(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続階調の画像データにおける各画素の階調値を２値または多値に変換するためのドット分散型マスクの作成方法であって、
作成すべきマスクのサイズより大きいサイズの一次マトリクスの領域に、所定の規則性をもって閾値が配列された基礎閾値パターンを展開するステップと、
前記一次マトリクスの領域上で前記一次マトリクスにおける閾値の各座標を所定の回転角だけ相対的に回転するステップと、
前記回転後の各座標に対応する位置に、前記一次マトリクスの閾値を重複しないように配置するステップと、
前記回転による座標が、回転済みの他の座標と同じ位置にマッピングされ、既に回転済みの他の閾値が当該位置に配置されていた場合は、当該位置の近傍に存在する閾値未配置の座標を探索し、当該閾値を配置するステップと、を含むことを特徴とするドット分散型マスクの作成方法。
【請求項２】
連続階調の画像データにおける各画素の階調値を２値または多値に変換するためのドット分散型マスクの作成方法であって、
作成すべきマスクのサイズより大きいサイズの一次マトリクスの領域に、所定の規則性をもって閾値が配列された基礎閾値パターンを展開するステップと、
前記一次マトリクス内の１つの基準線分を所定の回転角だけ回転し、回転後の基準線分の位置に対応する前記一次マトリクス上の各閾値を保存するステップと、
前記回転後の基準線分に沿って、前記一次マトリクスから閾値を取得して保存することを繰り返して、前記作成すべきマスクの閾値を決定するステップと、を含むことを特徴とするドット分散マスクの作成方法。
【請求項３】
前記基準線分に沿った特定の閾値位置に対して取得される閾値は、前記回転後の基準線分に垂直な第１の線分と、当該第１の線分と垂直で前記特定の閾値位置を通過する第２の直線との交点から前記特定の閾値位置までの距離に基づいて取得されることを特徴とする請求項２に記載のドット分散マスクの作成方法。
【請求項４】
前記所定の回転角は、５度から２０度または７０度から８５度の範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のドット分散型マスクの作成方法。
【請求項５】
コンピュータ上で実行され、連続階調の画像データにおける各画素の階調値を２値または多値に変換するためのドット分散型マスクの作成プログラムであって、
作成すべきマスクのサイズより大きいサイズの一次マトリクスの領域に、所定の規則性をもって閾値が配列された基礎閾値パターンを展開するステップと、
前記一次マトリクスの領域上で前記一次マトリクスにおける閾値の各座標を所定の回転角だけ相対的に回転するステップと、
前記回転後の各座標に対応する位置に、前記一次マトリクスの閾値を重複しないように配置するステップと、
前記回転による座標が、回転済みの他の座標と同じ位置にマッピングされ、既に回転済の他の閾値が当該位置に配置されていた場合は、当該位置の近傍に存在する閾値未配置の座標を探索し、当該閾値を配置するステップと、を前記コンピュータに実行させることを特徴とするドット分散マスクの作成プログラム。
【請求項６】
コンピュータ上で実行され、連続階調の画像データにおける各画素の階調値を２値または多値に変換するためのドット分散型マスクの作成方法であって、
作成すべきマスクのサイズより大きいサイズの一次マトリクスの領域に、所定の規則性をもって閾値が配列された基礎閾値パターンを展開するステップと、
前記一次マトリクス内の１つの基準線分を所定の回転角だけ回転し、回転後の基準線分の位置に対応する前記一次マトリクス上の各閾値を保存するステップと、
前記回転後の基準線分に沿って、前記一次マトリクスから閾値を取得して保存することを繰り返して、前記作成すべきマスクの閾値を決定するステップと、を前記コンピュータに実行させることを特徴とするドット分散マスクの作成プログラム。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のドット分散型マスクの作成プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続階調の画像データにおける各画素の階調値を２値または多値に変換するためのドット分散型マスク、画像表示装置、ドット分散型マスクの作成方法、ドット分散型マスクの作成プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話機などの画像表示部には、モノクロまたはカラーの液晶表示（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）パネルが用いられている。このＬＣＤパネルでは、マトリクス状に配置された液晶セルへの駆動電圧をＯＮ／ＯＦＦすることにより液晶の透過率を変化させ、２階調または多階調の画像を表示するようになっている。最近では、携帯電話機におけるインターネット機能などの多機能化に伴い、ＬＣＤパネルに対して、画像を含むより多くの情報を多階調かつ高画質で表示することが要求されている。
【０００３】
携帯電話機において使用されるＬＣＤパネルでは、携帯電話という用途上低消費電力での表示が必要になる。このため、多階調かつ高画質で表示する際には、従来の液晶セル駆動による階調表現のほかに、画像データの面積階調表現を併用する場合がある。画像データの面積階調表現は人間の視覚特性を利用した階調表現方法であり、データ処理によって階調を表すため、液晶セル駆動部分にかかる消費電力を低減できるという利点を持つ。
【０００４】
画像データの面積階調表現によって連続的な色調の画像を表現するためには、元の画像をハーフトーン化する必要がある。このようなハーフトーン化を行う際、ディザの付加用マスクを用いる技術が知られており、例えば、Ｂａｙｅｒによる“Ａｎ  ｏｐｔｉｍｕｍ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｔｗｏ−ｌｅｖｅｌ  ｒｅｎｄｉｔｉｏｎｏｆ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−ｔｏｎｅ  ｐｉｃｔｕｒｅｓ”（ＩＥＥＥ国際コミュニケーション会議、１９７３年１月１１〜１５日）の論文に、人間の視覚系が非常に高い周波数の信号に対して知覚力が低下することを利用して、大きさ２ｍ×２ｍ、および２（ｍ＋１）の固定のハーフトーン・マスク（Ｂａｙｅｒマスク）の組を用いて低い周波数における低スペクトル成分を取り込むような閾値による基準を設定することが記載されている。
【０００５】
また、Ｙ．ＹａｏとＫ．Ｊ．Ｐａｒｋｅｒによる“Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈａｌｆｔｏｎｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｂｌｕｅ Ｎｏｉｓｅ Ｍａｓｋ”（Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ１４５２）には、Ｂａｙｅｒマスクよりもさらに人間の視覚系に目立ちにくいドットパターンを発生させる「ブルーノイズマスク法」が記載されている。
【０００６】
また、特開平６−２２１２３号公報には、例えば、１３×９のサイズを有し、所定の規則に従って閾値を敷き詰めるＢａｙｅｒマスクの改良技術が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記Ｂａｙｅｒマスクでは、図７に示すような規則的なパターンが発生する。これを図２８〜図３１に示すＢａｙｅｒマスクの周波数特性を用いて説明する。図２８〜図３１のそれぞれにおいて、（ａ）は、Ｂａｙｅｒマスクにより２値に変換されたドットパターンを示す。ドットパターンの濃度は、１／８、２／８、３／８、および４／８の４段階であり、それぞれが図２８〜図３１に示されている。これらのドットパターンをフーリエ変換した２次元ＦＦＴの振幅を各図（ｂ）に、ＦＦＴの３次元プロットを各図（ｃ）に示す。各図（ｂ）、（ｃ）において、周波数成分が孤立して現れることは、ドットパターンにこの周波数が多く含まれていることを示し、ドットパターンの周期性または規則性が、この周波数において強いことを表す。このように、Ｂａｙｅｒマスクでは、規則性を示す周波数成分のみが存在するので、Ｂａｙｅｒマスクを用いて２値化した画像には規則的なパターンが生じる。
【０００８】
一方、上記ブルーノイズマスクでは、図８に示すように、蛇の皮膚のような模様（ウォーム模様）が発生する。これを図３２〜図３５に示すブルーノイズマスクの周波数特性を用いて説明する。図３２〜図３５のそれぞれにおいて、（ａ）は、ブルーノイズマスクにより２値に変換されたドットパターンを示す。ドットパターンの濃度は、１／８、２／８、３／８、および４／８の４段階であり、それぞれが図３２〜図３５に示されている。これらのドットパターンをフーリエ変換した２次元ＦＦＴの振幅を各図（ｂ）に、ＦＦＴの３次元プロットを各図（ｃ）に示す。各図（ｂ）、（ｃ）において、周波数が０の成分（直流）以外は、目立った周波数成分が存在しないことは、ドットパターンの周期性または規則性がほとんどないことを表す。このように、ブルーノイズマスクは、周波数が０の成分（直流）以外は完全に不規則な成分のみを含む。低濃度（例えばｇ＝１／８）や高濃度（例えばｇ＝７／８）の領域ではドットの規則性が現れず、良好な画像が得られるが、中濃度（概ね１／４〜３／４）の領域では、不規則成分によりドットが不規則に連続してウォーム模様が現れてしまう。
【０００９】
表示階調数が少ない画像表示装置ではこれらのパターンが目立つため、この点を改良し画像の高品質化が望まれる。
【００１０】
また、特開平６−２２１２３号公報に開示されているマスクは、図３６〜図３９に示すような周波数特性を有する。図３６〜図３９のそれぞれにおいて、（ａ）は、同マスクにより２値に変換されたドットパターンを示す。ドットパターンの濃度は、１／８、２／８、３／８、および４／８の４段階であり、それぞれが図３６〜図３９に示されている。これらのドットパターンをフーリエ変換した２次元ＦＦＴの振幅を各図（ｂ）に、ＦＦＴの３次元プロットを各図（ｃ）に示す。このマスクの特徴は、規則性を示す周波数成分と不規則性を示す周波数成分とを有することにあるが、例えば、各図（ｃ）の黒丸で囲った周波数成分に示すように、ピークが大きい周波数成分が特定の位置に出現するため、各図（ａ）に示すようなこの周波数成分に対応する規則性が現れる。また、各図（ｃ）について見ると、図３９（ｃ）において白矢印で示した周波数成分のように、不規則性を示す成分が低い周波数領域に出現するため、低周波数成分が多いすなわちドットの間隔が近接する傾向が強くなる。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ドット分散型であって、ドットパターンに規則的なパターンやウォーム模様が現れず、画質の向上を図ることができるドット分散型マスク、画像表示装置、ドット分散型マスクの作成方法、ドット分散型マスクの作成プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点では、ドット分散型マスクは、連続階調の画像データにおける各画素の階調値を２値または多値に変換するためのドット分散型マスクであって、変換により得られるドットパターンに規則性および不規則性が現れるような閾値の配列を有することを特徴としている。
【００１３】
このように、ドット分散型を採るので、それぞれのドットが空間的に分離したドットパターンを生じる。このため、ドットの隣接が生じにくい。また、ドットパターンに規則性と共に不規則性を有するので、Ｂａｙｅｒの様な規則的パターンやブルーノイズマスクのような中濃度でのウォーム模様が生じない。従って、好ましい中間調表現が可能となり、画質の向上を図ることができる。
【００１４】
上記の本発明のドット分散型マスクの一態様は、ドットパターンの各周波数成分を含む周波数領域において、不規則性を示す周波数成分は、高い周波数領域に散在することを特徴としている。
【００１５】
このように不規則性を示す周波数成分は、高い周波数領域に散在しているので、特定の周波数成分が存在することによるパターンの規則性が生じず、また低周波成分が存在することによるドット集中での画質劣化を防止することができる。
【００１６】
上記の本発明のドット分散型マスクの一態様は、ドットパターンの各周波数成分を含む周波数領域において、規則性を示す周波数成分の強さは、不規則性を示す周波数成分の強さよりも大きいことを特徴としている。
【００１７】
これにより、不規則成分のみで構成されるブルーノイズマスクにおける欠点を解消することが可能となる。すなわち、規則性を示す周波数成分の強さが、不規則性を示す周波数成分の強さよりも大きいので、ドットパターンに規則性を残しつつ、不規則成分を散りばめた画像を得ることができる。これにより、ウォーム模様の発生を防いで画質の向上を図ることが可能となる。
【００１８】
上記の本発明のドット分散型マスクの一態様は、ドットパターンの各周波数成分を含む周波数領域において、規則性を示す周波数成分は、周波数領域に局所的に存在することを特徴としている。
【００１９】
これにより、ドットパターンに規則性が現れるような閾値の配列を有するマスク（例えば、Ｂａｙｅｒマスク）の規則的過ぎるという短所を緩和することができると共に、規則的成分を持つため、不規則成分のみを含むブルーノイズマスクにおけるウォーム模様の発生を防止することができる。これにより、画質の向上を図ることが可能となる。
【００２０】
本発明の他の観点では、ドット分散マスクは、連続階調の画像データにおける各画素の階調値を２値または多値に変換するためのドット分散型マスクであって、相互に所定の規則性をもって複数の閾値が配列されてなる規則性パターン閾値群と、前記所定の規則性を有しないように複数の閾値が配列されてなる不規則性パターン閾値群とが組み合わされてなることを特徴とする。
【００２１】
このドット分散型マスクによれば、所定の規則性を有して複数の閾値が配列されて規則性パターンが構成されるとともに、規則性を有しないように複数の閾値が配列されて不規則性パターンが構成され、両者が組み合わされてマスクを構成している。このようにドットパターンに規則性と共に不規則性を有するので、Ｂａｙｅｒ型ディザマトリクスの様な規則的パターンやブルーノイズマスクのような中濃度でのウォーム模様が生じない。従って、好ましい中間調表現が可能となり、画質の向上を図ることができる。
【００２２】
上記のドット分散型マスクの一態様では、前記ドット分散型マスクは前記所定の規則性に従って閾値が配列された基礎閾値パターンを用いて作成され、前記規則性パターン閾値群は前記基礎閾値パターンが保有する閾値配列の一部が有する規則性と同一の規則性を有する閾値配列を保有する。このように、所定の規則性をもって閾値が配列された基礎閾値パターンの一部が有する規則性と同一の規則性を有することにより、ドット分散マスクに規則性を維持することができる。
【００２３】
上記のドット分散マスクの他の一態様では、前記不規則性パターン閾値群は前記基礎閾値パターンが保有する閾値を、前記所定の規則性を有しないように配列してなることを特徴とする。これにより、予め用意された規則ドットパターンが有する閾値のみを用いて所望のドット分散マスクを作成することが可能となる。
【００２４】
上記のドット分散マスクの他の一態様では、前記規則性パターン閾値群は、前記基礎閾値パターンを所定の回転角だけ回転させた場合に、回転後の閾値が発生させるドットと回転前の閾値が発生させるドットが一致する閾値により構成されることを特徴とする。この場合、ドット分散マスクは、基礎閾値パターンの回転処理により、規則性を維持しつつ容易に作成することができる。
【００２５】
上記のドット分散マスクの他の一態様では、前記ドット分散型マスクは前記所定の規則性に従って閾値が配列された基礎閾値パターンを用いて作成され、前記規則性パターン閾値群は前記基礎閾値パターンを所定の回転角だけ回転した場合に前記所定の規則性を維持している閾値により構成され、前記不規則性パターン閾値群は前記基礎閾値パターンを所定の回転角だけ回転した場合に前記所定の規則性を維持していない閾値により構成されることを特徴とする。よって、基礎閾値パターンの回転処理により、規則性を有する部分と不規則性を有する部分とを作成することができる。
【００２６】
上記のドット分散マスクの他の一態様では、前記ドット分散型マスクは前記所定の規則性に従って閾値が配列された基礎閾値パターンを用いて作成され、前記規則性パターン閾値群は前記基礎閾値パターンを当該パターンの平面上で部分的に所定のシフト量だけシフトした場合に前記所定の規則性を維持している閾値により構成され、前記不規則性パターン閾値群は前記基礎閾値パターンを当該パターンの平面上で部分的に所定のシフト量だけシフトした場合に前記所定の規則性を維持していない閾値により構成されることを特徴とする。よって、基礎閾値パターンのシフト処理により、規則性を有する部分と不規則性を有する部分とを作成することができる。
【００２７】
また、本発明の他の観点では、画像表示装置は、上記のいずれかに記載のドット分散型マスクを記憶する記憶部と、モノクロまたはカラー表示が可能な表示部とを備え、ドット分散型マスクによって処理された画像データに基づく画像を表示部に表示することを特徴としている。
【００２８】
本画像表示装置のマスクは、ドット分散型を採るので、それぞれのドットが空間的に分離したドットパターンを生じる。このため、ドットの隣接が生じにくい。また、ドットパターンに規則性と共に不規則性を有するので、Ｂａｙｅｒの様な規則的パターンやブルーノイズマスクのような中濃度でのウォーム模様が生じない。従って、本画像表示装置においては好ましい中間調表現が可能となり、画質の向上を図ることができる。
【００２９】
また、本発明の他の観点では、画像処理装置において、上記のドット分散型マスクを記憶する記憶部と、入力画像データを受け取る入力手段と、前記ドット分散型マスクを使用して前記入力画像データに対して画像処理を行う画像処理手段と、を備える。
【００３０】
また、同様の観点では、画像処理方法において、入力画像データを受け取るステップと、上記のドット分散型マスクを使用して、前記入力画像データに対して画像処理を行うステップと、を含む。
【００３１】
上記の画像処理装置又は画像処理方法によれば、例えばスキャナや撮像手段その他の外部の画像データ源から入力画像データを受け取り、上記のドット分散型マスクを用いて画像処理を行うことにより、上記の好ましい中間調表現などが可能となる。
【００３２】
また、同様の観点では、コンピュータ上で実行される画像処理プログラムは、入力画像データを受け取るステップと、上記のドット分散型マスクを使用して、前記入力画像データに対して画像処理を行うステップと、を前記コンピュータに実行させる。この画像処理プログラムをコンピュータ上で実行することにより、上記の画像処理装置を実現することができる。
【００３３】
また、本発明の他の観点では、ドット分散型マスクの作成方法においては、連続階調の画像データにおける各画素の階調値を２値または多値に変換するためのドット分散型マスクの作成方法であって、変換により得られるドットパターンに規則性が現れるような閾値の配列を有するマスクを作成するステップと、作成したマスクに対し、変換により得られるドットパターンに不規則性が現れるように閾値の配列に変更を加えるステップとを含むことを特徴としている。
【００３４】
このように、ドットパターンに規則性が現れるような閾値の配列を有するマスクに基づいて、不規則性が現れるように閾値の配列に変更を加えるので、ドットパターンに規則性が現れるような閾値の配列を有するマスク（例えば、Ｂａｙｅｒマスク）の長所を残して短所を緩和することができると共に、不規則成分のみを含むブルーノイズマスクにおけるウォーム模様の発生を防止することができる。これにより、画質の向上を図ることが可能となる。
【００３５】
また、本発明の他の観点では、連続階調の画像データにおける各画素の階調値を２値または多値に変換するためのドット分散型マスクの作成方法は、作成すべきマスクのサイズより大きいサイズの一次マトリクスの領域に、所定の規則性をもって閾値が配列された基礎閾値パターンを展開するステップと、前記一次マトリクスの領域上で前記一次マトリクスにおける閾値の各座標を所定の回転角だけ相対的に回転するステップと、前記回転後の各座標に対応する位置に、前記一次マトリクスの閾値を重複しないように配置するステップとを含むことを特徴とする。
【００３６】
上記のドット分散型マスクの作成方法によれば、所定の規則性をもって閾値が配列された基礎閾値パターンを一次マトリクスの領域に展開し、当該一次マトリクスの領域上で各座標を所定の回転角だけ回転させ、回転後の各座標に一次マトリクスの閾値を配置する。閾値の配置の際には、回転により基礎閾値パターンの規則性が保持される部分と、保持されない部分とが生じる結果、作成されるドット分散マスクは規則性を有する部分と不規則性を有する部分とが混在することになる。
【００３７】
上記のドット分散型マスクの作成方法の一態様では、前記回転による座標が、回転済みの他の座標と同じ位置にマッピングされ、既に回転済みの他の閾値が当該位置に配置されていた場合は、当該位置の近傍に存在する閾値未配置の座標を探索し、当該閾値を配置するステップを含むことを特徴とする。上記のような回転により、複数の点が同じ位置にマッピングされることが起り得るが、このような場合、一次マスクの閾値がマスクに既に入力されていた場合は、その位置の近傍に存在する閾値未配置の座標を探索し、当該閾値を配置する。これにより、座標の回転による閾値の重複を回避することが可能となる。
【００３８】
本発明の他の観点では、連続階調の画像データにおける各画素の階調値を２値または多値に変換するためのドット分散型マスクの作成方法は、作成すべきマスクのサイズより大きいサイズの一次マトリクスの領域に、所定の規則性をもって閾値が配列された基礎閾値パターンを展開するステップと、前記一次マトリクス内の１つの基準線分を所定の回転角だけ回転し、回転後の基準線分の位置に対応する前記一次マトリクス上の各閾値を保存するステップと、前記回転後の基準線分に沿って、前記一次マトリクスから閾値を取得して保存することを繰り返して、前記作成すべきマスクの閾値を決定するステップと、を含むことを特徴とする。
【００３９】
上記のドット分散マトリクスの作成方法によれば、所定の規則性をもって閾値が配列された基礎閾値パターンを一次マトリクス上に展開し、その上で基準線分を所定の回転角だけ回転させ、回転後の基準線分に沿って閾値を取得して保存することにより、ドット分散マスクを作成する。よって、回転処理及びそれに沿って一次マトリクスから閾値を決定する処理により好適なドット分散マトリクスを作成することができる。
【００４０】
上記のドット分散マトリクスの作成方法の一態様では、前記基準線分に沿った特定の閾値位置に対して取得される閾値は、前記回転後の基準線分に垂直な第１の線分と、当該第１の線分と垂直で前記特定の閾値位置を通過する第２の直線との交点から前記特定の閾値位置までの距離に基づいて取得される。これにより、回転角に応じて正しい位置の閾値を取得してドット分散マトリクスを作成することができる。
【００４１】
上記のドット分散マトリクスの作成方法の一態様では、前記所定の回転角は、５度から２０度または７０度から８５度の範囲内であることを特徴とする。本発明者は、５度から２０度または７０度から８５度の範囲内で回転することによって、画質に対する心理表価値が最も高くなることを見出している。これにより、画質の向上を図ることができるマスクの作成が可能となる。
【００４２】
本発明の他の観点では、連続階調の画像データにおける各画素の階調値を２値または多値に変換するためのドット分散型マスクの作成方法は、作成すべきマスクのサイズ以上のサイズの一次マトリクスの領域に、所定の規則性をもって閾値が配列された基礎閾値パターンを展開するステップと、前記閾値の配列をシフトさせるシフト量を設定するステップと、前記シフト量に従って、前記一次マトリクス上の閾値の配列をシフトさせるステップと、を含むことを特徴とする。
【００４３】
上記のドット分散型マスクの作成方法によれば、所定の規則性をもって閾値が配列された基礎閾値パターンを一次マトリクス上に展開し、それに対してシフト量を設定して閾値配列のシフトを行うことにより、規則性を不規則性を併せもつドット分散マスクを作成することができる。
【００４４】
上記のドット分散マスクの作成方法の一態様では、前記シフト量は、隣接する所定数の前記閾値をグループとして設定され、相互に隣接するグループに対して設定される前記所定数は異なることを特徴とする。これにより、作成されるドット分散マトリクスに適度の不規則性が導入される。
【００４５】
上記のドット分散マスクの作成方法の一態様では、前記相互に隣接する閾値間のシフト量の差は、±１以内であることを特徴とする。これにより、ドット分散型マスク内において基礎閾値パターンに対する急激な変更がなされることがないので、基礎閾値パターンが有する規則性を適度に保存した上で、不規則性を導入することができる。
【００４６】
上記のドット分散マスクの製造方法一態様では、前記シフト量により生じる角度は、５度から２０度または７０度から８５度の範囲内であることを特徴とする。これにより、画質の向上を図ることができるマスクの作成が可能となる。
【００４７】
上記のドット分散マスクの作成方法の一態様では、前記作成すべきマスクの上下端における各閾値の左右方向のシフト量の差、及び、前記作成すべきマスクの左右端における各閾値の上下方向のシフト量の差は、±１以内であることを特徴とする。これにより、当該ドット分散マスクを複数個連結して使用する場合などに、境界部分において規則性及び不規則性が急激に変化することが防止できる。
【００４８】
上記のドット分散型マスクの作成方法の一態様では、前記基礎閾値パターンは、Ｂａｙｅｒ型ディザマトリクスであることを特徴とする。これにより、Ｂａｙｅｒ型ディザマトリクスの長所を残しつつ、簡単な操作でその短所を解消することが可能となる。
【００４９】
また、本発明の他の観点では、コンピュータ上で実行することにより、上記のドット分散マスクの作成方法の各ステップを前記コンピュータに実行させるドット分散マスクの作成プログラムを提供することができる。
【００５０】
さらに、そのドット分散マスクの作成プログラムを記録した記録媒体を提供することができる。当該記録媒体をコンピュータ内に読み込み、実行することにより、上記のドット分散マスクの作成方法を実行することができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
［ディザ法］
実施の形態について説明する前に、カラー画像を対象とした多値組織的ディザ法について説明する。ディザ法は、表示階調数が少ないデバイスにおいて、表示階調の中間の階調を擬似的に見せる方法であり、表示階調数が２値のものを２値ディザ、３値以上のものを多値ディザと呼ぶ。多値ディザは２値ディザの組合せで構成される。
【００５２】
２値ディザについて説明する。先ず図１６（ｃ）に示す閾値の順序を示すディザマトリクスを決定し、ディザマトリクスから（ｂ）に示す閾値マトリクスを算出する。次に（ａ）に示す入力画像と（ｂ）に示す閾値マトリクスとの間で、閾値以上であれば２５５、未満であれば０を出力する閾値処理を行い、（ｄ）に示す０，２５５の２値から成る擬似中間調画像（出力画像）を出力する。（ｄ）に示す擬似中間調画像の各閾値の平均値は１２８であり、０，２５５の２値のパターンによって中間調１２８が表現される。
【００５３】
多値ディザは、入力階調の範囲を区切ってそれぞれの範囲内で２値ディザを行うことで実行される。多値が４値の場合、出力階調は０，８５，１７０，２５５の４値であり、入力階調は▲１▼０−８５、▲２▼８６−１７０、▲３▼１７１−２５５の３つの範囲に区切られる。
【００５４】
入力画像がどの階調範囲に属するかによって、図１７（ａ）に示すディザマトリクスから（ｂ）〜（ｄ）に示す閾値マトリクスを生成する。入力画像が図１６（ａ）に示す画像の場合、階調１２８は範囲▲２▼に含まれるので、（ｃ）に示す閾値マトリクスが生成され、階調８５，１７０を用いた２値ディザを実行し、（ｅ）のような擬似中間調画像を出力する。
【００５５】
以上は、一画素が一色（グレイ）から成る画像に対してディザを行う場合であったが、カラー画像に対してディザを行う場合、カラー画像は１画素がＲ，Ｇ，Ｂ三色から成るので、１画素をＲ，Ｇ，Ｂ各色成分へ分けて、それぞれ１色から成る画像として捉えてディザを行う。この時、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色には同じマトリクスを使っても良いし、別々のマトリクスを使っても良い。また、各色に別々のディザマトリクスを対応付ける場合には、図１８に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のマトリクスを個別にメモリ１２０１〜１２０３に保持して、ディザ処理手段１２０４〜１２０６でディザ処理すればよい。
【００５６】
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。
【００５７】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図であり、図２は、ディザ閾値マスクの機能を示す図である。画像表示装置１００は、入力手段１０１と、ディザ処理手段１０２と、カラー表示を行うＬＣＤパネル１０３とを備えて構成されている。
【００５８】
入力手段１０１は、スキャナや撮像手段などで得られた画像を入力画像データとして取り込む。ディザ処理手段１０２は、入力手段１０１によって取り込まれた入力画像データを、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎の画像を示すプレーンに分離し、このＲ，Ｇ，Ｂのプレーン毎に、ディザマトリクスを基に設定された閾値マトリクス（図２に示すディザ閾値マスク）を対応付けて多値の組織的ディザ法による擬似中間調処理を行う。このディザ閾値マスクが本実施の形態の特徴である。
【００５９】
そして、擬似中間調処理後の画像データを一纏めにしてＬＣＤパネル１０３へ出力する。ＬＣＤパネル１０３は、各々が長方形のＲ，Ｇ，Ｂ三原色のカラーフィルタがストライプ状に配列された画面を備え、この画面に、各カラーフィルタの混色によってフルカラーの画像を表示する。すなわち、図２に示すように、ＬＣＤパネル１０３では、マトリクス状に配置された液晶セルへの駆動電圧をＯＮ／ＯＦＦすることにより液晶の透過率を変化させ、２値または多値の画像を表示する。
【００６０】
本実施の形態のディザ閾値マスクは、図３〜図６に示す周波数特性を有する。図３〜図６のそれぞれにおいて、（ａ）は、本実施の形態のディザ閾値マスクにより２値に変換されたドットパターンを示す。ドットパターンの濃度は、１／８、２／８、３／８、および４／８の４段階であり、それそれが図３〜図６に示されている。これらのドットパターンをフーリエ変換した２次元ＦＦＴの振幅を各図（ｂ）に、ＦＦＴの３次元プロットを各図（ｃ）に示す。このように、本実施の形態のディザ閾値マスクでは、Ｂａｙｅｒ型マスクに近似した規則性を示す周波数成分が存在すると共に、不規則性を示す周波数成分が高周波領域に散在する。さらに、規則性を示す周波数成分は、不規則性を示す周波数成分よりも振幅値もしくはエネルギーが大きい。このため、規則性と共に不規則性もドットパターンに現れてくる。
【００６１】
図９に示すように、本実施の形態のディザ閾値マスクは、Ｂａｙｅｒ型マスクのような規則的なパターンが発生しない。また、ブルーノイズマスクのように不規則すぎることによるウォーム模様も発生しない。すなわち、ブルーノイズマスクのように、ドットが不規則に連結するパターンは、十字、×字が残るパターンによって回避している。このため、画質の向上が図られている。
【００６２】
本発明者は、Ｂａｙｅｒ型マスクに基づいて、各閾値の位置を回転させ、回転させた際に閾値の抜けが無いように閾値を敷き詰めることによって、上記のような周波数特性を備えるディザ閾値マスクが作成できることを見出した。すなわち、Ｂａｙｅｒ型マスクに基づく規則的な周波数成分は、回転した形で規則性を持った状態で残すことができる。そして、回転させた際に閾値の抜けが生じないように閾値を敷き詰めることによって不規則的な周波数成分を付加することができる。これにより、Ｂａｙｅｒマスクの長所を残して短所を緩和することができると共に、不規則成分のみを含むブルーノイズマスクにおけるウォーム模様の発生を防止することができる。これにより、画質の向上を図ることが可能となる。さらに、ブルーノイズマスクは、不規則成分のみを持つ、すなわちあらゆる周波数成分をまんべんなく持つ必要があるため、１２８×１２８や２５６×２５６のようにマスクサイズが大きい。一方、本実施の形態に係るディザ閾値マスクは、４×４、１６×１６のように比較的小さなマスクであるため、メモリ容量を小さくすることが可能となる。その結果、携帯電話などの小型ＬＣＤに好適である。
【００６３】
［ディザ閾値マスクの作成方法］
（第１の作成方法）
次に、本実施の形態に係るディザ閾値マスクの第１の作成方法について、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。以降の説明においては、ディザ閾値マスクをマトリクスと表現する。ここでは、例えば、入力ディザマトリクスにＢａｙｅｒ型（４×４）を使用し、ディザマトリクスを作成することとする。図１０に示すフローチャートにおいて、ディザマトリクスを読み込み（ステップＳ１）、出力マトリクスおよび一次マトリクスの領域を確保する（ステップＳ２）。次に、一次マトリクスに上記ディザマトリクスの閾値をタイル状に敷き詰める（ステップＳ３）。さらに、上記出力マトリクスの座標を回転行列を用いて変換する（ステップＳ４）。
【００６４】
次に、該当する一次マトリクスの座標の閾値は、選択済であるかどうかを判断し（ステップＳ５）、該当する一次マトリクスの座標の閾値が選択済である場合は、一次マトリクスの座標の周辺から最近傍にある未選択の閾値を探索して（ステップＳ６）、ステップＳ７へ移行する。一方、ステップＳ５において、該当する一次マトリクスの座標の閾値が選択済でない場合は、そのままステップＳ７へ移行する。
【００６５】
次に、出力マトリクスに閾値を保存し（ステップＳ７）、出力マトリクス全体に閾値が保存されたかどうかを判断する（ステップＳ８）。出力マトリクス全体に閾値が保存されていない場合はステップＳ４へ移行し、出力マトリクス全体に閾値が保存されている場合は、終了する。
【００６６】
上記ステップＳ１からＳ８における出力マトリクスの回転処理は、次の３つの処理からなる。すなわち、（１）ディザマトリクス回転の前処理、（２）座標を回転行列により変換する、（３）変換後の点が同じ位置にマッピングされた場合は近傍の閾値を探索する、という処理である。
【００６７】
（１）ディザマトリクス回転の前処理は、次のように行われる。すなわち、入力ディザマトリクスを読み込み、指定したサイズの出力マトリクスの領域を確保する。次に、出力マトリクスを回転させた際に、はみ出さない程度に十分に大きな面積を有する一次マトリクスの領域を確保する。その領域に対して入力されたディザマトリクスを、図１１に示すようにタイル状に敷き詰める。
【００６８】
（２）座標を回転行列により変換する処理は、次のように行われる。すなわち、一次マトリクスの座標を（ｘ，ｙ）、出力マトリクスの座標を（Ｘ，Ｙ）、回転各をθとすると、ディザマトリクスを回転させる変換式は、次の式（１）のようになる。
【００６９】
【数１】
0004141824.tif 000002
【００７０】
しかし、入力側から出力側、すなわち一次マトリクス側から出力マトリクス側へマッピングを行うと、回転がすべて終了したときに出力マトリクスの中には閾値が入っていない部分が現れてしまう。このため、出力側を基準として、逆変換によって座標を求める手法を採る。この逆変換の変換式は、次の式（２）のようになる。また、逆変換の様子は、図１１に示すようになる。
【００７１】
【数２】
0004141824.tif 000003
【００７２】
上記のようにして変換先の座標を求めた際、出力マトリクス側から一次マトリクス側への変換後の点が同じ位置にマッピングされることが生じ得る。そこで、本実施の形態では、一次マトリクスの閾値は、一度しか選択できないこととし、既に選択されていた場合は、その位置の近傍からまだ選択されていない閾値を探索する。
【００７３】
（３）変換後の点が同じ位置にマッピングされた場合は近傍の閾値を探索する処理は、次のように行われる。すなわち、変換後の点が同じ位置にマッピングされた際に、その位置の近傍からまだ選択されていない閾値は、図１２に示すように、最初に８近傍の中からまだ選択されていない閾値を探索する。次に、該当したものの中からユークリッド距離が最小となる閾値を選択する（ただし、ここでは式（２）で求めた際の浮動小数点型の座標との距離をいう）。仮に、８近傍で見つからなかった場合には、１６近傍、２４近傍と範囲を広げて同様に探索を行う。
【００７４】
上記方法によりマトリクスを作成すれば、基礎となるディザマトリクスの規則的成分は、回転した形で規則性を保ったまま残すことができる。また、回転させた際に閾値の抜け、および重複が生じないように、探索して閾値を敷き詰めることにより、不規則的な成分を付加することができる。
【００７５】
これらの規則的成分と不規則的成分の強度を比較すれば、基礎となるディザマトリクスが規則的であって、その成分の多くが回転した形で保持されるため、規則的成分の強度が不規則的成分の強度よりも強くなる。これら成分の強度の大小は、先に図３〜図６を用いて説明したように、周波数領域での振幅もしくは振幅の２乗のエネルギーの大小として表現することができる。
【００７６】
次に、回転変換における回転の角度毎に上記の探索回数を調査した結果について説明する。図１３に示すように、０度と９０度付近で探索回数が少なく、同じ位置にマッピングされることが少ないことが確認できる。
【００７７】
また、上記のように回転行列を用いた方法によって、ドットパターンが分散したディザマトリクス（ドット分散型マスク）が得られる。ここでは、上記のように、入力ディザマトリクスにＢａｙｅｒ型（４×４）を使用し、４×４と１３２×１６２（２インチのＬＣＤパネルの代表的なサイズ）それぞれのサイズでディザマトリクスを作成した。閾値が０のドットだけをＯＮにしたドットパターンを図１４に示す。図１４（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ４×４のサイズで回転角が１０度、３０度のドットパターンを示す。同図（ｄ）、（ｅ）は１３２×１６２のサイズで回転角が１０度、３０度のドットパターンを示す。同図（ａ）は回転角が０°すなわちＢａｙｅｒ型（４×４）をそのまま使用して得られるドットパターンを示す。ただし、いずれのパターンについても閾値が０のドットをタイル状に敷き詰めて１３２×１６２にしたものを示す。
【００７８】
図１４（ｂ）、（ｃ）からわかるように、４×４のサイズで回転した場合は、所定の回転角を指定して回転操作を行っても、ドットパターンはほとんど回転しない。これは、入力ディザマトリクスにＢａｙｅｒ型の４×４を使用したときには、回転操作を有効にするために、ある程度の広さの敷き詰め範囲が必要であることを表す。ここで敷き詰め範囲とは、図１０のフローチャートの説明における出力マトリクスのサイズのことを指す。本発明者は、基礎となる入力ディザマトリクスのサイズとして４×４のサイズを用いる場合には、出力マトリクスのサイズとしておよそ１６×１６以上を用いれば、回転操作が有効にはたらくことを経験的に確認している。また、１６×１６以上であればそれ以上のどのサイズに関しても、図１４（ｄ）、（ｅ）に示した１３２×１６２のパターンとほぼ同様なパターンを発生させることが可能であることも確認している。
【００７９】
また、回転角の違いによるドットパターンの特徴をみると、１３２×１６２の結果から、回転角が３０度の方が１０度のときよりも乱れたドットパターンを示した。このことは、３０度の方が、点が同じ位置にマッピングされることが多いからであり、図１３において、３０度において探索回数が多いことから確認することができる。
【００８０】
次に、最良な回転角を決定するために、官能評価実験を行った。これは、ドットパターンを観察することにより行う実験である。具体的方法は、０度から４５度の範囲で回転角の異なるディザマトリクスを作成し、得られたディザマトリクスによる画質を、一対比較法により評価を行い、最良な回転角を決定した。評価結果は、図１５に示すように、回転角が１０度のとき最も心理評価値が高くなった。図１５における縦軸の心理評価値は、値が大きいほど他に比べて好ましい画質であることを表している。すなわち、回転範囲を０度から９０度として考えると、１０度または８０度が望ましい角度である。このため、本実施の形態では、回転角を５度から２０度または７０度から８５度の範囲内で回転することとしている。さらに好ましくは、１０度または８０度で回転する。上記のように、本発明者は、５度から２０度または７０度から８５度の範囲内で回転することによって、画質に対する心理表価値が最も高くなることを見出している。これにより、画質の向上を図ることができるマスクの作成が可能となる。
【００８１】
（第２の作成方法）
次に、第１の実施形態に係るディザ閾値マスクの第２の作成方法について説明する。上記の第１の作成方法では、入力マトリクスとしてＢａｙｅｒ型のディザマトリクスを使用し、これを回転処理することにより規則性と不規則性を併せ持つディザ閾値マトリクスを作成した。回転処理は回転行列を用いて入力マトリクスの閾値を変換することにより行った。
【００８２】
これに対し、第２の作成方法は、入力マトリクスとしてＢａｙｅｒ型のディザマトリクスを用いること、及び、回転処理により規則性と不規則性を併せ持つディザ閾値マトリクスを作成することは第１の作成方法と同様であるが、回転処理として、回転行列を用いるのではなく、ディジタル線分及び境界追跡のアルゴリズムを使用する点が第１の作成方法とは異なる。
【００８３】
図１９に、ディザ閾値マスクの第２の作成方法のフローチャートを示す。ここでも、ディザ閾値マスクをマトリクスと呼ぶ。まず、入力マトリクスとしてＢａｙｅｒ型のディザマトリクスを読み込み（ステップＳ１１）、所定サイズの一次マトリクス及び出力マトリクスの領域を確保する（ステップＳ１２）。一次マトリクスは、第１の作成方法と同様に、マスク作成作業のために使用される作業領域と考えることができる。図２０を参照すると、図２０（ａ）に模式的に示すＢａｙｅｒ型などのディザマトリクスが用意される。そして、図２０（ｂ）に示すように、ある座標系（ここではＸＹ座標系）上に所定サイズの一次マトリクスの領域を確保し、そこに複数個のディザマトリクスを敷き詰めることにより所定サイズの一次マトリクスの領域を形成する。また、出力マトリクスのサイズに相当する記憶領域をメモリ上などに確保する。
【００８４】
次に、回転処理の回転角をθとすると、図２０（ｃ）に示すように、一次マトリクスの座標系内に設定された原点Ｏを通り、当該座標系上の１つの軸（例えばＸ軸とする）に対して角度θを有する線分（回転後基準線分７２）を引き、一次マトリクス内でその線分上に存在する各点の閾値を出力マトリクス内の閾値として保存する（ステップＳ１３）。これにより、角度θの回転処理により得られる出力マトリクス内の回転後基準線分７２上の閾値が得られたことになる。
【００８５】
次に、こうして得られた出力マトリクス内の回転後基準線分７２を基準として、境界追跡処理により出力マトリクス内の他の閾値を求めていく。具体的には、まず、境界追跡のスタート位置を決定してその閾値を求め（ステップＳ１４）、そのスタート位置を開始点として、ステップＳ１３で求めた回転後基準線分に沿って閾値を入力マトリクスから取得し、出力マトリクスの閾値として保存していく（ステップＳ１５）。
【００８６】
こうして、最初に得られた回転後基準線分を基準として、その境界に沿って順に閾値を決定していくことにより、所定サイズの出力マトリクスの閾値が順に決定されていく。そして、出力マトリクスの閾値が全て決定され、保存された時点で（ステップＳ１６；Yes）、処理は終了する。
【００８７】
図２１に、ステップＳ１４で行われる境界追跡処理の例を示す。境界追跡処理とは、既に得られた線分に沿って、当該線分に隣接する境界点を決定し、その境界点に閾値を決定してゆく処理である。図２１（ａ）には傾きが異なる２つの線分（線分９０と線分９１）が示されている。いま、ステップＳ１３において回転後基準線分７２として線分９０が得られたとする。図２１（ａ）においては、線分に隣接して既に決定された境界点と、それら境界点に基づいて決定された境界候補点とが示されている。右上がりの線分の場合、図２１（ｂ）に示す境界候補マトリクスを用い、これを１つの境界点に当てはめることにより、その回りに境界候補点が得られる。図２１（ｂ）に例示する境界候補マトリクスは、左下に１つの境界点を有し、その他の３つの隣接点を境界候補点とするマトリクスである。
【００８８】
境界候補マトリクスを用いて得られた境界候補点のうち、線分自体を構成する点ではなく、かつ、線分に隣接する点を境界点と決定し、一次マトリクス上の当該点に対応する閾値を出力マトリクス内の回転後基準線分７２に隣接する閾値として保存する。回転後基準線分７２に沿って境界点が決定され、その閾値を保存することにより、回転後基準線分７２に沿って１行の閾値が保存されることになる。
【００８９】
次に、そうして決定された境界点が構成する線分に対してさらに同様の境界追跡処理を行うことにより、回転後基準線分７２から順に１行ずつ出力マトリクス内の閾値が決定されていき、やがて出力マトリクス内の全ての閾値が保存されて出力マトリクスが完成する。図２１（ｃ）は、回転後基準線分７２を基準に、座標系のＹ方向へ２行分の境界追跡処理を実行し、境界点を決定した例を示す。
【００９０】
次に、上述の境界追跡処理において、境界点に決定された画素の閾値を取得する方法について図２２を参照して説明する。いま、図２２に示すように回転角θで回転後基準線分７２が得られ、その回転後基準線分７２を基準にして境界追跡処理により出力マトリクスの閾値を決定する場合を想定する。境界追跡処理では、回転後基準線分７２に平行にＹｒ軸（Ｙ軸を回転角θだけ回転させて得られる軸）方向に１行ずつ閾値を決定していくことになり、いま回転後基準線分７２に平行な平行直線７３に沿った点７８の出力マトリクス内における閾値を決定するものと仮定する。
【００９１】
この場合の処理フローチャートを図２３に示す。まず、回転後基準線分７２に平行な平行直線７３を求め（ステップＳ２１）、次に、平行直線７３に垂直な直線（Ｙｒ軸）を求める（ステップＳ２２）。そして、それらの交点７４を求め（ステップＳ２３）、その交点からの閾値決定対象である点７８までの距離を求め（ステップＳ２４）、その距離を画素の個数に換算する（ステップＳ２５）。図２２の例では、交点７４から点７８までの個数はｎ個である。そして、一次マトリクス上で交点７４からＸ軸方向にｎ個の距離に存在する点７７の閾値を、点７８の閾値として保存する（ステップＳ２６）。こうして、回転後の境界追跡処理において、境界点の閾値を決定していく。このように、交点７４からの距離を基準として閾値を決定するのは、回転角θに正しく対応する閾値を取得するためである。例えば、上記の例において、出力マトリクス内の点７８に対応する位置に、一次マトリクス内の点７８に対応する閾値を保存してしまうと、回転角θの回転後の閾値を保存することができない。上記のように回転角θだけ回転したＹｒ軸上の点７４からの距離（画素の個数）が等しくなるように一次マトリクスから閾値を取得すれば、正しくθだけ回転した後の閾値を取得することができる。
【００９２】
なお、上記の例では、基準線分を一次マトリクスの座標系のＸ軸方向（即ち、一次マトリクスの列方向）にとり、回転後基準線分７２を基準として行方向に順に出力マトリクスの閾値を求めている。その代わりに、基準線分を一次マトリクスの座標系のＹ軸方向（即ち、一次マトリクスの行方向）にとり、回転後基準線分を基準として列方向に順に出力マトリクスの閾値を求めてもよい。
【００９３】
（第３の作成方法）
次に、本発明のディザ閾値マスクの第３の作成方法について説明する。上記の第１及び第２の作成方法では、Ｂａｙｅｒ型などの入力ディザマトリクスに対して回転処理を行うことによりディザ閾値マスクを作成したが、本実施形態では、入力ディザマトリクスに対してシフト処理を施すことによりディザ閾値マスクを作成する。このシフト処理によっても、本発明の特徴である、規則性と不規則性を併せ持つディザ閾値マスクを作成することができる。
【００９４】
シフト処理によるディザ閾値マスクの作成方法を、図２４及び図２５を参照して説明する。なお、この方法においても、入力マトリクスとしては、図２５（ａ）に示すＢａｙｅｒ型のディザマトリクスを使用するものとする。また、入力マトリクスを展開してシフト処理を行うために、出力マトリクスよりもサイズの大きな作業領域が使用される。
【００９５】
まず、入力マトリクスを作業領域に展開する（ステップＳ３１）。この例では、図２５（ｂ）に示すように、出力マトリクスを８×８ドットのサイズと仮定しており、図２５（ａ）に示すＢａｙｅｒ型の入力ディザマトリクスを４個組み合わせて、８×８ドットのマトリクスを作業領域に展開している。なお、出力マトリクスがこれより大きい場合は、より多数の入力ディザマトリクスを展開してシフト処理を行うことになる。
【００９６】
次に、シフト処理におけるシフト量を設定する（ステップＳ３２）。シフト処理においては、ステップＳ３１で作業領域上に展開したマトリクスを列（Ｘ軸）方向及び行（Ｙ軸）方向に所定量ずつシフトしてマトリクスの変形を行う。よって、シフト量は、展開されたマトリクスの行毎にＸ方向シフト量が設定され、展開されたマトリクスの列毎にＹ方向シフト量が設定される。図２５（ｃ）は第０行から第３行まではＸ方向シフト量０、第４行から第７行まではＸ方向シフト量１でシフト処理を行った結果を模式的に示す。また、図２５（ｄ）は、第０列から第３列まではＹ方向シフト量０、第４列から第７列まではＹ方向シフト量１でシフト処理を行った結果を模式的に示す。なお、Ｘ方向シフト量、Ｙ方向シフト量ともに任意に設定することができ、Ｘ方向シフト量とＹ方向シフト量が異なっていても構わない。
【００９７】
こうして、シフト量が設定されると、次にそのシフト量に従ってシフト操作が実行される（ステップＳ３３）。具体的には、図２５（ｅ）に示すように、まずＸ方向シフト操作が実行され、第４行から第７行の各ドットがＸ方向に１ずつシフトされる。なお、シフトによってＸ方向側にはみ出たドット列は図２５（ｅ）中の矢印に示すように、Ｘ軸の負方向に移動されて、最終的には８×８ドットの正方形のマトリクスとされる。
【００９８】
次に、Ｘ方向のシフト操作が完了した状態のマトリクスに対して、Ｙ方向シフト操作が実行される。即ち、図２５（ｆ）に示すように、第４列から第７列の各ドットがＹ方向下方に１ずつシフトされ、同様にはみ出た部分が矢印に示すようにＹ軸の上方向に移動されて正方形のマトリクスが作成される。こうして、図２５（ｇ）に示すようにディザ閾値マトリクスが作業領域上で得られ、各閾値を保存して（ステップＳ３４）、ディザ閾値マトリクスの作成が完了する。
【００９９】
なお、上記の例では、Ｘ方向シフト操作の先に行い、次にＹ方向シフト操作を行っているが、逆にＹ方向操作を先に行い、その後でＸ方向シフト操作を行うこととしてもよい。この順序を入れ替えることにより、異なるディザ閾値マトリクスが得られる。図４０から図４３にシフト処理により作成されたディザ閾値マスクの周波数特性を示す。
【０１００】
次に、好適なシフト量について説明する。本発明のディザ閾値マトリクスでは、入力マトリクスとして規則性を有するＢａｙｅｒ型を使用し、これに対して回転処理又はシフト処理を施して不規則性を導入している。本実施形態では、シフト処理により不規則性を導入するので、シフト量の設定が、作成されるディザ閾値マスクの性能に大きな影響を与える。
【０１０１】
図２７（ａ）に、入力マトリクスに対してシフト処理により不規則性を導入した一例を示す。この例では、Ｂａｙｅｒ型ディザマトリクスを横方向に連結し、第０行のドットに対して、３つおきに２つのドットをＹ方向に「−１」シフトした例である。このようにシフト処理により、入力マトリクスが有する規則的な閾値配列パターンがくずれ、不規則な閾値配列パターンが生まれている。
【０１０２】
図２７（ｂ）乃至（ｅ）は、シフト量を変えた場合のドットのシフト例を示す。図２７（ｂ）は１ドット単位でＹ方向に「−１」だけシフトした例であり、図２７（ｃ）は２ドット単位でＹ方向に「−１」だけシフトした例であり、図２７（ｄ）は３ドット単位でＹ方向に「−１」だけシフトした例であり、図２７（ｅ）は４ドット単位でＹ方向に「−１」だけシフトした例である。このように、シフト量を調整すると、そのシフト操作により閾値列が移動する角度αが決まる。図２７（ｂ）の例では角度αは４５度であり、図２７（ｅ）の例では角度αは約１４度である。図２７（ｂ）〜（ｅ）における幅を変化させた場合の角度αの変化を図２６に示す。図２６からわかるように、幅の値を大きくするほど、閾値が移動する角度αの値は小さくなる。
【０１０３】
ここで、先に述べた回転処理によるディザ閾値マトリクスの作成においては、官能評価などの結果、所望の不規則性を有するディザ閾値マトリクスを作成するための好ましい回転角は５〜２０度又は７０〜８５度であり、特に１０度又は８０度付近が好適であることがわかっている。この観点から、シフト処理によりディザ閾値マトリクスを作成する際にも、１０度又は８０度付近の回転角αをとる幅の値が良好であることがわかる。具体的は、図２６より、幅が３〜５の間となるようにシフト量を決定すれば、回転角αが１０度前後になり、好ましいことがわかる。なお、実際には、幅３〜５の間の幅を同じ幅がＸ方向又はＹ方向に連続しないように組み合わせ、ディザ閾値マトリクス全体として約１０度程度の回転角に相当するような配列を作成することがさらに好ましい。
【０１０４】
前述のように、１つのディザ閾値マスク内ではＸ方向及びＹ方向のそれぞれにおいて、ドット位置毎に異なるシフト量を設定することができる。例えば図２５（ｃ）の例では、第０行から第３行までのＸ方向シフト量は０であり、第４行から第７行列までのＸ方向シフト量は１であり、それらは異なっている。但し、そのように異なるシフト量を設定する場合でも、隣接する部分におけるシフト量は±１の範囲内とすることが好ましい。これは、隣接する部分におけるシフト量の絶対値が２以上となると、シフト処理により入力マトリクスが有する規則性が急激に変化するためである。一方、隣接する部分におけるシフト量が±１の範囲内となるようにシフト量を設定すれば、もともと規則性を有する入力マトリクスの所定部分がＸ方向又はＹ方向へ徐々にシフトした状態となり、作成されたディザ閾値マトリクス内における規則性を有する部分と不規則性を有する部分の割合及び位置関係が適切となるからである。
【０１０５】
また、作成されたディザ閾値マトリクスを見た場合、その左端と右端のシフト量は±１以内であることが好ましく、上端と下端のシフト量も±１以内であることが好ましい。そのようにシフト処理におけるＸ方向及びＹ方向のシフト量を設定すれば、作成されたディザ閾値マトリクスを複数個隣接配置して使用する場合に、それらの境界領域において規則性を有する部分と不規則性を有する部分とが適切に配置されることになる。
【０１０６】
［適用例］
本実施の形態のディザ閾値マスクは、表示階調数が少ない（２５６色、４０９６色）ＬＣＤパネルでのディザによる面積階調表現に好適である。すなわちＬＣＤにおいて液晶セルを駆動させるだけで階調表現を行うとすると、駆動による消費電力が大きくなると共に、駆動回路が複雑化する。このため、表示階調数が少ないＬＣＤパネルにおいて、表現可能階調数を補うために本実施形態のディザマスクを用いると、消費電力が低く、また駆動回路が複雑化しないＬＣＤパネルを提供することが可能となる。
【０１０７】
また、本実施形態のディザ閾値マスクは、一個の素子がある程度の画素面積を持つＬＣＤパネルにおいて用いるのが好適である。すなわち、ＬＣＤパネルにおいて画素面積を小さくして解像度を高くすると、画素中における駆動素子および配線の面積の割合が増加し、画素中の表示部の面積の割合が減少するため、ＬＣＤの表示する明るさが暗くなる。このため、解像度を例えば１００〜１５０ｄｐｉ程度としたＬＣＤに対して用いると、表示部の明るさ確保のために有効である。このとき、解像度が低いときには、人間の視覚特性は、ドットパターンにおける規則的なパターンやウォーム模様を認知しやすいが、本実施形態のディザ閾値マスクは、このようなパターンを発生させないため、画質の向上が効果的にはかれる。
【０１０８】
なお、本実施の形態に係るディザ閾値マスクは、ＬＣＤに限らず有機ＥＬディスプレイその他の表示装置、さらにはプリンタの印画部等にも適用可能であることはいうまでもない。
【０１０９】
さらに、本発明の本質は、複数の閾値を持ったディザマスクにおいて、そのディザマスクが持つ特性に特徴があるものである。したがって、すでに提案されているさまざまな画像処理のなかで、処理の一部としてディザ処理を用いるディザ応用処理、あるいはディザマスクを用いて不規則性ノイズ成分を付加する場合など、ディザマスクを使った各種処理に対して、本発明のディザマスクは適用可能である。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のドット分散型マスクは、連続階調の画像データにおける各画素の階調値を２値または多値に変換するためのドット分散型マスクであって、変換により得られるドットパターンに規則性および不規則性が現れるような閾値の配列を有することを特徴としている。
【０１１１】
このように、ドット分散型を採るので、それぞれのドットが空間的に分離したドットパターンを生じる。このため、ドットの隣接が生じにくい。また、ドットパターンに規則性と共に不規則性を有するので、Ｂａｙｅｒの様な規則的パターンやブルーノイズマスクのような中濃度でのウォーム模様が生じない。従って、好ましい中間調表現が可能となり、画質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】ディザ閾値マスクの機能を示す図である。
【図３】本実施の形態に係るディザ閾値マスクの周波数特性を示す図である。
【図４】本実施の形態に係るディザ閾値マスクの周波数特性を示す図である。
【図５】本実施の形態に係るディザ閾値マスクの周波数特性を示す図である。
【図６】本実施の形態に係るディザ閾値マスクの周波数特性を示す図である。
【図７】Ｂａｙｅｒ型マスクによるハーフトーン結果を示す図である。
【図８】ブルーノイズマスクによるハーフトーン結果を示す図である。
【図９】本実施の形態に係るディザ閾値マスクによるハーフトーン結果を示す図である。
【図１０】本実施の形態に係るディザ閾値マトリクスの第１の作成方法のフローチャートである。
【図１１】回転変換の様子を示す図である。
【図１２】閾値の探索順序を示す図である。
【図１３】回転角度と探索回数との関係を示す図である。
【図１４】（ａ）  回転角が０度の場合のディザ閾値マスクによるドットパターンを示す図である。
（ｂ）  サイズが４×４で、回転角が１０度の場合のディザ閾値マスクによるドットパターンを示す図である。
（ｃ）  サイズが４×４で、回転角が３０度の場合のディザ閾値マスクによるドットパターンを示す図である。
（ｄ）  サイズが１３２×１６２で、回転角が１０度の場合のディザ閾値マスクによるドットパターンを示す図である。
（ｅ）  サイズが１３２×１６２で、回転角が３０度の場合のディザ閾値マスクによるドットパターンを示す図である。
【図１５】回転角毎のドットパターンに対する官能評価実験の結果を示す図である。
【図１６】２値ディザを説明するためのマトリクス図である。
【図１７】多値ディザを説明するためのマトリクス図である。
【図１８】Ｒ，Ｇ，Ｂ各色に別々のディザマトリクスを対応付けるための装置のブロック図である。
【図１９】ディザ閾値マスクの第２の作成方法のフローチャートである。
【図２０】ディザ閾値マスクの第２の作成方法における回転処理及び境界追跡処理を説明する図である。
【図２１】境界追跡処理における境界点決定方法を模式的に示す図である。
【図２２】境界追跡処理における閾値の決定・保存方法を説明する図である。
【図２３】境界追跡処理における閾値の決定・保存方法のフローチャートである。
【図２４】ディザ閾値マスクの第３の作成方法のフローチャートである。
【図２５】シフト処理の例を説明する図である。
【図２６】シフト処理におけるシフト幅と、対応する回転角との関係を示す図表である。
【図２７】シフト処理におけるシフト例を示す図である。
【図２８】Ｂａｙｅｒ型マスクの周波数特性を示す図である。
【図２９】Ｂａｙｅｒ型マスクの周波数特性を示す図である。
【図３０】Ｂａｙｅｒ型マスクの周波数特性を示す図である。
【図３１】Ｂａｙｅｒ型マスクの周波数特性を示す図である。
【図３２】ブルーノイズマスクの周波数特性を示す図である。
【図３３】ブルーノイズマスクの周波数特性を示す図である。
【図３４】ブルーノイズマスクの周波数特性を示す図である。
【図３５】ブルーノイズマスクの周波数特性を示す図である。
【図３６】特開平６−２２１２３号公報に開示されているマスクの周波数特性を示す図である。
【図３７】特開平６−２２１２３号公報に開示されているマスクの周波数特性を示す図である。
【図３８】特開平６−２２１２３号公報に開示されているマスクの周波数特性を示す図である。
【図３９】特開平６−２２１２３号公報に開示されているマスクの周波数特性を示す図である。
【図４０】シフト処理を利用して作成したディザ閾値マスクの周波数特性を示す図である。
【図４１】シフト処理を利用して作成したディザ閾値マスクの周波数特性を示す図である。
【図４２】シフト処理を利用して作成したディザ閾値マスクの周波数特性を示す図である。
【図４３】シフト処理を利用して作成したディザ閾値マスクの周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
１００  画像処理装置
１０１  入力手段
１０２  ディザ処理手段
１０３  ＬＣＤパネル
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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