画像処理装置、画像形成装置、画像処理方法、画像処理プログラムおよび画像処理プログラムを記録した記録媒体
【課題】 人間の視覚特性において、粒状性などの違和感を与えることなく適切な階調再現処理を施すことが可能な画像処理装置、画像形成装置、画像処理方法、画像処理プログラムおよび画像処理プログラムを記録した記録媒体を提供する。
【解決手段】 階調再現処理部１６は、入力された画像データの画素値に応じて、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であるドットマトリクスパターンを作成するときに、パターンテーブルを用いる。作成されたドットマトリクスパターンを高速フーリエ変換し、規格化した１次元のＣＳＦ特性と、規格化された周波数ドメイン情報とを乗算することで評価パラメータを算出する。この評価パラメータを閾値処理することで妥当なドットマトリクスパターンが作成されているかどうかを判断する。
【解決手段】 階調再現処理部１６は、入力された画像データの画素値に応じて、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であるドットマトリクスパターンを作成するときに、パターンテーブルを用いる。作成されたドットマトリクスパターンを高速フーリエ変換し、規格化した１次元のＣＳＦ特性と、規格化された周波数ドメイン情報とを乗算することで評価パラメータを算出する。この評価パラメータを閾値処理することで妥当なドットマトリクスパターンが作成されているかどうかを判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された画像データを所定の階調の画像データに変換して出力する階調再現処理部を備える画像処理装置、画像形成装置、画像処理方法、画像処理プログラムおよび画像処理プログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像データの階調再現処理については、Floyd-Steinbergによる“An Adaptive
Algorithm for Spatial Grey Scale”，SID 75 Digest、およびRobert A. Ulichneyによる“Dithering with Blue Noise ”, Proceeding of the IEEE, vol. 76, No1. January
1988に代表される文献で種々多彩に述べられており、特に誤差拡散法、ディザ法、ブルーノイズマスク法などが現在使用されている。
【０００３】
誤差拡散法は、複数の閾値を用いて注目画素の画素濃度を量子化し、量子化に伴って発生する量子化誤差を未量子化の周辺画素に拡散することで、マクロ的に階調の再現性を保ちつつビット数を削減した階調再現処理を行う方法である。
【０００４】
ディザ法は、予め決められたマトリクスを用いて閾値処理あるいはテーブル変換処理を行うことで、マクロ的な階調再現処理をおこなうもので、原理上は見かけの解像度が犠牲になる方法である。
【０００５】
ブルーノイズマスク法は、広義的にはディザ法の一種に含まれ、入力画像濃度と閾値とを比較することで擬似階調再現処理を行うものであって、閾値決定の際に低周波成分を持たず高周波成分のみで構成する（ブルーノイズ特性と呼ばれる）ようにする方法である。
【０００６】
また、誤差拡散法は一般的に、各色毎に独立して処理を行うものであるが、記録色であるＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロ）（場合によりＫ（ブラック）が含まれることがある）を一括して出力値を決定できるようにベクトル的な演算処理を行う方法も提案されており、この方法は一般的にベクトル誤差拡散法と呼ばれる。
【０００７】
特許文献１には、ベクトル誤差拡散法を用いたピクセルの色決定方法が開示されている。この方法では、まず入力データに基づいてピクセルのインク寄与を決定し、インク寄与とゆがめられた色空間、および拡散された色誤差に基づいてピクセルの色を決定している。
【０００８】
これらの階調再現処理においては、画質および画像形成システムの構成に一長一短があり、各々のシステムに応じて階調再現処理方法を取捨選択し、最適と思われる方法が採用されている。
【０００９】
たとえば、ディザ法には、解像度と階調性とのトレードオフ、モアレの発生などの問題点があり、誤差拡散法およびベクトル誤差拡散には、ワーム、テクスチャ、計算量増大などの問題点があり、ブルーノイズマスク法には、メモリ量増大、粒状性悪化などの問題点があり、当業者にとっては、これらの問題点は共通に認識されている。
【００１０】
ブルーノイズマスク法は、その名から容易に推測できるようにドット配置をブルーノイズ特性とすることで、人間の視覚特性である「高周波成分は知覚し難い」という特徴を考慮してドット配置を最適化しようとするものである。
【００１１】
実際、ドットを分散して配置可能な濃度領域に於いては、良好な特性を示すことが知られているが、中濃度付近からドットの重なりが生じ始めるため、全ての濃度範囲に渡ってブルーノイズ特性を維持することは不可能であり、粒状性を如何にして軽減させるかが課題となっている。
【００１２】
ベクトル誤差拡散法は、記録色であるＣＭＹ（場合によりＫが含まれることがある）が一括して出力データとして得られるため、単色で処理を行う誤差拡散法と比較し、最終的に記録される多色でのドットの配置を制御し易いという利点を有するが、これまでは、人間の視覚特性であるＣＳＦ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：コントラスト感度関数）を考慮したドット再現が行われていないため、粒状性の課題を解決するには至っていない。
【００１３】
ＣＳＦは、コントラスト感度関数と呼ばれ人間の視覚的認識での空間的な細かさと輝度の関係を示すもので、網膜から大脳に至る視覚系の特性を表している。実際、粒状性はドットの濃さに影響され、同じドット配置であってもドットが濃い場合は粒状性が高いと感じ、ドットが薄い場合は、それほど粒状性は高いと感じない。そのため、コントラスト感度関数であるＣＳＦを用いることで粒状性を低減したドット配置を行うことが可能となる。
【００１４】
特許文献２記載には、人の視覚系の輝度チャンネルにおける粒状性が低減された画像を印刷することができる印刷用原版を作製する方法が開示されている。
【００１５】
【特許文献１】特開平７−１９３７２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２６２２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献２記載の方法では、制約相関法を様々なサブドット位相変調法と組み合わせて、最小限の粒状性および輝度変化を持つ最適ハーフトーン再生を得ることができる。さらに、粒状性を導くこと無く異なる印刷用原版の網点分布間の相関を制御することが可能であり、ヒトの視覚系の「コントラスト感度関数」によるデジタルハーフトーンのパワースペクトルをフィルタリングすることにより、可視粒状性の量に対する一つの基準が得られる。カラー印刷の場合は、１つの感度関数ではなく、ヒトの視覚系の３つのセンサそれぞれに対応する３つの感度関数を考慮しなければならないのでより複雑になる。
【００１７】
しかしながら、特許文献２記載の方法で作製した印刷用原版を用いて印刷した画像が、ＣＳＦ特性を考慮した画質再現性を満足するかどうかを評価する手段を有していないため、実際に粒状性が低減した画像が再現されているかどうかが検証されていないという問題がある。
【００１８】
本発明の目的は、人間の視覚特性において、粒状性などの違和感を与えることなく適切な階調再現処理を施すことが可能な画像処理装置、画像形成装置、画像処理方法、画像処理プログラムおよび画像処理プログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、入力された画像データを所定の階調の画像データに変換して出力する階調再現処理部を備える画像処理装置において、
前記階調再現処理部は、入力された画像データの画素値に応じて、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であるドットマトリクスパターンを作成するときに、パターンテーブルを用いることを特徴とする画像処理装置である。
【００２０】
また本発明は、前記パターンテーブルとしてルックアップテーブルを用いることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記階調再現処理は、ベクトル誤差拡散を用いて階調を変換することを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、前記階調再現処理部は、作成したドットマトリクスパターンを高速フーリエ変換し、規格化した１次元のコントラスト感度関数特性と、規格化された周波数ドメイン情報とを乗算することで評価パラメータを算出し、この評価パラメータが所定の範囲内にあれば、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であると判断することを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、画像データを、画像処理装置に入力する画像入力装置と、
上記の画像処理装置と、
前記画像処理装置によって画像処理された画像データに基づいて画像を形成する画像出力装置とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００２４】
また本発明は、入力された画像データを所定の階調の画像データに変換して出力する階調再現処理工程を有する画像処理方法において、
前記階調再現処理工程では、入力された画像データの画素値に応じて、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であるドットマトリクスパターンを作成するときに、パターンテーブルを用いることを特徴とする画像処理方法である。
【００２５】
また本発明は、コンピュータに上記の画像処理方法を実行させるための画像処理プログラムである。
【００２６】
また本発明は、コンピュータに上記の画像処理方法を実行させるための画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、入力された画像データを所定の階調の画像データに変換して出力する階調再現処理部を備える画像処理装置であって、前記階調再現処理部は、入力された画像データの画素値に応じて、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であるドットマトリクスパターンを作成するときに、パターンテーブルを用いる。
【００２８】
これにより、コントラストに対する人間の視覚特性に基づいたドット配置が可能となり、人間の目に違和感（アーチファクツとしての認識）のない階調再現処理を行うことができる。
【００２９】
また本発明によれば、前記パターンテーブルとしてルックアップテーブルを用いるので、階調再現処理に必要な演算量を削減することができる。
【００３０】
また本発明によれば、前記階調再現処理は、ベクトル誤差拡散を用いて階調を変換するので、階調再現処理に加えて色補正処理および黒生成下色除去処理も一括して行うことができる。
【００３１】
また本発明によれば、前記階調再現処理部は、まず、作成したドットマトリクスパターンを高速フーリエ変換し、規格化した１次元のコントラスト感度関数特性と、規格化された周波数ドメイン情報とを乗算することで評価パラメータを算出する。算出した評価パラメータが所定の範囲内にあれば、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であると判断する。
【００３２】
算出した評価パラメータが所定の範囲外であればドットの配置を変更することができるので、より確実に人間の目に違和感のない階調再現処理を行うことができる。
【００３３】
また本発明によれば、画像入力装置から入力された画像データを、上記の画像処理装置により画像処理を行い、画像出力装置で画像形成を行う。
【００３４】
これにより、人間の目に違和感のない、品質の良い画像形成を行うことができる。
本発明によれば、入力された画像データを所定の階調の画像データに変換して出力する階調再現処理工程を有する画像処理方法であって、前記階調再現処理方法では、入力された画像データの画素値に応じて、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であるドットマトリクスパターンを作成するときに、パターンテーブルを用いる。
【００３５】
これにより、コントラストに対する人間の視覚特性に基づいたドット配置が可能となり、人間の目に違和感のない階調再現処理を行うことができる。
【００３６】
また本発明によれば、上記の画像処理方法をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムおよびこの画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の実施形態について図１〜図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。
図１は、本発明の実施の一形態であるカラー画像形成装置１００の概略の構成を示すブロック図である。カラー画像形成装置１００は、カラー画像処理装置１０、カラー画像入力装置２０、カラー画像出力装置３０および操作パネル４０を備え、たとえばデジタルカラー複写機として実現される。
【００３８】
図１に示すように、カラー画像処理装置１０は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部１１、シェーディング補正部１２、入力階調補正部１３、領域分離処理部１４、空間フィルタ処理部１５、および階調再現処理部１６を備えている。
【００３９】
カラー画像入力装置２０は、たとえば、電荷結合素子（Charge Coupled Device；以下、ＣＣＤと称する）を備えたスキャナ部より構成され、原稿画像が記録された紙からの反射光像を、ＣＣＤにて画像データであるＲＧＢ（Ｒ：レッド、Ｇ：グリーン、Ｂ：ブルー）のアナログカラー信号として読み取って、カラー画像処理装置１０に入力するものである。
【００４０】
カラー画像入力装置２０にて読み取られたアナログカラー信号は、カラー画像処理装置１０内を、Ａ／Ｄ変換部１１、シェーディング補正部１２、入力階調補正部１３、領域分離処理部１４、空間フィルタ処理部１５、および階調再現処理部１６の順で送られ、ＣＭＹＫ（Ｃ：シアン、Ｍ：マゼンタ、Ｙ：イエロ、Ｋ：ブラック）のデジタルカラー信号として、カラー画像出力装置３０へ出力される。
【００４１】
Ａ／Ｄ変換部１１は、入力されてきたＲＧＢのアナログカラー信号を画像データであるデジタルカラー信号に変換する。シェーディング補正部１２は、Ａ／Ｄ変換部１１より送られてきたＲＧＢのデジタルカラー信号に対して、カラー画像入力装置２０の照明系、結像系、撮像系で生じる各種の歪みを取り除く処理を施す。
【００４２】
入力階調補正部１３では、シェーディング補正部１２にて各種の歪みが取り除かれたＲＧＢ信号（ＲＧＢの反射率信号）を、カラーバランスを整えると同時に、濃度信号などカラー画像処理装置１０が扱い易い信号に変換する。
【００４３】
さらに、入力階調補正部１３では、ＲＧＢデータからＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊（CIE：Commission Internationale de l'Eclairage：国際照明委員会。L＊：明度、a＊・b＊：色度）色空間のデータに変換され、変換後のＬ＊ａ＊ｂ＊データが後段の領域分離処理部１４に入力される。
【００４４】
領域分離処理部１４は、ＲＧＢ信号に基づいて、入力画像データの各画素を例えば、文字領域、網点領域、写真領域などの複数の領域に属する画素として分離する。
【００４５】
そして、領域分離処理部１４は、上記分離結果に基づき、画素がどの領域に属しているかを示す領域識別信号を、空間フィルタ処理部１５、および階調再現処理部１６へと出力するとともに、入力信号をそのまま後段の空間フィルタ処理部１５に出力する。
【００４６】
空間フィルタ処理部１５は、領域分離処理部１４から入力されるＬ＊ａ＊ｂ＊データに対して、領域識別信号に基づいてデジタルフィルタによる空間フィルタ処理を行う。空間周波数特性を補正することによって出力画像のぼやけや粒状性劣化を防ぐことができる。
【００４７】
階調再現処理部１６は、空間フィルタ処理部１５と同様に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊データに対して、領域識別信号に基づいて所定の処理を施すものであり、ベクトル誤差拡散を用いて色補正処理および黒生成下色除去処理も一括して行う。
【００４８】
領域分離処理部１４にて文字領域として分離された領域は、特に黒文字または色文字の再現性を高めるために、空間フィルタ処理における鮮鋭強調処理で高周波成分を強調する。同時に、階調再現処理部１６においては、高周波成分の再現に適した高解像度のスクリーンでの二値化または多値化処理が選択される。
【００４９】
また、領域分離処理部１４にて網点領域として分離された領域に関しては、空間フィルタ処理部１５において、入力網点成分を除去するためのローパス・フィルタ処理が施され、階調再現処理部１６で階調性を重視したスクリーンで二値化または多値化処理される。領域分離処理部１４にて写真領域として分離された領域に関しては、階調再現処理部１６で階調再現性を重視したスクリーンでの二値化または多値化処理が行われる。
【００５０】
操作パネル４０は、たとえば、液晶ディスプレイなどの表示部と設定ボタンなどの操作部とが一体化されたタッチパネル等により構成され、ユーザによって操作パネルより入力された情報に基づいてカラー画像処理装置１０、カラー画像入力装置２０、カラー画像出力装置３０の動作が制御される。
【００５１】
カラー画像処理装置１０によって各処理が施された画像データは、一旦記憶部（図示せず）に記憶され、所定のタイミングで読み出されてカラー画像出力装置３０に入力される。このカラー画像出力装置３０は、画像データを記録媒体上に出力（たとえば紙などに印刷）するもので、例えば、電子写真方式やインクジェット方式を用いた装置を挙げることができるが特に限定されるものではない。なお、以上の処理は不図示のＣＰＵ（Central
Processing Unit）により制御される。
【００５２】
以下では、階調再現処理部１６で用いられるパターンテーブルの作成方法について説明する。
【００５３】
図２は、パターンテーブルの作成処理を示すフローチャートである。
本実施形態では、一例として１２８×１２８のマトリクスサイズのパターンを用いて説明するが、画像形成装置に応じて、マトリクスサイズを大きくしたり、小さくしたりすることは可能である。
【００５４】
まず、ステップＳ１で、画素値である入力濃度値を０に設定し、パターンテーブルのマトリクスサイズを画像形成装置に応じて最適サイズに設定する。
【００５５】
次に、ステップＳ２で入力濃度値をプラス１し、ステップＳ３で入力濃度値とパターンテーブルのマトリクスサイズとに応じて、オンにする必要なドット数を計算する。必要なドット数は、入力濃度値０の場合をドット数０個とし、入力濃度値２５５の場合を１２８×１２８＝１６３８４個のドットを用いることとし、この間を均等割して、入力濃度値と必要なドット数との関係を求めることができる。なお、ドットゲインの影響を考慮してドット数の増減を調整することも可能である。
【００５６】
本実施形態では、２値の例を示すが、多値の場合にも容易に拡張可能であることは自明である。入力濃度値に対応したパターンテーブルを作成するために、入力濃度値を閾値ＴＨ１およびＴＨ２と比較する。ここで、ＴＨ１はドット総数の２５％〜５０％程度までの値を設定するが、一般的な２値処理の場合、ドット配置が４５度の角度であってもドットが隣接するとドットゲインの影響でドットが繋がることを考慮して、ドット総数の２５％の値である４０９６を設定する。また、本実施形態では、ＴＨ２は、ドット総数の３５％の値である５７３５を設定する。
【００５７】
図３は、ドットが隣接しないように配置した１０×１０のマトリクスサイズのパターン１の一例を示す図である。オンドット２の周辺８ドットが全てオフドット３で囲まれており、たて、よこ、斜めのいずれにもオンドット２が隣接しないように配置されている。
【００５８】
ステップＳ４では、入力濃度値と閾値ＴＨ１とを比較し、入力濃度値が閾値ＴＨ１以下であれば、ステップＳ６に進み、入力濃度値が閾値ＴＨ１より大きければ、ステップＳ５に進む。
【００５９】
ステップＳ５では、入力濃度値と閾値ＴＨ２とを比較し、入力濃度値が閾値ＴＨ２以下であれば、ステップＳ８に進み、入力濃度値が閾値ＴＨ２より大きければ、ステップＳ１０に進む。
【００６０】
ステップＳ６では、ドットを均等に配置することが可能であるので、オンドット間の距離が略均等になるように配置する。
【００６１】
ステップＳ７では、必要なドット数から均等に配置可能な最大のドット数を減算し、その余りの数分だけ２ドットクラスタを用いる。図４は、２ドットクラスタを配置した１０×１０のマトリクスサイズのパターン１の一例を示す図である。２ドットクラスタ４は、角度が４５度のクラスタ４ａまたは１３５度のクラスタ４ｂになり、略均等な間隔になるように配置した後、残りのドットをドット間の距離が略均等になるように乱数を用いて配置する。
【００６２】
ステップＳ８では、２ドットクラスタを配置するだけでは、全てのドットを均等配置することが出来ないので、上述の要領でクラスタドットの数を増やし、３ドットクラスタ、４ドットクラスタと順次纏めて配置するドット数を計算する。これらのドットクラスタを４５度または、１３５度の角度成分に近くなる配置を優先し、０度または９０度の角度に近いドットクラスタも乱数を用いて配置する。
【００６３】
図５は、３ドット以上のクラスタを配置した１０×１０のマトリクスサイズのパターン１の一例を示す図である。図では、１３５度の３ドットクラスタ５、４５度の４ドットクラスタ６、０度と９０度を用いた３ドットクラスタ７を含んでいる。
【００６４】
ステップＳ９では、ドットの配置情報をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）などを用い周波数ドメイン情報に変換する。
【００６５】
ステップＳ１０では、周波数ドメイン上でのドット配置のＣＳＦ評価を行う。図６は、ドット配置のＣＳＦ評価例を説明するための図である。作成されたドットマトリクスパターンを高速フーリエ変換し、規格化した１次元のＣＳＦ特性と、規格化された周波数ドメイン情報とを乗算することで評価パラメータを算出する。この評価パラメータを閾値処理し、閾値よりも各周波数成分が全て閾値以下であれば、作成されたドットマトリクスパターンが、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であり、妥当なドットマトリクスパターンが作成されたと判断し、ステップＳ１４に進む。閾値より大きい周波数成分があれば、ステップＳ３に戻る。
【００６６】
ステップＳ１１では、入力濃度値が２５５であるかどうかを判断し、２５５であれば処理を終了し、２５５でなければステップＳ２に戻る。
【００６７】
図７は、パターンテーブルの変更例を示す概略図である。図７（ａ）は、低濃度の場合を示し、図７（ｂ）は、中濃度の場合を示し、図７（ａ）は、高濃度の場合を示している。
【００６８】
評価パラメータの各周波数成分について閾値処理を行い、図７（ｃ）のように閾値よりも大きい成分がある場合は、図２のフローチャートに従ってドットの再配置を行い、以下同様の手順を繰り返すことで、０から２５５までの濃度範囲でパターンテーブルデータを決定する。各周波数成分について閾値処理を行う際、閾値よりも大きい周波数成分は、その周波数ドメイン情報がＣＳＦ特性よりも大きいことを意味する、即ち人間の視覚特性として目に付き易く、粒状性が高いと感じ易いことを意味する。
【００６９】
このようにしてパターンテーブルを作成することで、入力濃度値に応じてＣＳＦ特性を考慮したドット配置を持つパターンテーブルを作成することが可能となる。
【００７０】
次に、このパターンテーブルを用いたベクトル誤差拡散処理について説明する。
本発明においては、図１に示すように、空間フィルタ処理部１５からの出力信号が階調再現処理部１６に入力され、その出力信号がカラー画像出力装置３０に出力される。
【００７１】
図８は、階調再現処理部１６の構成を示すブロック図である。階調再現処理部１６は、パターンテーブル処理部５０、色空間変換テーブル処理部５１、データ変換テーブル処理部５２、誤差量算出部５３、拡散マトリクス格納部５４、誤差メモリ５５および加算器５６を備える。
【００７２】
パターンテーブル処理部５０は、出力機器の出力ドットパターンを決定するためのもので、上記のようにパターンテーブルを作成し、入力されるＬ＊ａ＊ｂ＊データの明度Ｌ＊（入力濃度値）に応じたドットパターンを生成することで、ＣＳＦを考慮したドットパターンの生成が可能となる。
【００７３】
色空間変換テーブル処理部５１は、パターンテーブルを用いて変換されたＬ’＊およびａ＊ｂ＊を入力データとして用い、カラー画像出力装置３０に適応したデータであるＣＭＹ（Ｋ）データに変換する。このとき、ＣＭＹ（Ｋ）データは、カラー画像出力装置３０の階調表現能力に応じた多値データとして出力される。
【００７４】
データ変換テーブル処理部５２は、テーブルデータを用いて色空間変換テーブル処理部５１で生成されたＣＭＹ（Ｋ）データを記録媒体上に記録した時のＬ’’＊ａ’’＊ｂ’’＊データに変換する。テーブルデータの生成は、実際にＣＭＹ（Ｋ）データを記録媒体上に記録し、測色器で測定するなどの方法を用いて容易に生成することが可能である。
【００７５】
誤差量算出部５３は、データ変換テーブル処理部５２で変換されたＬ’’＊ａ’’＊ｂ’’＊データと、色空間変換テーブル処理部５１に入力されるＬ’＊ａ＊ｂ＊データとを比較し、その差を求めることで誤差量を算出する。さらに、図９に示すような誤差拡散用マトリクス６０を用いて、量子化が未だ行われていない周辺４画素に、算出された注目画素の誤差量を拡散するための演算をおこなう。算出された誤差量は誤差メモリ５５に蓄えられ、入力されるＬ＊ａ＊ｂ＊データの補正を行うために加算器５６で加算される。
【００７６】
上記では、入力されるＬ＊ａ＊ｂ＊データとデータ変換テーブル処理部５２で変換されたＬ’’＊ａ’’＊ｂ’’＊データとの差分を誤差として、誤差拡散処理を用いる方法について説明したが、画像形成装置が再現できる階調数が多い場合においては、誤差拡散処理を削除することも可能である。
【００７７】
パターンテーブルに基づいて出力される値は、画像形成装置が再現可能な階調数に基づいて作成されており、また、色空間変換テーブルは、入力されるＬ＊ａ＊ｂ＊データに最も近いＣＭＹ（Ｋ）の組み合わせが出力値として選択されるように設定されているため、色空間変換テーブル処理部５１に入力されるＬ’＊値と、出力されるＣＭＹの組み合わせに基づくＬ’’＊値とは、多値化数が多いほど近い値となる。言い換えると画像形成装置で再現できる階調数が多くなるほど、Ｌ’＊値とＬ’’＊値との差が小さくなることは自明である。したがって、画像形成装置で再現可能な階調数が多い場合、たとえば１６階調以上の場合は、誤差拡散処理を行う誤差量算出部５３、拡散マトリクス格納部５４、誤差メモリ５５および加算器５６を省くことも可能である。
【００７８】
本発明の他の実施形態として、上記の画像処理方法をプリンタドライバとして実現するようにしてもよい。図１０は、コンピュータ２００に備えられるプリンタドライバ２０１の構成を示すブロック図である。コンピュ−タ２００は、プリンタなどの画像出力装置３００と接続し、画像データを出力するために、プリンタドライバ２０１、通信ポートドライバ２０２および通信ポート２０３を備えている。プリンタドライバ２０１は、階調再現処理部２１１およびプリンタ言語翻訳部２１２を含んで構成される。また、通信ポート２０３は、ＲＳ２３２Ｃ規格および各種ＬＡＮ（Local Area Network）規格に準じたインターフェイスであり、通信ポートドライバ２０２によって通信ポート２０３に適した画像データが出力される。
【００７９】
コンピュータ２００において各種のアプリケーションプログラムを実行することにより生成された画像データは、プリンタドライバ２０１の階調再現処理部２１１に送られ、前述のカラー画像処理装置１０に備えられた階調再現処理部１６と同様の階調再現処理が施される。階調再現処理部２１１において処理がなされた画像データは、プリンタ言語翻訳部２１２に送られ、接続される画像出力装置３００に応じたプリンタ言語に変換される。プリンタ言語翻訳部２１２から出力された画像データは、通信ポートドライバ２０２および通信ポート２０３を介して、インクジェット型の画像出力装置３００に出力される。画像出力装置３００では、入力された画像データを紙などの記録媒体に印刷して出力する。画像出力装置３００は、印刷機能の他に複写機能およびファクシミリ通信機能を有するデジタル複合機であってもよい。
【００８０】
また、上記のようなプリンタドライバ２０１をコンピュータ２００側ではなく画像出力装置３００に備えるようにし、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどで撮像された画像データを、メモリカードを介してまたはＵＳＢ（Universal Serial Bus）などのケーブルを介して入力し、プリンタドライバ２０１で上記と同様の処理を行うようにしても良い。
【００８１】
さらに、本発明の他の実施形態として、上記の画像処理方法をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムおよびこの画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することも可能である。
【００８２】
なお、記録媒体としては、マイクロプロセッサで処理が行われるためのメモリ、たとえばＲＯＭ（Read Only Memory）そのものが記録媒体であってもよいし、また、コンピュータの外部記憶装置としてプログラム読み取り装置が設けられ、そこに挿入することで読み取り可能な記録媒体であってもよい。
【００８３】
いずれの場合においても、記録されている画像処理プログラムは、マイクロプロセッサが記録媒体にアクセスすることで実行されてもよいし、マイクロプロセッサが記録媒体から画像処理プログラムを読み出し、読み出された画像処理プログラムをプログラム記憶エリアにダウンロードして、実行してもよい。なお、このダウンロード用のプログラムは予め所定の記憶装置に格納されているものとする。ＣＰＵなどのマイクロプロセッサは、インストールされた画像処理用プログラムに従って所定の画像処理を行うようにコンピュータの各部を統括的に制御する。
【００８４】
また、プログラム読み取り装置で読み取り可能な記録媒体としては、磁気テープ、カセットテープなどのテープ系、フレキシブルディスク、ハードディスクなどの磁気ディスクまたはＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）／ＭＯ（Magneto Optical disc）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスクのディスク系、ＩＣ（Integrated Circuit）カード（メモリカードを含む）／光カードなどのカード系、あるいはマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリを含めた固定的にプログラムを記録する媒体であってもよい。
【００８５】
また、コンピュータを、インターネットを含む通信ネットワークに接続可能な構成とし、通信ネットワークから画像処理プログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する媒体であってもよい。なお、このように通信ネットワークから画像処理プログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用プログラムは予めコンピュータに格納しておくか、他の記録媒体からインストールされるものであってもよい。
【００８６】
記録媒体から読み取った画像処理プログラムを実行するコンピュータシステムの一例は、フラットベッドスキャナ、フィルムスキャナ、デジタルカメラなどの画像読取装置と、各種プログラムを実行することにより上記の画像処理方法を含めた様々な処理を行うコンピュータと、このコンピュータの処理結果などを表示するＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、液晶ディスプレイなどの画像表示装置と、コンピュータの処理結果を紙などに出力するプリンタなどの画像出力装置とが互いに接続されて構成されるシステムである。さらに、このコンピュータシステムには、通信ネットワークを介してサーバーなどに接続し、画像処理プログラムを含む各種プログラムや画像データなどの各種データを送受信するためのモデムなどが備えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の一形態であるカラー画像形成装置１００の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】パターンテーブルの作成処理を示すフローチャートである。
【図３】ドットが隣接しないように配置した１０×１０のマトリクスサイズのパターン１の一例を示す図である。
【図４】２ドットクラスタを配置した１０×１０のマトリクスサイズのパターン１の一例を示す図である。
【図５】３ドット以上のクラスタを配置した１０×１０のマトリクスサイズのパターン１の一例を示す図である。
【図６】ドット配置のＣＳＦ評価例を説明するための図である。
【図７】パターンテーブルの変更例を示す概略図である。
【図８】階調再現処理部１６の構成を示すブロック図である。
【図９】誤差拡散用マトリクスの一例を示す図である。
【図１０】コンピュータ２００に備えられるプリンタドライバ２０１の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ マトリクスサイズのパターン
２ オンドット
３ オフドット
１０ カラー画像処理装置
１１ Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部
１２ シェーディング補正部
１３ 入力階調補正部
１４ 領域分離処理部
１５ 空間フィルタ処理部
１６ 階調再現処理部
２０ カラー画像入力装置
３０ カラー画像出力装置
４０ 操作パネル
１００ カラー画像形成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された画像データを所定の階調の画像データに変換して出力する階調再現処理部を備える画像処理装置、画像形成装置、画像処理方法、画像処理プログラムおよび画像処理プログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像データの階調再現処理については、Floyd-Steinbergによる“An Adaptive
Algorithm for Spatial Grey Scale”，SID 75 Digest、およびRobert A. Ulichneyによる“Dithering with Blue Noise ”, Proceeding of the IEEE, vol. 76, No1. January
1988に代表される文献で種々多彩に述べられており、特に誤差拡散法、ディザ法、ブルーノイズマスク法などが現在使用されている。
【０００３】
誤差拡散法は、複数の閾値を用いて注目画素の画素濃度を量子化し、量子化に伴って発生する量子化誤差を未量子化の周辺画素に拡散することで、マクロ的に階調の再現性を保ちつつビット数を削減した階調再現処理を行う方法である。
【０００４】
ディザ法は、予め決められたマトリクスを用いて閾値処理あるいはテーブル変換処理を行うことで、マクロ的な階調再現処理をおこなうもので、原理上は見かけの解像度が犠牲になる方法である。
【０００５】
ブルーノイズマスク法は、広義的にはディザ法の一種に含まれ、入力画像濃度と閾値とを比較することで擬似階調再現処理を行うものであって、閾値決定の際に低周波成分を持たず高周波成分のみで構成する（ブルーノイズ特性と呼ばれる）ようにする方法である。
【０００６】
また、誤差拡散法は一般的に、各色毎に独立して処理を行うものであるが、記録色であるＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロ）（場合によりＫ（ブラック）が含まれることがある）を一括して出力値を決定できるようにベクトル的な演算処理を行う方法も提案されており、この方法は一般的にベクトル誤差拡散法と呼ばれる。
【０００７】
特許文献１には、ベクトル誤差拡散法を用いたピクセルの色決定方法が開示されている。この方法では、まず入力データに基づいてピクセルのインク寄与を決定し、インク寄与とゆがめられた色空間、および拡散された色誤差に基づいてピクセルの色を決定している。
【０００８】
これらの階調再現処理においては、画質および画像形成システムの構成に一長一短があり、各々のシステムに応じて階調再現処理方法を取捨選択し、最適と思われる方法が採用されている。
【０００９】
たとえば、ディザ法には、解像度と階調性とのトレードオフ、モアレの発生などの問題点があり、誤差拡散法およびベクトル誤差拡散には、ワーム、テクスチャ、計算量増大などの問題点があり、ブルーノイズマスク法には、メモリ量増大、粒状性悪化などの問題点があり、当業者にとっては、これらの問題点は共通に認識されている。
【００１０】
ブルーノイズマスク法は、その名から容易に推測できるようにドット配置をブルーノイズ特性とすることで、人間の視覚特性である「高周波成分は知覚し難い」という特徴を考慮してドット配置を最適化しようとするものである。
【００１１】
実際、ドットを分散して配置可能な濃度領域に於いては、良好な特性を示すことが知られているが、中濃度付近からドットの重なりが生じ始めるため、全ての濃度範囲に渡ってブルーノイズ特性を維持することは不可能であり、粒状性を如何にして軽減させるかが課題となっている。
【００１２】
ベクトル誤差拡散法は、記録色であるＣＭＹ（場合によりＫが含まれることがある）が一括して出力データとして得られるため、単色で処理を行う誤差拡散法と比較し、最終的に記録される多色でのドットの配置を制御し易いという利点を有するが、これまでは、人間の視覚特性であるＣＳＦ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：コントラスト感度関数）を考慮したドット再現が行われていないため、粒状性の課題を解決するには至っていない。
【００１３】
ＣＳＦは、コントラスト感度関数と呼ばれ人間の視覚的認識での空間的な細かさと輝度の関係を示すもので、網膜から大脳に至る視覚系の特性を表している。実際、粒状性はドットの濃さに影響され、同じドット配置であってもドットが濃い場合は粒状性が高いと感じ、ドットが薄い場合は、それほど粒状性は高いと感じない。そのため、コントラスト感度関数であるＣＳＦを用いることで粒状性を低減したドット配置を行うことが可能となる。
【００１４】
特許文献２記載には、人の視覚系の輝度チャンネルにおける粒状性が低減された画像を印刷することができる印刷用原版を作製する方法が開示されている。
【００１５】
【特許文献１】特開平７−１９３７２６号公報
【特許文献２】特開２００４−２６２２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献２記載の方法では、制約相関法を様々なサブドット位相変調法と組み合わせて、最小限の粒状性および輝度変化を持つ最適ハーフトーン再生を得ることができる。さらに、粒状性を導くこと無く異なる印刷用原版の網点分布間の相関を制御することが可能であり、ヒトの視覚系の「コントラスト感度関数」によるデジタルハーフトーンのパワースペクトルをフィルタリングすることにより、可視粒状性の量に対する一つの基準が得られる。カラー印刷の場合は、１つの感度関数ではなく、ヒトの視覚系の３つのセンサそれぞれに対応する３つの感度関数を考慮しなければならないのでより複雑になる。
【００１７】
しかしながら、特許文献２記載の方法で作製した印刷用原版を用いて印刷した画像が、ＣＳＦ特性を考慮した画質再現性を満足するかどうかを評価する手段を有していないため、実際に粒状性が低減した画像が再現されているかどうかが検証されていないという問題がある。
【００１８】
本発明の目的は、人間の視覚特性において、粒状性などの違和感を与えることなく適切な階調再現処理を施すことが可能な画像処理装置、画像形成装置、画像処理方法、画像処理プログラムおよび画像処理プログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、入力された画像データを所定の階調の画像データに変換して出力する階調再現処理部を備える画像処理装置において、
前記階調再現処理部は、入力された画像データの画素値に応じて、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であるドットマトリクスパターンを作成するときに、パターンテーブルを用いることを特徴とする画像処理装置である。
【００２０】
また本発明は、前記パターンテーブルとしてルックアップテーブルを用いることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記階調再現処理は、ベクトル誤差拡散を用いて階調を変換することを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、前記階調再現処理部は、作成したドットマトリクスパターンを高速フーリエ変換し、規格化した１次元のコントラスト感度関数特性と、規格化された周波数ドメイン情報とを乗算することで評価パラメータを算出し、この評価パラメータが所定の範囲内にあれば、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であると判断することを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、画像データを、画像処理装置に入力する画像入力装置と、
上記の画像処理装置と、
前記画像処理装置によって画像処理された画像データに基づいて画像を形成する画像出力装置とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００２４】
また本発明は、入力された画像データを所定の階調の画像データに変換して出力する階調再現処理工程を有する画像処理方法において、
前記階調再現処理工程では、入力された画像データの画素値に応じて、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であるドットマトリクスパターンを作成するときに、パターンテーブルを用いることを特徴とする画像処理方法である。
【００２５】
また本発明は、コンピュータに上記の画像処理方法を実行させるための画像処理プログラムである。
【００２６】
また本発明は、コンピュータに上記の画像処理方法を実行させるための画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、入力された画像データを所定の階調の画像データに変換して出力する階調再現処理部を備える画像処理装置であって、前記階調再現処理部は、入力された画像データの画素値に応じて、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であるドットマトリクスパターンを作成するときに、パターンテーブルを用いる。
【００２８】
これにより、コントラストに対する人間の視覚特性に基づいたドット配置が可能となり、人間の目に違和感（アーチファクツとしての認識）のない階調再現処理を行うことができる。
【００２９】
また本発明によれば、前記パターンテーブルとしてルックアップテーブルを用いるので、階調再現処理に必要な演算量を削減することができる。
【００３０】
また本発明によれば、前記階調再現処理は、ベクトル誤差拡散を用いて階調を変換するので、階調再現処理に加えて色補正処理および黒生成下色除去処理も一括して行うことができる。
【００３１】
また本発明によれば、前記階調再現処理部は、まず、作成したドットマトリクスパターンを高速フーリエ変換し、規格化した１次元のコントラスト感度関数特性と、規格化された周波数ドメイン情報とを乗算することで評価パラメータを算出する。算出した評価パラメータが所定の範囲内にあれば、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であると判断する。
【００３２】
算出した評価パラメータが所定の範囲外であればドットの配置を変更することができるので、より確実に人間の目に違和感のない階調再現処理を行うことができる。
【００３３】
また本発明によれば、画像入力装置から入力された画像データを、上記の画像処理装置により画像処理を行い、画像出力装置で画像形成を行う。
【００３４】
これにより、人間の目に違和感のない、品質の良い画像形成を行うことができる。
本発明によれば、入力された画像データを所定の階調の画像データに変換して出力する階調再現処理工程を有する画像処理方法であって、前記階調再現処理方法では、入力された画像データの画素値に応じて、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であるドットマトリクスパターンを作成するときに、パターンテーブルを用いる。
【００３５】
これにより、コントラストに対する人間の視覚特性に基づいたドット配置が可能となり、人間の目に違和感のない階調再現処理を行うことができる。
【００３６】
また本発明によれば、上記の画像処理方法をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムおよびこの画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の実施形態について図１〜図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。
図１は、本発明の実施の一形態であるカラー画像形成装置１００の概略の構成を示すブロック図である。カラー画像形成装置１００は、カラー画像処理装置１０、カラー画像入力装置２０、カラー画像出力装置３０および操作パネル４０を備え、たとえばデジタルカラー複写機として実現される。
【００３８】
図１に示すように、カラー画像処理装置１０は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部１１、シェーディング補正部１２、入力階調補正部１３、領域分離処理部１４、空間フィルタ処理部１５、および階調再現処理部１６を備えている。
【００３９】
カラー画像入力装置２０は、たとえば、電荷結合素子（Charge Coupled Device；以下、ＣＣＤと称する）を備えたスキャナ部より構成され、原稿画像が記録された紙からの反射光像を、ＣＣＤにて画像データであるＲＧＢ（Ｒ：レッド、Ｇ：グリーン、Ｂ：ブルー）のアナログカラー信号として読み取って、カラー画像処理装置１０に入力するものである。
【００４０】
カラー画像入力装置２０にて読み取られたアナログカラー信号は、カラー画像処理装置１０内を、Ａ／Ｄ変換部１１、シェーディング補正部１２、入力階調補正部１３、領域分離処理部１４、空間フィルタ処理部１５、および階調再現処理部１６の順で送られ、ＣＭＹＫ（Ｃ：シアン、Ｍ：マゼンタ、Ｙ：イエロ、Ｋ：ブラック）のデジタルカラー信号として、カラー画像出力装置３０へ出力される。
【００４１】
Ａ／Ｄ変換部１１は、入力されてきたＲＧＢのアナログカラー信号を画像データであるデジタルカラー信号に変換する。シェーディング補正部１２は、Ａ／Ｄ変換部１１より送られてきたＲＧＢのデジタルカラー信号に対して、カラー画像入力装置２０の照明系、結像系、撮像系で生じる各種の歪みを取り除く処理を施す。
【００４２】
入力階調補正部１３では、シェーディング補正部１２にて各種の歪みが取り除かれたＲＧＢ信号（ＲＧＢの反射率信号）を、カラーバランスを整えると同時に、濃度信号などカラー画像処理装置１０が扱い易い信号に変換する。
【００４３】
さらに、入力階調補正部１３では、ＲＧＢデータからＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊（CIE：Commission Internationale de l'Eclairage：国際照明委員会。L＊：明度、a＊・b＊：色度）色空間のデータに変換され、変換後のＬ＊ａ＊ｂ＊データが後段の領域分離処理部１４に入力される。
【００４４】
領域分離処理部１４は、ＲＧＢ信号に基づいて、入力画像データの各画素を例えば、文字領域、網点領域、写真領域などの複数の領域に属する画素として分離する。
【００４５】
そして、領域分離処理部１４は、上記分離結果に基づき、画素がどの領域に属しているかを示す領域識別信号を、空間フィルタ処理部１５、および階調再現処理部１６へと出力するとともに、入力信号をそのまま後段の空間フィルタ処理部１５に出力する。
【００４６】
空間フィルタ処理部１５は、領域分離処理部１４から入力されるＬ＊ａ＊ｂ＊データに対して、領域識別信号に基づいてデジタルフィルタによる空間フィルタ処理を行う。空間周波数特性を補正することによって出力画像のぼやけや粒状性劣化を防ぐことができる。
【００４７】
階調再現処理部１６は、空間フィルタ処理部１５と同様に、Ｌ＊ａ＊ｂ＊データに対して、領域識別信号に基づいて所定の処理を施すものであり、ベクトル誤差拡散を用いて色補正処理および黒生成下色除去処理も一括して行う。
【００４８】
領域分離処理部１４にて文字領域として分離された領域は、特に黒文字または色文字の再現性を高めるために、空間フィルタ処理における鮮鋭強調処理で高周波成分を強調する。同時に、階調再現処理部１６においては、高周波成分の再現に適した高解像度のスクリーンでの二値化または多値化処理が選択される。
【００４９】
また、領域分離処理部１４にて網点領域として分離された領域に関しては、空間フィルタ処理部１５において、入力網点成分を除去するためのローパス・フィルタ処理が施され、階調再現処理部１６で階調性を重視したスクリーンで二値化または多値化処理される。領域分離処理部１４にて写真領域として分離された領域に関しては、階調再現処理部１６で階調再現性を重視したスクリーンでの二値化または多値化処理が行われる。
【００５０】
操作パネル４０は、たとえば、液晶ディスプレイなどの表示部と設定ボタンなどの操作部とが一体化されたタッチパネル等により構成され、ユーザによって操作パネルより入力された情報に基づいてカラー画像処理装置１０、カラー画像入力装置２０、カラー画像出力装置３０の動作が制御される。
【００５１】
カラー画像処理装置１０によって各処理が施された画像データは、一旦記憶部（図示せず）に記憶され、所定のタイミングで読み出されてカラー画像出力装置３０に入力される。このカラー画像出力装置３０は、画像データを記録媒体上に出力（たとえば紙などに印刷）するもので、例えば、電子写真方式やインクジェット方式を用いた装置を挙げることができるが特に限定されるものではない。なお、以上の処理は不図示のＣＰＵ（Central
Processing Unit）により制御される。
【００５２】
以下では、階調再現処理部１６で用いられるパターンテーブルの作成方法について説明する。
【００５３】
図２は、パターンテーブルの作成処理を示すフローチャートである。
本実施形態では、一例として１２８×１２８のマトリクスサイズのパターンを用いて説明するが、画像形成装置に応じて、マトリクスサイズを大きくしたり、小さくしたりすることは可能である。
【００５４】
まず、ステップＳ１で、画素値である入力濃度値を０に設定し、パターンテーブルのマトリクスサイズを画像形成装置に応じて最適サイズに設定する。
【００５５】
次に、ステップＳ２で入力濃度値をプラス１し、ステップＳ３で入力濃度値とパターンテーブルのマトリクスサイズとに応じて、オンにする必要なドット数を計算する。必要なドット数は、入力濃度値０の場合をドット数０個とし、入力濃度値２５５の場合を１２８×１２８＝１６３８４個のドットを用いることとし、この間を均等割して、入力濃度値と必要なドット数との関係を求めることができる。なお、ドットゲインの影響を考慮してドット数の増減を調整することも可能である。
【００５６】
本実施形態では、２値の例を示すが、多値の場合にも容易に拡張可能であることは自明である。入力濃度値に対応したパターンテーブルを作成するために、入力濃度値を閾値ＴＨ１およびＴＨ２と比較する。ここで、ＴＨ１はドット総数の２５％〜５０％程度までの値を設定するが、一般的な２値処理の場合、ドット配置が４５度の角度であってもドットが隣接するとドットゲインの影響でドットが繋がることを考慮して、ドット総数の２５％の値である４０９６を設定する。また、本実施形態では、ＴＨ２は、ドット総数の３５％の値である５７３５を設定する。
【００５７】
図３は、ドットが隣接しないように配置した１０×１０のマトリクスサイズのパターン１の一例を示す図である。オンドット２の周辺８ドットが全てオフドット３で囲まれており、たて、よこ、斜めのいずれにもオンドット２が隣接しないように配置されている。
【００５８】
ステップＳ４では、入力濃度値と閾値ＴＨ１とを比較し、入力濃度値が閾値ＴＨ１以下であれば、ステップＳ６に進み、入力濃度値が閾値ＴＨ１より大きければ、ステップＳ５に進む。
【００５９】
ステップＳ５では、入力濃度値と閾値ＴＨ２とを比較し、入力濃度値が閾値ＴＨ２以下であれば、ステップＳ８に進み、入力濃度値が閾値ＴＨ２より大きければ、ステップＳ１０に進む。
【００６０】
ステップＳ６では、ドットを均等に配置することが可能であるので、オンドット間の距離が略均等になるように配置する。
【００６１】
ステップＳ７では、必要なドット数から均等に配置可能な最大のドット数を減算し、その余りの数分だけ２ドットクラスタを用いる。図４は、２ドットクラスタを配置した１０×１０のマトリクスサイズのパターン１の一例を示す図である。２ドットクラスタ４は、角度が４５度のクラスタ４ａまたは１３５度のクラスタ４ｂになり、略均等な間隔になるように配置した後、残りのドットをドット間の距離が略均等になるように乱数を用いて配置する。
【００６２】
ステップＳ８では、２ドットクラスタを配置するだけでは、全てのドットを均等配置することが出来ないので、上述の要領でクラスタドットの数を増やし、３ドットクラスタ、４ドットクラスタと順次纏めて配置するドット数を計算する。これらのドットクラスタを４５度または、１３５度の角度成分に近くなる配置を優先し、０度または９０度の角度に近いドットクラスタも乱数を用いて配置する。
【００６３】
図５は、３ドット以上のクラスタを配置した１０×１０のマトリクスサイズのパターン１の一例を示す図である。図では、１３５度の３ドットクラスタ５、４５度の４ドットクラスタ６、０度と９０度を用いた３ドットクラスタ７を含んでいる。
【００６４】
ステップＳ９では、ドットの配置情報をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）などを用い周波数ドメイン情報に変換する。
【００６５】
ステップＳ１０では、周波数ドメイン上でのドット配置のＣＳＦ評価を行う。図６は、ドット配置のＣＳＦ評価例を説明するための図である。作成されたドットマトリクスパターンを高速フーリエ変換し、規格化した１次元のＣＳＦ特性と、規格化された周波数ドメイン情報とを乗算することで評価パラメータを算出する。この評価パラメータを閾値処理し、閾値よりも各周波数成分が全て閾値以下であれば、作成されたドットマトリクスパターンが、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であり、妥当なドットマトリクスパターンが作成されたと判断し、ステップＳ１４に進む。閾値より大きい周波数成分があれば、ステップＳ３に戻る。
【００６６】
ステップＳ１１では、入力濃度値が２５５であるかどうかを判断し、２５５であれば処理を終了し、２５５でなければステップＳ２に戻る。
【００６７】
図７は、パターンテーブルの変更例を示す概略図である。図７（ａ）は、低濃度の場合を示し、図７（ｂ）は、中濃度の場合を示し、図７（ａ）は、高濃度の場合を示している。
【００６８】
評価パラメータの各周波数成分について閾値処理を行い、図７（ｃ）のように閾値よりも大きい成分がある場合は、図２のフローチャートに従ってドットの再配置を行い、以下同様の手順を繰り返すことで、０から２５５までの濃度範囲でパターンテーブルデータを決定する。各周波数成分について閾値処理を行う際、閾値よりも大きい周波数成分は、その周波数ドメイン情報がＣＳＦ特性よりも大きいことを意味する、即ち人間の視覚特性として目に付き易く、粒状性が高いと感じ易いことを意味する。
【００６９】
このようにしてパターンテーブルを作成することで、入力濃度値に応じてＣＳＦ特性を考慮したドット配置を持つパターンテーブルを作成することが可能となる。
【００７０】
次に、このパターンテーブルを用いたベクトル誤差拡散処理について説明する。
本発明においては、図１に示すように、空間フィルタ処理部１５からの出力信号が階調再現処理部１６に入力され、その出力信号がカラー画像出力装置３０に出力される。
【００７１】
図８は、階調再現処理部１６の構成を示すブロック図である。階調再現処理部１６は、パターンテーブル処理部５０、色空間変換テーブル処理部５１、データ変換テーブル処理部５２、誤差量算出部５３、拡散マトリクス格納部５４、誤差メモリ５５および加算器５６を備える。
【００７２】
パターンテーブル処理部５０は、出力機器の出力ドットパターンを決定するためのもので、上記のようにパターンテーブルを作成し、入力されるＬ＊ａ＊ｂ＊データの明度Ｌ＊（入力濃度値）に応じたドットパターンを生成することで、ＣＳＦを考慮したドットパターンの生成が可能となる。
【００７３】
色空間変換テーブル処理部５１は、パターンテーブルを用いて変換されたＬ’＊およびａ＊ｂ＊を入力データとして用い、カラー画像出力装置３０に適応したデータであるＣＭＹ（Ｋ）データに変換する。このとき、ＣＭＹ（Ｋ）データは、カラー画像出力装置３０の階調表現能力に応じた多値データとして出力される。
【００７４】
データ変換テーブル処理部５２は、テーブルデータを用いて色空間変換テーブル処理部５１で生成されたＣＭＹ（Ｋ）データを記録媒体上に記録した時のＬ’’＊ａ’’＊ｂ’’＊データに変換する。テーブルデータの生成は、実際にＣＭＹ（Ｋ）データを記録媒体上に記録し、測色器で測定するなどの方法を用いて容易に生成することが可能である。
【００７５】
誤差量算出部５３は、データ変換テーブル処理部５２で変換されたＬ’’＊ａ’’＊ｂ’’＊データと、色空間変換テーブル処理部５１に入力されるＬ’＊ａ＊ｂ＊データとを比較し、その差を求めることで誤差量を算出する。さらに、図９に示すような誤差拡散用マトリクス６０を用いて、量子化が未だ行われていない周辺４画素に、算出された注目画素の誤差量を拡散するための演算をおこなう。算出された誤差量は誤差メモリ５５に蓄えられ、入力されるＬ＊ａ＊ｂ＊データの補正を行うために加算器５６で加算される。
【００７６】
上記では、入力されるＬ＊ａ＊ｂ＊データとデータ変換テーブル処理部５２で変換されたＬ’’＊ａ’’＊ｂ’’＊データとの差分を誤差として、誤差拡散処理を用いる方法について説明したが、画像形成装置が再現できる階調数が多い場合においては、誤差拡散処理を削除することも可能である。
【００７７】
パターンテーブルに基づいて出力される値は、画像形成装置が再現可能な階調数に基づいて作成されており、また、色空間変換テーブルは、入力されるＬ＊ａ＊ｂ＊データに最も近いＣＭＹ（Ｋ）の組み合わせが出力値として選択されるように設定されているため、色空間変換テーブル処理部５１に入力されるＬ’＊値と、出力されるＣＭＹの組み合わせに基づくＬ’’＊値とは、多値化数が多いほど近い値となる。言い換えると画像形成装置で再現できる階調数が多くなるほど、Ｌ’＊値とＬ’’＊値との差が小さくなることは自明である。したがって、画像形成装置で再現可能な階調数が多い場合、たとえば１６階調以上の場合は、誤差拡散処理を行う誤差量算出部５３、拡散マトリクス格納部５４、誤差メモリ５５および加算器５６を省くことも可能である。
【００７８】
本発明の他の実施形態として、上記の画像処理方法をプリンタドライバとして実現するようにしてもよい。図１０は、コンピュータ２００に備えられるプリンタドライバ２０１の構成を示すブロック図である。コンピュ−タ２００は、プリンタなどの画像出力装置３００と接続し、画像データを出力するために、プリンタドライバ２０１、通信ポートドライバ２０２および通信ポート２０３を備えている。プリンタドライバ２０１は、階調再現処理部２１１およびプリンタ言語翻訳部２１２を含んで構成される。また、通信ポート２０３は、ＲＳ２３２Ｃ規格および各種ＬＡＮ（Local Area Network）規格に準じたインターフェイスであり、通信ポートドライバ２０２によって通信ポート２０３に適した画像データが出力される。
【００７９】
コンピュータ２００において各種のアプリケーションプログラムを実行することにより生成された画像データは、プリンタドライバ２０１の階調再現処理部２１１に送られ、前述のカラー画像処理装置１０に備えられた階調再現処理部１６と同様の階調再現処理が施される。階調再現処理部２１１において処理がなされた画像データは、プリンタ言語翻訳部２１２に送られ、接続される画像出力装置３００に応じたプリンタ言語に変換される。プリンタ言語翻訳部２１２から出力された画像データは、通信ポートドライバ２０２および通信ポート２０３を介して、インクジェット型の画像出力装置３００に出力される。画像出力装置３００では、入力された画像データを紙などの記録媒体に印刷して出力する。画像出力装置３００は、印刷機能の他に複写機能およびファクシミリ通信機能を有するデジタル複合機であってもよい。
【００８０】
また、上記のようなプリンタドライバ２０１をコンピュータ２００側ではなく画像出力装置３００に備えるようにし、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどで撮像された画像データを、メモリカードを介してまたはＵＳＢ（Universal Serial Bus）などのケーブルを介して入力し、プリンタドライバ２０１で上記と同様の処理を行うようにしても良い。
【００８１】
さらに、本発明の他の実施形態として、上記の画像処理方法をコンピュータに実行させるための画像処理プログラムおよびこの画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することも可能である。
【００８２】
なお、記録媒体としては、マイクロプロセッサで処理が行われるためのメモリ、たとえばＲＯＭ（Read Only Memory）そのものが記録媒体であってもよいし、また、コンピュータの外部記憶装置としてプログラム読み取り装置が設けられ、そこに挿入することで読み取り可能な記録媒体であってもよい。
【００８３】
いずれの場合においても、記録されている画像処理プログラムは、マイクロプロセッサが記録媒体にアクセスすることで実行されてもよいし、マイクロプロセッサが記録媒体から画像処理プログラムを読み出し、読み出された画像処理プログラムをプログラム記憶エリアにダウンロードして、実行してもよい。なお、このダウンロード用のプログラムは予め所定の記憶装置に格納されているものとする。ＣＰＵなどのマイクロプロセッサは、インストールされた画像処理用プログラムに従って所定の画像処理を行うようにコンピュータの各部を統括的に制御する。
【００８４】
また、プログラム読み取り装置で読み取り可能な記録媒体としては、磁気テープ、カセットテープなどのテープ系、フレキシブルディスク、ハードディスクなどの磁気ディスクまたはＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）／ＭＯ（Magneto Optical disc）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスクのディスク系、ＩＣ（Integrated Circuit）カード（メモリカードを含む）／光カードなどのカード系、あるいはマスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリを含めた固定的にプログラムを記録する媒体であってもよい。
【００８５】
また、コンピュータを、インターネットを含む通信ネットワークに接続可能な構成とし、通信ネットワークから画像処理プログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する媒体であってもよい。なお、このように通信ネットワークから画像処理プログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用プログラムは予めコンピュータに格納しておくか、他の記録媒体からインストールされるものであってもよい。
【００８６】
記録媒体から読み取った画像処理プログラムを実行するコンピュータシステムの一例は、フラットベッドスキャナ、フィルムスキャナ、デジタルカメラなどの画像読取装置と、各種プログラムを実行することにより上記の画像処理方法を含めた様々な処理を行うコンピュータと、このコンピュータの処理結果などを表示するＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、液晶ディスプレイなどの画像表示装置と、コンピュータの処理結果を紙などに出力するプリンタなどの画像出力装置とが互いに接続されて構成されるシステムである。さらに、このコンピュータシステムには、通信ネットワークを介してサーバーなどに接続し、画像処理プログラムを含む各種プログラムや画像データなどの各種データを送受信するためのモデムなどが備えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の一形態であるカラー画像形成装置１００の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】パターンテーブルの作成処理を示すフローチャートである。
【図３】ドットが隣接しないように配置した１０×１０のマトリクスサイズのパターン１の一例を示す図である。
【図４】２ドットクラスタを配置した１０×１０のマトリクスサイズのパターン１の一例を示す図である。
【図５】３ドット以上のクラスタを配置した１０×１０のマトリクスサイズのパターン１の一例を示す図である。
【図６】ドット配置のＣＳＦ評価例を説明するための図である。
【図７】パターンテーブルの変更例を示す概略図である。
【図８】階調再現処理部１６の構成を示すブロック図である。
【図９】誤差拡散用マトリクスの一例を示す図である。
【図１０】コンピュータ２００に備えられるプリンタドライバ２０１の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ マトリクスサイズのパターン
２ オンドット
３ オフドット
１０ カラー画像処理装置
１１ Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部
１２ シェーディング補正部
１３ 入力階調補正部
１４ 領域分離処理部
１５ 空間フィルタ処理部
１６ 階調再現処理部
２０ カラー画像入力装置
３０ カラー画像出力装置
４０ 操作パネル
１００ カラー画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像データを所定の階調の画像データに変換して出力する階調再現処理部を備える画像処理装置において、
前記階調再現処理部は、入力された画像データの画素値に応じて、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であるドットマトリクスパターンを作成するときに、パターンテーブルを用いることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記パターンテーブルとしてルックアップテーブルを用いることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記階調再現処理は、ベクトル誤差拡散を用いて階調を変換することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記階調再現処理部は、作成したドットマトリクスパターンを高速フーリエ変換し、規格化した１次元のコントラスト感度関数特性と、規格化された周波数ドメイン情報とを乗算することで評価パラメータを算出し、この評価パラメータが所定の範囲内にあれば、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であると判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像処理装置。
【請求項５】
画像データを、画像処理装置に入力する画像入力装置と、
請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像処理装置と、
前記画像処理装置によって画像処理された画像データに基づいて画像を形成する画像出力装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
入力された画像データを所定の階調の画像データに変換して出力する階調再現処理工程を有する画像処理方法において、
前記階調再現処理工程では、入力された画像データの画素値に応じて、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であるドットマトリクスパターンを作成するときに、パターンテーブルを用いることを特徴とする画像処理方法。
【請求項７】
コンピュータに請求項６記載の画像処理方法を実行させるための画像処理プログラム。
【請求項８】
コンピュータに請求項６記載の画像処理方法を実行させるための画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１】
入力された画像データを所定の階調の画像データに変換して出力する階調再現処理部を備える画像処理装置において、
前記階調再現処理部は、入力された画像データの画素値に応じて、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であるドットマトリクスパターンを作成するときに、パターンテーブルを用いることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記パターンテーブルとしてルックアップテーブルを用いることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記階調再現処理は、ベクトル誤差拡散を用いて階調を変換することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記階調再現処理部は、作成したドットマトリクスパターンを高速フーリエ変換し、規格化した１次元のコントラスト感度関数特性と、規格化された周波数ドメイン情報とを乗算することで評価パラメータを算出し、この評価パラメータが所定の範囲内にあれば、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であると判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像処理装置。
【請求項５】
画像データを、画像処理装置に入力する画像入力装置と、
請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像処理装置と、
前記画像処理装置によって画像処理された画像データに基づいて画像を形成する画像出力装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
入力された画像データを所定の階調の画像データに変換して出力する階調再現処理工程を有する画像処理方法において、
前記階調再現処理工程では、入力された画像データの画素値に応じて、人間の視覚特性に基づいたドットの配置であるドットマトリクスパターンを作成するときに、パターンテーブルを用いることを特徴とする画像処理方法。
【請求項７】
コンピュータに請求項６記載の画像処理方法を実行させるための画像処理プログラム。
【請求項８】
コンピュータに請求項６記載の画像処理方法を実行させるための画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−３３４５２０（Ｐ２００７−３３４５２０Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６４０４８（Ｐ２００６−１６４０４８）
【出願日】平成１８年６月１３日（２００６．６．１３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１３日（２００６．６．１３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]