
【０００６】
したがって、より良好で有利な結果を与える一方で上記ニーズを満たし、かつ、上記問題を克服する、スキャンされたハーフトーン画像をデスクリーンするための新規かつ改良された適応フィルタリング法および装置を開発することが望ましいと考えられる。
【０００７】
さらに詳しくは、本発明は、スキャンされたハーフトーン画像をデスクリーンするための新規かつ改良された適応フィルタリング法および装置を提供する。本発明は、低域フィルタリングの結果とノッチフィルタリングの結果の一次結合を用いる。前記一次結合の重みは、狭い範囲における低域フィルタリングされた画像のコントラストによって求められる。本発明は、ノッチフィルタリングされた画像の輪郭の鮮明度を維持する一方で、ゆっくりと変化する領域における低域フィルタリングされた画像の滑らかさを利用する。このように、本発明は、低域フィルタリングおよびノッチフィルタリングと比較して結果が向上しており、他の適応法のアーティファクトを生じることはない。本発明に従ってデスクリーンされたハーフトーン画像を同様の周波数ハーフトーンドットを用いて再スクリーンすると、前記デスクリーンされたハーフトーン画像にはモアレが無く、細部や輪郭もよりはっきりとしている。
【０００８】
【発明の概要】
本発明の１つの態様によれば、ハーフトーン画像データをデスクリーンするための方法が開示される。前記方法は、ａ）ハーフトーン入力ピクセル値を低域フィルタリングして、低域フィルタリングされたピクセル値を得る工程と、ｂ）前記ハーフトーン入力ピクセル値をノッチフィルタリングして、ノッチフィルタリングされたピクセル値を得る工程と、ｃ）前記ハーフトーン入力ピクセル値に対するローカルコントラスト値を求める工程と、ｄ）前記ローカルコントラスト値に依り、前記低域フィルタリングされたピクセル値、前記ノッチフィルタリングされたピクセル値、または前記低域フィルタリングされたピクセル値と前記ノッチフィルタリングされたピクセル値との組み合わせに基づいてデスクリーンされた出力ピクセル値を得る工程とを備える。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、ハーフトーン画像データを連続階調画像データに変換するための電子写真式文書処理システムが開示される。前記システムは、画像入力サブシステムと、前記画像入力サブシステムによって供給されるハーフトーン画像データを処理するための処理サブシステムと、ａ）前記画像入力サブシステムによって供給されるハーフトーン入力ピクセル値を低域フィルタリングして、低域フィルタリングされたピクセル値を生成し、ｂ）前記ハーフトーン入力ピクセル値をノッチフィルタリングして、ノッチフィルタリングされたピクセル値を生成し、ｃ）前記ハーフトーン入力ピクセル値に対するローカルコントラスト値を求め、そしてｄ）前記ローカルコントラスト値に依り、前記低域フィルタリングされたピクセル値、前記ノッチフィルタリングされたピクセル値、または前記低域フィルタリングされたピクセル値と前記ノッチフィルタリングされたピクセル値との組み合わせに基づいてデスクリーンされた出力ピクセル値を生成するための、前記処理サブシステムで動作するソフトウェア／ファームウェア手段とを備える。
【００１０】
本発明の利点は、スキャンされたハーフトーン画像を個別に低域フィルタリングまたはノッチフィルタリングすることに関連した不都合を克服する、前記スキャンされたハーフトーン画像をデスクリーンするための適応法および装置を提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる利点は、以下の好ましい実施態様の詳細な説明を読解すれば当業者らには明らかとなるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、各種構成要素の様々な組み合わせおよび各種工程の様々な組み合わせで構成されていてもよい。添付図面は好ましい実施態様を説明するためだけのものであり、本発明を限定するものだと解釈されるべきではない。
【００１３】
ここで図１を参照すると、複写またはゼログラフィック装置のような模範的な文書処理システム（ＤＰＳ）１０は、画像処理サブシステムまたはシステムコンピューター１６の制御下でプリンターコントローラ１４によって操作される慣用のプリンターまたはプリントサブシステム１２を備えている。入力ハーフトーン画像は、慣用のスキャナーまたはスキャニングサブシステム１８のような画像入力サブシステムまたはまたはスキャンされたハーフトーン画像を保存しておく第１のメモリ２０から得られる。第２のメモリ２２は、デスクリーンされたハーフトーン画像を、例えば次の処理のためにおよび／またはプリンター１２で出力するために保存しておくために用いることができる。
【００１４】
スキャナー１８または第１のメモリ２０から得られるスキャンされたハーフトーン画像は、先ず、画像処理装置１６によって実行される適応フィルタリングルーチンによってアンスクリーンまたはデスクリーンされる。その後、デスクリーンされたコントーン画像データがプリンター１２で印刷処理されるために、または、メモリ２２に一時的に保存されるためにハーフトーン画像に再変換される前に、前記デスクリーンされたコントーン画像データに慣用のダウンストリーム画像処理措置（すなわち、拡大縮小、画質向上、色補正、異なるスクリーン周波数での再ハーフトーン等）を実施することができる。
【００１５】
ここで図２および３を参照すると、スキャンされたハーフトーン画像は、処理装置１６で実行される適応フィルタリングルーチン３０によってピクセル単位でデスクリーンされる。適応フィルタリングルーチン３０は、デスクリーンされるハーフトーン画像を表すハーフトーン画像データのラスターラインの一本以上を一時的に保存または保存したままにしておくハーフトーン画像バッファ３２からピクセルＰｉｎ（ｘ，ｙ）を入力することによって開始される（工程３４）。入力されたピクセル値Ｐｉｎ（ｘ，ｙ）が慣用の方法で低域フィルタリングされることによって低域フィルタリングされたピクセル値Ｐｌｐｆ（ｘ，ｙ）が生成される（工程／フィルター３６）。さらに、入力されたピクセル値Ｐｉｎ（ｘ，ｙ）を慣用の方法で別個にノッチフィルタリングすることによってノッチフィルタリングされたピクセル値Ｐｎｆ（ｘ，ｙ）が生成される（工程／フィルター３８）。その後、入力ピクセルＰｉｎ（ｘ，ｙ）のためのローカルコントラスト変数が求められる（工程４０）。ローカルコントラスト変数∀は、入力ピクセルＰｉｎ（ｘ，ｙ）近辺のローカルコントラストに依存して０＃∀＃１の範囲の値をとる。
【００１６】
特に、前記ローカルコントラスト変数は、先ず元のスキャンされたハーフトーン画像データをフィルター３６のような低域フィルターを用いてぼかし、そしてぼかされたハーフトーン画像データをぼかし画像バッファ４２に保存することによって求められる。バッファ４２は、全体的にぼかされた（すなわち、低域フィルタリングされた）ハーフトーン画像を保存することもできるし、あるいは、入力ピクセルＰｉｎ（ｘ，ｙ）のためのローカルコントラスト変数∀を求めるのに必要な量のぼかし画像データのみを保存することもできる。
【００１７】
その後、入力ピクセルＰｉｎ（ｘ，ｙ）に対応するぼかし画像ピクセルＰｂｌｕｒ（ｘ，ｙ）を中心とした２Ｄウィンドウ（例えば、３ｘ３）内のピクセル値のローカル分散値が分析される。前記ローカルピクセル分散値は、前記２Ｄウィンドウ内の最大ピクセル値Ｐｍａｘ（ｘ，ｙ）と最小ピクセル値Ｐｍｉｎ（ｘ，ｙ）の間の差（ｄ）を求めることによって分析される。ローカルコントラスト変数∀は前記差（ｄ）の関数であり、以下の擬似コードから求めることができる。ＩＦｄ＃Ａ
ＴＨＥＮ ∀ ＝１
ＯＲＩＦＡ＜ｄ＜Ｂ
ＴＨＥＮ ∀ ＝（Ｂ−ｄ）／（Ｂ−Ａ）、
ここで１＞ ∀ ＞０
ＯＲＩＦｄ ∃ Ｂ
ＴＨＥＮ ∀ ＝０
ここで、（ｄ）は、ぼかし画像ピクセルＰｂｌｕｒ（ｘ，ｙ）を中心とした２Ｄウィンドウ内の最大ピクセル値Ｐｍａｘ（ｘ，ｙ）と最小ピクセル値Ｐｍｉｎ（ｘ，ｙ）の間の差であり、（Ａ）および（Ｂ）は、実験に基づいて求められる定数である。本実施態様では、Ａ＝８およびＢ＝３２である。
【００１８】
その後、デスクリーンされた出力ピクセル値Ｐｏｕｔ（ｘ，ｙ）を下記式から求める。
Ｐｏｕｔ（ｘ，ｙ）＝Ｐｌｐｆ（ｘ，ｙ）＋（１−∀）Ｐｎｆ(ｘ，ｙ)式Ｉ
ここで、∀はローカルコントラスト変数であり、Ｐｌｐｆ（ｘ，ｙ）は低域フィルタリングされたピクセル値であり、そしてＰｎｆ（ｘ，ｙ）はノッチフィルタリングされたピクセル値である（工程４４または乗算器／加算器４６ａ、４６ｂ、４８）。
【００１９】
このように、入力ピクセルＰｉｎ（ｘ，ｙ）の周囲近辺のローカルコントラスト値∀が比較的低い（すわなち、約８以下）場合、デスクリーンされた出力ピクセル値Ｐｏｕｔ（ｘ，ｙ）は、低域フィルタリングされたピクセル値Ｐｌｐｆ（ｘ，ｙ）と等しい。同様に、入力ピクセルＰｉｎ（ｘ，ｙ）の周囲近辺のローカルコントラスト値∀が比較的高い（すわなち、約３２以上）場合、デスクリーンされた出力ピクセル値Ｐｏｕｔ（ｘ，ｙ）は、ノッチフィルタリングされたピクセル値Ｐｎｆ（ｘ，ｙ）と等しい。さらに、入力ピクセルＰｉｎ（ｘ，ｙ）の周囲近辺のローカルコントラスト値∀が適度である（すわなち、約８よりも高く、約３２よりも低い）場合、デスクリーンされた出力ピクセル値Ｐｏｕｔ（ｘ，ｙ）は、低域フィルタリングされたピクセル値Ｐｌｐｆ（ｘ，ｙ）とノッチフィルタリングされたピクセル値Ｐｎｆ（ｘ，ｙ）との一次結合である。
【００２０】
拡大縮小、画質向上、色補正、同じまたは異なるスクリーン周波数での再ハーフトーンまたは再スクリーン化のようなダウンストリーム画像処理措置の１つ以上をスキャンされたハーフトーン画像に実施する場合、そのような処理にデスクリーンされた出力ピクセル値Ｐｏｕｔ（ｘ，ｙ）を用いることができる（工程５０）。エリア画像処理措置を実施する場合、そのような画像処理措置を実施する前に、デスクリーンされた出力ピクセル値Ｐｏｕｔ（ｘ，ｙ）をメモリ２２のようなデスクリーンされた画像バッファに保存しておくことができる。その後、前記出力ピクセル値は、プリンター１２によるレンダリングに用いることができる。
【００２１】
フルスキャンされたハーフトーン画像がデスクリーンされなかった場合、適応フィルタリングルーチン３０は工程３４に戻り、次の入力ピクセルを処理する。さもなければ、前記ルーチンは終了する（工程５２）。
【００２２】
本実施態様において、低域フィルター／フィルタリング工程３６およびノッチフィルター／フィルタリング工程３８は、共に、畳み込み（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）を用いた空間領域（ｓｐａｔｉａｌｄｏｍａｉｎ）内で実施される。さらに詳しくは、低域フィルター／フィルタリング工程３６およびノッチフィルター／フィルタリング工程３８は、各方向にエレメント２９を有する２Ｄ着脱可能フィルターである。スキャンされた画像の大きさが比較的大きく、かつ、フィルターの大きさが比較的小さい場合、周波数領域よりも空間領域でフィルタリングする方が経済的であることは理解されるべきである。しかしながら、低域フィルター／フィルタリング工程３６および／またはノッチフィルター／フィルタリング工程３８を、高速フーリエ変換によって周波数領域で変換およびフィルタリングすることによって実施することができることも考えられる。
【００２３】
さらに、ノッチフィルター／フィルタリング工程３８を直接、または、略記でノッチフィルター＝１−帯域フィルターで表される帯域フィルターとして実施することができることも理解されるべきである。このように、帯域フィルター／フィルタリング工程を用いてスキャンされたハーフトーン画像をフィルタリングし、フィルタリングされた画像を元の画像から減算する。これは、ピクセル単位で実施することもできるし、画像全体を対象として実施することもできる。このように、ノッチフィルター／フィルタリング工程３８は、帯域フィルター／フィルタリング工程を介して実施することもできるし、直接実施することもできる。いずれにしても、ノッチフィルター係数または帯域フィルター係数は、当該技術分野において周知であるようなデジタルフィルターデザインパッケージを用いて求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を取り入れた模範的な文書処理システム（ＤＰＳ）の簡略化ブロック図である。
【図２】スキャンされたハーフトーン画像表示を本発明に従ってデスクリーンするための工程のフローチャートである。
【図３】図２のルーチンを実行するための図１のＤＰＳに関連した模範的な画像処理装置の簡略化ブロック図である。

Claims

ハーフトーン画像データをデスクリーンするための方法であって、
ａ）ハーフトーン入力ピクセル値を低域フィルタリングして、低域フィルタリングされたピクセル値を生成する工程と、
ｂ）前記ハーフトーン入力ピクセル値をノッチフィルタリングして、ノッチフィルタリングされたピクセル値を生成する工程と、
ｃ）前記ハーフトーン入力ピクセル値に対するローカルコントラスト値を求める工程と、
ｄ）前記ローカルコントラスト値に依り、前記低域フィルタリングされたピクセル値、前記ノッチフィルタリングされたピクセル値、または前記低域フィルタリングされたピクセル値と前記ノッチフィルタリングされたピクセル値との組み合わせに基づいてデスクリーンされた出力ピクセル値を生成する工程と、を備え、
前記工程ｃ）は、
ｅ）前記ハーフトーン画像データからぼかされた画像データを生成する工程と、
ｆ）前記ハーフトーン入力ピクセルに対応するぼかし画像データのピクセルを中心としたウィンドウ内の最大ピクセル値と最小ピクセル値の差を求める工程と、
ｇ）前記最大ピクセル値と最小ピクセル値の差に基づいて前記ローカルコントラスト値を求める工程と、を備え、
前記工程ｄ）は、
ｈ）前記ローカルコントラスト値が比較的低い場合、前記低域フィルタリングされたピクセル値と等しい前記デスクリーンされた出力ピクセル値を生成し、
ｉ）前記ローカルコントラスト値が比較的高い場合、前記ノッチフィルタリングされたピクセル値と等しい前記デスクリーンされた出力ピクセル値を生成し、
ｊ）前記ローカルコントラスト値が適度である場合、前記低域フィルタリングされたピクセル値と前記ノッチフィルタリングされたピクセル値との一次結合である前記デスクリーンされた出力ピクセル値を生成する、ことを備える、
ことを特徴とする方法。
ハーフトーン画像データを連続階調画像データに変換するための電子写真式文書処理システムであって、
画像入力サブシステムと、
前記画像入力サブシステムによって供給されるハーフトーン画像データを処理するための処理サブシステムと、
ａ）前記画像入力サブシステムによって供給されるハーフトーン入力ピクセル値を低域フィルタリングして、低域フィルタリングされたピクセル値を生成し、
ｂ）前記ハーフトーン入力ピクセル値をノッチフィルタリングして、ノッチフィルタリングされたピクセル値を生成し、
ｃ）前記ハーフトーン入力ピクセル値に対するローカルコントラスト値を求め、
ｄ）前記ローカルコントラスト値に依り、前記低域フィルタリングされたピクセル値、前記ノッチフィルタリングされたピクセル値、または前記低域フィルタリングされたピクセル値と前記ノッチフィルタリングされたピクセル値との組み合わせに基づいてデスクリーンされた出力ピクセル値を生成する、
ための、前記処理サブシステムで動作するソフトウェア／ファームウェア手段と、を備え、
前記工程ｃ）は、
ｅ）前記ハーフトーン画像データからぼかされた画像データを生成し、
ｆ）前記ハーフトーン入力ピクセルに対応するぼかし画像データのピクセルを中心としたウィンドウ内の最大ピクセル値と最小ピクセル値の差を求め、
ｇ）前記最大ピクセル値と最小ピクセル値の差に基づいて前記ローカルコントラスト値を求める、ことを備え、
前記工程ｄ）は、
ｈ）前記ローカルコントラスト値が比較的低い場合、前記低域フィルタリングされたピクセル値と等しい前記デスクリーンされた出力ピクセル値を生成し、
ｉ）前記ローカルコントラスト値が比較的高い場合、前記ノッチフィルタリングされたピクセル値と等しい前記デスクリーンされた出力ピクセル値を生成し、
ｊ）前記ローカルコントラスト値が適度である場合、前記低域フィルタリングされたピクセル値と前記ノッチフィルタリングされたピクセル値との一次結合である前記デスクリーンされた出力ピクセル値を生成する、ことを備える、
ことを特徴とするシステム。