JP4212822B2 - Image recording apparatus and gradation correction data creation method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は原稿画像を読取り、該原稿画像に対応する画像を用紙に記録する複写機等の画像記録装置に関し、特に中間調を原稿に忠実に記録するための信号処理に関する。
【0002】
【従来の技術】
複写機やプリンターなどの画像記録装置で中間調を記録する場合、中間調の濃度が機体ごとに異なったり、経時的に変化するという問題があった。この問題を解決するために、あらかじめ、複数段階の階調パターンを記録し、これをスキャナなどで光学的に読取り、記録装置の階調特性を計算し、これを基に補正データを作成しておき、画像記録時にこの補正データを用いて階調補正を行う手段が用いられていた。又、補間データは複数段階の階調パターンの読取り値を基に1つの高次関数で近似することで求められ、この近似関数をもとに補間データを作成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
複数の原稿モードやPPCへのプリンタ機能の付加などにより、スクリーンパターンの種類が増加してきている。スクリーンパターンごとに階調補正を行う必要があるが、複数の用紙に記録された各種スクリーンパターンについて階調補正を行うと操作に時間がかかり煩雑になる。
【0004】
複数のスクリーンパターンを1枚の用紙に出力することにより、上記の煩雑は解決するが、用紙サイズの制約によりスクリーンパターンあたりのパッチ数が減少し、補正精度に悪影響を与えることがある。
【0005】
全階調域についての階調特性を高次多項式により近似すると、例えば8次以上の高い次数が必要となり、計算量が膨大になったり、桁落ちなどによる誤差が大きく、補正精度が低下するなどの問題があった。
【0006】
従って本発明は複数のスクリーンパターンを使用する場合の階調補正処理の煩雑さを解消し、少い段数の階調パターンを用いて精度のよい階調補正データを作成することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の一実施形態に係る階調補正データ作成方法は、画像を光学的に読取り、画像信号を出力する画像読取り部と、前記画像信号を階調補正データを用いて補正する階調補正処理部と、補正された画像信号に応じて画像を記録する画像記録部を備える画像記録装置における前記階調補正データを作成する方法であって、各々複数階調のパッチを有する複数種のスクリーンパターンを含む所定のスクリーンパターンを前記画像記録部を用いて1枚の用紙に記録するステップと、記録された前記所定のスクリーンパターンを前記画像読取部で読み取り、前記所定のスクリーンパターンの読取り信号を提供するステップと、前記複数種のスクリーンパターンに対応する前記パッチの読取りデータの値と各スクリーンパターンの標準的階調特性値との差から得られる、複数種のスクリーンパターンの全体についての1つの近似関数に、それぞれのスクリーンパターンの前記標準的階調特性を加算することで、各スクリーンパターンに対応する補間データを作成するステップと、前記補間データに基づいて、前記階調補正データを作成するステップとを具備する。
【0009】
【発明の実施の形態】
図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下に示す説明はこの発明の実施の形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではない。
【0010】
<第1の実施形態>
図1は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【0011】
画像入力部101は原稿画像を光学的に読み取り、RGB信号151として出力する。信号積算部102は読み取ったRGB信号151を指定のエリア内で積算する。色変換部103はRGB信号151をプリンタの各色の濃度を表すCMY信号152に変換する。像域識別部104はRGB信号151、CMY信号152を入力し、エッジ構造や彩度、濃度などの情報を用いて、文字領域、階調領域などの識別を行い、識別信号153を出力する。フィルタ部105はCMY信号152にフィルタをかける。又フィルタ部105は像域識別部104の出力する像域信号153に応じてフィルタの特性を切り替える。
【0012】
墨入れ処理部106はフィルタ部105から出力されるCMY信号154に黒版(K版)の信号を追加し、CMYK信号155を出力する。黒版の計算方法は黒1色への置換え、GCR(gray component removal)方式などを識別信号153により選択する。識別結果が黒文字領域の場合は黒1色処理を選択して黒文字をくっきり表現し、それ以外の領域ではGCRを選択して階調再現性や色再現性を高める。
【0013】
階調補正部107は階調処理部108及び画像記録部109の階調特性が信号155の値に対してリニヤになるように、LUTを用いて信号値をガンマ補正しCMYK信号156を出力する。階調処理部108はCMYK信号156にスクリーン処理を施して面積変調を行い、記録信号157を出力する。パターン発生部112はテストモードにおいて、様々の像域及びスクリーンパターンに対応する後述の階調パターンを出力する。
【0014】
画像記録部109は画像信号157に応じて画像を紙面上に記録する。インタフェース部110は外部の汎用計算機や専用RIP機に接続し、外部からの画像信号158を入力し、階調補正部に供給する。
【0015】
次に本発明に係る階調補正及び階調処理について説明する。
【0016】
電子写真記録は1画素ごとに濃度表現を行うと不安定になりやすいので、多くの場合、面積変調法により階調を表現する。面積変調法には規則的なパターンの繰り返しを用いる方式と不規則なパターンを用いる方式があり、規則的パターンをスクリーンと呼ぶ。ここで、スクリーンとは規則的パターンの集合を一般的に示している。
【0017】
スクリーンパターンには図2(a)のように等間隔の平行線により構成し平行線の太さにより濃淡を表現する万線パターンや、図2(b)のように規則的な点の2次元的な周期構造により構成し、点の大きさにより濃淡を表現する網点パターン、あるいは濃度に応じて万線と網点を切り替える方式などがある。又、不規則なパターンを用いる方法として誤差拡散やブルーノイズマスクなどが知られる。
【0018】
図2(a)に示す万線パターンの一例では、横3画素の信号値を加算し、その加算値に対応する幅の線画像を3画素の中心部に形成している。更に図2(a)の場合、2走査ライン毎にパターンを1画素分ずらしている。この結果得られる階調画像は、斜め方向の複数の線により構成されたような画像となる。
【0019】
図2(b)に示す網点パターンの一例では、横4画素の信号値を加算し、その加算値に対応する幅の画像を4画素の中心部に形成している。更に図2(b)の場合、2走査ライン毎にパターンを2画素分ずらしている。この結果得られる階調画像は、独立した点により構成されたような画像となる。
【0020】
以下、スクリーン処理として万線方式を用いた場合を例として本実施形態を説明する。
【0021】
スクリーンのパターンの密度により階調再現性や解像度などの画質の特性が変わる。万線方式の場合、密度を高く(隣接する平行線の間隔を小さく)すると、解像度が上がり、画像の細かい部分も表現できるが、階調安定性つまり階調の再現性が低下する。一方、密度を下げる(間隔を大きくする)と、解像度が下がり、万線のテキスチャが見えるが、階調安定性は向上する。
【0022】
文字や線画などの画像を記録する場合は密度の高いスクリーンが適しており、写真などの階調画像を記録する場合は密度の低いスクリーンが適している。このため、文字の領域と写真の領域で異なる密度のスクリーンパターンを切り替えると、いずれの領域も良好に再現する。
【0023】
又、ユーザが原稿の種類に応じて原稿モードを指定できるようにしておき、写真画像を記録する場合と文字画像を記録する場合で密度を変えることによっても原稿画像に適したスクリーンパターンを用いることができる。
【0024】
このようなスクリーンを生成する信号処理方式として、多値ディザ法やダイレクトパターン選択法などの方式がある。これらの方式に従ってテーブル参照や計算を行い、スクリーン処理を行うことができる。
【0025】
電子写真記録では記録部は、一般に入力画像信号値と出力画像濃度が非線形な特性をもっている。更に温度・湿度などの環境条件や機体ごとのばらつきによっても特性は変動する。階調処理におけるこのような入力画像信号値に対する出力画像(印刷された画像)濃度の関係を階調特性という。階調補正部107はこの非線形性や経時変動性や機体間のばらつきを補正(ガンマ補正)する。階調補正部107はLUTにより構成されており、入力する画像信号に応じてリニヤな濃度を再現するように信号を変換する。
【0026】
階調特性は、使用するスクリーンパターンによって異なるので、スクリーンパターンごとに対応する補正テーブルをもつ必要がある。カラーの場合は記録色毎に階調特性は異なるので、記録色毎にも補正テーブルをもつ必要がある。
【0027】
本実施形態に係る階調補正部107及び階調処理部108の詳細な構成を図3に示す。
【0028】
通常の原稿モードでは、写真領域用、文字領域用それぞれに密度の異なるスクリーンパターンが用いられる。従って階調補正部107は写真領域用に補正テーブル121a及び第1の階調補正部122aを有し、文字領域用に補正テーブル121b及び第2の階調補正部122bを有する。これらのテーブルにはCPUから独立したスクリーンパターンを設定できる。
【0029】
階調処理部108は写真領域用にスクリーンパターン123a及び第1の階調処理部124aを有し、文字領域用にスクリーンパターン123b及び第1の階調処理部124bを有する。2つの階調処理部124a及び124bの出力は、識別信号に応じて信号選択部125により選択される。
【0030】
更に記録色によってもスクリーンパターンを変えるため、CMYK4色の記録色ごとに、写真領域及び文字領域について階調補正及び階調処理が行われる。
【0031】
階調補正部107は濃度特性の補正(ガンマ補正)を行う。補正はLUT(ルックアップテーブル)を用いて行う。スクリーンパターンごとに階調特性が異なるので、本実施形態ではCMYKの4色×2の計8個の補正テーブルをもつ。
【0032】
図4は本実施形態に係るテストモード時の動作を示すフローチャートである。
【0033】
パターン発生部112は複数の階調のパッチより構成される所定のスクリーンパターンを階調テストパターンデータとして発生する(ST101)。各パッチは例えば10mm角の均一階調パターンである。パターン発生部112から発生された階調テストパターンデータは階調処理部108によりスクリーン処理され、画像記録部109により1枚の用紙に記録される(ST102)。
【0034】
画像記録部109により全ての階調パッチを1枚の用紙に記録するのはスペース的に困難なので、階調テストパターンとして全階調値を間引いた所定数の階調値のパッチが記録される。後述の補間処理により全階調値の特性が計算される。
【0035】
本実施形態の階調テストパターンの例を図5に示す。
【0036】
黒バー401は位置検出用で、パッチの位置を特定するために用いられる。黒バー401の下に写真領域用スクリーンパッチエリア402が8列10段と、その下に文字領域用スクリーンエリア403が8列10段構成されている。
【0037】
C1,C2,…C20がC(シアン)色の写真領域用のパッチであり、C1が最も低濃度(白)、C20が最も高濃度(べた)のパッチである。同様にM1〜M20,Y1〜Y20,K1〜K20がそれぞれ写真用のM(マゼンタ)、Y(イエロー)、K(黒)のパッチである。同様にC21〜C40,M21〜M40,Y21〜Y40,K21〜K40がC,M,Y,Kの文字領域用パッチであり、C21,M21,Y21,K21が最低濃度(白)、C40,M40,Y40,K40が最高濃度(べた)となる。
【0038】
画像入力部101は用紙に記録された階調テストパターンを読取る(ST103)。信号積算部102は複数画素信号の積算を行う。つまり信号積算部102は入力画像領域において、各パッチに対応する領域の画素信号値を積算する。CPU111は該積算値を読み込む。
【0039】
CPU111は以下の計算を行い、階調補正テーブルを作成する。ここではシアンの写真領域用パターンについて説明する。シアンの写真領域用20個のパッチC1〜C20の読取り値をYC1〜YC20とする。RGB信号のうち、シアンの補色成分であるR信号を用いる。ここでR信号を用いるのは、画像入力部101のR、G、B成分受光素子のうちR成分受光素子がシアンに対して最も感度が高く、高い信号S/Nが得られるからである。
【0040】
CPU111は下式により規格化を行う(ST104)。
【0041】
ZCi=(YCi−YC1)/(YC20−YC1)
ZCiはYCiが最大濃度(YC20)の場合1、最小濃度(YC1)の場合、0となる。このように各YCiはZCiに規格化される。このZCiを面積率と呼ぶ。
【0042】
図6はガンマ補正テーブル作成の説明図である。
【0043】
パッチC1〜C20を記録した時の信号156の値をXC1〜XC20とする。図6(a)は信号値XC1〜XC20に対する面積率ZCiを示す。つまり図6(a)は信号値XC1〜XC20で記録した各パッチを読取った場合の読取り値YCi(YC1〜YC20)を正規化して面積率ZCiで表した図である。図6(a)に示す点列501から、後述するようにCPU111は回帰計算により、図6(b)の502に示す曲線のような連続した近似関数を求める(ST105)。CPU111は更に、図6(c)のように近似関数502の逆関数503を計算し、これが階調補正テーブルとなる(ST106)。
【0044】
上記同様に、CPU111は写真用スクリーンのMYKの階調補正テーブル、文字領域用スクリーンのCMYKの階調補正テーブルを順次作成する(ST107)。これらの階調補正テーブルの計算は複数回(本実施形態の場合は8回)行う必要があるが、階調テストパターンの記録及び読み込みはステップST102及びST103のように1回で済む。
【0045】
次にステップST105のような近似関数の計算方法の詳細を示す。
【0046】
まず図7(a)のように、C1〜C20を重複を許して下記の17のグループA1〜A17に区分する。
【0047】
A1: C1〜C4
A2: C2〜C5
A3: C3〜C6
・・・・・・・・・
・・・・・・・・・
A17:C17〜C20
各グループAiごとに近似関数Fiを計算する。近似関数の計算には例えば、N次多項式などを用いる。本実施形態では最小二乗法を用いて、近似誤差の二乗和が最小となる2次関数を用いる。
【0048】
例えば、グループA1では(XC1,ZC1)〜(XC4,ZC4)の4点より
E= Σ(F1(XCj)−ZCj)^2
1≦j≦4
※ X^2 はXの2乗を表す。
【0049】
が最小となる2次関数F1を計算する。図7(b)の曲線は2次関数F1を示す。同様にしてグループA2以降の近似関数(F2〜F17)も求める。
【0050】
このように計算した近似関数はそれぞれ不連続なのでグループ間のオーバラップする領域で重み付きの合成をし、この結果を最終的な近似関数F(x)とする。例えば、
XC1≦x≦XC2 の場合 F(x)=F1(x)
XC2≦x≦XC3 の場合 F(x)= ((XC3−x)・F1(x)+(x−XC2)・F2(x))/(XC3−XC2)
XC3≦x≦XC4 の場合 F(x)= ((XC4−x)・F1(x)+(x−XC3)・F2(x))/(XC4−XC3)
(この場合、式を簡単にするためF3の成分を含んでいないが、勿論F3を含めてもよい)
‥以下同様‥
従来は近似の計算を行うのに例えば全区間を高次多項式による補間を行っていたため、8次以上の高い次数が必要となり、計算量が膨大になったり、桁落ちなどによる誤差が大きく、補正精度が低下するなどの問題があった。しかし、上記のように区間分割を用いることにより、簡易な計算で精度の高い補間を行うことが可能である。
【0051】
以上のように、本発明の第1の実施形態によれば、写真用、文字用で異なる階調特性のスクリーンパターンを用いる場合でも、1枚の階調テストパターンの出力(印刷)で階調補正テーブルを作成できる。又、階調テストパターンの1回の読取りで階調補正テーブルを作成できる。これにより、階調補正の操作の煩雑さを軽減する。又、パッチデータをグループに分割して補間関数を求めることにより、少ない計算量で高い補正精度が得られる。
【0052】
<第2の実施形態>
次に本発明の第2の実施形態を説明する。ブロック構成は第1の実施形態と同様である。本実施形態ではプリンタに用いるスクリーンパターンと複写機でのスクリーンパターンが互いに異なる。従ってスクリーンパターン及び補正テーブルの数が第1の実施形態に比べ2倍となる。
【0053】
本実施形態の階調テストパターンを図8に示す。この階調テストパターンは大きく左右に分けられ、左側にプリンタ用のスクリーンパターンのパッチ702、右側に複写機用のスクリーンパターンのパッチ703を配置する。
【0054】
本実施形態の補間関数の計算は第1の実施形態と同様であるが、区間分割の方法が異なる。スクリーンパターンによっては図9のように平坦部の領域が長い階調特性が得られる場合がある。このような場合は平坦部では1つの区間を長くとることにより(図9のグループA1)、突発的なデータの変動を抑える。
【0055】
本実施形態によれば、プリンタモードと複写機モードで異なる階調特性のスクリーンパターンを用いる場合でも1枚の階調パターンの出力で階調補正テーブルを作成できる。これにより、階調補正の操作の煩雑さを軽減する。又、パッチデータをグループに分割して補間関数を求め、更に階調の平坦な部分でのグループサイズを大きくすることにより、少ない計算量で高い補正精度が得られる。
【0056】
<第3の実施形態>
次に本発明の第2の実施形態を説明する。ブロック構成は第1の実施形態と同様である。本実施形態では複数の原稿モード(文字写真、文字、印画紙写真、印刷写真)をもち、原稿モードに応じて異なるスクリーンパターンを用いている。
【0057】
階調パターンの構成を図10に示す。4つの原稿モードに応じたスクリーンパターンを左上(902)、右上(903)、左下(904)、右下(905)に配置している。又、多数種類のパターンを配置しているため、1つのパターンのパッチ数は10と少なくなっている。従って原稿モードが本実施形態のように4種類の場合、各色について40の階調パッチが設定される。すなわち図10に示すパッチは全体で160の階調パッチが設定されている。説明を簡単にするため、以下シアンについてのみ述べる。
【0058】
本実施形態ではパッチ数(階調数)が少ないために、近似精度が下がるおそれがある。これを防ぐために異なるスクリーンパターンの測定値を用いて階調補正データを作成する。
【0059】
本実施形態の近似関数の計算方法を図11を参照して説明する。
【0060】
本実施形態では各原稿モードごとに10段階の階調パッチを記録する。第1の原稿モードのスクリーンパターンのパッチをC1〜C10、第2の原稿モードのスクリーンパターンのパッチをC11〜C20、同様に第3、第4の原稿モードに対応するパッチをC21〜C30、C31〜C40とする。パッチCiを出力する信号値をXCiとすると、本実施形態では図11(a)〜11(d)及び下式に示すように、各モードにおいて対応する濃度順位のパッチの濃度を順にずらして設定する。
【0061】
XC1<XC11<XC21<XC31<XC2<XC12<…
又、あらかじめそれぞれのスクリーンパターンの標準的な階調特性G1(x),G2(x),G3(x),G4(x)を測定し記憶しておく。図11(a)は第1のスクリーンパターンの標準階調特性G1(x)とパッチ信号値XC1,XC2、…と、その読取り値YCiから計算したパッチの面積率ZC1,ZC2、…を示す。
【0062】
次に面積率ZC1,ZC2,…から標準階調特性G1(x)を引いた値を計算し、これをQC1,QC2,…とする。これらは標準的な階調特性からの変動分を表す。図11(e)はXC1〜XC3に対応する。変動分QC1〜QC3を示す。
【0063】
同様にして、第2、第3、第4のスクリーンパターンでの変動分も図11(f)〜11(h)のように計算する。これら変動分を重ね合わせて示すと図11(i)のようになる。これらの点列から近似関数G5(x)を計算し、得られた近似関数G5(x)にそれぞれのスクリーンパターンの標準階調特性を加算すれば、そのスクリーンパターンの近似関数が得られる。
【0064】
図11(e)〜11(h)に示すような変動分データは異なるスクリーンパターンに関するデータであるが、同じ色成分のデータなので、極めて相関が強い。従って、これらのデータにより近似関数G5(x)を求めれば、実質的に4倍のデータを用いて近似計算を行うことになり、補正精度が向上する。又、近似関数を求める際に計算するスクリーンパターンからのデータの重みを大きくすることにより、スクリーンパターン間の相関が小さい場合も補正精度を改善できる。
【0065】
以上説明したように第3の実施形態によれば、複数の原稿モードで異なる階調特性のスクリーンパターンを用いる場合でも、1枚の階調パターンの出力で階調補正テーブルを作成できる。これにより、階調補正の操作の煩雑さを軽減する。
【0066】
又、該当するスクリーンパターン以外のパターンの階調データを用いて階調補正データを作成することにより、少ないパッチ数で高い補正精度を得ることができる。
【0067】
【発明の効果】
本発明によれば、互いに異なる階調特性のスクリーンパターンを用いる場合でも、1枚の階調パターンの出力で、各スクリーンパターンについての階調補正テーブルを作成でき、階調補正の操作の煩雑さが軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図。
【図2】スクリーンパターンの例を示す図。
【図3】階調補正部及び階調処理部の詳細な構成を示すブロック図。
【図4】本実施形態に係るテストモード時の動作を示すフローチャート。
【図5】階調パターンの構成例を示す図。
【図6】ガンマ補正テーブルの作成を説明するための図。
【図7】補間関数の計算法を説明するための図。
【図8】階調パターンの第2の構成例を示す図。
【図9】平坦部分の長い階調特性を説明するための図。
【図10】階調パターンの第3の構成例を示す図。
【図11】補間関数の他の計算法を説明するための図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image recording apparatus such as a copying machine that reads a document image and records an image corresponding to the document image on a sheet, and more particularly to signal processing for faithfully recording a halftone on a document.
[0002]
[Prior art]
When recording a halftone with an image recording apparatus such as a copying machine or a printer, there is a problem that the density of the halftone differs from machine to machine or changes over time. In order to solve this problem, a plurality of gradation patterns are recorded in advance, optically read by a scanner or the like, the gradation characteristics of the recording device are calculated, and correction data is created based on this. In other words, means for performing gradation correction using this correction data during image recording has been used. Further, the interpolation data is obtained by approximating with one high-order function based on the reading values of the gradation patterns in a plurality of stages, and the interpolation data is created based on this approximation function.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The types of screen patterns are increasing due to the addition of a printer function to a plurality of document modes and PPC. Although it is necessary to perform gradation correction for each screen pattern, if gradation correction is performed for various screen patterns recorded on a plurality of sheets, the operation takes time and becomes complicated.
[0004]
By outputting a plurality of screen patterns on a single sheet, the above-described complexity is solved, but the number of patches per screen pattern is reduced due to sheet size restrictions, which may adversely affect the correction accuracy.
[0005]
Approximating the gradation characteristics for all gradation areas with a high-order polynomial requires, for example, a higher order of 8th order or more, resulting in an enormous amount of calculation, a large error due to digit loss, and a decrease in correction accuracy. There was a problem.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the complexity of gradation correction processing when using a plurality of screen patterns, and to create highly accurate gradation correction data using a small number of gradation patterns.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a gradation correction data creation method according to an embodiment of the present invention uses an image reading unit that optically reads an image and outputs an image signal, and uses the gradation correction data as the image signal. A gradation correction processing unit for correcting the image data and an image recording apparatus including an image recording unit for recording an image according to the corrected image signal. A step of recording a predetermined screen pattern including a plurality of types of screen patterns on one sheet using the image recording unit, and reading the recorded predetermined screen pattern by the image reading unit, Providing a screen pattern reading signal; reading data values of the patch corresponding to the plurality of types of screen patterns; and each screen pattern. By adding the standard gradation characteristic of each screen pattern to one approximate function for the whole of a plurality of types of screen patterns obtained from the difference from the standard gradation characteristic value of each screen pattern, each screen pattern Interpolating data corresponding to, and creating the gradation correction data based on the interpolating data.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description is an embodiment of the present invention and does not limit the apparatus and method of the present invention.
[0010]
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
Next, gradation correction and gradation processing according to the present invention will be described.
[0016]
In electrophotographic recording, if density is expressed for each pixel, it tends to be unstable. In many cases, gradation is expressed by an area modulation method. The area modulation method includes a method using a regular pattern repetition and a method using an irregular pattern, and the regular pattern is called a screen. Here, the screen generally indicates a set of regular patterns.
[0017]
As shown in FIG. 2 (a), the screen pattern is composed of parallel lines at equal intervals and expresses shades by the thickness of the parallel lines, or two-dimensional regular points as shown in FIG. 2 (b). There are a halftone dot pattern that is composed of a periodic structure and expresses shading according to the size of a point, or a method of switching between a line and a halftone dot according to the density. As a method using an irregular pattern, error diffusion, blue noise mask, and the like are known.
[0018]
In an example of the line pattern shown in FIG. 2A, signal values of three horizontal pixels are added, and a line image having a width corresponding to the added value is formed at the center of the three pixels. Further, in the case of FIG. 2A, the pattern is shifted by one pixel every two scanning lines. The resulting gradation image is an image composed of a plurality of diagonal lines.
[0019]
In an example of the halftone dot pattern shown in FIG. 2B, the signal values of 4 horizontal pixels are added, and an image having a width corresponding to the added value is formed at the center of the 4 pixels. Further, in the case of FIG. 2B, the pattern is shifted by two pixels for every two scanning lines. The gradation image obtained as a result is an image composed of independent points.
[0020]
Hereinafter, the present embodiment will be described by taking as an example the case where the line method is used as the screen processing.
[0021]
Image quality characteristics such as gradation reproducibility and resolution change depending on the screen pattern density. In the case of the multi-line method, if the density is increased (the interval between adjacent parallel lines is reduced), the resolution is increased and fine portions of the image can be expressed, but the gradation stability, that is, the gradation reproducibility is lowered. On the other hand, when the density is decreased (the interval is increased), the resolution is lowered and a line of texture can be seen, but the gradation stability is improved.
[0022]
A screen with a high density is suitable for recording images such as characters and line drawings, and a screen with a low density is suitable for recording gradation images such as photographs. For this reason, when the screen patterns having different densities are switched between the character area and the photograph area, both areas are well reproduced.
[0023]
In addition, the user can specify the document mode according to the type of document, and use a screen pattern suitable for the document image by changing the density when recording a photographic image and recording a character image. Can do.
[0024]
As a signal processing method for generating such a screen, there are methods such as a multi-value dither method and a direct pattern selection method. Screen processing can be performed by referring to tables and performing calculations according to these methods.
[0025]
In electrophotographic recording, the recording unit generally has a nonlinear characteristic between the input image signal value and the output image density. Furthermore, the characteristics fluctuate due to environmental conditions such as temperature and humidity and variations from machine to machine. The relationship between the input image signal value and the output image (printed image) density in gradation processing is called gradation characteristics. The
[0026]
Since the gradation characteristics differ depending on the screen pattern to be used, it is necessary to have a correction table corresponding to each screen pattern. In the case of color, since the gradation characteristics differ for each recording color, it is necessary to have a correction table for each recording color.
[0027]
FIG. 3 shows detailed configurations of the
[0028]
In the normal document mode, screen patterns having different densities are used for the photo area and the character area. Therefore, the
[0029]
The
[0030]
Further, since the screen pattern is changed depending on the recording color, gradation correction and gradation processing are performed on the photographic area and the character area for each of the four recording colors of CMYK.
[0031]
The
[0032]
FIG. 4 is a flowchart showing the operation in the test mode according to the present embodiment.
[0033]
The
[0034]
Since it is difficult to record all the gradation patches on one sheet by the
[0035]
An example of the gradation test pattern of this embodiment is shown in FIG.
[0036]
The
[0037]
C1, C2,... C20 are patches for a C (cyan) color photographic region, C1 is the patch with the lowest density (white), and C20 is the patch with the highest density (solid). Similarly, M1 to M20, Y1 to Y20, and K1 to K20 are M (magenta), Y (yellow), and K (black) patches for photography, respectively. Similarly, C21 to C40, M21 to M40, Y21 to Y40, and K21 to K40 are C, M, Y, and K character area patches, and C21, M21, Y21, and K21 are the lowest densities (white), and C40, M40. , Y40, K40 is the highest density (solid).
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
ZCi = (YCi-YC1) / (YC20-YC1)
ZCi is 1 when YCi is the maximum density (YC20), and 0 when the minimum density (YC1). Thus, each YCi is normalized to ZCi. This ZCi is called area ratio.
[0042]
FIG. 6 is an explanatory diagram for creating a gamma correction table.
[0043]
The values of the
[0044]
Similarly to the above, the
[0045]
Next, details of an approximate function calculation method as in step ST105 will be described.
[0046]
First, as shown in FIG. 7A, C1 to C20 are divided into the following 17 groups A1 to A17 while allowing duplication.
[0047]
A1: C1-C4
A2: C2 to C5
A3: C3-C6
...
...
A17: C17 to C20
An approximate function Fi is calculated for each group Ai. For example, an Nth order polynomial is used for calculating the approximate function. In this embodiment, a least square method is used, and a quadratic function that minimizes the sum of squares of approximation errors is used.
[0048]
For example, in group A1, E = Σ (F1 (XCj) −ZCj) ^ 2 from four points (XC1, ZC1) to (XC4, ZC4).
1 ≦ j ≦ 4
* X ^ 2 represents the square of X.
[0049]
Calculate a quadratic function F1 that minimizes. The curve in FIG. 7B shows a quadratic function F1. Similarly, approximate functions (F2 to F17) after group A2 are also obtained.
[0050]
Since the approximate functions calculated in this way are discontinuous, weighted synthesis is performed in an overlapping region between groups, and this result is defined as a final approximate function F (x). For example,
When XC1 ≦ x ≦ XC2 F (x) = F1 (x)
When XC2 ≦ x ≦ XC3 F (x) = ((XC3-x) · F1 (x) + (x−XC2) · F2 (x)) / (XC3−XC2)
When XC3 ≦ x ≦ XC4 F (x) = ((XC4-x) · F1 (x) + (x−XC3) · F2 (x)) / (XC4-XC3)
(In this case, the F3 component is not included to simplify the formula, but of course F3 may be included)
Same as below.
In the past, for example, interpolation was performed using high-order polynomials for all the intervals to perform approximate calculations. Therefore, a higher order of 8th order or higher is required, and the amount of calculation is enormous and errors due to digits are large. There were problems such as reduced accuracy. However, by using section division as described above, it is possible to perform highly accurate interpolation with a simple calculation.
[0051]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, even when screen patterns having different gradation characteristics are used for photographs and characters, gradation is produced by outputting (printing) one gradation test pattern. A correction table can be created. Further, the gradation correction table can be created by reading the gradation test pattern once. This reduces the complexity of the gradation correction operation. Further, by obtaining the interpolation function by dividing the patch data into groups, high correction accuracy can be obtained with a small amount of calculation.
[0052]
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The block configuration is the same as in the first embodiment. In this embodiment, the screen pattern used in the printer and the screen pattern used in the copying machine are different from each other. Accordingly, the number of screen patterns and correction tables is doubled compared to the first embodiment.
[0053]
The gradation test pattern of this embodiment is shown in FIG. This gradation test pattern is roughly divided into left and right, and a
[0054]
The calculation of the interpolation function of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the section division method is different. Depending on the screen pattern, a gradation characteristic with a long flat portion region as shown in FIG. 9 may be obtained. In such a case, by suddenly taking one section in the flat portion (group A1 in FIG. 9), sudden data fluctuation is suppressed.
[0055]
According to this embodiment, even when screen patterns having different gradation characteristics are used in the printer mode and the copier mode, a gradation correction table can be created by outputting one gradation pattern. This reduces the complexity of the gradation correction operation. Further, by dividing the patch data into groups to obtain an interpolation function, and further increasing the group size in a flat gradation portion, high correction accuracy can be obtained with a small amount of calculation.
[0056]
<Third Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The block configuration is the same as in the first embodiment. This embodiment has a plurality of document modes (character photo, text, photographic paper photo, and print photo), and uses different screen patterns depending on the document mode.
[0057]
The structure of the gradation pattern is shown in FIG. Screen patterns corresponding to the four document modes are arranged in the upper left (902), upper right (903), lower left (904), and lower right (905). Since many types of patterns are arranged, the number of patches in one pattern is as small as ten. Accordingly, when there are four types of document modes as in the present embodiment, 40 gradation patches are set for each color. That is, the patch shown in FIG. 10 has 160 gradation patches in total. For simplicity, only cyan is described below.
[0058]
In this embodiment, since the number of patches (the number of gradations) is small, the approximation accuracy may be lowered. In order to prevent this, gradation correction data is created using measured values of different screen patterns.
[0059]
The calculation method of the approximate function of this embodiment is demonstrated with reference to FIG.
[0060]
In this embodiment, 10 gradation patches are recorded for each document mode. Screen pattern patches for the first document mode are C1 to C10, screen pattern patches for the second document mode are C11 to C20, and patches corresponding to the third and fourth document modes are similarly C21 to C30 and C31. ˜C40. Assuming that the signal value output from the patch Ci is XCi, in this embodiment, as shown in FIGS. 11A to 11D and the following formula, the density of the patches having the corresponding density order in each mode is sequentially shifted and set. To do.
[0061]
XC1 <XC11 <XC21 <XC31 <XC2 <XC12 <...
In addition, standard gradation characteristics G1 (x), G2 (x), G3 (x), and G4 (x) of each screen pattern are measured and stored in advance. FIG. 11A shows the standard gradation characteristics G1 (x) of the first screen pattern, patch signal values XC1, XC2,..., And patch area ratios ZC1, ZC2,.
[0062]
Next, a value obtained by subtracting the standard gradation characteristic G1 (x) from the area ratios ZC1, ZC2,... Is set as QC1, QC2,. These represent variations from the standard gradation characteristics. FIG. 11E corresponds to XC1 to XC3. Variations QC1 to QC3 are shown.
[0063]
Similarly, fluctuations in the second, third, and fourth screen patterns are calculated as shown in FIGS. 11 (f) to 11 (h). When these fluctuations are superimposed, the result is as shown in FIG. By calculating an approximate function G5 (x) from these point sequences and adding the standard gradation characteristics of each screen pattern to the obtained approximate function G5 (x), an approximate function of the screen pattern can be obtained.
[0064]
The variation data as shown in FIGS. 11 (e) to 11 (h) is data relating to different screen patterns, but is highly correlated since it is data of the same color component. Therefore, if the approximate function G5 (x) is obtained from these data, the approximate calculation is performed using substantially four times the data, and the correction accuracy is improved. Also, by increasing the weight of data from the screen pattern calculated when obtaining the approximate function, the correction accuracy can be improved even when the correlation between the screen patterns is small.
[0065]
As described above, according to the third embodiment, even when screen patterns having different gradation characteristics are used in a plurality of document modes, a gradation correction table can be created by outputting one gradation pattern. This reduces the complexity of the gradation correction operation.
[0066]
Further, by creating gradation correction data using gradation data of a pattern other than the corresponding screen pattern, high correction accuracy can be obtained with a small number of patches.
[0067]
【The invention's effect】
According to the present invention, even when screen patterns having different gradation characteristics are used, a gradation correction table for each screen pattern can be created by outputting a single gradation pattern, and the operation of gradation correction is complicated. Is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a screen pattern.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a gradation correction unit and a gradation processing unit.
FIG. 4 is a flowchart showing an operation in a test mode according to the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a gradation pattern.
FIG. 6 is a view for explaining creation of a gamma correction table.
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of calculating an interpolation function.
FIG. 8 is a diagram illustrating a second configuration example of a gradation pattern.
FIG. 9 is a diagram for explaining long gradation characteristics of a flat portion.
FIG. 10 is a diagram showing a third configuration example of a gradation pattern.
FIG. 11 is a diagram for explaining another calculation method of an interpolation function.
Claims (3)
各々複数階調のパッチを有する複数種のスクリーンパターンを含む所定のスクリーンパターンを前記画像記録部を用いて1枚の用紙に記録するステップと、
記録された前記所定のスクリーンパターンを前記画像読取部で読み取り、前記所定のスクリーンパターンの読取り信号を提供するステップと、
前記複数種のスクリーンパターンに対応する前記パッチの読取りデータの値と各スクリーンパターンの標準的階調特性値との差から得られる、複数種のスクリーンパターンの全体についての1つの近似関数に、それぞれのスクリーンパターンの前記標準的階調特性を加算することで、各スクリーンパターンに対応する補間データを作成するステップと、
前記補間データに基づいて、前記階調補正データを作成するステップと、
を具備することを特徴とする階調補正データ作成方法。An image reading unit that optically reads an image and outputs an image signal, a tone correction processing unit that corrects the image signal using tone correction data, and an image that records an image according to the corrected image signal A method for creating the gradation correction data in an image recording apparatus including a recording unit,
Recording a predetermined screen pattern including a plurality of types of screen patterns each having a plurality of gradation patches on a sheet of paper using the image recording unit;
Reading the recorded predetermined screen pattern with the image reading unit and providing a read signal of the predetermined screen pattern;
One approximate function for the whole of the plurality of types of screen patterns obtained from the difference between the read data value of the patch corresponding to the plurality of types of screen patterns and the standard gradation characteristic value of each screen pattern, Adding the standard gradation characteristics of the screen pattern to create interpolation data corresponding to each screen pattern;
Creating the gradation correction data based on the interpolation data;
A method for creating gradation correction data, comprising:
前記読取り部から出力される前記画像信号を階調補正データを用いて補正する階調補正処理部と、
補正された画像信号に応じて画像を記録する画像記録部とを具備する画像記録装置であって、
前記階調補正処理部は、
各々複数階調のパッチを有する複数種のスクリーンパターンを含む所定のスクリーンパターンを発生するパターン発生手段と、
前記パターン発生手段により発生された前記所定のスクリーンパターンを前記画像記録部を用いて1枚の用紙に記録する記録手段と、
記録された前記所定のスクリーンパターンを前記画像読取部で読み取り、前記所定のスクリーンパターンの読取り信号を提供するパターン読取り手段と、
前記複数種のスクリーンパターンに対応する前記パッチの読取りデータの値と各スクリーンパターンの標準的階調特性値との差から得られる、複数種のスクリーンパターンの全体についての1つの近似関数に、それぞれのスクリーンパターンの前記標準的階調特性を加算することで、各スクリーンパターンに対応する補間データを作成する補間データ作成手段と、
前記補間データに基づいて、前記階調補正データを作成する補正データ作成手段と、
を具備することを特徴とする画像記録装置。An image reading unit for optically reading an image and outputting an image signal;
A gradation correction processing unit that corrects the image signal output from the reading unit using gradation correction data;
An image recording apparatus comprising an image recording unit that records an image according to a corrected image signal,
The gradation correction processing unit
Pattern generating means for generating a predetermined screen pattern including a plurality of types of screen patterns each having a plurality of gradation patches;
Recording means for recording the predetermined screen pattern generated by the pattern generating means on a sheet of paper using the image recording unit;
Pattern reading means for reading the recorded predetermined screen pattern by the image reading unit and providing a read signal of the predetermined screen pattern;
One approximate function for the whole of the plurality of types of screen patterns obtained from the difference between the read data value of the patch corresponding to the plurality of types of screen patterns and the standard gradation characteristic value of each screen pattern, Interpolation data creation means for creating interpolation data corresponding to each screen pattern by adding the standard gradation characteristics of the screen pattern of
Correction data creating means for creating the gradation correction data based on the interpolation data;
An image recording apparatus comprising:
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