JPS5848570A - デジタル中間調表現方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本尭明は、例えばドツトの集合により画像を表現して１
帰する画像記録におけるデジタル中間調表現方法に関し
、４！Ｋ、階調性と分解能とが相反する問題を解決し【
共に向上させ得るようＫするとともに１表現可能の階調
段数を増大させる際′に１次元的基本濃・度パターンを
一様に表現し得るよ５ＫＬ、た゛ものである。

この種のドツト紀−に関して、は、従来、ワイヤドツト
方式、静電方式、電子写真方式、インクジェット方式等
が知られており、また、かかるドツト紀鍮における中間
調表現方法とし【は、１画素を構成する例えば参×参個
のドツトパターンにおける各ドツトの有無による７６段
階、一般には、ｋＸｊ個のドツトパターンによるｋｘ４
段階の中間調表現を基本とし、入力画像信号のレベルに
応じた段階の中間１１に対応したドツトパターンをドツ
ト配録するものがあった。しかしながら、かかる従来の
中間調表現方法に＃い【はＪ例えば、上述したダ×参個
のドツトパターンによる／６段階の中間調表現を行なう
場合に、人肌のように階調の変化が穏かな部分の中間調
としては７４段階では粗らすぎて擬似輪郭が生じて記憶
画質を着しく劣化させ、また、かかる画質劣化を避ける
ためにドツトパターンのドシト数を増大さｉると／１ｉ
ｉｌＡの構成面積が大きくなり、記―画像の分解能が低
下し、文字、記号や毛髪等を表わす画像がぼけるとい５
、中間調表現と分解能との相反の問題があった。

すなわち、かかるドツトパターンによる中間調表現を行
なうために１例えば／ｊ段階の閾値を設けて入力画像信
号の信号レベルを／Ａｌｌ類のド、ットマトリックスの
１値化によりデジタル化して表わすいわゆるディザ法に
おい【も、画素を例えば＃／、参ｊｌ１ｍ角の正方形に
【構成したときには、　Ｊ！に＊−ピッチで画素を読取
り得る分解能を備えなければならず、例えばテレビジョ
ン画像のハードコピーを得るには、５ｔｓｘダｔ０画素
程度の分解能しか得られず、良好な画質を得るのが困離
であるとい〉問題があった。したがって、ドツト装置装
置におい【は、参×参個のドツトパターンによ−る１番
段階の中間調表現が、従来、その主流をなしてい“た。

一方、原稿の画像を読取ってデジタル画像信号を形成す
る入力系に関しては、ｌビット構成のデジタル画像信号
によりＪｊ４段階の階調を表現するのが主流をなしてお
り、アナｎグ・デジタル変換器の＾連化、高性能化によ
り、高階調性のデジタル画像信号が高い信頼度をもつ【
容易に得られるようになり【いる、したがって、デジタ
ル画像のドツト記帰に関し【は、その入力系と出力系と
における中間調表現能力に格１段の相違があり、出力系
における参ビットの中間ｌｌ嚢現能力に対して、入力系
におけるｔビットの中間調表現能力は、その下位亭ビッ
トが無駄になるという問題があり、従来のデジタル中間
調表現方法には、入力系にて実現し得る階調性に対し【
出力系が対応し得す、再生画像の画質が原稿画惨読取り
能力に比して著しく低劣になるとい５欠点があった。ｑ
＃にテレビジョン画像等の画像は、例えばｊ／Ｊ　Ｘ−
８９０画素をａｊ６段階の階調をもって構成し得るので
総合の画像情報量は極めて豊富であるにも拘らず、バー
トコ′ビー等のデジタル記憶画像は、その階調性が極度
に低下し″ｃｌｌｉ像品位が著しく低下するという重大
な欠点があった。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し
、ｍｓのドツト記鋒における入力系にて実現可能の階調
範囲まで出力系の階調性を向上させ、しかも、従来、階
調性と相反関係にあった分解能を低下させないよ５に・
したデジタル中間調表現方法を提供する仁とにある。

以下に図面を参照して本発明な詳＃１ｌＫｌｉｉＪｉす
る。

本発明は、′画像の一般的性貫として、高分解能を必要
とする部分は階調性をあまり必要とせず、多段階の階調
性を要する部分は分解能は例えば０、／議論程度とあま
り多くを要しないので、原画儂の面積の広い部分では数
種類の基本一度画゛嵩パターンの出現確率を変え、平均
としての濃度表現段階数を増し１階調性を拡大するよ５
ＫＬ、たものであり、入力系の階調表現能力に対応した
例えばＪｊ４段階の階調表現を出力系にＣ４行ない得る
よ５にする。

一方、分解能に関しては、従来の中間調表現方法におい
（は、各画素のドツトマトリックスがａＸ参であり、各
ドツトの径をｗｔｍとするとｌ―画素隔が０．Ｉ＃／　
ｍｙｍとなり、この値以下の細線は分解表現がで遣なか
った゛が゛、本発明方法においては、同じ分解能を、１
ＸＪ−のドツトマトリックスによう【゛も得ることがで
き、基本濃度パターンが参種類′Ｃ！参段階の階゛調で
あつ【も、その出現確率を入力系め画像デー／における
下位の情報によって決定するので、入力系の画像データ
がｔビット、ａｓｈ段階の階調表ＩＡＩ＠力を有してお
れば、コＸ−のドツトマトリックスによつ【もそのコｊ
６段階の階調を表現することができる。したがつ【、１
画素間隔が０．０ｔｌ　ａｍとたって十分な分解能が得
られる。− なお、本発明中間調表゛現方法は、テレビジョンやフナ
クシ電りｋて従来性なわれていた画像データに擬似ラン
ダムノイズを重畳して擬狙的に階調表現段階数を増大さ
せるものとは、以下に述べるように全く相違するもので
ある。

まず１本発明方Ｖ＆による中間調表現回路の概略構成を
第１図に示す０図示の構成において、コ０１は原稿読取
装置（図示せず）からの画像信号であり、ＪｏＪはアナ
ログ・デジタル変換器、２０Ｊは変換出力でジタル画偉
信号をｔビット構成した４ときにおける上位コビット、
−〇ＩＩは下位１ビツトとする。また１、−やは下位ビ
ットＪＯ参と同一ビット数のカウンタ、１０４は基準ク
ーツクを発生させるパルス発生器、２０りはカウンタ出
力、コＯｌはその力？ンタ出力コ０７．と下位ビット、
Ｊｆダとを加算する加算器、Ｓａｔは加算器Ｊｏｔ　！
％らのオーバ７０−ビツ）、ＪＩＯは上位ビット２０３
とオーバ７０−ビツトコ０ｔとを加−する加算器、コ／
／は加算器Ｊ１０の加算出力、Ｊ／Ｊは格納しである基
本濃度パターンを加算出力２／／に応じ【選択出力する
濃２度パターン選択回路７コ／Ｊは選択出力濃度パター
ン、Ｊ／Ｉｔはその選択出力濃度パターンを印刷する記
鐸装置である。

上述した氷発明方法による゛中間調表現回路の構成は、
概略においては前述した従来方法によるものと同一であ
るが、力９ンタコＯｊおよび加算器ＪＯｔを設けた点が
異なっており、オーバ７０−ビット２０９によるディず
信号の出現確率を原稿から読取った画像情１１ＫＥじて
制御する、こ９とにより、少ない基本濃度パターン数に
よって、入力、階調情報量と同程度の階調性を記録表現
し得るようにしである。

本発羽デジタル中間調表現方法では、従来のｋＸｊドツ
トによるｋＸノ段階調の構成を基本とし【、そのパター
ンを選択する。ための入力信号の信号レベルがｋＸｊ段
以上の階調度を示すならば、下位の階調段数を周期的あ
るいはランダムに出現させて、原人力信号に加え合わせ
、ｋＸＪ１段のレベルにスライスして階調段数を選択す
る入力信号を、得る。これによれば、上述した従来の中
間調画像形成方式による記録装置の諸欠点を解消できる
。

すなわち、従来方法においては捨てていた入力画像情報
の下位ビット情報を、本発ｖＡ功法におい【は、記ｍＩ
Ｉ像の中間調表現に利用して、入力画像情報と同程度の
中間調表現を行ない得るようにしており、−次元平面に
一様な基本濃度パターンを出現させ、モアレや濃度の片
寄りが生じないようなパターン配列を行なっている。

つぎに、第１図示の回路構成において、１×１ドツトの
！トリックスパターンにより、上位ビットコ０Ｊ、下位
ビットコ０参およびカウンタ出力Ｊ０？をすべて１ビツ
トとしたときに濃度差を表現した例を第２図（４）さく
口）に示す０図中に示す数字は、例えばコ×２ドツトの
基本濃度パターンによる多種類の濃度ｌ〜参を示す、し
たがって、かかる多種類の基本濃度パターンを使用して
１６段階の階調を表現する場合には、かかる多種類の基
本濃度パターンを１次元的に配分することにより視覚的
に／４階調になるよ５ＫＬ、図中の数字により力豐νり
出力Ｊ０７に′Ｃ与えられる入力側画像情報データの下
位１ビツトにより濃度差を示すことになる。

例えば、入力濃度情報データがＪ、！であるとすると、
第１図（４）における数字Ｊのとζろでは。

Ｊ、Ｊ　＋　０．Ｊ　＊　１．ｓ　４１となり、また、
数字ＩのとζろではＪ、Ｊ　＋　０．／冨Ｊ、Ｊ−＋Ｊ
となる。

一方、第一図（４）〜（ロ）の各画素位置に基・本濃度
パターンを配置する態様によって記−画像の画質が如何
に変化するかを第２図（４）〜（ＤｅＫより【説明する
０図において、ムは主走査方向力９ンタであって、主走
査方向に記録すべき画素゛位置信号により順次に計数し
、また、Ｂは副走査方向カウンタであって、副走査一方
・向に記録すべき画素位置信号により順次に計数する。

また、これらのカランタム−１Ｂは相互に影響を及ばし
【連動する場合と、全く独立に動作する場合とがある。

　　　　　　　″しかして、第２図（２）〜（ロ）の回
路構成によれば、それぞれ第１図（４）〜（ロ）に示す
態様によって各画素位置Ｅ１１種類の基本濃度バター゛
ンが配置されるととになる。すなわち、第一図（４）は
、第゛Ｊ図（４）の構成により、カランタムめ４に°よ
つ、て力′クーン”夕出力コ０７を形成し゛たも゛ので
あり、かかる画素配置においては１１１走査方向に濃度
差データが揃い過ぎるので゛、出カバ゛ターンには副走
査方向の濃淡縞が生ずる。また、第１図（ＩＩは、第Ｊ
図体）の構成により、副走査方向カウンタＢの計数値を
初期値として主走査方向記録パルスを累積針数する力９
／タムによって力９ンタ出力コ０りを形成したものであ
り、斜め方向に濃淡縞が生ずる。さらに、第２図（Ｃ）
は、第３図（Ｃ）の構成により、副走査方向記録パルス
のＮ倍のパルスを計数する力９ンタＢを設け【初期値を
設定したうえで、主走査方向記録ノくルスを累積計数す
る力９ンタムにより力９ンタ出力コ０７を形成したもの
であり、−次元に亘って一様な磯度差分布が得られ、い
ずれのコ×コドットのブロックをとっても、濃度差の和
が７０となり、一定している。また、第一図（胸は、第
３図の）の構成により、副走査方向記録パルスのＮ倍の
パルスを計数する力９ンタＢを設けて初期値を設定した
うえで、主走査方向のｌライン毎に加算もしくは減算す
る機能を切換えて主走査方向記録パルスを累積計数する
カランタムによって力９゛ンタ出力２０７を形成したも
のである。

上述したところから明らかなように、基本濃度パターン
を、その出現制御信号に応じて、１次元的に出力させる
場合にモアレ、濃度むら等による画質劣化を防ぐように
する必要があり、その態様の例を、第２図（Ｑおよび第
３図（Ｃ）Ｋよる中間調表現なイノクジ記憶ト記鍮方弐
により行なう場合の回路構成を示した第参ＷＡＫつき説
明する。

図示の回路構成におい【、ダＯｌは鳳−稿読取りドラム
、参０１は記録２ドラム、参ＯＪは各ドラムを駆動する
モータ、抑ＩＩ−は主走査方向読取り位置およびｌｌＪ
ｌ位置検出用パルスエンコーダ、参０ｊは原稿読取り用
光源、参〇＆は原稿の反射党参１１を受ける光電変換素
子および増幅器である。参〇？は読取り用配量参ａＳ　
、　１番および記慟用インクジェットヘッド参１！を載
せたテーブルであり、パルスモータダａｔ　Ｋよりステ
ップ状に移動する。参〇ｇは光電変換増幅１１４０６か
らのアナログ画像信号軸コなデジタル信号に変換するア
ナログ・デジタルコン１＜−タであり、４！１０は副走
査方向歩道パルスに乗除係数を＃にける係数回路、参ｌ
／は主走査方向歩進ノくルスに乗除係数を掛ける係数回
路である−また、ダ／Ｊは係＃！Ｌ＠−参１０からの出
カッくルス＊ＪＯを計数して計数出力ダＳｔを取出すカ
ウンタであり、参／Ｊはその計数出力４１Ｊｌと係数回
路釘ｌの出力パルス１１Ｊ？とを加算し【加算出力１１
Ｊ＆を取出す加算器である。参ｌ参は、アナログ・デジ
タルコンバータ４１Ｉ０９からのデジタル画像信号にお
ける上位ビット１１ＪＪ　、下位ビット参２４ｍのうち
下位ビット１＋２参と加算出力１１Ｊ＆とを加算する加
算器であり、＃／１はその加算器Ｉｔ／参におけるオー
バー７ａ−ビットＩビットライン参２Ｊと上位ビットＩ
ＩＪＪとを加算して加算出力ダＪＪを取出す加算器であ
り、その加算出力参２１は上位ビットＩＩコＪと同じ情
報量である。さらに、参７４はディず処理を施した加算
出力ＩＪＪの主走査方向７２４７分を記憶しておくメモ
リ部であり％参Ｉりは格納しである基準濃度パターンを
選択的に取出す浪度パターンメ４９部であり、−／ｌは
並列−直列変換器であって、漉皮パターンメ峰す部釘り
から各ビット並列に貌出す濃度パターンマトリックスの
データなイ、ツクジェットヘッドーＪ９ットヘッドドラ
イバである。なお、ダＪＪはメモリ部亭７４に記憶する
ｌツインのデータの記憶場所を指定するアドレスツイン
、４ＩＳ亭、　ａＳｊは読出し、書込みの指令ライン、
亭Ｊ４は副走査方向濃度／（ターン選択ライン、ｌｌＪ
ツは濃度パターンメモリ部釘りからの並列データを並列
−直列変換器参／１ｌｌｃ供給する書込み指令ライン、
ダＪｔは並列−直列変換器＊ｔｌＫ”Ｃ並列データを直
列データに変換させるためのシフト指令ライン、参事〇
は記録紙上に記録したドツト、参＃１は装置全体を制御
する制御部、参参Ｊは副走査方向パルスに応じて副走査
方向記録パルスを出力する出力ツインである。

上述した構成の中間調画像記録装置により第１図（Ｃ）
Ｋ示した画素位置配列の中間調！！！！机を行なうには
、第２図（Ｃ）におけるカクンタＢｆｋ力９ンタ１１／
Ｊとし、係数ａＮを係数回路参１０とし、加算器Ｃを加
算器ヂ／Ｊとする。また、係数回路ダ／／は入出力Ｉ対
ｌの力９ンタとし、下位ビット参コ参、加算出力匂６、
計数出力＃Ｊ／は同一ビツート数の情報量とし、係数回
路＊１０はＸ／の係数器とし、カウン夕１ｔ／Ｊ　、加
算器参／Ｊ、加算器釘参はいずれも１ビツト構成とし、
下位ピット参Ｊダは１ビツトの情報量、上位ビット参Ｊ
Ｊ　４　Ｊビットの情報量とし、したがって、アナ闘グ
・デジタルコンバータ参−９は参ビット構成とする。ま
た、係数回路釘。にてはＪツインで／＠素となるので、
読職りヘッドダ０４がス／−）位置にあるときには、カ
クンメ参／コはクリアされているとする。かかる状１１
においては、係数回路＃／／の内容！ｔ　Ｏ、カウンタ
１１／Ｊの内容４１．０であるから、加算器ダ／Ｊの出
力も□となる。したがつ【、加算器ダ／ｌにおい【は、
アナログ・デジタル；ンバータダＯｆからの下位１ビツ
トｏ値＠ｏｏ″が加算されるので、オーバ７ａ−は出力
されず、加算出力＃ＪＪが出方される。いま、アナログ
・デジタルコンバータ参□ｔの出力が’１０１０”であ
るとすると、上位ビットＩＩＪＪは１１０”、下位ビッ
ト６参も″１０”となり、加算出力参Ｊ６は＠００′、
オーＡ７μｍビット参１Ｊは０となり、加算器ダ／Ｊの
加算出力参２１は”１０”となり、濃度１の濃度パター
ンが記憶される。主走査方向続版り記録位置検出用パル
スエンコー参参０４１１からＩパルス歩進を受けると、
係数回路Ｕ／は″０／２となり、計数出力参Ｊ／が＠０
０”となるので、加算器釘Ｊの出力は１０／１″となり
、加算器参ｌ参においてはＩ１０”十＠０／”となり、
″ｌ／”のときにはオーバフ睦−ビットダコＪは０とな
り、したがって、この場合にも濃度−の濃度Ａｐ−ンｂ
＝　記憶すれる。つぎに、パルスエンコーダ１１０１１
の出力パルスが生ずると、係数回路ダ／／の内容は＠１
０”となり、したがって、計数出力１１Ｊ／が＠００”
となるので、加算器ダ／Ｊの出力はｌＯ”となり、加算
器＃ｌダにおいては”ｉｏ”＋＠１０″となり、オーバ
７四−が生じ【、オーバ７０−ビツトダＪｊはｌとなり
、加算ａＩダ／ｊは加算を行ない、加算出力”／／″を
加算出力ＩＪＪとし【出力する。したがつズ、この場合
には濃度Ｊの濃度パターンが記憶される。以下同様にし
て、副走査方向にテーブル−０７が１画素分歩道すると
、制御部参事コから出カライン＃ダＪを介し【１パルス
を出力するので１．カウンタダ／Ｊは＠　ｉ　ｏ　＃と
なる。

以下同様に、主走査方向、副走査方向と−にカウンター
／Ｊ、加算器ダｔａが制御されて、第一図（ＱｅＣ示し
たような、Ｊ次元的に片寄りのない濃度分布を示し得る
よ５になる。

以上の説明から明らかなよ５に、本発明によれば、つぎ
のような顕著な効果が得られる。

（１）　　中間調画像装置における出力側の視、覚的階
調表現を入力側の階調情報量と同等にすることができ、
実用上の階調性を向上させることができる。

（Ｊ）　　出力側の階調性向上によって分解能が相反的
に低下することがない。

（Ｊ）　　中間調ｉＩｉｇＲ記碌装置装置路構成を複雑
化することなく、画像信号をリアルタイムに処暑するこ
とができ、使用するメモリ装置の増設を要せず、工業上
の効果が極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法による中間調表ｊＩａ路の概略構成
を示すブロックＩＩＩｆＩＡ、ｊＩコＷＪ（４）〜（至
）は本発明方法による濃度差表現の態様を示す線図、第
Ｊａａ（４）〜（ロ）は第１図（４）〜（ロ）に対応す
る回路構成をそれぞれ示すブロック線図、第一図は本発
明方法による中間調表現回路の詳細構成の例を示すブロ
ック線図である。 ２０１・−画像信号、 一〇コーアナ四グ・デジタル変換器、 ２０２−−上位ビット、　　−〇ダ・・・下位ビット、
２０Ｊ・−力９ンタ、　　　コ０４・・・パルス発生器
、Ｊ０ツ・−力９ンタ出力、　コＯｔ・・・加算器、−
ＪＯ９−軸オーパフ０−ビット、 コノ０−加算器、　　　　コ／／・−加算出力、コへト
・・濃度パターン選択回路、 Ｊ／Ｊ−一選択出力濃度パターン。 Ｊ／ｌＩ　−一記帰装置、　　　ム、Ｂ・・−力９ンタ
、Ｃ・・・加算器、　　　　　Ｎ・−係数器、４Ｉ０／
・−原稿読取りドラム、 参０Ｊ−記帰ドラム、　　ダ０Ｊ・・・モータ、参〇亭
曇軸パルスエンコーダ、 亭ＯＪ−光源、 参〇４・−光電変換増幅素子、 ダ０り・−テーブル、　　　９０ｇ−・・パルスモータ
、ダ０ｔ・−アナログ・デジタルコンバータ、ダ１０．
ダ／／−・・係数回路、 参／Ｊ−力９ン夕、 １１／Ｊ　、釘参、＊ｉｓ−加算器、 参／４　、参ｌり・−・メモリ部、 参ノド−並列−直列変換器、 参／９−アンド回路、　　ダＪ０・−ヘッドドツイパ、
ダＪ、、１−アナログ画像信号、 １１ＪＪ・−上位ビット、参１参・−下位ビット、参１
ｊ・・・オーバ７０−ビット、 参コ＆　、　ＩＩＪＪ・−加算出力、 亭Ｊ？−インクジェットヘッド、 ＃ＪＯ・−出力パルス、　　ダＳｔ・−計数出力。 参ＪＪ−アドレスライン、 ダＪダ、　４Ｉｓｓ　、ダＪり、　ｐａｔ−指令ツイン
、参２６−濃度パターン選択、ツイン。 ＃Ｊｔ−−・インクジェットヘッド、　　、参事〇・−
記録ドット、　　　１１・−制御部、参事Ｊ・−出力ラ
イン。 特詐出願人　　キャノン株式会社 第２図 ａｔ走量方冑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力階調情報量を鳳ビットとするとともに出力基本濃度
   情報量を鳳ビット（ただし鳳〉、）とするデ蔦ジタル画
   像形成装置に、主走査方向および副走査方向の起―信号
   によりそれぞれ歩進され所定周期でリセットされる第１
   および第ａの力９ン夕を設け、鋏１に一〇力９ツタの計
   数値に本積して前記第１のカウンタの計数を行なうとと
   もに、前記第１のカウンタの計数値を前記入力階調情報
   量の下位（ｍ、−，４）ビットに加算してオーバフ四−
   シたビットを前記入力階調情報量の上位−ビットに加算
   した値に応じて基本濃度パターンを選択することを＊ａ
   とするデジタル中間調表現方法。