JPH11155064A - 画像処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高解像度での出力が可能な出力装置が低容量
のバッファメモリしか備えていない場合であっても、少
ない処理でハイライト部での粒状性を大幅に改善できる
画像処理方法及び装置の提供。 【解決手段】 例えば６００ｄｐｉの低解像度の多値画
像データを入力し、出力ガンマ補正部では、低濃度部の
濃度が高くなる様に濃度特性を変換する。特性の変換さ
れたデータは６００ｄｐｉの単位で誤差拡散処理回路３
０２〜３０５で２値化される。ドット補間部１００３で
は６００ｄｐｉの２値画像データを１２００ｄｐｉの２
値画像データに変換し、出力エンジン１００４は１２０
０ｄｐｉの解像度で画像を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像処理方法及び装
置に関し、特に、入力多値画像データを２値画像データ
に２値化処理する画像処理方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】１画素ドットのオン／オフの２値しか表
現できない画像出力装置で、連続階調を表現するための
擬似中間調処理方式の一つとして誤差拡散法がある。誤
差拡散法は、例えば多値の入力データに対して２値の出
力しかできない場合、そこで発生する量子化誤差を所定
の重み付けをして周辺画素の多値の入力データに拡散し
て加算させるものである。この誤差拡散法は階調性と解
像性に優れ、擬似中間調処理方式の中で最も多く用いら
れている手法である。

【０００３】しかしながら、誤差拡散法はディザ法等に
比べて処理の負荷が高く、ソフト処理を行う際には処理
する画素数が増大するほど、演算に時間がかかってしま
う。

【０００４】図２に画像処理システムの概略構成図を示
す。

【０００５】図２の画像処理部は誤差拡散法による２値
化処理部を含む。図２の画像処理システムで、画像入力
部２０１はスキャナ、又はホストにより構成される。画
像入力部２０１より、１画素多値レベルの多値画像デー
タが画像処理部２０２に入力される。画像処理部２０２
では、画像出力部２０３が出力可能なレベルの画像デー
タに変換されて入力される。もし画像出力部２０３が２
値しか出力できないときには、画像処理部２０２で誤差
拡散法による２値化処理を行って２値データとして画像
出力部２０３に渡される。画像出力部２０３は１画素に
つきドットのオン／オフにより画像を形成する例えばイ
ンクジェットプリンタにより構成される。

【０００６】図２の画像処理部２０２の詳細な構成を図
３に示す。解像度変換部３０１では画像入力部より入力
された画像データを、画像出力装置の解像度に合わせる
ために、解像度の変換を行う。例えば入力画像データの
解像度が主走査、副走査共に６００ｄｐｉで、出力装置
の解像度が主走査、副走査共に１２００ｄｐｉであった
ときには、、２×２＝４倍に解像度変換を行う。従って
図３中の以降の処理はすべて１２００ｄｐｉでの処理と
なる。加算器３０２では、解像度変換部３０１からのデ
ータに対して、誤差メモリ３０３に格納されている既に
処理された画素で発生した、量子化誤差が加算される。
比較器３０５では加算器３０２で誤差が加算された後の
データ（Ｄとする）と、あらかじめ設定されたしきい値
との間の比較を行い、その結果から画像出力部２０３に
対して出力（Ｐとする）を行う。画像入力部２０１より
入力されてくる画像データが８ビットであり、画像出力
部２０３は２値（０と２５５）の出力しか行えないとき
には、しきい値を１２８として、以下のように出力を行
う。

【０００７】 Ｄ≦１２８ ならば Ｐ＝０ Ｄ＞１２８ ならば Ｐ＝２５５

【０００８】減算器３０４では、比較器３０５に入力さ
れる加算器３０３で誤差が加算された後のデータＤと、
画像出力部２０３で出力を行う出力値Ｐとの差分を演算
する。この値が量子化誤差に相当する。誤差メモリ３０
３は、発生した量子化誤差を周囲の画素に所定の割合で
配分するためのラインメモリである。例えば図４に示す
ような比率で周囲の画素に発生した量子化誤差を配分す
る場合は、誤差メモリとして２ライン分のメモリを持
つ。

【０００９】図５に画像出力部２０３の詳細な構成を示
す。画像処理部２０２から送られてきた誤差拡散処理後
のデータはバッファメモリコントローラ７０１を経由し
てバッファメモリ７０２に書き込まれ、出力エンジン７
０３の出力タイミングに合わせて読み出される。

【００１０】上記のような構成により、誤差拡散法を用
いることで擬似的に中間調が表現できるため、階調性に
優れた高画質の画像出力が可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の技術には、次のような問題点がある。

【００１２】誤差拡散法により２値化した後のビットマ
ップデータを画像出力部に転送したとき、画像出力部で
は出力エンジンのタイミングに合わせるため、図５に示
したように何らかのバッファメモリが必要となってく
る。このとき画像出力部の解像度が高くなるほど大容量
のバッファメモリを必要とするが、その分コストが高く
なってしまう。

【００１３】今、仮定として、画像出力部の解像度が１
２００ｄｐｉであったとする。もしもシステム全体のコ
ストバランスから鑑みて、バッファメモリに対してのコ
スト削減が必要であり、１２００ｄｐｉの１画素に対し
て、０．２５ビットしか割り当てられなかったものとす
る。すると１２００ｄｐｉの２値を表現するのに必要な
１ビットが割り当てられていないことから、１２００ｄ
ｐｉのビットマップを持つことはできず、６００ｄｐｉ
の２値しか表現できなくなる。ここで簡単に図を使って
説明する。もしバッファメモリの制限がなければ、図６
（ａ）に示すような６００ｄｐｉの多値の画像データが
入力されてきたときに、解像度変換を行って図６（ｂ）
のように１２００ｄｐｉに拡大してから誤差拡散法によ
り２値化を行うと、図６（ｃ）のような１２００ｄｐｉ
の２値のビットマップデータが生成される。よって画像
出力部では図６（ｃ）に示す２値の出力が行える。しか
し上述のようにバッファメモリの制限により、図６
（ｃ）にあるような１２００ｄｐｉのビットマップが持
てず、６００ｄｐｉのバッファメモリしか備えられない
のならば、図６（ａ）の画像データを１２００ｄｐｉに
解像度変換する意味はなく、６００ｄｐｉのまま誤差拡
散を行って、６００ｄｐｉの２値で出力を行うしかな
い。

【００１４】従って図６（ａ）の６００ｄｐｉの多値情
報を、６００ｄｐｉのまま誤差拡散法により２値化する
ことにより得られる図６（ｄ）のようなビットマップ画
像を出力することになる。

【００１５】このように、バッファメモリの制限がある
場合、画像出力部がせっかく高解像度の表現能力があり
ながら、その高解像度情報が有効に使うことができな
い。また、この際の出力結果としては、図６（ｄ）に示
すようにドットが６００ｄｐｉ単位で固まって打たれる
ので、ハイライト部での粒状感が非常に目立ってしまう
という問題点があった。

【００１６】本発明は上述した課題に鑑みなされたもの
であり、高解像度の出力が可能な画像出力装置でありな
がら、ビットマップデータを格納するバッファメモリの
不足により、高解像度のビットマップが持てない場合で
も、低解像度の形態で２値化処理した後に高解像度のド
ットを形成することにより、少ない処理でハイライト部
での粒状性を大幅に改善することができる画像処理方法
及び装置の提供を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ための本発明の画像処理装置は、多値画像データを２値
画像データに変換する画像処理装置において、低解像度
の多値画像データを入力する入力手段と、前記入力手段
により入力した多値画像データの濃度特性を変換する変
換手段と、前記変換手段で濃度特性の変換された多値画
像データを低解像度の単位で２値画像データに変換する
２値化手段と、前記２値化手段により２値化された低解
像度の２値画像データを高解像度の２値画像データに変
換する変換手段とを有することを特徴とする。

【００１８】又、本発明の画像処理方法は、低解像度の
多値画像データを入力し、前記入力した多値画像データ
の濃度特性を変換し、前記濃度特性の変換された多値画
像データを低解像度の単位で２値画像データに変換し、
前記２値化された低解像度の２値画像データを高解像度
の２値画像データに変換することを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照し説明する。

【００２０】本実施の形態における画像処理システムの
全体構成は従来技術で説明した図２のものと同一であ
る。

【００２１】図１は図２における画像処理部２０２と画
像出力部２０３の詳細を示したブロック図である。

【００２２】図１において、４００は入力画像データの
濃度変換を行う出力ガンマ補正部である。出力ガンマ補
正部の処理に関しては、後に詳細に説明する。加算器３
０２、誤差メモリ３０３、減算器３０４、比較器３０５
は前述従来技術の図３で説明した誤差拡散法による２値
化処理を行う２値化回路に相当する。この画像処理部で
は６００ｄｐｉ（ドットパーインチ）の入力多値画像デ
ータを６００ｄｐｉの２値画像データに変換する。

【００２３】画像出力部２０３におけるバッファメモリ
１００２は１２００ｄｐｉの解像度の画像データを少な
くとも３ライン分格納可能であり、バッファメモリコン
トローラ１００１は画像処理部から送られてきた２値デ
ータのバッファメモリ１００２への書き込み制御及びバ
ッファメモリ１００２からのデータの読み出し制御を行
う。

【００２４】ドット補間部１００３は、６００ｄｐｉの
２値データを１２００ｄｐｉの２値データに変換し、例
えばインクジェットプリンタにより構成される出力エン
ジン１００４へ１２００ｄｐｉの２値データを送出す
る。

【００２５】本実施の形態では図６（ａ）のような、入
力解像度が６００ｄｐｉの多値画像データが入力されて
くるものとする。また、出力エンジン１００４の出力解
像度は１２００ｄｐｉとする。誤差拡散処理は６００ｄ
ｐｉのままで処理を行い、発生したビットマップ情報を
画像出力部のバッファメモリ１００２に格納する。この
データは図７の位置のドットに相当する。従って、図６
（ａ）の多値画像データを入力して、６００ｄｐｉで誤
差拡散処理を行って生成されたビットマップは、１２０
０ｄｐｉの画素位置で考えれば、図８に示した位置のビ
ットマップに相当する。

【００２６】次に図７の斜線がつけられていない画素に
ついては、図１０の法則に基づいて画素のＯＮ／ＯＦＦ
を決め、高解像度のドットを補間して出力する。このド
ットを補間するのは図１に示した画像出力部２０３のド
ット補間部１００３で行う。

【００２７】このドット補間部１００３の処理内容につ
いて簡単に説明する。図１０の斜線がつけられたＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄの画素は、図７の斜線がつけられた画素、す
なわち画像出力部２０３のバッファメモリ１００２上に
格納されているビットマップに相当する。このＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄの画素のＯＮ／ＯＦＦ（１ｏｒ０）の結果から、
図１０のＸ、Ｙ、ＺのドットのＯＮ／ＯＦＦを下の式に
従って決定する。

【００２８】 Ｘ＝Ａ・Ｂ Ｙ＝Ａ・Ｃ Ｚ＝Ａ・Ｄ＋Ｂ・Ｃ よってＸの位置の画素はＡとＢの画素が両方ＯＮのとき
にＯＮとなる。またＹの位置の画素はＡとＣの画素が両
方ＯＮのときにＯＮとなる。さらにＺの位置の画素はＡ
とＤの画素が両方ＯＮとなるか、あるいはＢとＣの画素
が両方ＯＮのときにＯＮとなる。

【００２９】この図１０の法則に従って図８の６００ｄ
ｐｉの誤差拡散で生成されたビットマップから、図７に
おける斜線をつけていない、すべての１２００ｄｐｉの
画素位置のＯＮ／ＯＦＦを決定すると図９のような結果
となる。ここでの結果は図８に示した画素の外側にも画
素が存在するものとして、ドットＯＮ／ＯＦＦを決定し
ている。この際、従来例の処理結果である図６（ｄ）と
図９を比較すると、ドットが１２００ｄｐｉ単位で分散
されて、粒状感が改善される。ただ、図６（ｄ）に比較
して図９の結果は、ＯＮとなるドット数が少なくなり、
全体の濃度が低下してしまう。

【００３０】図１の出力ガンマ補正部４００はこの問題
を解決するために設けられており、詳細は後述する。

【００３１】このようにして図１のドット補間部１００
３において、１２００ｄｐｉの画素位置のＯＮ／ＯＦＦ
を決定した後に、出力エンジン１００４に１２００ｄｐ
ｉのビットマップデータを渡す。

【００３２】また図１１（ａ）に示すような濃度値の大
きい、６００ｄｐｉの多値画像データが入力されてくる
場合を説明する。バッファメモリに余裕があれば、図１
１（ｂ）のように一度１２００ｄｐｉに解像度変換して
から、１２００ｄｐｉ単位で誤差拡散を行って、図１１
（ｃ）のようなビットマップデータを出力することがで
きる。しかしバッファメモリに余裕がなければ、６００
ｄｐｉ単位で誤差拡散法により２値化処理し、図１１
（ｄ）のような処理結果となる。ここで本実施の形態の
ように６００ｄｐｉのビットマップから１２００ｄｐｉ
のドット情報を生成する場合、まず誤差拡散処理で得ら
れた６００ｄｐｉのビットマップを図７の斜線部の位置
のみに配置すると、図１２に示すようになる。ここから
図１０の法則にしたがって、図７における斜線をつけて
いない、すべての１２００ｄｐｉの画素位置のＯＮ／Ｏ
ＦＦを決定すると、図１３のようになる。この場合、図
６（ａ）のような低濃度の多値画像を入力したときのＯ
Ｎドットの減少による濃度低下はほとんど起きない。よ
って濃度低下の問題点はハイライト部特有の問題とな
る。

【００３３】本実施の形態によれば、図９に示した如
く、ハイライト部でのドットの集中を抑えられるため、
粒状性が緩和される。一方、ハイライト部において、濃
度の低下が発生してしまうが、本実施の形態では図１の
出力ガンマ補正部４００で濃度の低下を補正する。

【００３４】図１に示した構成から、出力ガンマ補正部
４００をはずして、０〜２５５の入力画像データを処理
し、その入力画像データの濃度と測定した出力画像デー
タの濃度との関係を図１４に示す。

【００３５】入力濃度の低い部分で濃度の低下が発生す
る。そこで本実施の形態ではこの濃度の低下を補正する
ため図１５に示したガンマ特性のテーブルを出力ガンマ
補正部４００に設定する。図１５の特性は濃度レベルが
ある程度低い場合は濃度が高くなる様に、又、高い場合
は低くなる様に変換する。

【００３６】このように本発明の実施形態によれば、バ
ッファメモリの容量が不足して、出力解像度のビットマ
ップがメモリに格納できない場合においても、ハイライ
ト部の粒状性を、高解像度の２値化を行ったときと同等
の品質で出力することが可能となる。またこのときの誤
差拡散処理による２値化は低解像度のままで行うため、
ソフト処理を行う場合には演算負荷を大幅に減らすこと
ができる。

【００３７】（他の実施の形態）他の実施の形態を示す
図を図１６に示す。これは前記実施の形態の高解像度ビ
ットマップ情報を決定するための法則を変更したもので
あり、さらに高解像度のビットマップを生成する際の具
体例である。

【００３８】このときの入力解像度は前記実施の形態と
同様に６００ｄｐｉとし、出力解像度を主走査方向は１
８００ｄｐｉとし、副走査方向を１２００ｄｐｉとした
ものである。このとき、図１におけるドット補間部１０
０３では、ドット補間を下の式に従って行う。

【００３９】 Ｘ１＝Ａ・Ｂ Ｘ２＝Ａ・Ｂ Ｙ＝Ａ・Ｃ Ｚ１＝Ａ・Ｄ＋Ｂ・Ｃ Ｚ２＝Ａ・Ｄ＋Ｂ・Ｃ

【００４０】この式に則って、実際に高解像度ビットマ
ップを生成したときの具体例を示す。

【００４１】図１１（ａ）にあるような解像度６００ｄ
ｐｉの多値画像データが入力されたとき、６００ｄｐｉ
のままで誤差拡散処理して得られるビットマップを図１
７に示す位置に配置したときの状態が図１８のようにな
る。このとき図１６の法則に従って主走査方向１８００
ｄｐｉ、副走査方向１２００ｄｐｉにドット補間を行う
と、図１９に示すようになる。

【００４２】この様に本実施の形態によれば、さらに高
解像度の出力装置でも、その出力解像度のビットマップ
情報を格納するバッファメモリを必要とせず、プリンタ
エンジンの高解像度情報を活かした画像出力が可能であ
る。また更なる高解像度化はハイライト部の粒状性をさ
らに抑えることが可能となる。

【００４３】本発明に係る画像処理装置の形態として
は、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末とし
て一体または別体に設けられるものの他、リーダ等と組
み合わせた複写装置、更には送受信機能を有するファク
シミリ装置の形態を取るものであっても良い。

【００４４】また本発明の画像処理方法、例えば、ホス
トコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリン
タ等の複数のデバイスによって構成されるシステムにも
適用でき、更に、例えば、複写機、ファクシミリ装置等
の単体の装置に適用できる。

【００４５】前述した実施形態の画像処理の機能を実現
するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒
体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあ
るいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が
記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行す
ることにも適用できる。

【００４６】この場合、記憶媒体から読み出されたプロ
グラムコード自体が、上述した実施形態の機能を実現す
ることになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒
体は本発明を構成することになる。プログラムコードを
供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピデ
ィスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディス
ク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性の
メモリカード，ＲＯＭ等を用いることができる。

【００４７】また、コンピュータが読み出したプログラ
ムコードを実行することにより、上述した実施形態の機
能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指
示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペ
レーティングシステム）等が実際の処理の一部または全
部を行ない、その処理によって、上述した実施形態の機
能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００４８】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの・指
示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに
備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行な
い、その処理によって、上述した実施形態の機能が実現
される場合も含まれることは言うまでもない。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高解像度の出力が可能な画像出力装置でありながら、ビ
ットマップデータを格納するバッファメモリの不足によ
り、高解像度のビットマップが持てない場合でも、低解
像度の形態で２値化処理した後に高解像度のドットを形
成することにより、少ない処理でハイライト部での粒状
性を大幅に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態における画像処理部及び画像出力部
の構成を示したブロック図である。

【図２】画像処理システムを示すブロック図である。

【図３】従来例の画像処理部を説明する図である。

【図４】誤差拡散処理の拡散係数を説明する図である。

【図５】従来例の画像出力部を説明する図である。

【図６】多値入力画像データと誤差拡散処理結果を説明
する図である。

【図７】本発明の実施の形態において、画像出力部のバ
ッファメモリに格納するビットマップデータを説明する
図である。

【図８】図６の多値入力データを入力したときに、画像
出力部のバッファメモリに格納されるビットマップデー
タを説明する図である。

【図９】図８のビットマップに対して、図１０に示した
法則でドット補間を行った時のビットマップデータを説
明する図である。

【図１０】ドット補間処理を説明するための図である。

【図１１】多値入力画像データと誤差拡散処理結果を説
明する図である。

【図１２】図１１の多値入力データを入力したときに、
画像出力部のバッファメモリに格納されるビットマップ
データを説明する図である。

【図１３】図１２のビットマップに対して、本発明の第
一の実施例による図１０に示した法則でドット補間を行
った時のビットマップデータを説明する図である。

【図１４】出力ガンマ特性を説明するための図である。

【図１５】本実施の形態で用いられる出力ガンマ特性を
示した図である。

【図１６】他の実施の形態におけるドット補間処理を説
明するための図である。

【図１７】他の実施の形態における、画像出力部のバッ
ファメモリに格納するビットマップデータを説明する図
である。

【図１８】他の実施の形態において、図１０の多値入力
データを入力したときに、画像出力部のバッファメモリ
に格納されるビットマップデータを説明する図である。

【図１９】図１８のビットマップに対して、図１６に示
した法則でドット補間を行った時のビットマップデータ
を説明する図である。

【符号の説明】

２０１ 画像入力部 ２０２ 画像処理部 ２０３ 画像出力部 ３０２ 加算器 ３０３ 誤差メモリ ３０４ 減算器 ３０５ 比較器 １００１ バッファメモリコントローラ １００２ バッファメモリ １００３ ドット補間部 １００４ 出力エンジン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 1/405 Ｈ０４Ｎ 1/40 Ｂ 1/403 １０３Ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多値画像データを２値画像データに変換
   する画像処理装置において、 低解像度の多値画像データを入力する入力手段と、 前記入力手段により入力した多値画像データの濃度特性
   を変換する変換手段と、 前記変換手段で濃度特性の変換された多値画像データを
   低解像度の単位で２値画像データに変換する２値化手段
   と、 前記２値化手段により２値化された低解像度の２値画像
   データを高解像度の２値画像データに変換する変換手段
   とを有することを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記２値化手段は、誤差拡散法により多
   値画像データを２値画像データに変換することを特徴と
   する請求項１記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】 多値画像データを２値画像データに変換
   する画像処理方法において、 低解像度の多値画像データを入力し、 前記入力した多値画像データの濃度特性を変換し、 前記濃度特性の変換された多値画像データを低解像度の
   単位で２値画像データに変換し、 前記２値化された低解像度の２値画像データを高解像度
   の２値画像データに変換することを特徴とする画像処理
   方法。
4. 【請求項４】 前記２値化は、誤差拡散法により多値画
   像データを２値画像データに変換することを特徴とする
   請求項３記載の画像処理方法。