(57)【要約】【課題】  印刷された画像での最適な有効解像度を得る。【解決手段】  デジタル画像を提供するステップと、デジタル画像をハーフトーニングするためのハーフトーン・スクリーンを選択するステップであって、ハーフトーン・スクリーンが、それに対応付けられた方向性の要素を持つ、当該ステップと、デジタル画像を、アンチ・アリアジング・フィルタでフィルタリングするステップであって、アンチ・アリアジング・フィルタが、選択されたハーフトーン・スクリーンの方向性の要素に対して最適化された方向性の周波数応答を持つように設計されている、当該ステップと、フィルタリングされたデジタル画像をハーフトーニングするステップ、を含むデジタル画像でのアリアジングの削減の方法。【選択図】          図６
2004201301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル画像を提供するステップ、
前記デジタル画像をハーフトーニングするためのハーフトーン・スクリーンを選択するステップであって、当該ハーフトーン・スクリーンが、それと対応付けられた方向性の要素（directional component）を持つステップ、
前記デジタル画像を、アンチ・アリアジング・フィルタでフィルタリングするステップであって、当該アンチ・アリアジング・フィルタが、前記選択されたハ−フトーン・スクリーンの方向性要素のために最適化された方向性周波数応答を持つように設計されている、ステップ、および、
前記フィルタリングされたデジタル画像をハーフトーニングするステップ、
を含む、デジタル画像においてアリアジング（aliasing）を削減する方法。
【請求項２】
前記ハーフトーン・スクリーンが、規定された（defined）スクリーン角度を持つライン・スクリーン（line screen）を備え、そして、
前記アンチ・アリアジング・フィルタが、実質的に前記規定されたスクリーン角度に垂直の方法に配向された（oriented）楕円フィルタを備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ハーフトーン・スクリーンが、直交ドット（orthogonal dots）を持つ密集した（clustered）ドット・スクリーン、および規定されたスクリーン角度を備え、そして、
前記アンチ・アリアジング・フィルタが、重ね合わされて９０度回転されて離された、２つの楕円によって形成された、４つのローブを持つ構造（four lobed structure）であって、当該４つのローブを持つ構造の当該楕円の一つが、実質的に、前記規定されたスクリーン角度に垂直の方向に配向（oriented）されている、構造を備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ハーフトーン・スクリーンが、非直交ドットおよび２つの規定されたスクリーン角度を持つ、密集したドット・スクリーンを備え、そして、
前記アンチ・アリアジング・フィルタが、２つの楕円が重ね合わされることによって形成された４つのローブを持つ構造（four lobed structure）であって、当該４つのローブを持つ構造の当該２つの楕円の各々が実質的に、前記規定されたスクリーン角度の一つに垂直の方向に配向されている、構造を備える、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記アンチ・アリアジング・フィルタが、一つの方向での高アドレサビリティーを補償するための小さな効果（small effect）を更に持つ、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記アンチ・アリアジング・フィルタが、水平方向と垂直方向の方向性の効果を補償するための、小さな第２次の効果（small second order effect）を更に含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
デジタル画像を提供するための画像ソース、
デジタル画像をハーフトーニングするためのハーフトーン・スクリーンを選択するためのコントローラであって、当該ハーフトーン・スクリーンが、それと対応付けられた方向性の要素（component）を持つ、コントローラ、
ハーフトーニングに先立って、前記デジタル画像をフィルタリングするためのアンチ・アリアジング・フィルタであって、当該アンチ・アリアジング・フィルタが、前記選択されたハーフトーン・スクリーンの前記方向性の要素に対して最適化された方向性の周波数応答を持つように設計されている、アンチ・アリアジング・フィルタ、および、
前記フィルタリングされたデジタル画像をハーフトーニングするためのハーフトーン・モジュール、
を備える、デジタル画像での削減されたアリアジングを持つデジタル文書画像を処理するためのシステム。
【請求項８】
前記ハーフトーン・スクリーンが、規定されたスクリ−ン角度を持つライン・スクリーン（line screen）を備え、
前記アンチ・アリアジング・フィルタが、実質的に、前記規定されたスクリーン角度に垂直の方向に配向された楕円のフィルタを備える、
請求項７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、デジタル画像化システムに関連し、より詳細には、ハーフトーニング工程でのアリアジングを削減するための、デジタル画像のフィルタリングの方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル画像が再サンプルされ、スクリーンされ（screened）、ハーフトーンを用いて最終的に印刷装置の上に印刷される際に、ギザギザのエッジや、原画のモアレ（subject moire）が、印刷された画像にしばしば引き起こされる。ギザギザ部や原画のモアレの導入は、画像が、印刷装置のハーフトーン・スクリーンの一つの周波数に近いか或いはそれより高い周波数パターンを含む時に発生する。この現象は一般的に、アリアジング（aliasing）として知られている。
【０００３】
ライン・アート（line art）および一定のグラフィカル画像構造のデジタル化の文脈でのアンチ・アリアジングは、テキストを含むラインおよび多角形のエッジ上のギザギザ部の削減または除去を含む複数の理由からの、エッジのサブ・ピクセル位置を実現するための、強度の中間レベルの使用の方法である。アンチ・アリアズされた（antialiased）とは、画像に適用されたアンチ・アリアジング・オペレーション（例えば、ライン・アートまたはテキストのエッジに沿ったグレイの画素をもたらす画像処理オペレーションまたは物理的工程）によって影響を受けた画像の、それらのセグメントまたは領域を意味する。ギザギザ部（jaggies）は基本的に、水平または垂直に近づく傾斜したラインのエッジにおいて可視的である。
【０００４】
多くの特許および公報が、アンチ・アリアジングに関連する情報を開示してきた。例えば、”A Comparison of Antialiasing Techniques，”ＩＥＥＥ  ＣＧ＆Ａ，Vol. 1, No. 1, January 1981, pp. 40-48, F. Crow は、プリフィルタリングは、アンチ・アリアジングに対して、計算的に有効な技術であることを示唆する。１９９５年７月１１日に発行されたCurb他に対する特許文献１は、グラフィックス能力を有するデータ処理システム内のラインのアンチ・アリアジングのためのシステムおよび方法を説明する。1995年8月1日に発行されたValdes他に対する特許文献２は、理想形状からの直接マルチ・レベル・ラスタ形状の合成の方法を記載する。2000年11月7日に発行されたCrean他に対する特許文献３は、アンチ・アリアジング・オペレーションでの、アンチ・アリアジングされたタッギング（ＡＡＴ）が適用された一致のための方法を説明する。ここでは、各画像コンテキスト・タイプ（例えば、テキスト、グラフィックス）に対して、異なるフィルタが用いられる。
【０００５】
アリアジングを削減するための普通の方法は、元画像が再サンプルされる前に、元画像にローパス・フィルタ（アンチ・アリアジング・フィルタ）を適用すること、または、ハーフトーニング前に、他のローパスフィルタを適用することである。いずれかのローパスフィルタを適用する際の問題は、ローパスフィルタが、有効解像度を削減することである。ギザギザ部および原画のモアレのパターンは一般的に、画像内容が、ハーフトーン・スクリーンの２軸方向の一つと並べられた際に、最も厳しい。一つの軸方向だけが存在する、ライン・スクリーンの場合に、これは特に正しい。ハーフトーニング前の、画像のローパス・フィルタリングは、画像の有効解像度および品質を全方向に（isotropically）下げる（結果としての干渉パターンが非常に方向性を持っていて、それが必要ではない時に）。画像の滲みがなるべく少なくなる一方、ギザヒザ部および視覚的アーティファクトが消えるような、最適フィルタを持つことが望ましい。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第5,432,898号公報
【特許文献２】米国特許第5,438,656号公報
【特許文献３】米国特許第6,144,461号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のシステムおよび方法は、プリンタで用いられるハーフトーン・スクリーンによって引き起こされるパターンによって形成されるアリアジングを削減する。本発明のシステムおよび方法は、印刷された画像での最適有効解像度を得るための、ハーフトーン特有のアンチ・アリアジング・フィルタを提供する。本発明の一つの特徴による、デジタル画像でのアリアジングの削減の方法は、デジタル画像を提供するステップ、デジタル画像をハーフトーニングするためのハーフトーン・スクリーンを選択するステップであって、ハーフトーン・スクリーンが、それと対応付けられた方向性の要素を持つ、ステップ、デジタル画像をアンチ・アリアジング・フィルタでフィルタリングするステップであって、アンチ・アリアジング・フィルタが、選択されたハーフトーン・スクリーンの方向性の要素のために最適化された方向性の周波数応答を持つように設計されているステップ、および、フィルタリングされたデジタル画像をハーフトーニングするステップ、を含む。
【０００８】
本発明の他の特徴による、デジタル画像での、削減されたアリアジングを持つ、デジタル文書画像を処理するためのシステムは、デジタル画像を提供するための画像ソース、デジタル画像をハーフトーニングするためのハーフトーン・スクリーンを選択するためのコントローラであって、ハーフトーン・スクリーンが、それと対応付けられた方向性の要素を持つコントローラ、ハーフトーニングに先立って、デジタル画像をフィルタリングするためのアンチ・アリアジング・フィルタであって、アンチ・アリアジング・フィルタが、選択されたハーフトーン・スクリーンの方向性の要素のために最適化された方向性の周波数応答を持つように設計されたアンチ・アリアジング・フィルタ、および、フィルタリングされたデジタル画像をハーフトーニングするためのハーフトーン・モジュールを含む。
【０００９】
アンチ・アリアジング・フィルタは、デジタル画像をハーフトーン化するために選ばれた特定のハーフトーン・スクリーンのために最適化される。アンチ・アリアジング・フィルタは、それに対応付けられた方向性の要素（角度）を持つ、いかなるハーフトーン・スクリーンためにも設計され得る。例えば、周波数およびスクリーン角度によって規定されたライン・スクリーンの場合には、アンチ・アリアジング・フィルタは、実質的に、規定されたスクリーン角度に垂直の方向に配向された楕円フィルタである。直交ドットおよび規定されたスクリーン角度を持つ、密集したドットのハーフトーン・スクリーンの場合には、アンチ・アリアジング・フィルタは、重ね合わされて９０度回転された、２つの楕円によって形成された、４つのローブを持つ構造（four lobed structure）であって、当該４つのローブを持つ構造の当該楕円の一つが、実質的に、規定されたスクリーン角度に垂直の方向に配向（oriented）されている。非直交ドットおよび２つの規定されたスクリーン角度を持つ密集したドットのハーフトーン・スクリーンの場合には、アンチ・アリアジング・フィルタは、重ね合わされて、９０度でない一定の角度だけ回転された、２つの楕円によって形成された、４つのローブを持つ構造（four lobed structure）である。ここで、４つのローブを持つ構造の楕円の各々は、実質的に、規定されたスクリーン角度に垂直の方向に配向される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
放射状に（radial）変動する周波数パターンのテスト・チャートを、DocuColor60プリンタ、および、iGen3プリンタ、（いずれもゼロックス社によって製造されている）の上に印刷する間、変動するパターンが、ハーフトーン・スクリーン・パターンに平行である時で、関連周波数において、小さな円形の干渉パターンが現れることが分かる。回転する密集ドットのハーフトーン・スクリーンを使用するiGen3に対して、スクリーンの各々は、９０度だけ分離され、スクリーンの角度だけ回転された、４つのパターンを生成する。例えば、１８°マゼンタ・スクリーンは、１８°、１０８°、−７２°、および−１６２°においてパターンを生成する。ライン・スクリーン（line screen）を用いるDocuColor60に対して、各スクリーンは、１８０°だけ分離され、スクリーン方向（screen direction）に垂直に整列された（aligned）２つのパターンだけを生成する。
【００１１】
ライン・スクリーンの場合には、干渉パターンは、周波数と方向（direction）との双方において非常に局所化される。他の方向、特にライン・スクリーン方向に沿って、ハーフトーンは、ハーフトーン周波数を遥かに越えたディテールを生成し得る。制限周波数は、プリンタ画素自身の制限周波数（これは、６００スポット／インチ）である。方向性の干渉パターンを除去するために、画像は、ハーフトーニングに先立って、ローパス・フィルタ（これが、１７１lpiのスクリーン周波数に近い、または、それより大きい全ての周波数を除去した）を通過された。これによって、ハーフトーン・スクリーンと干渉するアライメント（alignment）を持つ周波数を除去することのみが必要である時に、画像シャープネスおよび品質の全体ロスがもたらされた。
【００１２】
本発明のシステムおよび方法は、再サンプルされ、スクリーンされ（screened）、印刷された画像において、ギザギザのエッジ、および、シャープネスのロスを削減する。各分離（separation）に対して、その分離（separation）のために使用されるハーフトーン・スクリーンの特定の角度と周波数に対して最適化された、方向性の周波数応答を持つ特有の方向性フィルタが設計され得る。各フィルタは積極的に、スクリーンと干渉し得る画像ディテールを滲ませる一方、干渉し得ない画像ディテールを最小限だけ滲ませることになろう。従って、各分離において、画像シャープネスにおける不必要な削減が避けられる。そして画像が、一つの分離に対する一つの方向で滲まされる際に、明白な視覚的シャープネスが、他の分離の一つにおける、より少なく妨害されたディテールによって担持（carried by）され得る。
【００１３】
フィルタと対応付けられた方向性の要素（component）を持ついかなるハーフトーン・スクリーンに対しても最適化されるように、フィルタは設計され得る。DocuColor60ライン・スクリーンの各々は、一つの軸方向に沿った２つの干渉パターンだけを持つ、一方、iGen3クラスタ（cluster）は、２つの軸方向において、４つのパターンを持つ。クラスタ・ドット・スクリーン（cluster dot screen）の場合には、フィルタは、それらの２つの軸方向で最適化され得、他の方向では緩和され（relaxed）得る。
【００１４】
図１において、DocuColor60プリンタからのライン・スクリーンを用いてハーフトーン化された４つのフィルタリングされていない画像（シアン、マゼンタ、黄色、および黒）は、いかに、周波数内容が、シアン、黄色、および黒に対する円形の画像の左下から対角に（diagonally）、および、マゼンタ画像に対して左下から対角に、増加するかを示す。変調（modulation）の深さは、垂直から、時計廻りに減少する。小さな円形の干渉パターンは、各分離に対しての、異なった角度位置および周波数半径において最も強く現れる。図１を参照する。ここで、干渉パターンは、変調が最も強い、シアン画像の右上象限（quadrant）および中央、マゼンタ画像の右下象限、黄色画像の右上象限、および、黒画像の左上象限、において最も強い。小さいパターンは、変動する周波数パターンが、ハーフトーン・スクリーン・パターンに平行である所で、関連周波数（related frequency）において、現れる。
【００１５】
DocuColor60プリンタは、ライン・スクリーンを用いるので、各スクリーンは、１８０°だけ分離され、スクリーン方向に垂直に配列された、２つのパターンだけを生成する。シアン・スクリーンは、−４５°の角度で回転されたライン・スクリーンであるので、干渉パターンは、右上隅近くのに＋４５°に現れる。マゼンタ・スクリーンは、＋４５°の角度にあるので、パターンは、右下隅の−４５°において現れる（減少するコントラストのために、やや不明瞭である）。黄色スクリーンは、−３６．６°の角度にあるので、パターンは、右上象限の６３．４°に現れる。黒スクリーンは、水平ライン・スクリーンであるので、干渉パターンは、頂部に現れる。図１は、スクリーン角度以外の角度において、および、更に高い周波数においては余計、ハーフトーン・スクリーンとの間には、非常に小さい干渉しかないことを示す。
【００１６】
図２の画像は、スクリーン方向で整列（aligned）された楕円ローパス・フィルタで処理された。方向性フィルタは、画像を、交差スクリーン方向（cross-screen direction）に有効に滲ませ、スクリーン方向での画像のディテールを完全な解像度で残す一方、干渉パターンを除去する。
【００１７】
本発明のシステムおよび方法は、方向性の要素（directional component）を有する、いかなるタイプのハーフトーン・スクリーンによって引き起こされたアリアジングの効果をも削減するために使用され得る。各選択されたハーフトーン・スクリーンに対して、特有の（unique）アンチ・アリアジング・フィルタが最適化され得る。最適化には、フィルタ特性の、選択されたスクリーンの方向性特性とのマッチンブ（matching）が含まれる。
【００１８】
周波数ｆ1および角度α1を持つライン・スクリーン50を補償するように設計された模範的アンチ・アリアジング・フィルタ52が、図３に示される。ライン・スクリーンは、その周波数および角度によって正確に規定される。ライン・スクリーン周波数ｆ1が与えられると、第１に、周波数ｆ1に対して、放射状に対称的な（radially symmetric）円形のフィルタを設計する（これによって、全ての方向での有り得る干渉が削減される）。スクリーン角度α1を用いて、フィルタを、スクリーン角度に垂直の方向に配向した（oriented）楕円にする（これによって、一つの軸方向での、２つの干渉パターンが削減される）。結果としてのアンチ・アリアジング・フィルタ52は、その長軸が、α1から９０°離れて回転された楕円である。図３の楕円は、矩形のフィルタ・アレイの数値（numerical value）の振幅の概略表現である。周波数ドメインでのフィルタ応答は、この空間表現（spatial representation）に対して９０度回転するように見える。
【００１９】
直交ドットを持つ密集したドット・スクリーン60を補償するように設計された、模範的アンチ・アリアジング・フィルタ62が、図４に示される。直交ドットを持つ、密集したドットのハーフトーン・スクリーンは、そのスクリーン周波数ｆ2および方向性要素α2によって正確に規定される。スクリーン周波数が与えられると、周波数ｆ2の放射状に対称な円形のフィルタが設計される。円形のフィルタは次に、スクリーン角度α2の方向に、楕円にスキュー（skewed）され、コピーが次に、スクリーン角度α2に垂直の方向の楕円にスキューされる。２つの楕円は次に、重ね合わされ、４つのローブを持つフィルタを生成する。
【００２０】
非直交ドットを持つ密集したドット・スクリーン70を補償するように設計された模範的アンチ・アリアジング・フィルタ72が、図５に示される。非直交ドットを持つ密集したドットのハーフトーン・スクリーンは、その２つのスクリーン周波数ｆ3およびｆ4、並びに方向性要素α3およびα4、によって正確に規定される。スクリーン周波数が与えられると、周波数ｆ3およびｆ4の、２つの放射状に対称な円形のフィルタが設計される。各円形のフィルタは次に、対応するスクリーン角度α3およびα4に垂直の方向の楕円にスキューされる。２つの楕円は次に、重ね合わされて、４つのローブを持つフィルタを生成する。
【００２１】
統計学的（stocastic）ハーフトーン・スクリーン、拡散（diffuse）ハーフトーン・スクリーンまたはエラー拡散ハーフトーン・スクリーンが方向性の効果を含むという限度において、方向性の効果（effect）を補償するために、特有のアンチ・アリアジング・フィルタが、設計され得る。ハーフトーン・スクリーンの方向性の効果を補償するアンチ・アリアジング・フィルタを提供することに加えて、アンチ・アリアジング・フィルタは、一つの方向での高アドレサビリティーを補償するための小さい効果を含むようなものとして設計され得る。更に、アンチ・アリアジング・フィルタは、ラスタ走査システムの水平および垂直バイアス、または、水平および垂直パターンに対する人間の視覚システム感度のバイアスを補償しうる、水平および垂直方向の双方での、小さな第２次の効果を補償するようなものとして設計され得る。
【００２２】
設計されたフィルタの各々は、そのハーフトーン・スクリーンに対して（to）実質的に整列（aligned）される。各ハーフトーン・スクリーンに対するアンチ・アリアジング・フィルタは、周波数および方向によって規定され、選択された方向を与える（favors）。印刷システムにおいて、印刷されるべき特定の画像に対して選択されたハーフトーン・フィルタに依存して（depending on）、アンチ・アリアジング・フィルタは、あおり出し装置（fly）の上で選択され得る。
【００２３】
削減されたアリアジングを有するデジタル文書画像を処理するためのシステムが、図６に示される。スキャナまたはコピー機で有り得る画像ソース10は、走査されたデジタル画像を生成する。走査されたデジタル画像に応じて、コントローラ20が、走査された画像での使用のために適切なハーフトーン・スクリーンを決定する。ＣＭＹＫの走査された画像に対して、コントローラは、各カラー分離（color separation）に対して別個のハーフトーン・スクリーンを選択する。走査された画像のために選択されたハーフトーン・スクリーンのタイプに基づいて、最適化されたアンチ・アリアジング・フィルタが選択される。走査されたデジタル画像は次に、それが、ハーフトーン・モジュール40でハーフトーン化される前に、アンチ・アリアジング・フィルタ・モジュール30によってフィルタリングされる。
【００２４】
ハーフトーン・エリアでのアリアジングを削減するためのデジタル画像のフィルタリングのシステムおよび方法は、別個のローパス・フィルタを各カラー分離に適用する（applies）とともに、フィルタが、適用されているハーフトーン・スクリーンの方向性の配向に向けられる。一つの実施例において、印刷された分離（separations）は、分離のためにハーフトーン・スクリーンと整列された方向での高周波数を除去するために、各分離に対して特別に設計された楕円（または他の非等方性の）ローパス・フィルタでローパス・フィルタリングされる。対応するスクリーンと干渉し得る分離だけからディテールが除去され、他の分離においてはディテールは維持されるので、本技術は、全ての分離に対して、単一のローパス・フィルタで得られるものに比して、よりシャープな画像を生成する。本システムおよび方法は、検知可能な画像品質の改善を提供し、それは、いかなる、ハーフトーンを使用するカラー・マーキング製品（color marking product）にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】４つのハーフトーン・スクリーンとの干渉パターンを表す、４つのフィルタリングされていないＣＭＹＫ画像を示す。
【図２】本発明によるアンチ・アリアジング・フィルタで処理された後の、同じ４つの画像を示す。
【図３】ハーフトーン・ライン・スクリーンに対して最適化された模範的アンチ・アリアジング・フィルタ。
【図４】直交ドットを持つ密集したドットのハーフトーン・スクリーンに対して最適化された模範的アンチ・アリアジング・フィルタ。
【図５】非直交ドットを持つ密集したドットのハーフトーン・スクリーンに対して最適化された模範的アンチ・アリアジング・フィルタ。
【図６】削減されたアリアジングを有するデジタル文書画像の処理のためのシステムのブロック図。
【符号の説明】
【００２６】
50  ライン・スクリーン
52  アンチ・アリアジング・フィルタ
60  直交ドットを持つ密集したドット・スクリーン
62  アンチ・アリアジング・フィルタ
70  非直交ドットを持つ密集したドット・スクリーン
72  アンチ・アリアジング・フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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