(57)【要約】【課題】画像データにハーフトーン処理を適用した際に、画像全体に亘って適切な階調変換を実現する。【解決手段】画像処理装置は、画像データにおける所定の画素領域を構成する各画素のドットの成長順が設定された複数の要素を有し、所定のスクリーン角を有するように配列されるセルを保持する第一の保持手段と、所定の空間周波数特性で複数のノイズ値がマトリクス状に配列されたノイズマトリクスを保持する第二の保持手段と、を備える。さらに、画像処理装置は、スクリーン角を有するように配列された、ノイズマトリクスの各要素にそれぞれ対応する複数のセルに対し、それぞれ対応するノイズ値を設定する設定手段と、着目画素に対応するドットの成長順と、設定手段により着目画素を含む画素領域に対応するセルに対して設定されたノイズ値とに基づいて、ハーフトーン処理にて着目画素の階調値と比較される閾値を導出する導出手段と、を備える。【選択図】      図３
2017011569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データにおける所定の画素領域を構成する各画素のドットの成長順が設定された複数の要素を有し、所定のスクリーン角を有するように配列されるセルを保持する第一の保持手段と、
所定の空間周波数特性で複数のノイズ値がマトリクス状に配列されたノイズマトリクスを保持する第二の保持手段と、
前記スクリーン角を有するように配列された、前記ノイズマトリクスの各要素にそれぞれ対応する複数の前記セルに対し、それぞれ対応する前記ノイズ値を設定する設定手段と、
着目画素に対応する前記ドットの成長順と、前記設定手段により前記着目画素を含む画素領域に対応する前記セルに対して設定された前記ノイズ値とに基づいて、ハーフトーン処理にて前記着目画素の階調値と比較される閾値を導出する導出手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記導出手段は、
前記着目画素に対応する前記ドットの成長順に基づいて、前記ドットの成長順が大きいほど大きくなる基本閾値を導出する第一の導出手段と、
前記設定手段により前記着目画素を含む画素領域に対応するセルに対して設定された前記ノイズ値に基づいて、前記着目画素に対応する前記基本閾値に対する変動量を導出する第二の導出手段と、
前記第一の導出手段により導出された前記基本閾値と、前記第二の導出手段により導出された前記変動量とを加算して、前記閾値を導出する第三の導出手段と、を備え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】
前記第二の導出手段は、
前記変動量の最大値を、前記着目画素に対応する前記基本閾値と前記着目画素の次のドットの成長順が設定された画素に対応する前記基本閾値との差分値とすることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記ドットの成長順と前記基本閾値との対応を示す第一のテーブルと、前記ノイズ値と前記変動量との対応を示す第二のテーブルと、を保持する第三の保持手段をさらに備え、
前記第一の導出手段は、前記第三の保持手段によって保持された第一のテーブルを参照して前記基本閾値を導出し、
前記第二の導出手段は、前記第三の保持手段によって保持された第二のテーブルを参照して前記変動量を導出することを特徴とする請求項２または３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記導出手段は、前記画像データの画素が取り得る各階調値に対応する前記閾値がそれぞれ所定の確率で出現するように、前記閾値を導出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記導出手段は、前記画像データの画素が取り得る各階調値に対応する前記閾値がそれぞれ等確率で出現するように、前記閾値を導出することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記導出手段は、前記画像データの画素が取りうる階調値の最小階調値または最大階調値に近い階調値に対応する前記閾値ほど低確率で出現するように、前記閾値を導出することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記導出手段は、前記画像データの画素が取り得る階調値の最小階調値または最大階調値に近い階調値に対応する前記閾値ほど高確率で出現するように、前記閾値を導出することを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記設定手段は、
前記ノイズマトリクスの互いに直交する２つの直交軸の方向における、前記ノイズマトリクスの各要素間の間隔を、前記スクリーン角に基づいて設定される前記セルの配列方向を示す２つの交差軸の方向における前記セルの配列間隔に一致させると共に、
前記２つの直交軸の方向を、前記２つの交差軸の方向に一致させることで、
前記ノイズマトリクスを前記スクリーン角に基づいて正規化する正規化手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記正規化手段は、
前記２つの交差軸の一方の軸を、前記スクリーン角を持って配列された複数の前記セル中における所定のドットの成長順が設定された複数の点のうち、最も近い位置関係にある２点を通る軸とし、
前記２つの交差軸の他方の軸を、前記２点のうち一方の点と、前記複数の点のうち、前記２点を通る軸に交差する直線上で前記一方の点から最も近くに位置する点とを通る軸とすることを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記第二の保持手段は、
周期性が視覚的に知覚しにくい空間周波数特性を有する前記ノイズマトリクスを保持することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
多階調の前記画像データを入力する画像入力手段と、
前記導出手段により導出された前記閾値を用いて、前記画像入力手段により入力された前記画像データに対して前記ハーフトーン処理を施す画像処理手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
画像データにおける所定の画素領域を構成する各画素のドットの成長順が設定された複数の要素を有し、所定のスクリーン角を有するように配列されるセルを保持すると共に、所定の空間周波数特性で複数のノイズ値がマトリクス状に配列されたノイズマトリクスを保持し、
前記スクリーン角を有するように配列された、前記ノイズマトリクスの各要素にそれぞれ対応する複数の前記セルに対し、それぞれ対応する前記ノイズ値を設定するステップと、
着目画素に対応する前記ドットの成長順と、前記設定手段により前記着目画素を含む画素領域に対応する前記セルに対して設定された前記ノイズ値とに基づいて、ハーフトーン処理にて前記着目画素の階調値と比較される閾値を導出するステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１４】
コンピュータを、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データに対してハーフトーン処理を適用するための画像処理装置、画像処理方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラなどで扱われる多階調の画像データを印刷する際には、多階調の画像データを、画像形成装置が表現可能な少ない階調数に変換するハーフトーン処理が適用される。ハーフトーン処理には、ディザ法や誤差拡散法がある。例えば、電子写真方式のプリンタでは、ドット形成の安定性と処理速度とを考慮して、ドット集中型の閾値マトリクスを用いたディザ法が適用されることが多い。ディザ法では、複数の閾値が配列された閾値マトリクスを規則的に並べて入力画像に重ね合わせ、処理対象画素の階調値と処理対象画素に対応する閾値とを比較することでハーフトーン画像を生成する。
しかしながら、ドット集中型の閾値マトリクスを用いたディザ法では、周期的に変動する閾値との比較によって処理対象画素の出力値を決定するため、モアレと呼ばれる周期的な縞模様が発生しやすい。また、入力画像に重ね合わせる各閾値マトリクスがそれぞれ同じ閾値群を持つ構成であると、１つの閾値マトリクスに含まれる閾値の数（画素数）分の階調しか表現することができない。
【０００３】
そこで、特許文献１には、ブルーノイズマスクを用いてハーフトーン処理を行うことで、階調再現性を高める手法が提案されている。この特許文献１では、まず、入力画像データの各画素に対応する位置毎にドットの出力順番（成長順）が定められたセルを、スクリーン角を有するように複数並べて配置し、スーパーセルを作成する。そして、スーパーセルのスクリーン角に従って、セルの並び方向を示す２つの軸を設定し、これらの軸をブルーノイズマスクの直交する２つの軸に一致させ、スーパーセル内の各セルに、対応するブルーノイズデータを設定して閾値マトリクスを作成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９８７８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、スーパーセルの形状にあわせてブルーノイズマスクの一部を切り出して使用する。そのため、スーパーセル内ではブルーノイズ特性を活かした形で階調性を高めることができるが、スーパーセル同士の境界部分ではブルーノイズ特性の連続性が考慮されず、画像全体として低周波成分が発生してしまう。
そこで、本発明は、画像データにハーフトーン処理を適用した際に、画像全体に亘って適切な階調変換を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る画像処理装置の一態様は、画像データにおける所定の画素領域を構成する各画素のドットの成長順が設定された複数の要素を有し、所定のスクリーン角を有するように配列されるセルを保持する第一の保持手段と、所定の空間周波数特性で複数のノイズ値がマトリクス状に配列されたノイズマトリクスを保持する第二の保持手段と、前記スクリーン角を有するように配列された、前記ノイズマトリクスの各要素にそれぞれ対応する前記セルに対し、それぞれ対応する前記ノイズ値を設定する設定手段と、着目画素に対応する前記ドットの成長順と、前記設定手段により前記着目画素を含む画素領域に対応する前記セルに対して設定された前記ノイズ値とに基づいて、ハーフトーン処理にて前記着目画素の階調値と比較される閾値を導出する導出手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画像データにハーフトーン処理を適用した際に、画像全体に亘って適切な階調変換を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一の実施形態における印刷装置の構成例を示す図である。
【図２】第一の実施形態の画像処理部の構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】中間調処理部の構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】１０画素のセルの一例を示す図である。
【図５】ブルーノイズマトリクスの一例を示す図である。
【図６】閾値算出処理手順を示すフローチャートである。
【図７】セルを画像上に配置した例を示す図である。
【図８】セルを行方向に縮退した例を示す図である。
【図９】正規化処理を説明するための図である。
【図１０】第二の実施形態の画像処理部の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１１】ノイズ用閾値テーブルの一例を示す図である。
【図１２】ドット成長順ごとの閾値の分布の一例を示す図である。
【図１３】ドット成長順ごとの閾値の分布の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態における印刷装置の構成例を示す図である。
印刷装置１００は、画像入力部１０と、画像処理部２０と、画像出力部３０とを備える。画像入力部１０と画像処理部２０とは、通信インターフェース又は回路によって接続されており、画像処理部２０と画像出力部３０とは、通信インターフェース又は回路によって接続されている。
【００１０】
画像入力部１０は、例えば、レンズ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）を備えるスキャナ部である。ＣＣＤセンサは、レンズによって結像された被写体（原稿）の像を光電変換し、Ｒ（Red），Ｇ（Green），Ｂ（Blue）のアナログ電気信号を生成する。生成されたアナログ電気信号は、Ａ／Ｄ変換部に入力され、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色について補正等が施された後、Ａ／Ｄ変換される。デジタル化されたＲ、Ｇ、Ｂのフルカラー信号（以下、「デジタル画像信号」という。）は、画像処理部２０に出力される。なお、画像入力部１０は、スキャナ部に限定されるものではなく、被写体を撮像してデジタル画像信号を生成する撮像部や、デジタル画像信号を外部機器から取り込む画像取込部であってもよい。
【００１１】
画像処理部２０は、画像入力部１０から入力された多階調のデジタル画像信号に対して、後述する各種画像処理を施す。そして、画像処理部２０は、画像処理が施されたデジタル画像信号を画像出力部３０に出力する。
画像出力部１０３は、インクジェットヘッドやサーマルヘッドを使用したラスタプロッタ等の印刷出力部を備え、画像処理部２０から入力されたデジタル画像信号を用いて印刷媒体上に画像を印刷する。
なお、本実施形態では、画像入力部１０、画像処理部２０および画像出力部３０が１つの装置（印刷装置１００）に搭載されている場合について説明するが、それぞれ別々の装置に搭載されていてもよい。
【００１２】
（画像処理部２０の構成）
図２は、画像処理部２０の構成例を示す機能ブロック図である。画像処理部２０は、入力補正部２１と、色空間変換部２２と、濃度補正部２３と、中間調処理部２４とを備え、画像入力部１０から入力されたデジタル画像信号に対して、以下に説明する画像処理を施す。
入力補正部２１は、入力されたデジタル画像信号に対して補正処理を施す。入力補正部２１に入力されたデジタル画像信号は、Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度信号で構成されており、ＣＣＤセンサの感度特性や原稿照明用ランプの配光特性が重畳されている。そのため、入力補正部２１は、これらの特性に対する補正処理を施す。入力補正部２１から出力されたデジタル画像信号（輝度信号Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、色空間変換部２２に入力される。
【００１３】
色空間変換部２０２では、デジタル画像信号の輝度信号Ｒ，Ｇ，Ｂを、濃度信号Ｃ（Cyan），Ｍ（Magenta），Ｙ（Yellow），Ｋ（blacK）に変換する。色空間変換部２０２から出力されたデジタル画像信号（濃度信号Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ）は、濃度補正部２３に入力される。濃度補正部２３は、後段の中間調処理部２４でデジタル画像信号を２値のデジタル画像信号に変換したときに濃度変動が起きないよう、中間調処理部２４による中間調処理（以下、「ハーフトーン処理」という。）の特性を考慮して予め濃度補正を行う。濃度補正部２３から出力されたデジタル画像信号（濃度信号Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ）は、中間調処理部２４に入力される。
【００１４】
中間調処理部２４は、濃度補正部２３から入力された多階調のデジタル画像信号（画像データ）に対して、閾値マトリクスを用いたディザ法によるハーフトーン処理を行い、中間調表現に変換した２値のデジタル画像信号（印字信号Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ）を生成する。生成された２値のデジタル画像信号は、画像出力部３０に出力される。なお、図２に示す各部の機能は、印刷装置１００が備える不図示のＣＰＵが所定のプログラムを実行することで実現され得る。
図３は、中間調処理部２４の構成例を示す機能ブロック図である。中間調処理部２４は、セル情報保持部２４１と、ノイズマトリクス保持部２４２と、閾値算出部２４３と、比較部２４４とを備える。
【００１５】
セル情報保持部２４１は、所定の画素領域を構成する各画素にそれぞれ対応する複数の要素が配列されたセルを保持する。セルを構成する各要素には、それぞれ対応する画素のドット成長順が設定されている。図４は、セルの一例を示す図である。図４では、１０画素に対応する１０要素を有するセルを示している。図４において、１つのマスが１つの画素に対応している。したがって、以下の説明では、セル中のマスを「画素」ともいう。セル中の各画素に割り振られた数値は、ドット成長順を示している。ドット成長順とは、画像濃度が高くなるにしたがって書き込みが行われる画素の順番であり、低い番号から順にドットが成長して行くように設定される。また、図４におけるＴ（ｊ、ｉ）は、各画素のセル上における座標であり、セル中の所定の画素を基準画素とし、基準画素の座標をＴ（０，０）としている。座標Ｔ（ｊ，ｉ）により、セル中の各画素が基準画素からどれだけ離れた位置にあるかがわかるようになっている。図４に示す例では、ドット成長順が０の画素を基準画素としている。また、この基準画素は、画像上のｘ軸、ｙ軸の原点に合わせたものとする。
【００１６】
図３に戻って、ノイズマトリクス保持部２４２は、所定のノイズ特性で複数のノイズ値がマトリクス状に配列されたノイズマトリクスを保持する。本実施形態では、上記ノイズ特性として、空間周波数が高く、周期性が視覚的に知覚されにくい特性を採用する。本実施形態では、ノイズ特性として、ブルーノイズ特性を用いる。図５は、３２×３２画素のブルーノイズ特性を有するノイズマトリクスの一例を示したものである。このノイズマトリクスには、０から１０２３までの複数（３２×３２＝１０２４個）のノイズ値が、空間周波数が高くなるように順に配置されている。図５におけるＮ（ｍ，ｎ）は、ノイズマトリクス上の座標であり、ノイズマトリクスの左上の要素（画素）の座標をＮ（０，０）としている。
【００１７】
図３に戻って、閾値算出部２４３は、セル情報保持部２４１から、画像中の着目画素である処理対象画素に対応するドット成長順を取得すると共に、ノイズマトリクス保持部２４２から、処理対象画素に対応するノイズ値を取得する。そして、閾値算出部２４３は、取得したドット成長順とノイズ値とに基づいて、処理対象画素に対応する閾値を算出する。閾値算出処理については、後で詳述する。閾値算出部２４３は、画像中の全ての画素について上記の閾値を算出することで、結果的にハーフトーン処理に用いる閾値マトリクスを作成することができる。比較部２４４は、処理対象画素の階調値を、閾値算出部２４３において算出した処理対象画素に対応する閾値と比較する。そして、比較部２４４は、階調値が閾値以上である場合には処理対象画素の印字信号をオンに、階調値が閾値未満である場合には印字信号をオフにする。以上の処理を画像中の全ての画素に適用する。
【００１８】
（閾値算出処理手順）
図６は、閾値算出部２４３において実行する閾値算出処理手順の一例を示すフローチャートである。この図６の処理は、例えば、画像入力部１０から画像処理部２０へデジタル画像信号が入力されたときに開始される。ただし、図６の処理の開始タイミングは、上記のタイミングに限らない。
先ずＳ１において、閾値算出部２４３は、処理対象画素に対応するドット成長順Ｄｎを取得する。図４に示す１０画素のセルの場合、各セルは画像上において図７に示すように配置される。このように、画像上に配置されたセルがそれぞれ所定の方向に規則的に並ぶことで、ドットパターンを配列する方向を示すスクリーン角が構成される。スクリーン角は、画像上の水平軸（ｘ軸）に対する角度によって表されるものであり、図７に示すベクトルＲｍおよびＲｎによって表すことができる。ベクトルＲｍは、あるセル中の基準画素Ｐ０から最も近い位置にある別のセル中の基準画素Ｐ１へ向かうベクトルである。また、ベクトルＲｎは、ベクトルＲｍとは平行ではない直線上で、上記の基準画素Ｐ０から最も近い位置にある基準画素Ｐ２へ向かうベクトルである。図７に示す例では、Ｒｍ（３，−１）、Ｒｎ（１，３）である。
【００１９】
図６のＳ１では、閾値算出部２４３は、処理対象画素の画像上の座標Ｉ（ｘ，ｙ）に基づいて、処理対象画素に対応するドット成長順Ｄｎを求める処理を行う。画像上に配置される１０画素のセルにより設定される各画素のドット成長順は、図８に示す基本マトリクスをｙ軸方向に１画素進むたびにｘ軸方向に７画素シフトするように画像上に配置することでも表現可能である。図８に示す基本マトリクスの各画素に割り振られた数値は、ドット成長順を示している。また、図８におけるｔ（ｋ）は、基本マトリクス上の画素番号であり、ｋ＝（ｘ＋ｙ×７）％１０（％は剰余算）で表すことができる。
したがって、処理対象画素のドット成長順Ｄｎは、処理対象画素の座標Ｉ（ｘ，ｙ）に基づいて上記のｔ（ｋ）を求めることにより導出することができる。例えば、処理対象画素の座標が、図７に示すＩ（６，３）である場合、ｔ（ｋ）＝ｔ（７）であるため、ドット成長順Ｄｎ＝２となる。
【００２０】
図６のＳ２では、閾値算出部２４３は、処理対象画素に対応するノイズ値Ｎｚを取得する。このＳ２において、閾値算出部２４３は、ノイズマトリクスをスクリーン角に基づいて正規化し、スクリーン角を持って配列された各セルのうち、処理対象画素に対応する画素が含まれるセルにノイズマトリクス上のノイズ値Ｎｚを割り当てる。そして、セルに割り当てたノイズ値Ｎｚを、処理対象画素に対応するノイズ値Ｎｚとする。つまり、１つのセルに対応する画素領域内の複数（本実施形態では１０個）の画素には、それぞれ同じノイズ値Ｎｚが割り当てられる。まず、閾値算出部２４３は、処理対象画素の座標Ｉ（ｘ，ｙ）に基づいて、処理対象画素が含まれる画素領域に対応するセルのノイズマトリクス上の座標Ｎ（ｍ，ｎ）を求める。閾値算出部２４３は、処理対象画素Ｉ（ｘ，ｙ）を、対応するセル上の基準画素に平行移動した座標Ｎ´（ｘ，ｙ）を求める。
Ｎ´＝Ｉ−Ｔ  ………（１）
【００２１】
次に、閾値算出部２４３は、画像のｘ軸方向に対するベクトルＲｍの角度θ１と、ｘ軸方向に対するベクトルＲｎの角度θ２と、ベクトルＲｍの垂直方向に対するベクトルＲｎの角度θ３とを求める。図７に示す例の場合、ベクトルＲｎはベクトルＲｍの垂直方向に一致するため、角度θ３＝０である。角度θ３が０度でない場合の例を、図９に示す。図９において、直線Ａはｘ軸方向に一致する直線、直線ＢはベクトルＲｍの垂直方向に一致する直線である。
角度θ１〜θ３は、基準画素Ｐ１の座標（ａ１，ｂ１）と基準画素Ｐ２の座標（ａ２，ｂ２）とに基づいて、次式をもとに算出することができる。
θ１＝ｔａｎ-1（ｂ１／ａ１），
θ２＝ｔａｎ-1（ｂ２／ａ２），
θ３＝π／２−（｜θ１｜＋｜θ２｜）  ………（２）
上記（２）式により、角度θ１は、ａ１＝０のときπ／２となり、角度θ２は、ａ２＝０のときπ／２となる。ここで、基準画素Ｐ１は、あるセルの基準画素Ｐ０から最も近くに位置する基準画素である。つまり、基準画素Ｐ０と基準画素Ｐ１とは、スクリーン角方向の同じ直線上に位置する。また、基準画素Ｐ２は、基準画素Ｐ０と基準画素Ｐ１とを結ぶ直線と交差する直線上で、基準画素Ｐ０から最も近くに位置する基準画素である。
【００２２】
さらに、閾値算出部２４３は、基準画素Ｐ１の座標（ａ１，ｂ１）と基準画素Ｐ２の座標（ａ２，ｂ２）とに基づいて、次式をもとにベクトルＲｍの長さＲｘとベクトルＲｎの長さＲｙとを求める。
Ｒｘ＝√（ａ１2＋ｂ１2），
Ｒｙ＝√（ａ２2＋ｂ２2）  ………（３）
そして、閾値算出部２４３は、上記のパラメータθ１、θ３、ＲｘおよびＲｙを用いて、座標Ｎ´（ｘ，ｙ）をノイズマトリクス上の座標Ｎ（ｍ，ｎ）に変換する処理を行う。具体的には、座標Ｎ´（ｘ，ｙ）に対して、角度（−θ１）の回転変形と、角度（−θ３）のせん断変形と、長さＲｘおよびＲｙの拡大縮小変形とを施す。ただし、角度θ３＝０の場合は、せん断変形は不要である。
【００２３】
【数１】
2017011569.tif 000003
【００２４】
以上の処理により、処理対象画素に対応するノイズマトリクス上の座標Ｎ（ｍ，ｎ）を求めることができ、その結果、処理対象画素に対応するノイズ値Ｎｚを求めることができる。例えば、処理対象画素の座標がＩ（６，３）である場合、その処理対象画素に対応するノイズマトリクス上の座標はＮ（２，０）となり、処理対象画素に対応するノイズ値Ｎｚは３９４となる。
上記（４）式は、ノイズマトリクスに対し、ＲｘおよびＲｙの拡大縮小、θ３のせん断、θ１の回転の順に変形処理を施すことで、ノイズマトリクスをスクリーン角に基づいて正規化できることに基づいている。ここで、ノイズマトリクスの正規化とは、次の２つの処理を行うことをいう。先ず１つ目の処理は、ノイズマトリクスの２つの直交軸（ｍ軸、ｎ軸）の方向における各要素間の間隔を、スクリーン角に基づいて設定されるセルの配列方向を示す２つの交差軸の方向におけるセルの配列間隔に一致させる処理である。この１つ目の処理は、ＲｘおよびＲｙの拡大縮小の変形処理に対応する。２つ目の処理は、ノイズマトリクスの２つの直交軸を、セルの配列方向を示す２つの交差軸に一致させる処理である。この２つ目の処理は、θ３のせん断およびθ１の回転の変形処理に対応する。
【００２５】
このように、上記（４）式の処理は、ノイズマトリクスをスクリーン角に基づいて正規化し、スクリーン角を持って配列された、ノイズマトリクスの各要素にそれぞれ対応するセルに対して、それぞれ対応するノイズ値Ｎｚを割り当てる処理に等しい。このとき、ノイズマトリクス上の全てのノイズ値が、それぞれ対応するセルに割り当てられる。そのため、ブルーノイズ特性の連続性を維持した形で画像上に配列される全てのセルにノイズを設定することができる。
【００２６】
さらに、上記の正規化に際し、セルの２つの交差軸の一方の軸を、スクリーン角を持って配列されたセル中における所定のドット成長順（上記の例では、ドット成長順＝０）が設定された複数の点（画素）のうち、最も近い位置関係にある２点を通る軸とする。また、２つの交差軸の他方の軸を、上記２点のうち一方の点と、上記複数の点のうち、上記２点を通る軸に交差する直線上で上記一方の点から最も近くに位置する点とを通る軸とする。つまり、セルの配列方向を示す２つの軸として、垂直に近い関係を有する２つの軸を設定する。このように、ノイズマトリクスの正規化に際し、ノイズマトリクスの座標軸をスクリーン角に従って決定される垂直に近い関係を有する座標軸に変換することができる。ノイズマトリクスは、互いに直交する２つの座標軸により設計されるため、垂直に近い座標軸に変換した方がノイズ特性を発揮しやすくなる。
【００２７】
図６のＳ３では、閾値算出部２４３は、Ｓ１において取得したドット成長順Ｄｎと、Ｓ２において取得したノイズ値Ｎｚとに基づいて、処理対象画素に対応する閾値を算出する。以下、一例として中間調処理部２４に入力されるデジタル画像信号の階調値が０〜２５５の２５６階調で表される場合について説明する。比較部２４４は、上述したように階調値≧閾値のときドットを形成するための印字信号を出力する。そのため、階調値が一様な画像を処理する場合、１〜２５５の閾値が均一に分布していれば、ハーフトーン処理を行った後の画像全体の平均階調値は、入力された画像の階調値となる。そこで、本実施形態では、閾値算出部２４３は、スクリーン角を保ちつつ各階調値に対応する各閾値を均一に分布させるために、以下のように処理対象画素に対応する閾値を算出する。
【００２８】
まず、閾値の範囲（１〜２５５）を１つのセルにより設定される閾値の数（セル内画素数＝１０個）で分割し、閾値間距離ＴＨＷを求める。
ＴＨＷ＝（２５５−１）／１０  ………（５）
次に、Ｓ２において取得したノイズ値Ｎｚを、閾値間距離ＴＨＷ分だけ振動するノイズ値に正規化し、その結果を変動量ＴＨＮとする。
ＴＨＮ＝（Ｎｚ／（１０２４−１））×ＴＨＷ  ………（６）
上記（６）式で表されるように、変動量ＴＨＮは、ノイズ値Ｎｚをノイズ数で除算し、閾値間距離ＴＨＷを乗算することで求められる。変動量ＴＨＮは、０以上ＴＨＷ以下の値となり、ノイズ値Ｎｚが大きいほど大きい値をとる。
【００２９】
最後に、閾値間距離ＴＨＷ、変動量ＴＨＮおよびドット成長順Ｄｎを用いて、処理対象画素に対応する閾値ＴＨを算出する。なお、次式において、小数点以下は四捨五入して閾値ＴＨを求めるものとする。
ＴＨ＝ＴＨＷ×Ｄｎ＋ＴＨＮ＋１  ………（７）
上記（７）式において、（ＴＨＷ×Ｄｎ）は、ドット成長順Ｄｎに基づいて設定される基本閾値である。基本閾値とは、ドットが成長し始める閾値の基本値であり、ドット成長順Ｄｎが大きいほど大きい値をとる。このように、ノイズ値Ｎｚに基づいて決定される変動量ＴＨＮを基本閾値に加算することで、閾値ＴＨを算出する。ここで、変動量ＴＨＮの最大値は、処理対象画素に対応する基本閾値と処理対象画素の次のドット成長順が設定された画素に対応する基本閾値との差分値である閾値間距離ＴＨＷである。
【００３０】
したがって、以上により算出される閾値ＴＨは、１〜２５５のいずれかの整数となる。そして、画像上の全ての画素について閾値ＴＨを算出し、閾値マトリクスを作成した結果、各閾値（１〜２５５）は画像全体に対して均一に分散し、等確率に出現することになる。したがって、入力画像に含まれる各階調を、忠実に面積階調に変換することが可能となる。つまり、入力画像の各階調値を、濃度分布を保ったまま面積階調に変換することが可能となる。さらに、この閾値は、セル内ではドット成長順に閾値間距離を保った形で設定されつつも、セルごとにみるとブルーノイズ特性を持って変化することになる。そのため、画像全体に亘って良好なドット分散性と高い階調再現性とを実現可能な閾値マトリクスとすることができる。
【００３１】
以上のように、本実施形態では、セル情報保持部２４１がセルを保持し、ノイズマトリクス保持部２４２がノイズマトリクスを保持する。ここで、上記セルは、画像データにおける所定の画素領域内の各画素のドット成長順がそれぞれ設定された複数の要素を有し、所定のスクリーン角を有するように配列されるものである。また、上記ノイズマトリクスは、所定の空間周波数特性で複数のノイズ値がマトリクス状に配列されたものである。
そして、閾値算出部２４３は、スクリーン角を有するように配列された、ノイズマトリクスの各要素にそれぞれ対応するセルに対し、それぞれ対応するノイズ値を設定する。また、閾値算出部２４３は、処理対象画素（着目画素）に対応するドットの成長順と、処理対象画素を含む画素領域に対応するセルに対して設定されたノイズ値とに基づいて、ハーフトーン処理にて処理対象画素の階調値と比較される閾値を算出（導出）する。
【００３２】
したがって、所定の空間周波数特性を有するノイズが付加された、高い階調再現性を実現可能な閾値マトリクスを作成することが可能となる。特に、低濃度細線の再現が可能となり、画質を向上させることができる。また、ノイズマトリクスの各要素に設定されたノイズ値を、スクリーン角を持って配列されたノイズマトリクスの要素数と同数の各セルに対してそれぞれ割り当てることができるので、ノイズ特性を十分に活かして階調の再現性を高めることができる。さらに、画像全体に亘ってノイズの連続性を維持することができるので、低周波成分が発生することを防止し、画質の低下を防止することができる。
【００３３】
また、ドット成長順とノイズ値とに基づいて閾値を算出するので、ノイズの特性を活かしつつ、画像データの画素が取り得る各階調値に対応する各閾値の出現確率を調整することができる。そのため、適切に階調を再現することができる。さらに、ドット成長順とノイズマトリクスのみを保持しておくだけで閾値を算出することができる。このように、ブルーノイズマスクのような、２５６×２５６といった大きいサイズの閾値マトリクスを保持しておく必要がないため、保持しておくべきデータ量を抑えることができる。
【００３４】
さらに、閾値算出部２４３は、処理対象画素に対応するドット成長順に基づいて、ドット成長順が大きいほど大きくなる基本閾値を算出（導出）する。また、閾値算出部２４３は、処理対象画素を含む画素領域に対応するセルに対して設定されたノイズ値に基づいて、処理対象画素に対応する基本閾値に対する変動量を算出（導出）する。そして、閾値算出部２４３は、算出した基本閾値と算出した変動量とを加算して、処理対象画素に対応する閾値を算出（導出）する。したがって、基本閾値の変動の幅（ノイズの振幅）を容易に調整可能となり、適切な出現確率を有する閾値を容易に算出することができる。
【００３５】
また、閾値算出部２４３は、基本閾値に対する変動量の最大値を、処理対象画素に対応する基本閾値と処理対象画素の次のドットの成長順が設定された画素に対応する基本閾値との差分値とする。つまり、基本閾値の変動の幅を、閾値間距離（ＴＨＷ）に設定する。したがって、閾値算出部２４３は、画像データが取り得る各階調値を適切に再現するための閾値を算出することができる。
さらに、閾値算出部２４３は、各階調値に対応する閾値が閾値マトリクス中において等確率で出現するように、閾値を算出する。そのため、入力画像の各階調値を、濃度分布を保った状態で面積階調に変換することができる。
【００３６】
また、閾値算出部２４３は、ノイズマトリクスをスクリーン角に基づいて正規化し、ノイズマトリクス上の各ノイズ値を、スクリーン角を有するように配列された各セルに割り当てる。具体的には、ノイズマトリクスにおける互いに直交する２つの直交軸の方向における各要素間の間隔を、スクリーン角に基づいて設定されるセルの配列方向を示す２つの交差軸の方向における配列間隔に一致させる。さらに、閾値算出部２４３は、ノイズマトリクスの２つの直交軸の方向を、セルの２つの交差軸の方向に一致させる。これにより、ノイズマトリクスに、上述したＲｘおよびＲｙの拡大縮小、角度θ３のせん断、角度θ１の回転の順で変形処理を適用することができ、適切にスクリーン角に正規化することができる。
【００３７】
また、閾値算出部２４３は、２つの交差軸の一方の軸を、スクリーン角を持って配列された複数のセル中における所定のドットの成長順が設定された複数の点のうち、最も近い位置関係にある２点を通る軸とする。さらに、閾値算出部２４３は、２つの交差軸の他方の軸を、上記２点のうち一方の点と、上記の所定のドットの成長順が設定された複数の点のうち、上記２点を通る軸に交差する直線上で上記の一方の点から最も近くに位置する点とを通る軸とする。したがって、ノイズマトリクスの直交する２つの軸を、セルの配列方向を示す軸のうち垂直に近い２つの軸に変換することができる。ノイズマトリクスは直交する座標軸によって設計されるため、垂直に近い座標軸に変換することで、ノイズ特性を発揮しやすくすることができる。
また、ノイズマトリクス保持部２４２は、周期性が視覚的に知覚しにくい空間周波数特性を有するノイズマトリクスを保持する。例えば、ノイズマトリクス保持部２４２は、ブルーノイズ特性を有するノイズマトリクスを保持する。したがって、ノイズ感を適切に抑制しつつ、良好なドット分散性と適切な階調再現性とを得ることができる。
以上説明した手法により算出された閾値を用いて、入力された多階調の画像データに対してハーフトーン処理を施すことで、画像全体に亘って適切な階調変換を実現することができる。
【００３８】
（第二の実施形態）
次に、第二の実施形態について説明する。上述した第一の実施形態では、濃度補正部２３から出力された画像の色を、中間調処理部２４にて面積階調で忠実に再現するハーフトーン処理方法を示した。第二の実施形態では、濃度補正とハーフトーン処理を同時に行う方法について説明する。
図１０は、第二の実施形態における画像処理部２０の構成例を示す図である。この図１０において、上述した第一の実施形態における画像処理部２０と同様の構成を有する部分には図２と同一符号を付し、以下、構成の異なる部分を中心に説明する。
濃度・中間調処理部２５は、色空間変換部２２から出力されたデジタル画像信号（濃度信号Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ）を入力する。濃度・中間調処理部２５は、入力したデジタル画像信号（画像データ）に対して、濃度補正処理とハーフトーン処理とを同時に行い、中間調表現に変換した２値のデジタル画像信号（印字信号Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ）を生成する。この濃度・中間調処理部２５は、図６に示す第一の実施形態と同様の手順により閾値を算出する。ただし、Ｓ３の処理にあたる閾値算出処理が第一の実施形態とは異なる。
【００３９】
まず、濃度補正処理とハーフトーン処理を同時に行うという考え方について、簡単に説明する。例えば、１〜２５５の各閾値が等確率で出現する閾値マトリクスを用いてハーフトーン処理を行うと、入力画像の各階調値を、濃度分布を保ったまま面積階調に変換することができる。一方、１または２５５に近い閾値ほど出現率が低くなるように各閾値を分布させた閾値マトリクスを用いてハーフトーン処理を行うと、低い階調値ほど閾値以下になる確率が減り、高い階調値ほど閾値以上になる確率が高くなる。つまり、低階調で生成されるドットが少なくなり、高階調で生成されるドットが多くなる。そのため、コントラストを上げた画像、言い換えると、濃度補正を行った画像を生成することができる。
そこで、本実施形態では、各閾値が等確率ではない所定の確率で出現するように設定することで、濃度補正をハーフトーン処理と同時に行うようにする。上記のようにコントラストを上げるような濃度補正を行う場合、次式をもとに閾値ＴＨを算出する。
【００４０】
【数２】
2017011569.tif 000004
【００４１】
上式において、小数点以下は四捨五入して閾値ＴＨを求めるものとする。
このように算出した処理対象画素の閾値ＴＨは、低い閾値、高い閾値ほど出現しにくく、中間程度の閾値は出現しやすくなる。したがって、高コントラスト化を行う濃度補正をハーフトーン処理と同時に行うことができる。また、セルごとに閾値を変化させつつも、その変化はブルーノイズ特性を持って変化させることができるため、スクリーン角を保ちつつ、濃度補正とドット分散性の高いハーフトーン処理とを同時に実現可能である。
なお、上記の例では、濃度補正として高コントラスト化を行う場合について説明したが、同様に低コントラスト化を行うことも可能である。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、閾値算出部２４３は、各階調値に対応する閾値が閾値マトリクス中において所定の確率で出現するように、閾値を導出する。これにより、濃度補正をハーフトーン処理と同時に行うことができる。
例えば、閾値算出部２４３は、最小階調値（０）または最大階調値（２５５）に近い階調値に対応する閾値ほど、閾値マトリクス中において低確率で出現するように、閾値を導出する。これにより、高コントラスト化をする濃度補正とハーフトーン処理とを同時に実現することができる。また、最小階調値（０）または最大階調値（２５５）に近い階調値に対応する閾値ほど、閾値マトリクス中において高確率で出現するように、閾値を導出することもできる。これにより、低コントラスト化をする濃度補正とハーフトーン処理とを同時に実現することができる。
【００４３】
（第三の実施形態）
次に、第三の実施形態について説明する。上述した第一および第二の実施形態では、除算を含む計算式を用いて閾値を算出する方法を示した。第三の実施形態では、除算を用いず、テーブルを用いて閾値を算出する方法について説明する。
第三の実施形態における画像処理部２０は、上述した図１０に示す第二の実施形態における画像処理部２０と同様の構成を有する。ただし、第二の実施形態とは、図６のＳ３にあたる閾値算出処理が異なる。したがって、以下、処理の異なる部分を中心に説明する。
本実施形態における閾値算出処理では、ドット成長順Ｄｎに応じて決定される基本閾値Ｔｉと、基本閾値Ｔｉに付加する変動量Ｍｔとを、それぞれ予め設定した閾値テーブルを用いて導出する。そして、導出した基本閾値Ｔｉと変動量Ｍｔとを加算することで、処理対象画素に対応する閾値ＴＨを算出する（ＴＨ＝Ｔｉ＋Ｍｔ）。
【００４４】
まず、濃度・中間調処理部２５は、図１１に示す閾値テーブル（ａ）を参照して、処理対象画素のドット成長順Ｄｎに対応する基本閾値Ｔｉを導出する。基本閾値Ｔｉは、ドットが成長し始める閾値の基本値を表す。図１１では説明を簡単化するために、濃度を均一に面積階調に変換する場合の例を示している。つまり、閾値テーブル（ａ）では、ドット成長順Ｄｎ＝０の場合はＴｉ＝１、ドット成長順Ｄｎ＝１の場合はＴｉ＝２６、ドット成長順Ｄｎ＝２の場合はＴｉ＝５２というように、基本閾値Ｔｉを１〜２５５の閾値の範囲内で均一に分散して設定している。
【００４５】
次に、濃度・中間調処理部２５は、図１１に示す閾値テーブル（ｂ０）〜（ｂ９）を参照して、処理対象画素のノイズ値Ｎｚに対応する変動量Ｍｔを導出する。閾値テーブル（ｂ０）〜（ｂ９）では、ノイズ値Ｎｚに基づいて変動量Ｍｔを導出するためのノイズ用閾値Ｎｔを設定している。ここでも説明を簡単化するため、ノイズ用閾値Ｎｔを０〜１０２３のノイズ値の範囲内で均一に分散させた例を示している。例えば、ドット成長順Ｄｎ＝０の場合は閾値テーブル（ｂ０）を参照し、ノイズ値Ｎｚが４０未満である場合は変動量Ｍｔ＝０、ノイズ値Ｎｚが４０以上８１未満である場合は変動量Ｍｔ＝２に設定する。つまり、図１１に示す閾値テーブル（ｂ０）〜（ｂ９）では、ノイズ数を閾値間距離ＴＨＷの分だけ等間隔に分割して、ノイズ用閾値Ｎｔを設定する。
このように、図１１に示す例では、基本閾値Ｔｉとノイズ用閾値Ｎｔとをそれぞれ等間隔に配置することで、各閾値ＴＨが均一に分布する。この図１１に示す閾値テーブルにおけるノイズ用閾値Ｎｔの分布を別の形で表すと、図１２に示すようになる。図１２に示すように、ノイズ用閾値Ｎｔを各階調値に対して均一に分散させることで、画像中で各閾値が同等の確率で出現するように設定される。その結果、入力画像の各階調値を忠実に面積階調に変換する処理を行うことができる。
【００４６】
一方で、基本閾値Ｔｉと変動量Ｍｔとを加算した閾値ＴＨの分布を変化させることで、濃度補正を行いつつ、ハーフトーン処理を行うこともできる。コントラストを上げる場合には、低濃度ではドットが生成されにくくなるように、ドット成長順Ｄｎが低い方に多くの閾値を割り当てる。そして、高濃度ではドットが生成され易くなるように、ドット成長順Ｄｎが高い方に多くの閾値を割り当てる。この場合のノイズ用閾値Ｎｔの分布を表すと図１３に示すようになる。図１３に示すように、各閾値が所定の確率で出現するように閾値テーブルを設定することで、濃度補正とハーフトーン処理とを同時に行うことができる。
同様に、閾値の割り当てを変化させることで、コントラストを下げることもできる。コントラストを下げる場合には、低濃度ではドットが生成され易くなるように、ドット成長順Ｄｎが低い方に少ない閾値を割り当てる。また、高濃度ではドットが生成されにくくなるように、ドット成長順Ｄｎが高い方にも少ない閾値を割り当てる。
【００４７】
以上のように、基本閾値Ｔｉとノイズ用閾値Ｎｔとの設定を変化させることで、濃度補正とハーフトーン処理を同時に行うことができ、所望のトーンカーブを設定することができる。なお、上記の例では、ドット成長順Ｄｎに基づいて基本閾値Ｔｉを導出するための閾値テーブル（ａ）およびノイズ値Ｎｚに基づいて変動量Ｍｔを導出するための閾値テーブル（ｂ０）〜（ｂ９）を、それぞれ別テーブルとする場合について説明した。しかしながら、閾値テーブルの形は図１１に示す形に限定されるものではなく、適宜設定可能である。
図１１に示す閾値テーブル（ｂ０）〜（ｂ９）は、いずれもノイズ値Ｎｚに応じて０〜２４の変動量Ｍｔを導出するように設定している。つまり、図１１に示す例では、各基本閾値Ｔｉに対する変動量Ｍｔの最大値を等しく設定している。しかしながら、閾値ＴＨの最大値が基本閾値Ｔｉの数（セル内画素数）で割り切れない場合には、各基本閾値Ｔｉに対する変動量Ｍｔの最大値を異なる値に設定してもよい。
【００４８】
図１１に示す例のように、閾値ＴＨの最大値が２５５であり、基本閾値Ｔｉの数（セル内画素数）が１０個である場合、閾値ＴＨの最大値は基本閾値Ｔｉの数（セル内画素数）では割り切れない。この場合、各基本閾値Ｔｉの閾値間距離は、厳密には均等にはならない。例えば、閾値テーブル（ａ０）に示すように、ドット成長順Ｄｎ＝０に対応する基本閾値Ｔｉと、ドット成長順Ｄｎ＝１に対応する基本閾値Ｔｉとの差分（閾値間距離）は２５である。これに対して、ドット成長順Ｄｎ＝１に対応する基本閾値Ｔｉと、ドット成長順Ｄｎ＝２に対応する基本閾値Ｔｉとの差分（閾値間距離）は２６である。したがって、上記のような場合には、ドット成長順Ｄｎ＝１の場合に参照する閾値テーブル（ｂ０）を、０〜２５の変動量Ｍｔを導出するテーブルとしてもよい。
以上のように、本実施形態では、濃度・中間調処理部２５は、ドットの成長順Ｄｎと基本閾値Ｔｉとの対応を示す閾値テーブルと、ノイズ値Ｎｚと変動量Ｍｔとの対応を示す閾値テーブルとを保持する。そして、閾値算出部２４３は、上記の閾値テーブルを参照して基本閾値Ｔｉや変動量Ｍｔを導出する。したがって、複雑な演算を必要とすることなく、閾値を導出することができる。また、閾値の出現確率の調整も容易である。
【００４９】
（変形例）
上記各実施形態においては、ノイズ特性としてブルーノイズ特性を採用する場合について説明したが、ノイズ特性はブルーノイズ特性に限定されるものではない。ノイズ特性は、周期性が視覚的に知覚されにくい空間周波数特性を有するノイズ特性であればよく、グリーンノイズ特性等を採用してもよい。また、濃度に応じてノイズ特性を切り替えてもよい。例えば、ハイライト側ではブルーノイズ特性、シャドウ側ではホワイトノイズ特性を示すハーフトーン画像を生成するようにしてもよい。これにより、ハイライト領域における粒状性とシャドウ領域における筋状のムラ（バンディングムラ）とを抑制することができる。
【００５０】
また、上記各実施形態においては、ノイズマトリクスを３２×３２画素とする場合について説明したが、ノイズマトリクスのサイズは適宜設定可能である。さらに、セル内画素数を１０画素とする場合について説明したが、セルのサイズも適宜設定可能である。
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…画像入力部、２０…画像処理部、２１…入力補正部、２２…色空間変換部、２３…濃度補正部、２４…中間調処理部、２５…濃度・中間調処理部、３０…画像出力部、１００…印刷装置、２４１…セル情報保持部、２４２…ノイズマトリクス保持部、２４３…閾値算出部、２４４…比較部
【図１】
2017011569.tif 000005
【図２】
2017011569.tif 000006
【図３】
2017011569.tif 000007
【図４】
2017011569.tif 000008
【図５】
2017011569.tif 000009
【図６】
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【図７】
2017011569.tif 000011
【図８】
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【図９】
2017011569.tif 000013
【図１０】
2017011569.tif 000014
【図１１】
2017011569.tif 000015
【図１２】
2017011569.tif 000016
【図１３】
2017011569.tif 000017