JP2007318244A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドットゲイン、ドットロスによる画質劣化を低減する補正を可能とする
【解決手段】ｍ値の入力画像を画素毎に誤差拡散処理してｎ値（ｎ＜ｍ）化する画像処理装置１では、前記誤差拡散処理の対象となる注目画素について誤差拡散処理を施すに先だって、補正部８により既にｎ値化された一定領域を参照し、当該一定領域を構成する各画素のｎ値画素値に基づいて当該注目画素のｍ値画素値を補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力画像に誤差拡散処理を施す画像処理装置及び画像処理方法に関する。

電子写真方式を採用したプリンタ等では、プリンタの出力特性上、孤立点を安定に出力できない場合がある。また、インクジェット方式を採用した場合には、インクの滲み等によって各画素について出力されたドットが必ずしも１画素分の所定の大きさにならず、それより大きくなったり小さくなったりと変動が生じる。この所定の大きさよりも大きくなる変動をドットゲイン、小さくなる変動をドットロスという。

このドットゲイン・ドットロスによる変動分を、誤差拡散法による２値化の際に補正する方法が従来から開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。この方法によれば、周辺画素との関係から注目画素において生じるドットゲイン量又はドットロス量を求め、その量に応じて注目画素から未処理の画素へ伝搬する誤差を補正することにより、ドットゲイン、ドットロスによる濃度変動を考慮した２値化を行うことができる。
特開平７−３３６５４３号公報 特開平８−９１５５号公報

上記特許文献１、２に記載の方法では、ある注目画素での２値化に際して、その周辺で既に２値化済みの４画素を参照して、伝搬する誤差分を補正している。しかしながら、注目画素において発生するドットゲイン、ドットロスは隣接する周辺８画素から受ける影響が最も大きい。従って、上記の方法では残りの周辺５画素によるドットゲイン・ドットロスの影響を加味することができず、充分な補正とはいえない。

本発明の課題は、ドットゲイン、ドットロスによる画質劣化を低減する補正を可能とすることである。

請求項１に記載の発明は、画像処理装置において、
ｍ値の入力画像を画素毎に誤差拡散処理してｎ値（ｎ＜ｍ）化する画像処理装置において、
前記誤差拡散処理の対象となる注目画素について誤差拡散処理を施すに先だって、既にｎ値化された一定領域を参照し、当該一定領域を構成する各画素のｎ値画素値に基づいて当該注目画素のｍ値画素値を補正する補正手段を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像処理装置において、
前記補正手段は、前記一定領域を構成する各画素のｎ値画素値の組み合わせに応じて、前記注目画素のｍ値画素値を補正することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像処理装置において、
前記一定領域は、前記注目画素の周辺に位置する３画素四方の領域であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、
ｍ値の入力画像を画素毎に誤差拡散処理してｎ値（ｎ＜ｍ）化する際に、
前記誤差拡散処理の対象となる注目画素について誤差拡散処理を施すに先だって、既にｎ値化された一定領域を参照し、当該一定領域を構成する各画素のｎ値画素値に基づいて当該注目画素のｍ値画素値を補正する補正工程を含むことを特徴とする画像処理方法である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像処理方法において、
前記補正工程では、前記一定領域を構成する各画素のｎ値画素値の組み合わせに応じて、前記注目画素のｍ値画素値を補正することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の画像処理方法において、
前記一定領域は、前記注目画素の周辺に位置する３画素四方の領域であることを特徴とする。

請求項１、４に記載の発明によれば、既にｎ値化された一定領域におけるそのｎ値画素値から当該一定領域で発生するドットゲイン又はドットロスを予測し、このドットゲイン又はドットロスによる濃度変動分だけ注目画素の画素値を補正することができる。これにより、ｎ値化により一定領域において生じる濃度変動を注目画素のｎ値化によって補うことができる。すなわち、局所的に生じる濃度変動を画像全体として相殺することができ、ドットゲイン又はドットロスによる画質劣化を低減させることができる。

請求項２、５に記載の発明によれば、一定領域におけるｎ値画素値の組み合わせによりドットゲイン又はドットロスによる濃度変動量を予測し、この濃度変動量分の補正を行うことができる。ドットゲイン、ドットロスの発生、その発生による濃度変動量は互いに隣接する画素のｎ値画素値の関係に依存する。よって、一定領域における各画素のｎ値画素値の組み合わせに応じた補正を行うことにより、ドットゲイン、ドットロスによる濃度変動量をより正確に予測することができ、補正精度を向上させることができる。

請求項３、６に記載の発明によれば、３画素四方の領域の画素、すなわち互いに隣接する９画素のｎ値画素値に応じた補正を行うことができる。ある画素においてドットゲイン又はドットロスが生じるかどうかはその画素に隣接する周辺８画素の影響が最も大きい。よって、３画素四方の領域の中心画素とその周辺８画素のｎ値画素値の組み合わせを参照することにより、ドットゲイン、ドットロスによる濃度変動量をより正確に予測することができ、補正精度を向上させることが可能となる。

まず、構成を説明する。
図１に、本実施形態における画像処理装置１の構成を示す。
画像処理装置１は、ｍ値の入力画像に誤差拡散処理を施してｎ値（ｎ＜ｍ）の出力画像を生成するものである。本実施形態では８ビット、つまり２５５値の入力画像から、２ビット、つまり２値の出力画像を生成する例を説明する。

画像処理装置１は、図１に示すように、加算部２、量子化部３、画像メモリ４、減算部５、誤差メモリ６、乗算部７、補正部８を備えて構成されている。
画像処理装置１では画素毎に誤差拡散処理を施す。以下、誤差拡散処理の対象となる画素を注目画素XCとして各部の働きを説明する。

加算部２は、注目画素XCの画素値C（２５５値）に、乗算部７から入力される誤差拡散値Evを加算するとともに、補正部８から入力される補正値Fを加算するものである。誤差拡散値Ev及び補正値Fが加算された画素値Cは、量子化部３及び減算部５に出力される。

量子化部３は、閾値THを用いて画素値C（２５５値）の２値化を行う。すなわち、２値化後の画素値をPとすると、C＜THであればP=0、C≧ThであればP=1とする。画素値Pは画像メモリ４及び減算部５に出力される。

画像メモリ４は、例えばラインバッファ等から構成され、量子化部３から入力される画素値Pを一時的に記憶した後、補正部８に当該画素値Pを出力する。また、画素値Pを出力画像として外部へ出力する。

減算部５は、加算部２から入力された画素値C（２５５値）から、量子化部３から入力された画素値P（２値）を減算してその差分を算出する。算出された差分は誤差値Eとして誤差メモリ６に出力される。

誤差メモリ６は、減算部５から入力された誤差値Eを一時的に記憶した後、乗算部７に出力する。

乗算部７は、注目画素XCの近傍画素であって、誤差拡散処理が未だ施されていない複数の画素（以下、拡散対象画素という）に誤差値Eを拡散するため、各拡散対象画素に対応する誤差拡散値Evを算出するものである。乗算部７は、図２に示すように予め拡散対象画素の位置に応じて拡散係数が定められた拡散係数パターンを保持している。図２に示す拡散係数パターンは、注目画素XCに隣接する画素のうち、右、下、右下に位置する画素を拡散対象画素としてそれぞれ１／３、１／２、１／６の拡散係数が定められたものである。

乗算部７は、この拡散係数パターンから拡散係数を得て、入力された誤差値Eにそれぞれ乗算する。図２に示す拡散係数パターンの例では、注目画素XCの右、下、右下の各拡散対象画素についての誤差拡散値Evはそれぞれ１／３E、1/2E、1/6Eとなる。乗算により得られた各拡散対象画素に対応する誤差拡散値Evは加算部２に出力される。なお、乗算部７と加算部２の間には図示しない遅延部が設けられており、拡散対象画素が注目画素XCとして加算部２に入力されるタイミングに合わせてその拡散対象画素に対応する誤差拡散値Evが加算部２に出力されるものとする。

以上の一連の処理が誤差拡散処理である。すなわち、ある画素の２値化によって生じた誤差分を、その２値化した画素の周辺に存在する未処理の画素に拡散することにより、中間調を良好に再現することが可能となる。

補正部８は、注目画素XCの誤差拡散処理を行うのに先立って、注目画素XCの画素値（２５５値）を補正する。この補正は、上記誤差拡散処理の結果、ある領域で発生すると予測されるドットゲイン又はドットロスによる濃度変動を注目画素XCにおいて補正するために行うものである。

以下、補正方法について説明する。
補正部８は、注目画素XCに隣接する一定領域であって、既に誤差拡散処理により２値化された領域の画素値を参照する。
図３に、注目画素XCと参照される一定領域を示す。図３に示すように一定領域は画素a0〜a8からなり、３画素×３画素の領域を構成している。補正部８は、画素a0〜a8の各画素値（２値）に基づいて注目画素XCの補正値Fを算出する。

補正部８は、画素a0〜a8の各画素値（２値）の関係に応じて、ドットゲイン又はドットロスによる濃度変動を解消するために必要な補正値Fが予め定められた補正テーブルを備えており、補正値Fの算出にあたってはこの補正テーブルを参照する。
図４及び図５に、補正テーブル例を示す。図４はドットゲイン補正用の補正テーブルT1の例を示す図であり、図５はドットロス補正用の補正テーブルT2の例を示す図である。これら補正テーブルT1、T2は、周辺画素a0〜a8の画素値（２値）の配列[a0 a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8]をアドレスとして対応する補正値Fが格納されたものである。

補正値Fは、画素a0〜a8の各画素値（２値）の組み合わせによって発生するドットゲイン、ドットロスによる濃度変動を予測して、その濃度変動を解消するために必要な画素値として予め算出したものである。補正値Fは以下の方法により算出する。

ドットゲインが生じるのは、前記一定領域の中心画素a4の画素値（２値）が「0」の場合である。よって、ドットゲイン補正用の補正テーブルT1では、画素a4の画素値「0」と他の画素a1〜a3、a5〜a8の画素値（２値）の組み合わせをアドレスとしてその補正値Fが設定されている。ドットゲインによる過剰濃度を補正するには注目画素の画素値を低減させる必要があるので、補正値Fは負の値に設定される。

ここで、単純に画素a4に隣接する左右上下の画素a1,a3,a5,a7の画素値が「1」のとき、画素a4で生じる過剰濃度を相殺するために必要な画素値をα（α<0）、画素a4の斜め方向に位置する画素a0,a2,a6,a8の画素値が「1」のとき、画素a4における過剰濃度を相殺するために必要な画素値をA（A<0）とすると、補正値Fは下記式（１）により求めることができる。
F=(a1+a3+a5+a7)×α+(a0+a2+a6+a8)×A…(1)
例えば、a0,a2,a4,a6の画素値が「0」であり、a1,a3,a5,a7,a8の画素値が「1」である場合、上記式（１）から補正値F=4α+Aとなる。

逆に、ドットロスが生じるのは、中心画素a4の画素値が「1」の場合である。よって、ドットロス補正用の補正テーブルT2では、a4=1と他の画素a0〜a3、a5〜a8の画素値（２値）との組み合わせからなるアドレスについてその補正値Fが設定されている。ドットロスによる濃度不足を補正するには注目画素の画素値を増加させる必要があるので、補正値Fは正の値に設定される。

ここで、単純に画素a4に隣接する左右上下の画素a1,a3,a5,a7の画素値が「0」のときに画素a4で生じる濃度不足を相殺するために必要な画素値をβ（β>0）、画素a4の斜め方向に位置する画素a0,a2,a6,a8が画素値「0」のときに画素a4で生じる濃度不足を相殺するために必要な画素値をB（B>0）とすると、補正値Fは下記式（２）により求めることができる。
F={4-(a1+a3+a5+a7)}×β+{4-(a0+a2+a6+a8)×B}…(2)

補正部８は、注目画素XCの周辺画素a0〜a8の画素値（２値）を画像メモリ４から取得する。そして、この各画素a0〜a8の画素値（２値）の配列に対応する補正値Fを補正テーブルT1又はT2から取得し、加算部２に出力する。加算部２では、上述したように注目画素XCの画素値Cに補正値Fが加算されるので、注目画素XCについての誤差拡散処理は、補正された画素値Cを用いて行われることとなる。

つまり、補正部８によって、誤差拡散処理の結果、画素a4において生じる濃度変動を、注目画素XCにおいて補正することが可能となる。
例えば、各画素a0〜a8の画素値の組み合わせが、[a0 a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8]=[000010000]であった場合、補正テーブルT2からF＝4β+4を得て注目画素XCの画素値Cに加算することとなる。注目画素XCでは元の画素値Cから（4β+4）だけ増加した画素値により誤差拡散処理が施される。この場合、２値化によって注目画素XCの２値画素値PはP=1になりやすくなる。このように、補正部８による補正は、注目画素XCの画素値を（4β+4）だけ増加させることにより、注目画素XCにおける出力濃度の増加を図り、画素a4における濃度不足を注目画素XCにおいて補おうとするものである。

以上のように、本実施形態によれば、画素a0〜a8からなる一定領域で発生するドットゲイン又はドットロスを予測し、当該ドットゲインによる過剰濃度分だけ注目画素XCの画素値Cから画素値を差し引く、或いはドットロスによる不足濃度分だけ注目画素XCの画素値Cに画素値を加算する。よって、誤差拡散処理によって局所的に生じる濃度変動を画像全体として相殺することができ、画質劣化を低減させることができる。

また、画素a4においてドットゲイン、ドットロスが発生するかどうか、発生する場合にはそのドットゲイン等によりどれだけ濃度が変動するかは、周辺画素a0〜a8の影響が強い。本実施形態では、これら全ての画素a0〜a8の画素値（２値）との関係によって補正値Fを決定している。また、補正値Fは画素a0〜a8の画素値（２値）の組み合わせによって画素a4で生じる濃度変動量を予め予測し、当該濃度変動量分の補正に必要な画素値として算出されたものが補正テーブルT1、T2において設定されているので、濃度変動量をより正確に予測することができ、補正精度を向上させることができる。

なお、上述した説明は本発明を適用した好適な一例であり、これに限定されない。
上記実施形態では、入力画像を２値化する例を説明したが、入力画像を３値、４値、５値のように２値以上のｎ値に変換する場合でも同様に補正を行うことができる。この場合、画素a0〜a8が取り得るｎ値の組み合わせに応じて補正テーブルを作成する。

また、上記説明では、注目画素XCに隣接する画素a0〜a8の領域を参照して補正値Fを決定することとしていたが、必ずしも参照する領域が注目画素XCに隣接していなくともよい。しかしながら、画質を考慮すると、局所的な濃度変動は同程度の濃度を有する周辺領域で補正することが好ましいため、注目画素XC近傍に位置する一定領域を参照する方がよい。

また、補正値Fは単純に画素a4の上下左右に位置するか、斜め方向に位置するかで濃度変動量を定量化して求めていたが、これに限らない。
例えば、プリンタ等の出力手段の特性上、主走査方向と副走査方向とでは描画タイミングが異なる場合がある。よって、補正に必要な画素値α、βを、中心画素a4の上下（主走査方向）、左右（副走査方向）の位置に応じてより細かに設定し、上下画素a1、a7はα1、β1、左右画素a3、a5はα2、β2として補正値Fを決定することとしてもよい。

この場合、その補正値Fは下記式（３）、（４）により求めることができる。式（３）はドットゲイン補正用、式（４）はドットロス補正用の補正値Fである。
F=(a1+a7)×α1＋(a3+a5)α2+(a0+a2+a6+a8)…(3)
F= (2-a1+a7)×β1+(2-a3+a5)×β2+(4-a0+a2+a6+a8)×B…(4)
このような補正値Fを用いることにより、現実の出力状況に応じた、より精度の高い補正を行うことができる。

或いは、現実に９画素間で生じるドットゲイン、ドットロスを観測し、これに応じた補正値を設定することとしてもよい。例えば、９画素a0〜a8について画素値（２値）の組み合わせを変えたテストパターンを複数作成し、これをプリンタにおいて出力し、そのドットゲイン又はドットロスによる濃度変動量を測定する。そして、この測定値に応じた補正値Fを補正テーブルに設定する。この場合、現実に用いるプリンタ等の出力特性に応じた補正を行うことが可能となり、より補正精度が高くなる。

本実施形態における画像処理装置の構成を示す図である。 拡散係数パターン例を示す図である。 注目画素及び補正を行うにあたって参照される一定領域を示す図である。 ドットゲイン補正用の補正テーブル例を示す図である。 ドットロス補正用の補正テーブル例を示す図である。

符号の説明

１ 画像処理装置
２ 加算部
３ 量子化部
４ 画像メモリ
５ 減算部
６ 誤差メモリ
７ 乗算部
８ 補正部

Claims (6)

1. ｍ値の入力画像を画素毎に誤差拡散処理してｎ値（ｎ＜ｍ）化する画像処理装置において、
   前記誤差拡散処理の対象となる注目画素について誤差拡散処理を施すに先だって、既にｎ値化された一定領域を参照し、当該一定領域を構成する各画素のｎ値画素値に基づいて当該注目画素のｍ値画素値を補正する補正手段を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記補正手段は、前記一定領域を構成する各画素のｎ値画素値の組み合わせに応じて、前記注目画素のｍ値画素値を補正することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記一定領域は、前記注目画素の周辺に位置する３画素四方の領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. ｍ値の入力画像を画素毎に誤差拡散処理してｎ値（ｎ＜ｍ）化する際に、
   前記誤差拡散処理の対象となる注目画素について誤差拡散処理を施すに先だって、既にｎ値化された一定領域を参照し、当該一定領域を構成する各画素のｎ値画素値に基づいて当該注目画素のｍ値画素値を補正する補正工程を含むことを特徴とする画像処理方法。
5. 前記補正工程では、前記一定領域を構成する各画素のｎ値画素値の組み合わせに応じて、前記注目画素のｍ値画素値を補正することを特徴とする請求項４に記載の画像処理方法。
6. 前記一定領域は、前記注目画素の周辺に位置する３画素四方の領域であることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像処理方法。