JPH11239273A - 画像処理方法および画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 疑似輪郭を改善して階調の再現性を向上させ
るための画像処理方法および画像処理装置を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 多値画像データを入力し、誤差拡散法に
より２値化画像データまたは多値化画像データを生成す
る画像階調変調のための画像処理方法であって、入力多
値画像データの２値化または多値化の処理のための初期
しきい値に対してディザマトリクスのデータを付加す
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、プリンタ、スキャ
ナ、複写機、ファクシミリ等に適用され、多値画像デー
タを２値化画像データまたは多値化画像データとして再
現する画像処理方法および画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多値画像データを２値化画像デー
タに変換する方法の１つとして、誤差拡散法がある。図
９は従来の画像処理装置を示すブロック図であり、誤差
拡散法を説明するためのものである。図９において、１
００は画像メモリ、１０１はγ補正ＲＯＭ、１０２は加
算器、１０３は誤差メモリ、１０４は比較器、１０５は
重み付け誤差演算器、１０６は減算器、１０７Ａは誤差
拡散処理部である。

【０００３】このような構成の画像処理装置について、
その動作を説明する。画像メモリ１００から２値化処理
を行う注目画素の多値画像データＤが読み込まれ、γ補
正ＲＯＭ１０１に格納されている補正データを参照して
プリンタ等の出力機器の印字特性に応じた多値画像デー
タＤ´へとγ補正される。γ補正された多値画像データ
Ｄ´は誤差拡散処理部１０７Ａの加算器１０２により、
上記注目画素における誤差データＥが加算され、Ｆ＝Ｄ
´＋Ｅが出力される。

【０００４】次に、比較器１０４において、誤差データ
Ｅを付加された注目画素のデータＦは、２値化閾値（し
きい値）Ｔｈと比較され、Ｆ≧Ｔｈの際には２値化信号
Ｂ＝「１」が出力され、Ｆ＜Ｔｈの際には２値化信号Ｂ
＝「０」が出力される。この出力結果から、２値化処理
時の２値化誤差Ｅ´が減算器１０６によりＥ´＝Ｆ−Ｂ
´として算出される。ここで、Ｂ´は入力多値画像デー
タが２５６階調（０〜２５５）である場合、Ｂ´＝Ｂ×
２５５となる。したがって、例えば、入力多値画像デー
タがＤ＝２３０、２値化の閾値がＴｈ＝１２８である場
合、２値化後の出力データはＢ＝１であり、２値化誤差
Ｅは、Ｅ＝Ｄ−Ｂ×２５５＝２３０−１×２５５＝−２
５となる。この２値化誤差Ｅは重み付け誤差演算器１０
５において、所定の誤差マトリクスＭｘｙにより、これ
以降処理される入力多値画像データの画素データに対し
て分配するために、誤差メモリ１０３に格納され、次画
素の多値画像データに加算器１０２により加算され、誤
差データの伝播が行われる。すなわち、例では入力多値
画像データがＤ＝２３０であるのに対して、２値化閾値
Ｔｈ＝１２８との比較結果、２値化後の出力データは
「１」であり、２５６階調での２５５となるため、入力
多値画像データＤ＝２３０に対して２５の誤差が生じ
る。したがって、入力Ｄ＝２３０に対する誤差２５を２
値化誤差とし、この誤差を重み付け誤差演算器１０５
で、誤差マトリクスを用いて、未処理の画素の誤差メモ
リ１０３へ誤差分配し、以降の画素での２値化処理に反
映させる。

【０００５】図１０は従来の誤差拡散法において用いら
れる誤差マトリクスを示すデータ図である。図１０にお
いて、＊で示した画素が現在の注目画素であり、この画
素に対して２値化処理を行う。この注目画素を２値化し
た際に生じる誤差を、同図に示した重み付け係数（７，
１，５，３）で、未処理の次画素に対して誤差を配分す
る。そして、＊で示された注目画素の２値化処理を行う
際は誤差メモリ１０３に格納された誤差配分値を読み出
し、この誤差配分値を用いて画像メモリ１００から読み
出された次の入力値に対して補正を行う。

【０００６】このように誤差拡散法は、或る画素の２値
化処理の際に生じる２値化誤差を、以降に２値化処理す
る画素データに対して分配し、２値化後に出力画像デー
タと元の多値画像データとの誤差を最小に押さえようと
する方法である。

【０００７】ところで、誤差拡散法により階調処理を行
った画像においては、誤差を周辺画素へ伝播していく過
程で、誤差が消失する領域が存在する。これは、２値化
あるいは多値化後の出力画像データの濃度と原画像であ
る入力多値画像データの濃度とがほぼ一致する濃度領域
においてであり、２値化時であれば、濃度０％及び濃度
１００％近辺の濃度領域である。これらの濃度領域にお
いては、誤差データが消失するために誤差拡散後の画像
に見られる粒状感が消失し、疑似輪郭が発生する。この
疑似輪郭が階調再現性の低下要因となる。

【０００８】この課題の解決のための従来の画像処理方
法として、誤差データに乱数を加算して処理を行うこと
で疑似輪郭の発生を抑制するといった方法がとられてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像処理方法は、誤差データに乱数を加算して処理を行
って疑似輪郭の発生を抑制するものであり、これによれ
ば、再現画像において乱数データによるノイズが発生
し、画質が劣化されるという問題点を有していた。

【００１０】この画像処理方法および画像処理装置で
は、疑似輪郭を改善して階調の再現性の向上を図ること
が要求されている。

【００１１】本発明は、疑似輪郭を改善して階調の再現
性を向上させるための画像処理方法および疑似輪郭を改
善して階調の再現性を向上させることができる画像処理
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の画像処理方法は、多値画像データを入力し、
誤差拡散法により２値化画像データまたは多値化画像デ
ータを生成する画像階調変調のための画像処理方法であ
って、入力多値画像データの２値化または多値化の処理
のための初期しきい値に対してディザマトリクスのデー
タを付加する構成を備えている。

【００１３】これにより、疑似輪郭を改善して階調の再
現性を向上させるための画像処理方法が得られる。

【００１４】この課題を解決するための本発明の画像処
理装置は、多値画像データを入力し、誤差拡散法により
２値化画像データまたは多値化画像データを生成する画
像階調変調のための画像処理装置であって、入力多値画
像データの２値化または多値化を行う比較器と、比較器
における比較のための初期しきい値に対してディザマト
リクスのデータを付加するディザマトリクスデータ出力
部とを有する構成を備えている。これにより、疑似輪郭
を改善して階調の再現性を向上させることができる画像
処理装置が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、多値画像データを入力し、誤差拡散法により２値化
画像データまたは多値化画像データを生成する画像階調
変調のための画像処理方法であって、入力多値画像デー
タの２値化または多値化の処理のための初期しきい値に
対してディザマトリクスのデータを付加することとした
ものであり、多値画像データを入力し、誤差拡散法によ
る２値化、多値化処理を行う際に、入力多値画像データ
の濃度と出力画像データの濃度とが一致する濃度領域で
のしきい値にディザマトリクスデータを付加することと
すれば、しきい値に振幅変化を生じさせて誤差データの
消失が防止されるという作用を有する。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、ディザマトリクスは入力多値画像デー
タの濃度に応じて変化させることとしたものであり、階
調再現性が向上するという作用を有する。

【００１７】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、ディザマトリクスは出力される２値化
画像データまたは多値化画像データの濃度と入力多値画
像データの濃度とが一致する近辺の濃度領域においてし
きい値への付加データが最大となることとしたものであ
り、入出力画像データの一致濃度領域の中央において最
大の振幅を持たせることが可能になるという作用を有す
る。

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、ディザマトリクスの各データに乱数デ
ータが付加されることとしたものであり、ディザパター
ンの発生が防止されるという作用を有する。

【００１９】請求項５に記載の発明は、多値画像データ
を入力し、誤差拡散法により２値化画像データまたは多
値化画像データを生成する画像階調変調のための画像処
理装置であって、入力多値画像データの２値化または多
値化を行う比較器と、比較器における比較のための初期
しきい値に対してディザマトリクスのデータを付加する
ディザマトリクスデータ出力部とを有することとしたも
のであり、多値画像データを入力し、誤差拡散法による
２値化、多値化処理を行う際に、入力多値画像データの
濃度と出力画像データの濃度とが一致する濃度領域での
しきい値にディザマトリクスデータを付加することとす
れば、しきい値に振幅変化を生じさせて誤差データの消
失が防止されるという作用を有する。

【００２０】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図８を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１による
画像処理装置を示すブロック図である。

【００２１】図１において、画像メモリ１００、γ補正
ＲＯＭ１０１、第１の加算器１０２、誤差メモリ１０
３、比較器１０４、重み付け誤差演算器１０５、減算器
１０６は図９のものと同様であり、同一符号を付し、説
明は省略する。１０７は誤差拡散処理部、１０８ａは第
２の加算器、１０８ｂは第３の加算器、１０９は初期し
きい値ＲＯＭ、１１０はディザマトリクスのデータを出
力するディザマトリクスデータ出力部、１１１は乱数発
生器である。

【００２２】このような構成の画像処理装置について、
その機能等を説明する。多値画像データを格納した画像
メモリ１００から読み出された多値画像データＤは、γ
補正ＲＯＭ１０１に格納されているガンマ補正データと
参照され、出力デバイスに適したデータＤ´へと変換さ
れる。誤差拡散処理については図９と同様に加算器１０
２、誤差メモリ１０３、比較器１０４、重み付け誤差演
算器１０５、減算器１０６を有しているが、この図１で
はさらに初期しきい値ＲＯＭ１０９を設けており、この
ＲＯＭ１０９には２値化及び多値化の際に使用するしき
い値Ｔｈの初期設定値を格納する。また、ディザマトリ
クスデータを生成するためのディザマトリクスデータ出
力部１１０が設けてあり、これは誤差拡散処理時に用い
られるしきい値Ｔｈに対して付加するディザマトリクス
データを生成するためのものである。また乱数データを
発生するための乱数発生器１１１も設けてあるが、これ
は誤差拡散２値化、多値化時に用いられるしきい値Ｔｈ
に対して乱数データを付加するためのものである。

【００２３】次に、図１の画像処理装置について、その
動作を説明する。画像メモリ１００より取り込まれた注
目画素における画像の濃度データはγ補正ＲＯＭ１０１
により、印字等のデバイスに応じた印字特性用のデータ
へと補正される。この補正後のデータＤ´がディザマト
リクスを付加すべき領域に含まれ得る場合、つまり、粒
状感の不連続による疑似輪郭を生成する領域に含まれる
場合、初期しきい値ＲＯＭ１０９からの初期しきい値に
対して、ディザマトリクスデータ出力部１１０により出
力されたデータが第２の加算器１０８ａにより付加され
る。

【００２４】図２は本実施の形態１で用いるディザマト
リクスの一例を示すデータ図である。

【００２５】このディザマトリクスは処理の対象となる
画像データに反復して適用され、ディザマトリクス出力
部１１０により出力され、注目画素において対応するデ
ィザマトリクスデータが初期しきい値に対して加算器１
０８ａにより加算される。重み付け誤差演算器１０５に
より周囲の画素での誤差を重み付けし、誤差メモリ１０
３に格納された誤差データＥをγ補正ＲＯＭ１０１より
出力される注目画素での入力多値画像データＤ´に加算
器１０２で加算して得られた多値画像データＦとしきい
値Ｔｈとを比較器１０４で比較し、比較器１０４は２値
化画像データまたは多値化画像データを出力する。

【００２６】この結果を図３に示す。図３は入力多値画
像データの濃度に対するしきい値Ｔｈを示すグラフであ
る。図３に示すように、粒状感の不連続領域において、
初期しきい値にディザマトリクスを付加することで、こ
の領域内においてしきい値Ｔｈが振幅変化するために、
誤差拡散処理における２値化または多値化時に生じる誤
差データの消失領域を無くすことができる。つまり、し
きい値Ｔｈを振幅変化させることで、誤差が消失してい
た領域に誤差データを発生させることが可能となり、結
果として誤差拡散の画質劣化要因のひとつである疑似輪
郭の発生を抑制することが可能となる。

【００２７】次に、ディザマトリクスを入力多値画像デ
ータの濃度に応じて変化させる場合について図２、図４
を用いて説明する。図４はディザマトリクスの他の例を
示すデータ図である。

【００２８】ディザマトリクスデータ出力部１１０から
出力されるディザマトリクスデータとして、図２に示す
ディザマトリクスデータに加えて、図４に示すようなサ
イズ、パラメータ共に異なるディザマトリクスデータを
適用することで、１つのディザマトリクスにより発生す
るディザパターンを消去することが可能となる。１つの
方法として、画像メモリ１００より入力される画像デー
タＤをγ補正ＲＯＭ１０１で補正した画像入力データＤ
´の濃度毎に、ディザマトリクスデータ出力部１１０か
ら出力されるディザマトリクスを、図２に示すディザマ
トリクス、図４に示すディザマトリクス、あるいはその
他のディザマトリクスによるデータをディザマトリクス
データ出力部１１０より出力し、そのディザマトリクス
のデータを加算器１０８ａにより初期しきい値に加算す
ることで、それぞれのディザパターンが現れるのを防止
することが可能である。

【００２９】次に、出力される２値化画像データまたは
多値化画像データの濃度と入力多値画像データの濃度と
が一致する近辺の濃度領域においてしきい値へ付加され
るディザマトリクスデータが最大となる場合について図
５を用いて説明する。図５は入力多値画像データの濃度
に対するしきい値Ｔｈを示すグラフである。

【００３０】図３に示したディザマトリクスを付加した
しきい値での振幅では、粒状感の不連続領域外との境界
において、しきい値Ｔｈが連続した値を取っていない。
この結果、誤差拡散処理後の画像において、階調の再現
性の低下要因となる。そこで、図５に示すようにしきい
値Ｔｈの振幅が粒状感の不連続領域中央において最大と
なるようにディザマトリクスのデータをすることで、不
連続領域外のしきい値との境界でのしきい値Ｔｈの値の
連続性を保つこととなり、階調の再現性を向上し、なお
かつ、疑似輪郭の改善効果についても効果を得ることが
できる。

【００３１】次に、ディザマトリクスの各データに乱数
データを付加する場合について図１を参照して説明す
る。

【００３２】画像メモリ１００により読み込まれ、γ補
正ＲＯＭで濃度補正された入力多値画像データＤ´は、
重み付け誤差演算器１０５により周囲の画素の誤差デー
タを重み付けした後に誤差メモリ１０３に格納された誤
差データを加算器１０２により加算され、多値画像デー
タＦとなる。その後、多値画像データＦは、比較器１０
４により、初期しきい値にディザマトリクスデータが加
算されたしきい値Ｔｈと比較され、比較器１０４は２値
化画像データまたは多値化画像データを出力するが、デ
ィザマトリクスデータ出力部１１０から出力されるディ
ザマトリクスのデータに、乱数発生器１１１により生成
される乱数データを第３の加算器１０８ｂにより加算す
ることで、ディザマトリクスを加算したしきい値による
比較後の画像データで生じるディザパターンの発生を抑
制することができる。

【００３３】次に、図１の画像処理装置について、その
動作を詳細に図６を用いて説明する。図６は図１の画像
処理装置の動作を示すフローチャートである。

【００３４】図６において、まず、２値化処理を行う画
像の多値データの１ライン分を画像メモリ１００に格納
し（Ｓ１）、次にこのラインの画素に対して分配される
誤差データを誤差メモリ１０３に格納する（Ｓ２）。１
ライン分のデータから２値化を行う画素のデータを読み
出し、この画素での重み付け誤差を加算器１０２により
加算し、注目画素データＤを取得するとともに、γ補正
ＲＯＭ１０１においてこの画素データに対応する補正デ
ータＤ´への変換を行う（Ｓ３）。この補正された入力
多値画像データＤ´が粒状感の不連続濃度領域に含まれ
るかどうかを判定し（Ｓ４）、領域内でなければ、しき
い値をたとえば２値化であれば、１２８に設定する（Ｓ
７）。不連続領域内であれば、初期しきい値に加算する
ディザマトリクスのデータの取得を行う。ディザマトリ
クスは、画像濃度に応じて複数のマトリクスを設定して
いる場合には、注目画素での入力濃度を参照し、設定さ
れたマトリクスの対応するデータの取得を行う。またデ
ィザマトリクスデータは粒状感の不連続領域中央で最大
の値を取るように設定しており、入力濃度に対応する値
を算出する（Ｓ５）。次に、ディザマトリクスデータの
初期しきい値への付加によるディザパターンの発生を防
止するために、ディザマトリクスデータを付加したしき
い値に対してさらに乱数データを算出する（Ｓ６）。次
に、算出された注目画素でのディザマトリクスデータと
乱数データとを初期しきい値に加算し、２値化あるいは
多値化処理のしきい値Ｔｈとする（Ｓ８）。

【００３５】閾値（しきい値）Ｔｈの設定後、この注目
画素における誤差拡散による２値化または多値化処理を
行い（Ｓ９）、この画素での処理を終了する。そして、
現在のライン全ての画素の処理を終了したかを判定し
（Ｓ１０）、終了していなければ次の注目画素データＤ
を取得し（Ｓ１２）、Ｓ３からの処理を繰り返し行い、
終了していれば、全ラインの処理を終了したかの判定を
行う（Ｓ１１）。全ラインの処理が終了していなければ
次のラインへ移行し（Ｓ１３）、全処理を終えるまで以
上の処理を繰り返す。

【００３６】以上のように本実施の形態によれば、入力
多値画像データの２値化または多値化を行う比較器１０
４と、比較器１０４における比較のための初期しきい値
に対してディザマトリクスのデータを付加するディザマ
トリクスデータ出力部１１０とを備えたことにより、多
値画像データを入力し、誤差拡散法による２値化、多値
化処理を行う際に、入力多値画像データＤの濃度と出力
画像データの濃度とが一致する濃度領域でのしきい値に
ディザマトリクスデータを付加することとすれば、しき
い値Ｔｈに振幅変化を生じさせて誤差データの消失を防
止することができる。また、ディザマトリクスを入力多
値画像データの濃度に応じて変化させるようにしたの
で、階調再現性を向上することができる。さらに、出力
される２値化画像データまたは多値化画像データの濃度
と入力多値画像データの濃度とが一致する近辺の濃度領
域においてしきい値へ付加されるディザマトリクスデー
タが最大となるようにしたので、入出力画像データの一
致濃度領域の中央において最大の振幅を持たせることが
可能になる。さらに、ディザマトリクスの各データに乱
数データを付加するようにしたので、ディザパターンの
発生を防止することができる。

【００３７】参考として図７に従来例における疑似輪郭
の発生を示す疑似輪郭発生図、図８に本発明の実施の形
態１における疑似輪郭改善結果を示す疑似輪郭発生図を
示す。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１に記載の
画像処理方法によれば、多値画像データを入力し、誤差
拡散法により２値化画像データまたは多値化画像データ
を生成する画像階調変調のための画像処理方法であっ
て、入力多値画像データの２値化または多値化の処理の
ための初期しきい値に対してディザマトリクスのデータ
を付加することにより、多値画像データを入力し、誤差
拡散法による２値化、多値化処理を行う際に、入力多値
画像データの濃度と出力画像データの濃度とが一致する
濃度領域でのしきい値にディザマトリクスデータを付加
することとすれば、しきい値に振幅変化を生じさせて誤
差データの消失を防止することができるという有利な効
果が得られる。

【００３９】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明において、ディザマトリクスは入力多値画
像データの濃度に応じて変化させることにより、変化す
るディザマトリクスデータに応じた階調再現性が得られ
るので、階調再現性を向上させることができるという有
利な効果が得られる。

【００４０】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明において、ディザマトリクスは出力される
２値化画像データまたは多値化画像データの濃度と入力
多値画像データの濃度とが一致する近辺の濃度領域にお
いてしきい値への付加データが最大となることにより、
入出力画像データの一致濃度領域の中央において最大の
振幅を持たせることが可能になるという有利な効果が得
られる。

【００４１】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明において、ディザマトリクスの各データに
乱数データが付加されることにより、ディザパターンの
発生を防止することができるという有利な効果が得られ
る。

【００４２】本発明の請求項５に記載の画像処理装置に
よれば、多値画像データを入力し、誤差拡散法により２
値化画像データまたは多値化画像データを生成する画像
階調変調のための画像処理装置であって、入力多値画像
データの２値化または多値化を行う比較器と、比較器に
おける比較のための初期しきい値に対してディザマトリ
クスのデータを付加するディザマトリクスデータ出力部
とを有することにより、多値画像データを入力し、誤差
拡散法による２値化、多値化処理を行う際に、入力多値
画像データの濃度と出力画像データの濃度とが一致する
濃度領域でのしきい値にディザマトリクスデータを付加
することとすれば、しきい値に振幅変化を生じさせて誤
差データの消失を防止することができるという有利な効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による画像処理装置を示
すブロック図

【図２】本発明の実施の形態１で用いるディザマトリク
スの一例を示すデータ図

【図３】入力多値画像データの濃度に対するしきい値を
示すグラフ

【図４】ディザマトリクスの他の例を示すデータ図

【図５】入力多値画像データの濃度に対するしきい値を
示すグラフ

【図６】図１の画像処理装置の動作を示すフローチャー
ト

【図７】従来例における疑似輪郭の発生を示す疑似輪郭
発生図

【図８】本発明の実施の形態１における疑似輪郭改善結
果を示す疑似輪郭発生図

【図９】従来の画像処理装置を示すブロック図

【図１０】従来の誤差拡散法において用いられる誤差マ
トリクスを示すデータ図

【符号の説明】

１００ 画像メモリ １０１ γ補正ＲＯＭ １０２ 第１の加算器 １０３ 誤差メモリ １０４ 比較器 １０５ 重み付け誤差演算器 １０６ 減算器 １０７ 誤差拡散処理部 １０８ａ 第２の加算器 １０８ｂ 第３の加算器 １０９ 初期しきい値ＲＯＭ １１０ ディザマトリクスデータ出力部 １１１ 乱数発生器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多値画像データを入力し、誤差拡散法によ
   り２値化画像データまたは多値化画像データを生成する
   画像階調変調のための画像処理方法であって、前記入力
   多値画像データの２値化または多値化の処理のための初
   期しきい値に対してディザマトリクスのデータを付加す
   ることを特徴とする画像処理方法。
2. 【請求項２】前記ディザマトリクスは前記入力多値画像
   データの濃度に応じて変化させることを特徴とする請求
   項１に記載の画像処理方法。
3. 【請求項３】前記ディザマトリクスは出力される２値化
   画像データまたは多値化画像データの濃度と入力多値画
   像データの濃度とが一致する近辺の濃度領域において前
   記しきい値への付加データが最大となることを特徴とす
   る請求項１に記載の画像処理方法。
4. 【請求項４】前記ディザマトリクスの各データに乱数デ
   ータが付加されることを特徴とする請求項１に記載の画
   像処理方法。
5. 【請求項５】多値画像データを入力し、誤差拡散法によ
   り２値化画像データまたは多値化画像データを生成する
   画像階調変調のための画像処理装置であって、前記入力
   多値画像データの２値化または多値化を行う比較器と、
   前記比較器における比較のための初期しきい値に対して
   ディザマトリクスのデータを付加するディザマトリクス
   データ出力部とを有することを特徴とする画像処理装
   置。