JP7296040B2 - 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。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。

出力ドットをクラスター化する場合、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ので、カラー出力画像の粒状感を軽減するために、ある画像処理装置は、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、そのフィルター処理の出力に対して量子化誤差の誤差拡散処理を行い、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しており、フィルター処理では、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、バンドパスフィルター処理のフィルター係数を、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している（例えば特許文献１参照）。

特開２０１７－０４６２７５号公報

しかしながら、上述の画像処理装置では、誤差拡散処理のために量子化誤差を保存しておくバッファーと、フィルター処理のために出力画素値と入力画素値との差分を保存しておくバッファーとが必要となり、これらの２つのバッファーのための比較的大きな記憶領域が必要となる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、比較的小さな記憶領域で、出力ドットをクラスター化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、入力画素値から２値化された出力画素値を生成して出力する画像処理装置であって、フィルター処理部と、前記フィルター処理部によるフィルター処理後の画素値を量子化して前記出力画素値を生成する量子化器と、前記フィルター処理部によるフィルター処理後の画素値と前記入力画素値との和と、前記出力画素値との差分を画素ごとに記憶するバッファーとを備える。そして、前記フィルター処理部は、前記バッファーに記憶されている前記差分に基づいて、バンドパスフィルター処理を実行する。

本発明に係る画像形成装置は、上述の画像処理装置を備える。

本発明によれば、比較的小さな記憶領域で、出力ドットをクラスター化する画像処理装置および画像形成装置が得られる。

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１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におけるフィルター処理部１において、注目画素のフィルター演算を行うために参照される画素を説明する図である。 図３は、図１に示す画像処理装置のフィルター処理部１において使用されるフィルター係数について説明する図である。 図４は、本発明の実施の形態２に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１．

図１は、本発明の実施の形態１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、入力画素値から、２値化された出力画素値を生成して出力し、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、量子化器２、加算器３、減算器４、およびバッファー５を備える。当該画像処理装置には、所定の走査順に沿って、注目画素の入力画素値が順番に入力される。

フィルター処理部１は、バッファー５に記憶されている後述の差分に基づいて、バンドパスフィルター処理を実行する。具体的には、フィルター処理部１は、注目画素の周辺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。

量子化器２は、フィルター処理部１によるフィルター処理後の画素値を量子化して出力画素値を生成する。ここでは、閾値を０とし、フィルター処理部１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２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。

加算器３は、注目画素についての入力画素値とフィルター処理部１による処理後の画素値との和を演算する。

減算器４は、注目画素についての、加算器３の演算結果の値と出力画素値との差分を演算する。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（０または１）を多階調値（０または１）に変換してから差分が計算される。

バッファー５は、例えば図示せぬメモリー（ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）など）の記憶領域を有し、注目画素についての減算器４の演算結果の値を順番にその記憶領域に記憶していく。つまり、バッファー５は、フィルター処理部１によるフィルター処理後の画素値と入力画素値との和と、出力画素値との差分を画素ごとに記憶する。

具体的には、バッファー５は、上述の走査順において、既に生成されている出力画素値についての差分を記憶し、フィルター処理部１は、注目画素のバンドパスフィルター処理を実行する際に既にバッファー５に記憶されている差分に基づいて、注目画素のバンドパスフィルター処理を実行する。

図２は、図１におけるフィルター処理部１において、注目画素のフィルター演算を行うために参照される画素を説明する図である。

ここでは、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、図２に示すように、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。

この実施の形態１では、こ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有する（つまり、ＤｏＧ（Difference of Gaussian）フィルター処理である）。

また、この実施の形態１では、このバンドパスフィルター処理のフィルター係数は、その２つのガウス関数の差分と補正係数との積であり、その補正係数は、主走査方向と副走査方向とで異なる分布を有する。

このバンドパスフィルター処理では、所定サイズのフィルターウィンドウにおけるフィルター係数マトリクスと上述の差分との積和演算が行われる。

図３は、図１に示す画像処理装置のフィルター処理部１において使用されるフィルター係数について説明する図である。

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）との積を正規化したものである。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３に示す式で計算される値を有する。

また、補正係数Ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）は、例えば図３に示す式で計算される値を有する。

なお、αは、０より大きくかつ１より小さい値の調整係数である。Ｖｘは、主走査方向の補正係数ベクトルのノルムであり、Ｖｙは、副走査方向の補正係数ベクトルのノルムであり、補正係数Ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）は、主走査方向の補正係数ベクトルと副走査方向の補正係数ベクトルとを合成したベクトルのノルムである。なお、ｙ＝０のときのＶｘは０とされ、ｘ＝０のときのＶｙは０とされる。

このように、主走査方向と副走査方向とで異なるゲイン分布となるように、補正係数Ｇａｉｎ（ｘ，ｙ）によって、ＤｏＧフィルターのゲイン分布が調整される。

次に、実施の形態１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。

その際、注目画素について、既に導出されバッファー５に記憶されている上述の差分に基づいて、フィルター処理部１および量子化器２によって、出力画素値が導出され、出力されるとともに、加算器３および減算器４によって、注目画素についての上述の差分が演算され、バッファー５に記憶される。

バッファー５に記憶される値は、量子化器２の入力値と出力値との差分（つまり、量子化誤差）に入力画素値を加算した値となっているため、入力画素値に対してフィルター処理部１のフィルター演算が実行されるとともに、量子化誤差に対してフィルター処理部１のフィルター演算が実行され、両者のフィルター演算結果の和がフィルター処理部１の出力となる。

つまり、１つのフィルター処理部１によって、周辺画素についての入力画素値に対するフィルター処理と、周辺画素についての量子化誤差に対するフィルター処理とが実行され、前者によって出力ドットのクラスター化が実現され、後者によって（誤差拡散に相当する）量子化の前後における階調保存が実現される。

このようにして、すべての構成色（例えば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１によれば、量子化器２は、フィルター処理部１によるフィルター処理後の画素値を量子化して出力画素値を生成する。バッファー５は、フィルター処理部１によるフィルター処理後の画素値と入力画素値との和と、出力画素値との差分を画素ごとに記憶する。そして、フィルター処理部１は、バッファー５に記憶されている上述の差分に基づいて、バンドパスフィルター処理を実行する。

これにより、比較的小さな記憶領域で、出力ドットのクラスター化が実現される。つまり、上述のように、１つのバッファー５でのみ、過去の注目画素の値を保持するため、要求される記憶領域が比較的小さくて済み、また、１回のフィルター処理で、クラスター化と階調保存を行うため、データ演算量も少なくて済み、回路規模を小さくて済む。

実施の形態２．

図４は、本発明の実施の形態２に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。図４に示すように、実施の形態２に係る画像処理装置は、実施の形態１に係る画像処理装置にノイズ生成部２１、オフセット制御部２２、および加算器２３を追加したものである。

ノイズ生成部２１は、例えば疑似乱数生成器で疑似乱数を生成し、その疑似乱数に基づく所定のノイズを生成する。例えば、ノイズ生成部２１は、注目画素の濃度が大きいほど、そのノイズの振幅を減少させる。これにより、画像における中間調の領域でバンディングが発生することが抑制される。

オフセット制御部２２は、注目画素の入力画素値に応じて、上述のノイズに加算して意図せぬドットの出現を抑制するための所定のオフセット値を生成する。

例えば、オフセット制御部２２は、注目画素の入力画素値が最小値（２５６階調における０）近傍の所定範囲にある場合には、負の値を、注目画素の入力画素値が２５６階調における最大値（２５６階調における２５５）近傍の所定範囲にある場合には、正の値を、オフセット値とする。例えば、オフセット制御部２２は、注目画素の入力画素値に対応するオフセット値を出力するルックアップテーブルを使用してオフセット値を特定する。

加算器２３は、フィルター処理部１の出力値に対して、上述のノイズおよびオフセット値を加算する。

なお、実施の形態２に係る画像処理装置のその他の構成および動作については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。

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
２ 量子化器
５ バッファー

Claims (5)

1. 入力画素値から２値化された出力画素値を生成して出力する画像処理装置において、
   フィルター処理部と、
   前記フィルター処理部によるフィルター処理後の画素値を量子化して前記出力画素値を生成する量子化器と、
   前記フィルター処理部によるフィルター処理後の画素値と前記入力画素値との和と、前記出力画素値との差分を画素ごとに記憶するバッファーとを備え、
   前記フィルター処理部は、前記バッファーに記憶されている前記差分に基づいて、バンドパスフィルター処理を実行すること、
   を特徴とする画像処理装置。
2. 前記入力画素値は、所定の走査順に沿って順次入力され、
   前記バッファーは、前記走査順において、既に生成されている前記出力画素値についての前記差分を記憶し、
   前記フィルター処理部は、注目画素の前記バンドパスフィルター処理を実行する際に既に前記バッファーに記憶されている前記差分に基づいて、注目画素の前記バンドパスフィルター処理を実行すること、
   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有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記バンドパスフィルター処理のフィルター係数は、前記２つのガウス関数の差分と補正係数との積であり、
   前記補正係数は、主走査方向と副走査方向とで異なる分布を有すること、
   を特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
5. 請求項１から請求項４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。

Images