JP6315286B2 - 画像処理装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置および画像形成装置に関するものである。

ある画像処理装置では、入力画素値を２値化する際に、入力画素値に対して空間的なローパスフィルターを適用して得られた値から出力画素値に対して空間的なバンドパスフィルターを適用して得られた値を減算して得られた値を誤差拡散しつつ量子化（２値化）している（例えば特許文献１参照）。このようにすることで、２値化後の出力ドットが、バンドパスフィルターのフィルター特性によるクラスターサイズ（出力ドットの凝集度合い）でクラスター化される。

特開２０１１−２１１５０３号公報

上述の技術では、出力すべき画像によっては、カラー出力時に、画像の粒状感が大きくなってしまうことがある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、出力ドットをクラスター化するとともに、カラー出力画像の粒状感を軽減する画像処理装置および画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像処理装置は、注目画素の周辺画素の前記出力画素値と前記入力画素値との差分に対してバンドパスフィルター処理を実行するフィルター処理部と、前記フィルター処理部の出力に対して量子化誤差の誤差拡散処理を行う誤差拡散部と、前記誤差拡散処理により得られる値に対して量子化を行い前記注目画素の前記出力画素値を特定する量子化器とを備える。そして、前記フィルター処理部は、主走査方向と副走査方向とで異なり、かつ、画像の構成色ごとに異なる特性でバンドパスフィルター処理を実行する。さらに、前記バンドパスフィルター処理のフィルター係数は、画像の構成色ごとに、バンディング軽減のために主走査方向からの角度に応じた補正係数で補正されている。

本発明によれば、出力ドットをクラスター化するとともに、カラー出力画像の粒状感が軽減される。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す画像処理装置において使用されるフィルター係数を構成するＤｏＧフィルターのフィルター係数および補正係数を説明する図である。 図３は、構成色Ｋに対するフィルター係数のゲイン分布調整について説明する図である。 図４は、構成色Ｃに対するフィルター係数のゲイン分布調整について説明する図である。 図５は、構成色Ｍに対するフィルター係数のゲイン分布調整について説明する図である。 図６は、構成色Ｙに対するフィルター係数のゲイン分布調整について説明する図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図１に示す画像処理装置は、入力画素値を２値化して２値化後の画素値を出力画素値として出力し、例えば、プリンター、複写機、複合機などの画像形成装置に内蔵されている。この画像処理装置は、例えば、マイクロコンピューター、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などで実現される。入力画素値は、例えば８ビットの多階調値であって、０から１までのいずれかの値をとる。出力画素値は、０および１のいずれかの値をとる。

図１に示す画像処理装置は、フィルター処理部１、減算器２、誤差拡散部３、および量子化器４を備える。

フィルター処理部１は、画像の構成色（ここでは、シアンＣ，マゼンタＭ，イエローＹ，ブラックＫ）ごとに、減算器２により得られる注目画素の周辺画素の出力画素値と入力画素値との差分に対してフィルター処理をそれぞれ実行する。つまり、フィルター処理部１は、注目画素の周辺画素（注目画素を中心とした所定画素数のウィンドウ内の画素）についての上述の差分とフィルター係数との積和演算を行う。

減算器２は、注目画素の周辺画素の出力画素値と入力画素値との差分を計算する。なお、その差分を計算する際に、２値化されている出力画素値を多階調値に変換してから差分が計算される。

この実施の形態では、ウィンドウ内の画素についての上述の差分と、２つのガウス関数の差分で得られるバンドパス特性を有するＤｏＧ（Difference of Gaussian）フィルターの各フィルター係数に補正係数を乗じて得られる、ウィンドウと同一サイズのフィルターマトリクスとの積和演算が行われる。

具体的には、フィルター処理部１は、主走査方向と副走査方向とで異なり、かつ、画像の構成色ごとに異なる特性でバンドパスフィルター処理を実行する。バンドパスフィルター処理のフィルター係数は、画像の構成色ごとに、バンディング軽減のために主走査方向からの角度に応じた補正係数で補正されている。

この実施の形態では、上述のバンドパスフィルター処理は、２つのガウス関数の差分で得られるバンドパス特性を補正係数で補正したものであり、ガウス関数の分散値が、主走査方向と副走査方向とで異なるように設定されており、また、構成色ごとに、主走査方向の分散値と副走査方向の分散値との対が、互いに異なるように、各構成色についてのガウス関数の主走査方向の分散値と副走査方向の分散値が設定される。

図２は、図１に示す画像処理装置において使用されるフィルター係数を構成するＤｏＧフィルターのフィルター係数および補正係数を説明する図である。

この実施の形態では、バンドパスフィルター処理のフィルター係数Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（ｘ，ｙ）は、上述の２つのガウス関数の差分であるＤｏＧフィルターのフィルター係数ＤｏＧ（ｘ，ｙ）と補正係数Ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）との積である。なお、ｘ，ｙは、フィルターマトリクスの中心（つまり注目画素）から主走査方向（ｘ方向）の距離（画素数）および副走査方向（ｙ方向）の距離（画素数）を示す。

ＤｏＧフィルターのフィルター係数ＤｏＧ（ｘ，ｙ）は、例えば図２（Ａ）に示す式で計算される値を有する。

主走査方向のガウス関数の分散値が副走査方向のガウス関数の分散値より大きい場合、フィルターマトリクスの中心を基準として主走査方向からの角度が大きいフィルター係数の補正係数Ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）ほど大きくなるように、補正係数Ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）の値が設定される。

この場合、補正係数は、例えば図２（Ｂ）に示す式で計算される値を有する。例えば図２（Ｂ）に示す式において、ｘ軸上の画素（つまり、ｙ＝０であり、主走査方向からの角度がゼロ度である画素）については、Ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）は０．５となり、ｙ＝ｘの直線上の画素（つまり、ｙ＝ｘであり、主走査方向からの角度が４５度である画素）については、Ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）は１となり、ｙ軸上の画素（つまり、ｘ＝０でり、主走査方向からの角度が９０度である画素）については、Ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）は１．５となる。このように、主走査方向からの角度が大きいフィルター係数の補正係数Ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）ほど大きくなっている。

一方、副走査方向のガウス関数の分散値が主走査方向のガウス関数の分散値より大きい場合、補正係数の値は、フィルターマトリクスの中心を基準として副走査方向からの角度が大きいフィルター係数の補正係数ほど大きくなるように、補正係数の値が設定される。この場合、補正係数は、例えば図２（Ｃ）に示す式で計算される値を有する。

この場合、補正係数は、例えば図２（Ｃ）に示す式で計算される値を有する。例えば図２（Ｃ）に示す式において、ｙ軸上の画素（つまり、ｘ＝０であり、副走査方向からの角度がゼロ度である画素）については、Ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）は０．５となり、ｙ＝ｘの直線上の画素（つまり、ｙ＝ｘであり、副走査方向からの角度が４５度である画素）については、Ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）は１となり、ｘ軸上の画素（つまり、ｙ＝０でり、副走査方向からの角度が９０度である画素）については、Ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）は１．５となる。このように、副走査方向からの角度が大きいフィルター係数の補正係数Ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）ほど大きくなっている。

このような補正係数によって、ＤｏＧフィルターのフィルターマトリクスにおけるゲイン分布が調整される。

図３は、構成色Ｋに対するフィルター係数のゲイン分布調整について説明する図である。図４は、構成色Ｃに対するフィルター係数のゲイン分布調整について説明する図である。図５は、構成色Ｍに対するフィルター係数のゲイン分布調整について説明する図である。図６は、構成色Ｙに対するフィルター係数のゲイン分布調整について説明する図である。

図３〜図６に示す例は、構成色Ｋについてのガウス関数の主走査方向および副走査方向の分散（σ_ｘ ^２，σ_ｙ ^２）を（１．５，３．０）とし、構成色Ｃについてのガウス関数の主走査方向および副走査方向の分散（σ_ｘ ^２，σ_ｙ ^２）を（４．０，１．３３）とし、構成色Ｍについてのガウス関数の主走査方向および副走査方向の分散（σ_ｘ ^２，σ_ｙ ^２）を（１．３３，４．０）とし、構成色Ｃについてのガウス関数の主走査方向および副走査方向の分散（σ_ｘ ^２，σ_ｙ ^２）を（３．０，１．５）とした場合の例である。

この例では、構成色Ｋについてのガウス関数の主走査方向の分散が副走査方向の分散より小さく、上述のようにしてゲイン分布調整を行わない場合、図３に示すように横縞のバンディングが発生することがあるが、ゲイン分布調整を行うことで、図３に示すようにバンディングが抑制されている。

また、この例では、構成色Ｃについてのガウス関数の主走査方向の分散が副走査方向の分散より大きく、上述のようにしてゲイン分布調整を行わない場合、図４に示すように縦縞のバンディングが発生することがあるが、ゲイン分布調整を行うことで、図４に示すようにバンディングが抑制されている。

また、この例では、構成色Ｍについてのガウス関数の主走査方向の分散が副走査方向の分散より小さく、上述のようにしてゲイン分布調整を行わない場合、図５に示すように横縞のバンディングが発生することがあるが、ゲイン分布調整を行うことで、図５に示すようにバンディングが抑制されている。

また、この例では、構成色Ｙについてのガウス関数の主走査方向の分散が副走査方向の分散より大きく、上述のようにしてゲイン分布調整を行わない場合、図６に示すように縦縞のバンディングが発生することがあるが、ゲイン分布調整を行うことで、図６に示すようにバンディングが抑制されている。

このように、主走査方向と副走査方向とで分散が異なる場合、主走査方向と副走査方向とでクラスターサイズ（２値化画素の凝集度合い）が異なるため、バンディングが発生しやすくなるが、ガウス関数の主走査方向の分散および副走査方向の分散のどちらが大きいか（あるいは、小さいか）に応じて、異なる補正特性で上述のようにゲイン分布調整を行うことで、バンディングが抑制されている。

なお、注目画素は主走査方向および副走査方向に沿って（あるいは蛇行走査で）移動させていくため、現在の注目画素より後続の画素については、出力画素値の計算が行われていない。そのため、フィルター処理部１は、注目画素の周辺画素のうち、既に導出されている上述の差分とフィルター係数との積和演算を行う。つまり、後続の画素についての差分はゼロとして、上述の差分とフィルター係数との積和演算が実行される。

誤差拡散部３は、フィルター処理部１の出力に対して量子化誤差の誤差拡散処理を行う。つまり、誤差拡散部３は、フィルター処理部１の出力値と量子化器４の閾値（ここでは０）との差を後続の画素に拡散させる。

量子化器４は、誤差拡散部３による誤差拡散処理により得られる値に対して量子化を行い、注目画素の出力画素値を特定する。ここでは、閾値を０とし、誤差拡散部３の出力が０以上であれば出力画素値を１とし、そうでなければ出力画素値を０とする。なお、量子化器４は、注目画素の入力画素値が０または１である場合には、そのまま、注目画素の出力画素値を０または１とする。

次に、上記実施の形態に係る画像処理装置の動作について説明する。

この画像処理装置は、１つの画像の各構成色の色プレーンについて、注目画素を所定の走査パターンに沿って移動させていき、注目画素の出力画素値を順次導出していく。

まず、注目画素およびその周辺画素の入力画素値に対して、減算部２は、注目画素の周辺画素（フィルター処理部１のフィルター処理と同サイズのウィンドウ内の画素）のそれぞれについて、入力画素値と出力画素値との差分を計算し、フィルター処理部１は、その周辺画素についての差分に対してフィルター処理を上述のようにして実行する。

誤差拡散部３は、フィルター処理部１の出力値について、量子化器４における量子化誤差を特定し、量子化誤差を所定の誤差分散パターン（Floyd-Steinberg法など）で、後続の画素に拡散させるとともに、拡散されてきた誤差を、現在の注目画素のフィルター処理部１の出力値に加算する。

量子化器４は、誤差拡散部３による上述の誤差拡散処理により得られる値に対して量子化を行い出力画素値を特定する。

このようにして、すべての校正色（ここでは、ＣＭＹＫ）について、上述の出力画素値による２値画像が得られた後、それらの２値画像がそれぞれの色のトナーで現像され、カラー出力画像として出力される。

以上のように、上記実施の形態によれば、フィルター処理部１は、注目画素の周辺画素の出力画素値と入力画素値との差分に対してバンドパスフィルター処理を実行し、誤差拡散部３は、フィルター処理部１の出力に対して量子化誤差の誤差拡散処理を行い、量子化器４は、誤差拡散処理により得られる値に対して量子化を行い注目画素の出力画素値を特定する。そして、フィルター処理部１は、主走査方向と副走査方向とで異なり、かつ、画像の構成色ごとに異なる特性でバンドパスフィルター処理を実行する。さらに、バンドパスフィルター処理のフィルター係数は、画像の構成色ごとに、バンディング軽減のために主走査方向からの角度に応じた補正係数で補正されている。

これにより、出力ドットをクラスター化するとともに、カラー出力画像の粒状感が軽減される。

つまり、主走査方向と副走査方向とで異なり、かつ、画像の構成色ごとに異なる特性でバンドパスフィルター処理を行うことで粒状感が軽減され、そのバンドパスフィルター処理に起因して発生するバンディングが補正係数によって抑制される。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

本発明は、例えば、画像形成装置に適用可能である。

１ フィルター処理部
３ 誤差拡散部
４ 量子化部

Claims (4)

1. 画像の構成色ごとに入力画素値を２値化して２値化後の画素値を出力画素値として出力する画像処理装置において、
   注目画素の周辺画素の前記出力画素値と前記入力画素値との差分に対してバンドパスフィルター処理を実行するフィルター処理部と、
   前記フィルター処理部の出力に対して量子化誤差の誤差拡散処理を行う誤差拡散部と、
   前記誤差拡散処理により得られる値に対して量子化を行い前記注目画素の前記出力画素値を特定する量子化器とを備え、
   前記フィルター処理部は、主走査方向と副走査方向とで異なり、かつ、画像の構成色ごとに異なる特性でバンドパスフィルター処理を実行し、
   前記バンドパスフィルター処理のフィルター係数は、画像の構成色ごとに、バンディング軽減のために主走査方向からの角度に応じた補正係数で補正されていること、
   を特徴とする画像処理装置。
2. 前記バンドパスフィルター処理は、２つのガウス関数の差分で得られるバンドパス特性を前記補正係数で補正したものであり、
   前記ガウス関数の分散値が、主走査方向と副走査方向とで異なること、
   を特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記バンドパスフィルター処理のフィルター係数は、２つのガウス関数の差分と前記補正係数との積であり、
   主走査方向の前記ガウス関数の分散値が副走査方向の前記ガウス関数の分散値より大きい場合、前記補正係数の値は、フィルターマトリクスの中心を基準として主走査方向からの角度が大きい前記フィルター係数の前記補正係数ほど大きくなり、
   副走査方向の前記ガウス関数の分散値が主走査方向の前記ガウス関数の分散値より大きい場合、前記補正係数の値は、フィルターマトリクスの中心を基準として副走査方向からの角度が大きい前記フィルター係数の前記補正係数ほど大きくなること、
   を特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像処理装置を備える画像形成装置。

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