(57)【要約】【課題】簡易な構成で階調補正による情報欠落を防ぐ。【解決手段】画像処理装置１では、スクリーン処理部１３において本来入力画像に施すべき階調補正と略同等の階調補正を行い、その前段の階調補正部１２においてスクリーン処理部１３の階調補正を補完する微細な階調補正を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像に、当該入力画像に施すべき階調補正の一部である第１の階調補正を施す階調補正部と、
前記第１の階調補正が施された処理画像に当該処理画像の階調段を不均等に分ける閾値を適用してスクリーン処理を施すとともに、このスクリーン処理において前記第１の階調補正を補完する第２の階調補正を行うスクリーン処理部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記第１の階調補正における入出力特性は、入力と出力の関係が略１：１であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記第２の階調補正における入出力特性は、前記入力画像に施すべき階調補正の入出力特性と略一致していることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記スクリーン処理における入出力特性が入力画像に施すべき階調補正の入出力特性と略一致するように前記スクリーン処理の入出力特性を変更する制御部を備え、
前記スクリーン処理部は、前記制御部により変更された入出力特性によりスクリーン処理を行うことによって前記第２の階調補正を実現することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記スクリーン処理は閾値によりその入出力特性が定められ、
前記制御部は、前記閾値を変更することにより前記スクリーン処理の入出力特性を変更することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１の階調補正の入出力特性を、前記第２の階調補正後の出力画像の階調特性が目標階調特性に一致するように変換する入出力特性に変更し、
前記階調補正部は、前記制御部により変更された入出力特性により前記第１の階調補正を実現することを特徴とする請求項４又は５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
入力画像に、当該入力画像に施すべき階調補正の一部である第１の階調補正を施す階調補正工程と、
前記第１の階調補正が施された処理画像に当該処理画像の階調段を不均等に分ける閾値を適用してスクリーン処理を施すとともに、このスクリーン処理において前記第１の階調補正を補完する第２の階調補正を行うスクリーン処理工程と、
を含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
前記第１の階調補正における入出力特性は、入力と出力の関係が略１：１であることを特徴とする請求項７に記載の画像処理方法。
【請求項９】
前記第２の階調補正における入出力特性は、前記入力画像に施すべき階調補正の入出力特性と略一致していることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像処理方法。
【請求項１０】
階調補正及び階調補正後に行われるスクリーン処理における処理条件の更新方法において、
前記スクリーン処理における入出力特性と、入力画像に対して施すべき階調補正における入出力特性とが略一致するように前記スクリーン処理の入出力特性を変更する第１変更工程と、
前記階調補正の入出力特性を、前記変更された入出力特性によりスクリーン処理がなされた出力画像の階調特性が目標階調特性に一致するように変換する入出力特性に変更する第２変更工程と、
を含むことを特徴とする更新方法。
【請求項１１】
前記第１変更工程は、
入力画像にスクリーン処理を行って得られた出力画像の階調特性を求める工程と、
前記出力画像の階調特性及び目標階調特性に基づいて前記入力画像に施すべき階調補正における入出力特性を求め、この入出力特性と一致するように前記スクリーン処理の入出力特性を変更する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の更新方法。
【請求項１２】
前記スクリーン処理では閾値によりその入出力特性が定められ、
前記第１変更工程では、前記閾値を変更することにより前記スクリーン処理における入出力特性を変更することを特徴とする請求項１１に記載の更新方法。
【請求項１３】
前記第２変更工程は、
前記入力画像に前記変更された入出力特性によりスクリーン処理がなされた出力画像の階調特性を求める工程と、
前記出力画像の階調特性が目標階調特性となるように前記階調補正における入出力特性を変更する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１０〜１２の何れか一項に記載の更新方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、階調補正及びスクリーン処理を行う画像処理装置、画像処理方法及びそれらの処理条件を更新する更新方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像処理による画像劣化の一つに情報の欠落が挙げられる。情報の欠落とは、元々入力画像が持っていた情報が失われることをいう。例えば、プリンタ等の画像処理装置では印刷出力を行う前に画像データに階調補正やスクリーン処理が行われるが、そのような処理が行われる時点で情報は欠落してしまう。以下、スクリーン処理の前段で行われる階調補正における情報欠落について説明する。
【０００３】
階調補正は、プリンタ装置の出力特性の補正も含めて出力画像の階調特性が目的とする特性となるように入力画像の階調特性を補正するものである。実際には、例えば図７（ｂ）に示すような階調補正カーブを用いて入力画像データの階調変換を行う。階調補正カーブは入力値に対して階調変換後の出力値を定めた入出力特性を示すものである。この階調補正カーブの形状は、プリンタ装置の出力特性によって変動するが、出力特性は図７（ａ）に示すように概ね低濃度〜中濃度付近で急激な立ち上がりを見せることが多く、それに応じて階調補正カーブでは低濃度〜中濃度付近で緩やかな立ち上がりのカーブとされる。
【０００４】
入力と出力のビット数が同じである場合、カーブ部分の傾きが１／２であるところでは、入力画像が持っていた情報量は階調補正によって半減する。例えば、入力値が１であっても２であってもそれに対する出力値は１となる。
一方、カーブ部分の傾きが１を超える場合、情報の欠落は無いが、連続的に増加する入力値に対して割り当てられる出力値間の幅が大きくなり、冗長な階調補正となってしまう。例えば、傾きが１を超えるカーブ部分では、入力値２００に対しその出力値は１５０、入力値２０１に対する出力値は１５２、入力値２０２に対する出力値は１５５等となり、１５１や１５３、１５４といった値は用いられないこととなるのである。
【０００５】
また、階調補正カーブに傾きが１を超えるカーブ部分が含まれる場合には必ず傾きが１未満となるカーブ部分も存在するため、必ず情報の欠落が生じることとなる。すなわち、階調補正カーブの傾きが全体にわたって１でない限り、情報欠落は免れない。一度欠落した情報は再生されることはなく、階調補正後の処理データは情報が欠落したままスクリーン処理が施されて出力されるため、出力画像における入力画像の再現性が低下することとなる。
【０００６】
このような情報欠落を防ぐためには、階調補正における出力ビット数を１〜２ビット程度増やすことが考えられる。これにより、傾きが１未満のカーブ部分における情報欠落を補うことができる。しかし、この方法ではその後段のスクリーン処理においても入力及び出力のビット数を増加させなければならないため、回路規模が大きくなってしまう。また、デジタル回路は通常８ビットが一つの単位となっていることが多く、例えばメモリのアドレスは８ビットより大きい最小ビットとして１６ビットのものを選択せざるを得ない場合もある。従って、階調補正における出力ビット数を増やす方法は回路構成が冗長となるとともに、コストの増大を招く。
【０００７】
他の方法としては階調補正カーブを傾き１の直線とする方法、或いはスクリーン処理の前段で階調補正処理を行わない方法が考えられる。情報欠落を防ぐには階調補正処理に依存しないことが有効だからである。後者の方法としては、スクリーンセルの要素数分のＬＵＴ（ルックアップテーブル）メモリアレイを用いてスクリーン処理を行うものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、セル毎のＬＵＴには全範囲の入力値の全てに対して異なる出力値を設定することができるので、情報の欠落を抑えながらスクリーン処理及び階調補正を同時に行うことができる。
【特許文献１】特許第３４７９５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このようなセル要素の数だけＬＵＴメモリアレイを用いる構成は膨大なメモリ容量を必要とする。例えば、８ビット入力４ビット出力のスクリーン処理を行う場合、必要なメモリ容量は、セル要素数×２５６×４ビットとなる。４色のカラー出力を行う場合、さらにその４倍のメモリ容量が必要である。また、スクリーンセルの設計の自由度はセル要素数を増加させることにより向上させることができるが、それに比例して必要なメモリ容量も増加する。これだけのメモリ容量を確保しなければならないとすると、回路規模を圧迫することに加えてコスト高を招くこととなる。また、プリンタ装置の出力特性等は経時により変動するため、階調補正カーブは定期的に更新が必要となるが、全てのＬＵＴデータを更新するには長時間の演算を要することとなる。
【０００９】
また、セル要素分のＬＵＴのアレイを用いる代わりに、１セルあたり２つの閾値を設定し、この２つの閾値による一次式から入力に対する出力の関係を定める方法がある。これにより、ＬＵＴのデータ量を大幅に減らすことが可能である。ただし、セル要素数分のＬＵＴアレイでは入力値毎に出力値を自由に設定することができるので、スクリーン処理と同時に階調補正も行うことができていたのに対し、上記の閾値を用いた方法では出力値は入力値に対する一次式による演算結果となってしまうため、完全には階調補正を担わせることができない。そのため、スクリーン処理の前段において階調補正を行っておく必要がある。結果として、この方法では簡易な構成とすることができるが、階調補正時には上述のような情報の欠落が避けられない。
【００１０】
本発明の課題は、簡易な構成で階調補正による情報欠落を防ぐことである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、画像処理装置において、
入力画像に、当該入力画像に施すべき階調補正の一部である第１の階調補正を施す階調補正部と、
前記第１の階調補正が施された処理画像に当該処理画像の階調段を不均等に分ける閾値を適用してスクリーン処理を施すとともに、このスクリーン処理において前記第１の階調補正を補完する第２の階調補正を行うスクリーン処理部と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像処理装置において、
前記第１の階調補正における入出力特性は、入力と出力の関係が略１：１であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像処理装置において、
前記第２の階調補正における入出力特性は、前記入力画像に施すべき階調補正の入出力特性と略一致していることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の画像処理装置において、
前記スクリーン処理における入出力特性が入力画像に施すべき階調補正の入出力特性と略一致するように前記スクリーン処理の入出力特性を変更する制御部を備え、
前記スクリーン処理部は、前記制御部により変更された入出力特性によりスクリーン処理を行うことによって前記第２の階調補正を実現することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像処理装置において、
前記スクリーン処理は閾値によりその入出力特性が定められ、
前記制御部は、前記閾値を変更することにより前記スクリーン処理の入出力特性を変更することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の画像処理装置において、
前記制御部は、前記第１の階調補正の入出力特性を、前記第２の階調補正後の出力画像の階調特性が目標階調特性に一致するように変換する入出力特性に変更し、
前記階調補正部は、前記制御部により変更された入出力特性により前記第１の階調補正を実現することを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、画像処理方法において、
入力画像に、当該入力画像に施すべき階調補正の一部である第１の階調補正を施す階調補正工程と、
前記第１の階調補正が施された処理画像に当該処理画像の階調段を不均等に分ける閾値を適用してスクリーン処理を施すとともに、このスクリーン処理において前記第１の階調補正を補完する第２の階調補正を行うスクリーン処理工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の画像処理方法において、
前記第１の階調補正における入出力特性は、入力と出力の関係が略１：１であることを特徴とする。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の画像処理方法において、
前記第２の階調補正における入出力特性は、前記入力画像に施すべき階調補正の入出力特性と略一致していることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、
階調補正及び階調補正後に行われるスクリーン処理における処理条件の更新方法において、
前記スクリーン処理における入出力特性と、入力画像に対して施すべき階調補正における入出力特性とが略一致するように前記スクリーン処理の入出力特性を変更する第１変更工程と、
前記階調補正の入出力特性を、前記変更された入出力特性によりスクリーン処理がなされた出力画像の階調特性が目標階調特性に一致するように変換する入出力特性に変更する第２変更工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の更新方法において、
前記第１変更工程は、
入力画像にスクリーン処理を行って得られた出力画像の階調特性を求める工程と、
前記出力画像の階調特性及び目標階調特性に基づいて前記入力画像に施すべき階調補正における入出力特性を求め、この入出力特性と一致するように前記スクリーン処理の入出力特性を変更する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００２２】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の更新方法において、
前記スクリーン処理では閾値によりその入出力特性が定められ、
前記第１変更工程では、前記閾値を変更することにより前記スクリーン処理における入出力特性を変更することを特徴とする。
【００２３】
請求項１３に記載の発明は、請求項１０〜１２の何れか一項に記載の更新方法において、
前記第２変更工程は、
前記入力画像に前記変更された入出力特性によりスクリーン処理がなされた出力画像の階調特性を求める工程と、
前記出力画像の階調特性が目標階調特性となるように前記階調補正における入出力特性を変更する工程と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１、７に記載の発明によれば、入力画像に施すべき階調補正を階調補正部とスクリーン処理部に分散して行わせることができる。階調補正部において行う階調補正の程度を減少させることにより、当該階調補正の入力と出力の関係を１：１に近づけることができる。入出力の関係が１：１に近いほど階調補正による入力画像の情報欠落は減少するので、入力画像が持つ情報量を保持した状態でスクリーン処理を施すことができ、出力画像における入力画像の再現性を向上させることができる。
【００２５】
請求項２、８に記載の発明によれば、入力と出力の関係が１：１のとき入力画像が持つ情報をそのまま出力画像に引き継がせることができるので、第１の階調補正による入出力特性を略１：１とすることにより、第１の階調補正による入力画像の情報欠落を最小限にすることができる。
【００２６】
請求項３、９に記載の発明によれば、本来入力画像に施すべき階調処理の多くを第２の階調補正により実現することができる。これにより、階調補正部において担う第１の階調補正の割合を低減させることができ、第１の階調補正の入力と出力の関係を１：１に近似させることが可能となる。
【００２７】
請求項４に記載の発明によれば、処理後の出力画像の階調特性が変動する場合であっても、その変動に応じた階調補正を行うことができるようにスクリーン処理の入出力特性を変更することができる。
【００２８】
請求項５に記載の発明によれば、スクリーン処理に用いる閾値を変更することにより第２の階調補正を実現することが可能となる。よって、入力画像の情報欠落を防止するために別途専用の回路を設ける必要がなく、簡易な構成で情報の欠落を抑えることができる。
【００２９】
請求項６に記載の発明によれば、第１の階調補正の入出力特性を、第２の階調補正を補完する入出力特性とすることができる。従って、第２の階調補正により担いきれない階調補正を第１の階調補正により補完することができ、全体として精度の高い階調補正を実現することが可能となる。
【００３０】
請求項１０、１１、１３に記載の発明によれば、入力画像に施すべき階調補正の一部をスクリーン処理において実現できるように、階調補正及びスクリーン処理の処理条件（入出力特性）を最適化することが可能となる。また、このような変更を定期的或いは任意に行って更新することにより、経時等による出力画像の階調特性の変動に対応することが可能となる。
【００３１】
請求項１２に記載の発明によれば、スクリーン処理に用いる閾値を変更するのみでスクリーン処理の入出力特性を変更することができる。よって、簡易な構成でスクリーン処理の処理条件を最適化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本実施形態では、スクリーン処理部において本来入力画像に施すべき階調補正と略同等の階調補正を担わせ、その前段の階調補正部においてスクリーン処理部の階調補正を補完する微細な階調補正を担わせる例を説明する。
【００３３】
まず、構成を説明する。
図１に、本実施形態における画像処理装置１の構成を示す。
画像処理装置１は、図１に示すように、コントローラ１１、階調補正部１２、スクリーン処理部１３、ＲＡＭ（Random Access Memory）１４から構成されている。
画像処理装置１はプリンタ装置２と接続されており、入力画像に対して階調補正部１２、スクリーン処理部１３によって画像処理を施した後、その処理画像をプリンタ装置２に出力するものである。また、画像処理装置１はプリンタ装置２における出力濃度を測定するためのセンサ３と接続されており、このセンサ３からその出力濃度の測定結果を受け取る。
【００３４】
以下、画像処理装置１における各構成部分の説明を行うが、画像処理装置１内では画像データは全て８ビットで入出力されるものとする。
【００３５】
コントローラ１１は、外部から処理対象の画像データが入力されると、ラスタライズ処理により画素毎の画像データＩＴを生成する。なお、本実施形態ではモノクロ出力する場合を例に説明するが、カラー色で印刷出力する場合にはその色材（例えば、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マジェンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の４色）毎に色変換する。
【００３６】
また、コントローラ１１は、センサ３から入力される出力濃度の測定結果に基づいて、階調補正に係る処理条件（階調補正カーブ、スクリーン処理で用いる閾値等）を更新する更新処理の実行を制御する。
【００３７】
ＲＡＭ１４は、階調補正部１２、スクリーン処理部１３において必要なパラメータやＬＵＴ等のデータを記憶しており、コントローラ１１からの読み出し要求に応じてこれらのデータを提供する。
【００３８】
階調補正部１２は、入力画像データITに対し、階調補正用のＬＵＴを用いて階調補正を行うものである。ＬＵＴにより得られた階調補正後の画像データはスクリーン処理部１３に出力される。階調補正用のＬＵＴは予め階調補正のためのテストパターン（テスト用の画像データ）を用いて求められた階調補正カーブに基づいて作成されるものである。階調補正カーブについての詳細は後述する。
【００３９】
スクリーン処理部１３は、階調補正部１２からの入力画像（階調補正された処理画像）に対し、多値スクリーン処理を施して中間調の再現を行うものである。
以下、多値スクリーン処理について説明する。
【００４０】
スクリーン処理部１３では、複数の要素で構成されたスクリーンセルがセット（設定）されている。このスクリーンセルは各要素（これをセル要素という。１セル要素は１画素に対応する。）のそれぞれに独立した２つの閾値TH1、TH2（TH1<TH2）が対応している。
【００４１】
例えば、図２に示すように、４つのセル要素（図２中、各セル要素をe（e＝０、１、２、３）で示している）で構成されたスクリーンセルの場合、図３に示すように１つのセル要素eについて２つの閾値TH1[e]、TH2[e]がそれぞれ４つづつ存在する。スクリーン処理部１３では、この各セル要素ｅが有する２つの閾値を用いてスクリーン処理を行うものである。
【００４２】
スクリーン処理時には、画素毎に画像データを入力し、図２のスクリーンセルにおいて当該入力画素に対応するセル要素eの特定を行う。具体的には、入力画素の画像全体における位置座標（i,j）から、スクリーンセルにおける画素の位置を示すsai、saj（図２参照）を下記式（１）、（２）により求め、その位置（sai、saj）に一致するセル要素eを求める。
sai=i/M・・・（１）
saj=j/N・・・（２）
上記式（１）、（２）において、
i、jは入力された画素の画像全体における位置座標であり、
Mはセル要素の主走査方向における要素数、Nは副走査方向における要素数である。
【００４３】
次いで、特定されたセル要素eに対応する２つの閾値TH1[e]、TH2[e]を求める。これは、下記式（３）、（４）に示すように、ＲＡＭ１４に格納されているルックアップテーブルtb1[M×N]、tb2[M×N]に前記特定されたセル要素ｅの値を入力することにより取り出すことができる。
TH1[e]=tb1[e]・・・（３）
TH2[e]=tb2[e]・・・（４）
【００４４】
ルックアップテーブルtb1[M×N]、tb2[M×N]は全てのセル要素eの閾値TH1[e]、TH2[e]を保持しており、TH1[e]<TH2[e]となるように作成されている。図２のスクリーンセルは４つの要素を持つので、tb1[4×1]、tb2[4×1]はそれぞれ４個の数字の並びになる。
【００４５】
そして、得られたTH1[e]、TH2[e]を用いて、次式（５）によりスクリーン処理後の画像データSCを算出する。
SC={(IT-TH1[e])×255/(TH2[e]-TH1[e])}・・・（５）
ただし、SC<0のときSC=0であり、SC>255のときSC=255とする。
図３は、この式（５）を図式化したものであり、入力値ITとその出力値SCとの入出力特性を示すものである。ITとSCの関係がセル要素eによって異なっているが、これはセル要素eによってTH1[e]、TH2[e]が異なるためである。
【００４６】
スクリーン処理部１３では、以上の処理が全画素について繰り返され、その全画素についての出力値SCがスクリーン処理後の処理データSCとしてプリンタ装置２に出力される。
【００４７】
プリンタ装置２では、画像処理装置１から入力された画像データに基づき印刷出力を行う。プリンタ装置２は、例えば感光ドラム、露光部、現像部、定着部等を備えており、印刷出力時には入力画像データに基づいてまず露光部により感光ドラム上に静電潜像を形成する。次いで、現像部により感応ドラム上にトナーを付着させ、これを印刷用紙上に転写させる。トナーが転写された印刷用紙は定着部により熱処理してトナーを定着させた後、出力する。
【００４８】
センサ３は、プリンタ装置２における出力濃度を測定するものである。センサ３は例えば光学式のセンサ等が用いられ、印刷用紙上に光を照射してその反射光の光量を検出し、これを所定の換算式を用いて濃度値に変換する。そして、この濃度値を出力濃度の測定結果として画像処理装置１のコントローラ１１に出力する。なお、出力濃度を測定できるのであれば、印刷用紙上のトナー濃度を検出するのではなく、画像形成過程において形成されたトナー画像（例えば、感光ドラムに形成されたトナー画像を中間ベルトに転写した後、印刷用紙に２次転写させるような場合にはこの中間ベルト上に形成されたトナー画像）のトナー濃度を検出してもよい。また、測定値を濃度値に変換する演算は画像処理装置１側で行う構成としてもよい。
【００４９】
次に、上記画像処理装置１の動作について説明する。
プリンタ装置２では、経時等によってその出力特性が変動する場合がある。画像処理装置１では、そのような変動に対応するため、定期的にプリンタ装置２における出力特性に応じて階調補正に係る処理条件を変更する更新処理が行われる。
以下、図４、５に示すフローチャートを参照して、画像処理装置１において実行される更新処理について説明する。
【００５０】
図４に示す更新処理では、まずコントローラ１１により図６に示すようなテストパターンがスクリーン処理部１３に入力され、スクリーン処理部１３においてスクリーン処理が行われる。このとき、コントローラ１１の制御により階調補正部１２における階調補正処理はバイパスして直接スクリーン処理部１３にテストパターンが入力される。また、スクリーン処理部１３では予めスクリーンセルに対してセットされている最適化前の閾値を用いてスクリーン処理が行われる。スクリーン処理された処理データはプリンタ装置２に出力され、プリンタ装置２において印刷出力が行われる（ステップＳ１）。
【００５１】
テストパターンは、図６に示すように、複数のパッチ状の画像を連続的に並べ、各パッチ画像における画素値を最小値０〜最大値２５５まで段階的に変化させて設定したものである。このテストパターンに基づく印刷出力が行われると、センサ３ではコントローラ１１からの制御に従って印刷出力されたテストパターンの出力濃度の測定が行われる。測定は、全てのパッチ画像について濃度が測定できるようにセンサ３による測定タイミングが制御される。測定結果はコントローラ１１に出力される。
【００５２】
コントローラ１１においてセンサ３からの測定結果が入力されると、コントローラ１１では当該測定結果に基づいて階調補正カーブが作成される（ステップＳ２）。ここで作成された階調補正カーブをTRC1とする。
階調補正カーブTRC1を作成するには、まず濃度測定結果から図７（ａ）に示すようなテストパターンの階調特性が求められる。これはテストパターンの各パッチ画像の画素値（入力値）を横軸、その各パッチ画像について測定された濃度値を縦軸としてプロットされたものである（各プロット間は補間している）。
【００５３】
階調特性が求められると、目標とする階調特性を示す目標階調カーブを元にその逆特性が求められる。この逆特性が階調補正カーブTRC1である。
目標階調カーブはどのような形状のものも設定することが可能であるが、入力と出力のビット数が同じという条件の下では傾き１の直線のとき、入力値と出力値の対応関係が全て１：１となって情報の欠落が無い。よって、本実施形態では目標階調カーブを図７（ａ）において点線で示す傾き１の直線として階調補正カーブTRC1を作成する。
【００５４】
図７（ａ）に示す目標階調カーブを元に階調特性の逆特性を求めると、図７（ｂ）に示す階調補正カーブTRC1が得られる。階調補正カーブTRC1は、横軸の入力値と縦軸の出力値との関係が階調特性カーブのそれを入れ替えた関係となっており、この階調補正カーブにより予め画像データの階調を補正しておくことにより、印刷出力された階調特性は目標階調カーブと一致することになる。
【００５５】
階調補正カーブTRC1が作成されると、コントローラ１１ではベジエ関数を用いてこの階調補正カーブTRC1の曲線近似が行われ、そのカーブ形状が整形される（ステップＳ３）。この整形後の階調補正カーブをSTRC1とする。整形は、後段の処理の効率化を図るためである。整形は、階調補正カーブTRC1上の４点〜１０点程度、略等間隔にサンプリングし、それらサンプリングされた各プロット或いはその付近を通過するような滑らかな曲線をベジエ関数により求める。なお、滑らかな曲線に整形することができるのであれば、スプライン関数等の他の関数を用いてもよい。また、階調補正カーブのカーブ形状（各カーブ部分の傾き）を概ね表すことができるのであれば、階調補正カーブをそのまま滑らかな曲線に整形するものに限らず、図７（ｃ）に示すように、入力、出力の最小値（０、０）と最大値（２５５、２５５）をカーブの端点としてもよい。
【００５６】
次いで、コントローラ１１では、整形後の階調補正カーブSTRC1を用いてスクリーン処理において用いられる閾値TH1[e]、TH2[e]の最適化が行われる（ステップＳ４）。
閾値TH1[e]、TH2[e]の最適化については、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５７】
図５に示すように、まず最適化を行う閾値THn[e]（n=1,2）が特定される（ステップＳ４１）。ここでは、図２に示すスクリーンセルにおいて、要素eの順番（ｅ＝０、１、２、３）でTH1、TH2の順に最適化を行うこととする。
閾値THn[e]が特定されると、入力値iが初期値i=0として階調補正カーブSTRC1[i]に入力され（ステップＳ４２）、入力値i=0に対するSTRC1[i]からの出力値Gが求められる（ステップＳ４３）。
【００５８】
次いで、THn[e]≦Gを満たすか否かが判別され（ステップＳ４４）、満たす場合（ステップＳ４４；Ｙ）には後述するステップＳ４７に移行し、満たさない場合（ステップＳ４４；Ｎ）にはiが最大値２５５であるか否かが判別される（ステップＳ４５）。i=255ではない場合（ステップＳ４５；Ｎ）、入力値ｉが＋１インクリメントされて（ステップＳ４６）、ステップＳ４３の処理に移行する。すなわち、階調補正カーブSTRC1[i]に０〜２５５まで順に入力値iが与えられ、その出力値Gが閾値THn[e]以上となるまでステップ４３〜４６の処理が繰り返される。
【００５９】
一方、i=255であり、０〜２５５の全ての入力値iが入力された場合（ステップＳ４５；Ｙ）、或いは出力値ＧがTHn[e]以上となった場合（ステップＳ４４；Ｎ）、そのときのiの値が最適化された閾値TRTHn[e]として設定される（ステップＳ４７）。次いで、全ての閾値THn[e]について最適化を行ったか否かが判別され（ステップＳ４８）、行っていない場合には（ステップＳ４８；Ｎ）、最適化の対象とする閾値THn[e]が変更され（ステップＳ４９）、ステップＳ４２の処理に移行し、上述の処理が繰り返される。
そして、全ての閾値THn[e]について最適化が終了すると（ステップＳ４８；Ｙ）、当該最適化後の閾値TRTHn[e]がスクリーン処理部１３においてセットされ（ステップＳ５０）、本処理を終了する。
【００６０】
例えば、最適化前の閾値THn[e]が表１に示すものであった場合、上述した最適化により表２に示す閾値TRTHn[e]に変更される。
【表１】
2007251528.tif 000003
【表２】
2007251528.tif 000004
【００６１】
表１に示す閾値THn[e]の場合、図８（ａ）に示すような入力値ITと出力値SCの関係となっており、表２に示す閾値TRTHn[e]の場合、図８（ｂ）に示すような入力値ITと出力値SCの関係となる。
つまり、最適化する前の閾値THn[e]により規定されていた、図８（ａ）に示すような入力値ITと出力値SCの関係が、最適化により閾値THn[e]が変更され、図８（ｂ）に示すような関係となる。
【００６２】
また、最適化前の閾値THn[e]によるスクリーン処理において１セルあたりの平均出力値をプロットすると、図９（ａ）に示すような結果となる。これに対し、最適化後の閾値TRHn[e]の場合は図９（ｂ）に示すような結果となる。最適化前はセル要素eが入力値の範囲に対して等間隔で割り当てられていたのに対し、最適化後はセル要素ｅの割り当て間隔が変わり、その入出力特性は整形後の階調補正カーブSTRC1における入出力特性と略一致している。これは、スクリーン処理の閾値THn[e]を変更することによりスクリーン処理とともに、本来施すべき階調補正（階調補正カーブSTRC1による階調変換を意味する）と略同様の階調補正が行われたことを意味している。
【００６３】
つまり、階調補正カーブSTRC1と略同等の階調補正をスクリーン処理において担うことが可能となるため、階調補正部１２において用いる階調変換カーブは目標階調カーブに近い傾き１又は１に近い直線状（入力と出力の関係が略１：１）とすることができ、情報の欠落を抑えることができる。
【００６４】
しかし、閾値THn[e]の最適化は、スクリーン処理において担う階調特性の補正を、階調補正カーブSTRC1による階調補正に近似させるものであり、カーブの細部部分まで再現することは難しい。よって、階調補正カーブSTRC1において補正する細部の階調特性については、階調補正部１２において補完するため、階調補正カーブTRC1の最適化が行われる。
【００６５】
閾値THn[e]の最適化が終了すると、図４に示すステップＳ５の処理に移行する。
ステップＳ５では、閾値THn[e]の最適化に応じて階調補正部１２で用いる階調補正カーブTRC1の最適化がコントローラ１１において行われる。最適化後の階調補正カーブをTRC2とする。
【００６６】
階調補正カーブTRC2の作成方法は、TRC1と同様である。つまり、階調補正部１２をバイパスしてスクリーン処理部１３においてテストパターンのスクリーン処理が行われた後、プリンタ装置２にて印刷出力が行われる。そして、その出力濃度の測定結果がセンサ３から得られると、コントローラ１１では階調特性が求められる。
【００６７】
その結果、図１０（ａ）に示すような階調特性が得られると、図１０（ｂ）に示すように目標階調カーブを元にその逆特性を求められ、これが階調補正カーブTRC2とされる。階調補正カーブTRC2は、図１０（ｂ）に示すように目標階調カーブにほぼ近い形状となっている。つまり、カーブ部分における傾きが全体に亘って１又は１に近いため、階調補正部１２における入力と出力の関係はほぼ１：１となり、階調補正による情報の欠落は最小限に抑えることが可能となる。
【００６８】
作成された階調補正カーブTRC2はコントローラ１１により階調補正部１２にセット（設定）されると（ステップＳ６）、本処理を終了する。
【００６９】
最適化された階調補正カーブTRC2により階調補正部１２において階調補正が行われた後、最適化された閾値TRTHn[e]を用いてスクリーン処理部１３においてスクリーン処理が行われた場合、その出力画像の階調特性は図１１に示すようなものとなり、目標階調カーブに略一致の階調特性となる。
【００７０】
以上のように、本実施形態によれば、入力画像に対して施すべき階調補正を２段階に分割して一方をスクリーン処理部１３で担い、そのスクリーン処理部１３で補正しきれなかった細部の階調補正をその前段の階調補正部１２で担う。
【００７１】
入出力のビット数が同じであるという条件下では、階調補正カーブが傾き１の直線（入力と出力の関係が１：１）でない限り、階調補正によって情報欠落が生じることとなるが、本実施形態によれば、スクリーン処理の閾値THn[e]を最適化してスクリーン処理後の処理画像の階調段を不均等に分ける閾値TRHn[e]とし、スクリーン処理における入出力特性を本来施すべき階調補正の入出力特性に近似させるので、スクリーン処理と同時に階調補正を行うことが可能となる。これにより、前段の階調補正部１２では微々たる補正で足りるため、その階調補正カーブは傾き１の直線又はそれに近い形状とすることができる。よって、階調補正部１２での階調補正による入力画像が持つ情報の欠落を抑えてスクリーン処理を施すこととなり、出力画像における入力画像の再現性が向上する。
【００７２】
また、閾値THn[e]の変更のみで様々な階調補正に対応できるので、それ専用の回路構築が不要である。よって、簡易な構成で情報の欠落を抑えることができ、コスト増大を防止することができる。
【００７３】
また、上記方法によれば、スクリーン処理の閾値THn[e]の最適化は頻繁に更新する必要がなく、階調補正カーブTRC1を更新するのみで足りる。出力画像の階調特性はプリンタ装置２の出力特性に依るところが大きく、プリンタ装置２の出力特性自体は経時によって大きく変動することは少ない。よって、大まかな階調補正を行うための閾値THn[e]の最適化については頻繁に行っても閾値THn[e]の変更量は小さいことが予想される。つまり、一度閾値THn[e]の最適化を行っておけば後はプリンタ装置２における小さな変動に対応するために階調補正カーブTRC1のみ定期的に最適化すれば足りることとなる。この場合、テストパターンの印刷出力は、階調補正カーブTRC1の最適化のための１回で済むので、印刷出力に係るコストを低減させることができる。
【００７４】
プリンタ装置２の構成上、その出力特性が極めて不安定であり、出力画像の階調特性の変動が極めて大きい場合には、閾値THn[e]の最適化の頻度を上げる必要があるが、この場合でもやはり閾値THn[e]の最適化の頻度は階調補正カーブTRC1の最適化の頻度より少ないもので足りると考えられる。
【００７５】
また、出力画像の階調特性は使用するスクリーンセルの形状や線数に依存するところが大きい。よって、複数種類のスクリーンセルが使用可能な場合には、それらスクリーンセル毎に閾値THn[e]、階調補正カーブTRC1の最適化を行って、その最適化後の閾値TRTHn[e]、階調補正カーブTRC2のデータをＲＡＭ１４に記憶しておき、必要な時に読み出してスクリーン処理部１３において使用する構成とすればよい。
【００７６】
また、上述した実施形態では、８ビット入力８ビット出力と、入力と出力のビット数が同一であったため、階調補正部１２における階調補正により情報の欠落が生じないよう、つまり階調補正時の入力と出力の関係が略１：１で対応するようにその目標階調カーブを傾き１又は１に近い直線状としたが、入出力ビット数が異なる場合には階調補正時の入出力の関係が略１：１となるように目標階調カーブを決定する必要がある。例えば、入力ビット数Ibが出力ビット数Obより小さい場合には目標階調カーブの傾きは１〜Ob/Ibの範囲内で決定すればよい。この範囲内であれば情報の欠落が生じない。
【００７７】
なお、上述した最適化の方法では、スクリーン処理の閾値THn[e]及び階調補正カーブTRC1の最適化のためにテストパターンの印刷出力を２回行わなければならない。しかし、１回の印刷出力で閾値THn[e]と階調補正カーブTRC1の最適化を一度に行うことも可能である。以下、その手順について図１２に示すフローチャートを参照して説明する。
【００７８】
図１２に示すように、まず最適化前の閾値THn[e]を用いてスクリーン処理部１３にてテストパターンのスクリーン処理が行われる（ステップＳ１０１）。このとき、階調補正部１２における処理をバイパスすることは前述の最適化方法と同様である。スクリーン処理後の処理データはプリンタ装置２に出力され、プリンタ装置２において印刷出力される。
【００７９】
印刷出力後、センサ３により濃度測定が行われ、その測定結果がコントローラ１１に入力されると、コントローラ１１ではその測定結果に基づいて階調補正カーブTRC1が作成される（ステップＳ１０２）。
【００８０】
次いで、作成した階調補正カーブTRC1が階調補正部１２にセットされ、最小値０〜最大値Ｍａｘ（ここでは、２５５とする）までの入力値を用いて、この階調補正カーブTRC1を用いた階調補正が行われた後、最適化前の閾値THn[e]を用いてスクリーン処理部１３においてスクリーン処理が施された出力値が得られる。この入力値０〜２５５に対する出力値の入出力特性を特性Ａとする（ステップＳ１０３）。
【００８１】
次いで、コントローラ１１において、階調補正カーブTRC1をベジエ関数で整形することにより階調補正カーブSTRC1が作成され（ステップＳ１０４）、この階調補正カーブSTRC1を用いてスクリーン処理の閾値THn[e]の最適化が行われる（ステップＳ１０５）。閾値THn[e]の最適化については、図４を参照して説明した通りであるのでここでは説明を省略する。
【００８２】
閾値THn[e]の最適化を終了すると、０〜２５５の入力値に対し、スクリーン処理部１３においてこの最適化後の閾値TRTHn[e]を用いたスクリーン処理を行ってその出力値を得る。この入力値０〜２５５に対する出力値の入出力特性を特性Ｂとする（ステップＳ１０６）。
【００８３】
次いで、コントローラ１１において、特性Ａと特性Ｂとを用いて階調補正カーブTRC2が作成される（ステップＳ１０７）。
図１３を参照して、階調補正カーブTRC2の作成方法について説明する。
階調補正カーブTRC1による階調補正と最適化前の閾値THn[e]を用いたスクリーン処理を経る場合の入力値をITA（ITA＝０〜２５５）、出力値をSCAとする。このITAとSCAの関係が特性Aである。また、最適化後の閾値TRTHn[e]を用いたスクリーン処理のみを経る場合の入力値ITB（ITB＝０〜２５５）、出力値をSCBとする。ITBとSCBの関係は特性Ｂである。
【００８４】
そして、特性Ａと特性Ｂとが比較照合され、SCA=SCB或いはSCA≒SCBとなるITA、ITBが特定されると、この特定されたITAを入力、ITBを出力とするＬＵＴが作成される。これが階調補正テーブルTRC2である。すなわち、このＬＵＴを用いることにより、入力値ITAが、最適化後の閾値TRTHn[e]を用いた時の出力値SCBが得られるときの入力値ITBに変換されるよう階調補正部１２にて階調補正が行われることとなる。
【００８５】
図１４に、作成された階調補正カーブTRC2の例を示す。階調補正カーブTRC2は傾き１に近い直線状の形状となっているが、この方法で作成した階調補正カーブTRC2による階調補正ではまだ情報の欠落が生じることが考えられる。なぜなら階調補正カーブTRC2を求める際に参照した特性Aは情報欠落の元になっている階調補正カーブTRC1の出力を含むものだからである。そして情報の欠落は階調補正カーブTRC2の滑らかさの欠如という形で現れている。階調補正カーブTRC2のカーブ形状は概ね傾き1ではあるが、ギザギザしているため、傾きを局所的に見れば1から外れているのであり、そのような階調補正カーブを使用すれば情報欠落を引き起こすことになる。そのため、次のステップでは階調補正カーブTRC2を移動平均処理により滑らかなカーブ形状に整形する。こうすることにより局所的にも傾きを1に近づけることが出来るので結果的に情報の欠落を改善できるのである。
【００８６】
作成した階調補正カーブTRC2のLUTは上述の移動平均処理を施された後、階調補正部12にセットされ（ステップＳ１０８）、本処理が終了する。
【００８７】
この方法によれば、閾値THn[e]の最適化と階調補正カーブTRC1の最適化の両方を行うためのテストパターンの印刷出力が1回で足るため、機械調整にかかる時間やコストを節約することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本実施形態における画像処理装置を示す図である。
【図２】図１のスクリーン処理部で用いるスクリーンセル例を示す図である。
【図３】図２のスクリーンセルを用いたスクリーン処理における入力と出力の関係を示す図である。
【図４】画像処理装置において実行されるスクリーン処理の閾値及び階調補正カーブの更新処理を説明するフローチャートである。
【図５】スクリーン処理で用いる閾値の最適化処理を説明するフローチャートである。
【図６】スクリーン処理の閾値及び階調補正カーブの最適化のためのテストパターン例を示す図である。
【図７】（ａ）はテストパターンの出力画像における階調特性と目標階調特性を示す図である。（ｂ）は階調補正カーブと目標階調特性を示す図である。（ｃ）は整形後の階調補正カーブを示す図である。
【図８】（ａ）は最適化前の閾値を用いたスクリーン処理における入力と出力の関係を示す図である。（ｂ）は最適化後の閾値を用いたスクリーン処理における入力と出力の関係を示す図である。
【図９】（ａ）はスクリーン処理における１セル要素あたりの平均出力値を示す図であり、最適化前の閾値を用いたスクリーン処理の場合を示す図である。（ｂ）はスクリーン処理における１セル要素あたりの平均出力値を示す図であり、最適化後の閾値を用いたスクリーン処理の場合を示す図である。
【図１０】（ａ）は最適化された閾値を用いたスクリーン処理後の階調特性と目標階調特性を示す図である。（ｂ）は最適化された階調補正カーブと目標階調特性を示す図である。
【図１１】最適化された階調補正カーブを用いた階調補正及び最適化された閾値を用いたスクリーン処理が行われた後の出力画像の階調特性を示す図である。
【図１２】スクリーン処理の閾値及び階調補正カーブの最適化方法について他の実施形態を説明するフローチャートである。
【図１３】他の実施形態における最適化方法の概念を説明する図である。
【図１４】他の実施形態によって最適化された階調補正カーブを示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１    画像処理装置
１１    コントローラ
１２    階調補正部
１３    スクリーン処理部
１４    ＲＡＭ
２    プリンタ装置
３    センサ
【図１】
2007251528.tif 000005
【図２】
2007251528.tif 000006
【図３】
2007251528.tif 000007
【図４】
2007251528.tif 000008
【図５】
2007251528.tif 000009
【図６】
2007251528.tif 000010
【図７】
2007251528.tif 000011
【図８】
2007251528.tif 000012
【図９】
2007251528.tif 000013
【図１０】
2007251528.tif 000014
【図１１】
2007251528.tif 000015
【図１２】
2007251528.tif 000016
【図１３】
2007251528.tif 000017
【図１４】
2007251528.tif 000018