JP5994276B2 - 画像処理装置、表示装置および画像処理方法 - Google Patents
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Description
これに対し本発明は、特定パターンの発生を抑制する技術を提供する。
この映像処理装置によれば、特定パターンの発生率の最大値が7.0%を超える場合と比較して、濃度むら(理想状態からの濃度ずれ)の発生を抑制することができる。
この映像処理装置によれば、特定パターンの発生率の最大値が5.0%を超える場合と比較して、濃度むらの発生を抑制することができる。
この映像処理装置によれば、特定パターンの発生率の最大値が3.1%を超える場合と比較して、濃度むらの発生を抑制することができる。
この映像処理装置によれば、誤差拡散法による減色処理が行われる場合において、濃度むらの発生を抑制することができる。
この映像処理装置によれば、ディザ法による減色処理が行われる場合において、濃度むらの発生を抑制することができる。
この表示装置によれば、特定パターンの発生率の最大値が7.0%を超える場合と比較して、濃度むらの発生を抑制することができる。
この画像処理方法によれば、特定パターンの発生率の最大値が7.0%を超える場合と比較して、濃度むらの発生を抑制することができる。
図1は、電子機器1のハードウェア構成を示すブロック図である。電子機器1は、画像を表示する表示装置である。この例で、電子機器1は、電子書籍(文書の一例)を閲覧するための装置、いわゆる電子ブックリーダーである。電子機器1は、表示部10と、コントローラー20と、CPU30と、VRAM40と、RAM50と、記憶部60と、入力部70とを有する。表示部10は、画像を表示する表示素子を含むディスプレイパネルを有する。この例で、表示素子は、電圧の印加等によりエネルギーを与えなくても表示を保持するメモリー性の表示素子として、電気泳動粒子を用いた表示素子を有する。この表示素子により、表示部10は、モノクロ複数階調(この例では白黒2階調)の像を表示する。コントローラー20は、表示部10を制御する制御装置である。CPU30は、電子機器1の各部を制御する装置である。CPU30は、RAM50をワークエリアとして、ROM(図示略)または記憶部60に記憶されているプログラムを実行する。VRAM40は、表示部10に表示させる画像を示す画像データを記憶するメモリーである。RAM50は、データを記憶する揮発性のメモリーである。記憶部60は、電子書籍のデータ(書籍データ)に加え、各種のデータおよびアプリケーションプログラムを記憶する記憶装置であり、HDDまたはフラッシュメモリーなど不揮発性のメモリーを有する。記憶部60は、複数の電子書籍のデータを記憶することができる。入力部70は、ユーザーの指示を入力するための入力装置であり、例えば、タッチスクリーン、キーパッド、またはボタンを含む。以上の要素は、バスにより接続されている。
2−1.動作の概要
図6は、電子機器1の動作の概要を示すフローチャートである。ステップS10において、CPU30は、書き換え指示があったか判断する。書き換え指示とは、表示部10に表示されている画像を書き換えさせる指示である。書き換え指示は、例えば、ユーザーにより入力部70を介して入力される。書き換え指示がなかったと判断された場合(S10:NO)、CPU30は、書き換え指示が入力されるまで待機する。書き換え指示があったと判断された場合(S10:YES)、CPU30は、処理をステップS11に移行する。
(1)実出力は、表示装置のように規則正しく敷き詰めた市松模様にならない。
(2)インクジェットのドット形状は矩形ではなく円形であり、しかも着弾位置ずれに起因するスジの発生を緩和するため、ドットサイズは画素サイズより大きく設定されている。すなわち、ディーティ比50%以上では明確なドットはほとんど視認できず、面積階調というよりは、ディーティ比の増加に応じて濃度が増加する濃度階調的な出力結果となっている。
という事情があり、図8に例示したような市松模様の発生率の特性でも問題にならない。
図9は、ステップS12における減色処理の詳細の例を示すフローチャートである。この例では、減色処理として、誤差拡散法による2値化処理が用いられる。
data_x[i][j] = data[i][j] + error_buffer[i][j] …(1)
ここで、data_x[i][j]は、第i行第j列の画素の補正データを、data[i][j]は、第i行第j列の画素のデータを、error_buffer[i][j]は、第i行第j列の画素の近傍の2値化処理済みの画素から拡散された誤差を、それぞれ示す。また、「=」は代入を意味する演算子である。data[i][j]は、階調値(16階調)を示すデータであり、最小値0が白、最大値15が黒に対応する。data_x[i][j]、data[i][j]、およびerror_buffer[i][j]は、例えばVRAM40に記憶されている。すなわち、VRAM40は、data_x[i][j]、data[i][j]、およびerror_buffer[i][j]を記憶する記憶領域を有する。コントローラー20は、VRAM40からデータdata[i][j]および誤差error_buffer[i][j]を読み出し、式(1)により得られた補正データdata_x[i][j]をVRAM40に書き込む。
result[i-1][j-1] == Black_ON …(2)
result[i-1][j] == Black_OFF …(3)
result[i-1][j+1] == Black_ON …(4)
result[i][j-2] == Black_ON …(5)
result[i][j-1] == Black_OFF …(6)
ここで、result[i][j]は、第i行第j列の2値化結果を示す。Black_ONは2値化結果が黒画素であることを、Black_OFFは2値化結果が白画素であることを、それぞれ示す。具体的には、Black_ONは黒画素に相当する階調値(16階調の場合、Black_ON = 16)を、Black_OFFは白画素に相当する階調値(Black_OFF = 0)を、それぞれ示す。また、「==」は両辺の値が等しいかどうかの比較を意味する演算子である。
threshold_X = threshold + thresh_add …(7)
ここで、threshold_Xは補正された閾値を示す。thresh_addは補正に用いられる加算値であり、あらかじめ決められた正の値を有する定数である。
data_x > threshold_Xの場合、result [i][j] = Black_ON …(8)
data_x > threshold_Xでない場合、result [i][j] = Black_OFF …(9)
error [i][j] = data_x [i][j] - result [i][j] …(10)
ここで、error [i][j]は、第i行第j列の誤差を示す。コントローラー20は、算出した誤差をメモリーに記憶する。
error_buffer [i][j+1]= error_buffer [i][j+1] + error [i][j]/4 …(11)
error_buffer [i+1][j-1]= error_buffer [i+1][j-1] + error [i][j]/4 …(12)
error_buffer [i+1][j]= error_buffer [i+1][j] + error [i][j]/4 …(13)
error_buffer [i+1][j+1]= error_buffer [i+1][j+1] + error [i][j]/4 …(14)
ステップS120における閾値を補正する処理は、上記で説明したものに限定されない。上記で説明したものに代えて、例えば、黒画素のデューティ比50%の前後で対称になるような処理が行われてもよい。すなわち、対象画素が黒画素である市松模様が形成されそうな場合は対象画素が黒画素に2値化される確率を低下させ、対象画素が白画素である市松模様が形成されそうな場合は対称画素が白画素に2値化される確率を低下させるように、閾値が補正されてもよい。具体的には、次式(15)〜(18)のすべてが満たされた場合、コントローラー20は、対象画素が黒画素に2値化されにくくなるように、次式(19)によって閾値thresholdを大きくする補正をする。
result [i-1][j-1] == Black_ON …(15)
result [i-1][j] == Black_OFF …(16)
result [i-1][j+1] == Black_ON …(17)
result [i][j-1] == Black_OFF …(18)
threshold_X = threshold + thresh_add …(19)
result [i-1][j-1]== Black_OFF …(20)
result [i-1][j]== Black_ON …(21)
result [i-1][j+1]== Black_OFF …(22)
result [i][j-1]== Black_ON …(23)
threshold_X = threshold - thresh_add …(24)
ステップS120における閾値を補正する処理として、黒画素のデューティ比が50%を境界として、閾値thresholdを大きくする処理と小さくする処理とが切り替えられてもよい。具体的には、デューティ比が50%以上の場合には閾値thresholdを大きくし、デューティ比が50%未満の場合には閾値thresholdを小さくする処理が行われてもよい。具体的には、次式(25)〜(29)のすべてが満たされた場合、コントローラー20は、対象画素が黒画素に2値化されにくくなるように、次式(30)によって閾値thresholdを大きくする補正をする。
data [i][j] >= Cmax/2 …(25)
result [i-1][j-1]== Black_ON …(26)
result [i-1][j]== Black_OFF …(27)
result [i-1][j+1]== Black_ON …(28)
result [i][j-1]== Black_OFF …(29)
threshold_X = threshold + thresh_add …(30)
ただし、Cmaxは最大階調値(16階調の場合Cmax=15)を示す。
data [i][j] < Cmax/2 …(31)
result [i-1][j-1] == Black_OFF …(32)
result [i-1][j] == Black_ON …(33)
result [i-1][j+1] == Black_OFF …(34)
result [i][j-1] == Black_ON …(35)
threshold_X = threshold - thresh_add …(36)
上記においては、加算値thresh_addが定数である例を説明した。しかし、thresh_addは、データdata [i][j]の関数であってもよい。関数thresh_add (data[i][j])は、黒画素のデューティ比が高いときは大きく、デューティ比が低いときは小さくなる関数である。
ステップS120における閾値の補正処理が行われる場合を、データに応じて限定してもよい。例えば、6 < data [i][j] < 10 (16階調の場合)など、黒画素のデューティ比50%を基準とする所定の範囲に限定して、閾値の補正処理が行われてもよい。
対象画素の周辺画素が市松模様になっているかの判断に用いられる条件は、上記で説明したものに限定されない。上記では、対象画素の周辺画素のうち5画素または4画素を参照して、対象画素の2値化の閾値が補正された。しかし、より少ない数の画素、例えば対象画素の周囲2画素の2値化結果を参照して、対象画素の2値化の閾値が補正されてもよい。ここでは、対象画素の左上および右上の画素の2値化結果を参照して閾値を補正する例を説明する。具体的には、次式(37)〜(39)のすべてが満たされた場合、コントローラー20は、対象画素が黒画素に2値化されにくくなるように、次式(40)によって閾値thresholdを大きくする補正をする。
data [i][j] < Cmax/2 …(37)
result [i-1][j-1] == Black_ON …(38)
result [i-1][j+1] == Black_ON …(39)
threshold_X = threshold + thresh_add …(40)
data [i][j] >= Cmax/2 …(41)
result [i-1][j-1] == Black_OFF …(42)
result [i-1][j+1] == Black_OFF …(43)
threshold_X = threshold - thresh_add …(44)
この例では、減色処理として、ブルーノイズマスク法による2値化処理が用いられる。ブルーノイズマスク法は、いわゆるディザ法の一種である。ディザ法は、ディザマトリクス(ディザマスク)を用いる。ディザマトリクスは、2次元配置された複数のセルを有する。各セルには、ディザ値が設定されている。ディザマトリクスと同じ大きさの画素群において、セルと画素とは一対一に対応する。セルのディザ値と画素のデータとの比較結果に応じて、画素のデータは2値化される。
(1)ドット配置データに2次元フーリエ変換を行い、空間周波数データに変換する。
(2)空間周波数データに人間の視覚特性:VTF(Visual Transfer Function)に基づいたローパスフィルター処理を行い、人間の目に敏感な周波数成分のみを取り出す。
(3)取り出した周波数成分を積分し、粒状性指数とする。
粒状性指数は、人間の目にノイズとして感じられる成分を抽出したものであって、値が小さいほど粒状性が良好であることを示す。
(a)セル(j-1, i-1)がディザ値設定済みであれば、粒状性評価値をk倍する。
(b)セル(j+1, i-1)がディザ値設定済みであれば、粒状性評価値をk倍する。
(c)セル(j-1, i+1)がディザ値設定済みであれば、粒状性評価値をk倍する。
(d)セル(j+1, i+1)がディザ値設定済みであれば、粒状性評価値をk倍する。
ステップS240において、すべてのセルにディザ値が設定されたかが判断される。すべてのセルにディザ値が設定されたと判断されなかった場合(S240:NO)、処理はステップS200に移行する。すべてのセルにディザ値が設定されたと判断された場合(S240:YES)、図11の処理は終了する。
処理例1および処理例2では、b=2である例、すなわち減色処理が2値化処理である例を説明した。しかし、減色処理は2値化に限定されない。ここでは、b=3である例、すなわち3値化処理の例を説明する。この例では、データは、白画素(DOT_OFFまたはオフドット)、灰画素(midDotONまたは半オンドット)、および黒画素(fullDotOnまたは全オンドット)の3値のいずれかに変換される。3値化の具体的な手法としては誤差拡散法が用いられる。
data_x[i][j] = data[i][j] + error_buffer[i][j] …(45)
result [i-1][j-1] == midDotON …(46)
result [i-1][j] == DOT_OFF …(47)
result [i-1][j+1] == midDotON …(48)
result [i][j-1] == DOT_OFF …(49)
ここで、result[i][j]は、第i行第j列の3値化結果を示す。midDotONは3値化結果が灰画素であることを、DOT_OFFは3値化結果が白画素であることを、それぞれ示す。具体的には、midDotONは灰画素に相当する階調値(16階調の場合、midDotON = 8)を、DOT_OFFは白画素に相当する階調値(DOT_OFF = 0)を、それぞれ示す。
Threshold1_X = threshold1 + thresh_add1 …(50)
ここで、threshold1_Xは補正された第1閾値を示す。thresh_add1は第1閾値の補正に用いられる加算値であり、あらかじめ決められた正の値を有する定数である。
result [i-1][j-1] == fullDotON …(51)
result [i-1][j] == midDotON …(52)
result [i-1][j+1] == fullDotON …(53)
result [i][j-1] == midDotON …(54)
fullDotONは、黒画素に相当する階調値(16階調の場合、fullDotON = 15)を示す。
Threshold2_X = threshold2 + thresh_add2 …(55)
ここで、threshold2_Xは補正された第2閾値を示す。thresh_add2は第2閾値の補正に用いられる加算値であり、あらかじめ決められた正の値を有する定数である。
data_x > threshold2_Xの場合、result [i][j] = fullDotON …(56)
threshold2_X >= data_x > threshold1_Xの場合、result [i][j]= midDotON …(57)
threshold1_X >= data_xの場合、result [i][j]= Dot_OFF …(58)
図12は、電子機器1における市松模様の発生率を例示する図である。横軸は黒画素のデューティ比を、縦軸は市松模様の発生率を示している。図には、電子機器1における発生率に加え、比較例として、比較例1〜3が示されている。比較例1は、従来の誤差拡散法による処理例である。比較例2は、従来の別の誤差拡散法による処理例である。比較例3は、従来のブルーノイズマスク法による処理例である。なお、黒画素のデューティ比が50%以下の領域では注目画素が白画素である市松模様の発生率を、デューティ比が50%以上の領域では注目画素が黒画素である市松模様の発生率を示している。
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち2つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。
図13は、特定パターンの定義を例示する図である。特定パターンの定義は実施形態で説明したものに限定されない。表示部10の表示素子がc階調表現可能な場合(c≧2)、特定パターンは例えば以下の条件(1)〜(3)のすべてを満たすパターンと定義される(図13(a))。なお、図13において「任意階調」とは階調値について特に条件がない状態をいう。
(1)対象画素の階調値が第1階調である。
(2)対象画素と列方向(第1方向の一例)および行方向(第2方向の一例)において隣り合う4つの画素(すなわち、対象画素の上、下、左、および右の画素)の階調値が第1階調以外の階調値である。
(3)(2)の4つの画素について、各画素の階調値と第1階調値との差の符号が等しい。例えばc1、c2、およびc3の3値表現可能な場合(c1<c2<c3)において、対象画素の階調値がc2であるときは、(2)の4つの画素の階調値はいずれもc3(またはいずれもc1)である。
(4)対象画素と斜め方向において隣り合う4つの画素(すなわち、対象画素の左上、右上、左下、および右下の画素)の階調値が第1階調である。
(4a)対象画素と斜め方向において隣り合う4つの画素(すなわち、対象画素の左上、右上、左下、および右下の画素)の階調値が第1階調、または第1階調以外の階調値である。
(4b)(4a)の4つの画素のうち階調値が第1階調以外の画素について、各画素の階調値と第1階調値との差の符号が、(3)における符号と逆である。
処理とハードウェア要素の対応関係は実施形態で説明したものに限定されない。例えば、減色処理を行う主体はコントローラー20ではなく、CPU30であってもよい。
電子機器1は、電子ブックリーダーに限定されない。電子機器1は、パーソナルコンピューター、PDA(Personal Digital Assistant)、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、または携帯ゲーム機であってもよい。
Claims (7)
- 第1方向および第2方向に沿って配置された複数の画素を含む表示領域に表示される画像を示すa階調のデータをb階調(b<a)のデータに変換する減色処理を行い、前記表示領域において第1階調の画素数を50%にさせるデータが入力されたときに、前記減色処理により、前記表示領域において前記第1階調の画素の配置がブルーノイズ特性を有し、かつ前記表示領域における特定パターンの発生率の最大値が7.0%以下である結果を生成する処理手段
を有し、
前記特定パターンは、
第1画素の階調値が前記第1階調であり、
前記第1画素と前記第1方向および前記第2方向において隣り合う4つの画素の階調値が前記第1階調以外の階調値であり、
前記4つの画素について、各画素の階調値と前記第1階調との差の符号が等しい
画素のパターンである
ことを特徴とする画像処理装置。 - 前記発生率の最大値が5.0%以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記発生率の最大値が3.1%以下である
ことを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記処理手段による前記減色処理は、誤差拡散処理、並びに変換処理前の対象画素の階調値および前記誤差拡散処理により他の画素から拡散された誤差に基づいて得られる補正値と閾値との比較に基づいて対象画素の変換後の階調値を決定する変換処理を含み、
前記変換処理において、前記対象画素と所定の位置関係を有する他の画素の階調値が前記特定パターンに相当する条件を満たした場合、前記処理手段は、前記対象画素の変換後の階調値を決定する際に用いられる前記閾値の値を、前記対象画素の階調値が前記第1階調になる確率を減少させるように変化させる
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の画像処理装置。 - 前記処理手段による前記減色処理は、ディザマトリクスに含まれるディザ値と各画素の階調値との比較に基づいて対象画素の変換後の階調値を決定する変換処理を含み、
前記ディザマトリクスは、
第(t−1)番までのディザ値の位置が決定済みであり、第t番のディザ値の位置を決定する際に、
ディザ値が未決定のすべての位置において、粒状性評価値を算出し、
前記算出された評価値が最良の位置において、第t番のディザ値を設定する
処理によって作成され、
前記粒状性評価値の算出に際し、対象位置と所定の位置関係を有する位置においてディザ値が設定済みである位置が前記特定パターンに相当する条件を満たした場合、前記処理手段は、前記対象位置にディザ値が設定される確率を減少させるように前記評価値を変化させる
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の画像処理装置。 - 請求項1ないし5のいずれか一項に記載の画像処理装置と、
前記表示領域を有する表示部と
を有する表示装置。 - 第1方向および第2方向に沿って配置された複数の画素を含む表示領域に表示される画像を示すa階調のデータをb階調(b<a)のデータに変換する画像処理方法であって、
前記表示領域において第1階調の画素数を50%にさせるデータが入力されたときに、前記表示領域において前記第1階調の画素の配置がブルーノイズ特性を有し、かつ前記表示領域における特定パターンの発生率の最大値が7.0%以下である結果を生成するステップ
を有し、
前記特定パターンは、
第1画素の階調値が前記第1階調であり、
前記第1画素と前記第1方向および前記第2方向において隣り合う4つの画素の階調値が前記第1階調以外の階調値であり、
前記4つの画素について、各画素の階調値と前記第1階調との差の符号が等しい
画素のパターンである
ことを特徴とする画像処理方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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