JP2013232700A - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モアレを抑制する画像処理装置及び画像処理方法を提供する。
【解決手段】画像処理装置１０は、画像データ上の各画素の位置から、閾値マトリクス上のアドレスを算出するアドレス算出部１と、アドレスに対応する閾値を閾値マトリクスから取得し、当該閾値により各画素の画素値をｎ値化（ｎ≧２）する閾値処理部３と、を備え、複数色の画像データを、各色用の閾値マトリクスを用いてスクリーン処理する。画像処理装置１０は、閾値マトリクスの単位毎に画像データをブロック化し、各ブロックの主走査方向及び副走査方向のシフト量を決定し、当該シフト量だけアドレスをシフトするシフト部２を備え、閾値処理部３は、複数色のうち、少なくとも１色の画像データについては、シフト部２によりシフトされたアドレスにより閾値を取得し、当該閾値を用いてｎ値化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置及び画像処理方法に関する。

従来、画像の中間調を再現する手法として、ＦＭスクリーン、ＡＭスクリーンが知られている。ＦＭスクリーンは、ドットの密度によって濃淡を表し、ドット自体の大きさは一定である。これに対し、ＡＭスクリーンは、ドットの集合によって一定間隔で網点を形成し、網点の大きさを変えることで濃淡を表す。

ＡＭスクリーンのスクリーンパターンは網点の周期性があるため、複数色のスクリーンパターンを重ねてカラー画像を再現すると、干渉によってモアレが生じやすい。よって、色毎にスクリーン角度を異ならせてモアレを抑制する対策がなされることが一般的である。

他にも、複数色のうち、少なくとも１色についてはＦＭスクリーンを用いることにより、ＡＭスクリーンを用いる色を減らし、モアレの発生を抑える方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１３５３１７号公報

ＦＭスクリーンは、一般的にスクリーンパターンが高解像度であり、ドットの位置もランダムであることから、ドットゲイン等が生じやすく濃度安定性が低い。上述のように、カラー画像の再現にＦＭスクリーンとＡＭスクリーンが併用された場合、各色のなかでＦＭスクリーンが用いられた色の濃度安定性が低下し、結果としてカラー画像全体の画質が低下することが考えられ、さらに効果的なモアレの抑制方法が求められていた。

本発明の課題は、モアレを抑制する画像処理装置及び画像処理方法を提供することである。

請求項１に記載の発明によれば、
画像データ上の各画素の位置から、閾値マトリクス上のアドレスを算出するアドレス算出部と、前記アドレスに対応する閾値を前記閾値マトリクスから取得し、当該閾値により各画素の画素値をｎ値化（ｎ≧２）する閾値処理部と、を備え、複数色の画像データを、各色用の閾値マトリクスを用いてスクリーン処理する画像処理装置において、
前記閾値マトリクスの単位毎に画像データをブロック化し、各ブロックの主走査方向及び副走査方向のシフト量を決定し、当該シフト量だけ前記アドレスをシフトするシフト部をさらに備え、
前記閾値処理部は、複数色のうち、少なくとも１色の画像データについては、前記シフト部によりシフトされたアドレスにより閾値を取得し、当該閾値を用いてｎ値化する、
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、
前記アドレスをシフトする色は、複数色のなかで視覚感度が低い色である、
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、
前記アドレスをシフトする色用の閾値マトリクスは、シフトしない色用の閾値マトリクスよりスクリーン線数が低線数である、
請求項１又は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、
各色用の前記閾値マトリクスは、ＡＭスクリーンの閾値マトリクスである、
請求項１〜３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５に記載の発明によれば、
画像データ上の各画素の位置から、閾値マトリクス上のアドレスを算出するアドレス算出工程と、前記アドレスに対応する閾値を前記閾値マトリクスから取得し、当該閾値により各画素の画素値をｎ値化（ｎ≧２）する閾値処理工程と、を含み、複数色の画像データを、各色用の閾値マトリクスを用いてスクリーン処理する画像処理方法において、
前記閾値マトリクスの単位毎に画像データをブロック化し、各ブロックの主走査方向及び副走査方向のシフト量を決定し、当該シフト量だけ前記アドレスをシフトするシフト工程をさらに含み、
前記閾値処理工程は、複数色のうち、少なくとも１色の画像データについては、前記シフト工程によりシフトされたアドレスにより閾値を取得し、当該閾値を用いてｎ値化する、
画像処理方法が提供される。

本発明によれば、少なくとも１色については、スクリーンパターン上の網点の周期性を失わせることができ、複数色のスクリーンパターンの重ね合わせによって生じるモアレを抑制することができる。

本実施の形態に係る画像処理装置を示す図である。 閾値マトリクスを示している。 画像データの位置座標を示している。 閾値のアドレスをシフトしなかった場合に、各画素に用いられた閾値を示している。 ブロック化された画像データと、各ブロックに対し決定されたシフト量を示している。 閾値のアドレスをシフトした場合に、各画素に用いられた閾値を示している。 閾値のアドレスをシフトした場合とシフトしなかった場合のスクリーンパターンを示している。

以下、図面を参照して本発明の画像処理装置及び画像処理方法の実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態に係る画像処理装置１０を示す。
画像処理装置１０は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マジェンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（黒）の４色からなるカラー画像データを入力し、各色の画像データを、各色用の閾値マトリクスを用いてスクリーン処理する。画像処理装置１０は、コピー機やプリンター等の画像形成装置、プリントコントローラー等に搭載することができる。

図２ａは、閾値マトリクスの例を示している。
閾値マトリクスは、ａ×ｂ画素のそれぞれに閾値マトリクス上の位置を示すアドレスが付されている。アドレスは、主走査方向及び副走査方向の位置座標（ｓａｉ，ｓａｊ）であり、各アドレスに対応付けて閾値Ｔｈ１１〜Ｔｈ４４が設定されている。閾値Ｔｈ１１〜Ｔｈ４４は、ＡＭスクリーン用に設計され、ドットの集合によって網点を形成するように設定されている。

閾値マトリクスは、色毎に用意されている。色によってサイズａ、ｂ、閾値Ｔｈ１１〜Ｔｈ４４の設定が異なり、閾値マトリクスにより形成されたスクリーンパターンのスクリーン角度、スクリーン線数が色毎に異なるように設計されている。

画像処理装置１０は、図１が示すように、アドレス算出部１、シフト部２、閾値処理部３、記憶部４、制御部５を備えて構成されている。

アドレス算出部１は、画像データを１画素単位で入力し、画像データ上の各画素の位置から、閾値マトリクス上のアドレス（ｓａｉ，ｓａｊ）を算出する。画像データ上の各画素の位置を、図２ｂが示すように主走査方向及び副走査方向の位置座標（ｉ，ｊ）で表すとき、アドレス（ｓａｉ，ｓａｊ）の算出式は下記式の通りである。上述のように、色毎に閾値マトリクスのサイズａ、ｂが異なるので、アドレス算出部１は画像データの色に対応するａ、ｂを用いる。
ｓａｉ＝ｉ％ａ
ｓａｊ＝ｊ％ｂ
ここで、％は剰余の演算を示す演算子である。

アドレス算出部１は、算出したアドレス（ｓａｉ，ｓａｊ）を、閾値処理部３及びシフト部２に出力する。

シフト部２は、閾値マトリクスの単位毎に画像データをブロック化し、各ブロックの主走査方向及び副走査方向のシフト量（ｓｘ、ｓｙ）を決定する。１ブロックはａ×ｂ画素からなる。シフト部２は、各ブロックの主走査方向、副走査方向毎に独立してシフト量を決定する。

例えば、シフト部２が乱数発生器を備え、各ブロックの主走査方向、副走査方向毎に乱数発生器により乱数を生成し、当該乱数をシフト量ｓｘ、ｓｙとして決定することができる。また、シフト部２が、ブロック毎に異なるシフト量ｓｘ、ｓｙが予め設定されたテーブルを備え、各画素が位置するブロックのシフト量ｓｘ、ｓｙをテーブルから取得することもできる。このテーブルを、シフトによってブルーノイズやグリーンノイズ等の特定の周波数パターンを作り出すように定義することもできる。

シフト部２は、アドレス（ｓａｉ，ｓａｊ）をシフト量（ｓｘ、ｓｙ）だけシフトし、シフト後のアドレス（ｓａｉ＋ｓｘ，ｓａｊ＋ｓｙ）を閾値処理部３に出力する。
なお、シフト量ｓｘ、ｓｙの加算によって、（ｓａｉ＋ｓｘ）＞ｂ又は（ｓａｊ＋ｓｙ）＞ａとなる場合、シフト部２はｂ又はａを差し引いて、（ｓａｉ＋ｓｘ−ｂ）又は（ｓａｊ＋ｓｙ−ａ）を、シフト後のアドレスとする。

閾値処理部３は、アドレス算出部１から入力されたアドレス（ｓａｉ，ｓａｊ）に対応する閾値を、記憶部４に記憶されている閾値マトリクスから取得し、当該閾値を用いて各画素の画素値をｎ値化（ｎ≧２）する。

例えば、８ビット、つまり値域が０〜２５５の画素値を２値化する場合、閾値処理部３は画素値が閾値より小さければ０、閾値より大きければ２５５の画素値を出力する。２値より大きい多値化の場合、閾値処理部３は取得した閾値を第１閾値とし、第１閾値に所定値を加算して第２閾値を取得する。閾値処理部３は、画素値が第１閾値より小さければ０、第２閾値より大きければ２５５の画素値を出力し、画素値が第１閾値以上第２閾値以下であれば、第１閾値と第２閾値の１次補間関数から中間調の画素値を求めて出力する

閾値処理部３は、複数色のうち、少なくとも１色の画像データについては、シフト部２によりシフトされたアドレス（ｓａｉ＋ｓｘ，ｓａｊ＋ｓｙ）により閾値を取得し、当該閾値を用いてｎ値化する。
具体的には、制御部５からシフト信号Ｓｈｆの入力が有る間、閾値処理部３は、シフト部２から入力されたアドレス（ｓａｉ＋ｓｘ，ｓａｊ＋ｓｙ）により閾値を取得する。制御部５からシフト信号Ｓｈｆの入力が無ければ、閾値処理部３は、アドレス算出部１から入力されたアドレス（ｓａｉ，ｓａｊ）により閾値を取得する。

閾値のアドレスをシフトする色は、複数色のなかで視覚感度が低い色であることが好ましい。例えば、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色のなかではＹが最も視覚感度が低いため、少なくともＹの画像データのスクリーン処理時、閾値処理部３がシフトされたアドレス（ｓａｉ＋ｓｘ，ｓａｊ＋ｓｙ）により閾値を取得することが好ましい。
閾値マトリクスにより形成されたスクリーンパターンは、閾値のアドレスがシフトされたことにより、ブロックの境界でずれが生じる。しかし、視覚感度が低い色であれば、ずれが視認されにくく、視覚的に画質の低下を抑えることができる。

また、閾値のアドレスをシフトする色用の閾値マトリクスは、シフトしない色用の閾値マトリクスよりスクリーン線数が低線数であることが好ましい。
閾値マトリクスにより形成されたスクリーンパターンは、閾値のアドレスのシフトによりブロックの境界でずれが生じ、シフトしない場合に比べて高解像度となる。しかし、スクリーン線数を低線数とすることにより、ずれが生じてもある程度のドットの連続性を維持することができ、高解像度化の影響を減じて、高解像度化による濃度安定性の低下を抑えることができる。

記憶部４は、各色用の閾値マトリクスのうち、スクリーン処理の対象色の閾値マトリクスを記憶している。具体的には、記憶部４は閾値マトリクスの各閾値をアドレスに対応付けて記憶している。
制御部５は、１色分のスクリーン処理が終了する毎に、記憶部４が記憶する閾値マトリクスを、次の対象色の閾値マトリクスに書き換える。

制御部５は、スクリーン処理する画像データの色が、閾値のアドレスをシフトする色である場合、全画素についてスクリーン処理が終了するまで、シフト信号Ｓｈｆを閾値処理部３に出力する。
制御部５は、スクリーン処理する画像データの色が、閾値のアドレスをシフトする色ではない場合、シフト信号Ｓｈｆの出力を停止する。

次に、上記画像処理装置１０によるスクリーン処理の流れを説明する。
Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４色の画像データのうち、視覚感度が最も低いＹ色の画像データのみ閾値のアドレスをシフトする場合、画像処理装置１０は、Ｃ、Ｍ、Ｋの各色の画像データのスクリーン処理を次のように実行する。

〔アドレスのシフトが無い場合〕
まず、制御部５が、シフト信号Ｓｈｆの出力を停止する。制御部５は、記憶部４が記憶する閾値マトリクスをＣ色用の閾値マトリクスに書き換える。
アドレス算出部１は、Ｃ色の画像データを１画素入力し、入力した注目画素の位置座標（ｉ，ｊ）から、Ｃ色用の閾値マトリクス上のアドレス（ｓａｉ、ｓａｊ）を算出する。閾値処理部３は、制御部５からのシフト信号Ｓｈｆの入力が無いので、記憶部４に記憶されているＣ色用の閾値マトリクスから、アドレス（ｓａｉ、ｓａｊ）に対応する閾値を取得する。閾値処理部３は、取得した閾値により注目画素の画素値をｎ値化し、出力する。
画像処理装置１０が以上の処理を全画素に対し繰り返すことにより、スクリーン処理されたＣ色の画像データを得ることができる。
画像処理装置１０は、Ｍ色、Ｋ色の画像データについても、Ｃ色の画像データと同様にしてスクリーン処理する。

図３は、上述のスクリーン処理の結果、画像データ３０の各画素に対して用いられた閾値Ｔｈ１１〜Ｔｈ４４を示している。図３が示すように、閾値のアドレスのシフトが無いため、各画素に用いられた閾値は、ａ×ｂ画素単位で閾値マトリクス２０と同じ配置となっている。各画素が全て画素値２５％であるとき、閾値Ｔｈ２２、Ｔｈ２３、Ｔｈ３２、Ｔｈ３３が用いられた画素にドットが打点されるとすると、図３が示すように、４つのドットからなる網点が周期的に並ぶスクリーンパターンが形成される。

〔アドレスのシフトが有る場合〕
画像処理装置１０は、Ｙの画像データのスクリーン処理を、次のように実行する。
まず、制御部５が、シフト信号Ｓｈｆを出力する。制御部５は、記憶部４が記憶する閾値マトリクスを、Ｙ色用の閾値マトリクスに書き換える。
アドレス算出部１は、Ｙの画像データを１画素入力し、入力した注目画素の位置座標（ｉ，ｊ）から、Ｙ用の閾値マトリクス上のアドレス（ｓａｉ、ｓａｊ）を算出する。シフト部２は、画像データをＹ用の閾値マトリクスの単位毎にブロック化し、各ブロックの主走査方向及び副走査方向のシフト量（ｓｘ、ｓｙ）を決定する。

図４は、閾値マトリクス２０と同じａ×ｂ画素単位で、ブロック化された画像データ３０を示している。図４が示すように、各ブロックはそれぞれ独立してシフト量（ｓｘ、ｓｙ）が決定されている。

シフト部２は、シフト量（ｓｘ、ｓｙ）だけアドレス（ｓａｉ、ｓａｊ）をシフトし、閾値処理部３に出力する。
閾値処理部３は、制御部５からのシフト信号Ｓｈｆの入力に応じて、シフト後のアドレス（ｓａｉ＋ｓｘ、ｓａｊ＋ｓｙ）に対応する閾値を、Ｙ用の閾値マトリクスから取得する。閾値処理部３は、取得した閾値により注目画素の画素値をｎ値化し、出力する。
画像処理装置１０が以上の処理を全画素に対し繰り返すことにより、スクリーン処理されたＹの画像データを得ることができる。

図５は、上述のスクリーン処理の結果、画像データ３０の各画素に対して用いられた閾値Ｔｈ１１〜Ｔｈ４４を示している。図５が示すように、閾値のアドレスがシフトされているため、１ブロック内の閾値の配置は、閾値マトリクス２０と異なり、ブロック間でも異なっている。各画素が全て画素値２５％であるとき、閾値Ｔｈ２２、Ｔｈ２３、Ｔｈ３２、Ｔｈ３３が用いられた画素にドットが打点されるとすると、図５が示すように、ブロックによって網点を構成するドットがばらつくか、網点の位置がずれたスクリーンパターンが形成される。

図６は、閾値のアドレスをシフトした場合とシフトしなかった場合のスクリーンパターンを示している。
Ｙ色の画像データを閾値のアドレスをシフトせずにスクリーン処理すると、網点が周期的に並ぶスクリーンパターンＹ１が得られた。これに対し、テーブルＤが示すようにアドレスをシフトすると、スクリーンパターンＹ２が得られた。スクリーンパターンＹ２は、ブロック単位で網点の位置がずれ、周期性が部分的に失われている。なお、テーブルＤは、画像データのブロック単位と、各ブロックのシフト方向を示している。矢印が無いブロックは、シフト量が０であり、シフトが無いことを示す。

同様にして、Ｋ色の画像データを、アドレスをシフトせずにスクリーン処理するとスクリーンパターンＫ１が得られ、アドレスをシフトするとスクリーンパターンＫ２が得られた。
スクリーンパターンＹ２とスクリーンパターンＫ２を比較すると、Ｙ色はＫ色よりも視覚感度が低いため、シフトによるブロック間の境界のずれが視認されにくいことが分かる。

以上のように、本実施の形態によれば、画像処理装置１０は、画像データ上の各画素の位置から、閾値マトリクス上のアドレスを算出するアドレス算出部１と、アドレスに対応する閾値を閾値マトリクスから取得し、当該閾値により各画素の画素値をｎ値化（ｎ≧２）する閾値処理部３と、を備え、複数色の画像データを、各色用の閾値マトリクスを用いてスクリーン処理する。画像処理装置１０は、閾値マトリクスの単位毎に画像データをブロック化し、各ブロックの主走査方向及び副走査方向のシフト量を決定し、当該シフト量だけアドレスをシフトするシフト部２を備え、閾値処理部３は、複数色のうち、少なくとも１色の画像データについては、シフト部２によりシフトされたアドレスにより閾値を取得し、当該閾値を用いてｎ値化する。

これにより、少なくとも１色については、スクリーンパターン上の網点の周期性を失わせることができ、複数色のスクリーンパターンの重ね合わせによって生じるモアレを抑制することができる。
また、全色に対しＡＭスクリーンの閾値マトリクスを用いるので、ＦＭスクリーンよりも解像度が低いスクリーンパターンを形成することができ、濃度安定性を向上させることができる。

また、各色用の閾値マトリクスは、色によってスクリーン角度が異なるが、閾値のアドレスをシフトする色とシフトしない色のスクリーン角度を近似させても、モアレの発生を抑制することができる。スクリーン角度の選択幅が広がり、閾値マトリクスの設計の自由度が向上する。

上記実施の形態は本発明の好適な一例であり、これに限定されない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、閾値のアドレスのシフトを、ＦＭスクリーン用の閾値マトリクスに応用することもできる。ＦＭスクリーンによれば、５０％程度の階調値付近でドットが隣接しはじめて独特のパターンが形成されるが、閾値をシフトすることにより、ドットの配置をずらして不規則なパターンとすることができる。
上述の実施の形態では全色に対しＡＭスクリーンの閾値マトリクスを用いる例を示したが、ＦＭスクリーンの閾値マトリクスを組み合わせてもよい。例えば、複数色のうち、１色についてはＡＭスクリーンの閾値マトリクスを用いてアドレスをシフトし、他の１色についてはＦＭスクリーンの閾値マトリクスを用いることができる。また、複数色のうち、１色についてＦＭスクリーンの閾値マトリクスを用いてアドレスをシフトすることもできる。

また、画像処理装置１０のスクリーン処理の内容をプログラム化し、このプログラムをコンピューターにより読み取って実行することにより、スクリーン処理を実現することもできる。プログラムのコンピューター読み取り可能な媒体としては、ＲＯＭ、フラッシュメモリー等の不揮発性メモリー、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。

１０ 画像処理装置
１ アドレス算出部
２ シフト部
３ 閾値処理部
４ 記憶部
５ 制御部

Claims (5)

1. 画像データ上の各画素の位置から、閾値マトリクス上のアドレスを算出するアドレス算出部と、前記アドレスに対応する閾値を前記閾値マトリクスから取得し、当該閾値により各画素の画素値をｎ値化（ｎ≧２）する閾値処理部と、を備え、複数色の画像データを、各色用の閾値マトリクスを用いてスクリーン処理する画像処理装置において、
   前記閾値マトリクスの単位毎に画像データをブロック化し、各ブロックの主走査方向及び副走査方向のシフト量を決定し、当該シフト量だけ前記アドレスをシフトするシフト部をさらに備え、
   前記閾値処理部は、複数色のうち、少なくとも１色の画像データについては、前記シフト部によりシフトされたアドレスにより閾値を取得し、当該閾値を用いてｎ値化する、
   画像処理装置。
2. 前記アドレスをシフトする色は、複数色のなかで視覚感度が低い色である、
   請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記アドレスをシフトする色用の閾値マトリクスは、シフトしない色用の閾値マトリクスよりスクリーン線数が低線数である、
   請求項１又は２に記載の画像処理装置。
4. 各色用の前記閾値マトリクスは、ＡＭスクリーンの閾値マトリクスである、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の画像処理装置。
5. 画像データ上の各画素の位置から、閾値マトリクス上のアドレスを算出するアドレス算出工程と、前記アドレスに対応する閾値を前記閾値マトリクスから取得し、当該閾値により各画素の画素値をｎ値化（ｎ≧２）する閾値処理工程と、を含み、複数色の画像データを、各色用の閾値マトリクスを用いてスクリーン処理する画像処理方法において、
   前記閾値マトリクスの単位毎に画像データをブロック化し、各ブロックの主走査方向及び副走査方向のシフト量を決定し、当該シフト量だけ前記アドレスをシフトするシフト工程をさらに含み、
   前記閾値処理工程は、複数色のうち、少なくとも１色の画像データについては、前記シフト工程によりシフトされたアドレスにより閾値を取得し、当該閾値を用いてｎ値化する、
   画像処理方法。