(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像データを画素毎に多値化して出力する画像処理装置であって、
前記入力画像データから未処理画素を探索する探索手段と、
該探索手段で探索された前記未処理画素を起点とした所定の画素数からなる最小サイズセルを設定する設定手段と、
該設定手段で設定された前記最小サイズセル内の画素値の総和を所定値と比較する比較手段と、
該比較手段による比較結果に応じて、誤差拡散処理又は適応セル方式で出力する出力画素値を決定する出力手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記出力手段は、前記比較手段による比較結果、前記設定手段によって設定された前記最小サイズセル内の画素値の総和が前記所定値より小さい場合、前記最小サイズセルが画像のハイライト部であると判断し、適応セル方式での出力画素値と決定する請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記出力手段は、前記比較手段による比較結果、前記設定手段によって設定された前記最小サイズセル内の画素値の総和が前記所定値より大きい場合、前記最小サイズセルは画像のハイライト部でないと判断し、誤差拡散処理での出力画素値と決定する請求項１記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記出力手段は、前記比較手段による比較結果、前記設定手段によって設定された前記最小サイズセル内の画素値の総和が前記所定値より小さい場合、前記最小サイズセルが画像のハイライト部であると判断して適応セル方式での出力画素値と決定し、前記最小サイズセル内の画素値の総和が前記所定値より大きい場合、前記最小サイズセルは画像のハイライト部でないと判断して誤差拡散処理での出力画素値と決定する請求項１記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記設定手段は、前記最小サイズセル内の画素値の総和が所定値を超えるまで、前記探索手段で探索された未処理画素の周囲の未処理画素値を、前記最小サイズセル内の画素値に加える請求項２〜４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
入力画像データを画素毎に多値化して出力する画像処理方法であって、
前記入力画像データから未処理画素を探索し、探索された前記未処理画素を起点とした所定の画素数からなる最小サイズセルを設定し、設定された前記最小サイズセル内の画素値の総和を所定値と比較し、比較結果に応じて、誤差拡散処理又は適応セル方式で出力する出力画素値を決定することを特徴とする画像処理方法。
【請求項７】
前記最小サイズセル内の画素値の総和が前記所定値より小さい場合、前記最小サイズセルが画像のハイライト部であると判断し、適応セル方式での出力画素値と決定する請求項６記載の画像処理方法。
【請求項８】
前記最小サイズセル内の画素値の総和が前記所定値より大きい場合、前記最小サイズセルは画像のハイライト部でないと判断し、誤差拡散処理での出力画素値と決定する請求項６記載の画像処理方法。
【請求項９】
前記最小サイズセル内の画素値の総和が前記所定値より小さい場合、前記最小サイズセルが画像のハイライト部であると判断して適応セル方式での出力画素値と決定し、前記最小サイズセル内の画素値の総和が前記所定値より大きい場合、前記最小サイズセルは画像のハイライト部でないと判断して誤差拡散処理での出力画素値と決定する請求項６記載の画像処理方法。
【請求項１０】
前記最小サイズセル内の画素値の総和が所定値を超えるまで、探索された未処理画素の周囲の未処理画素値を、前記最小サイズセル内の画素値に加える請求項７〜９のいずれか１項に記載の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理方法及び画像処理装置に関し、特にデジタルプリンタ、デジタル複写機等に用いられる画像処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中間調の２値化表示方法は、１画素を複数ドットで表現する濃度パターン法と、１画素を１ドットで表現するディザ法とに分けられる。後者のディザ法の代表的な方法に誤差拡散法があり、この方法はデジタル画像データの２値化処理法として広く知られている。図１１に誤差拡散法の動作原理を示す構成図である。図１１を用いて誤差拡散法の動作原理を説明すると、入力原画素値ｆ（ｍｎ）より（ｋ，ｌ）画素だけ過去に生じた再現誤差値ｅ（ｍ−ｋ，ｎ−ｌ）を、係数ａの誤差重みマスク１１５で重み付けして積和手段１１４を介してｆ（ｍｎ）に加算器１１１により繰り入れ、補正値ｃｆ（ｍｎ）を閾値処理手段１１２により閾値処理する。このときの誤差ｅ（ｍｎ）に入力原画素値ｆ（ｍｎ）との差ｅ（ｍｎ）＝ｃｆ（ｍｎ）−ｇ（ｍｎ）を減算器１１３により求めたもの用いるのが特徴である。このような誤差拡散法は、悲周期性や適応変調調性という点で有効である。しかし、このような点で有効である反面、ドットのつながりがなく、周期的テキスチャが混在し、演算量も膨大となってしまうという欠点もあった。
【０００３】
そこで、これらの問題点を解決するために特開昭６２−２３９６６７号公報に開示されている画像処理方法が提案されている。この方法は、閾値を周期的に変動させることにより、ドットを網点状にまとめるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような方法では、誤差拡散処理法の利点である非周期性、適応変調性が弱まり、モアレ発生の可能性、解像度の低下などの画質劣化を生じてしまう。そこで、入力画素値の総和によりセルを設定し、セルの中心にドットを置く方法も考えられている。この方法では誤差拡散と同様に、不規則なテキスチャによるアモレ合防止性や適応変調により高解像性を保ったまま、ドットつながりなど画質劣化を生じない疑似階調処理を実現するものである。この方式によれば、特にハイライト（２値化結果の全画素のうち少数の画素だけが黒またはＯＮになるような画像）でのドット配置がほぼ均等で粒状性に優れる。しかし、画素のセル内１画素が黒になった処理結果を示す図１２からわかるように、ミドル（白／黒の画素数が同程度になるような画像）部ではドット同士のつながりやセル内のドット位置を決める際に周囲のセル内のドット配置を考慮していないためセルが小さくなると隣接セル内のドットと連続してしまったり、間隔が空きすぎてしまう場合がある。また、２０画素のセル内の９画素からなるドット例を示す図１３からわかるように、最小セルサイズの制限をした場合、隣接する複数の画素をＯＮにして一つのドットを形成するため、解像度の低い出力装置ではドット自身が大きすぎ目立ってしまう。従って、粒状性が悪くなる。
【０００５】
また、最小セルサイズを制限した場合には、セル内に一つの大きなドットを形成するため、セルの大きさ以下の細かい濃淡変化を再現することができず、解像度が低いという問題もある。
本発明は、各処理の長所を統合した処理結果を得ら、かつ全濃度域で粒状性の良い画像を得られると共に高速に画質劣化を低減できる画像処理方法及び画像処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明は前記問題点を解決するために、入力画像データを画素毎に多値化して出力する画像処理装置であって、入力画像データから未処理画素を探索する探索手段と、この探索手段で探索された未処理画素を起点とした所定の画素数からなる最小サイズセルを設定する設定手段と、この設定手段で設定された最小サイズセル内の画素値の総和を所定値と比較する比較手段と、この比較手段による比較結果に応じて、誤差拡散処理又は適応セル方式で出力する出力画素値を決定する出力手段とを有することに特徴がある。よって、各々の条件に最適な画像処理で処理することにより、各処理の長所を統合した処理結果を得られる優れた画像処理装置を提供できる。
【０００７】
また、出力手段は、比較手段による比較結果、設定手段によって設定された最小サイズセル内の画素値の総和が所定値より小さい場合、最小サイズセルが画像のハイライト部であると判断し、適応セル方式での出力画素値と決定する。一方、出力手段は、比較手段による比較結果、設定手段によって設定された最小サイズセル内の画素値の総和が所定値より大きい場合、最小サイズセルは画像のハイライト部でないと判断し、誤差拡散処理での出力画素値と決定する。よって、２つの処理方式の切り替え部で０又は２５５の画素が連続するなどの問題を低減できる。
【０００８】
更に、設定手段は、最小サイズセル内の画素値の総和が所定値を超えるまで、探索手段で探索された未処理画素の周囲の未処理画素値を、最小サイズセル内の画素値に加えることにより、最小サイズセルを適応セルと整合させることができる。
【０００９】
また、別の発明としての画像処理方法によれば、入力画像データから未処理画素を探索し、探索された未処理画素を起点とした所定の画素数からなる最小サイズセルを設定し、設定された最小サイズセル内の画素値の総和を所定値と比較し、比較結果に応じて、誤差拡散処理又は適応セル方式で出力する出力画素値を決定する。よって、各々の条件に最適な画像処理で処理することにより、各処理の長所を統合した処理結果を得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の画像処理装置は、入力画像データを画素毎に多値化して出力する画像処理装置であって、入力画像データから未処理画素を探索する探索手段と、この探索手段で探索された未処理画素を起点とした所定の画素数からなる最小サイズセルを設定する設定手段と、この設定手段で設定された最小サイズセル内の画素値の総和を所定値と比較する比較手段と、この比較手段による比較結果に応じて、誤差拡散処理又は適応セル方式で出力する出力画素値を決定する出力手段とを有する。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施例に係る画像処理方法の動作を示すフローチャートである。図１に従って本実施例の動作を説明すると、はじめに、準備として、８ビットの入力画像データを、入力画像データ配列に読み込む。入力データと同じ大きさの出力画像データ配列、既処理画素記録配列、適応セル用誤差記録配列、および誤差拡散用誤差記録配列を用意する。既処理画素記録配列、適応セル用誤差記録配列、および誤差拡散用誤差記録配列は全てゼロに初期化しておく（Ｓ１１，Ｓ１２）。そして、図３に示すように既処理画素記録配列（図３中破線で囲む部分）をスキャンライン順である図中矢印で示す未処理画素探索方向へ探索し、初期値（０）になっている未処理画素（図３中×印の部分）を見つける。これがセルの開始点になる（Ｓ１３）。最小セルサイズ制限型適応セル方式と同様に未処理画素をひとつずつセルに加え、図３中太線で囲む部分である所定の画素数のセルを設定する（Ｓ１４）。ここでは１０画素のセルを作るものとする。最小サイズセル内各画素位置の入力画素値と適応セル用誤差値の総和を、所定の値と比較する（Ｓ１５）。ここでは２５６を閾値とする。総和が２５６よりも小さい場合、注目セルは画像のハイライト部にあると判断し、適応セル方式で出力画素値を決める（Ｓ１７）。総和が２５６以上の場合、注目セルは画像のハイライト部にないと判断し、誤差拡散処理で出力画素値を決め、セルの処理方式決定ステップで誤差拡散処理を行うと決められた場合、その時点では注目セルの出力画素値を決めず、既処理画素記録配列に、出力未定を示す２を記録する。そして、再び次のセルを探索する（Ｓ１６）。
【００１２】
次に、Ｓ１５において総和が２５６よりも小さい場合、注目セルは画像のハイライト部にあると判断し、適応セル方式で出力画素値を決める。よって、先願の適応セル方式と同様にセルを拡大し、セル内の出力画素値を決定する。セル内入力画素値および適応セル用誤差値の合計が２５６を超えるまで、周囲の未処理画素をセルを加える（Ｓ１７）。出力画素値決定セルの中心位置に近い１画素を２５５にそれ以外を０に設定する（Ｓ１８）。最後に今回処理したセルの各画素位置に対応する既処理配列に、処理済みを示す１を記録する。セル内の入力画素値と誤差値の合計から出力値の合計（２５５）を引き、結果を適応セル用誤差記録配列に記録する。適応セルと整合させるため次のような２段階の処理を行う。なお、未定マーク処理は適応セル処理が進行している時点では、周囲の画素の出力値が決定しておらず誤差拡散処理ができないので、後でまとめて処理するためである。
【００１３】
１ライン分の未処理画素探索が終った（Ｓ１９）時点では、そのラインには未処理の画素は無く、また、それ以前のラインでは全ての画素について画素値および誤差拡散用誤差が決まっているはずである（図３を参照）。そこで、この時点で１ライン分の誤差拡散処理を行う（Ｓ２０）。ここでは誤差バッファとして誤差拡散用誤差記録配列を使用する。このラインには既処理画素と未定の画素が混在している。そこで、図４に示すブロック図のように既処理画素については、加算器４１、閾値処理手段４２、減算器４４、積和手段４５、誤差重みマスク４６及び誤差バッファメモリ４７により差値の加重和は計算するが、その値に基づいて出力画素値を決めるのではなく、選択手段４３を介して既に適応セル処理で決められた出力画素値をそのまま採用し、誤差加重和との誤差を求める。
【００１４】
このような処理により、適応セル方式で出力画素値が２５５となった画素位置の誤差値は小さく（絶対値の大きな負数）なるため、処理方法の異なるセルの隣接の様子を示す図５に示すように、その周辺では誤差拡散処理結果が０になりやすく、二つの処理方式の切り替え部で０または２５５の画素が連続するなどの問題を低減できる。
【００１５】
全ての画素を処理し終えるまでセルの設定から繰り返す（Ｓ２１）。すべての画素を処理し終えたら２値画像データを出力する（Ｓ２２）。なお、既処理画素記録用配列、適応セル用誤差記録配列、および誤差拡散用誤差記録配列は、必ずしも入力データと同じ大きさが必要な訳ではなく、探索範囲をカバーする分だけを用意し、ずらしながら使用することもできる。
【００１６】
なお、本発明は、図２のように、ＣＰＵ２１、メモリ２２、ハードディスク装置２３、ディスプレイ２４、プリンタ２５、通信装置２６及びフロッピーディスク装置２７を少なくとも具備する一般的な計算機システムで実行されるプログラムとして実施することができる。画像処理プログラムは以下のように実行される。
【００１７】
まず、予め作成したプログラムを、通信装置２６又はフロッピーディスク装置２７など入力装置を経由して計算機システムに取り込む。処理される多値デジタル画像データを、通信装置２６又はフロッピーディスク装置２７など入力装置を経由して計算機システムに取り込む。ＣＰＵ２１、メモリ２２、ハードディスク装置２３などを利用して画像処理プログラムを実行することで、前述の２値化処理を実行し、結果をメモリ２２に記録する。メモリ２２上の処理結果は、以下のように利用される。ディスプレイ２４又はプリンタ２５など画像出力装置から出力する。通信装置２６又はフロッピーディスク装置２７などデータ出力装置を経由し外部に出力する。ハードディスク装置２３など外部記憶装置に記録する。また、プロセッサと、画像処理プログラムを記録したメモリ、およびデータ記録用メモリをプリンタに内蔵し、プリンタ単体で本発明の２値化処理を実現することもできる。
【００１８】
次に、本発明の第２の実施例に係る画像処理方法の動作を、当該動作を示すフローチャートの図６に従って説明する。上述の第１の実施例では、まずセルを作り、次に各セルを誤差拡散処理するか否かを決定したが、本実施例では、画素ごとに誤差拡散処理するか否かを決定し、誤差拡散処理しない場合にセルを形成する、という順で処理を進める。また、誤差拡散処理をするのは、画素値が大きい（ハイライトではない）隣接画素との差が大きい（エッジ部である）のいずれかの条件を満たす場合である。更に、本実施例では、２５６階調の入力画像を３階調（０，１２８，２５５）に変換する例を説明する。
【００１９】
注目画素位置の該処理画素記録配列を読み込み、該処理を示す１が記録されていれば、第１の実施例と同様に周辺誤差の加重平均を求め、記録された出力画素値との誤差を求め、誤差拡散処理用誤差記録配列に記録する。未処理を示す０が記録されていれば以下の処理に進む（Ｓ６１）。そして、注目画素位置の入力画素値を読み込み、所定の第１の閾値（ここでは１６とする）と比較する（Ｓ６２）。１６より大きい場合、誤差拡散処理へ進む（Ｓ６５）。１６により小さい場合、注目画素近傍の入力画素値に、図７にラプラシアンフィルタによる２次微分演算結果を示すように係数のラプラシアンフィルタをかけ、結果の絶対値を所定の第２の閾値（ここでは３２とする）と比較する（Ｓ６３）。３２より大きい場合、誤差拡散処理へ進む（Ｓ６５）。このステップにより画像の濃淡変化の激しい部分では必ず誤差拡散処理が行われるので解像度の高い処理結果が得られる。注目画素位置を開始点として第１の実施例と同様に、適応セル処理を行う（Ｓ６４）。ただし、ここでは入力画素値の総和が１２８を超えるまでセルを拡大し、セルの中心に位置する画素の出力値を１２８と設定する。その後、既処理画素記録配列と適応セル用誤差配列を同様に更新する。
【００２０】
第１の実施例と同様の誤差拡散処理を行う。ただし、ここでは３値出力を行うので、図９の従来の閾値処理の部分では２つの閾値（８５，１７０）を使い、図８に示すように本発明の閾値処理を行い、３値の画素値を出力する。全画素の処理が終わるまで注目画素を１画素ずつずらしながら繰り返す（Ｓ６６，Ｓ６７，Ｓ６８，Ｓ６９）。
【００２１】
第１、第２の実施例では、基本的に全ての画素について誤差拡散処理を行い、さらに適応セル処理が加わる。そのため単独の誤差拡散処理方式よりも処理が複雑で時間がかかる。
【００２２】
そこで適応セル方式で処理されたセルについての誤差拡散処理を簡略化することで処理速度の改善を図るのが第３の実施例の発明の目的である。
【００２３】
誤差拡散処理で実行される演算の中で、重みマスクを使った誤差の加重和の計算が大部分を占める。未定画素についての誤差の重みマスクは、一般の誤差拡散処理と同じく、処理結果のテキスチャの良否を決める重要なパラメータである。しかし既処理の場合誤差の加重和は、前述の通り適応セル／誤差拡散の切り替え部の連続性を保つだけの目的であるので、それほど重要ではない。そこで、既処理画素については、少数の画素位置での誤差の加重和を取ることにして演算量を減らしてもさほど処理結果に悪影響を与えない。
【００２４】
第１の実施例との違いは図９に示すように１ライン毎の誤差拡散処理の部分である。まず注目画素位置の既処理画素記録配列を参照し、その画素が既処理か否かを判定する。周辺画素の誤差の加重和を計算するための誤差重みマスク９２，９３として、既処理の場合、図１０の（ａ）に示す小さな誤差重みマスク、未定の場合、図１０の（ｂ）に示す大きな誤差重みマスクを選択手段９１により選択されて使用する。本実施例では既処理画素の誤差演算について、重みマスクのサイズを小さくすることで積和演算の回数を低減したが、他に、重みを全て１にする、または２のベキ乗にして乗算をシフト演算に変える、などの方法でも演算量を低減することができる。
【００２５】
なお、上記各実施例を実行する画像処理プログラムは、コンピュータにより実行され得るものであり、ハードウェア資源に対する制御を伴う処理を行なっているものである。また、上記説明した各実施例に限定することはなく、特許請求の範囲に記載の範囲内であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入力画像データを画素毎に多値化して出力する画像処理装置であって、入力画像データから未処理画素を探索する探索手段と、この探索手段で探索された未処理画素を起点とした所定の画素数からなる最小サイズセルを設定する設定手段と、この設定手段で設定された最小サイズセル内の画素値の総和を所定値と比較する比較手段と、この比較手段による比較結果に応じて、誤差拡散処理又は適応セル方式で出力する出力画素値を決定する出力手段とを有する。よって、各々の条件に最適な画像処理で処理することにより、各処理の長所を統合した処理結果を得られる優れた画像処理装置を提供できる。
【００２７】
また、出力手段は、比較手段による比較結果、設定手段によって設定された最小サイズセル内の画素値の総和が所定値より小さい場合、最小サイズセルが画像のハイライト部であると判断し、適応セル方式での出力画素値と決定する。一方、出力手段は、比較手段による比較結果、設定手段によって設定された最小サイズセル内の画素値の総和が所定値より大きい場合、最小サイズセルは画像のハイライト部でないと判断し、誤差拡散処理での出力画素値と決定する。よって、２つの処理方式の切り替え部で０又は２５５の画素が連続するなどの問題を低減できる。
【００２８】
更に、設定手段は、最小サイズセル内の画素値の総和が所定値を超えるまで、探索手段で探索された未処理画素の周囲の未処理画素値を、最小サイズセル内の画素値に加えることにより、最小サイズセルを適応セルと整合させることができる。
【００２９】
また、別の発明としての画像処理方法によれば、入力画像データから未処理画素を探索し、探索された未処理画素を起点とした所定の画素数からなる最小サイズセルを設定し、設定された最小サイズセル内の画素値の総和を所定値と比較し、比較結果に応じて、誤差拡散処理又は適応セル方式で出力する出力画素値を決定する。よって、各々の条件に最適な画像処理で処理することにより、各処理の長所を統合した処理結果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る画像処理方法の動作を示すフローチャートである。
【図２】本発明の画像処理方法を実行する計算機システムを示す構成図である。
【図３】未処理画素の探索順を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例の画像処理方法を実現する画像処理装置を示す構成図である。
【図５】画像処理の異なるセルの隣接の様子を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る画像処理方法の動作を示すフローチャートである。
【図７】ラプラシアンフィルタによる２次微分演算結果を示す図である。
【図８】３値閾値処理の様子を示す図である。
【図９】本発明の別の画像処理装置を示す構成図である。
【図１０】２種類の誤差重みマスクを示す図である。
【図１１】誤差拡散方法による画像処理装置の構成を示す図である。
【図１２】画素のセル内１画素が黒になったときの処理結果を示す図である。
【図１３】２０画素のセル内の９画素からなるドットの例を示す図である。
【符号の説明】
４１  加算器
４２  閾値処理部
４３  選択手段
４４  減算器
４５  積和手段
４６  誤差重みマスク
４７  誤差バッファメモリ
【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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