画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラム
【課題】テクスチャの発生を抑制するとともに、入力階調データと同じ階調数の画像再生出力データを得る画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムを提供すること。
【解決手段】階調入力データから画像再生出力データを生成する画像処理装置において、 前記階調入力データをドットのオン、オフを示す前記画像再生出力データに変換するスクリーン処理部と、前記階調入力データの各画素位置に対応する位置に閾値が格納されたマトリックスとを備え、前記マトリックスは、前記階調入力データのうち最大入力階調を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、前記所定の入力階調間におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成され、前記スクリーン処理部は前記マトリックスを用いて前記画像再生出力データに変換することを特徴としている。
【解決手段】階調入力データから画像再生出力データを生成する画像処理装置において、 前記階調入力データをドットのオン、オフを示す前記画像再生出力データに変換するスクリーン処理部と、前記階調入力データの各画素位置に対応する位置に閾値が格納されたマトリックスとを備え、前記マトリックスは、前記階調入力データのうち最大入力階調を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、前記所定の入力階調間におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成され、前記スクリーン処理部は前記マトリックスを用いて前記画像再生出力データに変換することを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムに関する。詳しくは、テクスチャの発生を抑制するとともに入力階調データの階調数と同じ階調を表現できるようにした画像処理装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリンタや複写機などの画像形成装置に利用される画像処理装置では、スクリーン処理により、入力階調データをドットのオン、オフに対応する画像再生出力データを得る。
【０００３】
スクリーン処理の手法としては、ディザ法が多く用いられている。ディザ法は、入力階調データと２次元配列のマトリックス内の各閾値とを比較してその大小により画像出力データを得る手法である。
【０００４】
このようなマトリックスを用いたスクリーン処理では、階調性を高めることが難しく、例えば、入力階調データが８ビット、２５６階調の場合、これと同等の画像出力データを得るためには、１６画素×１６画素（１６×１６＝２５６）のマトリックスが必要である。
【０００５】
しかし、かかる大きさのマトリックスを用いると、６００ｄｐｉの出力を得る画像処理装置では、スクリーン線数が３７．６ｌｐｉ（＝６００／１６）となってしまい、実用的な解像性が得られない。
【０００６】
従って、解像性を得るためにスクリーン線数を増加させたマトリックスを構成する必要がある。スクリーン線数を増加させるようなマトリックスによるドットの再現例を図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す。
【０００７】
このように、ディザ法によるスクリーン処理は、解像性と階調性の両立が難しく、ある程度解像性を保ったまま階調性を高める必要がある。そこで、基本セルが用いられる（例えば以下の特許文献１）。複数画素を一つにまとめ、それらの画素群（基本セル）を繰り返しマトリックス内に配置する手法である。
【０００８】
このような基本セルを用いて、例えば、スクリーン線数１０６ｄｐｉを保ったまま、階調数を高めたマトリックスによるドット再現の例を図８（Ｃ）乃至図８（Ｈ）に示す。
【０００９】
一方、ディザ法によるスクリーン処理はＡＭ（振幅変調）スクリーンとＦＭ（周期変調）スクリーンの２つに分類できる。ＡＭスクリーンは、ドット集中型の閾値配列であり、ドットの大きさにより階調を表現する。一方、ＦＭスクリーンは、ドット分散型の閾値配列であり、ドットの密度により階調を表現する。
【００１０】
従来技術としては、入力階調データの濃度の高低に応じて閾値配列を変えることでＡＭスクリーンとＦＭスクリーンの両方の特性を兼ね備えたハーフトーン画像を得るようにしたものがある（例えば以下の特許文献２）。
【特許文献１】特開昭５８−１７３９７２号公報
【特許文献２】特開２００３−１５２９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、基本セルによるスクリーン処理では、ドットの成長過程でスクリーン線数の高低が生じ、これが人間の視覚に知覚され易いテクスチャ（干渉模様）となって出現する問題があった。
【００１２】
例えば、前述の図８（Ｃ）等の例では、階調値１（図８（Ｃ））ではスクリーン線数は５３ｌｐｉ（＝６００ｄｐｉ／８√２）、階調値２（図８（Ｄ））では７５ｌｐｉ（＝６００／８）、階調値３（図８（Ｅ））では５３ｌｐｉとなっている。各階調でスクリーン線数が少なくなったり、多くなったりしている。本来なら、階調の増加に伴い除々に濃度が濃くなるようにドットが再現されなければならないが、スクリーン線数に増減により、ドットが少しずつ抜けるような画像となってしまい、それがテクスチャとなって現われる。
【００１３】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、テクスチャの発生を抑制するとともに、入力階調データと同じ階調数の画像再生出力データを得る画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、階調入力データから画像再生出力データを生成する画像処理装置において、前記階調入力データをドットのオン、オフを示す前記画像再生出力データに変換するスクリーン処理部と、前記階調入力データの各画素位置に対応する位置に閾値が格納されたマトリックスとを備え、前記マトリックスは、前記階調入力データのうち最大入力階調を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、前記所定の入力階調間におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成され、前記スクリーン処理部は前記マトリックスを用いて前記画像再生出力データに変換することを特徴としている。これにより、例えば、各入力階調間ではより小さい粒状度を有するドットが再現されるため、テクスチャの発生を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明は前記画像処理装置において、前記マトリックスは、前記所定の入力階調間におけるドットが所定の目標濃度で再現されるように構成されることを特徴としている。これにより、例えば、再現されるドットは目標濃度に近づく又は同じになるため、所望の画像での出力を得ることができる。
【００１６】
更に、本発明は前記画像処理装置において、前記画像再生出力データの階調数は、前記階調入力データの階調数と同じであることを特徴としている。これにより、例えば、階調入力データと同じ「２５６」階調を再現した出力画像を得ることができる。
【００１７】
更に、本発明は前記画像処理装置において、前記所定の入力階調によるドットの再現においてスクリーン線数は常に同じ線数を維持することを特徴としている。これにより、例えば、解像度を維持したスクリーンを構成することができる。
【００１８】
また、上記目的を達成するために本発明は、階調入力データからドットのオン、オフに対応する画像再生出力データを生成する画像処理方法において、前記階調入力データに対応して閾値を有するマトリックスを参照して、前記階調入力データを前記画像再生出力データに変換するスクリーン処理工程を備え、前記マトリックスは、前記階調入力データのうち最大入力階調を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、前記所定の入力階調間におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成されることを特徴としている。
【００１９】
更に、上記目的を達成するために本発明は、階調入力データからドットのオン、オフに対応する画像再生出力データを生成する画像処理プログラムにおいて、前記階調入力データに対応して閾値を有するマトリックスを参照して、前記階調入力データを前記画像再生出力データに変換するスクリーン処理手順をコンピュータに実行させ、前記マトリックスは、前記階調入力データのうち最大入力階調を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、前記所定の入力階調間におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成されることを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明が適用される画像処理装置１の一例である。画像処理装置１は、スクリーン処理部１０とマトリックス２０とから構成される。
【００２２】
スクリーン処理部１０は、入力階調データＩＮが入力され、マトリックス２０内の各閾値と比較することでドットのオン、オフを示す画像再生出力データＯＵＴを出力する。なお、入力階調データＩＮは本実施例において、８ビット、２５６階調である。
【００２３】
マトリックス２０は、２次元配列であってマトリックス内に各閾値が格納される。本実施例では９６画素×９６画素のサイズを有する。
【００２４】
画像再生出力データＯＵＴは、印刷エンジンに出力される。印刷エンジンでは、このデータＯＵＴに基づいて感光体ドラムにビームが照射され静電潜像が形成される。そして、この潜像にトナーを付着させて現像し、印刷用紙などの記録媒体に転写して印刷出力を得る。本実施例において、画像処理装置１はプリンタとして機能する。
【００２５】
図２は、図８（Ａ）に示す８画素×８画素のドットの再現例を、９６画素×９６画素に拡大した図である。入力階調値が「１」で発生するドットで、（４、４）、（−４、４）の位置（変位ベクトル）に繰り返しドットが発生する。
【００２６】
マトリックス２０の各閾値も入力階調値「１」でドットが発生するように、変位ベクトル（４、４）、（−４、４）の位置に同じ閾値が配列される。
【００２７】
ここで図２に示すように、このマトリックス２０内のドットの数は全部で「２８８」画素ある。本発明の特徴部分は、マトリックス２０内の閾値配列にある。すなわち、このドッドの再現に基づき、各階調値（閾値）に対して取り得る濃度分の画素数を粒状度がより小さくなるように選択し、更に次の「２８８」画素分、と順次繰り返し、９６画素×９６画素のマトリックス２０の全画素に閾値を配列することにある。
【００２８】
このようなマトリックス２０を構成するには、まず、図２に示すように「２８８」画素分のドットを再現し、出力濃度を測定する。この出力結果を図３に示す。ここで、測定結果とは図２に対する測定結果である。
【００２９】
そして、この測定結果に対して、各出力を目標濃度と同じ又は近づけるようにする。つまり、目標濃度と同じ曲線が得られるように入力階調値（閾値）を変化させる。その例を図４に示す。
【００３０】
まず、図３の結果から、入力階調値（閾値）「７」に対して、出力濃度の測定結果は「１２．１」となった。目標濃度においてこの出力濃度が得られるのは、同じく図３の曲線から入力階調値（閾値）が「１９．８」のときである。従って、入力階調「７」を「１９．８」に変更させるようにする。目標濃度に近づけるためである。
【００３１】
このとき、入力階調「７」では図２に示すようにドットの数は全部で「２８８」個あった。入力階調値を目標の「１９．８」に近づけてもドット数は同じ「２８８」個である。従って、入力階調「７」の画素で使用された「２８８」個の画素は、目標の「１９．８」階調の位置で全てドットが付着するように閾値を再構成する。
【００３２】
即ち、入力階調（閾値）「１」となるのは「２８８」画素のうち「１９」画素で、閾値「２」となるのは、「２７９」（＝２８８−１９）画素のうち「１９」画素、・・・となるようにする。
【００３３】
ここで、各入力階調（閾値）Ｘで選択すべき画素数Ｓｘは、以下の式により決定する。
【００３４】
【数１】
ＤTh-1、ＤThは、それぞれ入力階調Ｔh-1、Ｔhでの目標濃度、ＴＤXは入力階調Ｘ（Ｔh-1≦Ｘ≦Ｔh）での目標濃度、ＳはＴh-1からＴhまでの入力階調で選択すべき画素の総数を示す。前述の入力階調「１」で目標濃度が「０．７６」のとき、入力階調「１」で選択すべき画素数は、｛（０．７６−０）／（１２．１−０）｝×２８８≒１８．１となる。
【００３５】
そして、この「２８８」画素から各画素を選択するに際して、粒状度がより小さくなる組み合わせを選択する。例えば、閾値「１」で選択した「１９」画素でドットを再現し、その画像の粒状度を測定する。次に閾値「１」で他に選択した「１９」画素での粒状度を測定する。これを複数回繰り返して、選択した「１９」画素のうち粒状度のより小さい画素選択の組み合わせ（座標の組み合わせ）を決定する。
【００３６】
次に、閾値「２」で選択すべき「１９」画素を同様に複数回選択して、各々粒状度を測定する。但し、閾値「１」で選択した画素を含めて選択する。そして、粒状度の小さい値の組み合わせを決定する。これを閾値「１９」まで行い、より粒状度の小さい座標の組み合わせを決定する。決定した座標位置に各閾値を配列させることで、図２に示す「２８８」画素の各位置に閾値が構成される。
【００３７】
ここで、図４において入力階調（閾値）「７」とあるのは、図２の入力階調「１」に対して「０」から「２５５」までの値に正規化したためである。
【００３８】
なお、本実施例において、粒状度測定で使用される評価式Ｅは以下を使用する。
【００３９】
【数２】
ここで、
【００４０】
【数３】
である。
【００４１】
ＶＴＦ（Visual Transfer Function）とは、画像に含まれる空間周波数成分に対して人間の視覚が示す感度を表した近似関数の一つである。また、ｍ、ｎは夫々マトリックス２０の座標位置ｘ、ｙ方向のスペクトル次数を示し、Ａm、nは（ｍ、ｎ）に位置する周波数のエネルギーを示す。ｆm、nは２次元平面を１次元に射影したＶＴＦ、ｒａｔｅは、ＶＴＦの補正係数である。また、ｒｅｓｏは印刷解像度、Ｔはマトリックス２０の縦、横のサイズ、ｒｅｓｏ／Ｔはスクリーンの基本周波数を示す。
【００４２】
粒状度評価関数Ｅは、値が小さいほど人間の視覚に知覚されにくい周波数特性を持った画像となることを意味する。つまり、関数Ｅの値が小さいほど、高周波成分にエネルギーの集中した画像となる。従って、粒状度が小さいほど優れたスクリーンであると言える。
【００４３】
図５は、このようにして選択した画素にドットが発生した例を示す。マトリックス２０内に配列した各閾値の位置と同じである。
【００４４】
この図に示すように、粒状度がより小さくなるように閾値を分散配置しているため、テクスチャの発生を抑制している。また、ドットの位置（閾値の位置）も除々にその間隔を狭めるように成長する。つまり、スクリーン線数も増減を繰り返すことがなく、除々に増加する。
【００４５】
以上が９６画素×９６画素のマトリックス２０内での「２８８」画素分（階調「０」から「７」まで）の閾値の配置の方法である。次に、他の「２８８」画素分に対して上述の処理を行う。次に選択すべき「２８８」画素は、図２に示す各画素位置のすぐ下にある各画素である。そして、これを３２回（＝２８８×３２＝９６×９６）繰り返す。これにより、マトリックス２０の９６画素×９６画素の各画素位置にすべての閾値が配置されることになる。
【００４６】
つまり、本発明にかかるマトリックス２０の構成は、「２８８」画素単位でみると、ＡＭ（振幅変調）スクリーンとしてドットが成長し、「２８８」画素内でみるとＦＭ（周期変調）スクリーンとしてドットが成長する。
【００４７】
従って、マトリックス２０の「２８８」画素内における画素の選択（閾値の配置）は、粒状度がより小さくなるように分散配置するので、ＦＭスクリーンで問題となるテクスチャの発生は抑制している。
【００４８】
また、「２８８」画素単位では、ＡＭスクリーンとしてドットが成長するため、ドットが集中し易く、特にレーザープリンタには好適である。更に、「２８８」画素単位では、スクリーン線数を維持したままドットが成長するため、解像度が維持される。
【００４９】
更に、本マトリックス２０ではドットの拡散性により階調の表現が滑らかとなり、また、入力階調データの階調数と同じ全「２５６」階調を表現することができる。更に、図３に示す目標濃度が得られるため、所望の出力結果を得ることができる。
【００５０】
以上の処理をまとめたものが図６である。
【００５１】
まず、処理が開始される（Ｓ１０）と、マトリックス２０内のｎ画素を選択する（Ｓ１１）。前述の例ではｎは「２８８」である。
【００５２】
次いで、各階調で評価関数Ｅにより粒状度を演算する（Ｓ１２）。前述の式（２）により演算する。そして、粒状度の小さい座標の組み合わせを選択して閾値の配置を決定する（Ｓ１３）。
【００５３】
ｎ画素分終了して、マトリックス２０内の全画素に対する閾値の配置が終了すれば（Ｓ１４でＹＥＳ）、一連の処理が終了する。全画素の配置が終了していないと（Ｓ１４でＮＯ）、再びｎ画素選択して（Ｓ１１）、処理を繰り返すことになる。
【００５４】
そして、このように閾値が配列されたマトリックス２０を画像処理装置１に実装して、スクリーン処理部１０によりスクリーン処理が行われる。
【００５５】
以上説明してきたように、本発明にかかるマトリックス２０は、階調入力データのうち最大入力階調（例えば「２５６」）を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、所定の入力階調間（例えば、入力階調「０」から「７」までの各階調）におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成され、このマトリックス２０を用いて、スクリーン処理部１０は処理を実行する。
【００５６】
上述した例は、図１に示すように、ハードウェアとしてスクリーン処理部１０によりスクリーン処理が行われる例を示した。これ以外にも、図７に示すようにソフトウェアとしても処理を行うことができる。
【００５７】
ＣＰＵ２５がＲＯＭ２２内に格納されたプログラムを読み出して実行することで、スクリーン処理が行われる。本発明にかかるマトリックス２０は、ＲＯＭ２２（又はＲＡＭ２３）内に格納される。入力階調データはＩ／Ｆ２１を介して入力され、再生画像出力データはＣＰＵ２５により印刷エンジン２４に出力される。
【００５８】
また、上述の例は、画像処理装置１として機能するプリンタ内でスクリーン処理が行われるものとして説明した。それ以外にもプリンタに接続されたパーソナルコンピュータでドライバソフトとしてかかるスクリーン処理が行われても全く同様の処理を行い得る。
【００５９】
更に、画像処理装置１の例としてプリンタ以外にも、ファクシミリや複写機、これらの機能を備える複合機であっても、本発明にかかるマトリックス２０を使用して処理が行われても全く同様の作用効果を奏する。
【００６０】
更に、図４に示す目標濃度の曲線も、種々のものであってもよく、例えば、濃度リニアの関係にある目標曲線であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】画像処理装置の構成例を示す図である。
【図２】マトリックスを適用して発生したドットの再現例を示す図である。
【図３】測定結果と目標濃度のグラフを示す図である。
【図４】本発明に係る概念を説明するための図である。
【図５】各入力階調（閾値）でのドットの再現例を示す。
【図６】本発明にかかるマトリックスを構成するためのフローチャートである。
【図７】画像処理装置の他の構成例を示す図である。
【図８】従来のマトリックスを適用して発生したドットの再現例を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 画像処理装置、１０ スクリーン処理部、２０ マトリックス、２２ ＲＯＭ、２３ ＲＡＭ、２５ ＣＰＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムに関する。詳しくは、テクスチャの発生を抑制するとともに入力階調データの階調数と同じ階調を表現できるようにした画像処理装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリンタや複写機などの画像形成装置に利用される画像処理装置では、スクリーン処理により、入力階調データをドットのオン、オフに対応する画像再生出力データを得る。
【０００３】
スクリーン処理の手法としては、ディザ法が多く用いられている。ディザ法は、入力階調データと２次元配列のマトリックス内の各閾値とを比較してその大小により画像出力データを得る手法である。
【０００４】
このようなマトリックスを用いたスクリーン処理では、階調性を高めることが難しく、例えば、入力階調データが８ビット、２５６階調の場合、これと同等の画像出力データを得るためには、１６画素×１６画素（１６×１６＝２５６）のマトリックスが必要である。
【０００５】
しかし、かかる大きさのマトリックスを用いると、６００ｄｐｉの出力を得る画像処理装置では、スクリーン線数が３７．６ｌｐｉ（＝６００／１６）となってしまい、実用的な解像性が得られない。
【０００６】
従って、解像性を得るためにスクリーン線数を増加させたマトリックスを構成する必要がある。スクリーン線数を増加させるようなマトリックスによるドットの再現例を図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す。
【０００７】
このように、ディザ法によるスクリーン処理は、解像性と階調性の両立が難しく、ある程度解像性を保ったまま階調性を高める必要がある。そこで、基本セルが用いられる（例えば以下の特許文献１）。複数画素を一つにまとめ、それらの画素群（基本セル）を繰り返しマトリックス内に配置する手法である。
【０００８】
このような基本セルを用いて、例えば、スクリーン線数１０６ｄｐｉを保ったまま、階調数を高めたマトリックスによるドット再現の例を図８（Ｃ）乃至図８（Ｈ）に示す。
【０００９】
一方、ディザ法によるスクリーン処理はＡＭ（振幅変調）スクリーンとＦＭ（周期変調）スクリーンの２つに分類できる。ＡＭスクリーンは、ドット集中型の閾値配列であり、ドットの大きさにより階調を表現する。一方、ＦＭスクリーンは、ドット分散型の閾値配列であり、ドットの密度により階調を表現する。
【００１０】
従来技術としては、入力階調データの濃度の高低に応じて閾値配列を変えることでＡＭスクリーンとＦＭスクリーンの両方の特性を兼ね備えたハーフトーン画像を得るようにしたものがある（例えば以下の特許文献２）。
【特許文献１】特開昭５８−１７３９７２号公報
【特許文献２】特開２００３−１５２９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、基本セルによるスクリーン処理では、ドットの成長過程でスクリーン線数の高低が生じ、これが人間の視覚に知覚され易いテクスチャ（干渉模様）となって出現する問題があった。
【００１２】
例えば、前述の図８（Ｃ）等の例では、階調値１（図８（Ｃ））ではスクリーン線数は５３ｌｐｉ（＝６００ｄｐｉ／８√２）、階調値２（図８（Ｄ））では７５ｌｐｉ（＝６００／８）、階調値３（図８（Ｅ））では５３ｌｐｉとなっている。各階調でスクリーン線数が少なくなったり、多くなったりしている。本来なら、階調の増加に伴い除々に濃度が濃くなるようにドットが再現されなければならないが、スクリーン線数に増減により、ドットが少しずつ抜けるような画像となってしまい、それがテクスチャとなって現われる。
【００１３】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、テクスチャの発生を抑制するとともに、入力階調データと同じ階調数の画像再生出力データを得る画像処理装置、画像処理方法、及び画像処理プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、階調入力データから画像再生出力データを生成する画像処理装置において、前記階調入力データをドットのオン、オフを示す前記画像再生出力データに変換するスクリーン処理部と、前記階調入力データの各画素位置に対応する位置に閾値が格納されたマトリックスとを備え、前記マトリックスは、前記階調入力データのうち最大入力階調を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、前記所定の入力階調間におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成され、前記スクリーン処理部は前記マトリックスを用いて前記画像再生出力データに変換することを特徴としている。これにより、例えば、各入力階調間ではより小さい粒状度を有するドットが再現されるため、テクスチャの発生を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明は前記画像処理装置において、前記マトリックスは、前記所定の入力階調間におけるドットが所定の目標濃度で再現されるように構成されることを特徴としている。これにより、例えば、再現されるドットは目標濃度に近づく又は同じになるため、所望の画像での出力を得ることができる。
【００１６】
更に、本発明は前記画像処理装置において、前記画像再生出力データの階調数は、前記階調入力データの階調数と同じであることを特徴としている。これにより、例えば、階調入力データと同じ「２５６」階調を再現した出力画像を得ることができる。
【００１７】
更に、本発明は前記画像処理装置において、前記所定の入力階調によるドットの再現においてスクリーン線数は常に同じ線数を維持することを特徴としている。これにより、例えば、解像度を維持したスクリーンを構成することができる。
【００１８】
また、上記目的を達成するために本発明は、階調入力データからドットのオン、オフに対応する画像再生出力データを生成する画像処理方法において、前記階調入力データに対応して閾値を有するマトリックスを参照して、前記階調入力データを前記画像再生出力データに変換するスクリーン処理工程を備え、前記マトリックスは、前記階調入力データのうち最大入力階調を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、前記所定の入力階調間におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成されることを特徴としている。
【００１９】
更に、上記目的を達成するために本発明は、階調入力データからドットのオン、オフに対応する画像再生出力データを生成する画像処理プログラムにおいて、前記階調入力データに対応して閾値を有するマトリックスを参照して、前記階調入力データを前記画像再生出力データに変換するスクリーン処理手順をコンピュータに実行させ、前記マトリックスは、前記階調入力データのうち最大入力階調を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、前記所定の入力階調間におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成されることを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明が適用される画像処理装置１の一例である。画像処理装置１は、スクリーン処理部１０とマトリックス２０とから構成される。
【００２２】
スクリーン処理部１０は、入力階調データＩＮが入力され、マトリックス２０内の各閾値と比較することでドットのオン、オフを示す画像再生出力データＯＵＴを出力する。なお、入力階調データＩＮは本実施例において、８ビット、２５６階調である。
【００２３】
マトリックス２０は、２次元配列であってマトリックス内に各閾値が格納される。本実施例では９６画素×９６画素のサイズを有する。
【００２４】
画像再生出力データＯＵＴは、印刷エンジンに出力される。印刷エンジンでは、このデータＯＵＴに基づいて感光体ドラムにビームが照射され静電潜像が形成される。そして、この潜像にトナーを付着させて現像し、印刷用紙などの記録媒体に転写して印刷出力を得る。本実施例において、画像処理装置１はプリンタとして機能する。
【００２５】
図２は、図８（Ａ）に示す８画素×８画素のドットの再現例を、９６画素×９６画素に拡大した図である。入力階調値が「１」で発生するドットで、（４、４）、（−４、４）の位置（変位ベクトル）に繰り返しドットが発生する。
【００２６】
マトリックス２０の各閾値も入力階調値「１」でドットが発生するように、変位ベクトル（４、４）、（−４、４）の位置に同じ閾値が配列される。
【００２７】
ここで図２に示すように、このマトリックス２０内のドットの数は全部で「２８８」画素ある。本発明の特徴部分は、マトリックス２０内の閾値配列にある。すなわち、このドッドの再現に基づき、各階調値（閾値）に対して取り得る濃度分の画素数を粒状度がより小さくなるように選択し、更に次の「２８８」画素分、と順次繰り返し、９６画素×９６画素のマトリックス２０の全画素に閾値を配列することにある。
【００２８】
このようなマトリックス２０を構成するには、まず、図２に示すように「２８８」画素分のドットを再現し、出力濃度を測定する。この出力結果を図３に示す。ここで、測定結果とは図２に対する測定結果である。
【００２９】
そして、この測定結果に対して、各出力を目標濃度と同じ又は近づけるようにする。つまり、目標濃度と同じ曲線が得られるように入力階調値（閾値）を変化させる。その例を図４に示す。
【００３０】
まず、図３の結果から、入力階調値（閾値）「７」に対して、出力濃度の測定結果は「１２．１」となった。目標濃度においてこの出力濃度が得られるのは、同じく図３の曲線から入力階調値（閾値）が「１９．８」のときである。従って、入力階調「７」を「１９．８」に変更させるようにする。目標濃度に近づけるためである。
【００３１】
このとき、入力階調「７」では図２に示すようにドットの数は全部で「２８８」個あった。入力階調値を目標の「１９．８」に近づけてもドット数は同じ「２８８」個である。従って、入力階調「７」の画素で使用された「２８８」個の画素は、目標の「１９．８」階調の位置で全てドットが付着するように閾値を再構成する。
【００３２】
即ち、入力階調（閾値）「１」となるのは「２８８」画素のうち「１９」画素で、閾値「２」となるのは、「２７９」（＝２８８−１９）画素のうち「１９」画素、・・・となるようにする。
【００３３】
ここで、各入力階調（閾値）Ｘで選択すべき画素数Ｓｘは、以下の式により決定する。
【００３４】
【数１】
ＤTh-1、ＤThは、それぞれ入力階調Ｔh-1、Ｔhでの目標濃度、ＴＤXは入力階調Ｘ（Ｔh-1≦Ｘ≦Ｔh）での目標濃度、ＳはＴh-1からＴhまでの入力階調で選択すべき画素の総数を示す。前述の入力階調「１」で目標濃度が「０．７６」のとき、入力階調「１」で選択すべき画素数は、｛（０．７６−０）／（１２．１−０）｝×２８８≒１８．１となる。
【００３５】
そして、この「２８８」画素から各画素を選択するに際して、粒状度がより小さくなる組み合わせを選択する。例えば、閾値「１」で選択した「１９」画素でドットを再現し、その画像の粒状度を測定する。次に閾値「１」で他に選択した「１９」画素での粒状度を測定する。これを複数回繰り返して、選択した「１９」画素のうち粒状度のより小さい画素選択の組み合わせ（座標の組み合わせ）を決定する。
【００３６】
次に、閾値「２」で選択すべき「１９」画素を同様に複数回選択して、各々粒状度を測定する。但し、閾値「１」で選択した画素を含めて選択する。そして、粒状度の小さい値の組み合わせを決定する。これを閾値「１９」まで行い、より粒状度の小さい座標の組み合わせを決定する。決定した座標位置に各閾値を配列させることで、図２に示す「２８８」画素の各位置に閾値が構成される。
【００３７】
ここで、図４において入力階調（閾値）「７」とあるのは、図２の入力階調「１」に対して「０」から「２５５」までの値に正規化したためである。
【００３８】
なお、本実施例において、粒状度測定で使用される評価式Ｅは以下を使用する。
【００３９】
【数２】
ここで、
【００４０】
【数３】
である。
【００４１】
ＶＴＦ（Visual Transfer Function）とは、画像に含まれる空間周波数成分に対して人間の視覚が示す感度を表した近似関数の一つである。また、ｍ、ｎは夫々マトリックス２０の座標位置ｘ、ｙ方向のスペクトル次数を示し、Ａm、nは（ｍ、ｎ）に位置する周波数のエネルギーを示す。ｆm、nは２次元平面を１次元に射影したＶＴＦ、ｒａｔｅは、ＶＴＦの補正係数である。また、ｒｅｓｏは印刷解像度、Ｔはマトリックス２０の縦、横のサイズ、ｒｅｓｏ／Ｔはスクリーンの基本周波数を示す。
【００４２】
粒状度評価関数Ｅは、値が小さいほど人間の視覚に知覚されにくい周波数特性を持った画像となることを意味する。つまり、関数Ｅの値が小さいほど、高周波成分にエネルギーの集中した画像となる。従って、粒状度が小さいほど優れたスクリーンであると言える。
【００４３】
図５は、このようにして選択した画素にドットが発生した例を示す。マトリックス２０内に配列した各閾値の位置と同じである。
【００４４】
この図に示すように、粒状度がより小さくなるように閾値を分散配置しているため、テクスチャの発生を抑制している。また、ドットの位置（閾値の位置）も除々にその間隔を狭めるように成長する。つまり、スクリーン線数も増減を繰り返すことがなく、除々に増加する。
【００４５】
以上が９６画素×９６画素のマトリックス２０内での「２８８」画素分（階調「０」から「７」まで）の閾値の配置の方法である。次に、他の「２８８」画素分に対して上述の処理を行う。次に選択すべき「２８８」画素は、図２に示す各画素位置のすぐ下にある各画素である。そして、これを３２回（＝２８８×３２＝９６×９６）繰り返す。これにより、マトリックス２０の９６画素×９６画素の各画素位置にすべての閾値が配置されることになる。
【００４６】
つまり、本発明にかかるマトリックス２０の構成は、「２８８」画素単位でみると、ＡＭ（振幅変調）スクリーンとしてドットが成長し、「２８８」画素内でみるとＦＭ（周期変調）スクリーンとしてドットが成長する。
【００４７】
従って、マトリックス２０の「２８８」画素内における画素の選択（閾値の配置）は、粒状度がより小さくなるように分散配置するので、ＦＭスクリーンで問題となるテクスチャの発生は抑制している。
【００４８】
また、「２８８」画素単位では、ＡＭスクリーンとしてドットが成長するため、ドットが集中し易く、特にレーザープリンタには好適である。更に、「２８８」画素単位では、スクリーン線数を維持したままドットが成長するため、解像度が維持される。
【００４９】
更に、本マトリックス２０ではドットの拡散性により階調の表現が滑らかとなり、また、入力階調データの階調数と同じ全「２５６」階調を表現することができる。更に、図３に示す目標濃度が得られるため、所望の出力結果を得ることができる。
【００５０】
以上の処理をまとめたものが図６である。
【００５１】
まず、処理が開始される（Ｓ１０）と、マトリックス２０内のｎ画素を選択する（Ｓ１１）。前述の例ではｎは「２８８」である。
【００５２】
次いで、各階調で評価関数Ｅにより粒状度を演算する（Ｓ１２）。前述の式（２）により演算する。そして、粒状度の小さい座標の組み合わせを選択して閾値の配置を決定する（Ｓ１３）。
【００５３】
ｎ画素分終了して、マトリックス２０内の全画素に対する閾値の配置が終了すれば（Ｓ１４でＹＥＳ）、一連の処理が終了する。全画素の配置が終了していないと（Ｓ１４でＮＯ）、再びｎ画素選択して（Ｓ１１）、処理を繰り返すことになる。
【００５４】
そして、このように閾値が配列されたマトリックス２０を画像処理装置１に実装して、スクリーン処理部１０によりスクリーン処理が行われる。
【００５５】
以上説明してきたように、本発明にかかるマトリックス２０は、階調入力データのうち最大入力階調（例えば「２５６」）を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、所定の入力階調間（例えば、入力階調「０」から「７」までの各階調）におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成され、このマトリックス２０を用いて、スクリーン処理部１０は処理を実行する。
【００５６】
上述した例は、図１に示すように、ハードウェアとしてスクリーン処理部１０によりスクリーン処理が行われる例を示した。これ以外にも、図７に示すようにソフトウェアとしても処理を行うことができる。
【００５７】
ＣＰＵ２５がＲＯＭ２２内に格納されたプログラムを読み出して実行することで、スクリーン処理が行われる。本発明にかかるマトリックス２０は、ＲＯＭ２２（又はＲＡＭ２３）内に格納される。入力階調データはＩ／Ｆ２１を介して入力され、再生画像出力データはＣＰＵ２５により印刷エンジン２４に出力される。
【００５８】
また、上述の例は、画像処理装置１として機能するプリンタ内でスクリーン処理が行われるものとして説明した。それ以外にもプリンタに接続されたパーソナルコンピュータでドライバソフトとしてかかるスクリーン処理が行われても全く同様の処理を行い得る。
【００５９】
更に、画像処理装置１の例としてプリンタ以外にも、ファクシミリや複写機、これらの機能を備える複合機であっても、本発明にかかるマトリックス２０を使用して処理が行われても全く同様の作用効果を奏する。
【００６０】
更に、図４に示す目標濃度の曲線も、種々のものであってもよく、例えば、濃度リニアの関係にある目標曲線であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】画像処理装置の構成例を示す図である。
【図２】マトリックスを適用して発生したドットの再現例を示す図である。
【図３】測定結果と目標濃度のグラフを示す図である。
【図４】本発明に係る概念を説明するための図である。
【図５】各入力階調（閾値）でのドットの再現例を示す。
【図６】本発明にかかるマトリックスを構成するためのフローチャートである。
【図７】画像処理装置の他の構成例を示す図である。
【図８】従来のマトリックスを適用して発生したドットの再現例を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 画像処理装置、１０ スクリーン処理部、２０ マトリックス、２２ ＲＯＭ、２３ ＲＡＭ、２５ ＣＰＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
階調入力データから画像再生出力データを生成する画像処理装置において、
前記階調入力データをドットのオン、オフを示す前記画像再生出力データに変換するスクリーン処理部と、
前記階調入力データの各画素位置に対応する位置に閾値が格納されたマトリックスとを備え、
前記マトリックスは、前記階調入力データのうち最大入力階調を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、前記所定の入力階調間におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成され、
前記スクリーン処理部は前記マトリックスを用いて前記画像再生出力データに変換することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理装置において、
前記マトリックスは、前記所定の入力階調間におけるドットが所定の目標濃度で再現されるように構成されることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像処理装置において、
前記画像再生出力データの階調数は、前記階調入力データの階調数と同じであることを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記所定の入力階調によるドットの再現においてスクリーン線数は常に同じ線数を維持することを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
階調入力データからドットのオン、オフに対応する画像再生出力データを生成する画像処理方法において、
前記階調入力データに対応して閾値を有するマトリックスを参照して、前記階調入力データを前記画像再生出力データに変換するスクリーン処理工程を備え、
前記マトリックスは、前記階調入力データのうち最大入力階調を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、前記所定の入力階調間におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成されることを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
階調入力データからドットのオン、オフに対応する画像再生出力データを生成する画像処理プログラムにおいて、
前記階調入力データに対応して閾値を有するマトリックスを参照して、前記階調入力データを前記画像再生出力データに変換するスクリーン処理手順をコンピュータに実行させ、
前記マトリックスは、前記階調入力データのうち最大入力階調を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、前記所定の入力階調間におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成されることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１】
階調入力データから画像再生出力データを生成する画像処理装置において、
前記階調入力データをドットのオン、オフを示す前記画像再生出力データに変換するスクリーン処理部と、
前記階調入力データの各画素位置に対応する位置に閾値が格納されたマトリックスとを備え、
前記マトリックスは、前記階調入力データのうち最大入力階調を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、前記所定の入力階調間におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成され、
前記スクリーン処理部は前記マトリックスを用いて前記画像再生出力データに変換することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理装置において、
前記マトリックスは、前記所定の入力階調間におけるドットが所定の目標濃度で再現されるように構成されることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像処理装置において、
前記画像再生出力データの階調数は、前記階調入力データの階調数と同じであることを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像処理装置において、
前記所定の入力階調によるドットの再現においてスクリーン線数は常に同じ線数を維持することを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
階調入力データからドットのオン、オフに対応する画像再生出力データを生成する画像処理方法において、
前記階調入力データに対応して閾値を有するマトリックスを参照して、前記階調入力データを前記画像再生出力データに変換するスクリーン処理工程を備え、
前記マトリックスは、前記階調入力データのうち最大入力階調を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、前記所定の入力階調間におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成されることを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
階調入力データからドットのオン、オフに対応する画像再生出力データを生成する画像処理プログラムにおいて、
前記階調入力データに対応して閾値を有するマトリックスを参照して、前記階調入力データを前記画像再生出力データに変換するスクリーン処理手順をコンピュータに実行させ、
前記マトリックスは、前記階調入力データのうち最大入力階調を含む所定の入力階調によるドットの再現がＡＭスクリーンと同一で、前記所定の入力階調間におけるドットの再現がより小さい粒状度を有するよう構成されることを特徴とする画像処理プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２８７２８３（Ｐ２００６−２８７２８３Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１００４２３（Ｐ２００５−１００４２３）
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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