JP3094810B2 - カラー画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー画像処理装置に関
し、更に詳細には、カラー中間調画像を２値化して疑似
中間調のカラー画像データを作成する機能を備えた、た
とえば、ディジタル式の電子写真複写機や、熱転写式あ
るいはインクジェット式のプリンタ等におけるカラー画
像処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、中間調画像を２値化して疑似中間
調の画像を作成する場合の手段としては、閾値のマトリ
クス（ディザマトリクス）テーブルに従って画像を２値
化していく組織的ディザ法等の各種ディザ法が広く用い
られている。しかしながら、これら従来の方式は、階調
再現性を良くするためにはマトリクステーブルを大きく
する必要があり、高解像度を得るためにはマトリクステ
ーブルを小さくしなければならないという矛盾があるた
め、階調再現性と高解像度との両立が困難であった。

【０００３】また、これとは別に階調再現性と高解像度
とが両立する方法として、誤差拡散法があり、各種従来
法の中では、比較的良い評価が与えられている。誤差拡
散法とは、中間調の画素を２値化する際に生じる、実際
の濃度と２値化した値との誤差を周辺画素に分配してそ
の濃度を補正し、その補正後の濃度を所定閾値にて判定
して、２値の値のいずれかに決定する処理である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この誤差拡散
法をカラーの中間調画像に適用すると、次のような現象
が生じた。例えば、周辺画素から分配される２値化誤差
の値の影響により、注目画素のデータのうちの異なる色
が同じ値を持っていても、その同じデータ値を持つ色の
記録位置が重なる場合と重ならない場合が出てくる。

【０００５】具体的には、図５（ａ）のように、背景が
Ｃ（シアン）＝Ｍ（マゼンタ）＝４０，Ｙ（イエロー）
＝０のブルーの領域Ａであり、その中央にＣ，Ｍ，Ｙの
値が種々に異なる領域Ｂが存在する画像を考える。この
画像の領域Ａの先頭部（図５（ｂ）の領域Ａ１）では、
各画素で発生するＣとＭとの２値化誤差の値が等しく、
従って各画素に配分される重み付け誤差和の値もＣとＭ
とでは一致する。注目画素が記録されるかどうかは、注
目画素の入力濃度を注目画素に配分される重み付け誤差
和によって補正した補正入力濃度に基づいて決定される
ので、領域Ａ１ではＣの記録画素の配置とＭの記録画素
の配置とが一致している。従って領域Ａ１では減法混色
により色再現が行われる。

【０００６】ところで、図５（ａ）の画像の中央部の領
域Ｂでは、ＣとＭの入力濃度が異なるため、領域Ｂ内の
各画素で発生するＣとＭの２値化誤差の値は異なる。こ
のため、領域Ｂの２値化誤差の影響を受ける領域Ａ２に
おいては、各画素に配分される重み付け誤差和の値が、
ＣとＭとでは一致しない。よって領域Ａ２ではＣとＭの
入力濃度が等しいにもかかわらず、Ｃの記録画素の配置
とＭの記録画素の配置とは一致しない。従って、領域Ａ
２は減法混色と加法混色との混在する領域となる。

【０００７】領域Ａ１と領域Ａ２では入力濃度が等し
く、２値化後の各色の記録画素と非記録画素との割合も
等しいにもかかわらず、上記の違いによって色の見えが
異なり、領域Ａ１と領域Ａ２との間に、原画像には存在
しない疑似的な境界Ｃ，Ｄが発生し、異なる入力濃度を
持つ２つの領域であるかのように見えてしまうという問
題点が発生していた。

【０００８】勿論、上述した図５の例ばかりではなく、
他の入力濃度を持つ領域に誤差拡散法を用いた２値化処
理を行った場合においても同様であり、周辺から配分さ
れる２値化誤差の影響により、減法混色のみで色再現さ
れる領域と、減法混色での色再現と加法混色での色再現
との混在する領域との間に、原画像には存在しない疑似
的な境界が発生してしまうことがあった。

【０００９】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、隣接する領域の影響に関わら
ず、疑似的な境界が発生することのない、より好ましい
カラー疑似中間調画像を作成できるカラー画像処理装置
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
カラー中間調画像を、２値化して疑似中間調のカラー画
像データを作成するカラー画像処理装置において、上記
カラー中間調画像の各画素の各色の濃度を誤差拡散法に
より２値化する２値化処理手段と、複数備えられた重み
付け係数マトリクスから、上記色に応じて選択して、上
記誤差拡散処理の誤差分配用の重み付け係数マトリクス
として設定する係数マトリクス設定手段と、を備え、上
記係数マトリクス設定手段は、見た目に影響の少ない特
定の色の係数マトリクスを、他の色の係数マトリクスと
共通化するように設定することを特徴とするカラー画像
処理装置である。

【００１１】請求項２記載の発明は、上記カラー中間調
画像が、３色の中間調画像データからなる請求項１記載
のカラー画像処理装置である。請求項３記載の発明は、
上記カラー中間調画像が、４色の中間調画像データから
なる請求項１記載のカラー画像処理装置である。

【００１２】請求項４記載の発明は、上記カラー中間調
画像が、３色の中間調画像データを４色の中間調画像デ
ータに変換したデータからなる請求項１記載のカラー画
像処理装置である。請求項５記載の発明は、上記２値化
処理手段は、周辺画素から分配された２値化誤差和によ
り上記中間調画像の各画素の各色の濃度を補正して補正
入力濃度を求める補正入力濃度演算手段と、上記補正入
力濃度演算手段によって求められた補正入力濃度と閾値
とを比較して各画素の各色の出力濃度を決定する出力濃
度決定手段と、上記出力濃度決定手段により決定された
出力濃度と上記補正入力濃度演算手段により求められた
補正入力濃度とから各画素の各色で発生した２値化誤差
を演算する２値化誤差演算手段と、上記２値化誤差を上
記重み付け係数マトリクスに基づいて重み付けして周辺
画素に分配する２値化誤差分配手段と、を備えたことを
特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のカラー画像処
理装置である。

【００１３】

【作用及び発明の効果】請求項１記載のカラー画像処理
装置は、２値化処理手段が上記カラー中間調画像の各画
素の各色の濃度を誤差拡散法により２値化する。一方、
係数マトリクス設定手段が複数備えられた重み付け係数
マトリクスから、上記色に応じて選択して、上記誤差拡
散処理の誤差分配用の重み付け係数マトリクスとして設
定する。

【００１４】色毎に異なる重み付け係数マトリクスを用
いて２値化誤差を分配するので、入力濃度が各色同じで
あっても周囲の画素に分配する２値化誤差の値は、色に
より必ずしも一致しない。このため、減法混色と加法混
色とが常に混在し、原画像には存在しない疑似的な境界
が発生することはない。

【００１５】また、上記重み付け係数マトリクスは、異
なる色において共通化されていることにより、上記カラ
ー中間調画像の色の種類より少ない複数の数備えられて
いる。この共通化は、見た目に影響の少ない色、例えば
Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）の３色
からなる画像データ、あるいはＣ（シアン），Ｍ（マゼ
ンタ），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）の４色からな
る画像データであれば、ＹをＭまたはＣにて使用される
重み付け係数マトリクスと同じものを使用することによ
りなされる。

【００１６】上記カラー中間調画像は、３色の中間調画
像データでもよく、４色の中間調画像データであっても
よい。３色としては、上記Ｃ，Ｍ，ＹあるいはＲ（レッ
ド），Ｇ（グリーン），Ｂ（ブルー）の組合せが通常用
いられる。また４色としては、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼ
ンタ），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）が通常用いら
れる。

【００１７】また、上記カラー中間調画像は、３色の中
間調画像データを４色の中間調画像データに変換したデ
ータからなるものであってもよい。この変換は、例え
ば、Ｃ，Ｍ，Ｙの値から、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋを算出すると
して知られている関数によりなすことができる。

【００１８】上記２値化処理手段は、例えば、補正入力
濃度演算手段が周辺画素から分配された２値化誤差和に
より上記中間調画像の各画素の各色の濃度を補正して補
正入力濃度を求め、出力濃度決定手段が上記補正入力濃
度演算手段によって求められた補正入力濃度と閾値とを
比較して各画素の各色の出力濃度を決定し、２値化誤差
演算手段が上記出力濃度決定手段により決定された出力
濃度と上記補正入力濃度演算手段により求められた補正
入力濃度とから各画素の各色で発生した２値化誤差を演
算し、２値化誤差分配手段が上記２値化誤差を上記重み
付け係数マトリクスに基づいて重み付けして周辺画素に
分配することにより実現される。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は画像処理回路１を示すブロッ
ク図である。本実施例における誤差拡散処理等を行う画
像処理回路１は、コンピュータとして構成されており、
入力データに所要の演算処理を施すものである。この画
像処理回路１は、ディジタル電気信号で入力された中間
調の原画像情報を記憶する原画像記憶装置（画像メモ
リ）３と、各計算結果を格納するＲＡＭ５と、画像処理
プログラムや周辺画素の各色の２値化誤差の分配に対す
る各色毎の重み付け係数マトリクスＭｍ，Ｍｃ，Ｍｙ，
Ｍｋや閾値Ｔなどが記憶されているＲＯＭ７と、ＲＡＭ
５を用いて各種画像処理を行うＣＰＵ９と、誤差拡散処
理後のデータを記憶する出力画像記憶装置（画像メモ
リ）１１と、これらの間の信号の伝達経路であるバス１
３とにより構成されている。

【００２０】カラー撮像装置や既に撮影されたカラー中
間調画像データを記憶する外部記憶装置等の画像入力手
段（図示しない）から入力された原画像のカラー中間調
画像データは、バス１３を介して原画像記憶装置３に記
憶される。原画像データの入力は、１画素毎でも、１ラ
イン毎でも、また、１画面分送られても構わない。この
格納されたカラー中間調画像情報に対して、ＣＰＵ９が
ＲＯＭ７内の画像処理プログラムや上記重み付け係数マ
トリクスや閾値等のデータを用いて各画素の各色毎に誤
差拡散処理を行う。

【００２１】以下に、図２，図３を参照して、原画像記
憶装置３に格納されている３色（Ｃ，Ｍ，Ｙ）の中間調
原画像データを変換して４色（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ）の中間
調画像データとし、この４色の中間調画像データについ
て、誤差拡散処理にて補正入力濃度および色毎の重み付
け係数マトリクスを決定して出力値を得る手順を説明す
る。なお、３色の中間調原画像データおよび４色の中間
調画像データの各色の階調数は、０〜２５５の２５６階
調であるとする。

【００２２】図２は、本実施例における２値化処理の処
理手順を示すフローチャートである。まず、最初の画素
データを注目画素として原画像記憶装置３から読み出し
て、その３色の画素データを、式１にて４色の画像デー
タに変換する（Ｓ５）。

【００２３】

【数１】

【００２４】このような３色から４色への変換処理の関
数ｆは、カラーの画像処理においては一般的なものであ
るので、その内容の説明は省略する。次に、その注目画
素の最初の注目色（例えばＣ）の入力濃度Ｉx,yを取り
出す（Ｓ１０）。更にＲＯＭ７から閾値Ｔを取り出す
（Ｓ１５）。

【００２５】次に、式２のごとく、注目色の入力濃度Ｉ
x,yに、注目画素の注目色に周辺画素から分配された周
辺画素における注目色の２値化誤差の重み付け誤差和Ｅ
を加算し、注目色の補正入力濃度Ｉ′x,yを計算する
（Ｓ２０）。

【００２６】

【数２】

【００２７】この誤差和Ｅは、今回の注目画素の処理以
前に処理された画素における、後述するステップＳ１１
０での注目色の２値化誤差の分配により、ＲＡＭ５内に
設定されている各画素の注目色の２値化誤差記憶用バッ
ファ内に蓄積されて既に得られている値である。

【００２８】次に、上記閾値Ｔと補正入力濃度Ｉ′x,y
を比較して（Ｓ５０）、２値となる注目色の出力濃度Ｉ
eの値を決定する（Ｓ６０，Ｓ７０）。Ｉ′x,y≧Ｔの場
合には注目色の出力濃度Ｉeが２値の一方の値である
「２５５」となり（Ｓ６０）、Ｉ′x,y＜Ｔの場合には
注目色の出力濃度Ｉeは２値の他方の値である「０」と
なる（Ｓ７０）。このようにして決定された注目画素の
注目色の出力濃度Ｉeを出力画像記憶装置１１に格納す
る（Ｓ８０）。

【００２９】次に、注目画素で発生した注目色の２値化
誤差ｅを求める（Ｓ９０）。２値化誤差ｅは、式３に示
すごとく、上記注目色の補正入力濃度Ｉ′x,yから注目
色の出力濃度Ｉeを引いたものである。

【００３０】

【数３】

【００３１】次に注目色に応じて、重み付け係数マトリ
クスを決定し、該当する重み付け係数マトリクスをＲＯ
Ｍ７から取り出す（Ｓ１００）。この重み付け係数マト
リクスを用いて、周辺画素の注目色に対して注目画素に
発生した注目色の２値化誤差を分配する（Ｓ１１０）。

【００３２】例えば、ＲＯＭ７内に、式４，５，６，７
に示すごとく、４つの重み付け係数マトリクスＭｍ，Ｍ
ｃ，Ｍｙ，Ｍｋが格納されているとする。

【００３３】

【数４】

【００３４】注目色が例えば、マゼンタであった場合に
は、式４の重み付け係数マトリクスＭｍが選択される。
即ち、「＊」で表される注目画素に対して図３（ａ）に
示すごとくの位置関係にある係数値を、重み付け係数マ
トリクスＭｍの各成分と全成分の合計との比から得て、
注目画素のマゼンタの２値化誤差ｅに乗算して重み付け
し、該当する位置の画素のマゼンタの２値化誤差記憶用
のバッファに加算する。

【００３５】例えば、注目画素の右隣の画素について
は、重み付け係数として「４／１６（式４のマトリクス
Ｍｍの「＊」の右隣の成分：４／全成分の合計：１
６）」が得られ、その結果、右隣の画素のマゼンタの２
値化誤差記憶用のバッファについては、「ｅ×４／１
６」が加算されることになる。

【００３６】また注目色がシアンの場合、式５の重み付
け係数マトリクスＭｃが選択される。即ち、「＊」で表
される注目画素に対して図３（ｂ）に示すごとくの位置
関係にある係数値を、重み付け係数マトリクスＭｃの各
成分と全成分の合計との比から得て、注目画素のシアン
の２値化誤差ｅに乗算して重み付けし、該当する位置の
画素のシアンの２値化誤差記憶用のバッファに加算す
る。また、注目色がイエローである場合には、式６の重
み付け係数マトリクスＭｙが選択され、図４（ａ）に示
すごとくの分配にて注目画素のイエローの２値化誤差ｅ
に乗算して重み付けし、該当する位置の画素のイエロー
の２値化誤差記憶用のバッファに加算する。注目色がブ
ラックである場合には、式７の重み付け係数マトリクス
Ｍｋが選択され、図４（ｂ）に示すごとくの分配にて注
目画素のブラックの２値化誤差ｅに乗算して重み付け
し、該当する位置の画素のブラックの２値化誤差記憶用
のバッファに加算する。

【００３７】こうして、座標（ｘ，ｙ）の位置の画素の
注目色の処理が終了し、次のその画素に未処理の色が存
在するか否かが判定され（Ｓ１１２）、未処理の色が存
在すれば肯定判定されて、同一画素の次の未処理の色が
注目色として設定されて（Ｓ１１４）、ステップＳ１０
から上述した処理が繰り返される。

【００３８】また、同一画素における全ての色の処理が
終了すると、ステップＳ１１２にて否定判定されて、次
の未処理の画素が存在するか否かが判定され（Ｓ１２
０）、未処理画素が存在すれば、次の座標の未処理画素
が注目画素として設定され（Ｓ１３０）、ステップＳ５
から上述した各色の処理が繰り返される。

【００３９】尚、本実施例における画素の処理順序は、
最上ラインの左の画素から水平方向右へ処理し、同じ処
理を順次、一ラインずつ下に移して行くことにより、最
後に右下の画素の処理となる順序である。そして、すべ
ての画素について上述した処理が実行されれば、ステッ
プＳ１２０で否定判定されて２値化処理を終了する。

【００４０】本実施例は上述したごとく、誤差拡散法に
おいて、２値化誤差分配のための重み付け係数マトリク
スを、色毎に用意された重み付け係数マトリクスから、
誤差拡散法にて処理される色に応じて決定している。色
毎に異なる重み付け係数マトリクスを用いて２値化誤差
を分配するので、入力濃度が各色同じであっても周囲の
画素に分配する２値化誤差の値は、色により必ずしも一
致しない。このため、減法混色と加法混色とが常に混在
し、原画像には存在しない疑似的な境界が発生すること
はない。

【００４１】上記実施例において、ステップＳ２０が補
正入力濃度演算手段としての処理に該当し、ステップＳ
５０，Ｓ６０，Ｓ７０が出力濃度決定手段としての処理
に該当し、ステップＳ９０が２値化誤差演算手段として
の処理に該当し、ステップＳ１１０が２値化誤差分配手
段としての処理に該当し、ステップＳ１００が係数マト
リクス設定手段としての処理に該当する。

【００４２】［その他］ 上記実施例では、３色の画像データからなる原画像デー
タを４色で記録するために、４色の画像データにステッ
プＳ５にて変換してから、４色について誤差拡散法によ
り２値化したが、勿論、最初から４色の画像データであ
れば、ステップＳ５の変換処理は省略して処理すれば良
い。また３色にて記録するのであれば、３色のままで、
３色について各々重み付け係数マトリクスをそろえ、誤
差拡散処理する際に色に応じて重み付け係数マトリクス
を選択して２値化誤差分配処理をすれば良い。２色また
は５色以上の色からなる画像を処理する場合も同様であ
る。

【００４３】また、特に見た目に境界発生に影響の少な
い色については、他の色の重み付け係数マトリクスと同
じものを使用しても良い。例えば、上記実施例では、イ
エローの場合は、他の色（Ｍ，Ｃ，Ｋ）に比較して、白
紙に印刷して記録する際には境界発生への影響は少ない
ため、式６の重み付け係数マトリクスの代わりに、他の
色、例えばマゼンタの式４あるいはシアンの式５の重み
付け係数マトリクスをそのまま利用して、すなわち重み
付け係数マトリクスを一部共通化して２値化誤差分配に
用いても良い。

【００４４】重み付け係数マトリクスは、色毎に行列の
形状あるいは成分の値が異なるものの組合せであった。
すなわち式４の場合は２行５列、式５の場合は式４とは
成分の値が異なる２行５列、式６の場合は２行３列およ
び式７の場合は３行３列であったが、これ以外の形状あ
るいは成分の値を組み合わせても良い。また形状は同一
で、各成分の値のみが異なる重み付け係数マトリクスの
組合せでもよい。

【００４５】また上記実施例の重み付け係数マトリクス
を色に応じて選択する構成に加えて、またはその構成に
代えて、閾値Ｔを色毎に計算設定して、あるいは色毎に
備えられた閾値から色に応じて選択することにより、境
界発生を防止しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施例の画像処理回路を示すブロック図で
ある。

【図２】 その２値化処理のフローチャートである。

【図３】 誤差配分処理における色毎の注目画素と周辺
画素との関係を示す説明図であり、（ａ）はマゼンタに
関する説明図、（ｂ）はシアンに関する説明図である。

【図４】 誤差配分処理における色毎の注目画素と周辺
画素との関係を示す説明図であり、（ａ）はイエローに
関する説明図、（ｂ）はブラックに関する説明図であ
る。

【図５】 従来の２値化処理における疑似的な境界発生
の説明図である。

【符号の説明】

１…画像処理回路 ３…原画像記憶装置 ５…
ＲＡＭ ７…ＲＯＭ ９…ＣＰＵ １１…出力画像記憶装
置 １３…バス

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カラー中間調画像を、２値化して疑似中間
   調のカラー画像データを作成するカラー画像処理装置に
   おいて、 上記カラー中間調画像の各画素の各色の濃度を誤差拡散
   法により２値化する２値化処理手段と、 複数備えられた重み付け係数マトリクスから、上記色に
   応じて選択して、上記誤差拡散処理の誤差分配用の重み
   付け係数マトリクスとして設定する係数マトリクス設定
   手段と、 を備え、 上記係数マトリクス設定手段は、見た目に影響の少ない
   特定の色の係数マトリクスを、他の色の係数マトリクス
   と共通化するように設定する ことを特徴とするカラー画
   像処理装置。
2. 【請求項２】上記カラー中間調画像が、３色の中間調画
   像データからなる請求項１記載のカラー画像処理装置。
3. 【請求項３】上記カラー中間調画像が、４色の中間調画
   像データからなる請求項１記載のカラー画像処理装置。
4. 【請求項４】上記カラー中間調画像が、３色の中間調画
   像データを４色の中間調画像データに変換したデータか
   らなる請求項１記載のカラー画像処理装置。
5. 【請求項５】上記２値化処理手段は、 周辺画素から分配された２値化誤差和により上記中間調
   画像の各画素の各色の濃度を補正して補正入力濃度を求
   める補正入力濃度演算手段と、 上記補正入力濃度演算手段によって求められた補正入力
   濃度と閾値とを比較して各画素の各色の出力濃度を決定
   する出力濃度決定手段と、 上記出力濃度決定手段により決定された出力濃度と上記
   補正入力濃度演算手段により求められた補正入力濃度と
   から各画素の各色で発生した２値化誤差を演算する２値
   化誤差演算手段と、 上記２値化誤差を上記重み付け係数マトリクスに基づい
   て重み付けして周辺画素に分配する２値化誤差分配手段
   と、 を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載
   のカラー画像処理装置。