JPH05508286A - ランダムに選択されたしきい値マトリックスによりハーフトーンイメージデータを発生する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ランダムに選択されたしきい値マトリックスによりハーフトーンイメージデータ を発生する方法 技術分野 本発明はデジタル画像処理の分野に関する。より詳細には、ハーフトーンオペレ ーションを実行するためのマトリックスを選択するために、複数のしきい値マト リックス、及び、乱数のシーケンスを使用する方法、及び関連装置に関する。

発明の背景 電子印刷のためのハーフトーン処理の通常の手法は、しきい値マトリックスを使 用し、そのマトリックス中のしきい値をイメージデータ値と比較することを含む 。電子印刷、特に、多色印刷の場合、回転されたハーフトーンスクリーンを得る ために、しきい値マトリックスは、しばしば回転させられるか、回転式でサンプ リングされる。回転させられたスクリーンが使用される１つの理由は、分離間の いかなる見当合わせミスによる色調変更を最小限にすることである。副作用は、 オーバーラツプドツト構造によって形成される、ロゼツタパターンの発生である 。

これらのパターンは、特により低い解像度（１インチあたり２００から４００ド ツト）のプリンタにおいて好ましくないものとなる。回転させられたスクリーン を使用する場合、スクリーン角度、及び、スクリーン線の組み合わせによって生 じる、干渉パターンに引き起こされて、モアレパターンもまた生じる可能性があ る。

ある種の印刷ではシフトスクリーンが使用される場合もある。シフトスクリーン は４つの分離がすべて同じスクリーン角度（通常４５度）を用いて生成され、こ の分離のそれぞれが、別方向に、わずかなオフセットを与えられる。しきい値マ トリックスを回転させる必要がないので、この方法はハーフトーン処理を単純化 する。シフトスクリーンを使用することによって得られる望ましい１つの結果は 、ロゼツタ、またはモアレパターンが起こらないことである。

マトリックスにおけるしきい値は、ディザ−マトリックス、中心重心化ハーフト ーンドツト、あるいは他のどんなパターンで構成されてもよい。中心重心化ドツ トが従来の電子印刷において通常使用される。

前述の技術においては、それぞれの異なるスクリーン線、及び、スクリーン角度 に対してしきいマトリックスが必要であり、あるいは、さまざまなスクリーン角 度及びルーリングが所望されれば、それを維持するために、マトリックスを回転 し、測定するための方法が必要になることから、制限を有する。さらに、異なる 数のスクリーン線及びスクリーン角度には潜在的な制限がしばしばあり、それは 、所望のスクリーン線数によって分割された書込器がらの出力周波数が、整数値 になることが通常必要とされることである。ここで、整数値はしきい値マトリッ クスの大きさを定義するために使用される。

この方法は、トーンあるいはグレーレベルの数が、しきい値マトリックス中の要 素の数に制限される。例えば、４ｘ４のしきい値マトリックスに対しては、ハー フトーンイメージは１６のトーンレベルしか持たないことになる。

多くの米国特許は、入力イメージデータ値に対する比較を行うために、複数しき い値マトリックスの使用、及び、異なる場合に異なるマトリックスを選択するさ まざまな方法を示している。例えば、米国特許４，４４９，１５０号、４，４９ ５．５２２号、４，７００．２３５号、及び４．　９ｏ５．２９４号を参照する とよい。これらの特許の中には、マトリックスの内容の性質について論じている ものとそうでないものがある。米国特許４，４９５，５２２号では、複数しきい 値マトリックスの選択を調整するために、イメージの実際の密度値を使用してい る。米国特許４，４４９，１５０号、及び、４，９０５，２９４号では、（入力 チャネルを駆動するクロック信号によって引き起こされる）カウンターによって 、シード値として供給される擬次乱数に基づいて、それぞれの入力値に対する複 数しきい値マトリックスの１つを選択する。先行技術におけるしきい値マトリッ クスのランダム選択は、主として、モアレ、及び、ノイズ抑制のために使用され ている。

発明の開示 本発明は、オリジナルの連続的トーンイメージ、すなわち８ビツトのグレースケ ールイメージを含むフルトーンスケールを有するイメージの生成を可能にする、 しきい値マトリックスのシーケンスを提供する。

本発明の好適な実施例では、シーケンスは以下のとおりである。

１、ＭｘＮの要素を含む、初期のしきい値マトリックスを形成する。ここで、そ れぞれの要素は要素値を表し、ＭとＮはマトリックスの次元である。マトリック ス要素値はイメージに適用され、任意の方法で並べることができ、入力イメージ に含まれている入力トーン・スケール値の範囲にわたって分配されるしきい値で ある。

２、複数のしきい値マトリックスを形成する。このマトリックスは、ステップ１ で形成されたマ）・リックスと同一で、それぞれの後に続Ｘマトリックスに対す る要素値が、前のマトリックスより順次増加するという点が異なる。マトリック スの数は、入力トーンスケール値を、初期のしきい値マトリックスの要素数で割 った数と等しい。

３、出力イメージ中のそれぞれのビクセルあるいはビクセルのグループに対し、 複数の形成されたマトリックスのうちの１つをランダムに選択する。

４、　入力ピクセル値を、出力ピクセルに対応する選択されたしきい値マトリッ クスの要素の値と比較することによって、それぞれの出力に対する値を決定する 。

５、　決定された出力ピクセル値を利用して、出力イメージを形成する。

前記のことから、高められたトーンスケール解像度でハーフトーン・イメージを 生成するための、改良された方法を提供することが本発明の主要な目的であるこ とがわかる。

簡単なハードウェア構成を有する、改良された方法を提供することは、本発明の もう１つの目的である。

図面を参照した以下の説明により、本発明のこれらの目的及びほかの目的はより 明らかになるだろう。図面において、同一符号は同−及び相当部分を示し、図面 は、本明細書の１部分を形成する。

図面の簡単な説明 図１は１つ以上のしきい値マトリックスを選択するための乱数発生器を使用する 、システムの構成を示すブロック図である。

図２は４Ｘ４しきい値マトリックスを示す。

図３は本発明によって決定される、複数のしきい値マトリックスの構成を示す、 仮想の斜視図である。

好適な実施例の説明 図１は、本発明の方法を実行するために使用されるシステム１０をブロック図の 形で示している。このシステムのオペレーションにおいては、ピクセル値が、複 数ビット値（例えば８ビツト）で、しきい値と共に比較器１９へ入力される。

これらの入力データは値か比較され、その比較結果は、シングル・ビットとして 、出力ピクセルの値を決定する。しきい値は、擬似乱数発生器１７からの出力信 号によって複数のマトリックス１５から選択された、しきい値マトリックスから 選ばれる。擬似乱数は、各出力ピクセル、あるいは出力ピクセルのグループに対 して生成される。入力値と比較される、しきい値マトリックスの要素のＸ及びＹ 座標は、Ｘカウンタ１１およびＹカウンタ１３によって決定される。２つのカウ ンタはそれぞれの出力ピクセルに対するビクセルクロックによって適当に増加さ れる。例えば、Ｘカウンタはスキャンラインに沿ってそれぞれの出力ピクセルに 対し増加させられる。また、Ｙカウンタは、出力イメージのそれぞれのスキャン ラインに対し増加させられる。しきい値マトリックスの横行あるいは縦列の最後 の要素まで到達すると、その行あるいは列の第１の要素に次の増加分が加えられ る。

このプロセスは、スキャンラインの終りまで、およびイメージの最後のスキャン ラインまで繰り返される。ビクセルクロック信号はさらに擬似乱数発生器１７を 駆動するために使用される。オリジナルイメージにおける入力ビクセルの座標は また、ピクセルクロックによって決定される。入力ビクセルのアドレスは、しき い値マトリックスのアドレスと同じ割合で、あるいは異なる割合で増加させられ る。その割合は、イメージのスケーリングに依存する。

例として、２５６トーン・レベルを含んでいるイメージを考えてみる。このイメ ージのハーフトーンイメージを生成するために使用可能な４×４しきい値マトリ ックスが、図２のテーブルに示される。

この実行は、出力イメージを、１６の異なるしきい値に対応する１６の異なるト ーンレベルに制限する。これは次のステップ１として説明される：１、　ＭＸＮ の要素を含む、初期のしきい値マトリックスを形成する。ここで、それぞれの要 素は要素値を表し、ＭとＮはマトリックスの次元である。マトリックス要素値は イメージに適用され、任意の方法で並べることができ、入力イメージに含まれて いる入力トーン・スケール値の範囲にわたって分配されるしきい値である。

図２について説明する。図２は複数（１６）のマトリックスを示す。これらのマ トリックスにおいては、それぞれの後に続くマトリックスに対する要素値は前の マトリックスより１ずつ増加する。マトリックスの数は、しきい値マトリックス 中の要素の数（１６）によって入力イメージ中のトーンあるいはグレーレベルの 数（２５６）を割ることによって決定する。これは次のステップ２として説明さ れる： ２、複数のしきい値マトリックスを形成する。このマトリックスは、それぞれの 後に続くマトリックスに対する要素値が、前のマトリックスより１ずつ増加する という点を除いてステップ１で形成されたマトリックスと同一である。本発明の 好適な実施例において増加分は１ずつであるが、本発明の発明者の教示から逸脱 せずに、他の増加分を選択できることが了解されよう。マトリックスの数は、入 力トーンスケール値を、初期のしきい値マトリックスの要素数で割った数と等し い。

これらの１６のマトリックスは、図１のマトリックス選択信号によって、それぞ れの出力ピクセルに対してランダムに選択される。これは次のステップ３として 説明される： ３、　出力イメージ中のそれぞれのピクセルあるいはピクセルのグループに対し 、複数の形成されたマトリックスのうちの１つをランダムに選択する。

すでに述べたように、計算中の出力ピクセルに相当するしきい値マトリックスの 要素のＸおよびＹ座標は、ＸおよびＹカウンタの値によって与えられる。ステッ プ３で選択されたマトリックスに対する、その座標位置におけるしきい値マトリ ックス要素の値は、対応する入力ピクセルの値と比較される。入力ビクセルの値 がしきい値の値より大きい場合、出力ピクセルはＯＮと指定される。入力ビクセ ルの値がしきい値の値以下である場合、出力ピクセルはＯＦＦと指定される。

これは次のステップ４として説明される：４、　入力ピクセル値を、出力ピクセ ルに相当する選択されたしきい値マトリックスの要素の値と比較することによっ て、それぞれの出力に対する値を決定する。

出力ピクセルの収集は、レーザープリンターのような印刷装置に送られる。この 印刷装置において、出力ピクセル値がＯＮ条件を示すと、特定のカラートーンが ドツトとして印刷される。反対の特性を持ったシステムを設計することもまた可 能である。この場合、ＯＮ条件では印刷が行われない。これは次のステップ５と して説明される： ５、　決定された出力ピクセル値を利用して、出力イメージを形成する。　カラ ーイメージを印刷するために、シフトドツト方法によって、最初のドツトの列が 、特定のドツト・センター上に１つのカラートーンで印刷され、その後、わずか にずらされたドツトの列のドツト・センターに第２を印刷し、さらにずれた列の ドツトセンターにその次の色を印刷する。２つの色については、２つのスクリー ニングがある。また、３つの色については、３つのスクリーニングがある。した がって、すべての所望の色が印刷されるまで、この方法は繰り返される。

本発明の好適な実施例では、それぞれの出力ビクセル生成に際して、マトリック スのうちの１つをサンプリングあるいは選択する。しかしながら、第２あるいは 第３の出力ビクセル発生の際にのみ、マトリックスをランダムに選択することは さらに好ましい。これにより、より速い装置オペレーションが可能になる。しか しながら、選択回数が減少するため、この方法で達成された利点は減少し始める 。

このように、本発明の好適な実施例が説明されてきたが、多くの変更、及び修正 が発明の本質的精神範囲からはずれずに、なされることは明白である。従って、 添付のクレームは、発明の真実の範囲内にある変更及び修正をすべて包含するよ うに意図される。

ＦＩＧ、　／ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ 要約書 本発明において、それぞれの人力ピクセルはランダムに選択されたしきい値と比 較され、どちらの値が大きいかを示す値を有する出力ビクセルを供給する。しき い値は、複数のしきい値マトリックスのうちの１つから選択される。それぞれの しきい値マトリックスは、基礎マトリックスの値を、複数のしきい値マトリック ス中の次のマトリックスに対して、ある増加分ずつ増加するパターンで並べられ た、しきい値の所定数を有する。工しきい値マトリックスの選択は、擬似乱数発 生器によって行われる。

、　、　−ＰＣＴ／ＵＳ　９２１０２５７０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　次のステップから構成される、ランダムに選択可能なしきい値マトリックス を組み込んだ、入力イメージからのハーフトーンイメージデータを生成するため の方法： ａ複数のしきい値マトリックスを形成するステップで、それぞれのしきい値マト リックスは、基礎しきい値マトリックスに対するそれぞれの要素の値が、前記複 数のしきい値マトリックスのそれぞれの後続の要素値に対して増加するように、 縦列と横行のパターンで並べられた、しきい値の所定数を有する；ｂそれぞれの 出力ピクセルあるいは出力ピクセルのグループに対し、前記複数のしきい値マト リックスからランダムに１つを選択するステップ；ｃ入力ピクセル値としきい値 の値の大きさに基づいて出力ピクセル値を供給するため、入力ピクセル値と、前 記しきい値マトリックスから選択された１つからのしきい値を比較するステップ 。 ２　請求の範囲１記載の方法において、基礎しきい値マトリックスのしきい値は 、入力トーンスケール値の範囲にわたって均等に分配される方法。 ３　請求の範囲１記載の方法において、しきい値マトリックスの数は、トーンス ケール値を基礎しきい値マトリックス中の要素数で割った数に等しい方法。 ４　請求の範囲１記載の方法において、それぞれの要素をその対応するマトリッ クスの他の要素と同じ量ずつ増加するステップをさらに含む方法。 ５　請求の範囲１記載の方法において、それぞれの後続のしきい値マトリックス に対する要素値は、その前のしきい値マトリックスからの固定増加分によって増 加される方法。 ６　請求の範囲１記載の方法において、ステップｃは、さらに次のステップから 構成される方法。 ｉ入力ピクセル座標、及び、出力ピクセル座標に対応するマトリックス要素の座 標を決定するステップ； ｉｉ前記しきい値マトリックスから現在選択されたしきい値マトリックスに対し て、前記マトリックス要素座標におけるマトリックス要素値を決定するステップ ； ｉｉｉ入力ピクセル値を前記しきい値マトリックス要素の値と比較し、どちらが 大きいかを決定するステップ； ｉｖどちらの値が大きいかに基づき、前記出力ピクセルに値を供給するステップ 。 ７　請求の範囲６記載の方法において、ステップｉがさらに次のステップから構 成される方法： ａ入力イメージにおける入力ピクセルの位置に基づいて、入力ピクセル座標を決 定するステップ；及び、 ｂしきい値マトリックスの縦列及び横行を連続的に進むことによって、前記しき い値マトリックスから現在選択されたマトリックスにおける縦列及び横列の座標 を決定するステップで、横列座標は１つのスキャンラインに沿って、それぞれの 固定増加分によって増加され、縦行座標はそれぞれのスキャンラインに対し増加 され、座標がマトリックス次元を越えると、縦行、及び横列座標は、最初の行ま たは列に戻るステップ。 ８　ランダムに選択されたしきい値マトリックスを用いて、入力イメージからハ ーフトーンイメージデータを生成する、次のステップから構成されるハーフトー ンイメージデータ生成方法： ａＭ×Ｎの要素を含み、それぞれの要素が要素値を表し、Ｍ及びＮはマトリック スの次元である、初期しきい値マトリックスを形成するステップで、マトリック ス要素値は、イメージに適用され、入力イメージに含まれる入力トーンスケール 値の範囲にわたって分配されるしきい値であるステップ；ｂステップａにおいて 形成されたマトリックスによって、複数のしきい値マトリックスを形成するステ ップで、それぞれの後続しきい値マトリックスに対する要素値が、前のマトリッ クスから値が増加する、という点が異なるステップ；ｃ出力イメージ中のそれぞ れのピクセルまたはピクセルのグループに対して、複数の形成されたマトリック スから１つをランダムに選択するステップ；ｄ入力ピクセル値を、出力ピクセル 値に対応する選択されたしきい値マトリックスの要素値と比較することによって 、出力ピクセル値を決定するステップ；及び、 ｅ決定された出力ピクセル値を用いて出力イメージを形成するステップ。 ９　請求の範囲８記載の方法において、初期しきい値マトリックスのしきい値は 、入力トーンスケール値の範囲にわたって均等に分配されることを特徴とする方 法。 １０　請求の範囲８記載の方法において、しきい値マトリックスの複数は、トー ンスケール値をしきい値マトリックス中の要素数で割った数に等しいことを特徴 とする方法。 １１　請求の範囲８記載の方法において、それぞれの要素は、その対応するマト リックスの他の要素と同じ量ずつ増加されるステップをさらに含む方法。 １２　請求の範囲８記載の方法において、それぞれの次に続くしきい値マトリッ クスの要素値は、前のしきい値マトリックスから、固定増加分によって増加され ることを特徴とする方法。 １３　請求の範囲８記載の方法において、ステップｄがさらに次のステップから 構成される方法： ｉ入力ピクセル座標、及び、出力ピクセル座標に対応するマトリックス要素の座 標を決定するステップ； ｉｉ前記しきい値マトリックスから現在選択されたマトリックスに対する、前記 マトリックス要素の座標における、マトリックス要素値を決定するステップ；ｉ ｉｉ入力ピクセル値を前記しきい値マトリックス要素値と比較し、どちらが大き いかを決定するステップ；及び、ｉｖどちらの値が大きいかに基づき、前記出力 ピクセルに値を供給するステップ。 １４　請求の範囲１３記載の方法において、ステップｉは、さらに次のステップ から構成される方法： ａ入力イメージにおける、現在の入力ピクセルの位置に基づく入力ピクセル座標 を決定するステップ；及び、 ｂしきい値マトリックスの縦列及び横行を連続的に進むことによって、前記しき い値マトリックスから現在選択されたマトリックスにおける縦列及び横列の座標 を決定するステップで、横列座標は１つのスキャンラインに沿って、それぞれの 出力ピクセルに対して増加され、縦行座標はそれぞれのスキャンラインに対し増 加され、座標がマトリックス次元を越えると、縦行、及び横列座標は、最初の行 または列に戻るステップ。