JP6190152B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハーフトーン処理技術に関するものである。

ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などで作成した画像やドキュメントをプリンタで印刷するということが一般的に行われている。しかしながら、プリンタで印刷可能な画像の階調数は、ＰＣで扱える画像の階調数よりも少ない。そのため、印刷指示のあった画像に対して、階調数を低減しつつある一定の面積で元の階調を疑似的に再現可能なハーフトーン処理が施される。

ところで、プリンタの一種であるレーザービームプリンタでは、帯電、露光、現像、転写、定着などの複雑なプロセスを経て画像が紙面上に形成される。故に、トナーを安定して紙面に定着させて階調性を確保する目的で、トナーのドット形成がある一点に集中する閾値マトリクスを周期的に並べたＡＭスクリーンを用いてハーフトーン処理することが多い。また、カラー表現をするために、ＣＭＹＫなどの各色画像を夫々異なるＡＭスクリーンを用いてハーフトーン処理し、後に各色トナーを重ね合わせて画像を形成する。このようなレーザービームプリンタでは各色トナーを重ね合わせたときに生じる色モアレをできるだけ低減する為に、各色のＡＭスクリーン間でスクリーン角と呼ばれる周期的に並ぶドットの成長角度ができるだけ大きくなるように設計されることが一般的である。

上記のように電子写真プロセスを利用したレーザービームプリンタでは、ＡＭスクリーンを用いてハーフトーン処理を行う場合、印刷解像度に比べ表現可能な空間解像度が低下してしまうことがある。具体的には、画像中で滑らかな斜線となっているエッジ部がジャギーと呼ばれる階段状に配置されたドットで表現されてしまうことがある。また、印刷対象の画像に網点パターンのような周期的なパターンが含まれる場合には、ＡＭスクリーンの周期性と干渉を起こし、原稿モアレと呼ばれる干渉縞を生じた画像が印刷されてしまうことがあった。

これに対し、特許文献１では、ハーフトーン処理前後の画像データを夫々平滑化し、差分を求めることで原稿モアレを濃度差として検出する技術が開示されている。また、特許文献２では、着目画素近傍の周波数解析を行い、この結果に基づいて、複数のハーフトーン処理の混合比を決定するという技術が開示されている。更に、特許文献３では、輪郭領域を強調又は抑制するようにレベル補正したデータとハーフトーン処理用にレベル補正したデータに異なるハーフトーン処理を施していずれか一方を選択するという技術が開示されている。

特開２０１１−１５５６３２号公報 特開２０１０−２７２９８７号公報 特開２００５−３４１２４９号公報

特許文献１で開示された技術では、画像データに含まれる周期的なパターンとＡＭスクリーンが持つ周期性との干渉により生じた原稿モアレを濃度差という形で検出することが可能となる。この濃度差が画像中のエッジ部で生じているのがジャギーと呼ばれる現象である。そのため、この濃度差が大きい場合にはＡＭスクリーンではないハーフトーン処理を施すことでエッジ部のジャギーの発生を低減することができる。

また、特許文献２で開示された技術によると、表現するのに高い解像性を要するエッジ部などの画素が、周波数解析の結果によって高周波成分を比較的多く含んでいることから判別可能である。そこで、高周波成分の大きな画素では、ＡＭスクリーンと比較して解像性の高い誤差拡散によって得られたハーフトーン処理結果の混合比を高くすることで、好適なエッジ部の表現を試みている。

更に、特許文献３で開示された技術においても、輪郭部には強調又は抑制されたデータに対して解像性の高いハーフトーン処理、平坦部には階調性の高いハーフトーン処理を切り替えて使用することで、エッジ部の好適な表現を試みている。

しかしながら、これらの先行技術においては、異なる複数の処理結果を混合又は切り替えるため、混合や切り替えによって生成した画素が目立ってしまい、画質劣化として視認される可能性があった。これは、異なる濃度表現を行っている処理結果に対して、それぞれの濃度表現を考慮することなく混合や切り替えを行うために整合性がとれないためである。また、上記技術によって混合又は切り替えを画像内で頻繁に繰り返すと、ＡＭスクリーンの周期構造を壊しスクリーン角が乱れてしまうため、各色画像を重ね合わせた際に色モアレが生じてしまう可能性がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、エッジ部のジャギーを低減しつつ、画質劣化が少ない高画質なハーフトーン処理結果を得るための技術を提供する。

本発明の画像処理装置は、入力画像に対してスクリーン処理する画像処理装置であって、
前記入力画像においてエッジを構成する画素を検出する検出手段と、
前記入力画像に対してＡＭスクリーン処理を施してＡＭスクリーン処理済み画像を生成するスクリーン処理手段と、
前記入力画像において着目画素が前記検出手段によりエッジを構成する画素として検出された画素であれば、前記エッジを構成する前記着目画素について、前記着目画素を含む領域における前記入力画像と前記ＡＭスクリーン処理済み画像との濃度差分を用いて前記入力画像中における前記着目画素の画素値を補正した値若しくは前記濃度差分を用いて前記ＡＭスクリーン処理済み画像における前記着目画素の画素値を補正した値を出力し、前記着目画素が前記検出手段によりエッジを構成する画素として検出されなかった画素であれば、前記ＡＭスクリーン処理済み画像における前記着目画素の画素値を出力する出力手段と
を有することを特徴とする。

本発明の構成によれば、エッジ部のジャギーを低減しつつ、画質劣化が少ない高画質なハーフトーン処理結果を得ることができる。

画像処理装置の機能構成例を示すブロック図。 エッジの検出技術の一例を説明する図。 画像群を示す図。 ＡＭスクリーン処理を説明する図。 ＡＭスクリーン処理結果と階調数復元処理結果との関係を示す図。 参照範囲を説明する図。 入出力特性を説明する図。 画像処理装置の機能構成例を示すブロック図。 画像群を示す図。 画像処理装置の機能構成例を示すブロック図。 出力画像を示す図。 画像処理装置として機能する装置のハードウェア構成を示す図。

以下、添付図面を参照し、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態は、本発明を具体的に実施した場合の一例を示すもので、特許請求の範囲に記載の構成の具体的な実施例の１つである。

［第１の実施形態］
本実施形態に係る画像処理装置は、Ｎ（Ｎ≧３）値の画素値を有する画素から成る入力画像からＭ（Ｍ＜Ｎ）値の画素値を有する画素から成る出力画像を生成して出力する。先ず、この本実施形態に係る画像処理装置の機能構成例について、図１のブロック図を用いて説明する。

本画像処理装置には、Ｎ（Ｎ≧３）値の画素値を有する画素から成る入力画像が入力される。エッジ検出部１０１は、この入力された入力画像からエッジを検出する（すなわち、エッジを構成する画素であるエッジ画素を検出する）。エッジを検出する技術は周知であり、ラプラシアンや着目画素近傍の周波数解析などによる公知技術が利用可能である。エッジの検出技術の一例について図２を用いて説明する。

図２において「＊」が記されている矩形は、エッジ画素であるか非エッジ画素であるかを判定する対象となる画素（対象画素）である。また「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」のそれぞれが記されている矩形は対象画素に隣接する画素（隣接画素）である。対象画素がエッジ画素であるか否かを判定するためには、先ず、対象画素とそれぞれの隣接画素との画素値の差分の絶対値を計算する。図２では、隣接画素ａと対象画素との画素値の差分の絶対値を｜ａ−＊｜、隣接画素ｂと対象画素との画素値の差分の絶対値を｜ｂ−＊｜として表している。また、隣接画素ｃと対象画素との画素値の差分の絶対値を｜ｃ−＊｜、隣接画素ｄと対象画素との画素値の差分の絶対値を｜ｄ−＊｜として表している。そして、この計算した４つの差分の絶対値のうち最大値ＤＩＦＦを特定し、該特定した最大値ＤＩＦＦが規定の閾値ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ以上であれば、対象画素はエッジ画素ＥＤＧＥであると判定する。一方、該特定した最大値ＤＩＦＦが規定の閾値ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ未満であれば、対象画素は非エッジ画素ｎｏｎ−ＥＤＧＥであると判定する。

このような技術により、画像中の各画素がエッジ画素であるのか、それとも非エッジ画素であるのかを判定することができるので、結果として、該画像からエッジ（エッジ画素）を検出することができる。

入力画像が図３（ａ）に示す画像である場合に、この入力画像に対して図２を用いて説明したエッジ検出技術を適用して得られる結果を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）において、入力画像データを構成する画素のうち、非エッジ画素のみ画素値を０に更新すると、図３（ｂ）の画像（エッジ画像）が得られる。図３（ｂ）のエッジ画像は、エッジ画素のみ元の画素値が残っているため、結果として入力画像中の輪郭が抽出された画像がエッジ画像として得られることになる。

図１に戻って、次に、ＡＭスクリーン処理部１０２は、本画像処理装置に入力された入力画像中の各画素値とＡＭスクリーンの各閾値とを比較し、Ｎ値の画素値からなる入力画像をＭ値の画像に変換する。この変換技術については周知であるので、ここではこの変換技術については簡単に説明する。ここでは、図３（ａ）に示す入力画像（２５６階調）に対して、図４に示すように３値化をするＡＭスクリーンを用いる例について説明する。

図４に示すＡＭスクリーンは、セルと呼ばれる一組のインデックス番号が付与された画素の集合を周期的に並べた構造になっている。入力画像の各画素値（入力画素値）をこのＡＭスクリーンのインデックス番号に対応する量子化のための閾値と比較する。比較の結果に応じて、該入力画素値に対応する出力画素値として０、１、２のいずれかを決定する。図３（ａ）に示す入力画像にＡＭスクリーン処理を行うと、図３（ｃ）に示すような画像（ＡＭスクリーン処理済み画像）を得ることができる。なお図３（ｃ）では、ＡＭスクリーン処理済み画像における出力画素値０、１、２のそれぞれの濃度を、入力画素値の０、１２８、２５５に対応する濃度として表している。図３（ｃ）に示す画像は、セルに含まれる画素数が１６で、画素当り０以外の濃度を２レベル表現するため、２×１６＝３２階調とセルの画素全て０レベルの１階調を足して３３階調をセル単位で擬似的に表現できる。しかしながら、このように階調数をできるだけ多く表現するためにセル単位で階調を表現すると、解像性が低減してしまう。このため図３（ｃ）に示すＡＭスクリーン処理済み結果は、図中の輪郭部分や文字において階段状のジャギーや線の途切れになり、不鮮明な画像となってしまっている。

階調数復元部１０３は、ＡＭスクリーン処理部１０２によって変換されたＭ値のＡＭスクリーン処理済み画像を、Ｎ値の画像に復元する。ＡＭスクリーン処理部１０２の処理結果は後段の濃度差分検出部１０４によって、入力画素値との濃度差分が検出されるが、ＡＭスクリーン処理部１０２によって階調数が低減されているため、入力画素値の情報量よりも少ない情報量しか持たない。このため、階調数復元部１０３によって、低減された階調数を元の階調数に戻すことで情報量を復元し、演算精度を向上させる。本実施形態では、ＡＭスクリーン処理済み画像における各画素の画素値０，１，２を、０、１２８，２５５に変換すればよい。階調数の復元は、一般的に知られた逆量子化の方法を適用すればよい。

ここで、ＡＭスクリーン処理済み画像における各画素値は、３値であり、階調数復元部１０３が３値の各画素値を２５６値の画素値に復元する。図５は、ＡＭスクリーン処理済み画像における各画素値と階調数復元処理した結果における各画素値との関係を示す。

図５（ａ）には、ＡＭスクリーン処理結果と階調数復元処理結果との対応が決まっている場合のそれぞれの対応関係を示している。然るに、該対応が予め決まっている場合には、階調数復元部１０３は、このような対応関係に基づいて、ＡＭスクリーン処理結果から階調数復元処理結果を得る。

一方、ＡＭスクリーン処理結果と階調数復元処理結果との対応が分からない場合には、図５（ｂ）に示すように、入力画素値のビット数に達するまで、ＡＭスクリーン処理結果を上位ビットから繰り返すことで階調数復元処理結果を得ても良い。但し、この場合には、階調数を変換した際に変換誤差が含まれる可能性がある。更には、ＡＭスクリーン処理部１０２では局所的な濃度が入力画像に一致するようにセル単位で量子化が行われることを考慮して、ＡＭスクリーン処理部１０２の処理結果のセル内平均を元に階調数を復元しても良い。仮に、セル内平均値を元に階調数を復元する場合にセル内平均値が小数点以下の値を含んでいても、図５に示す変換表を元に整数値の間を補間することによって階調数復元処理結果を算出することができる。以下では、階調数復元部１０３によって復元された画像を復元画像と呼称する。

濃度差分検出部１０４は、０≦ｘ≦Ｘ−１、０≦ｙ≦Ｙ−１（Ｘ，Ｙはそれぞれ画像（入力画像、復元画像）のｘ方向、ｙ方向の画素数）を満たす全てのｘ、ｙについて、次のような処理を行う。即ち、復元画像中の画素（ｘ、ｙ）の周辺領域と、入力画像中の画素（ｘ、ｙ）の周辺領域との間の濃度差分を検出する。ＡＭスクリーン処理部１０２が行うＡＭスクリーン処理によって、ほとんどの画素において量子化誤差が発生している。そこで濃度差分検出部１０４は、ＡＭスクリーン処理済み画像について、着目画素を含む局所的な領域（以下、参照領域）における各画素の量子化誤差に基づいて、濃度差分を算出する。

本実施形態では、基準となる画素値をＮ値の入力画素値とする。そのため階調数復元部１０３によって、ＡＭ値のスクリーン処理済み画像をＮ値に復元した。また、ＡＭスクリーン処理部１０２では、入力画像が表す濃度をセル単位で表すように量子化が行われる。セルを構成する画素群の中で入力値が一定でない場合には、入力画像とＡＭスクリーンとが干渉し、濃度変動（モアレ）となって画像の劣化を起こしている可能性がある。そのため、濃度変動の要因となる濃度差分を、着目画素を含む局所的な領域を参照して算出する必要がある。更に、濃度差分を求める際にはＡＭスクリーンにおけるセルの大きさ以上の範囲の参照領域を参照することが好ましい。本実施形態では、図４に示す４×４のセル単位でＡＭスクリーン処理を行っているため、濃度差分を検出するために図６に示すような範囲の画素を参照する。

図６において各矩形は画素を表しており、網がけの矩形は着目画素を表している。また、各矩形内に記している数字は、各画素における量子化誤差の和をとる際の重み付け係数である。濃度差分を検出する際には、着目画素に対してできるだけ等方的な参照領域である方が入力画像の周期性に影響されず良好な結果となる。そのため、着目画素を中心として等距離内にある参照画素における量子化誤差の和を、濃度差分として算出することが好ましい。しかし、本実施形態の場合、セルの形は４ピクセル×４ピクセルの正方形となっている。そのため、着目画素が中心付近となるように参照領域を決めたものが図６（ａ）に示す範囲である。また、図６（ｂ）は、４ピクセル×４ピクセルのセルよりも大きく、かつ着目画素に対して等方的な領域を示している。さらに図６（ａ）が示す４×４の中心を着目画素とした時の重複度合いを重み付け係数として定めている。このように、必ずしもセルの形状と一致しない領域を参照領域として定めてもよい。

ここでは、図６（ｂ）に示す参照領域における濃度差分を検出する。すなわち、入力画像及び復元画像のそれぞれにおいて、着目画素（斜線で示した矩形）とその周辺の２４個の画素（周辺画素）の合計２５個の画素を参照する。図６（ｂ）の場合、−２≦ｉ≦２、−２≦ｊ≦２とすると、先ず、以下の式を計算することでＤ１を求める。

Ｄ１＝ΣＷ（ｉ、ｊ）×Ｓ（ｘ＋ｉ、ｙ＋ｊ）
ここで、Ｓ（ｘ＋ｉ、ｙ＋ｊ）は復元画像中の画素（ｘ＋ｉ、ｙ＋ｊ）における画素値、Ｗ（ｉ、ｊ）は画素（ｘ＋ｉ、ｙ＋ｊ）に対する重み付け係数、Σはｉ＝−２〜２及びｊ＝−２〜２について総和を計算する演算子である。ここで、ｉ、ｊは着目画素位置を原点とする参照領域内の画素位置を表す変数である。図６（ａ）の場合、−２≦ｉ≦１、−２≦ｊ≦１となり、図６（ｂ）の場合、−２≦ｉ≦２、−２≦ｊ≦２となる。

然るに、例えば図６（ｂ）の場合、Ｗ（−２，−２）は周辺領域の左上隅の画素に対する重み付け係数「１／４」であり、Ｗ（０，０）は周辺領域の着目画素位置の画素に対する重み付け係数「１」である。次に、以下の式を計算することでＤ２を求める。

Ｄ２＝ΣＷ（ｉ、ｊ）×Ｔ（ｘ＋ｉ、ｙ＋ｊ）
ここで、Ｔ（ｘ＋ｉ、ｙ＋ｊ）は入力画像中の画素（ｘ＋ｉ、ｙ＋ｊ）における画素値である。そして、以下の式を計算することで、着目画素位置（ｘ、ｙ）に対する濃度差分Ｄ（ｘ、ｙ）を求める。

Ｄ（ｘ、ｙ）＝Ｄ１−Ｄ２
ここで、Ｗ（ｉ、ｊ）×Ｓ（ｘ＋ｉ、ｙ＋ｊ）とＷ（ｉ、ｊ）×Ｔ（ｘ＋ｉ、ｙ＋ｊ）との差分は、画素（ｘ＋ｉ、ｙ＋ｊ）における量子化誤差に重み付け係数を乗じた結果である。つまり濃度差分Ｄ（ｘ、ｙ）は、着目画素に対応する参照領域について、参照領域に含まれる各画素の量子化誤差を重み付き平均して得られる値である。このような処理を、０≦ｘ≦Ｘ−１、０≦ｙ≦Ｙ−１を満たす全てのｘ、ｙについて行うことで、各画素（ｘ、ｙ）に対する濃度差分Ｄ（ｘ、ｙ）を求めることができる。

濃度差分加算部１０５は、入力画像中の画素（ｘ、ｙ）の画素値Ｔ（ｘ、ｙ）に濃度差分Ｄ（ｘ、ｙ）を加算することで該入力画像を更新する。

階調数低減部１０６は、濃度差分加算部１０５により更新された入力画像（更新入力画像：Ｎ値）をＭ値の画像（変換画像）に変換する。濃度差分加算部１０５から出力される画素値は階調数Ｎであり、この画素値を画像処理装置の出力であるＭ値の画素値に低階調化する必要がある。本実施形態では、図３（ａ）に示す階調数２５６の入力画像を、図７に示すような入出力特性を用いて画素毎に３値（０、１、２）に変換する。すなわち、更新入力画像中の各画素を参照し、該参照した画素の画素値ｃが０≦ｃ＜６４であれば、出力画素値として０を出力する。また、該参照した画素の画素値ｃが６４≦ｃ＜１９２であれば、出力画素値として１を出力する。また、該参照した画素の画素値ｃが１９２≦ｃ≦２５５であれば、出力画素値として２を出力する。このようにして、０≦ｘ≦Ｘ−１、０≦ｙ≦Ｙ−１を満たす全てのｘ、ｙについて、０，１，２の何れか１つを出力することができ、結果として、２５６階調の更新入力画像を３階調の画像に変換することができる。

画素選択部１０７は出力画像を構成する各画素の出力画素値を、階調数低減部１０６により階調数が低減された画像と、ＡＭスクリーン処理部１０２により階調数が低減された画像と、の何れかから選択して出力する。この選択に、エッジ検出部１０１によるエッジ検出結果を用いる。即ち、入力画像中の画素（ｘ、ｙ）がエッジ画素であれば、階調数低減部１０６により階調数が低減された画像中の画素（ｘ、ｙ）の画素値を選択し、出力画像中の画素（ｘ、ｙ）の画素値として出力する。入力画像中の画素（ｘ、ｙ）が非エッジ画素であれば、ＡＭスクリーン処理部１０２によるＡＭスクリーン処理済み画像中の画素（ｘ、ｙ）の画素値を選択し、出力画像中の画素（ｘ、ｙ）の画素値として出力する。

入力画像中の画素（ｘ、ｙ）が非エッジ画素の場合にも、濃度差分が大きい可能性はある。しかしながら、平坦部ではＡＭスクリーンの周期構造が壊れると視認されやすい。さらに色毎のＡＭスクリーン処理済み画像を重ねてカラー画像にすると、色モアレ等の発生による画質劣化が懸念される。そのため、非エッジ画素の場合には、濃度差分に基づいて更新された画素値ではなく、ＡＭスクリーン処理部１０２により得られた画素（ｘ、ｙ）の画素値を選択する。

また、入力画像中の画素（ｘ、ｙ）がエッジ画素の場合には、濃度差分に基づいて補正された入力画素値を選択することで、エッジにおけるジャギーを補正することができる。

仮に、図３（ａ）に示す入力画像に対してエッジ検出を行い、エッジ画素であれば入力画素値、非エッジ画素であればＡＭスクリーン処理済み画像における画素値を選択した場合は、図３（ｄ）に示す出力画像が得られる。この図３（ｄ）に示す出力画像は、エッジ画素には入力画素値が選択されるため、入力画像の解像性を維持している。また、非エッジ画素には、ＡＭスクリーン処理済み画像における画素値が選択されるため、入力画像の階調性を維持している。しかしながら、例えば図３（ｄ）中の領域Ａで、入力画像と比較すると局所的に濃度が濃く見えすぎてしまう。また、図３（ｄ）の領域Ｂでは、エッジ部の濃度が足りずに依然として階段状の形状が目立ってしまう。

係る点、本実施形態では、上記構成により、図３（ｅ）に示すような出力画像を得ることができる。図３（ｅ）に示す出力画像は、上記のような局所的な濃度変動が少ない。これは、モアレを発生させる濃度差分により画素値の補正を行っているためである。さらに、図３（ｅ）に示す出力画像では、濃度差分を用いた補正をしながらも、スクリーン構造を保っている。エッジは、スクリーン構造が崩れても視認されにくい。一方平坦部では、スクリーン構造が崩れると目立ってしまう。そこで本実施形態では、エッジ画素に対してのみ濃度差分による補正を行った。このため、補正の結果、スクリーン構造が崩れて画質が劣化するのを抑制することができる。非エッジ部分（平坦部）のスクリーン角を乱すことがないため、各色に対応する出力画像を重ねたとしても色モアレが目立つこともない。

以上のように、エッジ検出結果によってＡＭスクリーン処理結果と濃度差分に基づいて補正した結果とを切り替える。これにより、平坦部の階調性とエッジ部の解像性を維持し、ジャギーやモアレを低減したハーフトーン処理を実現することが可能である。また、濃度差分による補正をエッジ画素にのみ行うことによって、スクリーン構造の乱れが目立たない出力結果を得ることができる。

なお、以上説明した構成は、以下に示す基本構成の一例に過ぎず、以下の基本構成に帰着する構成であれば、如何なる構成を採用しても構わない。即ち、基本構成の画像処理装置は、入力画像に対してスクリーン処理する画像処理装置である。

このような画像処理装置では、入力画像に対してＡＭスクリーン処理を施してＡＭスクリーン処理済み画像を生成する。画素毎に、セルより大きい参照領域に含まれる各画素の量子化誤差を重み付き平均することにより、濃度差分を算出する。

そして、入力画像中の着目画素がエッジを構成する画素であれば、濃度差分に基づいて得られる画素値を選択する。一方、入力画像中の該着目画素が非エッジを構成する画素であれば、ＡＭスクリーン処理済み画像中の画素値を選択する。そして、選択した画素値を、出力画像中の着目画素の画素値として出力する。

なお本実施形態では、ＡＭスクリーン処理部１０２は３値化をおこない、ＡＭスクリーン処理済み画像は０、１，２の画素値からなる画像データに変換された。そして、画素毎の量子化誤差を算出するために階調数復元部１０３は、ＡＭスクリーン処理済み画像を入力画像にならって、０，１，２をそれぞれ０、１２８，２５５に変換した。しかしながら、ＡＭスクリーン処理部１０２が入力画像を、量子化代表値である０，１２５、２５５に実質的に３値化するような構成でもよい。これにより階調数復元部１０３を省略することができる。

なお本実施形態では、演算により濃度差分Ｄ（ｘ、ｙ）を算出する例を示したが、フィルタ処理を行う構成でもよい。濃度差分を算出する参照領域に対して、各画素に重み係数が格納されたフィルタを用いる。入力画像と復元画像それぞれに対してフィルタ処理を行い、各フィルタ処理結果の差分を濃度成分として取得することができる。または、入力画像と復元画像との差分を画素毎に算出することで量子化誤差画像を出力し、量子化誤差画像に対してフィルタ処理を行うことでも同様の濃度差分を算出することができる。

［第２の実施形態］
本実施形態に係る画像処理装置は、画像処理において第１の実施形態よりも簡略化した方法によって濃度差分を検出する。本実施形態に係る画像処理装置の機能構成例について、図８のブロック図を用いて説明する。なお、図８において、図１と同じ機能部には同じ参照番号を付している。また、以下では第１の実施形態との差分のみについて説明し、以下で特に触れない限りは第１の実施形態と同様であるとする。

本実施形態に係る階調数低減部１０６は、Ｎ階調の入力画像をＭ階調の画像に変換する。本実施形態では、図３（ａ）に示す階調数２５６の入力画像を３階調の画像（３値の値（０、１、２）を画素値として有する画像）に変換する例を示す。図７に示すような入出力特性の通りに階調数変換を行うと、図３（ａ）に示す入力画像は図９（ａ）に示すような階調数低減処理結果としての画像を得ることができる。図９（ａ）に示す階調数低減処理結果は、図３（ｃ）に示すＡＭスクリーン処理結果と同様に、出力画素値０、１、２の濃度を入力画素値０、１２８、２５５に対応する濃度としている。図９（ａ）に示す階調数低減処理結果は、画素単位で量子化を行っているため階調性を維持することができずに、グラデーション等を適切に表現することができなくなっている。しかしながら、入力画像の輪郭部分や文字などの高い解像性が必要な形状を忠実に表現できていることが分かる。このように階調数低減部１０６は、解像性の高い階調数低減処理であることが望ましい。例えば階調数低減部１０６は、本実施形態のＡＭスクリーン処理部１０２が施すＡＭスクリーンよりも高線数なＡＭスクリーン処理を用いても良い。

濃度差分検出部１０４は、ＡＭスクリーン処理部１０２によるＡＭスクリーン処理済み画像と入力画像とから、着目画素の濃度差分を検出する。前述の通り、着目画素の濃度差分とは、着目画素を含む局所的な領域（参照領域）において、各画素の量子化誤差に基づいて算出される。なお本実施形態では、量子化誤差を算出するために、階調数低減部１０６が入力画像の階調数を低減し、ＡＭスクリーン処理済み画像の階調値に合わせた。つまり、濃度差分検出部１０４は、階調数低減部１０６が出力した画像とＡＭスクリーン処理済み画像とに対して処理を行う。

さらに本実施形態では、着目画素の濃度差分にエッジ画素の量子化誤差を含まない構成とする。図６（ｂ）に示す範囲を、着目画素を含む局所的な領域とする。ＡＭスクリーン処理済み画像について、参照領域に含まれる画素のうちエッジ検出部１０１により非エッジ画素と判定された画素の画素値を合計する。また階調数低減済画像についても同様に、参照領域に含まれる画素のうち非エッジ画素の画素値を合計する。そして、それぞれの合計された画素値の差分を、着目画素の濃度差分として出力する。

濃度差分加算部１０５は、階調数低減部１０６により階調数が低減された画像中の画素（ｘ、ｙ）の画素値に濃度差分Ｄ（ｘ、ｙ）を加算することで該画像を更新する。画素選択部１０７は出力画像を構成する各画素を、濃度差分加算部１０５によって更新された画像（更新画像）、ＡＭスクリーン処理部１０２により階調数が低減された画像、の何れかから選択して出力する。この選択に、エッジ検出部１０１によるエッジ検出結果を用いる。即ち、入力画像中の画素（ｘ、ｙ）がエッジ画素であれば、濃度差分加算部１０５による更新画像中の画素（ｘ、ｙ）の画素値を選択し、該選択した画素値を出力画像中の画素（ｘ、ｙ）の画素値として出力する。入力画像中の画素（ｘ、ｙ）が非エッジ画素であれば、ＡＭスクリーン処理部１０２により階調数が低減された画像中の画素（ｘ、ｙ）の画素値を選択し、該選択した画素値を出力画像中の画素（ｘ、ｙ）の画素値として出力する。

入力画像中の画素（ｘ、ｙ）が非エッジ画素であっても濃度差分が検出される可能性はあるが、平坦部のスクリーン構造を壊さないように、このような場合は、ＡＭスクリーン処理済み画像中の画素（ｘ、ｙ）の画素値を選択する。

以上のような構成によって、図３（ａ）に示す入力画像に処理を施すと、図９（ｂ）に示す画像を得ることができる。図９（ｂ）に示す画像は、図３（ｃ）に示すＡＭスクリーン処理済み画像と比較して、エッジ部のジャギーが低減された画像となっている。図３（ｅ）に示す第１の実施形態による出力画像と比較すると、エッジ部は強調されたような画像となる。これは、濃度差分を検出する際の基準となる画素値として階調数低減処理の結果を用いているため、変換誤差が含まれるためである。一方で、画像がＮ値よりも階調数の少ないＭ値で内部演算を行うことができるので、演算コストを大幅に低減可能である。

［第３の実施形態］
本実施形態に係る画像処理装置は、第２の実施形態よりも更に簡略化した構成によって濃度差分を検出する。本実施形態に係る画像処理装置の機能構成例について、図１０のブロック図を用いて説明する。なお、図１０において、図１と同じ機能部には同じ参照番号を付している。また、以下では第２の実施形態との差分のみについて説明し、以下で特に触れない限りは第２の実施形態と同様であるとする。

濃度差分検出部１０４は、ＡＭスクリーン処理部１０２によるＡＭスクリーン処理済み画像と、濃度差分を検出する基準となる階調数低減部１０６により階調数が低減された画像と、の間で第１の実施形態と同様にして濃度差分を画素毎に計算する。即ち、各画素位置について、ＡＭスクリーン処理済み画像中の参照領域内の合計画素値から階調数低減部１０６による階調数低減済み画像中の参照内の合計画素値を差し引いた残りを該画素位置に対する濃度差分として求める。

本実施形態では、ＡＭスクリーン処理部１０２によってＮ値の入力画素値がＭ値に変換されるのに合わせて、階調数低減部１０６によって入力画素値をＭ値に変換した値を、濃度差分を検出する基準となる画素値として用いることで演算コストを削減している。

濃度差分加算部１０５は、エッジ検出部１０１の検出結果により、濃度差分を入力画像中の画素（ｘ、ｙ）に加算するか否かを判断する。即ち、入力画像中の画素（ｘ、ｙ）がエッジ画素であれば、濃度差分加算部１０５は、ＡＭスクリーン処理済み画像中の画素（ｘ、ｙ）の画素値に濃度差分Ｄ（ｘ、ｙ）を加算する。そして濃度差分加算部１０５は、ＡＭスクリーン処理済み画像中の画素（ｘ、ｙ）の画素値に濃度差分Ｄ（ｘ、ｙ）を加算した画素値を、出力画像の画素位置（ｘ、ｙ）における画素値として出力する。一方、この判断の結果、入力画像中の画素（ｘ、ｙ）が非エッジ画素であれば、濃度差分加算部１０５は、ＡＭスクリーン処理済み画像中の画素（ｘ、ｙ）の画素値を、出力画像の画素（ｘ、ｙ）の画素値として出力する。

このような処理により、ＡＭスクリーン処理部１０２の処理結果でエッジ部のジャギーにより発生している画素を、濃度差分を用いて補正することが可能となる。これによりジャギーを低減したＡＭスクリーン処理結果を得ることができる。また、平坦部のスクリーン構造を壊すことがないため、複数の色画像を重ね合わせた場合にも色モアレの発生のしにくい出力画像を出力することが可能である。

以上のような構成によって、図３（ａ）に示す入力画像を本画像処理装置に入力した場合に該画像処理装置から出力される出力画像を図１１に示す。図１１に示す出力画像は、図３（ｃ）に示すＡＭスクリーン処理結果と比較してエッジ部のジャギーが低減されており、良好なエッジ部の表現ができている。一方で、線の途切れがあり文字が読みにくいなどの課題が残っているが、これは公知技術である文字領域の抽出などにより別の処理を行うことで改善可能である。

上記のように、本実施形態では、ＡＭスクリーン処理結果のエッジ部にのみ濃度差分を加算することでジャギーを低減することが可能である。そのため、異なるＡＭスクリーン処理やより解像性の高いハーフトーン処理を切り替える必要なく、簡単な構成によってエッジ部を改善したハーフトーン処理結果を得ることができる。なお、上記のそれぞれの実施形態は部分的に適宜組み合わせて使用しても構わない。

［第４の実施形態］
図１，８，１０のそれぞれに示した各機能部はいずれもハードウェアで構成しても良いが、ソフトウェア（コンピュータプログラム）として実装しても良い。後者の場合、このようなコンピュータプログラムを実行可能な装置は第１乃至３の実施形態に係る画像処理装置として機能することになる。このようなコンピュータプログラムを実行可能な装置の一構成例を図１２のブロック図を用いて説明する。

ＣＰＵ１２０１は、ＲＡＭ１２０２やＲＯＭ１２０３に格納されているコンピュータプログラムやデータを用いて処理を実行することで、本装置全体の動作制御を行うと共に、第１乃至３の実施形態に係る画像処理装置が行うものとして上述した処理を実行する。

ＲＡＭ１２０２は、外部記憶装置１２０６からロードされたコンピュータプログラムやデータ、Ｉ／Ｆ（インターフェース）１２０７を介して外部から受信したデータを一時的に記憶するためのエリアを有する。また、ＣＰＵ１２０１が各種の処理を実行する際に用いるワークエリアも有する。すなわちＲＡＭ１２０２は、各種のエリアを適宜提供することができる。

ＲＯＭ１２０３には、本装置の設定データやブートプログラムなどが格納されている。操作部１２０４はキーボードやマウスなどにより構成されており、本装置の操作者が操作することで各種の指示をＣＰＵ１２０１に対して入力することができる。表示部１２０５はＣＲＴや液晶画面などにより構成されており、ＣＰＵ１２０１による処理結果を画像や文字などでもって表示することができる。

外部記憶装置１２０６はハードディスクドライブ装置に代表される大容量情報記憶装置である。外部記憶装置１２０６には、ＯＳ（オペレーティングシステム）や、図１，８，１０に示した各機能部の機能をＣＰＵ１２０１に実行させるためのコンピュータプログラムやデータ、上記の処理において既知の情報として取り扱った情報、などが保存されている。また、上記の各処理によって生成されるデータを保存することもできる。外部記憶装置１２０６に保存されているコンピュータプログラムやデータは、ＣＰＵ１２０１による制御に従って適宜ＲＡＭ１２０２にロードされ、ＣＰＵ１２０１による処理対象となる。

Ｉ／Ｆ１２０７は外部機器やインターネットに本装置を接続するためのインターフェースとして機能するものである。例えば、上記のＮ階調の入力画像をこのＩ／Ｆ１２０７を介して本装置に入力しても良いし、本装置の最終的な出力である出力画像をこのＩ／Ｆ１２０７を介して外部に対して送信しても良い。

上記の各部はいずれも、バス１２０８に接続されている。なお、図１，８，１０に示した各機能部の機能を実行させるためのコンピュータプログラムを実行可能な装置の構成は図１２に示した構成に限るものではない。

（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (7)

1. 入力画像に対してスクリーン処理する画像処理装置であって、
   前記入力画像においてエッジを構成する画素を検出する検出手段と、
   前記入力画像に対してＡＭスクリーン処理を施してＡＭスクリーン処理済み画像を生成するスクリーン処理手段と、
   前記入力画像において着目画素が前記検出手段によりエッジを構成する画素として検出された画素であれば、前記エッジを構成する前記着目画素について、前記着目画素を含む領域における前記入力画像と前記ＡＭスクリーン処理済み画像との濃度差分を用いて前記入力画像中における前記着目画素の画素値を補正した値若しくは前記濃度差分を用いて前記ＡＭスクリーン処理済み画像における前記着目画素の画素値を補正した値を出力し、前記着目画素が前記検出手段によりエッジを構成する画素として検出されなかった画素であれば、前記ＡＭスクリーン処理済み画像における前記着目画素の画素値を出力する出力手段と
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記濃度差分は、前記領域に含まれる画素における量子化誤差を重み付け平均することにより得られた値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. 前記出力手段は、
   前記入力画像中の前記領域に含まれる画素の合計画素値と、前記ＡＭスクリーン処理済み画像中の前記領域に含まれる画素の合計画素値と、の差分に基づいて前記濃度差分を求めることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記出力手段は、
   前記ＡＭスクリーン処理済み画像を前記入力画像の階調数であるＮ値の画像に変換することで復元画像を生成する復元手段を有し、
   前記復元画像と前記入力画像とに基づいて、前記濃度差分を算出することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記出力手段は、
   前記入力画像を前記入力画像の階調数よりも少ないＭ値の画像に変換することで変換画像を生成する変換手段を有し、
   前記変換画像と前記ＡＭスクリーン処理済み画像とに基づいて、前記濃度差分を算出することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
6. 入力画像に対してスクリーン処理する画像処理装置が行う画像処理方法であって、
   前記画像処理装置の検出手段が、前記入力画像においてエッジを構成する画素を検出する検出工程と、
   前記画像処理装置のスクリーン処理手段が、前記入力画像に対してＡＭスクリーン処理を施してＡＭスクリーン処理済み画像を生成するスクリーン処理工程と、
   前記画像処理装置の出力手段が、前記入力画像において着目画素が前記検出工程でエッジを構成する画素として検出された画素であれば、前記エッジを構成する前記着目画素について、前記着目画素を含む領域における前記入力画像と前記ＡＭスクリーン処理済み画像との濃度差分を用いて前記入力画像中における前記着目画素の画素値を補正した値若しくは前記濃度差分を用いて前記ＡＭスクリーン処理済み画像における前記着目画素の画素値を補正した値を出力し、前記着目画素が前記検出工程でエッジを構成する画素として検出されなかった画素であれば、前記ＡＭスクリーン処理済み画像における前記着目画素の画素値を出力する出力工程と
   を有することを特徴とする画像処理方法。
7. コンピュータを、請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのコンピュータプログラム。