JPH07193703A - ２値画像信号の解像度を変換する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２値画像信号の解像度を変換するとき生じる
ハーフトーン内のモアレを実質上除去することである。 【構成】 本方法は、第１解像度をもつ２値画像信号を
受け取り、次にプリンタによって生成される印刷スポッ
トの実際の形状に似ているモデル（関数）を使用して受
け取った２値画像信号に対する印刷プロセスを電子的に
シミュレートし、２値画像信号から高解像度のグレー画
像信号を生成する。次に高解像度のグレー画像信号をフ
ィルタ処理する。そのあとフィルタ処理したグレー画像
信号を或る周波数で再サンプルして第２解像度をもつグ
レー画像信号を生成する。このグレー画像信号はエラー
拡散法によって２値画像信号へ変換することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２値画像の任意解像度
変換に関するものである。より詳細には、適当なスポッ
トモデルと帯域限定ローパスディジタルフィルタを使用
してハーフトーン内のモアレを減らす、２値画像の任意
解像度変換に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像情報はカラーであれ白黒であれ、一
般に、所望のプリンタ出力に対応する特定のスケール、
向きΘ、および解像度Ｋ×Ｌ×ｂで、ビットマップ形式
で生成される。ここで、Ｋは一の次元における単位長さ
あたりのスポット数、Ｌは他の次元における単位長さあ
たりのスポット数、ｂは各画素の深さ（レベル数）であ
る。このビットマップは、出力装置のすべての色分解ご
との与えられる。すなわち４カラー出力装置の場合は４
つのビットマップ、３カラー出力装置の場合は３つのビ
ットマップ、２カラー出力装置の場合は２つのビットマ
ップ、そして白黒出力装置の場合は１つのビットマップ
が与えられる。白黒出力の一般的な例においては、印刷
するビットマップを構成する画像データは、両次元にお
いて３００ｓｐｉ（１インチあたりのスポット数）で、
１ビットの深さ（２レベルを与える）で印刷するのに適
したプリンタへ提供される。限られた量の記憶空間のみ
を使用するため限られた数のフォント（英数字ビットマ
ップ）のみを用意することが望ましいことを含め、多く
の検討により、この単一解像度が余儀なく選択される。
パソコンまたは入力スキャナを操作して文書を生成する
のに使用できる共通ソフトウェアパッケージもまた、通
例、単一解像度出力のみを与える。画像は一般に一定の
向きで配列される。

【０００３】プリンタから得られる解像度はますます選
択の幅が広がってきた。プリンタの解像度は、たとえば
２００ｓｐｉ以下から６００ｓｐｉ以上までの範囲にわ
たって利用できる。一般に出力画像の品質に関する多く
の理由により、解像度は一様でない。３００ｓｐｉのビ
ットマップを単に４００ｓｐｉまたは６００ｓｐｉで印
刷することは、出力ページまたは表示画面上の画像のサ
イズがかなり縮小されるので望ましくない。出力サイズ
および向きを維持しながら、または選定しながら、任意
の画像を任意の解像度で印刷する能力を備えることがで
きれば、非常に望ましい。

【０００４】画素倍加などの簡単な画素レベルの操作と
ラスタレベルの操作により、第１解像度Ｋ×Ｌ×ｂのビ
ットマップを第２解像度Ｍ×Ｎ×ｄのビットマップへ変
換することは普通に行われている。画素倍加は、２値レ
ベルのとき（印刷が２値プリンタを用いて普通に行われ
る場合）、ＭとＮがそれぞれＫとＬの整数倍数である場
合だけ適用できる。

【０００５】重要な問題は、画素倍加または類似の方法
によって任意の決められた区域内の濃度が維持されない
ことである。この結果、解像度変換された画像および
（または）回転された画像中にアーティファクトが目立
ち、画像が異なる外観を呈する。

【０００６】グレー画像を２値または他のレベル数の画
像へ変換し、局所濃度を保存しようとするアルゴリズム
が、変換とは区別されるアプリケーションの中にある。
これらの方法や類似の方法は、変換の際に方法の一部と
して利用できるかもしれない。解像度Ｋ×Ｌ×ｄのプリ
ンタで印刷するため、Ｋ×Ｌ×ｃ（ｄ＜ｃ）の決められ
た解像度およびレベル深さで画像を作るために使用でき
る１つのアルゴリズムは、米国特許第５，２０８，８７
１号に記載されているエラー拡散である。

【０００７】上記米国特許第５，２０８，８７１号はエ
ラー拡散法を使用する画像変換方法を開示している。こ
の方法はプリンタ／スキャナ／プリンタの組合せ操作を
エミュレートして、Ｋ×Ｌ×ｂ（向きΘ）のビットマッ
プをＭ×Ｎ×ｃ（向きΦ）のビットマップへ変換したあ
と、印刷するためＭ×Ｎ×ｄ（向きΦ）のビットマップ
へ変換する。ここでＫ，Ｌ，Ｍ，Ｎは解像度（１インチ
あたりのスポット数）、ｂ，ｃ，ｄは画素情報を符号化
する１画素あたりのレベル数、Θ，Φは両システムの高
速走査軸の向きを示す。これは図１〜図５に示してあ
る。

【０００８】図１は、あとで説明する画像変換方法を実
施して、Ｋ×Ｌ×ｂ（向きΘ）のビットマップをＭ×Ｎ
×ｃ（向きΦ）のビットマップへ変換する従来のブロッ
ク図を示す。入力ビットマップのスケーリングは、印刷
および走査プロセスを電子装置でエミュレートすなわち
模倣することによって行われる。図１は、画像変換の有
用な物理的な方法をエミュレートする画像変換方法１０
を示す。次に説明する操作を使用して、プリンタ１２
は、いつでも印刷または表示することができる画像を向
きΘで、Ｋ×Ｌ×ｂの解像度で印刷する。“Ｋ”と
“Ｌ”は、対応する方向に沿った単位長さあたりのスポ
ット数の解像度（ｓｐｉ）であり、７２ｓｐｉ〜１２０
０ｓｐｉに及ぶことがあるが、それ以上またはそれ以下
の値は除外する。“Θ”は画像が向いている角度すなわ
ち軸である。角度Θ，Φは任意の軸に対して測定され、
行われた実際の回転は角度差Θ−Φで与えられる。プリ
ンタは、通例、２つの次元において同一解像度を有す
る。すなわちＫ＝ＬおよびＭ＝Ｎであるが、これは必要
条件ではない。

【０００９】記号“ｂ”は、各画素が出現することがで
きるレベルの数を表す。ごく普通のプリンタ（２値プリ
ンタ）は２つのレベルを有しており、第１レベルは白ス
ポットで表され、第２レベルは黒スポットで表される。
ある種のプリンタは４つのレベルを使用している。レベ
ル０とレベル３はそれぞれ白スポットと黒スポットで表
示され、レベル１とレベル２はそれぞれ中間グレーレベ
ルによって表される。このディジタル記述は、「印刷画
像」を必要な空間／レベル解像度でソフトウェアでシミ
ュレートするのに使用される。この仮想ページを記述す
る一方または両方の解像度と原表現Ｋ×Ｌ×ｂ（向き
Θ）とは異なることがある。「印刷画像」は続いてスキ
ャナ１４によって走査される。スキャナ１４は、最後の
所望の出力に関係する解像度Ｍ×Ｎ（向きΦ）をもつよ
うに選択する（ここで、Ｍ，Ｎは解像度（ｓｐｉ）であ
る。Φは画像が向いている角度すなわち軸であり、必ず
しもΘに対し平行であるとは限らない）。スキャナは、
通例、グレー画像データを生成する。画像データを構成
する各画素は、画像から検出された光の量を表す値を有
する。この値は直接０〜２ⁿ のグレーレベル値へ変換さ
れるので、走査画像は、Ｍ×Ｎ×ｃ（向きΦ）の解像度
でスキャナ１４の出力として利用できる。次に、その画
像を印刷量子化装置１６で“ｄ”レベルへ変換しなけれ
ばならない。ここで、ｄは最後のプリンタが印刷するこ
とができるレベルの数である。これはエラー拡散アルゴ
リズムを用いて実施することができる。印刷量子化装置
１６の出力は、上記の画像を印刷できるプリンタによっ
ていつでも印刷できるＭ×Ｎ×ｄ（向きΦ）の画像であ
る。出力装置の解像度に従って、画像は新しい解像度、
スケール、および（または）向きをもつ。

【００１０】図１の装置は、図２にフローチャートで記
述した方法に従って動作する。ステップＳ１００におい
て、いつでも変換することができる画像を受け取る。入
力ビットマップは、関数Ｂ（ｘ，ｙ）によって定義さ
れ、一連のデルタ（δ）ピークで記述することができ
る。 Ｂ（ｘ，ｙ）＝Σ^E,F _e,f=0 ｂ_e,f δ（ｘ−ｘ_e ）δ
（ｙ−ｙ_f ） ここで、ｂ_e,f は画素ｅ，ｆにおけるビットマップの値
である。（ｘ_e ，ｙ_f ）は離散的な一組の画素ｅ，ｆの
位置である。（ｘ，ｙ）は空間座標である。Ｅ，Ｆは異
なる軸に沿ったビットマップ内の画素の数である。

【００１１】ステップＳ１１０において、理想的なプリ
ンタで生成されるであろうパルスを、「印刷された」出
力を与える各デルタ（δ）ピークに付加することにより
理想的印刷をシミュレートする。シミュレートした出力
プリンタの印刷マークは、次式の印刷関数Ｐ（ｘ，ｙ）
をもたらすｄｏｔ（ｘ／Δ_xi，ｙ／Δ_yi）によって示さ
れる。 Ｐ（ｘ，ｙ）＝Σ^E,F _e,f=0 ｂ_e,f δ（ｘ−ｘ_e ）δ
（ｙ−ｙ_f ）★ ｄｏｔ（ｘ／Δ_xi，ｙ／Δ_yi） ここで、★はコンボリューション演算を示す。

【００１２】ｄｏｔ（ｘ／Δ_xi，ｙ／Δ_yi）は、プリン
タが紙上に生成するであろうマークを記述する。また、
ドットの中心は（ｘ，ｙ）＝（０，０）に置かれ、更
に、解像度は１／Δ_xi，１／Δ_yiである。ドットは実際
のプリンタの出力でもよいし、理想的なプリンタの出力
であってもよい。

【００１３】従って、ページは、入力ビットマップと同
じ解像度をもつプリンタによって生成されるので、Ｐ
（ｘ，ｙ）はページを記述する。簡単かつ迅速化のため
に、Ｐ（ｘ，ｙ）を近似することができる。ステップＳ
１１５において、一緒に実行する２つの隣接スポットの
隣接効果の強調または補償を含め、実際のプリンタの特
性を補償するために、関数Ｆで記述された修正された
Ｐ′（ｘ，ｙ）を与える色調再生曲線の調整あるいはフ
ィルタ処理などの他の標準的な画像処理技術を使用し
て、Ｐ（ｘ，ｙ）を随意に修正する。

【００１４】ステップＳ１２０において、所望の出力の
ための新しい解像度および向きを反映するアパーチャー
ａｐｅｒｔ（ｖ／Δ_vo，ｗ／Δ_wo）を用いてＰ′（ｘ，
ｙ）を再走査し、その新しい解像度および向きで再サン
プルする。従って、走査関数Ｏ（ｖ，ｗ）の出力は次式
のように定義することができる。 Ｏ(v,w) ＝Σ^G,H _g,h=0 ｛〔Ｐ′(x,y）★apert(ｖ／Δ
_vo，ｗ／Δ_wo）〕δ（ｖ−ｖ_g ）δ（ｗ−ｗ_h ）｝

【００１５】次にステップＳ１２５において、与えられ
た関数Ｇを使用してＯ(v_g,ｗ_h ) を随意に生成する。こ
こで、Ｇは、色調再生曲線を調整するため、または中間
画像を強調したり、フィルタ処理するのに使用すること
ができる。

【００１６】図３は、２つの関数をコンボリューション
演算することによって生成されたマッピング関数を示
す。第１解像度Δ_i の関数Ｂ（ｘ）の部分３００内の画
素が、第２解像度Δ_o の画素と部分的に重複しているこ
とがわかる。従って、第２解像度の画素はその画素内に
黒と白の２つの区域範囲を有し、それはグレーとみなす
ことができる。黒と白の中間にあるグレーのレベルは、
黒である区域のパーセンテージである。

【００１７】図４は、ビットマップＰ（ｖ，ｗ）を向き
ΘのＫ×Ｌの２値画像から向きΦのＯ（ｖ，ｗ）すなわ
ちＭ×Ｎグレーレベル画像３２０へ変換した結果を示
す。各画素の深さｃは、使用した拡大縮小および（また
は）回転、解像度、およびグレーの量の計算を処理する
装置によって決まる。

【００１８】再び図２に戻って、ステップＳ１３０にお
いて、拡大縮小ステップＳ１２０によって生成され、続
いてステップＳ１２５において随意に調整された出力Ｏ
(v，ｗ）は、一般に、印刷する所望のレベル数ｄより大
きなレベル数ｃを有する。たとえば、もし８ビットグレ
ーシステムを使用すれば、実際の拡大縮小と回転しだい
で、２５６レベルのグレーを生成することができる。２
値プリンタまたは表示装置の場合、この２５６レベルを
２レベル（黒または白のどちらか）まで減らさなければ
ならない。必要な数への縮小すなわち量子化はエラー拡
散アルゴリズムを使用して行われる。

【００１９】図５は、エラー拡散法の一例、適応エラー
拡散を示す。適応エラー拡散は、入力コンテキストしだ
いでエラーの重みと行先を変える。ステップＳ４００に
おいて、Ｏ（ｇ，ｈ）の状態で開始し、ステップＳ４１
０においてＯ（ｇ，ｈ）内の各画素のグレーレベルをス
レッショルド操作する。ステップＳ４２０において、ス
レッショルド操作した値（２値装置の場合、０または
１）とグレーレベル画素値Ｏ（ｇ，ｈ）の差として、エ
ラーＥ（ｇ，ｈ）を得る。

【００２０】ステップＳ４３０において、Ｏ（ｇ，ｈ）
の値が印刷装置の正当出力値の１つと等しければ、エラ
ーＥ（ｇ，ｈ) は発生せず、出力Ｂ_O （ｇ，ｈ）はＯ
（ｇ，ｈ）にセットされる。Ｏ（ｇ，ｈ）の値が印刷装
置の正当出力値の１つと等しくなければ、場所（ｇ，
ｈ）において使用した値Ｏ（ｇ，ｈ）と正当な出力値Ｂ
_O（ｇ，ｈ）の差として、エラーＥ（ｇ，ｈ）を計算す
る。次に、エラーＥ（ｇ，ｈ）を画像内容で決まるやり
方で後続隣接画素へ分配する。

【００２１】図５の説明を続けると、ステップＳ４４０
において、もし検討している画素のすべての後続隣接画
素がグレーであれば、ステップＳ４５０において、一定
の重みをもつエラー拡散アルゴリズムを適用する。その
あと、次の画素を処理する。上記の代わりに、もしどれ
かの後続隣接画素が正当値（０，１）であれば、ステッ
プＳ４６０において、関数を吟味して、すべての後続隣
接画素が法定値であるかどうかを決定する。もしすべて
の後続隣接画素が正当値であれば、ステップＳ４５０に
おいてエラー拡散アルゴリズムを適用する。もし後続隣
接画素がグレーレベル値と正当値の画素が混じっていれ
ば、ステップＳ４７０において、グレーレベル値をもつ
画素から生じたエラーを、正当値の画素へでなく、他の
グレーレベル値の画素へ分配する。エラーを分配した
後、次の画素を処理する。

【００２２】この従来の方法は方法は優れた画像出力結
果をもつ任意解像度変換方法を提供する。しかし、この
方法は任意解像度変換に優れた結果を与えるが、生成し
た画像内のあらゆるアーティファクトを除去しない。詳
しく述べると、この方法を使用したとき、さらにモアレ
が画像内に存在することがある。このように、生成した
画像内にモアレが存在するので、この方法はハーフトー
ンを生成する理想的なプロセスとは言えない。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ハー
フトーン区域内のモアレを実質上除去しながら、任意解
像度変換が可能な装置を提供することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様は、
２値画像信号の解像度を変換する方法である。本発明
は、第１解像度をもつ２値画像信号を受け取り、次にプ
リンタによって生成される印刷スポットの実際の形状に
よく似ているモデル（関数）を使用して、受け取った２
値画像信号に対する印刷プロセスを電子的にシミュレー
トし、２値画像信号から高解像度のグレー画像信号を生
成する。次に高解像度グレー画像信号をフィルタ処理す
る。フィルタ処理されたグレー画像信号を或る周波数で
再サンプルして第２解像度をもつグレー画像信号を生成
する。このグレー画像信号はエラー拡散法によって２値
画像信号へ変換することができる。

【００２５】本発明の第２の態様は、第１解像度をもつ
受け取った２値画像信号の解像度を変換する回路であ
る。本回路は、プリンタによって生成される印刷スポッ
トの実際の形状によく似ているモデル（関数）を使用し
て、受け取った２値画像信号に対する印刷プロセスを電
子的にシミュレートし、高解像度グレー画像信号を生成
する。次に高解像度グレー画像信号をフィルタ処理した
あと、エラー拡散法を使用して第２解像度をもつ２値画
像信号へ変換する。

【００２６】

【実施例】次に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図面および説明において、同じ参照番号は、同一ま
たは同等の機能を実行する装置または回路または同等な
回路を表す。

【００２７】図６は、第１解像度をもつ画像を第２解像
度をもつ画像へ変換する本発明のシステムエミュレーシ
ョンを示す。このエミュレーションにおいて、印刷され
る画像は画像データの印刷プロセスを電子的にシミュレ
ートするプリンタシミュレーション回路２１０へ入力さ
れる。この電子的シミュレートは、シミュレート印刷さ
れた画像から解像度変換することによって正確な解像度
変換を可能にする。言い換えると、解像度変換は、画像
の実際の走査のときに行うべきであり、印刷ルーチンに
おいて行うべきでない。この技法は、画像を電子的に事
前に印刷し、新しい解像度で電子的に走査する電子シミ
ュレート処理を使用することによって実現される。この
ように、本発明は、画像の印刷プロセスを電子的にシミ
ュレートして、シミュレート印刷された画像をより高い
またはより低い解像度で走査できるようにする。

【００２８】プリンタシミュレーション回路２１０が生
成したグレー信号は、ローパスフィルタ２２０へ入力さ
れ、帯域限定グレー信号が生成される。この帯域限定グ
レー信号はスキャナシミュレーション回路２３０へ送ら
れる。スキャナシミュレーション回路２３０は帯域限定
グレー信号を所望の解像度でサンプルし、第２解像度を
もつグレー画像を生成する。第２解像度をもつグレー画
像は２値化回路２４０へ入力され、第２解像度をもつ２
値画像が生成される。その２値画像はプリンタ２５０へ
入力され、原画像と同じ出力サイズと第２解像度をもつ
画像を文書が印刷される。

【００２９】図７は本発明の一実施例を示すブロック図
である。このシミュレート印刷画像の走査は再構成回路
１１０によって行われる。本発明のこの好ましい実施例
において、再構成回路１１０は入力画像の４倍の解像度
でディジタル画像を出力する。次に、オーバーサンプル
された画像がフィルタ１２０に送り込まれる。フィルタ
１２０（好ましい実施例では、ディジタルローパスフィ
ルタ）は、同様に入力画像の４倍の解像度で帯域限定グ
レー信号を出力する。フィルタ処理された信号は続いて
直線補間回路１３０に入力される。直線補間回路１３０
は帯域限定グレー信号を連続グレー信号へ変換する。連
続グレー信号はサンプリング回路１６０に入力され、連
続グレー画像が所望の解像度でサンプルされる。好まし
い実施例では、これら２つのステップの実際の具体化は
単一回路内に組み込まれている。このサンプルグレー画
像は次にエラー拡散回路１５０に入力され、所望の解像
度で２値画像が生成される。この２値画像はプリンタ１
４０に送り込まれ、元の画像と出力サイズは同じである
が、解像度が異なる画像が文書上に印刷される。本発明
の好ましい実施例において、図６および図７に示したシ
ステムはディジタル複写機システムに組み込まれてい
る。

【００３０】直線補間回路１３０、サンプリング回路１
６０、およびエラー拡散回路１５０は通常の回路と実質
上同じように動作する。従って、簡潔のため、個々の機
能および作用の詳しい説明は省略する。

【００３１】図８は、システムにおける本発明の概念の
使用の例を示す。詳しく述べると、第１解像度をもつ画
像が、画像を第１解像度で印刷するプリンタ３２０と、
解像度変換器回路３１０とに送り込まれる。解像度変換
器回路３１０は、図６に記載した回路でも、図７に記載
した回路でもよい。解像度変換器回路３１０は第１解像
度をもつ画像を第２解像度をもつ画像へ変換する。第２
解像度をもつ画像信号は、第２解像度をもつ画像を印刷
するプリンタ３３０に送り込まれる。プリンタ３２０と
プリンタ３３０は共に入力した画像を指定された解像度
で文書上にプリントアウトする。それぞれの文書上に形
成された画像は同じサイズであるが、異なる解像度をも
つ。従って、解像度変換器回路３１０により、同じ入力
ビットマップを任意の解像度をもつプリンタで印刷する
ことができる。

【００３２】再構成回路１１０に関して、電子印刷は図
１１、図１２、および図１３に示したハードウェアを使
用して実施できる。図１１において、参照用テーブル
（ＬＵＴ）４００は旧画素（Ｐ（−２，２）〜Ｐ（２，
−２）のそれぞれから単一ビット２進値を受け取り、図
１４に示した画素Ｐ（０，０）に対応する１６個の新画
素の１つについて８ビット値を発生する。言い換える
と、図１１は、図１４に示した新画素について８ビット
値を発生する１６個のＬＵＴの１つだけを示す。

【００３３】ＬＵＴ４００は再構成モデルに対応する値
を有する。好ましい実施例において、再構成モデルはガ
ウス関数である。再構成関数は、そのほかに、図１５お
よび図１９〜図２３に示した別の関数の１つであっても
よい。

【００３４】図１２において、５個のＬＵＴ１（５０１
〜５０５）は５つの旧画素（Ｐ（−２，２）〜Ｐ（２，
−２）から単一ビット２進値を受け取り、５つの８ビッ
ト値を発生して加算器５１０へ送る。加算器５１０は図
１４に示した画素Ｐ（０，０）に対応する１６個の新画
素の１つについて８ビット値を発生する。

【００３５】ＬＵＴ１（５０１〜５０５）は再構成モデ
ルに対応する値を有する。好ましい実施例において、再
構成モデルはガウス関数である。再構成関数は、そのほ
かに、図１５および図１９〜図２３に示した別の関数の
１つであってもよい。

【００３６】図１３において、２５個のＬＵＴ２（６０
１〜５２５）は旧画素（Ｐ（−２，２）〜Ｐ（２，−
２）から単一ビット２進値を受け取り、２５個の８ビッ
ト値を発生して加算器６３０へ送る。加算器６３０は図
１４に示した画素Ｐ（０，０）に対応する１６個の新画
素の１つについて８ビット値を発生する。

【００３７】ＬＵＴ２（６０１〜６２５）は再構成モデ
ルに対応する値を有する。好ましい実施例において、再
構成モデルはガウス関数である。再構成関数は、そのほ
かに、図１５および図１９〜図２３に示した別の関数の
１つであってもよい。

【００３８】図１４は、再構成プロセスに関して、既存
の（旧）画素と新しく発生した（新）画素との間の画素
関係を示す。２５個の周囲画素（Ｐ（−２，２）〜Ｐ
（２，−２）について、すなわちＰ（０，０）に中心の
ある５×５個のウィンドウについて、画素Ｐ（０，０）
につき１６個の新画素（４倍解像度）が生成される。も
しサンプリング解像度が元の解像度の４倍以外のどれか
であれば、新しく生成された画素の数はそれに応じて変
わる。

【００３９】参照用テーブルに関して、図１２に記載し
た参照用テーブルのやり方は、必要なメモリの量も適度
で、加算器の数も少ないから、好ましい実施例である。
メモリを含む全回路を単一ＡＳＩＣ装置上に具体化する
ことができる。新画素は一度に１新走査線で生成される
であろう。

【００４０】新画素が生成されたあと、ビデオが、通常
の２次元フィルタ処理を行う装置へ送られ、そのあと通
常の２次元直線補間処理を行う装置へ送られる。最後に
画像データが通常のエラー拡散処理を行う装置へ送られ
る。

【００４１】本発明をより詳しく説明するため、本発明
によって実行される操作を次に説明する。

【００４２】上述のように、解像度Ｒ１のプリンタで印
刷するため最初に用意された画像のビットマップを異な
る解像度Ｒ２の２値プリンタで印刷する場合には、２つ
のプリンタからの画像のサイズを一致させるため、解像
度Ｒ１の原ビットマップを解像度Ｒ２のビットマップへ
変換する必要がある。この変換を可能にし、かつハーフ
トーン内のモアレを減らすために、本発明は以下の４つ
のステップを実行する。本発明は、解像度Ｒ１のビット
マップを連続グレー画像（高解像度ディジタル画像によ
って表される）へ変換する。次に、高解像度画像をフィ
ルタ処理し、次にグレー画像を解像度Ｒ２で再サンプル
する。グレー画像を解像度Ｒ２で再サンプルしたあと、
解像度Ｒ２のグレー画像を解像度Ｒ２の２値画像へ変換
する。

【００４３】図９に示すように解像度Ｒ１の画像のビッ
トマップで開始するとき、この画像のビットマップは意
図したプリンターへ送られ、印刷された画像が得られる
と仮定する。この印刷された画像は理想的な結果であ
る。印刷された画像は、図１０に示すように、サンプル
された画像はサンプル点に値をもつだけであるが、ビッ
トマップのすべての点において値をもつという意味で連
続している。印刷はサンプルから連続画像を再構成する
１方法であることに留意されたい。言い換えると、再構
成はサンプリングの逆を意味すると言える。従って、ビ
ットマップの連続グレー画像への変換は、最初に印刷
し、次に印刷された画像を測定することによって実行す
ることができる。しかし、連続画像を得るため、実際の
印刷および測定プロセスを実行する必要はない。印刷プ
ロセスは再構成関数でモデル化することができる。

【００４４】プリンタをモデル化する１つの通常のやり
方は、印刷された画素が黒色正方形で、その辺がサンプ
リング間隔に等しいと仮定することである。たとえば、
印刷された３００ｓｐｉの画像は辺上の１インチの１／
３００の白と黒の正方形から成っている。米国特許第
５，２０８，８７１号に記載されているように、再構成
関数として長方形のパルスを使用することに等しい。そ
のような関数を図１７および図１８に示す。上に検討し
たように、都合の悪いことに、この簡単な再構成関数
は、再構成された画像に鋭いエッジを導入する（または
除かない）ので、高周波数成分の多い再構成画像を作る
という望ましくない性質を有する。

【００４５】これらの問題を解決するため、プリンタに
よって印刷されるスポットの形状に関数（モデル）が似
ているように、本発明はモデルたとえばガウス関数また
は融通性のある他の関数を使用して画像印刷を電子的に
シミュレートする。言い換えると、モデルは、画像を出
力するため使用している形式のプリンタの個々の特性に
よって決めるべきである。好ましい実施例では、ガウス
関数を使用して紙上に印刷されたスポットをモデル化し
ている。従って、ガウス関数は再構成関数として使用さ
れている。図１８に示すように、長方形パルス再構成関
数の周波数応答は相当量の高周波数情報が漏れるのを許
すｓｉｎｃ関数であるのに対し、図１６に示したガウス
再構成関数の周波数応答もまたガウス関数である。

【００４６】使用できる他の再構成関数は、図１９に示
したフラットトップガウス関数、図２０に示した三角関
数、図２１に示したｃｏｓｉｎｅ関数、図２２に示した
五角形関数、または図２３に示したフラットトップｃｏ
ｓｉｎｅ関数である。使用する関数のタイプは、印刷さ
れたドットの形状を最良にエミュレートし、同時に確実
に高品質が得られるものを選定すべきである。本発明で
は、レーザープリンタの場合、実際の印刷されたドット
の形状をよくエミュレートし、かつ高品質を実現するの
で、ガウス関数を使用している。フラットトップガウス
関数をインクジェットプリンタに使用しても同様な結果
を得ることができる。

【００４７】本発明では、サンプルした画像がナイキス
ト周波数、 0.5 Ｒ２ より高い周波数成分を含まない
ように、サンプルされた画像は帯域限定される。このこ
とを確実にするため、連続画像を帯域限定フィルタすな
わち 0.5 Ｒ２にカットオフ周波数をもつローパスフィ
ルタで処理すべきである。連続グレー画像をディジタル
的にフィルタ処理するため、最初にエイリアスが発生し
ないように十分に高いサンプリング率で連続画像をサン
プルする。本発明の好ましい実施例の場合、オーバーサ
ンプリングは元のシミュレート印刷画像の解像度Ｒ１の
４倍である。この高解像度グレー画像でスタートする
と、ディジタルフィルタは 0.5 Ｒ２より高い周波数成
分を除去することができるので、Ｒ２で画像をサンプル
したときエイリアスの問題が起きないことは保証でき
る。次のステップはフィルタ処理された画像を解像度Ｒ
２でサンプルすることである。このサンプリング点は一
般に４−Ｒ１のサンプリング点と一致しないであろう。
新しいサンプリング点における画像値を計算するため、
直線補間を使用することができる。

【００４８】使用するフィルタの重要な特徴は、帯域限
定フィルタの周波数応答である。0.5 Ｒ２で鋭いカット
オフを有するフィルタは最高の画像鮮鋭度が得られ、し
かもエイリアスは発生しないであろう。しかし、そのよ
うなフィルタは高くつくことがある。実際には、エイリ
アスの量とフィルタのコストとの間で妥協をはかること
は可能である。出力解像度が入力解像度より高い場合、
帯域限定フィルタの要求は強制的でない。しかし、変換
が高解像度から低解像度への場合、エイリアスの発生を
制御するため、すぐれた帯域限定フィルタが必要であ
る。

【００４９】連続グレー画像をサンプルし、第２解像度
でグレー画像へ変換したあと、２値プリンタで印刷する
ため画像を第２解像度で２値画像へ変換しなければなら
ない。満足できる結果を得るため走査画像から２値画像
へのこの変換を実施する多くの方法がある。そのような
方法の１つは、自動画像分割を使用して、ハーフトーン
区域を識別し、線区域内のテキストとは異なるやり方で
それらを処理するもので、米国特許第４，１９４，２２
１号に記載されている。画像分割は２値ビットマップま
たはグレー画像に基づいている。ハーフトーン区域はロ
ーパスフィルタによって元のハーフトーン画面が除去さ
れ、そしてプリンタのため最適にされた新しい画面が適
用される。テキスト／線区域はエッジ強調フィルタによ
って強調され、そのあとスレッショルド処理される。

【００５０】もう１つの方法はエラー拡散である。エラ
ー拡散は、画像のタイプを知らなくても適用できるの
で、画像分割に頼らない。この方法は、細い線の複製お
よび階調スケールの保存に有益である局所平均グレーレ
ベルを観察する。もし元の画像が高コントラストの画像
で、解像度Ｒ２のグレー画像の場合、グレー画素が黒色
の線のエッジまたはドットのみに生じるようであれば、
エラー拡散は黒色画素に所属するドットを生成すること
（これは分散したドットや虫形アーティファクトを実質
上除去する）がありそうに思われる。対照的に、もしエ
ラー拡散を普通の走査画像に適用すれば、エラー拡散法
は孤立したドット（これは、印刷するのが困難で、しか
も一様なグレー区域に虫形アーティファクトを出現させ
る）を発生する傾向がある。

【００５１】次は、画像を実時間で処理するため、参照
用テーブルをどのように事前に計算し、ロードするかを
説明する。この説明に図１３を使用する。図１３におい
て、原画素をＰ（ｉ，ｊ）として識別する。ここで、ｉ
＝−２，−１，０，１，２であり、ｊ＝−２，−１，
０，１，２である。また新画素（各原画素ごとに１６個
の新画素）をＰ（ｎ，ｍ）として識別する。ここでｎ＝
０，１，２，３であり、ｍ＝０，１，２，３である。原
画素の新画素への変換は次式で与えられる。 Ｐ′（ｎ，ｍ）＝Σ_ijｇ（ｉ，ｊ：ｎ，ｍ）・Ｐ（ｉ，
ｊ）

【００５２】この式において、ｇ（ｉ，ｊ：ｎ，ｍ）
は、Ｐ（ｉ，ｊ）に中心のあるガウス関数から、Ｐ′
（ｎ，ｍ）にある新画素への寄与である。画素Ｐ（ｉ，
ｊ）は２値（１または０）である。画素Ｐ（ｉ，ｊ）が
１のときは合計への寄与は存在するが、画素Ｐ（ｉ，
ｊ）が０のときは合計への寄与はない。ガウス関数ｇ
（ｉ，ｊ：ｎ，ｍ）は点Ｐ′（ｎ，ｍ）から点Ｐ（ｉ，
ｊ）までの距離によって決まる。その距離はｄ（ｉ，
ｊ：ｎ，ｍ）である。言い換えると、ガウス関数は次式
で記述することができる。 ｇ（ｉ，ｊ：ｎ，ｍ）＝Ａ・ｅｘｐ^-B

【００５３】この式において、Ｂは（ｄ（ｉ，ｊ：ｎ，
ｍ））² ／δ² 、δは調整可能なパラメータ、そしてＡ
は２５個の点（Ｐ（ｉ，ｊ））のすべてからｎ＝０，ｍ
＝０にある新画素への寄与の合計が２５５に等しくなる
ような正規化定数である。関数ｄ（ｉ，ｊ：ｎ，ｍ）は
次式で与えられる。 ｄ（ｉ，ｊ：ｎ，ｍ）＝（（ｍ／４−ｉ）² ＋（ｎ／４
−ｊ）² ）^1/2 ・Δ

【００５４】この式において、Δは図１４に示すように
旧画素間の間隔である。たとえば、旧画素が３００ｓｐ
ｉであれば、Δ＝１／３００インチである。ガウススポ
ット関数ｇ（ｉ，ｊ：ｎ，ｍ）はあらかじめ計算し、保
存することができる。保存した値は実時間で新画素値
Ｐ′（ｎ，ｍ）を計算するため与えられたものとして上
式に使用される。これらの値は原画素の実際の印刷を電
子的にシミュレートするため再構成回路内で生成され
る。この画像値は、そのあと任意解像度変換装置の残り
の回路によって通常のやり方で処理される。

【００５５】以上本発明を詳細に説明したが、発明の趣
旨から逸脱せずに、いろいろな修正を具体化することが
できる。たとえば、再構成関数は数少ない実施例につい
て詳細に説明しただけであるが、最終プリンタによって
生成されるスポットを関数的に記述する任意の関数を組
み入れることができる。言い換えると、印刷されるスポ
ットの形状が変わるので、スポットのモデルは、機械か
ら機械へ、そして技法から技法へ異なることがある。た
とえば、インクジェットプリンタの外観をエミュレート
するためフラットトップをもつガウススポットモデルを
使用することができる。

【００５６】またディジタル複写機に使用する場合につ
いて説明したが、本発明は或る解像度のディジタル画像
を別の解像度のディジタル画像へ変換するどんな装置に
も使用することができる。詳しく述べると、上に述べた
任意解像度変換装置は表示装置にも使用することができ
る。

【００５７】参照用テーブルについて、図１２に記載し
た参照用テーブルのやり方は、必要なメモリの量が適度
で、かつ加算器の数が少ないので、好ましい実施例であ
るが、もしメモリが異常に高値であれば、図１３に示し
た実施例（全部で２４個の加算器を必要とするが、必要
なメモリの量が４００バイトに過ぎない）を使用するこ
とができる。追加の演算すなわち加算器はパイプライン
処理して処理能力を維持することができる。

【００５８】参照用テーブルにガウス以外の関数値をロ
ードすることができる。たとえば、インクジェットプリ
ンタの外観をエミュレートするため、フラットトップを
もつガウススポットモデルまたはｃｏｓｉｎｅスポット
モデルをロードすることができる。従って、参照用テー
ブルに異なる書式をロードすることにより、解像度が変
換された画像の外観を、最終画像を文書上に印刷するた
め使用するプリンタのタイプに合わせることができる。
さらに同じ参照用テーブルに帯域限定フィルタの効果を
含めることも可能である。これにより、参照用テーブル
のサイズが増すが、２次元フィルタが除かれるので、コ
ストの節減になるであろう。

【００５９】開示したいろいろな実施例について説明し
たが、発明は上に述べた細部に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に入ると思われるすべての修正物ま
たは変更物を包含しているものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】解像度の変換に使用される従来装置のシステム
ブロック図である。

【図２】図１に使用された変換方法を示すフローチャー
トである。

【図３】異なる解像度で走査された理想的な印刷物を示
す図である。

【図４】異なる解像度と向きで走査された理想的な印刷
物を示す図である。

【図５】適応エラー拡散のステップを示すフローチャー
トである。

【図６】本発明のシステムエミュレーションを示すブロ
ック図である。

【図７】本発明のハードウェアの実施例を示すブロック
図である。

【図８】本発明の概念を具体化するシステムを示す図で
ある。

【図９】サンプリング点によってのみ定義されるサンプ
ル画像を示す図である。

【図１０】すべての点に値をもつ再構成画像を示す図で
ある。

【図１１】シミュレート印刷画像を生成する本発明の再
構成回路の第１の実施例を示す図である。

【図１２】シミュレート印刷画像を生成する本発明の再
構成回路の第２の実施例を示す図である。

【図１３】シミュレート印刷画像を生成する本発明の再
構成回路の第３の実施例を示す図である。

【図１４】元の２値画素の配列と所望のグレー画素の位
置との関係を示す図である。

【図１５】空間領域内のガウススポットモデルを示す図
である。

【図１６】周波数領域内のガウススポットモデルを示す
図である。

【図１７】空間領域内の長方形スポットモデルを示す図
である。

【図１８】周波数領域内の長方形スポットモデルを示す
図である。

【図１９】空間領域内のフラットトップをもつガウスス
ポットモデルを示す図である。

【図２０】空間領域内の三角形スポットモデルを示す図
である。

【図２１】空間領域内のｃｏｓｉｎｅスポットモデルを
示す図である。

【図２２】空間領域内の五角形スポットモデルを示す図
である。

【図２３】空間領域内のフラットトップをもつｃｏｓｉ
ｎｅスポットモデルを示す図である。

【符号の説明】

１０ 画像変換方法 １２ プリンタ １４ スキャナ １６ プリンタ量子化装置 １１０ 再構成回路 １２０ フィルタ １３０ 直線補間回路 １４０ プリンタ １５０ エラー拡散回路 １６０ サンプリング回路 ２１０ シミュレーション回路 ２２０ ローパスフィルタ ２３０ スキャナシミュレーション回路 ２４０ ２値化回路 ２５０ プリンタ ３１０ 解像度変換器回路 ３２０ プリンタ１ ３３０ プリンタ２ ４００ 参照用テーブル（ＬＵＴ） ５０１〜５５ ＬＵＴ１ ５１０ 加算器 ６０１〜６２５ ＬＵＴ２ ６３０ 加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イエン ナン ショー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター シャドー ウッド レー ン 687

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２値画像信号の解像度を変換する方法で
   あって、 第１解像度をもつ２値画像信号を受け取り、 印刷するスポットの形状に似ている関数を使用して受け
   取った２値画像信号について印刷プロセスを電子的にシ
   ミュレートし、受け取った２値画像信号から高解像度グ
   レー画像信号を生成し、 高解像度グレー画像信号をフィルタ処理し、 フィルタ処理されたグレー画像信号を或る周波数でサン
   プリングすることにより、第２解像度をもつグレー画像
   信号を生成することを特徴とする２値画像信号の解像度
   を変換する方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、前記電
   子的にシミュレートするステップが、高解像度グレー画
   像信号を生成する関数としてガウス関数を使用して、受
   け取った２値画像信号のビットマップを再構成すること
   を特徴とする方法。
3. 【請求項３】 第１解像度をもつ受け取った２値画像信
   号の解像度を変換する装置において、 印刷するスポットの形状に似ている関数を使用して受け
   取った２値画像信号について印刷プロセスを電子的にシ
   ミュレートし、受け取った２値画像信号から高解像度グ
   レー画像信号を生成する再構成手段と、 高解像度グレー画像信号をフィルタ処理して、フィルタ
   処理されたグレー画像信号を生成するフィルタ手段と、 フィルタ処理されたグレー画像信号を第２解像度をもつ
   ２値画像信号へ変換する変換手段とを備えていることを
   特徴とする２値画像信号の解像度を変換する装置。