JP4373640B2

JP4373640B2 - 多色インク印刷のための色にハーフトーンを賦与する改善された方法

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Publication number: JP4373640B2
Application number: JP2002061904A
Authority: JP
Inventors: コーン・バンデ・ベルデ; パウル・デラバステイタ
Original assignee: Agfa NV
Current assignee: Agfa NV
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: JP2002354274A; EP1239662A1; DE60135729D1; EP1239662B1

Description

【０００１】
【本発明の分野】
本発明はカラー画像にハーフトーンを賦与する方法（ハーフトーン化の方法）に関する。本発明はその特定の具体化例において誤差拡散法を用いて画像をハーフトーン化する改善された方法に関する。
【０００２】
【本発明の背景】
印刷を行うために画像をハーフトーン化するには伝統的に二つのレベルだけを使って行われる。再現すべき入力ピクセルの連続的な密度値を、そのピクセルを表す区域内において適切な割合でドットを印刷することにより近似する。バイナリー方式で再現を行う際の特定の位置に一つのドットを配置させるかまたは全くドットを配置させないようにすることができる。連続的なトーンをもった画像は、それに対して認知できる量子化がなされていない多重グレーレベルをもつ画像であると考えることができる。
【０００３】
誤差拡散（ｅｒｒｏｒｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）法は十分に確立されたハーフトーン化の方法であり、特にインクジェット・プリンターのような分散したドットを生じ得るプリンターに対してはそうである。グレーレベルの画像およびカラー画像の両方に対して誤差拡散法のアルゴリズムが存在している。基本的なグレーレベルのアルゴリズムは次のように行われ、これを図１に示す。元の（オリジナルの）画像２２の第１の入力ピクセル値２１を量子化器により量子化し出力システムの最も近い許容される出力値（再現し得るレベル）にして出力ピクセル値を得る。量子化の誤差２５、即ち連続的なトーンの入力値と出力ピクセル値２４との差を誤差バッファー２６の中に保存し、後で拡散させて将来のピクセルにする。次のピクセルに対しては入力ピクセル値２１を誤差バッファー２６の内容によって修正し、修正された入力ピクセル値２７をつくり、これを量子化器に供給する。
【０００４】
このアルゴリズムをグレースケールからカラーへと拡張する最も簡単な方法は、各カラー成分または色分離した画像の成分画像に対し別々にグレースケールのアルゴリズムを行う方法である。例えば３色成分が存在する３色インク装置に対してはシアン、マゼンタ、黄色に対し、また黒色の成分がある４色成分の４色インク装置に対してはシアン、マゼンタ、黄色、黒に対してこのアルゴリズムを適用する。
【０００５】
各々の色成分は分離された他の色成分の中のピクセルに空間的に対応したピクセルを含んでいる。この拡張アルゴリズムを一つのピクセルに適用した結果は、各々の色成分の中の空間的に対応するアルゴリズムから得られる結果の組み合わせによってつくられている。
【０００６】
誤差拡散法が一つの画像または画像成分に対して行われ、それぞれのピクセルが唯一つの数によって表される方法はスカラー誤差拡散法と呼ばれる。
【０００７】
他の方法として、色空間の三次元的特性を明確に利用し、三つまたは四つのスカラー的なインクの誤差の代わりに三次元的な色誤差ベクトルを拡散させる方法がある。この方法は米国特許５０７０４１３号においてバイナリーなカラー画像に対してＳｕｌｌｉｖａｎ等により記載されている。ｎ色のインクに対してはバイナリー装置の中で２ⁿ個の基本的な（即ち印刷可能な）色が存在する。ピクセルの色を最も近い基本的な色に対して割り付け、得られた色誤差ベクトルをまだ処理していない近所のピクセルに対して拡散させる。例えばＪ．ＯｐｔＳｏｃ．Ａｍ．Ａ第７巻、１０１９〜１０２６頁のＲｏｎａｌｄＳ．Ｇｅｎｔｉｌｅ，ＥｒｉｃＷａｌｏｗｉｔ，およびＪａｎＰ．Ａｌｌｅｂａｃｈの「Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｈａｌｆｔｏｎｉｎｇｏｆｃｏｌｏｒｉｍａｇｅｓｆｏｒｎｅａｒｏｒｉｇｉｎａｌｉｍａｇｅｑｕａｌｉｔｙ」と題する論文参照。この方法は多重レベル印刷に対しても容易に拡張される。１種のインクに対し二つだけの値しか得られない（インクがあるか／ないか）バイナリー・プリンターとは対照的に、多重レベル印刷装置はインクの液滴の大きさまたはインクの密度のいずれかを変えることによってもっと多くの密度値を得ることができる。ｎ種のすべてのインクに対し、ｋ個のレベルをつくり得るプリンターに対しては基本的なカラーの数はｋⁿである。この場合も多重レベル出力装置の中で入力ピクセルの色を最も近い基本的な色の値に割り付け、入力された色と再現された出力される色との差を表す得られた色誤差ベクトルを未処理の近傍のピクセルに対して拡散させる。
【０００８】
元のカラー画像は典型的には色成分一つ当たり２５６の値に量子化される。
【０００９】
出力システムの制約のために、再現されたハーフトーンの画像は遥かに少ない種類の色値しか含んでいないので、元の連続画像と再現されたハーフトーンの画像との間には視覚的な差が生じる。
【００１０】
これまで元の画像と再現された画像との間の視覚的な差を最低限度に抑制するために努力が行われてきた。
【００１１】
先ず第１に誤差拡散法自身はその「ブルーノイズ（ｂｌｕｅ−ｎｏｉｓｅ］）特性のために非常にうまく動作する。このことは得られた差が主として低周波数の誤差に比べて眼につきにくい高周波数の誤差を含んでいることを意味している。このブルーノイズの特性に関してさらに研究がなされた結果、基本的な誤差拡散法のアルゴリズムの修正版が得られている。例えばＲｏｂｅｒｔＡ．Ｕｌｉｃｈｎｅｙ、「Ｄｉｔｈｅｒｉｎｇｗｉｔｈｂｌｕｅｎｏｉｓｅ」、ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＥＥＥ誌、７６巻（１）、５６〜７９頁、１９８８年１月を参照されたい。
【００１２】
人間の視覚システムを組み込む方法が上記のＳｕｌｌｉｖａｎの米国特許５６０７０４１３号に記載されている。この場合誤差ベクトルは人間の変調転送機能（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎ）のモデルに従ってぼやけさせられている。この方法では人間のコントラストの感度に対するデータが考慮されている。カラー画像に関するコントラストは明度、色相および彩度の組み合わせである色の差として定義される。
【００１３】
それ以来コントラストの感度に関連してハーフトーン化のアルゴリズムを最適化しようとする試みがなされてきた。
【００１４】
コントラスト感度曲線の形をハーフトーン化のアルゴリズムの中に組み込むことに対して大部分の努力がなされてきた。リュミナンス（輝度）とクロミナンス（色差）のチャンネルの間のコントラストの差にはあまり注意が払われてこなかった。誤差拡散のブルーノイズ特性の観点から見れば、コントラスト感度曲線の高周波側が最も重要である。ＫａｔｈｙＴ．ＭｕｌｌｅｎによるＪ．Ｐｈｙｓｉｏｌ．誌、３５９巻、３８１〜４００頁（１９８５年）の「Ｔｈｅｃｏｎｔｒａｓｔｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｈｕｍａｎｃｏｌｏｕｒｖｉｓｉｏｎｔｏｒｅｄ−ｇｒｅｅｎａｎｄｂｌｕｅ−ｙｅｌｌｏｗｃｈｒｏｍａｔｉｃｇｒａｔｉｎｇ」と題する論文の赤緑または青黄色の色度格子を参照しよう。単色光の格子を用いて測定されたコントラスト感度曲線を着色した格子を用いて測定されたものと比較すると、リュミナンス・チャンネルにおける高周波誤差の方がクロミナンス・チャンネルにおけるよりも著しいことが直ちに明らかになる。このことは、孤立したドットは、それがクロミナンスが異なり同じようなリュミナンスをもっている場合に比べ、そのリュミナンスが背景と異なっている場合の方が、遥かに認識し易いことを意味している。良いハーフトーン化ではこのことを考慮しなければならない。これを考慮した方法は米国特許５９９１４３８号（Ｓｈａｋｅｄ，Ａｒａｄ，Ｆｉｔｚｕｇｈ，Ｓｏｂｅｌ，ＭｃＧｕｉｒｅ）に記載されている。この場合出力されるハーフトーンの色を色空間の四面体の中に限定し、出力画像のドット−明度のコントラストを最低限度に抑制している。
【００１５】
他の問題はリュミナンスが似ている色を構成しているドットのドット・パターンの視認性に関連している。例えば明るいピクセルの間に幾つかの暗いピクセルを配置することによって或る色が印刷される場合、これらの暗いピクセルのドット・パターンが重要になる。これらのドットは均一な外観をもっていなければならない。色誤差拡散法はこの問題を十分には解決していない。さらに通常の色誤差拡散法は色位置の整合不良のようなプリンターの欠陥に対して最適化されていない。この方法では、色空間、大抵の場合は三次元の色空間において最も近い出力可能な色を拾いだすが、不格好な非連続的な分離した画像が得られ、プリントヘッドの整合が完全でない場合には色ずれの原因となる。
【００１６】
この問題に対する興味ある解決法は、米国特許５６２１５４６号（Ｋｌａｓｓｅｎ，Ｅｓｃｈｂａｃｈ，Ｂｈａｒａｔ）に記載されている。この場合、案内インク誤差拡散法（ｇｕｉｄｉｎｇｉｎｋ−ｅｒｒｏｒ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄ）を色に対する誤差拡散法の補助として使用する。このインク誤差拡散法は二値レベルの方法である。Ｓｈａｋｅｄの米国特許５９９１４３８号はドット・パターンの問題を完全に考慮しているとは言えず、Ｋｌａｓｓｅｎの米国特許５６２１５４６号ではリュミナンスの多重レベルを識別しないで済ませている。また両方の特許では３種より多いインクを用いて印刷を行う問題については議論がなされていない。
【００１７】
従来の文献ではいずれも上記のような望ましくない欠点を生じるドットの明度のコントラストおよびドット・パターンの問題が同時に考慮されてはいない。
【００１８】
【本発明の目的】
本発明の目的は、二値レベルまたは多重レベルのハーフトーンの色を再現するシステムにおいて望ましくない色密度のずれを回避してカラー画像のハーフトーン化を行う改善された方法を提供することである。
【００１９】
本発明の他の目的は、二値レベルまたは多重レベルでハーフトーン化を行う際ドットの外観が見えることを最低限度に抑制することである。
【００２０】
【本発明の概要】
本発明の上記目的は、特許請求の範囲請求項１記載の特定の特徴をもつ方法によって達成される。本発明の好適具体化例の特定の特徴は従属請求項に記載されている。該方法を実施する装置は請求項１０に記載されている。本発明の他の利点および具体化例は下記の説明および添付図面から明らかになるであろう。
【００２１】
カラー画像の色成分は入力画像の色分離を行った後に得られる画像であり、入力画像の単一の色の情報を表している。３色インク法、例えばシアン、マゼンタ、黄色のインクを使う方法においては、入力画像を三つの別々の画像、即ちシアン・インクに関する画像情報を含むシアンの色成分、および同様にそれぞれマゼンタまたは黄色のインクに関する画像情報を含むマゼンタまたは黄色の色成分に分離する。
【００２２】
カラー画像は色ピクセルを含み、色成分は成分ピクセルを含んでいる。
【００２３】
ｃｍｙｋシステムにおいては、４種の色成分が存在し、４番目の色成分は黒色（ｋ）インクに関する情報によってつくられる。
【００２４】
一般にＫ−インクシステムはＫ個の色成分を含んでいる。
【００２５】
また同じ色度をもつが異なった密度をもつ異なったインク、例えば２種のマゼンタのインクを使用することもできる。各インクの使用に関する情報は別々の色成分と考えることができる。異なった密度をもった２種のグレーのインクを用いてグレースケールの画像を再現する場合でも、各インクは異なった成分を与えると考えることができる。またこれを多重レベルをもつ単一成分と考えることもできる。
【００２６】
対応するピクセルという言葉は、入力画像または再現された画像の空間的に対応する色ピクセルの情報を表す異なった色成分から得られる成分ピクセルを意味している。色成分の画像がすべて例えば或る一つのページ上で同じ分解能および同じ位置をもっている場合には、各カラー成分の各マトリックス中において同じ座標をもった成分ピクセルは対応するピクセルの集合をつくる。他のシステムも可能である。或る一つの異なった分解能の所で一つまたはそれ以上の成分をもつこともできる。例えば黄色の成分が１２×１２ドット／ｍｍ（３００×３００ｄｐｉ）の分解能をもち、他の成分は６００×６００ｄｐｉに対応する２４×２４ドット／ｍｍの分解能をもっていることあり得る。この時黄色の成分の入力ピクセル値は、２４×２４ドット／ｍｍ（６００×６００ｄｐｉ）の分解能をもつ出力画像の４個の出力ピクセルに対する出力ピクセル値を決定する値としての役割をすることができる。
【００２７】
入力ピクセル値という言葉は、量子化器へと送られる入力画像または入力色成分から得られるピクセルの読みの値を意味する。この値は量子化器へ供給される前に修正することができる。
【００２８】
入力ピクセル値は色成分のピクセルまたは色ピクセルのピクセル値、或いはピクセルのスカラー値であることができる。誤差拡散法においては、誤差バッファーからの誤差を加えて入力ピクセル値を修正することができる。幾つかの方法を用い入力ピクセル値をさらに修正し、混乱の元になる人為的な擬似情報を避けることさえできる。
【００２９】
強度レベルと言う言葉は、出力装置によって与えることができる密度レベルを意味する。ピクセルの強度レベルはそのピクセルに対する出力ピクセル値に対応している。二つの密度レベルしか、即ちインクがあるかないかしか再現できないシステムにおいては強度レベルは二値レベル・システムであり、この場合強度は出力値０に対応する極小値および出力値１に対応する極大値をもつことができる。多重レベルシステムにおいては、幾つかの出力ピクセル値に対応して幾つかの出力密度を再現することができる。上記のように、これはインクジェット・システムにおいて液滴の大きさ、液滴の数またはインク密度の変化によって行うことができる。
【００３０】
Ｋ個の色成分または着色剤をもった装置が着色剤ｊに対しＮ_j個の強度レベルを再現でき、ここで１≦ｊ≦Ｋの場合、つくることができる強度レベルの組み合わせの完全な集合によって定義されるＮ₁×Ｎ₂×Ｎ_k個の異なった色を再現することができる。入力ピクセルの色成分から一つの数即ちスカラー値を計算することができる。計算できる可能な値は明度の値（Ｂ）であり、これは各色に対し二つのレベルしかもたないｃｍｙ３インク・システムにおいてはＢ＝３−ｃ−ｍ−ｙで表すことができる。ここでｃ、ｍ、ｙはそれぞれ各色成分のピクセル値である。
【００３１】
インクが沈着した場合の量を表す他のスカラー値Ｉを計算することもできる。ここでＩ＝３−Ｂである。
【００３２】
また、３個のピクセル値の少なくとも一つに基づいて他のスカラー値を計算することもできる。これらのスカラー値は光沢等々のような幾つかのパラメータを表すことができる。
【００３３】
入力画像の各々の色ピクセルに対し或るスカラー値を計算すると、そのスカラー値をピクセル値としてもった新しい画像が得られる。
【００３４】
多重レベル・ハーフトーン化法とは或る画像のレベルの数を減少させる方法を意味する。
【００３５】
連続トーンの画像は、認知できる量子化が行われていない多重レベルを含む画像である。多重レベル・ハーフトーン化法によってその多重レベルの数は少なくなる。二値レベル・ハーフトーン化法とは対照的に、多重レベル・ハーフトーン化法を用いれば、出力値として二つ以上のレベルを得ることができる。多重レベル・ハーフトーン化法によれば、入力ピクセル値を入力画像からの読みとして処理するが、また各ピクセルに対するスカラー値を計算することによって得られる画像をハーフトーン化のアルゴリズムによって処理することもできる。
【００３６】
可能なハーフトーン化法は多重レベル・スクリーニング法または多重レベル誤差拡散法である。
【００３７】
多重レベル誤差拡散法の一例はアルゴリズムがＦｌｏｙｄとＳｔｅｉｎｂｅｒｇによって拡張された多重レベルＦｌｏｙｄ−Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇ誤差拡散法である。ＦＬＯＹＤＲＷおよびＳＴＥＩＮＢＥＲＧＬ、「ＡｎＡｄａｐｔｉｖｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｓｐａｔｉａｌｇｒｅｙｓｃａｌｅ」ＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ１９７５年、ＳｙｍｐｏｓｉｕｍＤｉｇｅｓｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒｓ，３６〜３７頁（１９７５年）参照。このアルゴリズムにおいては画像ピクセルは逐次的に処理される。
【００３８】
誤差拡散法の代わりに用いられ階調レベルの数を減少させる他の方法は多重レベル・スクリーニング法を用いる方法である。
【００３９】
この方法はドットの位置の相関が少ない上記の四面体法に比べて利点がある。変形した色空間および二値レベル案内誤差拡散法を使用する米国特許５６２１５４６号のＫｌａｓｓｅｎの方法とは対照的に、本発明方法では多数のリュミナンス・レベルの間を識別する変形した色空間および多重レベル案内誤差拡散法を使用する必要はない。本発明方法を多重レベル印刷過程および３種より多いインクを用いる印刷に如何にして実装するかを下記に説明する。
【００４０】
【本発明の詳細な説明】
本発明においては、多重明度−ハーフトーン化法は色誤差拡散法に対する案内としての役目をする。この方法は両方とも明度のコントラストおよびドット・パターンの視認性を効率的な方法で処理することができる。
【００４１】
二値レベルｃｍｙ（シアン、マゼンタ、黄色）インクジェット・システムおよび多重レベルｃｍｙシステムを用いる特殊な場合について次に説明する。この方法を用いる一般的な処理法および実施例を下記に説明する。
【００４２】
二値レベルｃｍｙ印刷
二値レベルｃｍｙシステムを出力システムとして使用する場合、電子的なカラー入力画像のピクセルを表すのに限られた着色剤の組み合わせしか使用できないことは明らかである。
【００４３】
− インクが沈着していない。
【００４４】
− １種のインク滴（ｃまたはｍまたはｙ）だけしか沈着していない。
【００４５】
− ２種のインク滴が重ねて印刷される（ｃｍ、ｃｙ、ｍｙ）。
【００４６】
− ３種のインク滴が重ねて印刷される（ｃｍｙ）。
【００４７】
即ち全部で８個の組み合わせ（２³）が可能である。
【００４８】
色空間における明度の方向の重要性は認識されているから、本発明方法において明度が特殊な役割を行うようにすることが有利である。下記の簡単な方法でＲＧＢ空間をｃｍｙ印刷処理に関係付けることができる。
【００４９】
ｒ＝１−ｃ，
ｇ＝１−ｍ，
ｂ＝１−ｙ．
簡単のためｒ，ｇ，ｂ，ｃ，ｍおよびｙは区間［０．０〜１．０］に正規化されていると仮定する。
【００５０】
ｒ，ｇ，ｂ＝０．０はそれぞれ赤、緑、青に対する最低強度を意味する。
【００５１】
ｒ，ｇ，ｂ＝１．０はそれぞれ赤、緑、青に対する最大強度を意味する。
【００５２】
ｃ，ｍ，ｙ＝０．０はそれぞれシアン、マゼンタ、黄色に対する最低強度を意味する。
【００５３】
ｃ，ｍ，ｙ＝１．０はそれぞれシアン、マゼンタ、黄色に対する最大強度を意味する。
【００５４】
図２を参照すれば、明度Ｂは例えばこのｒｇｂ空間においてＢ＝ｒ＋ｇ＋ｂによって表すことができることが分かる。ｃｍｙの３種のインクを用い二値レベル、即ちインクジェット・プリンターに対しては或るピクセル位置において或る特定の色の液滴があるかまたは液滴がないかというシステムにおいて、Ｂは実際に次の４個の量子化レベルをもっている。
【００５５】
ｃｍｙの重ね印刷（＝黒）に対しては０、
ｍｙ，ｃｙ，ｃｍの重ね印刷（＝ｒ，ｇ，ｂ）に対しては１、
ｃ，ｍ，ｙの単一のインク滴に対しては２、
インク滴がない場合は３。
【００５６】
特定のピクセルの所のインク滴の数（Ｉ）はＩ＝３−Ｂであり、Ｉはインクの量を意味し、この場合Ｂは明度を意味することに注目されたい。ＢまたはＩは４個の可能な値をとるから、この明度の成分Ｂをハーフトーン化するために例えば４個のレベルの誤差拡散法を使用することが適切なことが分かった。
【００５７】
第１段階においては、入力のカラー値の明度の値Ｂのハーフトーン化を行う。これによって出力ピクセルに対する明度の値Ｂが決定される。
【００５８】
次のカラーに対するハーフトーン化は着色剤の入力ピクセル値を用いて行われる。カラーのハーフトーン化を行う際、入力カラー値を量子化するための正しい色を選ぶための案内として明度の誤差拡散法の結果を使用することができる。
【００５９】
好ましくは、量子化された色は一つの色に限られる。即ち着色剤の強度レベルの組み合わせはハーフトーン化の過程の得られた明度のレベル、好ましくは明度誤差拡散に対応する明度のレベルをもった組み合わせの部分集合に限定される。即ち：
− 量子化されたＢ値が０に等しい場合、ｃｍｙが印刷される。
【００６０】
− Ｂ＝１の場合、ｍｙ，ｃｙ，ｃｍの間で選択する。
【００６１】
− Ｂ＝２の場合、ｃ，ｍ，ｙの間で選択する。
【００６２】
− Ｂ＝３の場合、ドットを何も印刷しない。
【００６３】
実際に選択される量子化された着色剤のピクセル値は、修正された着色剤のピクセル値２７に最も近い選ばれた部分集合の許容された色の一つであることが好ましい。修正された着色剤のピクセル値は元の着色剤のピクセル値２１＋過去のピクセルからの着色剤の量子化誤差２５の和である。「最も近い」という言葉は好ましくはｒｇｂ空間の中におけるユークリッド距離、或いはｃｍｙ空間におけるその同等物の意味で定義される。このことは、従来法のベクトルの誤差拡散と同じように拡散されることを意味する。本発明による案内誤差拡散法の図式を図３に示す。明度の誤差拡散過程２９は、それが恰も４レベルをもつ単一のグレースケールの画像をハーフトーン化するかのように、色誤差拡散３０とは独立に動作する。明度誤差拡散からの出力３１は色の量子化の段階３２におけるスイッチとして使用される。
【００６４】
これによって明度値のずれを生じることなく出力ピクセルの色値３３が得られる。
【００６５】
次のような数値の例を用い、バイナリーのｃｍｙシステムにおいて画像を処理する場合の誤差拡散ハーフトーン化アルゴリズムを用いる方法を例示する。
【００６６】
− 出発値：
ｃｍｙ_pixel＝（０．２，０．６，０．４）は処理すべきピクセルの入力ピクセル値を与える。
【００６７】
Ｂ_error＝−１は前に処理されたピクセルから移されるべき明度の誤差を表す。
【００６８】
ｃｍｙ_error＝（０．０，−０．２，０．１）は処理されるピクセルに移されるべき色の誤差を与える。
【００６９】
− スカラー値の計算：
ｃｍｙ_pixelから値Ｂ＝３−ｃ−ｍ−ｙを計算してＢ＝３−０．２−０．６−０．４＝１．８を得ることができる。Ｂ_errorを加えると修正された明度のスカラー値Ｂ_mod＝Ｂ＋Ｂ_error＝１．８＋（−０．１）＝１．７が得られる。
【００７０】
− スカラー値の量子化
修正された明度の値Ｂ_modを最も近い明度のレベルまで量子化するとＢ_Q＝２が得られ、残りの誤差２−１．７＝−０．３は明度の量子化器の誤差バッファーを介して次のピクセルへ移される。
【００７１】
− 強度レベルの組み合わせの限定された集合の選択
Ｂ_Q＝２だから、許容される強度レベルの制限された集合Ｂ２は｛（１，１，０），（１，０，１），（０，１，１）｝によってつくられる。
【００７２】
− 制限された集合からの一つの組み合わせの選択
ハーフトーン化のアルゴリズムはこの場合誤差拡散のアルゴリズムでもあるが、それによって次の結果が得られる：
修正された強度ピクセル値は次の通り：
ｃｍｙ_mod＝ｃｍｙ_pixel＋ｃｍｙ_error＝（０．２，０．６，０．４）＋（０．０，−０．２，０．１）＝（０．２，０．４，０．５）。これらの強度値を制限された集合Ｂ２から得られる最も近い可能な組み合わせに対して量子化する。この組み合わせは（０、１、１）であり、後で処理されるべきピクセルへ拡散されるべき誤差として（０．２，−０．６，−０．５）が残される。
【００７３】
多重レベルＣＭＹ印刷
本発明の一具体化例に従えば、上記の方法を多重レベルの色誤差拡散法へ拡張することができる。出力システムがＮ＞２の多重密度Ｄ₀，Ｄ₁，．．．Ｄ_N-1、或いは３種のインク（ｃ，ｍ，ｙ）の各々の液滴の大きさを記録することができ、三つの基本的な色の各々に対しＮ＞２の強度レベルＩ₀，Ｉ₁，．．．Ｉ_N-1が得られると仮定しよう。Ｎ個の密度レベルＤ₀，Ｄ₁，．．．Ｄ_N-1に対してＭ＝１＋３×（Ｎ−１）個の可能なＢ＝ｒ＋ｇ＋ｂの明度値Ｂ_jが存在する。ここでｊ⊂１．．．Ｍである。案内明度ハーフトーン化ではＭ個の強度レベルを用いる。例えば４種の異なったインク密度に対してはＮ＝４、Ｍ＝１０である。図４に描かれているように、３種の色の各々に対するＮ個のレベルはｒｇｂの立方体を（Ｎ−１）³個の下位立方体に分割する。計算回数を減少させまたハーフトーン化の品質を改善するために、ピクセルの量子化する色を、該ピクセルの元の色が存在していた下位立方体の隅に存在する色の一つに制限することが好ましい。
【００７４】
さらに、或るピクセルに対する量子化されたＢ値は明度値の制限３４によってそのピクセルの元のＢ値のすぐ上またはすぐ下の（或いは上にある）ものに制限することが好ましい。この制限３４は１種のインクに対して二つのレベルがある上記の場合にも使用することができる。元の入力値から出力の色に対する他の制限３５を行うことができる。一つの可能な制限は、ドットの分布を一層均一に行うハーフトーン化法によって導入された偏差のために色の偏差が過剰に再現されることを防ぐように、出力される色が入力された色に近くなければならないという制限である。これらの二つの制限は図２の図式において破線で示されている。これらの二つの制限３４、３５を組み合わせると、或る特定のピクセルに対する量子化された色の１色または３色を含む空でない集合が通常得られる。次にこの制限を課するための集合を色のハーフトーン化過程の量子化器に供給することが好ましい。この場合も色の誤差は従来法におけるベクトル誤差拡散と同じ方法で拡散される。得られるレベルの数は各インクに対して同じ必要はない。例として５インク法を考える。この場合１種の黄色のインク（ｙ）；異なった密度ｃ１およびｃ２をもち密度ｃ１の方がｃ２より大きい２種のシアンのインク、異なった密度ｍ１およびｍ２をもち密度ｍ１の方がｍ２より大きい２種のマゼンタのインクを使用する。この例ではインクｃ１およびｃ２、ｍ１およびｍ２は異なったインクの密度を用いてｃおよびｍに多重レベルを与える。上記のように、他の具体化例においては多重レベルはインク滴の大きさの変化またはインク滴の数の変化を用いて再現することができる。
【００７５】
ｃ１とｃ２、またはｍ１とｍ２をと重ねて印刷することはしないと仮定する。するとＮ_yellow＝２、Ｎ_cyan＝３、Ｎ_magenta＝３となる。Ｂ値の数Ｍは図５において点と面とで表されている。この数はＭ＝１＋（Ｎ_yellow−１）＋（Ｎ_cyan−１）＋（Ｎ_magenta−１）＝６である。選択できるＢレベルの集合は次のとおりである。
【００７６】
【数１】

【００７７】
下位立方体の数は（Ｎ_yellow−１）×（Ｎ_cyan−１）×（Ｎ_magenta−１）＝４に等しい。
【００７８】
【数２】

【００７９】
明度値における制限および小立方体によって課せられる制限を組み合わせると１６個の量子化された集合が得られる。
【００８０】
【数３】

【００８１】
これらの量子化された集合はそれぞれ、下位立方体の内部において前以て計算された許容される明度値を考慮すれば、入力ピクセルに対する出力ピクセルの着色剤の値に対して許容された残りの値を含んでいる。
【００８２】
二値レベルのｃｍｙ印刷の４個のＢレベルの集合が各下位立方体の中で繰り返されていることに注目されたい（図６参照）。６個のレベルをもつＢ過程であるため、明度およびインクの割り当てに関しハーフトーンのドットをうまく配置することができる。ｃ１とｃ２の重ね印刷およびｍ１と２との重ね印刷を許せば、Ｎ_yellow＝２、Ｎ_cyan＝４、Ｎ_magenta＝４である。従ってＢ値の数はＭ＝１＋（Ｎ_yellow−１）＋（Ｎ_cyan−１）＋（Ｎ_magenta−１）＝８である。下位立方体の数は（Ｎ_yellow−１）×（Ｎ_cyan−１）×（Ｎ_magenta−１）＝９に等しく、９×４＝３６個の量子化の集合が得られる。
【００８３】
一般的な方法
上記の方法を一般的に記述することができる。
【００８４】
ｋ種のインクまたは原色を用いて画像をつくる過程を考え、各インクＩ_kがＮ_k個の可能な密度レベルをもつとしよう。従ってＩ₁はＮ₁個の可能なレベルをもち、Ｉ₂はＮ₂個の可能なレベルをもつ、等々である。
【００８５】
それぞれＮ₁，．．．Ｎ_k個の強度レベルをもつｋ個の原色Ｉ₁，．．．Ｉ_kに対し、本発明の一具体化例は次のようになる：
− 先ずスカラー値、この場合は明度のレベルを決定する。
【００８６】
明度はＢ＝（Ｎ₁−１−Ｉ₁）＋（Ｎ₂−１−Ｉ₂）＋．．．（Ｎ_k−１−Ｉ_k）である。
【００８７】
− 多重レベル・ハーフトーン化法を用いてスカラー値Ｂを量子化する。Ｂに対する量子化レベルの数はＭ＝１＋（Ｎ₁−１）＋（Ｎ₂−１）＋．．．（Ｎ_k−１）であることが好ましいが、一般的にはｋ＝Ｎ₁＋Ｎ₂＋．．．Ｎ_kの範囲にある。出力ピクセルに対する許される量子化されたＢ値は入力ピクセルの元のＢ値のすぐ上またはすぐ下、或いはその上にある値に制限することがさらに好適である。Ｂ値に適用する誤差拡散法はＭレベル誤差拡散法であり、色誤差拡散法とは独立に動作する。明度に対する誤差拡散の結果を用いて色誤差拡散法の案内を行う。
【００８８】
− この案内はすべての可能な強度レベルの組み合わせの完全な集合の部分集合である強度レベルの組み合わせの一つの集合を選ぶことによって行われる。Ｂ＝ｉ、０≦ｉ≦（Ｎ₁−１）＋（Ｎ₂−１）＋．．．（Ｎ_k−１）に対してはレベルの集合Ｂ_iはＢ＝ｉを与えるすべての可能な組み合わせを含んでいる。
【００８９】
− 計算の数を減少させハーフトーン化の品質を改善するために、余分の出力される色を、元の色が存在する下位ハイパー立方体の隅にある色の一つに限定することによって出力ピクセルの量子化の色を限定する。各ｋ次元の下位ハイパー立方体は２^k個の点を含んでいる。
【００９０】
− ２^k個の点の集合とＢ誤差拡散法で得られる量子化されたＢレベルに等しいＢレベルをもった点の集合との共通集合は空でない。量子化された色はｋ次元の色空間の中において修正されたピクセルの色に最も近い該境界の中における点であると決定されることが好ましい。修正されたピクセルの色は元の入力ピクセルの色＋前に処理されたピクセルから受け取られる色の誤差の和に等しい。拡散させるべき誤差は修正されたピクセルの色と量子化されたピクセルの色と間の差である。この差は各色チャンネルにおいて別々に計算される。
【００９１】
他の例
次に異なった出力システムに関する幾つかの他の例を掲げる。
【００９２】
上記の方法において、多重レベルｃｍｙ出力システムを用いてｃｍｙの重ね印刷すると印刷されたピクセルに対する黒の成分がつくられる。しかし重ね印刷は真の濃い黒色を生じない。より濃い黒をつくる方法はｃ、ｍおよびｙを重ね印刷する代わりに黒のインク滴を用いる方法である。バイナリー・システムにおいては、ｃｍｙを重ね印刷する代わりに専用の黒色のインクを用いる（Ｂ＝０）。この方法を多重レベル印刷に拡張することができる。この場合出力ピクセルに対する黒の値Ｋ＝ｍｉｎ（ｃ，ｍ，ｙ）をとり、ｃ、ｍおよびｙから差し引く。例えば出力ピクセルに対する色の値ｃ＝２，ｍ＝３，ｙ＝４を、色の値ｋ＝２，ｃ＝０，ｍ＝１，ｙ＝２で置き換える。ハーフトーン化の前に画像を４個の面ｃ，ｍ，ｙおよびｋに分離する場合、黒のインクを用いると多くの利点が得られる。ｃｍｙｋに分離された画像のハーフトーン化を下記に説明する。
【００９３】
ＣＭＹＫ画像
１．二値レベルＣＭＹＫ印刷
最も新しい出力システムにおいてはｃｍｙｋに分離された画像として入力画像が与えられる。
【００９４】
上記方法を二値レベルのｃｍｙｋ印刷に拡張する方法は、Ｂをインクの量として説明する方法、即ちＢ＝４−（ｃ＋ｍ＋ｙ＋ｋ）とする方法である。ここでｃ，ｍ，ｙ，ｋは０または１であり、従ってＢは０から最高４までの範囲である。即ち案内Ｂ誤差拡散法は５レベルである。Ｂレベルは次のように設定される：
【００９５】
【数４】

【００９６】
次にＢ値を５レベルの誤差拡散法で量子化する。実際に選ばれた量子化の色またはインクの組み合わせは、ｃｍｙｋ空間におけるユークリッド距離の意味において修正された色値＝（元の色値＋前のピクセルからの色誤差）に最も近い許容された色の一つである。
【００９７】
２．多重レベルＣＭＹＫ印刷
多重レベルｃｍｙｋ印刷に対してＢレベルの数はＭ＝１＋（Ｎ_yellow−１）＋（Ｎ_cyan−１）＋（Ｎ_magent−１）＋（Ｎ_black−１）に等しい。一例として６インク法では次のインクを使用する。
【００９８】
１種の黄色のインク（ｙ）、
異なった密度ｃ１およびｃ２をもち、密度ｃ２がｃ１よりも大きい２種のシアン・インク、
異なった密度ｍ１およびｍ２をもち、密度ｍ２がｍ１よりも大きい２種のマゼンタ・インク、
１種の黒色インク。
【００９９】
この場合も簡単のためにｃ１とｃ２、またはｍ１とｍ２の重ね印刷は許されないと仮定する。
【０１００】
そうするとＮ_yellow＝２、Ｎ_cyan＝３、Ｎ_magent＝３、Ｎ_black＝２。
【０１０１】
Ｂレベルの数はＭ＝７、特定のＢレベルはＢ＝６−（Ｃ＋Ｍ＋Ｙ＋Ｋ）である。
【０１０２】
Ｂレベルの集合は次の通り：
【０１０３】
【数５】

【０１０４】
前の具体化例と同様に、計算の数を減少させハーフトーン化の品質を改善するために、ピクセルの量子化の色を該ピクセルの元の色が存在する下位ハイパー立方体の隅にある色の一つに限定する。４次元の下位ハイパー立方体はそれぞれ２⁴＝１６個の点を含んでいる。さらにピクセルに対する量子化されたＢ値は該ピクセルの元のＢ値の直ぐ上または直ぐ下にある点に限定される。
【０１０５】
下位立方体の数は（Ｎ_yellow−１）×（Ｎ_cyan−１）×（Ｎ_magenta−１）×（Ｎ_black−１）＝１×２×２×１＝４である。
【０１０６】
種々の立方体は次の通り：
【０１０７】
【数６】

【０１０８】
これによって下位ハイパー立方体とＢレベルの集合のすべての可能な組み合わせをつくることにより次のような２０個の量子化集合Ｑ_iが得られる。
【０１０９】
【数７】

【０１１０】
各量子化集合は１、４または６種のいずれかの色を含んでいる。この制限用の量子化集合を色のハーフトーン化法の量子化器に供給する。この場合も色の誤差を通常のベクトル誤差拡散の場合と同じ方法で拡散させる。量子化集合の数は下位ハイパー立方体の数の５倍である。
【０１１１】
ｃ１とｃ２、およびｍ１とｍ２との重ね印刷を許すと、Ｎ_yellow＝２、Ｎ_cyan＝４、Ｎ_magent＝４、Ｎ_black＝２である。
【０１１２】
Ｂレベルの数は１＋（Ｎ_yellow−１）＋（Ｎ_cyan−１）＋（Ｎ_magent−１）＋（Ｎ_black−１）＝９に等しい。
【０１１３】
小立方体の数は（Ｎ_yellow−１）×（Ｎ_cyan−１）×（Ｎ_magenta−１）×（Ｎ_black−１）＝９である。
【０１１４】
従って量子化集合の数は５×９＝４５である。
【０１１５】
インクの全量に対する制限（例えば３００％より多くの量のインクを使用しないという制限）をこの方法に導入してｃｍｙｋの分離を行うことができる。このアルゴリズムの性質からこの制限がピクセル毎に満足されていることが保証される。すべての分離面が独立にハーフトーン化される場合はそうではない。
【０１１６】
６色画像
この分野においてこの方法は６色に分離された画像から出発する。６色法では６種の異なった印刷インク、シアン、マゼンタ、黄色、黒、橙、および緑（ｃ，ｍ，ｙ，ｋ，ｏ，ｇと記す）を使用する。
【０１１７】
明度のレベルの値はＢ＝６−（ｃ＋ｍ＋ｙ＋ｋ＋ｏ＋ｇ）である。このレベルの集合は次の通り：
Ｂ０：すべて６種のインクの重ね印刷。
【０１１８】
Ｂ１：５種のインクの重ね印刷（６個の可能性）。
【０１１９】
Ｂ２：４種のインクの重ね印刷（１５個の可能性）。
【０１２０】
Ｂ３：３種のインクの重ね印刷（２０個の可能性）。
【０１２１】
Ｂ４：２種のインクの重ね印刷（１５個の可能性）。
【０１２２】
Ｂ５：単一インクのドット（６個の可能性）。
【０１２３】
Ｂ６：ドットなし。
【０１２４】
分離された画像のインクの量に関する制限のために、第１のＢレベル、例えばインク３００％の制限に対してはＢ０、Ｂ１およびＢ２を使用しないことがことが好ましい。
【０１２５】
次にＢ値を６レベルの誤差拡散法で量子化する。実際に選ばれた量子化の色またはインクの組み合わせは、６次元のインク空間の中におけるユークリッド距離の意味において修正された色値＝（元の色値＋前のピクセルの色誤差）に最も近い許容された色の一つである。
【０１２６】
多重レベル６色印刷への拡張は多重レベルｃｍｙｋ印刷と同様である。
【０１２７】
２種のシアンおよび２種のマゼンタのインクを用いるｃｍｙｋ画像に対する上記の例は、また真性の６インク法と考えることができ、Ｂ＝６−（ｃ１＋ｃ２＋ｍ１＋ｍ２＋ｙ＋ｋ）で６色画像と同じ方法により処理することができる。
【０１２８】
この方法は、二色画（２種のインクを用いる印刷）から３、４、５、６またはそれ以上のインクを用いる方法に至る任意の多重インク印刷法に対してじっそうすることができる。
【０１２９】
上記のように、異なった密度をもつ２種またはそれ以上のグレースケールのインクを用い多重レベルのグレースケールの画像を忠実に再現することができる。異なった密度をもつインクまたはグレースケールのインクは別の色成分として考えることができる。
【０１３０】
本発明の他の具体化例は入力画像を構成するすべての色成分を使用するわけではなく、その幾つかだけが使用される。例えばｃｍｙｋ画像に対してはこの方法をｃｍｋ成分に適用し、ｙ成分のハーフトーン化は他の色成分とは独立に行われる。
【０１３１】
本発明方法はドットを一層均一に分布させるように工夫された方法と組み合わせると特に利点がある。その一例はＥｓｃｈｂａｃｈの米国特許５５３５０１９号のインプリント（ｉｍｐｒｉｎｔ）機能を使用することである。この方法は，前のドットの配置に依存したインプリント機能と呼ばれる機能で閾値の修正を行うことに基づいている。ドットが光の当たった（ハイライトの）または陰の区域に位置している時はいつでも、将来のピクセルに対して使用される閾値は人為的な虫様欠陥を生じるドットの配列を禁止するように修正される。インプリントは区域的な入力レベルに基づいた閾値レベルを増加または減少させることにより明るい区域および暗い区域における印刷されたスポットを均一に分布させる。白色のピクセルが設定されている場合には閾値を増加させ、黒色のピクセルが設定されている場合には閾値を減少させてそれぞれ他の白色または黒色のピクセルが印刷される機会を減少させる。
【０１３２】
閾値を修正することは修正されたピクセル値を修正することと同等であり、従ってこの方法は多重レベルの場合に拡張することができる。この場合には閾値を設定する代わりに量子化が行われる。ドットの分布をもっと均一にする他の方法はＬｅｖｉｅｎ（米国特許５９１７６１４号）およびＭａｒｃｕ（ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｍａｇｉｎｇ誌、９巻（１）、４６〜５１頁（２０００年））の方法である。この二つの方法はドットの配置に対する距離的な拘束を用いることによって人為的な虫様欠陥を除去する。このアルゴリズムはグレースケールに依存しドット間の距離を強制的に最低にする。ここに述べたこれらの方法の一つを本発明のＢ値多重レベル誤差拡散および色誤差拡散の両方に使用することが特に有利である。しかし両方の段階の一つだけにこれらの方法を使用することもできる。
【０１３３】
本発明方法は二つ以上の色チャンネルをもつ任意の画像に対して使用でき、またインクジェットによる印刷だけに限定されないことは明らかである。本発明方法は異なった原色に対応して画像を異なった色チャンネルに分離する場合常に使用される。これらの原色は減法三原色、例えば特定の色のインクおよびトナーのような印刷時における着色剤；並びに加法三原色、例えばＲＧＢ燐光体のような表示三原色であることができる。従ってカラー画像は色に関する情報をもつ二つ以上の色チャンネルを含む任意の画像を意味するものとする。
【０１３４】
以上本発明の好適具体化例を詳細に説明した。当業界の専門家には添付特許請求の範囲に定義された本発明の範囲を逸脱することなく多くの変更をなし得ることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来法の誤差拡散システム。
【図２】ｃｍｙバイナリー・システムの明度レベル（Ｂ）。
【図３】本発明方法を使用した改善された色誤差拡散回路。
【図４】色立方体をつくる下位立方体。
【図５】２ｃ２ｍｙシステムにおける等リュミナンス面。
【図６】２ｃｍｙシステムにおける等リュミナンス面。
【符号の説明】
２１．入力ピクセル（着色剤）の値
２２．元の（オリジナルの）画像
２４．元のピクセル値
２５．（着色剤の）量子化誤差
２７．修正された入力ピクセル（着色剤）の値
２９．明度誤差拡散法
３０．色誤差拡散法
３１．明度誤差拡散出力
３２．色量子化器
３３．出力ピクセル値
３４．明度値に対する制限
３５．出力色に対する制限

Claims

各々の色ピクセルが空間的に対応する１より大きいＫ個（Ｋ＞１）の成分ピクセルによって表され各成分ピクセルは入力ピクセル値をもっている電子的な画像を、ｊが１≦ｊ≦Ｋの範囲にある成分ピクセルｊに対するＮ_j個の強度レベルを与えそれによってＮ₁×Ｎ₂×．．．Ｎ_k個の強度レベルの組み合わせを規定することができる出力装置の上に再現する方法において、
− 前記各強度レベルの組み合わせについて、組み合わせ中の少なくとも一つの強度レベルの関数である組み合わせの明度を表すスカラー値を計算し、
− 前記各強度レベルの組み合わせを、各強度レベルの組み合わせの明度を表すスカラー値に対応する部分集合に分割し、
− 前記空間的に対応する成分ピクセルの前記入力ピクセル値の少なくとも一つの関数であるスカラー値を各々の色ピクセルに対して計算し、ここで、前記スカラー値は色ピクセルの明度を表し、
− 多重レベル・ハーフトーン化法によって前記スカラー値を量子化して前記色ピクセルに対して量子化されたスカラー値をつくり、ここで前記量子化されたスカラー値は強度レベルの組み合わせの部分集合の明度を表すスカラー値に等しく、量子化されたスカラー値に伴う強度レベルの組み合わせの前記部分集合は許容される強度レベルの組み合わせを規定する、
− 前記ハーフトーン化法のアルゴリズムにより許容された強度レベルの組み合わせの部分集合から、色ピクセルとの差が最小化された一つの組み合わせを選び、
− 選ばれた前記組み合わせを用いて前記出力装置により前記色ピクセルを再現する
段階から成ることを特徴とする方法。
前記色ピクセルの量子化されたスカラー値を得るための多重レベル・ハーフトーン化法のアルゴリズムがスカラー誤差拡散ハーフトーン化法のアルゴリズムである請求項１に記載の方法。
前記許容された強度レベルの組み合わせの部分集合から前記強度レベルの組み合わせを選択するためのハーフトーン化法のアルゴリズムが誤差拡散ハーフトーン化法のアルゴリズムである請求項１または２に記載の方法。