JPH0846806A

JPH0846806A - カラー画像のディザ処理方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0846806A
Application number: JP7052870A
Authority: JP
Inventors: Kia Silverbrook; シルヴァーブルックキア; Clark Naylor William Jr; クラークネイラージュニアウィリアム
Original assignee: Canon Information Systems Research Australia Pty Ltd
Current assignee: Canon Information Systems Research Australia Pty Ltd
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1995-03-13
Publication date: 1996-02-16
Also published as: AUPM440794A0

Abstract

(57)【要約】【目的】出力における輝度ノイズの量を軽減する。【構成】入力画素１２と入力位置アドレス１３が入力
され、ディザマトリクス１１からのディザ出力１４は、
現在の画素を点灯するか否かを決めるためにコンパレー
タ８，９にて使用され、また、緑のマトリクスの値を変
換するため、ディザ出力１４は減算器１０に供給され、
そこで、最大値から引き算されて変換値１５を生成す
る。この変換値は、緑の画素値とともにコンパレータ７
に入力され、出力画素の緑部を点灯するかどうかの決定
がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル画像処理、特
にディザ法を使用してカラー画像のデジタル中間調処理
を行なうカラー画像のディザ処理方法及びその装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より使用されているディザ法につい
て、図１〜図３を参照して説明する。図１は、通常の陰
極管表示器の構成を図示したものであり、図２の
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、いくつか
の異なるディザパターンを示し、また、図３は、ディザ
法の工程を示す。

【０００３】この分野においては、カラーレーザグラフ
ィックディスプレイ装置がよく知られ、この種の装置に
おけるカラー画像表示は、個々の画素にて構成される画
素マップにより実現される。これらの画素は、通常、内
部的にビットの集合により順繰りに表現され、このビッ
トは、表示器上における画素の色の値を表わす。この集
合における種々の可能なビット数は、表示装置にて表示
される異なる色の数に対応するので、装置は、これに従
った解像度にて画像を表示することになる。通常の表色
系は、画素当たり８あるいは２４ビットの格納を行なう
が、他の変形も可能である。

【０００４】表示装置は、対応する各画素の色値を、多
くの場合、高解像度で表示する。通常のスクリーン表示
は異なる画素を１２８０×１０２４画素の範囲で表示で
き、各画素は、最大２の２４乗の異なる色値を表示でき
る。コンピュータディスプレイ上での色の表示は、多数
の特有なモデルの中の１つを用いて行なわれる。赤、
緑、青（ＲＧＢ）の色モデルもその１つであり、一般的
に陰極管表示器（ＣＲＴ）やカラーレーザ表示装置にお
いて用いられている。他の色表示モデルとしては、カラ
ープリンタにて多用されるシアン、マゼンタ、イエロー
（ＣＭＹ）、あるいは、シアン、マゼンタ、イエロー、
ブラック（ＣＭＹＫ）という色モデルがある。このＲＧ
Ｂモデルの例としては、一般にコンピュータディスプレ
イにおいて使用される米国テレビジョンシステム委員会
（ＮＴＳＣ）の画像表示標準がある。この標準において
は、各画素要素が３つの分離したサブグループに分けら
れ、これらの分離したサブグループが、それぞれ画素要
素の赤、緑、青色部分を表現している。

【０００５】図１に示すように、ＮＴＳＣ標準に合致す
るカラーＣＲＴの可視面は、多くの場合、空間的に密接
した画素２０にて構成される。各画素は、赤２１、緑２
２、青２３の蛍光点あるいは画素要素にて成り、これら
の点は小さいので、各々の点から発せられる光は、視る
側には対応する３色が混ざって見える。このようにし
て、各蛍光点の励起の度合いが変えられた画素要素に
て、広範囲な様々な色が生成される。通常、不図示の変
換構成が設けられているため、各蛍光点の励起の強さ
は、上記の各画素要素のサブグループの値にある程度比
例する。

【０００６】例えば、赤、緑、青３色の各々に８ビット
を割り当てた、画素当たり２４ビット構成のカラーディ
スプレイシステムでは、各赤、緑、青について２の８
乗、すなわち２５６通りの輝度レベル、及び２の２４乗
の異なる色値を有することができる。このような多色を
表示できるカラーディスプレイは、実用上、連続した階
調を有するディスプレイであると考えられる程度まで、
連続階調画像を近似できる。

【０００７】多くの表示装置は、例えば、２４ビットの
入力画素にて規定されるフルカラーを実際には表示する
ことができない。白黒のレーザ画像表示器は、白と黒の
２色しか表示できず、２値デバイスとして知られてい
る。他のカラー表示装置も、各色単位に対して数的に有
限な不連続な輝度レベルを表示できるのみである。さら
なる例として、２値の強誘電体液晶表示器（ＦＬＣＤ）
のようなカラー２値デバイスでは、スクリーン上の各発
光部は、完全にオンかあるいは完全にオフかの２つの輝
度レベルしかとれない。

【０００８】仮に表示デバイスが、各画素にて実際に表
示できる以上の多くの輝度レベルを表示できるというこ
とに基づいて生成された入力を受信すると、表示される
色に誤りが生じ、所望の表示画素値と実際に表示される
近似値とに差が生じる。当業者には、不連続なレベルの
表示を制限することによる影響を軽減する方法として中
間調処理が知られている。この中間調処理の様々な点に
ついては、ロバートユリチニィ(Robert Ulichney) によ
る「デジタル中間調処理」（ＭＩＴ出版、１９９１年）
を参照されたい。

【０００９】理解を容易にするため、中間調処理技術に
ついての議論は、単一原色、すなわち、黒と白のみを表
示できる２値表示器に関して進める。図２及び図３は、
中間調処理の一つであるディザ法と呼ばれる方法を示
し、これは、外見上の輝度レベルの数を増加するために
使用される。この例では、表示スクリーンの図１に示す
画素配置は、２×２画素の領域２４にグループ分けでき
る。２値表示器の２×２画素の領域２４は、個々の原画
素を選択的にオンして各原色に対して５つの分離した輝
度レベルを生成するために使用される。

【００１０】これらのレベルは、図２の（ａ）に示す最
低レベルから、図２の（ｂ）に示す明るさについての第
１のレベル、図２の（ｃ）に示す明るさについての第２
のレベル、図２の（ｄ）に示す明るさについての第３の
レベル、そして、図２の（ｅ）に示す第４のレベルの計
５つのレベル範囲に渡る。一般的にｎ個の画素要素のグ
ループ分けにて、各原色に対して最大（ｎ＋１）の分離
した輝度レベルを生成できる。

【００１１】画像をディザ処理するための公知の中間調
処理方法をさらに改善する場合、スクリーン上の特異点
Ｏ（x,y)に輝度を与えるかどうかは、この特異点におけ
る所望の輝度Ｓ(x,y) 及びあらかじめ決めたディザマト
リクス値Ｄ(i,j) をもとに決定される。Ｏ（x,y)におけ
る所望の点を表示するためには、ｉ＝ｘモジュロｎ …（１）ｊ＝ｙモジュロｎ …（２）を生成する必要がある。

【００１２】そして、Ｓ(x,y) ＞Ｄ(i,j) であれば、Ｏ
（x,y)における点に輝度が与えられ、それ以外には輝度
が与えられない。この過程を図３に示す。同図におい
て、Ｓ(x,y) を含む入力マトリクス３０とロケーション
Ｄ(i,j) を含むディザマトリクス３１が、上記の表示輝
度の付与規則とともに出力マトリクス要素Ｏ（x,y)を生
成するために使用される。このマトリクスにおいて、輝
度が与えられない点に対応する値は０となり、輝度が与
えられる点に対応する値は１となる。従って、値が０の
入力要素Ｓ(0,0) は、同じく値が０のＤ(0,0) と比較さ
れ、この比較による決定が上記の関係を満たさないの
で、点Ｏ(0,0) には輝度が与えられない。また、値が２
の入力要素Ｓ(2,3) が、２モジュロ２＝０，３モジュロ
２＝１の演算に基づくディザマトリクス要素Ｄ(0,1) と
対応させられ、Ｄ(0,1) の値が３なので、出力要素Ｏ
(2,3) には輝度が与えられない。以下同様に行なわれ
る。

【００１３】上記の例は、白黒表示器における、ディザ
マトリクスのサイズが２×２要素の動作を示している。
そこで、任意的な要素はあるが、ディザマトリクスの特
定の値の選択は、以下のいくつかの重要な要素にて決定
される。すなわち、１．画像を表示する表示デバイスレーザプリンタやフィルムレコーダのようなデバイス
は、分離された「オン」画素の再生に対して不十分であ
り、可能な限り出力マトリクス要素が一かたまりとなる
ようディザマトリクス要素を選択しなければならない。
この種の選択は、「集合ドット順位のディザ(clustered
-dot ordered dither)」という名前で知られている。

【００１４】２．視覚的な加工が入るのを回避する必要
性出力画像において、特定の色の強さが等しくあるいは徐
々に変化する領域を表示することは通常行なわれてい
る。そして、マトリクス値のある種の入換えにより、こ
れらの領域を表示する際に現われる線のような加工が生
じる。例えば、図４に示すような３×３のディザマトリ
クス３３を使用すると、輝度が３の画像のどのような大
領域においても現われる水平線が生じる。

【００１５】３．好ましくは、表示されうる値の「粒状
性」の最大範囲を与えるため、ディザマトリクスが、０
から（ｎ−１）の範囲にあるすべての値を包含する大規模なディザマトリクスを形成するために多くの方法
が知られている。例えば、べイヤー(Bayer) による古典
的な技術が、１９７３年の国際通信会議の議事録２６‐
１１‐２６‐１５に「連続階調画像の２値処理の最適方
法」(Bayer,B.E) に述べられている。大規模なディザマ
トリクスを形成するための他の方法としては、「ディザ
法の最適化」と題して、１９９４年１月１０日に出願の
豪州特許出願第５３１１１／９４号に開示されている。

【００１６】従来の方法では、フルカラーディスプレイ
に画像を表示するために、表示器が使用している他の原
色とは独立して、各原色を別々に扱うことで、多くの原
色を有する表示器に同一の原理が適用される。さらに、
表示器が多数の輝度レベルを有する場合、この原理は、
（ｎ＋１）の分離した輝度レベルを有するグループによ
って適用される。

【００１７】カラー画像の知覚には、通常、色相、彩
度、明度の３つの量を伴う。これらの内、色相は、目で
見える色の支配的な波長に関係し、また、赤、緑、紫、
黄色のような色の違いを出させる。彩度は、その色が同
じ輝度を有する灰色からどのくらい離れているかに関係
し、また、明度は、反射光の測定単位あるいは反射光を
目にて知覚できる輝度である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従来のフルカラーのデ
ィザ法は、厳密に必要とされる以上に「輝度ノイズ」を
生じやすいので、必ずしも理想的なものとは言えない。
例えば、グレースケール画像は、通常、赤、緑、青の量
が等しい画素からなり、赤、緑、青３原色の各色に対し
て同じディザマトリクスを使ってグレースケール画像を
ディザ処理した場合、画素が部分的に光らなかったり、
同時に光らなかったりする。それゆえ、注意深く観察す
ると、最終的な画像は、部分的に黒と白の画素を含んだ
画像が集合してその画像を形成しているように見える。
このような画像は、人間にはよく見える斑点模様からな
る高レベルの「輝度ノイズ」を有する。輝度は、特定の
色の強さの度合いを示す単位である。例えば、ＮＴＳＣ
の基準では、Ｙとして記される輝度要素は、以下の輝度
の式で定義される。すなわち、Ｙ＝０．５Ｇ＋０．３９Ｒ＋０．１１Ｂ …（３）ここで、Ｒ，Ｇ，Ｂは、それぞれ信号の赤、緑、青色成
分である。

【００１９】本発明の目的は、画像のカラ−アスペクト
を考慮したフルカラ−ディザ法の改良型を提供すること
である。

【００２０】また、本発明の他の目的は、出力における
輝度ノイズの量を軽減できるディザ法を提供することで
ある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、カラー画像を複数の原色に分割する分割
工程と、前記複数の原色を複数のグループに分ける工程
と、前記複数のグループの各々に異なるディザマトリク
スを用いて、該複数のグループの原色にディザ処理を施
す工程とを備える。

【００２２】また、他の発明は、複数の原色からなるカ
ラー画像をディザ処理するカラー画像のディザ処理装置
において、複数の原色入力手段と、前記複数の原色入力
手段の第１の組に接続された第１のディザマトリクス値
決定手段と、前記複数の原色入力手段の第２の組に接続
された第２のディザマトリクス値決定手段とを備え、前
記第１のディザマトリクス値決定手段は第１のディザマ
トリクス値の組を決定し、前記第２のディザマトリクス
値決定手段は第２のディザマトリクス値の組を決定す
る。

【００２３】

【作用】以上の構成において、出力画像における輝度ノ
イズの量を軽減するよう機能する。

【００２４】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明に係る好
適な実施例を詳細に説明する。

【００２５】本発明に係る好適な実施例は、ほとんどの
ディザマトリクスとともに使用でき、不要な加工を回避
するために相対的に大きいディザマトリクスを選ぶのが
好ましい。

【００２６】本実施例では、ＲＧＢ色空間に格納された
画像をフルカラーディザ処理するためにディザマトリク
スを使用するのが望ましい。最初のディザマトリクス
は、赤と青色の入力をディザ処理するのに使用される。
そして、取りうる最大値から最初のディザ値を減算する
ことで最初のディザマトリクスの変換を行ない、緑のデ
ィザマトリクスを形成する。

【００２７】図５には、従来のディザ法により処理され
た画像の一部を示す。原画像は、灰色領域１にて構成さ
れ、各原色は同一のディザマトリクスにて処理される。
灰色の画像であるから、原画像の各画素は同量の赤、
青、緑からなる。そこで、この画像をディザ処理する際
には、符号２にて示すように、その画像の画素が点灯状
態とならないか、あるいは、符号３にて示すように、
赤、青、緑の画素がまとめて点灯となる。従って注意深
く観察すると、このディザ処理の結果得られる画像は、
黒領域２及び白色点灯部３にて構成されることがわか
る。このような異なる処理により、画像１は、かなりの
程度の「輝度ノイズ」を含むことになり、上記の式
（３）に従って、近接画素の輝度値が大幅に変化する。

【００２８】図６は、本実施例に係る方法を使用した同
様な例を示しており、ここでは、緑のディザマトリクス
が赤と青のディザマトリクスとの関連において変換され
る。これは、赤、青、緑の画素がまとまって点灯しない
ことを意味する。上述の場合のように、赤と青の画素４
がまとまって点灯するが、緑の画素は、これらと同じ画
素位置では点灯しない。例えば、符号５にて示される他
の画素の緑の画素が点灯する。しかし、巨視的には、ほ
ぼ同数の赤、青、緑の画素が点灯するので、この大きさ
の規模では、画像は図５に示すのと同じ色構成を有する
ように見える。

【００２９】輝度に関する式（３）からは、緑のディザ
マトリクスを変換する効果は、出力の輝度を大領域に拡
散することにあると考えられ、色度ノイズに犠牲を払っ
ても、出力画像中における輝度ノイズを軽減できる。

【００３０】きめ細かく観測すると、灰色領域は、マゼ
ンタ部（赤と青部からなる）と緑部にて構成されるよう
に見え、人間の目は、色度ノイズよりも輝度ノイズに、
より敏感であることが分かっているので、上記の緑のデ
ィザマトリクスの変換により、驚異的に改善された最終
的な画像が提供される。

【００３１】さらに、最終的な画像は、灰色領域を除い
た他の領域においても改善され、これも、色度ノイズに
犠牲を払って最終的な画像の輝度ノイズを除去したこと
によると考えられる。

【００３２】図７は、好適な実施例に係るディザ装置６
の概略構成を示し、ここでは、このディザ装置６に１個
の減算器１０を単に付加するだけで好適な実施例を実現
している。本実施例に係る装置では、各画素が８ビット
の赤、青、緑の色情報にて表現され、入力画素１２は、
入力位置アドレス１３とともにディザ装置６に供給され
る。この位置アドレスは、モジュロ演算を使用してディ
ザマトリクス１１から特定の値を検索するのに使われ、
このディザマトリクスの値は、選択されたディザマトリ
クスに従ってあらかじめ決められている。

【００３３】ディザ出力１４は、現在の画素を点灯する
か否かを決めるためにコンパレータ８，９にて使用され
る。また、緑のマトリクスの値を変換するため、ディザ
出力１４は減算器１０に供給され、そこで、最大値（８
ビット入力構成の場合、２５５）から引き算され、結果
として変換値１５が生成される。そして、この値は、緑
の画素値とともにコンパレータ７に入力され、出力画素
の緑部を点灯するかどうかの決定がなされる。

【００３４】なお、ここでは、本発明の１実施例につい
て説明したが、本発明の主旨を逸脱しない範囲におい
て、当業者に明白な変形が可能である。さらに、本発明
は、他の表色系にも適用可能である。例えば、ＣＹＭＫ
表色系において、マゼンタのディザマトリクスの変換に
より、ＣＹＭＫデータを出力するカラー出力デバイスに
おける輝度ノイズの軽減ができることになる。

【００３５】以上説明したように、本実施例によれば、
赤、青、緑のマトリクス内、緑のマトリクスの値につい
て、赤、青のマトリクスとの関連において変換し、出力
データを生成することで、最終的な出力画像において輝
度ノイズを大幅に除去できる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
赤、緑、青の各色成分に係るディザマトリクスの内、緑
のマトリクス値を変換して出力画素を生成することで、
出力画像における輝度ノイズの量を大幅に軽減できる。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

【図１】通常の陰極管表示器の構成を示す図である。

【図２】いくつかの異なるディザパターンを示す図であ
る。

【図３】ディザ法の工程を示す図である。

【図４】３×３のディザマトリクスの例を示す図であ
る。

【図５】従来のフルカラーディザ処理の例を説明するた
めの図である。

【図６】実施例に係るディザ処理の例を示す図である。

【図７】実施例に係る装置の回路構成を示す図である。

【符号の説明】

１灰色領域７〜９コンパレータ１０減算器１１ディザマトリクス１２入力画素１３入力位置アドレス１４ディザ出力１５変換値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 1/52 Ｈ０４Ｎ 1/40 ＣＢ 1/46 Ｂ (72)発明者キアシルヴァーブルックオーストラリア国，2040，ニューサウスウェールズ州ライカーツ，キャサリンストリート 214 (72)発明者ウィリアムクラークネイラージュニアアメリカ合衆国カリフォルニア州 95051 サンタクララ，キーリーブルバード 1000，＃93

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラー画像を複数の原色に分割する分割
工程と、前記複数の原色を複数のグループに分ける工程と、前記複数のグループの各々に異なるディザマトリクスを
用いて、該複数のグループの原色にディザ処理を施す工
程とを備えることを特徴とするカラー画像のディザ処理
方法。
【請求項２】前記複数のグループのグループ数は２で
あり、前記分割工程は、実質的に等しい輝度内容を有す
る該グループの輝度内容に従って前記原色を分割する工
程を含むことを特徴とする請求項１に記載のカラー画像
のディザ処理方法。
【請求項３】前記原色は赤、緑、青の色成分からな
り、前記ディザ処理工程は、赤及び青成分を含む第１の
グループと、緑成分を含む第２のグループとに適用され
ることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の
カラー画像のディザ処理方法。
【請求項４】前記原色にはシアン、マゼンタ、イエロ
ーの色成分が含まれ、前記ディザ処理工程は、シアン及
びイエロー成分を含む第１のグループと、マゼンタ成分
を含む第２のグループとに適用されることを特徴とする
請求項１あるいは請求項２に記載のカラー画像のディザ
処理方法。
【請求項５】前記第１のグループの前記原色は第１の
ディザマトリクスにてディザ処理され、前記第２のグル
ープの前記原色は、該第１のディザマトリクスを変換し
た第２のディザマトリクスにてディザ処理されることを
特徴とする請求項２に記載のカラー画像のディザ処理方
法。
【請求項６】複数の原色からなるカラー画像をディザ
処理するカラー画像のディザ処理装置において、複数の原色入力手段と、前記複数の原色入力手段の第１の組に接続された第１の
ディザマトリクス値決定手段と、前記複数の原色入力手段の第２の組に接続された第２の
ディザマトリクス値決定手段とを備え、前記第１のディザマトリクス値決定手段は第１のディザ
マトリクス値の組を決定し、前記第２のディザマトリク
ス値決定手段は第２のディザマトリクス値の組を決定す
ることを特徴とするカラー画像のディザ処理装置。
【請求項７】前記第１のディザマトリクス値決定手段
と前記第２のディザマトリクス値決定手段はディザマト
リクス格納手段に接続され、前記第１のディザマトリク
ス値の組と前記第２のディザマトリクス値の組は、現在
のディザマトリクス値より決定されることを特徴とする
請求項６に記載のカラー画像のディザ処理装置。
【請求項８】複数の原色からなるカラー画像をディザ
処理するカラー画像のディザ処理方法において、赤、緑、青の各色成分に係るディザマトリクスを格納す
る工程と、前記ディザマトリクスの内、赤と青のディザマトリクス
との関連において緑のディザマトリクスを変換する変換
工程とを備え、前記変換工程には、前記ディザマトリクスの内、緑のマ
トリクス値を当該マトリクスの取り得る最大値から減算
する工程が含まれることを特徴とするカラー画像のディ
ザ処理方法。
【請求項９】複数の原色からなるカラー画像をディザ
処理するカラー画像のディザ処理装置において、赤、緑、青の各色成分に係るディザマトリクスの値を格
納する手段と、画素の値及び該画素の位置アドレスを入力する手段と、前記ディザマトリクスの内、緑のマトリクス値を該マト
リクス値の取り得る最大値から減算する手段と、前記減算より得られた値を含む前記入力された画素の値
と、前記位置アドレスにて決まるディザマトリクスの値
とを比較する手段と、前記比較の結果をもとに出力画素の制御データを生成す
る手段とを備えることを特徴とするカラー画像のディザ
処理装置。