(57)【要約】【解決手段】本発明は、マルチビット深度の画像装置でFM/AM 混在網点画像を処理する方法を開示し、画像のハードコピーの分野でのハーフトーンドットを生成する技術に属する。先行技術では、出力装置のための誤差拡散法に基づいたマルチビット画像深度での混在格子点を制御する方法の実現は、誤差拡散による影響を回避できないので、マルチビット画像深度での混在格子点の出力は、装置の必要条件を達成することができない。本方法は、ネッティング(netting) の際のオリジナル誤差拡散のデュアルフィードバック混在ネッティング(netting) 法に基づいた、マルチビット混在格子点の動的制御アルゴリズムを適用する。本発明は、マルチビット画像深度の出力装置から質が高く豊富な階調でのマルチビット網点画像を出力することができ、オリジナル１ビット深度の装置によって出力された混在格子点の縁での鋸歯状現象を効果的に解決することができ、低解像度で高解像度の効果を有するFM/AM 混在格子点の連続階調出力を保障する。
2009514273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチビット深度の画像装置でFM/AM 混在網点画像を処理する方法において、
ステップ1)  前記装置のビット深度n を考慮して間隔[0,255]を2n-1階調に平均的に分割する
[0, R1], (R1, R2], … , (Ri-1, Ri], … (R2n-2, 255]
但し、i は正の整数であり2n-2未満であり、ビット出力のドット・マトリクスの対応する範囲は、
(0, Out1), (Out1, Out2), … , (Outi-1, Outi), … (Out2n-2, 11…1)
であり、Outiはn ビット深度の２進表示であり、
各階調の中心点の閾値Miは、階調のための閾値比較パラメータとしてサンプリングされる
ステップ2)  間隔[0,255]にn ビット画像深度での出力確率閾値を設定する
ステップ3)  デュアルフィードバックの誤差拡散を用いたFM-AM 混在スクリーニング処理に基づき、2n-1階調(Ri-1,Ri) でドットを夫々処理する
ステップ4)  階調(Ri-1,Ri) での混在スクリーニングが達成されたとき、注目ドットの形状を制御するための確率閾値Fi及び蓄積された値ShapeCurを考慮して、隣接した出力グレーレベルでの動的統計アルゴリズムを用いることによって、出力ドット・マトリクスデータを動的に算出する
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ステップ2)は、
2n-2個の整数L1,L2,…,Li,…,L2n-2をn ビット画像深度での出力確率閾値として設定すること及び
前記装置の必要条件に基づき前記確率閾値を調整すること
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ3)は、
ステップ(a) 原画像での注目画素の最後の入力値g"(m,t) に対して閾値比較の操作T を実行し、その後、前記操作の結果を網点画像のための注目画素の対応する値b(m,t)に変換する
ステップ(b) 注目画素の値b(m,t)を、注目画素の入力値g'(m,t) と比較して、b(m,t)とg'(m,t) との差を得る、但し、前記差は誤差値e(m,t)であり、前記入力値g'(m,t) は閾値を得るために用いられる
ステップ(c) 誤差値e(m,t)を、拡散フィルタe により予め設定された重み付け分布係数と乗算して、その後、前記乗算結果を注目画素の周囲の未処理の画素に拡散する、但し、原画像の対応する画素の入力値g'(m,t) を得るために、注目画素の周囲の未処理の画素への各拡散結果を、原画像の対応する画素の原入力値g(m,t)に加重的に加算する
ステップ(d) 注目画素を囲む対応する未処理の画素に処理結果を夫々拡散し、対応する画素の最後の入力値g"(m,t) を得るために、原画像の対応する画素の原入力値g(m,t)に、拡散された各処理結果を加重的に加算する、但し、前記処理結果は、拡散フィルタw を用いて注目画素の出力値b(m,t)に乗算操作を実行し、ディザリングアルゴリズムで前記乗算操作の結果を処理することにより得られ、前記ステップ(d) は前記ステップ(b) 及び(c) と並行して実行される
ステップ(e) 前記ステップ(a)-(d) を、すべての画素の原入力値g(m,t)が処理されるまで繰り返す
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ(a) は、原画像を走査するとき、双方向走査の処理を用い、ある行が左から右に走査されるとき、続いて次の行は右から左に走査されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記誤差拡散フィルタe は、以下に示す拡散原理と重み付け分布モードとを用いることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【数１】
2009514273.tif 000010
但し、**は注目画素の位置を表わし、他の位置での各算術比は、注目画素に対する拡散重み付け係数を表わし、拡散重み付け係数は[0,1] に属し、以下の式を満たす
2×d1+4×d2+2×d3+2×d4+2×d5∈[0, 1]
【請求項６】
前記拡散フィルタw の拡散モードは以下に示すように設定されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【数２】
2009514273.tif 000011
但し、走査方向は左から右であり、**は注目画素の位置を表わし、他の位置での各パラメータは、注目画素に対する拡散重み付け係数を表わし、パラメータは[0,1] に属し、以下の式を満たす
wsum=(w0+w1+w2+w3)∈[0, 1]
【請求項７】
前記ステップ(d) での拡散フィルタw のためのディザリングアルゴリズムは、以下に示す通りであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【数３】
2009514273.tif 000012
但し、fRand はディザリングを微調整するためのパラメータであり、R(m,t)は注目ドットを走査するためのランダム値でのパラメータであり、R_MAX はランダムパラメータR(i)の最大値であり、cDither は、ディザリングの振幅を調整するためのパラメータであり、dw0 〜dw3 はディザリング後の異なる方向での拡散フィルタw の拡散重み付け係数である
【請求項８】
前記ステップ4)での動的階調可変出力機構は、
ShapeCurを考慮して注目ドットの偽似乱数値を生成することを含むことを特徴とする請求項１、２、３又は７のいずれかに記載の方法。
Fi=random(ShapeCur)             式１
但し、偽似乱数関数randomは、コンパイル環境で自動的に生成され、Fi∈[0,255] であり、
出力ドット・マトリクスデータは動的に算出される
【数４】
2009514273.tif 000013
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の複写のためのハードコピーの分野でハーフトーンドットを作成する方法に関し、特にマルチビット深度の画像装置でFM-AM 混在網点画像を処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像の複写のためのハードコピーは、一般的にプリンタ、及び改良された印刷及び製版装置のためのスクリーニング及び製版技術に関する。ハードコピーで画像を複写するために用いられるスクリーニング技術は、デジタル画像ハーフトーン技術とも呼ばれる。デジタル画像ハーフトーン技術は振幅変調(AM)スクリーニングと周波数変調(FM)スクリーニングとを備える。振幅変調スクリーニング技術は、集められたドットの配列ディザリングとも呼ばれ、作成された網点画像の色のついた点が、ドットと呼ばれるカラー領域のクラスタを形成すべく、ペアで幾何学的に集められることを特徴とする。この技術は、原画像のグレーレベルを表わすためにドットのサイズを制御するので、ドットは振幅変調ドットと呼ばれる。
【０００３】
FM及びAMスクリーンに基づいた混在スクリーニング技術について、本出願者は、中国特許出願「デュアルフィードバックに基づく誤差拡散を用いた周波数変調スクリーニングのための方法」（2005年９月14日に公開された出願番号No.200510068127.8 ）を出願しており、開示されたFM-AM 混在ドットの技術は、主にシングルビットの画像深度を備えた装置に基づいている。実際の出力中では、シングルビットの装置は、ドットを出力するためにわずか２階調(白:255; 黒:0)しか備えていないので、鋸歯状現象が、シングルビット深度の画像装置によって出力されたFM-AM 混在ドットの縁、特に文字の縁に一般的に存在する。更に、混在ドットに関するAMの特徴の理由から、ドットのサイズによる画像の鮮明化を損なうため、シングルビット深度の画像装置によって出力された画像に深刻な粒状感及び質感を与え、全体画像での滑らかさ及び出力画像の質に不利な影響を与える。
【０００４】
シングルビット深度の画像装置の欠点を克服するために、マルチビット深度の画像装置が市場に出ている。この装置の出力階調は、画像深度に応じて２の累乗まで増加する。一般的な２ビット又は４ビットの出力装置は夫々４又は16階調を表わすことができる。マルチビット深度の画像装置の最終目的は、低解像度での画像の質の問題を克服すべく、低解像度で高解像度の出力効果を得ることである。更に、マルチビット深度の画像装置に組み込まれたPWM 階調オフセット技術と組み合わせて、ハーフトーンドットが安定して出力され、装置によって出力されたハーフトーンドットの最適化された質を得ることである。
【０００５】
ハードコピーの分野では、マルチビット深度の画像装置に適したハーフトーンスクリーニング技術は、主にAMスクリーニング技術である。AMドットが本来規則的な分布を有し、ドットのサイズを制御できるので、シングルビット深度での従来のAMスクリーニング技術に関して、マルチビット深度の画像装置に適したマルチビット深度での対応するスクリーニング技術を発展させることは容易である。
【０００６】
誤差拡散に基づいた「デュアルフィードバックに基づく誤差拡散を用いた周波数変調スクリーニングのための方法」の出願では、リアルタイムの動的ハーフトーンスクリーニング、ドットの分布の不均一性、及び様々な位置でドットの形状を制御するためのランダムな変更により、マルチビット深度でのドット生成技術を導き出すのは困難である。生成のための効果的な方法は存在せず、従来の方法は改善される必要がある。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／１３０７５３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
先行技術の欠点を克服するために、本発明は、マルチビット深度の画像装置でFM-AM 混在網点画像を処理する方法を提供する。前記方法は、誤差拡散に基づきマルチビット画像深度でFM-AM 混在ドットを生成する技術に関する。マルチビットのドットを生成する技術は、従来のFM-AM 混在ドットがマルチビット画像深度の特徴を有するように、混在ドットを生成する従来の技術に基づいて導き出される。従って、マルチビットFM-AM 混在ドットが、マルチビット深度の画像装置によって出力でき、マルチビット深度の画像装置の利点を有効に利用して、混在ドットの出力の質を改善することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、マルチビット深度の画像装置でFM/AM 混在網点画像を処理する方法を提供し、前記方法は、以下を備える。
ステップ1)  装置のビット深度n を考慮して間隔[0,255]を2n-1階調に平均的に分割する
[0, R1], (R1, R2], … , (Ri-1, Ri], … (R2n-2, 255]
但し、ビット出力のドット・マトリクスの対応する範囲は、
(0, Out1), (Out1, Out2), … , (Outi-1, Outi), … (Out2n-2, 11…1)
であり、Outiはn ビット深度の２進表示であり、
各階調の中心点の閾値Miは、階調のための閾値比較パラメータとしてサンプリングされる
ステップ2)  間隔[0,255]にn ビット画像深度での出力確率閾値を設定する
但し、ステップ2)は以下を含む
2n-2個の整数L1,L2,…,Li,…,L2n-2をn ビット画像深度での出力確率閾値として設定すること及び
装置の必要条件に基づき確率閾値を調整すること
ステップ3)  デュアルフィードバックの誤差拡散を用いたFM-AM 混在スクリーニング処理に基づき、2n-1階調(Ri-1,Ri) でドットを夫々処理し、詳細な処理として以下を含む
ステップ(a) 原画像での注目画素の最後の入力値g"(m,t) に対して閾値比較の操作T を実行し、その後、操作の結果を網点画像のための注目画素の対応する値b(m,t)に変換する
但し、ステップ(a) は、原画像を走査するとき、双方向走査の処理を用い、ある行が左から右に走査されるとき、続いて次の行は右から左に走査される
ステップ(b) 画素の値b(m,t)を、同一画素の入力値g'(m,t) と比較して、b(m,t)とg'(m,t) との差を得る、但し、差は誤差値e(m,t)であり、入力値g'(m,t) は閾値を得るために用いられる
ステップ(c) 誤差値e(m,t)を、誤差拡散フィルタe により予め設定された重み付け分布係数と乗算して、その後、乗算結果を注目画素の周囲の未処理の画素に拡散する、但し、原画像の対応する画素の入力値g'(m,t) を得るために、注目画素の周囲の未処理の画素への各拡散結果を、原画像の対応する画素の原入力値g(m,t)に加重的に加算する
但し、誤差拡散フィルタe は以下に示す拡散原理と重み付け分布係数とを用いる
【０００９】
【数１】
2009514273.tif 000003
【００１０】
但し、**は注目画素の位置を表わし、他の位置での各算術比は、注目画素に対する拡散重み付け係数を表わし、拡散重み付け係数は[0,1] に属し、以下の式を満たす
2×d1+4×d2+2×d3+2×d4+2×d5∈[0, 1]
ステップ(d) 注目画素を囲む対応する未処理の画素に処理結果を夫々拡散し、対応する画素の最後の入力値g"(m,t) を得るために、原画像の対応する画素の原入力値g(m,t)に、拡散された各処理結果を加重的に加算する、但し、処理結果は、拡散フィルタw を用いて注目画素の出力値b(m,t)に乗算操作を実行し、ディザリングアルゴリズムで乗算操作の結果を処理することにより得られ、ステップ(d) はステップ(b) 及び(c) と並行して実行される
但し、拡散フィルタw の拡散モードは以下に示すように設定される
【００１１】
【数２】
2009514273.tif 000004
【００１２】
但し、走査方向は左から右であり、**は注目画素の位置を表わし、他の位置での各パラメータは、注目画素に対する拡散重み付け係数を表わし、パラメータは[0,1] に属し、以下の式を満たす
wsum=(w0+w1+w2+w3)∈[0, 1]
ステップ(d) での拡散フィルタw のためのディザリングアルゴリズムは、以下に示す通りである
【００１３】
【数３】
2009514273.tif 000005
【００１４】
但し、fRand はディザリングを微調整するためのパラメータであり、R(m,t)は注目ドットを走査するためのランダム値でのパラメータであり、R_MAX はランダムパラメータR(i)の最大値であり、cDither は、ディザリングの振幅を調整するためのパラメータであり、振幅変調の動作を決定し、dw0 〜dw3 はディザリング後の異なる方向での拡散フィルタw の拡散重み付け係数である
ステップ(e) ステップ(a)-(d) を、すべての画素の原入力値g(m,t)が処理されるまで繰り返す
ステップ4)  階調(Ri-1,Ri) での混在スクリーニングが達成されたとき、ドットの形状を制御するために、注目ドットの形状を制御するための確率閾値Fi及び蓄積された値ShapeCurを考慮して、隣接した出力グレーレベルでの公知の動的階調可変出力機構及び動的統計アルゴリズムを用いることによって、出力ドット・マトリクスデータを動的に算出する
但し、ステップ4)での動的階調可変出力機構は、以下を含む
ShapeCurを考慮して注目ドットの偽似乱数値を生成する
Fi=random(ShapeCur)             式１
但し、偽似乱数関数randomは、コンパイル環境で自動的に生成され、Fi∈[0,255] であり、出力ドット・マトリクスデータは動的に算出される
【００１５】
【数４】
2009514273.tif 000006
【００１６】
本発明は以下の効果を有する。本発明の方法によれば、マルチビット混在ハーフトーンドットが、デュアルフィードバックに基づいた誤差拡散を用いて従来のFM-AM 混在スクリーニング方法に基づき、装置の画像深度を考慮して生成されることが可能であり、マルチビットの画像装置を有効に利用することができる。更に、高解像度の効果を有するFM-AM 混在ハーフトーンスクリーニングを、低解像度で得ることができる。本発明の方法は、ドットの縁での鋸歯状現象を最適化し、文字の縁での滑らかさの欠如に関する問題を解決し、ドットの出力階調を改善し、階調の連続した滑らかさを保証する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を、添付図面及び実施形態を参照して以下に詳細に説明する。
【００１８】
本発明は、マルチビット深度の画像装置でのFM-AM 混在網点画像を処理する方法を提供し、前記方法は、（図１に示すように）マルチビット深度でドットを制御するための動的アルゴリズムを用いる。本実施形態では、２ビット深度の画像装置(n=2)が用いられる。  詳細な解決法を以下に説明する。
【００１９】
ステップ１では、（図２に示すように）間隔[0-255] を（装置のビット深度n が２であり、2n-1=3であるため）３階調に平均的に分割する。
[0, 84], (84, 171] 及び (171, 255] 
ビット出力のドット・マトリクスの対応する範囲は、
(11, 10), (10, 01) 及び (01, 00)
である。
本実施形態での実際の出力では、黒一色は０と設定され、白一色は255 と設定される。
３階調の中心点の閾値Mi(M1=42,M2=127 及びM3=212) は、各階調のための閾値比較パラメータとしてサンプリングされる。
【００２０】
ステップ２では、間隔[0,255] にn ビット画像深度での出力確率閾値として（2n-2=2であるため）２個の整数F1=8及びF2=24 を設定する。11、10、01及び00の出力確率は、２ビット混在ドットの出力効果を得るように閾値によって左右される。
【００２１】
ステップ３では、デュアルフィードバックの誤差拡散を用いた公知のFM-AM 混在スクリーニング法に基づき、３階調でドットを夫々処理する。詳細な処理を以下に説明する。
(a) 原画像を走査し、入力する。閾値比較の操作T は原画像での注目画素の画素値g"(m,t) に対して実行される。操作の結果は、網点画像のために注目画素の対応する値b(m,t)に変換される。
ランダム分布でのドットの走査方向及び周波数によって引き起こされる（一般的に「モワレ」と呼ばれる）現象を回避するために、本実施形態は原画素のデータを走査するために双方向走査方法を用いる。
(b) 注目画素の値b(m,t)を、注目画素の入力値g'(m,t) と比較して、差（つまりb(m,t)とg'(m,t) との誤差値e(m,t)）を得る。
(c) 誤差値e(m,t)を、拡散フィルタe によりある重み付け分布係数と乗算する。その後、乗算結果を注目画素の周囲の未処理の画素に拡散する。対応する画素の入力値g'(m,t) を得るために、注目画素の周囲の未処理の画素への各拡散結果を、原画像の対応する画素の原入力値g(m,t)に加重的に加算する。誤差拡散フィルタは以下に示す拡散原理と重み付け分布係数とを用いる。
【００２２】
【数５】
2009514273.tif 000007
【００２３】
但し、**は注目画素の位置を表わし、他の位置での各算術比は、注目画素に対する拡散重み付け係数を表わす。
本実施形態では、係数を以下のように設定する。
d1=1/44, d2=2/44, d3=5/44, d4=4/44, d5=8/44
ステップ(b) 及び(c) は、第１拡散フィードバック操作を達成し、誤差拡散の基本原理を実施する。
(d) このステップはステップ(b) 及び(c) と並行して実行される。処理結果を、注目画素を囲む対応する未処理の画素に夫々拡散し、対応する画素の最後の入力値g"(m,t) を得るために、ステップ(b) 及び(c) での拡散された各処理結果及び誤差拡散の各パラメータを、原画像の対応する画素の原入力値g(m,t)に加重的に加算する、但し、処理結果は、第２拡散フィルタw を用いて注目画素の出力値b(m,t)に対する乗算操作を実行し、ディザリングアルゴリズムで乗算操作の結果を処理することにより得られる。第２拡散フィルタw の拡散モードは以下のように設定される。
【００２４】
【数６】
2009514273.tif 000008
【００２５】
但し、走査方向は左から右であり、**は注目画素の位置を表わし、他の位置での各パラメータは、注目画素に対する拡散重み付け係数を表わす。パラメータは[0,1] に属し、以下の式を満たす。
wsum=(w0+w1+w2+w3)∈[0, 1]
本実施形態でのディザリングアルゴリズムは以下の式を用いる。
【００２６】
【数７】
2009514273.tif 000009
【００２７】
この式では、fRand はディザリングを微調整するためのパラメータであり、R(m,t)は注目ドットを走査するためのランダム値でのパラメータであり、R_MAX はランダムパラメータR(i)の最大値であり、cDither は、ディザリングの振幅を調整するためのパラメータであり、振幅変調の動作を決定し、dw0 〜dw3 はディザリング後の異なる方向でのフィルタw の拡散重み付け係数である。
このステップ(d) は、第２拡散フィードバック操作を達成し、周波数変調スクリーンの振幅変調特性を実施する。
本実施形態では、係数は以下のように設定される。
w0=w2=0.175, w1=w3=0.025, その結果 wsum=0.4
cDither=0.2
スクリーニングの間、周波数変調ハーフトーンドットのサイズは、wsumを調整することにより変更され、周波数変調ハーフトーンドットの形状はw0〜w3の値を調整することにより制御される。
(e) ステップ(a)-(d) を、すべての画素の原入力値g(m,n)が処理されるまで繰り返す。
【００２８】
ステップ４では、３階調での混在スクリーニングが達成されるとき、動的階調可変出力機構が、注目ドットの形状を制御するための確率閾値(L1=8,L2=24)及び蓄積された値ShapeCurを考慮して用いられる。このステップのアルゴリズムは、以下の式を用いる（注目ドットの偽似乱数値はShapeCurと式１とに基づいて生成される）。
F=random(ShapeCur)
但し、偽似乱数関数randomは、コンパイル環境で自動的に生成することができる。(F∈[0,255])
【００２９】
出力ドット・マトリクスデータは、式２に基づいて動的に算出される。ゾーン[0,84]での処理は図３に示され、ゾーン(84,171]での処理は図４に示され、ゾーン(171,255] での処理は図５に示される。
【００３０】
２ビット深度の画像装置を用いて、２ビットFM-AM 混在スクリーニングが本実施形態での上記のステップを実行することにより達成することができる。図６はスクリーニングの効果を示す。
【００３１】
本発明は上述した実施形態に制限されない。本発明での技術的解決法に応じて当業者によって得られた他の実施形態は、本発明の技術改良の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】マルチビット(n-ビット)の画像深度での混在ハーフトーンスクリーニングの原理を示す図である。
【図２】２ビット混在ドットのゾーンの分割を示す図である。
【図３】高密度ゾーンでの２ビット混在ドットの処理を示す図である。
【図４】中密度ゾーンでの２ビット混在ドットの処理を示す図である。
【図５】低密度ゾーンでの２ビット混在ドットの処理を示す図である。
【図６】２ビット混在ドットの出力効果を示す図である。
【図１】
2009514273.tif 000014
【図３】
2009514273.tif 000015
【図４】
2009514273.tif 000016
【図５】
2009514273.tif 000017
【図６】
2009514273.tif 000018
【図２】
2009514273.tif 000019
【国際調査報告】
2009514273.tif 000020
2009514273.tif 000021
2009514273.tif 000022
2009514273.tif 000023