以下,図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し,本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず,特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
図8は,本実施の形態における地紋画像形成装置の構成を示す図である。地紋画像形成装置は,ホストコンピュータ30にインストールされているプリンタドライバプログラム32と,潜像部ディザマトリクス33と,背景部ディザマトリクス34と,カモフラージュ模様データ35と,プリンタ40とで構成される。潜像部ディザマトリクス33と背景部ディザマトリクス34は,プリンタメーカーが,記録媒体を介して,もしくは,インターネット等のネットワーク回線を介して,ユーザに配布するプリンタドライバプログラム32に含まれ,プリンタドライバプログラム32をホストコンピュータにインストールするときに,ホストコンピュータ内の記憶部に保存される。ホストコンピュータ30は,CPUとRAMとアプリケーションプログラム31とを更に有し,アプリケーションプログラム31を実行して文字,イメージ,グラフィックスなどからなる画像データ(印刷文書画像データ)を生成する。
さらに,ホストコンピュータ30は,ユーザからの要求に応答して,プリンタドライバ32を実行してカモフラージュ模様付き地紋データ37を生成する。そして,アプリケーション31が生成した画像データについて,ユーザから印刷要求を受けると,プリンタドライバ32はプリンタ装置40が解釈可能なプリンタ制御言語に基づき,印刷対象の画像データ36の印刷ジョブデータを生成する。もし,ユーザからの印刷要求に,印刷対象の画像データ36に対して地紋データを付加することが含まれていた場合には,プリンタドライバ32は地紋データを生成し,プリントジョブに地紋データ37を含めてプリンタ40のインターフェースIFに送信する。
画像データ36は,例えば,ページ記述言語で記述されたデータ,プリンタの中間コードに展開されたデータ,または画素に展開したRGBのビットマップデータなど様々な形態をとりうる。また,カモフラージュ模様付き地紋データ37は,二値(0または255)のカモフラージュ模様の階調データを地紋の入力階調で補正(または変調)した階調データをディザマトリクス33,34でスクリーニング処理した画像データである。カモフラージュ模様付き地紋データ37は,画素毎に0と1の2値で表現されてもよいし,印刷対象の画像データがRGB各色8ビット階調値で表現される場合には,画素毎にその最大階調値に対応する値255と最小階調値に対応する値0として8ビットで表現してもよい。
一方,プリンタ40は,印刷媒体給紙部,印刷媒体上に画像を形成する印刷実行部,印刷媒体排紙部等からなる印刷エンジン46と,受信した画像データ36と地紋データ37について所定の画像処理を行いさらに印刷エンジン42の制御を行うコントローラ41とを有する。コントローラ41のCPUは,画像形成プログラム42を実行して,受信した画像データ36から画素に展開したビットマップデータを生成する。受信した画像データ36がビットマップデータの形態であればそのビットマップデータがそのまま利用できる。
そして,合成部43が,画像データ36の画素毎に階調値を持つビットマップデータと,地紋データ37のドットデータとを合成する。この合成は,例えば地紋データ37の画像に画像データ36の画像を重ねる処理により行われる。さらに,色変換部44が合成されたRGBのデータをCMYKのデータに色変換し,二値化ユニット45がCMYKのビットマップデータから所定のスクリーンを用いて画素内のドットのデータに変換し,印刷エンジン46に出力する。その結果,印刷エンジン46は,アプリケーションプログラムにより生成された印刷対象の画像とプリンタドライバ32により生成された地紋画像とを合成した画像を印刷媒体上に印刷する。これが地紋の原本である。
あるいは,別の合成方法によれば,画像データ36のRGBビットマップデータと地紋画像画像データを合成する前に,画像データ36のRGBビットマップデータをCMYKのビットマップデータに色変換し,CMYKのいずれかの色のビットマップデータに地紋データ37を合成する。この場合は,地紋データ37を,画素毎のドットON/OFF情報をビットマップデータの最大階調値/最小階調値とし,その地紋データ37を画像データ36のCMYKのうちいずれかの色のビットマップデータに上書きする。例えば,画像データ36が黒色Kの文字データの場合にCMYのいずれかの色のビットマップデータを地紋データ37に変換する。もしくは,画像データ36のいずれかの色のビットマップデータの最小濃度の階調値の画素に地紋データ37を上書きする。
図8の実施の形態では,ホストコンピュータ30のプリンタドライバ32が,地紋画像生成プログラムに対応し,地紋データ37を生成している。ただし,変型例として,プリンタ内で地紋データとカモフラージュ模様データとを生成しそれに基づいて地紋画像を生成してもよい。この場合は,プリンタドライバ32が印刷対象の画像データ36に地紋画像を合成して印刷する指定を含む印刷ジョブデータを生成し,プリンタ40のコントローラ41が地紋画像生成プログラムを実行し,プリンタ40内に記憶された潜像部ディザマトリクスと背景部ディザマトリクスとを使用して,カモフラージュ付き地紋生成が指示された印刷ジョブデータからカモフラージュ模様付き地紋データを生成する。地紋生成用の印刷ジョブデータは,複写時に消失するもしくは再現される文字やパターンの指定,地紋の濃度の指定,カモフラージュ模様の指定など,カモフラージュ模様付き地紋データ生成するために必要な情報を含むデータである。このプリンタ40内での地紋生成処理は,プリンタのCPUが画像生成プログラムを実行することにより実施されてもよいし,ASICなどの専用画像処理生成装置で実行されてもよい。
[地紋生成手順の概略]
以下,本実施の形態における地紋画像生成装置による地紋生成方法の概略について説明する。なお,地紋画像生成装置とは,プリンタドライバ32により地紋画像が生成される場合はホストコンピュータ,画像形成プログラム42により地紋画像が生成される場合にはプリンタ40をいう。本実施の形態では,地紋画像生成装置が,ユーザがデフォルトパターンから選択した潜像マスクパターンまたはユーザが独自に生成した潜像マスクパターンに対応して,潜像部と背景部とからなる地紋画像データを生成する。また,地紋画像データにはカモフラージュ模様が合成される場合もある。
図9は,本実施の形態における地紋データの生成手順を示すフローチャート図である。
まず,地紋画像生成装置は,潜像マスクパターンデータを生成する(S1)。潜像マスクパターンデータは,例えば図1に示した文字「複」の潜像マスクパターン10のデータであり,各画素が潜像部LIか背景部BIかを示すデータ0,1で構成される。そして,地紋画像生成装置は,カモフラージュ模様データを取得する(S2)。あらかじめホストコンピュータ30内のメモリに格納されている複数のカモフラージュ模様データ35から選択されたデータが,カモフラージュ模様データとなる。カモフラージュ模様には,図1で示した低解像度のものから図7で示した高解像度のものなど様々な模様が採用可能である。
本実施の形態でのカモフラージュ模様データは,画素毎の8ビットの階調値データであるが,黒(階調値0)と白(階調値255)の二値のデータである。そして,カモフラージュ模様が黒い部分では地紋のドットは形成されず,白い部分では地紋のドットが形成される。または,カモフラージュ模様データは,二値を超える階調値を有しても良い。つまり,8ビットの階調データからなり階調値0〜255の256階調を有しても良い。
上記のカモフラージュ模様を地紋に合成するために,地紋画像生成装置は,潜像部,背景部の入力階調に基づいて補正カモフラージュ模様階調データを生成する(S3)。潜像部,背景部の入力階調値(0≦In≦255)は,地紋画像の出力濃度に対応するものであり,デフォルトで決められた階調値,もしくは,ユーザが任意に選択した地紋画像の出力濃度に対応する階調値である。一方,カモフラージュ模様は黒(階調値0)と白(階調値255)からなり,黒ではドットoffにされる。よって,カモフラージュ模様の階調値をA(=0,255)とすると,潜像部と背景部の入力階調値Inを考慮した補正カモフラージュ模様の階調値Aiは,次の式(1)により求められる。
Ai=(A/255)×In (1)
カモフラージュ模様付き地紋画像は,潜像部と背景部とからなる地紋画像がカモフラージュ模様の階調値で変調された画像である。言い換えると,カモフラージュ模様の階調値が地紋画像の入力階調値で変調された画像である。上記の手順S3では,この変調処理を行って補正カモフラージュ模様階調値を求める。
なお,カモフラージュ模様を使用しない場合は,カモフラージュ模様の階調値Aを全て白(255)に設定すればよい。その場合のカモフラージュ模様のサイズを1個の画素にすることで,カモフラージュ模様のメモリ容量を最小化することができる。
次に,潜像部マスクパターンに応じて,背景部の画素については,網点線数が高い面積変調(AM)スクリーンまたは誤差拡散や分散ディザマトリクスによる密度変調(FM)スクリーンなどの背景部スクリーン34によるスクリーニング処理を行う(S4)。例えば,補正カモフラージュ模様階調値について,背景部スクリーン34を構成するディザマトリクスを参照して画素のドットonまたはoffを有する画像データを生成する。
さらに,潜像部マスクパターンに応じて,潜像部の画像についても,網点線数が低い面積変調(AM)スクリーンなどの潜像部スクリーン33によるスクリーニング処理を行う(S5)。ただし,潜像部のスクリーニング処理では,網点形成領域に対応するセル内での潜像部の画像の重心位置に,ドット集中させた網点の中心が形成されるような特殊なスクリーニング処理を行う。この特殊なスクリーニング処理については,後に詳述するが,網点線数が低い潜像部で特殊なスクリーニング処理を行うことで,潜像部と背景部の境界部での高濃度強調領域や低濃度強調領域を抑制することができる。さらに,カモフラージュ模様の見栄えを潜像部と背景部とで同等にすることができる。
この潜像部スクリーン33は,低い網点線数のAMスクリーンが好ましく,例えば閾値マトリクス,階調変換マトリクスなどのドット集中型ディザマトリクスである。また,背景部スクリーン34は,潜像部スクリーンより高い網点線数のAMスクリーンが好ましく,例えば閾値マトリクス,階調変換マトリクスなどドット分散型ディザマトリクスである。もしくは,背景部スクリーン34は,誤差拡散法や分散ディザマトリクスによる密度変調(FM)スクリーンでもよい。地紋画像の本来の機能として潜像部と背景部とで複写時に再現される出力濃度が異なる必要があるので,それを実現できるスクリーンであることが求められる。
以上の概略的な処理により,カモフラージュ模様付き地紋データまたはカモフラージュ模様のない地紋データ37を生成することができる。
以下,本実施の形態におけるカモフラージュ模様付き地紋データの生成手順について詳述する。
[潜像部ディザマトリクスと背景部ディザマトリクス]
図10は,本実施の形態における背景部スクリーンと潜像部スクリーンの一例を示す図である。図10には,地紋の背景部BIと潜像部LIの画像を生成するための背景部スクリーンと潜像部スクリーンの一例として,低線数のAMスクリーンと分散形状となる高線数のAMスクリーンのディザマトリクスが示されている。
図10(a)の背景部基本ディザマトリクスDM−BIは,4×4のマトリクスの各要素に閾値1〜8を有するドット分散型ディザマトリクスである。閾値「1」は変位ベクトル(−2,2),(2,2)の位置の要素に割り当てられ,閾値「2」は閾値「1」の要素と離間した位置に配置され,閾値「3〜8」はそれらの間に配置されている。地紋画像の形成工程で,背景部の入力階調値と背景部基本ディザマトリクスDM−BIの各要素の閾値とが比較され,入力階調値が閾値以上であればその画素にドットが形成される。そして,図10(a)の背景部基本ディザマトリクスDM−BIに対しては,入力階調値が「1」に設定され,閾値「1」の黒い画素の位置に第2のドットD2が形成される。その拡大図が図4(a)の背景部BIに示され,背景部BIは微少ドットD2が網点線数212lpiで形成されている。
一方,図10(b)の潜像部基本ディザマトリクスDM−LIは,32×32のマトリクスの各要素の閾値1〜128を有するドット集中型ディザマトリクス,つまりAMスクリーンの一つである。閾値「1」は変位ベクトル(−8,8)(8,8)の位置の要素に割り当てられ,第1のドット(網点)D1の中心位置に対応する。また,閾値「2〜128」は第1のドット(網点)D1の中心位置に対応する閾値「1」の要素から近い順に分配されている。地紋画像の形成工程で,潜像部の入力階調値と潜像部基本ディザマトリクスDM−LIの各要素の閾値が比較され,入力階調値が閾値以上であればその画素にドットが形成される。図10(b)の潜像部基本ディザマトリクスDM−LIに対しては,入力階調値「31」が設定されと,閾値「1〜31」の要素の位置にドットが形成され,大きなドット(網点)D1が形成される。その拡大図が図4(a)の潜像部LIに示され,大きなドットD1が網点線数53lpiで形成されている。
なお,背景部基本ディザマトリクスDM−BIは,潜像部基本ディザマトリクスDM−LIと同様に微少な網点を形成するドット集中型ディザマトリクスであってもよい。ただし,背景部に生成される網点サイズは潜像部の網点サイズよりも小さいことが求められる。
前述のとおり,地紋は,原本において背景部と潜像部の出力濃度を等しくして潜像の隠蔽性を高く保つことが求められている。また,複写物においては背景部と潜像部の出力濃度の違いを大きくし且つ潜像部の出力濃度を高くして,潜像の識別性を高くすることが求められる。大きな第1のドットD1は複写物で消失しにくく,一方,小さな第2のドットD2は複写物で消失しやすい。これにより潜像部と背景部とで複写時の出力濃度が異なる。
しかしながら,図10に示すディザマトリクスDM−BI,DM−LIにより形成される画像は,地紋に使われる低い出力濃度領域,例えば10〜15%の出力濃度領域では,出力濃度の階調数(分解能)に限りがある。背景部の基本ディザマトリクスDM−BIでは,閾値「1」の位置に微少ドットD2が形成されるので,それに対応する出力濃度で背景部が形成される。それに対して,潜像部の形成工程では,背景部の出力濃度と同じ出力濃度を生成できる入力階調値が選択され,その入力階調値と潜像部基本ディザマトリクスDM−LIとの比較により潜像部の画像が形成される。しかし,前述のとおり潜像部LIの出力濃度の階調数(分解能)に限りがあるので,かならずしも背景部の出力濃度と一致する出力濃度を潜像部LIに形成することができない場合がある。
図11は,背景部基本ディザマトリクスDM−BI及び潜像部基本ディザマトリクスDM−LIの入力階調と出力濃度の特性を示す図である。図11に示された特性は,簡単のために,基本ディザマトリクスにおいて入力階調以下の閾値の画素に形成されるドットの数と,プリンタエンジンにより生成される地紋画像の出力濃度とが理想的なリニアな関係にあると仮定している。
地紋画像生成装置が,潜像部ディザマトリクス33として図10(b)に示した潜像部基本ディザマトリクスDM−LIを,背景部ディザマトリクス34として図10(a)に示した背景部基本ディザマトリクスDM−BIを使用した場合,入力階調値とそれに対応する潜像部画像データ及び背景部画像データによる出力濃度の特性は,図11に示されるとおりである。すなわち,背景部の場合は,入力階調値IN=0〜7に対して出力濃度OUTは「0」も含めると8つの出力濃度値をとりうる。つまり,全ての画素がドットoffの紙白から全ての画素がドットonの最大出力濃度までの出力濃度の階調数(または分解能)は8である。そして,図10(a)に示したとおり,背景部では入力階調値IN=1に対して,ディザマトリクスDM−BIの閾値「1」の画素の位置に分散した微少の第2ドットD2の画像になる。それに対して,潜像部の場合は,入力階調値IN=0〜127に対して出力濃度OUTは「0」も含めると128の出力濃度値をとりうる。つまり,紙白から最大出力濃度までの出力濃度の階調数(または分解能)は128である。
しかしながら,背景部で入力階調IN=1に対応する出力濃度は,潜像部で入力階調In=12,13に対応する2つの出力濃度の中間に位置している。そのため,背景部と潜像部とで等しい出力濃度にすることができない。
地紋画像として採用される出力濃度の範囲は,最大出力濃度の10%〜15%である。そして,10〜15%の出力濃度の範囲では,潜像部基本ディザマトリクスにより再現可能な出力濃度の階調数は高々20階調程度である。そのため,潜像部ディザマトリクスの網点線数を低くして潜像部の出力濃度の階調数を多くしたとしても,潜像部の入力階調値を1段階変更することにより調整可能な出力濃度の変化量が一定以上に大きくなるので,潜像部の出力濃度を背景部の出力濃度に高精度に一致させることは困難または不可能である。
さらに,背景部基本ディザマトリクスのサイズを2倍または4倍に大きくして背景部の出力濃度の階調数を増加させて,10〜15%の範囲内で地紋画像の出力濃度変更を可能にした場合も,上記と同様の理由により背景部の出力濃度と潜像部の出力濃度とを高精度に一致させることは困難または不可能である。
図12は,原本における潜像の隠蔽性が悪化した例を示す図である。図12(a)の潜像マスクパターン「複写」について,図12(b)は潜像部の入力階調値を「12」にした場合の地紋画像,図12(c)は潜像部の入力階調値を「13」にした場合の地紋画像を示す。図12(b)では,潜像マスクパターンの出力濃度が背景部より低くなり,潜像「複写」の隠蔽性が低下している。同様に,図12(c)では,潜像マスクパターンの出力濃度が背景部より高くなり,同様に潜像「複写」の隠蔽性が低下している。
そこで,本実施の形態では,背景部ディザマトリクスと潜像部ディザマトリクスについて,図10の基本ディザマトリクスをもとに生成され,入力階調値0〜255に対して出力濃度が例えば0〜15%程度の低濃度領域内で増加する特性をもつディザマトリクスを採用する。
図13,図14は,本実施の形態で採用される潜像部の低濃度領域拡張ディザマトリクス33と背景部の低濃度領域拡張ディザマトリクス34を示す図である。そして,図15は,それら潜像部ディザマトリクス33と背景部ディザマトリクス34の入力階調値に対する出力濃度特性を示す図である。
図10の基本ディザマトリクスDM−BI,DM−LIを十分な階調数になるまでサイズを拡大する。例えば,128×128のマトリクスサイズまで拡大する。ただし,図13,図14には,便宜上32×32のマトリクスサイズが示されている。そして,拡大したディザマトリクスの全ての閾値について,入力階調値の増大に対応してドットを生成させる順に全ての閾値が異なるように分散及び拡散して配置する。これを拡散ディザマトリクスと称する。
次に,拡散ディザマトリクスを使用して複数の入力階調値に対する背景部と潜像部とをプリンタにより印刷し,測色器で出力濃度を測定する。この出力濃度の測定結果を基に入力階調0〜255に対して理想的な出力濃度特性,例えばリニアな特性,になるように閾値を補正する。この補正は,通常行われるスクリーンガンマテーブルのキャリブレーション工程で行われる補正と同様である。この結果,補正拡散ディザマトリクスが生成される。
そして,最後に,最大出力濃度の15%程度が最大値になるように,補正拡散ディザマトリクスの閾値を15/100倍して低濃度領域拡張ディザマトリクス33,34を生成する。つまり,低濃度領域拡張ディザマトリクスによりスクリーニング処理を行えば,入力階調0〜255に対して,出力濃度が最大で15%程度までしか増加しない出力濃度特性を有する。
図13の潜像部の低濃度領域拡張ディザマトリクス33では,変位ベクトル(−8,8),(8,8)の位置の要素(黒の要素)には閾値1〜7が与えられ,それらの周りのグレー(または白)の要素に閾値8〜254が与えられている。つまり,黒とその周りのグレー(または白)の画素は,第1のドットD1の最大サイズに対応する。そして,それ以外の要素には閾値255が与えられている。この場合,入力階調0〜254に対してはそれ以下の閾値の画素にドットが生成されるが,便宜上,入力階調255に対してはその閾値の画素はドットoffに制御される。若しくは,潜像部において入力階調255が禁止される。
よって,潜像部の低濃度領域拡張ディザマトリクス33を使用することにより,潜像部の画像は,入力階調0〜255に対して,第1のドットD1が変位ベクトル(−8,8),(8,8)の位置の要素による最小サイズから,黒とグレー(または白)の要素による最大サイズまで変化する。第1のドットD1が最大サイズでの出力濃度は黒ベタの15%であるので,入力階調0〜255に対して出力濃度は0〜15%と変化する。よって,出力濃度0〜15%の範囲に多くの階調数(254階調)を有する。
図10(b)の潜像部基本ディザマトリクスDM−LIには,最大サイズの第1のドットD1が生成されるグレーの要素には閾値1〜31が与えられている。それに対して,図10の潜像部の低濃度領域拡張ディザマトリクス33には,最大サイズの第1のドットD1が生成されるグレー(または白)の要素には閾値1〜254が与えられている。つまり,出力濃度の階調数(分解能)が格段に多くなっている。よって,濃度調整における分解能が高くなり潜像部の出力濃度を背景部と同じ出力濃度に高精度に調整することができる。
図14の背景部の低濃度領域拡張ディザマトリクス34は,変位ベクトル(−2,2),(2,2)の位置の要素に閾値1〜254が分散して与えられ,それ以外の要素には閾値255が与えられる。この場合も,入力階調0〜254に対してはそれ以下の閾値の要素に対応する画素にドットが生成されるが,便宜上,入力階調255に対してはその閾値の画素はドットoffに制御される。若しくは,背景部において入力階調255が禁止される。
この背景部の低濃度領域拡張ディザマトリクス34を使用すれば,入力階調値0〜255に対して,変位ベクトル(−2,2),(2,2)の位置の画素にのみ微少ドットD2が順次生成し,それ以外の画素にはドットは生成しない。よって,背景部の画像は,網点線数212lpiの位置に分散された微少ドットD2を有するだけであり,それ以上のドットは形成されない。変位ベクトル(−2,2),(2,2)の位置の画素全てに微少ドットD2が生成された時の出力濃度は黒ベタの約12%である。つまり,背景部の低濃度領域拡張ディザマトリクス34は,入力階調0〜255に対して,出力濃度は0〜約12%の範囲内で増減する。その結果,背景部の特性を最も引き出せるような安定した微少ドットの配置が保証される。
図13,図14の低濃度領域拡張ディザマトリクス33,34の入力階調値に対する出力濃度特性が,図15に示されている。上述したとおり,背景部のディザマトリクス34の入力階調値に対する出力濃度特性は,入力階調0〜255に対して出力濃度は0〜約12%の範囲になる。一方,潜像部のディザマトリクス33の入力階調値に対する出力濃度特性は,入力階調0〜255に対して出力濃度は0〜15%の範囲になる。いずれも,キャリブレーションにより入力階調値に対して出力濃度は単純増加のリニアな関係になっている。
以上が,本実施の形態における背景部スクリーンと潜像部スクリーンを構成するディザマトリクス33,34の説明である。
[地紋画像データの生成方法]
以下,本実施の形態における多階調カモフラージュ模様付きの地紋画像データの生成方法について説明する。
図16は,本実施の形態における地紋画像データの生成方法を示すフローチャート図である。プリンタユーザは,ホストコンピュータ30のプリンタドライバ32において,地紋生成メニューを選択し,図16のフローチャートに従って地紋画像データの生成を実行する。まず,ユーザは,地紋の文言を入力する(S10)。例えば,「複写」「コピー」「社外秘」などの文言である。さらに,48ポイントなどの地紋文言のサイズを入力し(S11),40度などの地紋文言の角度を入力し(S12),地紋効果と配置を選択する(S13)。地紋効果とは,文言が白抜きになるか(文言が白,周囲が黒)浮きだしになるか(文言が黒,周囲が白)のいずれかである。白抜きの場合は文言が背景部に周囲が潜像部になり,浮きだしの場合は文言が潜像部に周囲が背景部になる。また,地紋の配置とは,正方配置,斜交配置,反転配置などである。
図17は,地紋効果の例を示す図である。地紋パターン50,51は,文言が「複写」「コピー」でその文言が原本または複写物で浮きだしになる地紋効果の例である。地紋パターン52,53は,同じ文言でその文言が原本または複写物で白抜きになる地紋効果の例である。いずれも文言の角度が40度に設定されている。
図18は,地紋の配置の例を示す図である。いずれも文言が「複写」,角度が40度,地紋効果が浮きだしである。(a)正方配置では,潜像マスクパターンがタイル状に貼り付けられるように地紋画像が生成される。(b)斜交配置では,潜像マスクパターンが改行のたびに所定の位相だけずらして配置される。(c)反転配置では,潜像マスクパターンが改行のたびに上下反転して配置される。
工程S10〜S13によりユーザによる入力または選択が終わると,プリンタドライバ32は潜像マスクパターンを生成する(S14)。潜像マスクパターンの例は,図17に示したとおり,潜像部領域と背景部領域とを区別可能な1ビットデータからなる。
次に,プリンタドライバ32は,地紋画像の入力階調値を設定する(S16)。図13,図14に示した潜像部ディザマトリクス33,背景部ディザマトリクス34を使用する場合は,背景部は入力階調値を最大値の「255」に,潜像部は背景部の出力濃度(黒ベタの12%)と一致する入力階調値In=170が選ばれる。すなわち,背景部では,入力階調値を「255」にすることで背景部ディザマトリクス34(図14)の変位ベクトル(−2,2),(2,2)の位置の黒い画素全てに微少ドットD2が生成される。この時の出力濃度は黒ベタの12%であり,分散された第2の微少ドットが最大限生成されるので,出力濃度が高くなり地紋画像としては最適である。一方,潜像部では,入力階調値In=170にすることで,潜像部ディザマトリクス33(図13)の黒い要素とグレー(または白)の要素に対応する画素で構成される網点領域内に,In=170に対応する数のドットが生成される。その結果,入力階調値In=170に対応するサイズの大ドットD1が形成される。
図15の出力濃度特性に示したとおり,図13,14の潜像部ディザマトリクス33,背景部ディザマトリクス34は,入力階調に対する出力濃度特性が異なっている。つまり,潜像部ディザマトリクスのほうが入力階調に対する出力濃度の傾きが大きい。よって,背景部において最適な出力画像を再生できる入力階調「255」を選択した場合,それと出力濃度が一致する入力階調In=170が潜像部において選択される。
プリンタドライバ32は,ユーザの選択要求に応じて,カモフラージュ模様データを取得する(S17)。ホストコンピュータ内のメモリ,または外付けメモリ内にカモフラージュ模様データが格納されており,ユーザの選択要求に応じて,カモフラージュ模様データを取得する。
さらに,プリンタドライバ32は,ユーザの選択要求に応じて,地紋の色(ブラック,シアン,マゼンタなど)の選択を行う(S18)。地紋の色は,単色であることが望ましい。
以上のユーザによる入力などS10〜S17が終了すると,プリンタドライバ32は地
紋画像生成処理を実行する(S19)。地紋画像生成処理は,図19,20のフローチャ
ートに従って行われる。
図19,20は,本実施の形態における地紋画像生成処理のフローチャート図である。図16の地紋画像生成処理S19が,図19,20のフローチャートに示されている。まず,潜像部及び背景部の入力階調値に基づいてカモフラージュ模様データの階調値を補正して補正カモフラージュ模様データを生成する(S21)。この手順は,図9の手順S3に対応する。すなわち,カモフラージュ模様の階調値をA(0,255)とし,地紋を構成する潜像部と背景部の入力階調をIn(1≦In≦254)とすると,補正カモフラージュ模様の階調値Aiは,前述の式(1)により演算される。カモフラージュ模様を使用しない場合は,カモフラージュ模様の階調値を「255」に設定することで,前述の式(1)の演算により補正カモフラージュ模様階調値は,入力階調値Inと等しくなる。
図16の地紋画像の入力階調値を設定する工程S16で,背景部では入力階調を「255」に設定し,潜像部では入力階調をIn=170と設定した。このように背景部と潜像部とで異なる入力階調を設定した場合,上記式(1)による補正カモフラージュ模様階調データの演算で,潜像マスクパターンに応じて,潜像部と背景部とで変調すべき入力階調Inを異ならせることが必要になる。この理由は,図15に示したとおり,潜像部ディザマトリクス33と背景部ディザマトリクス34とが異なる出力濃度特性を有することに起因する。
そこで,本実施の形態では,演算を簡単化するために,潜像部と背景部の両方で入力階調をIn=170に共通化する。ただし,背景部ディザマトリクス34を入力階調In=170で最大出力濃度(12%)になるように正規化し(例えば図22),正規化された背景部ディザマトリクスを参照してスクリーニング処理を行う。
もしくは,後述する実施の形態の変形例(図37)で説明するように,潜像部と背景部の両方で入力階調を取りうる階調値の最大値(例えば255)にし,但し,潜像部ディザマトリクス33を入力階調値「255」で入力階調値In=170に対応する出力濃度(12%)になるように正規化する。つまり,図13,15の潜像部ディザマトリクス33の入力階調値0〜170とその出力濃度の特性が,入力階調値0〜255に正規化される。
以下は,入力階調In=170に設定した場合について説明する。工程S21で,入力階調In=170について式(1)に基づき補正カモフラージュ模様の階調値データが演算される。そして,プリンタドライバ32は,図14,15の背景部ディザマトリクス34を正規化して正規化背景部ディザマトリクスを生成する(S22)。
図21は,正規化背景部ディザマトリクス34Nを示す図である。図14の背景部ディザマトリクス34の変位ベクトル(−2,2),(2,2)の位置の黒い要素の閾値0〜245を,以下の式(2)により新たな閾値0〜170(=In)に正規化する。
正規化閾値=(閾値/254)×In (2)
よって,図21の正規化背景部ディザマトリクス34Nでは,黒い要素の閾値は0〜170に置き換えられ,入力階調値が「170」の時に全ての黒い要素に対応する画素にドットが形成され最大出力濃度(黒ベタの12%)になる。
図22は,正規化背景部ディザマトリクスと正規化前の背景部ディザマトリクスと潜像部ディザマトリクスの入力・出力濃度特性を示す図である。背景部ディザマトリクス34と潜像部ディザマトリクス33の出力濃度特性は,図15と同じである。前述の例では,背景部では変位ベクトル上の要素に対応する画素全てにドットを生成する入力階調「255」が採用され,潜像部ではそれと同じ出力濃度を再生できる入力階調値In=170が採用された。そこで,背景部でも入力階調値In=170を採用するために,背景部ディザマトリクス34を入力階調In=170で正規化して,図22中の破線の特性34Nに示される正規化背景部ディザマトリクス34Nを生成する。上記式(2)による演算により正規化背景ディザマトリクス34Nは簡単に生成することができる。
エンジンの経年変化に応じて,潜像部の入力階調値Inが変動する場合がある。よって,変同時の入力階調値Inを使用して正規化背景ディザマトリクス34Nを生成することで,経年変化を吸収することができる。
図19,20に戻り,補正カモフラージュ模様階調データについて,潜像マスクパター
ンに応じて,潜像部ディザマトリクス33または正規化背景部ディザマトリクス34Nを
参照して,スクリーニング処理し,カモフラージュ模様付き地紋画像データを生成する(
S23〜S41)。このカモフラージュ模様付き地紋画像データは,画素毎にドット有りまたはドットなしを示す画像データである。また,スクリーニング処理は,潜像部ディザマトリクス33の網点生成領域を画定するセル毎に行う。
図13の潜像部ディザマトリクス33は,2つの変位ベクトル(8,8),(−8,8)の黒い要素を中心(網点中心)として,重なり合わない8つのセルCELLで構成されている。そして,各セルCELLに網点である大ドットD1が形成される。図13の潜像部ディザマトリクス33に示されているセルCELLは,潜像部ディザマトリクス33の左上の要素を原点(0,0)とした場合,D1で示す黒の要素の(0,0),(16,0),(8,8),(8,24),(0,16),(16,16),(8,24),(24,24)の座標位置を中心とするそれぞれ128要素からなる8つの菱形領域である。図24の潜像マスクパターン10を示すマトリクス内にセル領域A〜Hが示されている。A〜H以外の領域は隣接するディザマトリクス側の領域と共にセルを形成する。また,図21の正規化背景部ディザマトリクス34NにもセルCELLが示されている。
図23は,図19,20の地紋画像生成処理を説明する図である。図23(A)には,A4の印刷サイズ60に複数の潜像マスクパターン10が正方配置された地紋画像が示されている。A4サイズの場合は,横方向に4720ドットの画素数,縦方向に6776ドットの画素数になる。図23(B)は,図23(A)の左上の潜像マスクパターン10と,タイル状に配置されたカモフラージュ模様12との位置関係が示されている。潜像マスクパターン10は横方向に2030ドットの画素数,縦方向に2030ドットの画素数を有する正方形のパターンである。それに対して,図23(C)に示されるとおり,カモフラージュ模様12は横方向に215ドット,縦方向に215ドットの画素数を有する正方形パターンである。
図23(D)は,図23(C)の左上端部領域を拡大したものである。潜像部ディザマトリクス33−4及び背景部ディザマトリクス34−5は,共に,32セル×32セルのマトリクスであり,左上から順番にタイル状に貼り付けるように画素に対応させる。ただし,潜像部のスクリーニング処理では,後に詳述するとおり,潜像部ディザマトリクスをセル内の重心位置にディザマトリクスの網点中心が重なるようにシフトさせて対応付けられる。
そして,プリンタドライバは,補正カモフラージュ模様の階調値と,ディザマトリクス33−4,34−5の閾値とを比較し,階調値が閾値以上であれば画素ドットON,階調値が閾値未満であれば画素ドットOFFにする。ただし,補正カモフラージュ模様の階調値は0〜254までしか取りえないように設定されている。若しくは,入力階調値が255の場合は一律画素ドットOFFにする。比較対象のディザマトリクスは,潜像マスクパターンの黒または白に対応して選択される。
本実施の形態における地紋画像生成処理は,セル毎に(S23,S40,S41),背景部のスクリーニング処理(図19のS25〜S28)と,潜像部のスクリーニング処理(図20のS30〜S39)とを含み,それぞれのスクリーニング処理は異なっている。そこで,最初に初期値としてセルNo=0に設定される(S23)。
[背景部のスクリーニング処理]
図19に示した背景部のスクリーニング処理について説明する。まず,画素(i,j)で潜像マスクパターンが黒でないなら(S24のNO)その画素は背景部であるので,補正カモフラージュ模様階調値Inと正規化背景部ディザマトリクス34Nの対応する要素の閾値とが比較される(S25)。補正階調値Aiが閾値以上の場合は地紋画像データ(i,j)はドットONになり(S26),補正階調値Aiが閾値未満の場合は地紋画像データ(i,j)はドットOFFになる(S27)。一方,潜像部マスクパターンが黒なら(S24のYES)潜像部であるのでこの時点では何もしない。上記の処理がセル内の全ての画素について行われ(S28),セル内の背景部の各画素がドットONかOFFにされる。
以上の処理により,セル内の背景部では補正カモフラージュ模様階調値Aiに対応した数の第2のドットが変位ベクトル(−2,2),(2,2)の位置の黒い要素に対応する画素に生成される。
[潜像部のスクリーニング処理]
次に,図20のフローチャートに沿って,セル内の潜像部のスクリーニング処理が行われる。潜像部のスクリーニング処理は,背景部より複雑であるので,具体例を示しながら説明する。また,潜像部のスクリーニング処理は,特許文献WO2005/109851号公報に記載された処理と類似する。
図24は,潜像マスクパターンの一例を示す図である。32×32のマトリクス内に潜像マスクパターン10が形成されている。パターン10Aの内側が潜像部,パターン10Aの外側が背景部に対応する。よって,潜像マスクパターンのマトリクスデータは,32×32マトリクスの各画素に「0」(潜像部)または「1」(背景部)の1ビットを有する。また,潜像部マスクパターン10には,8つのセルA〜Hが示されている。
図25は,補正カモフラージュ模様階調値データAiを示す図である。理解を容易にするために,32×32マトリクスの各要素に階調値Aiが書き込まれている。この具体例は,カモフラージュ模様を利用しない例であり,よって,式(1)により補正カモフラージュ模様階調値Aiは,入力階調値In=170と等しくなる。
図20のフローチャートに戻り,最初に,潜像部画像についてセル内の重心位置の演算が行われる(S30)。セル内の重心座標(X(重心),Y(重心I))は,以下の式(3),(4)により演算される。ここで,「画素の階調値」「セル内の階調値」は,潜像マスクパターンが示す潜像部の画素については補正カモフラージュ模様階調値Aiを,背景部の画素については階調値0を与える。
X(重心)=Σ{(各画素のX座標)×(各画素の階調値)}/セル内の階調値の合計 (3)
Y(重心)=Σ{(各画素のY座標)×(各画素の階調値)}/セル内の階調値の合計 (4)
図25の例では,セルCELL(C)内の潜像部の画像の重心Gの座標は,(2.7,2.5)になる。
次に,セル内の平均入力階調値を演算する(S31)。この演算は以下の式(5)による。ここで,「画素の階調値」は,潜像マスクパターンが示す潜像部の画素については補正カモフラージュ模様階調値Aiを,背景部の画素については階調値0を与える。セル内の要素数は128である。
平均入力階調値=Σ(各画素の階調値)/セル内の要素数 (5)
図25の補正カモフラージュ模様階調値Aiにおいて,セルCELL(C)を具体例として説明すると,セルCELL(C)内の潜像部(潜像マスクパターン10A)を示すグレーの要素は46個であり,各要素の階調値Aiが170であるので,平均入力階調値は,上記式(5)により46×170/128=61.09となる。
次に,上記平均入力階調値「61.09」をセル内の全画素に入力した場合を仮定し,平均入力階調値と潜像部ディザマトリクス33の閾値とを比較して発生するドット数をカウントする。このドット数がそのセル内の潜像部で発生すべきドット数の上限値を示す理想出力ドット数になる(S32)。なぜなら,平均入力階調値は,そのセル内の潜像部での出力濃度に対応しているからである。
図26は,理想出力ドット数のカウント処理を説明する図である。セルCELL(C)内の各画素は平均入力階調値「61」になっている。そして,潜像部ディザマトリクス33の中心の要素をセルCELL(C)の中心の画素に対応付けて,潜像部ディザマトリクス33の閾値と平均入力階調値「61」とを比較すると,平均入力階調値≧潜像部ディザマトリクス閾値を満たす理想出力ドット数は,8個になる。
次に,重心Gの位置に潜像部ディザマトリクス33の網点中心要素が一致するように潜像部ディザマトリクス33をシフトし(S33),補正カモフラージュ模様階調値Aiと潜像部ディザマトリクス33の閾値とを比較し(S34,S35),Ai≧閾値の画素にはドットon(S36),Ai<閾値の画素にはドットoff(S37)のスクリーニング処理を,発生するドット数が理想出力ドット数(=8)に達するか(S38のYES),セル内の画素が終了するか(S39のYES)のいずれかを満たすまで繰り返す。
なお,ここで重心Gの位置に潜像部ディザマトリクス33の網点中心要素が一致するように潜像部ディザマトリクス33をシフトすることとしたが,セル内の潜像画像においてセルの中心からずれた位置に潜像部ディザマトリクス33の網点中心要素が一致するようにシフトしてもよい。
すなわち,図25に示すとおり,セルCELL(C)内の潜像部の重心Gと潜像部ディザマトリクス33の網点中心要素とを対応付けて,網点中心(重心)から近い順に,補正カモフラージュ模様階調値Ai=170と潜像部ディザマトリクス33の閾値とを比較する。そして,Ai≧閾値の画素にはドットを発生させる。但し,セル内で発生するドット数は,理想出力ドット数を上限とする。
上記の潜像部でのスクリーニング処理は,次のメリットを有する。第1に,セル内の潜像部での入力階調値の平均を求めて理想出力ドット数を求め,ディザマトリクスの網点中心要素を潜像部画像の重心位置にシフトさせて,理想出力ドット数を上限としてドットを発生させているので,潜像部の濃度が確実に再現される。第2に,ディザマトリクスの網点中心要素を重心位置にシフトさせているので,セル内の潜像部の重心位置に集中したドット(第1のドットD1)を生成することができ,潜像部の第1ドットD1と背景部の第2ドットD2ドットとが結合することがない。第3に,網点中心要素を重心位置にシフトさせているので,背景部やドットoffのカモフラージュ模様がセルの中心領域を占有していても,セル内の潜像部内にドットを発生させることができ,背景部との境界に低濃度強調領域が生成されることはない。
そして,背景部のスクリーニング処理(図19のS25〜S28)と,潜像部のスクリーニング処理(図20のS30〜S39)とが,全てのセルについて終了するまで繰り返される(S40)。
生成された地紋画像データと印刷対象の画像データ36の合成は以下の通りである。
印刷対象の画像データが,RGBの階調値を持つRGBビットマップデータからプリンタの色であるCMYKビットマップデータに変換された後,印刷対象の画像データのCMYKビットマップデータのうち,ユーザが指定した地紋の色(本実施例では,シアン,マゼンタ,ブラックのいずれか。)のビットマップデータに対して地紋画像が合成される。
この合成方法は,まず,地紋画像のドットONのデータを上記ビットマップデータの最大濃度に対応する階調値に変換し,ドットOFFのデータを上記ビットマップデータの最小濃度「0」に対応する階調値に変換する。プリンタ内で画素毎のRGBの値が各色8ビットの階調値の場合には,最大濃度に対応する階調値は「255」,最小濃度に対応する階調値は「0」となる。そして,この最大階調値もしくは最小階調値に変換された地紋画像データに,印刷対象の画像データの地紋指定色のビットマップデータで階調値「0」よりも大きい階調値を持つ画素の階調データを上書きする。これにより,印刷対象の画像の階調値「0」の画素には地紋画像が形成され,それ以外の画素には印刷対象画像が形成される。
あるいは,別の合成方法は,印刷対象の画像データの地紋指定色のビットマップデータに地紋画像データを上書きする。たとえば,印刷対象画像データが黒色の文字を形成するデータの場合,CMYのビットマップデータは全ての画素で階調値「0」になっている。したがって,CMYのうち地紋指定色のビットマップデータは印刷対象画像データとしての情報を有していないので,その色のビットマップデータが全て地紋画像データに置き換えられる。
合成方法は上記の上書きに限定されず,印刷対象の画像データの各画素毎の画像種別(テキスト,イメージ,グラフィックなど)と階調値とに基づき,印刷対象の画像と地紋画像とを所定の割合でブレンディング処理するようにしてもよい。さらに,地紋指定色のビットマップデータのうち,CMYKいずれも印刷対象のデータの階調値が「0」,つまり印刷対象画像データで印刷媒体上に画像が形成されない部分にのみ,地紋データを上書きするようにしてもよい。
合成された画像データは,通常のプリンタの2値化処理(スクリーン処理)を経て,印刷媒体に印刷される。
合成された画像データのうち,地紋画像のみからなる部分は,最大濃度階調値と最小階調値からなる階調値を持つ画素で構成されることになるので,スクリーン処理の閾値マトリクスがどのようなものであろうと,スクリーン処理後も最高濃度「255」の部分はその濃度値が保存されるように階調変換され,最小濃度「0」の部分は濃度が「0」となるように階調変換される。その結果,地紋生成処理で生成した地紋画像が印刷媒体上に印刷される。
[カモフラージュ模様なし地紋画像例]
図27は,本実施の形態のスクリーニング処理により生成された地紋画像例を示す図である。図19の処理S24〜S28により,背景部BIには分散された高い網点線数のドットD2が生成され,図20の処理により,潜像部LIには各セル内に低い網点線数の大きなドットD1が生成される。一点鎖線の円内の潜像部LIには,セル毎に,セル内の潜像画像の重心位置に,且つ,セル内の潜像画像の出力濃度に対応したサイズの大ドットD1が再現される。その結果,セルF内にはセルの中心に入力階調値170に対応したサイズ(19ドット)の大ドットD1(F)が生成され,その周りのセルC,D,E,G,H内にはそれより小さい大ドットD1(C),D1(D),D1(E),D1(G),D1(H)がセルの中心からずれた位置(重心位置)に生成されている。しかし,これらの大ドットにより,潜像LIの形状がより潜像マスクパターンに近い形になっている。
図28は,潜像部と背景部を共にディザマトリクス33,34Nを参照した一般的なスクリーニング処理により生成された地紋画像例を示す図である。つまり,全てセルでセルの中心画素と潜像部ディザマトリクスの網点中心要素とを対応させてスクリーニング処理した結果である。図27と比較すると明らかなとおり,図28では,セルC,D,G,Hに生成されたドットD1(C),D1(D),D1(G),D1(H)は,図27のそれより小さく,且つ背景部BIとの境界近くに形成されている。また,セルEには大ドットD1は発生していない。その結果,境界領域で,背景部BIの小ドットD2と潜像部の大ドットD1とが結合して高濃度強調領域(セルC,D,G,H)が形成されたり,大ドットD1が発生せず低濃度強調領域(セルE)が形成されたりしている。
[カモフラージュ模様付き地紋画像例]
図29は,カモフラージュ模様の一例を示す図である。この例は横方向に延びる2つの帯からなるカモフラージュ模様CAMである。黒の部分は地紋のドットがoffになる。
図30は,補正カモフラージュ模様階調値を示す図であり,図25に対応する図である。図29のカモフラージュ模様を反映させて補正カモフラージュ模様階調値Aiを求めると,カモフラージュ模様CAMの領域はAi=0になり,それ以外の領域はAi=In=170になる。図30には,32×32のマトリクス内に,セルCELLと潜像マスクパターン10Aと補正カモフラージュ模様階調値との関係が示されている。
そして,背景部の領域では正規化背景部ディザマトリクス34Nにしたがい,網点中心位置に小ドットD2が形成される。また,潜像部の領域では,図20に示した手順に従って,セル内の潜像部の重心位置を求め,平均入力階調値を演算し,理想出力ドット数をカウントし,重心位置Gに潜像部ディザマトリクスの網点中心をシフトし,補正カモフラージュ模様階調値とシフトした潜像部ディザマトリクスの閾値とを比較し,画素のドットon,offを判定する。
図31は,図30の補正カモフラージュ模様閾値について本実施の形態のスクリーニング処理により生成された地紋画像例を示す図である。
まず,セルAでは,全ての画素を背景部としてスクリーニングする。ここで背景部のディザマトリクスの閾値は図21,22に示すように入力階調値で正規化されているため,結果的には背景部の網点中心のみにドットD2が生成される。
続いてセルBでは,潜像部の領域があるが,カモフラージュ模様のために潜像部の補正カモフラージュ模様階調値は「0」になっているので,背景部のみにドットD2が発生する。
次にセルCでは,背景部と潜像部に補正カモフラージュ模様階調値が発生しており,背景部に関してはセルA,Bと同様の処理となる。一方,潜像部に関しては,重心位置はX重心=1.1,Y重心=4.6であり,さらに平均入力階調値は29となる。そこで,図13の潜像部ディザマトリクス33の閾値と平均入力階調値「29」とを比較すると,発生すべき理想出力ドット数は「4」ドットになる。そこで,重心位置に潜像部ディザマトリクスを移動し,入力階調を170として重心から近い画素の順にスクリーニング処理すると,中心,下,右,左の4つの画素のドットをOnとして理想出力ドット数「4」に達して処理は終了する。つまり,セルCELL(C)内には潜像部LIの中に4つの画素ドットからなる大ドットD1(C)が発生する。
同様にセルDでも背景部と潜像部を示した位置に補正階調値が発生している。特に潜像部については,X重心=-1.0,Y重心=4.6,平均入力階調値が31と,理想出力ドット数は「4」ドットになる。よって,重心位置に対して中心,下,右,左の4つの画素のドットをOnとして理想出力ドット数に達して処理を終了する。その結果,セルD内の潜像部LIには4つの画素ドットからなる大ドットD1(D)が発生する。
同様にセルEでも背景部と潜像部を示した位置に補正階調値が発生している。特に潜像部については,X重心=6.7,Y重心=0,平均入力階調値が9.3,理想出力ドット数は「2」ドットになる。よって,重心位置に対して中心,下の2つの画素のドットをOnとして理想出力ドット数に達して処理を終了する。その結果,セルE内の潜像部LIには2つの画素ドットからなる大ドットD1(E)が発生する。
次に,セルFでは潜像部のみに補正階調値が発生している。ここではX重心=0.2,Y重心=0,平均入力階調値が154,理想出力ドット数は「19」ドットである。よって,重心位置を中心として19画素のドットをOnとして理想出力ドット数に達して処理を終了する。その結果,セルF内の潜像部LIには19つの画素ドットからなる大ドットD1(F)が発生する。
セルGでも背景部と潜像部を示した位置に補正階調値が発生している。特に潜像部については,X重心=1.0,Y重心=-5.0,平均入力階調値が31,理想出力ドットは「4」ドットである。よって,重心位置に対して中心,下,右,左の4つの画素のドットをOnとして理想出力ドット数に達して処理を終了する。その結果,セルG内の潜像部LIには4つの画素ドットからなる大ドットD1(G)が発生する。
最後にセルHでも背景部と潜像部の位置に補正階調値が発生している。特に潜像部については,X重心=-1.0,Y重心=-5.0,平均入力階調値が31,理想出力ドットは「4」ドットになる。よって,重心位置に対して中心,下,右,左の4つの画素のドットをOnとして理想出力ドット数に達して処理を終了する。その結果,セルH内の潜像部LIには4つの画素ドットからなる大ドットD1(H)が発生する。
図31に示されるとおり,円形の潜像部LIであってカモフラージュ模様のドットoffの領域CAMを除く領域には,第1のドットD1が生成される。特に,セルC,D,E,G,HにもセルFの第1のドットD1よりは小さいが大ドットD1が生成されている。
図32は,図30の補正カモフラージュ模様閾値について潜像部と背景部を共にディザマトリクス33,34Nを参照した一般的なスクリーニング処理により生成された地紋画像例を示す図である。図31と図32とを比較すると,図32では,潜像部LIを示す円形の内のセルC,D,E,G,H内には,大ドットD1は発生していない。セルF内のみ大ドットD1が生成している。よって,図32では,潜像部と背景部の境界部分に空間が生じ,その空間は濃度が低く(白く)強調される。一方,本実施の形態による図31では,そのような濃度が低い空間は発生せず,潜像部LIの形状が忠実に再現されている。
[その他の地紋画像例]
図33は,カモフラージュ模様なしの地紋画像例について本実施の形態の作用効果を示す図である。図33(A)は一般的なスクリーニング処理により生成された地紋画像,図33(B)は本実施の形態のスクリーニング処理により生成された地紋画像である。それぞれセルCELL1,2において,背景部BIと潜像部LIとが図示されるように位置している。一般的な処理(A)では,セルCELL1内の背景部BIには小ドットD2が形成され,潜像部LIには大ドットD1(1)が形成されているが,大ドットD1(1)は,セルCELL2内の大ドットD1(2)の右下一部分に対応し,背景部BI内の小ドットD2と結合している。一方,本実施の形態の処理(B)では,セルCELL1内の背景部BIには小ドットD2が形成され,潜像部LIには背景部BIから離れた位置に大ドットD1(1)が形成される。つまり,潜像部ディザマトリクスの網点中心が潜像部LIの重心位置にシフトされているので,大ドットD1(1)が背景部BIの小ドットD2と結合することはない。さらに,大ドットD1(1)は,セルCELL1内の潜像部LIの出力濃度に対応するサイズになっている。
図34は,カモフラージュ模様なしの地紋画像例について本実施の形態の作用効果を示す図である。図34(A)は一般的なスクリーニング処理により生成された地紋画像,図34(B)は本実施の形態のスクリーニング処理により生成された地紋画像である。この例では,セルCELL1内の背景部BIの領域が図33より大きい。
そのため,図34(A)の一般的処理の例では,セルCELL1内の背景部BIが大ドットD1が形成されるべき領域を占有しているので,セルCELL1内には潜像部LIの大ドットは生成されない。そのため,低濃度が強調された領域100が背景部BIと潜像部LIとの境界に形成される。一方,図34(B)の本実施の形態の処理の例では,セルCELL1内の潜像部LIの領域に,比較的小さい大ドットD1(1)が形成されている。つまり,低濃度が強調された領域は形成されない。
図35は,カモフラージュ模様ありの地紋画像例について本実施の形態の作用効果を示す図である。(A)が一般的処理により生成される地紋画像,(B)が本実施の形態の処理により生成される地紋画像である。また,この例では,セルCELL1,2,3は全て潜像領域であり,セルCELL1,2の一部にドットoffのカモフラージュ模様CAMが位置している。
(A)の一般的処理の場合は,セルCELL1においてカモフラージュ模様CAMの外側に部分的な大ドットD1(1)が生成され,セルCELL2には生成されず,セルCELL3に大ドットd1(3)が生成される。つまり,セルCELL2,3に低濃度強調領域102が形成されている。
一方,(B)の本実施の形態の場合は,セルCELL1においてカモフラージュ模様CAMの外側にその模様から離間した位置に比較的小さい大ドットD1(1)が生成される。さらに,セルCELL2においてもカモフラージュ模様CAMの外側に比較的小さい大ドットD1(2)が生成される。このように,本実施の形態(B)では,潜像部では重心位置に潜像ディザマトリクスの網点中心が対応するようにシフトしてドットを形成しているので,ドットD1(1),D1(2)が形成され,カモフラージュ模様CAMの形状を忠実に再現するように大ドットD1が生成され,低濃度強調領域も形成されない。
図36は,カモフラージュ模様ありの地紋画像例について本実施の形態の作用効果を示す図である。この例では,セルCELL1内に背景部BIと潜像部LIの境界と,ドットoffのカモフラージュ模様CAMが位置している。(A)の一般的処理の場合は,セルCELL1においてカモフラージュ模様CAMが大ドットが形成されるべき領域(破線の矩形領域)を占有しているため,大ドットが形成されず,低濃度強調領域104が形成されている。一方,(B)の本実施の形態の処理の場合は,セルCELL1内に比較的小さい大ドットD1(1)が形成される。そのため,低濃度強調領域は形成されず,カモフラージュ模様CAMがより忠実に再現される。
[変型例]
図37は,本実施の形態の変型例における背景部ディザマトリクスと正規化潜像部ディザマトリクスの入力・出力濃度特性を示す図である。前述の実施の形態では,図21に示した正規化背景部ディザマトリクス34Nと図13に示した潜像部ディザマトリクス33とを参照してスクリーン処理を行った。図37の変型例では,背景部ディザマトリクス34は図14と同じであるが,潜像部ディザマトリクスは,入力階調値「170」に対する出力濃度(12%)が最大入力階調値「255」になるように正規化した正規化潜像部ディザマトリクス33Nを使用する。
正規化の演算式は,以下の式(6)(7)の通りである。
正規化閾値=(閾値/In)×254 (1≦閾値≦In) (6)
正規化閾値=255 (if In<閾値) (7)
すなわち,図13の潜像部ディザマトリクス33内の閾値1〜In(=170)は,正規化閾値1〜254に変換され,閾値In〜254は正規化閾値「255」に変換される。これにより,階調値Aiに対して出力濃度が0〜12%の範囲の画像データを生成することになる。
図37の背景部ディザマトリクス34と正規化潜像部ディザマトリクス33Nを使用する場合は,地紋画像の入力階調値InはIn=255に設定される。つまり,地紋画像は背景部と潜像部が共に出力濃度12%になる。その結果,前述の式(1)は,In=255では
Ai=(A/255)×In=A
となり,補正後のカモフラージュ模様の階調値Aiは補正前のカモフラージュ模様の階調値Aと等しくなる。
つまり,補正カモフラージュ模様の階調値を演算する工程(図9のS3,図19のS21)が不要になる。そして,補正後のカモフラージュ模様の階調値Aiは最大の階調レンジ0〜255のいずれかになる。よって,カモフラージュ模様の多階調表現を最大限に生かすことができる。
ただし,潜像部ディザマトリクス33Nと背景部ディザマトリクス34とで,入力階調値の取りうる範囲0〜255に対する出力濃度特性が一致していて,地紋画像の潜像部及び背景部の入力階調値Inが潜像部ディザマトリクスと背景部ディザマトリクスの入力階調値の取りうる範囲内で最大の入力階調値「255」であることが必要になる。逆に言えば,潜像部と背景部のディザマトリクスを上記のように最大入力階調値In=255で最適な出力濃度になるように設計しておけば,カモフラージュ模様の階調値(0または255)について潜像マスクパターンに応じてそれらディザマトリクスを参照するハーフトーン処理することで,カモフラージュ模様付き地紋画像を生成することができる。
図21の正規化ディザマトリクス34N,図37の正規化ディザマトリクス33Nは,工場出荷時のエンジン特性に基づいて生成されたものが採用される。ただし,エンジンの出力濃度特性が経年変化する場合は,適宜のタイミングでもしくは地紋画像を生成するときに,その都度正規化されることが望ましい。
[地紋画像の実験例]
図38は,本実施の形態におけるスクリーニング処理で生成した地紋画像の実験例を示す図である。図39は,その拡大図である。この実験例はカモフラージュ模様なしの地紋画像である。原本14とその複写物18とが示されている。特に,原本14とその拡大図14Xに示されるとおり,背景部BIと潜像部LIとの境界領域21A,22Aにおいて,ドット結合による高濃度強調領域や,潜像部でドット形成されないことによる低濃度強調領域が発生していない。図4,図6と比較すると改善の程度が明白である。つまり,原本における潜像「複」の隠蔽性を高く保つことができる。
図40は,本実施の形態におけるスクリーニング処理で生成した地紋画像の実験例を示す図である。この実験例は,図6のカモフラージュ模様25を使用した場合の地紋画像であり,いずれも原本の地紋画像である。図40(a)の地紋画像28は,潜像「複」のマスクパターンが潜像部LIになる例,図40(b)の地紋画像26は,潜像「複」のマスクパターンが背景部BIになる例である。地紋画像26は,図7(b)の地紋画像26に対応する。
図40(b)の地紋画像26を図7(b)の地紋画像26と比較すると,潜像部LIにおいて領域29で大きなドットの欠けによる低濃度の領域の形成が抑制されていることがわかる。
上記の実施の形態によれば,原本の背景部と潜像部の境界領域でドット結合やドット欠けをなくし原本における潜像の隠蔽性を高めることができる。また,高い解像度のカモフラージュ模様をより忠実に再現することができる。
[第2の実施の形態]
次に,本発明を地紋画像以外に適用した第2の実施の形態について説明する。前述の実施の形態では潜像部と背景部とを有する地紋について説明した。しかしながら,本発明は,網点線数が少ないAMスクリーンによるスクリーン処理と,網点線数が高いAMスクリーンまたは誤差拡散法や分散型のFMスクリーンによるスクリーン処理とをそれぞれ行う2つの領域が混在する一般的な画像にも適用可能である。
図41は,第2の実施の形態における画像データ生成手順を示すフローチャート図である。また,図42は,第2の実施の形態における画像例を示す図である。図42を参照しながら,図41の画像データ生成手順について説明する。
まず,ホストコンピュータ上で画像データ生成プログラムを実行して,画像データを生成する(S61)。この画像は,図42に示されるように,網点線数が少ないAMスクリーンによるスクリーン処理を行う円形の第1の画像71と,網点線数が高いAMスクリーンまたは誤差拡散法や分散型のFMスクリーンによるスクリーン処理を行う同心円の第2の画像72とを有する。図42の例では,円形の第1の画像71の外周が第2の画像72により形成されている。たとえば,円の内側は階調表現を重視する第1の画像71で,円の縁取りは解像度を高くする第2の画像72に設定される。そのため,生成される画像データは,各画素が第1の画像71か第2の画像72かを区別するマスクパターン60と,各画素の階調値を有する階調値データ61とを有する。マスクパターン60は各画素1ビットで構成できる。また,階調値データ61は各画素RGBそれぞれ8ビット,合計24ビットで構成される。
そして,ホストコンピュータの画像データ生成プログラムは,第1の画像71については,網点線数が低いAMスクリーンなどの第1のスクリーン133により,第1のスクリーニング処理を行う。また,第2の画像72については,第1のスクリーン133より網点線数が高いAMスクリーンや誤差拡散法や分散ディザマトリクスを利用するFMスクリーンなどの第2のスクリーン134により,第2のスクリーニング処理を行う。その結果,図42に示したとおり,第1の画像71の領域には網点線数が小さい大ドットD1が形成され,第2の画像72の領域には図中拡大図に示したとおり網点線数が高い小ドットD2が形成される。
第2の実施の形態では,第1のスクリーン133と第2のスクリーン134とは,同じ入力階調値に対して同じ出力濃度特性を有することが望ましい。生成される画像が低濃度画像しか存在しない場合は,第1,第2のスクリーンを,前述のとおり全ての入力階調値に対して低い出力濃度領域を有するディザマトリクス133−1,134−1にすることができる。また,生成される画像が広く最小濃度から最大濃度の画像を含む場合は,第1,第2のスクリーンを,全ての入力階調値に対して最小出力濃度から最大出力濃度に変化するディザマトリクス133−2,134−2にすることができる。
第2の実施の形態においても,スクリーニング処理は,図19,図20で説明したとおりである。すなわち,セル毎に,最初に第2の画像72の画素について第2のスクリーニング処理(S25,S26,S27,S28)を行い,その後残った第1の画像71の画素について第1のスクリーニング処理(S30〜S39)を行う。このようにスクリーニング処理を行うことで,第1,第2の画像71,72の境界部分でドット結合による高濃度強調やドット発生しないことによる低濃度強調が抑制され,高画質化が可能である。
以上のとおり,本発明は,偽造抑止用の地紋画像にかぎらず,一般的な画像においても適用可能である。その場合,第1の画像71の画素については,セル毎に第1の画像の重心位置,平均入力階調値,理想ドット数を求め,ディザマトリクス33の網点中心を第1の画像の重心位置にシフトしてスクリーン処理するので,高画質にすることができる。