JPS60236364A - 中間調表現方法および中間調表現用画情報処理装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、ディジタル的に中間調を表現するための中間
調表現方法に関する。

「従来の技術」 例えば多くのファクシミリ装置では、送信原稿上の画情
報を画素に分解し、それぞれの画素の明度を表わしたア
ナログ画信号を作成している。このアナログ画信号は所
定のスレッショルドレベルで２値化され、送信原稿のい
わゆる白、黒に対応したディジタル画信号が作成される
。記録装置側では、このディジタル画信号に対応させた
記録画素（以下出力ドツトという。）の配列によって画
像を記録する。このような記録方法では、２値化された
画信号をもとに各画素の記録を行うので、当然のことな
がら中間調の表現を行うことはできない。

これに対して例えばサーマルヘッドを使用した記録装置
では、幾段階かの中間調を表現することのできる・中間
調表現方法が提案されている。この中間調表現方法では
、記録側の装置が中間調を表わした画情報（以下、中間
調情報という。）を受信する。そしてこのサーマルヘッ
トを多段階に制御して熱エネルギの発生量を変化させ、
感熱記録あるいは熱転写記録における各出力ドツトの濃
度あるいはトソト径を変化させて中間調の表現を行う。

しかしながらこのような中間調表現方法では、サーマル
ヘットの基板温度や記録紙の温度等の温度条件によって
記録画素の濃度や径が微妙に影響を受け、濃度むらを発
生させる可能性が大きい。

従って安定した画像を得ようとすれば、極めて少ない階
調表現しか実現することができない。

そこで、複数の出力ドツトを用いて中間調情報を安定し
て記録あるいはディスプレイ上に表示することのできる
中間調表現方法が提案されるに至っている。これらはデ
ィザ法と濃度パターン法に大別されている。これらの方
法では、所定の数の出力ドツトから成る出力ドツトマト
リックスを用い、これを最小表現単位として階調の表現
を行う。

第１図は、出力ドツト１１を２×２のマトリックス状に
配置した出力ドツトマトリックス１２を一例として表わ
したものである。本明細書では、出力ドツトマトリック
スに対応する概念として人力ドツトマトリックスを規定
する。第２図は、第１図に示した出力ドツトマトリック
スに対応する人力ドツトマトリックス１４を表わしたも
ので、これを構成する各入力画素１５は例えば多段階あ
るいは連続的な階調を表しており、位置的にはそれぞれ
第１図の出力ドツト１１に対応することになる。

ところで中間調表現のためのディザ法では、人力ドツト
マトリックスを構成する人力画素ごとにスレッショルド
レベルを定めておき、これによりそれらに対応する出力
ドツトの階調レベルを決定している。また濃度パターン
法では各入力ドツトマトリックスの階調に対応させたパ
ターンを予め定めておいて、これによって出力ドットマ
）ＩＪソックス階調を表現している。このように従来の
このような中間調表現方法では入力ドツトマトリックス
内の入力画素の配置関係を考慮することなく出力ドット
マ）　ＩＪソックス決定していた。このため画数の多い
漢字のように線分を含んだ中間調情報を記録または表示
しようとすると、これら線分の輪郭がくずれそれらの再
現性に劣るという問題があった。

例えば第３図に示すような中間調情報があったとする。

ここで８枠は第２図に示した人力ドツトマトリックス１
４を表わしている。また入力ドツトマトリックス１４内
に示した４つの数値は第２図に示した４つの人力画素１
５に対応するもので、これらを８レベルの階調（Ｏ〜７
）で表わしたものである。例えば第３図左上隅の人力ド
ツトマトリックスには、階調レベル”　５　”の比較的
濃度の高い２つの人力画素と階調レベル“２″または”
　１　”の比較的濃度の低い人力画素が１つずつ配置さ
れている。

今、出力ドツトマトリックスの各出力ドツトの表現でき
る階調を３段階とし、まずディザ法における代表的な存
在であるベイヤー（Ｂａｙｅｒ　）形のディザで中間調
の表現を行ってみる。第４図はこの場合に用いられるデ
ィザマトリックスを表わしたものである。４つの人力画
素に対応してそれぞれスレッショルドレベルが定められ
ている。ここで入力画素の階調レベルをＩＬ　とし、出
力ドツトの階調レベルを０．１．２とすると、図中ａ／
ｂの分数形式で表現されているスレッショルドレベルと
これらは次の関係にある。ただしここで階調レベル２の
ドツトとは１つの画素領域をほぼ覆う状態の印字ドツト
をいい、階調レベル１のドツトとはこの印字ドツトより
も径がかなり小さい印字ドツトをいう。また階調レベル
Ｏのドツトとは印字の行われないドツトである。

ＩＬ＜ａ　・・・・Ｏ ａ　≦Ｉ＋−＜ｂ　・・・・Ｉ ■Ｌ　≧ｂ　・・・・・・２ 第５図はこのディザパターンで３値化を行った結果を表
わしたものである。図で大きな方の円１６は階調レベル
２の出力ドツトを、また小さな方の円１７は階調レベル
１の出力ドツトを示している。′８３図の中間調情報と
比較してみると、第３図では階調レベル“５″の人力ド
ツトマトリックスが四角形状に存在しているが、これが
第５図でかなり不鮮明になっていることがわかる。

次に第３図の中間調情報を従来の濃度パターン法を用い
て再現してみる。第３図ではそれぞれの人力ドントマ）
　ｌ）ックス１４内の人力画素の階調レベルの和が６”
′または”　１３　”になっている。

この濃度パターン法では、階調レベルの和が”　６　”
になるような入力ドツトマトリックス１４（第６図ａ）
に対して階調レベル１の出力ドツトが対角線上に２つ配
置された出力ドツトマトリックス１２（同図ｂ）を用い
る。また階調レベルの和が”　１３　”になるような人
力ドツトマトリックスＩ／１（第７図ａ　−ｄ　）に対
しては、階調レベル２の出力ドツトが対角線上に２つ配
置された出力ドツトマトリックス１２（同図Ｃ）を用い
る。第８図はこの濃度パターン法で３値化を行った結果
を表わしたものである。第３図の中間調情報と比較して
みると四角形の線状部分がボケでしまっていることがわ
かる。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明はこのような事情に鑑み、中間調情報に含まれる
線状の部分が良好に再現される中間調表現方法を提供す
ることをその目的とする。

「問題点を解決するための手段」 本発明では、入力ドツトマトリックスにおけるそれぞれ
の入力画素の濃度の総和あるいは平均値を演算しその人
力ドツトマトリックスの全体的な濃度をめ、このめられ
た濃度に対応する階調表現を行うことのできる出力ドツ
トマトリックスのグループを選択すると共に、入力画素
の濃度分布を判別し、選択されたグループの中からこの
濃度分布に近似する出力ドットマ）ＩＪソックス選択し
各出力ドツトの表現する階調を決定する。

これにより出力ドツトマトリックスが単に階調表現を行
うだけでなく、入力ドツトマトリックス内に存在する濃
度の偏りについての方向性等をも再現することが可能に
なるので、線状部分のシャープネスさを保持することが
できる。

〔実施例〕

以下実施例につき本発明の詳細な説明する。

第９図は第３図と同一の中間調情報を座標（ｌ。

」）で表わしたものである。例えば座標（１，２）で示
される人力ドツトマトリックスは第１０図に示すような
ものとなる。この人力ドツトマトリックス（’１．２）
に含まれる４つの人力画素の階調レベルの総和は”　１
３　”であり、その平均値は３．２５となる。本発明で
はまず人力ドツトマトリックスごとにこのように階調レ
ベルの総和または平均値をめて、それらの表現すべき濃
度を判別する。そして判別された濃度に対応する階調表
現を行うことのできる出力ドツトマトリックスのグルー
プを選択する。具体的には次の第１表の通りとなる。

（以下余白） 第１表 先の入力ドツトマトリックス（１，２）の場合には、階
調レベルの総和が１３″′なので７番のグループが選択
されることになる。また例えば人力ドツトマトリックス
（３，２）の場合には、階調レベルの総和が”　６　”
なので、４番目のグループが選択されることになる。第
１１図は第９図に示した中間調情報（ｉ、ｊ）をグルー
プナンバーと対応付けて表わしたものである。

このように階調レベルに対応したグループが決定された
ら、入力画素の濃度分布に応じた出力ドツトマトリック
スの選択が行われる。人力画素の濃度分布を判別するた
めにこの明細書では入力ドツトマトリックスの各人力画
素の階調を次のように表現することにする。

このとき人力ドツトマトリックスの階調の平均値は、こ
れをＰで表わすものとすると次式のようになる。

本実施例ではこの階調平均値Ｐとそれぞれの人力画素の
階調ａｋＬ　（ただしに、Ａ＝ｌまたは２）の大小関係
を判定し、この結果から濃度分布を判別する。大小関係
の判定結果は次式の通りに設定される。

（ｉ）ａ□≦Ｐ　のとき判定結果は“０パ（ｉｉ）ａｋ
ｔ＞Ｐ　のとき判定結果は１”次の第２表はこのような
規則に従ったときの各入力画素の判定結果の分布とグル
ープ内における選定されるべきパターンナンバーを表わ
している。

また第１２図はこれらパターンナンバーとグループナン
バーを実際の出力ドツトマトリックスと対応付けたもの
である。

（以下余白） 第　２　表 これらの表および図から、パターンナンノく−と濃度分
布は次のように関係付けられていることがわかる。すな
わち階調平均値Ｐよりも大きな値をもつ入力画素に対応
する出カド・ノドは極力高い階調レベルに設定される。

例えば／ＮＩ＋ターンナンノ＜−“５”では第２表から
人力画素の２つの階調ａｌｌ、ａ２２が階調平均値Ｐよ
りも大きい。従って第１２図に示す各グループのパター
ンナン、＜−”５″の出力ドツトマトリックスは、これ
に適合するように対角線方向の出力ドツトの階調レベル
が大きくなっている。第１３図は第９図に示した中間調
情報（ｉ、ｊ）をこのパターンナンノく−と対応付けて
表わしたものである。

今、先に例示した２つの入力ドツトマトリックス（１，
２）について出力ドツトマトリックス選定の経過を追っ
てみる。まず階調レベルの総和が１３”なので７番のグ
ループが選択され、また濃度分布の関係（第２表）から
１番のノでターンが選択される。従って入力ドツトマト
リックスと出力ドツトマトリックスの関係は第１４図の
ように決定される。また人力ドツトマトリックス（３゜
２）については４番目のグループにおける６番目のパタ
ーンが選択され、入力ドツトマトリックスと出力ドツト
マトリックスの対応関係は第１５図のようになる。この
ような対応付けを順次行っていくと、第９図に示した中
間調情報は第１６図のように記録または表示されること
になる。第５図および第８図と比べると線分が明瞭に再
現されていることがわかる。

第１７図は以上説明した本実施例の中間調表現方法を実
現するための記録装置の要部を表わしたものである。こ
の装置の入力バッファマルチプレクサ２１には画像デー
タ２２が供給されるようになっている。画像データ２２
は例えば第３図にその一部を示したように、多数の入力
ドットマ）　ＩＪフックスら成る中間調情報を１ライン
（ラスタ）ずつ入力画素単位でシリアルに読み出した形
式のデータである。入力バッファマルチプレクサ２１は
、Ｎライン（Ｎは４以上の整数）分のラインバッファか
ら構成される入力バッファ２３にライン単位でこの画像
データ２２を順次振り分ける。入力バッファ２３が４ラ
イン分以上のラインバッファで構成されているのは、２
ライン分の画像データ２２で人力ドツトマトリックスに
対応するデータの処理を行うと共に、データの書き込み
と読み出しをそれぞれ独立したメモリ領域で行って処理
速度を向上させるためである。

第１および第２の入力続出マルチプレクサ２４−１．２
４−２は入力バッファ２３内のラインバッファを順次選
択し、すでに書き込まれたデータを並行して読み出して
いく。このようにして得られた互に隣接した２ライン分
の画像データ２５−１．２５−２は、グループナンバー
決定回路２６およびパターンナンバー決定回路２７に同
時に供給される。グループナンバー決定回路２６では入
力ドツトマトリックスごとに階調レベルの総和をめ、第
１表に示したように１５種類のグループナンバーからそ
の１つを決定する。またパターンナンバー決定回路２７
ではまず階調平均値Ｐをめ、次に各入力画素の階調レベ
ルとこれを比較してパターンナンバーを決定する。

第１８図はこのうちパターンナンバー決定回路を具体化
したものである。この回路２７には第１および第２の入
力マルチプレクサ３１−１．３１−２が設けられている
。第１の入力マルチプレクサ３１−１は、入力ドツトマ
トリックス内の２つの階調ａｌｌ、ａ＋２に対応する２
種類の入力画素を画像データ２５−１として入力し、こ
れらを１画素分ずつ第］または第２のシリアル−パラレ
ル変換器３２−１．３２−２に振り分ける。第２の入力
マルチプレクサ３１−２は、残りの２つの階翼ａ２＋、
ａ２２に対応する２種類の入力画素を画像データ２５−
２として人力し、これらを１画素分ずつ第３または第４
のシリアル−パラレル変換器３２−３．３２−４に振り
分ける。このようにして第１のシリアルーパラレル変換
器３２−１には階調ａｌｌのデータが、また第２のシリ
アルーパラレル変換器３２−２には階＋Ｊｆｆｉ　ａ　
Ｉ　２のデータが入力され、また第３のシリアル−パラ
レル変換器３２−３には階ｔ＋ｌＩ　ａ　２１のデータ
が、また第４のシリアル−パラレル変換器３２−４には
階調ａ２２のデータが入力される。これら４つのシリア
ル−パラレル３２−１〜３２−４は入力されたデータを
１画素分ずつ順次シフトさせながらこれらをパラレルな
データとして出力する。

このうち同一人力画素について時間的に先に出力される
それぞれ１画素分ずつの４つのデータ３４−１〜３４−
４は、２画素分ずつ加算器３５−１．３５−２で加算さ
れ、階調レベルの和がめられる。これら加算器３５−１
．３５−２の加算結果３６−１．３６−２は他の加算器
３７によって加算され、所定の入力ドツトマトリックス
における階調レベルの総和がめられる。このようにして
得られた加算結果３８はシフトレジスタ３９に入力され
る。シフトレジスタ３９は入力された加算結果３８をシ
フトし、除数“４”′で割算を行ったと同様な信号処理
を行う。すなわちシフトレジスタ３９の出力データ４１
は前記した階調平均値Ｐと等しくなる。

出力データ４１は４つの比較回路４２−１〜４２−４の
一方の入力端子に供給される。このときこれら他方の入
力端子には、シリアルーパラレル変換器３２−１〜３２
−４がら同一人力ドツトマトリックスのデータ４３〜１
〜４３−４が供給されるようになっている。これにより
第１の比較器４２−１は階調ａｌｌと階調平均値Ｐの比
較を行い、ａｚ＞Ｐのとき判定結果４４−１として信号
”　１　”を出力し、これ以外の場合には信号”　ｏ　
”を出力する。第２〜第４の比較器４２−２〜４２−４
も同様に階調ａ！２、ａｚ１あるいはａ２２と階調平均
値Ｐの比較を行い、同様な判定結果４４−２〜４４−４
を出力する。

このようにして得られた判定結果４４−１〜４４−４は
、パターンメモリ４６にその中位アドレスとして供給さ
れる。一方グループナンバー決定回路２６では入力ドツ
トマトリックスごとにめられた階調レベルの総和をアド
レスとしてグループナンバーを決定し、その結果４７を
上位アドレスとしてパターンメモリ４６へ供給する。ま
たアドレス繰り上げ回路４８は出力ドツトマトリックス
内の４つの出力ドツトのアドレスを順に指定するための
繰り上げデータ４９を下位データとしてパターンメモリ
４６に供給する。

パターンメモリ４６には第１２図の内容のデータが記憶
されており、上位アドレスでグループを、中位アドレス
でパターンを、更に下位アドレスで４つの出力ドツトの
うちから１つを選択される。

そして各入力画素に対応させて３つの階調レベルのいず
れかを表わした２ビツトずつの階調データ５１を読み出
すことになる。パターンマルチプレクサ５２は繰り上げ
データ４９に基づいて、階調データ５１を第１および第
２の出力書き込みマルチプレクサ５３−１．５３−２に
割り当てる。すなわち出力ドツトマトリックスを構成す
る４つの出力ドツトのうち先に記録が行われるラインの
２つの出力ドツトについてそれらの階調データを第１の
出力書き込みマルチプレクサ５３−１に供給し、次に記
録が行われる２つの出力ドツトの階調データについては
これらを第２の出力書き込みマルチプレクサ５３−２に
供給する。

第１の出力書き込みマルチプレクサ５３−１では、第１
および第２の出力バッファ５５−１．５５−２に対して
ライン単位で交互にこれらの階調データを供給する。２
つの出力バッファ５５−１．５５−２をライン単位で交
互に選択することとしているのは、データの書き込みと
読み出しをそれぞれ独立して行わせるためである。第２
の出力書き込みマルチプレクサ５３−２でも、同様に第
３および第４の出力バッファ５５−３．５５−４に対し
て、ライン単位で交互に階調データの供給を行う。この
ようにして書込みの終了した２ライン分の階調データは
第１および第２の出力バッファマルチプレクサ５６−１
．５６−２によって選択される。またそれらの出力側に
設けられた出力送り出しマルチプレクサ５７はライン単
位で第１および第２の出力バッファマルチプレクサ５６
−１，５６−２を選択し、原稿を平面走査したと同一形
式のデータ列から成る画像データ５８を出力する。もち
ろんこの画像データ５８はそれぞれの出力ドツトを３段
階の階調レベルで表わしたデ一り列である。

画像データ５８は記録部駆動回路５９に供給され、ここ
で記録部６１に適合した信号形態に変換される。記録部
６１としては一例として熱転写方式によるプリンタが用
いられる。この記録部６１は例えば多数の単位発熱体く
発熱要素）を−列に配置したサーマルヘッドを用い、こ
れら単位発熱体が発生する熱エネルギを大小２段階に制
御して、熱転写性のインクの転写量をドツト単位で変化
させる。これにより各出力ドツトマトリックスごとに１
５段階の階調レベルの１つが表現され、全体として所望
の画情報が中間調で表現されることになる。この第１７
図で示した記録部１７の代わりに画像を磁化潜像等で表
示する表示部を用いれば、同様にして中間調の画像表示
を行うことができる。

なお以上説明した実施例では２×２の正方形の入力ドツ
トマトリックスおよび出力ドツトマトリックスについて
説明したが、これらはこれ以外のドツト構成の正方形あ
るいは長方形のドツトマトリックスであってもよいこと
はもちろんである。

「発明の効果」 このように本発明によれば人力ドツトマトリ・ノクスご
とにその全体的な濃度とドツトマトリックス内の濃度分
布とをめ、これら２種類の判別データをもとに所望の出
力ドツトマトリックスを決定することとした。従ってそ
れぞれの出力ドットマ）　ＩＪソックス表現することの
できる階調の種類や濃度分布の再現性に変化を持たせる
ことができ、それぞれの記録装置や表示装置に適合した
中間調表現方法を行うことができる。また本発明によれ
ば線状部分の再現性の向上と併せて図形の輪郭のボケを
減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は出力ドツトマトリックスにおける出力ドツトの
配置例を示す配置図、第２図は人力ドツトマトリックス
における入力画素の配置例を示す配置図、第３図は人力
ドツトマトリックスから構□　成された中間調情報の一
例を示す説明図、第４図、　はベイヤー形のディザマト
リックスのスレッショルドレベルの配置図、第５図は従
来のディザパターンによる中間調表現例を表わした説明
図、第６図は階調レベルが”　６　”の場合における濃
度パターン法による入力ドツトマトリックスと出力ドッ
トマ）　ＩＪソックス対応関係を示す説明図、第７図は
階調レベルが“１３″の場合の同様な説明図、第８図は
この濃度パターン法による中間調表現例を表わした説明
図、第９図〜第１９図は本発明の一実施例を説明するた
めのもので、このうち第９図は中間調情報を座標と対応
付けて示した説明図、第１０図はこのうちの座標（１，
２）における人力ドツトマトリックスの階調レベルの配
置図、第１１図は第９図に示した中間調情報をグループ
ナンバーと対応付けて示した説明図、第１２図はパター
ンナンバーとグループナンバーを出力ドツトマトリック
スと対応付けて示した説明図、第１３図は第９図に示し
た中間調情報をパターンナンバーと対応付けて示した説
明図、第１４図は座標（１，２＞における入力ドツトマ
トリックスと出力ドツトマトリックスの対応関係を示し
た説明図、第１５図は座標（３，２）における同様の説
明図、第１６図は本実施例における中間調表現例を表わ
した説明図、第１７図は中間調表現方法を実現するため
の記録装置の一例を示すブロック図、第１８図はこの記
録装置のパターンナンバー決定回路のブロック図である
。 １　１　・・　・・・　出　力　ト　ッ　ト　、１２・
・・・出力ドツトマトリックス、１４・　・・人力ドツ
トマトリックス、１５・・・・・人力画素、 ２６・・・・グループナンバー決定回路、２７・・　・
パターンナンバー決定口Ｆｉ’ｌｒ、４６・・・・・・
パターンメモリ。 出　願　人　富士ゼロックス株式会社 代　理　人　弁理士　山　内　梅　雄 第１図　第２図 （出ηド゛フトマトリ・νクス）（人カド゛ウドマトリ
ックス）第４図　第。図 第７図 第８図　第１６図 第９図　つ、。。 ２ａ［■■■■ ３ａＧ口［■■ ４門［Ｆ■【■「 ５門口し悶■■ ６門−一［円■ ７門旧田田田■ ８鉗聞拍♂■■ ９門旧田韻□□□艷 １０円門口日日■ １１＋■−口口口 手続補正書　（方式） 昭和５９年８月７日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １　事イ１１の表示 昭和５９年特許願　第９１８１４号 ２、発明の名称 中間調表現方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏名（名称）　富士ゼロンクス株式会祉４、代理人 ■１５１　富（３２０）０９６９　７７クシミリ　（３
２０）０９５２昭和５９年７月３１日（発送日） ６、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 記録または表示に用いられる出カド・ノドの表現する階
   調の数がこれらの出力ドツトに対応した入力側の各画素
   の表わす階調の数よりも少なく、かつ所定数の出力ドツ
   トを所定のマトリックス状に配置した出力ドットマ）　
   ＩＪラックス用いてこれを単位として前記出力ドツトの
   個別に表現することのできる階調よりも多くの階調を表
   現する中間調表現方式において、出力ドツトマトリック
   スの各ドツトに対応した画素構成の人力ドツトマトリッ
   クスにおけるそれぞれの人力画素の濃度の総和あるいは
   平均値を演算しその入力ドツトマトリックスの全体的な
   濃度をめ、このめられた濃度に対応する階調表現を行う
   ことのできる出カド・ソトマ）　ＩＪソックスグループ
   を選択すると共に、入力画素の濃度分布を判別し、前記
   出力ドットマ）　ＩＪソックスグループの中からこの濃
   度分布に近似する出力ドツトマトリックスを選択し各出
   力ドツトの表現する階調を決定してこれにより中間調の
   表現を行うことを特徴とする中間調表現方法。