(57)【要約】【課題】ロバスト性に着目したディザマトリックスの最適化技術を提供する。【解決手段】本発明は、入力画像データに応じて、印刷媒体上に形成されるべき印刷画像の各印刷画素へのドットの形成状態を決定するための複数の閾値を各要素に格納するディザマトリックスを生成する方法を提供する。この方法は、複数の閾値のうちの評価の対象となる着目閾値の格納要素の候補毎に想定されるドットの形成状態に基づいて、観測距離と印刷解像度の少なくとも一方の相違を想定した複数の目標状態との相関を表す評価値であるマトリックス評価値を格納要素の候補毎に決定し、このようにして決定されたマトリックス評価値に基づいて候補の中から着目閾値の格納要素を決定する。【選択図】図６
2007208786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像データに応じて、印刷媒体上に形成されるべき印刷画像の各印刷画素へのドットの形成状態を決定するための複数の閾値を各要素に格納するディザマトリックスを生成するための方法であって、
前記複数の閾値のうちの評価の対象となる着目閾値の格納要素の候補毎に想定されるドットの形成状態に基づいて、観測距離と印刷解像度の少なくとも一方の相違を想定した複数の目標状態との相関を表す評価値であるマトリックス評価値を、前記候補毎に決定する評価値決定工程と、
前記決定されたマトリックス評価値に基づいて、前記候補の中から前記着目閾値の格納要素を決定する格納要素決定工程と、
前記複数の閾値の少なくとも一部について、前記着目閾値を変更しつつ前記評価値決定工程と前記格納要素決定工程の各工程を繰り返す繰り返し工程と、
を備えることを特徴とする、ディザマトリックス生成方法。
【請求項２】
請求項１記載のディザマトリックス生成方法であって、
前記マトリックス評価値は、フーリエ変換処理を含む計算処理によって算出される粒状性評価値であって、視覚の空間周波数特性に基づいて決定されたＶＴＦ関数と、前記フーリエ変換処理によって予め算出された定数との畳み込み積分によって算出される、ディザマトリックス生成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のディザマトリックス生成方法であって、さらに、
前記ディザマトリックスの各要素に格納されるべき複数の閾値の中から、格納されるべき要素が未決定の閾値であって、かつ、ドットの形成が最もオンとなりやすい閾値を着目閾値として決定する着目閾値決定工程を備え、
前記繰り返し工程は、前記複数の閾値の少なくとも一部について、前記着目閾値決定工程と前記評価値決定工程と前記格納要素決定工程の各工程を繰り返す工程を含む、ディザマトリックス生成方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のディザマトリックス生成方法であって、さらに、
入力諧調値に応じて画素毎のドットの形成の有無を決定するための複数の閾値を各要素に格納する初期状態としてのディザマトリックスを準備する準備工程と、
前記要素に格納された複数の閾値の一部を、他の要素に格納された閾値と入れ替える格納要素入替工程と、
を備え、
前記評価値決定工程は、前記閾値の入れ替えが決定されたと仮定したときに想定されるドット形成状態についての前記マトリックス評価値を決定する工程を含み、
前記繰り返し工程は、前記複数の閾値の少なくとも一部について、前記格納要素入替工程と前記評価値決定工程と前記格納要素決定工程の各工程を繰り返す工程を含む、ディザマトリックス生成方法。
【請求項５】
請求項１、３、４のいずれかに記載のディザマトリックス生成方法であって、
前記評価値決定工程は、
前記観測距離と前記印刷解像度の少なくとも一方の相違を想定した複数のローパスフィルタを用いたローパスフィルタ処理を含む計算処理を実行して複数のＲＭＳ粒状度を算出する工程と、
前記算出された複数のＲＭＳ粒状度に基づいて、前記マトリックス評価値を決定する工程と、
を含む、ディザマトリックス生成方法。
【請求項６】
請求項５記載のディザマトリックス生成方法であって、
前記複数のローパスフィルタは、前記観測距離と前記印刷解像度の少なくとも一方の相違を想定して、周波数領域において定義された複数の特性を逆フーリエ変換する工程を含む方法によって構成されている、ディザマトリックス生成方法。
【請求項７】
入力画像データに応じて、印刷媒体上に形成されるべき印刷画像の各印刷画素へのドットの形成状態を決定するための複数の閾値を各要素に格納するディザマトリックスであって、
前記ディザマトリックスは、１００ｍｍ〜６００ｍｍの間における観測距離の変動に対して、前記印刷画像の粒状性の評価値を表す粒状性指数が複数のボトムを有するように構成されていることを特徴とする、ディザマトリックス。
【請求項８】
入力画像データに応じて、印刷媒体上に形成されるべき印刷画像の各印刷画素へのドットの形成状態を決定するための複数の閾値を各要素に格納するディザマトリックスであって、
前記ディザマトリックスは、３００ｍｍ〜４００ｍｍの間における観測距離の変動に対して、前記印刷画像の粒状性の評価値を表す粒状性指数が平坦なボトムを有するように構成されていることを特徴とする、ディザマトリックス。
【請求項９】
印刷媒体上に印刷を行う印刷装置であって、
入力画像データに応じて、印刷媒体上に形成されるべき印刷画像の各印刷画素へのドットの形成状態を決定するとともに、前記決定されたドットの形成状態を表すドットデータを生成するドットデータ生成部と、
前記ドットデータに応じて、前記各印刷画素にドットを形成して印刷画像を生成する印刷画像生成部と、
を備え、
前記ドットデータ生成部は、請求項１ないし６のいずれかに記載の方法で生成されたディザマトリックスと、請求項７または８に記載のディザマトリックスと、のうちのいずれか１つを使用して前記各印刷画素へのドットの形成状態を決定するように構成されていることを特徴とする、印刷装置。
【請求項１０】
印刷媒体上に印刷を行う印刷方法であって、
入力画像データに応じて、印刷媒体上に形成されるべき印刷画像の各印刷画素へのドットの形成状態を決定するとともに、前記決定されたドットの形成状態を表すドットデータを生成するドットデータ生成工程と、
前記ドットデータに応じて、前記各印刷画素にドットを形成して印刷画像を生成する印刷画像生成工程と、
を備え、
前記ドットデータ生成工程は、請求項１ないし６のいずれかに記載の方法で生成されたディザマトリックスと、請求項７または８に記載のディザマトリックスと、のうちのいずれか１つを使用して前記各印刷画素へのドットの形成状態を決定する工程を含むことを特徴とする、印刷方法。
【請求項１１】
印刷媒体上に印刷画像を形成する印刷物の生成方法であって、
入力画像データに応じて、印刷媒体上に形成されるべき印刷画像の各印刷画素へのドットの形成状態を決定するとともに、前記決定されたドットの形成状態を表すドットデータを生成するドットデータ生成工程と、
前記ドットデータに応じて、前記各印刷画素にドットを形成して印刷物を生成する印刷物生成工程と、
を備え、
前記ドットデータ生成工程は、請求項１ないし６のいずれかに記載の方法で生成されたディザマトリックスと、請求項７または８に記載のディザマトリックスと、のうちのいずれか１つを使用して前記各印刷画素へのドットの形成状態を決定する工程を含むことを特徴とする、印刷物の生成方法。
【請求項１２】
入力画像データに応じて、印刷媒体上に形成されるべき印刷画像の各印刷画素へのドットの形成状態を決定するための複数の閾値を各要素に格納するディザマトリックスを生成するための装置であって、
前記複数の閾値のうちの評価の対象となる着目閾値の格納要素の候補毎に想定されるドットの形成状態に基づいて、観測距離と印刷解像度の少なくとも一方の相違を想定した複数の目標状態との相関を表す評価値であるマトリックス評価値を、前記候補毎に決定する評価値決定部と、
前記決定されたマトリックス評価値に基づいて、前記候補の中から前記着目閾値の格納要素を決定する格納要素決定部と、
を備えることを特徴とする、ディザマトリックス生成装置。
【請求項１３】
入力画像データに応じて、印刷媒体上に形成されるべき印刷画像の各印刷画素へのドットの形成状態を決定するための複数の閾値を各要素に格納するディザマトリックスを生成するためのコンピュータプログラムであって、
前記複数の閾値のうちの評価の対象となる着目閾値の格納要素の候補毎に想定されるドットの形成状態に基づいて、観測距離と印刷解像度の少なくとも一方の相違を想定した複数の目標状態との相関を表す評価値であるマトリックス評価値を、前記候補毎に決定する評価値決定機能と、
前記決定されたマトリックス評価値に基づいて、前記候補の中から前記着目閾値の格納要素を決定する格納要素決定機能と、
前記複数の閾値の少なくとも一部について、前記着目閾値を変更しつつ前記評価値決定処理と前記格納要素決定処理の各処理を繰り返す繰り返し機能と、
を前記コンピュータに実現させるプログラムを備えることを特徴とする、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、印刷媒体上にドットを形成して画像を印刷する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータで作成した画像や、デジタルカメラで撮影した画像などの出力装置として、印刷媒体上にドットを形成して画像を印刷する印刷装置が広く使用されている。かかる印刷装置は、入力階調値に対して形成可能なドットの階調値が少ないためハーフトーン処理によって階調表現が行われる。ハーフトーン処理の１つとして、ディザマトリックスを用いた組織的ディザ法が広く用いられている。組織的ディザ法は、ディザマトリックスの内容如何で画質に大きな影響を与えるため、たとえば特許文献１に開示されるように人間の視覚を考慮した評価関数を用いてシミュレーテッドアニーリングや遺伝的アルゴリズムといった解析手法によってディザマトリックスの最適化が提案されてきた。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１７７３５１号公報
【特許文献２】特開平７−８１１９０号公報
【特許文献３】特開平１０−３２９３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来は、ディザマトリックスの最適化は、予め想定されたある一点の観測環境や印刷解像度を想定して行われていたため、想定された観測環境や印刷解像度と異なる場合には、ディザマトリックスの最適性が著しく低下していた。
【０００５】
この発明は、従来の技術における上述した課題を解決するためになされたものであり、ロバスト性に着目したディザマトリックスの最適化技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、入力画像データに応じて、印刷媒体上に形成されるべき印刷画像の各印刷画素へのドットの形成状態を決定するための複数の閾値を各要素に格納するディザマトリックスを生成するための方法を提供する。
本方法は、前記複数の閾値のうちの評価の対象となる着目閾値の格納要素の候補毎に想定されるドットの形成状態に基づいて、観測距離と印刷解像度の少なくとも一方の相違を想定した複数の目標状態との相関を表す評価値であるマトリックス評価値を、前記候補毎に決定する評価値決定工程と、
前記決定されたマトリックス評価値に基づいて、前記候補の中から前記着目閾値の格納要素を決定する格納要素決定工程と、
前記複数の閾値の少なくとも一部について、前記着目閾値を変更しつつ前記評価値決定工程と前記格納要素決定工程の各工程を繰り返す繰り返し工程と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明のディザマトリックスの生成方法では、観測距離と印刷解像度の少なくとも一方の相違を想定した複数の目標状態との相関を表す評価値に基づいて閾値の格納要素が決定されるので、観測距離や印刷解像度の変動に対して高いロバスト性を有するディザマトリックスを生成することができる。ここで、「目標状態との相関」は、たとえば粒状性指数やＲＭＳ粒状度を用いた評価関数では、粒状性指数やＲＭＳ粒状度が小さいことを意味する。
【０００８】
なお、本発明のディザマトリックスは、たとえば特開２００５−２３６７６８号公報や特開２００５−２６９５２７号公報に開示されているようなドットの形成状態を特定するための中間データ（個数データ）を使用するような技術においては、ディザマトリックスを用いて生成された変換テーブル（あるいは対応関係テーブル）をも含む広い概念を有する。このような変換テーブルは、本発明の生成方法で生成されたディザマトリックスから直接生成されるだけでなく、調整や改良が行われる場合もあるが、このような場合も本発明の生成方法で生成されたディザマトリックスの使用に該当する。
【０００９】
また、繰り返し工程は、必ずしも複数の閾値の全てについて行うことが必須ではなく、たとえばハイライト領域の一部についてのみ行うようにすることも可能である。本願発明は、複数の閾値の少なくとも一部について行えば発明の目的を達成することができるからである。
【００１０】
上記ディザマトリックス生成方法において、前記マトリックス評価値は、フーリエ変換処理を含む計算処理によって算出される粒状性評価値であって、視覚の空間周波数特性に基づいて決定された視覚伝達関数と、前記フーリエ変換処理によって予め算出された定数との畳み込み積分によって算出されるようにしても良い。
【００１１】
上記ディザマトリックス生成方法において、さらに、
前記ディザマトリックスの各要素に格納されるべき複数の閾値の中から、格納されるべき要素が未決定の閾値であって、かつ、ドットの形成が最もオンとなりやすい閾値を着目閾値として決定する着目閾値決定工程を備え、
前記繰り返し工程は、前記複数の閾値の少なくとも一部について、前記着目閾値決定工程と前記評価値決定工程と前記格納要素決定工程の各工程を繰り返す工程を含むようにしても良いし、
あるいは、
上記ディザマトリックス生成方法において、さらに、
入力諧調値に応じて画素毎のドットの形成の有無を決定するための複数の閾値を各要素に格納する初期状態としてのディザマトリックスを準備する準備工程と、
前記要素に格納された複数の閾値の一部を、他の要素に格納された閾値と入れ替える格納要素入替工程と、
を備え、
前記評価値決定工程は、前記閾値の入れ替えが決定されたと仮定したときに想定されるドット形成状態についてのマトリックス評価値を決定する工程を含み、
前記繰り返し工程は、前記複数の閾値の少なくとも一部について、前記格納要素入替工程と前記評価値決定工程と前記格納要素決定工程の各工程を繰り返す工程を含むようにしても良い。なお、特許請求の範囲における「格納要素の候補毎」と「着目閾値」とは、本形態では、「入れ替えられた複数の格納要素の候補毎」と「入れ替えられた複数の閾値」と、にそれぞれ対応する。
【００１２】
上記ディザマトリックス生成方法において、前記評価値決定工程は、
前記観測距離と前記印刷解像度の少なくとも一方の相違を想定した複数のローパスフィルタを用いたローパスフィルタ処理を含む計算処理を実行して複数のＲＭＳ粒状度を算出する工程と、
前記算出された複数のＲＭＳ粒状度に基づいて、前記マトリックス評価値を決定する工程と、
を含むようにしても良い。
【００１３】
このように、人間の視覚特性を考慮した最適化は、視覚の空間周波数特性ＶＴＦを直接的に使用しなくてもローパスフィルタを用いて行うこともできる。加えて、ローパスフィルタを用いた処理は、周波数領域と空間領域との間の変換処理を必要としないので、計算処理の負担を軽減させることもできる。
【００１４】
上記ディザマトリックス生成方法において、前記複数のローパスフィルタは、前記観測距離と前記印刷解像度の少なくとも一方の相違を想定して、周波数領域において定義された複数の特性を逆フーリエ変換する工程を含む方法によって構成されるようにしても良い。
【００１５】
こうすれば、人間の視覚の空間周波数特性ＶＴＦにより近い周波数特性をローパスフィルタで表現することができる。
【００１６】
このようにして生成されたディザマトリックスは、たとえば外部から観察可能な以下のような客観的特徴が観察されれば、本願発明が確実に実装されて本願発明本来の効果を奏することができることが確認できる。すなわち、逆に他の生成方法によっても以下のような特性を有するように構成されたディザマトリックスは、本願発明本来の効果を奏することができる。すなわち、
入力画像データに応じて、印刷媒体上に形成されるべき印刷画像の各印刷画素へのドットの形成状態を決定するための複数の閾値を各要素に格納するディザマトリックスであって、
１００ｍｍ〜６００ｍｍの間における観測距離の変動に対して、前記印刷画像の粒状性の評価値を表す粒状性指数が複数のボトムを有するように構成されていることを特徴とするディザマトリックス、
あるいは、
入力画像データに応じて、印刷媒体上に形成されるべき印刷画像の各印刷画素へのドットの形成状態を決定するための複数の閾値を各要素に格納するディザマトリックスであって、
３００ｍｍ〜４００ｍｍの間における観測距離の変動に対して、前記印刷画像の粒状性の評価値を表す粒状性指数が平坦なボトムを有するように構成されていることを特徴とする、ディザマトリックスである。
【００１７】
平坦なボトムとは、粒状性指数曲線Ｍ０１（図６（ａ））に見られるように、観測距離や印刷解像度に対する最適化において、上述の所定の範囲において単一の観測距離や印刷解像度を評定としたのでは構成できない程度に平坦なボトムを意味する。一方、粒状性指数曲線Ｍ１１（図６（ｂ））に見られるような複数のボトムは、観測距離や印刷解像度に対する最適化において、単一の観測距離や印刷解像度を評定としたのでは出現することがあり得ないものである。なお、特許請求の範囲における「粒状性指数」は、図４に記載された計算式によって算出される値を意味する。
【００１８】
なお、本発明は、ディザマトリックス、ディザマトリックス生成装置、ディザマトリックスを用いた印刷装置や印刷方法、印刷物の生成方法といった種々の形態、あるいは、これらの方法または装置の機能をコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の種々の形態で実現することができる。
【００１９】
また印刷装置や印刷方法、印刷物の生成方法におけるディザマトリックスの使用は、ディザマトリックスに設定されている閾値と画像データの階調値とを画素毎に比較することによって、画素毎にドット形成の有無を判断しているが、たとえば閾値と階調値の和を固定値と比較してドット形成の有無を判断するようにしても良い。さらに、閾値を直接使用することなく閾値に基づいて予め生成されたデータと、階調値とに応じてドット形成の有無を判断するようにしても良い。本発明のディザ法は、一般に、各画素の階調値と、ディザマトリックスの対応する画素位置に設定された閾値とに応じてドットの形成の有無を直接的にあるいは間接的に判断（たとえば前述の特開２００５−２３６７６８号公報等）するものであれば良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下では、本発明の作用・効果をより明確に説明するために、本発明の実施の形態を、次のような順序に従って説明する。
Ａ．本発明の実施例におけるディザマトリックスの最適化：
Ｂ．本発明の各実施例におけるディザマトリックスの生成方法：
Ｂ−１．本発明の第１実施例における最適化（粒状性指数）：
Ｂ−２．本発明の第２実施例における最適化（ＲＭＳ粒状度）：
Ｃ．変形例：
【００２１】
Ａ．本発明の実施例におけるディザマトリックスの最適化：
図１は、ディザマトリックスの一部を概念的に例示した説明図である。図示したマトリックスには、横方向（主走査方向）に１２８要素、縦方向（副走査方向）に６４要素、合計８１９２個の要素に、階調値１〜２５５の範囲から万遍なく選択された閾値が格納されている。なお、ディザマトリックスの大きさは、図１に例示したような大きさに限られるものではなく、縦と横の要素数が同じマトリックスも含めて種々の大きさとすることができる。
【００２２】
図２は、ディザマトリックスを使用したドット形成の有無の考え方を示す説明図である。図示の都合上、一部の要素についてのみ示されている。ドット形成の有無の決定では、図２に示す通り、画像データの階調値と、ディザマトリックス中で対応する位置に記憶されている閾値とが比較される。画像データの階調値の方がディザテーブルに格納された閾値よりも大きい場合にはドットが形成され、画像データの階調値の方が小さい場合にはドットが形成されない。図２中でハッチングを付した画素が、ドットが形成される画素を意味している。このように、ディザマトリックスを用いれば、画像データの階調値とディザマトリックスに設定されている閾値とを比較するという単純な処理で、画素毎のドットの形成有無を判断することができるので、階調数変換処理を迅速に実施することが可能となる。さらに、画像データの階調値が決まると、各画素にドットが形成されるか否かは、もっぱらディザマトリックスに設定される閾値によって決まることからも明らかなように、組織的ディザ法では、ディザマトリックスに設定する閾値の格納位置によって、ドットの発生状況を積極的に制御することが可能である。
【００２３】
このように、組織的ディザ法は、ディザマトリックスに設定する閾値の格納位置によって、ドットの発生状況を積極的に制御することが可能なので、閾値の格納位置の設定を調整することによってドットの分散性その他の画質を制御することができるという特徴を有している。このことは、ディザマトリクスの最適化処理によってハーフトーン処理を多様な目標状態に対して最適化することが可能であることを意味している。
【００２４】
図３は、ディザマトリクスの調整の簡単な例として、ブルーノイズ特性を有するブルーノイズディザマトリクスの各画素に設定されている閾値の空間周波数特性を概念的に例示した説明図である。ブルーノイズマトリックスの空間周波数特性は、１周期の長さが２画素以下の高い周波数領域に最も大きな周波数成分を有する特性となっている。このような空間周波数特性は、人間の視覚特性を考慮して設定されたものである。すなわち、ブルーノイズディザマトリクス、高周波領域において感度が低いという人間の視覚特性を考慮して、高周波領域に最も大きな周波数成分が発生するように閾値の格納位置が調整されたディザマトリックスである。
【００２５】
図４（ａ）は、観測距離を３００ｍｍとする観測状態を想定した場合における人間が有する視覚の空間周波数に対する感度特性である視覚の空間周波数特性ＶＴＦ（Visual Transfer Function）を概念的に示した説明図である。視覚の空間周波数特性ＶＴＦを利用すれば、人間の視覚感度を視覚の空間周波数特性ＶＴＦという伝達関数としてモデル化することによって、ハーフトーン処理後のドットの人間の視覚に訴える粒状感を定量化することが可能となる。このようにして定量化された値は、粒状性指数と呼ばれる。なお、視覚の空間周波数特性ＶＴＦは、本明細書では、ＶＴＦ関数とも呼ばれる。
【００２６】
図４（ｂ）は、視覚の空間周波数特性ＶＴＦを表す代表的な実験式を示している。視覚の空間周波数特性ＶＴＦは、角度の空間周波数ｆの関数として定義される。一方、角度の空間周波数ｆは、観測距離Ｌと印刷画像面における空間周波数ｕの関数として表現可能である。
【００２７】
このような人間の視覚に訴える粒状感の定量化は、人間の視覚系に対するディザマトリクスのきめ細かな最適化を可能とするものである。具体的には、ディザマトリックスに各入力階調値を入力した際に想定されるドットパターンに対してフーリエ変換を行ってパワースペクトルＦＳを求めるとともに、視覚の空間周波数特性ＶＴＦを乗じるフィルタ処理を行った後に全入力階調値で積分（図４（ｃ））することによって得ることができる粒状性指数をディザマトリクスの評価値として利用することができる。図４（ｃ）中の係数Ｋは、得られた値を人間の感覚と合わせるための係数である。この例では、ディザマトリクスの評価値が小さくなるように閾値の格納位置を調整すれば最適化が図れることになる。
【００２８】
このように、従来は、画像の評価方法については、ディザマトリックスの最適化問題その他のハーフトーン処理の最適化問題においては、ある特定の観測状態を想定して評価が行われてきたため、観測状態の変動は考慮されていなかった。一方、観測状態は、観測主体であるユーザによって変動することが通例である。このため、予め想定された観測距離や印刷解像度と異なる環境においては、認識される画質が過度に劣化するという問題を生じさせていた。
【００２９】
本発明の実施例では、観測距離や印刷解像度の変動に対するロバスト性を考慮した最適ディザマトリックスの生成方法を開示する。なお、観測距離の変動と印刷解像度の変動は、後述するように物理的には等価である。
【００３０】
Ｂ．本発明の各実施例における最適ディザマトリックスの生成方法：
本発明の実施例では、観測距離の変動に対して高いロバスト性を有する最適ディザマトリックスの生成方法が実現されている。ただし、ディザマトリックスの最適化は、ディザマトリックスの生成だけでなく後述の変形例に示されるようにディザマトリックスの閾値の格納位置の入替によるディザマトリックスの調整としての最適化も可能である。ディザマトリックス最適化は、一部の入力階調値に対する最適化（たとえばドット密度の小さい領域のみ）や一部の要素領域（たとえばディザマトリックスの中央部のみあるいは周辺部のみ）といった一部に対しても行うことができる。
【００３１】
Ｂ−１．本発明の第１実施例における最適化（粒状性指数）：
図５は、本発明の第１実施例におけるディザマトリックスの生成方法の処理ルーチンを示すフローチャートである。本発明の第１実施例では、上述の粒状性指数に基づいてディザマトリックスの最適化が図られる。
【００３２】
ステップＳ１００では、２つの評価関数が決定される。本実施例では、２つの評価関数は、粒状性指数（図４（ｃ））において、観測距離Ｌを３００ｍｍとする評価関数と、観測距離Ｌを４５０ｍｍとする評価関数と、から構成されている。
【００３３】
図６は、本発明の第１実施例におけるディザマトリックス最適化の様子を示す説明図である。図６（ａ）は、観測距離の変動に対するロバスト性の高いディザマトリックス最適化の様子を示している。図６（ａ）は、観測距離の変動に対する粒状性指数の変動を表す３つの粒状性指数曲線ＭＢ０１、ＭＢ０２、Ｍ０１を表している。粒状性指数曲線ＭＢ０１は、３００ｍｍの観測距離に最適化されたディザマトリックスの粒状性指数を表している。粒状性指数曲線ＭＢ０２は、４５０ｍｍの観測距離に最適化されたディザマトリックスの粒状性指数を表している。粒状性指数曲線Ｍ０１は、３００ｍｍと４５０ｍｍの双方の観測距離に最適化されたディザマトリックスの粒状性指数を表している。ただし、印刷解像度は、７２０ｄｐｉに固定されているものとする。
【００３４】
粒状性指数曲線ＭＢ０１から分かるように、３００ｍｍの観測距離に最適化されたディザマトリックスは、観測距離が３００ｍｍのときには低い粒状性指数を有しているが、観測距離が３００ｍｍから離れると、急激に粒状性指数が上昇することが分かる。粒状性指数曲線ＭＢ０２から分かるように、４５０ｍｍの観測距離に最適化されたディザマトリックスについても同様である。これに対して、３００ｍｍと４５０ｍｍの観測距離に最適化されたディザマトリックスは、粒状性指数曲線Ｍ０１から分かるように、３００ｍｍと４５０ｍｍの間を中心として広い範囲で粒状性指数が抑制されていることが分かる。このような観測距離の変動に対する高いロバスト性を有するディザマトリックスの生成が、本実施例では、上述の２つの評価関数の利用で実現されることになる。
【００３５】
一方、本実施例は、印刷解像度の変動に対する高いロバスト性も実現可能である。  図６（ｂ）は、印刷解像度の変動に対するロバスト性の高いディザマトリックス最適化の様子を示している。粒状性指数曲線ＭＢ１１は、７２０ｄｐｉの印刷解像度に最適化されたディザマトリックスの粒状性指数を表している。粒状性指数曲線ＭＢ１２は、１４４０ｄｐｉの印刷解像度に最適化されたディザマトリックスの粒状性指数を表している。粒状性指数曲線Ｍ０１は、７２０ｄｐｉと１４４０ｄｐｉの双方の印刷解像度に最適化されたディザマトリックスの粒状性指数を表している。ただし、観測距離は、３００ｍｍに固定されているものとする。印刷解像度の変動に対する高いロバスト性を有するディザマトリックスは、たとえば複数の印刷解像度で高画質を実現するディザマトリックスとして利用可能である。
【００３６】
このような最適化は、粒状性指数（図４（ｃ））において、空間周波数ｕを７２０ｄｐｉに相当する空間周波数とする評価関数と、空間周波数ｕを１４４０ｄｐｉに相当する空間周波数とする評価関数と、に上述の複数の評価関数を決定することによって実現可能である。なお、図４（ｂ）の式から分かるように、観測距離の変動と印刷解像度の変動は物理的に等価である。
【００３７】
このようにして、最適化の目標状態（観測距離や印刷解像度の変動に対する高いロバスト性）と、この目標状態を達成させるための複数の評価関数が設定されると、処理がステップＳ２００（図５）に進められる。
【００３８】
ステップＳ２００では、着目閾値決定処理が行われる。着目閾値決定処理とは、格納要素の決定対象となる閾値を決定する処理である。本実施例では、比較的に小さな値の閾値、すなわちドットの形成されやすい値の閾値から順に選択することによって閾値が決定される。このように、ドットが形成されやすい閾値から順に選択すれば、ドットの粒状性が目立つハイライト領域におけるドット配置をコントロールする閾値から順に格納される要素を固定していくことになるので、ドットの粒状性が目立つハイライト領域に対して大きな設計自由度を与えることができるからである。
【００３９】
ステップＳ３００では、ディザマトリックス評価処理が行われる。ディザマトリックス評価処理とは、前述のように設定された複数の評価関数に基づいてディザマトリックスの最適性を数値化する処理である。
【００４０】
図７は、本発明の第１実施例におけるディザマトリックス評価処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。本実施例におけるディザマトリックスの生成方法では、先ず、格納される閾値が決定済みの要素である決定済み要素に対応する画素にドットが形成されたとみなすとともに、格納される閾値が未決定の要素である空白要素のいずれかにドットが形成されたと仮定して空白要素毎に評価値として粒状性指数を算出する。粒状性指数の算出は、２つの評価関数毎に行われる。次に、算出された２つの評価関数を用いて格納要素が決定される。具体的には、以下の処理が行われる。
【００４１】
ステップＳ３１０では、視覚の空間周波数特性ＶＴＦ（図４（ｂ））のパラメータの調整が行われる。本実施例では、図４（ｂ）の式において観測距離Ｌを３００ｍｍとするパラメータ調整と、図４（ｂ）の式において観測距離Ｌを４５０ｍｍとするパラメータ調整と、が行われる。本実施例では、２つの観測距離Ｌが想定されているが、３つ以上の観測距離Ｌを想定するように構成されていても良い。
【００４２】
ステップＳ３２０では、決定済み閾値の対応ドットをオンとする。決定済み閾値とは、格納要素が決定された閾値を意味する。本実施例では、前述のようにドットの形成されやすい値の閾値から順に選択されるので、着目閾値にドットが形成される際には、決定済み閾値が格納された要素に対応する画素には必ずドットが形成されることになる。逆に、着目閾値にドットが形成される最も小さな入力階調値においては、決定済み閾値が格納された要素以外の要素に対応する画素にはドットは形成されないことになる。
【００４３】
図８は、ディザマトリックスＭにおいて、１〜８番目にドットが形成されやすい閾値が格納された要素に対応する８個の画素の各々にドットが形成された様子を示す説明図である。このドットパターンは、９番目のドットをどの画素に形成すべきかを決定するために使用される。すなわち、９番目にドットが形成されやすい着目閾値の格納要素の決定に使用される。
【００４４】
図９は、図８において８個の画素の各々にドットが形成された状態を数値化したマトリックス、すなわちドット密度を定量的に表したドット密度マトリックスを示す説明図である。数字０は、ドットが形成されていないことを意味し、数字１は、ドットが形成されていることを意味する。粒状性指数の算出は、このマトリックスに基づいて行われる。
【００４５】
ステップＳ３３０では、着目要素の対応ドットをオンとする。ステップＳ３４０では、パラメータの調整が行われた２つの評価関数の一方で粒状性指数が算出される。このような処理は、全ての着目要素について実行される（ステップＳ３５０）。さらに、２つの評価関数の他方について、同様の処理が行われる（ステップＳ３６０）。
【００４６】
ステップＳ３７０では、全ての着目要素について総合評価値が決定される。総合評価値は、本実施例では、２つの評価関数の各々で算出された２つの粒状性指数の和として算出される。なお、総合評価値は、上記方法だけでなく、たとえば２つの粒状性指数の各々に必要に応じて所定の重み付けを行った後に和を求めて算出するようにしても良い。このようにして、全ての着目要素について総合評価値が決定されると、処理がステップＳ４００（図５）に進められる。
【００４７】
ステップＳ４００では、格納要素決定処理が行われる。格納要素決定処理は、着目閾値（この例では９番目にドットが形成されやすい閾値）の格納要素を決定する処理である。格納要素は、本実施例では総合評価値が最も小さな要素の中から決定される。
【００４８】
このような処理を、最もドットが形成されやすい閾値から最もドットが形成され難い閾値までの全閾値について行うと、ディザマトリックスの生成処理が完了する（ステップＳ５００）。
【００４９】
なお、このような処理は、必ずしも複数の閾値の全てについて行うことが必須ではなく、たとえばハイライト領域の一部についてのみ行うようにすることも可能である。具体的には、たとえばドット数がゼロから所定の数までのハイライト領域は、熟練技術者が経験等に基づいて決定し、ドット数が所定の数となる閾値から粒状性が特に問題となる閾値まで上述の方法で決定するようにしても良い。
【００５０】
ステップＳ６００では、最適性の確認が行われる。最適性の確認は、このようにして生成されたディザマトリックスを用いてハーフトーン処理を行うとともに、ハーフトーン処理がなされた印刷画像を解析することによって行われる。印刷画像の解析は、観測距離を３００ｍｍと４５０ｍｍの間を中心として変動させて広い範囲で粒状性指数が抑制されていることを確認することによって行われる。これにより、本実施例では、本願発明が適用されて発明本来の効果を奏していることを確認することができる。
【００５１】
具体的には、たとえば以下のような判断基準によって本願発明が実装されていることが確認可能である。
（１）粒状性指数曲線Ｍ０１（図６（ａ））のように、観測距離や印刷解像度の変動に対して印刷画像の粒状性指数が平坦なボトムを有している。平坦なボトムとは、観測距離や印刷解像度に対する最適化において、単一の観測距離や印刷解像度を評定としたのでは構成できない程度に平坦なボトムを意味する。
（２）粒状性指数曲線Ｍ１１（図６（ｂ））のように、観測距離や印刷解像度の変動に対して印刷画像の粒状性指数が複数のボトムを有している。複数のボトムは、観測距離や印刷解像度に対する最適化において、単一の観測距離や印刷解像度を評定としたのでは出現することがあり得ないものである。
【００５２】
このように、本発明の第１実施例は、観測距離や印刷解像度の変動に対して高いロバスト性を有するディザマトリックスを生成することができるとともに、本願発明の実装とその効果の確認を行うことができる。
【００５３】
Ｂ−２．本発明の第２実施例における最適化（ＲＭＳ粒状度）：
図１０は、本発明の第２実施例におけるディザマトリックスの生成方法の処理ルーチンを示すフローチャートである。本発明の第２実施例では、本願発明者によって新たに見いだされた特定のＲＭＳ粒状度に基づいてディザマトリックスの最適化が図られる。このような最適化は、ステップＳ３００のディザマトリックス評価処理をステップＳ３００ａのディザマトリックス評価処理に変更することによって実現される。
【００５４】
図１１は、本発明の第２実施例におけるディザマトリックス評価処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。この評価処理は、３つのステップＳ３１０、Ｓ３４０、Ｓ３６０を、それぞれステップＳ３１０ａ、Ｓ３４０ａ、Ｓ３６０ａに変更することによって実現される。
【００５５】
ステップＳ３１０ａでは、ローパスフィルタ選択処理が行われる。ローパスフィルタ選択処理は、ステップＳ３１０のパラメータ調整に相当する役割を有している。すなわち、本実施例では、観測距離Ｌを３００ｍｍとする評価関数に対応するローパスフィルタと、観測距離Ｌを４５０ｍｍとする評価関数に対応するローパスフィルタの２つのローパスフィルタから選択されるように構成されている。なお、対応関係の意味については後述する。
【００５６】
図１２および図１３は、本実施例において選択対象となる２つのローパスフィルタＦ３００、Ｆ４５０を示す説明図である。これらのローパスフィルタＦ３００、Ｆ４５０は、一定面積のアパーチャーを通すことによって実現される光学的なローパスフィルタ処理をデジタル処理に単純に置き換えたものである。このような光学的なローパスフィルタ処理は、従来からＲＭＳ粒状度が一般的な評価尺度として用いられてきた写真フィルムの分野において行われてきたものである。
【００５７】
図１４および図１５は、本実施例において選択対象となる２つのローパスフィルタＦ３００、Ｆ４５０の特性を示す説明図である。ローパスフィルタＦ３００は、図１４から分かるように、観測距離Ｌを３００ｍｍとするＶＴＦ関数とカットオフ周波数が一致するようにマトリックスサイズが構成されたものである。一方、ローパスフィルタＦ４５０は、図１５から分かるように、観測距離Ｌを４５０ｍｍとするＶＴＦ関数とカットオフ周波数が一致するようにマトリックスサイズが構成されたものである。
【００５８】
ステップＳ３４０ａでは、ＲＭＳ粒状度算出処理が行われる。ＲＭＳ粒状度算出処理とは、ドット密度マトリックス（図９）をローパスフィルタ処理した後、標準偏差を算出する処理である。標準偏差の算出は、計算式（図１６）を用いて行うことができる。このような処理は、第１実施例と同様に全ての着目画素について行われる（ステップＳ３５０）。さらに、第１実施例と同様に２つのローパスフィルタＦ３００、Ｆ４５０の双方について、同様の処理が行われる（ステップＳ３６０ａ）。
【００５９】
このように、本発明は、ＲＭＳ粒状度を評価関数に用いても実現することが可能である。さらに、ＲＭＳ粒状度を評価関数とする場合においても、ローパスフィルタの設定によって視覚の空間周波数特性ＶＴＦと同様に人間の視覚特性を考慮した最適化が実現可能である。加えて、ローパスフィルタを用いた評価処理は、周波数領域と空間領域との間の変換処理を必要としないので、計算処理の負担を軽減させることもできる。
【００６０】
Ｃ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、本発明は、以下のような変形例についてのハーフトーン処理の最適化が可能である。
【００６１】
Ｃ−１．上述の第２実施例では、光学的なローパスフィルタ処理をデジタル処理に置き換えるとともに、カットオフ周波数をＶＴＦ関数に近づけるようにマトリックスサイズを調整するように構成されたローパスフィルタＦ３００、Ｆ４５０が使用されているが、たとえばＶＴＦ関数に基づいてローパスフィルタを構成するようにしても良い。
【００６２】
図１７は、変形例におけるローパスフィルタ生成処理の処理ルーチンを示す説明図である。ステップＳ７１０では、画像中心の１画素だけドットがオンとなっている画像が用意される。ステップＳ７２０では、この画像が２次元フーリエ変換される。ステップＳ７３０では、２次元フーリエ変換された画像に対して、パラメータ調整が行われた複数のＶＴＦ関数が乗じられる。複数のＶＴＦ関数は、たとえば印刷解像度を７２０ｄｐｉに固定し、観測距離Ｌを３００ｍｍや４５０ｍｍとしたものである。ステップＳ７４０では、逆フーリエ変換によって周波数領域から空間領域に変換される。ステップＳ７５０では、空間領域に変換されたマトリックスデータからローパスフィルタを切り取って成形される。具体的には、ある要素値以下の要素を切り捨ててフィルタサイズを小さくするとともに、最適化処理における処理負担を小さくするために要素を整数化する。なお、正規化は行わない。最適化処理に不要だからである。
【００６３】
Ｃ−２．上述の実施例では、１個の閾値の格納要素が変動することを想定されているが、たとえば複数個の閾値の格納要素を同時に決定あるいは変更するような場合にも本発明は、適用することができる。具体的には、たとえば上述の実施例において６番目までの閾値の格納要素が決定されていて、７番目と８番目の閾値の格納要素を決定するような場合にも７番目の閾値の格納要素にドットが追加された場合の評価値と、７番目と８番目の閾値の格納要素にそれぞれドットが追加された場合の評価値とに基づいて格納要素を決定するようにしても良いし、あるいは７番目の閾値の格納要素のみを決定するようにしても良い。なお、複数の閾値の各々の格納要素を一度に決定するような場合には、特許請求の範囲における「着目閾値の格納要素の候補毎」は、「複数の閾値の各々を格納する複数の格納要素の組毎」に相当する。
【００６４】
Ｃ−３．上述の実施例では、閾値の格納要素を順に決定するように構成されているが、たとえば予め準備された初期状態としてのディザマトリックスを調整することによってディザマトリックスを生成するように構成しても良い。たとえば、入力諧調値に応じて画素毎のドットの形成の有無を決定するための複数の閾値を各要素に格納する初期状態としてのディザマトリックスを準備するとともに、各要素に格納された複数の閾値の一部を、ランダムにあるいは組織的に決定された方法で他の要素に格納された閾値と入れ替え、その入替の前後の評価値に基づいて入れ替えるか否かを決定してディザマトリックスを調整して生成するようにしても良い。なお、特許請求の範囲における「格納要素の候補毎」は、本変形例では、「入れ替えられた複数の格納要素の候補の組毎」に相当する。
【００６５】
Ｃ−４．上述の実施例では、粒状性指数やＲＭＳ粒状度に基づいてディザマトリックスの最適性を評価しているが、たとえばドットパターンに対してフーリエ変換を行うとともにＶＴＦ関数を用いてディザマトリックスの最適性を評価するように構成しても良い。具体的には、ゼロックスのＤｏｏｌｅｙらが用いた評価尺度（Ｇｒａｉｎｅｓｓ  ｓｃａｌｅ：ＧＳ値）をドットパターンに適用して、ＧＳ値によってディザマトリックスの最適性を評価するように構成しても良い。ここで、ＧＳ値とは、ドットパターンに対して２次元フーリエ変換を含む所定の処理を行って数値化するとともに、視覚の空間周波数特性ＶＴＦを乗じるフィルタ処理を行った後に積分することによって得ることができる粒状性評価値である。
【００６６】
Ｃ−５．本発明は、最適化過程における評価計算の処理量を少なくすることができるので、最適化方法を問わず適用することができる。たとえばシミュレーテッドアニーリングや遺伝的アルゴリズムといった最適化手法に広く適用することができる。
【００６７】
Ｃ−６．本発明のディザマトリックスは、たとえば特開２００５−２３６７６８号公報や特開２００５−２６９５２７号公報に開示されているようなドットの形成状態を特定するための中間データ（個数データ）を使用するような技術にも適用可能である。特許請求の範囲における「ディザマトリックス」は、ディザマトリックスを用いて生成された変換テーブル（あるいは対応関係テーブル）をも含む広い概念を有する。このような変換テーブルは、本発明の生成方法で生成されたディザマトリックスから直接生成されるだけでなく、調整や改良が行われる場合もあるが、このような場合も本発明の生成方法で生成されたディザマトリックスの使用に該当する。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】ディザマトリックスの一部を概念的に例示した説明図。
【図２】ディザマトリックスを使用したドット形成の有無の考え方を示す説明図。
【図３】ブルーノイズ特性を有するブルーノイズディザマトリクスの各画素に設定されている閾値の空間周波数特性を概念的に例示した説明図。
【図４】人間が有する視覚の空間周波数に対する感度特性である視覚の空間周波数特性ＶＴＦ（Visual Transfer Function）を概念的に示した説明図。
【図５】本発明の第１実施例におけるディザマトリックスの生成方法の処理ルーチンを示すフローチャート。
【図６】本発明の第１実施例におけるディザマトリックス最適化の様子を示す説明図。
【図７】本発明の第１実施例におけるディザマトリックス評価処理の処理ルーチンを示すフローチャート。
【図８】ディザマトリックスＭにおいて１〜８番目にドットが形成されやすい閾値が格納された要素に対応する８個の画素の各々にドットが形成された様子を示す説明図。
【図９】８個の画素の各々にドットが形成された状態のドット密度マトリックスを示す説明図。
【図１０】本発明の第２実施例におけるディザマトリックスの生成方法の処理ルーチンを示すフローチャート。
【図１１】本発明の第２実施例におけるディザマトリックス評価処理の処理ルーチンを示すフローチャート。
【図１２】本発明の第２実施例で使用されるＲＭＳ粒状度を定義する式を表す説明図。
【図１３】本発明の第２実施例において選択対象となる２つのローパスフィルタＦ３００、Ｆ４５０を示す説明図。
【図１４】本発明の第２実施例において選択対象となるローパスフィルタＦ３００の特性を示す説明図。
【図１５】本発明の第２実施例において選択対象となる２つのローパスフィルタＦ４５０の特性を示す説明図。
【図１６】本発明の第２実施例におけるＲＭＳ粒状度算出処理で使用される計算式を示す説明図。
【図１７】第１変形例におけるローパスフィルタ生成処理の処理ルーチンを示す説明図。
【符号の説明】
【００６９】
Ｆ３００…ローパスフィルタ
Ｆ４５０…ローパスフィルタ
【図１】
2007208786.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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