JP7098957B2 - 画像処理装置、画像形成装置、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、画像形成装置、及びプログラムに関する。

特許文献１には、多値画像データを出力装置用の画像データに変換する画像処理装置であって、前記多値画像データを画素単位に入力する入力手段と、入力した画素データを着目画素データとし、当該着目画素データをディザ処理するディザ処理手段と、前記着目画素データを誤差拡散法に従って処理する誤差拡散処理手段と、前記着目画素データを含み、前記着目画素から予め設定された距離内に位置する画素群の空間における周波数に基づき、前記ディザ処理手段、前記誤差拡散処理手段の混合比率を決定する混合比率決定手段と、該混合比率決定手段で決定した混合比率に従って、前記着目画素データに対する、前記ディザ処理手段で得られた画素値と、前記誤差拡散処理手段で得られた画素値とを混合し、出力する混合処理手段とを備えることを特徴とする画像処理装置が開示されている。

特開２０１０－２７２９８７号公報

本発明の目的は、第１解像度の二値の第１画像データを第１解像度より大きい第２解像度の第２画像データに変換する際に、第１画像データの有色画素に割り当てられた第２画像データの複数のドットを全部有色ドットに変換する場合に比べて、粒状性がよい出力画像を得ることができる、画像処理装置、画像形成装置、及びプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、誤差拡散処理で得られた第１解像度の第１画像データであって、白画素と有色画素とを含む複数の画素で構成される第１画像データを取得する取得手段と、前記第１画像データの前記複数の画素各々に白ドットと有色ドットの少なくとも一方を含む複数のドットを割り当て、前記第１画像データを前記第１解像度より大きい第２解像度の第２画像データに変換する解像度変換手段であって、前記第１画像データの注目する有色画素を含む予め定めた領域（即ち、注目する有色画素の８近傍の領域）に占める有色画素の割合に応じて、前記注目する有色画素に割り当てる白ドットに対する有色ドットの比率を変更する解像度変換手段と、を備えた画像処理装置である。

請求項２に記載の発明は、前記解像度変換手段は、前記予め定めた領域に占める有色画素の割合が低いほど、前記注目する有色画素に割り当てる白ドットに対する有色ドットの比率を小さくする、請求項１に記載の画像処理装置である。

請求項３に記載の発明は、前記比率を段階的に小さくする、請求項２に記載の画像処理装置である。

請求項４に記載の発明は、前記解像度変換手段は、前記予め定めた領域に占める有色画素の割合と前記有色ドットの数との予め定めた関係を用いて、前記注目する有色画素に割り当てる白ドットに対する有色ドットの比率を変更する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の画像処理装置である。

請求項５に記載の発明は、前記解像度変換手段は、前記予め定めた領域に占める有色画素の割合と前記有色ドットによる描画パターンとの予め定めた関係を用いて、前記注目する有色画素に割り当てる白ドットに対する有色ドットの比率を変更する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の画像処理装置である。

請求項６に記載の発明は、前記予め定めた領域に占める有色画素の割合を検知する検知手段をさらに備え、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の画像処理装置である。

請求項７に記載の発明は、前記検知手段は、前記予め定めた領域の大きさのウインドウを１画素ずつ移動させて、前記予め定めた領域に占める有色画素の割合を検知する、
請求項６に記載の画像処理装置である。

請求項８に記載の発明は、前記解像度変換手段は、前記第１画像データの解像度が出力装置の解像度より低い場合に、前記第１画像データを前記第２画像データに変換する、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の画像処理装置である。

請求項９に記載の発明は、コンピュータを、請求項１から請求項８までのいずれか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プログラムである。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の画像処理装置と、前記画像処理装置から取得した画像データに基づいて画像を出力する画像出力部と、を備えた画像形成装置である。

請求項１、９、１０に記載の発明によれば、第１解像度の二値の第１画像データを第１解像度より大きい第２解像度の第２画像データに変換する際に、第１画像データの有色画素に割り当てられた第２画像データの複数のドットを全部有色ドットに変換する場合に比べて、粒状性がよい出力画像を得ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、第１画像データを第２画像データに変換する際に、第１画像データの有色画素の周囲の濃度に応じて、第１画像データの有色画素に対応する出力画素の濃度やサイズを低下させることができる。

請求項３に記載の発明によれば、第１画像データを第２画像データに変換する際に、第１画像データの有色画素の周囲の濃度に応じて、第２画像データの有色画素に対応する部分に階調を付与することができる。

請求項４に記載の発明によれば、有色ドット数で階調を表すことができる。

請求項５に記載の発明によれば、白ドットと有色ドットによる描画パターンで階調を表すことができる。

請求項６、７に記載の発明によれば、第１画像データの有色画素毎に、第２画像データの有色画素に対応する部分に階調を付与することができる。

請求項８に記載の発明によれば、出力装置の解像度に応じて画像データの解像度を変更することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成の一例を示すブロック図である。 誤差拡散処理を説明するための模式図である。 出力画像の粒状性を説明する図である。 （Ａ）は第１画像データの１画素に割り当てられた複数のドットの配列の一例を示す模式図である。（Ｂ）及び（Ｃ）は従来の描画パターンを示す模式図である。 解像度変換部の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 解像度変換処理の流れの一例を示すフローチャートである。 ウインドウによる注目画素の選択状態の一例を示す模式図である。 描画パターンの一例を示す模式図である。 （Ａ）から（Ｃ）は有色画素の割合の一例を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

＜画像形成装置＞
まず、画像形成装置の構成について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、画像形成装置１０は、原稿の画像を読み取る画像読取部２０と、画像読取部２０で取得された画像データに対し画像処理を行う画像処理部３０と、画像処理後の画像データに基づいて用紙（記録媒体の一例）上に画像を出力する画像出力部４０とを備えている。

画像処理部３０は、色変換部３２、誤差拡散部３４、及び解像度変換部３６を備えている。色変換部３２は、画像読取部２０で取得されたＲＧＢデータを、ＣＭＹＫ色空間で各画素の色指定を行うＣＭＹＫデータに変換する。誤差拡散部３４は、ＣＭＹＫ各色データを、誤差拡散処理により二値の各色データに変換する。

二値の各色データは、濃度がゼロの白画素と予め定めた濃度の有色画素とで表される二値の画像データである。例えば、Ｋ色（黒色）データは、白画素と黒画素とで表される二値の画像データである。

ここで二値化に用いる「誤差拡散処理」について説明する。
誤差拡散処理は、出力画像においてモアレが発生しない点では、ディザ処理よりも優れた中間調処理の方法である。図２は誤差拡散処理を説明するための模式図である。図示した例では、点線の矢印で示すように、処理対象となる画像データの左上隅から処理を開始し、左から右、上から下へと処理を行うものとする。次に処理する画素Ｇには斜線が付されている。画素Ｇの画素値ｆが閾値より大きい場合は、画素Ｇを白画素とし、画素Ｇの画素値ｆが閾値以下である場合は、画素Ｇを有色画素とする。

画素Ｇを白画素または有色画素とすると、元の画素値と処理後の画素値との間に誤差が発生する。例えば、有色画素の画素値を２５５、白画素の画素値を０、閾値を１２７とする。この場合、画素Ｇを有色画素とすると誤差ｅ＝（ｆ－２５５）であり、画素Ｇを白画素とすると誤差ｅ＝ｆである。この誤差ｅを、処理前の周囲の画素Ｇ_１からＧ_４に拡散させる。例えば、次に処理される画素Ｇ_１の画素値ｆ_１には、誤差ｅの一部が加算される。

解像度変換部３６は、画像読取部２０で取得された第１解像度の画像データを、画像出力部４０の解像度に応じた第２解像度の画像データに変換する。例えば、画像読取部２０の第１解像度が、画像出力部４０の第２解像度より低い場合に、第１解像度の画像データを、第２解像度の画像データに変換する。

以下では、第１解像度の二値の画像データを「第１画像データ」といい、第２解像度の二値の画像データを「第２画像データ」という。第２画像データは、濃度がゼロの白ドットと、予め定めた濃度の有色ドットとで表される二値の画像データである。第１画像データの各画素には、第２画像データの複数のドットが割り当てられる。

画像出力部４０は、第２画像データに基づいて用紙上に画像を出力する。例えば、電子写真方式では、露光装置は、帯電された感光体ドラム上を「第２画像データ」に応じた光で露光して静電潜像を形成する。現像装置は、静電潜像をトナーにより現像する。転写装置は、トナー像を用紙上に転写する。定着装置は、転写されたトナー像を加熱により定着する。

露光装置としては、発光素子（例えば、ＬＥＤ）が用紙の幅方向に複数配列されたプリントヘッドを用いてもよい。このタイプの露光装置では、１つの発光素子に１つのドットが対応付けられている。例えば、電子写真方式により画像を出力する場合、第２画像データの各ドットは、発光素子の点消灯情報を表している。

「白ドット」は発光素子を消灯するドットであり、「有色ドット」は発光素子を点灯するドットである。有色ドットに応じて発光素子を点灯することにより、１ドット分が露光されて、１ドット分の静電潜像が形成される。用紙上には、トナーにより有色ドットが形成される。

画像処理部３０の各部の機能は、専用のハードウェアにより実現してもよく、ソフトウェアにより実現してもよい。ソフトウェアにより実現する場合は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたコンピュータ等の情報処理装置により各部の機能を実行するプログラムとする。ＣＰＵは、プログラムを取得し、ＲＡＭをワークエリアとしてプログラムを実行する。プログラムは、ＲＯＭ等の記憶装置に記憶されていてもよく、ＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体に記録されていてもよい。また、プログラムは、通信を介して取得されてもよい。

＜有色画素の再現性＞
ここで、有色画素の再現性について説明する。
本実施の形態では、第１画像データの解像度（第１解像度）を「６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉ」とし、第２画像データの解像度（第２解像度）を「１２００ｄｐｉ×２４００ｄｐｉ」とする。ここで「ｄｐｉ」とは、１インチ当たりの画素数またはドット数である。この場合は、第１画像データの各画素には、第２画像データの８個のドットが割り当てられる。

図４（Ａ）は第１画像データの１画素に割り当てられた複数のドットの配列の一例を示す模式図である。ここでは、１画素に割り当てられるドットの個数は８個である。８個のドットは、２行４列で配列されている。８個のドットの各々には、０番から７番までの番号が付与されている。

図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は従来の描画パターンを示す模式図である。ここで「描画パターン」とは、第２画像データで１画素に割り当てられた複数のドットにおける、白ドットと有色ドットの配置パターンである。従来、図４（Ｂ）に示すように、第１画像データの「有色画素」に対しては、複数のドットの全部を「有色ドット」に変換していた。また、従来、図４（Ｃ）に示すように、第１画像データの「白画素」に対しては、複数のドットの全部を「白ドット」に変換していた。

図３は出力画像の粒状性を説明する図である。上記の通り、有色画素の周囲の状況に拘らず、有色画素に割り当てられた複数のドットの全部を有色ドットに変換するため、出力画像において、画像濃度が薄いハイライト部では有色画素が目立つように再現されてしまう。この通り、有色画素のベタな再現が、ハイライト部で出力画像の粒状性を悪化させていた。

本実施の形態では、第１画像データの画素が「有色画素」の場合に、注目する有色画素を含む予め定めた領域に占める有色画素の割合に応じて、注目する有色画素に割り当てられる白ドットに対する有色ドットの比率を変更する。予め定めた領域は、例えば、注目する有色画素の８近傍等である。有色ドットの比率を増減することにより、第２画像データの「有色画素」に対応する部分に階調が付与される。

予め定めた領域に占める有色画素の割合が少ないほど、有色ドットの比率を減らす。有色ドットの比率を減らすと、有色画素に対応する出力画素（例えば、用紙上の色材が載る領域）の濃度やサイズが低下する。周囲の有色画素の割合が少ないほど有色ドットの比率を減らすことで、複数のドットを全部有色ドットに変換する場合（図４（Ｂ）参照）に比べて、ハイライト部での出力画像の粒状性が向上する。誤差拡散処理とディザ処理とを併用する場合に比べて、処理方法を切り替える際の境界ディフェクトも発生しない。

＜解像度変換処理＞
次に、解像度変換部の機能について説明する。
図５は解像度変換部の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
まず、ステップ１００で、画像読取部の解像度（第１解像度）と、画像出力部の解像度（第２解像度）とを取得する。次に、ステップ１０２で、第１解像度が第２解像度よりも低いか否かを判断する。第１解像度が第２解像度よりも低い場合は、ステップ１０４に進む。第１解像度が第２解像度以上の場合は、ルーチンを終了する。なお、第１解像度が第２解像度より大きい場合は想定していない。

次に、ステップ１０４で、解像度を変更するか否かを判断する。例えば、利用者に受付画面を表示して、利用者から解像度を変更する指示を受け付けた場合に、解像度を変更すると判断してもよい。また、解像度を変更するように予め設定されている場合に、解像度を変更すると判断してもよい。解像度を変更する場合は、ステップ１０６に進み、解像度を変更しない場合は、ルーチンを終了する。次に、ステップ１０６で、「解像度変換処理」を実行する。「解像度変換処理」では、第１解像度の画像データを、第２解像度の画像データに変換する。

図６は解像度変換処理の流れの一例を示すフローチャートである。
まず、ステップ２００で、注目画素を選択する。本実施の形態では、ウインドウの移動により、第１画像データの各画素が順に注目画素として選択される。

図７はウインドウによる注目画素の選択状態の一例を示す模式図である。図７に示すように、誤差拡散処理により取得された第１画像データ５０に対し、各画素が順に注目画素となるように、３画素×３画素のウインドウ５２を１画素ずつ移動させる。例えば、第１画像データ５０の左上隅の画素から選択を開始し、左から右、上から下へとウインドウを移動させる。

１つの画素が注目画素５４に重なるように、第１画像データ５０上にウインドウ５２を配置する。この例では、ウインドウ５２の中心画素が、注目画素５４に重なる。また、ウインドウ５２内には、注目画素５４と注目画素５４に隣接する８近傍画素５６とが含まれる。ウインドウ５２のサイズは、３画素×３画素に限定されない。例えば、９画素×５画素等、ウインドウ５２のサイズを変更してもよい。

次に、ステップ２０２で、注目画素が有色画素か否かを判断する。注目画素が有色画素である場合は、ステップ２０４に進む。そして、ステップ２０４で、ウインドウ内の有色画素の個数を検知する。

図８（Ａ）から図８（Ｃ）は有色画素の割合の一例を示す模式図である。図示した例では、注目画素５４と８近傍画素５６の総数は９個である。総数（９個）は一定であるため、有色画素の個数で「有色画素の割合」を示す。有色画素には注目画素５４も含まれる。図８（Ａ）では有色画素の個数は１個（即ち、注目画素５４のみ）、図８（Ｂ）では有色画素の個数は４個、図８（Ｃ）では有色画素の個数は８個である。

次に、ステップ２０６で、ウインドウ内の有色画素の個数に応じて、注目する有色画素を置換する描画パターンを取得する。例えば、有色画素の個数と描画パターンとの関係を予め定めておいて、検知された有色画素の個数に応じた描画パターンを取得すればよい。続いて、ステップ２０８で、有色画素の位置と描画パターンとを記憶して、ステップ２１０に進む。

図９は描画パターンの一例を示す模式図である。ここで例示する描画パターンは、図４（Ａ）に示す８個のドットにおける、白ドットと有色ドットの配置パターンである。図９には１６種類の描画パターンが例示されている。１番では、図４（Ｃ）と同様に、複数のドットの全部が白ドットである。白ドットに対する有色ドットの比率は、０／８である。１６番では、図４（Ｂ）と同様に、複数のドットの全部が「有色ドット」である。白ドットに対する有色ドットの比率は、８／０である。２番から１５番では、白ドットに対する有色ドットの比率が、１／７から７／１まで変化する。

２番、３番では、有色ドットの数が１個であり、白ドットに対する有色ドットの比率は１／７である。４番、５番では、有色ドットの数が２個であり、白ドットに対する有色ドットの比率は２／６である。６番、７番では、有色ドットの数が３個であり、白ドットに対する有色ドットの比率は３／５である。８番、９番では、有色ドットの数が４個であり、白ドットに対する有色ドットの比率は４／４である。１０番、１１番では、有色ドットの数が５個であり、白ドットに対する有色ドットの比率は５／３である。１２番、１３番では、有色ドットの数が６個であり、白ドットに対する有色ドットの比率は６／２である。１４番、１５番では、有色ドットの数が７個であり、白ドットに対する有色ドットの比率は７／１である。

例えば、有色画素の個数が第１閾値未満の場合は「８番の描画パターン（有色ドットの比率は４／４）」、有色画素の個数が第１閾値以上で第２閾値未満の場合は「１２番の描画パターン（有色ドットの比率は６／２）」、有色画素の個数が第１閾値以上の場合は「１６番の描画パターン（有色ドットの比率は８／０）」というように、有色画素の個数と描画パターンとの関係を予め定めておいて、検知された有色画素の個数に応じた描画パターンを取得すればよい。閾値は１以上の整数である。ウインドウ内の有色画素の個数が少ないほど、有色ドットの比率を低くする。

上記の通り、複数の閾値を設けることで、有色ドットの比率が段階的に変化する。有色ドットの比率が段階的に変化することで、第１画像データの有色画素に対応する出力画素の濃度やサイズが段階的に変化する。

一方、ステップ２０２で注目画素が白画素の場合は、ステップ２１４に進む。そして、ステップ２１４で、白画素に応じた描画パターンを取得する。即ち、従来通り、複数のドットの全部が白ドットである１番の描画パターンを取得する。続いて、ステップ２１６で、白画素の位置と描画パターンとを記憶して、ステップ２１０に進む。

次に、ステップ２１０で、次の注目画素があるか否かを判断する。次の注目画素が無い場合は、ステップ２１２に進む。一方、次の注目画素がある場合は、ステップ２００に戻って、次の注目画素を選択し、ステップ２００からステップ２１０までの手順を繰り返し行う。次に、ステップ２１２で、第１画像データの各画素を、対応する描画パターンで置換して第２画像データに変換して、ルーチンを終了する。

例えば、第１閾値を「２」、第２閾値を「６」と仮定すると、図８（Ａ）に示す有色画素の個数が１個の場合は、８番の描画パターンとなる。注目画素（有色画素）は、有色ドットを４個含む８番の描画パターンで置換される。また、図８（Ｂ）に示す有色画素の個数が４個の場合は、注目画素は、有色ドットを６個含む１２番の描画パターンで置換される。また、図８（Ｃ）に示す有色画素の個数が８個の場合は、注目画素は、有色ドットを８個含む１６番の描画パターンで置換される。

なお、上記では、有色画素の個数から描画パターンを取得したが、有色画素の個数と有色ドットの個数との関係から、検知された有色画素の個数に応じた有色ドットの個数を取得してもよい。例えば、図８（Ａ）に示す有色画素の個数が１個の場合は、有色ドットの個数を４個とする。注目画素（有色画素）は、有色ドットを４個含む描画パターンで置換される。

＜変形例＞
なお、上記実施の形態で説明した画像処理装置、画像形成装置及びプログラムの構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内においてその構成を変更してもよいことは言うまでもない。

例えば、露光装置の各発光素子を予め定めたタイミングで点灯駆動する制御情報等、第２画像データから画像形成装置を制御する制御情報を生成してもよい。

１０ 画像形成装置
２０ 画像読取部
３０ 画像処理部
３２ 色変換部
３４ 誤差拡散部
３６ 解像度変換部
４０ 画像出力部
５０ 画像データ
５２ ウインドウ
５４ 注目画素
５６ 近傍画素
Ｇ 画素

Claims (10)

1. 誤差拡散処理で得られた第１解像度の第１画像データであって、白画素と有色画素とを含む複数の画素で構成される第１画像データを取得する取得手段と、
   前記第１画像データの前記複数の画素各々に白ドットと有色ドットの少なくとも一方を含む複数のドットを割り当て、前記第１画像データを前記第１解像度より大きい第２解像度の第２画像データに変換する解像度変換手段であって、前記第１画像データの注目する有色画素及び当該有色画素の周囲に隣接する８画素の領域に占める有色画素の割合に応じて、前記注目する有色画素に割り当てる白ドットに対する有色ドットの比率を変更する解像度変換手段と、
   を備えた画像処理装置。
2. 前記解像度変換手段は、前記８画素の領域に占める有色画素の割合が低いほど、前記注目する有色画素に割り当てる白ドットに対する有色ドットの比率を小さくする、
   請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記比率を段階的に小さくする、
   請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記解像度変換手段は、前記８画素の領域に占める有色画素の割合と前記有色ドットの数との予め定めた関係を用いて、前記注目する有色画素に割り当てる白ドットに対する有色ドットの比率を変更する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記解像度変換手段は、前記８画素の領域に占める有色画素の割合と前記有色ドットによる描画パターンとの予め定めた関係を用いて、前記注目する有色画素に割り当てる白ドットに対する有色ドットの比率を変更する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記８画素の領域に占める有色画素の割合を検知する検知手段をさらに備え、
   請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記検知手段は、前記８画素の領域の大きさのウインドウを１画素ずつ移動させて、前記８画素の領域に占める有色画素の割合を検知する、
   請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記解像度変換手段は、前記第１画像データの解像度が出力装置の解像度より低い場合に、前記第１画像データを前記第２画像データに変換する、
   請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の画像処理装置。
9. コンピュータを、請求項１から請求項８までのいずれか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プログラム。
10. 請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の画像処理装置と、
    前記画像処理装置から取得した画像データに基づいて画像を出力する画像出力部と、
    を備えた画像形成装置。

Images