JP3104263B2 - カラ―画像情報処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は多値の濃淡の画像を２
値化する方法、特にスキャナによって読取られたディジ
タルの多値の濃淡のカラ―画像を２値出力が可能なカラ
―出力装置により再製する際の２値化処理方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に画像処理の分野では多値のカラ―
画像を２値化して階調再現をするための手法としては組
織的ディザ法や誤差拡散法が知られている。

【０００３】組織的ディザ法は多値の画像の原稿から読
取った入力信号の１画素を２値記録の１画素に対応さ
せ、入力信号を入力画素の位置に固定的に対応させた周
期性をもった閾値テ―ブルと比較し、“出力する”、
“出力しない”を決定する２値化手法である。

【０００４】また、誤差拡散法は入力の多値画像の一画
素の入力信号を２値化する際に生じる誤差を誤差発生箇
所に相対的に固定的な係数行列の係数の大きさに応じて
周囲の入力画素に分散して加える２値化手法である。

【０００５】一方、印刷の分野ではカラ―フィルムを入
力媒体とし、色分解したものをコンタクト・スクリ―ン
を用いた光学的手法により白黒フィルム上に周期的な網
点を作成し、そのフィルムを用いて印刷版を作成し、カ
ラ―画像を網点画像として再製する方法が知られてい
る。網点画像の場合は、網点の大小が画像の濃度を表現
する。更に、この際にコンタクトスクリ―ンを色ごとに
異なった角度で回転させることによる、色ごとの見当ず
れによるモアレや色差の発生の少ない手法が知られてい
る。また、光学的スクリ―ンを用いずに電子的手法によ
り網点形成を行う方法も開発され、最近の印刷用スキャ
ナ、プロッタシステムに装備されるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、ディザ法は
閾値テ―ブルの構造に関連した特有な模様が発生し、ま
た忠実な階調再現性という点において必ずしも十分でな
く、見当ずれによりモアレ、色差が発生する。

【０００７】また誤差拡散法は処理画像に独特の縞模様
があらわれ、画質的にも解決すべき点が残っており、忠
実な階調再現性という点でも問題がある。

【０００８】この発明は上記の如き事情に鑑みてなされ
たものであって、忠実な階調再現性を有し、閾値テ―ブ
ルを使用せず、また、画質的にすぐれた処理画像を得る
ことができるカラ―画像情報処理方法を提供することを
目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的に対応して、こ
の発明のカラー画像情報処理方法は、多値のカラー画像
情報を２値出力が可能な出力装置により再製するカラー
画像情報処理方法において、ｅ［ｉ，ｊ］を第２係数行
列の要素、ａ［ｉ，ｊ］を入力画素の位置に固定的に対
応する第１係数行列のｐ行ｑ列の部分行列の要素、ｃ
［ｉ，ｊ］を誤差値行列の要素とするとき、対象値を閾
値との比較により２値化し、前記対象値と閾値との差
を、誤差値行列の入力画素の位置に対応した位置に前記
誤差値行列の要素上の値として保存することとし、前記
対象値をカラー画像の入力画素の濃度値またはその濃度
値に入力画素の位置に固定的な１次元若しくは２次元方
向に周期性をもった第１係数行列から計算して求めた第
２係数行列の係数と周囲の誤差についての誤差値行列の
要素上の値との積、を加算した値とし、前記第２係数行
列の係数を下記数式（１）により求め、前記積を下記数
式（３）により求めることを特徴としている。

【００１０】

【作用】まず、第１係数行列を用意する。第１係数行列
の要素それぞれはカラ―画像の入力画素の位置と固定的
に対応している。この第１係数行列は行方向に長さｍ、
列方向に長さｎの周期をもっている。そしてその第１係
数行列のなかにｐ行ｑ列の部分行列を想定する。入力画
素からの入力信号は閾値によって２値化されるが、この
ときに生ずる入力信号と閾値との差を誤差として入力画
素に位置的に対応させて記憶させ、次以降の入力画素を
処理する際に所定の係数を乗ぜられて対象値に加算され
る。この係数は第１係数行列から求められた第２係数行
列によって決定される。このような操作をカラ―画像の
全画素についてスキャンして行うことによりカラ―画像
の単色画像の２値画像が得られる。重ね合せるべき単色
画像を色ごとに異なった角度で回転させて、前記処理を
行う。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面
について説明する。

【００１２】まず第１の発明について説明する。

【００１３】まず第１係数行列について説明する。図１
において、符号２は第１係数行列を示しており、第１係
数行列２はＵ軸方向に長さｍ、Ｖ軸方向に長さｎの周期
を持った係数行列であり、２次元的な１周期にａ［１，
１］、ａ［１，２］、……、ａ［ｎ，ｍ］のｎ・ｍ個の
係数を含んでいる。第１係数行列の要素は原稿である多
値のカラ―画像４（図２）の入力画素７の位置に固定的
に対応している。すなわち、図３において２は第１係数
行列であり、３は第１係数行列２のｐ行、ｑ列の部分行
列であり、第１係数行列２の要素ａ［ｉ，ｊ］は入力の
多値のカラ―画像４の読み取り値の行列８の要素ｄ
［ｉ，ｊ］に位置的に対応しており、第１係数行列２は
周期性を持っているのでａ［ｉ，ｊ］の値はａ［ｉ ｍ
ｏｄ ｍ，ｊ ｍｏｄ ｎ］の値に等しい。例えば周期
ｍ＝４，ｎ＝３とした場合に、ａ［１１，８］＝ａ［１
１ ｍｏｄ ４，８ ｍｏｄ ３］＝ａ［３，２］であ
るからａ［３，２］とａ［１１，８］との値は等しい。
次に誤差値行列について説明する。図２に示す誤差値行
列５は２値化処理の対象値と閾値との差からなる誤差を
要素とする行列で、誤差値行列５の要素ｃ［ｉ，ｊ］は
カラ―画像４の入力画素７の位置に固定的に対応してい
る。

【００１４】次に図２に示す第２係数行列９を求めるに
は、Ｕを処理の主走査方向とし、Ｖを副走査方向とし、
第２係数行列の要素ｅ［ｉ，ｊ］を、下記数式２で求め
る。対象値を求めるには、下記数式３で求めた値を読み
取り値ｄ［ｓ，ｔ］に加算して対象値とする。誤差値行
列５を求める場合には、対象値をある閾値Ｔと比較して
２値化すると、例えば対象値≧Ｔの場合２値化信号は
“出力する”になり対象値−Ｔの誤差が生じ、対象値＜
Ｔの場合２値化信号は“出力しない”になり、対象値が
誤差値になり、これら誤差値を誤差値行列５の要素ｃ
［ｓ，ｔ］の要素として保存する。

【００１５】

【数２】

【００１６】

【数３】

【００１７】この処理を入力の画素全体に対し、主走
査、副走査の順に行うことにより、２値画像が得られ
る。

【００１８】ｐ，ｑとｎ，ｍとの関連は特にない。

【００１９】 次に一例として、上記の誤差の加算を図
によって示す。但し、この説明で用いた行列の大きさ、
数値により請求の範囲が制限されるものではない。図４
において、８は入力の多値のカラー画像の読み取り値の
行列であって、符号１０は処理を行う箇所を示す。図５
に示すように、第１係数行列２を４行４列の係数行列と
し、部分行列３を図６に示すように２行２列とする。こ
の場合、数式３において、ｐ＝ｑ＝２、α＝０となる。
図７の５を誤差値行列とする。入力の画素値が取りうる
範囲は０〜１００とし、閾値を１００とすると、入力の
処理対象画素の値は４５であり、第１係数行列２より図
２０に示す第２係数行列９を作成し、

【００２０】｛６／（５＋１５＋６）｝×７０＋｛６／
（１２＋６＋１１）｝×８５＋｛６／（６＋８＋７）｝
×１０＝３６．５９・・・

【００２１】 であるから対象値は４５＋３６＝８１と
なり、閾値より小さいので“出力しない”になり、誤差
値８１が発生し、誤差値行列に保存され、誤差値行列は
図８に示す行列５のようになる。

【００２２】同様の処理が入力の画素全体に対し主走
査、副走査の順に行なわれて１フレ―ムについての処理
を完了する。

【００２３】次に第２の発明に関し説明する。図９にお
いて、２ａは前記の第１係数行列２を角度Ａだけ回転さ
せたものであり、２ｂは入力のカラ―の多値の入力画素
の読み取り値の行列８の要素ｄ［ｉ，ｊ］に対応した要
素ｂ［ｉ，ｊ］を持った係数行列であり、要素ｂ［ｉ，
ｊ］の値はａ［ｒ，ｌ］の値に等しく、

【００２４】 ｒ＝「ｉ・ｃｏｓ（Ａ）−ｊ・ｓｉｎ（Ａ）」 ｍｏｄ ｍ． ｌ＝「ｉ・ｓｉｎ（Ａ）＋ｊ・ｃｏｓ（Ａ）」 ｍｏｄ ｎ．

【００２５】の関係がある。ここで「ｇ」は値ｇの丸め
処理を表す。

【００２６】第１係数行列２の代りに、色ごとに異なっ
た角度を用いて回転させた第１係数行列２ｂを用い、第
１の発明の説明で用いた処理と同じ処理を行うことによ
り、出力時の見当ずれにより生ずるモアレ、色差を少な
くする２値画像が得られる。

【００２７】次に第３の発明に関し説明する。

【００２８】第２の発明と同様な方法で回転させた第２
係数行列を、２値化に先立ち、予め記憶装置上に記憶さ
せておくことにより、処理の高速化をはかることが可能
である。

【００２９】この場合、記憶装置上に図２１に概念的に
示すようなｎ×ｍ×ｐ×ｑの４次元の行列２ｄを用意
し、その要素をｈとしたとき、下記の数式４

【００３０】

【数４】

【００３１】をｈ［ｓ，ｔ，ｓ−ｉ＋１， ｔ−ｊ＋
１］の要素内容とし、カラ―画像の読み取り値ｄ［ｓ，
ｔ］を処理する際に誤差値ｃ［ｉ，ｊ］に乗ずる係数と
する。

【００３２】 特にｔａｎθ＝δ／γが有理数となり、
下記数式５が整数または整数に近いような角度θを選択
することにより、１辺の要素数がψ・ｆである、繰り返
しが可能な、回転後の第２係数行列を構成することが可
能であり、記憶装置上に占める領域の大きさを縮小する
ことが可能である。ここでｆは第１係数行列の縦横の要
素数ｎとｍの最小公倍数であり、ψは下記数式５に近い
整数である。図１９において、２ｃはｎ×ｎの第１係数
行列の１単位であり、２ｄは一例としてｔａｎθ＝３／
４となるよう角度θで前記第１係数行列を回転させたも
のであり、下記数式６が１辺の要素数になっており、縦
横に繰り返しが可能である。

【００３３】

【００３４】

【数６】

【００３５】［実験例］以下実験例によって上記方法の
具体的な説明を行うが、本実験例中記載の数字によって
本発明が限定されるものではない。

【００３６】 （実験例−１） 図１０を０〜２５５の範囲の値を取る入力の多値情報と
し、閾値を２５５とし、図１１を第１係数行列とし、部
分行列の大きさを４×４とし、回転角度を０°とし、図
１２の２値画像を得た。

【００３７】一方同じ入力デ―タを使って図１３の拡散
係数テ―ブルを使用して誤差拡散法で２値化して画像を
再製すると図１４のようになる。この図から明らかなよ
うに本発明の方法では網点に近い形状を得ることができ
ることがわかる。

【００３８】（実験例−２）図１０を０〜２５５の範囲
の値を取る入力の多値情報とし、閾値を２５５とし、図
１１を係数行列とし、部分行列の大きさを４×４とし、
回転角度を３０°とし、図１５の２値画像を得た。この
場合も網点に近い形状を得ることができることがわか
る。

【００３９】（実験例−３）印刷用スキャナである大日
本スクリ―ン株式会社製のＳＧ−８１８を用いて透過カ
ラ―原稿を入力し、日本電気株式会社製のパ―ソナル・
コンピュ―タＰＣ−９８０１で該２値化処理を行い、サ
イテックス株式会社製のレ―ザ―・プロッタで白黒フィ
ルムに２値画像を出力し、デュポン株式会社製の校正印
刷機でカラ―画像を再製し、従来の印刷物とほぼ同様の
結果を得た。そのときの係数行列は図１１に示すものを
用い、部分行列の大きさを４×４とし係数行列を図１６
に示す角度で色ごとに回転させた。

【００４０】この結果、出力時の見当ずれによるモアレ
がなく、かつ色差の少ない２値画像が得られた。

【００４１】

【発明の効果】このようにこの発明によれば忠実な階調
再現性を有し、閾値テ―ブルを使用せず、また、画質的
に優れた処理画像を得ることができるカラ―画像情報処
理方法を得ることができる。

【００４２】なお、以上のこの発明のｎ・ｍの１周期の
２次元の係数行列を図１７に示すように中央部の値が周
囲より大きいピラミット状にすることにより、従来の印
刷におけるコンタクト・スクリ―ンを用いた印刷製版の
ような周期を持った網点様の２値化像が得られ、図１８
に示すような山脈様の係数にすることにより、従来の印
刷における万線スクリ―ンを用いた場合のような効果が
得られ、いずれの場合もモアレ、色差を著しく低減す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１係数行列を示す説明図である。

【図２】処理過程を示す説明図である。

【図３】 第１係数行列と誤差値行列と読み取り値の行
列の位置的関係及び部分行列を示す図である。

【図４】読み取り値の行列の一例を示す説明図である。

【図５】第１係数行列の他の一例を示す説明図である。

【図６】第１係数行列の部分行列を示す説明図である。

【図７】誤差値行列を示す説明図である。

【図８】誤差値行列の内容の変化を示す説明図である。

【図９】回転させた第１係数行列を示す説明図である。

【図１０】入力の多値情報を示す説明図である。

【図１１】第１係数行列の他の一例を示す説明図であ
る。

【図１２】この発明による処理方法による出力画像の一
例を示す出力図である。

【図１３】拡散係数テ―ブルを示す説明図である。

【図１４】誤差拡散法による出力画像を示す出力図であ
る。

【図１５】この発明による他の出力画像を示す出力図で
ある。

【図１６】係数行列の色ごとの回転角度を示す表であ
る。

【図１７】第１係数行列の要素の係数の大きさの分布の
他の例を示す立体説明図である。

【図１８】第１係数行列の要素の係数の大きさの分布の
他の例を示す立体説明図である。

【図１９】ｔａｎθが有理数となるような角度θで回転
させた第１係数行列の説明図である。

【図２０】第２係数行列の説明図である。

【図２１】２値化に先立ち作成する第２係数行列の説明
図である。

【符号の説明】

２ 第１係数行列 ３ 部分行列 ４ カラ―画像 ５ 誤差値行列 ６ 部分行列 ７ 入力画素 ８ カラ―画像の読み取りの行列 ９ 第２係数行列 Ｔ 閾値

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多値のカラー画像情報を２値出力が可能
   な出力装置により再製するカラー画像情報処理方法にお
   いて、ｅ［ｉ，ｊ］を第２係数行列の要素、ａ［ｉ，
   ｊ］を入力画素の位置に固定的に対応する第１係数行列
   のｐ行ｑ列の部分行列の要素、ｃ［ｉ，ｊ］を誤差値行
   列の要素とするとき、対象値を閾値との比較により２値
   化し、前記対象値と閾値との差を、誤差値行列の入力画
   素の位置に対応した位置に前記誤差値行列の要素上の値
   として保存することとし、前記対象値をカラー画像の入
   力画素の濃度値またはその濃度値に入力画素の位置に固
   定的な１次元若しくは２次元方向に周期性をもった第１
   係数行列から計算して求めた第２係数行列の係数と周囲
   の誤差についての誤差値行列の要素上の値との積、を加
   算した値とし、前記第２係数行列の係数を下記数式
   （１）により求め、前記積を下記数式（３）により求め
   ることを特徴とするカラー画像情報処理方法。 【数１】 【数３】
2. 【請求項２】 前記第１係数行列を色ごとに異なった角
   度で回転させることを特徴とする請求項１記載のカラー
   画像情報処理方法。
3. 【請求項３】 予め色ごとに異なった角度で回転させた
   前記第２係数行列を記憶装置上に記憶しておくことを特
   徴とする請求項３記載のカラー画像情報処理方法。