CN103369195B - 图像处理设备和图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像处理设备和图像处理方法。所述图像处理设备用于使用多个阈值矩阵进行半色调处理来生成点图案，所述图像处理设备包括：第一阶调组，其包括至少一对非连续阶调等级；以及第二阶调组，其包括与第一阶调组所包括的阶调等级不同的阶调等级，其中，在第一阶调组和第二阶调组中的各阶调组中，表示各个阶调等级的点图案包括表示较亮阶调等级的所有点。

Description

图像处理设备和图像处理方法

技术领域

本发明涉及一种图像处理设备及其控制方法。具体地，本发明涉及使用阈值矩阵的抖动方法。

背景技术

用于利用点在记录介质上形成图像的图像形成设备经常用作用于输出个人计算机所处理的图像以及数字照相机所拍摄的图像的设备。这种图像形成设备所能够输出的阶调数量通常小于例如个人计算机所使用的图像数据的阶调数量。因此，需要提供图像数据的半色调处理，以将其阶调数量改变为图像形成设备所能够输出的阶调数量。

已知抖动方法是半色调处理方法的一种。在抖动方法中，按照每个像素来将表示输入图像数据的像素值与阈值矩阵的阈值进行比较，由此确定各像素的输出值。这里存在的问题是，根据抖动方法，不能获得充分的颗粒性。导致此问题的原因是，与根据阶调等级(即，亮度)的最佳点配置的差别无关，颗粒性会受到抖动方法中其它阶调等级的点配置的影响。

日本特开2003-46777论述了一种方法，该方法用于预先存储针对所有阶调等级的最佳点图案。根据输入图像数据的阶调等级，从所存储的点图案中选择点图案。参考所选择的点图案中的相应像素位置是ON点还是OFF点，来确定各个像素的输出。在该方法中，分别对所有阶调等级的各个点图案进行存储。因此，可以在不受其它阶调等级的点配置的限制的情况下，针对各个阶调等级来确定具有较好颗粒性的点配置。

日本特开2003-46777还论述了如下示例：通过针对连续阶调区间的一部分使用一个阈值矩阵来进行抖动方法。与存储所有阶调等级的点图案的上述方法相比，该方法能够节省存储容量。然而，类似于传统的抖动方法，日本特开2003-46777所论述的将连续阶调区间的一部分分配至一个阈值矩阵的方法，会受到连续阶调区间中的其它阶调等级的点配置的影响。因此存在无法始终生成具有良好颗粒性的点图案的问题。

发明内容

本发明涉及一种图像处理设备及其控制方法，其能够在节省所需存储容量的情况下，利用采用阈值矩阵的抖动方法来生成具有良好颗粒性的点图案。

根据本发明的一个方面，一种图像处理设备，用于生成各个阶调等级的点图案，以使得在阶调等级N、阶调等级N+α以及阶调等级N+β中，表示所述阶调等级N+β的点图案包括表示所述阶调等级N的点图案中的所有点，并且表示所述阶调等级N+α的点图案不包括表示所述阶调等级N的点图案中的所有点，其中α<β，所述图像处理设备包括：输入单元，用于输入阶调等级；以及半色调处理单元，用于通过使用阈值矩阵来对所输入的阶调等级进行半色调处理，以生成表示所输入的阶调等级的点图案，其中，通过使用第一阈值矩阵进行所述半色调处理来生成表示所述阶调等级N和所述阶调等级N+β的点图案，以及其中，通过使用与所述第一阈值矩阵不同的第二阈值矩阵进行所述半色调处理来生成表示所述阶调等级N+α的点图案。

根据本发明的另一方面，一种图像处理设备，用于通过使用多个阈值矩阵对输入图像数据进行半色调处理，所述图像处理设备包括：确定单元，用于通过使用与表示所述输入图像数据中的关注像素的输入值相应的阈值矩阵，确定通过对所述输入值进行量化而获得的值作为所述关注像素的输出值，其中，所述阈值矩阵用于至少一对不连续的输入值。

根据本发明的另一方面，一种图像处理设备，用于通过使用多个阈值矩阵进行半色调处理来生成点图案，所述图像处理设备包括：第一阶调组，其包括至少一对不连续的阶调等级；以及第二阶调组，其包括与所述第一阶调组中所包括的阶调等级不同的阶调等级，其中，在所述第一阶调组和所述第二阶调组中的每个阶调组中，表示各阶调等级的点图案包括表示更亮阶调等级的所有点。

根据本发明的又一方面，一种图像处理方法，用于生成各个阶调等级的点图案，以使得在阶调等级N、阶调等级N+α以及阶调等级N+β中，表示所述阶调等级N+β的点图案包括表示所述阶调等级N的点图案中的所有点，并且表示所述阶调等级N+α的点图案不包括表示所述阶调等级N的点图案中的所有点，其中α<β，所述图像处理方法包括：利用半色调处理单元，通过使用阈值矩阵对所输入的阶调等级进行半色调处理，生成表示所输入的阶调等级的点图案；通过使用第一阈值矩阵进行所述半色调处理来生成表示所述阶调等级N和所述阶调等级N+β的点图案；以及通过使用与所述第一阈值矩阵不同的第二阈值矩阵进行所述半色调处理来生成表示所述阶调等级N+α的点图案。

根据本发明的又一方面，一种图像处理方法，用于通过使用多个阈值矩阵对输入图像数据进行半色调处理，所述图像处理方法包括：利用确定单元，通过使用根据表示所述输入图像数据中的关注像素的输入值而选择的阈值矩阵，对所述输入值进行量化，来确定所述关注像素的输出值，其中，所述阈值矩阵用于至少一对不连续的输入值。

根据本发明的又一方面，一种图像处理方法，用于通过使用多个阈值矩阵进行半色调处理来生成点图案，所述图像处理方法包括：第一阶调组，其包括至少一对不连续的阶调等级；以及第二阶调组，其包括与所述第一阶调组中所包括的阶调等级不同的阶调等级；其中，在所述第一阶调组和所述第二阶调组中，表示各阶调等级的点图案包括表示更亮阶调等级的所有点。

通过以下参考附图对典型实施例的详细说明，本发明的其它特性和方面将变得明显。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的典型实施例、特性和方面，并和说明书一起用来解释本发明的原理。

图1是示出图像处理设备和图像形成设备的结构的框图。

图2是详细示出图像处理设备中的半色调处理单元206的框图。

图3是详细示出图像处理设备中的半色调处理单元206的框图。

图4是示出半色调处理单元206中所进行的一系列处理的流程图。

图5是示出具有“良好匹配”的阶调等级的点图案的示意图。

图6是示出传统的典型抖动方法的示意图。

图7是示出与第一典型实施例中的阈值矩阵相对应的阶调等级的图。

图8是示出点配置的自由度的示意图。

图9是示出如何创建多个阈值矩阵的流程图。

图10是示出存储多个阈值矩阵所需的存储容量和存储所有阶调等级的点图案所需的存储容量之间关系的图。

图11是示出阶调值和多个阈值矩阵之间对应关系的示例的图。

图12示出多个阈值矩阵的具体示例。

图13是示出针对各个阶调值要输出的点的状态的示意图。

图14是示出针对各个阈值矩阵要输出的点的状态的示意图。

具体实施方式

以下参考附图来详细说明本发明的各种典型实施例、特性和方面。

以下典型实施例中所说明的结构仅为示例，因而本发明不限于所示结构。

图1是示出根据第一典型实施例的图像处理设备和图像形成设备的结构的框图。在图1中，图像处理设备201和图像形成设备109经由接口或电路而相互连接。图像处理设备201是例如安装在普通个人计算机中的打印机驱动器。在这种情况下，通过计算机执行预定程序来实现下述图像处理设备201内的各单元的功能。然而，也可以采用图像形成设备109包括图像处理设备201这样的结构。

图像处理设备201存储经由输入端子202输入至输入图像缓冲器203中的要打印的彩色图像数据(以下称为“输入彩色图像数据”)。因而，输入彩色图像数据包括诸如红(R)、绿(G)和蓝(B)的三种颜色成分。

颜色分解处理单元204将所存储的输入图像数据分解为与图像形成设备109中所安装的色材的颜色相对应的图像数据。在颜色分解处理中，参考了用于颜色分解的查找表(未示出)。在本典型实施例中，例示了黑色(K)来进行说明。当在记录介质上形成彩色图片的情况下，可以进行颜色分解处理，从而将图像数据分解为诸如青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)和黑色(K)等的多个颜色。在本典型实施例中，将经过颜色分解处理之后的数据作为表示0～255的范围的256个阶调等级的8位数据。所述数据可以被转换为阶调数量等于或大于256个的阶调等级的数据。

针对从颜色分解处理单元204所获得的颜色分解处理后的数据，半色调处理单元206通过使用多个阈值矩阵来进行半色调处理。根据用于表示像素的输入值(即，阶调等级)来确定多个阈值矩阵中要使用的阈值矩阵。将颜色分解处理后的8位数据转换为1位(即，二进制)数据。后面将详细说明半色调处理。半色调处理单元206将半色调图像数据输出至半色调图像缓冲器207。将所存储的半色调图像数据经由输出端子210输出至图像形成设备109。

图像形成设备109基于从图像处理设备201所接收到的半色调处理后的图像数据，通过相对于记录介质垂直和水平地移动记录头212，在记录介质上形成图像。记录头201是喷墨式记录头，并且包括一个以上的记录元件(即，一个以上的喷嘴)。

头驱动电路211基于半色调图像数据来生成用于控制记录头212的驱动信号。记录头212实际上基于驱动信号来将各墨点记录在记录介质上。

以下详细说明根据本典型实施例的半色调处理单元206。图2是详细示出半色调处理单元206的结构的框图。半色调处理单元206将从颜色分解处理单元204输出的颜色分解处理后的256个阶调等级的数据转换为二进制(即，1位)数据。

更具体地，将表示关注像素302的输入值和相应的阈值矩阵中的阈值进行比较以确定输出值。半色调处理单元206包括存储器304、阈值矩阵选择单元306和比较器307。存储器304用于存储多个互不相同的阈值矩阵305(M1、M2…MN)。

阈值矩阵选择单元306根据针对各像素的输入值，从多个阈值矩阵305中确定一个要使用的阈值矩阵。比较器307将阈值矩阵选择单元306所选择的与关注像素相对应的阈值矩阵中的阈值，与关注像素的像素值进行比较，以确定输出值。

图4是示出半色调处理单元206中进行的一系列处理的流程图。以下说明根据本典型实施例的半色调处理方法。

在步骤S402中，图像处理设备201读取预先准备的N个阈值矩阵作为初始化处理。

在步骤S403中，半色调处理单元206读取表示关注像素(x,y)的像素值g(x,y)，以将其记录为表示输入值的变量(in)。

在步骤S404中，阈值矩阵选择单元306根据输入值“in”，从存储器中存储的多个阈值矩阵(即，M1～MN)中，确定比较器307要使用的阈值矩阵。输入值“in”和要使用的阈值矩阵之间的对应关系是预先确定的，并且是以表的形式被保持的。阈值矩阵选择单元306可以通过参考该表来确定阈值矩阵。以下详细说明输入值“in”和阈值矩阵之间的对应关系。以Mk来表示要使用的阈值矩阵。

在步骤S405，比较器307在矩阵选择单元306所选择的阈值矩阵Mk中，读取与关注像素的位置(x,y)相对应的位置。根据与传统抖动方法类似的方法，进行阈值矩阵中与关注像素相对应的位置的读取。通过i=x%W和j=y%H来确定阈值矩阵中与关注像素相对应的位置(i,j)。这里，%表示求余数，并且W和H分别表示阈值矩阵的宽和高。比较器307将存储在阈值矩阵Mk中位置(i,j)处的阈值存储在变量“th”中。

在步骤S406中，比较器307比较输入值“in”和阈值“th”。在输入值“in”等于或小于阈值“th”的情况下(步骤S406中为“是”)，处理进入步骤S407。另一方面，在输入值“in”大于阈值“th”的情况下(步骤S406中为“否”)，处理进入步骤S408。在步骤S407中，比较器307将关注像素的输出值“out”存储为0。另一方面，在步骤S408中，比较器307将关注像素的输出值“out”存储为1。换句话说，在输入值“in”等于或小于阈值“th”的情况下输出0(即，黑色)。否则，输出1(即，白色)。

在步骤S409中，半色调处理单元206将输出值“out”输出至输出图像的位置(x,y)。

在步骤S410中，对输入图像中的全部像素进行上述处理，并在对全部像素完成处理的情况下(步骤S410中为“是”)，在步骤S411中结束半色调处理。

以下详细说明输入值(即，阶调等级)和要使用的阈值矩阵之间的对应关系。如上所述，在各个阶调等级中能够获得满意的良好颗粒度的最佳点配置各不相同。因此，各个阶调等级与阈值矩阵相关，从而能够获得表示各个阶调等级的具有良好颗粒度的点配置(即，点图案)。

以下说明采用阈值矩阵的抖动方法的特征。图6示出典型的抖动方法。阈值矩阵601具有宽度W=4，高度H=4，并且各个像素存储从“0～15”中所选择出的一个阈值。要使用的阈值矩阵是一个。

换句话说，与输入值无关地使用阈值矩阵601。在输入像素值小于阈值的情况下，输出ON点(即，黑色像素)，而在输入像素值大于阈值的情况下，输出OFF点(即，白色像素)。因此，在使用阈值矩阵601的情况下，可以获得17个阶调等级的点图案。

输入图像602具有单一像素值13，并且具有与阈值矩阵601的大小相同的大小4。在针对输入图像602通过使用阈值矩阵601来确定输出值的情况下，可以获得输出图像603。

另一方面，针对输入图像比输入图像602略暗的、具有单一像素值12的输入图像604，在使用阈值矩阵601来确定输出值的情况下，可以获得输出图像605。此时，输出图像605的ON点(即，黑色像素)包括表示更亮的阶调等级的输出图像603的所有ON点。如上所述，根据传统抖动方法，在较亮阶调等级的情况下被转换为ON点(即，黑色像素)的点，不会在比上述阶调等级暗的阶调等级的情况下变为OFF点(即，白色像素)。

然而，由于各个阶调等级的最佳点图案不同，因此，如果亮的阶调等级的点被固定，则生成不能设置最佳点图案的阶调等级。图5中的点图案A、B、C和D是分别表示阶调等级4、8、9和16的点图案。对点图案进行配置以能够在各阶调等级中获得良好的颗粒性。

从黑点的数量来看，点图案A、B、C和D顺序表示越来越亮的阶调等级。点图案B包括点图案A中包括的所有点。点图案D包括点图案B中包括的所有点。结果，点图案D包括点图案A中包括的所有点。

如上所述，将以下情况表述为“良好匹配”：具有更多点的点图案包括具有更少点的点图案所包括的所有点，或者具有类似的关系。更具体地，在图5所示的点图案中，可以认为点图案A、B和D彼此“良好匹配”。

即，阶调等级8能够实现在保留阶调等级4的点的情况下具有良好颗粒性的点图案，阶调等级16能够实现在保留阶调等级4的点或者阶调等级8的点的情况下具有良好颗粒性的点图案。

另一方面，点图案C几乎不包括具有较少点的点图案A中的点。同样地，包括许多点的点图案B和D几乎不包括点图案C中的点。因此，不认为点图案C与其它的点图案A、B和D“良好匹配”。更具体地，阶调等级9无法实现在保留点图案A的情况下具有良好颗粒性的点图案。

如上所述，在采用阈值矩阵的抖动方法中，在更亮阶调等级中被转换为ON点(即，黑色像素)的点，不会在比该阶调等级暗的阶调等级中变为OFF点(即，白色像素)。因此，可以通过采用阈值矩阵的抖动方法，实现图5所示的具有互相“良好匹配”的点图案A、B和D。在本典型实施例中，在设置了对于特定阶调等级能够获得充分的颗粒性的点配置的情况下，使得点图案互相良好匹配的阶调等级尽可能地与同一阈值矩阵相关。

图7示意性地示出阈值矩阵和阶调等级之间的对应关系。如上所述，在考虑到阶调等级之间的匹配来设计阈值矩阵的情况下，如图7所示，与一个阈值矩阵相对应的阶调等级不是连续区间，而是离散的阶调等级。进行设置以使得所有输入值(即，所有阶调等级)与阈值矩阵中的任意一个相对应。以下说明根据本典型实施例的阈值矩阵的创建方法。

半色调处理单元206中的存储器304存储根据下述方法所创建的多个阈值矩阵。

图9是示出如何创建阈值矩阵的流程图。为了便于说明，创建如图12所示的矩阵1204的宽度W=4和高度H=4的阈值矩阵作为示例。各阈值具有0～15中的任何一个。输入图像数据由4位的16个阶调等级来表示。换句话说，在4×4的矩阵中，可以表示范围从0(即，整个区域为黑)～16(即，整个区域为白)的17个阶调等级。

在步骤S902中，确定要创建的阈值矩阵的数量N、以及要通过各阈值矩阵Mk(k=1,…,N)进行处理的阶调组。这里，将阈值矩阵的数量N设置为3，并将各阈值矩阵定义为M1、M2和M3。换句话说，创建三个阈值矩阵。

此外，如图11所示，设置要通过各阈值矩阵处理的输入值(即，阶调值)。图11中的对应关系表1104在上行中包括输入值(即，阶调等级)，并且在下行中包括与各阶调等级相对应的阈值矩阵Mk的编号k。

例如，针对表示阶调等级1的输入值来使用阈值矩阵M1，并且针对表示阶调等级5的输入值来使用阈值矩阵M3。

表1101～1103各自表示由阈值矩阵M1、M2和M3各自处理的阶调等级。对应关系表1104是表1101～1103的综合。

与各个阈值矩阵相对应的阶调等级的组被称为阶调组。换句话说，与阈值矩阵M1相对应的阶调组是阶调值1、2、4、8、12、14和15。所有阈值矩阵与包括非连续阶调等级的阶调组相对应。这里，非连续阶调等级是指阶调等级2、4、8、12和14。每个阶调等级组包括与其它阶调等级组所包括的阶调等级不同的阶调等级。

在本典型实施例中，互相良好匹配的阶调等级最初与阈值矩阵M1相关，以通过使用阈值矩阵M1来处理该阶调等级。随后，在不使用阈值矩阵M1处理的阶调等级中，与阈值矩阵M2和M3相关，以使阈值矩阵M2和M3不用于处理连续阶调等级。

对于阶调等级“0”和“16”，由于所有像素是ON点或者OFF点，因而结果对于任何阈值矩阵都是相同的，阶调等级“0”和“16”可以与任何阈值矩阵相关。因此，这种情况在对应关系表1104中以“-”示出。作为确定阶调等级组的另一个示例，可以选择作为主频率已知的、针对阶调值所确定的值作为参考(参考美国专利511130)。

随后，重复步骤S903～S911以逐个创建阈值矩阵。以下说明阈值矩阵M1的创建流程作为示例。可以通过类似的方法来创建其它的阈值矩阵。

在步骤S904中，通过以对于任何阶调等级都不输出点的阈值来填充矩阵M1，对表示阈值矩阵M1的矩阵进行初始化。

在步骤S905中，在与阈值矩阵M1相对应的阶调组中，选择最亮的阶调等级。在大小与阈值矩阵的大小相同的输入图像(这里是4×4)中确定点图案，其中在该点图案中，配置有表示所选择的阶调等级所需的点数量。此时，期望所述点图案是具有良好颗粒性的点配置。

可以通过使用公知方法，对表示特定阶调等级的具有良好颗粒性的点图案进行确定。在与点图案的点位置相对应的阈值矩阵M1的位置处，要记录与该点图案所表示的阶调等级相对应的阈值。

在步骤S906中，随后从要使用阈值矩阵M1进行处理的阶调组中选择次亮的阶调等级。在将所有已配置的点保持在同一位置的条件下，确定具有所选择的阶调等级所需的点数量的点图案。换句话说，将新的点添加至表示在与阈值矩阵M1相对应的阶调组中比所选择的阶调等级更亮的阶调等级的点图案，由此确定表示所选择的阶调等级的点图案。

还期望这里的点配置具有良好的颗粒性。如上所述，要使用阈值矩阵M1进行处理的阶调组具有良好的匹配，以确定具有良好颗粒性的点配置。因此，可以通过添加点来生成具有良好颗粒性的点图案。

在步骤S907中，将针对步骤S906中所选择的阶调等级的阈值存储在与步骤S906中添加新的点的位置相对应的阈值矩阵M1的位置处。如上所述，在保持亮阶调等级的点的情况下，确定下一个暗阶调等级的点。在要通过阈值矩阵M1进行处理的阶调组中，从最亮的阶调等级1至最暗的阶调等级15重复地进行确定。在步骤S911中，在对于要使用阈值矩阵M1进行处理的所有阶调组完成处理的情况下，存储阈值矩阵M1。

然后，进行用于创建下一个阈值矩阵的处理。对直至阈值矩阵M2和M3的所有阈值矩阵进行上述处理，并且在第三阈值矩阵的创建完成时，本典型实施例中要使用的多个阈值矩阵的创建完成。

图12示出根据图9的流程图所创建的阈值矩阵的具体示例。M1～M3的所有阈值矩阵根据以下规则来确定输出值：如果输入值等于或小于阈值，则将要输出的点转换为ON点(即，黑色像素)。矩阵1204的各个位置设置有字母a～p。

传统抖动方法中所使用的阈值矩阵通常存储要输入的所有阶调值作为阈值。另一方面，在本典型实施例中，如阈值矩阵M1～M3所示，各阈值矩阵不是存储全部阶调值，而是存储0、或者仅通过各阈值矩阵要处理的阶调值作为阈值。在根据本典型实施例的阈值矩阵中，在各阈值矩阵的多个位置处对各阈值矩阵设置特定的阈值，以对离散阶调等级进行处理。

图13示意性地示出根据本典型实施例的通过使用多个阈值矩阵来对各阶调等级进行抖动方法的结果。

左侧的纵轴示出表示输入图像数据的阶调等级，并且所有具有4×4大小的输入图像具有相同的阶调等级。右侧的纵轴示出根据阈值矩阵M1、M2和M3的各输入值(即，各阶调等级)要使用的阈值矩阵。横轴示出矩阵1204所示的各阈值矩阵的位置，该位置与输入图像数据的像素位置相对应。通过以下方式在各个轴所围绕的区域中表示点输出是否存在：通过黑色来表示点输出存在的情况，而通过白色来表示点输出不存在的情况。

随着阶调值变得越小，阶调等级变得越暗。另一方面，随着阶调值变得越大，阶调等级就变得越亮。例如，在输入阶调值5的情况下，根据对应关系表1104来使用阈值矩阵M3。将阈值矩阵M3中的各阈值与作为各像素的输入值的阶调等级5相比较以确定输出值。在阈值大于输入值5的情况下，将相应的像素转换为ON点(即，黑色像素)，而在阈值小于输入值5的情况下，将相应的像素被转换为OFF点(即，白色像素)。结果，将位置b、d、e、f、g、i、k、l、m、n和o转换为黑色像素，并且将其它位置转换为白色像素。

在采用阈值矩阵的传统抖动方法中，存在如下限制：表示更亮阶调等级的点图案中所包括的点应该包括在所有阶调等级中或者包括在连续阶调区间中。然而，如图13所示，在本典型实施中，比连续阶调值亮的阶调等级的点不总是包括在比连续阶调值暗的阶调等级中。

图14示出分别针对阈值矩阵M1、M2和M3的图13的点的输出结果。根据图14，已知在分别使用阈值矩阵M1、M2和M3来进行处理的阶调范围内，更亮阶调等级的点被限制为包括在表示更暗阶调等级的点图案中。然而，由于将之间具有良好匹配的阶调值设置为使用同一阈值矩阵来进行处理，因此表示这些阶调等级的点图案具有良好的颗粒性。

如上所述，根据输入值来从多个阈值矩阵中选择用于确定输出值的阈值矩阵。被设置与一个阈值矩阵相关的阶调值的组(即，图11的表1101～1103)是为了创建具有良好颗粒性的点配置而之间具有良好匹配的阶调等级的组合。

良好匹配是指在用于表示两个阶调等级的具有良好颗粒性的两个点图案中，其中一个点图案包括具有较亮阶调等级的另一个点图案中的所有点。

结果，使用本典型实施例中的阈值矩阵对输入阶调值中不连续的阶调值进行处理。因此，根据采用阈值矩阵的抖动方法，可以在减少所需的存储容量的情况下，生成具有良好颗粒性的点图案。

图8示出点配置的自由度。图8中，点图案A表示ON点数量为4的阶调等级4。在将点图案A中包括的4个点保留在原位置的情况下，考虑确定阶调等级5或阶调等级10的点图案的情况。

如图8中点图案E所示，在阶调等级5的点图案包括5个点的情况下，要添加至点图案A的点的数量是1。另一方面，如图8中的点图案F所示，在阶调等级10的点图案包括10个点的情况下，要添加至点图案A的点的数量是6。

在采用相同的阈值矩阵的方法中，表示较亮阶调等级的点图案中的所有ON点包括在表示较暗阶调等级的点图案中。因此，在使用与阶调等级4的相同的阈值矩阵来分别针对阶调等级5和阶调等级10确定点图案的情况下，可以添加至任意位置处的点的数量分别为1或6。

由于在表示阶调等级5的点图案中，在对表示阶调等级5的点图案进行确定时，仅存在一个可选择的点，因此限制了具有良好颗粒性的点配置。

另一方面，在包括10个点的阶调等级的点图案中，在总数量为10个的点中，可以针对阶调等级10而选择位置的点的数量为6。因此，在阶调等级10中，包括在点图案中的超过总数量一半的点可以被自由配置。

如上所述，随着可以针对阶调等级的点图案而确定位置的点的数量的比率变大，即，随着点配置的自由度变大，可以创建具有良好颗粒性的点图案。

通常，阶调等级彼此靠近的点图案中包括的点的数量的差小，而阶调等级彼此分开的点图案中包括的点的数量的差大。因此，通过将阈值矩阵与阶调等级离散地相关联，并且分开阶调等级之间的距离，在许多情况下可以创建更合适的点图案。

为了使得各个阈值矩阵具有上述效果，可以通过转动来周期性地设置与各个阈值矩阵相对应的阶调组的阶调等级。

随着阈值矩阵的数量N变大，可以降低通过使用阈值矩阵所处理的阶调等级的平均数量。因此，可以增加点配置的自由度，从而可以期望具有更好颗粒性的点图案设置。

另一方面，如果阈值矩阵的数量N变大，则用于存储所有阈值矩阵的存储容量变大。考虑如下情况：作为用于将表示n位深度的阶调等级(即，全部阶调等级为2^n+1)的输入图像数据转换为二进制数据的半色调处理的结果，表现数量与n位深度的数量相同的阶调等级。此时，可以通过以下等式来计算所有点图案的存储容量。

输出×阶调数量×图像宽度×图像高度=1×(2^n-1)×W×H=(2^n-1)WH(位)(1)

然而，排出了点配置没有必要被存储的仅包括黑色像素或者白色像素的阶调等级。

另一方面，根据本典型实施例的使用针对相同阶调等级的输入图像数据的N个阈值矩阵所需的存储容量可以由等式(2)来计算。

阈值矩阵的一个像素的存储容量×阈值矩阵的数量×图像宽度×图像高度=n×N×W×H=nNWH(位)(2)

当在其间进行比较时，在(2^n-1)WH>nNWH为真的情况下，即，在N<2^n-1/n为真即阈值矩阵的数量N小于(2^n-1)/n的情况下，可以通过本发明来节省存储容量。

图10示出在n=8的情况下，存储容量的关系的示例。此时，可以看出，在对于所有256个阶调等级、阈值矩阵的数量等于或小于31的情况下，可以节省存储容量。实际上，用户可以考虑各种条件来选择任何合适数量的阈值矩阵。

在上述典型实施例中，说明了在半色调处理单元206中具有一个比较器的结构。在第二典型实施例中，说明了对于每一个阈值矩阵具有一个比较器的结构。

图3示出可应用于第二典型实施例的半色调处理单元206的结构。利用相同的附图标记来表示与第一典型实施例中的组件相同的组件，并在此处省略其详细说明。在图3中，半色调处理单元206包括与阈值矩阵M1～MN的数量相对应的数量的比较器307。在输入表示要处理的像素的输入值的情况下，将输入值与各个阈值矩阵并列进行比较。

然后，阈值矩阵输出选择单元308根据输入值(即，阶调等级)确定要采用作为与各阈值矩阵的比较结果的值中的哪个值来作为输出。各阈值矩阵和输入值之间的对应关系与第一典型实施例中的相同。

在上述典型实施例中，具体说明了将输出转换为ON点或OFF点的二进制数据的半色调处理。然而，还采用了多值的半色调处理。通常地，在多值半色调处理中，在输入的全阶调值为R，能够输出的多值等级为m，并且二进制半色调处理阈值矩阵的位置(i,j)处的存储阈值为D_ij的情况下，多值半色调阈值矩阵T_ij ^(r)表示为如下。

${T_{\mathrm{ij}}}^{\left(r\right)}=\mathrm{int}\left\{\frac{R}{(m-1)\mathrm{WH}}(D_{\mathrm{ij}}+\mathrm{rWH}+0.5)\right\}---\left(3\right)$

(r=0,1,…,m-2)。其中，int表示“转换为整数”。然而，针对在通过下式获得输入值x_ij的范围内的x_ij，使用T_ij ^(r)。

$\frac{r}{m-1}R<x_{\mathrm{ij}}<\frac{(r+1)}{m-1}R---\left(4\right)$

通过上述转换，本发明还适用于多值半色调处理的情况。

考虑到阶调值之间的匹配，对阈值矩阵和使用阈值矩阵处理的阶调值之间的上述关系进行设计。然而，即使在不考虑阶调等级之间的匹配的情况下，如果阶调等级彼此分离，则也可以自由创建更适合于特定阶调值的点图案。因此，如果仅设计为将不连续的阶调等级包括在阈值矩阵要处理的阶调中，则这对点图案的颗粒性有效果。

在上述典型实施例中，将N个阈值矩阵和阶调等级之间的对应关系以表的形式进行存储以用于参考。然而，通过进行诸如(阶调值%N)等的计算，也可以根据阶调等级来指定阈值矩阵。

在上述典型实施例中，针对记录介质的同一区域生成半色调图像数据，该半色调图像数据用于通过单次记录来形成图像。然而，本典型实施例也可以应用于针对记录介质的同一区域通过多次记录来形成图像的多遍记录方法。可以结合着用于生成与各扫描相对应的数据的公知方法来执行本典型实施例。

上述典型实施例中说明了图像形成设备记录单色图像的情况。然而，本典型实施例还可以应用于图像形成设备记录彩色图像的情况。在这种情况下，从颜色分解处理单元204输出各颜色的颜色分解处理后的数据。然后对各颜色的颜色分解数据进行半色调处理，以将其结果输出至图像形成设备109。

还可以通过将记录了用于实现上述典型实施例的功能的软件程序编码的存储介质提供至***或设备来实现本发明。在这种情况下，***或设备的计算机(或者中央处理单元(CPU)或微处理单元(MPU))通过读出存储在存储介质中的计算机可读程序编码以执行该程序，从而实现上述典型实施例的功能。

还可以通过***或设备的计算机来读出并执行记录在存储介质(例如，非瞬态计算机可读存储介质)上的计算机可执行指令来进行本发明上述实施例的一个或多个功能，并且通过***或设备的计算机例如读出并执行来自存储介质的计算机可执行指令以进行上述的一个或多个实施例的功能的方法，来实现本发明的实施例。计算机可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)、或其它电路，并且可以包括单独的计算机的网络或单独的计算机处理器。可以从例如网络或存储介质向计算机提供计算机可执行指令。存储介质可以包括，例如，一个或多个硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算***的存储部、光盘(诸如致密盘(CD)、数字通用盘(DVD)或蓝光盘(BD)^TM)、闪速存储器装置和存储卡等。

尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有修改、等同结构和功能。

Claims (14)

1.一种图像处理设备，用于根据图像数据生成点图案，所述图像处理设备包括：

输入单元，用于针对各像素输入表示阶调等级的图像数据，

所述图像处理设备的特征在于还包括：

选择单元，用于针对所述图像数据中的关注像素，从用于所输入的阶调等级的多个阈值矩阵中选择一个阈值矩阵；以及

半色调处理单元，用于通过使用与所述选择单元所选择的阈值矩阵中的关注像素的位置相对应的阈值来对所述关注像素的像素值进行二值化，以生成点图案，

其中，在所述关注像素表示阶调等级N和阶调等级N+β的情况下，所述选择单元选择第一阈值矩阵，

其中，在所述关注像素表示阶调等级N+α的情况下，所述选择单元选择与所述第一阈值矩阵不同的第二阈值矩阵，其中N<N+α<N+β，以及

其中，针对所述半色调处理单元所生成的点图案，表示所述阶调等级N的点图案包括表示所述阶调等级N+β的点图案中的所有点，并且表示所述阶调等级N的点图案不包括表示所述阶调等级N+α的点图案中的所有点。

2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，基于表示各阶调等级的点图案中的点之间的距离，确定所述阶调等级N、所述阶调等级N+α和所述阶调等级N+β。

3.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述选择单元根据所述关注像素的输入值，从所述多个阈值矩阵中选择要使用的阈值矩阵，并且通过使用所选择的阈值矩阵对所述输入值进行量化来确定所述关注像素的输出值。

4.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述选择单元通过基于通过使用所述多个阈值矩阵中的各个阈值矩阵对所述关注像素的输入值进行量化的结果、根据所述输入值来选择所述关注像素的输出值，来确定所述输出值。

5.根据权利要求3或4所述的图像处理设备，其中，所述选择单元基于表示所述输入值及其相应的阈值矩阵的表来确定阈值矩阵。

6.根据权利要求3或4所述的图像处理设备，其中，所述输入值与所述多个阈值矩阵中的任一阈值矩阵相对应。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的图像处理设备，其中，与所述多个阈值矩阵中的第一阈值矩阵相对应的多个阶调等级是周期性的。

8.根据权利要求3或4所述的图像处理设备，其中，所述多个阈值矩阵的数量小于(2^n-1)/n，其中n为所述输入值的位数。

9.根据权利要求1～4中任一项所述的图像处理设备，其中，所述阈值矩阵是分散型。

10.根据权利要求9所述的图像处理设备，其中，所述阈值矩阵具有蓝噪声特性。

11.一种图像形成设备，用于基于根据权利要求1～4中任一项所述的图像处理设备所生成的点图案来形成图像。

12.根据权利要求11所述的图像形成设备，其中，所述图像形成设备是喷墨打印机。

13.根据权利要求12所述的图像形成设备，其中，所述图像形成设备进行多遍打印。

14.一种图像处理方法，用于根据图像数据生成点图案，所述图像处理方法的特征在于包括：

利用选择单元，针对所述图像数据中的关注像素，从用于所输入的阶调等级的多个阈值矩阵中选择一个阈值矩阵；以及

利用半色调处理单元，通过使用与所述选择单元所选择的阈值矩阵中的关注像素的位置相对应的阈值来对所述关注像素的像素值进行二值化，以生成点图案，

其中，在所述关注像素表示阶调等级N和阶调等级N+β的情况下，选择第一阈值矩阵，

其中，在所述关注像素表示阶调等级N+α的情况下，选择与所述第一阈值矩阵不同的第二阈值矩阵，其中N<N+α<N+β，以及

其中，针对所述半色调处理单元所生成的点图案，表示所述阶调等级N的点图案包括表示所述阶调等级N+β的点图案中的所有点，并且表示所述阶调等级N的点图案不包括表示所述阶调等级N+α的点图案中的所有点。