JPH1188665A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誤差拡散処理に伴う擬似輪郭の発生を防止
し、かつ画質が低下することのない画像処理装置を提供
する。 【解決手段】 入力されたモード（中間調画像を重視す
るモードや線画像を重視するモード）に応じて原画像に
加算される重み付けマトリクス４３，４４が重み付けマ
トリクス切換部４２により切換えられる。重み付けマト
リクス４３が選択されると、原画像に一定周期のパター
ンが付加される。これにより、多値誤差拡散画像特有の
擬似輪郭が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は画像処理装置に関
し、特に多値誤差拡散画像に発生する擬似輪郭を低減さ
せることを図った画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の多値誤差拡散法を用いた画像処理
装置の分野では、たとえば特開平４−２２７１号公報に
示されるように、画像データを複数のしきい値と比較し
てその結果に対応した複数ビットの出力データを生成す
る技術が提案されている。

【０００３】図１１は、そのような従来の多値誤差拡散
法を用いた画像処理装置の構成を示すブロック図であ
る。

【０００４】この画像処理装置は、いわゆる誤差拡散法
に基づいた画像処理を実行する。図１１に示される装置
では、入力データＤとして各画素８ビットのデータが入
力される。これに対して出力データＰとして、各画素４
ビットのデータが出力される。

【０００５】画像処理装置は、入力される画像データＤ
と補正値Ｒとを加算する加算器３１と、加算器３１の出
力Ｄ′の値を複数のしきい値と比較することにより出力
データＰを出力する階調変換器３２と、加算器３１の出
力Ｄ′から、階調変換器３２の出力Ｔｉを減算する減算
器３３と、減算器３３の出力Ｅを処理の対象となってい
る画素（注目画素）の周囲に分散するための誤算加算マ
トリクス３４と、誤差加算マトリクス３４の出力を記憶
する誤差メモリ３５とから構成される。

【０００６】図１２は、図１１の階調変換器３２の構成
を示すブロック図である。図を参照して、階調変換器３
２は、加算器３１の出力Ｄ′をそれぞれ異なるしきい値
と比較し、加算器３１の出力Ｄ′がしきい値以上であれ
ば“１”を出力する比較器ＣＰ１〜ＣＰ１５と、比較器
ＣＰ１〜ＣＰ１５の出力を加算するエンコーダＥＮＣ
と、エンコーダＥＮＣの出力に基づいてしきい値のうち
所望のものを選択し出力するデータセレクタＳＥＬとか
ら構成される。エンコーダＥＮＣの出力が階調変換後の
４ビットの出力データＰとなり、データセレクタＳＥＬ
の出力が減算器３３へ入力されるデータＴｉとなる。し
きい値は、最小のものが“１６”であり、最大のものは
“２４０”である。しきい値は、１６刻みで設定されて
いるため、しきい値は１５個設けられていることにな
る。

【０００７】次に、図１１および図１２を参照して、画
像処理装置の具体的な動作について説明する。

【０００８】加算器３１に入力される画像データＤは、
各画素８ビットのデータである。画像データＤは、補正
値Ｒと加算され、補正後のデータＤ′となって階調変換
器３２に入力される。階調変換器３２は、比較器ＣＰ１
〜ＣＰ１５により、補正後の画像データＤ′を予め定め
られた１５のしきい値（１６，３２，４８，…，１９
２，２０８，２２４，２４０）と比較する。各比較器Ｃ
Ｐ１〜ＣＰ１５の比較結果は、エンコーダＥＮＣによっ
て４ビットのデータＰに変換される。この４ビットのデ
ータＰが多値誤差拡散処理後の画像データとなる。

【０００９】すなわち、階調変換器３２は、入力された
８ビットの画像データを、４ビットの画像データに変換
する。また、階調変換器３２は、エンコーダＥＮＣの出
力Ｐで制御されるデータセレクタＳＥＬにより、１５個
のしきい値と“０”の値のうち１つを選択し、データＴ
ｉとして出力する。たとえば、補正後のデータＤ′の値
が（１６以上３２未満の範囲内の数値である）２０であ
れば、１６が、補正後の画像データＤ′の値が（３２以
上４８未満の範囲内の数値である）４０であれば３２が
データＴｉとして出力される。

【００１０】減算器３３は、階調変換器３２の変換に伴
う誤差Ｅを、階調変換器３２の入力Ｄ′と出力Ｔｉとの
差に基づいて検出する。具体的には、補正後のデータ
Ｄ′と出力されたデータＴｉとの差が誤差Ｅとして出力
される。

【００１１】誤差加算マトリクス３４は、出力された誤
差Ｅに基づいて、誤差の拡散値を計算する。誤差加算マ
トリクス３４で算出される拡散値の具体的な重み係数を
図１３に示す。

【００１２】図１３において、“＊”が処理の対象とな
っている画素（注目画素）を示し、その他の画素に示さ
れた数値が各周辺画素の重み係数を示している。したが
って図１３に示される例では、注目画素の右隣と下に位
置する周辺画素に対しては、（２／６）Ｅの値が、注目
画素の左下と右下に位置する周辺画素に対しては（１／
６）Ｅの値が、それぞれ拡散値として計算される。これ
らの拡散値は、誤差メモリ３５上の対応する画素位置
（アドレス）に加算する形で記憶される。すなわち、そ
れまでに記憶されていた値を読出し、それに新しい拡散
値を加算しその結果が再び同じ画素位置に記憶される。

【００１３】誤差メモリ３５に記憶されたデータは、入
力される画像データＤの画素の走査に同期して画素位置
を計測するアドレスカウンタ３６によって指定されたア
ドレスから読出される。読出されたデータは、補正値Ｒ
として加算器３１に入力される。

【００１４】このようにして構成された画像処理装置に
おいては、誤差拡散処理後の出力データは各画素複数ビ
ット（上述の例では４ビット）となる。これにより、出
力データを１ビット（１／０）で出力する場合、すなわ
ち記録／非記録のデータを出力する場合に比べて出力デ
ータの階調変化が穏やかになるという利点がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように構成され
た画像処理装置においては前述のように出力データの階
調変化が穏やかになるという利点がある反面、入力画像
に穏やかな濃度勾配がある場合には、出力画像に独特の
縞模様が発生してしまうという問題がある。

【００１６】図１４はそのような問題の発生する原因を
説明するための図である。図において入力される画像デ
ータ（原画像データ）が出力画像のレベル１からレベル
３までに至るゆるやかな濃度勾配を有する場合には、出
力画像（多値誤差拡散画像データ）の中にディザ表現さ
れる領域（Ａ）とディザ表現されない領域（Ｂ）とが混
在してしまうのである。この結果、これらの領域（Ａ）
および（Ｂ）のそれぞれにおけるテクスチャの相違が視
覚的に縞模様（擬似輪郭）として見えてしまうのであ
る。

【００１７】このような縞模様の発生を防止するため
に、周期的なパターンを画像に重ね合わせる方法が考え
られる。しかしながら、そのような処理を行なうと原画
像データが文字画像の場合に解像力が低下し、文字の品
質が劣化するという問題がある。

【００１８】この発明は上述の問題点を解決するために
なされたものであり、多値誤差拡散処理により縞模様が
発生することを防ぎ、かつ画像の劣化が生じない画像処
理装置を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
この発明のある局面に従うと、画像処理装置は、画像濃
度に応じて得られた多値（ｍ値）の画像データを多値誤
差拡散処理することにより、ｎ（２＜ｎ＜ｍ）値のデー
タを得る画像処理装置であって、画像処理のモードを設
定する設定部と、設定されたモードに応じて、多値の画
像データに加算する重み付けマトリクスを決定する決定
部とを備える。

【００２０】さらに好ましくは重み付けマトリクスに
は、ｎの値に応じたレベルが設定される。

【００２１】この発明に従うと、重み付けマトリクスに
より縞模様の発生を防ぐことができる。さらに設定され
た画像処理のモードに応じて、画像データに加算される
重み付けマトリクスが決定される。このため、画像の特
性に応じた多値誤差拡散画像を得ることができ、画像の
劣化を防ぐことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の１
つにおけるデジタル複写機の構成を示すための図であ
る。デジタル複写機は、大きくは画像読取部１００とプ
リンタ部２００とから構成されており、通常は画像読取
部１００で読取られた画像データがプリンタ部２００に
送信され、プリンタ部２００が画像を形成することによ
り複写機能が達成される。

【００２３】また、デジタル複写機はインタフェース１
０８により外部機器との接続が可能であるため、画像読
取部１００で読取ったデータを外部機器に出力したり、
逆に外部機器からの画像データをプリンタ部２００に送
ることにより、画像を形成することができる。

【００２４】＜画像読取部１００について＞原稿ガラス
１０７上の原稿は露光ランプ１０１により照射される。
その反射光は、３枚のミラー群１０３ａ〜１０３ｃによ
りレンズ１０４に導かれ、ＣＣＤセンサ１０５に結像す
る。

【００２５】また、露光ランプ１０１とミラー１０３ａ
とは、スキャナモータ１０２により矢印の方向へ倍率に
応じた速度ｖでスキャンされる。これにより原稿ガラス
１０７上の原稿は全面にわたって走査される。また、ミ
ラー１０３ｂと１０３ｃとは、露光ランプ１０１とミラ
ー１０３ａのスキャンに伴い、速度ｖ／２で同方向へス
キャンされる。

【００２６】ＣＣＤセンサ１０５に入射した原稿の反射
光は、センサ内で電気信号に変換される。その後、電気
信号は画像処理部１０６により電気信号のアナログ信号
処理、Ａ／Ｄ変換、およびデジタル画像処理が行なわれ
た後、インタフェース１０８またはプリンタ部２００へ
送られる。

【００２７】＜プリンタ部２００について＞ ［露光部について］プリンタ部２００には、露光ヘッド
２０２および感光体２０４を中心に各エレメントが配置
されている。これらを中心に説明を行なう。

【００２８】まず、画像読取部１００またはインタフェ
ース１０８から送られてきた画像データは、画像データ
補正部２０１によりγ補正などの補正処理が行なわれた
後、露光ヘッド２０２に送られる。露光ヘッド２０２の
内部では、送られてきた画像データの電気信号に応じて
レーザが発光する。レーザによる光はポリゴンミラーに
より１次元走査され、その光はミラー対２０３を経て感
光体２０４へ到達する。

【００２９】［感光体まわりについて］感光体２０４の
周辺には、電子写真プロセスを行なうためのエレメント
が配置されている。感光体は、図中を時計回りに回転す
ることにより各プロセスが連続的に行なわれる。

【００３０】まず、帯電チャージャ２０５により感光体
２０４は帯電する。帯電した感光体はレーザ光によって
露光される。レーザの発光は、画像データが高濃度であ
るほど明るくなるようにされている。そして、感光体上
の電荷はレーザの発光に応じて除去される。そして、電
荷が除去された部分は現像器２０６により現像される。
感光体２０４上に形成されたトナー像は、転写チャージ
ャ２０９により用紙上に転写される。感光体は、その後
クリーナ２１０で余分なトナーが清掃された後、メイン
イレーサ２１１により再度除電され、次の工程に備え
る。

【００３１】電子写真プロセスではこれらの帯電／露光
／現像／転写／清掃の工程を１ルーチンとし、この処理
を繰返し行なうことにより画像形成を行なっている。特
にフルカラー画像においては、この処理を各現像色ごと
に４回繰返すことによりフルカラー画像が形成される。

【００３２】［給紙／搬送について］一方、転写される
側の用紙は以下の順序で転写ベルトに供給され、最終的
な出力画像が形成される。給紙カセット群２１２の中に
は、さまざまなサイズの用紙がセットされており、所望
の用紙サイズは各給紙カセットに取付けられている給紙
ローラ２１３により搬送路へ供給される。搬送路へ供給
された用紙は搬送ローラ群２１４によりタイミングロー
ラ２１７へ送られる。

【００３３】［転写／定着について］タイミングローラ
２１７から供給された用紙には、転写チャージャ２０９
によりトナー像が転写される。そして、用紙上にトナー
像が転写されたのであれば、除電分離チャージャ２２１
により用紙の電荷が除去される。そして、感光体２０４
から用紙は分離する。

【００３４】感光体上から分離した用紙上のトナー像は
定着ローラ対２２３により加熱される。これによりトナ
ーが溶かされて用紙上に定着された後、用紙は排紙トレ
イ２２５へ排出される。

【００３５】図２は、図１の画像処理回路１０６の具体
的な構成を示すブロック図である。図を参照して、画像
処理回路１０６は、アナログ信号処理回路１０６−０１
と、Ａ／Ｄ変換器１０６−０２と、シェーディング補正
部１０６−０２と、変倍移動処理部１０６−０４と、γ
補正部１０６−０５と、ＭＴＦ補正部１０６−０６と、
符号化／復号化処理部１０６−０７とから構成される。
符号化／復号化処理部１０６−０７には圧縮メモリ部３
００が接続されている。

【００３６】ＣＣＤセンサ１０５により光電変換された
電気信号は、原稿の反射光に比例したアナログ信号とし
て出力される。ＣＣＤセンサ１０５から出力されたアナ
ログ信号は、アナログ信号処理部１０６−０１でサンプ
ルホールド／増幅／およびクランプ調整される。次に、
アナログ信号はＡ／Ｄ変換部１０６−０２によりデジタ
ル信号に変換される。デジタル信号のデータには、その
後ＣＣＤのチップむらなどを除去するためのシェーディ
ング補正がシェーディング補正部１０６−０３において
行なわれる。

【００３７】デジタル信号データには、次に変倍移動処
理部１０６−０４において出力する画像サイズに合せた
変倍処理や印字位置の変更などが行なわれる。次に、デ
ジタル信号データには、γ補正部１０６−０５において
全体の階調特性に合せた補正が行なわれる。次にデジタ
ル信号データにはＭＴＦ補正部１０６−０６により画像
のエッジ強調など、空間的な画像の補正が行なわれる。
符号化／復号化処理部１０６−０７においてデジタル信
号データは必要に応じて画像を効率よく圧縮メモリ部３
００に蓄えるために符号化されたり、逆に圧縮メモリ部
３００から画像データが読出され復号化される。また、
符号化／復号化処理部１０６−０７において必要に応
じ、多値誤差拡散処理が行なわれる。

【００３８】このようにして処理された画像信号（デジ
タル信号データ）はプリンタに送られることにより印字
されたり、外部インタフェースに送られることにより外
部機器に送信されたりする。

【００３９】図３は、図２の符号化／復号化処理部１０
６−０７に含まれる多値誤差拡散処理回路の構成を示す
ブロック図である。

【００４０】図を参照して、多値誤差拡散処理回路は、
原画像のデータ（ｍ値）を補正値と加算する加算器５０
と、加算器５０からの出力を所定のしきい値と比較する
比較器５１と、加算器５０の出力から比較器５１の出力
を減算する減算器５２と、減算器５２の出力を誤差加算
マトリクスに基づき注目画素の周辺画素の誤差データと
して記憶する誤差メモリ５３と、設定された画像モード
に対応した画像モード信号を出力する画像モード選択部
４１と、画像モード信号の種類に応じて原画像データに
加算される重み付けマトリクスＡ４３およびＢ４４と、
画像モード選択部４１からの信号に応じて使用される重
み付けマトリクスを切換える重み付けマトリクス切換部
４２と、選択された重み付けマトリクスに掛け合わせる
重み係数を記憶する重み係数変換部４５と、重み付けマ
トリクス切換部４２からの出力と重み係数変換部４５か
らの出力とを掛け合わせる乗算器５５と、乗算器５５の
出力と誤差メモリ５３からの出力とを加算する加算器５
４とから構成される。加算器５４からの出力が加算器５
０に入力される。

【００４１】画像モード選択部４１は、画像モード（た
とえば「文字モード」、「文字／写真モード」、または
「写真モード」など）に対応した画像モード信号を発生
する。画像モードは、オペレーションパネル（図示せ
ず）を通じてユーザが原画像の種類に応じて選択した
り、または原画像を予備スキャンし、画像処理を行ない
原画像の種類を自動的に検知することによって決められ
る。

【００４２】画像モード選択部４１からの出力は重み付
けマトリクス切換部４２に入力される。重み付けマトリ
クス切換部４２は、画像モード選択部４１からの画像モ
ード信号をもとに誤差拡散処理部１０６−０８へ入力さ
れる重み付けマトリクス４３，４４を切換える。また、
重み係数変換部４５は画像モード選択部４１および重み
付けマトリクス切換部４２によって選択された重み付け
マトリクスに多値誤差拡散の出力多値レベル（ｎの値）
に応じて前もって決められた係数を掛け合わせる。

【００４３】中間調画像を重視するモード（たとえば写
真モード）が選択された場合には、重み付けマトリクス
切換部４２は、重み付けマトリクスＡ４３を選択する。
一方、線画像を重視するモード（たとえば文字モード）
が選択された場合には、重み付けマトリクス切換部４２
は、重み付けマトリクスＢ４４を選択する。

【００４４】重み付けマトリクスＡ４３は、図３に示さ
れるように、一定周期のパターンを発生させるためのマ
トリクスである。このマトリクスが採用されることによ
り、多値誤差拡散画像特有の擬似輪郭（周期的な縞模
様）の発生が防止される。

【００４５】重み付けマトリクスＡは、−１，０，＋１
のいずれかの重み係数により構成される。また、重み付
けマトリクスＡ４３内では重み係数の総和が０となるよ
うにされており、これによりマトリクス加算後において
も画像全体の濃度は変化しない。これにより、誤差拡散
法の利点が損なわれることがなくなる。

【００４６】重み付けマトリクスＡ４３を原画像データ
に加算して処理することにより、出力される画像は網点
画像に似た画像となる。

【００４７】一方、重み付けマトリクスＢ４４は、すべ
てが０の数値から構成されている。これにより、重み付
けマトリクスＢ４５が採用されることにより、擬似輪郭
の低減処理が実質的に行なわれない。これにより、画質
の低下を防止することができ、誤差拡散法の利点を損な
わない出力画像を得ることができる。

【００４８】重み付けマトリクス切換部４２によって選
択されたマトリクスは、重み係数変換部４５および乗算
器５５によって整数倍される。具体的には、マトリクス
に含まれる係数はおよそｍ／ｎ倍される。ここに、ｍは
入力される画像データのデータレベル数（階調数）であ
り、ｎは出力画像データのデータレベル数（階調数）で
ある。

【００４９】たとえば、８ｂｉｔ（２５６階調）の入力
画像データが、多値誤差拡散処理によって４ｂｉｔ（１
６階調）のデータに変換される場合には、重み係数は１
６（ｍ／ｎ＝２５６／１６）となる。

【００５０】多値誤差拡散処理によってｎ値のレベルに
画像データを分配する場合に、重み付けのレベルがｍ／
ｎより小さすぎるとディザ表現されない領域（図１４に
おける（Ｂ））がディザ表現されないまま出力され、縞
模様（擬似輪郭）が目立ったままになってしまう。

【００５１】また反対に、重み付けのレベルがｍ／ｎよ
り大きすぎると、ディザの強度が強すぎることとなり、
かえって画質が劣化してしまう。そのため重み係数変換
部４５は適切な設定が必要である。

【００５２】図４は、重み付けマトリクスと原画像デー
タとの加算処理について説明するための図である。

【００５３】座標（ｉ，ｊ）の入力画像データをＩ
（ｉ，ｊ）、誤差メモリに格納される誤差データをＥ
（ｉ，ｊ）とし、図４に示されるように重み付けマトリ
クスのｋ行１列の値をＷ（ｋ，ｌ）とすると、加算器５
４によって誤差データＥ（ｉ，ｊ）に加算される値は、
以下の式（１）で示される値となる。

【００５４】 Ｗ（ＭＯＤ（ｉ，４），ＭＯＤ（ｊ，４））×（ｍ／ｎ） …（１） なお、式（１）においてＭＯＤ（ａ，ｂ）はａをｂで割
った剰余を示している。たとえば、入力画像データＩ
（０，０）、Ｉ（４，０）およびＩ（８，０）で加算さ
れる重み付けの値はＷ（０，０）となる。

【００５５】すなわち、加算器５４から出力されるデー
タは、式（２）により表わされる。 Ｅ（ｉ，ｊ）＋Ｗ（ＭＯＤ（ｉ，４），ＭＯＤ（ｊ，４））×（ｍ／ｎ） …（２） 図５は、本実施の形態における効果を説明するための図
である。

【００５６】図を参照して、入力される原画像データが
出力されるデータレベル（階調）１から３へ徐々に増加
するものであったと仮定する。このとき、重み付けマト
リクス切換部４２により重み付けマトリクスＢ４４が選
択されているときには、図１４に示される従来の技術と
同様に、出力される多値誤差拡散画像データにはディザ
表現される領域（Ａ）とディザ表現されない領域（Ｂ）
とが出現することになる。

【００５７】しかしながら、重み付けマトリクス切換部
４２により重み付けマトリクスＡ４３が選択されること
により、図５の右側の円内で囲まれる成分が原画像デー
タに加算されることになる。これによりディザ表現され
ない領域（Ｂ）においても出力される多値誤差拡散画像
データにレベルの変動を加えることができる。

【００５８】これを実際の画像出力の例として見てみる
と、重み付けマトリクスＢ４４が採用された場合には、
図６に示されるようにディザ表現される領域（Ａ）とデ
ィザ表現されない領域（Ｂ）とが縞模様として出現する
ことになる。これに対し、重み付けマトリクスＡ４３が
採用されることにより、図６の（Ｂ）の領域においても
レベルの変動が発生し、出力される画像データは図７の
ように縞模様のないものとなる。

【００５９】なお、本実施の形態においては重み付けマ
トリクスＡ４３の例として、図３に示される配列のもの
を用いているため、出力される画像は網点画像に似た画
像となる。しかしながら、このようなマトリクスは１つ
の例であり、たとえば図８に示されるように万線パター
ンのようなマトリクスを重み付けマトリクスＡとして採
用し、擬似輪郭の発生を防ぐようにしてもよい。また、
マトリクスのパターンを変える以外に、図９に示される
ようにマトリクスサイズを変えることとしてもよい。な
お、図９におけるマトリクスの各々が有する補正値を図
１０に示されるようにＷ（ｉ，ｊ）とすると、加算器５
４により出力されるデータは式（３）に示されるものと
なる。

【００６０】 Ｅ（ｉ，ｊ）＋Ｗ（ＭＯＤ（ｉ，８），ＭＯＤ（ｊ，８））×（ｍ／ｎ） …（３）

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１つにおけるデジタル複
写機の構成を示す図である。

【図２】図１の画像処理回路１０６の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】図２の符号化／復号化処理部１０６−０７に含
まれる多値誤差拡散処理部の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】重み付けマトリクスの構成を示す図である。

【図５】図１のデジタル複写機の効果を説明するための
図である。

【図６】従来技術の問題点を説明するための図である。

【図７】本発明の効果を説明するための図である。

【図８】重み付けマトリクスＡの第１の変形例を示す図
である。

【図９】重み付けマトリクスＡの第２の変形例を示す図
である。

【図１０】図９のマトリクスの構成を示す図である。

【図１１】従来の技術における多値誤差拡散処理回路を
示すブロック図である。

【図１２】図１１の階調変換器３２の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１３】図１１の誤差加算マトリクス３４の構成を説
明するための図である。

【図１４】従来技術における問題点を説明するための図
である。

【符号の説明】

４１ 画像モード選択部 ４２ 重み付けマトリクス切換部 ４３ 重み付けマトリクスＡ ４４ 重み付けマトリクスＢ ４５ 重み係数変換部 ５４ 加算器 ５５ 乗算器 １０６−０８ 多値誤差拡散処理部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像濃度に応じて得られた多値（ｍ値）
   の画像データを多値誤差拡散処理することにより、ｎ
   （２＜ｎ＜ｍ）値のデータを得る画像処理装置であっ
   て、 画像処理のモードを設定する設定手段と、 前記設定されたモードに応じて、前記多値の画像データ
   に加算する重み付けマトリクスを決定する決定手段とを
   備えた、画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記重み付けマトリクスには、前記ｎの
   値に応じたレベルが設定される、請求項１に記載の画像
   処理装置。