JPH0998290A

JPH0998290A - 画像記録装置及び画像記録方法

Info

Publication number: JPH0998290A
Application number: JP7252791A
Authority: JP
Inventors: Susumu Sugiura; 杉浦　　進
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】中間記録濃度付近で擬似輪郭が生じ、復元画
像の粒状性が増大して画像全体ががさつく。【解決手段】誤差拡散データを生成し、原画像データ
とこの誤差拡散データとを加算する。一方、誤差拡散に
ついてのマトリクスをもとに所定のノイズを生成し、原
画像データの濃度について求めた分散値をもとに、原画
像データの濃度範囲の内、特定範囲を最適ノイズ加算範
囲として、この特定範囲において、上記の加算にて得ら
れた画像データにノイズを付加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、インクジ
ェット記録、サーマル／サーマル転写／昇華型熱転写記
録、レーザ記録、強誘電体表示記録を行なう画像記録装
置及び画像記録方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より画像記録方法として、例えば、
Katoh, Y.Arai, Y.Yasudaによる「多値誤差拡散法」(Na
tional Conference of Communication, Department in
Showa53 Year, Society of Electronic Communication
in Japan (1973), pp 504 (Japanese))では、１つの固
定しきい値を設ける従来の誤差拡散法に対して、複数の
しきい値を設ける誤差拡散方法を実現している。例え
ば、画像データの範囲が０〜２５５であるとすると、従
来は１２８をしきい値として誤差拡散し、２値データを
得ているが、Katoh, Y.Arai, Y.Yasudaによる「多値誤
差拡散法」では、２種のインク濃度で濃淡記録する場
合、しきい値として８５，１７５を設定し、２種類の記
録濃度で３値化したデータを得るようにしている。

【０００３】また従来、例えば、H. Ochiによる「階層
構造を有する高品質多値誤差拡散法」(140th Research
Meeting for Image Processing and Communication, So
ciety of Image Electronics in Japan (1994), pp 17-
20 (Japanese))では、最初にしきい値１７０にて濃度１
の２値化画像データを得、次に、原画データと濃度１で
２値化された画像データの差分を計算して、８５のしき
い値に相当する薄い濃度（濃度２）で再度、誤差拡散を
行なう。そして、出力画像を濃度１と濃度２のデータで
３値化表現する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の誤差拡散法、例えば、Katohの方法では、中間記録
濃度付近で擬似輪郭を生じ、また、Ochiの方法では、Ka
tohにおける擬似輪郭は解消するが、復元画像の粒状性
が増大し画像全体ががさつく、という問題がある。

【０００５】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、擬似輪郭、粒状性を減
少し、従来技術の有する欠点をなくした画像記録装置及
び画像記録方法を提供することである。

【０００６】

【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、複数の記録濃度にて画像の可視記録を行
なう画像記録装置において、所定のマトリクスより誤差
拡散データを生成する手段と、原画像データと前記誤差
拡散データとを加算する手段と、誤差拡散についてのマ
トリクスをもとに所定のノイズを生成する手段と、前記
加算にて得られた画像データの値が所定範囲にあるか否
かを判定する手段と、前記画像データが所定範囲にある
場合、前記原画像データの示す濃度範囲の中間濃度近傍
にて該画像データに前記ノイズを付加する手段とを備
え、前記ノイズを付加された原画像データが誤差拡散法
にて２値中間調表現される。

【０００７】また、他の発明は、複数の記録濃度にて画
像の可視記録を行なう画像記録装置において、所定のマ
トリクスより誤差拡散データを生成する手段と、原画像
データと前記誤差拡散データとを加算する手段と、誤差
拡散についてのマトリクスをもとに所定のノイズを生成
する手段と、前記原画像データの濃度についての分散値
を求める手段と、前記分散値をもとに、前記原画像デー
タの濃度範囲の内、特定範囲を決定する手段と、前記特
定範囲において前記加算にて得られた画像データに前記
ノイズを付加する手段とを備え、前記ノイズを付加され
た原画像データが誤差拡散法にて２値中間調表現され
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係る実施の形態を詳細に説明する。＜概要説明＞近年のインクジェットプリンタにおける技
術の進展には重要なものがあり、これらのプリンタは、
今や事務所や家庭において広く受け入れられつつある。
このように受け入れられるための重要な要素の１つとし
て高画質の達成があげられる。このインクジェットプリ
ンタにおいて画質の向上を行なうには２つの方法があ
る。その１つは、インクジェットヘッドの解像度を上げ
ることであり、２つ目は、多濃度インクを用いた多値誤
差拡散法を開発することである。そこで、上記の２番目
の処理を実現すべく、新規に得られた方法を利用して中
間調処理の改善を行なう。

【０００９】従来の多値誤差拡散法では、原画像の濃度
が多濃度インクに近い場所で輪郭が発生する。これは、
これらの場所では誤差が生じないからである。そこで、
この輪郭発生の理由を説明するために従来の方法を解析
し、それをもとに新たに改善された誤差拡散法を提供す
る。ここでは、本願発明の実験的な確認のためシルバー
ハイドライドプリンタを用いて、この新規な技術をもと
にプリンタのシュミレーションを行なう。また、ここで
は、新規な方法による画質を従来の方法によるものと比
較して、その違いを明確にする。＜基本事項の説明＞プリンタの仕様を決めるには、人間
の視覚システムの機能を知ることが非常に重要である。
Roetlingによれば、通常の視覚を有する人間が識別でき
るレベル数は、以下の式（１）にて表わすことができ
る。

【００１０】

【数１】

【００１１】Ｌ＝１０１０（Exp[-0.138(5ω)](1-Exp[-0.1(5ω)]))＋１（１）ここで、Ｌは識別可能なレベル数、ωは空間周波数（サ
イクル／ｍｍ）である。多値誤差拡散法による中間調処
理を用いたプリンタにて得られる階調数は、式（２）に
て与えられる。

【００１２】

【数２】

【００１３】ここで、Ｎは得られる階調数、ｎはプリン
タの主中間調レベルの数、ωは空間周波数（サイクル／
ｍｍ）、Ｒｅｓはプリンタの解像度（ドット／ｍｍ）で
ある。

【００１４】本発明の目的の１つは、人間の視覚システ
ムの機能に近づくことであり、これは、上記の式（２）
にて得られる階調数Ｎが、式（１）における識別可能な
レベル数Ｌに近づくことを意味する。式（２）から、そ
こには２つの潜在的なパラメータが存在することが分か
る。その１つは解像度Ｒｅｓであり、他の１つは中間調
レベルｎの数である。最初のパラメータを可変とするた
めには、新規なインクジェットヘッドの開発が必要であ
る。そこで、このような性能を有するインクジェットプ
リンタの開発は容易であるとの理由から、中間調レベル
の数を可変にする方法を採用した。＜従来の多値誤差拡散法の解析＞１９７３年、S. Katoh
らは、多値誤差拡散法についての研究発表を行なっ
た。この研究における基本的な概念は、多濃度インクに
対する入力データの濃度をもとに、誤差拡散法のしきい
値レベルを変えることにある。この提案は、インクジェ
ットプリンタにて実現するのは容易であるが、輪郭を生
じてしまうという欠点がある。この輪郭は、中間調レベ
ルが、インク表現が可能な濃度に近い画像位置において
相当な発生が見られる。画像の他の位置において、この
方法は卓越した品質を呈する。ここでは、この方法を
“ＭＥ２”と呼ぶ。

【００１５】また、近年、H. Ochiがこの問題に注目
し、階層構造を有する誤差拡散法を繰返し用いることで
Katohによる方法の改善を行ない、上記の輪郭の発生を
軽減しようとした。Ochiの方法では、多濃度レベルがＮ
（ここで、Ｎは２のｍ乗である）であれば、上記の繰返
しは、ｍ＋１回行なわれる。しかし、この方法にて輪郭
の発生を軽減することができたとしても、単一の濃度領
域における分散が増大する。なお、ここでは、このOchi
の方法を“ＭＥ３”と呼ぶ。＜多値誤差拡散における輪郭及び分散の解析＞簡単のた
め、印刷ドットが重複しない理想的なプリンタを想定す
る。そして、中間調画像における画素を考慮し、予測さ
れる中間調の値と、変化あるいは分散との関係を調べ
る。中間調は階調再現を決定づけ、分散は輪郭の程度を
示す。上記の予測値は、中間調画像データにより算定で
きる。上記の変化あるいは分散は、偏差値（標準分散）
により見積ることができる。ここでは、２つの理想的な
プリンタに対する平均値及び標準分散を比較する。第１
のプリンタは、標準化された濃度スケール上において、
０，0.5，１の３レベルにてドットを生成するプリンタ
である。２番目のプリンタは、上記と同様のスケールに
おいて、０あるいは１の濃度レベルのドットを生成す
る、通常の２値プリンタである。

【００１６】そこで、任意の中間調画像データをｇiと
表現し、その画像データの平均値をｇ1とすると、予測
値はＥ（ｇi）＝ｇ1と表現できる。中間調レベルの全標
準化範囲が０≦ｇi≦１の場合、標準分散は、次のよう
に表現できる。

【００１７】

【数３】

【００１８】３つのレベルに中間調処理された画像の場
合、ｇiは、以下のＰiにて置き換えることができる。こ
こでＰiは、Ｐi＝｛０，0.5，１｝である。

【００１９】まず、階調の範囲の内、前半の階調範囲に
ついて考える。０≦ｇi≦0.5に対して、式（３）を式
（４）に変形できる。

【００２０】

【数４】

【００２１】次に、階調の範囲の内、後半の階調範囲に
ついて考える。0.5≦ｇi≦1.0に対して、Ｅ（ｇi）は、

【００２２】

【数９】

【００２３】にて表わされる。また、0.5≦ｇi≦1.0の
範囲において、標準分散は、次のように表現できる。

【００２４】

【数５】

【００２５】一方、この後半の階調範囲では、

【００２６】

【数６】

【００２７】となる。これらの式（５），（６）から、

【００２８】

【数７】

【００２９】が成立する。

【００３０】これら画像データの平均値及び標準分散の
関係は、３レベルの中間調処理に基づくものである。す
なわち、Ｐiは０，0.5，１の３種類のデータをとる。黒
白の２レベルの中間調処理では、その関係は以下のよう
になる。

【００３１】

【数８】

【００３２】図１は、上記の式（４），（７），（８）
に基づく関係を示し、横軸は８ビットの入力中間調レベ
ルをまた、縦軸は分散を示す。同図から、どのような
理由で、多値誤差拡散にて中間調処理された画像に輪郭
が生じるかが容易に理解できる。インクによる濃度表現
が可能な中間調レベルでは、標準分散はゼロである。イ
ンク表現可能な２つの濃度間では、標準分散は、ゼロか
らその範囲の中央部において最大となるように単調に増
加し、次に、ゼロに向って単調に減少していく。また、
階調レベルの中間部分にて標準分散がゼロになる動作
は、従来の多値誤差拡散法にて生成される画像にて見る
ことができる、輪郭現象の原因となるものである。本発
明は、標準分散を平滑化して、階調レベルの中間部分に
て標準分散がゼロにならないようにするものである。＜従来の多値誤差拡散法における画素分散の計測＞印刷
ドット間に重複がない条件において、本願出願人は、従
来の誤差拡散法及び多値誤差拡散法にて得られた分散及
び直線性を計測した。図２は、３つの誤差拡散法に対す
る分散及び階調再生の直線性を比較した結果を示す。同
図において、・ＥＲＤ＿Ｌｉｎ及びＥＲＤ＿Ｄｅｖは、従来の２階調
誤差拡散法における直線性及び分散の両方の特性を示
し、・ＭＥ２＿Ｌｉｎ及びＭＥ２＿Ｄｅｖは、Katohによる
多値誤差拡散法の特性を示し、・ＭＥ３＿Ｌｉｎ及びＭＥ３＿Ｄｅｖは、Ochiによる多
値誤差拡散法の特性を示す。

【００３３】分散に関して、図２から、Katoh，Ochiに
よる多値誤差拡散法は、従来の２値の誤差拡散法よりも
良好であることが分かる。そこで、これらの多値誤差拡
散法を比較した場合、分散の一様性及び階調再生の直線
性において、ＭＥ２(Katohの方法）がＭＥ３(Ochiの方
法）よりも優れている。しかし、これら両方の方法にて
印刷された画像を視覚的に比較した場合、ＭＥ３がＭＥ
２よりも輪郭が少ないことに気がつく。

【００３４】上記の両方法には利点もあれば欠点もある
ので、本願出願人は、分散、直線性、及び輪郭を考慮に
入れた新しい多値誤差拡散法の開発を試みた。＜本発明に係る多値誤差拡散法＞図３は、本発明に係る
新規な多値誤差拡散法の概念図である。同図において、
曲線群は、以下のデータを示している。

【００３５】１．従来の誤差拡散法による分散特性曲線２．上記の式（４），（７）に基づく多値誤差拡散法に
よる分散３．所望の分散特性曲線曲線３の特性が実現できれば、得られる画像は、分散及
び直線性の両方において非常に高い品質のものになる。
そこで、この特性曲線を実現する目的で、中間濃度のイ
ンクにて印刷された濃度周囲での分散を増加させるため
にノイズを付加し、標準分散がゼロとなるのを避ける。
ここで付加されたノイズは、低階調部の曲がり点（図３
のＴ１）から中間の濃度点Ｔmにて増加し、次に、この
中間の濃度点Ｔmから高階調部の曲り点Ｔ２にかけての
部分にて減少する。

【００３６】図４は、低階調部の曲がり点から高階調部
の曲り点の範囲において、どのようにノイズが付加され
るかを示す図である。同図において、低階調部での曲が
り点がｔｈ‐ｍ、高階調部での曲り点がｔｈ＋ｍであ
る。ここで、ｔｈは第２のインクにて印刷された濃度Ｔ
ｍであり、ｍはノイズの大きさを決めるパラメータであ
る。ｍの値は、実験的に決める。また、ラベルｅｘｙ
は、（ｘ，ｙ）に位置する入力画像データを示し、Ｐｘ
ｙは、この点と同一な点における出力画像データを示
す。

【００３７】図５は、本発明に係る新規な多値誤差拡散
法を実現する装置の構成を示すブロック図である。同図
において、ノイズは、以下に説明する４×４のディザマ
トリクス５１を使って付加される。原画像と処理後の画
像との間の濃度を保存するために、本誤差拡散法は、４
×４ブロック内において適用される。また、誤差拡散マ
トリクス５２の大きさは、従来のものより小さい。これ
は、誤差拡散マトリクス５２が、例えば、３×５のよう
な大きさであれば、付加されるノイズが平均化され、輪
郭の減少が行なわれないことになるからである。

【００３８】ノイズは原画像に付加され、次に、その画
像は、Katohの方法（ＭＥ２）を使用して処理される。
ここでは、入力の値に応じて３つの分岐が行なわれる。
すなわち、ｅｘｙが（ｔｈ＋ｍ）より大きかったり、あ
るいは（ｔｈ‐ｍ）より小さい場合、または、出力デー
タがｅｘｙのまま（Ｐｘｙ＝ｅｘｙ）の場合である。つ
まり、これらの場合は、何の補償も発生しない。しか
し、（ｔｈ‐ｍ）＜ｅｘｙ＜（ｔｈ＋ｍ）の場合には入
力値にノイズが付加され、（ｅｘｙ＋ノイズ）が出力さ
れる。この場合の補償は、群ディザノイズからなる。

【００３９】図５から分かるように、従来技術を使用す
ることにより、様々な工程のハードウエア実行手段（誤
差拡散、ディザ処理、条件付き分岐）を容易に実行でき
る。

【００４０】図６は、ノイズの大きさのパラメータｍに
依存する分散及び直線性に対する特性曲線の変化を示す
図である。これは、本発明に係る新規の多値誤差拡散法
に基づくものである。同図において、３６＿Ｄｅｖは、
ｍ＝３６に対する分散の特性曲線を示し、同様に４０＿
Ｌｉｎは、ｍ＝４０に対する直線性の特性を示してい
る。パラメータｍを３２から４２に可変することで、分
散が計測でき、また、最適な値としてｍ＝３８を選択で
きる。これは、この値にて最も一様な分散が生成できる
からである。なお、ここでは、この新規な方法を“ＭＥ
４”と呼ぶ。＜画質の比較＞本発明において画質を評価するために使
用したテストチャートは、２つのパッチチャートと１つ
の絵写真からなる。すなわち、１．１６のパッチ２．連続した階調スケール３．日本語文字と２つの写真を有する「庭」の絵である。そして、従来の誤差拡散法（ＥＲＤ）、Katoh
の方法（ＭＥ２）、Ochiの方法（ＭＥ３）、そして、ｍ
＝３８（ＭＥ４）に基づく新規な方法による処理を行な
い、シュミレーションサンプルを得た。このシュミレー
ションには、シルバーハイドライド連続階調プリンタを
使用した。得られた分散や階調再生曲線を図７に示す。
直線性や分散という観点からは、OchiのＭＥ３や本発明
に係るＭＥ４が明らかに優秀である。さらに、輪郭に関
しては、ＭＥ４がOchiのものより良好であった。そし
て、視覚による判定は、この新規な方法にて得られたサ
ンプルが最高であることが確認できた。

【００４１】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、多値誤差拡散法における擬似輪郭の発生原因を画像
の分散から推定し、画像分散値特性からノイズを加算す
る範囲を推定してノイズ加算をすることで、簡単なハー
ドウエア構成にて、画像の擬似輪郭を防止するととも
に、画像の平均的分散値を削減でき、結果的に画像の粒
状性を減らして画質を向上できる。

【００４２】また、本発明は、ホストコンピュータ、イ
ンタフェース、プリンタ等の複数の機器から構成される
システムに適用しても、複写機等の１つの機器からなる
装置に適用しても良い。また、本発明はシステム或は装
置にプログラムを供給することによって実施される場合
にも適用できることは言うまでもない。この場合、本発
明に係るプログラムを格納した記憶媒体が本発明を構成
することになる。そして、該記憶媒体からそのプログラ
ムをシステム或は装置に読み出すことによって、そのシ
ステム或は装置が、予め定められた仕方で動作する。

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
原画像データの示す濃度範囲の中間濃度付近にノイズ加
算することで、画像の擬似輪郭の防止、画像の粒状性の
軽減による画質向上ができる。

【００４３】また、他の発明によれば、誤差拡散法にお
ける擬似輪郭の発生原因を画像の分散から推定し、画像
分散値特性からノイズを加算する範囲を推定してノイズ
加算をすることで、画像の擬似輪郭を防止し、画像の平
均的分散値を削減して、画像の粒状性を減らした画質の
向上ができる。

【００４４】

【図面の簡単な説明】

【図１】理論的な分散の特性曲線を示す図である。

【図２】３つの誤差拡散法に対する分散及び階調再生の
直線性を比較した結果を示す図である。

【図３】本発明に係る新規の多値誤差拡散法の概念図で
ある。

【図４】ノイズが付加される様子を示す図である。

【図５】新規な多値誤差拡散法を実現する装置の構成を
示すブロック図である。

【図６】大きさのパラメータｍに依存する分散及び直線
性に対する特性曲線の変化を示す図である。

【図７】得られた分散や階調再生曲線を示す図である。

【符号の説明】

５１ディザマトリクス５２誤差拡散マトリクス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の記録濃度にて画像の可視記録を行
なう画像記録装置において、所定のマトリクスより誤差拡散データを生成する手段
と、原画像データと前記誤差拡散データとを加算する手段
と、誤差拡散についてのマトリクスをもとに所定のノイズを
生成する手段と、前記加算にて得られた画像データの値が所定範囲にある
か否かを判定する手段と、前記画像データが所定範囲にある場合、前記原画像デー
タの示す濃度範囲の中間濃度近傍にて該画像データに前
記ノイズを付加する手段とを備え、前記ノイズを付加された原画像データが誤差拡散法にて
２値中間調表現されることを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】複数の記録濃度にて画像の可視記録を行
なう画像記録装置において、所定のマトリクスより誤差拡散データを生成する手段
と、原画像データと前記誤差拡散データとを加算する手段
と、誤差拡散についてのマトリクスをもとに所定のノイズを
生成する手段と、前記原画像データの濃度についての分散値を求める手段
と、前記分散値をもとに、前記原画像データの濃度範囲の
内、特定範囲を決定する手段と、前記特定範囲において前記加算にて得られた画像データ
に前記ノイズを付加する手段とを備え、前記ノイズを付加された原画像データが誤差拡散法にて
２値中間調表現されることを特徴とする画像記録装置。
【請求項３】前記誤差拡散データを生成するためのマ
トリクスのサイズは、２次元ノイズマトリクスのサイズ
よりも小さいことを特徴とする請求項１あるいは請求項
２に記載の画像記録装置。
【請求項４】複数の記録濃度にて画像の可視記録を行
なう画像記録方法において、所定のマトリクスより誤差拡散データを生成する工程
と、原画像データと前記誤差拡散データとを加算する工程
と、誤差拡散についてのマトリクスをもとに所定のノイズを
生成する工程と、前記加算にて得られた画像データの値が所定範囲にある
か否かを判定する工程と、前記画像データが所定範囲にある場合、前記原画像デー
タの示す濃度範囲の中間濃度近傍にて該画像データに前
記ノイズを付加する工程とを備え、前記ノイズを付加された原画像データが誤差拡散法にて
２値中間調表現されることを特徴とする画像記録方法。
【請求項５】複数の記録濃度にて画像の可視記録を行
なう画像記録方法において、所定のマトリクスより誤差拡散データを生成する工程
と、原画像データと前記誤差拡散データとを加算する工程
と、誤差拡散についてのマトリクスをもとに所定のノイズを
生成する工程と、前記原画像データの濃度についての分散値を求める工程
と、前記分散値をもとに、前記原画像データの濃度範囲の
内、特定範囲を決定する工程と、前記特定範囲において前記加算にて得られた画像データ
に前記ノイズを付加する工程とを備え、前記ノイズを付加された原画像データが誤差拡散法にて
２値中間調表現されることを特徴とする画像記録方法。
【請求項６】前記誤差拡散データを生成するためのマ
トリクスのサイズは、２次元ノイズマトリクスのサイズ
よりも小さいことを特徴とする請求項４あるいは請求項
５に記載の画像記録方法。