JP4342560B2 - 画像処理方法、画像処理装置、コンピュータプログラム及び記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、画像を形成する際に階調を表現するために画像の基となる画像データの階調を調整する画像処理を行う画像処理方法、画像処理装置、コンピュータプログラム及び記録媒体に関する。

紙等の記録担体上に画像を形成する複写装置又はプリンタ等の画像形成装置では、熱転写、電子写真、又はインクジェット等の種々の画像形成技術が利用されている。これらの画像形成技術では、画素単位で多段階の階調を表現することはほぼ不可能であるので、色が付いた画素の割合を局所的に変化させることで画像の階調を表現する面積階調の手法が用いられている。例えば、白黒の二値で多階調の画像を形成する場合は、色が濃い領域では黒の画素の割合を多くし、色が薄い領域では黒の画素の割合を少なくすることにより、肉眼で色の濃淡が感じられる画像が形成される。カメラ又は画像処理プログラム等を用いて作成した画像データでは、各画素値が多階調で表現されているので、画像データに基づいて画像を形成するためには、各画素値を面積階調が実現できるような値に変換する画像処理を行う必要がある。

従来、このような画像処理を行う技術として様々な技術が開発されている。特許文献１に開示された技術では、複数の閾値をマトリクス状に配置した閾値マトリクスを用いて画像処理を行うディザ法が利用されている。閾値マトリクスを用いたディザ法では、画像データ中の画素値と閾値マトリクス中の閾値とを１対１に対応させ、画素値と閾値とを比較することによって画素値を二値等の低階調の値に変換する。特許文献１には、適切な閾値マトリクスを作成するための技術が開示されている。また非特許文献１に開示された技術では、画像データの画素値と低階調の値に変換した後の画素値との誤差を周囲の誤差へ割り振る誤差拡散法が利用されている。
特開２０００−２６１６６９号公報 野口和宣、赤堀泰祐「高画質二値誤差拡散アルゴリズムの開発」、コニカミノルタ テクノロジー リポート，２００５年 ２巻 ｐ．７３−７６

面積階調の手法を用いて画像を形成した場合は、画像に含まれる文字においてエッジのボヤケ及びガタツキが発生するという問題がある。非特許文献１には、この問題を改善するための技術が開示されているものの、誤差拡散法を用いた画像処理を行うためには多大な計算資源が必要であるという問題がある。また特許文献１には、閾値マトリクスのサイズに起因した周期模様の発生を軽減するための技術が開示されているものの、エッジのボヤケ及びガタツキの発生を改善する技術は開示されていない。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ディザ法を用いた上でエッジのボヤケ及びガタツキの発生を抑制することにより、エッジの再現性の向上を図りながら階調数を減少させた画像を形成することが可能となる画像処理方法、画像処理装置、コンピュータプログラム及び記録媒体を提供することにある。

本発明に係る画像処理方法は、画像データの階調数を減少させる画像処理方法において、所定の数値をマトリクス状に配列してなり、画像データが表す画像中で配列した各画素に各数値が対応される数値マトリクスを記憶しておき、画像データが表す画像中の各画素を所定方向に順に選択し、選択画素の画素値と前記所定方向に沿って該選択画素よりも手前の位置で該選択画素に隣接する画素の画素値との差を計算し、計算した差の値に応じた関数値を計算し、計算した関数値を、前記選択画素に対応する前記数値マトリクス中の数値に加算し、前記選択画素の画素値に対して、前記数値に前記関数値を加算した値又は該値を更に所定の閾値に加算した値を閾値とする閾値処理を行うことによって、前記画素値の階調数を減少させた画素値を求めることを特徴とする。

本発明に係る画像処理装置は、画像データの階調数を減少させた出力画像データを生成する画像処理装置において、所定の数値をマトリクス状に配列してなり、画像データが表す画像中で配列した各画素に各数値が対応される数値マトリクスを記憶する手段と、画像データが表す画像中の各画素を所定方向に順に選択する手段と、該手段が選択した選択画素の画素値と前記所定方向に沿って該選択画素よりも手前の位置で該選択画素に隣接する隣接画素の画素値との差を計算する第１計算手段と、該第１計算手段が計算した差の値に応じた関数値を計算する第２計算手段と、該第２計算手段が計算した関数値を、前記選択画素に対応する前記数値マトリクス中の数値に加算する手段と、前記選択画素の画素値に対して、前記数値に前記関数値を加算した値又は該値を更に所定の閾値に加算した値を閾値とする閾値処理を行うことによって、前記画素値の階調数を減少させた出力画像データ中の画素値を求める手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る画像処理装置は、前記第１計算手段は、前記選択画素の画素値を前記隣接画素の画素値から減算した減算値を計算するように構成してあり、前記第２計算手段は、前記第１計算手段が計算した減算値を所定の増幅率で増幅することによって関数値を計算するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る画像処理装置は、前記数値マトリクスは、配列された数値の空間分布がブルーノイズ特性を有していることを特徴とする。

本発明に係る画像処理装置は、生成した出力画像データに基づいて画像を形成する手段を更に備えることを特徴とする。

本発明に係るコンピュータプログラムは、所定の数値をマトリクス状に配列してなり、画像データが表す画像中で配列した各画素に各数値が対応される数値マトリクスを記憶するコンピュータに、画像データの階調数を減少させた出力画像データを生成させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、画像データが表す画像中の各画素を所定方向に順に選択させる手順と、コンピュータに、選択した選択画素の画素値と前記所定方向に沿って該選択画素よりも手前の位置で該選択画素に隣接する画素の画素値との差を計算させる手順と、コンピュータに、計算した差の値に応じた関数値を計算させる手順と、コンピュータに、計算した関数値を、前記選択画素に対応する前記数値マトリクス中の数値に加算させる手順と、コンピュータに、前記選択画素の画素値に対して、前記数値に前記関数値を加算した値又は該値を更に所定の閾値に加算した値を閾値とする閾値処理を行うことによって、前記画素値の階調数を減少させた出力画像データ中の画素値を求めさせる手順とを含むことを特徴とする。

本発明に係る記録媒体は、所定の数値をマトリクス状に配列してなり、画像データが表す画像中で配列した各画素に各数値が対応される数値マトリクスを記憶するコンピュータに、画像データの階調数を減少させた出力画像データを生成させるコンピュータプログラムを記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、コンピュータに、画像データが表す画像中の各画素を所定方向に順に選択させる手順と、コンピュータに、選択した選択画素の画素値と前記所定方向に沿って該選択画素よりも手前の位置で該選択画素に隣接する画素の画素値との差を計算させる手順と、コンピュータに、計算した差の値に応じた関数値を計算させる手順と、コンピュータに、計算した関数値を、前記選択画素に対応する前記数値マトリクス中の数値に加算させる手順と、コンピュータに、前記選択画素の画素値に対して、前記数値に前記関数値を加算した値又は該値を更に所定の閾値に加算した値を閾値とする閾値処理を行うことによって、前記画素値の階調数を減少させた出力画像データ中の画素値を求めさせる手順とを含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とする。

本発明においては、画像処理装置は、画像データに含まれる画素値の階調数を減少させるために、画像データが表す画素と数値マトリクスに含まれる数値とを対応させ、選択画素の画素値と隣接画素の画素値との差の値に応じた関数値を数値マトリクス中の数値に加算し、選択画素に対応する数値マトリクス中の数値に関数値を加算した値を閾値とするか、又はこの値を更に所定の閾値に加算した値を閾値として、２階調等に階調数を減少させるための閾値処理を行う。閾値処理の閾値に画素値の差が反映され、画素値の差が大きい場合は、閾値が大きく変動し、階調数を減少させた後でも画素値の差が大きい状態が保たれる可能性が高くなる。

また本発明においては、画像処理装置は、画素値の閾値処理を行う際に、隣接画素の画素値から選択画素の画素値を減算した減算値を増幅した関数値を数値マトリクス中の数値に加算し、選択画素に対応する数値マトリクス中の数値に関数値を加算した値又は数値マトリクス中の数値に関数値を加算した値を所定の閾値に更に加算した値を閾値として、閾値処理を行う。隣接画素よりも選択画素の画素値が増大している場合は、減算値の値はマイナスとなって閾値のレベルが低下し、また隣接画素よりも選択画素の画素値が減少している場合は、減算値の値はプラスとなって閾値のレベルが上昇する。

また本発明においては、閾値を所定の閾値から局所的に変動させる数値マトリクスとしてブルーノイズ特性を有するブルーノイズマスクを使用することにより、閾値の空間分布に含まれる周期成分が肉眼では知覚し難くなる。

また本発明においては、画像処理装置は、画素値の階調数を減少させた出力画像データに基づいて画像を形成する。

本発明にあっては、画像データに含まれる画素値の階調数を減少させる閾値処理の際に、選択画素と隣接画素との画素値の差が閾値に反映されるので、画素値の差が大きい場合は、閾値が大きく変動し、階調数を減少させた後でも画素値の差が大きい状態が保たれる可能性が高い。画像中で隣接画素との画素値の差が大きい部分は画像に含まれるエッジの部分であるので、階調数を減少させた後でも画素値の差が大きい状態が保たれることにより、階調数を減少させた後でもエッジのボヤケ及びガタツキの発生が抑制される。従って、生成した出力画像データに基づいて形成した画像に含まれるエッジの再現性が向上する。また本発明では、誤差拡散法を用いずにディザ法を用いて階調数の減少を行っているので、エッジの再現性が向上した画像を形成するために必要な計算資源を抑制することができる。

また本発明にあっては、隣接画素よりも選択画素の画素値が増大している場合は、閾値のレベルが低下し、階調数減少後の画素値が隣接画素の画素値よりも高い値になる可能性が高く、隣接画素よりも選択画素の画素値が減少している場合は、閾値のレベルが上昇し、階調数減少後の画素値が隣接画素の画素値よりも低い値になる可能性が高いので、階調数が減少した出力画像データに基づいて形成した画像に含まれるエッジの再現性が向上する。

また本発明にあっては、閾値処理に用いる閾値の空間分布に含まれる周期成分が肉眼では知覚し難くなるので、階調数を減少させて形成した画像に含まれる画素値の空間分布からは周期的ノイズが観察され難くなり、高画質の画像を形成することが可能となる。

更に本発明にあっては、本発明を用いて画素値の階調数を減少させた出力画像データに基づいて画像を形成することにより、エッジの再現性が向上した高画質の画像を安価に又は短時間で形成することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る本発明の画像処理装置１の内部の機能構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る画像処理装置１は、プリンタ又はプリンタサーバ等に組み込まれており、ＰＣ、デジタルカメラ又はスキャナ等から多階調の画像データを入力され、階調数を減少させた出力画像データを生成する装置である。画像データは、水平ライン（Ｘ方向）及び垂直ライン（Ｙ方向）からなる２次元マトリクス状に配列された画素で構成される画像を表し、多階調で表された各画素の画素値を含んでなる。Ｘは画像における水平ライン上の位置を示し、Ｙは画像における垂直ライン上の位置を示す。以下の説明では、主に、画像データはモノクロで２５６階調であるとし、出力画像データは各画素値が０、８５、１７０又は２５５の値を示す４階調であるとする。

画像処理装置１は、画像データを入力されるインタフェースである入力部１０を備え、入力部１０は入力された画像データを記憶する画像データ記憶部１１が接続されている。画像データ記憶部１１には、隣接する画素間で画素値の差を計算する計算処理部（第１計算手段）１２が接続されている。計算処理部１２は、所定数の画素値を記憶するバッファメモリを備え、画像データ記憶部１１が記憶する画像データが表す画像に含まれる画素を選択し、選択した画素の画素値をバッファメモリに記憶し、隣接する画素間で画素値の差を計算する処理を行う。計算処理部１２は、計算処理部１２が計算した画素値の差を所定の増幅率で増幅した関数値を計算する増幅部（第２計算手段）１３に接続されている。また画像処理装置１は、所定の数値が２次元マトリクス状に配列された数値マトリクスを記憶するメモリである数値マトリクス記憶部１５を備えている。増幅部１３及び数値マトリクス記憶部１５には、増幅部１３が計算した関数値を数値マトリクス中の数値に加算する加算部１４が接続されている。

加算部１４は、画像データ記憶部１１に接続された閾値処理部１６に接続されている。閾値処理部１６は、加算部１４での加算値に基づいて、画像データに含まれる画素値の階調数を減少させる閾値処理を行い、４階調で表される出力画像データの画素値を求める。閾値処理部１６は、閾値処理部１６が求めた画素値を含んでなる出力画像データを記憶する出力画像データ記憶部１７に接続されている。出力画像データ記憶部１７は、出力画像データを出力する出力部１８に接続されている。出力部１８は、画像処理装置１が組み込まれている装置内の画像形成部、又は外部のプリンタ等へ出力画像データを出力する。また画像処理装置１は、図示しない制御部を備えており、制御部は画像処理装置１を構成する各部の動作を制御している。

図２は、数値マトリクス記憶部１５が記憶する数値マトリクスの例を示す概念図である。予め定められた所定の数値が２次元マトリクス状に配列されて数値マトリクスが構成されている。数値マトリクスの横方向をＸ方向とし、縦方向をＹ方向とする。図２には、１０×１０の一部分のみを示しているが、数値マトリクスは、例えば１２８×１２８又は２５６×２５６等のある程度以上の大きさをなしている。数値マトリクスが含む数値の空間分布は、肉眼で知覚し難い空間周波数成分を多く含むブルーノイズ特性を有している。一般に肉眼ではある空間周波数以上の空間周波数成分を知覚することが困難であり、ブルーノイズ特性とは、肉眼で知覚し易い空間周波数成分よりも高周波の空間周波数成分が数値マトリクスに多く含まれていることを意味する。ブルーノイズ特性を有する数値マトリクスは、ブルーノイズマスクと呼ばれる。ブルーノイズマスクは、数値の擬似的なランダム配列を操作し、空間周波数の主要成分が視覚のカットオフ周波数以上の帯域に分布する配列を生成することにより得られる。なお、数値マトリクスの大きさは１０２４×１０２４等のその他の大きさであってもよい。

次に、以上の構成でなる画像処理装置１が実行する本発明の画像処理方法を説明する。画像処理装置１は、入力部１０に入力された画像データを画像データ記憶部１１で記憶し、画像データが表す画像に含まれる各画素を順に選択し、選択した画素の画素値の階調数を減少させる処理を行う。図３は、選択された画素である選択画素を示す概念図である。画像処理装置１は、水平ラインを上から順に選択し、選択した水平ラインに含まれる画素を左端から順に選択して処理を行い、選択した水平ラインに含まれる全ての画素についての処理が終了した場合は、次の水平ラインを選択する。

また数値マトリクス記憶部１５が記憶する数値マトリクスに含まれる各数値は、本発明に係る処理を実行するために、画像データが表す画像に含まれる各画素に対応される。具体的には、数値マトリクスの大きさが１２８×１２８の場合は、画像及び数値マトリクス上での位置をＸ，Ｙ≦１として（Ｘ，Ｙ）で表し、整数ｉ，ｊを１≦ｉ，ｊ≦１２８とすると、画像上で（ｉ，ｊ）の位置の画素には数値マトリクス上で（ｉ，ｊ）の位置の数値が対応する。また整数ｈ，ｋを１≦ｈ，ｋとすると、画像上で（１２８ｈ＋ｉ，１２８ｋ＋ｊ）の位置の画素には数値マトリクス上で（ｉ，ｊ）の位置の数値が対応する。

図４は、画像処理装置１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。計算処理部１２は、まず、画像データ記憶部１１が記憶する画像データが表す画像に含まれる画素の内、最初の画素を選択し（Ｓ１）、選択した画素である選択画素の画素値をバッファメモリに記憶する（Ｓ２）。計算処理部１２は、次に、選択画素が画像の左端に位置する画素であるか否かを判定する（Ｓ３）。選択画素が画像の左端には位置していない場合は（Ｓ３：ＮＯ）、計算処理部１２は、図３に示す如き選択画素の左隣に位置する隣接画素の画素値から選択画素の画素値を減算した減算値を計算する（Ｓ４）。このとき、選択画素のＸ方向の位置をＸ、選択画素の画素値をidat［Ｘ］、バッファメモリに記憶したデータをbuffer［Ｘ］、減算値をＳａ［Ｘ］とすると、減算値Ｓａ［Ｘ］の値は、Ｓａ［Ｘ］＝buffer［Ｘ−１］−idat［Ｘ］の計算式で得られる。ステップＳ３で、選択画素が画像の左端に位置している場合は（Ｓ３：ＹＥＳ）、計算処理部１２は減算値を０とする（Ｓ５）。

ステップＳ４又はステップＳ５が終了した後は、計算処理部１２は計算した減算値を増幅部１３へ出力し、増幅部１３は、減算値を所定の増幅率で増幅した関数値を計算する（Ｓ６）。増幅部１３は、次に、関数値を加算部１４へ出力し、加算部１４は、数値マトリクス記憶部１５から数値マトリクスを読み出し、数値マトリクス中の数値に関数値を加算する（Ｓ７）。なお、加算部１４は、選択画素に対応する数値を数値マトリクスから読み出し、読み出した数値に関数値を加算する処理を行ってもよい。

加算部１４は、数値マトリクス中の数値に関数値を加算した値を閾値処理部１６へ出力し、閾値処理部１６は、選択画素に対応する数値マトリクス中の数値に関数値を加算した値に基づいて、選択画素の画素値の閾値処理を行う（Ｓ８）。この処理においては、閾値処理部１６は、予め定められた所定の閾値に、選択画素に対応する数値マトリクス中の数値に関数値を加算した値を更に加算した値を閾値として、画素値の階調数を減少させる処理を行い、出力画像データの画素値を求める。

具体的には、閾値処理部１６は、画像データ中の画素値をＰｉ（Ｘ，Ｙ）とし、出力画像データ中の画素値をＰｏ（Ｘ，Ｙ）とすると、所定の閾値を４３、１２８及び２１３とし、０≦Ｐｉ（Ｘ，Ｙ）≦２５５である画像データ中の画素値Ｐｉ（Ｘ，Ｙ）に対し、以下の条件に基づいて０、８５、１７０又は２５５である出力画像データ中の画素値Ｐｏ（Ｘ，Ｙ）を生成する。
・０≦Ｐｉ（Ｘ，Ｙ）＜４３＋（画素に対応する数値マトリクス中の数値＋関数値）である場合、
Ｐｏ（Ｘ，Ｙ）＝０
・４３＋（画素に対応する数値マトリクス中の数値＋関数値）≦Ｐｉ（Ｘ，Ｙ）＜１２８＋（画素に対応する数値マトリクス中の数値＋関数値）である場合、
Ｐｏ（Ｘ，Ｙ）＝８５
・１２８＋（画素に対応する数値マトリクス中の数値＋関数値）≦Ｐｉ（Ｘ，Ｙ）＜２１３＋（画素に対応する数値マトリクス中の数値＋関数値）である場合、
Ｐｏ（Ｘ，Ｙ）＝１７０
・２１３＋（画素に対応する数値マトリクス中の数値＋関数値）≦Ｐｉ（Ｘ，Ｙ）≦２５５である場合、
Ｐｏ（Ｘ，Ｙ）＝２５５

閾値処理部１６は、次に、生成した画素値Ｐｏ（Ｘ，Ｙ）を出力画像データ記憶部１７へ出力し、出力画像データ記憶部１７は画素値Ｐｏ（Ｘ，Ｙ）を記憶し、計算処理部１２は、画像データが表す画像に含まれる全ての画素について処理が終了したか否かを判定する（Ｓ９）。まだ処理が行われていない画素がある場合は（Ｓ９：ＮＯ）、計算処理部１２は、次の画素を選択し（Ｓ１０）、処理をステップＳ２へ戻す。全ての画素について処理が終了した場合は（Ｓ９：ＹＥＳ）、生成された画素値Ｐｏ（Ｘ，Ｙ）を含む出力画像データを出力画像データ記憶部１７が記憶し、画像処理装置１は、本発明の画像処理方法の処理を終了する。

以上の処理が終了した後は、画像処理装置１は、生成した出力画像データを出力部１８から出力する。出力された出力画像データに基づき、画像処理装置１が組み込まれた装置内の画像形成部、又は外部のプリンタ等で画像が形成される。

以上詳述した如く、本発明の画像処理装置１は、画素値の閾値処理を行う際に、隣接画素の画素値から選択画素の画素値を減算した減算値を増幅した関数値を数値マトリクス中の数値に加算し、数値マトリクス中の数値に関数値を加算した値を所定の閾値に更に加算した値を閾値として、閾値処理を行う。選択画素と隣接画素との画素値の差が閾値に反映されるので、画素値の差が大きい場合は、閾値が大きく変動し、階調数を減少させた後でも画素値の差が大きい状態が保たれる可能性が高い。例えば、隣接画素よりも選択画素の画素値が増大している場合は、減算値の値はマイナスとなり、閾値のレベルが低下し、閾値処理によって階調数減少後の画素値が隣接画素の画素値よりも高い値になる可能性が高い。また隣接画素よりも選択画素の画素値が減少している場合は、減算値の値はプラスとなり、閾値のレベルが上昇し、閾値処理によって階調数減少後の画素値が隣接画素の画素値よりも低い値になる可能性が高い。

画像中で隣接画素との画素値の差が大きい部分は画像に含まれるエッジの部分であるので、階調数を減少させた後でも画素値の差が大きい状態が保たれることにより、階調数を減少させた後でもエッジのボヤケ及びガタツキの発生が抑制される。従って、本発明を利用することにより、生成した出力画像データに基づいて形成した画像に含まれるエッジの再現性が向上する。また本発明では、誤差拡散法を用いずに階調数の減少を行っているので、エッジの再現性が向上した画像を形成するために必要なメモリ量又は計算時間を抑制することができ、高画質の画像を安価に又は短時間で形成することが可能となる。

また本発明においては、閾値を所定の閾値から局所的に変動させる数値マトリクスとしてブルーノイズ特性を有するブルーノイズマスクを使用することにより、閾値の空間分布に含まれる周期成分が肉眼では知覚し難くなる。従って、階調数を減少させて形成した画像に含まれる画素値の空間分布からは周期的ノイズが観察され難くなり、高画質の画像を形成することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、ステップＳ４で隣接画素の画素値から選択画素の画素値を減算した減算値を計算し、ステップＳ６で減算値が増幅する処理を行う形態を示したが、画素値の差を閾値に反映させるための具体的な処理はこれに限るものではない。例えば、計算処理部１２は、ステップＳ４で選択画素の画素値と隣接画素の画素値との差分値を計算し、増幅部１３は、ステップＳ６で差分値をマイナスの増幅率で増幅する処理を行ってもよい。この場合でも、本発明は画素値の差が大きい状態を保つ効果を発揮することができる。

また本実施の形態においては、本発明における第２計算手段として増幅部１３を用いる形態を示したが、これに限るものではなく、第２計算手段は、単純な増幅を行うのではなく、画素値の差の値に対して一次関数又は二次関数等の所定の関数を用いた計算を行うことにより関数値を計算する処理を行う形態であってもよい。また本実施の形態においては、画素を画像の左端から順に選択して処理を実行する形態を示したが、本発明の画像処理装置１は、画素を画像の右端から順に選択して処理を実行する形態、又は縦方向に画素を選択して処理を実行する形態であってもよい。

また本実施の形態においては、画像データが２５６階調であり、出力画像データを４階調としたが、出力画像データの階調数が画像データよりも小さい値であれば、画像データ及び出力画像データの階調数はどのような値であってもよい。ステップＳ８で用いる所定の閾値には、出力画像データの階調数に応じた閾値が予め定められているとする。また、本発明の画像処理装置１は、２階調の出力画像データを生成するために、数値マトリクス中の数値に関数値を加算した値を閾値としてステップＳ８での閾値処理を実行する形態であってもよい。

（実施の形態２）
実施の形態２では、本発明の画像処理装置がカラー画像を形成する画像形成装置である形態を示す。図５は、実施の形態２に係る本発明の画像処理装置２の内部の機能構成を示すブロック図である。本発明の画像処理装置２は、カラー画像を読み取るカラー画像入力部２１を備え、カラー画像入力部２１には、読み取ったカラー画像に応じたカラー画像を形成するために必要な出力画像データを生成する処理を行うカラー画像処理部２２が接続されている。またカラー画像処理部２２には、カラー画像処理部２２が生成した出力画像データに基づいてカラー画像を形成するカラー画像形成部２３が接続されている。カラー画像入力部２１、カラー画像処理部２２及びカラー画像形成部２３には、使用者からの操作を受け付ける操作パネル２４が接続されている。また画像処理装置２は、図示しない制御部を備えており、制御部は画像処理装置２を構成する各部の動作を制御している。

カラー画像入力部２１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）を備えたスキャナにて構成されており、紙等の記録担体上に形成されたカラー画像からの反射光像をＲＧＢに分解してＣＣＤで読み取り、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）のアナログ信号に変換してカラー画像処理部２２へ出力する構成となっている。カラー画像処理部２２は、カラー画像入力部２１から入力されたＲＧＢのアナログ信号に対して後述する画像処理を行い、デジタルのＣ（シアン）Ｍ（マゼンタ）Ｙ（イエロー）Ｋ（黒）信号からなる画像データを生成し、更に画像データの階調数を減少させた出力画像データを生成してカラー画像形成部２３へ出力する。カラー画像形成部２３は、カラー画像処理部２２から入力された出力画像データに基づいて、熱転写、電子写真、又はインクジェット等の方式によりカラー画像を形成する。操作パネル２４は、画像処理装置２の操作に必要な情報を表示する液晶ディスプレイ等の表示部と、画像処理装置２の動作を制御する指示を使用者の操作により受け付けるタッチパネル又はテンキー等の受付部とを含んで構成されている。

カラー画像処理部２２は、カラー画像入力部２１から入力されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換部２２１でデジタル信号に変換し、シェーディング補正部２２２、入力階調補正部２２３、領域分離処理部２２４、色補正部２２５、黒生成下色除去部２２６、空間フィルタ処理部２２７、出力階調補正部２２８、階調再現処理部２２９の順に送り、デジタルのＣＭＹＫ信号からなる出力画像データをカラー画像形成部２３へ出力する構成となっている。

Ａ／Ｄ変換部２２１は、カラー画像入力部２１からカラー画像処理部２２へ入力されたＲＧＢのアナログ信号を受け付け、ＲＧＢのアナログ信号をデジタルのＲＧＢ信号へ変換し、ＲＧＢ信号をシェーディング補正部２２２へ入力する。

シェーディング補正部２２２は、Ａ／Ｄ変換部２２１から入力されたＲＧＢ信号に対して、カラー画像入力部２１の照明系、結像系及び撮像系で生じる各種の歪みを取り除く処理を行う。シェーディング補正部２２２は、次に、歪みを取り除いたＲＧＢ信号を入力階調補正部２２３へ出力する。

入力階調補正部２２３は、シェーディング補正部２２２から入力されたＲＧＢ信号に対して、カラーバランスを調整する。更に、シェーディング補正部２２２から入力階調補正部２２３へ入力されたＲＧＢ信号はＲＧＢの反射率信号であり、入力階調補正部２２３は、シェーディング補正部２２２から入力されたＲＧＢ信号を、カラー画像処理部２２が行う画像処理方法で処理しやすい濃度信号等の信号へ変換する。入力階調補正部２２３は、次に、処理を行ったＲＧＢ信号を領域分離処理部２２４へ出力する。

領域分離処理部２２４は、入力階調補正部２２３から入力されたＲＧＢ信号が表す画像中の各画素を、文字領域、網点領域、又は写真領域のいずれかに分離し、分離結果に基づき、各画素がいずれの領域に属しているかを示す領域識別信号を、黒生成下色除去部２２６、空間フィルタ処理部２２７、及び階調再現処理部２２９へ出力する。領域分離処理部２２４は、また、入力階調補正部２２３から入力されたＲＧＢ信号を色補正部２２５へ出力する。

色補正部２２５は、領域分離処理部２２４から入力されたＲＧＢ信号をＣＭＹ信号へ変換し、色再現の忠実化実現のために、不要吸収成分を含むＣＭＹ色材の分光特性に基づいた色濁りをＣＭＹ信号から取り除く処理を行う。色補正部２２５は、次に、色補正を行ったＣＭＹ信号を黒生成下色除去部２２６へ出力する。

黒生成下色除去部２２６は、色補正部２２５から入力されたＣＭＹの３色信号からＫ信号を生成する黒生成処理を行い、元のＣＭＹ信号から黒生成処理によって得られたＫ信号を差し引くことによって、ＣＭＹの３色信号をＣＭＹＫの４色信号へ変換する。

黒生成処理の一例としては、スケルトンブラックにより黒生成を行う方法がある。この方法では、スケルトンカーブの入出力特性をｙ＝ｆ（ｘ）、変換前のデータをＣ，Ｍ，Ｙ、ＵＣＲ（Under Color Removal ）率をα（０＜α＜１）とすると、返還後のデータＣ’，Ｍ’，Ｙ’，Ｋ’は下記の式で表される。
Ｋ’＝ｆ（min（Ｃ，Ｍ，Ｙ））
Ｃ’＝Ｃ−αＫ’
Ｍ’＝Ｍ−αＫ’
Ｙ’＝Ｙ−αＫ’

ここで、ＵＣＲ率α（０＜α＜１）は、ＣＭＹが重なっている部分をＫに置き換えてＣＭＹをどの程度削減するかを示す。前記第１式は、ＣＭＹの各信号強度の内の最も小さい信号強度に応じてＫ信号が生成されることを示している。黒生成下色除去部２２６は、次に、ＣＭＹ信号を変換したＣＭＹＫ信号を空間フィルタ処理部２２７へ出力する。

空間フィルタ処理部２２７は、黒生成下色除去部２２６から入力されたＣＭＹＫ信号が表す画像に対して、画像のぼやけ又は粒状性劣化を改善する等の処理を行う。空間フィルタ処理部２２７は、次に、処理後のＣＭＹＫ信号を出力階調補正部２２８へ出力する。

出力階調補正部２２８は、空間フィルタ処理部２２７から入力されたＣＭＹＫ信号に対して、カラー画像形成部２３の特性値である網点面積率に変換する出力階調補正処理を行い、出力階調補正処理後のＣＭＹＫ信号を階調再現処理部２２９へ出力する。

階調再現処理部２２９は、出力階調補正部２２８から入力されたＣＭＹＫ信号からなる画像データの階調数を減少させた出力画像データを生成する処理を行う。階調再現処理部２２９は、ＣＭＹＫの各色に対して、実施の形態１の図４に示した本発明の画像処理方法と同様の処理をハードウェア又はソフトウェアを用いて実行する構成となっている。即ち、階調再現処理部２２９は、本発明の画像処理方法により、ＣＭＹＫの各色の階調数を４階調等に減少させた出力画像データを生成し、生成した出力画像データをカラー画像形成部２３へ出力する。

カラー画像形成部２３は、カラー画像処理部２２から入力されたＣＭＹＫ信号でなる出力画像データに基づいて、紙等の記録担体上にＣＭＹＫのカラー画像を形成する。以上の構成により、実施の形態２に係る本発明の画像処理装置２は、カラー画像を複写する複写装置として機能する。

以上詳述した如く、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に本発明の画像処理方法を用いて画像データの階調数を減少させた出力画像データを生成し、生成した出力画像データに基づいて画像を形成することができる。従って、本実施の形態においても、階調数を減少させた後でもエッジのボヤケ及びガタツキの発生が抑制され、エッジの再現性が向上した画像を形成することが可能となる。

なお、本実施の形態に係る画像処理装置２は、カラー画像を読み取るスキャナであるカラー画像入力部２１を備えた形態であるとしたが、これに限るものではなく、カラー画像入力部２１として、外部のＰＣ又はスキャナから送信された画像データを受け付けるインタフェースを備える形態であってもよい。

（実施の形態３）
実施の形態３では、汎用のコンピュータを用いて本発明の画像処理装置を実現した形態を示す。図６は、実施の形態３に係る本発明の画像処理装置３の内部構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る本発明の画像処理装置３は、ＰＣ等の汎用コンピュータを用いて構成されており、演算を行うＣＰＵ３１と、演算に伴って発生する一時的な情報を記憶するＲＡＭ３２と、光ディスク等の本発明の記録媒体４から情報を読み取るＣＤ−ＲＯＭドライブ等のドライブ部３３と、ハードディスク等の記憶部３４とを備えている。ＣＰＵ３１は、本発明の記録媒体４から本発明のコンピュータプログラム４１をドライブ部３３に読み取らせ、読み取ったコンピュータプログラム４１を記憶部３４に記憶させる。コンピュータプログラム４１は必要に応じて記憶部３４からＲＡＭ３２へロードされ、ロードされたコンピュータプログラム４１に基づいてＣＰＵ３１は画像処理装置３に必要な処理を実行する。

また画像処理装置３は、使用者が操作することによる各種の処理指示等の情報が入力されるキーボード又はポインティングデバイス等の入力部３５と、各種の情報を表示する液晶ディスプレイ等の表示部３６とを備えている。更に画像処理装置３は、外部の画像形成装置５に接続された通信部３７を備えており、通信部３７は画像形成装置５が画像を形成するために必要なデータを送信する。

記憶部３４は、図２に示す如き数値マトリクスを予め記憶しているか、又は記録媒体４に記録された数値マトリクスをＣＰＵ３１がドライブ部３３に読み出させることにより、数値マトリクスを記憶している。本発明のコンピュータプログラム４１は、画像形成装置５に画像を形成させるためのドライバプログラムの一部をなす。ＣＰＵ３１は、コンピュータプログラム４１を含むドライバプログラムをＲＡＭ３２にロードし、ロードしたドライバプログラムに従って、画像形成装置５に画像を形成させる処理を実行する。即ち、ＣＰＵ３１は、必要に応じて数値マトリクスをＲＡＭ３２にロードし、画像生成又は画像表示等の画像処理を行うアプリケーションプログラムを用いて生成した多階調の画像データに対して、実施の形態１の図４に示した本発明の画像処理方法と同様の処理を実行することにより、階調数を減少させた出力画像データを生成し、生成した出力画像データを通信部３７に画像形成装置５へ送信させる。画像形成装置５は、画像処理装置３から送信された出力画像データに基づいて画像を形成する。

以上の如く、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に本発明の画像処理方法を用いて画像データの階調数を減少させた出力画像データを生成し、生成した出力画像データに基づいて画像を形成することができる。従って、本実施の形態においても、階調数を減少させた後でもエッジのボヤケ及びガタツキの発生が抑制され、エッジの再現性が向上した画像を形成することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、画像処理装置３のＣＰＵ３１は、実施の形態１の図４に示した本発明の画像処理方法と同様の処理、即ち実施の形態２における階調再現処理部２２９の処理を実行する形態を示したが、これに限るものではない。即ち、本発明の画像処理装置３のＣＰＵ３１は、以上の処理に加えて、コンピュータプログラム４１に従って、実施の形態２におけるシェーディング補正部２２２、入力階調補正部２２３、領域分離処理部２２４、色補正部２２５、黒生成下色除去部２２６、空間フィルタ処理部２２７、及び出力階調補正部２２８での処理の一部又は全部を実行する形態であってもよい。

また本発明のコンピュータプログラム４１は、ドライバプログラムに含まれている形態に限るものではなく、画像処理用のアプリケーションプログラムに含まれている形態であってもよい。またコンピュータプログラム４１は、本発明の画像処理方法で利用する数値マトリクスを含んでいる形態であってもよい。この場合、ＣＰＵ３１は、コンピュータプログラム４１をＲＡＭ３２にロードする際に、コンピュータプログラム４１に含まれている数値マトリクスをロードし、本発明の画像処理方法の処理を実行する。

またコンピュータプログラム４１を記録してある本発明の記録媒体４は、磁気テープ、磁気ディスク、可搬型のハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ等の光ディスク、又はＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード型記録媒体のいずれの形態であってもよい。また本発明の記録媒体４は、画像処理装置３に装着され、記録媒体４の記録内容をＣＰＵ３１が読み出すことが可能な半導体メモリ、即ちマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、フラッシュＲＯＭ等であってもよい。

また、本発明のコンピュータプログラム４１は、インターネット又はＬＡＮ等の通信ネットワークを介して画像処理装置３に接続された図示しない外部のサーバ装置から画像処理装置３へダウンロードされて記憶部３４に記憶される形態であってもよい。この形態の場合は、コンピュータプログラム４１をダウンロードするために必要なプログラムは、予め記憶部３４に記憶されてあるか、又は所定の記録媒体からドライブ部３３を用いて読み出されて記憶部３４に記憶され、必要に応じてＲＡＭ３２にロードされるものであればよい。

実施の形態１に係る本発明の画像処理装置の内部の機能構成を示すブロック図である。 数値マトリクス記憶部が記憶する数値マトリクスの例を示す概念図である。 選択された画素である選択画素を示す概念図である。 画像処理装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る本発明の画像処理装置の内部の機能構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る本発明の画像処理装置の内部構成を示すブロック図である。

符号の説明

１、２、３ 画像処理装置
１２ 計算処理部（第１計算手段）
１３ 増幅部（第２計算手段）
１４ 加算部
１５ 数値マトリクス記憶部
１６ 閾値処理部
２２ カラー画像処理部
２２９ 階調再現処理部
２３ カラー画像形成部
３１ ＣＰＵ
３２ ＲＡＭ
３３ ドライブ部
３４ 記憶部
４ 記録媒体
４１ コンピュータプログラム

Claims (7)

1. 画像データの階調数を減少させる画像処理方法において、
   所定の数値をマトリクス状に配列してなり、画像データが表す画像中で配列した各画素に各数値が対応される数値マトリクスを記憶しておき、
   画像データが表す画像中の各画素を所定方向に順に選択し、
   選択画素の画素値と前記所定方向に沿って該選択画素よりも手前の位置で該選択画素に隣接する画素の画素値との差を計算し、
   計算した差の値に応じた関数値を計算し、
   計算した関数値を、前記選択画素に対応する前記数値マトリクス中の数値に加算し、
   前記選択画素の画素値に対して、前記数値に前記関数値を加算した値又は該値を更に所定の閾値に加算した値を閾値とする閾値処理を行うことによって、前記画素値の階調数を減少させた画素値を求めること
   を特徴とする画像処理方法。
2. 画像データの階調数を減少させた出力画像データを生成する画像処理装置において、
   所定の数値をマトリクス状に配列してなり、画像データが表す画像中で配列した各画素に各数値が対応される数値マトリクスを記憶する手段と、
   画像データが表す画像中の各画素を所定方向に順に選択する手段と、
   該手段が選択した選択画素の画素値と前記所定方向に沿って該選択画素よりも手前の位置で該選択画素に隣接する隣接画素の画素値との差を計算する第１計算手段と、
   該第１計算手段が計算した差の値に応じた関数値を計算する第２計算手段と、
   該第２計算手段が計算した関数値を、前記選択画素に対応する前記数値マトリクス中の数値に加算する手段と、
   前記選択画素の画素値に対して、前記数値に前記関数値を加算した値又は該値を更に所定の閾値に加算した値を閾値とする閾値処理を行うことによって、前記画素値の階調数を減少させた出力画像データ中の画素値を求める手段と
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
3. 前記第１計算手段は、
   前記選択画素の画素値を前記隣接画素の画素値から減算した減算値を計算するように構成してあり、
   前記第２計算手段は、
   前記第１計算手段が計算した減算値を所定の増幅率で増幅することによって関数値を計算するように構成してあること
   を特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記数値マトリクスは、配列された数値の空間分布がブルーノイズ特性を有していることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像処理装置。
5. 生成した出力画像データに基づいて画像を形成する手段を更に備えることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一つに記載の画像処理装置。
6. 所定の数値をマトリクス状に配列してなり、画像データが表す画像中で配列した各画素に各数値が対応される数値マトリクスを記憶するコンピュータに、画像データの階調数を減少させた出力画像データを生成させるコンピュータプログラムにおいて、
   コンピュータに、画像データが表す画像中の各画素を所定方向に順に選択させる手順と、
   コンピュータに、選択した選択画素の画素値と前記所定方向に沿って該選択画素よりも手前の位置で該選択画素に隣接する画素の画素値との差を計算させる手順と、
   コンピュータに、計算した差の値に応じた関数値を計算させる手順と、
   コンピュータに、計算した関数値を、前記選択画素に対応する前記数値マトリクス中の数値に加算させる手順と、
   コンピュータに、前記選択画素の画素値に対して、前記数値に前記関数値を加算した値又は該値を更に所定の閾値に加算した値を閾値とする閾値処理を行うことによって、前記画素値の階調数を減少させた出力画像データ中の画素値を求めさせる手順と
   を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
7. 所定の数値をマトリクス状に配列してなり、画像データが表す画像中で配列した各画素に各数値が対応される数値マトリクスを記憶するコンピュータに、画像データの階調数を減少させた出力画像データを生成させるコンピュータプログラムを記録してあるコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体において、
   コンピュータに、画像データが表す画像中の各画素を所定方向に順に選択させる手順と、
   コンピュータに、選択した選択画素の画素値と前記所定方向に沿って該選択画素よりも手前の位置で該選択画素に隣接する画素の画素値との差を計算させる手順と、
   コンピュータに、計算した差の値に応じた関数値を計算させる手順と、
   コンピュータに、計算した関数値を、前記選択画素に対応する前記数値マトリクス中の数値に加算させる手順と、
   コンピュータに、前記選択画素の画素値に対して、前記数値に前記関数値を加算した値又は該値を更に所定の閾値に加算した値を閾値とする閾値処理を行うことによって、前記画素値の階調数を減少させた出力画像データ中の画素値を求めさせる手順と
   を含むコンピュータプログラムを記録してあることを特徴とするコンピュータでの読み取りが可能な記録媒体。

Images