JP5932683B2 - エコノミ印刷モードで画質を維持するためのシステム - Google Patents

Description

デジタル画像処理は、ハーフトーンを用いて、連続画像の画素を二値画像データの画素
に変換することにより、輪郭線画素を簡略化した画像で、縁画像を保持する。デジタル画像処理は、所定の簡略化された割合に対応して、二値画像データの白以外の画素の数を低減する。これは、目標画素が縁以外の画素である決定に基づく。

従来のデジタル複写システムでは、電子画像（複数可）を受け取り、画像処理ユニットへ供給する。この画像処理ユニットは、ソフトウェアとハードウェアの構成要素を組合せて成り、この組み合わせにより、複数の供給源から電子画像を受信し、必要な処理を実行して、この電子画像をデジタル複写システムの出力経路と互換性のある形式に変換する。

例えば、従来の画像処理ユニットは、連続階調の画像データを二値画像データに変換することができる。さらに、従来の画像処理ユニットは、二値画像データを簡略化した（エコノミモード又はドラフトモード）二値画像データのビットマップ画像に変換することができる。

従来のデジタル複写システムは、簡略化した（エコノミモード又はドラフトモード）二値画像データのビットマップ画像に画像データを変換して、トナー又はインク使用量を抑える。従来のデジタル複写システムでは、エコノミモードが通常印刷モードと同じ解像度を有し得るが、トナー又はインクの使用量を、例えば、カラーテーブル又は伝達関数により抑える。しかし、全面色（画線率１００％）の、画線率が減少すると、文字や細い線が、ハーフトーンの影響を受け、その結果、ギザギザ文字、又は揺れた線が現れる。

従来、エコノミモードで印刷すると、画像を表すデータストリームが処理され得、それにより、プリンタは、この処理が行われなかった場合よりも少量のマーキング材料（インク又はトナー）しか使用しないで画像を印刷する。

より具体的には、従来のデジタル複写システムは、記録媒体上に一連のマーキング材料のドット又はスポット（画素）を印刷して、描写画像を生成することにより動作する。描写する際に使用されるマーキング材料の量を抑えるため、従来、画像内の黒（白以外）の領域は、ハーフトーンによるグレー領域に変更される。従来、マーキング材料に対応するドット即ちスポット（画素）を取り除くことによりこれを実現する。

しかし、文字又は形状の縁のマーキング材料に対応するドット又はスポット（画素）を取り除くことにより、好ましくないギザギザ（ギザギザ文字）や揺れた線が発生する可能性がある。

したがって、文字及び細い線の画質を維持しながら、マーキング材料（トナー又はインク）の使用量を抑える方法又はデジタル複写システムを提供することが望まれる。

さらに、文字の縁及び細い線を１００％の画線率で描写し、縁から離れた内側の領域をハーフトーン処理して、低い画線率にしながら、マーキング材料（トナー又はインク）の使用量を抑える方法又はデジタル複写システムが望まれる。

文字の縁及び細い線をそのままにし、一方その他の領域の画素数を削減しながらハーフトーンのビットマップ画像をより低い画線率に処理して、これにより、エコノミモードによる高画質の描写画像を実現することが望まれる。

図１は、画像をエコノミ印刷モードで描写する際、画像の縁をそのままにしておくシステムのブロック図である。 図２は、画像をエコノミ印刷モードで描写する際、画像の縁をそのままにしておく工程を示すフローチャートである。 図３は、画素が縁以外の画素かどうかを判定するブロック図である。

図１は、画像をエコノミ印刷モードで描写する際、画像の縁をそのままにしておくシステムのブロック図である。

図１に示す通り、デジタル複写機（印刷装置）は、ハーフトーン処理回路１０を含み、このハーフトーン処理回路１０が、簡略化する所定のパーセンテージに対応するハーフトーンスクリーン処理を用いて、連続画像データの画素を、二値画像データの画素に変換する。縁検知回路２０は、ハーフトーン処理回路１０と動作可能に接続する。この縁検知回路２０が、二値画像データ内の縁以外の画素を判定する。

縁検知回路２０は、二値画像データの画素のウィンドウ内の二値画像データの対象画素が白以外の画素かどうかを判定し、二値画像データの画素のウィンドウ内の二値画像データの対象画素が白以外の画素のとき、二値画像データの画素のウィンドウを、簡略化する所定のパーセンテージに対応する二値画像データの画素の所定のパターンと比較する。

縁検知回路２０は、二値画像データの画素の所定のパターン内の全ての白以外の画素の位置が、二値画像データの画素のウィンドウ内の白以外の画素の位置に対応することが判定されると、対象画素が縁以外の画素であると判定する。

ハーフトーン処理回路１０と縁検知回路２０は、動作可能に画線率削減回路３０に接続する。対象画素が縁以外の画素であると判定されると、画線率削減回路３０は、簡略化する所定のパーセンテージに対応して、二値画像データ内の白以外の画素の数を削減する。画線率削減回路３０はまた、対象画素が縁画素であると判定されると、二値画像データ内の白以外の画素の数が減少することを防止する。

簡略化処理回路３０は対象画素が縁以外の画素と判定されると、対象画素（１画素）と、それに対応するパターン画素との理論積（ＡＮＤ）を求める処理を実行する。

縁検知回路２０と簡略化処理回路３０を、同じ回路、又はモジュール内に組み合わせることも可能であることに留意されたい。

図２は、画像をエコノミ印刷モードで描写する際に、画像の縁をそのままにしておく工程を示すフローチャートである。

図２では、黒の画素に関する処理が示されているが、図２の処理は、それ以外の色にも適用可能であることに留意されたい。言い換えれば、用語「黒の画素」を使用することで、全面色の画素（シアン、マゼンタ、イエロー、又はブラックのトナー又は着色剤の画線率１００％）を意味することができる。

図２に示す通り、画像をエコノミ印刷モードで描写するときに、画像の縁をそのままにしておくために、ステップＳ１０で、簡略化する所定のパーセンテージに対応するハーフトーンスクリーン処理を用いて、連続画像データの画素を、二値画像データの画素に変換する。ステップＳ２０で、二値画像データの画素のウィンドウ内の二値画像データの対象画素が、白以外の画素かどうかが判定され、二値画像データの画素のウィンドウ内の二値画像データの対象画素が、白以外の画素と判定されると、ステップＳ３０で、この二値画像データの画素のウィンドウを、簡略化する所定のパーセンテージに対応する二値画像データの画素の所定のパターンと比較する。

ステップＳ３０で、二値画像データの画素の所定のパターン内の白以外の全ての画素の位置が、二値画像データの画素のウィンドウ内の白以外の画素の位置に対応すると判定されると、対象画素が縁以外の画素であると判定される。

対象画素が縁以外の画素と判定されると、ステップＳ４０で、簡略化する所定のパーセンテージに対応して、二値画像データ内の白以外の画素の数が削減される。

対象画素が縁以外の画素と判定されると、ステップＳ４０の簡略化処理により、対象画素（１画素）と、それに対応するパターン画素との理論積（ＡＮＤ）を求める処理が実行される。

図３は、画素が縁以外の画素かどうかを判定するブロック図である。

図３に示す通り、二値画像データ（ビットマップ画像画像データ）のウィンドウ内の各画素と、簡略化する所定のパーセンテージに対応する二値画像データの画素の所定のパターン（パターン化された画像データ）との理論積（ＡＮＤ）を求める処理が実行される（２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０）。

選択回路２９０は、対象画素が縁の画素かどうかを判定するにあたり、理論積（ＡＮＤ）処理のどの結果を使用するかを決定する。

図３に示す通り、理論積回路２７０は、対象画素の値と黒の画素の値の理論積（ＡＮＤ）を求めて、対象画素が黒画素かどうかを判定する。

選択回路２９０を通過してきた結果と、理論積（ＡＮＤ）回路２７０で求められた理論積（ＡＮＤ）の結果との理論積が理論積回路２８０により求められ、対象画素が縁以外の画素かどうかが判定される。理論積（ＡＮＤ）回路２８０により求められた理論積の結果が、論理的に１の場合、対象画素は縁以外の画素である。

上記の方法及びシステムにより、文字の縁及び細い線は、１００％の画線率で描写され、縁から離れた内側の領域は、ハーフトーン処理されて、低い画線率にされ、文字や細い線の画質を維持する一方で、マーキング材料（トナー又はインク）の使用量を抑える。

全面色の文字の縁及び細い線では、文字の縁及び細い線をそのままにしておくために、ハーフトーン処理を行わない。

より分かりやすく上記の処理及びシステムを説明するために、以下の例を用いる。この実施例では、かなり簡略化された密度レベルを作りだすために、簡略処理（エコノミモード）で、最大で６５％のマーキング材料（トナー又はインク）の画線率が要求されると仮定する。

さらに、この例に関しては黒と白で描写が行うが、この処理は、他の色に拡張することが容易に可能であると仮定する。さらに、現れるグレー画像は、０から２５５のレベル範囲を有し、グレーレベル０が黒を表し、グレーレベル２５５が白を表すと仮定する。最後に、ハーフトーン処理後のビットマップ画像においては、値０が白を表し、値１が黒表すことと仮定する。

この例では、簡略化したパターンとは、特定の画線率でのパターンのことを指し、例えば、６５％のパターン、又は６５％の黒パターン、或いは６５％画線率パターンとは、６５％のマーキング材料（トナー／インク）の画線率のパターンを意味する、即ち、用紙の６５％が、マーキング材料（トナー／インク）により覆われていることを意味する。

この例では、エコノミモードに関する特別なハーフトーン画像が、通常のハーフトーン処理より形成される。例えば、ハーフトーンは、６００×６００ｄｐｉの通常の印刷モードで生成することができる。所望の画線率が６５％のため、ハーフトーンスクリーン処理において最も低い３５％の閾値を値１で設定し、その他の閾値（６５％の閾値）は、２〜２５５の範囲で直線的に目盛付けされる。

より具体的には、例えば、閾値のヒストグラムに応じて、全ての５１より低い閾値で、３５％の閾値の配列が構成されている場合、これらの閾値は、値１に設定される必要がある。その他の閾値、例えば、値５１から値２５５は、２〜２５５の範囲で直線的に目盛付けされる。

ある位置での１の閾値は、現れるグレーレベルが０（黒）のときのみ、その位置で黒の画素を生成し、その他の全てのグレーレベルに対しては白の画素を生成する、というのも、以下の公式を用いてハーフトーン処理が行われるためであることに留意されたい。グレーレベル＜閾値の場合は、ハーフトーンの画素を１（黒の画素）に設定する、それ以外では（グレーレベル＞＝閾値）、ハーフトーンの画素を０（白画素）に設定する。

したがって、グレーレベル０に関して、ハーフトーン処理後の全ての画素は１（黒の画素）の値を有するが、上記のハーフトーン処理公式によると、３５％の閾値は全て１であり、その結果、その位置では白の画素を生成すため、グレーレベル１に関して３５％でハーフトーン処理された画素は０の値を有する。

上述した通り、その他の５１〜２５５までの閾値は、２〜２５５の範囲で目盛付される。この黒から開始され白になるグレーのスケール勾配に対するハーフトーンの効果を可視化するために、ハーフトーンの勾配は１００％の黒で開始され、次いで、６５％の黒画線率に急降下し、黒の画線率がそこから徐々に減少し勾配のもう一方の端である白となる。

値が５１〜２５５から２〜２５５に目盛付けされると、この目盛は、小さい範囲から大きい範囲へ移る、そのため目盛付け後に、いくつかの閾値の値が無くなる可能性がある。例えば、６、１１、１６等の値を有するスクリーン処理の閾値は存在しない可能性があり、その結果いくつかのグレーレベルか無くなってしまうことに留意されたい。

この問題を回避するために、目盛付け前の元のスクリーン処理は、例えば、０〜２５５の範囲の代わりに、より高い範囲により、異なる値をスクリーン処理の各閾値に割り当てることが可能である。言い換えれば、９６×９６スクリーン処理に関して、それは０〜９２１５の範囲（９６^＊９６−１）を意味する。

この特別なハーフトーン処理では、黒を１００％の画線率で維持しなければならないが、その他のグレーレベルを最大が６５％の画線率で目盛付する。この特別なハーフトーンスクリーン処理を用いて、全ての連続階調データをハーフトーン処理させる。

この特別なハーフトーン処理に代わりに、連続しない特別な伝達関数を使用する。

上記の特別なハーフトーンスクリーン処理を用いて、連続階調データをハーフトーン画像に変換した後、次いで、このハーフトーンのビットマップ画像が処理される。最終目的は、黒の画線率を１００％から、十分に低い、この例では６５％の、画線率に落としながら文字の縁及び細い線をそのままにしておくことである。

黒を６５％の画線率に落とすために、６５％の画線率のハーフトーンパターンを利用し、このパターンをハーフトーン処理後のビットマップ画像の全般にわたり貼り付ける。ハーフトーン処理後のビットマップ画像内の画素位置が、６５％のハーフトーンのパターン上の０（白）に対応するとき、ビットマップ画像内のその画素の値は０に設定される。

一実施例では、ビットマップ画像内の対象画素と、それに対応するパターン内の画素との間で理論積（ＡＮＤ）演算を行う。異なるグレーレベルでのハーフトーンパターンの相関により、例えば、６５％の黒のパターン内での白の画素は、６４％の黒のパターン内での白の画素のままとなり、これは６５％のパターンよりも明るい。黒以外の全てのグレーレベルでのハーフトーン処理後の領域は、この理論積（ＡＮＤ）演算による影響を受けない。

作られる黒から白へのグレースケール勾配は、一方が縁の６５％の黒画線率から始まり他方の縁の０％黒画線率（白）までの連続勾配である。

上記の例では、グレーレベル０とは、６５％の黒のことを指し、グレーレベル１も６５％であることに留意されたい。これにより、通常、問題は起こらないはずであるが、問題となる場合は、異なる２つのレベルで違いを作る。より具体的には、特別なハーフトーン画像を生成する際、グレーレベル１に関する画線率を６５％より若干低い、例えば、所望の６４．５％の画線率に設定することができる。

６５％のパターンを適用して、１００％の黒を、６５％の黒に減少させるときに、文字縁と細い線が影響を受けないことを確実にするために、どの画素が文字の縁及び細い線であるかに対する判定が行われる。

この判定を行うために、６５％のパターンをハーフトーン処理されたビットマップ画像上に被せ、現在はハーフトーンの処理される画素の周囲のＭ×Ｎのウィンドウ、例えば、現在の（対象）画素を中心とする５×５のウィンドウを選択する。中心の（対象）画素が黒の画素（ビットマップ画像内の白の画素はそのままである）の場合、５×５のウィンドウ内の画素を、それに対応する６５％でハーフトーン処理後のパターンの５×５のウィンドウ内の画素と比較する。

対象画素を縁以外の画素として認めるためには、ハーフトーン処理後のビットマップ画像内の５×５ウィンドウ内の黒の画素が、それに対応する６５％パターン内の５×５ウィンドウ内に黒の画素を包含していなければならない。

言い換えれば、全ての６５％パターン内の５×５ウィンドウ内の黒画素に関して、それに対応するハーフトーン処理後のビットマップ画像内の５×５ウィンドウ内の位置もまた、黒画素でなくてはならない。

上記の通り、縁から離れた１００％黒の領域内では、上記の条件が一致し、そのため、これらの黒の画素は縁以外の黒の画素として認められ、６５％の画線率まで落とすことになる。

一方で、グレーレベル０の正方形とグレーレベル１の正方形とが互いに隣どうしに配置された場合、特別なハーフトーン処理により、グレーレベル０を１００％の黒として描写し、グレーレベル１を６５％の黒として描写する。この場合、この２つの正方形の間の境界で上記の条件は一致し、この境界にある画素は６５％の画線率に落とされ、グレーレベル０及びグレーレベル１からの滑らかな推移が保証される。

文字の縁では、５×５ウィンドウ内の黒の画素が、それに対応する６５％黒のパターンの５×５ウィンドウ内の黒の画素を包含しないため、上記の条件は一致しない。したがって文字の縁では、６５％の黒パターンに落とされることはない。

縁の内側の文字領域では、５×５のウィンドウは全面色の黒を含んでいなければならない。したがって上記の条件は一致し、文字縁の内側の領域は６５％に落とされる。

細い線に対して、上記の条件は一致せず、したがって細い線には影響しない。

画像の変形が懸念される場合、上記の条件を緩和することができることに留意されたい。ビットマップ画像内の５×５ウィンドウ内の一連の黒の画素が、６５％の黒パターンの５×５ウィンドウ内の一連の黒の画素を包含する条件の代わりに、第１のウィンドウ内の一連の黒の画素が６５％の黒のパターンではなく（６５％の黒パターンより明るい）５５％の黒パターンの第２のウィンドウ内の一連の黒の画素を包含する条件を設定する。しかし、この変更した条件が一致した場合でも、６５％の黒のパターンを適用して、特定の黒の画素を除去して密度を下げる。

言い換えれば、縁以外の画素を見つけるために用いるパターンと、黒の画素を取り除くために用いるパターンとは、異なるレベルから生成することができる。前者は、後者と同じ明るさのパターン、又は後者より明るいパターンでなくてはならない。

Claims (5)

1. 簡略化した画像内で縁の画素をそのままにするシステムであって、
   簡略化した所定のパーセンテージに対応するハーフトーンスクリーン処理を用いて、連続画像データの画素を、二値画像データの画素に変換するハーフトーン処理回路と、
   前記二値画像データ内の縁以外の画素を判定する縁検知回路と、
   を含み、
   前記縁検知回路は、
   前記二値画像データの画素のウィンドウ内の対象画素が白以外の画素であるかどうかを判定し、
   前記対象画素が前記白以外の画素であると判定すると、前記ウィンドウを、前記所定のパーセンテージに対応する二値画像データの画素の所定のパターンと比較し、
   前記所定のパターン内の全ての白以外の画素の位置が、前記ウィンドウ内の白以外の画素の位置に対応すると判定すると、前記対象画素は縁以外の画素であると判定し、
   前記ハーフトーンスクリーン処理は、
   所定の数の閾値を有し、前記所定の数の第１のパーセンテージの第１の数の閾値を第１の値に設定し、
   前記所定の数の第２のパーセンテージの第２の数の直線的に目盛付けされた閾値を有し、
   前記第１のパーセンテージは、１００％から前記所定のパーセンテージを引いたパーセンテージと同じであり、
   前記第２のパーセンテージは、前記所定のパーセンテージと同じであり、
   前記所定のパターンは、前記連続画像データの画素が変換された前記二値画像データの画素を含まない、
   システム。
2. 前記縁検知回路は、前記所定のパターン内の白以外の画素の１つの位置が、前記ウィンドウ内の白以外の画素の位置に対応しないと判定すると、前記対象画素は縁の画素であると判定する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記白以外の画素は、黒の画素である、請求項１又は請求項２に記載のシステム。
4. 前記ハーフトーン処理回路は、閾値より小さい値を有する前記連続画像データの画素を、前記二値画像データの白以外の画素に変換する、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のシステム。
5. 前記ハーフトーン処理回路は、閾値以上の値を有する前記連続画像データの画素を、前記二値画像データの白画素に変換する、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のシステム。

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