JP6540056B2

JP6540056B2 - 選択的な向上のあるデジタル画像ハーフトーン変換

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Publication number: JP6540056B2
Application number: JP2015018174A
Authority: JP
Inventors: チャンドゥカルテーク; ジェイスタニッチミケル
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2019-07-10
Anticipated expiration: 2035-02-02
Also published as: EP2903251B1; EP2903251A2; US9332155B2; JP2015149719A; US20150222788A1; EP2903251A3

Description

本発明は、画像再生の分野に関し、より詳細にはデジタル・ハーフトーン処理に関する。

デジタル・ハーフトーン処理は、二次元媒体上にピクチャーを表示する技法であって、小さなドットおよび限られた数の色が使われる。ピクチャーは、適正な距離から見ると、多くの色から構成されているように見える。たとえば、白黒の点からなる写真がさまざまなグレーレベルを表示しているように見えることができる。初期には非常に粗い解像度の純粋に白黒の機械であったデジタル・プリンタは、カラー、より細かい解像度およびより最近ではピクセル毎の二ビット以上の情報（「マルチビット」または「マルチトーン」と称される）を受け容れるよう発達してきている。

電子写真式（EPまたはレーザー）プリンタについては、文書は典型的には、特定の画素（PEL）解像度およびハーフトーン・ライン毎インチ（LPI: Line Per Inch）周波数において二値の周期的なハーフトーンを使ってスクリーニングされる。文書は二値の周期的なドットとして印刷される。多くのインクジェット・プリンタにおいて、マルチビット・インク制御が利用可能である。そのようなプリンタは小さなドット、中くらいのドット、大きなドットを印刷するか、ドットを印刷しないことができる〔ドットなし〕。ハーフトーン・スクリーニングは、もとの画像の連続的または二値フォーマットからの変換時にこのことを許容してもよい。

ハーフトーン処理アルゴリズムは、三つの範疇に分けられる。１）点動作、２）近傍プロセスおよび３）逐次反復プロセス。第一の範疇「点動作」では、もとの連続階調画像における各ピクセルが独立に処理されて、出力画像中の対応するPELを生成する。入力連続階調画像は、各ピクセルについて一つまたは複数の異なる色平面のための色値または深さを与えるために、8ビット、12ビットまたさらには16ビットをもつことができる。この「点動作」型のスクリーニングは、プリンタに見出される最も一般的なハーフトーン処理実装である。これは、最も計算集約的でないハーフトーン処理プロセスである。処理は、もとの連続トーン（連続階調）入力画像中の各PELのデジタル数を、閾値のマトリクスからの一つまたは複数の閾値と比較することに関わる。結果は、この比較に基づく、出力装置ラスタ化画像中の各ピクセルにおける、ネイティブな階調の割り当てである。このネイティブな階調とは、上記した利用可能な異なる滴サイズ、たとえば、なし、小さい、中くらい、および大きいである。

第二の範疇「近傍プロセス」では、関心対象のPELのまわりの諸PELの領域に処理が適用され、該処理の結果が、適切なネイティブな階調を選択するために量子化される。この範疇における最も一般的なアルゴリズムは、「誤差拡散」である。

第三の範疇「逐次反復プロセス」は、フィルタリングされたハーフトーン処理された画像とフィルタリングされた連続トーン画像との間の差から形成される知覚的な誤差指標を最小化するよう滴位置およびサイズを調整することによって、逐次反復的にハーフトーン画像を生成する。逐次反復的方法はあらゆるデジタル・ハーフトーン処理方法のうちで最も計算集約的だが、順序付けられたディザリングおよび誤差拡散よりかなりよい出力品質を与える。第三の方法は、ハーフトーン処理された画像における詳細が連続階調画像における詳細のレベルに近づく結果を生じる。一方、最も一般的な点動作スクリーニングは、固定したスクリーン・ドット位置のため、ずっと制限される。

ある実施形態では、方法が開示される。本方法は、第一の画像を連続階調画像として受領し、前記画像を第二の画像をHTI（ハーフトーン画像（Halftone Image））としてレンダリングするためにスクリーニングし、前記画像のある領域を向上のために選択し、前記第一の画像の選択された領域を、第三の画像をマルチビットHTIとしてレンダリングするために逐次反復的に処理することを含む。

本発明のよりよい理解が、以下の図面との関連で以下の詳細な記述から得られる。
印刷ネットワークのある実施形態を描く図である。印刷コントローラのある実施形態を描く図である。ある実施形態に基づく、画像を変換するプロセス・フローを示す図である。ある実施形態に基づく、画像を変換する代替的なプロセス・フローを示す図である。ある実施形態に基づく、最終的なハーフトーン画像に収束するためにDMSを用いた逐次反復処理のプロセス・フローを示す図である。コンピュータ・システムのある実施形態を示す図である。

連続階調からマルチビットへのハーフトーン処理が、選択的向上とともに記述される。以下の記述では、説明の目的で、本発明の十全な理解を与えるために、数多くの個別的詳細が記載される。しかしながら、当業者には、本発明がこうした個別的詳細のいくつかがなくても実施されうることは明白であろう。他方、よく知られた構造および装置は、本発明の根底にある原理を埋没させるのを避けるために、ブロック図の形で示される。

明細書において、「一つの実施形態」または「ある実施形態」への言及は、その実施形態との関連で記述されているある特定の特徴、構造または特徴が、本発明の前記少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。明細書の随所に「ある実施形態では」という句が現われることは、必ずしもみなが同じ実施形態に言及しているわけではない。

図１は、印刷ネットワーク１００を示すブロック図である。ネットワーク１００は、シート画像１２０を印刷媒体１８０（たとえば紙）上にプリンタ１６０を介して印刷する印刷システム１３０と通信するホスト・システム１１０を含んでいる。結果として得られる印刷媒体１８０は、カラーでおよび／または白黒を含む任意の数のグレー階調で印刷されうる。

ホスト・システム１１０は、パーソナル・コンピュータ、サーバーまたさらにはデジタル・カメラもしくはスキャナのようなデジタル撮像装置といった任意のコンピューティング装置を含んでいてもよい。シート画像１２０は、印刷媒体のシート上の画像がどのように印刷されるべきかを記述する任意のファイルまたはデータであってもよい。たとえば、シート画像１２０はポストスクリプト・データ、プリンタ・コマンド言語（PCL）データ、インテリジェント・プリンタ・データ・ストリーム（IPDS）および／または他の任意のプリンタ言語データ含んでいてもよい。印刷コントローラ１４０はシート画像を処理して、プリンタ１６０を介して印刷媒体１８０に印刷するためのビットマップ１５０を生成する。シート画像１２０は、ビットマップ１５０のアーカイブされたバージョンであってもよく、その場合、コントローラはそのことを認識し、何のハーフトーン処理も適用することなく単にその画像を印刷のためにフォーマットする。ジョブが異なる解像度でアーカイブされていた場合には、印刷のためにジョブを整えるために、解像度変換が適用されてもよい。

印刷システム１３０は、比較的大量の印刷をするよう動作可能な高速プリンタであってもよい（たとえば毎分100ページ超）。印刷媒体１８０は、連続用紙、カットシート紙および／または印刷に好適な他の任意の有体な媒体であってもよい。ある実施形態では、印刷システム１３０は、シート画像１２０に基づいてビットマップ１５０を印刷媒体１８０上に（たとえばトナー、インクなどを介して）呈するプリンタ１６０を含む。ビットマップ段１５０からのある枝はアーカイブを示している。アーカイブは、たとえば別個のシステムに、あるいはホスト・システム１１０にであってもよい。

印刷コントローラ１４０は、印刷媒体１８０上への印刷に従うビットマップ１５０を生成するためにシート画像１２０を変換するよう動作可能ないかなるシステム、装置、ソフトウェア、回路および／または他の好適なコンポーネントであってもよい。図２は、例示的な印刷コントローラ１４０を示すブロック図である。

図２を参照するに、一般化された形の印刷コントローラ１４０が、解釈器モジュール２１２およびハーフトーン処理モジュール２１４を含んでいる。ある実施形態では、これらの別個のコンポーネントは、印刷コントローラ１４０を実装するために使われるハードウェアを表わす。代替的または追加的に、それらのコンポーネントは、印刷コントローラ１４０のプロセッサにおいてソフトウェア命令を実行することによって実装される論理ブロックを表わしていてもよい。よって、本発明は、いかなる特定の実装に限定されることも意図されていない。それは設計上の選択の問題でありうる。

解釈器モジュール２１２は、印刷ジョブの画像（すなわち、シート画像１２０のような生のシート面画像）を、解釈、レンダリング、ラスタ化または他の仕方での変換をして、シート面ビットマップにするよう動作可能である。解釈器モジュール２１２によって生成されるシート面ビットマップはそれぞれ、印刷ジョブの画像を表現するピクセルの二次元配列であり、たとえば連続トーン画像（CTI: continuous tone image）または連続階調画像であり、フル・シート面ビットマップとも称される。

上記二次元ピクセル配列は、ビットマップが画像のためのPELの完全なセットを含むので、「フル」シート面ビットマップと考えられる。解釈器モジュール２１２は、レンダリングのレートがプロダクション・プリント・エンジンのイメージングのレートに実質的に一致するよう同時並行して複数の生のシート面を解釈またはレンダリングするよう動作可能である。

ハーフトーン処理モジュール２１４は、一つまたは複数の異なるインク滴サイズまたはレーザー・ビーム露出レベルをもつパターンとしてシート面ビットマップを表現するよう動作可能である。たとえば、ハーフトーン処理モジュール２１４は、連続階調シート面ビットマップを、印刷媒体１８０（たとえば紙）に印加するためのインク滴のパターンに変換してもよい。ひとたび計算されたら、ハーフトーン処理モジュール２１４は、変換されたシート面ビットマップを、有体の媒体１８０にインク滴（単数または複数）を印加するためにプリンタ１６０の印刷ヘッド・コントローラに転送する。

図示した例では、ハーフトーン処理モジュール２１４は、選択モジュール２１８および領域向上モジュール２２０を含み、これらについてはのちにより詳細に述べる。これらのモジュールは、印刷コントローラ１４０が、ハーフトーン処理を、より簡単なスクリーニングまたは点ベースの動作からより複雑な近傍領域、逐次反復またはサーチ・ベースのハーフトーン処理動作に選択的に変更することを許容する。

多くのプリンタは、画質とパフォーマンスとの間の妥協として、点ベースの動作のハーフトーン処理を使う。あらゆる画像データについて逐次反復ベースのハーフトーン処理動作を実装することは、計算上高価である。逐次反復的またはサーチ・ベースのハーフトーン方法は、最終的なハーフトーン画像を決定するために、数回のパスの処理を必要とする。

点動作と逐次反復動作の選択的な組み合わせを使うハイブリッドが、画像スクリーニングにおいてより高い画質を達成するために使われてもよい。ハーフトーン画質を向上させるために、まず画像全体を通常通りに点動作方法を使ってスクリーニングしてもよい。該スクリーニング後、画像全体の品質または選択された位置における品質をさらに洗練および改善するために、画像の全部または一部について逐次反復的なハーフトーン方法が使われてもよい。たとえば、逐次反復的ハーフトーン方法は、単一の色平面、特に大量の詳細情報を含む黒平面について使用されてもよい。別の選択的な適用は、逐次反復的スクリーニングを、高い画像活動内容を有する自然なシーンの画像にのみ適用し、線画やテキストなどには適用しないことであろう。この組み合わせは、逐次反復方法を画像全体に適用するよりは要求する計算時間または資源が少なくなる。さらに、逐次反復式ハーフトーン処理のためのスクリーニングされた画像の高品質初期バージョンの提供は、選択的処理のための計算時間を短縮するために有益である。

いくつかの場合には、選択的なアプローチは、画像全体の逐次反復処理と等しい結果を達成しうる。多くの文書は、線画、テキストおよび画像の組み合わせをもつ。線画およびテキストは単純なスクリーニング方法を使ってうまく生成できる。それなら、逐次反復処理はたとえば当該文書の画像およびより複雑な部分のみに制約されてもよい。

一つのアプローチが、図３のプロセス・フロー図に示されている。このプロセス・フローは、多様なフォーマットの任意のもののシート面画像をもって始まる。図示した例では、これは３０２におけるRIP（Raster Image Processor［ラスタ・イメージ・プロセッサ］）データである。このシート面画像をこのフォーマットにするために、解釈器によって、多様な異なる動作が実行されることがある。ハーフトーン処理の前にこのRIPデータに対して多様な異なるプロセスが実行されてもよい。３０４では、色管理が適用される。多色画像については、画像はそれぞれの色成分に分割されてもよい。データは、ある色平面から別の色平面に変換されてもよい。たとえば、本稿では、処理はCMYK色平面において適用されるが、本発明はそのように限定されるものではない。

３０６では、点動作スクリーニングが画像の各色平面に適用される。スクリーニングは、多様な異なる仕方の任意のものでなされてもよい。典型的には、点スクリーニングは、RIPデータの各ピクセルを独立に検査することによって実行される。各ピクセルの色値は、スクリーニングされた画像の対応する点についての閾値に比較される。それらの閾値は、比較の目的のために当該連続階調データにわたってタイリングされる値のマトリクスをなす。二値印刷については、閾値より上の値はインク・ドットまたは1に変換される。閾値より下の値はドットなしまたは0に変換される。

マルチビット印刷のためには、値は複数の閾値と比較される。低い閾値の下では、結果として得られるスクリーニングされた画像ピクセルは0にレンダリングされる。該低い閾値よりは大きいが中くらいの閾値よりは小さい値は、そのピクセルを小さなドットにレンダリングする。中くらいの閾値と大きな閾値との間では、結果は、中くらいのドットであり、最後に、最も高い閾値より上の値はそのピクセルについての大きなドットとしてレンダリングされる。閾値比較動作は典型的には、装置解像度において、画像データとの間で実行される。二ビット・レンダリング・システム（2^2レベル）では、小・中・大滴システムは、各ピクセル位置において、滴なしというサイズも含めて四つの異なる滴サイズを生成できる。同様に、四ビットシステムは十六個のレベルを生成できる。

３０８では、向上のためにタグ付けされている、点スクリーニングされた画像中のオブジェクトが選択される。３１０では、タグ付けされたオブジェクトに対して逐次反復的ハーフトーン処理動作が適用される。逐次反復動作はスクリーニング後に適用され、画像のスクリーニングされたバージョンを初期画像として使って適用されうることを注意しておく。一例では、直接的マルチビット・サーチが適用される。ただし、具体的な実装に依存して他の逐次反復プロセスが使われてもよい。タグ付けされたオブジェクトのすべてが向上されるとき、あるいはまたタグ付けされたオブジェクトがない場合、文書は３１２において印刷される。用途に依存して、追加的な処理動作が、３１０におけるハーフトーン処理と３１２における印刷との間で加えられてもよい。

３１０におけるこのさらなる処理のためにどの画像を選択するかの決定３０８は、ジョブ、ページまたはオブジェクト型を含む多様な異なる基準の任意のものに基づくことができる。最良の品質を達成する処理は、ジョブ全体またはタイトル・ページまたはカバー・ページのような単一のページに適用されてもよい。オブジェクト型スクリーニングのためには、処理は、若干数の型のオブジェクトに制約されてもよい。例として、自然のシーンの画像データは高い優先度を与えられてもよい。合成オブジェクトおよびテキストもしくは線画のような合成的な性質をもつオブジェクトは、低い優先度を与えられてもよい。画像およびシェーディングはいずれも、増大した画質のスクリーニングから裨益しうる。いずれもより詳細なまたは勾配のある特徴を含みうるからである。ロゴがグラフィック・オブジェクトとして定義されていたら、グラフィック・オブジェクトを高品質処理に含める型として含めておくことが有益でありうる。

オブジェクト型の例として、入力RIPデータ・ページまたはシート面画像が、オブジェクト型識別子を使って識別される、当該データの種々の部分を有していてもよい。オブジェクト型識別子は、ある種の領域を、テキスト、線画、なめらかなシェード、画像または透明オブジェクトとして同定しうる。選択モジュール２１８ははいってくるRIPデータを解析し、上記の型情報を使ってオブジェクトを同定し、次いであらかじめ決定されている型のオブジェクトを選択することができる。
好ましい型は構成設定レジスタに記憶されていてもよく、それらの画像が先に選択されるようランク付けされていてもよい。少数の画像しかないまたは画像がない場合には、選択モジュールは、シェーディングのような二番目の優先度のオブジェクト型を選択してもよい。領域を選択することが、オブジェクト型をオブジェクト型のあらかじめ決定されたランク付けされたリストと比較し、前記リスト上で最も高いランクの諸オブジェクト型に対応する領域を選択することを含んでいてもよい。

第二のアプローチが図４のプロセス・フロー図に示されている。図３の例のように、４０２において、RIPデータが受領される。４０６では、画像がスクリーニングされ、４０８では、スクリーニングされた画像に、一組のあらかじめ定義された規則または基準が適用される。これらの規則または基準は、どの領域または特徴が向上のために選択されるかを決定するために使われる。

４１０では、近傍または逐次反復ハーフトーン処理が選択された領域に適用され、次いで４１２において最終的な画像が印刷される。選択されている領域がなければ、向上はスキップされて、プロセスは直接印刷に進む。

４１０におけるこのさらなる処理のためにどの画像を選択するかの決定４０８は、RIPバッファ・サイズまたさらには特徴によって表わされる画像のサイズ（面積または広がり）のような多様な異なる基準の任意のものに基づくことができる。ハーフトーン処理モジュールは、利用可能な処理パワーまたは利用可能なバッファが消費されてしまうまで、RIPデータ中の限られた数のオブジェクトに対して作用することが許容されてもよい。このようにして、ハーフトーン処理モジュールの全処理能力が、印刷を遅らせることなく使われる。

画像サイズについては、小さな画像は高品質で印刷するのがより難しい。一方、大きな画像についての画質は典型的にはそれほど決定的ではない。構成設定レジスタは、あらかじめ決定された画像サイズ閾値を記憶していてもよい。閾値より小さな画像が選択され、閾値より大きな画像は選択されない。この型の画像サイズ・インテリジェント・ハーフトーン処理の一例は、小さな画像サイズについて、スーパーセルおよび単一セルのスクリーニングの間で切り換えることである。

あるさらなる洗練は、４１０における特別な追加される処理を画像の黒色平面に適用するというだけのものである。黒色平面のみに対するスクリーニングは、相変わらずかなりの画質改善を提供しつつ、処理動作の計算集約性を低減する。黒は、詳細な（ルミナンス）情報の大半を与える色平面である。より多くの処理機能を与えられれば、上記の追加的な処理は、マゼンタのような別の色平面に適用されてもよい。続いてシアン、その次がイエローである。黒色平面にデータがない画像は、少なくともマゼンタ色平面についても向上された動作をもって処理されてもよい。

ある実施形態では、任意の文書またはジョブが、印刷のために360DPIのマルチビットまたはマルチトーン非周期的ハーフトーン解像度に変換される。ある実施形態では、文書は印刷され、ビットマップ画像データ１５０は二値フォーマットでたとえばホスト・システムに保存される。それにより、その文書は所望されるときに、ジョブを再生成することなく再印刷されることができる。

この方法は、多様な異なる色空間の任意のもののカラーまたはグレースケール画像を特定の型のプリンタに最適化されたマルチビット・ハーフトーン画像に変換する。動作は、種々のプリンタに適合するよう適応されてもよい。

電子写真式（EPまたはレーザー）プリンタは、典型的には、ハーフトーン・ドットのクラスターを使って印刷する。ドットおよびクラスターは、ページを通じて規則的に離間した間隔で現われるという点で周期的である。典型的なEPプリンタのPELは600または1200DPI（ドット毎インチ）で現われ、一方、ハーフトーン・ドット・クラスターは106、85または141ライン毎インチ（LPI）で現われうる。LPIは、隣接するクラスターの角度、たとえばハーフトーン・スクリーン角度に沿って測られるドット・クラスターの周波数を示す。単一の完全に充填されたクラスター中のPELの数は、各クラスターの暗さにおける可能なグラデーションの数を与える。これは、クラスターはそれぞれ同じサイズをもつタイリングされたセルの集合から形成されるからである。各クラスターには、各クラスターのセル・エリア領域を定義する閾値アレイ（TA）が関連付けられている。このTAは、レンダリングされている連続階調画像を通じてタイリングされる。TA中の値は、レンダリングされている連続階調画像値と論理的に比較され、最終的なハーフトーン処理された画像PELが暗くされるか否かを決定する。単一の連続階調（コントーン）画像レベルおよび諸閾値レベルをもつ、このようにして生成されるハーフトーンは、「点動作」ハーフトーンと称される。これは、各アレイからの単一の値しか、PELの状態を決定するために使われないからである。

「スーパーセル」と呼ばれる、高度な形のドット・ハーフトーン処理は、本質的には、レンダリングできる可能なグレーレベルの数を増すために、隣り合うドット・クラスターについて異なるTAを生成する。これらは、画像を通じてタイリングされることができる単独のより大きな諸TAに組み合わされ、単独の諸セル・ハーフトーンと同様の点ごとの仕方で比較される。前記より大きなTAは追加的な一意的TAレベルを含むので、その結果、追加的なレベルの明るさが最終的な二値画像にレンダリングされる。歴史的に、たとえばオフセット印刷では、クラスタリングされたドット・ハーフトーンが、ピクチャーを印刷可能な形にレンダリングするために使われてきた。オフセット印刷は、最近のコンピュータ製版（CTP: Computer To Plate）技術に転換する前のその初期の歴史においては、画像を印刷のために準備するために写真プロセスを用いていた。電子写真技術はこの同じ技術をピクセル化バージョンを使って用いて、種々のサイズおよび形をもつドット・クラスターを生成するために適応させた。この歴史的セッティングから、回転された固定グリッド上の変調されたサイズのドット・クラスターが満足のいく視覚的に快い見かけを生じることはよく知られている。このクラスタリングは、EPプリンタにおいてデジタル的に適用されるとき、一貫した孤立したPELを印刷することを難しくするという既知の限界をも克服する。

動作３１０または４１０の直接的マルチビット・スケーリング（DMS: Direct Multi-bit Scaling）は、逐次反復的な近傍処理ハーフトーン処理プロセスである。入力の8ビット画像または点スクリーニングされた画像が、フィルタリングされた連続階調入力とフィルタリングされたマルチビット出力画像との間の誤差差分を減らすよう逐次反復的に処理される。逐次反復が進行するにつれて、DMSアルゴリズムは、初期の入力のハーフトーン処理された画像において存在する周期構造の見え方を低減させ、非周期的な構造を生成する。

DMSは、画像の周期性を減らし、ビット深さをプリンタのマルチビット・スクリーニング機能にマッチするよう変更するために連続階調画像に適用されてもよい。典型的には、RIPデータからの連続階調画像は8ビットである。スクリーニングされたデータは1ビットまたはそれ以上でありうる。DMSは、多様な異なる人間視覚系（HVS: Human Visual System）モデルの任意のものを使って実装されてもよい。その特定のモデルは、特定の型の画像、プリンタおよび他の要因を用いて得られた結果に基づいて選択されてもよい。ひとたび選択されたら、一つの具体的なHVSモデルは、視距離および画像のDPIの関数である変動性をもつ画定された関数形をもつ。距離およびDPI値は組み合わさって、DMSアルゴリズムにおいて用いられるべき特定のフィルタを定義する。ひとたびHVSモデルが設定され、視距離およびDPIが確立されたら、フィルタは、明示的に、完全に、定義される。代替として、HVSとともにDMSを使う代わりに、HVSとともに近傍ハーフトーン処理技法が使用されてもよい。

DMSアルゴリズムは、HVSモデルのような知覚的フィルタを使って、連続階調画像（CTI）とその対応するレンダリングされたハーフトーン画像（HTI）との間の知覚される誤差差分（ε）を最小化する逐次反復的／再帰的サーチ・ヒューリスティックである。この誤差は、
ε＝|h(x,y)**g(x,y)−h(x,y)**f(x,y)|²dxdy Eq.6
として表現されてもよい。ここで、**は二次元畳み込みを表わし、h(x,y)はHVSまたは他の好適なフィルタリング関数の点拡散関数（PSF: point spread function）を表わし、f(x,y)は連続階調のもとの画像であり、g(x,y)はもとの画像に対応するハーフトーン画像である。ここで、すべての画像値は、0（白）から1（黒）までの間にあると想定される。

ハーフトーン画像g(x,y)自身はプリンタ・モデルを組み込んでいる。

g(x,y)＝Σ_mΣ_n g[m,n]p(x−mX, y−nX) Eq.7
これはデジタル・ハーフトーン画像g[m,n]の、装置PEL間隔Xをもつ点プロファイルp(x,y)との組み合わせを表わす。ここで、Xはプリンタの位置指定可能性DPIの逆数である。このモデルでは、重なり合うスポットの間の相互作用のために重ね合わせが想定されている。デジタル・ハーフトーン画像g[m,n]は0（白）から1（黒）までの間の任意の吸収値をもつことができる。

図５は、最終的なHTIに収束する前にハーフトーン画像（HTI）を通じた数回のパスを使う逐次反復的アプローチとしてDMSを示すプロセス・フロー図である。DMSアルゴリズムは、５１０において、点動作スクリーニング３０６、４０６から点スクリーニングされたHTIを受領し、５２０において、初期HTIを生成することによって開始される。HTIへのローカルな改善は５３０において、スワップおよびトグルによって生成される。５４０において、誤差が計算され、コスト関数が計算され、HVSモデルを使って知覚的にフィルタリングされる誤差を決定する。コスト関数は目標コストと比較される。５５０においてコストが満たされなければ、さらなる反復工程が実行される。逐次反復は最終的には、最も適切なスワップおよびトグルを選択することによって、最適化されたHTIが５６０において保存される結果となる。スワップは、近傍のピクセルの吸収値を入れ替える動作として記述されてもよい。トグルは、個々のピクセルの吸収値を変える動作として記述されてもよい。

コスト関数は

として表現されうる。ここで、<・,・>は内積を表わし、

は知覚的にフィルタリングされた誤差を表わす。そのような実施形態では、CTI f(x,y)はそのサンプルf[m,n]を用いて表現されてもよい。ここで、(m,n)は、ハーフトーン・アレイまたはプリンタ・グリッド上の座標である。こうして、知覚される誤差は

によって与えられる。ここで、e[m,n]＝g[m,n]−f[m,n]であり、

は知覚されるプリンタ・スポット・プロファイルである。

試行変化の効果を考える。新しい誤差は

となる。これを代入し、内積を展開すると、すべての信号は実数値であるとして、

となる。ピクセル(m₀,n₀)におけるトグルまたはピクセル(m₀,n₀)とピクセル(m₁,n₁)との間のスワップのいずれも、

と表現できる。結果として、

となる。

ある実施形態では、所与のプリンタがすべてのPEL位置において吸収レベルα₁,α₂,…,α_SをもつS個の可能な出力状態／滴を生成できるとすると、a_iはトグルのためのグレーレベルの変化量を：a_i＝g_new[m_i,n_i]−g_old[m_i,n_i]として表わす。ピクセルiとjの間のスワップは、g_new[m_j,n_j]＝g_old[m_i,n_i]およびg_new[m_i,n_i]＝g_old[m_j,n_j]をもつ二つのトグルと等価である。よって、スワップについてのグレーレベルの変化量は、a_i＝g_old[m_j,n_j]−g_old[m_i,n_i]およびa_j＝g_old[m_i,n_i]−g_old[m_i,n_i]と表わされる。すると、j＝0を除いてa_j＝−a_iである（たとえば、トグルa₀＝0）。

図６は、印刷コントローラ１４０および／またはホスト・システム１１０が実装されうるコンピュータ・システム９００を示している。コンピュータ・システム９００は、情報を通信するためのシステム・バス９２０と、情報を処理するための、バス９２０に結合されたプロセッサ９１０とを含んでいる。

コンピュータ・システム９００はさらに、情報およびプロセッサ９１０によって実行される命令を記憶するための、バス９２０に結合された、ランダム・アクセス・メモリ（RAM）または他の動的記憶デバイス９２５（本稿ではメイン・メモリと称される）を有する。メイン・メモリ９２５はまた、プロセッサ９１０による命令の実行の間に一時変数または他の中間情報を記憶するためにも使われてもよい。コンピュータ・システム９００は、プロセッサ９１０によって使用される静的な情報および命令を記憶するための、バス９２０に結合された読み出し専用メモリ（ROM）およびまたは他の静的記憶デバイス９２６をも含んでいてもよい。

磁気ディスクまたは光ディスクおよびその対応するドライブのようなデータ記憶デバイス９２７も、情報および命令を記憶するために、コンピュータ・システム９００に結合されていてもよい。コンピュータ・システム９００は、I/Oインターフェース９３０を介して第二のI/Oバス９５０に結合されることもできる。表示装置９２４、入力装置（たとえば英数字入力装置９２３およびまたはカーソル制御装置９２２）を含む複数のI/OデバイスがI/Oバス９５０に結合されてもよい。通信装置９２１は、他のコンピュータ（サーバーまたはクライアント）にアクセスするためのものである。通信装置９２１はモデム、ネットワーク・インターフェース・カードまたはイーサネット〔登録商標〕、トークンリングまたは他の型のネットワークに結合するために使われるような他のよく知られたインターフェース・デバイスを有していてもよい。

本稿に記載される技法は、画像とともに使うために最適化されている。しかしながら、同じまたは同様の技法が、追加的なセグメント化された動作を使うことなく、線画および埋め込まれたテキストを含む保存された文書を変換するために使われてもよい。

本発明の実施形態は、上記のようにさまざまなステップを含みうる。これらのステップは、機械実行可能命令において具現されてもよい。これらの命令は、汎用または専用プロセッサにある種のステップを実行させるために使用されることができる。あるいはまた、これらのステップは、これらのステップを実行するための固定結線の論理を含む特定のハードウェア・コンポーネントによって、あるいはプログラムされたコンピュータ・コンポーネントおよびカスタム・ハードウェア・コンポーネントの任意の組み合わせによって、実行されてもよい。

本発明の要素は、前記機械実行可能命令を記憶する機械可読媒体として提供されてもよい。機械可読媒体は、これに限られないが、フロッピー（登録商標）ディスケット、光ディスク、CD-ROMおよび光磁気ディスク、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁気式または光学式カード、伝搬媒体または電子的な命令を記憶するために好適な他の型の媒体／機械可読媒体を含みうるが、それに限られない。たとえば、本発明は、コンピュータ・プログラムとしてダウンロードされてもよく、該コンピュータ・プログラムは、リモート・コンピュータ（たとえばサーバー）から要求元コンピュータ（たとえばクライアント）に搬送波または他の伝搬媒体として具現されたデータ信号によって、通信リンク（たとえばモデムまたはネットワーク接続）を介して転送されてもよい。

以上の記述を読んだあとでは本発明の多くの変更および修正が当業者に明白となることは間違いないが、例示によって図示および記述されるいかなる個別的な実施形態も限定するものと考えられることは意図されていない。したがって、さまざまな実施形態の詳細への言及は、請求項の範囲を限定することは意図されていない。請求項は、請求項自身において、本発明に本質的であると見なされる事項のみを記載している。
いくつかの態様を記載しておく。
〔態様１〕
データを含む機械可読媒体を含む製造物であって、前記データは、機械によってアクセスされたときに該機械に、
第一の画像を連続階調画像として受領し、
前記画像を、第二の画像をHTI（ハーフトーン画像）としてレンダリングするためにスクリーニングし、
前記第一の画像のある領域を向上のために選択し、
前記第一の画像の選択された前記領域を、第三の画像をマルチビットHTIとしてレンダリングするために逐次反復的に処理することを含む、
動作を実行させるためのものである、
媒体。
〔態様２〕
逐次反復的に処理することが、前記第一の画像のスクリーニングされたバージョンを逐次反復的に処理することを含む、態様１記載の媒体。
〔態様３〕
領域を選択することが、
前記第一の画像を解析してオブジェクト型を決定し、
特定のオブジェクト型をもつ領域を選択することを含む、
態様１記載の媒体。
〔態様４〕
領域を選択することが、前記オブジェクト型をオブジェクト型のあらかじめ決定されたランク付けされたリストと比較し、前記リスト上で最も高いランクの諸オブジェクト型に対応する領域を選択することを含む、態様３記載の媒体。
〔態様５〕
領域を選択することが、自然のシーンの画像データを含む領域を選択することを含む、態様１記載の媒体。
〔態様６〕
領域を選択することが、画像に対応する領域を、該画像がある閾値画像サイズより小さいサイズをもつ限りにおいて、選択することを含む、態様３記載の媒体。
〔態様７〕
逐次反復的に処理することが、記第三の画像をマルチビット非周期的HTIとしてレンダリングするよう直接マルチビット・サーチ（DMS）アルゴリズムを適用することを含む、態様１記載の媒体。
〔態様８〕
DMSアルゴリズムを適用することが、
前記スケーリングされた画像の第一のピクセルを可能な出力状態をもってトグルすることによる第一のピクセルについてのピクセル誤差の変化を計算し、
前記第一のピクセルを、すべての隣接ピクセルとスワップすることを含む、
態様７記載の媒体。
〔態様９〕
ピクセル誤差の変化を計算することが、ピクセル誤差の該変化を計算したあとに、前記第一のピクセルについてのピクセル誤差の最大の減少をもつ動作を見出すことを含む、態様８記載の媒体。
〔態様１０〕
第一の画像を連続階調画像として受領する段階と、
前記画像を、第二の画像をHTI（ハーフトーン画像）としてレンダリングするためにスクリーニングする段階と、
前記第一の画像のある領域を向上のために選択する段階と、
前記第一の画像の選択された前記領域を、第三の画像をマルチビットHTIとしてレンダリングするために逐次反復的に処理する段階とを含む、
方法。
〔態様１１〕
領域を選択する段階が、複数の領域を選択することを含み、領域の数は、逐次反復処理のためのプロセッサのバッファ・サイズによって制限される、態様１０記載の方法。
〔態様１２〕
前記第一の画像を解析してオブジェクト型を決定する段階と、
特定のオブジェクト型をもつ領域を選択する段階とをさらに含む、
態様１０記載の方法。
〔態様１３〕
領域を選択する段階が、画像に対応する領域を、該画像がある閾値画像サイズより小さいサイズをもつ場合に、選択することを含む、態様１１記載の方法。
〔態様１４〕
逐次反復的に処理する段階が、前記第三の画像をマルチビット非周期的HTIとしてレンダリングするよう直接マルチビット・サーチ（DMS）アルゴリズムを適用することを含む、態様１０記載の方法。
〔態様１５〕
DMSアルゴリズムを適用することが、
前記スケーリングされた画像の第一のピクセルを可能な出力状態をもってトグルすることによる第一のピクセルについてのピクセル誤差の変化を計算し、
前記第一のピクセルを、すべての隣接ピクセルとスワップすることを含む、
態様１４記載の方法。
〔態様１６〕
ピクセル誤差の変化を計算する段階が、ピクセル誤差の該変化を計算したあとに、前記第一のピクセルについてのピクセル誤差の最大の減少をもつ動作を見出すことを含む、態様１５記載の方法。
〔態様１７〕
印刷エンジンと；
第一の画像を連続階調画像として受領し、
前記画像を、第二の画像をHTI（ハーフトーン画像）としてレンダリングするためにスクリーニングし、
前記第一の画像のある領域を向上のために選択し、
前記第一の画像の選択された前記領域を、第三の画像をマルチビットHTIとしてレンダリングするために逐次反復的に処理するよう動作可能な印刷コントローラとを有する、
印刷システム。
〔態様１８〕
領域を選択することが、
前記第一の画像を解析してオブジェクト型を決定し、
特定のオブジェクト型をもつ領域を選択することを含む、
態様１７記載のシステム。
〔態様１９〕
領域を選択することが、自然のシーンの画像データを含む領域を選択することを含む、態様１８記載のシステム。
〔態様２０〕
領域を選択することが、画像に対応する領域を、該画像がある閾値画像サイズより小さいサイズをもつ限りにおいて、選択することを含む、態様１８記載のシステム。

１００印刷ネットワーク
１１０ホスト・システム
１２０シート画像
１３０印刷システム
１４０印刷コントローラ
１５０ビットマップ
１６０プリンタ
１８０印刷媒体
２１２解釈器モジュール
２１４ハーフトーン処理モジュール
２１８基準ベースの選択
２２０エリア向上
３０２ RIPデータ
３０４色管理
３０６点動作スクリーニング
３０８画像向上のためにタグ付けされたオブジェクト？
３１０直接マルチビット・サーチ・ハーフトーン処理
３１２印刷
４０２ RIPデータ
４０４色管理
４０６点動作スクリーニング
４０８事前定義された規則または基準？
４１０直接マルチビット・サーチ・ハーフトーン処理または他の任意の近傍もしくは逐次反復式ハーフトーン処理機構
４１２印刷
５１０スクリーニングされたマルチビットを受領
５２０初期マルチビット非周期的HTIを生成
５３０スワップおよびトグルによって局所的改善をする
５４０ HVSを使って誤差を計算
５５０さらなる逐次反復？
５６０マルチビット非周期的HTIを保存
９００コンピュータ・システム
９１０プロセッサ
９２０バス
９２１通信
９２２カーソル制御
９２３キーボード
９２４ディスプレイ
９２５メイン・メモリ
９２６ ROM
９２７ストレージ
９３０ I/O

Claims

コンピュータ・プログラムを含むコンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータ・プログラムは、コンピュータによってアクセスされたときに該コンピュータに、
第一の画像を連続階調画像として受領し、
前記第一の画像をスクリーニングして、HTI（ハーフトーン画像）としてレンダリングし、
スクリーニングされた前記第一の画像のある領域を向上対象として選択し、
スクリーニングされた前記第一の画像の選択された前記領域を、マルチビットHTIとしてレンダリングするために逐次反復的に処理することを含む、
動作を実行させるためのものであり、
領域を選択することは、
前記第一の画像を解析してオブジェクト型を決定し、
特定のオブジェクト型をもつ領域を選択し、
決定された前記オブジェクト型をオブジェクト型のあらかじめ決定されたランク付けされたリストと比較し、前記リスト上で最も高いランクの諸オブジェクト型に対応する領域を選択することを含む、
媒体。
領域を選択することが、自然のシーンの画像データを含む領域を選択することを含む、請求項１記載の媒体。
領域を選択することが、画像に対応する領域を、該画像がある閾値画像サイズより小さいサイズをもつ限りにおいて、選択することを含む、請求項１記載の媒体。
前記領域を、マルチビットHTIとしてレンダリングするために逐次反復的に処理することが、マルチビット非周期的HTIとしてレンダリングするよう直接マルチビット・サーチ（DMS）アルゴリズムを適用することを含む、請求項１記載の媒体。
DMSアルゴリズムを適用することが、
スクリーニングされた前記第一の画像の第一のピクセルを可能な出力状態をもってトグルすることによる第一のピクセルについてのピクセル誤差の変化を計算し、
前記第一のピクセルを、すべての隣接ピクセルとスワップすることを含む、
請求項４記載の媒体。
ピクセル誤差の変化を計算することが、ピクセル誤差の該変化を計算したあとに、前記第一のピクセルについてのピクセル誤差の最大の減少をもつ動作を見出すことを含む、請求項５記載の媒体。
第一の画像を連続階調画像として受領する段階と、
前記第一の画像をスクリーニングして、HTI（ハーフトーン画像）としてレンダリングする段階と、
スクリーニングされた前記第一の画像のある領域を向上対象として選択する段階と、
スクリーニングされた前記第一の画像の選択された前記領域を、マルチビットHTIとしてレンダリングするために逐次反復的に処理する段階とを含み、
領域を選択することは、
前記第一の画像を解析してオブジェクト型を決定し、
特定のオブジェクト型をもつ領域を選択し、
決定された前記オブジェクト型をオブジェクト型のあらかじめ決定されたランク付けされたリストと比較し、前記リスト上で最も高いランクの諸オブジェクト型に対応する領域を選択することを含む、
方法。
領域を選択する段階が、画像に対応する領域を、該画像がある閾値画像サイズより小さいサイズをもつ場合に、選択することを含む、請求項７記載の方法。
前記領域を、マルチビットHTIとしてレンダリングするために逐次反復的に処理する段階が、マルチビット非周期的HTIとしてレンダリングするよう直接マルチビット・サーチ（DMS）アルゴリズムを適用することを含む、請求項７記載の方法。
DMSアルゴリズムを適用することが、
スクリーニングされた前記第一の画像の第一のピクセルを可能な出力状態をもってトグルすることによる第一のピクセルについてのピクセル誤差の変化を計算し、
前記第一のピクセルを、すべての隣接ピクセルとスワップすることを含む、
請求項９記載の方法。
ピクセル誤差の変化を計算する段階が、ピクセル誤差の該変化を計算したあとに、前記第一のピクセルについてのピクセル誤差の最大の減少をもつ動作を見出すことを含む、請求項１０記載の方法。
印刷システムであって、
印刷エンジンと；
第一の画像を連続階調画像として受領し、
前記第一の画像をスクリーニングして、HTI（ハーフトーン画像）としてレンダリングし、
スクリーニングされた前記第一の画像のある領域を向上対象として選択し、
スクリーニングされた前記第一の画像の選択された前記領域を、マルチビットHTIとしてレンダリングするために逐次反復的に処理するよう動作可能な印刷コントローラとを有しており、
領域を選択することは、
前記第一の画像を解析してオブジェクト型を決定し、
特定のオブジェクト型をもつ領域を選択し、
決定された前記オブジェクト型をオブジェクト型のあらかじめ決定されたランク付けされたリストと比較し、前記リスト上で最も高いランクの諸オブジェクト型に対応する領域を選択することを含む、
印刷システム。
領域を選択することが、自然のシーンの画像データを含む領域を選択することを含む、請求項１２記載のシステム。
領域を選択することが、画像に対応する領域を、該画像がある閾値画像サイズより小さいサイズをもつ限りにおいて、選択することを含む、請求項１２記載のシステム。