(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２値化しきい値と多値の入力画像の１つの画素の濃度値とを比較して、対応する２値出力画像の画素の濃度値を得る２値化手段と、
前記入力画像の１つの画素の濃度値と、前記対応する２値出力画像の画素の濃度値との差を誤差として算出する算出手段と、
前記算出された誤差を、前記入力画像の前記画素の周辺の画素に拡散させる誤差拡散手段と、
前記２値化しきい値をディザマトリクスにより周期的に変動させる変動手段とを備え、
前記ディザマトリクスは、主走査方向のサイズが副走査方向のサイズよりも大きく、副走査方向に２以上の画素を配列させたものであることを特徴とする、画像処理装置。
【請求項２】
２値化しきい値と多値の入力画像の１つの画素の濃度値とを比較して、対応する２値出力画像の画素の濃度値を得る２値化手段と、
前記入力画像の１つの画素の濃度値と、前記対応する２値出力画像の画素の濃度値との差を誤差として算出する算出手段と、
前記算出された誤差を、前記入力画像の前記画素の周辺の画素に拡散させる誤差拡散手段と、
ディザマトリクスにより周期的に変動するバイアス値を発生させて、前記多値の入力画像の画素の濃度値に加算するバイアス加算手段とを備え、
前記ディザマトリクスは、主走査方向のサイズが副走査方向のサイズよりも大きく、副走査方向に２以上の画素を配列させたものであることを特徴とする、画像処理装置。
【請求項３】
Ｎビットの階調を有する入力画像を、上位Ｍビット（Ｎ＞Ｍ＞１）の値と下位ビットの値とに分け、前記下位ビットの値を、しきい値を用いて変換し、これを上位ビットの値に加算することで、前記Ｎビットの階調を有する入力画像をＭビットの階調を有する画像に変換する階調変換手段と、
前記しきい値をディザマトリクスにより周期的に変動させる変動手段と、
前記Ｍビットの階調を有する画像の１つの画素の濃度値と固定された２値化しきい値とを比較して、１ビットの出力画像を得る２値化手段と、
前記Ｍビットの階調を有する画像の１つの画素の濃度値と、前記対応する出力画像の画素の濃度値との差を誤差として算出する算出手段と、
前記算出された誤差を前記画素の周辺の画素に拡散させる誤差拡散手段とを備え、
前記ディザマトリクスは、主走査方向のサイズが副走査方向のサイズよりも大きく、副走査方向に２以上の画素を配列させたものであることを特徴とする、画像処理装置。
【請求項４】
前記ディザマトリクスは、同じサイズの複数のサブマトリクスを主走査方向に配列させたものである、請求項１から３のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記複数のサブマトリクスのうちの１つのサブマトリクスに含まれるしきい値の平均値は、他のサブマトリクスに含まれるしきい値の平均値より大きい、請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記ディザマトリクスは、隣接する２つのサブマトリクスにより構成され、
前記サブマトリクスの各々は、ドット集中型に配列されたしきい値配列からなり、
前記しきい値配列に含まれるしきい値の平均値は、前記２つのサブマトリクスの一方が他方より大きくなるように設定され、
前記２つのサブマトリクス内のしきい値は、前記ディザマトリクス内のしきい値の平均値を中心値として、所定の値以内で変動するよう設定されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の画像処理装置。
【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に関し、特に誤差拡散法を用いた２値化を行なう画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より画像処理の分野において、連続した多階調（多値）の画像データを“０”と“１”とからなる２値のデータに変換する技術が知られている。
【０００３】
図１５は、そのような技術を採用した画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【０００４】
図を参照して、画像処理装置は、装置全体の制御を行なうＭＰＵ５０１と、ユーザからの入力を行なう操作パネル５０２と、ＣＣＤなどの光電変換素子およびその駆動系からなる読取センサ５０３と、読取センサの出力をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路５０４と、デジタル信号のＬｏｇ変換を行なうＬｏｇ変換回路５０５と、先鋭度補正を行なうＭＴＦ補正回路５０６と、ガンマ補正を行なうガンマ補正回路５０７と、ガンマ補正後のデータを２値化する２値化回路５０８と、プリンタ（画像記録装置）５０９とから構成される。
【０００５】
読取センサ５０３は、たとえば連続した階調の画像と線画などからなる画像とが混在した原稿をスキャンして、標本化アナログ信号を生成する。Ａ／Ｄ変換回路５０４は、その標本化アナログ信号を１画素がたとえば８ビット（２５６階調）の値を持つ連続階調反射率データに量子化する。
【０００６】
Ｌｏｇ変換回路５０５は、連続階調反射率データから、その連続階調反射率データとはｌｏｇ関係であるところの８ビット連続階調濃度データを算出する。先鋭度補正回路５０６は、たとえばラプラシアンフィルタなどのデジタルフィルタを用いて連続階調濃度データの画像の先鋭度補正を行なう。
【０００７】
ガンマ補正回路５０７は、読取センサ５０３とプリンタ５０９との間の階調カーブの差異を補正して画像処理装置全体として望ましいガンマ特性を実現するために、またはユーザの所望するガンマ特性を設定するための処理を行なう。具体的にはガンマ補正回路５０７は、２５６ワード８ビット程度のルックアップテーブル（ＬＵＴ）ＲＡＭを有する。ＭＰＵ１により非線形のガンマ補正データがルックアップテーブルＲＡＭに設定され、ガンマ補正が行なわれる。
【０００８】
２値化回路５０８は、たとえば誤差拡散２値化方式などの面積階調２値化法を用いて、γ補正された８ビットの連続階調濃度データを明暗に応じた１ビットの２値データに変換する。変換された１ビットの２値データは、プリンタ５０９により記録媒体に印刷される。なおプリンタ５０９として、電子写真プリンタやインクジェットプリンタなどが用いられる。
【０００９】
２値化回路５０８で行なわれる誤差拡散２値化法とは、入力画像濃度と出力画像濃度との間の画素ごとの濃度差（２値化誤差）を算出し、この算出結果を周辺画素に特定の重み付けを施した後に分散させていく方法である。この方法については、文献R. W. Floyd, L. Steinberg “An adaptive algorithm for spatial gray scale”SID. 17, pp.75〜77（1976）で報告がなされている。
【００１０】
図１６は、図１５の２値化回路５０８の具体的な構成を示すブロック図である。ここでは２値化回路５０８は、８ビット（２５６階調）の入力多値画像を１ビット（２値）の画像に変換する。
【００１１】
図を参照して２値化回路５０８は、加算器６０１と、比較器６０２と、セレクタ６０３と、減算器６０４と、誤差メモリ６０５と、誤差重み付けフィルタ６０６とから構成される。
【００１２】
加算器６０１は、誤差重み付けフィルタ６０６により重み付け平均された２値化誤差を、入力された多値画像の注目画素（＊）の濃度値に加算する。これにより誤差の補正が行なわれる。入力画像の濃度値が８ビットであれば、負の符号のビットを含めて加算器６０１として一般に１０ビット程度の加算器が必要とされる。
【００１３】
比較器６０２は、固定されたしきい値Ｔｈと、誤差補正された入力多値画像の注目画素の濃度値とを比較する。比較結果に基づき、注目画素の２値出力がなされる。具体的には誤差補正された入力多値画像の注目画素の濃度値が、しきい値Ｔｈ以上であれば、比較器６０２から“１”が出力され、それ以外のとき“０”が出力される。一般に比較器６０２として８ビットの比較器が用いられる。
【００１４】
セレクタ６０３は、比較器６０２の出力に基づいて予めＭＰＵ５０１などにより設定されたＨｉｇｈ，Ｌｏｗのいずれかの基準値を出力する。
【００１５】
減算器６０４は、セレクタ６０３の出力する基準値と誤差補正された入力多値画像の注目画素の濃度値との差（すなわち２値化誤差）を算出する。減算器６０４として一般に９ビットの減算器が用いられる。
【００１６】
誤差メモリ６０５は、ＦＩＦＯの構成をとり、２値化誤差を１〜数ライン分保持する。このＦＩＦＯのメモリとして、一般的に１ワードが９ビットの幅を有するメモリが用いられる。
【００１７】
誤差重み付けフィルタ６０６は、誤差メモリ６０５に記憶された２値化誤差の重み付け平均値を算出する。具体的には、注目画素（＊）の周辺画素の２値化誤差に図１６に示されるように、１／１６〜３／１６の係数が掛け合わされた後、それらが加算されることで２値化誤差の重み付け平均値が算出される。この重み付け平均値が、加算器６０１により注目画素の濃度値に加算される。誤差重み付けフィルタ６０６として、一般に９〜１３ビットの加算器が必要とされる。
【００１８】
図１７は、図１６の回路による出力画像のサンプルを示す図である。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の画像処理装置には以下に述べる問題点があった。
【００２０】
（１）  出力パターンが不規則であるため、プリンタのピッチむらをマスクする効果が少ない。
【００２１】
プリンタのピッチむらとは、主にレーザビームプリンタの場合はポリゴンミラーの面倒れ精度が不正確な場合や、紙送り安定度が悪い場合に発生し、副走査方向に垂直に発生するピッチむらである。また、インクジェットプリンタの場合は、印字ヘッドの改行精度が不正確な場合や、紙送り安定度が悪い場合に発生し、やはり副走査方向に垂直に発生するピッチむらである。
【００２２】
（２）  写真画像のハイライト部に独特の不規則なテクスチャが発生する。
これは誤差拡散法に特有のものであり、たとえば図１７に示される画像の下の部分（ノートの画像の部分）に示されるように、不規則なドットの配列（テクスチャ）が発生するという問題である。
【００２３】
（３）  フィードバック処理を行なう必要があるために、特にハード回路化する際に同期回路による構成が不可能で、表現できる階調数を多くするほど高速化されにくい。
【００２４】
すなわち加算器は通常ビット数が大きくなるほど処理時間が遅くなるので、誤差拡散２値化法においては入力多値画像のビット幅を多くとる（すなわち階調数を大きくする）ほど処理速度が低下するという問題がある。
【００２５】
上述の（１）および（２）の問題点を解決するために、誤差拡散２値化における２値化しきい値を、Ｓ×Ｓのサイズのディザマトリクスで周期的に変動させる方法が提案されている。
【００２６】
図１８はそのような方法を採用した画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【００２７】
この装置は、図１６に示される装置と比較して、比較器７０３に入力されるしきい値が変動しきい値マトリクス（ディザマトリクス）７０２により変動する点で異なっている。すなわち変動しきい値マトリクス７０２には主走査方向カウンタと副走査方向カウンタのそれぞれのカウント値が入力され、画素の走査に伴い、比較器７０３に入力されるしきい値が変動するように構成されている。
【００２８】
変動しきい値マトリクス７０２は、Ｓ×Ｓ＝４×４のサイズからなり、しきい値の平均値は“１２８”となるようにされている。“１２８”とは、入力多値画像が８ビットであるときの中間の濃度値を示す数である。
【００２９】
このようにして変動しきい値マトリクス７０２によってしきい値を変動させると、主走査／副走査方向ともに周期的な線成分が加算され、主走査方向に垂直な方向に万線効果を得ることができる。
【００３０】
プリンタのピッチむらをマスクするためには、主走査方向と垂直に周期的な線成分（万線）を加えるのが効果的であるため、図１８に示される回路ではある程度プリンタのピッチむらをマスクすることが可能となる。
【００３１】
図１８の回路と同様な効果を奏する回路として、入力多値画像の画素の濃度値に周期的にバイアス値を加算する技術が提案されている。
【００３２】
図１９は、そのような技術を採用した画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【００３３】
この装置は、図１６の装置と比較して、周期的に増減するバイアス値が加算器８０１により入力多値画像の注目画素の濃度値に加算される。
【００３４】
バイアス値は、変動バイアス値マトリクス８０２に記憶されている。変動バイアス値マトリクス８０２に記憶されているバイアス値の合計は“０”となるように設定されている。なお、この装置では変動バイアス値マトリクス８０２のサイズは、Ｓ×Ｓ＝４×４としている。
【００３５】
図２０は、上述の図１８または図１９の画像処理装置により、周期的にしきい値（またはバイアス値）を変動させたときの出力画像のサンプルを示す図である。
【００３６】
これらの装置においては、Ｓ×Ｓサイズの周期的なディザマトリクスによってしきい値やバイアス値が変動するため、画像の主走査／副走査方向ともに周期的な線成分が加算され、主走査方向に垂直な成分によって万線効果が得られることになる。すなわち、図２０に示されるように画像中央下のノートがプリントされた部分に着目すると、不規則なドットの配列（テクスチャ）は一般的な誤差拡散法を用いた画像処理による画像（図１７）よりも低減している。
【００３７】
しかしながら、図２０に示される画像では、主走査／副走査方向ともに若干解像度が低下している。これは、ディザ成分がＳ×Ｓで構成されているためで、万線効果を得るためには主走査方向に垂直な周期成分を加えるのみでよいものを、副走査方向に垂直な周期成分まで不必要に加算してしまうことによるものである。
【００３８】
また、上述の図１８および図１９のいずれの装置においても、入力多値画像のビット幅は図１６に示される装置と同じであるため、装置の高速化を図ることはできない。
【００３９】
また、上述の問題点（１）〜（３）を解決する装置として、図２１に示される構成を有する画像処理装置が考えられる。
【００４０】
この装置では、たとえば８ビットの入力多値画像を、Ｓ×Ｓのサイズのディザマトリクスによりたとえば４ビットの多値ディザ画像とし、これをさらに誤差拡散２値化するものである。この回路によれば、多値ディザ化する過程でディザ成分が加算され、さらに従来の半分程度のビット数で誤差拡散２値化するため、不規則なテクスチャを低減させ、かつ装置を高速化させ、かつメモリを減らし装置の低コスト化を達成することができる。
【００４１】
すなわち図２１を参照して、階調変換テーブル９０１は、ＲＯＭなどにより構成される８ビット→８ビットの階調変換テーブルである。たとえば後段で行なわれる誤差拡散２値化処理を入力４ビット画像で処理する場合には、階調変換テーブル９０１により１６進数で００ｈからＦＦｈの値をとり得る画像は、００ｈからＦ０ｈの間に丸めこまれる。
【００４２】
しきい値マトリクス９０２は、主走査方向カウンタ（０から３までインクリメントし、４でリセットされる）と、副走査方向カウンタ（０から３までインクリメントし、４でリセットされる）とにより与えられるアドレスに基づき、しきい値を出力する。
【００４３】
比較器９０３は、しきい値マトリクス９０２からのしきい値と前述の丸めこまれた最大Ｆ０ｈの値をとる８ビット画像の下位４ビットの値とを比較するための比較器である。後者が前者と等しいかまたは後者が前者より大きければ、“１”が出力され、それ以外の場合には“０”が出力される。
【００４４】
加算器９０４は、前述の最大値Ｆ０ｈをとる８ビットの画像データの上位４ビットと、比較器９０３の出力とを加算する。この出力が、４ビットの多値ディザ画像となり、加算器９０５に入力される。加算器９０５以降で行なわれる処理は、図１６での処理と同様である。
【００４５】
図２２は、図２１のしきい値マトリクス９０２の機能を説明するための図である。図において、白丸は出力が“０”である画素を、黒丸は白が“１”である画素を示す。
【００４６】
図は、比較器９０３に入力される濃度値Ｌ４がすべての画素で“０”〜“１５”であった場合を示している。濃度値Ｌ４がしきい値マトリクス（ディザマトリクス）の対応するしきい値以上であれば“１”となり、それ以外のときに“０”となる。これにより濃度値Ｌ４が増加するごとに、“１”となる画素は、マトリクスの中心から外に向かって増加する。すなわちディザマトリクスはドット集中型に配列されている。
【００４７】
図２３は、図２１の装置により出力されたサンプル画像を示す図である。
特に画像の中央下のノートがプリントされた部分に着目すると、不規則なドットの配列（テクスチャ）は図１７に示される一般的な誤差拡散法を行なったときよりも低減している。
【００４８】
しかしながら、このような装置を用いた場合でも、やはりＳ×Ｓのディザマトリクスを採用しているため、副走査方向に垂直な周期成分まで無用に加算してしまうという問題点があった。
【００４９】
図２４は、上述の画像処理装置の問題点をまとめた図である。すなわち図１６に示される一般的な誤差拡散法を採用した場合には、画像のハイライト部分におけるテクスチャの表現に問題が生じ、かつプリンタのピッチむらをマスクする効果がない。しかしながらディザマトリクスを採用していないため、副走査方向の解像度は低下しない。さらに画像処理のすべての段階において広いビット幅を必要とするため処理速度とメモリコストの点で問題が生じる。
【００５０】
図１８に示されるように周期的にしきい値を変動させる場合や、図１９に示されるように周期的にバイアス値を加算する方式を採用した場合には、ディザマトリクスによりハイライト部分での不規則なテクスチャが改善され、万線の効果によりプリンタのピッチむらがマスクされるという利点がある。しかしながらディザマトリクスにより副走査方向の解像度が低下するという問題が生じる。さらに処理速度およびメモリコストの観点からは一般的な誤差拡散法に対して改善は見られない。
【００５１】
さらに図２１に示される多値ディザ誤差拡散法を採用した場合には、ハイライト部分における不規則なテクスチャとプリンタのピッチむらをマスクする効果が生じる。しかしながら、ディザマトリクスによりやはり副走査方向の解像度が低下する。ただし多値ディザ誤差拡散法を用いた場合には、最初の段階で階調数を低下させるため、処理速度が速くなり、かつメモリコストが安価となるという利点がある。
【００５２】
しかしながら、上述のいずれの方法を採用しても、ハイライトテクスチャ、ピッチむらマスク、および副走査方向の解像度を良好にさせることができる画像処理装置を提供することはできなかった。さらにハイライトテクスチャ、ピッチむらマスク、副走査方向の解像度、処理速度およびメモリコストのすべてにおいて良好な結果を出せる画像処理装置を提供することはできなかった。
【００５３】
そこでこの発明はハイライト部分におけるテクスチャ、ピッチむらマスク、副走査方向の解像度のすべてにおいて良好な結果をもたらすことのできる画像処理装置を提供することを目的としている。さらにこの発明は処理速度およびメモリコストの観点から良好な結果をもたらす画像処理装置を提供することを目的としている。
【００５４】
【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２値化しきい値と多値の入力画像の１つの画素の濃度値とを比較して対応する２値出力画像の画素の濃度値を得る２値化手段と、入力画像の１つの画素の濃度値と対応する２値出力画像の画素の濃度値との差を誤差として算出する算出手段と、算出された誤差を入力画像の画素の周辺の画素に拡散させる誤差拡散手段と、２値化しきい値をディザマトリクスにより周期的に変動させる変動手段とを備え、ディザマトリクスは主走査方向のサイズが副走査方向のサイズよりも大きく、副走査方向に２以上の画素を配列させたものであることを特徴とする。
【００５５】
この発明の他の局面に従うと画像処理装置は、２値化しきい値と多値の入力画像の１つの画素の濃度値とを比較して、対応する２値出力画像の画素の濃度値を得る２値化手段と、入力画像の１つの画素の濃度値と、対応する２値出力画像の画素の濃度値との差を誤差として算出する算出手段と、算出された誤差を入力画像の画素の周辺の画素に拡散させる誤差拡散手段と、ディザマトリクスにより周期的に変動するバイアス値を発生させて、多値の入力画像の画素の濃度値に加算するバイアス加算手段とを備え、ディザマトリクスは主走査方向のサイズが副走査方向のサイズよりも大きく、副走査方向に２以上の画素を配列させたものであることを特徴とする。
【００５６】
この発明のさらに他の局面に従うと、画像処理装置はＮビットの階調を有する入力画像を、上位Ｍビット（Ｎ＞Ｍ＞１）の値と下位ビットの値とに分け、下位ビットの値を、しきい値を用いて変換し、これを上位ビットの値に加算することで、Ｎビットの階調を有する入力画像をＭビットの階調を有する画像に変換する階調変換手段と、しきい値をディザマトリクスにより周期的に変動させる変動手段と、Ｍビットの階調を有する画像の１つの画素の濃度値と固定された２値化しきい値とを比較して、１ビットの出力画像を得る２値化手段と、Ｍビットの階調を有する画像の１つの画素の濃度値と、対応する出力画像の画素の濃度値との差を誤差として算出する算出手段と、算出された誤差を画素の周辺の画素に拡散させる誤差拡散手段とを備え、ディザマトリクスは、主走査方向のサイズが副走査方向のサイズよりも大きく、副走査方向に２以上の画素を配列させたものであることを特徴とする。
【００５７】
好ましくはディザマトリクスは、同じサイズの複数のサブマトリクスを主走査方向に配列させたものである。
【００５８】
さらに好ましくは、複数のサブマトリクスのうちの１つのサブマトリクスに含まれるしきい値の平均値は、他のサブマトリクスに含まれるしきい値の平均値より大きいことを特徴とする。
【００５９】
さらに好ましくは、ディザマトリクスは隣接する２つのサブマトリクスにより構成され、サブマトリクスの各々は、ドット集中型に配列されたしきい値配列からなり、しきい値配列に含まれるしきい値の平均値は、２つのサブマトリクスの一方が他方より大きくなるように設定され、２つのサブマトリクスのしきい値配列は所定の中心値を中心として増減するように設定され、２つのサブマトリクス内のしきい値は、前記ディザマトリクス内のしきい値の平均値を中心値として、所定の値以内で変動するよう設定されていることを特徴とする。
【００６０】
これらの発明に従うと、主走査方向に垂直な周期成分の方が副走査方向に垂直な周期成分よりも強いマトリクスにより、画像のハイライト部分のテクスチャと、ピッチむらに対するマスク効果と、副走査方向の解像度とのすべてに対して良好な処理を行なうことのできる画像処理装置を提供することができる。
【００６１】
これらの発明に従うと、さらに処理速度およびメモリコストの点で良好な結果をもたらすことのできる画像処理装置を提供することができる。
【００６２】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態における画像処理装置に含まれる２値化回路のブロック図であり、図２は図１の変動しきい値マトリクス１０２の拡大図である。
【００６３】
この２値化回路は、図１８に示される回路と比較して変動しきい値マトリクス（ディザマトリクス）１０２を、主走査方向６、副走査方向３の画素で構成したことを特徴としている。より詳しくは、変動しきい値マトリクス１０２は、３×３のサイズのサブマトリクスを複数（ここでは主走査方向に２つ）配列させたものであり、それぞれのサブマトリクスのしきい値はドット集中型の配列となっている。
【００６４】
この２値化回路は８ビット（２５６階調）の入力多値画像を１ビットの画像として出力する。
【００６５】
加算器１０１は、重み付け演算がなされた２値化誤差を入力多値画像の１つの画素の濃度値に加算することにより誤差を補正する。比較器１０３は、変動しきい値マトリクス１０２から出力されるしきい値と、前述の誤差補正された入力多値画像の１つの画素の濃度値とを比較し、濃度値がしきい値以上であれば、“１”を出力する。
【００６６】
変動しきい値マトリクス１０２は、たとえば１８ワードのメモリから構成され、主走査方向アドレスカウンタ（０から５までインクリメントし、６でリセットされる）と、副走査方向アドレスカウンタ（０から２までインクリメントし、３でリセットされる）とから算出されるアドレスを入力する。このアドレスに対応したしきい値が変動しきい値マトリクス１０２から出力される。
【００６７】
これにより、図３を参照して入力多値画像の太線で囲まれる部分のそれぞれに、図２のマトリクスが対応することになる。
【００６８】
変動しきい値マトリクス１０２に含まれるしきい値の中心値は“１２８”であり、最大で±８だけ変動するように構成されている。変動しきい値マトリクス１０２に含まれるしきい値の総平均値は“１２８”である。また、変動しきい値マトリクス１０２を構成する左側の３×３のサイズのサブマトリクスＳ１に含まれるしきい値の平均値は“１２４”であり、右側の３×３のサイズのサブマトリクスＳ２に含まれるしきい値の平均値は“１３２”である。すなわち、右側のサブマトリクスＳ２の方が、左側よりもしきい値の平均値が大きくなるように設定されている。
【００６９】
セレクタ１０５は、予めＣＰＵなどにより設定されたＨｉｇｈまたはＬｏｗの２種類の基準値（誤差算出基準値）のうちいずれかを比較器１０３の出力に基づいて選択する。減算器１０４は、誤差算出基準値と、誤差補正された入力多値画像の１つの画素の濃度値との差（すなわち２値化誤差）を算出する。誤差メモリ１０６は、２値化誤差を１〜数ライン分保持しておくためのＦＩＦＯのメモリにより構成される。
【００７０】
誤差重み付けフィルタ１０７は、誤差メモリ１０６に保持された複数の２値化誤差の重み付け平均値を算出する。
【００７１】
次にこの実施の形態における２値化回路の特徴について説明する。
プリンタのピッチむらなどにより生じる副走査方向のピッチむらは、図４に示されるように副走査方向に垂直な線として画像の中に生じる。このようなピッチむらをマスクするためには、図５に示されるように主走査方向に垂直な万線をかけることが有効である。ただし、このような万線を用いた場合、主走査方向の解像度は若干低下する。
【００７２】
一方、図６に示されるような副走査方向に垂直な万線をかけても、ピッチむらに対しては効果がない。また、このような副走査方向に垂直な万線をかけると、副走査方向に若干解像度が低下する。
【００７３】
図１８、図１９および図２１に示される回路では、主走査方向および副走査方向ともに等しいサイズのディザマトリクスが用いられることにより、図５および図６の両方の万線がかけられていたため、解像度の低下が目立っていた。
【００７４】
これに対し、本実施の形態における回路では、図７に示されるように主走査方向に垂直な周期成分の方が副走査方向に垂直な周期成分よりも強いディザマトリクス（６×３のサイズのディザマトリクス）により図５に示される主走査方向に垂直な万線のみをかけることで、副走査方向の解像度の低下を防いでいる。
【００７５】
なお、図５に示される主走査方向に垂直な万線のみをかけるためには、図８に示される１次元のマトリクスを採用してもよいが、この場合主走査方向と副走査方向との解像度のバランスが悪くなる。
【００７６】
このため、本実施の形態においては図７に示されるような主走査方向のサイズ＞副走査方向のサイズとなるマトリクスであって、副走査方向に２以上の画素を配列させたものを用いている。
【００７７】
図９は、図１に示される２値化回路により出力された画像のサンプルを示す図である。図を参照して、この実施の形態においては６×３のディザマトリクスの効果により、主走査方向に垂直な方向に周期的な線成分が加算され、ピッチむらをマスクする効果が発生している。また、副走査方向の解像度は、図１８に示されるような正方形のマトリクスを用いるよりも改善される。
【００７８】
［第２の実施の形態］
図１０は、本発明の第２の実施の形態における画像処理装置に含まれる２値化回路のブロック図である。
【００７９】
図を参照して、この２値化回路は８ビット（２５６階調）の入力多値画像を処理し、２値の画像を出力する。
【００８０】
この実施の形態においては、図１９に示される回路と比較して、変動バイアス値マトリクス２０２として３×３のサブマトリクスを主走査方向に２つ配列させたマトリクスが用いられている。
【００８１】
加算器２０１は、重み付け演算がなされた２値化誤差と入力多値画像の１つの画素の濃度値と周期的なバイアス値とを加算して誤差を補正するために用いられる。変動バイアス値マトリクス２０２は、主走査方向６、副走査方向３のサイズからなるマトリクスであり、主走査方向カウンタおよび副走査方向カウンタの値に基づき対応するバイアス値を発生させる。
【００８２】
ここに変動バイアス値マトリクス２０２は、たとえば１８ワードのメモリから構成され、主走査方向カウンタ（０から５までインクリメントし、６でリセットされる）と、副走査方向カウンタ（０から２までインクリメントし、３でリセットされる）とから算出されるアドレスを入力することにより、アドレスに対応してバイアス値を出力する。
【００８３】
バイアス値は中心値０を中心として最大正負８だけ振幅変動するように構成され、その全配列の平均値は０である。また、左側の３×３のサイズのサブマトリクスの配列の平均値は−４であり、右側の３×３のサブマトリクスの配列の平均値は＋４である。このように、右側のサブマトリクスの方が左側よりもしきい値の平均が大きくなるように設定されている。
【００８４】
比較器２０３は、誤差補正された入力多値画像の１つの画素の濃度値と固定されたしきい値とを比較し、２値出力値を生成する。セレクタ２０５は、予めＭＰＵなどにより設定されたＨｉｇｈまたはＬｏｗの２種類の誤差算出基準値のうちいずれかを比較器２０３の出力に基づいて選択する。
【００８５】
減算器２０４は、前述の誤差算出基準値と前述の誤差補正された多値入力画像の１つの画素の濃度値との差（すなわち２値化誤差）を算出する。
【００８６】
誤差メモリ２０６は、前述の２値化誤差を１〜数ライン分保持する。誤差重み付けフィルタ２０７は、保持された複数の２値化誤差の重み付け平均値を算出する。
【００８７】
図１０に示される回路によっても第１の実施の形態における回路と同様の効果を奏することができる。すなわちマトリクスの配列の効果によって主走査方向に垂直な周期的線成分である万線が発生し、ピッチむらに対するマスク効果が発生する。また副走査方向の解像度は正方形のマトリクスを用いた場合に比べて改善される。
【００８８】
［第３の実施の形態］
図１１は、本発明の第３の実施の形態における画像処理装置に含まれる２値化回路のブロック図である。
【００８９】
この回路は、８ビット（２５６階調）の入力多値画像を処理することにより、２値の画像を出力する。
【００９０】
図を参照して、階調変換テーブル３０１は、ＲＯＭなどにより構成される、８ビット→８ビットの階調変換テーブルである。たとえば、後段の誤差拡散２値化処理を入力４ビット画像で処理する場合には、１６進数で００ｈからＦＦｈの値をとり得る画素の濃度値を、００ｈからＦ０ｈの間に丸めこむためのテーブルが用いられる。
【００９１】
しきい値マトリクス３０２は６×３のサイズのしきい値配列からなり、主走査方向カウンタおよび副走査方向カウンタの値に基づき、対応するしきい値を出力する。比較器３０３は、階調変換テーブル３０１から出力される階調の下位４ビットとしきい値マトリクス３０２から出力されるしきい値とを比較し比較結果を出力する。加算器３０４は、階調変換テーブル３０１から出力される濃度値の上位４ビットと比較器３０３の出力とを加算する。これにより、加算器３０４から出力される値は４ビットの多値ディザ画像となる。
【００９２】
しきい値マトリクス３０２は、たとえば１８ワードで、１ワードが４ビットのメモリから構成され、主走査方向カウンタ（０から５までインクリメントし、６でリセットされる）と、副走査方向カウンタ（０から２までインクリメントし、２でリセットされる）とから算出されるアドレスを入力することにより、アドレスに対応したしきい値を出力するものである。
【００９３】
しきい値配列データは、中心値８を中心として最大±７だけ振幅変動するように構成されている。その全配列値の平均値は整数化すれば８となる。
【００９４】
また、しきい値マトリクス３０２に含まれる左側の３×３のサブマトリクスのしきい値の平均値は整数化すれば４であり、右側の３×３のサブマトリクスのしきい値の平均値は整数化すれば１２となる。すなわち右側のサブマトリクスの方が左側よりもしきい値の平均が大きくなるように設定されている。
【００９５】
加算器３０５は、重み付け演算がなされた２値化誤差を入力された４ビット多値ディザ画像の１つの画素の濃度値に加算して誤差を補正する。比較器３０６は、固定されたしきい値と前述の誤差補正された４ビットの多値ディザ画像の１つの画素の濃度値と比較し、２値出力値を生成するための比較器である。
【００９６】
セレクタ３０８は、予めＭＰＵなどにより設定されたＨｉｇｈ、またはＬｏｗの２種類の誤差算出基準値のいずれかを比較器３０６の出力に基づいて選択する。
【００９７】
減算器３０７は、前述の誤差算出基準値と誤差補正された入力多値画像の１つの画素の濃度値との差（すなわち２値化誤差）を算出する。
【００９８】
誤差メモリ３０９は、前述の２値化誤差を１〜数ライン分保持しておくためのＦＩＦＯメモリである。
【００９９】
誤差重み付けフィルタ３１０は、前述の保持された複数の２値化誤差の重み付け平均値を算出するためのフィルタである。
【０１００】
図１２は、図１１のしきい値マトリクス３０２と、比較器３０３に入力される下位４ビットのデータＬ４と、比較器３０３の出力との関係を示す図である。なお、図において白丸は“０”を示し、黒丸は、“１”を示す。
【０１０１】
ディザマトリクスに含まれる左右のサブディザマトリクスはそれぞれ、ドット集中型に配列されたしきい値配列を持つ。また、そのしきい値の平均値は左側のサブマトリクスの方が右側よりも小さくなっている。これにより、図１２に示されるように比較器３０３に入力される下位４ビットのデータＬ４の値が増加するにつれ、まずは左側のサブマトリクスの中心部から周囲に向かって“１”の画素が出現する。その後、右側のサブマトリクスの中心から周囲に向かって“１”の画素が出現する。
【０１０２】
図１３は、本実施の形態における２値化回路により出力された画像のサンプルを示す図である。
【０１０３】
図を参照して、ディザマトリクスにより主走査方向に垂直な方向に周期的な線成分である万線が加算されており、ピッチむらをマスクする効果が発生している。また、副走査方向の解像度は正方形のマトリクスを用いたときに比べ改善されている。さらに、この実施の形態における回路の誤差拡散部の入力ビット数は４ビットであるので、第１および第２の実施の形態よりも処理を高速化することができる。また、第１および第２の実施の形態に比べメモリ量およびコストともに削減させることができ、画質は同程度にすることができる。
【０１０４】
［第１〜第３の実施の形態における効果］
図１４は、上述の第１〜第３の実施の形態における効果を説明するための図である。
【０１０５】
図を参照して、第１の実施の形態においてはディザマトリクスにより画像のハイライト部において不規則なテクスチャが発生することを防ぐことができる。また、主走査方向に垂直な万線を与えることでピッチむらに対するマスク効果が得られる。さらに、副走査方向に垂直な万線を発生させないため、副走査方向の解像度は維持することができる。しかしながら、処理速度およびメモリコストともに従来技術に比べて改善を図ることはできない。
【０１０６】
第２の実施の形態においても、その効果は第１の実施の形態と同等である。
第３の実施の形態においては、ハイライト部におけるテクスチャ、ピッチむらマスク、および副走査方向の解像度のいずれにおいても第１および第２の実施の形態と同等の良好な効果を得ることができる。さらに、第３の実施の形態においては誤差拡散部の入力ビット数をたとえば４ビットに低下させることができるので、処理速度およびメモリコストともに改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像処理装置の２値化回路のブロック図である。
【図２】図１の変動しきい値マトリクス１０２の拡大図である。
【図３】入力多値画像と変動しきい値マトリクス１０２との対応関係を説明するための図である。
【図４】副走査のピッチむらを説明するための図である。
【図５】主走査方向に垂直な万線を説明するための図である。
【図６】副走査方向に垂直な万線を説明するための図である。
【図７】主走査方向に垂直な万線を発生させるためのマトリクスを示す第１の図である。
【図８】主走査方向に垂直な万線を発生させるためのマトリクスを示す第２の図である。
【図９】図１の回路の出力結果を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における画像処理装置の２値化回路のブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における画像処理装置の２値化回路のブロック図である。
【図１２】図１１の比較器３０３の出力を説明するための図である。
【図１３】第３の実施の形態における出力画像を示す図である。
【図１４】第１〜第３の実施の形態における効果を説明するための図である。
【図１５】従来の誤差拡散２値化処理を行なう画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５の２値化回路５０８の具体的な構成を示すブロック図である。
【図１７】図１６の回路の出力画像を示す図である。
【図１８】図１６の回路の第１の改良例である２値化回路の構成を示すブロック図である。
【図１９】図１６の回路の第２の改良例である２値化回路の構成を示すブロック図である。
【図２０】図１８または図１９の回路の出力画像を示す図である。
【図２１】図１６の回路の第３の改良例である２値化回路のブロック図である。
【図２２】図２１の比較器９０３の出力結果を示す図である。
【図２３】図２１の回路の出力画像を示す図である。
【図２４】図１６、１８、１９および２１のそれぞれの回路の特徴を説明するための図である。
【符号の説明】
１０２，２０２，３０１  ディザマトリクス
１０３，２０３，３０３  比較器
１０５，２０５，３０８  セレクタ
１０４，２０４，３０７  減算器
１０７，２０７，３１０  誤差重み付けフィルタ
【図１】
0003769922.tif 000002
【図２】
0003769922.tif 000003
【図３】
0003769922.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003769922.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003769922.tif 000009
【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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