JP3949931B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置、特に周期性の含まれた画像データを電子写真方式プリンタの印字形式に階調変換する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像の入力、表示、出力を行う画像機器の性能向上が著しい。１２ビット／画素入力のスキャナ、１０bit／画素表示のディスプレイ、４ビット／画素出力のプリンタがその代表例である。
【０００３】
このような画像機器では、画像データをそれぞれの階調再現能力に適合するデータ形式で扱っているため、例えばスキャナで入力した画像データをプリンタで印刷する場合、スキャナで入力した画像の階調数をプリンタで再現可能な階調数に変換すること（以下、階調変換）が必要となる。
【０００４】
例えば、電子写真方式のプリンタでは、ディザ法とよばれる階調変換方式が利用されている。図１０に示すように、ディザ法は閾値をN×N個配列したディザマトリクスを利用して、画像信号と閾値比較を行うことによりドットのON／OFFを決定するものである。
【０００５】
一般的に、プリンタに画像データを入力するスキャナやモニタといった装置の階調再現数はプリンタの階調再現数よりも高いので、ディザマトリクスを利用して局所的にドットＯＮ／ＯＦＦの密度を調整し、入力画像の階調数を擬似的に表現する。このようなディザマトリクスはマトリクスの中心から徐々に閾値を大きくすることで、ドットを規則的に集中させていくドット集中型と、閾値をランダムに配置したドット分散型に大別される。
【０００６】
ただし電子写真方式のプリンタは、例えば出力階調数が２値（白か黒）の場合、１画素が黒画素で周辺の８画素が白画素といった孤立ドットの含まれる画像データを供給すると、トナーが感光体に安定して着きにくく、孤立ドットの部分が印字できないため、入力データの階調性が印刷結果に反映しないといった問題がある。このため黒画素が２画素や４画素に集中するようなドット集中型のディザマトリクスが利用されている。
【０００７】
このような階調再現能力の異なる画像機器を接続した装置に、図１１に示すようなスキャナと電子写真方式のプリンタを搭載した複写機がある。この複写機はパソコンからのデータの印刷や、印刷物の複写に利用される。複写の対象となる印刷物の多くは、図１２に示すように濃淡パターンの濃度変化の周期を有している。これは印刷機の印字特性や、階調再現数にあわせた画像形式であり、印刷機やプリンタ特有のものである。
【０００８】
このような濃淡パターンの周期を有する印刷物をスキャナで読み取り、電子写真方式のプリンタ用に階調変換を行った場合、モアレが発生し画質劣化を起こす。モアレは、印刷物に含まれた濃淡パターンの周期と、階調変換方式のディザマトリクスにより生成される濃淡パターンの周期との干渉に起因して生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このようなモアレを抑圧する一つの方法として、特開平４−１０４５７６号が開示されている。これは階調変換の前段にローパスフィルタを加えることにより、印刷物の周期性を緩和するものである。しかし、印刷物に含まれる周期も様々であり、全ての印刷物に対して良好な結果を得るためには印刷物に含まれる周期の判別とローパスフィルタの係数変更を行わなければならない。このためモアレ抑圧に使用する回路の規模が大きくなり、処理負荷も高くなるといった問題がある。
【００１０】
モアレを抑圧するもう一つの方法として、特開平７−１２３２５９に開示されているように階調変換方式に誤差拡散法を適用するものがある。誤差拡散法は、閾値による量子化で発生した量子化誤差を、量子化を行っていないデータに伝播する処理を画素単位に行うことにより、精度の高い階調再現を実現する階調変換方式である。しかし、誤差拡散法は特に低濃度部で電子写真方式のプリンタで印字できない孤立ドットを形成してしまうため、テンプレート処理やその他の処理を組み合わせて孤立ドットを抑制する必要がある。また、誤差拡散法特有の鎖状テクスチャといった画質劣化要因を防ぐために回路規模が大きくなり、処理負荷も高くなるといった問題がある。
【００１１】
また、特開平10−150565号に係る「閾値マトリックス誤差拡散法による２値化方法および記憶媒体」のように誤差拡散法で閾値にブルーノイズマスクを利用することにより、誤差拡散特有の画質の諸問題を改善する方式もある。この方式も誤差拡散法と同様に孤立ドットが生成され、印刷結果に反映されないといった問題を持っている。
【００１２】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点に鑑み、その目的は電子写真方式の階調変換方式において、周期性が含まれる入力画像を階調変換する場合に発生するモアレを低減し、かつ印字結果に反映されない孤立ドットの発生を低減する画像形成装置を提供することにある。更に、その階調変換処理を簡素化し、高速化をはかることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明は、隣接関係にある画素領域間において非周期的なデータを生成し、前記画素領域内において組織的なドット配列を生成するための複数の閾値データに変換して、画像データとの閾値比較を行うことを特徴とする。これにより、前記画素領域間においてモアレの抑圧を行い、前記画素領域内において孤立ドットの発生を抑えた組織的なドット配列をもつ印字形式のデータの生成を行うことができる。
【００１４】
また、本発明は、通常１画素単位でデータに対応させるブルーノイズマスクの閾値を画素領域に対応させ、前記画素領域内において組織的なドット配列を形成するための複数の閾値データに変換して、画像データとの閾値比較を行うことを特徴とする。これにより、前記画素領域間ではモアレの抑圧を行い、前記画素領域内では孤立ドットの発生を抑えた組織的なドット配列をもつ印字形式のデータの生成を行うことができる。
【００１５】
また、本発明は、閾値領域間で非周期的であり、閾値領域内で組織的なドット配列を形成するための複数ｎ閾値データで構成されたディザマトリクスを利用することを特徴とする。これにより、前記閾値領域間ではモアレの抑圧を行い、前記閾値領域内では孤立ドットの発生を抑えた組織的なドット配列をもつ印字形式のデータの生成を行うことができる。
【００１６】
また、本発明は、ブルーノイズマスクの閾値を画素領域に対応させ、前記ブルーノイズマスクの閾値を前記画素領域内において組織的なドット配列を形成するための複数の閾値データに変換して配置したディザマトリクスを利用して、画像データとの閾値比較を行うことを特徴とする。これにより、前記画素領域間ではモアレの抑圧を行い、前記画素領域内では孤立ドットの発生を抑えた組織的なドット配列をもつ印字形式のデータの生成を行うことができる。
【００１７】
また、本発明は、画像データと閾値データの比較によって印字形式のデータを決定する際に生じた変換誤差を、画素領域単位または閾値領域単位で量子化していない画像データに伝播していくことを特徴とする。これにより、閾値比較のみの階調変換処理で生じるモアレを抑圧し、更に画素単位での量子化誤差の伝播で発生する孤立ドットを抑制することができる。
【００１８】
また、本発明は、非周期的なデータもしくはブルーノイズマスクの閾値と、画素領域内の各画素に対応させる閾値の対応関係を予めテーブル化しておくことにより、閾値を求めるための計算を不要とし、高速に閾値データを得ることができる。
【００１９】
また、本発明は、上記の組織的なドット配列が、前記画素領域内または前記閾値領域内で、前記画像データの輝度値の減少もしくは濃度値の増加により、ドットが集中していくような閾値配列であることを特徴としている。
【００２０】
また、本発明は、前記画素領域内または前記閾値領域内で組織的なドット配列を形成するための複数の閾値データが、例えば非周期的なデータTH、前記画素領域の画素数または前記閾値領域の閾値データ数がNの場合、1画素目の量子化に利用する閾値は１・TH／N、2画素目の量子化で利用する閾値は2・TH／N、N画素目の量子化で利用する閾値はN・TH／Nであるように、非周期データと、前記画素領域の画素数または前記閾値領域の閾値数により決定された閾値データであることを特徴としている。
【００２１】
あるいは、前記画素領域内または前記閾値領域内で組織的なドット配列を形成するための複数の閾値データが、例えば前記ブルーノイズマスクの閾値TH、前記画素領域の画素数または閾値領域の閾値数がNの場合、１画素目の量子化に利用する閾値はTH／N、2画素目の量子化で利用する閾値は2TH／N、N画素目の量子化で利用する閾値はTHであるように、ブルーノイズマスクの閾値と、前記画素領域の画素数または前記閾値領域の閾値数により決定された閾値データであることを特徴としている。
【００２２】
また、本発明は、前記補正値決定手段において、前記画素領域または閾値領域の量子化誤差が、例えば前記画素領域内の画素数、または前記閾値領域内の閾値数ｎ、画素領域または閾値領域に対応する画像データの量子化誤差Ｅ1〜Ｅnの場合、その総和（ΣＥn）であり、前記補正値は、１／ｎ・ΣＥと決定されていることを特徴としている。
【００２３】
更に、本発明はディザマトリクスを生成する方法であり、ブルーノイズマスクの各閾値を、連結関係にある複数の閾値データからなる閾値領域に対応させ、前記ブルーノイズマスクの閾値を、前記閾値領域内において、組織的なドット配列を形成するための複数の閾値データに変換してディザマトリクスを生成することを特徴としている。
【００２４】
更に本発明は複写機であり、スキャナ部、プリンタ部、前記スキャナで読み取った画像データをプリンタ部で印字するための印字データに変換する階調変換部を搭載したものにおいて、前記階調変換部に上記した画像形成装置を適用したことを特徴としている。
【００２５】
このような本発明によれば、周期性の含まれた画像データを電子写真方式のプリンタの印字形式のデータに変換する画像形成装置において、連結関係にある複数画素からなる画素領域内で、組織的なドット配列を形成するための閾値データを前記画素領域間で非周期的なデータから生成することにより、前記画素領域間でのモアレの発生を抑圧し、前記画素領域内では、ドット集中などの組織的なドット配列をもつ階調変換結果を得ることが出来る。
【００２６】
また、画像データと閾値データの比較により生じた量子化誤差の画像データへの伝播処理を、前記組織的なドット配列を形成するための画素領域単位で行うことにより、画素単位で伝播処理を行う場合に比べ、信号処理量を削減でき、量子化誤差の蓄積に利用するデータ容量も削減できる。更には閾値比較のみの階調変換処理で生じるモアレと、画素単位の誤差伝播で発生する孤立ドットを抑制することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成装置の実施例は、図７(ａ)の画像形成装置１００に示すように、スキャナ等の画像入力装置７６およびプリンタ等の画像出力装置７７が接続された情報処理制御装置７０にハードウェアとして搭載することができる。
【００２８】
情報制御装置７０はＣＰＵ、ＡＳＩＣなどのハードウェア、メモリ、画像入出力インターフェースで構成されている。具体的には、画像信号の入出力の制御や、画像処理装置１００の制御を行うＣＰＵ７１，画像入力装置７６からの画像データを情報制御装置７０に入力する信号入力ＩＦ７２、入力した画像データの蓄積や画像処理結果の保存を行うＲＡＭ７３、画像処理で扱うパラメータや画像処理プログラムを格納するＲＯＭ７４、本発明による画像形成装置１００、画像処理結果を画像出力装置７７に出力する信号出力ＩＦ７５で構成されている。なお、画像形成装置１００は後述するように、ＡＳＩＣなどのハードウェアである。
【００２９】
以下、信号入力ＩＦ、ＲＡＭ、ＲＯＭ，画像処理回路、信号出力ＩＦについて具体的に説明する。信号入力ＩＦ７２はＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、セントロニクスやメモリカード、ＰＣＩ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔなどのインターフェースであり、画像入力装置７６からの画像信号を情報制御装置７０に入力する。ＲＡＭ７３はＳＤＲＡＭ，ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭやメモリカード、ハードディスクなどの画像データの蓄積や、パラメータの保存を行うものである。ＲＯＭ７４は、Ｆｌａｓｈ ＲＯＭなどの、画像形成装置１００で扱うパラメータやＣＰＵ７１で使用する制御プログラムなどを格納するものである。信号出力ＩＦ７５はＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、セントロニクスやメモリカード、ＰＣＩ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔなどのインターフェースであり、画像処理結果を画像出力装置７７に出力する。
【００３０】
画像形成装置１００は、図７(b)に示すように、スキャナ等の画像入力装置７６およびプリンタ等の画像出力装置７７が接続された情報処理制御装置７００にソフトウェアとして搭載することができる。
【００３１】
情報制御装置７００はＣＰＵ、メモリ、画像入出力インターフェースで構成されている。具体的には、画像信号の入出力の制御や、画像形成装置１００の機能をソフトウェア処理で実行するＣＰＵ７０１，画像入力装置７６からの画像データを情報制御装置７００に入力する信号入力ＩＦ７０２、入力した画像データの蓄積や画像処理結果の保存を行うＲＡＭ７０３、画像処理で扱うパラメータや、画像形成装置１００の機能をソフトウェア処理で実現するための画像処理プログラムを格納したＲＯＭ７０４、画像処理結果を画像出力装置７７に出力する信号出力ＩＦ７０５で構成されている。
【００３２】
以下、信号入力ＩＦ、信号出力ＩＦについては図７（a）に示したものと同様のため、ＣＰＵ７０１，ＲＡＭ７０３、ＲＯＭ７０４について具体的に説明する。ＣＰＵ７０１は、画像信号の入出力の制御や画像形成装置１００の機能をソフトウェア処理で実行するものである。ソフトウェア処理を実行するためのプログラムは後述するＲＡＭ７０３、またはＲＡＭ７０４に保存されており、ＣＰＵ７０１はこのプログラムに従ってソフトウェア処理を行う。ＲＡＭ７０３はＳＤＲＡＭ，ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭやメモリカード、ハードディスクなどの画像データの蓄積や、パラメータの保存を行うものである。ＲＯＭ７４は、Ｆｌａｓｈ ＲＯＭなどの、画像形成装置１００で扱うパラメータやＣＰＵ７１で使用する制御プログラムおよび、画像形成装置１００の機能をソフトウェア処理で実現するための画像処理プログラムなどを格納する。
【００３３】
以上説明したように、画像形成装置１００はハードウェア、ソフトウェアで実現することができる。以下、実施例を用いて画像形成装置１００を具体的に説明する。
【００３４】
（実施例１）
本発明の画像形成装置に係る第一の実施例について説明する。図１に画像形成装置の構成を示す。画像形成装置１００は、連結関係にあるｎ個の画素で構成された画素領域毎に、その画素領域間において非周期的なデータＴＨを発生する非周期データ発生部１０１と、非周期データＴＨを画素領域内で孤立ドットが発生しないように、ドットを組織的に集中させる各画素の閾値ＴＨ（１〜ｎ）に変換する閾値パターン決定部１０２で構成された閾値発生部１０４と、前記画素領域内の画像信号Ａ(１〜ｎ)と前記閾値ＴＨ（１〜ｎ）を比較し、各画素の量子化および、量子化によって発生した量子化誤差の伝播処理を画素領域単位で行う複数画素階調変換部１０３で構成されている。
【００３５】
図２に、複数画素階調変換部の詳細を示す。はじめに非周期データ発生部１０１について説明する。非周期データ発生部１０１が発生する非周期データＴＨは発生させたデータ間（図１３のＴＨａ、ＴＨｂ、ＴＨｃ間）に周期性がないものである。ただし完全に周期性を含まないデータを発生させるのは困難なため、簡易に作成可能な擬似的な非周期データでもよい。非周期データＴＨの生成方法としては平均採中法や混合合同法といった簡易的な乱数を発生させる方法や、正規分布を用いた方法などさまざまに考えられるが、発生させたデータ間にある程度の非周期性をもたせられる方法であればこれを限定しない。
【００３６】
図１３は、画素と画素領域の関係および閾値決定方法を示している。(ｘ，ｙ)は画素のアドレスを示しており、（ｉ，ｊ）は４画素を画素領域とした場合の画素領域のアドレスを示している。（ｉ，ｊ）＝(０，０)，(０，１)，(０，２)の画素領域に対応する画素領域間で、ＴＨａ、ＴＨｂ、ＴＨｃは非周期的なデータである。画素領域内の閾値については、例えば（ｉ，ｊ）＝(０，０)の画素領域での非周期的データＴＨａを、画像信号の輝度値（黒→白）の減少や濃度値（白→黒）の増加により、画素領域内でドットが(ｘ，ｙ)＝(０，０)→(０，１)→(１，０)→(１，１)で発生するような閾値に変換する。
【００３７】
以下、ドットの発生と閾値の関係について具体的に説明する。なお、説明を簡単にするために、画像信号と閾値の比較を行ってドットＯＮ、ＯＦＦを決定する量子化方法を利用して説明する。
【００３８】
画素領域は画像の局所領域であり、ひとつの画素領域内の画像信号は似たような輝度値、または濃度値を持っていることから、画素領域内の各画素の閾値設定により、量子化で形成される画素領域内のドットの構造を定義することができる。例えば、画素領域内の各画素(ｘ，ｙ)＝(０，０)、 (０，１)、(１，０)、(１，１)に対応する閾値をそれぞれＴＨａ／４、2ＴＨａ／4、3ＴＨａ／4、ＴＨａとした場合、画素領域内の画像信号の濃度値がＴＨａ／４以上、2ＴＨａ／4未満のとき、(０，０)の１画素、画素領域内の画像信号の濃度値が全て2ＴＨａ／4以上、３ＴＨａ／4未満のとき、(０，０) (０，１)の２画素、画素領域内の画像信号の濃度値が3ＴＨａ／4以上、ＴＨａ未満のとき、(０，０) (０，１)(１，０)の３画素、画素領域内の画像信号の濃度値がＴＨa以上のとき、画素領域内の全ての画素がドットＯＮとなる量子化結果を得ることができる。
【００３９】
この例は、画素領域内の画像信号の濃度が大きくなるにつれて、画素領域内のドットを(０，０)→(０，１)→(１，０)→(１，１)の順番で、画素領域の中心を組織的に取り囲んでいく（以下、ドット集中と呼ぶ）ように形成させる閾値配列を示したものである。
【００４０】
また、他の例では前記の画素領域において各画素の閾値を２ＴＨａ／４、２ＴＨａ／4、ＴＨａ、ＴＨａとした場合は、画素領域内の画像信号の濃度値が２ＴＨａ／４以上、ＴＨａ未満のとき、(０，０)(０，１)の2画素、画素領域内の画像信号の濃度値がＴＨａ以上のとき (０，０)(０，１)(１，０)(１，１)の4画素というように縦画素が２画素連結したドットを２段階で組織的に集中させることも可能である。
【００４１】
このように閾値の配列を利用することにより、孤立ドットの発生を抑えた量子化を行うことができ、画素領域内においてプリンタの印字に最適なドットの形成を行うことができる。なお、プリンタの印字に最適なドットの形状は、プリンタの印字特性に大きく依存するため、画素領域内の量子化においてドットを組織的に形成させるような閾値の配列であれば、上記の例に限定したものではない。
【００４２】
閾値設定は、予め非周期的データが取りうる値から、ＴＨａ／4、２ＴＨａ／４、３ＴＨａ／４、ＴＨａのような各非周期データに対応する画素領域内の各画素の閾値を予め求めておき、入出力の関係をテーブル化しておく。
【００４３】
図１５は、閾値パターン決定部で利用するテーブルを示したものである。設定する閾値は、非周期データから画素領域内の各画素に対応する閾値を計算することなく、テーブル参照により求めることも可能である。
【００４４】
ただし、非周期データ発生部１０１から発生するデータの範囲が入力信号の取りうるデータ範囲と異なる場合（例えば、非周期データ１６ビット、入力信号８ビット）は、入力信号との比較が行えないので、閾値パターンを決定する前およびその後において、ビットシフト処理などを利用して非周期データのデータ範囲を入力信号のデータ範囲（例えば、非周期データ１６ビット→８ビット）に変更する処理を行う。
【００４５】
次に複数画素階調変換部１０３について説明する。複数画素階調変換部１０３は閾値パターン決定部１０２からの閾値を利用して各画素の階調変換を行うものである。図２を利用して複数画素階調変換部１０３を具体的に説明する。
【００４６】
複数画素階調変換部１０３は画素領域内の各画素の入力信号Ａ(1)〜Ａ（n）に対して各画素の信号補正を行ない、Ｂ(1)〜Ｂ(n)を出力する信号補正部２００、Ｂ(１)〜Ｂ（ｎ）を閾値パターン決定部１０２からの閾値ＴＨ（１）〜ＴＨ（ｎ）と比較して出力信号Ｃ(１)〜Ｃ(ｎ)に量子化し、更に、量子化によって生じた各画素の量子化誤差Ｄ(１)〜Ｄ(ｎ)を出力する量子化部２０１、量子化部２０１からの画素領域内の各画素の量子化誤差Ｄ(１)〜Ｄ(ｎ)からその画素領域における量子化誤差Ｅを計算して出力する誤差量決定部２０２、誤差量決定部２０２からの画素領域における量子化誤差Ｅを一旦保存し、信号補正部２００から要求のあった画素領域における量子化誤差Ｅ’を出力するデータ保存部２０３により構成されている。以下、信号補正部２００、量子化部２０１、誤差量決定部２０２、データ保存部２０３について具体的に説明する。
【００４７】
信号補正部２００は、量子化処理を行った画素領域で発生した量子化誤差Ｅ’を利用して、量子化処理を行っていない画素領域の入力信号Ａ（１）〜Ａ（ｎ）にそれぞれ補正を加え、Ｂ（１）〜Ｂ（ｎ）を求める。
【００４８】
図１４に信号補正方法を示す。ここで、(ｉ，ｊ)＝（０，０），（１，０），（２，０）、〜（０，１）は量子化処理済みの画素領域を示している。また、Ｅ’（０，０）、Ｅ’（１，０）、Ｅ’（２，０）、〜Ｅ’（０，１）は、それぞれの画素領域の量子化で生じた画素領域における誤差Ｅ’を示している。なお、このような画素領域における誤差Ｅ’はデータ保存部２０３に蓄積されている。画素領域における誤差Ｅ’の生成方法については誤差量決定部２０２において説明する。
【００４９】
画素領域(ｉ，ｊ)＝（１，１)内の画素の信号Ａ（１）〜Ａ（４）に補正を加えて、Ｂ（１）〜Ｂ（４）を求める方法を式（１）に示す。
【００５０】
Ｂ(ｋ)＝A(ｋ)＋ｅ …（１）
ｅ＝(Ｅ’(１，０)＊P１＋Ｅ’(０，１)＊P２)／ｎ
Ｐ１＋Ｐ２＝１．０
ｎ＝画素領域内の画素数、ｋ＝(１〜ｎ)
ここで、ｅは画素領域内の各画素に加える誤差量、ｎは画素領域内の画素数、Ｐ１、Ｐ２は２箇所の画素領域からの量子化誤差をどのような配分で利用するかを決定する誤差係数を示している。
【００５１】
このように量子化処理により発生した画素領域の量子化誤差を、量子化処理を行っていない画素領域の信号に伝播させていくことにより、入力信号の階調性を保存することができる。なお，式（１）では使用する画素領域の量子化誤差を２箇所としたが、例えばＥ’(０，０)、Ｅ’(１，０)、Ｅ’(０，１)、Ｅ’(２，０)といった広い範囲の画素領域の量子化誤差を使用してもよい。信号補正で利用する画素領域の数および誤差係数の設定については、目標とする画質に応じて変更する必要があるためこれを限定しない。
【００５２】
量子化部２０１は、閾値パターン決定部１０２からの画素領域内の各画素に対応する閾値ＴＨ（１）〜ＴＨ（ｎ）と、信号補正部２００からの画素領域内の各画素の補正データＢ(１)〜Ｂ(ｎ)を比較して、出力信号Ｃ(１)〜Ｃ(ｎ)に量子化するものである。また、量子化によって生じた各画素における量子化誤差Ｄ(１)〜Ｄ(ｎ)を誤差量決定部２０２に出力する。例えば８ビット（０〜２５５）の入力信号A(ｎ)の信号を１ビット（０or１）の出力信号Ｃ(ｎ)に階調変換する場合、Ｂ(ｎ)からＣ(ｎ)、D(ｎ)を求める方法は式（２）のようになる。
【００５３】
IF( B(ｋ) > TH(ｋ) ){ C(ｋ)＝１； D(ｋ)=B(ｋ)−255 }
ELSE{ C(ｋ)＝0； D(ｋ)=B(ｋ) } （２）
ここで、ｎ：画素領域の画素数、ｋ：０〜ｎである。
【００５４】
図１６に複数画素変換部の各部のデータを示す。(ａ)は画素領域の画素数が４画素の場合におけるデータ、(ｂ)は各画素に割り当てられた閾値、(ｃ)は閾値より量子化したデータ、(ｄ)は各画素の量子化誤差の一例を示す。Ｂ（１）、Ｂ（３）を例にして式（２）を説明する。
【００５５】
Ｂ（１）（＝１２０）は閾値ＴＨ（１）（＝５０）よりも大きいので、８ビット信号で２５５に相当する１ビット信号１に量子化する。しかし、Ｂ（１）（＝１２０）は２５５と等価ではないので量子化の際に発生した量子化誤差Ｄ（１）（＝−１３５）はB(１)−２５５で求めることができる。
【００５６】
Ｂ（３）（＝１２６）は閾値ＴＨ（３）（＝１５０）よりも小さいので、８ビット信号で０に相当する１ビット信号０に量子化する。しかし、Ｂ（３）（＝１２６）は０と等価ではないので量子化の際に発生した量子化誤差Ｄ（３）（＝１２６）はB(３)−０で求めることができる。
【００５７】
これにより画素領域内の各画素の量子化を行い、更に量子化により生じた各画素の量子化誤差を生成することができる。
【００５８】
次に誤差量決定部２０２について説明する。誤差量決定部２０２は画素領域単位に画素領域内の各画素の量子化で発生した量子化誤差Ｄ（１）〜Ｄ（n）からその画素領域内における量子化誤差Ｅを求める。画素領域内における量子化誤差Ｅは、式（３）により求めることができる。ｋ：１〜ｎである。
【００５９】
Ｅ＝ΣＤ（ｋ） …（３）
式（３）は画素領域内の各画素の量子化で発生した量子化誤差Ｄ（１）〜Ｄ（n）の総和を求めた結果を、画素領域内における量子化誤差Ｅとするものである。式（３）で求めた結果を信号補正部２００で使用するためにデータ保存部２０３に出力する。
【００６０】
次にデータ保存部２０３について説明する。データ保存部２０３は誤差量決定部２０２からの画素領域内における量子化誤差Ｅを逐次保存する。また、信号補正部２００で信号補正に利用する画素領域内における量子化誤差Ｅ’を出力するものである。
【００６１】
以上の構成により本実施例の画像形成装置は、画素領域内の各画素の入力信号Ａ(１)〜Ａ（ｎ）に対して階調変換を行い、出力信号Ｃ(１)〜Ｃ（ｎ）を出力することができる。
【００６２】
なお、信号補正部２００、誤差量決定部２０２の計算方法は式（１）、（３）に限定したものではない。各部で利用する係数などのパラメータにより、各部の計算の分担を変更しても同様の結果を得ることができる。例えば信号補正部２００で利用する式（１）のＰ１、Ｐ２をそれぞれ０．５とした場合、式（４）、（５）の結果を利用しても、同等のB(ｎ)を生成することができ、結果として計算量を削減することができる。
【００６３】
Ｅ＝0．5＊ΣＤ（ｋ） （４）
Ｂ(ｋ)＝A(ｋ)＋ｅ （５）
ｅ＝(Ｅ’(１，０)＋Ｅ’(０，１))／ｎ
ここで、ｎ＝画素領域内の画素数、ｋ＝０〜ｎである。
【００６４】
図８は階調変換方式の画素領域における量子化誤差の伝播方法を示したものである。上述した複数画素階調変換部１０３は図８（a）に示す平均誤差最小法である。量子化による画素領域の誤差▲１▼〜▲４▼を一旦格納し、Ｘ位置にある画素領域の量子化を行う際に▲１▼〜▲４▼を集計した値を利用することにより、周辺の画素領域で発生した量子化誤差を平均的に小さくするようにして、画素領域における階調変換に適用している。
【００６５】
一方、図８（b）に示す誤差拡散法は、誤差決定部２０２で決定した画素領域（Ｘの位置）の量子化誤差量を、補正を加える画素領域▲１▼〜▲４▼に予め分配した形でデータ保存部２０３に保存する。このような誤差拡散法を階調変換に適用しても同一の結果が得られる。このように画素領域の量子化誤差の帰還方法については、上述した階調変換結果を得られるようなものであれば限定するものでない。
【００６６】
以上説明した画像形成装置１０の機能は、ソフトウエアによって実現することもできる。マイクロコンピュータなどのプロセッサによって、画像形成装置１００と同様なソフトウェア処理を実行することもできる。以下、本発明の画像形成装置１００の機能をソフトウェア処理により実現する方法について説明する。
【００６７】
図９は情報処理制御装置７００の処理方法を示すフローチャートである。（ａ）は画素領域の誤差伝播に平均誤差最小方式、（ｂ）は画素領域の誤差伝播に誤差拡散方式を利用した例である。はじめに、平均誤差最小方式について説明する。
【００６８】
一つの画素領域内の画素の信号A(ｎ)を入力後（９００１）、ハードディスクやメモリといったデータ保存部より周辺の画素領域の量子化により発生した誤差量Ｅ’を誤差係数P１、P２の割合で集計し、A(ｎ)の各画素に加えるデータeを求める（９００２）。入力信号A(ｎ)にｅを加え、信号B（ｎ）を出力する（９００３）。
【００６９】
次に画素領域間で非周期的なデータＴＨを発生させる（９００４）。この非周期的なデータを、ドットの発生を誘発するような各画素の閾値ＴＨ(ｎ)に変換する（９００５）。そして、信号Ｂと画素の閾値を比較して量子化し、画素領域内の各画素の量子化値C(ｎ)を求める（９００６）。さらに、量子化により発生した各画素の量子化誤差D(ｎ)を求める（９００７）。各画素の量子化誤差D(ｎ)を集計して画素領域における誤差Ｅを求め（９００８）、量子化誤差Ｅをデータ保存部に保存する（９００９）。以上の処理を画素領域毎に画像データが終了するまで行う。
【００７０】
次に、画素領域における誤差拡散法を利用して画素領域の階調変換を行う場合について説明する。一つの画素領域内の画素の信号A(ｎ)を入力後（９０１１）、データ保存部内の量子化の対象となる画素領域の位置を示すデータ域に蓄積された誤差E’を各画素に加える誤差eに変換する（９０１２）。入力信号A(ｎ)に誤差eを加算し、B(ｎ)を出力する（９０１３）。
【００７１】
次に画素領域間で非周期的なデータＴＨを発生させる（９０１４）。この非周期的データをドットの発生を誘発するような各画素の閾値TH(ｎ)に変換する（９０１５）。そして、信号Ｂと画素の閾値を比較して量子化し、画素領域内の各画素の量子化値C(ｎ)を求める（９０１６）。
【００７２】
さらに、量子化により発生した各画素の量子化誤差D(ｎ)を求める（９０１７）。各画素の量子化誤差D(ｎ)から画素領域における誤差Eを求め、誤差Eを利用する画素領域への誤差E１、E２を誤差係数P１、P２を利用して決定する（９０１８）。そして、データ保存内の画素領域の位置を示すデータ域に誤差E１、E２を加える（９０１９）。以上の処理を画素領域毎に画像データが終了するまで行う。
【００７３】
以上説明したように、本実施例の画像形成装置では、周期性の含まれた画像データを電子写真方式のプリンタの印字形式に変換する画像形成装置において、連結関係にある複数画素からなる画素領域内で、組織的なドット配列を形成するための閾値データを前記画素領域間で非周期的なデータから生成することにより、前記画素領域間でのモアレの発生を抑圧し、前記画素領域内ではドット集中などの組織的なドット配列をもつ階調変換を得ることができる。
【００７４】
また、画像データと閾値データの比較により生じた量子化誤差の画像データへの伝播処理を、組織的なドット配列を形成するための画素領域単位で行うことにより、画素単位で伝播処理を行う場合に比べ、信号処理量を削減でき、量子化誤差の蓄積に利用するデータ容量も削減できる。更には閾値比較のみの階調変換処理で生じるモアレと、画素単位の誤差伝播で発生する孤立ドットを抑制することができる。
【００７５】
（実施例２）
次に、実施例１で説明した画像形成装置の非周期データ発生部１０１から発生されるデータを、ブルーノイズマスク法で利用されるディザマトリクスの閾値とした場合について説明する。
【００７６】
図３は実施例２による画像形成装置の構成を示す。実施例１とは閾値を発生する部分のみが異なるため、図１、２の画像処理装置と差分のある部分、つまり閾値発生部３００についてのみ説明する。
【００７７】
閾値発生部３００は、ブルーノイズマスク法で利用されるディザマトリクス（以下、ブルーノイズマスク）を保存するブルーノイズマスク保存部３０１、閾値パターン決定部３０２で構成されている。
【００７８】
ブルーノイズとは低周波成分を持たず、高周波成分からなるノイズである。ブルーノイズマスクの閾値比較により生成されるドットON／OFFのパターンは、非周期で放射状に対象性のものであり、周波数特性においては低周波のパワースペクトルが少なく、画像のパワースペクトルが高周波領域に集中している。これは従来例で述べた誤差拡散法により生成されるドットON／OFFパターンの空間周波数においての分析より持たらされたものである。
【００７９】
図１７にブルーノイズマスクを利用した量子化の一例について説明する。ブルーノイズマスクは周期性の発生を抑えるために、前述したドット集中型やドット分散型に利用されるディザマトリクスよりも比較的大きなサイズ（図１７の例は２５６×２５６画素）のものが利用される。画像データの画素サイズがブルーノイズマスクのサイズ以上の場合は、一つのブルーノイズマスクを図示のようにタイル状に割り当て、各画素に対応するブルーノイズマスクの閾値を決定する。
【００８０】
例えば画像データの画素アドレスが(ａ，ｂ)（０≦ａ<256，0≦b<256）の場合に、対応するブルーノイズマスクの閾値ＴＨ(ａ，ｂ)はmatrix〔a〕〔b〕（＝matrix〔a%256〕〔b%256〕）であり、画素アドレスが(ｃ，ｄ)（256≦ａ<512，256≦ｂ<512）の場合、TH(ｃ，ｄ)はmatrix〔ｃ−256〕〔ｄ−256〕（＝matrix〔c%256〕〔d%256〕）となる。このように、画像データのアドレスに対応するブーノイズマスクの閾値を比較して量子化を行う。
【００８１】
このような特徴を有するブルーノイズマスクを、画素領域の量子化に利用することの理由は、実施例１で説明した非周期データの場合と同様に、画像信号のモアレを抑圧させる効果があるためである。更に、量子化誤差の伝播処理で発生する鎖状テクスチャや特定階調値で発生する指紋状テクスチャといった低周波成分を多く含む画質劣化の要因を、ブルーノイズ効果により抑圧するためである。
【００８２】
ただし、ブルーノイズマスクをそのまま画像信号に対応させて量子化してしまうと、前述したように高周波のパワースペクトルをもつ孤立ドットを発生させてしまうので、画素領域間では高周波成分をもち、画素領域内ではドットが集中するような、組織的なドット配列を形成するための閾値を閾値発生部３００で生成する。以下、閾値発生部３００の動作を具体的に説明する。
【００８３】
ブルーノイズマスク保存部３０１には、前述したようなブルーノイズマスクが保存されている。閾値パターン決定部３０２は画像データの画素アドレスもしくは画素領域のアドレスから、ひとつの画素領域に割り当てるブルーノイズマスクの閾値をブルーノイズマスク保存部３０１から取得する。具体的には、ブルーノイズマスクのサイズがM×N画素（matrix〔M〕〔N〕）、画像データの画素アドレスが(ａ，ｂ)、画素領域の画素数がｌ×m画素の場合、画素領域に割り当てるブルーノイズマスクの閾値は、式（６）によって求めることができる。
【００８４】
TH=matrix〔(a／ｌ)%M〕〔(ｂ／m)%N〕 （６）
このようにして取得したひとつの画素領域に対応する閾値を、実施例１で説明した閾値パターン決定方法と同様に画素領域内の各画素の閾値に変換する。
【００８５】
以上説明したように、ドットの発生順序やドットの発生位置といったドットの発生パターンの制御を可能とする複数の画素で構成された画素領域の閾値に、ブルーノイズマスクを利用することにより、画素領域間でのモアレの発生を抑圧することができる。
【００８６】
画素領域内の各画素の閾値については、前記ブルーノイズマスクの閾値を利用して、ドットが組織的に集中する閾値に変換する。この閾値を利用して画素領域内の各画素の量子化を行い、量子化結果を出力する。更に量子化により発生した量子化誤差の画像信号への伝播処理を画素領域単位で行う。
【００８７】
このような階調変換を行うことにより、画素領域内ではドット集中などの組織的なドット配列を形成し、画素領域間ではブルーノイズの効果により、モアレの発生を抑圧した印字形式のデータを形成することができる。
【００８８】
また、画像データと閾値データの比較により生じた量子化誤差の画像データへの伝播処理を、画素領域単位で行うことにより、閾値比較のみの階調変換処理で生じるモアレと、画素単位の誤差伝播処理で発生する孤立ドットを抑制することができ、更には画素単位で伝播処理を行う場合に比べ、信号処理量の削減、量子化誤差の蓄積に利用するデータ容量の削減を行うことができる。
【００８９】
なお、上述した量子化誤差の伝播処理で発生する鎖状テクスチャや特定階調値で発生する指紋状テクスチャといった低周波成分を多く含む画質劣化の要因についても、ブルーノイズ効果により低減することができる。
【００９０】
また、実施例１と同様にソフトウェア処理でも実現することができる。この場合、図９(ａ)、（ｂ）における非周期データの発生ステップ９００４、９０１４を、ブルーノイズマスクの閾値位置の決定と、ブルーノイズマスクからの閾値取得とすればよい。
【００９１】
（実施例３）
次に、実施例２で説明した画像形成装置の閾値発生部３００で発生する閾値を、ディザマトリクス化したものを画像データの階調変換に利用する第3の実施例について説明する。
【００９２】
図４は実施例３による画像形成装置を示す。図３とは閾値を発生する部分のみが異なるため、実施例２の画像形成装置と差分のある部分、つまり閾値発生部４００についてのみ説明する。
【００９３】
閾値発生部４００は実施例２の閾値発生部３００が出力する閾値をディザマトリクス（以下、ドット制御型ブルーノイズマスク）化し、ドット制御型ブルーノイズマスクを保存するディザマトリクス保存部４０１と、ディザマトリクス保存部４０１から画像データの画素アドレスに対応するドット制御型ブルーノイズマスクの閾値を取り出し、複数画素階調変換部１０３に出力する閾値決定部４０２で構成されている。
【００９４】
図１８にブルーノイズマスクをドット制御型ブルーノイズマスクに変換した例を示す。M×N画素のブルーノイズマスクを、画素領域m×n画素とした場合のドット制御型ブルーノイズマスクである。画素領域がｌ×ｎ画素なので、ドット制御型ブルーノイズマスクの画素サイズはm・M×n・Nとなる。実施例１で説明した２×２画素の画素領域とした場合の閾値決定パターンを利用すると、ブルーノイズマスクのmatrix〔0〕〔0〕の閾値がaの場合、ドット制御型ブルーノイズマスクのco_matrix〔0〕〔0〕はa／４，co_matrix〔0〕〔1〕はa／２，co_matrix〔1〕〔0〕は３ａ／４，co_matrix〔1〕〔1〕はaとなる。また、matrix〔M〕〔N〕の閾値がｂの場合、ドット制御型ブルーノイズマスクのco_matrix〔m・M〕〔ｎ・N〕はｂ／４，co_matrix〔m・M〕〔ｎ・N+1〕はｂ／２，co_matrix〔m・M+1〕〔ｎ・N〕は３ｂ／４，co_matrix〔m・M+1〕〔ｎ・N+1〕はｂとなる。
【００９５】
図１９にドット制御型ブルーノイズマスク生成方法のフローチャートを示す。
始めにｘ×ｙ画素サイズのブルーノイズマスクmatrix〔x〕〔y〕を生成する（1901）。次に画素領域のサイズm，ｎを決定する（1902）。ｙ軸の初期設定と（1903）、ｘ軸の初期設定を行う（1904）。次にブルーノイズマスクmatrix〔x〕〔y〕の閾値THを取り出す（1905）。THを利用して画素領域内の閾値パターンTH(０，０)〜TH(１，１)に変換する（906）。閾値パターンTH(０，０)〜TH(１，１)をドット制御型ブルーノイズマスクco_matrix〔m*x〕〔n*y〕〜co_matrix〔m*x+1〕 〔n*y+1〕に保存する（1907）。次にｘ軸のカウントを行い（1908）、ｘ軸の終端判定を行う（1908）。次にｙ軸のカウントを行い１９１０、ｙ軸の終端判定を行う（1911）。以上の処理をブルーノイズマスクmatrix〔ｘ〕〔y〕のすべての閾値に対して行うことにより、画素サイズｍ・M×ｎ・Nのドット制御型ブルーノイズマスクを作成することができる。
【００９６】
このような手順で生成されたドット制御型ブルーノイズマスクは画像処理装置の初期設定として図７に示したようなＲＡＭやＲＯＭに登録しておいてもよい。
【００９７】
以上説明したように第3の実施例ではブルーノイズマスクより生成した画素領域内の各画素に対応するディザマトリクスを、画素領域内の各画素の量子化に利用して量子化結果を出力する。更に量子化により発生した画素領域における量子化誤差を量子化していない他の画素領域に伝播させる。
【００９８】
このような階調変換を行うことにより、実施例２に記載のブルーノイズマスクよりもディザマトリクスのサイズは大きくなるが、画素領域内の各画素に対応させる閾値を画素領域毎に生成する必要がないので、高速処理が可能となる。また、ブルーノイズの効果により、画素領域間でのモアレの発生を抑圧し、画素領域内でドット集中などの組織的なドット配列をもつ印字形式のデータを形成することができる。
【００９９】
また、画像データと閾値データの比較により生じた量子化誤差の画像データへの伝播処理を、画素領域単位で行うことにより、閾値比較のみの階調変換処理で生じるモアレと、画素単位の誤差伝播処理で発生する孤立ドットを抑制することができ、更には画素単位で伝播処理を行う場合に比べ、信号処理量の削減、量子化誤差の蓄積に利用するデータ容量の削減を行うことができる。
【０１００】
なお、上述した量子化誤差の伝播処理で発生する鎖状テクスチャや特定階調値で発生する指紋状テクスチャといった低周波成分を多く含む画質劣化の要因についてもブルーノイズ効果により低減することができる。
【０１０１】
また、実施例１と同様にソフトウェア処理でも実現することができる。この場合、図９(ａ)，（ｂ）の非周期データの発生ステップ９００４、９０１４を、ドット制御マトリクスの閾値位置の決定、ドット制御マトリクスからの閾値取得とすることで実現できる。
【０１０２】
（実施例４）
実施例１〜３は白黒画像を扱う場合について述べた。実施例４では、実施例１〜３に示した画像形成装置をカラー画像の階調変換に適用する場合について説明する。
【０１０３】
図２０はカラー画像の階調変換を行う画像形成装置の構成図である。基本的には各色独立に階調変換を行うため、実施例１〜３で説明した複数画素階調変換部１０３の処理を色数分だけ行う。複数画素階調変換部１０３については、図２０に示すように色数分並列に設けてもよいし、１色分の複数画素階調変換部１０３で順次色数分の階調変換を行ってもよい。本実施例では、閾値発生部２００１からの閾値を各色の複数画素階調変換部１０３に割り当てる閾値制御部２００２を設けている。以下、閾値発生部２００１については実施例１〜３で説明した閾値発生部を利用することができるため、閾値制御部２００２について具体的に説明する。
【０１０４】
ｎ画素で構成される各色の画素領域の画像信号Ｒ(ｋ)、Ｂ(ｋ)、Ｇ（ｋ）、ｋ＝１〜nについては、実施例１〜３で説明したように画素領域の階調変換を独立して行い、階調変換後の信号Ｒ’(k)、Ｂ’(k)、Ｇ’（k)を出力する。ただし、各画素の量子化で利用する閾値については、閾値発生部２００１からの閾値を閾値制御部２００２で各色の閾値に割り当てる必要がある。
【０１０５】
図２１に閾値制御部２００２の構成を示す。閾値制御部２００２は閾値発生部２００１を制御するものである。例えば、図２１(ａ)に示すように、閾値発生部２００２より各画素領域単位で画素領域内各画素に対応する閾値ＴＨ（k）、ｋ＝１〜ｎを発生させ、各色の画像それぞれに同様の閾値ＴＨ（k）=ＴＨＲ（k）=ＴＨG（k）=ＴＨＢ（k），k=１〜ｎを割り当てる閾値制御を行う。
【０１０６】
または、図２１（ｂ）に示すように、閾値発生部２００２から各画素領域単位および各色単位の画素領域内の閾値ＴＨＲ（k）、ＴＨＧ（k）、ＴＨＢ（k），k=１〜ｎを発生させ、各色の画像それぞれに異なる閾値ＴＨＲ（k）、ＴＨＧ（k）、ＴＨＢ（k），k=１〜ｎを割り当てる閾値制御を行う。
【０１０７】
異なる閾値を割り当てる方法の一例は、実施例２，３で説明した閾値発生部でディザマトリクスを利用する場合に、３色分の閾値配列の異なったディザマトリク利用する方法や、図６に示すように１色のディザマトリクスを利用して画像データに対するディザマトリクスの適用位置を各色毎にずらす方法などにより実現できる。
【０１０８】
以上説明したように、本発明の画像形成装置はカラー画像の階調変換にも適用することができる。
【０１０９】
（実施例５）
次に本発明の画像形成装置を複写機に搭載した第５の実施例について説明する。図５は複写物を読み取り、画像データに変換するスキャナ部５０１、ユーザ要求や、プリンタ部の印字解像度から画像データのサイズを変更する解像度変換部５０２、入力のＲＧＢ３色の画像信号をプリンタのトナーの色信号に変換する色変換部５０３、各色信号の階調数をプリンタで印字可能な階調数に変換する階調変換部５０４、階調変換結果を利用して紙などの媒体に印刷を行う電子写真方式のプリンタ部５０５によって構成されており、本発明の画像形成装置は階調変換部５０４に適用される。以下、各部について具体的に説明する。
【０１１０】
スキャナ部５０１は複写物に光を照射し、その反射光の強度を読み取って、複写物の画像データを形成する装置である。一般的なスキャナは１画素あたり８ビット／色の画像データを形成するが、近年は読み取り後の画像データに補正処理を行うために８ビット／色以上取得するものもある。解像度変換部５０２はＡ３サイズ→Ａ４サイズなどのユーザからのリサイズ要求と、プリンタ部５０５の印字解像度を考慮してスキャナ部５０１からの画像データを拡大、縮小処理するものである。例えば、スキャナの読み取り解像度が２００ＤＰＩで、プリンタの解像度が４００ＤＰＩ、ユーザのリサイズ要求がない場合については、画像データを縦横それぞれ２倍に拡大しなければ原本と同サイズの複写結果を出力できない。また、同様の装置で、ユーザから１／１６のリサイズ要求があった場合、画像データを縦横それぞれ１／２に縮小する必要がある。
【０１１１】
解像度変換方法についてはニアレストレイバー方や、バイリニア法など様々あるが、本実施例はこれを限定するものでない。
【０１１２】
色変換部５０３は解像度変換部５０２からのデータをプリンタ部５０５で使用するインクの色信号に変換する。色変換方法については、スキャナ部５０１とプリンタ部５０５の色特性をテーブル化したものを利用する方法や、マトリクス演算を利用して行うものなど様々あるが、本実施例はこれを限定するものでない。
【０１１３】
階調変換部５０４は色変換後の各色の階調数をプリンタ部５０５で印字可能な階調数に変換するものであり、実施例４で説明したような本発明の画像形成装置を適用する。
【０１１４】
電子写真方式のプリンタでは、従来技術で述べたように１画素が黒画素で周辺の８画素が白画素といった孤立ドットの含まれる画像データを供給してもトナーが感光体に安定して着きにくく、孤立ドットの部分が印字できないため、入力データの階調性が印刷結果に反映しないといった問題がある。このため、図１３に示したように画素領域内でドットが組織的に集中するような閾値を設定する。これにより、孤立ドットの生成を低減することができる。また、複写対象物に含まれる濃度パターンの周期により発生するモアレについては、画素領域間で非周期的な性質をもつデータを利用して画素領域内の量子化を行うこと、および、画素領域の量子化で発生した誤差を量子化していない他の画素領域に伝播することの効果により抑圧することができる。
【０１１５】
プリンタ部５０５で印字可能な階調数については１ビット／画素の２値出力のものや、２ビット／画素、１６ビット／画素などの多値出力のものなど様々であるが、本発明の画像形成装置は、どのような印字階調数についても対応することができる。
【０１１６】
実施例１〜４では画像出力装置の出力階調数が２値の場合を説明したが、閾値の値を印字可能な階調数によって変更することにより、多値出力にも適用することができる。具体的には閾値生成部で生成する閾値の範囲を画像出力装置の出力階調数応じて変更する。例えば、８ビット入力、１ビット出力の場合は閾値の範囲を０〜２５５に設定することで、０、１（８ビットで０、２５５に相当する）への量子化を行うが、８ビット入力、２ビット出力の場合、閾値の範囲を０〜85に設定することで、０、１、２、３（８ビットで０、85、170、255に相当）への量子化が可能となる。
【０１１７】
以上説明した解像度変換部５０２、色変換部５０３、階調変換部５０４については図７（a）で示した情報処理制御装置７０で、画像形成装置１００のように各部をハードウェア回路として複写機に搭載することもできる。また、図７（ｂ）で示した情報処理制御装置７００のように、ＣＰＵ７０１が画像形成装置１００の機能をソフトウェアとして持つ複写機に搭載することもできる。
【０１１８】
以上説明したように、本発明の画像形成装置を複写機の階調変換部に適用することにより、モアレおよび孤立ドットの発生を抑圧した印字形式のデータを形成でき、プリンタ部の印字結果においても階調変換処理前の画像データがもつ階調性を保つことが出来る。また、上記のような階調変換を高速な実現することができる。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明による画像形成装置によれば、連結した複数画素からなる画素領域内で、組織的なドット配列を形成するための閾値データを前記画素領域間で非周期的なデータ等から生成することにより、前記画素領域間ではモアレの発生を抑圧し、前記画素領域内ではドット集中などの組織的なドット配列をもつ印字形式のデータを得る効果がある。
【０１２０】
また、画像データと閾値データの比較により生じた量子化誤差の画像データへの伝播処理を、前記組織的なドット配列を形成するための画素領域単位で行うことにより、画素単位で伝播処理を行う場合に比べて信号処理量を削減でき、量子化誤差の蓄積に利用するデータ容量も削減できる。更には、閾値比較のみの階調変換処理で生じるモアレと、画素単位の誤差伝播で発生する孤立ドットを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の実施例１を示すブロック図。
【図２】実施例１の詳細構成を示すブロック図。
【図３】実施例２の画像形成装置を示すブロック図。
【図４】実施例３の画像形成装置を示すブロック図。
【図５】本発明の画像形成装置を適用した複写機のブロック図。
【図６】ディザマトリクスの位相をずらす方法を示す説明図。
【図７】画像形成装置を実現するハードウェア及びソフトウェアの構成図。
【図８】階調変換方式の画素領域における量子化誤差の伝播方法の説明図。
【図９】本発明の一実施例による階調変換処理の手順を示すフローチャート。
【図１０】ディザ方式の説明図。
【図１１】従来の複写機の概略の構成図。
【図１２】印刷物に含まれる濃度パターンの周期を示す説明図。
【図１３】画素と画素領域、閾値の関係を示す説明図。
【図１４】画素領域における量子化誤差の伝播方法を示す説明図。
【図１５】閾値パターン決定部で利用するテーブルの構成図。
【図１６】画像信号、閾値、量子化結果、量子化誤差について示した説明図。
【図１７】画像データの画素アドレスと、ディザマトリクスの閾値の対応を示す説明図。
【図１８】ブルーノイズマスクから、画素領域内の各画素の閾値をもつディザマトリクスを生成する方法を示した説明図。
【図１９】ブルーノイズマスクから、画素領域内の各画素の閾値をもつディザマトリクスを生成するフローチャート。
【図２０】カラー画像に対応させた本発明の画像形成装置を示すブロック図。
【図２１】図２０の閾値制御部の動作を示す説明図。
【符号の説明】
１００…画像処理装置、１０２…閾値パターン決定部、１０３…複数画素階調変換部、１０４…閾値発生部、２００…信号補正部、２０１…量子化部、２０２…誤差量決定部、２０３…データ保存部、３００…閾値発生部、３０１…ブルーノイズマスク保存部、３０２…閾値パターン決定部、４００…閾値発生部、４０１…ディザマトリクス保存部、４０２…閾値決定部、５０１…スキャナ部、５０２…解像度変換部、５０３…色変換部、５０４…階調変換部、５０５…プリンタ部、７０…情報処理制御装置、７１…ＣＰＵ、７２…信号入力ＩＦ、７３…ＲＡＭ、７４…ＲＯＭ、７５…信号出力ＩＦ、７６…画像入力装置、７７…画像出力装置、７００…情報処理制御装置、７０１…ＣＰＵ、７０２…信号入力ＩＦ、７０３…ＲＡＭ、７０４…ＲＯＭ、７０５…信号出力ＩＦ、２００１…閾値発生部、２００２…閾値制御部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置、特に周期性の含まれた画像データを電子写真方式プリンタの印字形式に階調変換する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像の入力、表示、出力を行う画像機器の性能向上が著しい。１２ビット／画素入力のスキャナ、１０bit／画素表示のディスプレイ、４ビット／画素出力のプリンタがその代表例である。
【０００３】
このような画像機器では、画像データをそれぞれの階調再現能力に適合するデータ形式で扱っているため、例えばスキャナで入力した画像データをプリンタで印刷する場合、スキャナで入力した画像の階調数をプリンタで再現可能な階調数に変換すること（以下、階調変換）が必要となる。
【０００４】
例えば、電子写真方式のプリンタでは、ディザ法とよばれる階調変換方式が利用されている。図１０に示すように、ディザ法は閾値をN×N個配列したディザマトリクスを利用して、画像信号と閾値比較を行うことによりドットのON／OFFを決定するものである。
【０００５】
一般的に、プリンタに画像データを入力するスキャナやモニタといった装置の階調再現数はプリンタの階調再現数よりも高いので、ディザマトリクスを利用して局所的にドットＯＮ／ＯＦＦの密度を調整し、入力画像の階調数を擬似的に表現する。このようなディザマトリクスはマトリクスの中心から徐々に閾値を大きくすることで、ドットを規則的に集中させていくドット集中型と、閾値をランダムに配置したドット分散型に大別される。
【０００６】
ただし電子写真方式のプリンタは、例えば出力階調数が２値（白か黒）の場合、１画素が黒画素で周辺の８画素が白画素といった孤立ドットの含まれる画像データを供給すると、トナーが感光体に安定して着きにくく、孤立ドットの部分が印字できないため、入力データの階調性が印刷結果に反映しないといった問題がある。このため黒画素が２画素や４画素に集中するようなドット集中型のディザマトリクスが利用されている。
【０００７】
このような階調再現能力の異なる画像機器を接続した装置に、図１１に示すようなスキャナと電子写真方式のプリンタを搭載した複写機がある。この複写機はパソコンからのデータの印刷や、印刷物の複写に利用される。複写の対象となる印刷物の多くは、図１２に示すように濃淡パターンの濃度変化の周期を有している。これは印刷機の印字特性や、階調再現数にあわせた画像形式であり、印刷機やプリンタ特有のものである。
【０００８】
このような濃淡パターンの周期を有する印刷物をスキャナで読み取り、電子写真方式のプリンタ用に階調変換を行った場合、モアレが発生し画質劣化を起こす。モアレは、印刷物に含まれた濃淡パターンの周期と、階調変換方式のディザマトリクスにより生成される濃淡パターンの周期との干渉に起因して生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このようなモアレを抑圧する一つの方法として、特開平４−１０４５７６号が開示されている。これは階調変換の前段にローパスフィルタを加えることにより、印刷物の周期性を緩和するものである。しかし、印刷物に含まれる周期も様々であり、全ての印刷物に対して良好な結果を得るためには印刷物に含まれる周期の判別とローパスフィルタの係数変更を行わなければならない。このためモアレ抑圧に使用する回路の規模が大きくなり、処理負荷も高くなるといった問題がある。
【００１０】
モアレを抑圧するもう一つの方法として、特開平７−１２３２５９に開示されているように階調変換方式に誤差拡散法を適用するものがある。誤差拡散法は、閾値による量子化で発生した量子化誤差を、量子化を行っていないデータに伝播する処理を画素単位に行うことにより、精度の高い階調再現を実現する階調変換方式である。しかし、誤差拡散法は特に低濃度部で電子写真方式のプリンタで印字できない孤立ドットを形成してしまうため、テンプレート処理やその他の処理を組み合わせて孤立ドットを抑制する必要がある。また、誤差拡散法特有の鎖状テクスチャといった画質劣化要因を防ぐために回路規模が大きくなり、処理負荷も高くなるといった問題がある。
【００１１】
また、特開平10−150565号に係る「閾値マトリックス誤差拡散法による２値化方法および記憶媒体」のように誤差拡散法で閾値にブルーノイズマスクを利用することにより、誤差拡散特有の画質の諸問題を改善する方式もある。この方式も誤差拡散法と同様に孤立ドットが生成され、印刷結果に反映されないといった問題を持っている。
【００１２】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点に鑑み、その目的は電子写真方式の階調変換方式において、周期性が含まれる入力画像を階調変換する場合に発生するモアレを低減し、かつ印字結果に反映されない孤立ドットの発生を低減する画像形成装置を提供することにある。更に、その階調変換処理を簡素化し、高速化をはかることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明は、隣接関係にある画素領域間において非周期的なデータを生成し、前記画素領域内において組織的なドット配列を生成するための複数の閾値データに変換して、画像データとの閾値比較を行うことを特徴とする。これにより、前記画素領域間においてモアレの抑圧を行い、前記画素領域内において孤立ドットの発生を抑えた組織的なドット配列をもつ印字形式のデータの生成を行うことができる。
【００１４】
また、本発明は、通常１画素単位でデータに対応させるブルーノイズマスクの閾値を画素領域に対応させ、前記画素領域内において組織的なドット配列を形成するための複数の閾値データに変換して、画像データとの閾値比較を行うことを特徴とする。これにより、前記画素領域間ではモアレの抑圧を行い、前記画素領域内では孤立ドットの発生を抑えた組織的なドット配列をもつ印字形式のデータの生成を行うことができる。
【００１５】
また、本発明は、閾値領域間で非周期的であり、閾値領域内で組織的なドット配列を形成するための複数ｎ閾値データで構成されたディザマトリクスを利用することを特徴とする。これにより、前記閾値領域間ではモアレの抑圧を行い、前記閾値領域内では孤立ドットの発生を抑えた組織的なドット配列をもつ印字形式のデータの生成を行うことができる。
【００１６】
また、本発明は、ブルーノイズマスクの閾値を画素領域に対応させ、前記ブルーノイズマスクの閾値を前記画素領域内において組織的なドット配列を形成するための複数の閾値データに変換して配置したディザマトリクスを利用して、画像データとの閾値比較を行うことを特徴とする。これにより、前記画素領域間ではモアレの抑圧を行い、前記画素領域内では孤立ドットの発生を抑えた組織的なドット配列をもつ印字形式のデータの生成を行うことができる。
【００１７】
また、本発明は、画像データと閾値データの比較によって印字形式のデータを決定する際に生じた変換誤差を、画素領域単位または閾値領域単位で量子化していない画像データに伝播していくことを特徴とする。これにより、閾値比較のみの階調変換処理で生じるモアレを抑圧し、更に画素単位での量子化誤差の伝播で発生する孤立ドットを抑制することができる。
【００１８】
また、本発明は、非周期的なデータもしくはブルーノイズマスクの閾値と、画素領域内の各画素に対応させる閾値の対応関係を予めテーブル化しておくことにより、閾値を求めるための計算を不要とし、高速に閾値データを得ることができる。
【００１９】
また、本発明は、上記の組織的なドット配列が、前記画素領域内または前記閾値領域内で、前記画像データの輝度値の減少もしくは濃度値の増加により、ドットが集中していくような閾値配列であることを特徴としている。
【００２０】
また、本発明は、前記画素領域内または前記閾値領域内で組織的なドット配列を形成するための複数の閾値データが、例えば非周期的なデータTH、前記画素領域の画素数または前記閾値領域の閾値データ数がNの場合、1画素目の量子化に利用する閾値は１・TH／N、2画素目の量子化で利用する閾値は2・TH／N、N画素目の量子化で利用する閾値はN・TH／Nであるように、非周期データと、前記画素領域の画素数または前記閾値領域の閾値数により決定された閾値データであることを特徴としている。
【００２１】
あるいは、前記画素領域内または前記閾値領域内で組織的なドット配列を形成するための複数の閾値データが、例えば前記ブルーノイズマスクの閾値TH、前記画素領域の画素数または閾値領域の閾値数がNの場合、１画素目の量子化に利用する閾値はTH／N、2画素目の量子化で利用する閾値は2TH／N、N画素目の量子化で利用する閾値はTHであるように、ブルーノイズマスクの閾値と、前記画素領域の画素数または前記閾値領域の閾値数により決定された閾値データであることを特徴としている。
【００２２】
また、本発明は、前記補正値決定手段において、前記画素領域または閾値領域の量子化誤差が、例えば前記画素領域内の画素数、または前記閾値領域内の閾値数ｎ、画素領域または閾値領域に対応する画像データの量子化誤差Ｅ1〜Ｅnの場合、その総和（ΣＥn）であり、前記補正値は、１／ｎ・ΣＥと決定されていることを特徴としている。
【００２３】
更に、本発明はディザマトリクスを生成する方法であり、ブルーノイズマスクの各閾値を、連結関係にある複数の閾値データからなる閾値領域に対応させ、前記ブルーノイズマスクの閾値を、前記閾値領域内において、組織的なドット配列を形成するための複数の閾値データに変換してディザマトリクスを生成することを特徴としている。
【００２４】
更に本発明は複写機であり、スキャナ部、プリンタ部、前記スキャナで読み取った画像データをプリンタ部で印字するための印字データに変換する階調変換部を搭載したものにおいて、前記階調変換部に上記した画像形成装置を適用したことを特徴としている。
【００２５】
このような本発明によれば、周期性の含まれた画像データを電子写真方式のプリンタの印字形式のデータに変換する画像形成装置において、連結関係にある複数画素からなる画素領域内で、組織的なドット配列を形成するための閾値データを前記画素領域間で非周期的なデータから生成することにより、前記画素領域間でのモアレの発生を抑圧し、前記画素領域内では、ドット集中などの組織的なドット配列をもつ階調変換結果を得ることが出来る。
【００２６】
また、画像データと閾値データの比較により生じた量子化誤差の画像データへの伝播処理を、前記組織的なドット配列を形成するための画素領域単位で行うことにより、画素単位で伝播処理を行う場合に比べ、信号処理量を削減でき、量子化誤差の蓄積に利用するデータ容量も削減できる。更には閾値比較のみの階調変換処理で生じるモアレと、画素単位の誤差伝播で発生する孤立ドットを抑制することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成装置の実施例は、図７(ａ)の画像形成装置１００に示すように、スキャナ等の画像入力装置７６およびプリンタ等の画像出力装置７７が接続された情報処理制御装置７０にハードウェアとして搭載することができる。
【００２８】
情報制御装置７０はＣＰＵ、ＡＳＩＣなどのハードウェア、メモリ、画像入出力インターフェースで構成されている。具体的には、画像信号の入出力の制御や、画像処理装置１００の制御を行うＣＰＵ７１，画像入力装置７６からの画像データを情報制御装置７０に入力する信号入力ＩＦ７２、入力した画像データの蓄積や画像処理結果の保存を行うＲＡＭ７３、画像処理で扱うパラメータや画像処理プログラムを格納するＲＯＭ７４、本発明による画像形成装置１００、画像処理結果を画像出力装置７７に出力する信号出力ＩＦ７５で構成されている。なお、画像形成装置１００は後述するように、ＡＳＩＣなどのハードウェアである。
【００２９】
以下、信号入力ＩＦ、ＲＡＭ、ＲＯＭ，画像処理回路、信号出力ＩＦについて具体的に説明する。信号入力ＩＦ７２はＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、セントロニクスやメモリカード、ＰＣＩ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔなどのインターフェースであり、画像入力装置７６からの画像信号を情報制御装置７０に入力する。ＲＡＭ７３はＳＤＲＡＭ，ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭやメモリカード、ハードディスクなどの画像データの蓄積や、パラメータの保存を行うものである。ＲＯＭ７４は、Ｆｌａｓｈ ＲＯＭなどの、画像形成装置１００で扱うパラメータやＣＰＵ７１で使用する制御プログラムなどを格納するものである。信号出力ＩＦ７５はＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、セントロニクスやメモリカード、ＰＣＩ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔなどのインターフェースであり、画像処理結果を画像出力装置７７に出力する。
【００３０】
画像形成装置１００は、図７(b)に示すように、スキャナ等の画像入力装置７６およびプリンタ等の画像出力装置７７が接続された情報処理制御装置７００にソフトウェアとして搭載することができる。
【００３１】
情報制御装置７００はＣＰＵ、メモリ、画像入出力インターフェースで構成されている。具体的には、画像信号の入出力の制御や、画像形成装置１００の機能をソフトウェア処理で実行するＣＰＵ７０１，画像入力装置７６からの画像データを情報制御装置７００に入力する信号入力ＩＦ７０２、入力した画像データの蓄積や画像処理結果の保存を行うＲＡＭ７０３、画像処理で扱うパラメータや、画像形成装置１００の機能をソフトウェア処理で実現するための画像処理プログラムを格納したＲＯＭ７０４、画像処理結果を画像出力装置７７に出力する信号出力ＩＦ７０５で構成されている。
【００３２】
以下、信号入力ＩＦ、信号出力ＩＦについては図７（a）に示したものと同様のため、ＣＰＵ７０１，ＲＡＭ７０３、ＲＯＭ７０４について具体的に説明する。ＣＰＵ７０１は、画像信号の入出力の制御や画像形成装置１００の機能をソフトウェア処理で実行するものである。ソフトウェア処理を実行するためのプログラムは後述するＲＡＭ７０３、またはＲＡＭ７０４に保存されており、ＣＰＵ７０１はこのプログラムに従ってソフトウェア処理を行う。ＲＡＭ７０３はＳＤＲＡＭ，ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭやメモリカード、ハードディスクなどの画像データの蓄積や、パラメータの保存を行うものである。ＲＯＭ７４は、Ｆｌａｓｈ ＲＯＭなどの、画像形成装置１００で扱うパラメータやＣＰＵ７１で使用する制御プログラムおよび、画像形成装置１００の機能をソフトウェア処理で実現するための画像処理プログラムなどを格納する。
【００３３】
以上説明したように、画像形成装置１００はハードウェア、ソフトウェアで実現することができる。以下、実施例を用いて画像形成装置１００を具体的に説明する。
【００３４】
（実施例１）
本発明の画像形成装置に係る第一の実施例について説明する。図１に画像形成装置の構成を示す。画像形成装置１００は、連結関係にあるｎ個の画素で構成された画素領域毎に、その画素領域間において非周期的なデータＴＨを発生する非周期データ発生部１０１と、非周期データＴＨを画素領域内で孤立ドットが発生しないように、ドットを組織的に集中させる各画素の閾値ＴＨ（１〜ｎ）に変換する閾値パターン決定部１０２で構成された閾値発生部１０４と、前記画素領域内の画像信号Ａ(１〜ｎ)と前記閾値ＴＨ（１〜ｎ）を比較し、各画素の量子化および、量子化によって発生した量子化誤差の伝播処理を画素領域単位で行う複数画素階調変換部１０３で構成されている。
【００３５】
図２に、複数画素階調変換部の詳細を示す。はじめに非周期データ発生部１０１について説明する。非周期データ発生部１０１が発生する非周期データＴＨは発生させたデータ間（図１３のＴＨａ、ＴＨｂ、ＴＨｃ間）に周期性がないものである。ただし完全に周期性を含まないデータを発生させるのは困難なため、簡易に作成可能な擬似的な非周期データでもよい。非周期データＴＨの生成方法としては平均採中法や混合合同法といった簡易的な乱数を発生させる方法や、正規分布を用いた方法などさまざまに考えられるが、発生させたデータ間にある程度の非周期性をもたせられる方法であればこれを限定しない。
【００３６】
図１３は、画素と画素領域の関係および閾値決定方法を示している。(ｘ，ｙ)は画素のアドレスを示しており、（ｉ，ｊ）は４画素を画素領域とした場合の画素領域のアドレスを示している。（ｉ，ｊ）＝(０，０)，(０，１)，(０，２)の画素領域に対応する画素領域間で、ＴＨａ、ＴＨｂ、ＴＨｃは非周期的なデータである。画素領域内の閾値については、例えば（ｉ，ｊ）＝(０，０)の画素領域での非周期的データＴＨａを、画像信号の輝度値（黒→白）の減少や濃度値（白→黒）の増加により、画素領域内でドットが(ｘ，ｙ)＝(０，０)→(０，１)→(１，０)→(１，１)で発生するような閾値に変換する。
【００３７】
以下、ドットの発生と閾値の関係について具体的に説明する。なお、説明を簡単にするために、画像信号と閾値の比較を行ってドットＯＮ、ＯＦＦを決定する量子化方法を利用して説明する。
【００３８】
画素領域は画像の局所領域であり、ひとつの画素領域内の画像信号は似たような輝度値、または濃度値を持っていることから、画素領域内の各画素の閾値設定により、量子化で形成される画素領域内のドットの構造を定義することができる。例えば、画素領域内の各画素(ｘ，ｙ)＝(０，０)、 (０，１)、(１，０)、(１，１)に対応する閾値をそれぞれＴＨａ／４、2ＴＨａ／4、3ＴＨａ／4、ＴＨａとした場合、画素領域内の画像信号の濃度値がＴＨａ／４以上、2ＴＨａ／4未満のとき、(０，０)の１画素、画素領域内の画像信号の濃度値が全て2ＴＨａ／4以上、３ＴＨａ／4未満のとき、(０，０) (０，１)の２画素、画素領域内の画像信号の濃度値が3ＴＨａ／4以上、ＴＨａ未満のとき、(０，０) (０，１)(１，０)の３画素、画素領域内の画像信号の濃度値がＴＨa以上のとき、画素領域内の全ての画素がドットＯＮとなる量子化結果を得ることができる。
【００３９】
この例は、画素領域内の画像信号の濃度が大きくなるにつれて、画素領域内のドットを(０，０)→(０，１)→(１，０)→(１，１)の順番で、画素領域の中心を組織的に取り囲んでいく（以下、ドット集中と呼ぶ）ように形成させる閾値配列を示したものである。
【００４０】
また、他の例では前記の画素領域において各画素の閾値を２ＴＨａ／４、２ＴＨａ／4、ＴＨａ、ＴＨａとした場合は、画素領域内の画像信号の濃度値が２ＴＨａ／４以上、ＴＨａ未満のとき、(０，０)(０，１)の2画素、画素領域内の画像信号の濃度値がＴＨａ以上のとき (０，０)(０，１)(１，０)(１，１)の4画素というように縦画素が２画素連結したドットを２段階で組織的に集中させることも可能である。
【００４１】
このように閾値の配列を利用することにより、孤立ドットの発生を抑えた量子化を行うことができ、画素領域内においてプリンタの印字に最適なドットの形成を行うことができる。なお、プリンタの印字に最適なドットの形状は、プリンタの印字特性に大きく依存するため、画素領域内の量子化においてドットを組織的に形成させるような閾値の配列であれば、上記の例に限定したものではない。
【００４２】
閾値設定は、予め非周期的データが取りうる値から、ＴＨａ／4、２ＴＨａ／４、３ＴＨａ／４、ＴＨａのような各非周期データに対応する画素領域内の各画素の閾値を予め求めておき、入出力の関係をテーブル化しておく。
【００４３】
図１５は、閾値パターン決定部で利用するテーブルを示したものである。設定する閾値は、非周期データから画素領域内の各画素に対応する閾値を計算することなく、テーブル参照により求めることも可能である。
【００４４】
ただし、非周期データ発生部１０１から発生するデータの範囲が入力信号の取りうるデータ範囲と異なる場合（例えば、非周期データ１６ビット、入力信号８ビット）は、入力信号との比較が行えないので、閾値パターンを決定する前およびその後において、ビットシフト処理などを利用して非周期データのデータ範囲を入力信号のデータ範囲（例えば、非周期データ１６ビット→８ビット）に変更する処理を行う。
【００４５】
次に複数画素階調変換部１０３について説明する。複数画素階調変換部１０３は閾値パターン決定部１０２からの閾値を利用して各画素の階調変換を行うものである。図２を利用して複数画素階調変換部１０３を具体的に説明する。
【００４６】
複数画素階調変換部１０３は画素領域内の各画素の入力信号Ａ(1)〜Ａ（n）に対して各画素の信号補正を行ない、Ｂ(1)〜Ｂ(n)を出力する信号補正部２００、Ｂ(１)〜Ｂ（ｎ）を閾値パターン決定部１０２からの閾値ＴＨ（１）〜ＴＨ（ｎ）と比較して出力信号Ｃ(１)〜Ｃ(ｎ)に量子化し、更に、量子化によって生じた各画素の量子化誤差Ｄ(１)〜Ｄ(ｎ)を出力する量子化部２０１、量子化部２０１からの画素領域内の各画素の量子化誤差Ｄ(１)〜Ｄ(ｎ)からその画素領域における量子化誤差Ｅを計算して出力する誤差量決定部２０２、誤差量決定部２０２からの画素領域における量子化誤差Ｅを一旦保存し、信号補正部２００から要求のあった画素領域における量子化誤差Ｅ’を出力するデータ保存部２０３により構成されている。以下、信号補正部２００、量子化部２０１、誤差量決定部２０２、データ保存部２０３について具体的に説明する。
【００４７】
信号補正部２００は、量子化処理を行った画素領域で発生した量子化誤差Ｅ’を利用して、量子化処理を行っていない画素領域の入力信号Ａ（１）〜Ａ（ｎ）にそれぞれ補正を加え、Ｂ（１）〜Ｂ（ｎ）を求める。
【００４８】
図１４に信号補正方法を示す。ここで、(ｉ，ｊ)＝（０，０），（１，０），（２，０）、〜（０，１）は量子化処理済みの画素領域を示している。また、Ｅ’（０，０）、Ｅ’（１，０）、Ｅ’（２，０）、〜Ｅ’（０，１）は、それぞれの画素領域の量子化で生じた画素領域における誤差Ｅ’を示している。なお、このような画素領域における誤差Ｅ’はデータ保存部２０３に蓄積されている。画素領域における誤差Ｅ’の生成方法については誤差量決定部２０２において説明する。
【００４９】
画素領域(ｉ，ｊ)＝（１，１)内の画素の信号Ａ（１）〜Ａ（４）に補正を加えて、Ｂ（１）〜Ｂ（４）を求める方法を式（１）に示す。
【００５０】
Ｂ(ｋ)＝A(ｋ)＋ｅ …（１）
ｅ＝(Ｅ’(１，０)＊P１＋Ｅ’(０，１)＊P２)／ｎ
Ｐ１＋Ｐ２＝１．０
ｎ＝画素領域内の画素数、ｋ＝(１〜ｎ)
ここで、ｅは画素領域内の各画素に加える誤差量、ｎは画素領域内の画素数、Ｐ１、Ｐ２は２箇所の画素領域からの量子化誤差をどのような配分で利用するかを決定する誤差係数を示している。
【００５１】
このように量子化処理により発生した画素領域の量子化誤差を、量子化処理を行っていない画素領域の信号に伝播させていくことにより、入力信号の階調性を保存することができる。なお，式（１）では使用する画素領域の量子化誤差を２箇所としたが、例えばＥ’(０，０)、Ｅ’(１，０)、Ｅ’(０，１)、Ｅ’(２，０)といった広い範囲の画素領域の量子化誤差を使用してもよい。信号補正で利用する画素領域の数および誤差係数の設定については、目標とする画質に応じて変更する必要があるためこれを限定しない。
【００５２】
量子化部２０１は、閾値パターン決定部１０２からの画素領域内の各画素に対応する閾値ＴＨ（１）〜ＴＨ（ｎ）と、信号補正部２００からの画素領域内の各画素の補正データＢ(１)〜Ｂ(ｎ)を比較して、出力信号Ｃ(１)〜Ｃ(ｎ)に量子化するものである。また、量子化によって生じた各画素における量子化誤差Ｄ(１)〜Ｄ(ｎ)を誤差量決定部２０２に出力する。例えば８ビット（０〜２５５）の入力信号A(ｎ)の信号を１ビット（０or１）の出力信号Ｃ(ｎ)に階調変換する場合、Ｂ(ｎ)からＣ(ｎ)、D(ｎ)を求める方法は式（２）のようになる。
【００５３】
IF( B(ｋ) > TH(ｋ) ){ C(ｋ)＝１； D(ｋ)=B(ｋ)−255 }
ELSE{ C(ｋ)＝0； D(ｋ)=B(ｋ) } （２）
ここで、ｎ：画素領域の画素数、ｋ：０〜ｎである。
【００５４】
図１６に複数画素変換部の各部のデータを示す。(ａ)は画素領域の画素数が４画素の場合におけるデータ、(ｂ)は各画素に割り当てられた閾値、(ｃ)は閾値より量子化したデータ、(ｄ)は各画素の量子化誤差の一例を示す。Ｂ（１）、Ｂ（３）を例にして式（２）を説明する。
【００５５】
Ｂ（１）（＝１２０）は閾値ＴＨ（１）（＝５０）よりも大きいので、８ビット信号で２５５に相当する１ビット信号１に量子化する。しかし、Ｂ（１）（＝１２０）は２５５と等価ではないので量子化の際に発生した量子化誤差Ｄ（１）（＝−１３５）はB(１)−２５５で求めることができる。
【００５６】
Ｂ（３）（＝１２６）は閾値ＴＨ（３）（＝１５０）よりも小さいので、８ビット信号で０に相当する１ビット信号０に量子化する。しかし、Ｂ（３）（＝１２６）は０と等価ではないので量子化の際に発生した量子化誤差Ｄ（３）（＝１２６）はB(３)−０で求めることができる。
【００５７】
これにより画素領域内の各画素の量子化を行い、更に量子化により生じた各画素の量子化誤差を生成することができる。
【００５８】
次に誤差量決定部２０２について説明する。誤差量決定部２０２は画素領域単位に画素領域内の各画素の量子化で発生した量子化誤差Ｄ（１）〜Ｄ（n）からその画素領域内における量子化誤差Ｅを求める。画素領域内における量子化誤差Ｅは、式（３）により求めることができる。ｋ：１〜ｎである。
【００５９】
Ｅ＝ΣＤ（ｋ） …（３）
式（３）は画素領域内の各画素の量子化で発生した量子化誤差Ｄ（１）〜Ｄ（n）の総和を求めた結果を、画素領域内における量子化誤差Ｅとするものである。式（３）で求めた結果を信号補正部２００で使用するためにデータ保存部２０３に出力する。
【００６０】
次にデータ保存部２０３について説明する。データ保存部２０３は誤差量決定部２０２からの画素領域内における量子化誤差Ｅを逐次保存する。また、信号補正部２００で信号補正に利用する画素領域内における量子化誤差Ｅ’を出力するものである。
【００６１】
以上の構成により本実施例の画像形成装置は、画素領域内の各画素の入力信号Ａ(１)〜Ａ（ｎ）に対して階調変換を行い、出力信号Ｃ(１)〜Ｃ（ｎ）を出力することができる。
【００６２】
なお、信号補正部２００、誤差量決定部２０２の計算方法は式（１）、（３）に限定したものではない。各部で利用する係数などのパラメータにより、各部の計算の分担を変更しても同様の結果を得ることができる。例えば信号補正部２００で利用する式（１）のＰ１、Ｐ２をそれぞれ０．５とした場合、式（４）、（５）の結果を利用しても、同等のB(ｎ)を生成することができ、結果として計算量を削減することができる。
【００６３】
Ｅ＝0．5＊ΣＤ（ｋ） （４）
Ｂ(ｋ)＝A(ｋ)＋ｅ （５）
ｅ＝(Ｅ’(１，０)＋Ｅ’(０，１))／ｎ
ここで、ｎ＝画素領域内の画素数、ｋ＝０〜ｎである。
【００６４】
図８は階調変換方式の画素領域における量子化誤差の伝播方法を示したものである。上述した複数画素階調変換部１０３は図８（a）に示す平均誤差最小法である。量子化による画素領域の誤差▲１▼〜▲４▼を一旦格納し、Ｘ位置にある画素領域の量子化を行う際に▲１▼〜▲４▼を集計した値を利用することにより、周辺の画素領域で発生した量子化誤差を平均的に小さくするようにして、画素領域における階調変換に適用している。
【００６５】
一方、図８（b）に示す誤差拡散法は、誤差決定部２０２で決定した画素領域（Ｘの位置）の量子化誤差量を、補正を加える画素領域▲１▼〜▲４▼に予め分配した形でデータ保存部２０３に保存する。このような誤差拡散法を階調変換に適用しても同一の結果が得られる。このように画素領域の量子化誤差の帰還方法については、上述した階調変換結果を得られるようなものであれば限定するものでない。
【００６６】
以上説明した画像形成装置１０の機能は、ソフトウエアによって実現することもできる。マイクロコンピュータなどのプロセッサによって、画像形成装置１００と同様なソフトウェア処理を実行することもできる。以下、本発明の画像形成装置１００の機能をソフトウェア処理により実現する方法について説明する。
【００６７】
図９は情報処理制御装置７００の処理方法を示すフローチャートである。（ａ）は画素領域の誤差伝播に平均誤差最小方式、（ｂ）は画素領域の誤差伝播に誤差拡散方式を利用した例である。はじめに、平均誤差最小方式について説明する。
【００６８】
一つの画素領域内の画素の信号A(ｎ)を入力後（９００１）、ハードディスクやメモリといったデータ保存部より周辺の画素領域の量子化により発生した誤差量Ｅ’を誤差係数P１、P２の割合で集計し、A(ｎ)の各画素に加えるデータeを求める（９００２）。入力信号A(ｎ)にｅを加え、信号B（ｎ）を出力する（９００３）。
【００６９】
次に画素領域間で非周期的なデータＴＨを発生させる（９００４）。この非周期的なデータを、ドットの発生を誘発するような各画素の閾値ＴＨ(ｎ)に変換する（９００５）。そして、信号Ｂと画素の閾値を比較して量子化し、画素領域内の各画素の量子化値C(ｎ)を求める（９００６）。さらに、量子化により発生した各画素の量子化誤差D(ｎ)を求める（９００７）。各画素の量子化誤差D(ｎ)を集計して画素領域における誤差Ｅを求め（９００８）、量子化誤差Ｅをデータ保存部に保存する（９００９）。以上の処理を画素領域毎に画像データが終了するまで行う。
【００７０】
次に、画素領域における誤差拡散法を利用して画素領域の階調変換を行う場合について説明する。一つの画素領域内の画素の信号A(ｎ)を入力後（９０１１）、データ保存部内の量子化の対象となる画素領域の位置を示すデータ域に蓄積された誤差E’を各画素に加える誤差eに変換する（９０１２）。入力信号A(ｎ)に誤差eを加算し、B(ｎ)を出力する（９０１３）。
【００７１】
次に画素領域間で非周期的なデータＴＨを発生させる（９０１４）。この非周期的データをドットの発生を誘発するような各画素の閾値TH(ｎ)に変換する（９０１５）。そして、信号Ｂと画素の閾値を比較して量子化し、画素領域内の各画素の量子化値C(ｎ)を求める（９０１６）。
【００７２】
さらに、量子化により発生した各画素の量子化誤差D(ｎ)を求める（９０１７）。各画素の量子化誤差D(ｎ)から画素領域における誤差Eを求め、誤差Eを利用する画素領域への誤差E１、E２を誤差係数P１、P２を利用して決定する（９０１８）。そして、データ保存内の画素領域の位置を示すデータ域に誤差E１、E２を加える（９０１９）。以上の処理を画素領域毎に画像データが終了するまで行う。
【００７３】
以上説明したように、本実施例の画像形成装置では、周期性の含まれた画像データを電子写真方式のプリンタの印字形式に変換する画像形成装置において、連結関係にある複数画素からなる画素領域内で、組織的なドット配列を形成するための閾値データを前記画素領域間で非周期的なデータから生成することにより、前記画素領域間でのモアレの発生を抑圧し、前記画素領域内ではドット集中などの組織的なドット配列をもつ階調変換を得ることができる。
【００７４】
また、画像データと閾値データの比較により生じた量子化誤差の画像データへの伝播処理を、組織的なドット配列を形成するための画素領域単位で行うことにより、画素単位で伝播処理を行う場合に比べ、信号処理量を削減でき、量子化誤差の蓄積に利用するデータ容量も削減できる。更には閾値比較のみの階調変換処理で生じるモアレと、画素単位の誤差伝播で発生する孤立ドットを抑制することができる。
【００７５】
（実施例２）
次に、実施例１で説明した画像形成装置の非周期データ発生部１０１から発生されるデータを、ブルーノイズマスク法で利用されるディザマトリクスの閾値とした場合について説明する。
【００７６】
図３は実施例２による画像形成装置の構成を示す。実施例１とは閾値を発生する部分のみが異なるため、図１、２の画像処理装置と差分のある部分、つまり閾値発生部３００についてのみ説明する。
【００７７】
閾値発生部３００は、ブルーノイズマスク法で利用されるディザマトリクス（以下、ブルーノイズマスク）を保存するブルーノイズマスク保存部３０１、閾値パターン決定部３０２で構成されている。
【００７８】
ブルーノイズとは低周波成分を持たず、高周波成分からなるノイズである。ブルーノイズマスクの閾値比較により生成されるドットON／OFFのパターンは、非周期で放射状に対象性のものであり、周波数特性においては低周波のパワースペクトルが少なく、画像のパワースペクトルが高周波領域に集中している。これは従来例で述べた誤差拡散法により生成されるドットON／OFFパターンの空間周波数においての分析より持たらされたものである。
【００７９】
図１７にブルーノイズマスクを利用した量子化の一例について説明する。ブルーノイズマスクは周期性の発生を抑えるために、前述したドット集中型やドット分散型に利用されるディザマトリクスよりも比較的大きなサイズ（図１７の例は２５６×２５６画素）のものが利用される。画像データの画素サイズがブルーノイズマスクのサイズ以上の場合は、一つのブルーノイズマスクを図示のようにタイル状に割り当て、各画素に対応するブルーノイズマスクの閾値を決定する。
【００８０】
例えば画像データの画素アドレスが(ａ，ｂ)（０≦ａ<256，0≦b<256）の場合に、対応するブルーノイズマスクの閾値ＴＨ(ａ，ｂ)はmatrix〔a〕〔b〕（＝matrix〔a%256〕〔b%256〕）であり、画素アドレスが(ｃ，ｄ)（256≦ａ<512，256≦ｂ<512）の場合、TH(ｃ，ｄ)はmatrix〔ｃ−256〕〔ｄ−256〕（＝matrix〔c%256〕〔d%256〕）となる。このように、画像データのアドレスに対応するブーノイズマスクの閾値を比較して量子化を行う。
【００８１】
このような特徴を有するブルーノイズマスクを、画素領域の量子化に利用することの理由は、実施例１で説明した非周期データの場合と同様に、画像信号のモアレを抑圧させる効果があるためである。更に、量子化誤差の伝播処理で発生する鎖状テクスチャや特定階調値で発生する指紋状テクスチャといった低周波成分を多く含む画質劣化の要因を、ブルーノイズ効果により抑圧するためである。
【００８２】
ただし、ブルーノイズマスクをそのまま画像信号に対応させて量子化してしまうと、前述したように高周波のパワースペクトルをもつ孤立ドットを発生させてしまうので、画素領域間では高周波成分をもち、画素領域内ではドットが集中するような、組織的なドット配列を形成するための閾値を閾値発生部３００で生成する。以下、閾値発生部３００の動作を具体的に説明する。
【００８３】
ブルーノイズマスク保存部３０１には、前述したようなブルーノイズマスクが保存されている。閾値パターン決定部３０２は画像データの画素アドレスもしくは画素領域のアドレスから、ひとつの画素領域に割り当てるブルーノイズマスクの閾値をブルーノイズマスク保存部３０１から取得する。具体的には、ブルーノイズマスクのサイズがM×N画素（matrix〔M〕〔N〕）、画像データの画素アドレスが(ａ，ｂ)、画素領域の画素数がｌ×m画素の場合、画素領域に割り当てるブルーノイズマスクの閾値は、式（６）によって求めることができる。
【００８４】
TH=matrix〔(a／ｌ)%M〕〔(ｂ／m)%N〕 （６）
このようにして取得したひとつの画素領域に対応する閾値を、実施例１で説明した閾値パターン決定方法と同様に画素領域内の各画素の閾値に変換する。
【００８５】
以上説明したように、ドットの発生順序やドットの発生位置といったドットの発生パターンの制御を可能とする複数の画素で構成された画素領域の閾値に、ブルーノイズマスクを利用することにより、画素領域間でのモアレの発生を抑圧することができる。
【００８６】
画素領域内の各画素の閾値については、前記ブルーノイズマスクの閾値を利用して、ドットが組織的に集中する閾値に変換する。この閾値を利用して画素領域内の各画素の量子化を行い、量子化結果を出力する。更に量子化により発生した量子化誤差の画像信号への伝播処理を画素領域単位で行う。
【００８７】
このような階調変換を行うことにより、画素領域内ではドット集中などの組織的なドット配列を形成し、画素領域間ではブルーノイズの効果により、モアレの発生を抑圧した印字形式のデータを形成することができる。
【００８８】
また、画像データと閾値データの比較により生じた量子化誤差の画像データへの伝播処理を、画素領域単位で行うことにより、閾値比較のみの階調変換処理で生じるモアレと、画素単位の誤差伝播処理で発生する孤立ドットを抑制することができ、更には画素単位で伝播処理を行う場合に比べ、信号処理量の削減、量子化誤差の蓄積に利用するデータ容量の削減を行うことができる。
【００８９】
なお、上述した量子化誤差の伝播処理で発生する鎖状テクスチャや特定階調値で発生する指紋状テクスチャといった低周波成分を多く含む画質劣化の要因についても、ブルーノイズ効果により低減することができる。
【００９０】
また、実施例１と同様にソフトウェア処理でも実現することができる。この場合、図９(ａ)、（ｂ）における非周期データの発生ステップ９００４、９０１４を、ブルーノイズマスクの閾値位置の決定と、ブルーノイズマスクからの閾値取得とすればよい。
【００９１】
（実施例３）
次に、実施例２で説明した画像形成装置の閾値発生部３００で発生する閾値を、ディザマトリクス化したものを画像データの階調変換に利用する第3の実施例について説明する。
【００９２】
図４は実施例３による画像形成装置を示す。図３とは閾値を発生する部分のみが異なるため、実施例２の画像形成装置と差分のある部分、つまり閾値発生部４００についてのみ説明する。
【００９３】
閾値発生部４００は実施例２の閾値発生部３００が出力する閾値をディザマトリクス（以下、ドット制御型ブルーノイズマスク）化し、ドット制御型ブルーノイズマスクを保存するディザマトリクス保存部４０１と、ディザマトリクス保存部４０１から画像データの画素アドレスに対応するドット制御型ブルーノイズマスクの閾値を取り出し、複数画素階調変換部１０３に出力する閾値決定部４０２で構成されている。
【００９４】
図１８にブルーノイズマスクをドット制御型ブルーノイズマスクに変換した例を示す。M×N画素のブルーノイズマスクを、画素領域m×n画素とした場合のドット制御型ブルーノイズマスクである。画素領域がｌ×ｎ画素なので、ドット制御型ブルーノイズマスクの画素サイズはm・M×n・Nとなる。実施例１で説明した２×２画素の画素領域とした場合の閾値決定パターンを利用すると、ブルーノイズマスクのmatrix〔0〕〔0〕の閾値がaの場合、ドット制御型ブルーノイズマスクのco_matrix〔0〕〔0〕はa／４，co_matrix〔0〕〔1〕はa／２，co_matrix〔1〕〔0〕は３ａ／４，co_matrix〔1〕〔1〕はaとなる。また、matrix〔M〕〔N〕の閾値がｂの場合、ドット制御型ブルーノイズマスクのco_matrix〔m・M〕〔ｎ・N〕はｂ／４，co_matrix〔m・M〕〔ｎ・N+1〕はｂ／２，co_matrix〔m・M+1〕〔ｎ・N〕は３ｂ／４，co_matrix〔m・M+1〕〔ｎ・N+1〕はｂとなる。
【００９５】
図１９にドット制御型ブルーノイズマスク生成方法のフローチャートを示す。
始めにｘ×ｙ画素サイズのブルーノイズマスクmatrix〔x〕〔y〕を生成する（1901）。次に画素領域のサイズm，ｎを決定する（1902）。ｙ軸の初期設定と（1903）、ｘ軸の初期設定を行う（1904）。次にブルーノイズマスクmatrix〔x〕〔y〕の閾値THを取り出す（1905）。THを利用して画素領域内の閾値パターンTH(０，０)〜TH(１，１)に変換する（906）。閾値パターンTH(０，０)〜TH(１，１)をドット制御型ブルーノイズマスクco_matrix〔m*x〕〔n*y〕〜co_matrix〔m*x+1〕 〔n*y+1〕に保存する（1907）。次にｘ軸のカウントを行い（1908）、ｘ軸の終端判定を行う（1908）。次にｙ軸のカウントを行い１９１０、ｙ軸の終端判定を行う（1911）。以上の処理をブルーノイズマスクmatrix〔ｘ〕〔y〕のすべての閾値に対して行うことにより、画素サイズｍ・M×ｎ・Nのドット制御型ブルーノイズマスクを作成することができる。
【００９６】
このような手順で生成されたドット制御型ブルーノイズマスクは画像処理装置の初期設定として図７に示したようなＲＡＭやＲＯＭに登録しておいてもよい。
【００９７】
以上説明したように第3の実施例ではブルーノイズマスクより生成した画素領域内の各画素に対応するディザマトリクスを、画素領域内の各画素の量子化に利用して量子化結果を出力する。更に量子化により発生した画素領域における量子化誤差を量子化していない他の画素領域に伝播させる。
【００９８】
このような階調変換を行うことにより、実施例２に記載のブルーノイズマスクよりもディザマトリクスのサイズは大きくなるが、画素領域内の各画素に対応させる閾値を画素領域毎に生成する必要がないので、高速処理が可能となる。また、ブルーノイズの効果により、画素領域間でのモアレの発生を抑圧し、画素領域内でドット集中などの組織的なドット配列をもつ印字形式のデータを形成することができる。
【００９９】
また、画像データと閾値データの比較により生じた量子化誤差の画像データへの伝播処理を、画素領域単位で行うことにより、閾値比較のみの階調変換処理で生じるモアレと、画素単位の誤差伝播処理で発生する孤立ドットを抑制することができ、更には画素単位で伝播処理を行う場合に比べ、信号処理量の削減、量子化誤差の蓄積に利用するデータ容量の削減を行うことができる。
【０１００】
なお、上述した量子化誤差の伝播処理で発生する鎖状テクスチャや特定階調値で発生する指紋状テクスチャといった低周波成分を多く含む画質劣化の要因についてもブルーノイズ効果により低減することができる。
【０１０１】
また、実施例１と同様にソフトウェア処理でも実現することができる。この場合、図９(ａ)，（ｂ）の非周期データの発生ステップ９００４、９０１４を、ドット制御マトリクスの閾値位置の決定、ドット制御マトリクスからの閾値取得とすることで実現できる。
【０１０２】
（実施例４）
実施例１〜３は白黒画像を扱う場合について述べた。実施例４では、実施例１〜３に示した画像形成装置をカラー画像の階調変換に適用する場合について説明する。
【０１０３】
図２０はカラー画像の階調変換を行う画像形成装置の構成図である。基本的には各色独立に階調変換を行うため、実施例１〜３で説明した複数画素階調変換部１０３の処理を色数分だけ行う。複数画素階調変換部１０３については、図２０に示すように色数分並列に設けてもよいし、１色分の複数画素階調変換部１０３で順次色数分の階調変換を行ってもよい。本実施例では、閾値発生部２００１からの閾値を各色の複数画素階調変換部１０３に割り当てる閾値制御部２００２を設けている。以下、閾値発生部２００１については実施例１〜３で説明した閾値発生部を利用することができるため、閾値制御部２００２について具体的に説明する。
【０１０４】
ｎ画素で構成される各色の画素領域の画像信号Ｒ(ｋ)、Ｂ(ｋ)、Ｇ（ｋ）、ｋ＝１〜nについては、実施例１〜３で説明したように画素領域の階調変換を独立して行い、階調変換後の信号Ｒ’(k)、Ｂ’(k)、Ｇ’（k)を出力する。ただし、各画素の量子化で利用する閾値については、閾値発生部２００１からの閾値を閾値制御部２００２で各色の閾値に割り当てる必要がある。
【０１０５】
図２１に閾値制御部２００２の構成を示す。閾値制御部２００２は閾値発生部２００１を制御するものである。例えば、図２１(ａ)に示すように、閾値発生部２００２より各画素領域単位で画素領域内各画素に対応する閾値ＴＨ（k）、ｋ＝１〜ｎを発生させ、各色の画像それぞれに同様の閾値ＴＨ（k）=ＴＨＲ（k）=ＴＨG（k）=ＴＨＢ（k），k=１〜ｎを割り当てる閾値制御を行う。
【０１０６】
または、図２１（ｂ）に示すように、閾値発生部２００２から各画素領域単位および各色単位の画素領域内の閾値ＴＨＲ（k）、ＴＨＧ（k）、ＴＨＢ（k），k=１〜ｎを発生させ、各色の画像それぞれに異なる閾値ＴＨＲ（k）、ＴＨＧ（k）、ＴＨＢ（k），k=１〜ｎを割り当てる閾値制御を行う。
【０１０７】
異なる閾値を割り当てる方法の一例は、実施例２，３で説明した閾値発生部でディザマトリクスを利用する場合に、３色分の閾値配列の異なったディザマトリク利用する方法や、図６に示すように１色のディザマトリクスを利用して画像データに対するディザマトリクスの適用位置を各色毎にずらす方法などにより実現できる。
【０１０８】
以上説明したように、本発明の画像形成装置はカラー画像の階調変換にも適用することができる。
【０１０９】
（実施例５）
次に本発明の画像形成装置を複写機に搭載した第５の実施例について説明する。図５は複写物を読み取り、画像データに変換するスキャナ部５０１、ユーザ要求や、プリンタ部の印字解像度から画像データのサイズを変更する解像度変換部５０２、入力のＲＧＢ３色の画像信号をプリンタのトナーの色信号に変換する色変換部５０３、各色信号の階調数をプリンタで印字可能な階調数に変換する階調変換部５０４、階調変換結果を利用して紙などの媒体に印刷を行う電子写真方式のプリンタ部５０５によって構成されており、本発明の画像形成装置は階調変換部５０４に適用される。以下、各部について具体的に説明する。
【０１１０】
スキャナ部５０１は複写物に光を照射し、その反射光の強度を読み取って、複写物の画像データを形成する装置である。一般的なスキャナは１画素あたり８ビット／色の画像データを形成するが、近年は読み取り後の画像データに補正処理を行うために８ビット／色以上取得するものもある。解像度変換部５０２はＡ３サイズ→Ａ４サイズなどのユーザからのリサイズ要求と、プリンタ部５０５の印字解像度を考慮してスキャナ部５０１からの画像データを拡大、縮小処理するものである。例えば、スキャナの読み取り解像度が２００ＤＰＩで、プリンタの解像度が４００ＤＰＩ、ユーザのリサイズ要求がない場合については、画像データを縦横それぞれ２倍に拡大しなければ原本と同サイズの複写結果を出力できない。また、同様の装置で、ユーザから１／１６のリサイズ要求があった場合、画像データを縦横それぞれ１／２に縮小する必要がある。
【０１１１】
解像度変換方法についてはニアレストレイバー方や、バイリニア法など様々あるが、本実施例はこれを限定するものでない。
【０１１２】
色変換部５０３は解像度変換部５０２からのデータをプリンタ部５０５で使用するインクの色信号に変換する。色変換方法については、スキャナ部５０１とプリンタ部５０５の色特性をテーブル化したものを利用する方法や、マトリクス演算を利用して行うものなど様々あるが、本実施例はこれを限定するものでない。
【０１１３】
階調変換部５０４は色変換後の各色の階調数をプリンタ部５０５で印字可能な階調数に変換するものであり、実施例４で説明したような本発明の画像形成装置を適用する。
【０１１４】
電子写真方式のプリンタでは、従来技術で述べたように１画素が黒画素で周辺の８画素が白画素といった孤立ドットの含まれる画像データを供給してもトナーが感光体に安定して着きにくく、孤立ドットの部分が印字できないため、入力データの階調性が印刷結果に反映しないといった問題がある。このため、図１３に示したように画素領域内でドットが組織的に集中するような閾値を設定する。これにより、孤立ドットの生成を低減することができる。また、複写対象物に含まれる濃度パターンの周期により発生するモアレについては、画素領域間で非周期的な性質をもつデータを利用して画素領域内の量子化を行うこと、および、画素領域の量子化で発生した誤差を量子化していない他の画素領域に伝播することの効果により抑圧することができる。
【０１１５】
プリンタ部５０５で印字可能な階調数については１ビット／画素の２値出力のものや、２ビット／画素、１６ビット／画素などの多値出力のものなど様々であるが、本発明の画像形成装置は、どのような印字階調数についても対応することができる。
【０１１６】
実施例１〜４では画像出力装置の出力階調数が２値の場合を説明したが、閾値の値を印字可能な階調数によって変更することにより、多値出力にも適用することができる。具体的には閾値生成部で生成する閾値の範囲を画像出力装置の出力階調数応じて変更する。例えば、８ビット入力、１ビット出力の場合は閾値の範囲を０〜２５５に設定することで、０、１（８ビットで０、２５５に相当する）への量子化を行うが、８ビット入力、２ビット出力の場合、閾値の範囲を０〜85に設定することで、０、１、２、３（８ビットで０、85、170、255に相当）への量子化が可能となる。
【０１１７】
以上説明した解像度変換部５０２、色変換部５０３、階調変換部５０４については図７（a）で示した情報処理制御装置７０で、画像形成装置１００のように各部をハードウェア回路として複写機に搭載することもできる。また、図７（ｂ）で示した情報処理制御装置７００のように、ＣＰＵ７０１が画像形成装置１００の機能をソフトウェアとして持つ複写機に搭載することもできる。
【０１１８】
以上説明したように、本発明の画像形成装置を複写機の階調変換部に適用することにより、モアレおよび孤立ドットの発生を抑圧した印字形式のデータを形成でき、プリンタ部の印字結果においても階調変換処理前の画像データがもつ階調性を保つことが出来る。また、上記のような階調変換を高速な実現することができる。
【０１１９】
【発明の効果】
本発明による画像形成装置によれば、連結した複数画素からなる画素領域内で、組織的なドット配列を形成するための閾値データを前記画素領域間で非周期的なデータ等から生成することにより、前記画素領域間ではモアレの発生を抑圧し、前記画素領域内ではドット集中などの組織的なドット配列をもつ印字形式のデータを得る効果がある。
【０１２０】
また、画像データと閾値データの比較により生じた量子化誤差の画像データへの伝播処理を、前記組織的なドット配列を形成するための画素領域単位で行うことにより、画素単位で伝播処理を行う場合に比べて信号処理量を削減でき、量子化誤差の蓄積に利用するデータ容量も削減できる。更には、閾値比較のみの階調変換処理で生じるモアレと、画素単位の誤差伝播で発生する孤立ドットを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の実施例１を示すブロック図。
【図２】実施例１の詳細構成を示すブロック図。
【図３】実施例２の画像形成装置を示すブロック図。
【図４】実施例３の画像形成装置を示すブロック図。
【図５】本発明の画像形成装置を適用した複写機のブロック図。
【図６】ディザマトリクスの位相をずらす方法を示す説明図。
【図７】画像形成装置を実現するハードウェア及びソフトウェアの構成図。
【図８】階調変換方式の画素領域における量子化誤差の伝播方法の説明図。
【図９】本発明の一実施例による階調変換処理の手順を示すフローチャート。
【図１０】ディザ方式の説明図。
【図１１】従来の複写機の概略の構成図。
【図１２】印刷物に含まれる濃度パターンの周期を示す説明図。
【図１３】画素と画素領域、閾値の関係を示す説明図。
【図１４】画素領域における量子化誤差の伝播方法を示す説明図。
【図１５】閾値パターン決定部で利用するテーブルの構成図。
【図１６】画像信号、閾値、量子化結果、量子化誤差について示した説明図。
【図１７】画像データの画素アドレスと、ディザマトリクスの閾値の対応を示す説明図。
【図１８】ブルーノイズマスクから、画素領域内の各画素の閾値をもつディザマトリクスを生成する方法を示した説明図。
【図１９】ブルーノイズマスクから、画素領域内の各画素の閾値をもつディザマトリクスを生成するフローチャート。
【図２０】カラー画像に対応させた本発明の画像形成装置を示すブロック図。
【図２１】図２０の閾値制御部の動作を示す説明図。
【符号の説明】
１００…画像処理装置、１０２…閾値パターン決定部、１０３…複数画素階調変換部、１０４…閾値発生部、２００…信号補正部、２０１…量子化部、２０２…誤差量決定部、２０３…データ保存部、３００…閾値発生部、３０１…ブルーノイズマスク保存部、３０２…閾値パターン決定部、４００…閾値発生部、４０１…ディザマトリクス保存部、４０２…閾値決定部、５０１…スキャナ部、５０２…解像度変換部、５０３…色変換部、５０４…階調変換部、５０５…プリンタ部、７０…情報処理制御装置、７１…ＣＰＵ、７２…信号入力ＩＦ、７３…ＲＡＭ、７４…ＲＯＭ、７５…信号出力ＩＦ、７６…画像入力装置、７７…画像出力装置、７００…情報処理制御装置、７０１…ＣＰＵ、７０２…信号入力ＩＦ、７０３…ＲＡＭ、７０４…ＲＯＭ、７０５…信号出力ＩＦ、２００１…閾値発生部、２００２…閾値制御部。
Claims (9)
- 周期性の含まれた画像データを電子写真方式のプリンタの印字形式に変換する画像形成装置において、
前記画像データの連結関係にある複数画素からなる画素領域毎に、隣接関係にある画素領域との間において非周期的なデータを発生するとともに、非周期データのデータ範囲を前記画像データのデータ範囲内に変更する非周期データ発生手段と、
前記非周期データがＴＨで、前記画素領域の画素数がＮの場合に、１画素目の量子化に利用する閾値は１・ＴＨ／Ｎ、２画素目の量子化に利用する閾値は２・ＴＨ／Ｎ、Ｎ画素目の量子化で利用する閾値はＮ・ＴＨ／Ｎとして、前記非周期的なデータを前記非周期的なデータと前記画素数により決定される複数の複数の閾値からなるディザマトリクスの閾値データに変換する閾値決定手段と、
前記画像データと前記閾値データを比較することにより階調変換処理を行う階調変換処理手段を設け、
前記閾値データは、前記画像データの輝度値の減少もしくは濃度値の増加によりドットが領域内で規則的に集中していくことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１において、
前記閾値決定手段は、前記非周期的なデータの閾値を入力とし、前記非周期的なデータから生成される前記画素領域内の各画素に対応させる閾値を出力とする関係を示すテーブルを設けることを特徴とする画像形成装置。 - 周期性の含まれた画像データを電子写真方式のプリンタの印字形式に変換する画像形成装置において、
ブルーノイズマスク法で利用されるディザマトリクスを保存するブルーノイズマスク保存部と、
前記ブルーノイズマスクの各閾値を前記画像データの連結関係にある複数画素からなる各画素領域に対応させ、前記ブルーノイズマスクの閾値がＴＨで、閾値数がＮの場合に、１画素目の量子化に利用する閾値は１・ＴＨ／Ｎ、２画素目の量子化に利用する閾値は２・ＴＨ／Ｎ、Ｎ画素目の量子化で利用する閾値はＮ・ＴＨ／Ｎとして、前記ブルーノイズマスクの閾値を前記ブルーノイズマスクの閾値と前記閾値数により決定される複数の閾値データに変換する閾値決定手段と、
前記画像データと前記閾値データを比較することにより階調変換処理を行う階調変換処理手段を設け、
前記閾値データは、前記画像データの輝度値の減少もしくは濃度値の増加によりドットが領域内で規則的に集中していくことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項３において、
前記閾値決定手段は、前記ブルーノイズマスクの閾値を入力とし、前記ブルーノイズマスクの閾値から生成される前記画素領域内の各画素に対応させる閾値を出力とする関係を示すテーブルを設けることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１から４のいずれかにおいて、
前記階調変換処理手段は、前記画像データと前記閾値データとの比較を行い前記印字データに変換する量子化手段と、前記画素領域毎に量子化により発生した量子化誤差を決定し、量子化処理を行っていない画素領域に対応する画像データに補正を加えるための補正値を決定する補正値決定手段と、前記補正値を蓄積するデータ保存手段と、前記蓄積された補正値を利用して前記量子化処理を行っていない画素領域に対応する画像データに補正を加えるデータ補正手段を設けることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項５において、
前記補正値決定手段は、前記画素領域内の画素数ｎ、画素領域に対応する画像データの量子化誤差がＥ１〜Ｅｎの場合、Ｅ１〜Ｅｎの総和を前記画素領域の量子化誤差とし、前記補正値は１／ｎ・ΣＥｎとして、前記画素数ｎにより決定されることを特徴とする画像形成装置。 - 周期性の含まれた画像データを電子写真方式のプリンタの印字形式に変換する画像形成装置において、
連結関係にある複数の閾値データからなる閾値領域を複数配置したディザマトリクスを用い、前記画像データと前記ディザマトリクスの閾値データを比較することにより階調変換を行う階調変換処理手段を有し、
前記閾値領域内の各閾値データは、非周期データがＴＨで、前記画素領域の画素数がＮの場合に、１画素目の量子化に利用する閾値は１・ＴＨ／Ｎ、２画素目の量子化に利用する閾値は２・ＴＨ／Ｎ、Ｎ画素目の量子化で利用する閾値はＮ・ＴＨ／Ｎとして、前記非周期的なデータを前記非周期的なデータと前記画素数により決定される閾値データであり、前記閾値領域内で最も大きい閾値データのみを抽出したディザマトリクスは隣接関係にある閾値データ間において非周期的であり、かつ前記閾値データは、前記画像データの輝度値の減少もしくは濃度値の増加によりドットが領域内で規則的に集中していくことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項７において、
前記階調変換処理手段は、前記画像データと前記閾値データとの比較を行い前記印字データに変換する量子化手段と、前記閾値領域毎に量子化により発生した量子化誤差を決定し、量子化処理を行っていない閾値領域に対応する画像データに補正を加えるための補正値を決定する補正値決定手段と、前記補正値を蓄積するデータ保存手段と、前記蓄積された補正値を利用して前記量子化処理を行っていない閾値領域に対応する画像データに補正を加えるデータ補正手段を設けることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項８において、前記補正値決定手段は、前記閾値領域内の閾値数ｎ、閾値領域に対応する画像データの量子化誤差がＥ１〜Ｅｎの場合、Ｅ１〜Ｅｎの総和を前記閾値領域の量子化誤差とし、前記補正値は１／ｎ・ΣＥｎとして決定されることを特徴とする画像形成装置。
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