(57)【要約】【課題】画像の粒状度を低減するハーフトーンマトリクスを高速に作成する。【解決手段】設定手段１は、初期画素位置を選択し、マトリクス２に設定し、評価手段３は未採番の画素を選択した場合の粒状度を演算する。テーブル４には、空間演算フィルタの当該する位置における値と、当該する位置における対象画像の値の積が格納され、演算手段５では、テーブル４を参照してフィルタ内のすべての位置における各参照値を求め、加算手段６ではこれらの和を演算することにより、フィルタと作成されるマトリクスとの畳み込み演算と等価の演算を高速に行う。採番手段７は評価手段３によって算出された粒状度が最小となる画素位置を選択する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多値画像データを２値に変換する２値化処理あるいは多値画像データを他の多値データに変換する多値化処理を行うためのハーフトーンマトリクスを作成する装置であって、所定のルックアップテーブルを参照し、空間演算フィルタ内の全ての位置における各参照値を求めることにより、空間演算フィルタと作成されるハーフトーンマトリクスとの畳み込み演算と等価な演算を行うルックアップテーブル演算手段と、前記演算手段の出力を基に画像観察時に観察者が知覚する粒状度を予測する粒状度評価手段と、前記粒状度評価手段からの出力値に基づいて未採番の画素群の中から順次ドットを選択し、昇順または降順に採番する採番手段とを備えたことを特徴とするハーフトーンマトリクス作成装置。
【請求項２】
前記空間演算フィルタは等方性微分演算フィルタであり、前記所定のルックアップテーブルは、空間演算フィルタ内の原点からの距離、および当該する点における対象画像の値から、空間演算フィルタの当該する距離における値と、当該する位置における対象画像の値の積を参照するテーブルであることを特徴とする請求項１記載のハーフトーンマトリクス作成装置。
【請求項３】
前記複数の等方性微分演算フィルタ群に対応したルックアップテーブル群を備えたことを特徴とする請求項２記載のハーフトーンマトリクス作成装置。
【請求項４】
前記等方性微分演算フィルタは、人間の視覚系の空間周波数特性に対して最適化されていることを特徴とする請求項２または３記載のハーフトーンマトリクス作成装置。
【請求項５】
それぞれ特性が異なる５個の等方性微分演算フィルタ群に対応したルックアップテーブル群を備えたことを特徴とする請求項３または４記載のハーフトーンマトリクス作成装置。
【請求項６】
前記ルックアップテーブル群の内、必要な数個を選択して使用するルックアップテーブル選択手段を備えたことを特徴とする請求項３または５記載のハーフトーンマトリクス作成装置。
【請求項７】
多値画像データを２値に変換する２値化処理あるいは多値画像データを他の多値データに変換する多値化処理を行うためのハーフトーンマトリクスを作成する方法であって、所定のルックアップテーブルを参照し、空間演算フィルタ内の全ての位置における各参照値を求めることにより、空間演算フィルタと作成されるハーフトーンマトリクスとの畳み込み演算と等価な演算を行い、前記演算の出力を基に画像観察時に観察者が知覚する粒状度を予測し、前記予測結果に基づいて未採番の画素群の中から順次ドットを選択し、昇順または降順に採番し、所定サイズのハーフトーンマトリクス内のドットのすべてあるいは所定数のドットが採番されるまで採番を繰り返すことを特徴とするハーフトーンマトリクス作成方法。
【請求項８】
請求項１または６のいずれか１つに記載のハーフトーンマトリクス作成装置の各手段として、コンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項９】
請求項１または６のいずれか１つに記載のハーフトーンマトリクス作成装置の各手段として、コンピュータを機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多値画像データを２値に変換する２値化処理あるいは多値画像データを他の多値画像データに変換する多値化処理を行うためのハーフトーンマトリクス作成装置および方法に関し、作成されたハーフトーンマトリクスを用いて多値画像データを２値データあるいは他の多値データに変換する２値化処理あるいは多値化処理を行う、プリンタ、複写機、ＦＡＸなどの画像出力装置などに好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人間の視覚機能においては、空間周波数選択性を有する複数のチャンネル（マルチチャンネル）が存在することが知られている。網膜神経節細胞（ｇａｎｇｌｉｏｎ　ｃｅｌｌ）には、ほぼ円対称の受容野（ｒｅｃｅｐｔｉｖｅ　ｆｉｅｌｄ）を持ち、受容野中心部に興奮性領域を有し、周辺部に抑制性領域を有するオン中心型細胞とその逆の特性を有するオフ中心型細胞が存在することが、神経生理学的、および解剖学的研究の結果明らかにされており、これらが空間周波数選択性のチャンネルの視覚経路をなしていると考えられている。
【０００３】
ところで、画像の粒状度を低減させるハーフトーンパターンの作成方法が幾つか提案されている。例えば、人間の視覚特性を考慮するために、物理量である空間周波数領域（パワースペクトラム）に変換されたハーフトーンパターンに対して、人間の視覚のＭＴＦ特性（ＶＴＦ）を乗じた量を用いる方法（例えば、特許文献１参照）や、ブルーノイズマスク法のように人間の視覚の空間周波数特性が劣化する高周波部にハーフトーンマスクの空間周波数特性をシフトさせる方法等がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２７５２２８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、視覚の空間周波数特性のみでは画像のテクスチャの知覚に対して十分な説明を与えられないため、これらの方法では粒状度を増大させる大きな要因となるテクスチャ成分の除去が不充分となる。これは、画質を知覚する人間の視覚系という非線形なシステムを記述するに当たっては、空間周波数特性は近似的にしか有効でないことや、ここで用いられる視覚のＭＴＦ特性は人間の正弦波状の刺激に対するコントラスト感度の閾値のデータを基に得られたものであり、上述したマルチチャンネルによる視覚現象の１側面を記述したものにすぎないこと等に起因すると考えられる。
【０００６】
本出願人は先に、画像の粒状度を低減したハーフトーンパターンを作成する装置を提案したが（特願２００２−１７０８４７号）、この装置では、実空間におけるフィルタと画像の畳込み演算に膨大な時間を要し、高速にハーフトーンパターンを得ることが難しい。
【０００７】
本発明の目的は、画像の粒状度を低減するハーフトーンマトリクスを高速に作成するハーフトーンマトリクス装置、方法、プログラムおよび記録媒体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、人間の視覚系の特性に基づいて粒状度を予測することにより、様々な尺度の画像構造に起因するテクスチャ成分をも含めた画像の粒状度を低減する複数のハーフトーンマトリクスを高速に作成する。
【０００９】
本発明では、人間の視覚系の空間周波数特性をも考慮し、より精緻に粒状度を予測することにより、様々な尺度の画像構造に起因するテクスチャ成分をも含めた画像の粒状度を総合的に低減するハーフトーンマトリクスを高速に作成する。
【００１０】
本発明では、人間の視覚系のマルチチャンネルモデルに基づき、より精緻に粒状度を予測することにより、様々な尺度の画像構造に起因するテクスチャ成分をも含めた画像の粒状度を総合的に低減するハーフトーンマトリクスを高速に作成する。
【００１１】
本発明では、画像構造が各々相異なる視覚的尺度に分布するような複数種の画像欠陥に対応して粒状度を予測することにより、様々な尺度の画像構造に起因するテクスチャ成分をも含めた画像の粒状度を総合的に低減するハーフトーンマトリクスを高速に作成する。
【００１２】
本発明では、多値画像データを２値データあるいは他の多値データに変換する２値化処理あるいは多値化処理を行うハーフトーンマトリクスを作成するハーフトーンマトリクス作成装置において、ルックアップテーブル演算手段を具備し、該ルックアップテーブル演算手段を用いて、空間演算フィルタと作成されるハーフトーンマトリクスに対する該空間演算フィルタとの畳み込み演算に対して等価の演算を行う畳み込み演算手段と、該畳み込み演算手段の出力を基に画像観察時に観察者が知覚する粒状度を予測する粒状度演算手段と、１個あるいは複数の初期ドットをもとに、該粒状度評価手段からの出力値に基づいて未採番の画素群の中から順次ドットを選択し昇順または降順に採番する採番手段とを具備し、所望のサイズのハーフトーンマトリクス内のドットのすべてあるいは所望の数のドットが採番されるまで採番を繰り返す。
【００１３】
本発明の空間演算フィルタが等方性微分演算フィルタであり、ルックアップテーブルが空間演算フィルタ内の原点からの距離、および当該する点における対象画像の値から空間演算フィルタの当該する距離における値と、当該する位置における対象画像の値の積を参照する。
【００１４】
本発明では、各々特性の相異なる複数の空間演算フィルタ群に対応するルックアップテーブル演算手段群を設ける。
【００１５】
本発明の空間演算フィルタ群は、人間の視覚系の空間周波数特性に対して最適化されている。
【００１６】
本発明では、各々特性の相異なる５個の空間演算フィルタ群に対応するルックアップテーブル演算手段群を設ける。
【００１７】
本発明の空間演算フィルタのうち必要な数個に対応するルックアップテーブルを選択して使用することを可能とするルックアップテーブル選択手段を設ける。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の構成を示す。初期ハーフトーンマトリクス設定手段１は、１個あるいは複数の初期画素位置を選択し、初期ハーフトーンマトリクス２に予め設定する。粒状度評価手段３は未採番の画素を順次選択し、仮にこの画素を選択した場合の粒状度を演算する。粒状度を演算する方法としては、空間演算フィルタと作成されるハーフトーンマトリクスとの畳み込み積分の出力を元に粒状度を演算する方法が提案されているが、この方法では演算に要する時間が膨大になってしまう。
【００１９】
そこで、本発明では、空間演算フィルタ内の位置（ｘｆ，ｙｆ）および当該する点における対象画像の値（Ｖｔ）から、空間演算フィルタの当該する位置における値（Ｖｆ（ｘｆ，ｙｆ））と、当該する位置における対象画像の値（Ｖｔ）の積（Ｖｆ（ｘｆ，ｙｆ）・Ｖｔ）を参照するルックアップテーブル４を予め用意する。そして、ルックアップテーブル演算手段５では、空間演算フィルタ内のすべての位置における各参照値を求め、加算手段６ではこれらの和を演算する。
【００２０】
作成されるハーフトーンマトリクス内のすべての点においてこのような演算を行うことにより、空間演算フィルタと作成されるハーフトーンマトリクスとの畳み込み演算と等価の演算を高速に行うことが可能となる。
【００２１】
粒状度評価手段３では、例えば、ハーフトーンマトリクスの各画素位置における畳み込み演算結果に対して各画素ごとの標準偏差を求める等の粒状度予測演算が行なわれる。採番手段７は粒状度評価手段３によって算出された粒状度が最小となる画素位置を選択し、昇順、あるいは降順に採番する。所望のサイズのハーフトーンマトリクス内の画素のすべて、あるいは所望の数のドットが採番されるまで採番を繰り返す。
【００２２】
このような構成にすることにより、画像の粒状度を低減したハーフトーンマトリクスを高速に作成することが可能となる。
【００２３】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２の構成を示す。本実施例の空間演算フィルタは、人間の初期視覚系をモデル化し考慮した、式（１）のような関数で表わされる等方性微分演算フィルタ（２次元のガウシアンのラプラシアンフィルタ）である。
ＬＧ（ｒ）＝（−１／（πσ＾４））・（１−ｒ＾２／（２σ＾２））・ｅｘｐ（−ｒ＾２／（２σ＾２））　　　　（１）
ただし、σは定数、ｒはフィルタ原点からの距離、＾はべき乗である。
【００２４】
このフィルタは等方性であるから、フィルタの各点の値は中心からの角度には依存せず、中心からの距離のみに依存する。
【００２５】
そこで、本実施例では、空間演算フィルタ内の原点からの距離（ｒ）、および当該する点における対象画像の値（Ｖｔ）から、空間演算フィルタの当該する距離における値（Ｖｆ（ｒ））と、当該する位置における対象画像の値（Ｖｔ）の積（Ｖｆ（ｒ）・Ｖｔ）を参照するルックアップテーブル４ａを予め用意する。
ルックアップテーブル演算手段５ａでは、空間演算フィルタ内のすべての位置における各参照値を求め、加算手段６ではこれらの和を演算する。
【００２６】
このような構成にすることにより、例えば画像構造が特定の２次元の視覚的尺度に分布する画像欠陥の知覚される大きさを定量化することが可能となり、人間の視覚系の特性に基づいて粒状度を予測することにより、２次元の画像構造に起因するテクスチャ成分をも含めた画像の粒状度を低減するハーフトーンマトリクスを、より高速に作成することが可能となる。
【００２７】
（実施例３）
図３は、本発明の実施例３の構成を示す。本実施例では、複数の等方性微分演算フィルタ群に対応するルックアップテーブル群４ｂとルックアップテーブル演算手段５ｂを備えている。本実施例の等方性微分演算フィルタ群（Ｆ１〜Ｆｎ）は、式（１）で表される各フィルタのσがそれぞれ異なる。
【００２８】
このような構成にすることにより、例えば、画像構造が各々相異なる視覚的尺度に分布するような複数種の粒状欠陥の知覚される大きさを各々定量化することが可能となり、様々な尺度の画像構造に起因するテクスチャ成分をも含めた画像の粒状度を低減する複数のハーフトーンマトリクスを高速に作成することが可能となる。
【００２９】
（実施例４）
図４は、本発明の実施例４の構成を示す。本実施例では、例えば、人間のコントラスト感度特性のような人間の視覚系の空間周波数特性に対して最適化された等方性微分演算フィルタ群に対応するルックアップテーブル群４ｃとルックアップテーブル演算手段５ｃを備えている。線形和演算手段８は加算手段６ａより出力される各ルックアップテーブルに対応した演算結果の線形和を演算し、粒状度評価手段３ａでは、例えばハーフトーンマトリクスの各画素位置における線形和に対して各画素ごとの標準偏差を求める等の粒状度予測演算が行なわれる。
【００３０】
このような構成にすることにより、人間の視覚系の空間周波数特性をも考慮し、より精緻に粒状度を予測することにより、様々な尺度の画像構造に起因するテクスチャ成分をも含めた画像の粒状度を総合的に低減するハーフトーンマトリクスを高速に作成することが可能となる。
【００３１】
（実施例５）
図５は、本発明の実施例５の構成を示す。本実施例では、ルックアップテーブル群４ｄとルックアップテーブル演算手段５ｄは、式（１）のような関数で表わされる等方性微分演算フィルタ５個に対応したルックアップテーブル群およびルックアップテーブル演算手段群で構成される。これらσが異なる５個の等方性微分演算フィルタは、人間の視覚系に実在すると考えられていて、その中心部の直径が各々人間の網膜上の錐体の直径のほぼ１倍、４倍、８倍、１４倍、２６倍に相当するマルチチャンネルに対応している。さらに、これらは人間のコントラスト感度特性のような人間の視覚系の空間周波数特性に対して最適化されている。
このような構成にすることにより、人間の視覚系のマルチチャンネルモデルに基づき、より精緻に粒状度を予測することにより、様々な尺度の画像構造に起因するテクスチャ成分をも含めた画像の粒状度を総合的に低減するハーフトーンマトリクスを高速に作成することが可能となる。
【００３２】
（実施例６）
図６は、本発明の実施例６の構成を示す。本実施例では、ルックアップテーブル選択手段９を設けている。ルックアップテーブル選択手段９は、必要な尺度の画像構造に対応したサイズのフィルタに対応したルックアップテーブルを少なくとも１個、ルックアップテーブル群４ｅより選択する。このような構成にすることにより、画像構造が各々相異なる視覚的尺度に分布するような複数種の画像欠陥に対応して粒状度を予測することにより、様々な尺度の画像構造に起因するテクスチャ成分をも含めた画像の粒状度を、より高速かつ総合的に低減したハーフトーンマトリクスを作成することが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、以下のような効果が得られる。
（１）画像の粒状度を低減したハーフトーンマトリクスを高速に作成することが可能となる。
（２）人間の視覚系の特性に基づいて粒状度を予測することにより、２次元の画像構造に起因するテクスチャ成分をも含めた画像の粒状度を低減するハーフトーンマトリクスを、より高速に作成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の構成を示す。
【図２】本発明の実施例２の構成を示す。
【図３】本発明の実施例３の構成を示す。
【図４】本発明の実施例４の構成を示す。
【図５】本発明の実施例５の構成を示す。
【図６】本発明の実施例６の構成を示す。
【符号の説明】
１　初期ハーフトーンマトリクス設定手段
２　初期ハーフトーンマトリクス
３　粒状度評価手段
４　ルックアップテーブル
５　ルックアップテーブル演算手段
６　加算手段
７　採番手段
【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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