JPH11331562A - 連続階調画像ハ―フト―ン化プロセス - Google Patents
連続階調画像ハ―フト―ン化プロセスInfo
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- JPH11331562A JPH11331562A JP11079050A JP7905099A JPH11331562A JP H11331562 A JPH11331562 A JP H11331562A JP 11079050 A JP11079050 A JP 11079050A JP 7905099 A JP7905099 A JP 7905099A JP H11331562 A JPH11331562 A JP H11331562A
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
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- H04N1/405—Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels
- H04N1/4055—Halftoning, i.e. converting the picture signal of a continuous-tone original into a corresponding signal showing only two levels producing a clustered dots or a size modulated halftone pattern
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Abstract
スクリーンの解像度を変化させると共に、画像の内容に
基づくこれらの変化を管理することによって、ハーフト
ーン画像処理を改良することができる画像解像度増強技
術を提供する。 【解決手段】原画像110を、高周波数スクリーン12
0及び低周波数スクリーン130を連続的に使用してハ
ーフトーン化する。2つのハーフトーン画像は、アクテ
ィビティ・インデックス150に依存する重み付き平均
を使用して、単一ハーフトーン画像にマージすなわち併
合される(140)。最終的なハーフトーン画像170
を形成するために、装置のレベルが原画像110のレベ
ルより少ない場合、別のマルチレベル・ハーフトーン化
アルゴリズム160が適用される。
Description
に係り、特に、連続階調画像を処理してハーフトーン画
像にする技術に関する。
画像を、元の連続階調画像のように見える2値画像に変
換する処理である。R. Ulichneyによる"Digital Halfto
ning(デジタル・ハーフトーン化)"(MIT Press,Cambr
idge,MA,1987)を参照されたい。カラー画像の場合、一
般的に、カラー連続階調画像は、まず複数のカラー・チ
ャネルに分離される。そして、カラー・チャネルのそれ
ぞれについて、別々のハーフトーンが形成される。
ダード・ハーフトーン・スクリーンすなわち整えられた
ハーフトーンふるい分け(例えば、クラスタド−ドット
・ディザすなわち集中ドット型ディザ、ライン・スクリ
ーン等)を混合したものを利用して、複数のレベルを有
するハーフトーン・ドットを生成し、分散したハーフト
ーン・スクリーンを利用して、オーダード・ハーフトー
ン・ドットについての追加のレベルを生成する。印刷技
術によっては、600lpi(ライン/インチ)のよう
な細かいハーフトーン・スクリーンではなく、150l
piのような粗いハーフトーン・スクリーンを生成する
ことによって、印刷アーティファクトを最小化すること
が好ましい。しかしながら、より粗いスクリーン処理で
は、画像、テキスト及びライン・アートの細部が十分レ
ンダリングされない。これは、特に、コピー機に適用し
た場合に問題となる。コピー機では、テキスト及びライ
ン・アートが、コンピュータによって生成されるのでは
なく走査されるためである。このような形で適用する場
合、より粗いオーダード・スクリーンのアーティファク
トを減少させる特性を最大化しつつ、空間周波数が高い
画像領域においてレンダリングされた細部の喪失を最小
化するハーフトーン技術が求められている。
り、ハーフトーン画像出力装置において画像の品質に限
界が生じ、これらの装置を多くの形で適用することの妨
げとなっている。
よりオーダード・ハーフトーン・スクリーンの解像度を
変化させると共に、画像の内容に基づくこれらの変化を
管理することによって、ハーフトーン画像処理を改良す
ることができる画像解像度増強技術が未だに必要となっ
ている。
ード・ハーフトーン・スクリーンの解像度を変化させる
と共に、画像の内容に基づくこれらの変化を管理するこ
とによって、ハーフトーン画像処理を改良する適応型画
像解像度増強技術(IRET)プロセス及び装置につい
て説明する。
り粗いオーダード・スクリーンのアーティファクトを減
少させる特性を最大化しつつ、空間周波数が高い画像領
域においてレンダリングされた細部の喪失を最小化す
る。IRETは、オーダード・ハーフトーン・スクリー
ン(例えば、クラスタド−ドット・ディザ、ライン・ス
クリーン等)を混合したものを利用して、複数のレベル
を有するハーフトーン・ドットを生成し、分散したハー
フトーン・スクリーンを利用して、オーダード・ハーフ
トーン・ドットについての追加のレベルを生成する。印
刷技術によっては、細かいハーフトーン・スクリーンで
はなく、粗いハーフトーン・スクリーンを生成すること
によって、印刷アーティファクトを最小化することが好
ましい。しかしながら、より粗いスクリーン処理では、
画像、テキスト及びライン・アートの細部がよくレンダ
リングされない。
デックスあるいは行動指標を使用して、画像の内容によ
りオーダード・ハーフトーン・スクリーンの解像度を変
化させる。テキスト、ライン・アート、領域塗りつぶし
(エリア・フィル(area fill))及び写真の混合した
ページをレンダリングするためには、テキスト、ライン
・アート及び写真のエッジ領域のような「ビジー(bus
y)」領域は高解像度スクリーンでレンダリングするこ
とが望ましい。一方、エリア・フィル及び写真のエッジ
以外の領域のような平滑な領域は、低解像度スクリーン
でレンダリングする方がよい。
下の詳細な説明により容易に理解されるであろう。な
お、同一の参照番号は、同一の構造上の要素を示してい
る。
参照して以下に説明する。しかしながら、当業者は、本
発明がこれら限定された実施の形態の範囲を超えている
ため、これらの図面に関してここに示す詳細な説明が、
説明の目的のためのものであることを容易に認めるであ
ろう。
り粗いオーダード・スクリーンのアーティファクトを減
少させる特性を最大化しつつ、空間周波数が高い画像領
域においてレンダリングされた細部の喪失を最小化する
ハーフトーン化技術である。IRETは、オーダード・
ハーフトーン・スクリーン(例えば、クラスタド−ドッ
ト・ディザ、ライン・スクリーン等)を混合したものを
利用して、複数のレベルを有するハーフトーン・ドット
を生成し、分散したハーフトーン・スクリーンを利用し
て、オーダード・ハーフトーン・ドットについての追加
のレベルを生成する。印刷技術によっては、細かいハー
フトーン・スクリーンではなく、粗いハーフトーン・ス
クリーンを生成することによって、印刷アーティファク
トを最小化することが好ましい。しかしながら、より粗
いスクリーン処理では、画像、テキスト及びライン・ア
ートの細部がよくレンダリングされない。これは、特
に、コピー機に適用した場合に問題となる。コピー機で
は、テキスト及びライン・アートが、コンピュータによ
って生成されるのではなく走査されるためである。しか
しながら、後述する適応型IRETは、画像の内容に従
ってそのオーダード・ハーフトーン・スクリーンの解像
度を変化させる。
フィル)及び写真の混合したページを再現するために
は、テキスト、ライン・アート及び写真のエッジ領域の
ような「ビジー」領域は、600lpi(ライン/イン
チ)のような高解像度スクリーンでレンダリングするこ
とが望ましい。一方、エリア・フィル及び写真のエッジ
以外の領域のような平滑な領域は、150lpiのよう
な低解像度スクリーンでレンダリングする方がよい。ア
クティビティ・インデックスを使用して、いずれのスク
リーンを使用するかを決定する。
及び高周波数スクリーンを統合する適応型画像解像度増
強技術(IRET)ハーフトーン化メカニズムを説明す
る図である。この実施の形態では、原画像110を、高
周波数スクリーン120及び低周波数スクリーン130
を連続的に使用してハーフトーン化する。例えば、低周
波数スクリーン130は、電子写真(EP)プリンタで
安定性の理由から使用されるクラスタド−ドット・スク
リーンである。結果として得られるハーフトーン画像
は、原画像110におけるレベル数を保っているが、ハ
ーフトーン・スクリーンによって決定されるドット構造
が与えられる。そして、2つのハーフトーン画像は、ア
クティビティ・インデックス150に依存する重み付き
平均を使用して、単一ハーフトーン画像にマージすなわ
ち併合される(140)。言換えれば、アクティビティ
・インデックス150が「高」である場合、出力は高周
波数スクリーン120の方にバイアスすなわち付勢され
る。アクティビティ・インデックス150が「低」であ
る場合、出力は低周波数スクリーン130の方にバイア
スされる。最後に、最終的なハーフトーン画像170を
形成するために、装置のレベルが原画像110のレベル
より少ない場合、別のマルチレベル・ハーフトーン化ア
ルゴリズム160が適用される。
に説明する。
局所的に計算することができる。一例として、近傍の画
素間の差をとることにより、アクティビティ・インデッ
クスを計算する。位置(i,j)の現画素がx(i,j)であ
り、その左の画素がx(i,j-1)であり、右の画素がx(i,
j+1)であり、上の画素がx(i-1,j)であり、下の画素が
x(i+1,j)であるものとする。この時、アクティビティ
・インデックスa(i,j)は、
(i,j) - x(i-1,j)|+ |x(i,j) - x(i,j+1)| + |x(i,
j) - x(i+1,j)|
他の例としては、現画素(i,j)を中心とする3×3ウイ
ンドウにおける最大画素値max(i,j)及び最小画素値
min(i,j)を見つける方法がある。この場合、アクテ
ィビティ・インデックスa(i,j)は、
すると、そのアクティビティ・インデックスに基づき異
なるハーフトーン化スクリーンの周波数を選択すること
ができる。
ンダリングのための適応型IRETの使用を説明する図
である。印刷技術によっては、テキスト画像のエッジを
マーキング・エンジンの本来の解像度でレンダリング
し、テキスト画像の内部領域をより低い解像度でレンダ
リングすることが好ましい。その結果は、概して、印刷
エンジンのアーティファクトがかなり減少した高品質の
テキスト画像(原画像)210となる。適応型IRET
は、アクティビティ・インデックスの計算250を利用
して、テキストのエッジを内部領域から区別し、それに
よりエッジ・マスク280を形成する。そして、低・高
周波数スクリーンを双方とも適用することができ、低周
波数スクリーン230はテキストの内部に適用し、高周
波数スクリーン220はテキストのエッジ(縁)に適用
する。最後に、併合プロセス240を用いて、テキスト
画像を、テキストの内部及びテキストのエッジという厳
密に2つの領域としてレンダリングするのに使用するこ
とができるハーフトーン・ヒント・マスク290を生成
する。このようにして、最終的なハーフトーン化画像2
70を形成するために、装置のレベルが原画像210の
レベルより少ない場合に、他のマルチレベル・ハーフト
ーン化アルゴリズム260を適用することができる。
ンを用いたハーフトーン化 連続階調画像にスクリーンすなわちふるい分け処理をす
るための2つの可能な方法について説明する。しかしな
がら、これらの例に基づいて、当業者は、連続階調画像
にスクリーン処理するこれらの教示内容を他の周知の方
法に従って適用することができるであろう。
である。しかしながら、プリンタのドットを「オン」又
は「オフ」のいずれかにする(すなわち、2値ハーフト
ーン化)代りに、いずれの強度においてもそれを部分的
に「オン」とすることも可能である。2つのスクリーン
(これらもまたディザ・マトリクスとも呼ばれる)がハ
ーフトーン化に使用されるものと想定する。1つはスク
リーン周波数が高いMh×Mh (Mh≧1)ディザ・マトリ
クスである。マトリクスが生成するハーフトーン・ドッ
トのレベルの最大数は、Nh (Nh≧1)である。もう1つ
のスクリーンは、スクリーン周波数が低いMl×Ml (M
l>1)ディザ・マトリクスである。マトリクスが生成す
るハーフトーン・ドットのレベルの最大数は、Nl(Nl
>1)である。図3a及び図3bに、高周波数スクリーン
320及び低周波数スクリーン330の例をそれぞれ示
す。この例では、Mh = 1、Ml = 6、Nh =1、Nl = 18
であり、高周波数スクリーンは600dpiで600l
piであり、低周波数スクリーンは600dpiで14
1lpiである。
(i,j)における高周波数スクリーンの閾値はt(i,j)であ
るものと想定する。x(i,j)をL = 255 / Nhで基準化
したt(i,j)と比較する。基準化閾値をtlと呼ぶ。そし
て、tl = t(i,j) * 255 /Nhとする。ハーフトーン出
力をy(i,j)とする。その結果、
ン」となる。
x(i,j)を更に第2の基準化閾値t2と比較する。ここで
t2 = (t(i,j) - 1) * 255 / Nh とする。その結果、
フ」となる。
は、(i,j)の画素は部分的に「オン」となる。その結
果、
し、その他の場合
る。例えば、600dpi(ドット/インチ)プリンタ
に141lpi(ライン/インチ)スクリーンを用いる
ために、3×6のルックアップ・テーブルを使用する。
ルックアップ・テーブルの各エントリは、0と255の
間の値である。ここで、0はドットが「オフ」となって
いることを意味し、255はドットが「オン」となって
いることを意味しており、その間の値は、その値に比例
する強度でドットが部分的に「オン」となっていること
を意味している。いくつかのグレイ・レベルについての
ルックアップ・テーブル410a乃至410c及び対応
するハーフトーン・ドット420a乃至420cの例
を、図4a乃至図4cに示す。図4aは、本発明の一実
施の形態によるグレイレベルが3(=54/18)の例
を示す。同様に、図4b及び図4cは、グレイレベルが
20(=(255+52+53)/18)の例、及びグ
レイレベルが127(=(255*9)/18)の例を
それぞれ示している。
3×6のルックアップ・テーブル510は図5に示すよ
うにタイル・アップあるいはます目として構成され、対
応するグレイ・レベルを有するルックアップ・テーブル
からのエントリが読み出され結果の画像に書き込まれ
る。
素x(i,j)について出力yh(i,j)を生成し、低周波数ス
クリーンを使用して入力画素x(i,j)について出力y
l(i,j)を生成した後、それらを併合して以下のように最
終的な出力y(i,j)を生成することができる。
(i,j)) * yl(i,j)
アクティビティ・インデックスa(i,j)の関数である。
k(i,j)は、0と1の間の値をとる。
クティビティ・インデックスを固定の閾値Aと比較す
る。アクティビティ・インデックスがAより大である場
合、高周波数スクリーンを使用する。そうでない場合
は、低周波数スクリーンを使用する。
ンのいずれかを選択する代りに、他の実行例として、図
6cに示すように、a(i,j)の線形関数となる併合重み
k(i,j)を選択する。この場合、高周波数スクリーン及
び低周波数スクリーンは円滑に併合する。
置又は特定の印刷技術の画像処理アーティファクトを最
小化するa(i,j)のある任意の関数となる併合重みk(i,
j)を選択する。適応型IRETは、特定のレンダリング
技術のレンダリング特性を最大化するために、併合重み
を定義するいかなる関数k(i,j)をも適応させることが
できる。
値を有するドットを生成することができるものと想定す
る。これは、例えば、レーザ・プリンタではレーザ・ビ
ームを変調することにより、あるいは、インクジェット
・プリンタでは同じ位置で複数のドットを印刷すること
により、達成することができる。併合されたハーフトー
ンは、原画像と同じ数のレベルを有しており、そのハー
フトーンのレベル数をLレベルまで減少させる必要があ
る。これは、マルチレベル誤差拡散法又はスキャッター
ド−ドット(分散ドット)・ディザ・マトリクスを使用
したマルチレベル・ディザ法を用いることにより、画像
解像度増強技術と同様な方法で実行することができる。
例えば、Qian Linによる"Printing N-tone Imageswith
Imperceptible Dots(微細なドットによるN階調画像印
刷)"(米国特許第5,615,021号、1997年
3月25日発行)、Qian Linによる"Methodsto Print N
-tone Images with Multi-leveling Techniques(マル
チレベル技術によるN階調画像の印刷方法)"(米国特
許第5,689,586号、1997年11月18日発
行)、Qian Lin、Brian Hoffmann及びJeff Traskによ
る"ImageResolution Enhancement Technology for a Co
lor Laser Printer(カラー・レーザ・プリンタの画像
解像度増強技術)"(米国特許出願番号788,76
7、1997年1月24日出願)を参照されたい。
ーン化にも用いることができる。その場合、カラー画像
の輝度信号に基づいてアクティビティ・インデックスを
計算することもでき、あるいは、各カラー・プレーン
(レッド(赤)、グリーン(緑)及びブルー(青)、ま
たはシアン、マゼンタ、イエロー(黄)及びブラック
(黒))について独立してアクティビティ・インデック
スを計算することもできる。そして、そのアクティビテ
ィ・インデックスに基づいて、上記アルゴリズムにより
各カラー・プレーンを独立してハーフトーン化すること
ができる。しかしながら、分散ドット・ディザ・マトリ
クス及び高・低周波数スクリーンは、カラー・プレーン
の各々について同じではない。実際には、それらは結合
して設計する方がよい。カラー・プレーンについて分散
ドット・ディザ・マトリクスを結合して設計する一例
は、"Joint Design of Dither Matrices for a Setof C
olorants(カラーラント・セット用のディザ・マトリク
スの結合設計)"という名称で発明者がJan Allebach及
びQian Linである1997年12月12日出願の米国特
許出願番号641,304に述べられている。この出願
の明細書には、視覚的に優れた品質でカラー画像をハー
フトーン化するための1組の周波数変調ディザ・マトリ
クスを設計する手順について述べられている。1組のデ
ィザ・マトリクスは、CIELab表示系のような一様
な色空間における一定階調のカラー・パッチの色の不安
定さを最小化することにより、計算される。ディザ・マ
トリクスは予め計算されているため、それによってハー
ドウエア又はソフトウエアのいずれかにおいて有効に実
現される。
ット(集中ドット型)・スクリーン(高周波数スクリー
ン又は低周波数スクリーンのいずれか)を結合して設計
する一例として、カラー・ハーフトーン・ドットが互い
にどのように作用するかが分かる可視化プログラムを用
いて、レベル毎に手作業で各マトリクスを設計する方法
がある。
タイプのプリンタによって試験されている。その結果
は、本アルゴリズムが、鮮明なテキスト及び優れた画像
の細部を生成することができることを示している。
化アルゴリズムである。その効果は、2つの適用例にお
いて最も重要である。(1)コピー機への適用。ここで
は、テキスト及びライン・アートが走査された後ハーフ
トーン化される。低周波数スクリーン自体は非常にぎざ
ぎざの(又は歪んだ)エッジを生み出し、ページ全体に
用いられる高周波数スクリーンはプリンタ・エンジン・
アーティファクトを生み出す。(2)コンピュータが生
成するカラーテキスト及びライン・アートへの適用。こ
の場合、テキスト及びライン・アートのグレイレベルは
フル(full)の強度(0又は255のどちらか)ではな
い。ここでも、適応型IRETを用いなければ、テキス
ト及びライン・アートは、ぎざぎざになる。
かれた説明から明らかであり、そのため、特許請求の範
囲は、本発明のそのような特徴及び利点のすべてを含む
よう意図している。更に、当業者には、多くの改良例及
び変更例が容易に浮かぶであろう。本発明を、上述した
ような厳密な構成及び作用に限定することは望ましくな
い。従って、すべての適当な改良例及び均等物が本発明
の範囲内であると主張することができる。
が、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
ン化してハーフトーン画像を形成するプロセスであっ
て、高周波数ハーフトーン・スクリーンを使用して前記
連続階調画像を処理することにより高周波数の連続ハー
フトーン化画像を形成するステップと、低周波数ハーフ
トーン・スクリーンを使用して前記連続階調画像を処理
することにより低周波数の連続ハーフトーン化画像を形
成するステップと、前記連続階調画像内の局所的な変化
に関連するアクティビティ・インデックスに基づいて、
前記高・低周波数の連続ハーフトーン化画像を併合する
ことにより、併合画像を形成するステップとを有するこ
とを特徴とするプロセス。
ーンの少なくとも一つは、ディザ・マトリクスであるこ
とを特徴とする実施態様1記載のプロセス。
ーンの少なくとも一つは、ルックアップ・テーブルであ
ることを特徴とする実施態様1記載のプロセス。
デックスの関数に基づいて併合重みが用いられることを
特徴とする実施態様1記載のプロセス。
ティビティ・インデックスの閾値関数に基づいて用いら
れることを特徴とする実施態様4記載のプロセス。
ティビティ・インデックスの線形関数に基づいて用いら
れることを特徴とする実施態様1記載のプロセス。
化画像をマルチレベル・ハーフトーン化するステップを
有することを特徴とする実施態様1記載のプロセス。
デックスを使用してエッジ・マスクを形成し、前記高・
低周波数の連続ハーフトーン化画像を併合してハーフト
ーン・ヒント・マスクを形成することを特徴とする実施
態様1記載のプロセス。
画像であることを特徴とする実施態様1記載のプロセ
ス。
れか1項記載の方法に従い、連続階調画像をハーフトー
ン化してハーフトーン画像を形成するプロセッサであっ
て、高周波数ハーフトーン・スクリーンを使用して連続
階調画像を処理することにより高周波数の連続ハーフト
ーン化画像を形成する高周波数手段と、低周波数ハーフ
トーン・スクリーンを使用して連続階調画像を処理する
ことにより低周波数の連続ハーフトーン化画像を形成す
る低周波数手段と、前記連続階調画像内の局所的な変化
に関連するアクティビティ・インデックスに基づき、前
記高・低周波数の連続ハーフトーン化画像を併合するこ
とにより併合画像を形成する併合手段とを具備すること
を特徴とするプロセッサ。
の内容によりオーダード・ハーフトーン・スクリーンの
解像度を変化させると共に、画像の内容に基づくこれら
の変化を管理することによって、ハーフトーン画像処理
を改良することができる画像解像度増強技術を提供する
ことができる。
化アルゴリズムである。その効果は、2つの適用例にお
いて最も重要である。(1)コピー機への適用。ここで
は、テキスト及びライン・アートが走査された後ハーフ
トーン化される。低周波数スクリーン自体は非常にぎざ
ぎざの(又は歪んだ)エッジを生み出し、ページ全体に
用いられる高周波数スクリーンはプリンタ・エンジン・
アーティファクトを生み出す。(2)コンピュータが生
成するカラーテキスト及びライン・アートへの適用。こ
の場合、テキスト及びライン・アートのグレイレベルは
フル(full)の強度(0又は255のどちらか)ではな
い。ここでも、適応型IRETを用いなければ、テキス
ト及びライン・アートは、ぎざぎざになる。
るための適応型画像解像度増強技術(IRET)ハーフ
トーン化メカニズムを説明する図である。
ための適応型IRETの使用を説明する図である。
ーンの一例を示す図である。
ーンの一例を示す図である。
テーブル及びそれに対応するグレイレベルが3のハーフ
トーン・ドットの一例を示す図である。
テーブル及びそれに対応するグレイレベルが20のハー
フトーン・ドットの一例を示す図である。
テーブル及びそれに対応するグレイレベルが127のハ
ーフトーン・ドットの一例を示す図である。
ーブルのタイリング・アップを説明する図である。
・インデックスの任意の関数としての併合重みを示す図
である。
・インデックスの閾値関数としての併合重みを示す図で
ある。
・インデックスの線形関数としての併合重みを示す図で
ある。
リズム 170、270:最終的なハーフトーン化画像 280:エッジ・マスク 290:ハーフトーン・ヒント・マスク
Claims (1)
- 【請求項1】連続階調画像をハーフトーン化してハーフ
トーン画像を形成するプロセスであって、 高周波数ハーフトーン・スクリーンを使用して前記連続
階調画像を処理することにより高周波数の連続ハーフト
ーン化画像を形成するステップと、 低周波数ハーフトーン・スクリーンを使用して前記連続
階調画像を処理することにより低周波数の連続ハーフト
ーン化画像を形成するステップと、 前記連続階調画像内の局所的な変化に関連するアクティ
ビティ・インデックスに基づいて、前記高・低周波数の
連続ハーフトーン化画像を併合することにより、併合画
像を形成するステップとを有することを特徴とするプロ
セス。
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