JP6886108B2 - 画像処理方法 - Google Patents
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Description
図4は本発明の画像処理装置のブロック図を示す。送られてきた画像データ1は,画像処理部2により二値化処理され,処理された結果は記録素子あるいは光源に対応した画素データをドライバー3へ送る。これらの操作は水平同期信号(画素クロック)および垂直同期信号(1走査ごと)に同期して行われる。最後にインクの吐出あるいは光源像のON/OFFとして出力される(5)。
このグリーンノイズ特性を呈すハーフトーニングは,従来はリアルタイムにはできなかった。このため,二値化処理とパスマスクを分離せざるを得なかったわけである。しかしながら,本発明は,ディザ方式で二値化するため,演算処理は非常に簡単であり,リアルタイムでの高速出力が可能となる。
グリーンノイズ特性を呈すドットは,その空間周波数スペクトルがfmin〜fmax の間に制限されるようにフィルタ操作を行う。求めるディザマトリックスサイズをM×M ( Mは2のべき乗)とすると,そのNyquist周波数fnは,fn=M/2となる。印字ドットの黒化率(単位面積での黒ドットの占める面積率)をgとした時(0≦g≦1),g =1が全黒,g =0 が全白を表す。階調レベルLは,画素データがnbitとすると,
L=2^n (1-g)
となる。
1.まず,中間濃度の状態でのドットプロファイルを,プリンタエンジンに最適な空間周波数となるように帯域を制限してフィルタリングを行う工程
2.次に,階調の全域にわたって,帯域制限したフィルタリングを行い,ドットプロファイルを得る工程
以上2つの工程により,中間濃度でのディザの閾値マトリックスを決定する。
1.黒化率gが中間値(g=0.5)の点プロファイルを,ラジアル周波数frが低周波数域および高周波数域で0となり,その中間部で有限の値を持つバンドパス・フィルタD(u,v,1/2)(但し,(u,v)は二次元空間周波数)によりフィルタリングを行う第1の工程
2.階調単位で変化させた黒化率gが, g±Δgの全域において,gに応じてラジアル周波数fminおよびfmaxを変えたバンドパス・フィルタD(u,v,g) によりフィルタリングを行う第2の工程。
かかる2つの工程により,ディザの閾値マトリックスを決定する。
まず、初期値としてg=1/2 とし,M^2/2個の黒点をランダムに与え点プロファイルp(i,j,1/2)を用意する。(初期状態はホワイトノイズ)
(STEP 1) 点プロファイルの二次元FFTを行 P(u,v,1/2)を得る。
(STEP 2) P(u,v,1/2)にフィルタD(u,v,1/2)を掛けて新たなP'(u,v,1/2)を得る。ここでD(u,v,1/2)はラジアル周波数frが fmin≦fr≦fmax の領域のみ値を持つグリーンノイズフィルタを用いる。
(STEP 3) P'(u,v,1/2)に逆フーリエ変換を行い,多値の点プロファイルp'(i,j,1/2)を得る。
(STEP 4) 誤差関数:e(i,j,1/2)=p'(i,j,1/2)-p(i,j,1/2)を計算し,各画素位置における誤差を正負の大きい順に並べ,大きい順に白→黒,黒→白と反転する。この時反転させる数は等しい。
(STEP 5) 上記操作を誤差が一定の許容量以内になるまでSTEP1からSTEP5を繰り返す。すべての画素が許容量内に入れば最終的にg=1/2の点プロファイルを得る。
(STEP 1) p(i,j,g)の二次元FFTを行いP(u,v,g)を得る。
(STEP 2) P(u,v,g)にフィルタD(u,v,g)を掛けて新たなP'(u,v,g)を得る。ここでD(u,v,g)はgによってfmin およびfmaxが変化するフィルタである。
(STEP 3) P'(u,v,g)に逆フーリエ変換を行い,多値の点プロファイルp'(i,j,g)を得る。
(STEP 4) 誤差関数:e(i,j,g)=p'(i,j,g)-p(i,j,g)を計算し,各画素位置における誤差を正負の大きい順に並べ,階調値に対応する数N=M^2/2^nだけ,大きい順に白→黒,あるいは黒→白と反転する。この時,ディザマトリックスの反転した画素位置 に階調値を書き込む
(STEP 5) g±ΔgとしてSTEP 1〜STEP 5を繰り返す。g=0,1となった時,本操作を終了する。
この操作を繰り返し,g=0,1となった時本操作を終了し,ディザ閾値マトリックスを算出する。
フィルタD(u,v,g)のfmax及びfminをgによらず固定値とした場合,明暗部における点プロファイルの一様性が崩れる。このため,gによってfmax及びfminを可変とし,明暗部においては,グリーンノイズ特性からブルーノイズ特性に接近するようにfmax及びfminを設定する。このようにすることにより明暗部の粒状性の回避が可能となる。
黒化率gにおける平均的ドット間隔による周波数は,
f0=√g・fn 0≦g≦1/2 の時
f0=√(1-g)・fn 1/2≦g≦1の時
で与えられる。フィルタD(u,v,g)が,円形状である場合,ラジアル方向のバンドフィルタとして,
D(fr,g)=有限値 :fmin≦fr≦fmax の時
D(fr,g)=0 :その他の時
であるとする。fmax及び fminは f0 を基準とした差分を,
Δfmax=fmax-f0≡a・fn
Δfmin=fmin-f0≡b・fn
として表す。一般に,マトリックスのサイズRによって,Nyquist周波数fnが異なるので,fnで規格化した値(a,b)を用いることにより
(a,b)=( fmax/fn ,fmin/fn)
として表される(a,b)をパラメータとして記述することにより,マトリックスサイズMによらずにクラスターサイズを限定できる。
PM(d mod N, i, j)=d
であたえられる。ここで、D mod N は、DをNで除算したときの余りを表す。すなわち、以下のアルゴリズムで示される。
# Algorithm: Generation of PassMask
# Require: M(i,j)
# Output: PM(k,i,j)
# initialization
PM(k,i,j)=0 for all i,j,k
# Calculation PM
for all i,j
d=M(i,j)
PM(d mod N,i,j)=d
end for
PM(0)={0,4, 8, 12,…,4n }
PM(1)={1,5, 9, 13,…,4n+1}
PM(2)={2,6,10,14,…,4n+2}
PM(3)={3,7,11,15,…,4n+3}
それ以外の箇所は0とする。要素の位置は元のマトリックスの位置である。また、最初にPMをすべて0にイニシャライズして,その後,必要な個所を上式に従って書き込むことで容易に得られる。
ディザ処理は画像データdと閾値とを比較し,
閾値≠0、かつ d>閾値 ならば 出力1
それ以外は 出力0
と二値化する。もしイニシャライズでPMをすべて最大値(この場合255)にしておれば,
d>閾値 ならば 出力1
それ以外は 出力0
となる。
PM(0)={0,N, 2N, 3N,…}
PM(1)={1,N+1,2N+1,3N+1,…}
PM(2)={2,N+2,2N+2,3N+2,…}
・・・
PM(k)={k,N+k,2N+k,3N+k,…}
・・・
PM(N)={N-1,2N-1,3N-1,…}
となるように分割する。したがって,Nパス時のk番目のディザマトリックスは,Mの閾値が
N・i + k (ただし,i=0,1,2,…で,N・i + k<256)
であるものが選ばれる。
I(i, j)=I(i, R/N・z+r )
となる。一方,ディザ閾値PM(k,p,q)の値は,
PM(k,p,q)=PM(z/N, i mod M, (R/N・z+j) mod M)
となり,二値化は、
PM(k,p,q)≠0 で,かつ,I(i,j)>PM(k,p,q) ならば出力1
それ以外は 出力 0
となる。かかる操作は画像データとディザマトリックスの対応するアドレスからデータを呼び出し比較処理を行うだけでよく、複雑な演算はいらない。上記の場合,出力値は輝度データであるが,プリンタの場合は濃度データに変換し,出力値0,1を反転させればよい。
印字の先頭は全パスが重畳されないため,全パス数の画像が再現される4パス目から画像が始まるように記録素子のスタートをあらかじめ副走査方向にR/N×(N-1)相当分だけずらしておけばよい。
また、パス数Nを変更する時は、前述の式に新たなNを入れて同様の計算を行えばよい。
Claims (2)
- 副走査方向にR個の記録素子,あるいは光源が配置され,入力画像データをこれら複数の記録素子あるいは光源像により記録媒体上で走査し,画像あるいは潜像を形成する画像記録装置において,
前記記録素子からの吐出,あるいは光源からのビームのON/OFFを決定するマスクは, そのスペクトル特性が周波数空間で高域及び低域で低下するグリーンノイズ特性を示すグリーンノイズディザ閾値マトリックスから生成されたN個のディザマトリックスによるパスマスクにより構成され,
前記記録素子あるいは光源像が,前記記録媒体を走査するごとにマスクを順次切り替え,かつ,前記記録媒体をR/N画素数分だけ副走査方向へ移動させ,記録媒体上の同一地点がN回走査されることにより画像あるいは潜像が形成されることを特徴とした画像処理方法。
- 前記N個のディザマトリックスによるパスマスクのk番目(ただし,k=0,1,2,…,N-1)のマスクの閾値は,前記グリーンノイズディザ閾値マトリックスから生成され,グリーンノイズディザ閾値マトリックスの閾値の値が N・i + k (ただし,i=0,1,2,…で, N・i + k<256) であるものが選ばれることを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。
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