(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的に振動する量子化閾値を生成する量子化閾値発生手段と、入力される多階調の画像データを、前記量子化閾値発生手段によって生成された量子化閾値を用いて誤差拡散法により量子化して量子化データを出力する量子化処理手段と、前記量子化処理手段に入力される画像データのエッジレベルを検出するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段により検出されたエッジレベルに対して領域拡張処理を施す領域拡張処理手段とを具備し、前記量子化閾値発生手段は、所定の線数の範囲の画像空間周波数の網点を形成させるディザ閾値マトリクスを用いて量子化閾値を生成するとともに、該量子化閾値の振動幅を、前記領域拡張処理手段により領域拡張処理後のエッジレベルに応じて変化させることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
周期的に振動する量子化閾値を生成する量子化閾値発生手段と、入力される多階調の画像データを、前記量子化閾値発生手段によって生成された量子化閾値を用いて誤差拡散法により量子化して量子化データを出力する量子化処理手段と、前記量子化処理手段に入力される画像データのエッジレベルを検出するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段により検出されたエッジレベルに対して領域拡張処理を施す領域拡張処理手段とを具備し、前記量子化閾値発生手段は、所定角度付近のスクリーン角を持つドット集中型のディザ閾値マトリクスを用いて量子化閾値を生成するとともに、該量子化閾値の振動幅を、前記領域拡張処理手段により領域拡張処理後のエッジレベルに応じて変化させることを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
周期的に振動する量子化閾値を生成する量子化閾値発生手段と、入力される多階調の画像データを、前記量子化閾値発生手段によって生成された量子化閾値を用いて誤差拡散法により量子化して量子化データを出力する量子化処理手段と、前記量子化処理手段に入力される画像データのエッジレベルを検出するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段により検出されたエッジレベルに対して領域拡張処理を施す領域拡張処理手段とを具備し、前記量子化閾値発生手段は、基本ディザ閾値マトリクスの複数個の組合せからなり、かつ、その隣接する基本ディザ閾値マトリクスを隣接方向と直交方向へ相対的に半位相シフトさせてなるディザ閾値マトリクスを用いて量子化閾値を生成するとともに、該量子化閾値の振動幅を、前記領域拡張処理手段により領域拡張処理後のエッジレベルに応じて変化させることを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
前記基本ディザ閾値マトリクスは主走査方向が４画素、副走査方向が４画素の大きさであることを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記ディザ閾値マトリクスは、濃度開始点の周期が主走査方向で８画素、副走査方向で４画素であることを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
【請求項６】
周期的に振動する量子化閾値を生成する量子化閾値発生手段と、入力される多階調の画像データを前記量子化閾値発生手段によって生成された量子化閾値を用いて誤差拡散法により量子化して量子化データを出力する量子化処理手段と、前記量子化処理手段に入力される画像データのエッジレベルを検出するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段により検出されたエッジレベルに対して領域拡張処理を施す領域拡張処理手段とを具備し、前記量子化閾値発生手段は、縦万線を形成させるディザ閾値マトリクスを用いて量子化閾値を生成するとともに、該量子化閾値の振動幅を、前記領域拡張処理手段により領域拡張処理後のエッジレベルに応じて変化させることを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
周期的に振動する量子化閾値を生成する量子化閾値発生手段と、入力される多階調の画像データを、前記量子化閾値発生手段によって生成された量子化閾値を用いて誤差拡散法により量子化して量子化データを出力する量子化処理手段と、前記量子化処理手段に入力される画像データのエッジレベルを検出するエッジ検出手段と、このエッジ検出手段により検出されたエッジレベルに対して領域拡張処理を施す領域拡張処理手段とを具備し、前記量子化閾値発生手段は、前記領域処理手段により領域拡張処理後のエッジレベルに応じて量子化閾値の振動幅を変化させるとともに、量子化閾値の生成のために用いるディザ閾値マトリクスを外部より指定されるモードに応じて切り替えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項記載の画像処理装置の各手段の機能をコンピュータに実現させるためのプログラムが記録されたことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項９】
周期的に振動する量子化閾値を生成する量子化閾値発生工程と、入力される多階調の画像データを、前記量子化閾値発生工程によって生成された量子化閾値を用いて誤差拡散法により量子化して量子化データを出力する量子化処理工程と、前記量子化処理工程に入力される画像データのエッジレベルを検出するエッジ検出工程と、前記エッジ検出工程により検出されたエッジレベルに対して領域拡張処理を施す領域拡張処理工程とを有し、前記量子化閾値発生工程は、所定の線数の範囲の画像空間周波数の網点を形成させるディザ閾値マトリクスを用いて量子化閾値を生成するとともに、該量子化閾値の振動幅を、前記領域拡張処理工程により領域拡張処理後のエッジレベルに応じて変化させることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
周期的に振動する量子化閾値を生成する量子化閾値発生工程と、入力される多階調の画像データを、前記量子化閾値発生工程によって生成された量子化閾値を用いて誤差拡散法により量子化して量子化データを出力する量子化処理工程と、前記量子化処理工程に入力される画像データのエッジレベルを検出するエッジ検出工程と、前記エッジ検出工程により検出されたエッジレベルに対して領域拡張処理を施す領域拡張処理工程とを有し、前記量子化閾値発生工程は、所定角度付近のスクリーン角を持つドット集中型のディザ閾値マトリクスを用いて量子化閾値を生成するとともに、該量子化閾値の振動幅を、前記領域拡張処理工程により領域拡張処理後のエッジレベルに応じて変化させることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】
周期的に振動する量子化閾値を生成する量子化閾値発生工程と、入力される多階調の画像データを、前記量子化閾値発生工程によって生成された量子化閾値を用いて誤差拡散法により量子化して量子化データを出力する量子化処理工程と、前記量子化処理工程に入力される画像データのエッジレベルを検出するエッジ検出工程と、前記エッジ検出工程により検出されたエッジレベルに対して領域拡張処理を施す領域拡張処理工程とを有し、前記量子化閾値発生工程は、基本ディザ閾値マトリクスの複数個の組合せからなり、かつ、その隣接する基本ディザ閾値マトリクスを隣接方向と直交方向へ相対的に半位相シフトさせてなるディザ閾値マトリクスを用いて量子化閾値を生成するとともに、該量子化閾値の振動幅を、前記領域拡張処理工程により領域拡張処理後のエッジレベルに応じて変化させることを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多階調の画像データを扱う画像処理装置に係り、特に、デジタル複写機、プリンタ、ファクス、ディスプレイなどの画像形成に関わる画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成に関わる画像処理装置における代表的な中間調処理方法として、ディザ法と誤差拡散法がある。
【０００３】
ディザ法は粒状性に優れ、中間調画像をなめらかに表現できるという長所があるが、短所もある。例えば、階調性を得るために解像性が劣化する。また、周期性画像を発生するディザ法では、網点のような印刷画像に対してモアレが発生しやすい。
【０００４】
他方、誤差拡散法は、原画像に忠実な解像性を得ることができ、文字画像の再現に適する。しかし、写真などの中間調画像では、孤立のドットが分散し、あるいは不規則に連結して配置されるために粒状性が悪く、特異なテクスチャが発生する場合がある。また、電子写真方式のプリンタでは、孤立ドットで画像が形成されるために画像が不安定であり、誤差拡散ではその小ドットの比率が増加するため安定性がさらに低下し、濃度ムラによる粒状性の劣化やバンディングが発生しやすい。
【０００５】
誤差拡散法に関しては、ドットの不規則な連結によるテクスチャを改善するために、量子化閾値としてディザ閾値を用い、ドットの連結を乱してテクスチャを改善させる方法をはじめとして、以下のような改良技術が提案されている。
（１）疑似輪郭、独特の縞模様の発生の除去を目的として、ディザ閾値を用い、エッジ量が大きいほど誤差の拡散量を多くする（特開平３−３４７７２号）。
（２）非エッジの低濃度部での白抜けを防止し、文字のノッチの発生を防ぐ目的で、画像のエッジ部では固定閾値を用い、非エッジ部では変動閾値を用い、変動閾値のレベルを濃度が低い部分ほど低くする（特許第２７５５３０７号）。
（３）３値以上の多値プリンタを用いる場合にモアレと疑似輪郭の発生を防止する目的で、画像のエッジ部で、エッジ量に応じた大きさのディザ信号を画像データに加算し、非エッジ部では固定値を画像データに加算し、この加算後の画像データを固定閾値を用いて多値量子化する（特許２８０１１９５号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一般的な目的は、誤差拡散法の弱点を補い、高画質の画像の形成を可能にする画像処理装置を提供することであり、より具体的な目的は以下に列挙するような特長を持つ画像処理装置を提供することである。
・人間の視覚にとって目立ちにくい周期性を持ち、かつ、網点の崩れが少ない粒状性の良好な高品位画像を形成可能である。
・人間の視覚にとって目立ちにくい方向性を持った高品位な画像を形成可能である。
・低濃度部において安定性に優れた、滑らかで高品位な画像を形成可能である。
・人間にとって心地よい周期性を持った、滑らかで高品位な画像を形成可能である。
・網点の崩れが少なく粒状性の良好な高品位な画像を形成可能である。
・特に画像平坦部の安定性に優れた、滑らかで高品位な画像を形成可能である。
・文字や画像の変化点などは高解像度で、写真や画像の変化の少ない部分は滑らかで安定性がよく、かつ、両方の領域が違和感なく整合した高品位な画像を形成可能である。
・さらに、比較的低線数の網点画像部は解像度が高く、高線数の網点画像部は滑らかで安定な高品位な画像を形成可能である。
・様々な特性を持つ画像データに対してバランスのとれた高品位な画像を形成可能である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、殊に文字や比較的低線数の網点画像部などは高解像度で、写真や高線数の網点画像部などは滑らかで安定性がよく、かつ、両方の領域が違和感なく整合した高品位な画像を形成できるようにするため、請求項１乃至７の各項記載の発明による画像処理装置は、周期的に振動する量子化閾値を生成する量子化閾値発生手段と、入力される多階調の画像データを、前記量子化閾値発生手段によって生成された量子化閾値を用いて誤差拡散法により量子化して量子化データを出力する量子化処理手段と、前記量子化処理手段に入力される画像データのエッジレベルを検出するエッジ検出手段と、前記エッジ検出手段により検出されたエッジレベルに対して領域拡張処理を施す領域拡張処理手段とを具備し、前記量子化閾値発生手段は、量子化閾値の振動幅を、前記領域拡張処理手段により領域拡張処理後のエッジレベルに応じて変化させるという共通の構成を有する。
【０００８】
そして、請求項１記載の発明によれば、人間の視覚にとって目立ちにくい周期性を持ち、かつ網点の崩れが少なく粒状性の良好な画像を形成できるようにするため、前記量子化閾値発生手段において、所定の線数の範囲、例えば後述のように１００線から２５０線までの範囲の画像空間周波数の網点を形成させるディザ閾値マトリクスを用いて量子化閾値を生成する構成とされる。
【０００９】
また、請求項２記載の発明によれば、人間の視覚にとって目立ちにくい方向性を持った高品位な画像を形成できるようにするため、前記量子化閾値発生手段において、所定角度付近、例えば後述のように４５゜付近のスクリーン角を持つドット集中型のディザ閾値マトリクスを用いて量子化閾値を生成する構成とれさる。
【００１０】
また、請求項３記載の発明によれば、低濃度部において安定性に優れた、滑らかで高品位な画像を形成できるようにするため、前記量子化閾値発生手段において、基本ディザ閾値マトリクスの複数個の組合せからなり、かつ、その隣接する基本ディザ閾値マトリクスを隣接方向と直交方向へ相対的に半位相シフトさせてなるディザ閾値マトリクスを用いて、量子化閾値を生成する構成とされる。
【００１１】
また、請求項４記載の発明によれば、人間の視覚にとって心地よい周期性を持った滑らかで高品位な画像を形成できるようにするため、前記量子化閾値発生手段において、主走査方向及び副走査方向の大きさが共に４画素の大きさの基本ディザ閾値マトリクスの複数個の組合せからなり、かつ、その隣接する基本ディザ閾値マトリクスを隣接方向と直交方向へ相対的に半位相シフトさせてなるディザ閾値マトリクスを用いて、量子化閾値を生成する構成とされる。
【００１２】
また、請求項５記載の発明によれば、網点の崩れが少なく粒状性の良好な高品位な画像を形成できるようにするため、前記量子化閾値発生手段において、基本ディザ閾値マトリクスを複数個組合せ、かつ、その隣接する基本ディザ閾値マトリクスを隣接方向と直交方向へ相対的に半位相シフトさせてなり、濃度開始点の周期が主走査方向で８画素、副走査方向で４画素であるディザ閾値マトリクスを用いて量子化閾値を生成する構成とされる。
【００１３】
また、請求項６記載の発明によれば、特に画像平坦部の安定性に優れた、滑らかで高品位な画像を形成できるようにするため、前記量子化閾値発生手段において、縦万線を形成させるディザ閾値マトリクスを、量子化閾値の生成に用いる構成とされる。
【００１４】
また、様々な特性を持つ画像データに対してバランスのとれた高品位な画像を形成できるようにするため、請求項７記載の発明によれば、前記量子化閾値発生手段において、前記領域処理手段により領域拡張処理後のエッジレベルに応じて量子化閾値の振動幅を変化させるとともに、量子化閾値の生成のために用いるディザ閾値マトリクスを外部より指定されるモードに応じて切り替える構成とされる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、説明の重複を避けるため、添付図面中の複数の図面において同一部分又は対応部分に同一の参照番号を用いる。
【００１６】
《実施例１》
図１に、本発明の実施例１による画像処理装置のブロック図を示す。この画像処理装置は、多階調の画像データ１００を受け取り、その量子化データ１０１を出力するもので、量子化処理部１２０、画像特徴抽出部１３０、量子化閾値発生部１４０、量子化処理部１２０と画像特徴抽出部１３０とのタイミング調整のための信号遅延部１５０から構成される。この信号遅延部１５０は必要に応じて設けられるものであり、例えば所要ライン数のラインメモリである。入力される画像データ１００は、例えばスキャナによって６００ｄｐｉで読み取られた８ビット／画素のデータである。一般に、このような画像データ１００は、中間調を滑らかに表現するために平滑化フィルタを通してから入力される。通常、１５０Ｌｐｉ程度の画像周期から平滑化されるため、グラビア印刷などで用いられる１７５Ｌｐｉ以上の高線数網点画像の周期性成分は画像データ１００には残っていない。
【００１７】
量子化処理部１２０は、量子化閾値発生部１４０で生成された量子化閾値を用いて多階調の画像データを誤差拡散法により量子化するものであり、本実施例においては図示のように、量子化器（比較器）１２１、誤差計算部１２２、誤差記憶部１２３、誤差拡散マトリクス部１２４、誤差加算部１２５からなる。画像データ１００は、信号遅延部１５０によってタイミングを調整されて誤差加算部１２５に入力される。誤差加算部１１５によって拡散誤差を加算された画像データは量子化器１２１に入力する。量子化器１２１は、入力した画像データを量子化閾値発生部１４０より与えられる量子化閾値を用いて量子化し、量子化結果を量子化データ１０１として出力する。
【００１８】
説明を簡単にするため、本実施例及び後記各実施例においては、量子化閾値発生部１４０で量子化閾値を１本だけ生成し、量子化器１２１は入力した画像データが量子化閾値以上であるときに”１”、そうでなければ”０”の値をとる１ビットの量子化データ１０１を出力するものとして説明するが、これに限られるものではない。例えば、量子化閾値発生部１４０で３本の量子化閾値を生成し、量子化器１２１でそれら量子化閾値を用いて画像データを４レベルに量子化し、２ビットの量子化データ１０１を出力するような構成とすることもできる。
【００１９】
誤差計算部１２２は量子化器１２１の量子化誤差を算出するものである。ここでは８ビットの画像データを扱っているため、この誤差計算においては、例えば、量子化データ１０１の”１”を２５５（１０進）、”０”を０（１０進）として扱う。算出された量子化誤差は誤差記憶部１２３に一時的に記憶される。この誤差記憶部１２３は、注目画素の周辺の処理済み画素に関する量子化誤差を保存するためのものである。本実施例では、次に述べるように量子化誤差を２ライン先の周辺画素まで拡散させるため、例えば２ラインのラインメモリが誤差記憶部１２３として用いられる。
【００２０】
誤差拡散マトリクス部１２４は、誤差記憶部１２３に記憶されている量子化誤差データから次の注目画素に加算する拡散誤差を計算するものである。本実施例では、誤差拡散マトリクス部１２５は、図２に示すような副走査方向が３画素、主走査方向が５画素のサイズの誤差拡散マトリクスを用いて拡散誤差データを算出する。図２において、＊印は次の注目画素の位置に相当し、ａ，ｂ，．．．，ｋ，ｌは周辺の１２個の処理済み画素の位置に対応した係数（総和は３２）である。誤差拡散マトリクス部１２５では、それら１２個の処理済み画素に対する量子化誤差と対応した係数ａ〜ｌとの積和を３２で除した値を、次の注目画素に対する拡散誤差として誤差加算部１２５に与える。
【００２１】
画像特徴抽出部１３０は、エッジ検出部１３１と領域拡張処理部１３２とからなる。エッジ検出部１３１は、画像データ１００のエッジ検出を行うもので、本実施例では０レベル（エッジ度最大）からレベル８（非エッジ）までのエッジレベルを表す４ビットのエッジデータを出力する。より具体的には、例えば図３に示す４種類の５×５の微分フィルタを用いて、主走査方向、副走査方向、主走査方向から±４５゜傾いた方向の４方向についてエッジ量を検出し、その中で絶対値が最大のエッジ量を選び、そのエッジ量の絶対値をレベル０からレベル８までの９レベルのエッジレベルに量子化して出力する。領域拡張処理部１３２は、エッジ検出部１３１により検出されたエッジに対し７画素幅の領域拡張処理を行うもので、エッジ検出部１３１より出力されたエッジデータを参照し、注目画素の周囲の７×７画素の領域（主走査方向の前後３画素、副走査方向の前後３画素の範囲）の中で最小のエッジレベル（最大のエッジ度合）を注目画素のエッジレベルとして、それを４ビットのエッジデータとして出力する。このエッジデータは、量子化閾値発生部１４０に与えられる。
【００２２】
量子化閾値発生部１４０は、領域拡張処理部１３２より出力されたエッジデータで表されるエッジレベルに応じた振動幅で、画像空間上で周期的に振動する量子化閾値を生成し、それを量子化処理部１２０の量子化器１２１に与えるもので、ディザ閾値発生部１４１と、このディザ閾値発生部１４１の出力値に、エッジデータで示されるエッジレベルに対応した係数（０〜８）を掛ける乗算部１４２、乗算部１４２の出力値に固定値を加算する加算部１４３から構成される。
【００２３】
本実施例では、ディザ閾値発生部１４１は、図４に示すような０を中心に−７から＋８までの閾値を渦巻き状に増加するように配置したドット集中型の４×４のディザ閾値マトリクスを用い、画像空間上で周期的に−７から＋８まで振動するディザ閾値を出力する。ディザ閾値周期は４画素で、これは６００ｄｐｉの画像形成の場合には１５０Ｌｐｉに相当する。このようなディザ閾値発生部１４１は、上記ディザ閾値マトリクスを格納したＲＯＭと、画像データの主，副走査のタイミング信号をカウントして、このＲＯＭの読み出しアドレスを発生するカウンタなどによって容易に実現できる。
【００２４】
乗算部１４２は、画像特徴抽出部１３０からのエッジデータで示されるエッジレベルがレベル８（非エッジ）の時に係数８を、レベル７の時に係数７を、レベル６の時に係数６を、レベル５の時に係数５を、レベル４の時に係数４を、レベル３の時に係数３を、レベル２の時に係数２を、レベル１の時に係数１を、レベル０（最大エッジ度合）の時に係数０を、ディザ閾値発生部１４１の出力値に乗じる。したがって、乗算部１４２の出力値はエッジレベル８（非エッジ）の時に＋６４から−５６までの最大の振動幅で振動する。加算部１４３で加算される固定値は画像データ幅の中央値の＋１２８（１０進）に選ばれる。よって、量子化器１２１に与えられる量子化閾値は、＋１２８を中心として振動し、その最大の振動幅は１２０（＋１９２から＋７２まで）である。
【００２５】
以上のように構成された画像処理装置の量子化データ１０１を例えば電子写真方式のプリンタなどに与えれば、文字、画像の変化点や比較的低線数の網点画像部などは高解像度で、写真、画像の変化の少ない部分、高線数の網点画像などは滑らかで安定性が良く、それら領域が違和感なく整合した高品位な画像を形成可能である。これについて以下説明する。
【００２６】
画像中の文字や線画のエッジ部のような変化が急峻でエッジレベルがレベル０（エッジ度合最高）となる部分では、量子化閾値発生部１４０で生成される量子化閾値は＋１２８に固定されるため、量子化処理部１２０で固定閾値を用いた純粋な誤差拡散法による量子化処理が行われるため、高い解像度で画像を形成できる。
【００２７】
写真や画像の平坦部のようにエッジ度合が低い（エッジレベルが高い）部分では、量子化閾値発生部１４０によって発生される量子化閾値の振動幅が大きくなるため、量子化処理部１２０の量子化処理はドット集中型のディザ主体の処理となり、画像データはディザ閾値周期で網点化され、粒状性と安定性の良好なディザ基調の画像が形成される。しかも、網点周期は、周期性が人間の視覚には目立ちにくい１５０Ｌｐｉに選ばれているため、滑らかで高品位な画像を形成できる。本発明の画像処理装置においては、量子化誤差の拡散によってドットの発生位置に揺らぎが生じるため、ディザ閾値マトリクスはドット発生位置を規制するにすぎず、ディザ閾値マトリクス内の閾値配置の通りにドットが発生するとは限らないが、ディザ主体の処理となる画像領域で、１００線から２５０線までの範囲内の画像空間周波数を持つ網点が形成されるようなディザ閾値マトリクスをディザ閾値発生部１４１で用いれば、周期性が人間の視覚には目立ちにくく、かつ、電子写真方式のプリンタなどの解像力の範囲内でドット集中が行われるので網点の崩れが少なく粒状性が良好な、滑らかで高品位な画像を形成できることが確認された。
【００２８】
また、エッジ度合の大きい領域と小さい領域の境界部分ではエッジ度合に応じて量子化閾値の振動幅が徐々に増減させられ、誤差拡散主体の処理からディザ主体の処理へ、あるいは、その逆向きに量子化処理の特性が滑らかに切り替えられるため、両画像領域の境界部分に違和感のない画像を形成することができる。
【００２９】
画像特徴抽出部１３０の領域拡張処理部１３２は、エッジデータに対し７画素幅の領域拡張を行うが、６００ｄｐｉの場合、この７画素の領域拡張幅は原稿上で約０．３ｍｍにあたり、これは約８６Ｌｐｉの網点周期に相当する。したがって、８６Ｌｐｉより高線数の網点画像部はエッジ部として評価され、量子化処理部１２０において固定した量子化閾値又は小さな振動幅の量子化閾値を用いた誤差拡散主体の処理が行われることになるため、網点を高い解像度で忠実に再現でき、モアレも発生しない。
【００３０】
前述のように、１７５Ｌｐｉ以上の高線数の網点成分は平滑化され画像データ１００には残らないため、そのような高線数の網点画像部はエッジレベルがレベル８又は高いレベルとなり、画像平坦部と同様に大きな振動幅の量子化閾値を用いたディザ主体の処理によってディザ閾値周期（１５０Ｌｐｉ）で再網点化され、粒状性及び安定性の優れた画像を形成することができ、また画像データ１００から網点成分が失われているためモアレも発生しない。
【００３１】
８６Ｌｐｉより低線数の網点画像では、エッジとして評価される網点境界部は固定した又は小さな振動幅の量子化閾値を用いた誤差拡散主体の処理が行われるため網点を忠実再現し、かつモアレの発生を防止でき、また、エッジとして評価されない網点中央部は、大きな振動幅の量子化閾値を用いたディザ主体の処理が行われるため安定性及び粒状性の良好な画像を形成できる。
【００３２】
《実施例２》
本発明の実施例２によれば、図１に示した構成の画像処理装置において、量子化閾値発生部１４０のディザ閾値発生部１４１で、図５に示すような８×８のディザ閾値マトリクスを用いて、画像空間上で周期的に−７から＋８まで振動するディザ閾値を発生する。これ以外の構成は前記実施例１と同じである。
【００３３】
図５のディザ閾値マトリクスは、太線枠で囲んで示した４×４の基本ディザ閾値（図４に示したディザ閾値マトリクスと同一のもの）を４個組合せて８×８に拡大したもので、主走査方向に隣接した基本ディザ閾値マトリクスを相対的に副走査方向へ半位相シフトさせた構成である。
【００３４】
このようなディザ閾値マトリクスを用いれば、ディザ基調の処理となる画像平坦部などにおいて、６００ｄｐｉで１５０Ｌｐｉ相当の網点が形成されるが、濃度開始点は千鳥状の並びとなるため、特に低濃度部において安定性に優れた画像を形成可能である。網点配置に略６３．５゜のスクリーン角が付くため誤差拡散処理との相性も良好で網点の崩れが少なく、粒状性が良好である。濃度開始点の周期が、副走査方向では４画素であるのに対し主走査方向では８画素と長いことも、低濃度の画像平坦部でドットのオン、オフの間隔が長くなり画像の安定性を高める。
【００３５】
なお、ディザ閾値発生部１４１は、必ずしも図５に示す８×８のディザ閾値マトリクスを格納したＲＯＭを持つ必要はなく、４×４の基本ディザ閾値マトリクスを格納したＲＯＭを持ち、その読み出しアドレスの制御によって８×８のディザ閾値マトリクスの閾値を生成するようにしてもよい。
【００３６】
《実施例３》
本発明の実施例３によれば、図１に示した構成の画像処理装置において、量子化閾値発生部１４０のディザ閾値発生部１４１で、図６に示すように−７から＋８までの閾値を縦方向に増加するように並べた４×４のディザ閾値マトリクスを用いて、画像空間上で周期的に−７から＋８まで振動するディザ閾値を発生する。これ以外の構成は前記実施例１と同じである。
【００３７】
このようなディザ閾値マトリクスを用いるため、ディザ基調の処理となる画像平坦部などでは、６００ｄｐｉで１５０Ｌｐｉ相当の周期毎のドット成長により副走査方向にドットが連続するライン状基調（１５０線の縦万線）によって安定した滑らかな画像が形成される。
【００３８】
《実施例４》
本発明の実施例４によれば、図１に示した構成の画像処理装置において、量子化閾値発生部１４０のディザ閾値発生部１４１で、図７に示すように−１６から＋１５までの閾値を縦方向に増加するように並べた４×８のディザ閾値マトリクスを用いて、画像空間上で周期的に−１６から＋１５まで振動するディザ閾値を発生する。これ以外の構成は前記実施例１と同じである。
【００３９】
このようなディザ閾値マトリクスを用いるため、前記実施例３と同様に、ディザ基調の処理となる画像平坦部などでは、６００ｄｐｉで１５０線相当の縦万線により安定性に優れた滑らかな画像が形成される。
【００４０】
《実施例５》
本発明の実施例５によれば、図１に示した構成の画像処理装置において、量子化閾値発生部１４０のディザ閾値発生部１４１で、図８に示すような６×６のディザ閾値マトリクスを用いて−９から＋８まで振動するディザ閾値を生成する。このディザ閾値は、図８に破線で囲んで示した基本ディザ閾値マトリクスを２個、４５゜のスクリーン角を持つように組合せたもので、その配置関係の理解を容易にするため図８には６×６のディザ閾値マトリクスが４個並べて示されている。基本ディザ閾値マトリクス内では、−９から＋８までの閾値がほぼ渦巻き状に増加するように並べられている。
【００４１】
このようなディザ閾値マトリクスを用いるため、ディザ基調の処理となる画像平坦部などでは、６００ｄｐｉで約１４１線相当の網点が形成されるが、その網点配置に４５゜の方向性が付く。このような４５゜近辺の方向性は人間の視覚にとって目立ちにくい。また、本画像処理装置の前段で画像データ１００に予め９０゜回転処理を施しても（あるいは、本画像処理装置の後段で量子化データ１０１に９０゜回転処理を施しても）、網点配置の方向性は、回転処理を施さない場合と実質的に変化しない。すなわち、回転処理の有無によって、形成される画像の印象は殆ど変化しない。デジタル複写機などでは、機械的なソート機構を用いない回転ソートと呼ばれる機能を装備することがある。この回転ソートにおいては、複数ページの原稿を複数部複写する時に、回転処理を施さずに最初の１部の複写を出力し、次の１部は９０゜回転して複写を出力し、その次の１部は回転処理を施さずに複写を出力する、というように１部ずつ交互に回転処理を施すとともに、回転処理の有無によって用紙の給紙方向を切り替える。このような回転ソートを行った場合に、回転処理の有無によって、複写画像の印象が異なるのは好ましくない。本実施例によれば、画像平坦部などの網点配置の方向性は回転の有無にかかわらず実質的に一定であるため、回転ソートを行っても、回転した複写画像と回転しない複写画像の間に違和感を覚えるような差異は生じない。
【００４２】
《実施例６》
本発明の実施例６によれば、図１に示した全体的構成の画像処理装置において、量子化閾値発生部１４０が図９に示すような構成とされる。画像特徴抽出部１３０（図１）のエッジ検出部１３１は、エッジ量をレベル０（エッジ度合最大）からレベル３（非エッジ）までの４レベルのエッジレベルに量子化し、それを２ビットのエッジデータとして出力するように変更される。
【００４３】
図９に見られるように、本実施例における量子化閾値発生部１４０は、エッジレベル０に対応した閾値生成部１４５＿０、エッジレベル１に対応した閾値生成部１４５＿１、エッジレベル２に対応する閾値生成部１４５＿２、エッジレベル３に対応する閾値生成部１４５＿３、画像特徴抽出部１３０より出力されるエッジデータによって示されるエッジレベルに応じて閾値生成部１４５＿０〜１４５＿３のいずれかで生成された閾値を選択し、それを量子化閾値として量子化処理部１２０（図１）の量子化器１２１に与える閾値選択部１４６からなる。
【００４４】
エッジレベル３（非エッジ）に対応した閾値生成部１４５＿３は、例えば前記実施例１、２、３、４又は５で用いられたディザ閾値マトリクス（図４乃至図７）の各閾値に８を乗じてから１２８を加算したディザ閾値マトリクスを用いて、最大の振動幅で振動する閾値を生成する。エッジレベル２に対応した閾値生成部１４５＿２は、そのような前記実施例のディザ閾値マトリクスの各閾値に５を乗じてから１２８を加算したディザ閾値マトリクスを用いて、より小さい振動幅で振動する閾値を生成する。エッジレベル１に対応した閾値生成部１４５＿１は、そのような前記実施例のディザ閾値マトリクスの各閾値に２を乗じてから１２８を加算したディザ閾値マトリクスを用いて、さらに小さい振動幅で振動する閾値を生成する。エッジレベル０（エッジ度合最大）に対応した閾値生成部１４５＿０は、固定値（＋１２８）を生成する。
【００４５】
したがって、本実施例においても、前記実施例１、２、３、４又は４と同様の量子化閾値処理を行って高品位な画像を形成可能であることは明らかである。
【００４６】
本実施例の量子化閾値発生部１４０の構成によれば、ハードウェア、ソフトウェアのいずれで実現するにしてもコスト又は処理時間の面で一般的に不利な乗算のための手段（図１における乗算部１４２に相当）を排除できる。また、領域拡張処理部１３２は、領域拡張幅に対応した複数ライン分のエッジデータを一時的に記憶する必要とするが、エッジデータが２ビットに圧縮される分だけ、その一時記憶のためのラインメモリなどの容量を削減できる。また、エッジレベル数が４と少ないので、閾値生成部１４５＿０〜１４５＿２においてディザ閾値マトリクスの格納のために必要なメモリ量も少なくて済む。
【００４７】
なお、領域拡張処理部１３２のメモリは削減されないが、エッジ検出部１３１では９レベルのエッジレベルを出力し、領域拡張処理部１３２においてエッジレベルを４レベルに変換して出力する構成も可能である。
【００４８】
《実施例７》
本発明の実施例７によれば、図１に示した全体的構成の画像処理装置において、量子化閾値発生部１４０内のディザ閾値発生部１４１に外部からモード信号（不図示）が入力される。そして、ディザ閾値発生部１４１は、そのモード信号で指示されるモードに従ってディザ閾値生成に用いるディザ閾値マトリクスを切り替える。例えば、ディザ閾値発生部１４１は、図１０（ａ）のような「写真モード」用の４×４のディザ閾値マトリクス、図１０（ｂ）のような「文字／写真モード」用の２×２のディザ閾値マトリクス、図１０（ｃ）のような１×１のディザ閾値マトリクスを保有し、モード信号で指定されたモードに対応したディザ閾値マトリクスを選択する。なお、図１０（ａ）のディザ閾値マトリクスは図４に示したものと同一である。
【００４９】
「写真モード」が指定された場合、図１０（ａ）のディザ閾値マトリクスが選択されるため、非エッジ部は６００ｄｐｉで１５０Ｌｐｉの画像空間周波数を持つ網点により安定性に優れた滑らかな画像が形成される。したがって、このモードは、写真などの変化の少ない画像の出力に適する。「文字モード」が指定された場合、図１０（ｃ）のディザ閾値マトリクスが選択されるため量子化閾値は＋１２８に固定され、画像の全領域で純然たる誤差拡散法による量子化が行われるため、解像性の優れた画像が形成される。したがって、この「文字モード」は、高解像度が望まれる文字や線画のような画像の出力に適する。「文字／写真モード」は、上記２つのモードの中間的な特性を持つ画像を出力する場合に適するモードである。「文字／写真モード」が指定された場合、図１０（ｂ）のディザ閾値マトリクスが選択され、非エッジ部は６００ｄｐｉで３００Ｌｐｉの画像空間周波数を持つ網点により画像が形成される。
【００５０】
このような複数のモードを指定でき、モードに応じてディザ閾値マトリクスを切り替える構成によれば、様々な特性を持つ画像データに対し、適切な量子化処理を施すことによりバランスのとれた高品位な画像を形成することができる。
【００５１】
なお、同様の目的を達成するため、図９に示す量子化閾値発生部１４０において、各閾値発生部１４５でディザ閾値マトリクスをモードに応じて切り替える構成とすることも可能である。
【００５２】
以上説明した各実施例の画像処理装置は、一般的なコンピュータを利用してソフトウェアにより実現することも可能である。この場合、画像処理装置の各部の機能をコンピュータ上で実現するためのプログラムを、例えば、それが記録された磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体記憶素子などの各種記憶媒体から読み込み、又は、ネットワークを経由して外部のコンピュータなどから受信し、コンピュータのメインメモリにロードしＣＰＵに実行させることにより、本発明の画像処理装置をコンピュータ上に実現することができる。各種データの保存や信号遅延のために必要なラインメモリなどの記憶領域としては、例えばメインメモリが利用される。このようなプログラムが記録された、コンピュータが読み取り可能な各種記憶媒体も本発明に包含される。
【００５３】
前記各実施例の画像処理装置は、プリンタ、ディスプレイ等の画像形成に関連した機器や、画像読み取りと画像形成の両方に関連したデジタル複写機やファクス装置のような機器に組み込むことができる。そのような実施形態の一例として、本発明を適用したデジタル複写機の実施例について次に説明する。
【００５４】
《実施例８》
図１１は、デジタル複写機の画像読み取り機構及び画像形成機構の構成例を示す概略断面図である。このデジタル複写機は、原稿を光学的に走査して読み取るスキャナ部４００と、画像形成部としてのレーザプリンタ部４１１と、不図示の回路部５５０（図１２）とを有する。
【００５５】
スキャナ部４００は、平坦な原稿台４０３上に載置された原稿を照明ランプ５０２により照明し、その反射光像をミラー５０３，５０４，５０５およびレンズ５０６を介してＣＣＤなどのイメージセンサ５０７に結像するとともに、照明ランプ５０２及びミラー５０３〜５０５の移動により原稿を副走査することにより、原稿の画像情報を読み取る。イメージセンサ５０７より出力されるアナログ画像信号は回路部５５０（図１２）に入力されて処理される。レーザプリンタ部４１１へは、回路部５５０から出力される画像データが入力される。
【００５６】
レーザプリンタ部４１１においては、書き込み光学ユニット５０８が、回路部５５０から入力した画像データを光信号に変換して、感光体からなる像担持体、例えば感光体ドラム５０９を露光することにより、原稿画像に対応した静電潜像を形成する。書き込み光学ユニット５０８は、例えば、半導体レーザを発光駆動制御部で上記画像データにより駆動して強度変調されたレーザ光を出射させ、このレーザ光を回転多面鏡５１０により偏向走査してｆ／θレンズ及び反射ミラー５１１を介し感光体ドラム５０９へ照射する。感光体ドラム５０９は、駆動部により回転駆動されて矢印で示すように時計方向に回転し、帯電器５１２により一様に帯電された後に、書き込み光学ユニット５０８により露光され、静電潜像を形成される。この感光体ドラム５０９上の静電潜像は、現像装置５１３により現像されてトナー像となる。また、複数の給紙部５１４〜５１８、手差し給紙部５１９のいずれかより用紙がレジストローラ５２０へ給紙される。レジストローラ５２０は、感光体ドラム５０９上のトナー像にタイミングに合わせて用紙を送出する。転写ベルト５２１は転写電源から転写バイアスを印加され、感光体ドラム５０９上のトナー像を用紙へ転写させるとともに用紙を搬送する。トナー像を転写された用紙は、転写ベルト５２１により定着部５２２へ搬送されてトナー像が定着された後、排紙トレイ５２３へ排出される。また、感光体ドラム５０９は、トナー像転写後にクリーニング装置５２４によりクリーニングされ、さらに除電器５２５により除電されて次の画像形成動作に備える。
【００５７】
図１０は、このデジタル複写機の回路部５５０の一例を簡略化して示すブロック図である。この回路部５５０の入力は、スキャナ部４００のイメージセンサ５０７によって、例えば６００ｄｐｉで読み取られたアナログ画像信号である。このアナログ画像信号は、ＡＧＣ回路５５１によってレベルを調整された後、Ａ／Ｄ変換回路５５２により１画素当たり８ｂｉｔのデジタル画像データに変換され、さらに、シェーディング補正回路５５３によってイメージセンサ５０７の画素毎の感度や照度のばらつきが補正される。
【００５８】
シェーディング補正後の画像データは、フィルタ処理回路５５６に送られ、ＭＴＦ補正と平滑化のためのフィルタ処理を施される。このフィルタ処理によって、前述のように１５０Ｌｐｉ程度より高線数の網点成分は平滑化され、１７５Ｌｐｉ以上の高線数の網点成分はほぼ完全に除去される。フィルタ処理後の画像データはガンマ補正回路５５５へ送られ、書き込み濃度に変換するためのガンマ補正を施される。
【００５９】
５６０は中間調処理部である。この中間調処理部５６０は、前記各実施例の画像処理装置からなる。フィルタ処理後の画像データは画像特徴抽出部１３０に入力され、ガンマ補正後の画像データは信号遅延部１５０を介して量子化処理部１２０に入力される。量子化処理部１２０より出力される量子化データは、書き込み光学ユニット５０８内の半導体レーザの発光駆動制御部へ送られる。
【００６０】
なお、フィルタ処理回路５５６において、画像特徴抽出部１３０へ出力する信号のタイミングを調整することによって、信号遅延部１５０を省略することも可能である。また、デジタル複写機においては、画像データの主走査方向の変倍処理が例えばガンマ補正回路５５７の前段で行われたり、地肌除去処理やフレア除去処理などの処理が例えばガンマ補正部５５７と中間調処理部５６０の中間で行われたり、９０゜回転処理が例えばフィルタ処理回路５５４の前段又は中間調処理部５６０の後段で行われたりすることがあるが、その説明は割愛する。
【００６１】
【発明の効果】
請求項１又は９記載の発明の画像処理装置又は方法によれば、人間の視覚にとって目立ちにくい周期性を持ち、かつ、電子写真方式のプリンタなどの解像能力の範囲内でドット集中が行われるので網点の崩れが少なく粒状性が良い、高品位な画像を形成可能である。
【００６２】
請求項２又は１０記載の発明の画像処理装置又は方法によれば、人間の視覚にとって目立ちにくい方向性を持つ高品位な画像の形成が可能になり、また、９０゜回転処理を行っても画像の差異が目立たない。
【００６３】
請求項３、４、５又は１１記載の発明の画像処理装置又は方法によれば、濃度開始点が千鳥状の並びとなり、低濃度部分において、安定性が優れた滑らかな高品位な画像を形成可能である。また、請求項４及び５記載の発明の画像処理装置によれば、６００ｄｐｉの画像形成では１５０線相当の網点となり、人間の視覚にとって心地よい周期性を持った滑らかな画像を形成可能である。また、請求項５記載の発明の画像処理装置によれば、低濃度の画像平坦部で主走査方向のドットのオン、オフの間隔が長くなるため、網点の崩れが少なく粒状性が良好な画像を形成可能である。
【００６４】
請求項６記載の発明の画像処理装置によれば、副走査方向にドットが連続するライン状基調すなわち縦万線によって、特に画像平坦部において安定性に優れた滑らかで高品位な画像形成が可能である。
【００６５】
請求項１〜７，９〜１１記載の発明の画像処理装置又は方法によれば、文字や画像の変化点などは高解像度で、写真や画像の変化の少ない部分は滑らかで安定性がよく、かつ、両方の領域が違和感なく整合した高品位な画像を形成可能であり、また、比較的低線数の網点画像部は解像度が高く、高線数の網点画像部は滑らかで安定な高品位な画像を形成可能である。請求項７記載の発明の画像処理装置によれば、さらに、処理対象の画像データの特性に応じたモードを指定することにより、画像特徴に適したバランスのとれた高品位な画像を形成可能である。
【００６６】
請求項８記載の記憶媒体によれば、以上に述べたような画像処理装置を、一般的なコンピュータを利用して容易に実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による画像処理装置のブロック構成の一例を示すブロック図である。
【図２】  誤差拡散マトリクスの一例を示す図である。
【図３】  エッジ検出のための微分フィルタの例を示す図である。
【図４】  量子化閾値生成のためのディザ閾値マトリクスの一例を示す図である。
【図５】  量子化閾値生成のためのディザ閾値マトリクスの他の一例を示す図である。
【図６】  量子化閾値生成のためのディザ閾値マトリクスの他の一例を示す図である。
【図７】  量子化閾値生成のためのディザ閾値マトリクスの別の一例を示す図である。
【図８】  量子化閾値生成のためのディザ閾値マトリクスの他の一例を示す図である。
【図９】  量子化閾値発生部の他のブロック構成を示すブロック図である。
【図１０】  モードに対応したディザ閾値マトリクスの例を示す図である。
【図１１】  本発明によるデジタル複写機の画像読み取り及び画像形成に関連した機構の構成例を示す概略断面図である。
【図１２】  デジタル複写機の回路部の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１００  画像データ
１０１  量子化データ
１２０  量子化処理部
１２１  量子化器
１２２  誤差計算部
１２３  誤差記憶部
１２４  誤差拡散マトリクス部
１２５  誤差加算部
１３０  画像特徴抽出部
１３１  エッジ検出部
１３２  領域拡張処理部
１４０  量子化閾値発生部
１４１  ディザ閾値発生部
１４２  乗算部
１４３  加算部
１４５＿０〜１４５＿３  閾値生成部
１４６  閾値選択部
１５０  信号遅延部
４００  スキャナ部
４１１  レーザプリンタ部
５５１  ＡＧＣ回路
５５２  Ａ／Ｄ変換回路
５５３  シェーディング補正回路
５５６  フィルタ処理回路
５５７  ガンマ補正回路
５６０  中間調処理部
【図１】
0003883031.tif 000002
【図２】
0003883031.tif 000003
【図３】
0003883031.tif 000004
【図４】
0003883031.tif 000005
【図５】
0003883031.tif 000006
【図６】
0003883031.tif 000007
【図７】
0003883031.tif 000008
【図８】
0003883031.tif 000009
【図９】
0003883031.tif 000010
【図１０】
0003883031.tif 000011
【図１１】
0003883031.tif 000012
【図１２】
0003883031.tif 000013