JPS63180269A - 画像処理方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インジェクト、サーマル、レーザプリンタ等
において使用される２値化処理方法に関し、特に面積変
調型の画像処理方法に関する。

〔従来の技術〕

従来よりデジタルプリンタ等において中間調のある画像
を出力するため種々の方法、例えば、ディザ法や濃度パ
ターン法等が知られている。これらの方法は、２値表示
装置を用いて中間調を有する画像を表示でき、装置のハ
ードウェア化も容易である。また、画像品質についても
一応の品質が得られる等の理由で、多くの分野において
広く活用されている。

具体的には、第１０図（ａ）、（ｂ）に示されるように
、人力画像の画素８と閾値マトリックス５の各成分とを
対応させ、人力画像の画素濃度が閾値より大きいか小さ
いかにより白か黒かを決定し表示画面６に出力する。

第１０図（ａ）はディザ法であり、入力の一画素８を閾
値マ）　ＩＪフックスの一成分に対応させている。

また第１０図ら）は濃度パターン法であり、人力の１画
素８を閾値マトリックス５の全成分に対応させている。

すなわち、濃度パターン法では表示画面６において複数
のセルで人力画像の１画素を示すことになる。

このとき、ディザ法と濃度パターン法との違いは、入力
の１画素を闇値マトリ、ツクスの１成分に対応させるか
、あるいは全成分に対応させるかの違いだけで、本質的
な差異はない。また、当然この中間の方法も存在し、た
とえば人力の１画素を閾値マトリックス全成分のうち複
数成分、例えば第１０図ら）における２Ｘ２の４成分に
対応させる方法も考えられる。したがって、以後ディザ
法と濃度パターン法を含めてディザ法と呼ぶ。このよう
なディザ法において、閾値マトリックスには種々の種類
があるが、この閾値マトリックスをカラー画像処理に使
用する場合、いずれも各色に対して同一構成の閾値マト
リックスを使用していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような画像処理法によって得られ゛た中間
調画像では、色再現性において以下のような問題点があ
り、高画質にしかも簡易に中間調を再現することができ
なかった。

色再現性の重要なポイントとして、色再現範囲があるが
、同色再現範囲について、前記中間調画像と面積変調を
用いないカラー写真とを比較した結果を第１１図に示す
。

第１１図は公知のＣＩＥ色度図で一定の視感反射率Ｙの
もとに得られたもので、数種のプロットは使用する色材
（シアン、マゼンタ、黄）のセットを変えたものである
。第１１図（ａ）、　　（Ｃ）は前記の中間調画像出力
法による色再現範囲、第１１図（ｂ）、　　（６）はカ
ラー写真における色再現範囲を表す。

第１１図から明らかなように、前記中間調画像出力法で
は、カラー写真に比して明度空間全域で相当色再現範囲
が狭くなる。この現象は、本質的には、前者が面積階調
法、すなわち並置加色混合による色再現をとっており、
後者が濃゛度階調法、すなわち減色混合による色再現を
とることに基づいている。この色再現範囲の改善のため
には、たとえばカラー印刷法のように充分な階調数をと
って濃度変化の連続性を高めると共に、線数を細かくし
てみかけ上濃度階調に近づけることにより充分な画素密
度をとる必要がある。

しかしながら、前記中間調画像出力法において充分な階
調数と充分な画素密度を両立させることは、大容量且つ
高速の処理装置を必要とし、また装置が複雑化するので
、価格、スピード等の面を考慮すると実現が難しい。

一方、色再現性の改善の必要性を考えると、テレビジョ
ンの分野でよくいわれるように、原稿の高彩度、高濃度
部は人間の目の順応効果からあまり問題にならない。し
かし、記憶色或いは日常色と呼ばれる肌、草の緑、空の
青等については識別能力が高いため、正確な色再現が重
要であり、同記憶色の存在するハイライトからミドル部
にかけての明度領域において広い色再現範囲をもつこと
が望まれる。

特に、前記中間調処理で再現される画像の殆どが２種以
上の色材の並置加色、減法混色の入り交じった形態で表
現されることから、同形態において良好な色再現を行う
ことが必要とされる。

本発明は、前記問題点を解決し、また上述の要求を満た
すために案出されたものであって、中間調画像の特にハ
イライト部の色再現域を広げて画像の彩やかさを高め、
出力カラー画像の画質を向上させることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記目的を達成するため、入力画素情報と闇
値マトリックスを各色毎に比較し、その比較結果に基づ
き画素を構成する各ドツトへの書き込みを行なう画像処
理方法において、前記各ドツトのうち同一ドツトへ書き
込む色数が減少するように前記閾値マ）　ＩＪフックス
閾値構成を各色毎に変えることを特徴とする。

〔作用〕

本発明は、減法混色と並置加色の混在する画像形態にお
いて、減法混色の割合を少なくすることにより色再現域
が増加することに着目したものである。

本発明においては、前記閾値マトリックスの閾値構成が
各色毎に変えられている。このため画素を構成する各ド
ツトにおいて同一ドツトへ書込まれる色数が減少する。

したがって、減法混色と並置加色の混在する画像形態に
おいて、色再現性を劣化させる減法混色の割合が少なく
なり、色再現性が向上する。

以下、本発明の原理を第２図を参照して説明する。ここ
では、シアン及びマゼンタの合成により形成される青の
中間調画像を例に挙げて説明する。

シアン画像１６及びマゼンタ画像１７は、白下地１８に
対し同一の面積率ａで存在し、第２図（イ）に示す形態
（以下、形態（イ）と称する）は両頭域が完全に分離し
、第２図（ロ）に示す形態（以下、形態（ロ）と称する
）は完全に一致した状態を表す。

両者の画像のそれぞれの平均反射率をＲＡ、　Ｒ，とす
ると、マレー−デービス（Ｍｕｒｒｙ−Ｄａｂｉｓ）の
式に従えば、各平均反射率ＲＡ、　Ｒ，は次式で表せる
。

ＲＡ＝ａＲｃ＋ａＲｘ　＋　（１２ａ）　ＲｗＲ，＝ａ
ＲｃＲ，＋　（１−ａ）　Ｒｗここで、ＲＣ，Ｒ，、Ｒ
ｖ　は、それぞれンアン、マゼンタ、下白地の反射率を
表す。このとき、Ｒｗを１とし、両者の反射率差ΔＲを
とると、 ΔＲ＝ＲＡＲａ　＝ａ（ＲＣ＋Ｒｇ　　ＲＣＲｘ　　１
）＝　−ａ（１−Ｒｃ）　（１−Ｒ，） となる。

ＲＣ，ＲＸは１より小さいので、 ΔＲ＝　　ａ（Ｉ　　Ｒｃ）（Ｉ　　Ｒｘ）　＜０とな
り、形態（ロ）の方が形態（イ）より常に高反射、すな
わち高明度であることがわかる。

次に、反射率を赤、縁、青領域に分けて考える。

ここでは、説明を簡単にするために実際の色材に近い形
で青、緑、赤領域の反射率を次のように仮定する。

Ｒ，（Ｂ）＝１．ＯＲ，（Ｇ）＝１．ＯＲ，（Ｒ）＝１
．０Ｒｃ（Ｂ）＝（１，４Ｒｅ（Ｇ）＝０．４　　　Ｒ
ｅ（Ｒ）＝０．０Ｒ）ｌ（Ｂ）＝０．３　　１ｈ（Ｇ）
＝０．０　　　ＲＭ（Ｒ）＝１．０この仮定のもとで、
形態（イ）、（ロ）の赤、緑。

青領域での反射率差ΔＲ（Ｂ）、ΔＲ（Ｇ）　、ΔＲ（
Ｒ）はΔＲ（Ｂ）　＝ＲＡ（Ｂ）　−［１ｍ（Ｂ）　＝
−０，４２ａΔＲ（Ｇ）”ＲＡ（Ｇ）　　Ｒ１１（Ｇ）
＝　　０．６０１ΔＲ（Ｒ）　＝ＲＡ（Ｒ）　−Ｒｉ　
（Ｒ）　＝　　０．　Ｑａここで形！（イ）、（ロ）の
反射率差は、青領域より縁領域で大きい。

以上のことから、形！！（イ）、（ロ）　の分光反射率
は概略第３図に示すような形になることが推定され、形
態（イ）の方が形態（ロ）に比して、高濃度。

高彩度の画像となることがわかる。

以上の原理を検証するため、両面エツチングで得られる
孔あきスリットを作成し、そこに色材トナーを埋め込む
ことにより、面積率ａを数種形成した形態（イ）、（ロ
）のサンプルを得た。得られたサンプルの分光反射率を
市販の分光光度計で測定し、その後、Ｊ　Ｉ　Ｓ　Ｚ−
８７０１，２−８７２１で示される方式で、マンセルク
ロマ、マンセルヒニー、１ｇ反射率を計算で求めた結果
を第４図に示す。

第４図は横軸に視感反射率、縦軸にマンセルクロマをと
ったもので、一定の視感反射率のもとてのマンセルクロ
マの大きさが、その色相での色再現域の大きさに対応す
る。第４図の結果より、形態（イ）の方が形態（ロ）よ
り特に高反射率領域で広い色再現域を有することが確認
された。

本発明はこの結果に基づき、２値化の際の閾値マトリッ
クスの構成を書き込み色毎に変えることにより、色材の
並置加色、減法混色の入り交じった形態において、減法
混色の起こるドツト数を最少にしている。この処理を実
現するための闇値マトリックスの例を第１図に示す。

第１図は、４Ｘ４ドツトで１画素を表現する１７階調の
中間調処理用閾値マトリックス構成を示す。

書き込み色数は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黄（
Ｙ）。

黒（Ｋ）　　の４色である。その際、ある１色たとえば
シアンにつき、閾値レベルを４×４のドツトに対して与
え、第１図（ａ）〜（ｄ）に示すように、マゼンタの閾
値マトリックスでは、シアンの閾値レベルの「１３」か
ら順次、ｒｌ、　　２．　　・・・、１６」を割り振る
。以下同様に、黄、黒では、シアンの闇値レベルのｒ９
」、ｒ５」から順次「１．　２．　　・・・。

１６」を割り振る。

この結果、人力階調レベル「４」以下の入力信号に対し
ては、第１図（ｅ）、　（ｆ）に示すように、同一ドツ
トに２色以上が同時に書き込まれることはなくなる。な
お、第１図（ｅ）はシアン、マゼンタ、黄。

黒の４色のレベルがいずれも「４」である場合を示し、
第１図（ｆ）はシアン、マゼンタ、黄のレベルが「３」
で、黒のレベルが「０」である場合を示す。したがって
、人力階調レベル「４」以下のハイライト部に対しては
、前記の形態（イ）の画像が得られる。

同処理方式を、任意のドツト数ＮｌＸＮ２＋　　書き込
み色数Ｍに対して表現すると、ｍ色目の（ｉ、ｊ）　座
標ドツトの闇値レベルａ　ｌ　Ｊ　（ｍ＞　　は次のよ
うに書ける。なお、Ｎ、、Ｎ２　は画素の一辺のドツト
数である。

ａｌｊ（ｍ）＝ 但し、ａｔ」（ｍ）”Ｏのときは、ａｔＪ（ｍ）＝　Ｎ
、　ｘｌｉ。

とする。

ここで、 ｉ＝１．２．・・、Ｎ１ ｊ＝１．２．・・、Ｎ２ ｆｆ１＝１．２．・・５Ｍ ａｚ（１）：　１色目の（ｉ、ｊ）　座標ドツトの閾値
レベル 〔実施例〕 次に、本発明に係る画像処理方法が実施可能なカラー画
像記録装置の一例について、第５図を参照して説明する
。

中間調画像作成のための画像処理方法は、閾値処理を行
う方式、たとえばインクジェット、サーマルドツトプリ
ンタ、レーザプリンタ等全般に適用可能なものであるが
、一実施例として特に電子写真方式を用いたレーザプリ
ンタの場合を挙げて説明する。

第５図に示されるカラー画像記録装置は、並置された複
数の感光ドラムを含むレーザビームプリンタ等の電子複
写装置を用いてカラー画像情報を出力し、この電子複写
装置により形成されたカラー画像を順次具なった色で重
ねて記録する装置である。

同図において、１ａ〜１ｄは走査光学系であり、図示さ
れない画像メモリ等から所要の画像情報をこの走査光学
系によりレーザビーム等の光ビームとして取り出し、こ
の光ビームがシアン、マゼンタ。

黄、黒に対応して並設された感光ドラム２ａ〜２ｄ上に
結像するように構成されている。この感光ドラム２ａ〜
２ｄの近傍には、それぞれシアン、マゼンタ。

黄、黒のトナーを有する現像器３ａ〜３ｄが配置されて
いると共に、記録紙（図示せず）を搬送するための搬送
ベルト７側に各感光ドラム２ａ〜２ｄに対向して帯電器
４ａ〜４ｄが配設されている。

前記構成の動作について説明すると、走査光学系１ａ〜
１ｄから出力され変調された光ビームは、各感光ドラム
２ａ〜２ｄ上にその光学像を結像する。その後、電子写
真プロセスによりこの結像された像は静電潜像となる。

この静電潜像は、現像器３ａ〜３ｄにより各色毎に現像
され、帯電器４ａ〜４ｄにより搬送ベルト７上に保持さ
れた記録紙に各色が順次転写されカラー画像が形成され
る。

第６図は、第５図に示される４つの走査光学系１ａ〜１
ｄのうちの１つを示す概略的な斜視図であり、半導体レ
ーザ１１により変調された光ビームはコリメートレンズ
１０によりコリメートされ、回転多面鏡１２によって光
偏向を受ける。偏向された光ビームはｆθレンズと呼ば
れる結像レンズ１３により感光ドラム２上に像を結びビ
ーム走査を行う。このビーム走査に際して、光ビームの
１ライン走査の先端をミラー１４により反射させ検出器
１５に光を導く。この検出器１５からの検出信号はよく
知られているように主走査方向（）Ｉ）　　の同期信号
として用いられる。

半導体レーザ１１は、先に述べたように画像メモリ等か
らの画像情報により変調されるが、この変調に先立って
所定の信号処理が行われる。

次に、前記カラー画像記録装置に対して記録すべき色信
号を供給する信号処理部の一例を第７図を参照して説明
する。

人力装置２１は、たとえばＣＣＤ（電荷結合素子）ライ
ンセンサを３列に並べ、各列に赤、縁、青のフィルタを
配した構成となっており、デジタル化した赤、緑、青色
信号を出力する。出力された赤。

緑、青色信号はマスキング処理回路２２に入り、ＲＯＭ
（読み出し専用メモリ）化された、すなわちＲＯＭ内に
予め書き込まれたシアン、マゼンタ、黄色信号を呼び出
すか、又はマトリックス演算によリンアン、マゼンタ、
黄色信号に変換される。変換された各色信号は、墨入れ
処理回路２３により、シアン、マゼンタ、黄、黒の４色
出力信号Ｃ，Ｍ。

Ｙ、Ｋに変換される。この際、墨入れ処理は、ＣＩ−Ｃ
−αｍ１ｎ（Ｙ、　Ｍ、　Ｃ）Ｍ　＋−Ｍ　−αｍ１ｎ
（Ｙ、　Ｍ、　Ｃ）Ｙ　−Ｙ　−αｍ１ｎ（Ｙ、　Ｍ、
　Ｃ）Ｋ　＋ｍ１ｎ（Ｙ、　Ｍ、　Ｃ） で示される信号交換により行われる。

なお、ｍｉｎ　は各信号の最小値を求める演算であり、
αは係数である。

その後、４色出力色信号Ｃ，Ｍ、　Ｙ、　Ｋは、２値化
回路２４において、ＲＯＭ化された閾値マトリックスと
比較され、前記したそれぞれの出力装置２５へのオンオ
フ２値信号となる。

この際、最終的な画素面積率は、マスキング処理、墨入
れ処理後の出力色信号Ｃ，Ｍ、　Ｙ、　Ｋと閾値マトリ
ックス中の各閾値レベルにより決定され、書き込み色の
パターンは閾値レベルの構成によってそれぞれ異なる。

第８図に本発明実施例の画像処理方法において使用され
た闇値マトリックスの構成の一例を示す。

本実施例では、１画素は４Ｘ４ドツトで構成され、０〜
１６の１７階調を得ている。書き込み色数は、シアン、
マゼンタ、黄、黒の４色である。第８図（ａ）に示すマ
トリックス（以下、形態（ａ）と称する。第８図（ｂ）
、　（Ｃ）、　　（ｄ）についても同様）の構成は、第
１色（この場合シアン）のマトリックス構成をドツト集
中型にした場合で、同図（ｂ）はドツト分散型にした場
合を示す。同図（ａ）、　（ｂ）は前記したように、第
２色（この場合マゼンタ）以降で前記したアルゴリズム
に、したがい闇値レベルが変更されている。第８図（ｃ
）、　　（ｄ）は、全ての書き込み色において、同一の
閾値構成を用いた従来のマトリックスの構成を示す。な
お、第８図（Ｃ）はドツト集中型、同図（ｄ）はドツト
分散型を示す。

以上、第８図（ａ）〜（６）に示されるように設定され
た閾値マトリックスにおいて、シアン及びマゼンタのレ
ベルを同じにして０〜１６の範囲でステップ２で変化さ
せ、且つ、黄と黒のレベルを０としたときの青の色階調
サンプルを得、前記した方法と同様に色再現域を求めた
結果を第９図に示す。図において、形態（ａ）及び（ｂ
）は本実施例においてマトリックス構成をドツト集中型
及びドツト分散型にした場合を示し、形態（Ｃ）及び（
６）は従来例においてマトリックス構成をドツト集中型
及びドツト分散型にした場合を示す。

第９図から判るように、本発明の実施例による形態（ａ
）及び（ｂ）は、従来例による形態（Ｃ）及び（ｄ）に
対して、色再現範囲が広くなる。特に本発明の実施例に
よる形態ら）については、最も広い色再現範囲が得られ
、特にハイライト部の彩やかな良好な画像を得ることが
できた。

なお、本実施例ではモアレを防止するスクリーン処理を
省いて説明しているが、各色毎に角度をつけるスクリー
ン処理を行った場合でも同様の方法が適用し得る。その
場合には、画素要素を角度に応じて変更すればよい。

〔発明の効果〕

上述のように、本発明では、各色のドツトの濃度を面積
に変換する閾値マトリックスの閾値構成を各色毎に変え
るようにしている。このため画素を構成する各ドツトに
おいて同一ドツトへ書込まれる色数が減少する。したが
って、減法混色と並置加色の混在する画像形態において
、色再現性を劣化させる減法混色の割合を少なくするこ
とができる。これにより、色再現域の大きな彩やかな画
像が得られ、特に肌、草の緑、空の青等の記憶色と呼ば
れる重要色の存在するハイライトからミドルにかけての
領域を忠実に再現することができ高品質のカラー画像を
簡易に再現することができる。

【図面の簡単な説明】

゛第１図は本発明で使用した閾値マ）　ＩＪフックス成
例、第２図は本発明の原理を表す概略図、第３図は画像
形態による反射率の相違を示すグラフ、第４図は画像形
態の異なるサンプルの色特性を示すグラフ、第５図は本
発明実施例で使用したカラー画像記録装置の概略図、第
６図は光書き込み部の概略図、第７図は信号処理部ブロ
ック図、第８図は本発明実施例及び従来例で用いた閾値
マトリックスの構成図、第９図は本発明実施例により得
られた色再現域の増大の効果を示すグラフ、第１０図は
中間調画像の再現原理を示す説明図、第１１図はカラー
写真と中間調画像の色再現範囲を比較したグラフである
。 １ａ〜１ｄ：走査光学系　　２ａ〜２ｄ：感光ドラム３
ａ〜３ｄ：現像器　　　　４ａ〜４ｄ：帯電器７：搬送
ベルト　　　　１０：コリメートレンズ１１：半導体レ
ーザ　　　１２：回転多面鏡１３：結像レンズ　　　　
１４：ミラー１５：検出器 特許出願人　　　　　富士ゼロックス株式会社代　理　
木　　　　　小　堀　　益（ほか２名）第１図 （ａ）　　　（ｂ）　　（ｃ）　　（ｄ）ＣＭ　　　　
　　　　　　Ｙ　　　　　　　　　　Ｋ（ｅ）　　　（
ｆ） （Ｃ＝Ｍ＝に＝４）　　　（Ｃ＝Ｍ＝Ｙ＝３．に＝Ｏ）
第２図 （イ）　　　　　　　　　　　　　（０）第３図　　　
　第４図 ａ感反射率 第５図 第６図 第　７　図 第８図 第９図 視感反射率 第１０図 第１１ （ｃｌ） （ｃ） （ｂ） （ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力画素情報と閾値マトリックスを各色毎に比較し
   、その比較結果に基づき画素を構成する各ドットへの書
   き込みを行なう画像処理方法において、前記各ドットの
   うち同一ドットへ書き込む色数が減少するように前記閾
   値マトリックスの閾値構成を各色毎に変えることを特徴
   とする画像処理方法。 ２、次式により前記閾値マトリックスの閾値レベルを決
   定することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画
   像処理方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ 但し、ａ＿ｉ＿ｊ（ｍ）＝０のときは、ａ＿ｉ＿ｊ（ｍ
   ）＝Ｎ＿１×Ｎ＿２とする。 ここで、 ｉ＝１、２、・・、Ｎ＿１ ｊ＝１、２、・・、Ｎ＿２ ｍ＝１、２、・・、Ｍ ａ＿ｉ＿ｊ（ｍ）＝ｍ色目の（ｉ、ｊ）座標ドットの閾
   値レベル ａ＿ｉ＿ｊ（ｌ）：１色目の（ｉ、ｊ）座標ドットの閾
   値レベル Ｎ＿１、Ｎ＿２：画素の１辺のドット数 Ｍ：書き込み色数 ［（Ｎ＿１×Ｎ＿２）／Ｍ］：（Ｎ＿１×Ｎ＿２）／Ｍ
   を越えない最大整数