(57)【要約】【課題】網点構造を有するディジタル画像データの網点線数に応じて，最も適した擬似中間調処理を高速に実行し得る画像処理装置を提供する。【解決手段】画像処理装置に，所定のマトリクスサイズの空間周波数フィルタを用いて上記ディジタル画像データの網点成分を除去する処理がなされたディジタル画像データの分散値を算出する分散値算出手段と，上記分散値算出手段により算出された分散値に基づいてその後に行なわれる擬似中間調処理の種類を自動的に選別する擬似中間調処理選別手段とを設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多値階調で表された網点構造を有するディジタル画像データに対して，少なくとも誤差拡散法或いは組織的ディザ法により擬似中間調処理を実行する画像処理装置において，
所定のマトリクスサイズの空間周波数フィルタを用いて上記ディジタル画像データの網点成分を除去する処理がなされたディジタル画像データの分散値を算出する分散値算出手段と，
上記分散値算出手段により算出された分散値に基づいてその後に行なわれる擬似中間調処理の種類を自動的に選別する擬似中間調処理選別手段とを具備してなることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
上記擬似中間調処理選別手段が，上記分散値算出手段により算出された分散値が所定の閾値以上のディジタル画像データに対して誤差拡散処理法により擬似中間調処理を，所定の閾値未満のディジタル画像データに対して組織的ディザ処理法により擬似中間調処理を自動的に選別するものである請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
上記空間周波数フィルタがガウスフィルタである請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載される各手段が，上記画像処理装置に搭載されたＤＳＰにより実行されるものである請求項１〜３のいずれかに記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，網点構造を有するディジタル画像データを擬似中間調処理する画像処理装置に関し，特に，ディジタル画像データの網点線数に応じて最適な擬似中間調処理を実行し得る画像処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル複写機やＦＡＸ装置等の画像形成装置において，網点構造のフルカラー画像等の多値画像を白点と黒点のみを使った網点状の二値画像で表現する場合，網点の密度を変化させて多くの階調をより自然に表現させるために，原稿画像データの疑似中間調処理が行われる。この擬似中間調処理の代表的な例として誤差拡散処理法と組織的ディザ処理法とがある。
【０００３】
誤差拡散処理は，注目画素を所定の閾値に基づいて二値化データに変換するときに生じる誤差（注目画素値と閾値との差）を該注目画素に隣接する画素に割り振ることにより総合的に誤差を小さくして中間階調を表現する方法である。これは周期性を持たない閾値データを用いる処理方法であるためモアレが発生しないというメリットがある。しかし，ドットがランダムに分散されて出力されるため，階調特性が安定せず，また，出力装置側の実質的な解像力が原稿画像データのそれより低い場合も安定した階調特性を得ることができないという問題がある。
【０００４】
組織的ディザ処理は，一定の規則で配置された閾値マトリクスを構成する各画素を，画素値がある閾値以上であれば黒点、それ以下であれば白点を生成し，白黒点の出現頻度によって中間階調を表現する方法である。この方法では階調特性が安定するといったメリットがあるが，ディザマトリクスに応じたスクリーン処理がなされるため，処理前の画像データの網点周波数成分との干渉でモアレが発生しやすい。かかるモアレの発生を防止するために，上記スクリーン処理を行なう前に画像データの網点成分を除去する平滑化処理を行う必要があり，そのため処理に時間がかかるという問題があった。
【０００５】
特許文献１には，所定のマトリクスサイズの画像データにおいて隣接する画素間の誤差の総数を算出し，算出されたデータを予め設けられた閾値テーブルと比較することにより，注目画素が写真領域であるか，或いはその他の領域（文字領域，線画質領域等）であるかを判断する領域分離方法と，この方法を用いて分離された領域に適した擬似中間調処理方法を選択して擬似中間調処理を実行する画像処理装置が提案されている。これにより，領域画像に適した擬似中間調処理を行なうことが可能となり，その結果，良好な階調特性を持った画像を再生することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１０１２９８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記特許文献１に記載の領域分離方法では，非常に複雑な計算が求められ，処理に多大な時間が費やされるという問題点があった。
【０００８】
近年，ＡＳＩＣ等を搭載した画像形成装置に替わって，ＤＳＰを搭載した画像処理装置が台頭してきた。このＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）は，ディジタル信号処理で非常に多く用いられる積和演算を高速に行なうことに特化したプロセッサーであり，例えばディジタル画像データのような単純で膨大なデータを高速に積和演算処理することができるため，ディジタル複写機等の画像形成処理に適したものであるといえる。その反面，ＤＳＰは複雑な処理をする能力に欠けているため，上記特許文献１に記載の領域分離方法をＤＳＰに実行させると，その処理に費やされる時間は一層増大するおそれがある。
【０００９】
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，網点構造を有するディジタル画像データの網点線数に応じて，最も適した擬似中間調処理を高速に実行し得る画像処理装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために本発明は，多値階調で表された網点構造を有するディジタル画像データに対して，少なくとも誤差拡散法或いは組織的ディザ法により擬似中間調処理を実行する画像処理装置において，所定のマトリクスサイズの空間周波数フィルタを用いて上記ディジタル画像データの網点成分を除去する処理がなされたディジタル画像データの分散値を算出する分散値算出手段と，上記分散値算出手段により算出された分散値に基づいてその後に行なわれる擬似中間調処理の種類を自動的に選別する擬似中間調処理選別手段とを具備してなることを特徴とする画像処理装置として構成されている。
このように構成されることにより，原稿画像データの網点線数に関わらずモアレの発生を防止すると共に，該網点線数に応じて最も適した擬似中間調処理を自動的に選別して実行することが可能となる。この場合，上記擬似中間調処理処理手段が，上記分散値算出手段により算出された分散値が所定の閾値以上のディジタル画像データに対して誤差拡散処理法により擬似中間調処理を，所定の閾値未満のディジタル画像データに対して組織的ディザ処理法により擬似中間調処理を自動的に選別するものであることが望ましい。
【００１１】
また，上記空間周波数フィルタにガウスフィルタを適用することにより，原稿画像データに含まれる網点成分が除去されたかどうかを見分けることが可能となる。その結果，フィルタ処理された画像データの分散値に基づき，原稿画像の網点線数が高線数であるか低線数であるかを判断することが可能となる。
【００１２】
更に，上記画像処理装置に搭載されたＤＳＰが，上記分散値算出手段及び擬似中間調処理手段を用いることにより，高速な擬似中間調処理が実現され得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるディジタル複写機Ｘの断面図，図２は本発明の実施の形態に係る擬似中間調処理の一例を説明するフローチャート，図３はガウスフィルタの一例を示す図，図４はガウスフィルタ別の周波数特性を示すグラフである。
【００１４】
まず，図１を用いて，本発明の一実施形態に係る画像処理装置の一例であるディジタル複写機Ｘの画像処理システムの概略について説明する。
ディジタル複写機Ｘは下方に複数の記録紙収納部１１を有し，その側面には両面ユニット１２が配置されている。また，記録紙収納部１１の上方には画像形成部１３，定着装置３，及びレーザスキャナユニット５が設けられている。更にその上部には画像読取装置１４が設けられている。また，デジタル複写機Ｘの本体上面には，不図示の液晶タッチパネル等の表示操作部が配置され，該表示操作部によって，原稿画像の読み取り開始等の指示がなされる。
【００１５】
画像読取装置１４からミラー１５等により導かれた原稿画像光は，ＣＣＤセンサ等で光電変換された後，不図示のＡ／Ｄ変換器等によりＡ／Ｄ変換されてディジタル画像データ（以下，「画像データ」と称す）として不図示の画像処理部に入力される。この画像処理部において例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ）等により所定の画像処理が施され，画像処理後の画像データがレーザスキャナユニット５に入力され，該レーザスキャナユニット５から画像処理後の画像データに従ったレーザビームが出射される。即ち，読み取られたディジタル画像データを，画像形成装置が出力し得るディジタル画像データに変換するのがこの画像処理部１４の役割である。
【００１６】
画像形成部１３には，感光体ドラム１６と，その周囲に，帯電装置１７，クリーニング装置１９等が配置されたプロセスユニット１０が設けられており，その近傍には現像装置１８と，感光体ドラム１６に対向する転写装置４とが配置されている。感光体ドラム１６は，例えばアルミ円筒の表面に感光層が形成されており，図１において時計方向に回転駆動される。帯電装置１７は回転する感光体ドラム１６の表面をコロナ放電等により数百Ｖに帯電させる。帯電装置１７よりも回転方向下流側の感光ドラム１６表面には，上記レーザスキャナユニット５から出射レーザビームが照射されて静電潜像が形成される。
【００１７】
現像装置１８では現像ローラが回転して，現像ローラ表面に形成された薄層が感光体ドラム１６表面に接触し，感光ドラム表面上の静電潜像に帯電したトナーを付着させてトナー画像を形成する。トナー画像は転写装置４において，記録紙収納部１１から搬送されてきた記録紙が感光体ドラム１６とその周速と同じ速度で移動する転写ベルトとの間に挟持された状態で搬送されながら帯電されてトナー画像が記録紙上に転写される。転写装置４の下流側にはクリーニング装置４３が配置されており，感光体ドラム１６の表面上に残留したトナーや他の付着物が除去される。
【００１８】
前記転写装置４によってトナー像が転写された記録紙は，その搬送方向下流側に設けられた定着装置３に運ばれ，定着装置３の定着ローラ１とこれに対向する加圧ローラ２の間を通り，記録紙上のトナーが内部にヒータを備えた定着ローラ１の熱によって溶融定着されて最終的に原稿画像データが記録紙上に定着する。
【００１９】
次に，図２のフローチャートを用いて，ディジタル複写機Ｘが有する画像処理部においてＤＳＰが実行する擬似中間調画像データを生成する処理の手順について説明する。以下，Ｓ２１，Ｓ２２…は，処理手順（ステップ）の番号を示す。処理はステップＳ２１より開始される。尚，以下に説明する処理手順は，画像処理部に入力されたディジタル画像データの網点領域の網点線数が１７５以上か未満かを後述する特別な手法で測定し，網点線数が１７５未満であれば誤差拡散法による擬似中間調処理を，また網点線数が１７５以上であれば組織的ディザ法による擬似中間調処理を自動的に適用するものである。その理由は後述する。
【００２０】
まず，ステップＳ２１において，上記ＤＳＰは，画像処理部に入力された画像データの網点成分を図３（ａ）に示されるガウスフィルタＡを用いて除去する処理を実行する。このガウスフィルタＡは空間周波数フィルタの一例であって，マトリクスサイズが５×５であり，図３（ａ）に示されるフィルタ係数を備えたものである。ここで示されるマトリクスの１つのブロックは１画素を示すものとして説明するが，特にこれに限定されず，１網点或いは数画素で構成されたものを示すと考えても差し支えない。このガウスフィルタＡの周波数特性Ａ１を図４に示す。この周波数特性Ａ１は，横軸をガウスフィルタに入力される画像データの網点線数とし，縦軸をフィルタ処理後の画像データに含まれる網点成分のパワースペクトルとして，画像データの網点線数に対するフィルタ処理後のパワースペクトルを表すものである。即ち，上記パワースペクトルは画像データに周波数成分（網点成分）がどの程度含まれているかどうかを示す目安であり，この数値が略０を示すことは，即ちガウスフィルタＡにより画像データに含まれる網点成分が略完全に除去されたことを意味する。この周波数特性Ａ１から分かるように，上記ガウスフィルタＡを用いることにより，網点線数１７５以上の画像データに含まれる網点成分のパワースペクトルが略０になる。即ち，上記ガウスフィルタＡは網点線数１７５以上の画像データに含まれる網点成分を略完全に除去する性質を有する。その反面，網点線数が１７５未満の画像データについては，画像データが有する網点線数が減少するにつれて，その網点成分の除去が困難な傾向にある。
【００２１】
次に，ステップＳ２２において，上記ガウスフィルタＡでフィルタ処理された画像データの分散値が算出される。すなわち，上記ガウスフィルタＡを通過した５×５のマトリクスサイズの画像データの分散値が算出される。ここでいう分散値σ２は一般に確率統計で用いられる分散のことであり，例えば，上記５×５のマトリクスサイズを通過した２５個の画素の各画素値ｘｉ（例えば２５６階調で表された場合のその階調度）の平均をｘＰとしたときの各画素値の偏差σ〔＝ｘｉ−ｘＰ〕の２乗の平均値（式１参照）で表される。
【数１】
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【００２２】
式１からも分かるように，分散値σ２は上記マトリクスサイズの画像データ内における画素値のばらつきの度合いを表すものである。従って，上記分散値σ２が小さい場合は上記ばらつきが少ないことを意味し，即ち，隣接する画素間の階調差（濃度差）が小さいことを意味する。この分散値σ２が略０である場合は上記ばらつきがほとんど無く，即ち画素間の階調差がほとんど無いことを意味する。逆に，上記分散値σ２が大きい場合は上記ばらつきが多いことを意味し，即ち画素間の階調差が大きいことを意味する。
一般に，網点線数は使用する紙質と用途によってある程度決定されるものである。例えば，新聞に使用される更紙には線数６５，書籍・雑誌等で使用される上質紙には線数１２０若しくは１３３，カレンダー・カタログ等に使用されるコート紙には線数１５０，美術書や写真集に使用されるアート紙には線数１７５若しくは２００で画像が表現される。即ち，細かな階調性の再現が要求される写真等の画像データは高線数で表現され，エッジ部の多い文字等で構成される画像データは低線数で表現されていることが多い。従って，上記分散値σ２が小さい画像データは高線数で表現された画像データであると判断することができ，上記分散値σ２が大きい画像データは低線数で表現された画像データであると判断することができる。
このように，ステップＳ２１の網点成分除去処理及びＳ２２の分散値算出を実行させるための手段が分散値算出手段の一例である。
【００２３】
上記分散値σ２が算出されると，続いてステップＳ２３においてＤＳＰによって，分散値σ２が所定の閾値ｋより小さいかどうかが判断される。ここで，分散値σ２が閾値ｋより小さいと判断されると処理はステップＳ２４に進む。また，分散値σ２が閾値ｋ以上であると判断されると処理はステップＳ２６に進む。この閾値ｋは，画像データに含まれる網点成分が上記ガウスフィルタＡにより略完全に除去されるかどうかの臨界的な閾値である。上述のように，ガウスフィルタＡは，線数１７５以上の画像データの網点成分を略完全に除去するが，線数１７５未満の画像データの網点成分は十分に除去することができないという性質を持っている。従ってステップＳ２３の判断処理は，画像データが網点線数１７５以上の画像データかどうかを判断する処理と言い換えることができる。
【００２４】
ステップＳ２４では，分散値σ２が所定の閾値ｋより小さい画像データを平滑化する処理が行われる。ここで平滑化処理がなされた画像データは，ステップＳ２５においてディジタル複写機Ｘで処理される解像力に応じたディザマトリクスによるスクリーン処理（組織的ディザ処理）がなされる（Ｓ２５）。即ち，線数が１７５以上の画像データに対して組織的ディザ法による擬似中間調処理が実行される。これは，線数が１７５以上の高線数の画像データ，即ち，ディジタル複写機Ｘが持つ解像力以上の画像データを擬似中間調処理する場合は，当該画像データをディジタル複写機Ｘの解像力に適応する線数にするようスクリーン処理して組織的ディザ処理により出力したほうが，安定した階調特性が得られるからである。
ステップＳ２６では，分散値σ２が所定の閾値ｋ以上である画像データに対して誤差拡散処理法による擬似中間調処理がなされる。即ち，線数が１７５未満の画像データに対して誤差拡散処理法による擬似中間調処理が実行される。これは，線数が１７５未満の低線数の画像データ，即ち，ディジタル複写機Ｘが持つ解像力より低い画像データを擬似中間調処理する場合は，わざわざ上記スクリーン処理することなくそのままの線数で誤差拡散処理により出力したほうが解像力，階調特性共に良好な画像が出力されるからである。
このように，ステップＳ２３の判断処理の結果に基づいて組織的ディザ方による擬似中間調処理（Ｓ２４→Ｓ２５），或いは誤差拡散法による擬似中間調処理（Ｓ２６）を実行させる手段が擬似中間調処理手段の一例である。
【００２５】
【実施例】
上述の実施の形態では，網点成分除去処理（Ｓ２１）においてマトリクスサイズ５×５のガウスフィルタＡ（図３（ａ））を用いた形態について説明してきた。これは線数１７５を境として画像データを擬似中間調処理する方法を切り替えるためであった。しかし，例えば線数１５０を境とする場合は７×７のガウスフィルタＢ（図３（ｂ）），線数１３３を境とする場合は９×９のガウスフィルタＣ（図３（ｃ））を用いる形態をとることが考えられる。
【００２６】
図４に示されるガウスフィルタＢの周波数特性グラフＢ１からも分かるように，上記ガウスフィルタＢを用いることにより，網点線数１５０以上の画像データのパワースペクトルは略０となる。グラフ縦軸のパワースペクトルの数値が略０を示すことは，即ちガウスフィルタＢにより画像データに含まれる網点成分が略完全に除去されたことを意味し，逆に，網点線数が１５０未満の画像データについては，網点成分が完全に除去されず，画像データの網点線数が減少するにつれて，その網点成分の除去が困難な傾向にある。図４に示されるガウスフィルタＣの周波数特性グラフＣ１から分かるように，上記ガウスフィルタＣを用いた場合も上記ガウスフィルタＡ及びＢと同様に考えられ，網点線数が１３３以上の画像データの網点成分は完全に除去されるが，網点線数が１３３未満の画像データについては，網点成分が完全に除去されず，画像データの網点線数が減少するにつれて，その網点成分の除去が困難な傾向にある。
【００２７】
従って，上記各ガウスフィルタＢ及びＣを用いてフィルタ処理された画像データの上記分散値を算出して所定の閾値と比較判断することにより，網点線数が１５０或いは１３３以上の画像データに対して組織的ディザ法による擬似中間調処理が実行され，網点線数が１５０或いは１３３未満の画像データに対して誤差拡散処理法による擬似中間調処理が実行されることになる。即ち，ガウスフィルタのマトリクスサイズを変更することにより，擬似中間調処理の方法を切り替える境界となる網点線数が決定される。尚，上記分散値の閾値は入力されるディジタル画像データのＳ／Ｎ値に応じて決定されるものであるため，上記ガウスフィルタのマトリクスサイズ，即ち，擬似中間調処理の方法を切り替える境界となる網点線数を変更する場合であっても原則として変更されるものではない。また，どのガウスフィルタを適用するかどうかは，画像形成装置が持つ解像力や，出力画像対して設定された解像度や，画像の用途・種別に応じて変更されるべきものである。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明に係る画像処理装置は，所定のマトリクスサイズの空間周波数フィルタを用いて上記ディジタル画像データの網点成分を除去する処理がなされたディジタル画像データの分散値を算出する分散値算出手段と，上記分散値算出手段により算出された分散値に基づいてその後に行なわれる擬似中間調処理の種類を自動的に選別する擬似中間調処理選別手段とを具備することにより，原稿画像データの網点線数に関わらずモアレの発生を防止すると共に，該網点線数に応じて最も適した擬似中間調処理を選別して実行することが可能となる。
また，原稿画像の網点線数に応じて誤差拡散処理と組織的ディザ処理とを自動的に切り替えて擬似中間調処理を実行するので，画像処理装置に搭載されたＤＳＰが上記分散値算出手段及び擬似中間調処理手段を用いた場合でも，高速な擬似中間調処理を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるディジタル複写機の断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る擬似中間調処理の一例を説明するフローチャート。
【図３】ガウスフィルタの一例を示す図。
【図４】異なるガウスフィルタ別の周波数特性を示すグラフ。
【符号の説明】
Ｘ…ディジタル複写機
１…定着ローラ
２…加圧ローラ
３…定着装置
４…転写装置
５…レーザースキャナユニット
１０…プロセスユニット
１１…記録紙収納部
１２…両面ユニット
１３…画像形成部
１４…画像読取装置
１５…ミラー
１６…感光ドラム
１７…帯電装置
１８…現像装置
１９…クリーニング装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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