JP2010074627A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の特徴に適したスクリーンを用いるとともに、複数のスクリーンを用いることによる画質劣化の低減を図る。
【解決手段】画像処理装置は、画像に、異なる複数のスクリーンを用いてそれぞれスクリーン処理を行い、各スクリーンによる処理画像を生成するスクリーン処理部２ａ、２ｂと、前記画像の特徴解析を行う特徴解析部１と、前記特徴解析の結果に基づいて前記複数のスクリーンによる各処理画像の合成比率を決定し、当該合成比率によって各処理画像を合成した合成画像を出力する合成部３と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像処理装置及び画像処理方法に関する。

スクリーン線数は線数が低いほど階調性が安定し、線数が高いほど解像度が向上する。よって、文字等のように解像度を重視する領域にはスクリーン線数が高線数のスクリーンを用い、ベタ画像（同程度の濃度で塗りつぶされている領域）等のように階調性を重視する領域についてはスクリーン線数が低いものを用いるとよい。
しかし、文字やベタ画像が混在する画像については、一律に同じスクリーンを用いてスクリーン処理したのでは、解像度と階調性の両方を満足させるのは困難である。

そこで、領域毎に用いるスクリーンを切り替えることが行われている。例えば、描画単位であるオブジェクト毎に、文字（Text）、線画（Graphics）又は写真画(Image)の何れであるかを示すタグ情報を付加しておく。そして、このタグ情報によって識別された文字、線画又は写真画の領域毎に、文字、線画又は写真画に適切なスクリーンを切り替えて用いる。

また、画像をハイライト部分（画像の明るい部分）とそれ以外の部分に分離し、ハイライト部分には低線数のスクリーンを用い、それ以外の部分には高線数のスクリーンを用いる方法も開示されている（例えば、特許文献１参照）。
さらに、画像からエッジを検出し、エッジの有無によって異なるスクリーンを用いるとともに、エッジが有る場合にはそのエッジ強度に応じたスクリーンを用いる方法についても開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−２７０６５５号公報 特開平９−２９４２０８号公報

しかしながら、写真画像の中に髪の毛や文字（例えば、瓶のラベル、Ｔシャツの文字）が含まれている場合等は、上記のようにタグ情報を用いた領域分離方法や、特許文献１、２に記載の領域分離方法では正確な分離が難しく、適切なスクリーンが用いられない場合がある。

また、中間調の濃度を持つ文字等については、低線数のスクリーンを用いると、文字のエッジがギザギザになるジャギーと呼ばれる画質劣化を生じる。このような画質劣化を回避するには、タグ情報により文字であることが示され、文字用の高線数のスクリーンが用いられるとよいが、様々な印刷条件の下ではこのようにタグ情報を正確に反映できない場合がある。

また、画像に中間調の濃度を持つ縦線や横線が含まれる場合、スクリーン角度が４５°以外のスクリーンを使用してスクリーン処理すると、スクリーンの方位性により縦線や横線の線幅が変わってしまい、線画像の再現性が低くなるという問題がある。

さらに、同一画像において複数種のスクリーンを切り替えて使用すると、その切り替え部分が見た目に分かる程目立ち、不要なノイズを生じる場合もある。

本発明の課題は、画像の特徴に適したスクリーンを精度良く用いることである。

請求項１に記載の発明によれば、
画像に、異なる複数のスクリーンを用いてそれぞれスクリーン処理を行い、各スクリーンによる処理画像を生成するスクリーン処理部と、
前記画像の特徴解析を行う特徴解析部と、
前記特徴解析の結果に基づいて前記複数のスクリーンによる各処理画像の合成比率を決定し、当該合成比率によって各処理画像を合成した合成画像を出力する合成部と、
を備える画像処理装置が提供される。

請求項２に記載の発明によれば、
前記特徴解析は、ウェーブレット解析である請求項１に記載の画像処理装置が提供される。

請求項３に記載の発明によれば、
前記スクリーン処理を行う領域単位と、前記ウェーブレット解析を行う領域単位とが整数倍の関係にある請求項２に記載の画像処理装置が提供される。

請求項４に記載の発明によれば、
前記異なる複数のスクリーンは、各スクリーンのスクリーン線数が整数倍の関係にある請求項２又は３に記載の画像処理装置が提供される。

請求項５に記載の発明によれば、
前記異なる複数のスクリーンは、スクリーン処理において各スクリーンにより形成されるドットの成長中心が周期的に重なる関係にある請求項２又は３に記載の画像処理装置が提供される。

請求項６に記載の発明によれば、
前記特徴解析部は、ウェーブレット解析により、少なくとも細線構造、エッジ又は孤立点の何れかの特徴の有無を判定するとともに、ベタ画像又はグラデーションの特徴の有無を判定し、
前記合成部は、前記特徴解析部により細線構造、エッジ又は孤立点の特徴が有ると判定された場合、前記異なる複数のスクリーンの中でも高線数のスクリーンを用いた処理画像の合成比率を大きくし、前記特徴解析部によりベタ画像又はグラデーションの特徴が有ると判定された場合、前記異なる複数のスクリーンの中でも低線数のスクリーンを用いた処理画像の合成比率を大きくする請求項２〜５の何れか一項に記載の画像処理装置が提供される。

請求項７に記載の発明によれば、
前記異なる複数のスクリーンには、中間調の濃度を持ち、画像の主走査方向又は副走査方向に延在する線画像用のスクリーンが含まれ、
前記特徴解析部は、ウェーブレット解析により、中間調の濃度を持ち、画像の主走査方向又は副走査方向に延在する線画像の特徴の有無を判定し、
前記合成部は、前記特徴解析部により前記中間調の濃度を持ち、画像の主走査方向又は副走査方向に延在する線画像の特徴を有すると判定された場合、当該線画像用のスクリーンを用いた処理画像の合成比率を１００％に決定する請求項２〜６の何れか一項に記載の画像処理装置が提供される。

請求項８に記載の発明によれば、
前記中間調の濃度を持ち、画像の主走査方向又は副走査方向に延在する線画像用のスクリーンは、スクリーン角度４５°のスクリーンである請求項７に記載の画像処理装置が提供される。

請求項９に記載の発明によれば、
前記合成画像に、誤差拡散処理又はノイズ付加処理を施す後処理部を備える請求項１〜８の何れか一項に記載の画像処理装置が提供される。

請求項１０に記載の発明によれば、
画像に、異なる複数のスクリーンを用いてそれぞれスクリーン処理を行い、各スクリーンによる処理画像を生成する工程と、
前記画像の特徴解析を行う工程と、
前記特徴解析の結果に基づいて前記複数のスクリーンによる各処理画像の合成比率を決定し、当該合成比率によって各処理画像を合成した合成画像を出力する工程と、
を含む画像処理方法が提供される。

本発明によれば、特徴ある画像部分毎にその特徴に適したスクリーンが精度良く用いられた合成画像を得ることができる。

本実施形態では、本発明をＭＦＰ（Multi Function Peripheral）に適用した例を説明する。ＭＦＰは、複写機能、印刷機能等の複数の機能を備えた複合型の画像形成装置である。

図１に、本実施形態に係るＭＦＰの機能的構成を示す。
ＭＦＰ１００は、外部ＰＣ（パーソナルコンピュータ）２００と接続されており、当該外部ＰＣ２００から送信されたＰＤＬ（Page Description Language）形式のデータから画像のデータを生成して当該画像の印刷を行うことができる。

図１に示すように、ＭＦＰ１００は、コントローラ２０、画像処理部１０、制御部１１、読取部１２、操作部１３、表示部１４、記憶部１５、画像メモリ１６、印刷装置１７を備えて構成されている。

コントローラ２０は、ラスタライズ処理により画素毎の画像データを生成する。
例えば、外部ＰＣ２００において作成されたドキュメントのデータが、プリンタドライバソフトによってＰＤＬ形式に変換され、コントローラ２０に送信される。コントローラ２０はラスタライズ処理によって、送信されたＰＤＬデータに含まれるＰＤＬコマンドを解析し、描画すべき画像単位（これをオブジェクトという）毎に画素を割り当て、この割り当てた画素毎に画素値を設定した画像のデータを生成する。画像はＣ（シアン）、Ｍ（マジェンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（黒）の色毎に生成される。
なお、本実施形態ではコントローラ２０をＭＦＰ１００内に内蔵する構成を説明したが、コントローラ２０をＭＦＰ１００外部に設ける構成であってもよい。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えて構成されている。制御部１１は、記憶部１５に記憶されている各種処理プログラムとの協働により、演算を行ったり、ＭＦＰ１００の各部を集中制御したりして各種処理を実行する。

読取部１２は、光学系やＣＣＤ（Charge Coupled Device）を有するスキャナを備え、原稿を光走査して画像信号（アナログ信号）を生成する。生成された画像信号は、図示しない処理部において各種補正処理が施された後、デジタル変換されて画像処理部１０に出力される。

操作部１３はオペレータの操作指示を入力するためのものであり、各種キーや表示部１４と一体に構成されるタッチパネル等を備えて構成されている。操作部１３は、キー等の操作に応じた操作信号を生成して制御部１１に出力する。
表示部１４は、制御部１１の制御に従ってディスプレイ上に操作画面等を表示する。
記憶部１５は、各種処理プログラムの他、処理に必要なパラメータや設定データ等を記憶している。記憶部１５としてはハードディスク等を用いることができる。
画像メモリ１６は画像のデータを記憶するためのメモリである。画像メモリ１６としてはＤＲＡＭ（Dynamic RAM）等を用いることができる。

印刷装置１７は、画像処理部１０から入力される印刷用の画像に基づいて印刷を行う。印刷用の画像とは、コントローラ２０によって生成された画像に、画像処理部１０が画像処理を施して生成したものである。
印刷装置１７は、電子写真方式による印刷を行い、例えば給紙部、露光部、現像部、定着部等を含んで構成されている。印刷時には、画像のデータに基づいて露光部が感光ドラム上にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。静電潜像は現像部により現像され観光ドラム上にはトナー像が形成される。トナー像の形成はＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの各色の画像について行われ、各色のトナー像は中間転写ベルト上に重ねて転写されてカラー像となる。カラー像は転写ローラ等によって給紙部から給紙された用紙上に転写され、定着部により定着処理が施される。

次に、画像処理部１０についてさらに説明する。
画像処理部１０は、コントローラ２０から入力される画像や、読取部１２から入力される画像に画像処理を施す。例えば、画像処理部１０は、読取部１２から入力された画像についてはＲＧＢをＣＭＹＫの色に変換する色変換処理を施す。また、画像処理部１０は、画像に階調補正処理やスクリーン処理を施して印刷用の画像を生成する。

スクリーン処理についてさらに説明する。
図２は、画像処理部１０においてスクリーン処理時に機能する主な構成部分を示す図である。図２に示すように、画像処理部１０は、特徴解析部１、第１スクリーン処理部２ａ、第２スクリーン処理部２ｂ、合成部３、後処理部４を含んで構成されている。

特徴解析部１はある領域単位毎に画像の特徴解析を行う。特徴解析はウェーブレット解析であり、特徴解析部１はウェーブレット解析により少なくとも細線構造、エッジ、孤立点、ベタ画像又はグラデーションの特徴の有無を判定する。細線構造とは数画素幅の線画像をいう。ベタ画像とは特定の濃度で塗りつぶされた画像をいう。

具体的なウェーブレット解析法について説明する。
以下、ハールウェーブレットを用いた解析例を示すが、ウェーブレット解析は何れのウェーブレットでもよい。
ウェーブレット解析を行う領域単位と、スクリーン処理を行う領域単位とは、整数倍の関係とすることが好ましい。後述するが、第１スクリーン処理部２ａで使用する第１スクリーンは４×４画素の正方形のスクリーンであり、第２スクリーン処理部２ｂで使用する第２スクリーンは２×２画素の正方形のスクリーンである。第１スクリーン処理部２ａでは第１スクリーンを４個組み合わせた８×８画素のスーパーセルを用いて、第２スクリーン処理部２ｂでは第２スクリーンを１６個組合せた８×８画素のスーパーセルを用いてスクリーン処理が行われる。本実施形態では、そのスクリーン処理の領域単位である８×８画素と同じ、つまり１倍の関係に当たる領域単位８×８画素でウェーブレット解析を行う例を説明する。

図３は８×８画素の領域に対して行う、１次〜３次のウェーブレット解析の概要を示している。
図３に示すように、１次解析において、特徴解析部１は８×８画素の各画素につき主走査方向に隣接する画素間で画素値を加算し、その加算値からなる４×８画素を得る。同様に８×８画素の副走査方向に隣接する画素間で画素値を加算し、その加算値からなる８×４画素を得る。

次いで、特徴解析部１は加算値からなる４×８画素に対し、副走査方向に隣接する画素間で画素値を加算してその加算値からなる４×４画素を得るとともに、隣接する画素間で画素値を差分しその差分値からなる４×４画素を得る。この加算値からなる４×４画素が、主走査方向及び副走査方向における合計値の１次解析結果Ｐ_１であり、差分値からなる４×４画素が副走査方向における差分合計値の１次解析結果Ｐ_ｙ１である。一方、特徴解析部１は加算値からなる８×４画素を対象として、主走査方向に隣接する画素間で画素値を差分し、差分値からなる４×４画素を得る。この差分値からなる４×４画素が主走査方向における差分合計値の１次解析結果Ｐ_ｘ１である。

２次解析では、特徴解析部１は１次解析で用いた、加算値からなる４×８画素について主走査方向に隣接する画素間で加算を行い、加算値からなる２×８画素を得る。この加算値からなる２×８画素と、１次解析で得られた加算値からなる４×４画素（主走査方向及び副走査方向の合計値）を対象に、図３に示すように上記１次解析と同様の処理を２回繰り返し、２次解析結果Ｐ_２、Ｐ_ｘ２、Ｐ_ｙ２を得る。２次解析結果Ｐ_２、Ｐ_ｘ２、Ｐ_ｙ２は２×２画素の値である。

３次解析では、特徴解析部１は２次解析に用いた、加算値からなる２×８画素について、主走査方向に隣接する画素間で加算を行い加算値からなる１×８画素を得る。この加算値からなる１×８画素と、２次解析で得られた加算値からなる２×２画素（主走査方向及び副走査方向の合計値）を対象に、図３に示すように上記１次解析と同様の処理を３回繰り返し、３次解析結果Ｐ_３、Ｐ_ｘ３、Ｐ_ｙ３を得る。３次解析結果Ｐ_３、Ｐ_ｘ３、Ｐ_ｙ３は１×１画素の値である。

以上のようなウェーブレット解析によって得られた解析結果のうち、３次解析結果であるＰ_３、Ｐ_ｘ３、Ｐ_ｙ３に基づいて、特徴解析部１は特徴の有無の判定を行う。判定は細線構造、エッジ、孤立点、ベタ画像、グラデーションの順に行い、何れかの特徴を有すると判定した時点で判定を終了する。例えば、特徴解析部１は図４に示すように構成される。図４に示すように、特徴解析部１は、入力された画像に対し８×８画素の領域単位で上述のウェーブレット解析を行うウェーブレット解析部Ｓ１、その解析結果を用いて特徴の有無を判定する細線構造判定部Ｓ２、エッジ判定部Ｓ３、孤立点判定部Ｓ４、ベタ画像判定部Ｓ５、グラデーション判定部Ｓ６を含む。

ウェーブレット解析部Ｓ１によって得られたウェーブレット解析結果は、細線構造判定部Ｓ２に出力される。このウェーブレット解析の結果により細線構造判定部Ｓ２において細線構造の特徴を有すると判定された場合、細線構造判定部Ｓ２はその判定結果を示す信号を合成部３に出力する。一方、細線構造判定部Ｓ２において細線構造の特徴を有するとは確定できない場合、細線構造判定部Ｓ２は後段のエッジ判定部Ｓ３にウェーブレット解析結果を出力する。後段のエッジ判定部Ｓ３、孤立点判定部Ｓ４、ベタ画像判定部Ｓ５、グラデーション判定部Ｓ６は、細線構造判定部Ｓ２と同様にウェーブレット解析結果を用いてそれぞれ判定すべき特徴を有するかどうかを判定する。判定すべき特徴を有すると判定された場合、エッジ判定部Ｓ３、孤立点判定部Ｓ４、ベタ画像判定部Ｓ５又はグラデーション判定部Ｓ６はその判定結果を示す信号を出力し、判定すべき特徴を有すると確定できない場合には後段の判定部へとウェーブレット解析結果を出力する。最後にグラデーション判定部Ｓ６においてグラデーションとは確定できない場合、つまり細線構造、エッジ、孤立点、ベタ画像、グラデーションの何れの特徴を有するとも確定できなかった場合、グラデーション判定部Ｓ６は該当する特徴が無いことを示す信号を出力する。

この判定の順番は、高線数のスクリーンが適している特徴の順番である。細線構造、エッジ、孤立点のように高線数のスクリーンが適している特徴を、ベタ画像、グラデーションのように低線数のスクリーンが適している特徴より先に判定するのは、細線構造等に対し誤って低線数のスクリーンが用いられると画質劣化の程度が大きくなるからである。

また、細線構造、エッジ、孤立点のように高階調性よりも高解像度を実現するスクリーンが適している特徴については前半でまとめて判定し、ベタ画像、グラデーションのように高解像度性よりも高階調性を実現するスクリーンが適している特徴については後半でまとめて判定することにより、画像の特徴が明確でなく判定を誤った場合でも同種のスクリーンが適用された処理結果を得ることができる。例えば、ベタ画像もグラデーションも、後述する合成部３では低線数のスクリーンを用いてスクリーン処理された処理画像が合成に用いられる割合が大きい。よって、本来の特徴はベタ画像であったが誤ってグラデーションと判定された場合でも、合成画像において同種のスクリーンを用いた処理画像の割合が同じ程度であり、処理結果に大きな違いは生じない。

次に、各判定部による特徴の有無の判定方法について説明する。
（１）細線構造の判定
細線構造では、細線の延在方向によってもウェーブレット解析の結果が異なるので、細線構造判定部Ｓ２は線画像を、斜線と、縦線（画像の副走査方向に延在する線画像）又は横線（画像の主走査方向に延在する線画像）とに分けて判定する。
（１．１）斜線の判定
斜線の場合、主走査方向及び副走査方向の合計値Ｐ_３はＰ_３＞０となる。また、主走査方向の差分合計値Ｐ_ｘ３、副走査方向の差分合計値Ｐ_ｙ３は斜線が延在する方向によってＰ_ｘ３＜０、Ｐ_ｙ３＞０となるか、或いはＰ_ｘ３＞０、Ｐ_ｙ３＜０となる。よって、３次解析結果Ｐ_３、Ｐ_ｘ３、Ｐ_ｙ３がこの条件を満たす場合、細線構造判定部Ｓ２はウェーブレット解析を行った８×８画素の領域が斜線の細線構造の特徴を有すると判定する。一方、条件を満たさない場合、細線構造判定部Ｓ２は斜線と確定できないと判定する。

例えば、図５に示すような１画素幅の斜線構造を有する８×８画素の領域において、ウェーブレット解析の３次解析結果は、主走査方向及び副走査方向の合計値Ｐ_３が８７０、主走査方向の差分合計値Ｐ_ｘ３は−５７０、副走査方向の差分合計値Ｐ_ｙ３は５７０である。Ｐ_３＞０、Ｐ_ｘ３＜０、Ｐ_ｙ３＞０の条件を満たすので、この８×８画素の領域は斜線の細線構造の特徴を有すると判定される。

（１．２）縦線、横線の判定
縦線の場合、主走査方向及び副走査方向の合計値Ｐ_３はＰ_３＞０、主走査方向の差分合計値Ｐ_ｘ３はＰ_ｘ３＞０、副走査方向の差分合計値Ｐ_ｙ３はＰ_ｙ３＝０又は０付近となる。横線の場合、合計値Ｐ_３はＰ_３＞０、主走査方向の差分合計値Ｐ_ｘ３はＰ_ｘ３＝０又は０付近、副走査方向の差分合計値Ｐ_ｙ３はＰ_ｙ３＞０となる。Ｐ_ｘ３又はＰ_ｙ３が０付近かどうかは閾値を用いて判断すればよい。３次解析結果が上記条件を満たす場合、細線構造判定部Ｓ２はウェーブレット解析を行った８×８画素の領域が縦線又は横線の細線構造の特徴を有すると判定する。条件を満たさない場合、細線構造判定部Ｓ２は縦線又は横線と確定できないと判定する。

例えば、図６に示すような１画素幅の縦線構造を有する８×８画素の領域において、ウェーブレット解析の３次解析結果は、主走査方向及び副走査方向の合計値Ｐ_３が１６００、主走査方向の差分合計値Ｐ_ｘ３は１６００、副走査方向の差分合計値Ｐ_ｙ３は０である。Ｐ_３＞０、Ｐ_ｘ３＞０、Ｐ_ｙ３＝０を満たすので、この８×８画素の領域は縦線の細線構造の特徴を有すると判定される。

なお、縦線又は横線の細線構造の特徴を有すると判定された場合、その細線構造が中間調の濃度を持つかどうかを、細線構造判定部Ｓ２においてさらに判定することが好ましい。中間調であるかどうかは、予め中間調の濃度かどうかを判断するための閾値を用意しておき、８×８画素の領域内の最大画素値とこの閾値とを比較することにより判断すればよい。或いは、０を超える画素値を持つ画素数を細線構造判定部Ｓ２がカウントし、ウェーブレット解析結果である合計値Ｐ_３をカウントした画素数で除算して平均値を得る。そして、細線構造判定部Ｓ２はこの平均値が、細線構造が中間調の濃度であれば取り得る一定範囲内であるかどうかを閾値によって判断し、一定範囲内であれば中間調の濃度であると判断すればよい。中間調の濃度を持つ縦線又は横線の細線構造であると判定された場合、細線構造判定部Ｓ２はその判定結果を示す信号を出力する。

（２）エッジの判定
エッジの場合、主走査方向及び副走査方向の合計値Ｐ_３はＰ_３＞０となる。また、エッジの方向によって、主走査方向の差分合計値Ｐ_ｘ３、副走査方向の差分合計値Ｐ_ｙ３は、Ｐ_ｘ３＝０、Ｐ_ｙ３＝Ｐ_３＞０であるか、或いはＰ_ｘ３＝Ｐ_３＞０、Ｐ_ｙ３＝０となる。よって、ウェーブレット解析の３次解析結果がこの条件を満たす場合、エッジ判定部Ｓ３はウェーブレット解析を行った８×８画素の領域がエッジの特徴を有すると判定する。条件を満たさない場合にはエッジ判定部Ｓ３はエッジと確定できないと判定する。

例えば、図７に示すようなエッジを含む８×８画素の領域において、ウェーブレット解析の３次解析結果は、主走査方向及び副走査方向の合計値Ｐ_３が６１２０、主走査方向の差分合計値Ｐ_ｘ３は６１２０、副走査方向の差分合計値Ｐ_ｙ３は０である。Ｐ_３＞０、Ｐ_ｘ３＝Ｐ_３＞０、Ｐ_ｙ３＝０を満たすので、８×８画素の領域はエッジの特徴を有すると判定される。

（３）孤立点の判定
孤立点の場合、主走査方向及び副走査方向の合計値Ｐ_３、主走査方向の差分合計値Ｐ_ｘ３、副走査方向の差分合計値Ｐ_ｙ３は、Ｐ_３＝Ｐ_ｘ３＝Ｐ_ｙ３＞０となる。よって、ウェーブレット解析の結果がこの条件を満たす場合、孤立点判定部Ｓ４はウェーブレット解析を行った８×８画素の領域が孤立点の特徴を有すると判定する。条件を満たさない場合には孤立点判定部Ｓ４は孤立点と確定できないと判定する。

例えば、図８に示すような孤立点を含む８×８画素の領域において、ウェーブレット解析の３次解析結果は、主走査方向及び副走査方向の合計値Ｐ_３が２５５、主走査方向の差分合計値Ｐ_ｘ３は２５５、副走査方向の差分合計値Ｐ_ｙ３は２５５である。Ｐ_３＝Ｐ_ｘ３＝Ｐ_ｙ３＞０を満たすので、８×８画素の領域は孤立点の特徴を有すると判定される。

（４）ベタ画像の判定
ベタ画像の場合、主走査方向及び副走査方向の合計値Ｐ_３はＰ_３≧０、主走査方向の差分合計値Ｐ_ｘ３はＰ_ｘ３＝０、副走査方向の差分合計値Ｐ_ｙ３はＰ_ｙ３＝０となる。よって、ウェーブレット解析の３次解析結果がこの条件を満たす場合、ベタ画像判定部Ｓ５はウェーブレット解析を行った８×８画素の領域がベタ画像の特徴を有すると判定する。条件を満たさない場合にはベタ画像判定部Ｓ５はベタ画像と確定できないと判定する。

例えば、図９に示すようなベタ画像である８×８画素の領域において、ウェーブレット解析の３次解析結果は、主走査方向及び副走査方向の合計値Ｐ_３が１９２０、主走査方向の差分合計値Ｐ_ｘ３は０、副走査方向の差分合計値Ｐ_ｙ３は０である。Ｐ_３≧０、Ｐ_ｘ３＝０、Ｐ_ｙ３＝０を満たすので、８×８画素の領域はベタ画像の特徴を有すると判定される。

（５）グラデーションの判定
グラデーションの場合、主走査方向及び副走査方向の合計値Ｐ_３はＰ_３＞０である。また、主走査方向の差分合計値Ｐ_ｘ３、副走査方向の差分合計値Ｐ_ｙ３は、グラデーションの濃度が変動する方向によってＰ_３＞Ｐ_ｘ３＞０、Ｐ_ｙ３＝０であるか、Ｐ_ｘ３＝０、Ｐ_３＞Ｐ_ｙ３＞０となる。よって、ウェーブレット解析の３次解析結果がこの条件を満たす場合、グラデーション判定部Ｓ６はウェーブレット解析を行った８×８画素の領域がグラデーションの特徴を有すると判定する。条件を満たさない場合にはグラデーション判定部Ｓ６はグラデーションと確定できず、該当する特徴はないと判定する。

例えば、図１０に示すようなグラデーションである８×８画素の領域において、ウェーブレット解析の３次解析結果は、主走査方向及び副走査方向の合計値Ｐ_３が８４８０、主走査方向の差分合計値Ｐ_ｘ３は４４８０、副走査方向の差分合計値Ｐ_ｙ３は０である。Ｐ_３＞０、Ｐ_３＞Ｐ_ｘ３＞０、Ｐ_ｙ３＝０を満たすので、８×８画素の領域はグラデーションの特徴を有すると判定される。

次に、第１スクリーン処理部２ａ、第２スクリーン処理部２ｂについて説明する。
第１スクリーン処理部２ａ、第２スクリーン処理部２ｂは、それぞれ異なるスクリーンを用いて画像にスクリーン処理を施す。
各スクリーンは、そのスクリーン線数を整数倍の関係とすることが好ましい。整数倍とすることにより、スクリーンによって周期的に形成されるスクリーン線の位置が周期的に一部重なる。これにより、後に各スクリーンによりスクリーン処理された処理画像を合成したとき、合成画像において用いられたスクリーンが異なる領域の境界部分の不自然さを低減することができる。

同様に、異なるスクリーンを用いたことによる不自然さを低減するため、各スクリーンのスクリーン角度は同じであることが好ましい。
ただし、中間調の濃度を持つ縦線又は横線の線画像については、線幅を含めた線画像の再現性向上のため、当該線画像専用のスクリーンを用いることが好ましい。専用のスクリーンとしては、例えばスクリーン角度４５°のスクリーンが挙げられる。また、専用のスクリーンとして、縦線であればスクリーン角度０°のスクリーン、横線であればスクリーン角度９０°のスクリーン等、その線の延在方向に直交するスクリーン角度を持つスクリーンを用いることもできる。

本実施形態では、そのような条件を満たすスクリーンとして、第１スクリーン処理部２ａはスクリーン線数；１０６線、スクリーン角度；４５°、４×４画素の正方形からなる第１スクリーンを用い、第２スクリーン処理部２ｂはスクリーン線数；２１２線、スクリーン角度４５°、２×２画素の正方形からなる第２スクリーンを用いる例を説明する。第１スクリーンと第２スクリーンはスクリーン角度が同じ４５°であり、第２スクリーンの線数は第１スクリーンの２倍である。

スクリーン処理は、階調性を向上させるため、スーパーセル法により行われることが好ましい。第１スクリーンのスクリーンサイズは４×４画素、第２スクリーンのスクリーンサイズは２×２画素であるので、第１スクリーン処理部２ａ、第２スクリーン処理部２ｂはその公倍数である８×８画素の処理単位でスクリーン処理を行う。すなわち、第１スクリーン処理部２ａは第１スクリーンを４個組合せたスーパーセルを用い、第２スクリーン処理部２ｂは第２スクリーンを１６個組み合わせたスーパーセルを用いる。

図１１に、スーパーセルが用いられた画像例を示す。
図１１に示すように、第１スクリーンのスーパーセルが画像に対し繰り返し適用される位置は、第２スクリーンのスーパーセルが画像に対し繰り返し適用される位置と同じである。なお、図１１に示す１マスは２×２画素を示している。図１１において、第１スクリーンのスーパーセルによって形成される各ドットの中心を結ぶ線が、第１スクリーンによって形成されるスクリーン線である。また、第２スクリーンのスーパーセルによって形成される各ドットの中心を結ぶ線が、第２スクリーンによって形成されるスクリーン線である。図１１に示すように、何れのスクリーン線もスクリーン角度４５°である。また、第１スクリーンによってスクリーン線が形成される周期の１／２周期で、第２スクリーンのスクリーン線が形成されている。すなわち、第１スクリーンのスクリーン線と第２スクリーンのスクリーン線は、周期的に一部重なっている。

合成部３による画像の合成によって、ある領域では第１スクリーンによって形成されたドットが表れ、隣接する領域で第２スクリーンによって形成されたドットが表れる場合がある。しかし、図１１に示すように異なるスクリーンによって表れたドットは同じスクリーン線上に並ぶか、或いは同じスクリーン線上でなくてもドット間の間隔が周期的となる。よって、スクリーンの切り替わり部分が目立ちにくくなり、複数のスクリーンを用いることによる画質劣化の低減を図ることができる。また、ドットの位相ずれによるモアレの発生を防ぐことができる。

このようにして、第１スクリーン処理部２ａによってスクリーン処理された処理画像、第２スクリーン処理部２ｂによってスクリーン処理された処理画像は、それぞれ合成部３に出力される。

合成部３は、特徴解析部１から入力される特徴解析の結果に基づいて、第１スクリーン処理部２ａから入力される処理画像と、第２スクリーン処理部２ｂから入力される処理画像との合成比率を決定する。このとき、合成部３は特徴解析の結果、細線構造、エッジ、孤立点の特徴を有すると判定された場合には、第１スクリーン又は第２スクリーンの中でもより高線数である第２スクリーンによる処理画像の合成比率を大きくする。一方、ベタ画像、グラデーションの特徴を有すると判定された場合、合成部３は第１スクリーン又は第２スクリーンの中でもより低線数である第１スクリーンによる処理画像の合成比率を大きくする。そして、合成部３は決定した合成比率で各処理画像の各画素の画素値を足し合わせて、各処理画像を合成した合成画像を生成する。

合成例を挙げると、特徴解析により細線構造の特徴を有すると判定された場合、合成部３は第１スクリーンと第２スクリーンのうち高線数である第２スクリーンの処理画像の合成比率を１００％と決定する。すなわち、細線構造の特徴を有すると判定された８×８画素の領域については、第２スクリーンによる処理画像を選択してそのまま出力する。エッジ又は孤立点と判定された場合も同様に、より高線数である第２スクリーンの処理画像を１００％の合成比率で出力する。

一方、ベタ画像又はグラデーションの特徴を有すると判定された場合、合成部３は第１スクリーンと第２スクリーンのうち低線数である第１スクリーンの処理画像の合成比率を１００％と決定する。すなわち、ベタ画像又はグラデーションの特徴を有すると判定された８×８画素の領域については、第１スクリーンによる処理画像を選択してそのまま出力する。

上記６種の特徴の何れにも該当なしと判定された場合、合成部３は第１スクリーンの処理画像と第２スクリーンの処理画像との合成比率をそれぞれ５０％と決定する。合成部３は、該当なしと判定された８×８画素の領域については、各処理画像の平均値を算出して出力する。

なお、何れかの特徴を有すると判定された場合であっても、その特徴の強弱があるので、閾値によって段階的に特徴の強弱を判定し、その強弱によって合成比率を決定することとしてもよい。
孤立点の例で説明すると、図８に示したように画素値２５５を持つ孤立点の周辺が全て画素値０であるような明確な特徴を有する画像ではなく、周辺にノイズが含まれていたりする場合がある。このような場合、ウェーブレット解析の３次解析結果はＰ_３＝Ｐ_ｘ３＝Ｐ_ｙ３＝２５５とならず、Ｐ_３、Ｐ_ｘ３、Ｐ_ｙ３間に５や１０等の差が生じることとなる。よって、閾値として例えば１０を設定しておき、各Ｐ_３、Ｐ_ｘ３、Ｐ_ｙ３の差が０であれば合成部３は孤立点の特徴が強いと判断し、上記のように第２スクリーンを用いた処理画像の合成比率を１００％とする。これに対し、差が０より大きく閾値１０以下であれば、合成部３は孤立点の特徴が弱いと判断し、第１スクリーンを用いた処理画像の合成比率を１０％、第２スクリーンを用いた処理画像の合成比率を９０％に決定する。これにより特徴の強弱によってより細かなスクリーンの使い分けが可能となる。なお、各Ｐ_３、Ｐ_ｘ３、Ｐ_ｙ３の差が閾値１０以上であれば、特徴解析部１において孤立点として確定できないと判定するようにすればよい。

また、中間調の濃度を持つ縦線又は横線であるとの判定結果が入力された場合、合成部３はスクリーン角度４５°のスクリーンを用いた処理画像の合成比率を１００％とする。第１スクリーン及び第２スクリーンは何れもスクリーン角度は４５°であるので、何れの合成比率で合成してもよい。例えば、細線構造であることを考慮して高線数の第２スクリーンを用いた処理画像の合成比率を１００％としてもよいし、中間調の濃度であることを考慮してそれぞれ５０％の合成比率としてもよい。
このようにして生成された合成画像は後処理部４に出力される。

後処理部４は、合成部３から出力された合成画像に対し、ノイズ付加処理や誤差拡散処理等の後処理を施す。ノイズ付加処理において、後処理部４は例えばランダムに発生させたノイズ分の画素値を、合成画像の任意の位置の画素に加算する。また、誤差拡散処理では、後処理部４は合成画像の各画素の画素値を閾値との比較により２値化し、２値化の際の閾値との誤差を周辺画素へ加算する。

以上のように、本実施形態に係るＭＦＰ１００によれば、第１スクリーン処理部２ａが第１スクリーンを用いて画像にスクリーン処理を行い、第２スクリーン処理部２ｂが第１スクリーンとは異なる第２スクリーンを用いてスクリーン処理を行って、それぞれ処理画像を生成する。また、特徴解析部１が画像の特徴解析を行い、その解析結果に基づいて合成部３がそれぞれ異なる２つのスクリーンによって得られた各処理画像の合成比率を決定し、当該合成比率によって各処理画像を合成した合成画像を出力する。

これにより、特徴を有する画像部分毎に合成比率を変えることができるので、１つの画像に様々な特徴を持つ画像部分が混在していても、特徴を有する画像部分毎にその特徴に適したスクリーンを精度良く用いてスクリーン処理された合成画像を得ることができる。また、異なるスクリーンが用いられた処理画像を合成することにより、解像度と階調性のバランスを調整することができる。さらに、合成により異なるスクリーンによる処理結果を違和感なく出力することができる。

特徴解析部１の特徴解析はウェーブレット解析であるので、その解析結果から複数種の特徴を精度良く判定することが可能となる。

また、特徴解析部１は、ウェーブレット解析により少なくとも細線構造、エッジ、孤立点、ベタ画像、グラデーションの特徴の有無を判定し、合成部３は細線構造、エッジ又は孤立点の特徴を有すると判定された場合、第１スクリーンと第２スクリーンのうちより高線数の第２スクリーンを用いた処理画像の合成比率を、第１スクリーンを用いた処理画像よりも大きくする。これにより、合成画像において細線構造、エッジ、孤立点の特徴を有する画像部分については高解像度を実現することができる。また、合成部３はベタ画像又はグラデーションの特徴を有すると判定された場合、第１スクリーンと第２スクリーンのうちより低線数の第１スクリーンを用いた処理画像の合成比率を、第２スクリーンを用いた処理画像よりも大きくする。これにより、合成画像においてベタ画像やグラデーションの特徴を有する画像部分については高階調性を実現することができる。

また、特徴解析部１は中間調の濃度を持つ縦線又は横線の特徴の有無を判定し、合成部３は当該縦線又は横線の特徴を有すると判定された場合、当該縦線又は横線専用のスクリーン角度４５°のスクリーンを用いた処理画像の合成比率を１００％に決定する。これにより、合成画像において、中間調の濃度を持つ縦線又は横線の線幅が変わることを防ぐことができ、当該縦線又は横線の再現性向上を図ることができる。

また、後処理部４は合成画像に後処理を施すので、隣接する画像領域間で異なるスクリーンが用いられた合成画像が得られた場合でも、その境界部分の不自然さを低減させることができる。

なお、上記実施形態に係るＭＦＰ１００は本発明の好適な一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、異なる複数のスクリーンは、スクリーン処理において各スクリーンにより形成されるドットの成長中心が周期的に重なる関係にあることとしてもよい。成長中心とは、スクリーンの中で最も容易にドットが出力されるように閾値が定められた位置をいう。多くの場合、この成長中心からドットの成長が開始されることとなる。このとき、第１スクリーン及び第２スクリーン内で形成されるドットの成長中心が周期的に重なるように、第１スクリーン処理部２ａが第１スクリーンを画像に繰り返し用いる位置を調整するか、或いは第２スクリーン処理部２ｂが第２スクリーンを画像に繰り返し用いる位置を調整する。

図１２は、スクリーンの適用位置の調整結果の一例を示す図である。
図１２に示すように、第１スクリーンのドット成長中心は、４×４画素のうち上から２画素、左から２画素の位置（図１２に示す第１スクリーンのドット成長開始位置）に定められており、第２スクリーンのドット成長中心は、２×２画素のうちの左上の位置（図１２に示す第２スクリーンのドット成長開始位置）に定められている。なお、図１２において１マスは１画素を示している。第１スクリーン処理部２ａは第１スクリーンのドット成長中心を第２スクリーンのドット成長中心に一致させるため、図１２に示すように第１スクリーンの画像への適用位置を調整する。第１スクリーン及び第２スクリーンはスクリーン線数が整数倍であり、同じスクリーン角度、同じスクリーン形状であるので、図１２に示すように第１スクリーンによって形成されるドットの周期の１／２周期で、第２スクリーンによるドットが形成されることとなる。結果として、第１スクリーン、第２スクリーンのそれぞれによって形成されるドットの成長中心は周期的に一部重なる。

合成部３による画像の合成によって、第１スクリーンによって形成された各ドットが表れる領域と、第２スクリーンによって形成された各ドットが表れる領域とが隣接する場合がある。しかし、図１２に示すように異なるスクリーンによって表れたドットは成長中心が一部重なっているので、領域毎に異なるスクリーンが用いられてもその境界部分の不自然さを低減でき、複数のスクリーンを用いることによる画質劣化の低減を図ることができる。また、ドットの位相ずれによるモアレの発生を防ぐことができる。

また、上述のスクリーン処理では第１スクリーン及び第２スクリーンの何れもスクリーン角度４５°のものを用いたが、条件によっては、中間調の濃度を持つ縦線又は横線に適したスクリーン角度４５°のスクリーンが用いられない場合がある。例えば、スクリーン角度が７５°、７５°、１５°の３つのスクリーンが用いられる場合である。このような状況下では、結果としてスクリーン角度４５°の合成画像が得られるように、合成部３がスクリーン角度７５°の処理画像と、スクリーン角度１５°の処理画像とを合成比率５０％で合成すればよい。

また、第１スクリーン及び第２スクリーンが正方形のスクリーンである例を説明したが、その他の形状のスクリーンを用いることもできる。例えば、図１３に示すようなスクリーン形状のスクリーンの場合、特徴解析はスクリーンを含む４×４画素の処理単位で行うことができる。このとき、４×４画素の領域のうち、スクリーンに該当しない画素は画素値０に変換して特徴解析を行えばよい。また、図１３に示すようにスクリーンのシフト位置に合わせて特徴解析の対象とする領域もシフトすればよい。

また、上述の特徴解析部１は、細線構造、エッジ、孤立点、ベタ画像、グラデーションの順に、優先順位を設けて判定し、何れか１つの判定結果を合成部３に出力していたが、合成部３において優先順位をつけることとしてもよい。例えば、図１４に示すように特徴解析部１では全ての判定を並行して行い、その判定結果を合成部３に出力する。合成部３では各判定結果を受けて細線構造、エッジ、孤立点、ベタ画像、グラデーションの順に判定結果を採用する。例えば、エッジの特徴を有するとの判定結果と、ベタ画像の特徴を有するとの判定結果が入力されている場合にはエッジの特徴を有するとの判定結果を優先して採用する。

また、図１４に示す構成の場合、合成部３において予め各特徴の判定結果に対し、第１スクリーンと第２スクリーンの合成比率を、その処理画像に乗算する係数として定めておき、採用された判定結果に応じた係数で処理画像の合成を行うこととしてもよい。例えば、細線構造、エッジ、孤立点は第１スクリーンの係数を０（合成比率０％）、第２スクリーンの係数を１（合成比率１００％）、ベタ画像、グラデーションは第１スクリーンの係数を１（合成比率１００％）、第２スクリーンの係数を０（合成比率０％）と設定しておく。なお、図１４において合成部３に示す比率は、スクリーンの種類とその係数を示している。スクリーンの種類は第１スクリーンであれば１、第２スクリーンであれば２の数値で示している。例えば「１：１」は第１スクリーンの係数が１であることを示している。

なお、合成部３において２以上の特徴を有するとの判定結果が得られた場合、係数を修正することとしてもよい。例えば、上述のようにエッジとベタ画像の特徴を有するとの判定結果が得られている場合、エッジの判定結果が優先されるため、本来エッジに適した高線数の第２スクリーンの処理画像に対する係数を１（合成比率１００％）とすることとなるが、ベタ画像であるとの判定結果を考慮して第２スクリーンの係数を０．９（合成比率９０％）、第１スクリーンの係数を０．１（合成比率１０％）に修正して合成することとしてもよい。

また、画像の特徴を精度良く判定できるのであれば、ウェーブレット解析の結果は３次解析結果だけでなく２次解析結果等を用いて特徴を判定してもよい。
例えば、図５に示す斜線の場合、２次解析結果として図１５に示すような結果が得られる。図１５に示すように、細線構造の斜線であれば、主走査方向及び副走査方向の合計値Ｐ_２は２×２画素の対向する２画素の１組が０の値となり、他方の１組が０より大きい値となる。また、主走査方向の差分合計値Ｐ_ｘ２、副走査方向の差分合計値Ｐ_ｙ２は、Ｐ_ｘ２の２×２画素の対向する２画素の１組が０の値、他方の１組が０より小さい値となり、Ｐ_ｙ２の２×２画素の対向する２画素の１組が０の値、他方の１組が０より大きい値となる。斜線の延在する方向によってはその逆で、Ｐ_ｘ２の２×２画素の対向する２画素の１組が０の値、他方の１組が０より大きい値となり、Ｐ_ｙ２の２×２画素の対向する２画素の１組が０の値、他方の１組が０より小さい値となる。よって、この条件を満たすかどうかによって斜線の細線構造か否かを判定することができる。

また、ＭＦＰ以外にも画像処理を行うコンピュータ装置であれば本発明を適用することが可能である。また、上述した特徴解析部１、第１スクリーン処理部２ａ、第２スクリーン処理部２ｂ、合成部３、後処理部４の処理をプログラム化し、当該プログラムを用いてソフトウェアによる画像処理を行うこととしてもよい。この場合、プログラムのコンピュータ読み取り可能な媒体としては、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、ＣＤ-ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、プログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も適用される。

本実施形態におけるＭＦＰの機能的構成を示す図である。 図１の画像処理部においてスクリーン処理時に主に機能する構成部分を示す図である。 ウェーブレット解析の概要を示す図である。 図２の特徴解析部の機能ブロック図である。 斜線の細線構造と、そのウェーブレット解析結果例を示す図である。 縦線の細線構造と、そのウェーブレット解析結果例を示す図である。 エッジと、そのウェーブレット解析結果例を示す図である。 孤立点と、そのウェーブレット解析結果例を示す図である。 ベタ画像と、そのウェーブレット解析結果例を示す図である。 グラデーションと、そのウェーブレット解析結果例を示す図である。 スクリーン線数が整数倍の関係にある２つのスクリーンのスーパーセルを示す図である。 ドットの成長中心が周期的に重なる関係にある２つのスクリーンを示す図である。 正方形でないスクリーンを用いる場合の特徴解析の領域単位について説明する図である。 特徴解析部と合成部の他の構成例を示す図である。 斜線の細線構造についてのウェーブレット解析の２次解析結果を示す図である。

符号の説明

１００ ＭＦＰ
１０ 画像処理部
１ 特徴解析部
２ａ 第１スクリーン処理部
２ｂ 第２スクリーン処理部
３ 合成部
４ 後処理部

Claims (10)

1. 画像に、異なる複数のスクリーンを用いてそれぞれスクリーン処理を行い、各スクリーンによる処理画像を生成するスクリーン処理部と、
   前記画像の特徴解析を行う特徴解析部と、
   前記特徴解析の結果に基づいて前記複数のスクリーンによる各処理画像の合成比率を決定し、当該合成比率によって各処理画像を合成した合成画像を出力する合成部と、
   を備える画像処理装置。
2. 前記特徴解析は、ウェーブレット解析である請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記スクリーン処理を行う領域単位と、前記ウェーブレット解析を行う領域単位とが整数倍の関係にある請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記異なる複数のスクリーンは、各スクリーンのスクリーン線数が整数倍の関係にある請求項２又は３に記載の画像処理装置。
5. 前記異なる複数のスクリーンは、スクリーン処理において各スクリーンにより形成されるドットの成長中心が周期的に重なる関係にある請求項２又は３に記載の画像処理装置。
6. 前記特徴解析部は、ウェーブレット解析により、少なくとも細線構造、エッジ又は孤立点の何れかの特徴の有無を判定するとともに、ベタ画像又はグラデーションの特徴の有無を判定し、
   前記合成部は、前記特徴解析部により細線構造、エッジ又は孤立点の特徴が有ると判定された場合、前記異なる複数のスクリーンの中でも高線数のスクリーンを用いた処理画像の合成比率を大きくし、前記特徴解析部によりベタ画像又はグラデーションの特徴が有ると判定された場合、前記異なる複数のスクリーンの中でも低線数のスクリーンを用いた処理画像の合成比率を大きくする請求項２〜５の何れか一項に記載の画像処理装置。
7. 前記異なる複数のスクリーンには、中間調の濃度を持ち、画像の主走査方向又は副走査方向に延在する線画像用のスクリーンが含まれ、
   前記特徴解析部は、ウェーブレット解析により、中間調の濃度を持ち、画像の主走査方向又は副走査方向に延在する線画像の特徴の有無を判定し、
   前記合成部は、前記特徴解析部により前記中間調の濃度を持ち、画像の主走査方向又は副走査方向に延在する線画像の特徴を有すると判定された場合、当該線画像用のスクリーンを用いた処理画像の合成比率を１００％に決定する請求項２〜６の何れか一項に記載の画像処理装置。
8. 前記中間調の濃度を持ち、画像の主走査方向又は副走査方向に延在する線画像用のスクリーンは、スクリーン角度４５°のスクリーンである請求項７に記載の画像処理装置。
9. 前記合成画像に、誤差拡散処理又はノイズ付加処理を施す後処理部を備える請求項１〜８の何れか一項に記載の画像処理装置。
10. 画像に、異なる複数のスクリーンを用いてそれぞれスクリーン処理を行い、各スクリーンによる処理画像を生成する工程と、
    前記画像の特徴解析を行う工程と、
    前記特徴解析の結果に基づいて前記複数のスクリーンによる各処理画像の合成比率を決定し、当該合成比率によって各処理画像を合成した合成画像を出力する工程と、
    を含む画像処理方法。

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