JP4189517B2 - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、スクリーン処理を施す画像処理装置、画像処理方法及びプログラムに関する。

近年のカラー複写機、プリンタ等におけるデジタル画像処理及び印刷技術の向上に伴い、有価証券やパスポート等の偽造が多発している。そのため、偽造を防止するための技法の開発が積極的に行われており、利用されている。

例えば、原本において曲線と点線を交互に配置した構造により画像を描くことにより、その点線を構成する各点の間隔により原本か複製物かの真偽判定が可能な技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、中間調を再現する際にディザ法によるスクリーンセルの形状を意匠的なものとして特殊なスクリーンセルを用いることにより、印刷された画像の網点形状から真偽判定可能なものも開示されている（例えば、特許文献２参照）。

また、偽造防止の技法の一つとして、曲線によるデッサン的描画技法が挙げられる（以下、絵画技法という）。これは、例えば紙幣に印刷されている肖像画等に利用されている銅版画技法に代表される印刷技法であり、銅版に直接彫刻刀等に溝を形成して版を作り、この版の溝にインクを詰めてこれを用紙に写し取ることによって印刷物が得られるものである。

印刷物における濃淡は溝の幅や深さで調整され、溝は手作りで形成されるため、印刷物上に形成された画像も自然と曲線により表現されることとなる。
このような曲線の表現によって幾何学的な模様や人物等を描くことにより、偽造防止効果を得ることができる。その理由は以下の通りである。

第１の理由としては、現在の画像処理装置における中間調再現技術では、曲線の表現が困難であることが挙げられる。
画像処理装置では、中間調再現技法としてディザ法や誤差拡散法等が使用されている。前者は比較的短い均一周期の繰り返しのドットパターンを用いてこのドットの大きさを制御することによって濃淡（中間調）を表す方法である。後者はドットの大きさ自体は均一であるが、その単位面積あたりの密度（ドット数）を制御することによって濃淡を表す方法である。これらの方法では、少なくとも銅版画のような緩やかな曲線を用いて濃淡を表現することができない。ディザ法ではコスト上、パターン周期が数画素程度に制限され、曲線を描くに十分なパターン周期が得られないためであり、誤差拡散法では基本的に周期性の無い分散されたドット密度で濃淡を表現することしかできないからである。

つまり、緩やかな曲線による中間調再現には新たな実現手法が必要であり、現在においてはそのような手法は存在しない。また、存在したとしても特定の有価証券に用いられるような銅版画は手彫りであるため線が複雑であり、特定の関数を用いても全く同じ画線を再現することは困難である。

第２に、スキャナの読取解像度の問題が挙げられる。偽造を行うにはスキャナにより有価証券等の画像を読み取り、これを印刷することとなるが、曲線により描かれた模様等をスキャナで読み取るとモアレが発生することがある。曲線模様には様々な空間周波数が含まれていることが多いためである。モアレが発生すると画質が劣化するため、原本か否かが容易に判別可能である。

第３の理由としては、画像処理装置における画像種の誤判別による画質劣化が挙げられる。一般の画像処理装置では文字、写真画等の画像種を判別し、各画像種によって異なる画像処理を施すことが行われているが、その判別精度は完全ではなく誤判別を起こす場合がある。判別方法としては、局所領域を切り出してパターンマッチングにより文字又はそれ以外の画像かを判別する方法があるが、この参照する局所領域は数画素分の領域のみであるため、誤判別が生じるものである。このような誤判別が生じた部分では局所的に画質の劣化が起こるため、この画質劣化部分により原本か否かの判別が可能となる。

また、文字以外の画像部分を判別する方法の一つに印刷物の網点構造を検出するものがある。これは具体的には濃淡の周期性（又は網線数）をパターンマッチングにより検出するものである。もっとも、周期性を検出できる範囲は限られており、この範囲に網線が含まれていれば印刷物の網点画像部分を判別することが可能となる。そのため、パラメータの調整等により検出できる周期を印刷物毎に調整することによって判別精度を保持することが可能である。これは印刷物に使用される網線数は用途によって様々であるものの、同一紙面上に異なる網線数の網点構造を用いることはコストの問題からまれであるという理由から可能となるものである。

しかし、このような判別手法を、網点の周期が広範囲にかつ緩やかに変化する網点構造の画像に用いると、緩やかな変化を伴って誤判別を引き起こしてしまう。緩やかな変化の誤判別部分は非常に目立つため、これに基づいて印刷物が複写か否かを目視により容易に判断できる。
以上のように、曲線による絵画技法による画像の描画は偽造防止効果を有するものである。
特開２００５−２８６４５号公報 特開平１１−２６８２２９号公報

ところが、前述したように、緩やかな曲線パターンを画像処理によって中間調再現できる手法は存在しない。上記特許文献１に記載の手法は曲線を描くことはできるが、ディザ法等の画像処理によって中間調再現を行うものではない。

また、有価証券等、付加価値が高いものにはホログラムやＩＣチップ等の高度の偽造防止策を施し、コストをかけるだけの価値がある。しかし、単なる引換券等のように付加価値が低く一般の複写機やプリンタで簡単に印刷を行いたいが、偽造も防止したいような印刷物については、偽造防止も低コストで行う必要がある。

本発明の課題は、偽造されにくい印刷物を作成可能な画像処理を低コストで実現することである。

請求項１に記載の発明は、画像処理装置において、
スクリーンセルを用いて入力画像にスクリーン処理を施す際に、当該入力画像に対するスクリーンセルの適用位置を、当該入力画像の主走査方向又は副走査方向のうち少なくとも一方向においてシフトさせるとともに、その適用位置に応じてそのシフト量を周期的に変化させるスクリーン処理手段を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像処理装置において、
スクリーン角度を設ける場合、
前記スクリーン処理手段は、前記スクリーン角度に応じて定められるシフト量を、前記周期的に変化するシフト量に加算した総シフト量分だけ前記スクリーンセルをシフトさせることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像処理装置において、
前記入力画像に前記スクリーンセルのシフト量に応じた階調補正を施す階調補正手段を備え、
前記スクリーン処理手段は、前記階調補正が施された処理画像に対し、前記スクリーン処理を施すことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の画像処理装置において、
前記スクリーン処理手段は、前記シフト量をsin関数により算出することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の画像処理装置において、
前記スクリーンセルは、シフト方向に平行な端部を有し、かつシフト方向に隣接するスクリーンセルと相補する形状を有することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、画像処理方法において、
スクリーンセルを用いて入力画像にスクリーン処理を施す際に、当該入力画像に対するスクリーンセルの適用位置を、当該入力画像の主走査方向又は副走査方向のうち少なくとも一方向においてシフトさせるとともに、その適用位置に応じてそのシフト量を周期的に変化させることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の画像処理方法において、
スクリーン角度を設ける場合、
前記スクリーン角度に応じて定められるシフト量を、前記周期的に変化するシフト量に加算した総シフト量分だけ前記スクリーンセルをシフトさせることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の画像処理方法において、
前記スクリーン処理の前段で前記入力画像に前記スクリーンセルのシフトによるスクリーンパターン形状の変化に応じた階調補正を施し、
前記階調補正が施された処理画像に対し、前記スクリーン処理を施すことを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項６〜８の何れか一項に記載の画像処理方法において、
前記シフト量をsin関数により算出することを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項６〜９の何れか一項に記載の画像処理方法において、
前記スクリーンセルは、シフト方向に平行な端部を有し、かつシフト方向に隣接するスクリーンセルと相補する形状を有することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、
コンピュータを、
スクリーンセルを用いて入力画像にスクリーン処理を施す際に、当該入力画像に対するスクリーンセルの適用位置を、当該入力画像の主走査方向又は副走査方向のうち少なくとも一方向においてシフトさせるとともに、その適用位置に応じてそのシフト量を変化させるスクリーン処理手段として機能させるためのプログラムである。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のプログラムにおいて、
スクリーン角度を設ける場合、
前記スクリーン処理手段は、前記スクリーン角度に応じて定められるシフト量を、前記周期的に変化するシフト量に加算した総シフト量分だけ前記スクリーンセルをシフトさせることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載のプログラムにおいて、
コンピュータをさらに、
前記入力画像に前記スクリーンセルのシフトによるスクリーンパターン形状の変化に応じた階調補正を施す階調補正手段として機能させ、
前記スクリーン処理手段は、前記階調補正が施された処理画像に対し、前記スクリーン処理を施すことを特徴とする。
請求項１４に記載の発明は、請求項１１〜１３の何れか一項に記載のプログラムにおいて、
前記スクリーン処理手段は、前記シフト量をsin関数により算出することを特徴とする。
請求項１５に記載の発明は、請求項１１〜１４の何れか一項に記載のプログラムにおいて、
前記スクリーンセルは、シフト方向に平行な端部を有し、かつシフト方向に隣接するスクリーンセルと相補する形状を有することを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、
スクリーンセルを入力画像に２次元的に繰り返して適用して前記入力画像にスクリーン処理を施すスクリーン処理手段を備え、
前記スクリーン処理手段は、前記繰り返し適用されたスクリーンセルの適用位置同士が、前記入力画像の所定方向に関して周期的に変化するシフト量でシフトした関係を確立することを特徴とする画像処理装置である。

請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の画像形成装置において、
前記入力画像に前記スクリーンセルのシフトによるスクリーンパターン形状の変化に応じた階調補正を施す階調補正手段を備え、
前記スクリーン処理手段は、前記階調補正が施された処理画像に対し、前記スクリーン処理を施すことを特徴とする。

請求項１８に記載の発明は、
スクリーンセルを入力画像に２次元的に繰り返して適用して前記入力画像にスクリーン処理を施す際に、前記繰り返し適用されたスクリーンセルの適用位置同士が、前記入力画像の所定方向に関して周期的に変化するシフト量でシフトした関係を確立することを特徴とする画像処理方法である。

請求項１９に記載の発明は、請求項１８に記載の画像処理方法において、
前記スクリーン処理の前段で前記入力画像に前記スクリーンセルのシフトによるスクリーンパターン形状の変化に応じた階調補正を施し、
前記階調補正が施された処理画像に対し、前記スクリーン処理を施すことを特徴とする。

請求項２０に記載の発明は、
コンピュータを、
スクリーンセルを入力画像に２次元的に繰り返して適用して前記入力画像にスクリーン処理を施すスクリーン処理手段として機能させるためのプログラムであって、
前記プログラムは、前記コンピュータを前記スクリーン処理手段として機能させる際に、前記繰り返し適用されたスクリーンセルの適用位置同士が、前記入力画像の所定方向に関して周期的に変化するシフト量でシフトした関係を確立させることを特徴とするプログラムである。

請求項２１に記載の発明は、請求項２０に記載のプログラムにおいて、
コンピュータをさらに、
前記入力画像に前記スクリーンセルのシフトによるスクリーンパターン形状の変化に応じた階調補正を施す階調補正手段として機能させ、
前記スクリーン処理手段は、前記階調補正が施された処理画像に対し、前記スクリーン処理を施すことを特徴とする。

請求項１、６、１１に記載の発明によれば、スクリーンセルのシフトにより、曲線形状のスクリーンを実現することができる。また、請求項１６、１８、２０に記載の発明によれば、スクリーン処理手段が、２次元的に繰り返し適用されたスクリーンセルの適用位置同士が前記入力画像の所定方向に関して周期的に変化するシフト量でシフトした関係を確立するため、曲線形状のスクリーンを実現することができる。曲線形状のスクリーンにより画像形成することにより、スクリーン線の線密度や角度を常に変化させることができる。このような画像は同一画像内において様々な空間周波数を含むこととなり、複写の際の読取特性によりその複写物にモアレが発生することが多い。また、曲線状のスクリーンはその網点の周期が広範囲に亘って緩やかに変化する網点構造を有するため、複写時の画像種の判別において誤判別を引き起こす場合も多く、この誤判別の部分において複写物に画質劣化が生じることが多い。すなわち、曲線形状のスクリーンを用いて画像を描くことによりその複写物に画質劣化を生じさせることができ、この画質劣化により複写物か否かの判定が目視で可能となって偽造防止効果を得ることができる。また、シフト量を変化させるのみで曲線形状を実現することができ、簡易な構成、低コストにより偽造防止効果を得ることができる。
また、周期的なシフトにより安定したスクリーン処理を行うことができる。また、スクリーン形状を周期的な波線形状とすることができ、連続的にスクリーン線の線密度や角度を変化させて偽造防止効果を得ることができる。

請求項２、７、１２に記載の発明によれば、シフト量をスクリーン角度に応じて調整することにより、スクリーン角度を設けることができる。複数色により出力する際にはそれぞれの色においてスクリーン角度を異ならせることにより、曲線形状が持つ周期性により発生するモアレを抑制することができる。

請求項３、８、１３、１７、１９、２１に記載の発明によれば、スクリーンセルのシフトによるスクリーンパターン形状の変化に応じた階調補正を行うことができる。曲線形状のスクリーンでは、スクリーンセルの適用位置によってスクリーン線の線数や角度が変化し、それに伴ってその濃度特性も変化することとなる。よって、変化する濃度特性に合わせて、すなわちスクリーンセルのシフト量に応じた階調補正を行っておくことにより、スクリーン処理後の処理画像において目標とする階調特性を実現することが可能となる。

本実施形態では、スクリーンセルを用いたスクリーン処理において、スクリーンセルの位置を周期的にシフトさせて入力画像に適用し、このスクリーン処理によって得られるスクリーン形状を波線状とする例を説明する。
ここで、スクリーン形状とは、スクリーンセルを構成単位とする繰り返しパターンの形状をいうものである。

まず、構成を説明する。
図１に、本実施形態における画像処理装置１の構成を示す。
画像処理装置１は、図１に示すように、コントローラ２及びスクリーン処理部３を備えて構成されている。画像処理装置１は、スクリーン処理部３によって入力画像にスクリーン処理を施し、その処理画像をプリンタ装置へ出力する。

コントローラ２は、外部から入力画像のデータを受け取り、ラスタライズ処理により画素毎の画像信号ITを生成する。カラー印刷を行う場合、コントローラ２は入力画像を印刷出力する際に使用される色材毎に色変換する。

スクリーン処理部３は、コントローラ２からの入力画像に多値スクリーン処理を施して中間調の再現を行うものであり、図１に示すようにＦＩＦＯ（First In First Out）４１〜４３、演算部５〜７、メモリ８等から構成されている。

ＦＩＦＯ４１〜４３は、演算部６、７への信号IT、i、jの入力タイミングを調整するための遅延メモリである。

演算部５〜７は、スクリーン処理にあたって各種演算を行う演算回路である。
演算部５はスクリーンセルのシフト量αの演算を行う。この演算を演算１という。
演算部６は入力画像の各画素信号ITについてその画素が対応するスクリーンセルのセル要素eを特定する演算を行う。この演算を演算２という。
演算部７は演算部６で特定されたセル要素eに対応する閾値TH1[e],TH2[e]を用いて、その画像信号ITに対するスクリーン処理後の出力値Outの演算を行う。この演算を演算３という。
各演算１〜３についての詳細は後述する。

メモリ８は、演算３に必要なルックアップテーブルtb1[e]、tb2[e]を記憶している。このtb1[e]、tb2[e]は、上記スクリーンセルのセル要素eに対応する閾値TH1[e]、TH2[e]が定められたものであり、演算部６から信号eが入力されると、この入力信号eに対応するTH1[e]、TH2[e]を演算部７に出力する。

次に、図２を参照して、上記画像処理装置１において実行されるスクリーン処理について説明する。
スクリーン処理では、図３に示すようなライン状のスクリーンセルが用いられる。このスクリーンセルは複数のセル要素（１セル要素は１画素に対応する。）からなり、各セル要素のそれぞれに独立した２つの閾値TH1、TH2（TH1＜TH2）が対応している。

図３に示すスクリーンセルでは、８つのセル要素e（e＝０、１、２、３、４、５、６、７）からなるため、図４に示すようにその各セル要素eについて２つの閾値TH1[e]、TH2[e]が８つ存在することとなる。
スクリーン処理では、この各セル要素eが有する２つの閾値TH1[e]、TH2[e]による一次式から入力と出力の関係を定め、入力値IT（入力画像）に対する出力値Out（処理画像）を得るものである。

入力画像の読取方向を主走査方向（以下、i方向という）、それと直交する方向を副走査方向（以下、j方向という）とすると、特別な処理をすることなく、図３のスクリーンセルを入力画像に適用した場合、図５（ａ）に示すような結果となる。図５（ａ）に示すように入力画像のi方向におけるスクリーンセルの適用位置は全て同一となり、スクリーンセルを構成単位とする一列分（j方向に並ぶスクリーンセル群）のスクリーン形状は直線状となる。スクリーン角度を設ける場合にはスクリーンセルをi方向の一定方向に一定量づつシフトさせて適用することとなるが、この場合も傾きが生じるのみでスクリーン形状自体は直線状となる。

本実施形態では、このスクリーンセルを適用する位置を入力画像のi方向に周期的にシフトさせることにより、図５（ｂ）に示すように波線状のスクリーン形状を形成する例を説明する。
図２は、本実施形態におけるスクリーン処理を示すフローチャートである。
図２に示すスクリーン処理では、コントローラ２からスクリーン処理部３に対し画素毎の入力画像信号ITが出力される。この順に出力され、処理対象とされる画素を注目画素という。また、コントローラ２では、入力画像全体における注目画素の位置を示す信号i,jが注目画素の画像信号（画素値）ITとともに出力される。i,jは入力画像のi方向及びj方向における位置座標である。

スクリーン処理部３では、注目画素の画像信号（画素値）ITがＦＩＦＯ４１を介して演算部７に入力される。また、信号i,jが演算部５に入力されるとともに、ＦＩＦＯ４１〜４３を介して演算部６に入力される。
まず演算部５において、注目画素の位置（i,j）からスクリーンセルのシフト量αが算出される（ステップＳ１；演算１）。シフト量αは下記式（１）に示すように座標i,jの関数で表される。
α＝ｆ（i,j）・・・（１）

関数ｆは、周期的な関数であればよく、例えばsin関数を適用した場合、下記式（２）に挙げるような式で表される。
α＝C×i+Ａ×(1+sin(j×B×2π/180)・・・（２）
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃは関数を制御するパラメータであり、特にＡはsinカーブの振幅、Ｂは周期を制御する。Ａ、Ｂによって振幅、周期を変化させることによりスクリーンの波線形状において緩やかな波や起伏の激しい波を形成することができる。

また、パラメータＣによりスクリーン角度を設けることが可能である。
スクリーン角度を設ける場合、周期的に変化させるためのシフト（式（２）に示すＡ×(1+sin(j×B×2π/180)の項で表されるシフト量)に加えて、そのスクリーン角度に応じた分のシフト（式（２）においてC×iの項で示されるシフト量）が必要である。よって、パラメータCとしては、スクリーン角度を設けたときのスクリーンセルの位置jに対する位置iを示すj/tanθをセットしておけばよい。これはスクリーン角度θの関数j=tanθ×iにより定められるものである。例えば、スクリーン角度４５度の場合、図６に示すように傾き１の直線で表される分だけシフトしなければならない。この場合、傾き１であるのでC=jとすればよい。なお、スクリーン角度を設けない場合にはC=0に設定する。

i方向においてのみスクリーンセルをシフトさせ、スクリーン角度を設けない場合、座標ｊのみに依存するため、上記式（２）は下記式（３）のように表すことができる。
α＝Ａ×(1+sin(j×B×2π/180)・・・（３）

この式（３）により算出されたシフト量αにより図３に示したスクリーンセルの適用位置をシフトさせた結果、入力画像に対するスクリーンセルの適用位置は図７に示すようなものとなる。αは周期的な関数により定められるので、本来j方向における適用位置が変化してもi方向においては同一位置に適用されるはずのスクリーンセルが、図７に示すように、j方向における位置に応じて周期的に変化した位置において適用されている。そのため、スクリーンセルを構成単位とする１列分のスクリーンパターンが波線を形成している。

算出結果αは、演算部６に出力される。また、このタイミングに合わせてＦＩＦＯ４２、４３から注目画素の座標i,jが演算部６に出力される。
演算部６では、入力された注目画素の座標i,j及びスクリーンセルのシフト量αに基づき、スクリーンセルにおいて注目画素が対応するセル要素eが特定される（ステップＳ２；演算２）。

具体的にはスクリーンセルにおける注目画素の位置を示すsai、saj（図３参照）を下記式（４）〜（６）により求め、その位置（sai、saj）に一致するセル要素eを求める。
sai=[i+α]%M・・・（４）
saj=j%N・・・（５）
e=sai+saj×M・・・（６）
ただし、Mはsai方向におけるセル要素数であり、Nはsaj方向におけるセル要素数である。

なお、図３のスクリーンセルの場合、M=8、N=1であるため、上記式（４）〜（６）は下記式（７）で簡潔に表される。
e=(i+α)%M・・・（７）
すなわち、演算部５、６によって、シフト量α分だけi方向においてスクリーンセルがシフトされた状態で注目画素が対応するセル要素eが特定されることとなる。また、シフト量αは一定ではなく、式（３）の演算により注目画素のj方向における位置に応じて周期的に変化するよう制御されている。

セル要素eが特定されると、メモリ８にその信号eが出力され、メモリ８から当該特定されたセル要素eに対応する閾値THn[e]（n=1、2）が取得される（ステップＳ３）。これは、メモリ８が備えるＬＵＴtb1[M×N],tb2[M×N]に、セル要素eを入力を入力することにより取り出すことができる（下記式（８）、（９）参照）。
TH1[e]=tb1[e]・・・（８）
TH2[e]=tb2[e]・・・（９）

ＬＵＴtb1[M×N],tb2[M×N]は、全てのセル要素eの閾値TH1[e]、TH2[e]を保持している。図３のスクリーンセルは８個のセル要素を持つので、tb1[M×N],tb2[M×N]はそれぞれ１６個の数字の並びになる。これをＣ言語のコードで表現すれば以下のようになる。
int tb1[8]=[0,32,64,96,128,160,192,224]
int tb2[8]=[32,64,96,128,160,192,224,255]
なお、TH1[e]＜TH2[e]となるように、tb1[M×N],tb2[M×N]は作成されている。

得られたTH1[e]、TH2[e]は演算部７に出力され、このタイミングに合わせてＦＩＦＯ４１から注目画素の画像信号ITも演算部７に出力される。
演算部７では、次式（１０）により入力値ITに対する出力値Outが算出される（ステップＳ４；演算３）。
Out=[(IT-TH1[e])×255/(TH2[e]-TH[e])]・・・（１０）
ただし、Out<0のときOut=0であり、Out>255のときOut=255とする。
この式（１０）により示される入出力特性は、図４に示した通りである。

以上のステップＳ１〜Ｓ４の処理を注目画素を更新しながら（ステップＳ５；Ｎ、ステップＳ６）、繰り返し行い、全ての画素について処理を終了し、全画素分の出力値Outを出力した場合には（ステップＳ５；Ｙ）、本処理を終了する。

このようなスクリーン処理を行った結果、シフト量が０のとき、つまりスクリーンセルをシフトさせない通常のスクリーン処理では、図８に示すような直線状のスクリーン形状を呈するところ、スクリーンセルを周期的にシフトさせたことにより、図９に示すようにスクリーン形状が波線状となる。何れの場合も入力値ITに応じてスクリーンの線幅が変化し、この線幅によって濃淡が表現されている。

なお、スクリーンセルをシフトさせたことにより、連続的にスクリーン形状が変化していくため、印刷位置（i,j）の変化とともに濃度特性が変化することとなる。例えば、図１１に示すように波線状のスクリーン形状ではシフト量０の直線部分とシフトさせた場合の傾きのある部分とでは線幅は同じであるがその線密度が異なるため、同一入力値ITにも拘わらず、印刷位置の移動により直線部分から傾きのある部分へと変化するにつれてその出力濃度が大きくなる。逆に傾きのある部分から直線部分へと変化すると濃度は小さくなる。これらが周期的に繰り返されると、結果として連続的な濃度特性変化を呈することとなる。そのため、スクリーン処理の前段で従来のような一律の階調補正を行ったのでは周期的な濃度変化が発生することとなる。よって、階調補正においても連続的な濃度特性の変化に応じて階調補正の内容も変化させなければならない。

以下、スクリーンセルをシフトさせる場合に適用すべき階調補正について説明する。
構成としては、図１０に示すように、図１に示した構成に階調補正のための演算を行う演算部９を加え、この演算４において用いられるＬＵＴ等を記憶するメモリ１０を新たに設ける。演算部９において階調補正を行った後、演算部７においてスクリーン処理を施すので、ＦＩＦＯ４１は演算部９の前段に設けられ、ここに入力画像の画素値ITが入力されることとなる。

まず階調補正の入出力特性を定め、これをＬＵＴ化するため、コントローラ２の制御により階調補正カーブの作成が行われる。階調補正カーブの作成には図１１に示すテストパターン（テスト用のパターン画像）が用いられる。このテストパターンは、図１１に示すように、複数のシフト量α_k（ｋ＝１、２、３、４）毎に０〜２５５まで段階的に階調（画素値）を変化させたパッチ状の画像から構成されている。なお、実際にはシフト量αは常に連続的に変化しているが、テストパターンでは一つのパッチ画像の中ではαの値を固定している。これは、後にテストパターンの印刷出力が行われ、その出力濃度が測定されるが、このときの濃度測定手段のアパーチャサイズ等の測定能を考慮したものである。

上記テストパターンに対し演算部５〜７によりスクリーン処理を施し、印刷出力する。このとき、演算部９では階調補正は行わず、入力値ITをそのまま演算部７に出力する。 そして、その印刷物において濃度測定を行い、その結果をコントローラ２に入力させる。コントローラ２では、各パッチ画像の画素値を入力値、その各パッチ画像について測定された濃度値を出力値として濃度特性カーブが求められる。この濃度特性カーブの目標階調特性を基にした逆特性が階調補正カーブである。階調補正カーブはシフト量α_k毎に求められ、ＬＵＴ化された各ＬＵＴ_kがメモリ１０に記憶される。

階調補正の際には、演算部９において上記ＬＵＴ_kを用いてシフトによるスクリーンパターン形状の変化に応じた階調補正が行われる。このとき、連続的に変化するシフト量αに対してｋ個のαに対応したＬＵＴ_kしか準備されていないため、α_k間のα値については補間演算により補正が行われる。具体的には、演算１において算出されたシフト量αに対し、α_k-1＜α＜α_kとなる２個のα_k-1、α_kを求め、このα_k-1、α_kに対応するＬＵＴ_k-1、ＬＵＴ_kを選択する。そして、この２つのＬＵＴ_k-1、ＬＵＴ_kを用いて下記式（１１）により入力値ITに対する階調補正後の出力値ITsを求める。
ITs=[LUT_k-1[IT]×(α_k-α)＋LUT_k[IT]×(α-α_k-1)]/(α_k-α_k-1)・・・（１１）

なお、上記式（１１）は単純な１次補間演算の例であるが、これに限らずスプライン関数等の他の方法によって補間することとしてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、演算部５においてシフト量αを算出し、このシフト量α分だけスクリーンセルをシフトさせた状態で各画素をスクリーンセルのセル要素eに対応させる。これにより、シフト後のセル要素eの閾値TH1[e]、TH2[e]により出力値Outを求めることができる。

その結果、図９に示すような波線形状のスクリーンにより画像の印刷出力が可能となる。このような曲線表現による印刷物は、印刷位置によってスクリーン線数の線密度や角度が連続的に変化していることから、様々な空間周波数を含むこととなり、スキャナの読取による複写等においてはモアレが発生しやすい。また、曲線のスクリーンは、その網点の周期が広範囲に亘って緩やかに変化する網点構造を有するため、プリンタ装置において画像種の判別を行う際に緩やかな変化を伴って誤判別することが多くなり、その複写物は目視により複写されたものと容易に判別することが可能となる。よって、波線形状のスクリーンによって画像を出力することにより、その印刷物について複製物か否かの判定が容易となり、偽造防止効果を得ることができる。

また、演算部５によりシフト量αを算出し、このシフト量αに応じて入力画像の各画素が対応するセル要素eを演算するという簡易な構成で波線状のスクリーン形状を実現することができる。これにより、低コストで偽造防止を図ることができる。

また、波線形状を形成するためのシフト量に、スクリーン角度に応じたシフト量を加算することにより、スクリーン角度を設けることも可能である。
よって、カラー画像の出力の際には各色でスクリーン角度を異ならせることにより、モアレの発生を抑制することができる。また、シフト量αの演算時にスクリーンの波線形状の周期や振幅も制御することができるので、色毎にこれらを制御して波線形状自体を異ならせることによりモアレの発生を抑制することも可能である。

また、シフトによるスクリーンパターン形状の変化に応じた階調補正を行うので、シフトにより連続的に変化する濃度特性に応じた階調補正を行うことができる。
この階調補正のため、全てのα値についてＬＵＴを準備するのではなく、任意のα_kについてのみＬＵＴ_kを作成し、α_k-1〜α_k間のα値についてはこのｋ個のＬＵＴ_kを用いて補間演算を行うので、全てのシフト量αに応じたＬＵＴを備える必要がなく、簡易な構成とすることができる。

なお、上述の実施形態は本発明を適用した好適な一例であり、これに限定されない。
例えば、スクリーンセルは８×１の長方形状のものを説明したが、シフト方向と平行する端部を有し、そのスクリーンセルをシフト方向に隣接させた際に相補的な関係となるのであれば何れの形状を適用してもよい。例えば、正方形状や図１２に例示するような形状のスクリーンセルが適用可能である。

なお、複数色の入力画像についてスクリーン角度を異ならせて重ねたとき、波線形状のスクリーンは線数や角度が連続的に変化するため、直線状のスクリーン形状のときに比べてモアレが生じやすい。これを防止するため、例えばＹ（イエロー）等の視認されにくい色については誤差拡散処理を適用する等、他の処理方法を併用することとしてもよい。これにより少なくともＹ色による干渉は解消する。

また、上述した説明では、i方向におけるスクリーンセルのシフト方法について説明した。しかし、図３のスクリーンセルを９０度回転させた形状のスクリーンセルを用いることにより、同様のシフト方法でj方向におけるシフトも可能である。この場合、式（３）においてiをjに替えて適用すればよい。

また、スクリーン線数は１５０lpi以下とすると、肉眼で波線形状を視認しやすくなる。視認により画像が波線形状により構成されているため、偽造防止措置がとられていることを周知させることができ、好ましい。

また、本実施形態では、印刷出力を行う際に本発明に係る画像処理を行う例を説明したが、当該画像処理をソフトウェアにより行うこととし、これをプログラムとして一般のコンピュータ等の情報処理装置に組み込むことも可能である。

尚、本実施形態によると、ホログラムやＩＣチップ等の高度の偽造防止策を施すことなく低コストで偽造されにくい印刷物を作成可能となり、広い分野に偽造防止策を適用可能となる。しかし、本実施形態のスクリーン処理部は、有価証券等、付加価値が高いものの作成にも当然ながら適用可能であり、この場合、ホログラムやＩＣチップ等の別の偽造防止策を施すことで、より偽造しにくい印刷物を作成可能となる。

本実施形態における画像処理装置の構成を示す図である。 図１の画像処理装置において実行されるスクリーン処理を示すフローチャートである。 スクリーンセルの一例である。 図３のスクリーンセルの各セル要素において閾値により定められている入出力特性を示す図である。 入力画像に対するスクリーンセルの適用結果を示す図であり、（ａ）はスクリーンセルのシフトが無い場合、（ｂ）はスクリーンセルを周期的にシフトさせた場合を示す図である。 スクリーン角度を設けた場合のスクリーンセルのシフト結果を示す図である。 入力画像に対してスクリーンセルを周期的にシフトさせて適用した例を示す図である。 スクリーンセルのシフトが無い場合のスクリーン処理結果を示す図である。 スクリーンセルを周期的にシフトさせた場合のスクリーン処理結果を示す図である。 スクリーンセルのシフト量に応じた階調補正を行う場合の画像処理装置の構成を示す図である。 階調補正に用いるＬＵＴを作成するために用いるテストパターンの一例を示す図である。 他のスクリーンセル例を示す図である。

符号の説明

１ 画像処理装置
２ コントローラ
３ スクリーン処理部
４１〜４３ ＦＩＦＯ
５ 演算部（演算１）
６ 演算部（演算２）
７ 演算部（演算３）
８ メモリ
９ 演算部（階調補正）
１０ メモリ

Claims (21)

1. スクリーンセルを用いて入力画像にスクリーン処理を施す際に、当該入力画像に対するスクリーンセルの適用位置を、当該入力画像の主走査方向又は副走査方向のうち少なくとも一方向においてシフトさせるとともに、その適用位置に応じてそのシフト量を周期的に変化させるスクリーン処理手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. スクリーン角度を設ける場合、
   前記スクリーン処理手段は、前記スクリーン角度に応じて定められるシフト量を、前記周期的に変化させたシフト量に加算した総シフト量分だけ前記スクリーンセルをシフトさせることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記入力画像に前記スクリーンセルのシフトによるスクリーンパターン形状の変化に応じた階調補正を施す階調補正手段を備え、
   前記スクリーン処理手段は、前記階調補正が施された処理画像に対し、前記スクリーン処理を施すことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 前記スクリーン処理手段は、前記シフト量をsin関数により算出することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の画像処理装置。
5. 前記スクリーンセルは、シフト方向に平行な端部を有し、かつシフト方向に隣接するスクリーンセルと相補する形状を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の画像処理装置。
6. スクリーンセルを用いて入力画像にスクリーン処理を施す際に、当該入力画像に対するスクリーンセルの適用位置を、当該入力画像の主走査方向又は副走査方向のうち少なくとも一方向においてシフトさせるとともに、その適用位置に応じてそのシフト量を周期的に変化させることを特徴とする画像処理方法。
7. スクリーン角度を設ける場合、
   前記スクリーン角度に応じて定められるシフト量を、前記周期的に変化させたシフト量に加算した総シフト量分だけ前記スクリーンセルをシフトさせることを特徴とする請求項６に記載の画像処理方法。
8. 前記スクリーン処理の前段で前記入力画像に前記スクリーンセルのシフトによるスクリーンパターン形状の変化に応じた階調補正を施し、
   前記階調補正が施された処理画像に対し、前記スクリーン処理を施すことを特徴とする請求項６又は７に記載の画像処理方法。
9. 前記シフト量をsin関数により算出することを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の画像処理方法。
10. 前記スクリーンセルは、シフト方向に平行な端部を有し、かつシフト方向に隣接するスクリーンセルと相補する形状を有することを特徴とする請求項６〜９の何れか一項に記載の画像処理方法。
11. コンピュータを、
    スクリーンセルを用いて入力画像にスクリーン処理を施す際に、当該入力画像に対するスクリーンセルの適用位置を、当該入力画像の主走査方向又は副走査方向のうち少なくとも一方向においてシフトさせるとともに、その適用位置に応じてそのシフト量を周期的に変化させるスクリーン処理手段として機能させるためのプログラム。
12. スクリーン角度を設ける場合、
    前記スクリーン処理手段は、前記スクリーン角度に応じて定められるシフト量を、前記周期的に変化するシフト量に加算した総シフト量分だけ前記スクリーンセルをシフトさせることを特徴とする請求項１１に記載のプログラム。
13. コンピュータをさらに、
    前記入力画像に前記スクリーンセルのシフトによるスクリーンパターン形状の変化に応じた階調補正を施す階調補正手段として機能させ、
    前記スクリーン処理手段は、前記階調補正が施された処理画像に対し、前記スクリーン処理を施すことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のプログラム。
14. 前記スクリーン処理手段は、前記シフト量をsin関数により算出することを特徴とする請求項１１〜１３の何れか一項に記載のプログラム。
15. 前記スクリーンセルは、シフト方向に平行な端部を有し、かつシフト方向に隣接するスクリーンセルと相補する形状を有することを特徴とする請求項１１〜１４の何れか一項に記載のプログラム。
16. スクリーンセルを入力画像に２次元的に繰り返して適用して前記入力画像にスクリーン処理を施すスクリーン処理手段を備え、
    前記スクリーン処理手段は、前記繰り返し適用されたスクリーンセルの適用位置同士が、前記入力画像の所定方向に関して周期的に変化するシフト量でシフトした関係を確立することを特徴とする画像処理装置。
17. 前記入力画像に前記スクリーンセルのシフトによるスクリーンパターン形状の変化に応じた階調補正を施す階調補正手段を備え、
    前記スクリーン処理手段は、前記階調補正が施された処理画像に対し、前記スクリーン処理を施すことを特徴とする請求項１６に記載の画像処理装置。
18. スクリーンセルを入力画像に２次元的に繰り返して適用して前記入力画像にスクリーン処理を施す際に、前記繰り返し適用されたスクリーンセルの適用位置同士が、前記入力画像の所定方向に関して周期的に変化するシフト量でシフトした関係を確立することを特徴とする画像処理方法。
19. 前記スクリーン処理の前段で前記入力画像に前記スクリーンセルのシフトによるスクリーンパターン形状の変化に応じた階調補正を施し、
    前記階調補正が施された処理画像に対し、前記スクリーン処理を施すことを特徴とする請求項１８に記載の画像処理方法。
20. コンピュータを、
    スクリーンセルを入力画像に２次元的に繰り返して適用して前記入力画像にスクリーン処理を施すスクリーン処理手段として機能させるためのプログラムであって、
    前記プログラムは、前記コンピュータを前記スクリーン処理手段として機能させる際に、前記繰り返し適用されたスクリーンセルの適用位置同士が、前記入力画像の所定方向に関して周期的に変化するシフト量でシフトした関係を確立させることを特徴とするプログラム。
21. コンピュータをさらに、
    前記入力画像に前記スクリーンセルのシフトによるスクリーンパターン形状の変化に応じた階調補正を施す階調補正手段として機能させ、
    前記スクリーン処理手段は、前記階調補正が施された処理画像に対し、前記スクリーン処理を施すことを特徴とする請求項２０に記載のプログラム。

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