JP6119280B2 - ディザマトリクス生成方法、画像処理方法、画像処理装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ディザマトリクスを生成するディザマトリクス生成方法、画像処理方法、画像処理装置およびプログラムに関する。

印刷媒体上にドットを形成して画像を印刷する印刷装置は、入力階調値に対して形成可能なドットの階調値が少ないためハーフトーン処理によって階調を表現する。

ハーフトーン処理の一つとして、オリジナルよりもレベル数の少ない濃度階調（強度変調）と面積階調（面積変調）との組み合わせで中間調を再現する手法としてディザ法がある（例えば、特許文献１を参照）。

従来のディザ法を用いたハーフトーン処理では、ドットを固めて階調を再現する集中型のディザマトリクスは、ドットの再現性が良く、高画質であるためよく用いられるが、低濃度部でドット同士に隙間ができ、細線が途切れやすい。そのため、分散型のディザや非周期型のディザを用いることで、細線途切れを低減していた。

しかし、分散型のディザは細線途切れの効果が低く、色ずれなどの画質を劣化させる。また、非周期型のディザは、マトリクスサイズが増加するため、印刷速度が低下し、メモリ容量の増加に伴うコストアップが生じる。

本発明は上記した課題に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、細線途切れの低減と高画質化を両立させたディザマトリクスを生成するディザマトリクス生成方法、画像処理方法、画像処理装置およびプログラムを提供することにある。

本発明は、ドットを成長させて網点を形成するディザマトリクスの生成方法において、
前記網点が互いに接する所定の網点面積率になるまでドットを成長させるように、前記ディザマトリクスの閾値を生成する第１の生成工程と、
前記所定の網点面積率以降のドットを成長させるように、前記ディザマトリクスの閾値を生成する第２の生成工程と、を含み、
前記第１の生成工程は、
所定のディザマトリクスを用いてドットを成長させ、網点が互いに接するときの網点の重心位置と、ドットが成長しない空白位置とを記録し、記録した該重心位置と該空白位置とに基づいて決定した各位置に、順に閾値を割り当てることを特徴とする。

本発明によれば、細線途切れの低減と高画質化を両立させることができる。

集中型のディザマトリクスを用いた階調表現の例を示す。 細線が途切れ難い網点の網点面積率の例を示す。 本発明により生成された、細線途切れ低減ディザを用いた階調表現の例を示す。 本発明の画像処理装置の構成を示す。 本発明のディザマトリクスの生成方法を説明する図である。 本発明のディザマトリクス生成方法（第１の方法）の処理フローチャートを示す。 本発明のディザマトリクス生成方法（第２の方法）の処理フローチャートを示す。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。本発明は、集中型のディザマトリクスの網点が接する時点での網点面積率を境に、それ以前の閾値を前段の閾値作成過程とし、細線途切れを低減する。網点が接すれば細線が途切れることはないため、それ以降は後段の閾値作成過程とし、集中型のディザマトリクスを使用し、ドットの再現性を高め、高画質化させる。

印刷媒体上にドットを形成して画像を印刷する印刷装置は、入力階調値に対して形成可能なドットの階調値が少ないためハーフトーン処理によって階調を表現する。図１は、集中型のディザを用いた階調表現の例を示す。網点の面積率に応じて濃度を表現し、（ａ）は網点の面積率が少ないため濃度は低く、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の順に濃度が高くなる。

集中型のディザはドット同士を固めて打つため、ドットの再現性が良く高画質であるが、低濃度部ではドット間に隙間ができるため、細線が途切れやすい。集中型のディザを用い網点の面積率を上げていくと、集中型で固めたドットが成長し、一つの大きな網点となる。

図２は、細線が途切れ難い網点の網点面積率の例を示す。図２の例では、大きく成長した網点同士が接しているが、このように網点同士が接すれば、網点間で隙間が生じないため、細線が途切れることがない。

図３は、本発明により生成された、細線途切れ低減ディザを用いた階調表現の例を示す。図３は、図２の細線が途切れない網点の面積率より前までの階調を、ドットをなるべく分散させることで、細線にドットが当たる部分が生まれ、細線を途切れに難くしている。細線が途切れない網点の面積率以降の階調は、集中型のドットを用いることで、ドットを安定させ高画質化させる。

図４は、本発明の画像処理装置の構成を示す。図４において、１は入力階調データ、２は比較部、３はディザマトリクス生成部、４はディザマトリクス格納部、５はハーフトーン画像である。本発明のディザマトリクス生成部３により生成されたディザマトリクスは、ディザマトリクス格納部４に格納される。比較部２は、入力階調データ１の各画素値とディザマトリクス格納部４から読み出された各閾値を比較し、ハーフトーン画像（２値または少値）を出力する。

次に、本発明のディザマトリクスの生成方法を具体的に説明する。まず、集中型のディザマトリクスを用い、網点が接する時点での網点面積率を境に、それ以前の閾値を前段の閾値作成過程とし、複数の閾値作成方法を用いて生成する。網点が接する時点での網点面積率以降は、後段の閾値作成過程とし、集中型のディザマトリクスを使用する。図５は、本発明のディザマトリクスの生成方法を説明する図である。

前段閾値作成過程１
所定の閾値が配列された集中型のディザマトリクス（例えば、図１のディザマトリクスをメモリ上に用意する）を用いて網点が互いに接するまでドットを成長させる（図５（ａ））。１０１は網点、１０２は空白部（ドットオフ）である。

上記したようにドットを成長させた集中型のディザマトリクスの全ての閾値をクリアした上で、図５（ｂ）に示すように、空白部の位置を、ドット使用不可部１０２ａとしてメモリに記録（前段の閾値作成過程では使用不可とする）する。また、ドットが成長し、一つの大きな網点になることを想定し、網点１０１ａの重心位置１０３を記録し、網点１０１ａの各重心位置１０３に、最小ドットが出現するように閾値（最小値の１から順に値を割り当てる）を生成する。なお、上記したように閾値をクリアするのではなく、上書きするようにしてもよい。

前段閾値作成過程２
それぞれの網点の重心位置１０３から最も離れた位置で、かつドットの使用不可部（空白位置）１０２ａを除いた位置をドット候補（候補位置）１０４とする（図５（ｃ））。

前段閾値作成過程３
ドット候補１０４の中から、孤立ドット（ドット同士が隣接しない）になるように各候補位置に閾値１０５（作成過程１で割り当てた値よりも大きな値を順に割り当てる）を生成する（図５（ｄ））。

前段閾値作成過程４
孤立ドットで埋め終えた後は、残りのドット候補を埋めるように閾値（作成過程３で割り当てた値よりも大きな値を順に割り当てる）を生成する（図５（ｅ））。この際、ドットサイズや閾値マトリクスのサイズによって重心位置のドットを１つの孤立点で打てなかった場合に、重心付近のドットに隣接させることで、重心を安定させてもよい。

前段閾値作成過程５
網点の輪郭位置を埋めるように閾値（作成過程４で割り当てた値よりも大きな値を順に割り当てる）を生成する（図５（ｆ））。

以上の生成処理により前段の閾値作成過程が終了し、次いで、後段の閾値作成過程に移る。後段の閾値作成過程では、集中型のディザマトリクスを用いて
空白部１０２を埋めるように閾値を生成する。

図６は、本発明のディザマトリクス生成方法（第１の方法）の処理フローチャートを示す。図６では、ｎ階調のディザマトリクスを生成する。１階調ずつ増加させながら、各判定条件の中で閾値を生成する。階調数はディザマトリクスのサイズに依存する。例えば、ディザマトリクスが２４ｘ２４での場合、階調数ｎ＝２４ｘ２４＝５７６となる。

ステップ２０１において、図６（ａ）に示すように、網点の重心位置を埋める（閾値を生成する）。ステップ２０２において、図６（ｂ）に示すように、ドット間距離が最も離れた点を孤立ドットで埋める。ステップ２０３において、階調値を１増加させ、孤立ドットで埋めることができなくなるまで、ステップ２０２、２０３の処理を繰り返す。

孤立ドットで埋めることができないとき（ステップ２０４でｙｅｓ）、ステップ２０５において、図６（ｃ）に示すように、残りのドット間距離が最も離れた点を孤立ドットで埋める。ステップ２０６において、階調値を１増加させ、最も離れた点を孤立ドットで埋めるまで、ステップ２０５、２０６の処理を繰り返す。

最も離れた点を孤立ドットで埋め終えると（ステップ２０７でｙｅｓ）、ステップ２０８において、図６（ｄ）に示すように、網点の輪郭を埋める。ステップ２０９において、階調値を１増加させ、輪郭を埋めるまで、ステップ２０８、２０９の処理を繰り返す。

輪郭を埋め終えると（ステップ２１０でｙｅｓ）、輪郭の内側に空白があるとき（ステップ２１１でｙｅｓ）、輪郭の内側を埋める（ステップ２１２）。階調値を１増加させ（ステップ２１３）、輪郭の内側に空白がなくなるまで処理を繰り返し、輪郭の内側に空白がないとき（ステップ２１１でｎｏ）、ステップ２１４において、図６（ｅ）に示すように、集中型のディザマトリクスを用いて空白部を埋めるように閾値を生成する。ステップ２１５において、階調値を１増加させ、階調値ｎが所定の階調数（例えば、５７６）を超えたとき（ステップ２１６でｙｅｓ）、処理が終了する。

図７は、本発明のディザマトリクス生成方法（第２の方法）の処理フローチャートを示す。図７は、ドットのサイズやマトリクスのサイズによって、ドットの重心付近を一つの孤立点で打てなかった場合の例である。図６の処理と相違する点は、ステップ２０５ａ（図７（ｃ））である。ステップ２０５ａでは、ドットの重心付近（重心位置の近傍）を隣接する４個のドットで埋めている。他のステップにおける処理は図６と同様である。なお、孤立点で打った後に、ドット間距離が最も離れた残りの点と、ドット重心付近を交互に埋めてもよい。

画像形成装置によってドットの再現性が異なるため、不要なパターンが目立つ場合は、図７の第２の方法により閾値を生成することもできる。また、ドットのサイズによっては、輪郭を埋め終えた後もまだ空白が残る場合は、その後に輪郭の内側を埋めてから、ドット集中型で埋めるように処理する。

なお、本発明のディザマトリクス生成方法により、色版毎のディザマトリクスを生成する。また、上記したようにして生成されたディザマトリクスの各閾値は、入力階調に合わせて正規化される。

以上説明したように、本発明のディザマトリクスは、集中型のディザマトリクスをベースにしているため、マトリクスサイズが増加することによる、印刷速度の低下や、メモリ容量の増加に伴うコストアップが発生しない。本発明のディザマトリクスは、集中型のディザマトリクスの網点が接する時点での網点面積率を境に、それ以前の閾値を前段の閾値作成過程として、細線途切れを低減している。網点が接すれば細線が途切れることはないため、それ以降は後段の閾値作成過程とし、集中型のディザマトリクスを使用し、ドットの再現性を高める。これにより、細線途切れの低減と高画質化を両立させることができる。

本発明は上記した実施例に限定されず、ＣＰＵやメモリなどからなる一般的な構成のコンピュータを利用して実現することも可能である。コンピュータを利用し、本発明のディザマトリクス生成方法をコンピュータに実現させるためのプログラムも本発明に包含される。

１ 入力階調データ
２ 比較部
３ ディザマトリクス生成部
４ ディザマトリクス格納部
５ ハーフトーン画像

特開２００３−１５２９９９号公報

Claims (8)

1. ドットを成長させて網点を形成するディザマトリクスの生成方法において、
   前記網点が互いに接する所定の網点面積率になるまでドットを成長させるように、前記ディザマトリクスの閾値を生成する第１の生成工程と、
   前記所定の網点面積率以降のドットを成長させるように、前記ディザマトリクスの閾値を生成する第２の生成工程と、を含み、
   前記第１の生成工程は、
   所定のディザマトリクスを用いてドットを成長させ、網点が互いに接するときの網点の重心位置と、ドットが成長しない空白位置とを記録し、記録した該重心位置と該空白位置とに基づいて決定した各位置に、順に閾値を割り当てることを特徴とするディザマトリクス生成方法。
2. 前記第１の生成工程は、
   前記網点の各重心位置に、最小値の閾値から順に閾値を割り当てる第１の工程と、
   前記重心位置から最も離れた位置で、かつ前記空白位置を除いた位置を候補位置として、前記候補位置の中から孤立ドットを生成する各候補位置に、前記第１の工程で割り当てた閾値よりも大きな値の閾値を順に割り当てる第２の工程と
   を含むことを特徴とする請求項１記載のディザマトリクス生成方法。
3. 前記第１の生成工程は、更に、
   残りの候補位置間の距離が最も離れた各候補位置に、前記第２の工程で割り当てた閾値よりも大きな値の閾値を順に割り当てる第３の工程と、
   前記網点の輪郭位置に、前記第３の工程で割り当てた閾値より大きな値の閾値を順に割り当てる第４の工程と
   を含むことを特徴とする請求項２記載のディザマトリクス生成方法。
4. 前記第３の工程は、前記網点の重心位置の近傍に、隣接する複数の閾値を順に割り当てる工程を含むことを特徴とする請求項３記載のディザマトリクス生成方法。
5. 前記第２の生成工程は、ドット集中型の網点を形成する、ディザマトリクスの閾値を生成する工程を含むことを特徴とする請求項１記載のディザマトリクス生成方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のディザマトリクス生成方法により生成されたディザマトリクスを用いてハーフトーン画像を出力することを特徴とする画像処理方法。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のディザマトリクス生成方法により生成されたディザマトリクスを用いてハーフトーン画像を出力することを特徴とする画像処理装置。
8. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のディザマトリクス生成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。