JP6895821B2 - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像の鮮鋭性回復処理に関するものである。

インクジェットプリンタなどの画像形成装置より出力される画像は、インクの着弾位置ずれやインクの滲み（メカニカルドットゲイン）、光学的暈け（オプティカルドットゲイン）等により、入力画像に比べ鮮鋭性が低下することが知られている。このとき、出力画像の周波数特性をあらかじめ取得できれば、入力画像をその逆特性を持つフィルタで畳み込み処理（鮮鋭性回復処理）することで、鮮鋭性低下を補償することができる。ただし、インクジェットプリンタなどの画像形成装置では、入力画像に対して逆特性を持つフィルタで鮮鋭性回復処理を行うと、高周波領域で明るさの低下が発生することが知られている。

特許文献１には、処理前後における明るさ変化量をあらかじめ計測し、入力画像の各画素に対して計測された変化量で輝度値を補正する技術が開示されている。また、特許文献２には、入力画像から検出したエッジ強度とエッジ方向に基づいてディザマトリクスの閾値を小さくすることにより、細線の途切れやエッジの欠損を抑制する技術が記載されている。

特開２０１１−２４０４９号公報 特開２００６−３３２２５号公報

しかしながら、鮮鋭性回復処理の前後における明るさ変化量は、例えば平均濃度等の画像の特徴量毎に異なる。そのため、特許文献１に記載の技術では画像の特徴量毎に変化量の測定が必要となる。また、特許文献２に記載の技術は、エッジ部のみに着目した処理であり、エッジ部以外での周波数特性劣化を補償することは出来ない。また、エッジ部における適切な補正量が不明であり、過補正や補正不足の恐れがある。

本発明はこのような問題を鑑みてなされたものであり、画像に対する好適な鮮鋭性回復処理を実現する技術を提供することを目的とする。

上述の問題点を解決するため、本発明に係る画像処理装置は以下の構成を備える。すなわち、入力画像に基づいて、記録媒体上に画像を形成する画像形成部に提供するハーフトーン画像を生成する画像処理装置は、
前記入力画像に対して、前記画像形成部による形成画像における鮮鋭性低下を補償するための回復処理を行う回復処理手段と、
前記回復処理後の入力画像を用いて各画素の回復量を生成する生成手段と、
前記回復量に基づいて、前記回復処理後の入力画像に対するハーフトーン処理を行い前記ハーフトーン画像を生成するハーフトーン処理手段と、
を有し、
前記ハーフトーン処理手段は、前記回復処理後の入力画像における所定の領域ごとに各画素に対してドットを配置するか否かを決定し、
前記ハーフトーン処理手段は、前記所定の領域における少なくとも１つの画素について、前記回復量が前記少なくとも１つの画素をより明るくすべきことを示す場合は、前記回復量が前記少なくとも１つの画素をより暗くすべきことを示す場合に比べて、ドットが打たれにくくなるように前記ハーフトーン処理を制御する。
また、入力画像に基づいて、記録媒体上に画像を形成する画像形成部に提供するハーフトーン画像を生成する画像処理装置は、
前記入力画像に対して、前記画像形成部による形成画像における鮮鋭性低下を補償するための回復処理を行う回復処理手段と、
前記回復処理後の入力画像を用いて各画素の回復量を生成する生成手段と、
前記回復量に基づいて、前記回復処理後の入力画像に対するハーフトーン処理を行い前記ハーフトーン画像を生成するハーフトーン処理手段と、
を有し、
前記回復処理手段は、前記入力画像に対して、前記画像形成部による形成画像における所定の周波数より低い低周波成分の鮮鋭性低下を補償するための第１の回復処理を行い、
前記画像処理装置は、前記入力画像に対して、前記画像形成部による形成画像における全周波成分の鮮鋭性低下を補償するための第２の回復処理を行う第２の回復処理手段を更に有し、
前記生成手段は、前記第１の回復処理後の入力画像と前記第２の回復処理後の入力画像との差分画像を、前記回復量を示す回復量画像として生成する。

本発明によれば、画像に対する好適な鮮鋭性回復処理を実現可能とする技術を提供することができる。

第１実施形態に係る画像形成システムの構成を示すブロック図である。 第１実施形態における画像処理の全体フローチャートである。 計測チャートの例を示す図である。 フィルタの周波数特性を説明する図である。 出力ガンマ補正による平均出力濃度値の上昇を説明する図である。 第１実施形態におけるハーフトーン処理のフローチャートである。 第１実施形態におけるハーフトーン処理を説明する模式図である。 回復量を用いない場合におけるハーフトーン処理を説明する模式図である。 第２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。 第２実施形態におけるハーフトーン処理のフローチャートである。 回復量画像の類似性を説明する図である。 第４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。

以下に、図面を参照して、この発明の実施の形態の一例を詳しく説明する。なお、以下の実施の形態はあくまで例示であり、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

（第１実施形態）
本発明に係る画像処理装置の第１実施形態として、インクジェット方式のプリンタで利用されるデータ（インク値画像）を生成する画像処理装置を例に挙げて以下に説明する。特に、鮮鋭性回復に関して、視覚上重要な低周波をフィルタ処理により補償し、高周波をドット配置制御により補償する例について説明する。

＜装置構成＞
図１は、第１実施形態に係る画像形成システムの構成を示すブロック図である。画像形成システムは、画像処理装置１とプリンタ２を含む。なお、画像処理装置１は、例えば一般的なパーソナルコンピュータにおいて実行されるプリンタドライバによって実現され得る。その場合、画像処理装置１の各部は、コンピュータが所定のプログラムを実行することにより実現される。

画像処理装置１とプリンタ２は、プリンタインタフェースを介して無線又は有線で通信可能に接続されている。なお、図１においては、画像処理装置１とプリンタ２を別体として示しているが、一体の構成としてもより。例えば、プリンタ２が画像処理装置１を含む構成としてもよい。入力端子１０１は、印刷対象の画像データを取得するインタフェースである。ここでは、画像データは各色８ビットのＲＧＢカラー画像であることを想定する。

低周波回復処理部１０２は、入力されたＲＧＢ画像データに対する低周波回復処理を行う。ここで、低周波回復処理とは、主に所定周波数より低い低周波の成分を対象とした鮮鋭性回復処理である。具体的には、低周波回復フィルタ格納部１０３に格納された低周波回復フィルタを取得し、入力画像の輝度値に畳み込むことで低周波成分を補償する。ここでは低周波回復フィルタとして縦横１１×１１サイズのフィルタを用いることを想定する。低周波回復フィルタの作成方法については後述する。

色分解処理部１０４は、低周波回復処理部１０２で補正された画像データから、プリンタ２が利用する１以上の色プレーンのインク値画像を生成する。本実施形態では、プリンタ２の記録ヘッド２０１は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクを用いている。そのため、色分解処理部１０４は、４色のインクに対応した４プレーンの８ビットインク値画像を生成する。具体的には、色分解ＬＵＴ格納部１０５に格納された３次元の色分解ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を参照して、４プレーンの８ビットインク値画像を生成する。例えば、色分解ＬＵＴは、１７×１７×１７点に間引いた格子点上に４色のインク値が記述されたテーブルである。格子点間の値は線形補間などにより算出する。

アウトプットガンマ（ＯＰＧ）処理部１０６は、色分解処理部１０４で生成されたインク値画像に対し、ガンマ補正処理を施す。具体的には、ＯＰＧＬＵＴ格納部１０７に格納された１次元のＯＰＧＬＵＴを参照して、ガンマ補正を行う。ＯＰＧＬＵＴは、ＣＭＹＫそれぞれのインクのみを用いて記録した場合に、インク値画像の信号値に対して印刷物の明度が線形に変化するように、インク種類毎に予め値が設定されている。なお、明度の評価値としてはＣＩＥＬＡＢで規定されたＬ＊を用いるとよい。

ハーフトーン処理部１０８は、ＯＰＧ処理部１０６によって得られた各色のインク値画像をハーフトーン画像に変換する。具体的には、２値画像データ（または２値以上で入力階調数より少ない階調数の画像）に変換する。ハーフトーン処理の方法としては、公知のディザマトリクス法を用いる。ハーフトーン処理においては、ディザマトリクス格納部１０９に格納されたディザマトリクスおよび、後述する回復量画像生成部１１２より取得した回復量画像を参照する。ハーフトーン処理の詳細については後述する。生成された２値画像データは、出力端子１１３を介してプリンタ２の入力端子２０９へ送信される。

全周波回復処理部１１０は、入力されたＲＧＢ画像データに対する全周波回復処理を行う。ここで、全周波回復処理とは、全ての画像周波数成分（全周波成分）を対象とした鮮鋭性回復処理である。具体的には、全周波回復フィルタ格納部１１１に格納された全周波回復フィルタを取得し、入力画像の輝度値に畳み込むことで全周波成分を補償する。ここでは全周波回復フィルタとして縦横１１×１１サイズのフィルタを用いることを想定する。全周波回復フィルタの作成方法については後述する。

回復量画像生成部１１２は、ハーフトーン処理で利用される高周波成分の回復量画像を生成する。具体的には、低周波回復処理部１０２で補正された画像データと、全周波回復処理部１１２で補正された画像データとの差分を計算することで、高周波成分の回復量画像を生成する。生成された回復量画像は、前述のハーフトーン処理部１０８へ送出される。

プリンタ２は、記録ヘッド２０１を記録媒体２０２に対して相対的に縦横に移動することにより、画像処理装置１から提供された２値画像データ（ハーフトーン画像）を記録媒体２０２上に形成する。上述の通り、ここでは、インクジェット方式による画像形成を行うことを想定する。

記録ヘッド２０１は、複数の記録素子（ノズル）からインクを吐出する。ここでは、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクを記録ヘッド２０１から吐出することにより記録媒体上にカラー画像の形成を行う。移動部２０３は、ヘッド制御部２０４の制御下で、記録ヘッド２０１を移動する。搬送部２０５は、ヘッド制御部２０４の制御下で、用紙などの記録媒体２０２を搬送する。なお、ここでは、記録ヘッド２０１による複数回の記録走査を行うことにより記録媒体２０２上に画像を形成するマルチパス記録方式を用いている。

パス分解処理部２０６は、各色の２値画像データおよび、パスマスク格納部２０７から取得したパスマスクに基づき、各色の走査データを生成する。走査データとは、複数に分割されたノズル群が各記録走査において記録するパターンである。走査データにおける記録位置は互いに補完関係にあり、全ノズル群のパターンを重ね合わせると全領域の記録が完成される。各パスの記録走査が終了するたびに、記録媒体は複数に分割されたノズル群の幅分ずつ搬送される。インク色選択部２０８は、走査データに基づき、記録ヘッド２０１に搭載されるインク色の中から、対応するインク色を選択する。

＜装置の全体動作＞
図２は、第１実施形態における画像処理の全体フローチャートである。以下のフローチャートにおいて、各ステップを符号Ｓとして表記することとする。入力端子１０１を介して画像処理装置１にＲＧＢ画像が入力されることにより画像処理が開始される（Ｓ２０１）。

Ｓ２０２では、低周波回復処理部１０２は、入力画像に対する低周波回復処理を行う。低周波回復処理に際しては、低周波回復フィルタ格納部１０３に格納された２次元のフィルタを用いる。Ｓ２０３では、色分解処理部１０４は、低周波回復処理部１０２で補正された画像データから、ＣＭＹＫそれぞれのインク値画像を生成する。色分解処理に際しては、色分解ＬＵＴ格納部１０５に格納された３次元の色分解ＬＵＴを参照する。Ｓ２０４では、ＯＰＧ処理部１０６は、色分解処理部１０４で生成されたインク値画像に対し、ガンマ補正処理を施す。

Ｓ２０５では、全周波回復処理部１１０は、入力画像に対する全周波回復処理を行う。全周波回復処理に際しては、全周波回復フィルタ格納部１１１に格納された２次元のフィルタを用いる。Ｓ２０６では、回復量画像生成部１１２は、回復量画像生成処理を行う。回復量画像生成処理では、全周波回復処理部１１０で補正された画像データと低周波回復処理部１０２で補正された画像データとの差分により高周波成分の回復量画像を生成する。

Ｓ２０７では、ハーフトーン処理部１０８は、ＯＰＧ処理後データを２値データに変換するハーフトーン処理を行う。ハーフトーン処理においては、ディザマトリクス格納部１０９に格納されたディザマトリクスおよび、回復量画像生成部１１２から取得した回復量画像を参照する。動作の詳細については図６を参照して後述する。ハーフトーン処理により生成された２値画像データは、画像全体或いは単位記録領域毎のバンド幅分といった任意のサイズで、出力端子１１３より出力される。

Ｓ２０８では、パス分解処理部２０６は、入力端子２０９を介して入力された２値画像データを走査データに変換するパス分解処理を行う。Ｓ２０９では、プリンタ２は、走査データ基づいて画像形成を行う。具体的には、インク色選択部２０８は、走査データに適合するインク色を選択し、ヘッド制御部２０４は、記録ヘッド２０１を記録媒体２０２に対して移動しながら、一定の駆動間隔で各ノズルを駆動して記録媒体上に画像を記録する。また、ヘッド制御部２０４は、走査毎に所定の搬送量だけ記録媒体２０２を搬送する。

＜逆フィルタ処理で明度が低下する原理とその対策＞
まず、画像の全周波数に関して逆フィルタ処理を行うことによる鮮鋭性回復処理の問題点について説明し、その対策としての第１実施形態における動作を説明する。プリンタなどの画像形成装置においては、ドット位置のゆらぎや滲みによって、出力画像の鮮鋭性が低下する。空間周波数ｕにおける出力画像の周波数特性Ｐ（ｕ）を取得できれば、Ｐ（ｕ）の逆特性（すなわち、１／Ｐ（ｕ））を持つ全周波数回復フィルタＲａ（ｕ）により、鮮鋭性低下を抑制した画像を得ることが期待される。図４は、Ｐ（ｕ）およびＲａ（ｕ）を例示的に示している。出力画像の周波数特性Ｐ（ｕ）の詳細については後述する。

ところが、実際には、全周波数回復フィルタＲａ（ｕ）を用いると、高周波領域において平均の明るさが低下する。この明るさの低下は、鮮鋭性回復処理後に行われる出力ガンマ補正処理によって、平均出力濃度値が上昇することが要因である。

以下では、図５を参照して、出力ガンマ補正処理による明るさ低下の発生要因について説明する。ここでは、説明を単純化するため、２種類の画素値からなる矩形波画像を例に説明する。図５は、出力ガンマ補正による平均出力濃度値の上昇（明るさ低下）を説明する図である。図５（ａ）下部の画像５０１は、回復処理前の画像を示している。この画像の各画素値ｘ１、ｘ２に対し出力ガンマ補正処理が施されると、出力ガンマ補正後の出力濃度値はｙ１、ｙ２となり、その平均値はｙ＿ａｖｅとなる。

図５（ｂ）下部の画像５０２は回復処理後の画像を示している。回復処理が施されると、入力画像の平均値を保ったまま、コントラストが強調される。この画像の各画素値ｘ’１、ｘ’２に対し出力ガンマ補正処理が施されると、出力ガンマ補正後の出力濃度値はｙ’１、ｙ’２となり、その平均値はｙ’＿ａｖｅとなる。プリンタの出力ガンマ補正特性は、一般に下に凸の非線形な形状となる。そのため、ｘ＿ａｖｅ＝ｘ’＿ａｖｅであっても、ｙ’＿ａｖｅ＞ｙ＿ａｖｅとなってしまう。この平均出力濃度値の上昇は、回復処理の回復量に応じて大きくなる。プリンタの鮮鋭性回復フィルタの特性は、図４のＲａ（ｕ）に示したような特性となるため、大きな回復量が必要な高周波領域ほど形成画像における明るさ低下が発生することになる。

そのため、第１実施形態では、まず、図４のＲｌ（ｕ）に示すように高周波の回復を抑制した低周波回復フィルタによる低周波領域の補償を行う。その後、高周波領域の補償についてはハーフトーン処理におけるドット配置の制御により実現する。ドット配置による補償であればドットの総数は変わらないため、明るさ低下を抑制することができる。

＜フィルタ作成方法＞
以下では、全周波回復フィルタおよび低周波回復フィルタの作成方法について説明する。まず、フィルタ設計対象の画像形成装置を用いて、鮮鋭性の計測チャートを出力する。なお、計測チャートの出力時は鮮鋭性回復処理を行わない。図３は、計測チャートの例を示す図である。計測チャートは、互いに周波数や方向が異なる複数の正弦波パターン画像と、均一パターン画像（例えば、白ベタ画像と黒ベタ画像）とを含む画像チャートである。

取得した情報に基づき、画像形成装置の周波数応答値Ｐ（ｕ）を算出する。周波数応答値Ｐ（ｕ）は、例えば下式を用いて算出される光学伝達関数（ＭＴＦ）を用いることができる。

Ｐ（ｕ） ＝ Ｃ（ｕ）／Ｃ’ …（１）
ここで、
ｕは正弦波パターン画像の周波数、
Ｃ（ｕ）＝｛Ｍａｘ（ｕ）−Ｍｉｎ（ｕ）｝／｛Ｍａｘ（ｕ）＋Ｍｉｎ（ｕ）｝
Ｃ’＝（Ｗｈｉｔｅ−Ｂｌａｃｋ）／（Ｗｈｉｔｅ＋Ｂｌａｃｋ）
である。なお、
Ｍａｘ（ｕ）は周波数ｕで変化する正弦波パターン画像の最大明度
Ｍｉｎ（ｕ）は周波数ｕで変化する正弦波パターン画像の最小明度
Ｗｈｉｔｅ，Ｂｌａｃｋはそれぞれ均一パターン画像の明度
である。勿論、光学伝達関数の算出は上述の式（１）に限定されず、例えば式（１’）を用いてもよい。

Ｐ（ｕ）＝｛Ｍａｘ（ｕ）−Ｍｉｎ（ｕ）｝／（Ｗｈｉｔｅ−Ｂｌａｃｋ） …（１’）
なお、ここでは、Ｍａｘ（ｕ），Ｍｉｎ（ｕ），Ｗｈｉｔｅ，Ｂｌａｃｋを明度として周波数応答値Ｐ（ｕ）を算出しているが、例えば輝度や濃度、測定装置のデバイスＲＧＢ値等を用いて算出してもよい。

また、計測チャートとして、図３に示すような正弦波パターン画像ではなく、矩形波パターン画像を用いて周波数特性Ｐ（ｕ）を取得してもよい。その場合、矩形波パターン画像に対して式（１）を適用することにより算出されるコントラスト伝達関数（ＣＴＦ）の値を周波数特性Ｐ（ｕ）として用いる。もしくは、ＣＴＦ値を公知のコルトマン補正式を用いて変換したＭＴＦ値を周波数特性Ｐ（ｕ）に用いてもよい。

次に、空間周波数特性Ｐ（ｕ）に基づき、全周波回復フィルタの周波数特性Ｒａ（ｕ）＝１／Ｐ（ｕ）を算出する。図４は、フィルタの周波数特性を説明する図である。具体的には、Ｐ（ｕ）およびＲａ（ｕ）の例を示している。Ｒａ（ｕ）は、ｕの値が大きい高周波領域で強い応答となる。一方、低周波回復フィルタの周波数特性Ｒｌ（ｕ）は、Ｒａ（ｕ）に対して所定の周波数ｕｂ以上の応答を略平坦に補正することで生成する。所定の周波数ｕｂは、任意に設定することが可能である。最後に、周波数特性Ｒａ（ｕ）およびＲｌ（ｕ）を逆フーリエ変換することで、全周波回復フィルタおよび低周波回復フィルタの係数が算出される。

＜ハーフトーン処理（Ｓ２０７）の詳細＞
図６は、第１実施形態におけるハーフトーン処理のフローチャートである。また、図７は、第１実施形態におけるハーフトーン処理を説明する模式図である。Ｓ６０１では、ハーフトーン処理部１０８は、ＯＰＧ処理部１０６から低周波回復後のインク値画像を取得する。Ｓ６０２では、インク値画像を処理ブロックに分割する。ここでは、４画素×４画素の矩形領域のブロック単位でハーフトーン処理を行う。以降のＳ６０３〜Ｓ６０９は、ブロック単位で行われる。画像７０１は、ブロック単位に分割されたインク値画像の例を示している。画像７０１内の各画素のインク値から理解されるように、画像７０１のブロックにおいては、最上部と最下部に横方向のエッジが存在している。

Ｓ６０３では、ハーフトーン処理部１０８は、２値画像生成のための閾値の取得を行う。ここでは、ディザマトリクス格納部１０９に格納された２５６画素×２５６画素サイズの閾値マトリクスから、４画素×４画素のブロック単位で閾値を取得する。閾値マトリクスは、いわゆるブルーノイズと呼ばれる特性を持ち、各閾値は入力画像に合わせて８ビットの値で表現されている。画像７０２は、ブロック単位で取得された閾値の例を示している。

Ｓ６０４では、ハーフトーン処理部１０８は、回復量画像生成部１１２より、４画素×４画素のブロック単位で回復量画像を取得する。画像７０３は、ブロック単位で取得された回復量画像の例を示している。

Ｓ６０５では、ハーフトーン処理部１０８は、ブロック内のインク値画像の平均値を算出する。画像７０１の例では、平均値は”９７”である。Ｓ６０６では、ハーフトーン処理部１０８は、平均値に対するディザ処理を行う。ここでのディザ処理では、１つの平均値に対して、閾値群の各々の画素の閾値を比較することで量子化を行う。ここでは、画素値が閾値よりも大きい場合はドットをＯＮ（有効ドット）とし、それ以外の場合はドットをＯＦＦとする。平均値”９７”に対し、画像７０２における閾値”０”、”１６”、”３２”、”４８”、”６４”、”８０”、”９６”の７画素でドットがＯＮとなる。Ｓ６０７では、ハーフトーン処理部１０８は、ブロック内でＯＮとなったドット数（ｎＤｏｔ）をカウントする。図７の例では前述の通り７画素でドットがＯＮになるため、ｎＤｏｔ＝７である。

Ｓ６０８では、ハーフトーン処理部１０８は、画素毎の配置優先度を変更する。具体的には、重みパラメータ”ｗ”を用いて「インク値−閾値−ｗ×回復量」により変更後の配置優先度を算出する。ここではｗ＝１を用いる。画像７０４は、算出された配置優先度の例を示している。

Ｓ６０９では、ハーフトーン処理部１０８は、配置優先度が大きい画素から順に、”ｎＤｏｔ”個の画素をＯＮにすることで２値画像を生成する。画像７０５は、当該処理により生成された２値画像の例を示している。すなわち、図７の例ではｎＤｏｔ＝７であるため、画像７０４における優先度”２２６”から”３４”までの７画素がＯＮになる。

Ｓ６１０では、ハーフトーン処理部１０８は、全ブロックについて２値化処理が終了したかを判定する。終了していれば、ハーフトーン処理を終了し、画像形成処理を開始する。終了していなければ、次のブロックを処理対象とし、Ｓ６０３へ戻る。

＜効果＞
ハーフトーン処理において上述の”回復量”を用いる効果について説明する。図８は、回復量を用いない場合におけるハーフトーン処理を説明する模式図である。画像８０１及び画像８０２は、画像７０１及び画像７０２と同様であり、インク値画像の平均は”９７”、ドット数（ｎＤｏｔ）は７ドットとなる。

しかし、画像８０３及び画像８０４から理解されるように、回復量を用いないため優先度の高い上位７画素の位置は異なる。具体的には、優先度”１６”の画素でドットがＯＮになっている。この画素は、回復量が正となる画素である。回復量が正の画素は、高周波成分を補償するためにより明るく（輝度が高く）再現すべき画素であり、この画素にドットが生成される（暗く再現される）ことは鮮鋭性の低下を招くことを意味する。

そこで、第１実施形態では、回復量に応じてドットの生成順序を制御することにより、高周波成分の鮮鋭性低下を抑制する好適なドット配置を実現している。また、回復の強度を重みパラメータｗを用いて制御することにより、プリンタの周波数劣化特性に応じた調整が可能な構成となっている。

なお、インク値画像がＯＰＧ処理後の画像であれば、前述の出力ガンマ補正処理に起因する明度低下は回避できるため、インク値画像に回復量を加算する構成としても同様の効果が期待される。ただし、この場合にはブロック単位の処理を行う際に、画像のパターンに対するブロックの当たり方次第で回復量の合計が０にならないことがある。その結果、インク値画像の平均値が変動し、ドット数が増減することがある。特に重みパラメータｗの値を大きくした場合にその影響が顕著となり、ドット数の増減が大きくなるため、濃度ムラ等の弊害を招く恐れがある。そのため、第１実施形態では、インク量（画像７０１）自体に対して回復量を適用するのではなく、優先度（画像７０４）の算出に回復量を用いる構成としている。

＜回復量画像の特徴＞
なお、回復量画像（画像７０３）の各画素の画素値である”回復量”は、任意の周波数回復処理を行った後の「補償の過不足分布」であり、いわゆるエッジ検出によって得られるエッジ量とは異なる概念の量である。そのため、公知のラプラシアンフィルタ等とは異なり、エッジ部以外の任意の周波数劣化を補償することができる。

回復量に最も近い概念は、ＤｏＧ（Difference Of Gaussian）と呼ばれる手法である。ＤｏＧでは、入力画像を任意のガウシアンフィルタでぼかし、入力画像との差分を取ることでエッジ位置を検出することができる。しかしながら、回復量として単純にＤｏＧを適用した場合、回復量はガウシアンフィルタの形状に依存するため、適切な回復量が得られる保障はない。一方、上述の構成では「低周波成分を回復した後の鮮鋭性劣化特性」を用いた処理になっている。そのため、鮮鋭性劣化特性に合わせたより適切な回復量を得ることができる。

以上説明したとおり第１実施形態によれば、低周波回復フィルタにより低周波領域のみを補償し、高周波領域についてはドット配置により補償する。これにより、高周波領域における明るさ低下を抑制しつつ好適に鮮鋭性を回復することが可能となる。特に、上述の回復量画像を用いることで、演算負荷の増大を抑制しつつ好適に高周波成分の鮮鋭性を回復することが可能となる。

（変形例）
なお、上述の説明においては、回復量画像として、低周波を補償された画像データと全周波を補償された画像データとの差分画像を直接的に用いる例について説明したが、回復量画像を加工して間接的に用いる構成としてもよい。例えば、任意の上限値を用いて、上限値以上の回復量を一定値にクリップしてもよい。この場合、低コントラストな領域ほど相対的に強い補正がかかる。

また、低周波および全周波における周波数回復を、入力画像の輝度値にフィルタを畳み込むことにより実現する例について説明したが、輝度値以外の値にかけてもよく、例えば明度を用いてもよい。また、鮮鋭性回復の方法はフィルタを利用するものに限定されず、フーリエ変換等の任意の回復方法を用いてよい。

また、記録ヘッド２０１の構成として、ＣＭＹＫの４色のインクを備える例を示したが、インクの種類は限定されない。濃度の薄い淡インク、レッドやグリーン等の特色インク、白色インクを用いてもよい。また、無色透明のクリアインクや、金属調のメタリックインクを用いても良い。また、記録ヘッド２０１が吐出するインクの吐出量が制御可能な構成にも適用できる。

また、入力画像はＲＧＢのカラー画像としたが、画像種類は限定されず、モノクロ画像やＣＭＹＫ画像であってもよい。また色以外の情報を含んでもよく、例えば光沢情報を含む画像であってもよい。また、各種ＬＵＴのビット数、グリッド数、および、グリッド間の補間方法は任意である。同様に、各種フィルタやディザマトリクスのビット数、サイズは任意である。

また、パス分解処理部２０６におけるパス分解処理では、パスマスクを用いる例を示したが、パス分解処理の方法は限定されない。例えば、色分解処理部１０４においてパス数分の多値画像を生成し、ハーフトーン処理部１０８で２値化する形態にも適用可能である。また、パス数は任意であり、マルチパス方式を用いずに１パス記録であってもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態では、原稿読み取り部（スキャナ）を備えたプリンタ（いわゆる複合機）を例に説明する。特に、原稿のコピー処理において、原稿読み取り部の周波数劣化特性から回復量画像を生成し、当該回復量画像を用いてハーフトーン処理におけるドット配置の制御する形態について説明する。

すなわち、上述の第１実施形態ではプリンタの周波数劣化特性が既知であることを想定したが、プリンタの周波数劣化特性は記録媒体によって異なり、常に既知とは限らない。そこで、第２実施形態では、原稿読み取り部の周波数劣化特性を利用する。なお、第１実施形態と同様の部分については説明を簡易化または省略する。

＜装置構成＞
図９は、第２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。上述のように、プリンタ２は、原稿読み取り部１１４を有しており、また、図１における画像処理装置１を内蔵した構成となっている。原稿読み取り部１１４は、コピー対象の原稿を読み取り画像データを生成する。ここでは、生成される画像データは各色８ビットのＲＧＢカラー画像である。

全周波回復処理部１１０は、入力されたＲＧＢ画像データに対する全周波回復処理を行う。ここで、全周波回復フィルタは、原稿読み取り部の周波数劣化特性に基づいて設計されている。処理後の画像は、色分解処理部１０４および回復量画像生成部１１５へ送出される。

回復量画像生成部１１５は、ハーフトーン処理で利用される回復量画像を生成する。具体的には、全周波回復処理部１１０で処理された画像データと、入力されたＲＧＢ画像データとの差分を計算することで、回復量画像を生成する。生成された回復量画像は、ハーフトーン処理部１０８へ送出される。

＜ハーフトーン処理の詳細＞
図１０は、第２実施形態におけるハーフトーン処理のフローチャートである。第１実施形態のハーフトーン処理との違いは、Ｓ１００５におけるインク値画像補正処理と、Ｓ１１０９における優先度算出方法である。具体的には、Ｓ１００５において、重みパラメータｗを用いて、ｗ倍した回復量画像をインク値画像から減算し減算画像を生成する。ここではｗ＝１を用いる。一方、優先度算出時（Ｓ１１０９）には回復量を用いず、「インク値−閾値」により算出する。

上述のように、第２実施形態では、優先度算出時には回復量を用いず、ｗ倍した回復量画像をインク値画像から減算する構成を採用している。ブロックのサイズが４×４のように小さい場合、ブロック内のドット配置制御だけでは低周波成分まで回復することは難しく、より広い範囲でのドット制御が求められる。そこで、ｗ倍した回復量をインク値画像から減算することで、ブロック間でのドット数を調整し、低周波成分まで補償する構成としている。

＜効果＞
第２実施形態では、画像形成部の周波数劣化特性の代わりに、原稿読み取り部の周波数劣化特性に基づいて得られた回復量画像を用いてドット配置制御を行っている。これは、原稿読み取り部の特性から生成した回復量画像が、画像形成部の特性から生成した回復量画像と類似した性質を有するためである。

図１１は、回復量画像の類似性を説明する図である。グラフ１１０１は、横軸が画素位置ｘ、縦軸が輝度のグラフであり、１次元のステップエッジを示している。グラフ１１０２は、ステップエッジをある周波数劣化特性（例えば画像形成部の特性）によりぼかしたものを示している。このとき、回復量はグラフ１１０１とグラフ１１０２の差であり、グラフ１１０３のようにエッジ部で符号が反転するデータとなる。一方、グラフ１１０５は、グラフ１１０４に示すステップエッジを、先ほどとは異なる周波数劣化特性（例えば原稿読み取り部の特性）によりぼかしたものを示している。また、グラフ１１０６は、回復量を示している。

グラフ１１０３とグラフ１１０６を比較すると、値のスケールが異なるものの、ほぼ相似とみなせる形状であることがわかる。すなわち、原稿読み取り部の回復量に対して回復の強度を調整することにより、画像形成部の回復量として流用可能であることが理解される。特に、重みパラメータｗを用いて回復の強度を制御できるため、上述の構成であっても好適な効果が得られる。

以上説明したとおり第２実施形態によれば、原稿読み取り部の周波数劣化特性から得られた回復量画像を用いてドット配置の制御を行う。これにより、高周波領域における明るさ低下を抑制しつつ好適に鮮鋭性を回復することが可能となる。

（変形例）
上述の実施形態では、ブロック内のドット数を算出した後に、優先度に基づいてドット配置を決定するハーフトーン処理の例を説明したが、ハーフトーン処理の具体的な実現方法は任意である。例えば、一般的なディザ処理や、公知の誤差拡散法などを用いることができる。

また、回復量画像をインク値画像から減算する例を説明したが、閾値に加算する構成としてもよい。その場合、Ｓ１００７のディザ処理で用いる閾値とＳ１００９の優先度算出処理で用いる閾値は異なってもよい。例えば、優先度算出時のみ閾値に加算する処理を有効にしてもよい。

（第３実施形態）
第３実施形態では、入力画像に低濃度細線（白細線）が含まれる場合に、より好適に処理を行う形態について説明する。すなわち、画像形成処理におけるドット滲みの影響で高濃度背景上の低濃度細線は潰れてしまうことがあり、第１実施形態における処理を行った場合においても同様に発生しうる。そこで第３実施形態では、回復量画像を加工することで、高濃度背景上の低濃度細線の潰れを抑制する例について説明する。なお、第３実施形態による画像形成システムの構成は図１に示す第１実施形態の構成とほぼ同様である。ただし、回復量画像生成部１１２の処理が異なる。第１実施形態と同様の部分については説明を簡易化または省略する。

回復量画像生成部１１２は、まず、低周波回復処理部１０２で補正された画像データと、全周波回復処理部１１２で補正された画像データとの差分を計算することで、高周波成分の回復量画像を生成する。

その後、回復量画像生成部１１２は、高周波回復量画像に対し、白細線部の検出処理を行う。白細線とは、所定幅未満かつ所定濃度未満の細線を意味する。ここでは、横方向または縦方向に連続する３画素の回復量が”負”、”正”、”負”と変化する画素を検出する。即ち、連続する３画素が”明るすぎる”、”暗すぎる”、”明るすぎる”の順に並んでいる画素を検出する。

次に、回復量画像生成部１１２は、検出された白細線部について、回復量が負の画素に対して回復量を”−ｗ’”倍する。即ち、明るすぎる画素に対する回復量の符号を反転させる。補正された回復量画像は、ハーフトーン処理部１０８へ送出される。

＜効果＞
以上説明したとおり第３実施形態によれば、白細線部の回復量が負の画素に対して回復量を”−ｗ’”倍する。その結果、白細線に隣接する高濃度背景部には、正の補正がかかり、ドットが配置されにくくなる。これにより、ドット滲みによる白細線の潰れを抑制することができる。

なお、細線以外の他の特徴部に対して回復量の補正を行ってもよい。例えば、連続する２画素において回復量の符号が反転する画素をエッジ画素と判定し、エッジ画素以外での回復量を”０”としてもよい。これにより、ドット滲みによる影響を抑制しつつより好適に鮮鋭性を回復することが可能となる。

（第４実施形態）
第４実施形態では、第２実施形態と同様に、原稿読み取り部における解像度を利用する形態について説明する。ただし、原稿読み取り部により取得される画像の解像度と、画像形成部における画像処理の解像度は、同一でない点が第２実施形態と異なる。第２実施形態と同様の部分については説明を簡易化または省略する。

＜装置構成＞
図１２は、第４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。第２実施形態と同様に、プリンタ２は、原稿読み取り部を備えている。プリンタ２は、原稿読み取り部１１４よりコピー対象の画像データを取得する。ここでは、原稿読み取り部により取得された画像データの解像度は縦横２４００×２４００ｄｐｉとし、色分解処理部１０４以降の画像形成部の処理解像度は縦横１２００×１２００ｄｐｉとする。

全周波回復処理部１１０は、入力された画像データに対する全周波回復処理を行う。処理後の画像は、回復量画像生成部１１５および画像縮小処理部１１６へ送出される。

回復量画像生成部１１５は、全周波回復処理部１１０で処理された画像データと、原稿読み取り部により取得された画像データとの差分を計算することで、回復量画像を生成する。生成された回復量画像は、画像縮小処理部１１６へ送出される。

画像縮小処理部１１６は、全周波回復処理後の画像および回復量画像に対して拡縮処理（ここでは縮小処理）を実行する。このとき、全周波回復処理後の画像に対する縮小方法と、回復量画像に対する縮小方法は異なる。縮小方法の詳細については後述する。縮小された画像は、それぞれ色分解処理部１０４、ハーフトーン処理部１０８へ送出される。

＜画像縮小処理の詳細＞
画像縮小処理部１１６は、全周波回復処理後の画像については、公知のバイリニア法を用いて画像を縮小する。ここでは２４００×２４００ｄｐｉの画像を１２００×１２００ｄｐｉへと変換するため、縮小後の画素値は縮小前の２×２画素の平均値となる。解像度がＮ倍であり、１／Ｎ倍に拡縮する場合はＮ×Ｎ画素の平均値となる。

一方、回復量画像については、まず２×２画素の合計値を計算する。合計値が０以上であれば当該２×２画素の最大値を縮小後の画素値とする。一方、合計値が０未満であれば当該２×２画素の最小値を縮小後の画素値とする。これは、エッジ部において回復量の平均値を用いると、正の回復量と負の回復量が相殺してしまうことを防ぐためである。

＜効果＞
以上説明したとおり第４実施形態によれば、画像処理（ハーフトーン処理）の解像度とは異なる解像度で読み取る原稿読み取り部を有する場合であっても、好適に鮮鋭性を回復することが可能となる。

（変形例）
なお、上述の説明では、全周波回復処理後の画像に対する縮小処理としてバイリニア法および最大値（最小値）を用いる例について説明したが、画像縮小の方法は限定されない。また、回復量画像に対する縮小処理に関しても、正の回復量と負の回復量が相殺しないような縮小方法であれば任意の方法が適用可能である。

また、原稿読み取り部により取得された画像データの解像度が２４００×２４００ｄｐｉ、色分解処理部１０４以降の画像形成部の処理解像度が１２００×１２００ｄｐｉの例を用いて説明したが、それぞれの解像度は任意である。解像度の大小関係も任意であり、原稿読み取り部の解像度が相対的に低い場合には、画像縮小処理ではなく画像拡大処理となる。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１ 画像処理装置； ２ プリンタ； １０２ 低周波回復処理部； １０４ 色分解処理部； １０６ ＯＰＧ処理部； １０８ ハーフトーン処理部； １１０ 全周波回復処理部； １１２ 回復量画像生成部

Claims (14)

1. 入力画像に基づいて、記録媒体上に画像を形成する画像形成部に提供するハーフトーン画像を生成する画像処理装置であって、
   前記入力画像に対して、前記画像形成部による形成画像における鮮鋭性低下を補償するための回復処理を行う回復処理手段と、
   前記回復処理後の入力画像を用いて各画素の回復量を生成する生成手段と、
   前記回復量に基づいて、前記回復処理後の入力画像に対するハーフトーン処理を行い前記ハーフトーン画像を生成するハーフトーン処理手段と、
   を有し、
   前記ハーフトーン処理手段は、前記回復処理後の入力画像における所定の領域ごとに各画素に対してドットを配置するか否かを決定し、
   前記ハーフトーン処理手段は、前記所定の領域における少なくとも１つの画素について、前記回復量が前記少なくとも１つの画素をより明るくすべきことを示す場合は、前記回復量が前記少なくとも１つの画素をより暗くすべきことを示す場合に比べて、ドットが打たれにくくなるように前記ハーフトーン処理を制御する
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記ハーフトーン処理手段は、前記回復量に応じてドットの打たれやすさを制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 入力画像に基づいて、記録媒体上に画像を形成する画像形成部に提供するハーフトーン画像を生成する画像処理装置であって、
   前記入力画像に対して、前記画像形成部による形成画像における鮮鋭性低下を補償するための回復処理を行う回復処理手段と、
   前記回復処理後の入力画像を用いて各画素の回復量を生成する生成手段と、
   前記回復量に基づいて、前記回復処理後の入力画像に対するハーフトーン処理を行い前記ハーフトーン画像を生成するハーフトーン処理手段と、
   を有し、
   前記回復処理手段は、前記入力画像に対して、前記画像形成部による形成画像における所定の周波数より低い低周波成分の鮮鋭性低下を補償するための第１の回復処理を行い、
   前記画像処理装置は、前記入力画像に対して、前記画像形成部による形成画像における全周波成分の鮮鋭性低下を補償するための第２の回復処理を行う第２の回復処理手段を更に有し、
   前記生成手段は、前記第１の回復処理後の入力画像と前記第２の回復処理後の入力画像との差分画像を、前記回復量を示す回復量画像として生成する
   ことを特徴とする画像処理装置。
4. 前記生成手段は、更に、前記差分画像における所定幅未満かつ所定濃度未満の細線を検出し、該検出された細線に対応する回復量の符号を反転し前記回復量画像とする
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記ハーフトーン処理手段は、前記回復処理後の入力画像における所定の領域について、前記所定の領域に含まれる各画素に対応する回復量に基づいて、前記所定の領域に含まれる各画素のドットの配置優先度を算出し、前記配置優先度に応じて前記所定の領域に含まれる各画素に対してドットを配置するか否かを決定する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記ハーフトーン処理手段は、前記回復処理後の入力画像における所定の領域について、前記所定の領域に含まれる各画素の画素値に基づいて前記所定の領域に含まれる各画素のドットの配置優先度を算出し、前記所定の領域における各画素に対応する回復量に基づいて、前記配置優先度を変更して前記ハーフトーン処理を行う
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記ハーフトーン処理手段は、前記第１の回復処理後の入力画像に対して、前記回復量に基づいて有効ドットの配置優先度を変更したハーフトーン処理を行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
8. 原稿を読み取り前記入力画像を生成する読み取り部の周波数劣化特性を取得する取得手段を更に有し、
   前記回復処理手段は、前記周波数劣化特性を利用して、前記入力画像に対して、前記画像形成部による形成画像における全周波数成分の鮮鋭性低下を補償するための回復処理を行い、
   前記生成手段は、前記入力画像と前記回復処理後の入力画像との差分画像を、前記回復量を示す回復量画像として生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
9. 画像の拡縮処理を行う拡縮手段を更に有し、
   前記読み取り部が第１の解像度で前記入力画像を生成し、前記ハーフトーン処理手段が前記第１の解像度とは異なる第２の解像度で画像処理を行う場合、前記拡縮手段は、前記入力画像と前記回復量画像とを前記第２の解像度となるよう拡縮し、前記ハーフトーン処理手段は、前記拡縮手段により拡縮された前記回復量画像に基づいて、前記拡縮手段により拡縮された入力画像に対するハーフトーン処理を行う
   ことを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
10. 前記第１の解像度が前記第２の解像度のＮ倍である場合、前記拡縮手段は、前記回復量画像に対して、Ｎ×Ｎ画素の領域の画素値の合計値を算出し、該合計値が０以上であれば該領域の画素値の最大値を前記拡縮された回復量画像の画素値として決定し、該合計値が０未満であれば該領域の画素値の最小値を前記拡縮された回復量画像の画素値として決定する
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
11. 前記ハーフトーン処理手段は、前記入力画像から前記回復量画像を減算して得られる減算画像に対して前記ハーフトーン処理を行う
    ことを特徴とする請求項８から請求項１０の何れか１項に記載の画像処理装置。
12. 入力画像に基づいて、記録媒体上に画像を形成する画像形成部に提供するハーフトーン画像を生成する画像処理方法であって、
    前記入力画像に対して、前記画像形成部による形成画像における鮮鋭性低下を補償するための回復処理を行う回復処理工程と、
    前記回復処理後の入力画像を用いて各画素の回復量を生成する生成工程と、
    前記回復量に基づいて、前記回復処理後の入力画像に対するハーフトーン処理を行い前記ハーフトーン画像を生成するハーフトーン処理工程と、
    を含み、
    前記ハーフトーン処理工程では、前記回復処理後の入力画像における所定の領域ごとに各画素に対してドットを配置するか否かを決定し、
    前記ハーフトーン処理工程では、前記所定の領域における少なくとも１つの画素について、前記回復量が前記少なくとも１つの画素をより明るくすべきことを示す場合は、前記回復量が前記少なくとも１つの画素をより暗くすべきことを示す場合に比べて、ドットが打たれにくくなるように前記ハーフトーン処理を制御する
    ことを特徴とする画像処理方法。
13. 入力画像に基づいて、記録媒体上に画像を形成する画像形成部に提供するハーフトーン画像を生成する画像処理方法であって、
    前記入力画像に対して、前記画像形成部による形成画像における鮮鋭性低下を補償するための回復処理を行う回復処理工程と、
    前記回復処理後の入力画像を用いて各画素の回復量を生成する生成工程と、
    前記回復量に基づいて、前記回復処理後の入力画像に対するハーフトーン処理を行い前記ハーフトーン画像を生成するハーフトーン処理工程と、
    を含み、
    前記回復処理工程では、前記入力画像に対して、前記画像形成部による形成画像における所定の周波数より低い低周波成分の鮮鋭性低下を補償するための第１の回復処理を行い、
    前記画像処理方法は、前記入力画像に対して、前記画像形成部による形成画像における全周波成分の鮮鋭性低下を補償するための第２の回復処理を行う第２の回復処理工程を更に含み、
    前記生成工程では、前記第１の回復処理後の入力画像と前記第２の回復処理後の入力画像との差分画像を、前記回復量を示す回復量画像として生成する
    ことを特徴とする画像処理方法。
14. コンピュータを請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。

Images