JP4522812B2 - 画像処理装置、画像処理方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。

一般に画像処理において中間調処理技術は、多値の入力画像データを二値などの少値で出力する画像形成装置で用いられる技術である。また、中間調処理技術は、画像処理におけるデータ量の削減を目的として、入力画像データの階調より少ない階調に画像データを変換するために用いられる。

この中間調処理技術には、記録媒体上で画像形成を行ったときに、粒状性に優れるディザ法と、記録媒体上で画像形成を行ったときの鮮鋭性に優れる誤差拡散法と、さらにはこれらディザ法と誤差拡散法とを組み合わせた方式がある。すなわち、多値の入力画像データを誤差拡散法による量子化処理によって量子化する場合、量子化処理に用いる量子化閾値はディザ処理同様、画素位置に応じた値を用いて処理を施す。誤差拡散法に関しては、ドットの不規則な連結によるテクスチャを改善するために幾つかの改良技術が考案されている。

例えば、量子化閾値を周期的に振動させて画像形成する方式であって、ディザ閾値マトリクスの閾値配置に関して、閾値が小さい順にドットが成長することを前提にした技術が開示されている（特許文献１）。この技術は、画像特徴抽出部によって領域拡張したエッジレベルを出力し、出力されたエッジレベルに応じた振動幅で振動する量子化閾値を量子化閾値生成部で生成し、生成した閾値を小さい順に内側から外側へ渦巻き状に配置するディザ閾値マトリクスを用いる。量子化処理部は、この渦巻き状に配置した閾値を用いて誤差拡散法により多階調画像データを量子化し、安定性の優れた画像形成を可能にしたとしている。

特開２００１−３５２４４８号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、閾値が小さい順にドットが成長することを前提にして、期待するドット成長順序を取得しようとするが、誤差拡散処理において発生する誤差の影響によって必ずしも閾値の小ささとドット成長順序とは対応するものではない。そのため、この技術では閾値設計時に想定したのと異なるドットパターンを出力することがあるという問題があった。また、グラデーション画像を処理する結果、階調の変化が一定にならず階調段差が発生するという問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされ、その目的は、画像処理の際の画素位置に応じた閾値を用いる誤差拡散処理、あるいは画素位置に応じた閾値を用いる平均誤差最小処理において、高品質な画像形成のための画像処理を施すことができる画像処理装置、画像処理方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、画像処理装置であって、画像が入力される画像入力手段と、入力された前記画像について、注目画素位置周辺の誤差値に所定の重みを付けて入力階調値に加算し修正入力値を算出する修正入力値算出手段と、前記修正入力値算出手段が算出した注目画素位置の修正入力値と、前記注目画素位置に対応する所定の閾値とに基づいて出力階調値を決定する出力階調値決定手段と、前記出力階調値決定手段が決定した出力階調値と前記修正入力値との差分を誤差値として算出する誤差値算出手段と、前記誤差値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記誤差値と誤差マトリックスとを用いて、前記注目画素位置周辺の誤差値に所定の重みを付けた値を算出する算出手段と、を備え、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンを定常状態で出力階調値として出力する前記複数種類の出力ドットパターンに対応してそれぞれ算出される値であり各画素位置での誤差値に所定の重みが付けられて入力階調値に加算された値である第２修正入力値から求められた、各前記出力ドットパターンとなるための閾値の範囲に基づいて絞り込まれた閾値の範囲から設定されたものを使用するものである。

また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の画像処理装置において、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、求められた前記閾値の範囲における中央値を含む前記中央値の近傍の中から設定されたものを使用するものである。

また、請求項３にかかる発明は、請求項１に記載の画像処理装置において、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンを、定常状態において異なる出力ドットパターンとして最大数出力させる閾値の範囲の中から設定されたものを使用するものである。

また、請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の画像処理装置において、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンを、定常状態において異なる出力ドットパターンとして最大数出力させる閾値の範囲の中央値を含む前記中央値の近傍の中から設定されたものを使用するものである。

また、請求項５にかかる発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像処理装置において、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンそれぞれに対して誤差の平均値を指定した場合の前記閾値の範囲から設定されたものを使用するものである。

また、請求項６にかかる発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像処理装置において、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、画素値が大きいほど濃度が高い設定である場合において、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍の平均出力階調値が小さい前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものである。

また、請求項７にかかる発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像処理装置において、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、画素値が大きいほど濃度が高い設定である場合において、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍に出力階調値が大きい画素が存在しない前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものである。

また、請求項８にかかる発明は、請求項６または７に記載の画像処理装置において、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の閾値は、前記所定の範囲が最低濃度を除いた小さな出力階調値の範囲のものから設定されたものを使用するものである。

また、請求項９にかかる発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像処理装置において、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍の出力階調値の平均が大きい前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものである。

また、請求項１０にかかる発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像処理装置において、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍に出力階調値が小さい画素が存在しない前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものである。

また、請求項１１にかかる発明は、請求項９または１０に記載の画像処理装置において、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の範囲が最高濃度を除いた大きい出力階調値の範囲のものから設定されたものを使用するものである。

また、請求項１２にかかる発明は、請求項６〜１１のいずれか１つに記載の画像処理装置において、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の範囲を前記近傍の出力階調値に応じて変化させて設定されたものを使用するものである。

また、請求項１３にかかる発明は、請求項６〜１２のいずれか１つに記載の画像処理装置において、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記近傍の画素が前記注目画素に隣接する画素であるとして設定されたものを使用するものである。

また、請求項１４にかかる発明は、請求項６〜１３のいずれか１つに記載の画像処理装置において、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記近傍の画素が前記注目画素の主走査方向の近傍の画素であるとして設定されたものを使用するものである。

また、請求項１５にかかる発明は、請求項１〜１４のいずれか１つに記載の画像処理装置において、さらに、画素の位相制御を行う位相制御手段を備えた。

また、請求項１６にかかる発明は、請求項１５に記載の画像処理装置において、前記位相制御手段は、前記注目画素の位相を、主走査方向に前後の画素値に基づいて決定するものである。

また、請求項１７にかかる発明は、画像処理方法であって、画像が入力される画像入力手段と、入力された前記画像について、注目画素位置周辺の誤差値に所定の重みを付けて入力階調値に加算し修正入力値を算出する修正入力値算出手段と、前記修正入力値算出手段が算出した注目画素位置の修正入力値と、前記注目画素位置に対応する所定の閾値とに基づいて出力階調値を決定する出力階調値決定手段と、前記出力階調値決定手段が決定した出力階調値と前記修正入力値との差分を誤差値として算出する誤差値算出手段と、前記誤差値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記誤差値と誤差マトリックスとを用いて、前記注目画素位置周辺の誤差値に所定の重みを付けた値を算出する算出手段と、を備え、前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンを定常状態で出力階調値として出力する前記複数種類の出力ドットパターンに対応してそれぞれ算出される値であり各画素位置での誤差値に所定の重みが付けられて入力階調値に加算された値である第２修正入力値から求められた、各前記出力ドットパターンとなるための閾値の範囲に基づいて絞り込まれた閾値の範囲から設定されたものを使用するものである。

また、請求項１８にかかる発明は、請求項１７に記載の画像処理方法において、前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、求められた前記閾値の範囲における中央値を含む前記中央値の近傍の中から設定されたものを使用するものである。

また、請求項１９にかかる発明は、請求項１８に記載の画像処理方法において、前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンを、定常状態において異なる出力ドットパターンとして最大数出力させる閾値の範囲の中から設定されたものを使用するものである。

また、請求項２０にかかる発明は、請求項１９に記載の画像処理方法において、前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンを、定常状態において異なる出力ドットパターンとして最大数出力させる閾値の範囲の中央値を含む前記中央値の近傍の中から設定されたものを使用するものである。

また、請求項２１にかかる発明は、請求項１７〜２０のいずれか１つに記載の画像処理方法において、前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンそれぞれに対して誤差の平均値を指定した場合の前記閾値の範囲から設定されたものを使用するものである。

また、請求項２２にかかる発明は、請求項１７〜２１のいずれか１つに記載の画像処理方法において、前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、画素値が大きいほど濃度が高い設定である場合において、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍の平均出力階調値が小さい前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものである。

また、請求項２３にかかる発明は、請求項１７〜２１のいずれか１つに記載の画像処理方法において、前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、画素値が大きいほど濃度が高い設定である場合において、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍に出力階調値が大きい画素が存在しない前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものである。

また、請求項２４にかかる発明は、請求項２２または２３に記載の画像処理方法において、前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の範囲が最低濃度を除いた小さな出力階調値の範囲であるとして設定されたものを使用するものである。

また、請求項２５にかかる発明は、請求項１７〜２１のいずれか１つに記載の画像処理方法において、前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍の出力階調値の平均が大きい前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものである。

また、請求項２６にかかる発明は、前記制御工程は、請求項１７〜２１のいずれか１つに記載の画像処理方法において、前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍に出力階調値が小さい画素が存在しない前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものである。

また、請求項２７にかかる発明は、請求項２５または２６に記載の画像処理方法において、前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の範囲が最高濃度を除いた大きい出力階調値の範囲であるとして設定されたものを使用するものである。

また、請求項２８にかかる発明は、請求項２２〜２７のいずれか１つに記載の画像処理方法において、前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の範囲を前記近傍の出力階調値に応じて変化させて設定されたものを使用するものである。

また、請求項２９にかかる発明は、請求項２２〜２８のいずれか１つに記載の画像処理方法において、前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記近傍の画素が前記注目画素に隣接する画素であるとして設定されたものを使用するものである。

また、請求項３０にかかる発明は、請求項２２〜２９のいずれか１つに記載の画像処理方法において、前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記近傍の画素が前記注目画素の主走査方向の近傍の画素であるとして設定されたものを使用するものである。

また、請求項３１にかかる発明は、請求項１７〜３０のいずれか１つに記載の画像処理方法において、さらに、画素の位相制御を行う位相制御工程を含むものである。

また、請求項３２にかかる発明は、請求項３１に記載の画像処理方法において、前記位相制御工程は、前記注目画素の位相を、主走査方向に前後の画素値に基づいて決定するものである。

また、請求項３３にかかる発明は、プログラムであって、請求項１７〜３２のいずれか１つに記載の画像処理方法をコンピュータに実行させるものである。

また、請求項３４にかかる発明は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、請求項３３に記載のプログラムを記録したものである。

また、請求項１にかかる発明によれば、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項２にかかる発明によれば、所定の閾値として、求めた閾値の範囲における中央値を含む中央値の近傍の中から設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項３にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンを、定常状態において異なる出力ドットパターンとして最大数出力させる閾値の範囲の中から設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項４にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンを、定常状態において異なる出力ドットパターンとして最大数出力させる閾値の範囲の中央値を含む中央値の近傍の中から設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項５にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンそれぞれに対して誤差の平均値を指定した場合の閾値の範囲から設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項６にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンから、画素値が大きいほど濃度が高い設定である場合において、出力階調値が所定の範囲である画素の近傍の平均出力階調値が小さい出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項７にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンから、画素値が大きいほど濃度が高い設定である場合において、出力階調値が所定の範囲である画素の近傍に出力階調値が大きい画素が存在しない出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項８にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の閾値は、所定の範囲が最低濃度を除いた小さな出力階調値の範囲のものから設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項９にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンから、出力階調値が所定の範囲である画素の近傍の出力階調値の平均が大きい出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項１０にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンから、出力階調値が所定の範囲である画素の近傍に出力階調値が小さい画素が存在しない出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項１１にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の範囲が最高濃度を除いた大きい出力階調値の範囲のものから設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項１２にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の範囲を近傍の出力階調値に応じて変化させて設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項１３にかかる発明によれば、所定の閾値として、近傍の画素が注目画素に隣接する画素であるとして設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項１４にかかる発明によれば、所定の閾値として、近傍の画素が注目画素の主走査方向の近傍の画素であるとして設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項１５にかかる発明によれば、さらに、画素の位相制御を行う。この構成によって、好適に閾値を設定して出力階調値処理を施した後に画素の位相を制御してさらに精細な中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項１６にかかる発明によれば、注目画素の位相を、主走査方向に前後の画素値に基づいて決定する。この構成によって、主走査方向に画素の位相を制御して、さらに精細な中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項１７にかかる発明によれば、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項１８にかかる発明によれば、所定の閾値として、求めた閾値の範囲における中央値を含む中央値の近傍の中から設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項１９にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンを、定常状態において異なる出力ドットパターンとして最大数出力させる閾値の範囲の中から設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項２０にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンを、定常状態において異なる出力ドットパターンとして最大数出力させる閾値の範囲の中央値を含む中央値の近傍の中から設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項２１にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンそれぞれに対して誤差の平均値を指定した場合の閾値の範囲から設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項２２にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンから、画素値が大きいほど濃度が高い設定である場合において、出力階調値が所定の範囲である画素の近傍の平均出力階調値が小さい出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項２３にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンから、画素値が大きいほど濃度が高い設定である場合において、出力階調値が所定の範囲である画素の近傍に出力階調値が大きい画素が存在しない出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項２４にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の閾値は、所定の範囲が最低濃度を除いた小さな出力階調値の範囲のものから設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項２５にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンから、出力階調値が所定の範囲である画素の近傍の出力階調値の平均が大きい出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項２６にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンから、出力階調値が所定の範囲である画素の近傍に出力階調値が小さい画素が存在しない出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項２７にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の範囲が最高濃度を除いた大きい出力階調値の範囲のものから設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項２８にかかる発明によれば、所定の閾値として、所定の範囲を近傍の出力階調値に応じて変化させて設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項２９にかかる発明によれば、所定の閾値として、近傍の画素が注目画素に隣接する画素であるとして設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項３０にかかる発明によれば、所定の閾値として、近傍の画素が注目画素の主走査方向の近傍の画素であるとして設定されたものを使用する。この構成によって、好適に閾値を設定して中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項３１にかかる発明によれば、さらに、画素の位相制御を行う。この構成によって、好適に閾値を設定して出力階調値処理を施した後に画素の位相を制御してさらに精細な中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項３２にかかる発明によれば、注目画素の位相を、主走査方向に前後の画素値に基づいて決定する。この構成によって、主走査方向に画素の位相を制御して、さらに精細な中間調処理を施すことができるので、高品質の画像処理を施すことができる。

また、請求項３３にかかる発明によれば、請求項１７〜３２のいずれか１つに記載の画像処理方法をコンピュータに実行させる。この構成によって、コンピュータに請求項１７〜３２のいずれか１つに記載の画像処理方法を実行させることができる。

また、請求項３４にかかる発明によれば、コンピュータに読み取らせて、請求項３３に記載のプログラムを実行させることができる。

（１．実施の形態１）
（１．１．全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１による画像処理装置を組み込んだ画像形成装置の機能的ブロック図である。画像形成装置１は、スキャナ３、画像処理装置１０、および画像出力装置５を備える。

スキャナ３は原稿画像の読み取りを行う。スキャナ３は、光源から原稿を照射して、照射された光を集光する光学結像レンズ３１と、光学結像レンズ３１を介して入力された光を電気信号に変換する光電変換素子（ＣＣＤセンサ）３２と、光電変換素子３２から出力された色信号を処理するアナログ信号処理部３３と、を備える。

光学結像レンズ３１を介して光電変換素子上に結像された原稿の画像データは、光電変換素子（ＣＣＤ）３２によってＲＧＢのアナログ電気信号に変換される。光電変換素子３２によって変換されたＲＧＢのアナログ電気信号は、アナログ信号処理部３３によってＲＧＢの各色毎にサンプル＆ホールドされ、ダークレベルの補正等が行われた後に、Ａ／Ｄ変換（アナログ・デジタル変換）処理を施され、変換されたフルカラーのデジタル画像データは、画像処理部１０に入力される。

ここで、実施の形態１による画像処理装置１０は、入力する画像データをスキャナ３で取得した画像データを処理するとして説明するが、画像データを取得する装置はスキャナ３に限定されるものではなく、通信機能を有する通信装置がネットワークを介して送信されるデータを受信して処理する構成とすることもできる。即ち、画像データの入力はどのような形であっても良く、スキャナ３に限定されるものではない。

図２は、実施の形態１による画像処理装置の機能的ブロック図である。画像処理装置１０は、前処理ユニット１１および中間調処理部１００を備える。前処理ユニット１１は、シェーディング補正部１２、階調補正部１３、およびカラー／モノクロ変換部１４を備える。画像処理装置１０においては、入力した画像データは色補正、γ補正といった従来からスキャナで行われている補正処理や、スムージング処理、エッジ強調、加工処理の処理を施され、中間調処理部１００によって中間調処理を施されて、画像出力部５に出力される。

画像出力装置５は、画像処理装置１０から出力される画像データを受信し、１画素内の記録時間制御又は１画素の記録の強弱を制御して画像を形成して出力する。ここで画像形成は、記録媒体に記録を行うことにより、あるいは、プロジェクターで投影することによるなど、およそ画像を形成して出力するものであればどのようなものであっても適用可能である。スキャナ３、画像処理装置１０、および画像出力装置５は、図示しないＣＰＵにより実行される制御プログラムによって制御される。

画像処理装置１０について、更に詳細に説明する。スキャナ３のアナログ信号処理部３３から出力されるＲＧＢの画像データは、先ず、前処理ユニット１１が備えるシェーディング補正部１２に入力される。シェーディング補正部１２は、原稿を読み取る光電変換素子の特性のばらつきや原稿を照射する原稿照明用ランプの配光特性の補正を行う。

階調補正部１３は、シェーディング補正部１２によってシェーディング補正されたデータに対して、輝度信号（ＲＧＢ）から濃度データ（ＣＭＹ）に変換する。即ち、階調補正部１３は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）の画像データを生成する。カラー／モノクロ変換部１４は、階調補正部１３によって濃度変換されたデータを受信し、カラー画像データからモノクロ（白黒）画像データを取得する。中間調処理部１００は、カラー／モノクロ変換部１４によって取得された画像データを、受信し、中間調表現のための変換処理を施す。なお、入力画像データと出力画像データはともに０〜２５５の値を取り、０はもっとも濃度が低く、２５５はもっとも濃度が高いとする。

（１．２．中間調処理部）
図３は、画像処理装置の有する中間調処理部１００の機能的ブロック図である。図４は、閾値マトリクスの組の一例を示す模式図である。中間調処理部１００は、画像入力部１０１，修正入力値算出部１０２、出力階調値決定部１０３、誤差算出部１０４，誤差バッファ１０５、誤差和算出部１０６、エッジ検知部１０７、閾値選択部１０８、記憶部１０９、および位相制御部１１０を備える。

画像入力部１０１は、例えばカラー複写機などの画像形成装置において、スキャナで読みとられた画像データがシェーディング補正、色補正、γ補正を施され、ＣＭＹＫなどの各版毎に変換された画像データを入力し、入力した画像データを画素毎に順次後段の処理に送信する。

エッジ検知部１０７は、後述する方法で入力画像データ中のエッジの検知を行い、エッジ検知結果を閾値選択部１０８に出力する。閾値選択部１０８は、エッジ検知部１０７から送信されたエッジ検知結果に従って、画像データにおける注目画素がエッジである場合は注目画素の画素位置によらず固定閾値を用い、また、エッジでない場合は図４に示す閾値マトリクスを用いて、注目画素の量子化を行うことを決定し、決定した閾値マトリクスを、出力階調値決定部１０３へ出力する。なお、固定閾値と閾値マトリクスは、予め記憶部１０９に格納されている。

エッジ検知部１０７の検知結果に応じて、閾値選択部１０８は選択して記憶部１０９から読み出す。

修正入力値算出部１０２は、画像入力部１０１から出力された画像データ中の注目画素における画素データと、後述する誤差和算出部１０６で算出された注目画素の周辺画素における誤差和との和である修正入力値を算出し、出力階調値決定部１０３に出力する。

出力階調値決定部１０３は、閾値選択部１０８によって注目画素に対応して選択され、出力される閾値マトリクス（固定閾値および閾値マトリクスのいずれかの閾値）と、修正入力値算出部１０２で算出された修正入力値との大小関係を比較して、出力階調値を決定する、即ち、閾値処理を施す。出力階調値決定部１０３が決定した出力階調値は、位相制御部１１０を介して出力画像データとして画像出力装置５に出力される。

誤差算出部１０４は、修正入力値算出部１０２が算出した修正入力値と、出力階調値決定部１０３が決定した出力階調値との差分を誤差値として算出する。誤差バッファ１０５は、誤差算出部１０４が算出した誤差値を格納する。

誤差和算出部１０６は、誤差マトリクスを用いて注目画素に関与する誤差の和を算出する。ここで、注目画素に関与する誤差の和とは、修正入力値を算出する時に、入力画像データに加算する誤差の和のことである。誤差和算出部１０６は、誤差算出部１０４が算出して誤差バッファ１０５に格納されている誤差値を読み出し、誤差値と誤差マトリクスとを積和演算することで注目画素に関与する誤差和を算出し、算出した誤差和を修正入力値算出部１０２へ出力する。

図５は、出力階調値決定部１０３が、閾値によって出力階調値を決定する手順を説明するフローチャートである。今、閾値選択部１０８が、画像データにおける注目画素がエッジである場合に、注目画素の画素位置によって固定閾値を選択することについて説明する。あらかじめ出力階調値８５に相当するドット、１７０に相当するドット、２５５に相当するドットを出力するか否かを決定する閾値Ａ、閾値Ｂ、および閾値Ｃを、それぞれ２４、１０４、および１８４と定める。

出力階調値決定部１０３は、注目画素の修正入力値が１８４（図５中では閾値Ｃと記す）より大きいか否かを判定し（ステップＳ１０１）、大きいと判定した場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ）、出力階調値は２５５とする（ステップＳ１０２）。これ以外の場合、修正入力値が１０４より大きいか否かを判定し（ステップＳ１０３）、大きい場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、出力階調値は１７０とする（ステップＳ１０４）。これ以外の場合、修正入力値が２４より大きいか否かを判定し、大きいか否かを判定（ステップＳ１０５）、大きいと判定した場合（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、出力階調値は８５とする（ステップＳ１０６）。そして、これらのいずれでもない場合（ステップＳ１０５のＮｏ）、出力階調値は０とする（ステップＳ１０７）。

ここでは、階調値算出部１０３が出力する出力階調値を０、８５、１７０、２５５とし、これらの出力階調値を発生させるための閾値を２４、１０４、１８４としたが、出力階調値は均等である必要はない。したがって、小さな出力階調値では出力階調値に相当する濃度を安定して表現できないために、大きめの出力階調値を使用し、例えば、０、１２８、１９２、２５５という不均等の出力階調値の組を利用することもできる。また、閾値は画素位置によって変化せずに、固定である点が重要であり、また、この閾値の組に限らず、２０、６０、１２８というような不均等な閾値の組であっても良い。

エッジ検知部１０７がエッジではないと検知した場合、閾値選択部１０８が選択する閾値マトリクスについて説明する。図４は、閾値マトリクスの一例を示す模式図である。図４に示した閾値マトリクスＡ２０１、閾値マトリクスＢ２０２、および閾値マトリクスＣ２０３は、それぞれ出力階調値８５に相当するドット、１７０に相当するドット、および２５５に相当するドットを出力するか否かを決定する閾値である。図４中に示したこれらの閾値マトリクスは、６００ｄｐｉの出力解像度において、約２１２線、４５度の網点スクリーンを表現する４値出力用の閾値マトリクスである。閾値マトリクス上で注目画素に対応する位置は、出力画像のサイズにタイル状に繰り返し敷き詰めたとき、注目画素が閾値マトリクス中のどの位置に相当するかにより決定される。ここでスクリーンとは、ハーフトーンセルによる出力画像の表現であり、１インチあたりのハーフトーンセルの数をスクリーン線数と呼び、その単位はｌｐｉ（＝ｌｉｎｅ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）である。

すなわち、閾値マトリクスのサイズが横ｗ画素、縦ｈ画素である場合、出力画像データの座標における横Ｘ、縦Ｙの座標にある注目画素に対しては、閾値マトリクス座標では横（Ｘ ｍｏｄ ｗ）、縦（Ｙ ｍｏｄ ｈ）の閾値を用いる。ここで、ｍｏｄはモジュールを意味し、（Ｘ ｍｏｄ ｗ）は、Ｘをｗで割ったときの余り、即ちモジュール計算結果を意味する。図４においては、ｗ＝ｈ＝４であり、例えば出力画像データの座標で（Ｘ、Ｙ）＝（９、６）である画素に対しては、閾値マトリクス座標で（ｘ、ｙ）＝（１、２）の位置の閾値を用いて、図５に示した手順によって出力階調値を求める。

すなわち、出力階調値決定部１０３が決定する出力階調値８５、１７０、２５５に相当するドットを出すか否かを決定するための閾値Ａ、閾値Ｂ、閾値Ｃは上記の座標位置（９，６）においては（１，２）と等価であり、それぞれ１７６、１９２、２０７となり、注目画素の修正入力値が２０７より大きければ出力階調値（出力画像データの値）は２５５、そうでなく且つ修正入力値が１９２より大きければ出力階調値（出力画像データの値）は１７０、さらにそれらでなく且つ修正入力値が１７６より大きければ出力階調値（出力画像データの値）は８５、修正入力値がこれらのいずれでもなければ出力階調値（出力画像データ）の値は０となる。

誤差算出部１０４は、修正入力値算出部１０２が算出した修正入力値から出力階調値決定部１０３が決定した出力階調値を差し引いた差を誤差値として算出し、誤差バッファ１０５に格納する。

また、出力階調値決定部１０３から出力された出力階調値は、位相制御部１０８に出力され、位相制御部１０８は受信した出力階調値を主走査方向における前後の出力画像データの値の大小関係に基づき、大きな値の方へ寄せて出力するよう位相を制御する。この点は公知の技術であり、本発明の本質ではないため、説明は省略する。

（１．３．誤差マトリクス）
図６は、誤差和算出部１０６が注目画素の関与する誤差の和を算出するために用いる誤差マトリクスの一例を示す模式図である。ここで、修正入力値算出部１０２が、修正入力値を算出することについて説明する。先ず、誤差和算出部１０６は、図６に示した誤差マトリクスと誤差算出部１０４が算出した誤差とを用いて、注目画素に関与する誤差の和を算出する。この誤差マトリクスは、誤差和算出部１０６に記憶されており、ある画素における誤差和を算出するために、どこの画素で発生した誤差をどの程度の割合で反映させるかを定義するためのものである。ここで、関与する誤差の和とは、修正入力値を算出する際に、入力画像データに加算する誤差の和のことを指す。

ここで、図６においてｘ印で示した位置が注目画素を示す。例えば、注目画素の１ライン真上の画素の量子化による誤差値が３２であった場合、誤差マトリクス中のその画素に対応する値は４／３２であるから、注目画素に関与する誤差値は量子化による誤差の値と誤差マトリクス中の画素に対応する値との積となるので、４である。このようにして、誤差和算出部１０６は、１つの注目画素に対して２ライン上の７画素、１ライン上の７画素、同一ラインの３画素の計１７画素における量子化による誤差の値を誤差バッファ１０５から読み出して、量子化による誤差の値と誤差マトリクスとを積和演算することで注目画素に関与する誤差和を算出し、算出した誤差和を修正入力値算出部１０２へ出力する。

なお、図６に示した誤差マトリクスは、全ての要素を加算した場合、１となるように設計されている。これは、発生した誤差値を過不足なく周囲の画素で用いるためである。

図７は、誤差マトリクスの一例を示す模式図である。ここで、誤差和算出部１０６は、図７に示したような誤差マトリクスを利用して誤差値を算出しても良い。図７に示した誤差マトリクスは、図６に示したマトリクス中の各値を３２倍したものである。例えば、注目画素の１ライン真上の画素の量子化誤差値が３２であった場合、誤差マトリクス中のその画素に対応する値は４であるから、その画素から注目画素に関与する誤差値はひとまず両者の積である１２８とする。

このようにして、１つの注目画素に対して２ライン上の７画素、１ライン上の７画素、同一ラインの３画素の計１７画素における誤差値を誤差バッファ１０５から読み出して、誤差マトリクスと演算を行うことによって、注目画素に関与する誤差和を算出する。このような方法をとることにより、高速なシフト演算や整数演算で注目画素に関与する誤差和を算出することができる。以上の処理を施した後、誤差和を３２で除算する。したがって、実質的な処理は図６に示した処理と変わりはないことがわかる。

（１．４．エッジ検知部）
図８は、エッジ検知部１０７の機能的ブロック図である。図９は、一次微分フィルタの一例を示す模式図である。図１０は、二次微分フィルタの一例を示す模式図である。エッジ検知部１０７は、一次微分フィルタ部６０１、絶対値算出部６０２、一次微分最大値選択部６０３、エッジ縁判定部６０４、高濃度判定部６０５、二次微分フィルタ部６０６、二次微分最大値選択部６０７、線中判定部６０８、そしてエッジ判定部６０９を備える。

一次微分フィルタ部６０１は、画像入力部１０１（図３）から出力された入力画像データに対して、一次微分フィルタ演算を施す。縦横斜めの４方向の傾斜を検出するために図９のフィルタ７０１〜フィルタ７０４を用いて、それぞれ入力画像データに対して積和演算を行い、４種類の一次微分値を得て、絶対値算出部６０２へ出力する。

絶対値算出部６０２は、一次微分フィルタ部６０１から出力された一次微分値の絶対値をそれぞれ求め、一次微分最大値選択部６０３へ出力する。一次微分最大値選択部６０３は、絶対値算出部６０２から出力された４種類の一次微分値の絶対値のうち、最大となる値を注目画素の一次微分最大値として、エッジ縁判定部６０４へ出力する。

ここで、図８に示される通り、画像入力部１０１（図３）から出力された入力画像データは、一次微分フィルタ６０１にのみ入力されるものではなく、高濃度判定部６０５にも入力される。高濃度判定部６０５は、注目画素の入力画像データが、所定の濃度閾値以上であるか否かを判定して、高濃度判定結果をエッジ縁判定部６０４へ出力する。

エッジ縁判定部６０４は、一次微分最大値選択部６０３から受信した一次微分最大値と、高濃度判定部６０５から受信した高濃度判定結果とから、一次微分最大値が一次微分閾値以上であり、かつ高濃度判定結果が真である場合に、注目画素をエッジ縁であると判定し、それ以外の場合はエッジ縁でないと判定し、判定されたエッジ縁判定結果をエッジ判定部６０９に出力する。

さらに、画像入力部１０１から出力された入力画像データは、二次微分フィルタ６０６に入力される。二次微分フィルタ６０６は、入力画像データに対して、二次微分フィルタ演算を行う。二次微分フィルタ６０６は、縦横斜めの４方向の傾斜を検出する二次微分フィルタ８０１〜８０４によって、入力画像データに対して積和演算を施し、４種類の二次微分値を得て、二次微分最大値選択部６０７へ出力する。

二次微分最大値選択部６０７は、二次微分フィルタ部６０６から受信した４種類の二次微分値のうち最大の値を注目画素の二次微分最大値として選択し、線中判定部６０８へ出力する。

線中判定部６０８は、二次微分最大値選択部６０７から受信した二次微分最大値から、二次微分最大値が二次微分閾値以上である場合、注目画素を線中であると判定し、それ以外の場合は線中でないと判定し、判定した線中判定結果をエッジ判定部６０９に出力する。

エッジ判定部６０９は、エッジ縁判定部６０４から受信したエッジ縁判定結果と、線中判定部６０８から受信した線中判定結果とから、エッジ縁判定結果と線中判定結果の少なくともいずれかが真である場合にエッジであると判定し、それ以外の場合はエッジではないと判定する。このようにしてエッジ判定部６０９が判定したエッジ判定結果を、エッジ検知部１０７はエッジ検知結果として出力する。

図１１−１は、エッジ検知部１０７において高濃度判定領域を検知することを説明する図である。図１１−２は、エッジ検知部１０７において一次微分判定領域を検知することを説明する図である。図１１−３は、エッジ検知部１０７において二次微分判定領域を検知することを説明する図である。図１１−４は、エッジ検知部１０７においてエッジ判定領域を検知することを説明する図である。図１１−１〜１１−４では、説明のために一次元画像として示してある。一次元画像とは、一次元の座標に対して画素値（濃度）が与えられた画像データのことである。本実施の形態で座標は離散的な値を取るものとする。なお、一次元画像であるため、一次微分値および二次微分値は一方向のみのフィルタで算出した結果を示している。

図１１−１は、入力される画像データの階調値分布を示す。縦軸は入力される画像データの階調値を、横軸は画素の座標値を表す。濃度閾値が９０５以上の階調値である画素を高濃度と判定し、高濃度判定領域９０８を検知する。ここでの画素とは、入力画像データを構成する単位である。

図１１−２は、一次微分絶対値の算出結果を示す。入力画像を一次微分して絶対値を求めた結果を示し、縦軸は一次微分の絶対値を表す。入力画像データに対して一次微分の絶対値が一次微分閾値９０６以上である画素を一次微分判定領域９０９として検知する。

図１１−３は、二次微分算出結果を示す。入力画像を二次微分した結果を示し、縦軸は二次微分値を表す。入力画像に対して二次微分値が二次微分閾値９０７以上である画素を二次微分判定領域９１０として検知する。

図１１−４は、エッジ検知結果を示す。エッジ判定部６０９は、エッジ判定領域９１１をエッジとして判定している。ここで、エッジ判定部６０９は、高濃度判定領域９０７であってかつ一次微分判定領域９０８である領域、もしくは二次微分判定領域９０９である領域、のいずれかを満たす領域をエッジ判定領域９１１として判定する。このような判定基準によって、細線や小さな点の内部を含み、背景を除いたエッジ部分を検知することができる。

（１．５．閾値マトリクス）
ここで、図４に示した閾値マトリクスを設計する手順について説明する。最初、画像形成装置に出力させたい出力ドットパターンの定常状態における各画素位置での修正入力値を算出する。ここで定常状態とは、一定の入力階調値であるベタ画像を中間調処理した結果、安定して同じパターンが繰り返し発生している状態を指す。定常状態における各画素位置での修正入力値から、与えた出力ドットパターンとなる閾値の範囲を求める。この手順を種々の出力ドットパターンに対して行い、それぞれのパターンで求めた閾値の範囲を絞り込む。

図１２は、図４に示した閾値マトリクスの設計手順を説明するフローチャートである。まず、画像形成装置に出力させたい出力ドットパターンを複数、あるいは多数準備する。ここで出力ドットパターンをＮ個準備したと仮定する。最初に、Ｎ個の出力ドットパターンの中から１つの出力ドットパターンを選択して（ステップＳ２０１）、選択された出力ドットパターンで定常状態をなしている時の各画素位置での修正入力値を算出する（ステップＳ２０２）。算出した修正入力値から、与えたドットパターンとなるための閾値の範囲を求める（ステップＳ２０３）。出力ドットパターンＮ個の全てについて、ステップＳ２０１〜２０３を終了したか否かを判定し（ステップＳ２０４）、終了していない場合（ステップＳ２０４のＮｏ）はステップＳ２０１に戻り、終了した場合（ステップＳ２０４のＹｅｓ）は終了する。ここで、各出力ドットパターンに対して求めた閾値の範囲を基にして、最終的な閾値の範囲を絞り込んで閾値を決定する。これらのステップについて、さらに詳細に説明する。

図１３は、出力ドットパターンの組の一例を示す模式図である。図１３に示された各出力ドットパターン１１０１〜１１２５を用いて、定常状態での各画素位置における修正入力値の算出方法を説明する。図１３中における各マトリクスのｘ方向を主走査方向、ｙ方向を副走査方向とする。すなわち、各マトリクスの左から右方向へレーザを走査して画像処理するものである。

図１３中の各出力ドットパターンは、各画素の出力階調値が０、８５、１７０、２５５のいずれかである４値出力のドットパターンを示している。例えば、図中１１番目の出力ドットパターン１１１１は、出力画像データの値の平均値が、
（０×８＋８５×２＋２５５×６）÷１６＝１０６．２５
であることから、階調値が１０６．２５の大きなベタ画像を入力した場合、定常状態では出力ドットパターン１１１１で示す出力ドットパターンの繰り返しが出現することになる。ここで、上記平均値の算出は、マトリクス中の０の値が８つ、８５の値が２つ、２５５の値が６つあり、その各値を加算した値に対してマトリクス数である１６で除算したものが平均値である。

図１４は、出力ドットパターンにおける画素位置の表記のしかたを説明する図である。出力ドットパターンにおける画素位置（ｘ、ｙ）＝（０、０）はｐ０、画素位置（ｘ、ｙ）＝（１、０）はｐ１などと表す。

ここで、ｐ０の出力階調値をｂ０、ｐ０で発生する誤差値をｅ０、ｐ０での修正入力値をｆ０、入力階調値をｄと表すと、（式１）が成り立つ。

図１５は、出力ドットパターンを並べた模式図である。式１の意味は、例えばｐ０での修正入力値ｆ０は、入力階調値と、図１５中で網掛けをした画素位置からの誤差値に重み付けした値とを、加算して求めることから、
ｆ０＝ｄ＋１／３２×（０・ｅ３＋１・ｅ０＋１・ｅ１＋２・ｅ２＋１・ｅ３＋１・ｅ０＋０・ｅ１＋１・ｅ７＋１・ｅ４＋２・ｅ５＋４・ｅ６＋２・ｅ７＋１・ｅ４＋１・ｅ５＋２・ｅ１＋４・ｅ２＋８・ｅ３）
＝ｄ＋１／３２×（２・ｅ０＋３・ｅ１＋６・ｅ２＋９・ｅ３＋２・ｅ４＋３・ｅ５＋４・ｅ６＋３・ｅ７）
で表される。これは（式１）の第１行において確かめることができる。

また、ｐ０での誤差値ｅ０は、修正入力値と出力階調値との差分であるから、
ｆｎ−ｂｎ＝ｅｎ （式２）
より
ｆｎ＝ｅｎ＋ｂｎ （ただし、０≦ｎ≦７）
の式が成り立ち、式１に代入することで（式３）が導かれる。

（式３）からは、誤差値ｅｎや修正入力値ｆｎにはそれぞれ無数の解が存在するので、一意に求めることができない。一意の解を得るためには、条件式を加える必要があるが、グラデーション画像に対する階調段差抑制を図るため、誤差の平均値を条件として与える。なお、誤差の平均値とグラデーション画像に対する階調段差との関係は後述する。

ここでは誤差の平均値を０として与える。これは、誤差値の総和を０とした下記の式４を、式３の中の行の一つと置き換えることと同等である。
０＝ｅ０＋ｅ１＋ｅ２＋ｅ３＋ｅ４＋ｅ５＋ｅ６＋ｅ７ （式４）
最上位の行を置き換えた例を、式５に示す。

ここで、ｄ、ｂｎは定常状態の出力ドットパターンを与えることから、いずれも既知の定数となっているので、誤差値ｅｎが求まる。

本実施の形態の場合は、最上位の行を置き換えたが、この理由は上述した無数の解が存在することから一意に求めるには、さらなる条件を加える必要があるからである。式３の中にある８つの行のうち、１つの行は意味をなしていない式であり、つまり、他の７行の式から求まる式であるからである。

図１６は、図１３の出力ドットパターンの組に対応する修正入力値の組を説明する模式図である。修正入力値１７０１〜１７２５は、誤差値ｅｎをもとに式１、もしくは式２から算出される。例えば、図１３の出力ドットパターン１１１１を与えた場合は、図１６の１７１１で示す修正入力値となる。

ここで、図１３で与えた出力ドットパターンを得るためには、例えば、ｐ０においては、図１６の１７０１から１７１０に示す修正入力値に対しては出力階調値０、１７１１で示す修正入力値に対しては出力階調値８５、１７１２で示す修正入力値に対しては出力階調値１７０、１７１３から１７２５で示す修正入力値に対しては出力階調値２５５を発生させる閾値である必要がある。

そこで、ｐ０で出力階調値８５を出すか否かを決定する閾値Ａは、１７０１から１７１０の修正入力値の最大値１２１．２以上で、１７１１から１７２５の修正入力値の最小値１３６．５より小さい必要がある。よって、１２１．２以上で、１３６．５より小さい数値のうち両者の中央値で小数点以下を切り捨てた値１２９を、ｐ０における閾値Ａとする。

同様に出力階調値１７０を出すか否かを決定する閾値Ｂは、１７０１から１７１１の修正入力値の最大値１３６．５以上で、１７１２から１７２５の修正入力値の最小値１５１．８より小さい必要があることから１４４とする。

同様に、出力階調値２５５を出すか否かを決定する閾値Ｃは、１７０１から１７１２の修正入力値の最大値１５１．８以上で、１７１３から１７２５の修正入力値の最小値１６７．０より小さい必要があることから、１５１．８と１６７．０の中央値で小数点以下を切り捨てた値の１５９とする。このようにして閾値Ａ〜Ｃが求まる。

図１７は、図１３のドット成長順序で等差的に閾値を大きくした閾値マトリクスの一例を示す模式図である。図１８−１は本発明に基づいて上記の手法で作成した図４の閾値マトリクスを用いて切り出した出力画像を示す模式図である。図１８−２は、図１７に示された閾値マトリクスを用いて切り出した出力画像を示す模式図である。図１８−１および１８−２の出力画像は共に、図６の誤差マトリクスを用いている。

図１３の出力ドットパターン１１１０は出力階調値の平均値が、
（０×１０＋２５５×６）÷１６＝９５．６２５
であり、出力ドットパターン１１１１は既出の通り１０６．２５である。すなわち、入力階調値１０６の値は、図１３の１１１０と１１１１の出力階調値の平均値の間に相当する。

図１８−１に示した出力画像は、入力階調値１０６に近い出力階調値の平均を持つ図１３の１１１０もしくは１１１１のドットパターンと同様であり、また、核毎にドットパターンが整っているが、１９０２の出力画像は核毎にドットパターンがばらついていることが分かる。

図１９−１は、階調値を０から２５５へ４ラインにつき１階調の幅で変化させた入力画像に対して実施の形態１による中間調処理を施した場合の、出力画像の１２８ドット幅、４ラインの出力階調移動平均値を示す図である。図１９−２は、階調値を０から２５５へ４ラインにつき１階調の幅で変化させた入力画像に対して図１３のドット成長順序で等差的に閾値を大きくした図１７の閾値マトリクスを用いて中間調処理を施した場合の、出力画像の１２８ドット幅、４ラインの出力階調移動平均値を示す図である。ここで、図１９−１および１９−２は、双方ともに図４に示した誤差マトリクスを用いている。

図１９−２に示したグラフでは、出力階調４ライン移動平均値は、入力階調４ライン移動平均値が１２８から１３０までのときに大きな変化を起こしておらず（平坦となっている部分）、１３１付近で急激に変化して（立ち上がって）いる。階調段差は、このように急激な変化が生じている箇所に発生する。一方、実施の形態による中間調処理方式を採用した場合の図１９−１に示したグラフでは、このような出力階調値の急激な変化が生じておらず、階調段差が抑制されている。

図２０−１は、階調値を０から２５５へ４ラインにつき１階調の幅で変化させた入力画像に対して実施の形態１による中間調処理を施した場合の、出力画像の１２８ドット幅、４ラインの誤差移動平均値を示す図である。図２０−２は、階調値を０から２５５へ４ラインにつき１階調の幅で変化させた入力画像に対して図１３のドット成長順序で等差的に閾値を大きくした図１７の閾値マトリクスを用いて中間調処理を施した場合の、出力画像の１２８ドット幅、４ラインの誤差移動平均値を示す図である。

ここで、図２０−１および２０−２は、双方ともに図４に示した誤差マトリクスを用いている。これらの図は、階調値を０から２５５へ、４ラインにつき１階調の幅で変化させた入力画像を処理した場合の、出力画像の１２８ドット幅、４ラインの誤差移動平均値を示している。図２０−１および２０−２に示された処理においては、双方とも図４に示した誤差マトリクスを用いている。

図２０−２のグラフを見ると、誤差４ライン移動平均値は、入力階調４ライン移動平均値１３１付近で急激に変化している。これは図１９−２に示された出力階調４ライン移動平均値が大きく変化している位置とほぼ一致している。このように階調段差は、誤差の平均値に急激な変化が生じている箇所に発生する。一方、図２０−１に示したグラフでは、このような誤差の平均値の急激な変化は生じておらず、階調段差も抑制されている。

なお、本実施の形態ではエッジ検知結果に基づいて、出力階調値決定部１０３で用いる閾値を切り替える構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、注目画素がエッジである場合は固定閾値処理を行い、そうでない場合はディザ閾値処理を行うといったように、異なる閾値処理を施す閾値処理部を備えて、エッジ検知結果に基づいて処理部を切り替える構成であっても良い。

また、本実施の形態において、エッジ検知部で用いる入力画像データは、補正処理や、スムージング処理、エッジ強調、加工処理等の処理を施した後の画像としたが、このような構成に限定されるものでなく、補正前のデータをエッジ検知部で用いる構成としてもよい。

また、スキャナ等の画像読取部の補正処理や、スムージング処理、エッジ強調、加工処理等の処理を行い、複写機、ＦＡＸ、プリンタ等の画像形成装置の濃度補正処理を施していない画像データに対して、エッジ検知部がエッジ検知を行うように、補正途中の画像データを用いる構成としても良い。

また、本実施の形態では、エッジ検知結果に基づいて出力階調値決定部１０３で用いる閾値を固定閾値とディザ閾値とで切り替える構成を示したが、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、注目画素がエッジである場合はディザ閾値を用い、そうでない場合は異なる特性を持つディザ閾値を用いる構成であっても良い。ここで異なる特性を持つディザ閾値とは、線数が異なるディザ閾値、もしくは、異なる設計に基いて設計されたディザ閾値である場合を含む。

また、エッジかそうでないかで２種類の閾値を使い分ける構成ではなく、３種類以上の閾値を切り替える構成であっても良い。

また、本実施の形態では網点スクリーンの出力ドットパターンを与えたが、本発明に基づく構成としてはこれに限定されるものではなく、例えば、万線スクリーンであっても良い。

また、本実施の形態では出力階調数を４としたが、このような出力階調数に限定されるものではなく、例えば、２、３、もしくは１６といった出力階調数を持つ画像処理方法であってもよく、同様の方法で閾値を設計でき、中間調処理を施す構成とすることができる。

例えば、出力階調数を２とした場合は、図１３の１１０１、１１０４、１１０７、１１１０、１１１３、１１１６、１１１９、１１２２、１１２５のみに対して求めた修正入力値から閾値を決定すればよい。

また、本実施の形態では平均誤差最小法による処理を用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、ほぼ同等の処理である誤差拡散処理を用いる構成とすることができる。

（１．６．効果）
このようにして、実施の形態１による中間調処理によって、入力した画像データに対して、画像処理の際の画素位置に応じた閾値を用いる誤差拡散処理、あるいは画素位置に応じた閾値を用いる平均誤差最小処理において、発生する誤差を考慮しながら希望のドット成長順序通りの出力画像を得ることができるので、粒状性や安定性に優れた高品質な画像形成のための画像処理を施すことができる。また、誤差拡散処理、あるいは平均誤差最小処理において、誤差の平均値を抑えた閾値を用いるため、グラデーション画像を入力した場合に階調段差を抑制して画像処理を施すことができるので、高品質な画像処理を施すことができる。

（２．実施の形態２）
図２１−１は、実施の形態２による中間調処理部において、入力階調４ライン移動平均値に対する誤差４ライン移動平均値特性を表した図である。図２１−２は、実施の形態２による他の中間調処理部において、入力階調４ライン移動平均値に対する誤差４ライン移動平均値特性を表した図である。

実施の形態２による中間調処理部について図２１−１を用いて、実施の形態１の場合との差異を説明する。

実施の形態１において説明したように、誤差の平均値が急激に変化する箇所で階調段差が発生する。すなわち、入力画像データの平均階調値に対して誤差の平均値を緩やかに変化させた場合、階調段差は発生しない。そこで、図２１−１の特性２２０１の特性を持つ式４の代わりに、図２１−２における特性２２０２の特性を持つ式６を与えて閾値を設計する。
ｅ（ｄ）＝１／８×（ｅ０＋ｅ１＋ｅ２＋ｅ３＋ｅ４＋ｅ５＋ｅ６＋ｅ７） （式６）
これは、入力階調値ｄが大きくなるに従って誤差の平均値が小さくなるという特性を持つ式である。

図２２は、実施の形態２における閾値マトリクスの組の一例を示す模式図である。ここで、閾値マトリクスＡ２３０１、閾値マトリクスＢ２３０２、閾値マトリクスＣ２３０３はそれぞれ、出力階調値８５に相当するドット、１７０に相当するドット、２５５に相当するドットを出すか否かを決定する閾値である。図２２に示した閾値マトリクスは、図４の閾値マトリクスと比較して、ディザ閾値の最小値と最大値の差、すなわち振幅が小さくなっている。

ディザ閾値の振幅を小さくすることは、エッジ判定結果に基づきディザ閾値と固定閾値とを切り替える処理の場合に、切替部での閾値の差を小さくして急激な変化を抑える働きがある。

ここでは振幅を小さくするために、入力階調値ｄが大きくなるに従って誤差の平均値を小さくさせる例を示したが、逆に入力階調値ｄが大きくなるに従って誤差の平均値を大きくさせる構成であっても良い。

なぜなら、一般にディザ閾値の振幅が小さいと鮮鋭性が向上し、大きいと粒状性が向上する。振幅が小さい場合は原稿を忠実に再現しようとする平均誤差最小処理の特性が強く働き、振幅が大きい場合は設計したパターンに沿った出力を得ようとするディザ処理の特性が強く働くためである。

図２３−１は、実施の形態２による他の中間調処理部において、入力階調４ライン移動平均値に対する誤差４ライン移動平均値特性を表したグラフである。図２３−２は、実施の形態２による他の中間調処理部において、入力階調４ライン移動平均値に対する誤差４ライン移動平均値特性を表したグラフである。

ここで、実施の形態２による中間調処理では図２１−２の特性２２０２に示すように誤差の平均値を、入力階調値に対して誤差の平均値が一定の傾きを持つ例を示したがこれに限るものではない。誤差の平均値は、例えば、図２３−１の特性２４０１のように０でない値で一定であっても良いし、また、図２３−２の特性２４０２のようにサインカーブに近いように誤差の傾きが変化してもよい。肝要な点は、階調段差を抑えるためには、誤差の平均値が入力階調値の変化に伴って急激に変化しないことである。

このように、入力画像データの平均階調値に対して誤差の平均値を緩やかに変化させることによって、階調段差の発生を抑制する。また、入力した画像データに対して、画像処理の際の画素位置に応じた閾値を用いる誤差拡散処理、あるいは画素位置に応じた閾値を用いる平均誤差最小処理において、発生する誤差を考慮しながら希望のドット成長順序通りの出力画像を得ることができるので、高品質な画像形成のための画像処理を施すことができる。また、誤差拡散処理、あるいは平均誤差最小処理において、階調段差を抑制して画像処理を施すことができるので、高品質な画像形成のための画像処理を施すことができる。

（３．実施の形態３）
実施の形態３による中間調処理について、実施の形態１との差異を図１３を用いて説明する。実施の形態３が実施の形態１による中間調処理と異なる点は、周囲が低濃度要素に囲まれている孤立ドット点を含む出力ドットパターンは、これを除外して閾値マトリクスを作成するものである。

図１３の出力ドットパターン１１０２、１１０３を見ると、（ｘ、ｙ）＝（１、１），（３、３）に相当する画素位置の階調値が８５や１７０のとき、隣接する階調値はいずれも０となるタイプである。すなわち、（ｘ、ｙ）＝（１、１），（３、３）に相当する画素位置のドットは孤立して出現する可能性が高く、その場合は安定したドット再現ができにくい。

また、図１３中の出力ドットパターン１１０８、１１０９を見ると、（ｘ、ｙ）＝（１、０），（３、２）に相当する画素位置の階調値が８５や１７０のとき、副走査方向に接する画素および斜めに接する画素以外の階調値はいずれも０となるタイプである。すなわち、（ｘ、ｙ）＝（１、０），（３、２）に相当する画素位置のドットも安定したドット再現ができにくい。ただし、このタイプの場合、副走査方向に接する（ｘ、ｙ）＝（１、１），（３、３）、および斜めに接する（ｘ、ｙ）＝（０、１），（２、３）に相当する画素ではドットが打たれる可能性が高く、出力ドットパターン１１０２、１１０３よりは安定したドット再現が見込むことができるのであるが、基本的に不安定な再現であることに変わりはない。

そこで、（ｘ、ｙ）＝（１、０），（３、２）に相当する画素位置で階調値８５や１７０のドットを発生させること、および、（ｘ、ｙ）＝（１、０），（３、２）に相当する画素位置で階調値８５のドットを発生させることは、不安定な出力画像を得ることにつながるため、この種の出力ドットパターン１１０２、１１０３、１１０８、および１１０９を条件から外して閾値を設計する。

なお、主走査方向の前後の出力階調値の大小関係に基づき、大きな値の方へ寄せて出力するよう位相を制御することで、図１３中の出力ドットパターン１１０５での（ｘ、ｙ）＝（０、１），（２、３）に相当する画素位置は、主走査方向に接している（ｘ、ｙ）＝（１、１），（３、３）の画素と連続してレーザが照射されることとなり、比較的安定なドット再現が見込めるため、このパターンは条件に含めて閾値を設計する。

図２４は、ドットパターンを出力した時の色材が分布する領域を説明する図である。実際に、ドットゲイン、もしくは、全画素に最大サイズのドットを打った際に色材（トナー）で塗りつぶされていない領域が存在しないような状態を得るため、各画素が本来の占めている領域より広い範囲に色材が分布することがある。このような条件で、図１３のドットパターン１１２２〜１１２５を出力したときの色材が分布する領域を順に図２４の色材分布２６０１〜２６０４に示す。

このような場合は、（ｘ、ｙ）＝（０、２），（２、０）に相当する画素位置に存在する空白の面積は、レーザの照射位置のずれなどに基づく色材の存在領域のずれによって変動しやすく、階調性が悪化しやすい。

同様に、図１３中の出力ドットパターン１１２０、１１２１を見ると、（ｘ、ｙ）＝（０、３），（２、１）に相当する画素位置の階調値が８５や１７０のとき、副走査方向に接する画素以外の階調値はいずれも２５５と大きい。すなわち、（ｘ、ｙ）＝（０、３），（２、１）に相当する画素位置のドットも安定したドット再現ができにくい。ただし、後者は副走査方向に接する（ｘ、ｙ）＝（０、２），（２、０）に相当する画素位置でドットが打たれる可能性が低く、前者よりは安定したドット再現が見込めるのであるが、基本的に不安定であることに変わりはない。

そこで、（ｘ、ｙ）＝（０、２），（２、０）に相当する画素位置で階調値８５や１７０のドットを出現させること、および、（ｘ、ｙ）＝（０、３），（２、１）に相当する画素位置で階調値１７０のドットを出現させることは不安定な出力画像を得ることにつながるため、これらのパターンを条件から外して閾値を設計する。

以上から、図１３に示す出力ドットパターン１１０１〜１１２５のうち、出力ドットパターン１１０２、１１０３、１１０８、１１２１、１１２３、および１１２４を除いた各出力ドットパターンに対して、誤差値と修正入力値を求めて、閾値を決定する。

図２５は、実施の形態３による中間調処理部において用いられる出力ドットパターンの組の一例を示した模式図である。図２５には、修正入力値が示されている。例えば、図１３の１１１１で示す出力ドットパターンを与えた場合は、図２５の出力ドットパターン２７１１で示す修正入力値となる。

ここで、図１３で与えた出力ドットパターンを得るためには、例えば、ｐ１においては、図２５の出力ドットパターン２７０１〜２７０７に示す修正入力値に対しては出力階調値０、出力ドットパターン２７０９で示す修正入力値に対しては出力階調値１７０、出力ドットパターン２７１０〜２７２５で示す修正入力値に対しては出力階調値２５５を発生させる閾値である必要がある。

そこで、ｐ１で出力階調値８５を出すか否かを決定する閾値Ａは、出力ドットパターン２７０１〜２７１０の修正入力値の最大値９２．８以上で、出力ドットパターン２７１１〜２７２５の修正入力値の最小値１２３．３より小さい必要がある。よって、９２．８以上で、１２３．３より小さい数値の中から、両者の平均値を整数に丸めた値１０９をｐ０における閾値Ａとする。

同様に、出力階調値１７０を出すか否かを決定する閾値Ｂも同じ範囲に存在する必要があることから１０９、出力階調値２５５を出すか否かを決定する閾値Ｃは、出力ドットパターン２７０１〜２７０９の修正入力値の最大値１２３．３以上で、出力ドットパターン２７１０〜２７２５の修正入力値の最小値である１３４．６より小さい必要があることから１２９とする。

図２６は、実施の形態３による閾値マトリクスの一例を示す模式図である。以上のようにして図２６に示した閾値マトリクスを得ることができた。

このように本発明による画像処理装置によって、所望のドット成長順序通りの出力画像を得ることができ、さらには、記録媒体における画像形成について粒状性や安定性に優れた高品質の出力画像を得ることができる。

また、誤差の平均値を所定の範囲に設定することで、グラデーション画像を入力した場合に階調段差が抑制された高品質の出力画像を得ることができる。

（４．実施の形態４）
実施の形態４による画像形成装置は、実施の形態１による画像処理装置１０を画像処理機能を実行する部分として備える画像形成装置である。実施の形態４による画像形成装置は、図１に示した画像形成装置１として具現化することができる。即ち、画像形成装置は、画像入力部３と、画像処理装置１０と、画像出力部５とを備えてなる構成である。

実施の形態４による画像形成装置の動作および画像形成手順は、スキャナ３が読み込んだ画像データを、すでに実施の形態１において説明した画像処理装置１０が入力し、入力した画像データに対して画像処理装置１０が画像処理を施して出力した画像データを、画像出力装置５２が画像出力することによって、動作および手順を具現化できるので、ここでは説明を省略する。

画像形成装置１は、また、実施の形態２および３のいずれかによる画像処理装置を内部に組み込んでそれぞれの画像処理機能を実行し、それぞれ処理を施された画像データによって画像形成することができる。

このように実施の形態４による画像形成装置によれば、所望のドット成長順序通りの出力画像を得ることができ、さらには、記録媒体における画像形成について粒状性や安定性に優れた高品質の画像を形成できる。

また、誤差の平均値を所定の範囲内に設定することで、グラデーション画像を入力した場合に階調段差が抑制された高品質の画像を形成ができる。

（５．ハードウェア構成など）
図２７は、実施の形態４による画像形成装置のハードウェア構成図である。同図に示すようにこの画像形成装置は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９０２、ＳＤＲＡＭ９０３、フラッシュメモリ９０４およびハードディスク（ＨＤ）９０５などをＡＳＩＣ９０１に接続したコントローラボード９００と、オペレーションパネル９１０と、ファックスコントロールユニット（ＦＣＵ）９２０と、ＵＳＢ９３０と、ＩＥＥＥ１３９４９４０と、プリンタ９５０と、スキャナ９６０とからなる。

オペレーションパネル９１０はＡＳＩＣ９０１に直接接続され、ＦＣＵ９２０、ＵＳＢ９３０、ＩＥＥＥ１３９４９４０、プリンタ９５０、およびスキャナ９６０は、ＰＣＩバスを介してＡＳＩＣ９０１に接続されている。

ＨＤ９０５には、画像形成装置が備える画像処理装置のＣＰＵに、上述した各手順（工程）を実行させる、あるいは上述した各部の機能を実行させるための画像処理プログラムが格納されている。

なお、画像形成装置の特徴的部分である画像処理装置で実行される画像処理プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されてもよい。この場合、ＣＰＵ９０２が上記記憶媒体から画像処理プログラムを読み出して主記憶装置上にロードすることで、画像処理装置に、上述した各工程を実行、あるいは各部の機能を実現させる。

本実施の形態の画像処理装置で実行される画像処理プログラムは、上述した各部（シェーディング補正部、階調補正部、カラー／モノクロ変換部、中間調処理部の備えるエッジ検出部、修正入力値算出部、閾値選択部、出力階調値決定部、誤差算出部、誤差和算出部、および位相制御部）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記ＲＯＭから上記の各プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。

また、画像処理プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしても良い。または、画像形成プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供若しくは配布するようにしても良い。

以上のように、本発明にかかる画像処理装置、画像処理方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体は画像処理技術に有用であり、特に多値画像データを少値画像データに変換する際の中間調データ処理技術に有用である。

本発明の実施の形態１による画像処理装置を組み込んだ画像形成装置の機能的ブロック図である。 実施の形態による画像処理装置の機能的ブロック図である。 画像処理装置の有する中間調処理部１００の機能的ブロック図である。 閾値マトリクスの組の一例を示す模式図である。 出力階調値決定部１０３が、閾値によって出力階調値を決定する手順を説明するフローチャートである。 誤差和算出部１０６が注目画素の関与する誤差の和を算出するために用いる誤差マトリクスの一例を示す模式図である。 誤差マトリクスの一例を示す模式図である。 エッジ検知部１０７の機能的ブロック図である。 一次微分フィルタの一例を示す模式図である。 二次微分フィルタの一例を示す模式図である。 エッジ検知部１０７において高濃度判定領域を検知することを説明する図である。 エッジ検知部１０７において一次微分判定領域を検知することを説明する図である。 エッジ検知部１０７において二次微分判定領域を検知することを説明する図である。 エッジ検知部１０７においてエッジ領域を判定する手順を説明するフローチャートである。 図４に示した閾値マトリクスの設計手順を説明するフローチャートである。 出力ドットパターンの組の一例を示す模式図である。 出力ドットパターンにおける画素位置の表記のしかたを説明する図である。 出力ドットパターンを並べた模式図である。 図１３の出力ドットパターンの組に対応する修正入力値の組を説明する模式図である。 図１３のドット成長順序で等差的に閾値を大きくした閾値マトリクスの一例を示す模式図である。 本発明に基づいて作成した図４の閾値マトリクスを用いて切り出した出力画像を示す模式図である。 図１７に示された閾値マトリクスを用いて切り出した出力画像を示す模式図である。 階調値を０から２５５へ４ラインにつき１階調の幅で変化させた入力画像に対して実施の形態１による中間調処理を施した場合の、出力画像の１２８ドット幅、４ラインの出力階調移動平均値を示す図である。 階調値を０から２５５へ４ラインにつき１階調の幅で変化させた入力画像に対して図１３のドット成長順序で等差的に閾値を大きくした図１７の閾値マトリクスを用いて中間調処理を施した場合の、出力画像の１２８ドット幅、４ラインの出力階調移動平均値を示す図である。 階調値を０から２５５へ４ラインにつき１階調の幅で変化させた入力画像に対して実施の形態１による中間調処理を施した場合の、出力画像の１２８ドット幅、４ラインの誤差移動平均値を示す図である。 階調値を０から２５５へ４ラインにつき１階調の幅で変化させた入力画像に対して図１３のドット成長順序で等差的に閾値を大きくした図１７の閾値マトリクスを用いて中間調処理を施した場合の、出力画像の１２８ドット幅、４ラインの誤差移動平均値を示す図である。 実施の形態２による中間調処理部において、入力階調４ライン移動平均値に対する誤差４ライン移動平均値特性を表した図である。 実施の形態２による他の中間調処理部において、入力階調４ライン移動平均値に対する誤差４ライン移動平均値特性を表した図である。 実施の形態２における閾値マトリクスの組の一例を示す模式図である。 実施の形態２による他の中間調処理部において、入力階調４ライン移動平均値に対する誤差４ライン移動平均値特性を表したグラフである。 実施の形態２による他の中間調処理部において、入力階調４ライン移動平均値に対する誤差４ライン移動平均値特性を表したグラフである。 ドットパターンを出力した時の色材が分布する領域を説明する図である。 実施の形態３による中間調処理部において用いられる出力ドットパターンの組の一例を示した模式図である。 実施の形態３による閾値マトリクスの一例を示す模式図である。 実施の形態４による画像形成装置のハードウェア構成図である。

１ 画像形成装置
３ スキャナ
５ 画像出力装置
１０ 画像処理装置
１１ 前処理ユニット
１００ 中間調処理部
１０１ 画像入力部
１０２ 修正入力値算出部
１０３ 出力階調値決定部
１０４ 誤差算出部
１０５ 誤差バッファ
１０６ 誤差和算出部
１０７ エッジ検知部
１０８ 閾値選択部
１０９ 記憶部
１１０ 位相制御部
６０１ 一次微分フィルタ
６０５ 高濃度判定部
６０６ 二次微分フィルタ
６０９ エッジ判定部

Claims (34)

1. 画像が入力される画像入力手段と、
   入力された前記画像について、注目画素位置周辺の誤差値に所定の重みを付けて入力階調値に加算し第１修正入力値を算出する修正入力値算出手段と、
   前記修正入力値算出手段が算出した注目画素位置の第１修正入力値と、前記注目画素位置に対応する所定の閾値とに基づいて出力階調値を決定する出力階調値決定手段と、
   前記出力階調値決定手段が決定した出力階調値と前記第１修正入力値との差分を誤差値として算出する誤差値算出手段と、
   前記誤差値を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記誤差値と誤差マトリックスとを用いて、前記注目画素位置周辺の誤差値に所定の重みを付けた値を算出する算出手段と、を備え、
   前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンを定常状態で出力階調値として出力する前記複数種類の出力ドットパターンに対応してそれぞれ算出される値であり各画素位置での誤差値に所定の重みが付けられて入力階調値に加算された値である第２修正入力値から求められた、各前記出力ドットパターンとなるための閾値の範囲に基づいて絞り込まれた閾値の範囲から設定されたものを使用することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、求められた前記閾値の範囲における中央値を含む前記中央値の近傍の中から設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンを、定常状態において異なる出力ドットパターンとして最大数出力させる閾値の範囲の中から設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンを、定常状態において異なる出力ドットパターンとして最大数出力させる閾値の範囲の中央値を含む前記中央値の近傍の中から設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンそれぞれに対して誤差の平均値を指定した場合の前記閾値の範囲から設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像処理装置。
6. 前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、画素値が大きいほど濃度が高い設定である場合において、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍の平均出力階調値が小さい前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像処理装置。
7. 前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、画素値が大きいほど濃度が高い設定である場合において、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍に出力階調値が大きい画素が存在しない前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像処理装置。
8. 前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の閾値は、前記所定の範囲が最低濃度を除いた小さな出力階調値の範囲のものから設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項６または７に記載の画像処理装置。
9. 前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍の出力階調値の平均が大きい前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像処理装置。
10. 前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍に出力階調値が小さい画素が存在しない前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像処理装置。
11. 前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の範囲が最高濃度を除いた大きい出力階調値の範囲のものから設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項９または１０に記載の画像処理装置。
12. 前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記所定の範囲を前記近傍の出力階調値に応じて変化させて設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１つに記載の画像処理装置。
13. 前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記近傍の画素が前記注目画素に隣接する画素であるとして設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項６〜１２のいずれか１つに記載の画像処理装置。
14. 前記出力階調値決定手段は、前記所定の閾値として、前記近傍の画素が前記注目画素の主走査方向の近傍の画素であるとして設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項６〜１３のいずれか１つに記載の画像処理装置。
15. さらに、画素の位相制御を行う位相制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の画像処理装置。
16. 前記位相制御手段は、前記注目画素の位相を、主走査方向に前後の画素値に基づいて決定するものであることを特徴とする請求項１５に記載の画像処理装置。
17. 画像が入力される画像入力工程と、
    入力された前記画像について、注目画素位置周辺の誤差値に所定の重みを付けて入力階調値に加算し修正入力値を算出する修正入力値算出工程と、
    前記修正入力値算出工程で算出した注目画素位置の修正入力値と、前記注目画素位置に対応する所定の閾値とに基づいて出力階調値を決定する出力階調値決定工程と、
    前記出力階調値決定工程で決定した出力階調値と前記修正入力値との差分を誤差値として算出する誤差値算出工程と、
    前記誤差値を記憶手段に記憶させる記憶制御工程と、
    前記記憶手段に記憶された前記誤差値と誤差マトリックスとを用いて、前記注目画素位置周辺の誤差値に所定の重みを付けた値を算出する算出工程とを含み、
    前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、所定の複数種類の出力ドットパターンを定常状態で出力階調値として出力する前記複数種類の出力ドットパターンに対応してそれぞれ算出される値であり各画素位置での誤差値に所定の重みが付けられて入力階調値に加算された値である第２修正入力値から求められた、各前記出力ドットパターンとなるための閾値の範囲に基づいて絞り込まれた閾値の範囲から設定されたものを使用するものであることを特徴とする画像処理方法。
18. 前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、求められた前記閾値の範囲における中央値を含む前記中央値の近傍の中から設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１７に記載の画像処理方法。
19. 前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンを、定常状態において異なる出力ドットパターンとして最大数出力させる閾値の範囲の中から設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１８に記載の画像処理方法。
20. 前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンを、定常状態において異なる出力ドットパターンとして最大数出力させる閾値の範囲の中央値を含む前記中央値の近傍の中から設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１９に記載の画像処理方法。
21. 前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンそれぞれに対して誤差の平均値を指定した場合の前記閾値の範囲から設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１つに記載の画像処理方法。
22. 前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、画素値が大きいほど濃度が高い設定である場合において、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍の平均出力階調値が小さい前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１つに記載の画像処理方法。
23. 前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、画素値が大きいほど濃度が高い設定である場合において、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍に出力階調値が大きい画素が存在しない前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１つに記載の画像処理方法。
24. 前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の範囲が最低濃度を除いた小さな出力階調値の範囲であるとして設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項２２または２３に記載の画像処理方法。
25. 前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍の出力階調値の平均が大きい前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１つに記載の画像処理方法。
26. 前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の複数種類の出力ドットパターンから、前記出力階調値が所定の範囲である画素の近傍に出力階調値が小さい画素が存在しない前記出力ドットパターンを除外して設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１つに記載の画像処理方法。
27. 前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の範囲が最高濃度を除いた大きい出力階調値の範囲であるとして設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項２５または２６に記載の画像処理方法。
28. 前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記所定の範囲を前記近傍の出力階調値に応じて変化させて設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項２２〜２７のいずれか１つに記載の画像処理方法。
29. 前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記近傍の画素が前記注目画素に隣接する画素であるとして設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項２２〜２８のいずれか１つに記載の画像処理方法。
30. 前記出力階調値決定工程は、前記所定の閾値として、前記近傍の画素が前記注目画素の主走査方向の近傍の画素であるとして設定されたものを使用するものであることを特徴とする請求項２２〜２９のいずれか１つに記載の画像処理方法。
31. さらに、画素の位相制御を行う位相制御工程を含むことを特徴とする請求項１７〜３０のいずれか１つに記載の画像処理方法。
32. 前記位相制御工程は、前記注目画素の位相を、主走査方向に前後の画素値に基づいて決定するものであることを特徴とする請求項３１に記載の画像処理方法。
33. 請求項１７〜３２のいずれか１つに記載の画像処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
34. 請求項３３に記載のプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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