JPH0472433B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は、一定の印刷位置と狭い範囲の離散的
な印刷濃度をもつプリンタ、最も一般的な場合は
２レベル（印刷するかしないか）のプリンタによ
つて、デジタル化された連続トーン・イメージを
印刷するためのデジタル・ハーフトーン生成技術
に関するものである。本発明、特にグレイ・スケ
ール値を続けて印刷できないのを補償するための
誤差伝播を改良した方法ならびにエツジの改善に
関する。

Ｂ 従来技術 従来の印刷方法では、連続トーン・イメージは
ハーフトーン・スクリーンを通して露光して印刷
の準備をする。得られないイメージは、スクリー
ンの各孔について１個ずつ、様々なサイズのドツ
トからなる。これらのドツトは、より多くの光が
スクリーンを透過する所ではより大きくなり、少
しの光しか存在しない所では小さくなる。こうし
て、スクリーンを通した露光によつて、スクリー
ン孔の所にある元のイメージのグレイ・スケール
値が、適宜の直径のドツトに変換される。

上記のデジタル・アナログ方では、元のイメー
ジが走査装置によつて走査され、データがデジタ
ル・コンピユータに捕捉される。これらのデータ
は、走査されたグレイ・スケール値の２進表現か
らなる。すなわち、このような各値（通常は０か
ら255まで）が、入力イメージの１つの走査区域
即ち画素に対応する。或る決められた出力位置で
黒点即ち黒いドツト（ペル）のみを印刷できるプ
リンタでこのイメージを再生するには、印刷され
るドツトを適当に選定して、濃淡即ちグレイの感
じを生み出す必要がある。従来使用されていた各
種の方法の要約が、「IBMジヤーナル・オブ・リ
サーチ・アンド・デイベロツプメント（IBM
Journal of Research and Development）」の第
26巻第６号の第687〜697頁に載つている。

走査されたイメージは、コンピユータで縮小ま
たは拡大できるが、いずれにせよ、出力中で表さ
れる各ドツトに対して、入力イメージの中に１画
素があると一般性を失わずに仮定できる。各ドツ
トは、デジタル・プリンタの出力中で、画素パタ
ーンとして表され、このドツトパターンはブロツ
クとして配列されるとみなすことができる。ある
ブロツク中の各ドツトは、デジタル・プリンタで
印刷されるかされないかである。このような各ブ
ロツクは、従来の印刷で使われるハーフ・ドツト
のデジタル・アナログを表す。このようなブロツ
クはどんな形でもよいが、整数個のドツト位置を
含み、複製するとき印刷区域を重なることなく充
たす。正方形または長方形のブロツクが好都合で
ある。極端な場合は、ブロツクが１ドツトしか含
まない。ブロツク内の様々なドツト・パターンを
印刷または再生すると、様々なグレイ・レベルが
得られる。ブロツクが１ドツトしか含まれない場
合、２つのグレイ・スケール値しかない。ブロツ
ク内にもつとドツトがあれば、追加の離散的グレ
イ・スケール値が印刷できる。大きなブロツクほ
ど、離散的グレイ・スケール値乃至グレイ・レベ
ルが得られるが、出力イメージの解像度が下がる
傾向がある。

印刷に利用できるブロツク内のグレイ・レベル
が、当該ブロツクについて対応するアナログ・ハ
ーフトーン・ドツトの輝度にもとづいて決定され
たグレイ・レベルと異なつている場合、出力イメ
ージのグレイ・スケール値に誤差が生じる。した
がつて、ブロツクから利用できるグレイ・スケー
ル値の数が限られているため、一部の領域では正
しいグレイが得られず、またグレイ値が徐々に変
化する領域で再生プロセスがあるブロツク・パタ
ーンから別のパターンに移行するとき等高線がで
き、印刷されるイメージの品質が制限される。

これらの問題は、隣接する多数のブロツクでの
平均として所期のグレイ・スケール値が得られる
ように、異なるブロツクでグレイ・レベルを混合
することによつて緩和することができる。かかる
混合を実現するために使われる「誤差伝播」法
は、たとえば本発明と同じ譲受人に譲渡され同日
に米国で出願され付与された米国特許第456908号
明細書に記載されている。この種の誤差処理法で
は、出力イメージの所与のブロツク位置での所期
のグレイ・スケール値は、その位置の入力グレ
イ・レベルに、以前の位置から伝播された誤差を
加えたものから求める。さらに具体的にいえば、
まず、所与のブロツクに対する出力ドツトパター
ンを利用可能なパターンのうちから選択する。こ
のパターンは、典型的にはそのブロツクに対する
所期のグレイ・スケール値の近似である。所期の
グレイ・スケール値と所与のブロツクに関連する
現在のグレイ・スケール値の差として、誤差を求
める。次に求めた誤差を、そのイメージの同じ行
または次の行の隣接する１個または複数個のブロ
ツク位置に分配ないし割り当てる。次にこの割り
当てた誤差を考慮に入れて各ブロツクにそのイメ
ージの各行についこの選択誤差分配法を繰り返
す。

先行技術では、上述のように通常特定ブロツク
での誤差を一定の割合で、接続する２個またはそ
れ以上のブロツク位置に伝播することによつて誤
差拡散が提案されている。たとえば、誤差「ｅ」
を２個のブロツク「ａ」と「ｂ」に伝播するに
は、下記のような関係式を使つて、 ea＝0.5e eb＝0.5e ブロツクａとｂに伝播する誤差の割合を計算す
る。

Ｃ 発明が解決しようとする問題点 従来、誤差の分配を割り振るために様々な方法
が使われてきた。しかし、どの方法も誤差を一定
の割合で分割しており、したがつて、多少とも、
「ワーム」すなわち見かけ上、曲線または直線か
らなる人為構造の出力パターンを生じるという問
題があつた。

これらの方法は、「ワーム」の他に、イメージ
の位領域と明るい領域の間にぼやけたエツジを生
じる傾向がある。

本発明は、「ワーム」の除去およびぼやけたエ
ツジの尖鋭化に関する。

したがつて、誤差伝播を改良し、エツジを改善
するためシステムを提供することが本発明の目的
である。

Ｄ 問題点を解決するための手段 本発明によれば、２つの隣接するブロツク間の
誤差の分配を決定するに当り、乱数発生器（疑似
数発生器を含む）を用いて、乱数の小数部を２つ
の隣接ブロツクの一方のブロツクに、残りの部分
を他方のブロツクに分配するように誤差の分配を
決定すると、良品質のハーフトーン・イメージの
印刷が得られることが分かつた。

本発明の構成は次の通りである。

夫々１組の離散的グレイ・スケール値を表わす
１組の出力ドツト・パターンを印刷できるプリン
タを用いて、連続的なトーンの入力イメージから
ハーフトーン・イメージを形成する方法であつ
て、 上記入力イメージの画素のデジタル化されたグ
レイ・スケール値に近似するグレイ・スケール値
を有するドツト・パターンの印刷ブロツクを選択
し、 第１の印刷ブロツクのグレイ・スケール値と該
ブロツクに対応する入力イメージ画素のグレイ・
スケール値との差から、上記第１の印刷ブロツク
の誤差を決定し、 上記第１のブロツクの上記誤差を、少なくとも
２個の隣接するブロツクに分配し、 上記隣接ブロツクの１つに以前に分配された上
記１つの印刷ブロツクの誤差、及びその対応する
入力イメージ画素のグレイ・スケール値の合計値
として計算されたグレイ・スケール値と、該隣接
ブロツクのグレイ・スケール値とにより、該１つ
の隣接ブロツクの誤差を決定し、 上記の１つの隣接ブロツクの誤差を、該隣接ブ
ロツクに隣接するが上記第１のブロツクを含まな
い少なくとも２個のブロツクに分配し、 上記少なくとも２つの隣接するブロツクに分配
する誤差を決定するに当り、乱数発生装置を用い
て、乱数の少数部を上記隣接ブロツクの一方のブ
ロツクに、残りの部分を他方のブロツクに分配す
るよう誤差を決定するところの上記ハーフトー
ン・イメージの形成方法。

本発明の方法によれば、乱数発生器又は疑似乱
数発生装置を使つて誤差の割合をランダムに変化
させる。さらに具体的にいえば、本発明の一実施
例では、次の関係式を使う。

ea＝re eb＝ｅ−ea ただし、「ｒ」は範囲の０〜１の間で等分配さ
れた疑似乱数を表わし、伝播される誤差eaとeb
の和は全誤差ｅに等しい。これを導入すれば、先
行技術の方法で再生したイメージに現われる「ワ
ーム」を除去できることがわかつた。しかし、一
部のイメージある部分に「ペブル（まだら状）」
の外観が現れることがある。その場合は、次の関
係式を使うと、好ましい結果を得ることができ
る。

ea＝（0.25＋0.5r）ｅ eb＝ｅ−ea 伝播誤差のその他のランダム分配法も、それが
適切なものであることがわかれば、使用できる。

本発明は、上記の方法に加えて、イメージ内部
の物体のエツジの尖鋭度を高めるための方法を含
んでいる。本発明のエツジ改善法では、入力イメ
ージから求めた出力ドツトブロツクとそれに関連
する輝度勾配を使用する。たとえば、出力ブロツ
クが３×３または３×６のドツトのとき動作する
ようにシステムを構成することができる。後者の
場合では、３×３の半ブロツク毎にエツジ改善を
行う。さらに具体的にいえば、まず３×３のドツ
ト領域毎の輝度勾配を求める。それより下では輝
度勾配が小と分類され、それより上では大と分類
される閾値を選定する。勾配が小のときはエツジ
改善法を使わない。勾配が大のときは、その領域
を含むブロツクまたは半ブロツクについて以前に
求めたグレイ・スケール値を近似するドツトパタ
ーンの選択を放棄し、その代りに入力グレイ・ス
ケール値から、印刷する領域中の適切な数の９ド
ツトを決める。その領域に対する入力グレイ・ス
ケール値およびその領域の周りの８個のブロツク
に対する入力グレイ・スケール値は、この３×３
の領域の出力ドツトと関連づけられ、対応してい
る。この９つの入力グレイ・スケール値のうちで
最大のグレイ・スケール値を見つける。ブロツク
中のこの最大値を含む領域の位置に対応する３×
３の領域の出力ドツトを、印刷のために選定す
る。グレイ・スケール値が２番目に大きいブロツ
クを見つけ、その位置に対応する３×３の領域の
ドツトを印刷する。適切な数の９ドツトを予定通
り印刷のために選定するまで、このプロセスを繰
り返す。その結果、３×３の領域中の黒色ドツト
即ち印刷ドツトが、最も暗い入力値をもつ周辺領
域に向つて配置され、鋭いエツジがもたらされ
る。

Ｅ 実施例 本発明を実施するための基本システムを第２図
に示すが、これは写真２のような元の連続トー
ン・イメージをデイジタル化して、汎用コンピユ
ータ３に送り、そこで処理してデジタル・プリン
タ４でハーフ・トーン・イメージとして印刷する
ための手段１、たとえばイメージ・スキヤナから
構成されている。

本発明で処理できる型の入力イメージは、各行
がｌ個のグレイ・スケール値を含むＬ行のアレイ
に配列された一連のグレイ・スケール値によつて
表わせる。グレイ・スケール値は、典型的な場
合、０〜255の範囲の整数で表される。出力イメ
ージは複数個のドツトの複数個のブロツクからな
るものとみなされるが、その各ドツトはデジタ
ル・プリンタで印刷されるか又はその他の方法で
イメージの目に見える表現を構成する。第１図お
よび第３図に見られるように、ブロツクは、入力
グレイ・スケール値の各対毎に３×６のドツトか
ら構成され、従つて入力グレイ・スケール値の９
倍の出力ドツトがあることになる。第３図には、
利用可能な17種のブロツク・パターンが或る特定
プリンタの対応する反射率及びグレイ・スケール
値と一緒に示してある。見出し「パターン」の下
の第１欄は、異なる17種のドツト・パターンを含
む３×６のドツトの個別ブロツクを示し、第２欄
は、印刷の際と同じ配列で同一の９個のブロツク
を含む当該領域を示す。「反射率」の欄は、当該
ブロツクのレプリカで充たされた大きな領域の反
射率（％）の測定値を示す。「グレイ・スケール
値」の欄は、反射率から線形変換によつて導いた
もので、当該のブロツクと関連するグレイ・スケ
ール値を含んでいる。出力イメージは、様々なイ
メージ領域の所期のグレイ・スケール値を近似す
るように17種のブロツクのうちから適当に選んだ
ブロツクの行からなる。イメージの１行置きのと
ころで、印刷したときの出力が３ドツトずつシフ
トしていることが分る。これはアナログ印刷で使
われる従来技法45°ハーフトーン・グリツドに対
応する。

次に第１図を参照しながら、本発明にもとづい
て誤差拡散を行うための方法乃至アルゴリズムの
各ステツプについて説明する。入力イメージの各
位置は、１対の数字（ｌ，ｉ）で表される。ただ
し、ｌは行番号であり、ｉはその行はグレイ・ス
ケール値である。入力イメージの「ａ」即ち
（ｌ，ｉ）画素に対するグレイ・スケール値をgv
（Ｉ，ｉ）として表す。パターン番号ｂと関連す
るグレイ・スケール値は、ｇ（ｂ）と呼ぶ。誤差
ｅ（ｌ，ｉ）を記憶するため、一時アレイを使用
する。

このアルゴリズムの各ステツプは、次の通りで
ある。

１行目について誤差を初期設定する。たとえ
ば、ｉ＝１，３、…、ｌ−１でｅ（ｌ，ｉ）＝０ イメージのすべての行について、次の手順を繰
り返す。奇数行では、ｉ＝１，３、…、ｌについ
て計算を実施し、偶数行では、ｉ＝２，４、…ｌ
について計算を実施する。次の行の左端の誤差を
初期設定する。

奇数行では、ｅ（ｌ＋１，０）＝０ 偶数行では、ｅ（ｌ＋１，１）＝０ 所期のグレイ・スケール値ｄを、そのブロツク
に対応するグレイ・スケール値の平均として計算
する。

ｄ＝〔gv（ｌ，ｉ）＋gv（ｌ，ｉ＋１）〕／２ ｄがブロツクｂのグレイ・スケール値以上でブ
ロツクｂ＋１のグレイ・スケール値未満となるよ
うな仮ブロツク番号ｂを見つける。ｂは、次のよ
うに選定する。

ｇ（ｂ）≦ｄ＜ｇ（ｂ＋１） ｄ＋ｅ（ｌ，ｉ）≧ｇ（ｂ＋１）の場合、ｂを１
だけ増加する。ｂ＞16の場合、ｂを16にセツトす
る。

ブロツクｂを出力イメージの適当な位置に置い
て、すぐにも印刷できるようにする。

誤差Ｘを計算し伝播する。まず誤差を計算す
る。

Ｘ＝ｅ（ｌ，ｉ）＋ｄ−ｇ（ｂ） 第１図の矢印にもとづいて誤差を分配する。

ｅ（ｌ＋１，ｉ＋１）＝（0.25＋0.5r）Ｘ ｅ（ｌ＋１，ｉ−１）＝ｅ（ｌ＋１，ｉ−１）＋Ｘ
−ｅ（ｌ＋１，ｉ＋１） ただし、ｒは０〜１の範囲で等分配された疑似乱
数である。

このようにしてイメージ全体に誤差を分配した
後、ワームやペブルを含まない出力イメージが印
刷される。

各出力半ブロツク毎にエツジの改善を行うた
め、必要な場合、次の各ステツプを実行すること
ができる（第４図を参照のこと）。

左半分ではｊ＝１、右半分ではｊ＝ｉ＋１。

輝度勾配の大きさの２乗に比例する量が、次式
で与えられる。

〔gv（ｌ＋ｉ，ｊ＋１）−gv（ｌ−１，ｊ−１）〕
^**２＋〔gv（ｌ＋１，ｊ−１）−gv（ｌ−１，ｊ＋
１）〕^**２ この量がある閾値（たとえば10000）よりも大き
い場合、当該の出力半ブロツクが修正されてエツ
ジの改善がもたらされる。

修正された３×３の半ブロツクに対する黒色出
力ドツトの数は、たとえば次のようにして計算さ
れる。

ｎ＝9gv（ｌ，ｊ）／256 ただし、ｎは四捨五入して最も近い整数にす
る。

次に第４図を参照して、第４図の組からｎ個の
最大グレイ・スケール値をみつけ、３×３の半ブ
ロツクの適宜の出力ドツトが第５図に示すように
出力イメージ上で黒色になり印刷される。

Ｆ 発明の効果 上記の２つの矯正方法を適用して、連続トーン
入力イメージから、その中の物体のエツジが明瞭
に画定され、他の領域にワームやペブルなどの人
為構造を含まないハーフトーン出力イメージを得
ることができる。

ここに記載するシステムは、スキヤナの線解像
度の３倍の線解像度をもつプリンタで、走査イメ
ージと同じサイズの印刷イメージを生成する。た
とえば、25.4mm（１インチ）あたり600画素のプ
リンタで25.4mmあたり200画素の走査イメージが
印刷できる。本発明を実現するための良好なプリ
ンタは、IBM4250プリンタであり、寿命の長い
リソグラフイツク・プレートを作成するのに適し
た優れた電解印刷をもたらすことがわかつてい
る。IBMシステム370などの汎用コンピユータで
イメージを捕捉するプロセスで、様々なイメー
ジ・スキヤナやその他の通常の手段が使用でき、
上記のアルゴリズムをコンピユータで実行するこ
とができる。出力イメージのサイズを変更する必
要がある場合、この技術分野で既知のデジタル多
重レベル・イメージを処理するのに適した各種ア
ルゴリズムを使つて、入力イメージを修正するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、出力イメージの各種のブロツク及び
半ブロツクを示す図である。第２図は、本発明を
実施するための基本システムのブロツク図であ
る。第３図は、一例として、或るプリンタのため
に作成した印刷用ブロツク・パターンを、その反
射率（％）及びグレイ・スケール値とともに示す
図である。第４図は、エツジの改善のための入力
画素と出力画素の関係を示した図である。第５図
は、エツジを改善するためのブロツク内での出力
画素の配置を示した図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 夫々１組の離散的グレイ・スケール値を表わ
   す１組の出力ドツト・パターンを印刷できるプリ
   ンタを用いて、連続的なトーンの入力イメージか
   らハーフトーン・イメージを形成する方法であつ
   て、 上記入力イメージの画素のデジタル化されたグ
   レイ・スケール値に近似するグレイ・スケール値
   を有するドツト・パターンの印刷ブロツクを選択
   し、 第１の印刷ブロツクのグレイ・スケール値と該
   ブロツクに対応する入力イメージ画素のグレイ・
   スケール値との差から、上記第１の印刷ブロツク
   の誤差を決定し、 上記第１のブロツクの上記誤差を、少なくとも
   ２個の隣接するブロツクに分配し、 上記隣接ブロツクの１つに以前に分配された上
   記１つの印刷ブロツクの誤差、及びその対応する
   入力イメージ画素のグレイ・スケール値の合計値
   として計算されたグレイ・スケール値と、該隣接
   ブロツクのグレイ・スケール値とにより、該１つ
   の隣接ブロツクの誤差を決定し、 上記の１つの隣接ブロツクの誤差を、該隣接ブ
   ロツクに隣接するが上記第１のブロツクを含まな
   い少なくとも２個のブロツクに分配し、 上記少なくとも２つの隣接するブロツクに分配
   する誤差を決定するに当り、乱数発生装置を用い
   て、乱数の少数部を上記隣接ブロツクの一方のブ
   ロツクに、残りの部分を他方のブロツクに分配す
   るよう誤差を決定するところの上記ハーフトー
   ン・イメージの形成方法。