JPH06121156A

JPH06121156A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH06121156A
Application number: JP4268839A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Sumiya; 繁明角谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-10-07
Filing date: 1992-10-07
Publication date: 1994-04-28

Abstract

(57)【要約】【目的】階調カラー画像データを平均誤差最少法また
は誤差拡散法を用いて２値化する際にドット同士の重な
り合い確率を制御する。【構成】色成分Ａ２値化手段１０１は注目画素の色成
分Ａを平均誤差最少法により２値化する。閾値制御手段
１０２は色成分Ａの２値化結果に応じて色成分Ｂ用の閾
値を増減する。色成分Ｂ２値化手段１０３は閾値制御手
段１０２が決定した閾値を用いて色成分Ｂを平均誤差最
少法により２値化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー階調画像データを
データ容量の削減、ＣＲＴ画面やプリンタへの出力等の
ために２値化するための画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フルカラー画像データをドット単位での
階調制御ができないプリンタ装置やディスプレイ装置に
出力する場合や、保存や転送のためにデータ容量を減ら
そうとする場合には、各色成分の階調数を２階調に減ら
す２値化処理が広く行われている。２値化手法は各種あ
るが、中でも最も画質の優れているものとして平均誤差
最少法や誤差拡散法が広く用いられている。

【０００３】平均誤差最少法は周辺の２値化済みの画素
に生じた量子化誤差の重み付き平均値で次の画素のデー
タ値を修正するものである。誤差拡散法はある画素の２
値化時に生じた量子化誤差を、周辺のまだ２値化してい
ない画素に拡散して加えるものである。平均誤差最少法
と誤差拡散法は、画像端での取り扱いを除けば全く等価
である。

【０００４】例えば、誤差拡散法の例として特開平１−
２８４１７３「画像処理方法及び装置」がある。誤差拡
散法をカラー画像の２値化に用いる場合は各色成分ごと
に独立して誤差拡散処理を行うのが普通だが、この場合
は各色ドットの重なり具合の制御はできなかった。そこ
で誤差拡散法を用いつつ、各色成分ドットの重なる確率
を大きくするための方法として特開平４−６９４８が開
示されている。その内容を要約すると以下のようにな
る。

【０００５】１．注目画素の各色成分信号を大きい順に
並べる２．１で並べ直した順に各色成分を２値化する。ただ
し、先に２値化した色成分の２値化結果がＯＦＦとなっ
た場合は、それ以降の色成分は強制的にＯＦＦとし、Ｏ
Ｎにはなれないようにするこの手法によって色信号成分が小さいものはより大きい
色信号成分がＯＮになった場所以外ではＯＮになれない
ようにし、ＯＮになる位置が重なりやすくなるようにし
ている。

【０００６】さて、複数の色成分からなるカラー画像の
２値化では、ドットの重なり合い確率が変化すると色が
変化する。これはＣＲＴ装置のような加法混色系装置で
も起こるが、特にプリンタ装置のように減法混色によっ
て色再現を行う場合に顕著である。これはインク間で光
を吸収する波長が重複している部分がかなりあることが
主な原因である。例えばインク１が波長λの光を５０％
吸収（即ち５０％透過）し、インク２が同じく波長λの
光を６０％吸収（４０％透過）するとする。この時、図
５−ａのように対象領域の半分の面積にインク１とイン
ク２を重ね打った場合には、重ね打った部分の光透過率
は０．５×０．４＝０．２で２０％の光を透過（即ち８
０％吸収）し、対象領域全体で平均した波長λの光の吸
収率は８０×０．５＝４０（％）となる。同様にインク
１とインク２を重ねずに併置し、図５−ｂのように対象
領域の半分にインク１、残り半分にインク２を印画した
場合の平均吸収率は５０×０．５＋６０×０．５＝５５
（％）となる。このように、インクが重なるか併置され
るかで特定波長における光吸収量が大きく異なってしま
い、それが色の差につながることがわかる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、先に述べたよ
うに、通常のカラー誤差拡散法では各色成分ごとに独立
して誤差拡散処理を行うため、各色毎のドットの重なり
具合の制御はできなかった。かといってその場合、ドッ
トが重なる確率が全くランダムとなり、場所によらず均
等化されるかというと必ずしもそうはならない。例え
ば、色成分１と色成分２が広い面積に渡って同じレベル
値であるような場合、たまたま２色の２値化パターンが
同じような周期になって重なり合い確率が期待値より高
くなる領域が続いたり、逆に２値化パターンが相当量ず
れて重なり合い確率が低くなる領域が続いたりすること
がある。このように、本来同じ色であるにもかかわら
ず、場所によって重なり合い確率の高い領域と低い領域
ができると、それらは色むらとなり画質を大いに低下さ
せる。

【０００８】そこで、重なり確率を高い方に一定化させ
る手法として特開平４−６９４８が開示されているが、
この手法では重なり確率を高くすることしかできない。
該発明では画像転送の際の画像圧縮率を向上させる目的
でドットが重なりやすくなる方向に制御しているが、画
質優先の観点からは必ずしも重なる方がよいとは言えな
い。一般にドット同士が重ならない方が輝度ノイズは減
少するし、出力装置によっては色再現範囲が広くなる場
合も多い。このように、ドットが重なりやすくしたほう
がよいか、重なりにくくしたほうがよいかは、ケースバ
イケースであり、どちらの方向にも容易に制御できるこ
とが望ましい。

【０００９】また、前記特開平４−６９４８の手法では
注目画素の各色データを大きい順に並べなおす必要があ
り、注目画素の全色データが揃ってからでないと２値化
作業に入れないという問題点があった。このため、各色
ごとの画像データを１ライン単位や１画面単位で受け取
るような場合でも受信した色成分から先に２値化作業に
はいることができず、全色データが揃うまでは先に受信
した色成分をそのまま記憶しておかなければならない。
このため、処理速度が低下する上に余計な記憶装置が必
要になるという問題点が生じた。

【００１０】本発明の画像処理装置はこのような問題点
を解決するものであり、その目的とするところは、以下
の条件を満たすカラー画像２値化のための画像処理装置
を提供することにある。

【００１１】・異なる色成分ドットの重なり合い確率の
制御が容易にできて、色むらのない高品位画像が得られ
る。

【００１２】・重なり合い確率は大きくする方向にも、
小さくする方向にも制御可能である。・注目画素の全色データが揃うまで待つ必要がない。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この様な課題を解決する
ために本発明の画像処理装置は、複数の色成分からなる
階調カラー画像データの２値化手法として誤差拡散法、
または平均誤差最少法を用い、注目画素の第１の色成分
Ａの２値化結果に応じて第２の色成分Ｂの２値化に用い
る際の閾値を決定する閾値制御手段を有することを特徴
とする。

【００１４】

【実施例】以下に本発明による画像処理装置の実施例に
ついて詳細に説明する。なお、２値化手段として平均誤
差最少法を用いる。

【００１５】図１は本発明の第１の実施例を示するもの
である。図１を用いて注目画素の色成分Ａ及び色成分Ｂ
の２値化手順について、工程１から工程３の３段階に分
けて説明する。

【００１６】［工程１］色成分Ａ用２値化手段１０１は
注目画素の色成分Ａを平均誤差最少法により２値化す
る。より具体的には、１−１注目画素の色成分Ａデータを周辺画素の２値化
誤差で補正する１−２色成分Ａの補正データを色成分Ａ用２値化閾値
との比較により２値化する１−３注目画素で生じた色成分Ａの２値化誤差を計算
し、記憶する［工程２］閾値制御手段１０２は色成分Ａの２値化結果
に応じて色成分Ｂ用２値化閾値を増減する。

【００１７】［工程３］色成分Ｂ用２値化手段１０３は
閾値制御手段１０２が決定した色成分Ｂ用２値化閾値を
用いて色成分Ｂを平均誤差最少法により２値化する。よ
り具体的には、３−１注目画素の色成分Ｂデータを周辺画素の２値化
誤差で補正する３−２色成分Ｂの補正データを色成分Ｂ用２値化閾値
との比較により２値化する３−３注目画素で生じた色成分Ｂの２値化誤差を計算
し、記憶する以上の工程１から工程３において、工程１及び工程３は
既存の平均誤差最少法と共通の部分であり、工程２の閾
値制御手段１０２による部分が本発明の本質にかかわる
部分である。

【００１８】図２は本発明の第２の実施例を説明するも
ので、プリンタ装置に出力するために原画像データの階
調数が各色０〜２５５の２５６階調で、シアン、マゼン
タ、イエローの３色成分からなる画像データのシアンお
よびマゼンタ成分を０または２５５に２値化する場合の
例である。本実施例では色成分Ａとしてシアン、色成分
Ｂとしてマゼンタ成分を用いる。ただし、３色目のイエ
ロー成分の処理は本実施例では特に限定しないので、任
意の方法を用いてよい。

【００１９】本実施例では、図１の第１の実施例におけ
る工程１、工程２、工程３の各段階に対応する処理内容
をＣ言語に準じた擬似プログラム言語を用いて記述して
ある。演算子（+,-,=,==,> 等）、条件分岐の if else
文、関数呼び出し、等に関してはＣ言語に準じている
が、使用する定数、変数、関数等の宣言は行っておら
ず、それらのデータ型も限定していない。ここで用いら
れている変数や関数の意味は data_A: 注目画素の色成分Ａデータ data_B: 注目画素の色成分Ｂデータ corrected_A: 注目画素の色成分Ａの補正後データ corrected_B: 注目画素の色成分Ｂの補正後データ result_A: 注目画素の色成分Ａの２値化結果デー
タ result_B: 注目画素の色成分Ｂの２値化結果デー
タ slsh_A: 色成分Ａの２値化時の閾値 slsh_B: 色成分Ｂの２値化時の閾値 slsh_base_B: 色成分Ｂの閾値の基本値 add_0: 色成分Ａの２値化結果が0の時の色成
分Ｂの閾値の増減値 add_1: 色成分Ａの２値化結果が255時の色成
分Ｂの閾値の増減値 err_A: 注目画素の色成分Ａの２値化誤差 err_B: 周辺画素の色成分Ｂの２値化誤差 error_sum_A(): 注目画素の色成分Ａの補正量を求める
関数 error_sum_B(): 注目画素の色成分Ｂの補正量を求める
関数である。本実施例ではslsh_A,slsh_base_B,add_0,add_1
は定数であり、その値は slsh_A = 127;slsh_base_
B = 127;add_0 = 25;add_1 = -25にしてある。

【００２０】図２の工程［１−１］における error_sum
_A() は、色成分データＡの補正量を求める関数であ
り、周辺の既に２値化の終了した画素に生じた色成分Ａ
の２値化誤差の重み付き平均を求めている。注目画素か
ら右方向にｘ画素、上方向にｙ画素離れた画素に生じた
２値化誤差をＥ（ｘ，ｙ）、その重みをＷ（ｘ，ｙ）と
し、上方の画素（ｙ＞０の画素）および同じラインの左
方の画素（ｙ＝０かつｘ＜０の画素）の２値化が既に終
了しているとする。この時、例えば図４−ａのような重
みマトリックスを用いると W(-1,0) = W(0,1) = 2 W(-2,0) = W(-1,1) = W(1,1) = W(0,2) = 1 となる。誤差の重み付き平均値を求める一般式は、（ Σ E(x,y)W(x,y) ）／ Σ W(x,y) となる。ただし、Σ演算の対象となるｘ，ｙの組み合わ
せは、Ｗが定義されている場所についてのみ考える。具
体的には関数 error_sum_A() は色成分Ａについて（2
・E(-1,0) + 2・E(0,1) + E(-2,0) + E(-1,1) + E(1,1)
+ E(0,2)）／(2+2+1+1+1+1) を計算し、その結果を自分自身の値として返す。また、
工程３−１の error_sum_B() も同様のことを色成分Ｂ
に対して行うものである。

【００２１】工程［１−２］の閾値 slsh_A は、通常は
２値化結果として取り得る２つの値の中間値を用いる。
０または２５５に２値化する場合の中間値は１２７．５
となるが、本実施例では１２７を用いた。ここでは、色
成分Ａの補正後データ corrected_A を閾値 slsh_A と
の比較によって０または２５５に２値化し、２値化結果
データ result_A を得ている。

【００２２】工程［１−３］では、注目画素で２値化に
よって生じた色成分Ａの２値化誤差err_A を計算する。
ここで計算した２値化誤差は、次に別の画素を２値化す
る際に工程［１−１］で error_sum_A() によって参照
されるもので、そのために保存される。

【００２３】［工程２］の処理は本発明の閾値制御手段
による色成分Ｂの閾値増減処理で、色成分Ｂの閾値の基
本値slsh_base_B に対して色成分Ａの２値化結果が０と
なった場合には add_0、色成分Ａの２値化結果が２５５
となった場合には add_1 を加える。本実施例では、 slsh_base_B=127 add_0=25 add_1=-25 としたので、色成分Ｂ用の閾値 slsh_B を・色成分Ａの２値化結果が０となった場合には１２７＋２５＝１５２・色成分Ａの２値化結果が２５５となった場合には１２７−２５＝１０２となるように増減させている。

【００２４】［工程３］の色成分Ｂの２値化処理は、
［工程１］の処理と全く同じことを色成分Ｂに対して行
うものである。ただし、閾値としては［工程２］で増減
させたslsh_B を用いる。

【００２５】本実施例ではadd_0 > add_1 とし、色成分
Ａの２値化結果が０となった場合には２５５となった場
合よりも slsh_B が大きくなるようにしている（０なら
１５２、２５５なら１０２）。そのため、slsh_B が大
きいほど色成分Ｂが０に２値化される確率が大きくな
り、逆にslsh_B が小さいほど色成分Ｂが２５５に２値
化される確率が大きくなる。このため本実施例では色成
分Ａが０に２値化された場合のほうが、２５５に２値化
された場合より色成分Ｂが０に２値化される確率は大き
くなる。従って、色成分Ａが０に２値化されたところで
は色成分Ｂも０に、色成分Ａが２５５に２値化された画
素では色成分Ｂも２５５に２値化されやすくなり、結果
としてドット同士が重なる確率が大きくなる。これが本
発明の最も重要な部分である。

【００２６】さて、本実施例では add_0=25、add_1=-25
としている。画像データの最大値２５５に対して約±
１０％閾値を増減させただけだが、これだけでも非常に
大きな重なり制御効果が得られる。例えば、色成分Ａ及
びＢの原画像データが共に１２８である一定面積の画像
領域を、本実施例に基づいて２値化してみた場合の実験
結果では画像端部の不安定な領域を除くと、ほぼ１００
％に近い９９％以上のドットが「色成分Ａ，Ｂが共に
０」または「色成分Ａ，Ｂが共に２５５」のどちらかに
２値化されており、重なっていない画素、すなわち「一
方の色成分が０、他方の色成分が２５５」に２値化され
た画素は１％以下となった。

【００２７】また、本実施例ではadd_0 > add_1 として
ドット同士が重なる確率が大きくなるようにしたが、例
えばadd_0=-25、add_1=25 としてadd_0 < add_1 となる
ようにすると、ドット同士が重なり合う確率は小さくな
り、第２の実施例とは逆に重なりにくくなる方向に制御
できる。

【００２８】また、本実施例では色成分Ａの閾値 slsh_
A 、及び色成分Ｂの閾値の基本値slsh_base_B は定数と
したが、これらは画素位置によって組織的に、あるいは
ランダムに変動する変数であってもよい。

【００２９】また、以上の実施例ではadd_0 と add_1
の関係は絶対値が等しく符号が逆となっていたが、必ず
しもそうである必要はなく add_0 > add_1 であれば重
なりやすく、add_0 > add_1 にすれば重なりにくくなる
方向に制御できる。例えば、add_0=0,add_1=32 などと
してもよいし、add_0=10,add_1=30 のように両方の符号
が同じであっても、重なり制御効果は得られる。

【００３０】さらに、add_0 < add_1 の場合でも、add_
0 > add_1 の場合でも、add_0 と add_1 の差の絶対値
をより大きくすれば重なり制御効果はさらに大きくな
る。

【００３１】結局、add_0とadd_1の値を操作することに
よりドット同士の重なり合い確率を変えることが可能で
あり、それにより思い通りの効果を得ることが可能とな
る。なお、以上の実施例では平均誤差最少法を例に説明
したが、先に述べたように平均誤差最少法と誤差拡散法
は等価であり、誤差拡散法を用いても同様である。本実
施例を誤差拡散法でおこなった場合にはどう変わるか
を、以下に簡単に述べる。工程［１−１］の error_sum
_A() で求めるデータ補正量は、誤差拡散法で言うと
「周辺画素から拡散されてきた誤差の総和」という表現
になる。平均誤差最少法を用いた第１の実施例では、工
程［１−３］や［３−３］では注目画素の２値化誤差を
計算後記憶しておくだけでそれに基づく誤差拡散量の計
算は工程［１−１］や［３−１］でまとめて行ってい
た。これに対し、通常の誤差拡散法では［１−３］や
［３−３］で注目画素の２値化誤差を計算後、続けてそ
の誤差を周辺の未２値化画素へ重み付きで分配する「誤
差拡散処理」を行う。そのため［１−１］や［１−３］
の行程では特にデータ補正処理を行わなくとも補正デー
タが得られる。

【００３２】以上の実施例では平均誤差拡散法の重みマ
トリックスとして図４−ａに示したものを用いたが、そ
れ以外に図４−ｂ、図４−ｃに示すようなものも利用可
能である。また、色成分によって異なる重みマトリック
スを用いたり、同じ色成分の２値化においても複数の重
みマトリックスを用意し、それらをランダムに切替える
ような例もある。これらは平均誤差最少法や誤差拡散法
一般に関することであり、本発明の本質とは直接的には
関係しないのでここでは割愛する。

【００３３】さて、図３は本発明の第３の実施例を示す
ものである。図２までの実施例では閾値制御手段は色成
分Ａの２値化結果のみを参照して色成分Ｂの閾値を決定
したが、色成分Ａ以外の色成分の２値化結果を参照して
もよい。本実施例は原画像データが３色以上の色成分か
らなる場合に色成分Ｂの２値化の前に色成分Ａ及び色成
分Ｃの２値化を行い、色成分Ａと色成分Ｃの両方の２値
化結果を参照して色成分Ｂの閾値の増減を行う場合の例
である。図３を用いて注目画素の色成分Ａ及び色成分Ｂ
の２値化手順について、工程１から工程３までの３段階
に分けて説明する。

【００３４】［工程１ａ］色成分Ａの２値化手段３０１
は注目画素の色成分Ａを平均誤差最少法により２値化す
る。

【００３５】［工程１ｂ］色成分Ｃの２値化手段３０２
は注目画素の色成分Ｃを平均誤差最少法により２値化す
る。

【００３６】［工程２］閾値制御手段３０３は色成分Ａ
及び色成分Ｃの２値化結果に応じて、色成分Ｂ用の閾値
を増減する。具体的には色成分Ａ、Ｃがともに２５５に２値化された場合は ADD
_W1 色成分Ａが２５５、Ｃが０に２値化された場合は ADD
_W2 色成分Ａが０、Ｃが２５５に２値化された場合は ADD
_W3 色成分Ａ、Ｃがともに０に２値化された場合は ADD
_W4 を色成分Ｂ２値化用の閾値の基本値に加える。

【００３７】［工程３］色成分Ｂの２値化手段３０４は
閾値制御手段３０３が決定した色成分Ｂ２値化用閾値を
用いて色成分Ｂを平均誤差最少法により２値化する。

【００３８】以上の工程により２値化を行う。例えば、
原画像データがレッド、グリーン、ブルーの３色成分か
らなる場合には、色成分Ａをレッド、色成分Ｃをブル
ー、色成分Ｂをグリーンとすると、 ADD_W1=30 ADD_W2=0 ADD_W2=0 ADD_W2=0 のようにし、ADD_W1 だけを特に大きくすると色成分
Ａ、Ｂ、Ｃすべてが２５５に２値化されて重なり、白色
ドットが生じる確率だけを特に低くすることができる。

【００３９】また、 ADD_W1=10 ADD_W2=30 ADD_W2=-30 ADD_W2=-10 のようにすると、・色成分ＡとＢが重なる確率は低くする・色成分ＣとＢが重なる確率は高くする・この２つが両立しない場合はＡとＢが重ならないこと
の方を重視するという意味合いの設定が可能になる。

【００４０】また、本実施例では［工程１ｂ］の色成分
Ｃの２値化では単に平均誤差最少法を用いるとしただけ
で、色成分Ａと色成分Ｃの間の重なり制御に関しては言
及していない。だが、ここで用いる平均誤差最少法に本
発明の第２の実施例の方法を適応し、色成分Ａと色成分
Ｃの重なり制御をも同時に行ってもよい。

【００４１】また、本実施例ではレッド、グリーン、ブ
ルーの３色成分からなる場合について述べたが、マゼン
タ、シアン、イエロー、ブラックの４色成分系等、４色
以上の色成分からなる系への拡張も容易に行える。

【００４２】

【発明の効果】本発明の構成によると、閾値制御手段を
設け、色成分Ａの２値化結果に応じて色成分Ｂの２値化
の際に用いる閾値を増減するようにしたため、ドットの
重なり合い確率の制御が容易に行える。このため、ドッ
トの重なり合い確率が場所によって変化することに起因
する色むらがなくなり、常に高品位画像を得ることが可
能となる。

【００４３】さらに、閾値制御手段で増減する値の設定
を変えるだけで、ドットが重なりやすくなる方向にも、
ドットが重なりにくくなる方向にも容易に制御ができ
る。そのため、出力装置に最適な重なり合い確率を選択
することができ、重なり合い確率によって色が変化する
ことを積極的に利用してプリンタ装置の色再現可能範囲
を広げる等の利用方法も可能になる。

【００４４】また、本発明では色成分Ａの２値化時に色
成分Ｂを参照する必要がない。このため、両方の色成分
が揃うのを待つ必要がないという利点も持つ。

【００４５】また、色成分Ｂの２値化時に参照するのは
色成分Ａの２値化結果だけなので、色成分Ａの２値化結
果さえ保存しておけばよい。このため、画像データが各
色成分ごとに１画面単位で面順次に送られるような場合
でも、受け取った色データから先に２値化処理を行うこ
とができ、処理速度が向上するうえにデータが揃うのを
待つための記憶領域を用意する必要がないという利点も
持つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す図。

【図２】本発明の第二の実施例を示す図。

【図３】本発明の第三の実施例を示す図。

【図４】本発明の平均誤差最少法の重みマトリックスの
例を示す図。

【図５】インクが重なった場合と併置された場合の色の
差を説明する図。

【符号の説明】

１０１色成分Ａ２値化手段１０２閾値制御手段１０３色成分Ｂ２値化手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の色成分からなる階調カラー画像デ
ータの２値化手法として、誤差拡散法または平均誤差最
少法を用い、注目画素の第１の色成分Ａの２値化結果に
応じて第２の色成分Ｂの２値化に用いる際の閾値を決定
する閾値制御手段を少なくとも有することを特徴とする
画像処理装置。