JPH09163141A - 画像処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誤差拡散法を用いた２値化処理を行うことに
より、低濃度領域の階調特性を滑らかにして疑似輪郭な
どといった画像不良の発生を防止すること及びそのため
の処理を非常に簡単な構成で、しかも高速に実現できる
ようにする。 【解決手段】２値化部２における２値化結果がドットＯ
Ｎであるとき、誤差演算／拡散部３においてError(i,j)
＝ Data_corrected(i,j)−on_value(Data)によって誤差
Error を算出する。ドットＯＮ時の評価値on_value(Dat
a)は、入力画像データの階調値Dataが小さくなるほど２
５５より大きくなるように、画素ごとに変化させる。こ
の変化のカーブをガンマ特性曲線に合わせてもよい。更
に、２値化部２が用いる閾値thrldを、次の条件(a) Da
taが低濃度の階調値の場合には、Data≦thrld≦(m+Dat
a)/2 (b) Dataが高濃度の階調値の場合には、(m+Data)/2≦t
hrld≦Dataの少なくとも一方の条件を満たすように画素
ごとに変化させる。ここに、m＝on_value(Data)/2であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多階調画像データ
を、中間調（ハーフトーン）を表現した２階調画像デー
タに変換する画像処理方法及びその装置に関する。特
に、誤差拡散法を用いて多階調画像データを２階調画像
データに変換する画像処理方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、スキャナなどの画像入力装置
を用いて読み取った多階調画像データや、コンピュータ
を用いて演算された多階調グラフィック画像データなど
を、例えばＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ、プ
リンタなどといった画像出力装置を用いて再生表示させ
たり、あるいはファクシミリやデジタル複写機などとい
った画像出力装置を用いて再生表示することが行われて
いる。

【０００３】このとき、画像出力装置として、多階調の
画像データが再生表示できるものを用いる場合には問題
がないが、ドット毎の階調制御ができないプリンタやデ
ィスプレイ装置を用いた場合には、各画素の階調数を２
階調に減らす２値化処理（ハーフトーニングともいう）
を行う必要がある。さらに、多階調画像データを保存し
又は転送する場合にも、そのデータ量を減らすために、
同様にして２値化処理が広く行われている。

【０００４】２値化処理の一手法として、従来より、誤
差拡散法や、その変形としての平均誤差最小法が広く用
いられている（以下、典型的な誤差拡散法及び平均誤差
拡散法を含めて、誤差拡散法という）。誤差拡散法は、
各画素の２値化により生じた量子化誤差を、周辺の未だ
２値化されていない画素に拡散して加える（又は、量子
化誤差でそれらの画素値を修正する）ものである。例え
ば、入力された原画像データが「０」から「２５５」の
階調値範囲をもつ２５６階調データの場合、入力階調値
が所定の閾値、例えば「１２７」と比較され、入力階調
値がその閾値よりも小さければ２値階調値「０」（即ち
「ドットＯＦＦ」つまり「空白」）が出力され、入力階
調値がその閾値よりも大きければ２値階調値「２５５」
（即ち「ドットＯＮ」）が出力される。

【０００５】ところで、本明細書では便宜上、階調の最
小値（例えば「０」）がドットＯＦＦに対応し、階調の
最大値（例えば「２５５」）がドットＯＮに対応すると
いう関係の下で、「階調値」という言葉を用いるが、こ
の逆の関係の下でも本明細書の説明が適用できること
は、当業者が容易に理解できる筈である。「階調値」は
実際には、例えばＣＲＴにおける輝度や明度、インクジ
ェットプリンタにおけるインク量に対応する値に相当す
る。また、「ドットＯＮ」とは、例えばインクジェット
プリンタで白紙上にインク滴を飛ばすこと、電子写真プ
リンタで感光体ドラム上に書き込み光を照射すること、
サーマルプリンタで感熱紙に熱を印加すること、そし
て、ＣＲＴで蛍光体面に電子ビームを照射することなど
を意味し、「ドットＯＦＦ」とはそれを行わないことを
意味する。

【０００６】さて、実際のプリンタでは、ドット密度が
密である高濃度の画像領域と、ドット密度が疎である低
濃度の領域とでは、１ドットの階調に対する寄与率に大
きな差がある。通常のプリンタでは、用紙搬送の精度に
対する許容度を高めるなどの目的で、１ドットのドット
径が画素間隔よりもかなり大きめに設定されており、ド
ット径が画素間隔の２倍以上であるケースもめずらしく
ない。そのため、各ドットは周囲の画素へ大きくはみ出
している。高濃度領域でドットＯＮの画素に囲まれて存
在する１ドットは、そのはみ出し部分が周囲のドットに
よって打ち消される。しかし、低濃度領域で孤立して存
在する１ドットは、周囲のドットＯＦＦ（空白）の画素
へはみ出すことにより、その領域の階調値を理想値より
も増加させる。仮に、ドット直径が画素間隔のＫ倍であ
るとすると、１ドットによるインク面積は、画素面積の
πＫ・Ｋ ／４倍である。例えば、Ｋ＝２の場合には３
倍以上である。よって、ドット密度が例えば１／２５５
であるような低濃度領域において、プリントアウトされ
た画像の階調値は原画像のそれよりもずっと大きくなっ
てしまう。つまり、入力階調値（ドット密度）と出力階
調値（光吸収率）の関係は直線にはならず、図１の曲線
ｆ(Data)のように低濃度領域での傾斜が非常に急峻にな
ってしまう。

【０００７】この問題を解決するため、従来は、原画像
データに対して２値化処理を行う前に、図１の曲線ｆ(D
ata)とは逆特性の補正、いわゆるガンマ補正を行ってい
る。具体的には、次の表１で示すような変換を行うこと
になる。

【０００８】

【表１】

【０００９】ここに、Ｇ0 は入力画像の階調値、Ｇγは
ガンマ補正後の階調値である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガンマ
補正には、原画像の階調数が有効に利用されないという
問題がある。表１から分るように、特に低濃度領域にお
いて、複数の入力階調値（例えば、「０」、「１」、
「２」）が１つの出力階調値（例えば「０」）に圧縮さ
れて元の情報が失われてしまう。その結果、プリントア
ウト画像においてディテールが潰れたり、疑似輪郭が発
生したりする。

【００１１】本発明の目的は、誤差拡散法を改良するこ
とにより、低濃度領域でのディテールの潰れや疑似輪郭
のような不良がない、滑らかな階調特性をもった２階調
画像を生成できるようにすることにある。

【００１２】本発明の別の目的は、改善された誤差拡散
法の処理を、非常に簡単な構成でもって、高速に実現で
きるようにすることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】誤差拡散法では、一般
に、（１）注目画素の多階調画像データに、その注目画
素の近傍の既に２値化された少なくとも１個の画素から
の拡散誤差を加えて補正データを求め、（２）その補正
データを閾値と比較して、ドットＯＮ又はドットＯＦＦ
の２階調画像データに変換し、（３）その２階調画像デ
ータに対応した評価値と補正データとの間の量子化誤差
を演算し、そして（４）その量子化誤差を、注目画素の
近傍の未だ２値化されていない複数個の画素に拡散す
る、という処理が行われる。

【００１４】本発明に従う画像処理方法及び装置は、こ
の誤差拡散法を実行するとき、上記ステップ（３）で量
子化誤差を演算するために用いる評価値のうち、ドット
ＯＮに対応する評価値を注目画素の多階調画像データの
値に応じて変化させる。

【００１５】例えば、入力された多階調画像データが
「０」から「２５５」までの階調値範囲をもつ２５６階
調データである場合、従来の誤差拡散法では、量子化誤
差「Error」は、２値化結果がドットＯＮのときは Erro
r＝ Data_corrected−255で計算され、一方、２値化結
果がドットＯＦＦのときは Error＝ Data_corrected で
計算される。ここに、「Data_corrected」は上記の補正
データである。つまり、従来は、ドットＯＮに対応する
評価値が「２５５」、ドットＯＦＦに対応する評価値が
「０」であって、いずれも一定値である。

【００１６】これに対し本発明では、ドットＯＮに対応
する評価値を多階調画像データの値に応じて変化させ
る。すなわち、２値化結果がドットＯＮのとき、量子化
誤差「Error」を、 Error＝ Data_corrected−on_value(Data) で計算し、評価値「on_value(Data)」は、多階調画像デ
ータの値「Data」に応じて変化する。例えば、多階調画
像データ値「Data」が「２５５」 の時は評価値「on_va
lue(Data)」は「２５５」であるが、多階調データ値「D
ata」が小さくなるほど、つまり濃度が低くなるほど、
評価値「on_value(Data)」がより大きくなる。あるい
は、多階調データ値「Data」が中濃度や高濃度の値であ
るときは、評価値「on_value(Data)」は「２５５」又は
それに近い値であるが、「Data」が低濃度の値（つまり
「０」に近い値）のときは、評価値「on_value(Data)」
は「２５５」よりも大きい値になる。

【００１７】評価値「on_value(Data)」は、図２に示す
直線Ａのように、多階調データ値に対して直線的に変化
してもよいし、あるいは、図２に示す曲線Ｂのように、
多階調データ値に対して曲線的に変化してもよい。因み
に、直線Ａを式で表せば、 on_value(Data)＝ 255＋(a-1)×(255-Data) であり、曲線Ｂを式で表せば、 on_value(Data)＝ 255＋(a-1)×(255-Data)(255-Data)/
255 である。ここに、「ａ」は、適宜に定められる１以上の
実数であり、低濃度領域でのドットの階調に対する寄与
率を、高濃度領域でのそれの「ａ」倍と評価しているこ
とを意味する。上記の式によれば、多階調データ値が
「０」に近い低濃度領域でのドットＯＮ時の評価値は、
多階調データ値が「２５５」である最高濃度領域のそれ
の「ａ」倍である。

【００１８】さらに、ドットＯＮ時の評価値「on_value
(Data)」は、画像形成装置（例えば、プリンタやディス
プレイ）が本発明を適応しない状態でもつガンマ特性
に、密接に対応して変化させることもできる。前述した
ように、ガンマ特性とは、図１に曲線「ｆ(Data)」で示
すような入出力特性であり、従来はこれを補正するため
に、その曲線「ｆ(Data)」の逆関数である曲線「ｇ(Dat
a)」に従った階調値変換を、２値化処理の前に行う。

【００１９】これに対し、本発明によれば、ドットＯＮ
時の評価値「on_value(Data)」を、「ｇ(Data)」に依存
して、例えば on_value(Data)＝Ａ×｛ Data／ｇ(Data) ｝………（１） のように変化させることができる。ここに、「Ａ」は多
階調データがとり得る最高濃度の値であり、例えば２５
６階調データではＡ＝２５５である。この式（１）は図
３の曲線Ｃで表される。

【００２０】式（１）に従って評価値「on_value(Dat
a)」を変化させることにより、ガンマ補正を行ったのと
同一の補正結果が得られるため、ガンマ補正の処理を省
略することができる。評価値を変化させることでガンマ
補正処理が省略できることにより、装置の構成が簡単に
なり、且つ処理速度が向上することが期待できる。

【００２１】上記のことはまた、階調データ値をガンマ
補正によってＸ倍することと、ガンマ補正なしに評価値
「on_value(Data)」を１／Ｘ倍することとが、同等の階
調補正効果をもたらすことを意味している。それに加
え、ガンマ補正では前述したような低濃度領域での情報
の損失が生じるが、評価値の変化によってはそのような
損失は生じない。即ち、ガンマ補正の場合は、表１に例
示するように、階調値「０」、「１」、「２」がいずれ
も階調値「０」に変換されてしまうような情報の欠落が
生じる。一方、ガンマ補正に代えて評価値「on_value(D
ata)」を例えば３倍にした場合には、階調値「１」を階
調値「０．３３」に、階調値「２」を階調値「０．６
７」にガンマ変換したと同じ効果、つまり、離散的な量
子化値ではなく連続的な実数値の精度で変換を行ったの
と同等の効果が得られる。

【００２２】また、以上の説明では「Data」が２５５の
時の評価値「on_value(Data)」は「２５５」付近の値と
したが、１００％の画素をＯＮにしなくとも十分な濃度
が得られるような場合には、「Data」が２５５の時の評
価値「on_value(Data)」を「２５５」よりかなり大きな
値とすることも可能である。この場合は「Data」が２５
５であっても全ての画素はＯＮにならないようにでき
る。

【００２３】本発明では、望ましくは、更に、誤差拡散
法の上記ステップ（２）で用いる閾値を、注目画素の多
階調画像データ値「Data」に応じて変化させることがで
きる。例えば、閾値を「thrld」、ドットＯＮ時の評価
値を「on_value(Data)」、ドットＯＦＦ時の評価値を
「off_value(Data)」と表すとき、次の２つの条件(a)、
(b) (a) 「Data」が低濃度の階調値の場合には、Data≦thr
ld≦(m+Data)/2 (b) 「Data」が高濃度の階調値の場合には、(m+Data)/
2≦thrld≦Data ここに、m＝（off_value(Data)＋on_value(Data)）/2で
ある、の少なくとも一方の条件を満たすように閾値「th
rld」を変化させることが望ましい。これにより、誤差
拡散法に特有の「ドット発生の遅れ」又は「尾引き」な
どと呼ばれる画質劣化現象が解消される。

【００２４】

【発明の実施の形態】図４は、本発明に係る画像処理方
法を用いた画像作成システムを示している。このシステ
ムでは、階調画像データ出力装置１０から出力される原
画像の多階調データＤT が画像処理装置３０へ入力され
る。画像処理装置３０は、誤差拡散法を用いて、入力さ
れた多階調データＤT を中間調が表現可能な２階調デー
タＤNに変換して、２値画像出力装置２０へ出力する。
２値画像出力装置２０は、２階調画像データＤN に応答
して、原画像を疑似的に再生したドットＯＮとドットＯ
ＦＦの組合せから成る２値画像を出力する。

【００２５】階調画像データ出力装置１０は例えばコン
ピュータである。このコンピュータは、ハードディスク
やＣＤ−ＲＯＭのような記憶装置に記憶された多階調画
像データＤT を画像処理装置３０へ向けて出力すること
ができる。多階調画像データＤT は、「０」から「２５
５」までの階調値範囲をもつ２５６階調データである。
このコンピュータはまた、コンピュータグラフィックの
多階調画像データＤTも出力することができる。コンピ
ュータ以外に、スキャナやビデオカメラなども階調画像
データ出力装置１０として使える。

【００２６】２値画像出力装置２０は例えば、インクジ
ェットプリンタのようにドット毎の階調制御ができない
タイプのプリンタである。プリンタ以外に、ＣＲＴディ
スプレイ、液晶ディスプレイ、ファクシミリ装置、デジ
タル複写機なども２値画像出力装置２０として用い得
る。

【００２７】画像処理装置３０は、階調画像データ出力
装置１０又は２値画像出力装置２０から分離されていて
もよいし、装置１０又は２０に組込まれてもよい。一つ
のシステム例では、図５に示すように、階調画像データ
出力装置１０としてホストコンピュータ１２が用いら
れ、２値画像出力装置２０としてプリンタ２２が用いら
れ、そして、画像処理装置３０はプリンタ２２に、ソフ
トウェア、ハードウェア又はそれらの組合せの形態で組
み込まれる。プリンタ２２は、ホストコンピュータ１２
からの多階調画像データＤT を受けるデータ入力部２４
と、画像処理装置３０と、２値化ドット印画部（つまり
プリントエンジン）２６とを有する。

【００２８】別のシステム例では、図６に示すように、
画像処理装置３０がホストコンピュータ１２の内部に組
み込まれる。ホストコンピュータ１２は、多階調画像フ
ァイル読み込み部１４と、プリンタドライバ１６と、デ
ータ出力部１８とを有する。プリンタドライバ１６は、
読み込み部１４から多階調データＤT を受ける画像処理
装置３０と、この画像処理装置３０の出力に応答してプ
リンタ制御コマンドを生成するプリンタ制御コマンド生
成部１６ａとを有する。プリンタ２２は、プリンタ制御
コマンド生成部１６ａから出力されるプリンタ制御コマ
ンドに応答して動作する。

【００２９】更に別のシステム例では、図７に示すよう
に、階調画像データ出力装置１０としてスキャナ５０が
用いられる。スキャナ５０は、画像を光学的に読み取る
階調画像データ読み取り部５２と、読み取られた多階調
データＤT を２階調データＤN に変換する画像処理装置
３０と、２階調データＤN をホストコンピュータへ出力
する２値化データ出力部５４とを有する。

【００３０】本発明の画像処理装置３０は、前述した装
置以外の装置にも組み込むことができる。

【００３１】以下、画像処理装置３０を詳細に説明す
る。

【００３２】画像処理装置３０は、図８に示すように、
データ補正部１と、２値化部２と、誤差演算／拡散部３
と、拡散誤差記憶部４とを有している。データ補正部１
は、原画像内の各画素をラスタスキャンの順序で逐次に
着目する。以下の説明では、着目されているｉ行ｊ列目
の画素を「Ｐ(i,j)」で表す。データ補正部１は、着目
画素Ｐ(i,j)の多階調データ「Data(i,j)」に、近傍の既
に２値化された画素から拡散された拡散誤差「diffused
_Error(i,j)」を加えて補正データ「Data_corrected(i,
j)」を算出する。すなわち、 Data_corrected(i,j)＝ Data(i,j)＋diffused_error(i,
j) を演算する。なお、多階調データ「Data(i,j)」は、
「０」から「２５５」までの階調値範囲をもつ２５６階
調データである。

【００３３】２値化部２は、補正データ「Data_correct
ed(i,j)」を閾値「thrld」と比較して２値化する。具体
的には、 (1) Data_corrected＞thrld ならば、result_dot(i,j)
＝ドットＯＮ (2) Data_corrected≦thrld ならば、result_dot(i,j)
＝ドットＯＦＦ の演算を行う。閾値「thrld」は、通常は「０」から
「２５５」の階調値範囲の中央値である「１２７」に固
定されるが、後述するように注目画素の多階調データ
「Data(i,j)」に応じて変化させてもよいし、また別の
要因に応じて変化させてもよい。

【００３４】誤差演算／拡散部３は、量子化誤差「Erro
r(i,j)」を求める。具体的には、 (1) result_dot(i,j)＝ドットＯＮならば、 Error(i,j)＝ Data_corrected(i,j)−on_value(Data) (2) result_dot(i,j)＝ドットＯＦＦならば、 Error(i,j)＝ Data_corrected(i,j) の演算を行う。

【００３５】ここで、評価値「on_value(Data)」は一般
的には次のように決定される。すなわち、「Data(i,j)
＝255」のときに「on_value(Data)＝255」となり、そし
て「Data(i,j)」が小さくなるほど「on_value(Data)」
が大きくなる。具体的には、例えば図２に示す直線Ａの
ように、 on_value(Data)＝255＋(a-1)×(255−Data) の式に従って変化させる。あるいは、図２に示す曲線Ｂ
のように、 on_value(Data)＝255＋(a-1)×(255−Data)(255−Data)
/255 の式に従って変化させてもよい。ここに、「a」は任意
に設定した１以上の実数であって、低濃度領域でのドッ
トの階調への寄与率を、高濃度領域でのそれの「a」倍
と評価していることを意味する（以下、「a」を評価倍
数と呼ぶ）。

【００３６】以上のようにして量子化誤差「Error(i,
j)」が求まると、誤差演算／拡散部３は予め設定されて
いる誤差拡散重みマトリクスに従ってその量子化誤差を
近傍の未だ２値化されていない複数の画素に拡散する。
例えば、誤差拡散重みマトリクスが図９に示すように設
定されていれば、(i,j+1),(i+1,j-1),(i+1,j),(i+1,j+
1)の各画素へ拡散される誤差「diffused_Error」は、そ
れぞれ、 diffused_Error(i ,j+1)=diffused_Error(i ,j+1)+Error(i,j)×1/4 diffused_Error(i+1,j-1)=diffused_Error(i+1,j-1)+Error(i,j)×1/4 diffused_Error(i+1,j )=diffused_Error(i+1,j )+Error(i,j)×1/4 diffused_Error(i+1,j+1)=diffused_Error(i+1,j+1)+Error(i,j)×1/4 のようにして演算される。以上の加算処理により注目画
素Ｐ(i,j)の２値化に伴う誤差拡散が終了する。

【００３７】拡散された誤差成分は、拡散誤差記憶部４
内の所定の記憶場所に各画素ごとに記憶される。こうし
て注目画素Ｐ(i,j) に関する２値化処理が終了すると、
次には、「ｊ」の値を「１」だけ増やして右隣りの画素
を注目画素と設定し、そして同様の２値化処理及び誤差
拡散処理を繰り返す。この繰り返しにより、入力画像デ
ータの１行分の２値化処理が終了すると、次には、
「ｊ」の値をゼロに戻し、「ｉ」の値を「１」だけ増や
すことで、次の行の左端画素に注目画素を移し、同様の
２値化処理を繰り返す。この繰り返しにより、入力画像
データの１画面分の２値化処理が行われる。

【００３８】本実施形態では、以上のように、量子化誤
差の演算において、ドットＯＮの場合の評価値「on_val
ue(Data)」を、多階調画像データの階調値「Data」が小
さいほど評価値「on_value(Data)」が大きくなるよう
に、決めている。これにより、個々のインクドットが孤
立している低濃度領域や、隣接するインクドットが極め
て接近している又は重畳している高濃度領域のように、
インクドットの密度が異なる様々な濃度領域において、
誤差拡散法における量子化誤差を入力画像データの階調
値に応じた最適値に制御できる。例えば、階調値が小さ
くなるほど、ドットＯＮのときの量子化誤差が増大して
別のドットＯＮが生じ難くなるため、低濃度領域では、
きめ細かな階調の変化つまり滑らかに連続的な階調特性
が得られる。誤差拡散処理の前にガンマ補正を行う場合
であっても、低濃度領域の階調特性が滑らかに連続的に
なるため疑似輪郭の発生が防止される。さらに、誤差拡
散法において評価値を変化させることは、比較的に簡単
な構成で実現でき、その処理速度も高い。

【００３９】上記実施形態では、ドットＯＮのときの評
価値「on_value(Data)」を、図２の直線Ａ又は曲線Ｂに
沿って変化させたが、これに代えて、その評価値「on_v
alue(Data)」を、図３に示す曲線Ｃのように、ガンマ特
性曲線（図１のＹ＝ｆ(Data)）を補正するための補正曲
線（Ｙ＝ｇ(Data)）に沿って変化させることもできる。
評価値の変化形態をこのように設定すれば、誤差拡散法
による２値化処理を行うと必然的にガンマ補正が実行さ
れることになるので、従来行っていた、ガンマ補正を省
略することができる。

【００４０】上記実施形態では、誤差拡散プロセスで用
いられる誤差拡散重みマトリクスとして、図９に示すよ
うな重みの合計値が「４」のマトリクスを用いたが、こ
れに代えて、図１０に示すような重みの合計値が「１
６」のマトリクスを用いることもできる。図１０のマト
リクスを用いる場合は、注目画素の量子化誤差「Error
(i,j)」は近傍の未だ２値化されていない１０個の画素
(i,j+1),(i,j+2),(i+1,j-2),(i+1,j1),(i+1,j),(i+1,j+
1),(i+1,j+2),(i+2,j-1),(i+2,j),(i+2,j+1)へ拡散され
る。それらの画素への拡散誤差は、 diffused_Error(i ,j+1)=diffused_Error(i ,j+1)+Error(i,j)×3/16 diffused_Error(i+1,j )=diffused_Error(i+1,j )+Error(i,j)×3/16 diffused_Error(i+1,j-1)=diffused_Error(i+1,j-1)+Error(i,j)×2/16 diffused_Error(i+1,j+1)=diffused_Error(i+1,j+1)+Error(i,j)×2/16 diffused_Error(i ,j+2)=diffused_Error(i ,j+2)+Error(i,j)×1/16 diffused_Error(i+1,j-2)=diffused_Error(i+1,j-2)+Error(i,j)×1/16 diffused_Error(i+1,j+2)=diffused_Error(i+1,j+2)+Error(i,j)×1/16 diffused_Error(i+2,j-1)=diffused_Error(i+2,j-1)+Error(i,j)×1/16 diffused_Error(i+2,j )=diffused_Error(i+2,j )+Error(i,j)×1/16 diffused_Error(i+2,j+1)=diffused_Error(i+2,j+1)+Error(i,j)×1/16 である。

【００４１】さて、次に、本発明の第２の実施形態を説
明する。この実施形態は、本発明の原理に特開平７−１
１１５９１号に記載された誤差拡散法における閾値の制
御技術を応用したものである。

【００４２】まず、特開平７−１１１５９１号の技術を
簡単に説明する。前述の実施形態では、誤差拡散法にお
ける閾値として固定値を用いている。例えば、２５６階
調データに対して閾値が「１２７」というようにであ
る。こような固定的な閾値を用いた誤差拡散法では、低
濃度領域と高濃度領域の境界のように階調が急激にステ
ップ的に変化する場所の附近で、「ドット生成の遅れ」
又は「尾引き」と呼ばれる画質劣化の現象が発生する。
この現象が具体的にどのようなものかを図１１〜図１３
を参照して簡単に説明する。

【００４３】図１１は、この現象が生じやすい２５６階
調画像１００の一例を示す。この画像１００は、階調値
「２５２」の高濃度領域１１０の中に、階調値「３」の
低濃度領域１２０が存在し、また、高濃度領域１１０内
に階調値「２３１」の斜線１３０（高濃度領域１１０よ
りやや低濃度）が存在する。図１２は、図１１の画像１
００を理想的方法で２値化した２階調画像を示す。一
方、図１３は、図１１の画像１００を固定的閾値を用い
た誤差拡散法により２値化した結果を示す。

【００４４】図１３の画像では、図１２の理想的画像と
比較して分るように、高濃度領域１１０内の上縁及び左
縁に近い部分でドットＯＦＦの生成が遅れ、また、低濃
度領域１２０内の上縁及び左縁に近い部分ではドットＯ
Ｎの生成が遅れている。さらに、高濃度領域１１０内の
低濃度領域１２０の右下方の部分でドットＯＦＦの生成
が遅れ、それにより直線１３０の一部１３２が消失して
いる。

【００４５】この現象の原因は特開平７−１１１５９１
号に詳しく説明されているが、要するに、前の低濃度領
域又は高濃度領域で蓄積された多量の量子化誤差が後の
異なった濃度の領域へ拡散される結果、その異なった濃
度の領域での２値化結果が前の領域からの多量の誤差に
よって不自然に歪んでしまうからである。

【００４６】この問題を解決するため、特開平７−１１
１５９１号は、誤差拡散法の閾値を、それと比較される
多階調画像データの値に応じて次のように変化させるこ
とを提案している。すなわち、閾値を「thrld」とし、
それと比較される多階調画像データの階調値を「Data」
とし、２階調画像データのドットＯＮ及びドットＯＦＦ
の階調値（２５６階調データでは「０」と「２５５」）
の中間の値を「ｍ」としたとき、 (1)「Data」が低濃度の階調値（つまり「０」の近辺）
の場合には、 Data≦thrld≦(m+Data)/2 (2)「Data」が高濃度の階調値（つまり「２５５」の近
辺）の場合には、 (m+Data)/2≦thrld≦Data の少なくとも一方の条件を満たすように閾値「thrld」
を調整する。

【００４７】本実施形態は、この閾値「thrld」を調整
する技術を、前述の実施形態に組込んだものである。こ
こでは、上記(1)及び(2)の閾値調整条件中の値「m」
が、ドットＯＦＦ時の評価値「off_value(Data)」とドッ
トＯＮ時の評価値「on_value(Data)」との間の中間値と
して定義される。つまり、 m＝（off_value(Data)＋on_value(Data)）/2 である。ここで、通常は、「off_value(Data)」は
「０」であるから中間値「m」は、 m＝on_value(Data)/2 である。また、「on_value(Data)」は前述したように多
階調データ「Data」に応じて変化する。例えば、 on_value(Data)＝255＋(a-1)×(255−Data) のような一次式、あるいは、 on_value(Data)＝255＋(a-1)×(255−Data)(255−Data)
/255 のような２次式などに従って変化する。

【００４８】図１４は、上記一次式を用いて「on_value
(Data)」を変化させる場合の、閾値「thrld」の選択範
囲を示す。ここに、評価倍数「a」は「２」に設定して
ある。また、図１５及びず１６は上記２次式を用いて
「on_value(Data)」を変化させる場合の、閾値「thrl
d」の選択範囲を示す。評価倍数「a」は図１５では
「２」に、図１６では「３」に設定してある。

【００４９】図１４〜図１６において、長点線は「on_v
alue(Data)」を示し、短点線は「ｍ＝on_value(Data)/
2」を示す。また、２本の実線は「Data」と「(m+Data)/
2」をそれぞれ示し、この２本の実線の間のハッチング
で示した領域が、閾値「thrld」の望ましい選択範囲で
ある。

【００５０】閾値「thrld」の具体的な値の選択のし方
には様々なバリエーションがあり得る。すなわち、「Da
ta」の全範囲にわたってハッチングの領域から閾値「th
rld」を選んでもよいし、一部の範囲についてだけハッ
チングの領域から選んでもよい。後者の場合、少なくと
も、「Data」が「０」近辺又は「２５５」近辺にあると
きは、ハッチングの領域から閾値「thrld」を選ぶこと
が望ましい。特に、「Data」が「０」近辺にあるとき
は、ハッチング領域から選ぶべきである。「Data」が中
間的な値であるときは、従来通り例えば「１２７」のよ
うな固定的な閾値「thrld」を用いたとしても、「尾引
き」の問題は実質的に生じないであろう。

【００５１】図１７は、本実施形態の画像処理装置３０
の構成を示す。

【００５２】図１７の構成は、図８に示した構成に閾値
決定部５を加えたものである。閾値決定部５は、注目画
素Ｐ(i,j)の多階調データ「Data(i,j)」に応答して、そ
の注目画素に対する２値化閾値「thrld(i,j)」を上述の
ように選択して２値化部２に渡す。２値化閾値「thrld
(i,j)」を選択する方法としては、例えば、「Data」の
種々の値に対応する「thrld」の値を登録したルックア
ップテーブルを予めメモリ内に置いておき、このルック
アップテーブルから入力データ「Data(i,j)」に対応し
た「thrld(i,j)」を読出す方法などがある。

【００５３】ところで、本発明の原理は、上述したよう
な典型的な誤差拡散法にだけに限らず、誤差拡散法の変
形である平均誤差最小法にも適用できる。典型的な誤差
拡散法は、前述のように、注目画素を２値化した後、こ
れによって生じた量子化誤差を、注目画素の周辺の未だ
２値化していない画素に拡散して加える。一方、平均誤
差最小法は、注目画素の２値化の前に、その周辺の２値
化済み画素で生じた量子化誤差の重み付き平均値を用い
て、注目画素のデータを補正する。補正された注目画素
データと閾値との比較や、評価値を用いた量子化誤差の
計算などの部分は、典型的な誤差拡散法も平均誤差最小
法も同じである。両者は実質的に等価な方法であるとい
える。

【００５４】本発明の原理に従えば、平均誤差最小法を
用いた画像処理装置においても、前述の実施形態と同様
に、ドットＯＮ時の評価値「on_value」及び閾値「thrl
d」が「Data」に応じて変化させられる。その結果、低
濃度領域の階調特性が滑らかで、かつ「ドット生成の遅
れ」や「尾引き」もない２値化画像が得られる。

【００５５】尚、上述した実施形態は、いずれも、専用
のハードウェアによっても、プログラムされたコンピュ
ータによっても実現することができる。後者の場合、そ
のコンピュータプログラムは、半導体メモリやディスク
記憶装置のような固定的にプログラムを担持する媒体に
よってコンピュータに供給されてもよいし、あるいは、
通信ネットワークのような流動的にプログラムを担持す
る媒体によってコンピュータに供給されてもよい。要す
るに、コンピュータによって読取及び理解が可能な形式
でプログラムがコンピュータに提供されさえすれば、い
かなる媒体でも用いることができる。

【００５６】以上、本発明の好適な実施形態を説明した
が、本発明は上記の実施形態のみに限られず、これに変
形、改良、修正を加えた他の種々の形態においても実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像印画システムに固有のガンマ特性の一例を
示すグラフ。

【図２】誤差拡散法を用いた２値化処理における誤差演
算工程で用いられる評価値の変化のさせ方の具体例を示
すグラフ。

【図３】誤差拡散法を用いた２値化処理における誤差演
算工程で用いられる評価値の変化のさせ方の他の具体例
を示すグラフ。

【図４】本発明に係る画像処理方法を用いた画像作成シ
ステムの一実施形態を示すブロック図。

【図５】本発明に係る画像処理装置を組み込んだ画像処
理システムの一例の全体を示す概略図。

【図６】本発明に係る画像処理装置を組み込んだ画像処
理システムの他の一例の全体を示す概略図。

【図７】本発明に係る画像処理装置を組み込んだ画像処
理システムのさらに他の一例の全体を示す概略図。

【図８】本発明に係る画像処理装置の機能構成を示すブ
ロック図。

【図９】誤差拡散法を用いた２値化処理において用いら
れる誤差拡散重みマトリクスの一例を示す図。

【図１０】誤差拡散法を用いた２値化処理において用い
られる誤差拡散重みマトリクスの他の一例を示す図で。

【図１１】「尾引き」現象が生じやすい２５６階調画像
の一例を示す説明図。

【図１２】図１１の画像を理想的な２値化法で２値化し
た結果を示す説明図。

【図１３】図１１の画像を固定的閾値を用いた誤差拡散
法により２値化した結果を示す説明図。

【図１４】第２の実施形態における、「on_value(Dat
a)」と「thrld」の選択範囲の例を示すグラフ。

【図１５】第２の実施形態における、「on_value(Dat
a)」と「thrld」の選択範囲の別の例を示すグラフ。

【図１６】第２の実施形態における、「on_value(Dat
a)」と「thrld」の選択範囲の更に別の例を示すグラ
フ。

【図１７】第２の実施形態における画像処理装置の構成
を示すブロック図。

【符号の説明】

１ データ補正部 ２ ２値化部 ３ 誤差演算／拡散部 ４ 拡散誤差記憶部 ５ 閾値決定部 ３０ 画像処理装置 ＤT 多階調画像データ ＤN ２階調画像データ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多階調画像データを誤差拡散法を用いて
   ２階調画像データに変換する画像処理方法であって、
   （１）注目された画素の多階調画像データに、その注目
   画素近傍の既に２値化された少なくとも１個の画素から
   の拡散誤差を加えて補正データを求め、（２）その補正
   データを閾値と比較して、ドットＯＮ及びドットＯＦＦ
   のいずれか一方を示す２階調画像データに変換し、
   （３）その２階調画像データに対応した評価値と前記補
   正データとの間の差である量子化誤差を演算し、そして
   （４）その量子化誤差を注目画素近傍の未だ２値化され
   ていない複数個の画素に拡散するステップを有する画像
   処理方法において、（５）ドットＯＮを示す２階調画像
   データに対応した第１の評価値を、前記注目画素の多階
   調画像データに応じて変化させるステップを更に有する
   ことを特徴とする画像処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像処理方法において、
   前記注目画素の多階調画像データが低濃度を示すとき
   に、前記第１の評価値が、前記多階調画像データが示し
   得る最高濃度より高い濃度を示す値であることを特徴と
   する画像処理方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の画像処理方法において、
   前記注目画素の多階調画像データの示す濃度がより低い
   ほど、前記第１の評価値がより大きくなることを特徴と
   する画像処理方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の画像処理方法において、
   前記２階調画像データを受けて画像を形成する画像形成
   装置のもつガンマ特性に対応して、前記第１の評価値
   が、変化することを特徴とする画像処理方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の画像処理方法において、
   前記注目画素の多階調画像データの値を「Data」、前記
   画像形成装置のガンマ特性関数の逆関数であるガンマ補
   正関数を「ｇ(Data)」、前記第１の評価値を「on_value
   (Data)」で表すとき、 on_value(Data)＝Ａ×｛Data／ｇ(Data)｝ ここに、「Ａ」は多階調画像データがとり得る最高濃度
   の階調値、であることを特徴とする画像処理方法。
6. 【請求項６】 請求項１記載の画像処理方法において、
   （６）前記注目画素の多階調画像データに応じて、前記
   閾値を変化させるステップを更に有することを特徴とす
   る画像処理方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の画像処理方法において、
   前記閾値を「thrld」、前記注目画素の多階調画像デー
   タの値を「Data」、前記第１の評価値を「on_value(Dat
   a)」、ドットＯＦＦを示す２階調データに対応する第２
   の評価値を「off_value(Data)」と表すとき、次の２つ
   の条件(a)、(b) (a)「Data」が低濃度の階調値の場合には、Data≦thrld
   ≦(m+Data)/2 (b)「Data」が高濃度の階調値の場合には、(m+Data)/2
   ≦thrld≦Data ここに、m＝（off_value(Data)＋on_value(Data)）/2で
   ある、の少なくとも一方の条件を満たすように閾値「th
   rld」が変化することを特徴とする画像処理方法。
8. 【請求項８】 多階調画像データを誤差拡散法を用いて
   ２階調画像データに変換する画像処理装置において、 注目された画素の多階調画像データに、その注目画素近
   傍の既に２値化された少なくとも１個の画素からの拡散
   誤差を加えて補正データを求めるデータ補正部と、 その補正データを閾値と比較して、ドットＯＮ及びドッ
   トＯＦＦのいずれか一方を示す２階調値画像データに変
   換する２値化部と、 その２階調画像データに対応した評価値と前記補正デー
   タとの間の差である量子化誤差を演算し、この量子化誤
   差を注目画素近傍の未だ２値化されていない複数個の画
   素に拡散する誤差演算／拡散部とを備え、 前記誤差演算／拡散部が、ドットＯＮを示す２階調画像
   データに対応した第１の評価値を、前記注目画素の多階
   調画像データの値に応じて変化させることを特徴とする
   画像処理装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の画像処理装置において、
   前記誤差演算／拡散部が、前記注目画素の多階調画像デ
   ータが低濃度を示すときに、前記第１の評価値を、前記
   多階調画像データが示し得る最高濃度より高い濃度に設
   定することを特徴とする画像処理装置。
10. 【請求項１０】 請求項８記載の画像処理装置におい
    て、前記誤差演算／拡散部が、前記注目画素の多階調画
    像データの示す濃度がより低いほど、前記第１の評価値
    をより大きく設定することを特徴とする画像処理方法。
11. 【請求項１１】 請求項８記載の画像処理装置におい
    て、前記誤差演算／拡散部が、前記２階調画像データを
    受けて画像を形成する画像形成装置のもつガンマ特性に
    対応させて、前記第１の評価値を変化させることを特徴
    とする画像処理装置。
12. 【請求項１２】 請求項８記載の画像処理装置におい
    て、 前記注目画素の多階調画像データに応じて前記閾値が変
    化するように、前記閾値を決定する閾値決定部を更に備
    えることを特徴とする画像処理装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の画像処理装置におい
    て、前記閾値を「thrld」、前記注目画素の多階調画像
    データの値を「Data」、前記第１の評価値を「on_value
    (Data)」、ドットＯＦＦを示す２階調データに対応する
    第２の評価値を「off_value(Data)」と表すとき、 閾値決定部が、次の２つの条件(a)、(b) (a)「Data」が低濃度の階調値の場合には、Data≦thrld
    ≦(m+Data)/2 (b)「Data」が高濃度の階調値の場合には、(m+Data)/2
    ≦thrld≦Data ここに、m＝（off_value(Data)＋on_value(Data)）/2で
    ある、の少なくとも一方の条件を満たすように、前記閾
    値「thrld」を変化させることを特徴とする画像処理装
    置。
14. 【請求項１４】 多階調画像データを誤差拡散法を用い
    て２階調画像データに変換する画像処理方法をコンピュ
    ータに実行させるためのコンピュータプログラムをコン
    ピュータに提供するためのプログラム媒体において、
    （１）注目された画素の多階調画像データに、その注目
    画素近傍の既に２値化された少なくとも１個の画素から
    の拡散誤差を加えて補正データを求めするステップと、
    （２）その補正データを閾値と比較して、ドットＯＮ及
    びドットＯＦＦのいずれか一方を示す２階調画像データ
    に変換するステップと、（３）その２階調画像データに
    対応した評価値と前記補正データとの間の差である量子
    化誤差を演算するステップと、（４）その量子化誤差を
    注目画素近傍の未だ２値化されていない複数個の画素に
    拡散するステップと、（５）ドットＯＮを示す２階調画
    像データに対応した第１の評価値を、前記注目画素の多
    階調画像データに応じて変化させるステップとをコンピ
    ュータに実行させるためのプログラムをコンピュータが
    読取及び理解可能な形で担持したことを特徴とするプロ
    グラム媒体。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載のプログラム媒体にお
    いて、（６）前記注目画素の多階調画像データに応じ
    て、前記閾値を変化させるステップをコンピュータに実
    行させるためのプログラムを更に担持したことを特徴と
    するプログラム媒体。