JPH11205592A

JPH11205592A - 画像処理方法、装置および記録媒体

Info

Publication number: JPH11205592A
Application number: JP10004226A
Authority: JP
Inventors: Koichi Narahara; 孝一楢原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】幾何学的なテクスチャによる画質劣化だけで
はなく、安定性、粒状性の低下に伴う画質劣化を改善す
る。【解決手段】濃度レベル検出回路２は入力画像の濃度
レベルをハイライト、ミドル、シャドウとして検出す
る。量子化閾値制御回路３は同期信号と、濃度レベルに
応じて量子化の閾値を制御する。例えば、ミドル濃度の
とき周期に応じて閾値を大きく変動させる。設定された
閾値を用いて、加算回路１の出力ｖを量子化すると共
に、量子化誤差を着目画素近傍に拡散する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誤差拡散処理法に
おける粒状性と安定性を向上させた画像処理方法、装置
および記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】オリジナル画像の持つ階調数よりも出力
装置の階調数が少ない場合（例えばオリジナル画像の階
調数が８値であり、出力装置の階調数が４値）は、一般
的には疑似階調処理が行われる。その代表的な手法とし
て誤差拡散法がある。

【０００３】誤差拡散法とは、オリジナル画像を出力装
置の階調数に量子化処理したときに発生する量子化誤差
を量子化処理前の近傍画素に分散することにより画像全
体の誤差を低減する手法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、誤差拡散法の
欠点としては幾何学的なテクスチャが発生し、画質が劣
化するという点が指摘され、従来から多くの改良が試み
られている。例えば、量子化閾値を周期的に変動させる
ことによって、誤差拡散法特有の幾何学的テクスチャを
打ち消すようにした２値化処理装置がある（特開昭６２
−２３９６６６号公報を参照）。また、入力画像信号に
誤差成分と周期成分と非周期成分を加えることにより、
粒状性ノイズや幾何学的なテクスチャの発生を抑制する
画像処理方法もある（特開平９−９３４４６号公報を参
照）。

【０００５】誤差拡散法の他の欠点としては、特に中間
濃度レベルにおいて安定性、粒状性が低下する点が挙げ
られるが、これら両者の改善を試みた例はない。

【０００６】本発明は上記した問題点を考慮してなされ
たもので、本発明の目的は、幾何学的なテクスチャによ
る画質劣化だけではなく、安定性、粒状性の低下に伴う
画質劣化を改善する画像処理方法、装置および記録媒体
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、オリジナル画像を多値誤
差拡散法を用いて量子化する画像処理方法であって、前
記オリジナル画像の濃度レベルを検出し、該検出された
濃度レベルに応じて、量子化の閾値を制御することを特
徴としている。

【０００８】請求項２記載の発明では、オリジナル画像
を多値誤差拡散法を用いて量子化する画像処理装置であ
って、前記オリジナル画像の濃度レベルを検出する手段
と、該検出結果を用いて量子化閾値を制御する手段を備
えたことを特徴としている。

【０００９】請求項３記載の発明では、前記制御手段
は、前記検出された濃度レベルに応じて、周期的に変動
する量子化閾値の周期を制御することを特徴としてい
る。

【００１０】請求項４記載の発明では、前記制御手段
は、前記検出された濃度レベルに応じて、周期的に変動
する量子化閾値の変動量を制御することを特徴としてい
る。

【００１１】請求項５記載の発明では、前記周期は、前
記オリジナル画像を走査するときの主走査方向の同期信
号に基づいて制御することを特徴としている。

【００１２】請求項６記載の発明では、前記周期は、前
記オリジナル画像を走査するときの主走査方向および副
走査方向の同期信号に基づいて制御することを特徴とし
ている。

【００１３】請求項７記載の発明では、オリジナル画像
を多値誤差拡散法を用いて量子化する機能をコンピュー
タに実現させるためのプログラムを記録したコンピュー
タ読み取り可能な記録媒体であって、前記オリジナル画
像の濃度レベルを検出する機能と、該検出された濃度レ
ベルに応じて、量子化の閾値を制御する機能をコンピュ
ータに実現させるためのプログラムを記録したコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体であることを特徴としてい
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
用いて具体的に説明する。〈実施例１〉前述したように、誤差拡散法によって量子
化を行った場合、ミドル濃度部における粒状性、安定性
の劣化が大きい。一方、特に電子写真方式の出力装置を
用いて画像を形成する場合は、白画素、黒画素（２値の
場合）がランダムな位置に出力されるよりも、それぞれ
が連続した位置に出力した方が安定性が高まり、また、
安定性が高まることにより濃度ムラが減少し、粒状性が
向上するという性質がある。白画素、黒画素がそれぞれ
連続した位置に出力されるためには、白画素と黒画素の
出現位置が周期的になるように制御する手法が有効であ
る。実施例１では、画像の濃度レベルを検出し、ミドル
濃度部での周期性が特に強まるよう制御することにより
ミドル濃度部での粒状性、安定性の向上を図っている。

【００１５】また、主走査方向の同期信号を用いて閾値
を周期的に制御することにより副走査方向に白画素、黒
画素が連続する万線状のテクスチャを構成することがで
きる。このテクスチャは副走査方向に白画素、黒画素が
頻繁に切り替わることを防止するため粒状性、安定性が
向上する。そこで、本実施例では、周期的な信号として
主走査方向の同期信号を用いることにより、量子化閾値
を周期的に制御するものである。

【００１６】図１は、本発明の実施例に係る画像処理装
置の機能ブロック図である。図において、１は誤差バッ
ファ内の着目画素近傍の誤差を、入力画像の着目画素に
加算する加算回路、２は入力画像の濃度レベルを検出す
る濃度レベル検出回路、３は濃度レベルと同期信号に応
じて量子化の閾値を制御する量子化閾値制御回路、４は
制御回路によって設定された閾値で、加算回路からの出
力を量子化する量子化回路、５は量子化誤差を出力する
減算回路、６は誤差の拡散割合を記録した誤差マスク、
７は拡散された誤差を保存する誤差バッファである。

【００１７】入力画像は０〜２５５の濃度値（０が白、
２５５が黒を表す）を持つモノクロ画像とする。入力画
像がカラー画像の場合には、レッドＲ，グリーンＧ，ブ
ルーＢもしくはシアンＣ，マゼンタＭ，イエローＹ，ブ
ラックＫのそれぞれについてモノクロ画像と同様の処理
を行うことにより実現できる。入力画像は主走査方向、
副走査方向の順に画素単位に処理される。

【００１８】入力画像は、まず濃度レベル検出回路２と
加算回路１に入力される。濃度レベル検出回路２では、
入力画像の画素値ｉｎｐｕｔが０〜３０のときはハイラ
イト、３０〜２２０のときはミドル、２２０〜２５５の
ときはシャドウの３段階に分類する。濃度レベル検出回
路２の出力値ｌｅｖｅｌはハイライト、ミドル、シャド
ウのとき、それぞれ０，１，２の値を取るものとする。

【００１９】量子化閾値制御回路３は、デフォルトの量
子化閾値ＴＨ１，．．．，ＴＨｎが設定されている。例
えば、４値に量子化する場合は、ＴＨ１＝４２，ＴＨ２
＝１２７，ＴＨ３＝２１２の値を設定する。ここで、主
走査方向の同期信号を表す信号として主走査同期信号ｍ
ａｉｎを導入する。主走査方向の位置を表す信号をｘｐ
ｏｓｉｔｏｎとおき、ｍａｉｎ＝ｘｐｏｓｉｔｉｏｎ％
２と定義する。ここでモジュロ演算子％は、「Ｘ％Ｙ」
はＸをＹで割ったときの余りを表し、割り切れるときは
０とする。主走査方向の同期信号ｍａｉｎに基づいて量
子化閾値の設定値は、図２に従って制御される。

【００２０】図２において、ｏｆｆｓｅｔの値は閾値の
変動量を表し、濃度レベル検出回路２の出力値ｌｅｖｅ
ｌに応じて制御される。例えば、ｌｅｖｅｌ＝１のと
き、すなわち入力画像がミドル濃度のとき、ｏｆｆｓｅ
ｔ＝８５に設定し、ｌｅｖｅｌ＝０，２のとき、すなわ
ち入力画像がハイライト、シャドウのときはｏｆｆｓｅ
ｔ＝０に設定する。ｏｆｆｓｅｔの設定値によってハイ
ライト、ミドル、シャドウ部のテクスチャの強さ、すな
わち周期性を自由に制御することができ、例えば、図３
のようにハイライト部（ｌｅｖｅｌ＝０）の変動量を最
大（＝８５）に設定することも可能である。

【００２１】加算回路１では、後述の処理によって得ら
れる誤差バッファ７から着目画素近傍の誤差（誤差バッ
ファ内のａ，ｂ，ｃ，ｄ）を着目画素値ｉｎｐｕｔに加
算する。量子化回路４では、前述の量子化閾値制御回路
３で設定した閾値ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３により量子化
処理する。図５は、加算回路の出力（量子化処理前の
値）ｖを４値（０，８５，１７０，２５５）に量子化す
る量子化処理を示す。

【００２２】量子化回路４の出力値ｏｕｔｐｕｔは、量
子化処理前の値ｖとは一般的には異なる値をとり、それ
が量子化誤差ｅｒｒｏｒとなる。減算回路５ではｏｕｔ
ｐｕｔ，ｖの差を求め、量子化誤差ｅｒｒｏｒ（減算結
果ｏｕｔｐｕｔ−ｖ）を出力する。量子化誤差ｅｒｒｏ
ｒは誤差マスク６に記述された割合に基づいて着目画素
近傍に誤差を拡散する。拡散された誤差は誤差バッファ
７に保存される。

【００２３】図６に誤差マスクの例を示す。記号＊は着
目画素の位置を表し、この画素で発生した量子化誤差ｅ
ｒｒｏｒは、近傍の４つの画素（２１，２２，２３，３
４）にマスクに記載された割合で拡散される。例えば、
ｅｒｒｏｒ＝２０のときは、画素２３には２０×０．４
＝８の値を誤差バッファ７に加え、画素２１，２２，２
４には２０×０．２＝４の値を誤差バッファ７に加え
る。

【００２４】このように、本発明の誤差拡散法では、周
期的に変動する量子化閾値の変動量を制御しているの
で、出力画像のテクスチャはミドル濃度において図４に
示すような万線状のパターンとなり、画質が向上する。

【００２５】〈実施例２〉実施例１ではミドル濃度にお
いて万線状のテクスチャとなる実現方法を示した。万線
状のテクスチャは粒状性、安定性向上の効果は大きい
が、同一濃度の画素が長く連続する傾向が強く、テクス
チャが目立ちやすく違和感を感じやすい。これに対し
て、市松状のテクスチャは画質向上の効果は万線状のテ
クスチャに比べて少ないが、特に高解像度の出力装置を
用いる場合は人間の目には知覚されにくく違和感が少な
いという特徴がある。

【００２６】実施例２では、出力画像のテクスチャをミ
ドル濃度において図７に示すような市松状のテクスチャ
にする実施例である。また、本実施例では、周期的な信
号として主走査方向、副走査方向の同期信号を用いるこ
とにより量子化閾値を周期的に制御する。

【００２７】また例えば、０〜２５５の濃度信号（０が
白、２５５が黒を表す）を２値化する場合に、量子化閾
値を低めの値（例えば５０）に設定した場合は２値化後
に黒画素となる傾向が強まり、高めの値（例えば２０
０）に設定した場合は２値化後に白画素となる傾向が強
まる。このことから白画素、黒画素が出現する位置を制
御する場合は、それぞれ量子化閾値を高めの値、低めの
値となるように閾値の設定値の差が大きく変動した方が
有効である。そこで、本実施例では、所定の周期で変動
する閾値の変動量が大きくなるように制御することによ
り、ミドル濃度部での粒状性、安定性の向上を図ってい
る。

【００２８】実施例１とは量子化閾値制御回路のみが異
なり、その他の回路については実施例１と同様であるの
で説明は省略する。

【００２９】量子化閾値制御回路３は、デフォルトの量
子化閾値ＴＨ１，．．，ＴＨｎが設定されている。ここ
で、主走査方向の同期信号、副走査方向の同期信号を表
す信号として主走査同期信号ｍａｉｎ、副走査同期信号
ｓｕｂを導入する。主走査方向の位置を表す信号をｘｐ
ｏｓｉｔｏｎ、副走査方向の位置を表す信号をｙｐｏｓ
ｉｔｉｏｎとおき、ｍａｉｎ＝（ｘｐｏｓｉｔｉｏｎ％
４）／２、ｓｕｂ＝（ｙｐｏｓｉｔｉｏｎ％４）／２と
定義する。以上の主走査同期信号ｍａｉｎ、副走査同期
信号ｓｕｂに基づいて量子化閾値の設定値は、図８に従
って制御される。

【００３０】ｏｆｆｓｅｔの値は閾値の変動量を表し、
濃度レベル検出回路２の出力値ｌｅｖｅｌに応じて制御
される。例えば、ｌｅｖｅｌ＝１のとき、すなわち入力
画像がミドル濃度のとき、ｏｆｆｓｅｔ＝８５に設定
し、ｌｅｖｅｌ＝０，２のとき、すなわち入力画像がハ
イライト、シャドウのときはｏｆｆｓｅｔ＝０に設定す
る。

【００３１】このように、本発明の誤差拡散法では周期
的に変動する量子化閾値の変動量を制御しているので、
出力画像のテクスチャはミドル濃度において図７に示す
ようなパターンとなり、画質が向上する。

【００３２】〈実施例３〉実施例３は、入力画像の濃度
レベルに応じて量子化閾値の周期を制御する実施例であ
る。白画素、黒画素がそれぞれ連続した位置に出力され
るためには、できるだけ大きい周期で白画素、黒画素が
出力される位置を切替えることが有効である。本実施例
では、ミドル濃度部で白画素、黒画素の出力位置が切り
替わる周期が大きくなるように制御することにより、ミ
ドル濃度部での粒状性、安定性の向上を図っている。

【００３３】実施例１とは量子化閾値制御回路３のみが
異なる。その他に回路ついては同様なので説明は省略す
る。

【００３４】ここで、主走査方向の同期信号を表す信号
として主走査同期信号ｍａｉｎを導入する。主走査方向
の位置を表す信号をｘｐｏｓｉｔｏｎとおき、濃度レベ
ル検出回路２の出力値ｌｅｖｅｌ＝１（ミドル濃度）の
ときはｍａｉｎ＝（ｘｐｏｓｉｔｉｏｎ％４）／２、ｌ
ｅｖｅｌ＝０，２（ハイライト、シャドウ濃度）のとき
はｍａｉｎ＝ｘｐｏｓｉｔｉｏｎ％２と定義する。量子
化閾値の設定値は主走査方向の同期信号ｍａｉｎに基づ
いて図２に従って制御される。

【００３５】以上の制御方法により、ハイライト、シャ
ドウ部では周期が１画素間隔の、ミドル濃度部では周期
が２画素間隔の万線状のテクスチャとなり、ハイライ
ト、シャドウ部に比べて２倍の周期、つまり１／２の空
間周波数となり、入力画像の濃度レベルに応じて量子化
閾値の周期が制御される。

【００３６】〈実施例４〉実施例１に示した装置は、図
１０のような構成のシステムにおいてコンピュータ上で
動作するソフトウェアとしても実現できる。以下、この
ソフトウェアを誤差拡散プログラムと呼ぶ。

【００３７】誤差拡散プログラムをハードディスクもし
くはＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に予め格納し、コンピ
ュータに誤差拡散プログラムを読み込み起動する。コン
ピュータに接続されたスキャナ入力装置などによって原
稿を読み取り、原稿画像をコンピュータの記憶装置に一
時保存する。誤差拡散プログラムは一時保存された画像
データを読み込み図９に示すフローチャートに従って処
理を行う。

【００３８】記憶装置に保存された画像データは濃度に
対しリニアな信号であり、信号値は０〜２５５の値を取
るものとし、白に相当するとき０、黒に相当するとき２
５５の値をとる。

【００３９】濃度レベル検出処理（ステップ１０１）で
は、入力画像の濃度レベルを判定し、入力画像の画素値
ｉｎｐｕｔが０〜３０のときはハイライト、３０〜２２
０のときはミドル、２２０〜２５５のときはシャドウの
３段階に分類する。検出処理結果ｌｅｖｅｌはハイライ
ト、ミドル、シャドウのとき、それぞれ０，１，２の値
を取るものとする。

【００４０】量子化閾値制御処理（ステップ１０２）で
は、デフォルトの量子化閾値ＴＨ１，．．，ＴＨｎが設
定されている。ここで、主走査方向の同期信号を表す信
号として主走査同期信号ｍａｉｎを導入する。主走査方
向の位置を表す信号をｘｐｏｓｉｔｏｎとおき、ｍａｉ
ｎ＝ｘｐｏｓｉｔｉｏｎ％２と定義する。主走査方向の
同期信号ｍａｉｎに基づいて量子化閾値の設定値は、図
２に従って制御される。

【００４１】ｏｆｆｓｅｔの値は閾値の変動量を表し、
濃度レベル検出処理の出力値ｌｅｖｅｌに応じて制御さ
れる。例えば、ｌｅｖｅｌ＝１のとき、すなわち入力画
像がミドル濃度のとき、ｏｆｆｓｅｔ＝８５に設定し、
ｌｅｖｅｌ＝０，２のとき、すなわち入力画像がハイラ
イト、シャドウのときはｏｆｆｓｅｔ＝０に設定する。

【００４２】加算処理（ステップ１０３）では、後述の
処理によって得られる誤差バッファから着目画素近傍の
誤差を着目画素値ｉｎｐｕｔに加算する。

【００４３】量子化処理（ステップ１０４）では、前述
の量子化閾値制御処理で設定した閾値ＴＨ１，ＴＨ２，
ＴＨ３により量子化処理する。

【００４４】量子化処理の出力値ｏｕｔｐｕｔは量子化
処理前の値ｖとは一般的には異なる値をとり、それが量
子化誤差となる。減算処理（ステップ１０５）ではｏｕ
ｔｐｕｔとｖの差を求め、その結果である量子化誤差ｅ
ｒｒｏｒを出力する。

【００４５】量子化誤差拡散処理（ステップ１０６）で
は、量子化誤差ｅｒｒｏｒを誤差マスクに記述された割
合に基づいて着目画素近傍に誤差を拡散する。拡散され
た誤差は誤差バッファに保存される。

【００４６】上記した処理を全画像データに対して処理
する（ステップ１０７、１０８）。以上の処理により、
入力画像の着目画素に対して本発明の誤差拡散処理が施
され、得られた出力画像データ信号をコンピュータの出
力画面上に出力するか、もしくはコンピュータに接続さ
れたプリンタに出力する。

【００４７】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１、２、
７記載の発明によれば、入力画像の濃度レベルを検出
し、ミドル濃度部での周期性が特に強まるよう制御する
ことによりミドル濃度部での粒状性、安定性が向上す
る。

【００４８】請求項３記載の発明によれば、ミドル濃度
部で白画素、黒画素の出力位置が切り替わる周期が大き
くなるよう制御することにより、ミドル濃度部での粒状
性、安定性が向上する。

【００４９】請求項４記載の発明によれば、所定の周期
で変動する閾値の変動量が大きくなるよう制御すること
により、ミドル濃度部での粒状性、安定性が向上する。

【００５０】請求項５、６記載の発明によれば、周期的
な信号として主走査方向、副走査方向の同期信号を用い
て、量子化閾値を周期的に制御しているので、画質が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成を示す。

【図２】量子化閾値の設定例を示す。

【図３】ｏｆｆｓｅｔの設定例を示す。

【図４】万線状のテクスチャを示す。

【図５】量子化処理の例を示す。

【図６】誤差マスクを示す。

【図７】市松状のテクスチャを示す。

【図８】量子化閾値の他の設定例を示す。

【図９】誤差拡散プログラムの処理フローチャートを示
す。

【図１０】コンピュータ上のソフトウェア処理によって
誤差拡散法を実行する場合のシステム構成例を示す。

【符号の説明】

１加算回路２濃度レベル検出回路３量子化閾値制御回路４量子化回路５減算回路６誤差マスク７誤差バッファ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オリジナル画像を多値誤差拡散法を用い
て量子化する画像処理方法であって、前記オリジナル画
像の濃度レベルを検出し、該検出された濃度レベルに応
じて、量子化の閾値を制御することを特徴とする画像処
理方法。
【請求項２】オリジナル画像を多値誤差拡散法を用い
て量子化する画像処理装置であって、前記オリジナル画
像の濃度レベルを検出する手段と、該検出結果を用いて
量子化閾値を制御する手段を備えたことを特徴とする画
像処理装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記検出された濃度レ
ベルに応じて、周期的に変動する量子化閾値の周期を制
御することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】前記制御手段は、前記検出された濃度レ
ベルに応じて、周期的に変動する量子化閾値の変動量を
制御することを特徴とする請求項２記載の画像処理装
置。
【請求項５】前記周期は、前記オリジナル画像を走査
するときの主走査方向の同期信号に基づいて制御するこ
とを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
【請求項６】前記周期は、前記オリジナル画像を走査
するときの主走査方向および副走査方向の同期信号に基
づいて制御することを特徴とする請求項３記載の画像処
理装置。
【請求項７】オリジナル画像を多値誤差拡散法を用い
て量子化する機能をコンピュータに実現させるためのプ
ログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒
体であって、前記オリジナル画像の濃度レベルを検出す
る機能と、該検出された濃度レベルに応じて、量子化の
閾値を制御する機能をコンピュータに実現させるための
プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録
媒体。