(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各画素の濃度レベルを表わす多値画像である第１画像信号を順次入力する入力手段と、
前記入力手段から入力された第１画像信号をしきい値と比較することによりオンあるいはオフの２種類の第２画像信号を生成するしきい値処理手段と、
前記しきい値処理手段で生成された、オンおよびオフにそれぞれ対応する第２画像信号の値（ｎ−１，０）と、第２画像信号を生成する際に使用したしきい値（Ｔｈ（ｘ））とに基づく所定の演算に従って、続く画素のしきい値処理に用いるしきい値を算出する算出手段と、
前記しきい値処理手段で生成された第２画像信号に基づいて、前記算出手段において使用する係数を変更する変更手段とを備え、
前記変更手段は、予めγ特性に応じた互いに係数の組が異なる第１の係数組（ａ１，ｂ１）および第２の係数組（ａ２，ｂ２）が設けられ、第２画像信号がオンおよびオフにそれぞれ対応して第１の係数組（ａ１，ｂ１）および第２の係数組（ａ２，ｂ２）に変更し、
前記算出手段は、
ａ１×Ｔｈ（ｘ）＋ｂ１×（（ｎ−１）−Ｔｈ（ｘ））：第２画像信号がオンの場合、
ａ２×Ｔｈ（ｘ）＋ｂ２×（（ｎ−１）−Ｔｈ（ｘ））：第２画像信号がオフの場合
（ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２は係数、Ｔｈ（ｘ）は第２画像信号を生成する際に使用したしきい値、ｎは前記算出手段の出力階調数）の演算を行ない、
そして、前記演算により算出された値にフィードバック係数βを掛ける演算を行い、さらに、初期のしきい値との加算を行なう、画像処理装置。
【請求項２】
各画素の濃度レベルを表わす多値画像である第１画像信号を順次入力する入力ステップと、
前記入力ステップにより入力された第１画像信号をしきい値と比較することによりオンあるいはオフの２種類の第２画像信号を生成するしきい値処理ステップと、
前記しきい値処理ステップで生成された、オンおよびオフにそれぞれ対応する第２画像信号の値（ｎ−１，０）と、第２画像信号を生成する際に使用したしきい値（Ｔｈ（ｘ））とに基づく所定の演算に従って、続く画素のしきい値処理に用いるしきい値を算出する算出ステップと、
前記しきい値処理ステップで生成された第２画像信号に基づいて、前記算出ステップにおいて使用する係数を変更する変更ステップとを備え、
前記変更ステップは、予めγ特性に応じた互いに係数の組が異なる第１の係数組（ａ１，ｂ１）および第２の係数組（ａ２，ｂ２）が設けられ、第２画像信号がオンおよびオフにそれぞれ対応して第１の係数組（ａ１，ｂ１）および第２の係数組（ａ２，ｂ２）に変更し、
前記算出ステップは、
ａ１×Ｔｈ（ｘ）＋ｂ１×（（ｎ−１）−Ｔｈ（ｘ））：第２画像信号がオンの場合、
ａ２×Ｔｈ（ｘ）＋ｂ２×（（ｎ−１）−Ｔｈ（ｘ））：第２画像信号がオフの場合
（ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２は係数、Ｔｈ（ｘ）は第２画像信号を生成する際に使用したしきい値、ｎは前記算出手段の出力階調数）の演算を行ない、
そして、前記演算により算出された値にフィードバック係数βを掛ける演算を行い、さらに、初期のしきい値との加算を行なう、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】
この発明は画像処理装置および画像処理方法に関し、特にしきい値を用いることによって階調を低減させた画像を作成することができる画像処理装置および画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像の取扱いをデジタルで行なうことが現在の画像処理の主流である。デジタル画像の表示や出力に際しては、出力デバイスの特性による制約などにより、その画像の階調性をより少ない階調レベルで表現する必要が生じる場合が多い。当初より、擬似ハーフトーン処理として白と黒のドットのみで階調を再現する２値化処理法など、さまざまなデジタルハーフトーニングの画像処理手法が研究されてきている。
【０００３】
現在もなお用いられている組織的ディザ法や誤差拡散法、そしてそれらの系統のさまざまな手法が１９６０年代以降、開発され、改良されてきている。また、近年においては計算処理のハードウェアの発展につれ、コスト最小化の手法など直接的に画素配置の最適な探索を行なう方法等が開発されている。
【０００４】
こういった各ハーフトーニングの手法に対しては、各々その利用目的に応じて長所や短所があり、さまざまな課題とそれに対する対策が研究されている。たとえば組織的ディザ法は処理が簡単であり、使いやすいが、再現された画質は良好とは言い難い。誤差拡散法はディザ法と比べて計算量は多くなるものの、画質は優れている。
【０００５】
コスト最小化の手法など直接的に最適な探索を行なう方法においては、ニューラルネットワークや遺伝的アルゴリズム、シミュレーティッドアニーリングなどの各種最適化法が用いられている。これらの方法を採用することにより、視覚モデルや出力デバイスモデルなどもプロセスに取り入れやすく、処理の自由度が拡大する。しかしながら、反復的に演算し最適な状態を探索するため、計算量が膨大になるという課題がある。
【０００６】
これらの課題は技術の進展とともに変化する。直接的に最適な探索を行なう方法を用いた場合における計算量が膨大になるという問題点は、計算処理速度を規定するハードウェアの進歩により解決されるかもしれない。しかし、簡便で高品質の出力デバイスの普及という点からは、より簡単な計算処理が望まれる。
【０００７】
また、さらに共通の課題として、解像度と階調性のトレードオフの問題がある。これも出力デバイス自体の出力階調レベルの増加や解像度特性の向上により解決されるかもしれない。しかしながら、たとえば文字が画像として処理される機会の増大なども考えられ、できるだけ簡便にこれらの処理を行なうことが望まれている。
【０００８】
従来より、たとえば階調性を要する画像領域と解像度を要する画像領域とを判別し、判別結果に応じてそれぞれの領域で処理方法を変える方法や、複数の処理方法を合体させて用いる方法などが画像処理の改良のための手段として研究されてきている。しかし、それらを実行するためには領域判別などの新たな処理を開発、付加する必要があり、簡便な方法とは言い難い。ハード（出力デバイス）とのバランスから言うのであれば、できれば誤差拡散法程度の処理で解像度と階調性とを良好に保つという目的を達成したいものである。
【０００９】
図２１は、従来の誤差拡散法を実行する画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【００１０】
図を参照して、画像処理装置は、多値画像の１つの画素の画素値を入力する入力部５０１と、入力された画素値から拡散された誤差を減算する減算器５０３と、減算器５０３の出力を補正された画素値として出力する出力部５０５と、出力部５０５の出力に対ししきい値処理を行ない２値データを形成するしきい値処理部５０７と、しきい値処理部５０７の出力を画素データとして出力する出力部５０９と、出力部５０５の出力をしきい値処理部５０７の出力から減算する減算部５１１と、減算部５１１からの出力結果を処理の対象となっている画素（注目画素）の周囲の画素に拡散させるための誤差メモリ５１３とから構成される。
【００１１】
誤差拡散法により作成される画像は、特有のテクスチャを有する。しかしブルーノイズ特性が指摘されているように、そのテクスチャは視覚的には目立ちにくい。ディザ法においてもより簡単にこのブルーノイズ特性を得られるようにディザパターンを設定する方法が研究されている。しかし、誤差拡散法は入力画像に対して適応的にドットパターンを生み出していくため、ディザ法よりも入力画像の特性を反映することができる。
【００１２】
その点で誤差拡散法は画質的にディザ法を上回るが、誤差拡散法特有のノイズもある。これは穏やかな階調変化領域においてテクスチャが変化することにより境界のない部分においても境界線があるように見えてしまう現象（テクスチャシフト）や、黒または白に近い階調の領域で白または黒のドットがライン状に並びやすくなる現象などである。
【００１３】
これらの現象を防ぐために誤差の拡散の重み係数やしきい値を変調させるなどの改良法が各種開発されている。また、解像度についてはその内在的なエッジ強調特性が指摘されているが、十分であるとは言えない。
【００１４】
また、誤差拡散法ではハーフトーニング処理と同時にγ特性を自由に制御することが出来ない。
【００１５】
さらに誤差拡散法はそのアルゴリズムからして入力画像の画素値を平均的に再現するように機能する。すなわち、画像の局所的な０次成分を再現するように機能する。それに対して、１次以上の成分を強調すべく誤差拡散法の改善が行なわれている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上述した画像処理方法の欠点を解消し、画質を改善することができ、かつ簡単な処理によりγ特性の制御を行なうことができる画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、画像処理装置は、各画素の濃度レベルを表わす多値画像である第１画像信号を順次入力する入力手段と、入力手段から入力された第１画像信号をしきい値と比較することによりオンあるいはオフの２種類の第２画像信号を生成するしきい値処理手段と、しきい値処理手段で生成された、オンおよびオフにそれぞれ対応する第２画像信号の値（ｎ−１，０）と、第２画像信号を生成する際に使用したしきい値（Ｔｈ（ｘ））とに基づく所定の演算に従って、続く画素のしきい値処理に用いるしきい値を算出する算出手段と、しきい値処理手段で生成された第２画像信号に基づいて、前記算出手段において使用する係数を変更する変更手段とを備える。変更手段は、予めγ特性に応じた互いに係数の組が異なる第１の係数組（ａ１，ｂ１）および第２の係数組（ａ２，ｂ２）が設けられ、第２画像信号がオンおよびオフにそれぞれ対応して第１の係数組（ａ１，ｂ１）および第２の係数組（ａ２，ｂ２）に変更する。算出手段は、ａ１×Ｔｈ（ｘ）＋ｂ１×（（ｎ−１）−Ｔｈ（ｘ））：第２画像信号がオンの場合、ａ２×Ｔｈ（ｘ）＋ｂ２×（（ｎ−１）−Ｔｈ（ｘ））：第２画像信号がオフの場合（ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２は係数、Ｔｈ（ｘ）は第２画像信号を生成する際に使用したしきい値、ｎは算出手段の出力階調数）の演算を行ない、そして、演算により算出された値にフィードバック係数βを掛ける演算を行い、さらに、初期のしきい値との加算を行なう。
【００１９】
この発明の他の局面に従うと、画像処理方法は、各画素の濃度レベルを表わす多値画像である第１画像信号を順次入力する入力ステップと、入力ステップにより入力された第１画像信号をしきい値と比較することによりオンあるいはオフの２種類の第２画像信号を生成するしきい値処理ステップと、しきい値処理ステップで生成された、オンおよびオフにそれぞれ対応する第２画像信号の値（ｎ−１，０）と、第２画像信号を生成する際に使用したしきい値（Ｔｈ（ｘ））とに基づく所定の演算に従って、続く画素のしきい値処理に用いるしきい値を算出する算出ステップと、しきい値処理ステップで生成された第２画像信号に基づいて、算出ステップにおいて使用する係数を変更する変更ステップとを備える。変更ステップは、予めγ特性に応じた互いに係数の組が異なる第１の係数組（ａ１，ｂ１）および第２の係数組（ａ２，ｂ２）が設けられ、第２画像信号がオンおよびオフにそれぞれ対応して第１の係数組（ａ１，ｂ１）および第２の係数組（ａ２，ｂ２）に変更する。算出ステップは、ａ１×Ｔｈ（ｘ）＋ｂ１×（（ｎ−１）−Ｔｈ（ｘ））：第２画像信号がオンの場合、ａ２×Ｔｈ（ｘ）＋ｂ２×（（ｎ−１）−Ｔｈ（ｘ））：第２画像信号がオフの場合（ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２は係数、Ｔｈ（ｘ）は第２画像信号を生成する際に使用したしきい値、ｎは算出手段の出力階調数）の演算を行なう。そして、演算により算出された値にフィードバック係数βを掛ける演算を行う。さらに、初期のしきい値との加算を行なう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
［参考例］
図１は、本発明の参考例における画像作成装置の構成を示すブロック図である。この装置が実行する画像の２値化処理を「しきい値拡散法」と称する。尚、本件の図面において、通常の矩形で囲われた部分は何らかの演算処理を行う部分であり、丸角の矩形で囲われた部分は演算処理を行わず値を出力するだけの部分であることを示している。
【００２２】
図を参照して、画像作成装置は、イメージ（画素値）入力部１０１と、しきい値処理部１０３と、２値イメージ出力部１０５と、反転部１１３と、初期しきい値発生部１０７と、減算部１０９と、補正しきい値出力部１１１と、減算部１１５と、係数乗算部１１７と、補正値メモリ１１９とから構成される。
【００２３】
多値画像の１つの画素値（０〜１）がイメージ入力部１０１に入力される。例えば２５６階調の多値画像ｎ（０〜２５５）を扱う場合、イメージ入力部１０１には０〜１に正規化された値（ｎ／２５５）が入力される。しきい値処理部１０３は、補正しきい値出力部１１１が出力する補正しきい値Ｔｈ（ｘ）と、イメージ入力部１０１に入力された画素値とを比較する。画素値≧補正しきい値Ｔｈ（ｘ）であれば、しきい値処理部１０３は“１”を出力し、画素値＜補正しきい値Ｔｈ（ｘ）であれば、しきい値処理部１０３は、“０”を出力する。これにより、２値イメージ出力部１０５は、“０”または“１”の２値のイメージを出力する。
【００２４】
初期しきい値発生部１０７は、補正前の初期しきい値Ｔｈ（ｘ）を出力する。補正前の初期しきい値Ｔｈ（ｘ）は、一定値でもよいし、ディザパターンとなるように画素の位置に応じて変化させるようにしてもよい。
【００２５】
減算器１０９は、処理の対象となっている画素（注目画素）に対応する補正値メモリ１１９に記憶された補正値を読出し、その補正値を初期しきい値Ｔｈ（ｘ）から減算する。その結果が補正しきい値Ｔｈ（ｘ）とされる。
【００２６】
反転部１１３は、しきい値処理部１０３の出力を反転させる。すなわち、しきい値処理部１０３の出力が“０”であれば“１”を、“１”であれば“０”を反転部１１３は出力する。
【００２７】
減算部１１５は、反転部１１３の出力から補正しきい値Ｔｈ（ｘ）を減算し、出力する。係数乗算部１１７は、減算部１１５の出力に対し、０〜１の間で設定されるフィードバック係数βを掛け合わせ、出力する。なおβ＝０とすることは、しきい値拡散を行なわないことを意味する。
【００２８】
補正値メモリ１１９は、処理の対象となっている画素の周辺画素に対するしきい値の補正値に、係数乗算部１１７の出力結果を分散させるためのメモリである。図２を参照して、処理の対象となっている画素を白丸で示すと、その周辺画素に対するしきい値の補正値に係数乗算部１１７の出力結果が１〜３２の比率（重み係数）で振り分けられて記憶される。
【００２９】
図２に示されるように係数乗算部１１７の出力結果の配分対象とする画素の数を通常の誤差拡散法と比べて多くしているのは、配分の重み係数の種類を増やして配分される値の単調さをなくすためである。すなわち、誤差拡散法においては多様に変化する入力値（画素値）に対して拡散処理を行うのに対して、しきい値拡散法においては一定または一定に近いしきい値に対して拡散処理を行う場合が多いからである。補正前の初期しきい値が一定値ではなく、多様に変化する値をとる場合には、配分対象の画素数を減らすようにしてもよい。
【００３０】
なお、誤差拡散法を用いた画像処理装置のブロック図（図２１）と比較して、しきい値拡散法を用いた装置においては出力をフィードバックするに際して、反転部１１３で反転処理を行なっている。これは出力結果が入力値の側から見た出力であるため、それをしきい値の側から見た出力に変えるための処理である。
【００３１】
また、しきい値へのフィードバックに際して係数乗算部１１７においてフィードバック係数βを掛けているが、これはフィードバック係数βを掛けなければ平均的にしきい値を再現するようにしか機能しないしきい値拡散法において、平均的に入力値を再現するように働かせるための処理である。
【００３２】
以下に、誤差拡散法との比較によりしきい値拡散法の作用・効果を示す。図２１に示される誤差拡散法を用いた画像処理装置と図１に示されるしきい値拡散法を用いた装置とを比較してわかるように、誤差拡散法では入力された画素値と出力との差を入力へフィードバックしているのに対して、しきい値拡散法ではしきい値と出力との差をしきい値へフィードバックしている点で大きく異なっている。すなわち、出力との差を演算する対象及び差をフィードバックする対象が、誤差拡散法では入力値（入力された画素値）であるのに対して、しきい値拡散法ではしきい値となっている。尚、しきい値拡散法においても、そのフィードバックアルゴリズムにより誤差拡散法と同様のテクスチャ（ブルーノイズ特性）を得ることができる。
【００３３】
図３に４×４画素のfat-typeパターンによる組織的ディザ法を用いたハーフトーン処理結果を示し、図４に誤差拡散法を用いたハーフトーン処理結果を示し、図５に初期しきい値Ｔｈ（ｘ）として一定値を用いた場合のしきい値拡散法（フィードバック係数β＝０．５）によるハーフトーン処理結果を示す。
【００３４】
組織的ディザ法を採用した場合には階調性、および解像度とも最も悪くなる。誤差拡散法を用いた場合にはディザ法と比べて階調性および解像度とも良好になる。しかしながら、しきい値拡散法を用いた場合には特に解像度において誤差拡散法を上回る。階調性、およびテクスチャについてしきい値拡散法ではほぼ誤差拡散法と同等の結果が得られる。特にしきい値拡散法においても、誤差拡散法と同様にテクスチャシフトの発生が見られる。ただし、誤差拡散法では発生している黒または白地に近い領域でドットがライン状に並ぶ欠点は、しきい値拡散法においては発生しない。
【００３５】
図６は、初期しきい値Ｔｈ（ｘ）として４×４画素のfat-typeのディザパターンを用いたしきい値拡散法（フィードバック係数β＝０．５）によるハーフトーン処理結果を示し、図７はしきい値として４×４画素のfat-typeパターンをモデファイした誤差拡散法によるハーフトーン処理結果を示し、図８はエッジ強調を伴った誤差拡散法を用いたハーフトーン処理結果を示している。
【００３６】
しきい値拡散法において初期しきい値Ｔｈ（ｘ）としてディザパターンを用いることにより、テクスチャシフトの改善が見られる。誤差拡散法でも同様の改善が行われている。しかしながら、しきい値拡散法においてはこの改善により解像度など他の特性に悪影響を与えることがなく、しきい値拡散法は依然として誤差拡散法に対して優れている。エッジ強調を伴った誤差拡散法を用いることにより、やはり解像度の向上が見られる。しかしながらこの場合においても平均的な入力値の再現という誤差拡散法の本質的な機能に制約されることから、特に低コントラストの細い線などでは十分な再現性を得られない。
【００３７】
しきい値拡散法による２値化処理の出力画像品質の特徴については既に述べたとおりである。そういった画像品質を生み出すプロセスについて誤差拡散法と比較して説明する。
【００３８】
誤差拡散法が入力値を最大に利用して、つまり出力と入力の誤差を入力にフィードバックするというプロセスを用いて適応的にドット配置を決めていく方法で入力値を反映させた画像を作るのに対して、しきい値拡散法では直接的には入力値をフィードバックに関与させない。しきい値拡散法においては入力値は出力値を決めるための比較に用いられるだけである。すなわち出力のオン（“１”）またはオフ（“０”）はフィードバックされるが、入力値そのものはフィードバックのプロセスには入り込まない。
【００３９】
ところが、しきい値拡散法においては、前述したようにフィードバック係数βを適切な値に設定することにより、出力結果に入力値を反映し、すなわち入力画像の階調性を再現することができるのである。
【００４０】
また、誤差拡散法はその本質として局所的には入力値を平均的に再現するように機能するが、しきい値拡散法においてはそれがない。これも入力画像の再現には一見不利なように見えるが、逆に言えば入力値に拘束されにくいということでもある。
【００４１】
この入力値の平均的な再現という誤差拡散法の機能が逆に制約となって働くケースを説明する。たとえば白いバックグラウンドに対してグレーの、すなわち低コントラストの細い線が存在するような場合を想定する。この場合グレーであるからその度合いに応じてドット密度が決まることになる。仮に５０％のグレーとすると、白と黒とのドットが平均的に半分ずつ存在しなければならない。すると、細い線であるからその線を構成するドットの半分を白くすると、極端な場合には実線が点線のようになりかねない。すなわち黒いドットを増やして周囲に白いドットを負担してほしいところであるが、周囲はもともと白地であるから周囲にそれ以上の白いドットを配分することができない。すなわちグレーの細い線の濃度を平均的に再現するため線としての特性を破壊してしまうこともあり得る。
【００４２】
こういった場合は線のグレーレベルをある程度無視してでも線の特性、つまり低コントラストのエッジ特性を再現するようにした方がよい。誤差拡散法の機能は局所的な０次成分（低周波成分）の再現を優先する。しかしながら、その画像の性質によっては局所的な１次以上の成分（高周波成分）を優先した方が望ましい場合もあり、たとえば局所的に比較的微小な凹凸が存在するような部分では０次成分すなわち平均的なレベルの再現よりも１次以上の成分すなわち凹凸の再現を優先する方が望ましい。もちろん、なだらかな階調部分では０次成分が再現されてもよい。
【００４３】
一方、前述したように、しきい値拡散法においては局所的な１次以上の成分の再現に重きが置かれる。従って、誤差拡散法の機能が制約となって働く前述した白いバックグラウンドに対してグレーの細い線が存在するケースに対しても、局所的な１次以上の成分の再現に重きが置かれるしきい値拡散法では、線のエッジ特性が再現されるため良好な結果を得ることができるのである。
【００４４】
以上に述べたようにしきい値拡散法は、画像入力値の局所的な１次以上の成分を優先して再現するように機能する。しかしそれにもかかわらず、パラメータを設定することにより局所的な０次成分の再現を行なうことも可能である。また、アルゴリズムとしては誤差拡散法と同様のフィードバックを用いており、出力画像のテクスチャも誤差拡散法と同様のブルーノイズ特性を持つ。また、計算量も誤差拡散法並みである。
【００４５】
しきい値拡散法により、誤差拡散法に似た出力の画像品質を保ちながら、白または黒に近い下地部分でのドットがライン状に並びやすいという誤差拡散法の欠点を解消することができる。また、低コントラストのエッジ成分の再現などさまざまなメリットをしきい値拡散法は有している。
【００４６】
２値化によるハーフトーンの再現に関しては、視覚特性の考慮が今後さらに注目されると考えられる。その場合、観察される画像の全体的な特性と局所的な特性のバランスとが重要である。すなわち、画像内の局所的な相関を維持しながら全体的な階調を再現することが必要となってくる。画像を観察する者は両者の特性が最大限となるように心理的にバランスさせていると考えられるからである。従って、入力画像の局所的な０次成分と１次以上の成分とをそれぞれコントロールして簡単に再現できるような手法がより必要となってくる。しきい値拡散法はそのような要求を満たす画像作成方法に寄与していくものである。
【００４７】
［発明の実施の形態］
以下に本発明の実施の形態の一つにおける画像作成装置について説明する。本実施の形態における画像作成装置は、ハーフトーニング処理を行ないながら、同時に簡単な処理によりγ特性の制御をも行なうことを特徴としている。
【００４８】
すなわち、従来の技術である誤差拡散法では、ハーフトーニング処理と同時にγ特性を自由に制御できなかった。また、本件出願人の出願である特願平１１−２３７４９２号においては、しきい値拡散法を採用し、ハーフトーニング処理と同時にγ特性を自由に制御する技術を開示しているが、この技術によると入力値に依存させてフィードバック値に掛ける係数を変化させる必要があったため、計算処理が複雑であった。
【００４９】
本実施の形態においては、画像作成装置の２値出力のオン／オフに応じてしきい値またはその反転値をフィードバックする際に、別に設定したオン／オフに対応する２種類の係数の組を用いて、しきい値およびその反転値の各々のフィードバック値の一次結合値をしきい値にフィードバックするようにしている。このような処理を行なうことにより、本実施の形態における画像作成装置は、ハーフトーニング処理を行ないながら、同時に簡単な処理によりγ特性の制御をも行なうことができる。
【００５０】
図９は、本実施の形態における画像作成装置の構成を示すブロック図である。
図９を参照して、本実施の形態における画像作成装置は、図１の画像作成装置と比較して、補正しきい値出力部１１１の出力に係数ａを掛け合わせる係数ａ乗算部２０１と、反転部１１３の出力に係数ｂを掛け合わせる係数ｂ乗算部２０３とを備える。なお、しきい値処理部１０３の出力がオンである場合の値をＯｕｔ、補正しきい値をＴｈ（ｘ）とすると、反転部１１３はＯｕｔ−Ｔｈ（ｘ）の演算を行なう。
【００５１】
また、本実施の形態においては図１の減算器１０９，１１５に代えて、補正値メモリ１１９の出力と初期しきい値発生部１０７の出力とを加算する加算器２０５と、係数ａ乗算部２０１の出力と係数ｂ乗算部２０３の出力とを加算する加算器２０７とが用いられている。
【００５２】
係数ａ乗算部２０１および係数ｂ乗算部２０３は、しきい値処理部１０３の出力に応じて、掛け合わせる係数を変える。係数ａと係数ｂは係数の組であり、出力部１０５の出力がオンである場合と、オフである場合とのそれぞれに対応する２種類の係数の組が、望まれるγ特性に応じて予め用意されている。または、予め多数の組をテーブルデータとして用意しておき、ユーザが所望のγ特性に対応するテーブルデータを選択するようにしてもよい。
【００５３】
図１０は係数ａおよび係数ｂの具体例を示す図である。図を参照して、出力部１０５の出力がオンであるときに、係数ａとして数値ａ１が、係数ｂとして数値ｂ１が選択される。この係数が補正しきい値およびその反転値のそれぞれに掛け合わされた後、加算器２０７で加算される。
【００５４】
一方、出力部１０５の出力がオフである場合には、係数ａとして数値ａ２が、係数ｂとして数値ｂ２が選択され、処理が行なわれる。
【００５５】
なお、図１１に示されるように数値ａ１＝１、ｂ１＝０、ａ２＝０、ｂ２＝−１とすると、通常のしきい値拡散法（上述の参考例）による処理と同等の処理が行なわれる。
【００５６】
なお、各係数の値に制限はないが、適切なγ特性の制御を行なうためには、各係数は−１から１までの値をとるのが望ましい。但し、特殊な目的のために意図的に極端なγ特性を出力画像に持たせようとするのであれば、各係数の絶対値が１を越えるようにしてもよい。
【００５７】
たとえば出力部１０５の出力がオンであるときに出力部１０５が２５５を、オフであるときに０を出力するものとし、その時点における補正しきい値がＴｈ（ｘ）であるとすると、フィードバックされる値（加算器２０７の出力値）は以下の式で表わされる。
【００５８】
ａ１×Ｔｈ（ｘ）＋ｂ１×（２５５−Ｔｈ（ｘ））：出力＝オン＝２５５の場合
ａ２×Ｔｈ（ｘ）＋ｂ２×（２５５−Ｔｈ（ｘ））：出力＝オフ＝０の場合
以上の計算式により算出された値にフィードバック係数βが掛けられ、未処理の画素の処理を行なうためのしきい値に重み付け計算に基づいて拡散されることとなる。
【００５９】
次に、本実施の形態における処理結果をグラフにより示す。
図１２に示される係数ｂ１、ａ２を任意に変更し、出力される画像の特性を検討した。すなわち、図１２に示されるように出力部１０５の出力がオンである場合の係数ａは常に１とし、出力部１０５の出力がオフである場合の係数ｂは常に−１とした。そして、出力部１０５の出力がオンである場合の係数ｂをｂ１とし、出力部１０５の出力がオフである場合の係数ａをａ２としている。
【００６０】
この処理においては、１００×１００画素からなる入力画像を実際に処理し、入力画像の画素値と出力画像のドット密度との関係をグラフにまとめた。入力画像の画素値はすべての画素（１００×１００の画素）で一様であり、その値をフルレンジ（すなわち０から２５５まで）の間で変化させて処理を繰返した。
【００６１】
すなわち、１つの処理条件（１つの係数の設定条件）に対して、２５６回の処理を行ない、２５６通りの出力画像を得た。この処理結果である２５６通りの画像の白と黒とのドットをカウントし、２５６通りのドット密度を得た。
【００６２】
図１３〜図１８はそのようにして得られた、入力画像の画素値（横軸）と出力画像のドット密度（縦軸）との関係を示すグラフである。それぞれのグラフに示される曲線が特定の係数の組を設定した場合における出力結果である。グラフは６つあるが、それぞれにおいて係数の設定を変えてある。これにより、係数の設定を変えることにより、出力画像のγ特性を効果的に制御できることがわかる。
【００６３】
なお、係数の組の設定は図１３〜図１８のそれぞれにおいて以下の通りである。
【００６４】
図１３：ｂ１＝１、ａ２＝１
図１４：ｂ１＝０．８、ａ２＝０．８
図１５：ｂ１＝０．５、ａ２＝０．５
図１６：ｂ１＝−０．８、ａ２＝０．８
図１７：ｂ１＝−０．８、ａ２＝−０．８
図１８：ｂ１＝１、ａ２＝０
次に、本実施の形態における画像処理により出力画像のγ特性の制御ができる理由について図１９および図２０を参照して説明する。
【００６５】
図１９および図２０に示されるグラフの横軸は、その時点での補正しきい値Ｔｈ（ｘ）を示し、縦軸はフィードバックされる値（加算器２０７の出力）を示している。なお、グラフにおいてＯＮで示される線分は、出力がオンの場合の関係を示し、ＯＦＦで示される線分は出力がオフの場合の関係を示す。なお、グラフにおいてＦＢは、オン／オフが混合した場合のフィードバックされる値を推定したものである。
【００６６】
図１９は、通常のしきい値拡散（上述の参考例）による処理を示し、図２０は本実施の形態において係数ｂ１＝ａ２＝０．５、係数ａ１＝１、係数ｂ２＝−１と設定した場合の処理を示している。
【００６７】
図に示されるように、通常のしきい値拡散の場合（図１９）ではＦＢの値がしきい値に対して線型であるのに比較して、図２０に示される例では係数を変えたためにＦＢの値が非線型となっている。これにより、本実施の形態では出力の特性を非線型にすることができることがわかる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態におけるアルゴリズムを採用することにより、簡単な処理でハーフトーニング処理と同時に出力画像のγ特性の制御を行なうことができる。また、その方法としては望むγ特性に応じて２組の係数を予め設定、もしくはその都度選択するだけでよいため、使い勝手がよく、装置のコストも安価なままとすることができる。さらに計算量も少なくて済む。また、本実施の形態によると、ハーフトーニングに先立って別途γ補正を行なう装置よりも簡便で負荷の小さい装置を提供することができる。
【００６９】
なお、上述の本実施の形態におけるアルゴリズムが適用されるのは、プリンタやディスプレイその他のデジタル画像を出力する装置向けに出力画像を形成するような場面であり、入力画像データを出力装置向けの出力画像データに変換するときである。さらに、出力の階調レベルが限定され、いわゆるハーフトーニング処理が必要な場合であり、かつ入力に対して出力が線型でなくγ補正が必要である場合に本発明を有効に適用することができる。このような場合、必要な処理を簡便に低負荷ですませ、かつ要求に沿った品質のよい出力画像を得ることが可能となる。
【００７０】
尚、上記の説明では２５６階調の入力画像から２階調の出力画像への変換だけを示しているが、任意の入力階調から任意の出力階調への変換も同様の手法で可能である。
【００７１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例における画像作成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  補正値メモリ１１９の作用を説明するための図である。
【図３】  組織的ディザ法を用いたハーフトーン処理結果を示す図である。
【図４】  誤差拡散法を用いたハーフトーン処理結果を示す図である。
【図５】  しきい値拡散法によるハーフトーン処理結果を示す図である。
【図６】  しきい値拡散法によるハーフトーン処理結果を示す図である。
【図７】  誤差拡散法によるハーフトーン処理結果を示す図である。
【図８】  エッジ強調を伴った誤差拡散法を用いたハーフトーン処理結果を示す図である。
【図９】  本発明の実施の形態における画像作成装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】  設定する２種類の係数の組の例を示す図である。
【図１１】  通常のしきい値拡散と処理結果が同等となる係数の組を示す図である。
【図１２】  係数の設定例を示す図である。
【図１３】  本実施の形態における効果を示す第１の図である。
【図１４】  本実施の形態における効果を示す第２の図である。
【図１５】  本実施の形態における効果を示す第３の図である。
【図１６】  本実施の形態における効果を示す第４の図である。
【図１７】  本実施の形態における効果を示す第５の図である。
【図１８】  本実施の形態における効果を示す第６の図である。
【図１９】  通常のしきい値拡散法における修正しきい値とフィードバックされる値の関係を示す図である。
【図２０】  本実施の形態のしきい値拡散法における修正しきい値とフィードバックされる値の関係を示す図である。
【図２１】  誤差拡散法を用いた画像処理装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０１  イメージ入力部、１０３  しきい値処理部、１０５  ２値イメージ出力部、１０７  しきい値発生部、１０９  減算部、１１１  補正しきい値出力部、１１３  反転部、１１５  減算部、１１７  フィードバック係数乗算部、１１９  補正値メモリ、２０１  係数ａ乗算部、２０３  係数ｂ乗算部、２０５  加算器、２０７  加算器。
【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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【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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