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【発明の名称】 画像処理装置及びその方法
【発明者】 【氏名】杉崎 誠
【要約】 【課題】多値画像データを誤差拡散法により２値画像データに変換したときのワーム、チェッカー状の画像、及びハイライト側のざらつきの発生を抑制する。

【構成】多値画像データＩｂが中間調領域の多値画像データＩｂ（ＴＨｌ≦Ｉｂ≦ＴＨｈ）であると中間調領域判定部１８で判定されたとき、多値画像データＩｂを２値乱数発生器２０により発生した値０又は値１の２値画像データＩｈに変換する。このように、中間調領域の多値画像データＩｂである場合に、比較器２２で閾値ＴＨ比較することなく、２値乱数発生器２０により２値画像データＩｈに変換して誤差を拡散する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多値画像データを誤差拡散法により２値画像データに変換する画像処理装置において、
前記多値画像データが中間調領域のデータであるかどうかを判定する中間調領域判定器と、
値０又は値１の２値乱数を発生する２値乱数発生器と、を備え、
前記多値画像データが中間調領域のデータであるとき、前記中間調領域の前記多値画像データを前記２値乱数発生器により２値画像データに変換し、かつ誤差を拡散する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像処理装置において、
前記多値画像データがシャドウ領域のデータであるかどうかを判定するシャドウ領域判定器をさらに備え、
前記多値画像データがシャドウ領域のデータであるとき、前記シャドウ領域の前記多値画像データも前記２値乱数発生器により２値画像データに変換し、かつ誤差を拡散する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
多値画像データを誤差拡散法により２値画像データに変換する画像処理方法において、
前記多値画像データが中間調領域のデータであるかどうかを判定するステップと、
前記多値画像データが中間調領域のデータであるとき、前記中間調領域の前記多値画像データを２値乱数により２値画像データに変換し、かつ誤差を拡散するステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項４】
請求項３記載の画像処理方法において、
前記多値画像データがシャドウ領域のデータであるかどうかを判定するステップをさらに有し、
前記誤差を拡散するステップでは、前記多値画像データがシャドウ領域のデータであるとき、前記シャドウ領域の前記多値画像データも前記２値乱数により２値画像データに変換する
ことを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
この発明は、多値画像データを誤差拡散法により２値画像データに変換する画像処理装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多値画像データを誤差拡散法により２値画像データに変換する従来技術について説明する（非特許文献１）。
【０００３】
例えば、図７に示す値をとる多値画像データＩａを構成する画素（ｉ，ｊ）の２値画像データＩｈ化について説明する。多値画像データＩａが値０−値２５５の整数値をとるとき、注目画素（２，２）の多値画像データＩａの値１２０が、中央値である閾値ＴＨ＝１２７と比較されるが、Ｉａ≦ＴＨであるとき２値画像データＩｈは０（多値画像データＩａの値では０で黒画素）とされ、ＴＨ＜Ｉａであるとき２値画像データＩｈは値１（多値画像データＩａでの値は２５５で白画素）とされるので、１２０＜１２７であるから、図８に示すように、注目画素（２，２）の２値画像データＩｈは値０（黒画素）とされる。
【０００４】
このとき、注目画素（２，２）で誤差Ｐ＝１２０−０が発生するので、この誤差Ｐを、例えば、図９に示す誤差拡散係数表２８（次に２値化される右横の画素に対して誤差拡散係数３／８、右斜め下の画素に対して誤差拡散係数１／４、真下の画素に誤差拡散係数３／８、３／８＋１／４＋３／８＝１）に従い、配分（拡散）する。
【０００５】
この場合、誤差拡散値は、１２０×３／８＝４５又は１２０×１／４＝３０となるので、図１０の誤差拡散後の多値画像データＩｂに示すように、注目画素（２，２）の右横の多値画像データＩｂの値は、７４＋４５＝１１９、右斜め下の多値画像データＩｂの値は、１０９＋３０＝１３９、真下の多値画像データＩｂの値は、９３＋４５＝１３８となる。
【０００６】
次に、画素（２，２）の右隣の注目画素（２，３）の多値画像データの値１１９が、閾値１２７と比較され、同様に２値画像データＩｈに変換される。
【０００７】
図１１は、ハイライトの階調値を０［％］、シャドウの階調値を１００［％］としたときの、それぞれ、１［％］、３［％］、５［％］、１０［％］、３０［％］、５０［％］、７０［％］、９０［％］の均一濃度の多値画像データＩａ１、Ｉａ３、Ｉａ５、Ｉａ１０、Ｉａ３０、Ｉａ５０、Ｉａ７０、Ｉａ９０と、ハイライトからシャドウまでのグラデーションの多値画像データＩａｇを示している。
【０００８】
図１２は、図１１に示す多値画像データＩａ１−Ｉａ９０、Ｉａｇの上記従来技術に係る誤差拡散法による２値画像データＩｈａ１−Ｉｈａ９０、Ｉｈａｇを示している。
【０００９】
しかしながら、上記従来技術に係る誤差拡散法により多値画像データＩａ１−Ｉａ９０、Ｉａｇを２値画像データＩｈａ１−Ｉｈａ９０、Ｉｈａｇに変換した場合、５０［％］の２値画像データＩｈａ５０の画像（パターン）がチェッカー状になるという問題がある。また、３０［％］程度の２値画像データＩｈａ３０の画像には、ワームが現れるという問題がある。ワームやチェッカー状の画像と、インクジェットプリンタ等の出力機との干渉ムラが発生するという問題もある。
【００１０】
ワームやチェッカー状の画像の発生を回避する技術として、特許文献２に係る技術がある。この技術では、画素毎に、標準の閾値１２７に対して、乱数を加算して、誤差拡散法により２値化する。例えば、標準の閾値１２７に対して乱数±３２の範囲の値を加算した閾値が、９５−１５９の範囲の値になる。
【００１１】
【非特許文献１】誤差拡散法および平均濃度近似法を用いた画像深層暗号方式の提案、テレビジョン学会技術報告第２０巻第５号、１９９６年２月２日、小出晋也、荻原剛志、金田悠紀夫著、（社）テレビジョン学会発行、９頁、図１、誤差拡散法
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、乱数を加算した閾値を用いて、誤差拡散法により多値画像データを２値画像データに変換した場合、ハイライト側の２値画像上でざらつきが発生するという問題があることが分かった。
【００１３】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ワーム、チェッカー状の画像の発生を抑制し、かつハイライト側のざらつきの発生を抑制することを可能とする画像処理装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る画像処理装置は、多値画像データを誤差拡散法により２値画像データに変換する画像処理装置において、前記多値画像データが中間調領域のデータであるかどうかを判定する中間調領域判定器と、値０又は値１の２値乱数を発生する２値乱数発生器と、を備え、前記多値画像データが中間調領域のデータであるとき、前記中間調領域の前記多値画像データを前記２値乱数発生器により２値画像データに変換し、かつ誤差を拡散することを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る画像処理方法は、多値画像データを誤差拡散法により２値画像データに変換する画像処理方法において、前記多値画像データが中間調領域のデータであるかどうかを判定するステップと、前記多値画像データが中間調領域のデータであるとき、前記中間調領域の前記多値画像データを２値乱数により２値画像データに変換し、かつ誤差を拡散するステップと、を有することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、多値画像データが中間調領域のデータであるかどうかを判定し、中間調領域の多値画像データである場合に、閾値と比較することなく（閾値を使用することなく）、２値乱数により２値画像データに変換し、誤差を拡散するようにしている。
【００１７】
このように構成することで、ワーム、チェッカー状の画像の発生が抑制され、かつハイライト側のざらつき（粒状性）の発生も抑制される。
【００１８】
なお、シャドウ領域の多値画像データも前記２値乱数により２値画像データに変換しても同様な効果が達成されることを確認している。
【００１９】
閾値に乱数を加算して閾値を発生させるのではなく、値０又は値１の乱数を発生して、２値画像データとしているので、回路構成を簡単にでき、低コストである。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、ワーム、チェッカー状の画像の発生が抑制され、かつハイライト側のざらつき（粒状性）の発生も抑制される。また、ワームやチェッカー状の画像と、インクジェットプリンタ等の出力機との干渉ムラが発生することもない。さらに、低コストである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
なお、以下に参照する図面において、上記図７−図１２に示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。また、繁雑さを避けるために、必要に応じて上記図７−図１２をも参照して説明する。
【００２３】
以下、この発明に係る画像処理装置及びその方法について、これらを適用した画像処理システムについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２４】
なお、画像処理システムを構成する各機能手段は、マイクロコンピュータ等、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することで実現することができるし、ハードウエアにより実現することもできる。
【００２５】
図１は、第１実施形態に係る画像処理システム１０の構成を示すブロック図である。
【００２６】
この画像処理システム１０は、各画素値が値０−値２５５のいずれかをとる多値画像データＩａを格納する多値画像データメモリ１２を有し、多値画像データメモリ１２から画素毎に読み出される注目画素（ｉ，ｊ）の多値画像データＩａ（図７参照）に対して加算器１４で誤差拡散値が加算され多値画像データメモリ１６の注目画素（ｉ，ｊ）のメモリアドレスに格納される。
【００２７】
誤差拡散値が加算された多値画像データＩｂ（図１０参照）が、所定範囲内の中間調領域のデータであるかどうかが中間調領域判定部１８で判定される。
【００２８】
中間調領域判定部１８は、多値画像データＩｂの値が、２値乱数発生器２０で２値画像データＩｈに変換する領域の値であるか、通常の比較器２２で２値画像データＩｈに変換する領域の値であるかを次の（１）式により判定する。
ＴＨｌ≦Ｉｂ≦ＴＨｈ …（１）
【００２９】
この実施形態において、下限閾値ＴＨｌは、最大階調値２５５の３０［％］の階調値２５５×０．３＝７７、上限閾値ＴＨｈは、最大階調値の７０［％］の階調値２５５×０．７＝１７９に設定している。
【００３０】
なお、中間調領域（範囲）は、３０［％］−７０［％］ではなく、下限閾値ＴＨｌは、最大階調値２５５の４０［％］の階調値２５５×０．４＝１０２、上限閾値ＴＨｈは、最大階調値の６０［％］の階調値２５５×０．６＝１５３と設定することもできる。５０［％］の階調値を含み、他の範囲に設定することも可能であるが、ワーム及びチェッカー状の画像が発生する５０［％］±２０［％］程度の範囲に設定することが好ましい。３０［％］−６０［％］の範囲に設定しても効果がある。
【００３１】
そこで、多値画像データＩｂが中間調領域以外のデータあるとき、換言すれば、ハイライト領域のデータ又はシャドウ領域のデータであるときには、比較器２２で標準の閾値ＴＨ＝１２７と比較され、Ｉｂ≦ＴＨであるとき２値画像データＩｈは値０（多値画像データＩａの値では０で黒画素）とされ、ＴＨ＜Ｉｂであるとき２値画像データＩｈ（図８参照）は値１（多値画像データＩａでの値は２５５で白画素）とされ、２値画像データメモリ２４の注目画素（ｉ，ｊ）のメモリアドレスに格納される。
【００３２】
一方、中間調領域判定部１８により多値画像データＩｂの値が、２値乱数発生器２０で２値画像データＩｈに変換する領域の値である中間調領域のデータであるとき（ＴＨｌ≦Ｉｂ≦ＴＨｈ）、２値乱数発生器２０で、値０又は値１の２値乱数を発生させて、２値化し、２値画像データＩｈ（図８参照）として、２値画像データメモリ２４の注目画素（ｉ，ｊ）のメモリアドレスに格納される。
【００３３】
次に、誤差計算部（差分計算部）２６で、誤差（差分）Ｐが計算される。例えば、多値画像データＩｂの値が１２０（７７＜１２０＜１７９）であるときに２値乱数発生器２０で値０が発生したときの誤差Ｐは、Ｐ＝１２０とされ、２値乱数発生器２０で値１が発生したときの誤差Ｐは、Ｐ＝−（２５５−１２０）＝−１３５とされる。
【００３４】
この注目画素（２，２）で発生した誤差Ｐが、図９に示した誤差拡散係数表２８（次に２値化される右横の画素に対して誤差拡散係数３／８、右斜め下の画素に対して誤差拡散係数１／４、真下の画素に誤差拡散係数３／８；３／８＋１／４＋３／８＝１）に従い、配分（拡散）される。
【００３５】
この場合、２値乱数発生器２０で値０が発生したときの誤差拡散値は、１２０×３／８＝４５又は１２０×１／４＝３０となるので、図１０の誤差拡散後の多値画像データＩｂに示すように、注目画素（２，２）の右横の多値画像データＩｂの値は、７４＋４５＝１１９、右斜め下の多値画像データＩｂの値は、１０９＋３０＝１３９、真下の多値画像データＩｂの値は、９３＋４５＝１３８となる。
【００３６】
その一方、２値乱数発生器２０で値１が発生したときの誤差拡散値は、−１３５×３／８＝−５１又は−１３５×１／４＝−３４となるので、図２の誤差拡散後の多値画像データＩｂに示すように、注目画素（２，２）の右横の多値画像データＩｂの値は、７４−５１＝２３、右斜め下の多値画像データＩｂの値は、１０９−３４＝７５、真下の多値画像データＩｂの値は、９３−５１＝４２となる。
【００３７】
次に、画素（２，２）の右隣の注目画素（２，３）の多値画像データＩｂの値１１９（図１０）又は値２３（図２）が、中間調領域判定部１８で、中間調領域のデータであるかどうかが判定され、値１１９であった場合には、２値乱数発生器２０で値１又は値０の乱数が発生されて２値画像データＩｈとされ、値２３であった場合には比較器２２で閾値Ｔｈ＝１２７と比較され、同様に２値画像データＩｈ＝０に変換される。
【００３８】
以上のように第１実施形態に係る画像処理システム１０は、多値画像データＩａを誤差拡散法により２値画像データＩｈに変換する際に、誤差拡散後の多値画像データＩｂが中間調領域のデータであるかどうかを中間調領域判定部１８（ハードウエアでは、中間調領域判定器、ソフトウエアでは中間調領域判定ステップ）で判定し、多値画像データＩｂが中間調領域の多値画像データＩｂ（ＴＨｌ≦Ｉｂ≦ＴＨｈ）であるとき、中間調領域の多値画像データＩｂ（ＴＨｌ≦Ｉｂ≦ＴＨｈ）を２値乱数発生器２０（２値乱数発生器、２値乱数発生ステップ）により２値画像データＩｈに変換し、かつ誤差計算部２６（誤差計算器、誤差計算ステップ）で計算された誤差Ｐを誤差拡散係数表２８に規定された誤差拡散係数により誤差拡散値計算部３０（誤差拡散値計算器、誤差拡散値計算ステップ）で計算して、加算器１４（加算器、加算ステップ）で多値画像データＩａに加算（拡散）するようにしている。
【００３９】
多値画像データＩｂが中間調領域のデータであるかどうかを判定し、中間調領域の多値画像データＩｂである場合に、比較器２２（比較器、比較ステップ）で閾値Ｔｈと比較することなく（閾値Ｔｈを使用することなく）、２値乱数発生器２０により２値画像データＩｈに変換し、誤差を拡散するようにしている。
【００４０】
このように構成することで、ワーム、チェッカー状の画像の発生が抑制され、かつハイライト側のざらつき（粒状性）の発生も抑制される。
【００４１】
図３は、図１１に示した多値画像データＩａ１−Ｉａ９０（１［％］、３［％］、５［％］、１０［％］、３０［％］、５０［％］、７０［％］、９０［％］の均一濃度の多値画像データ）、Ｉａｇ（グラデーションの多値画像データ）のこの実施形態に係る誤差拡散法による２値画像データＩｈｂ１−Ｉｈｂ９０、Ｉｈｂｇを示している。
【００４２】
５０［％］の２値画像データＩｈｂ５０の画像（パターン）のチェッカー状が抑制されていることが分かる。また、３０［％］程度の２値画像データＩｈｂ３０の画像のワームが抑制されていることが分かる。さらに、インクジェットプリンタ等の出力機との干渉ムラが発生しないことを確認している。
【００４３】
なお、図３の１［％］の多値画像データＩｈｂ１に黒画素があり、図１２の１［％］の多値画像データＩｈａ１に黒画素が存在しない理由は、図３の多値画像データＩｈｂ１では、拡散した誤差により画素値が３０［％］を超え、そのときに２値乱数発生器２０により乱数「１」が発生したためである。
【００４４】
次に、第２実施形態として、中間調領域判定部１８を中間調・シャドウ領域判定部１８Ａとしても同様の効果が得られることを確認している。
【００４５】
中間調・シャドウ領域判定部１８Ａは、多値画像データＩｂの値が、２値乱数発生器２０で２値画像データＩｈに変換する領域の値であるか、通常の比較器２２で２値画像データＩｈに変換する領域の値であるかを次の（２）式により判定する。
ＴＨｌ≦Ｉｂ≦ＴＨｍａｘ …（２）
【００４６】
この第２実施形態において、閾値ＴＨｌは、最大階調値に対応する最大閾値ＴＨｍａｘ＝２５５の３０［％］の階調値２５５×０．３＝７７に設定している。
【００４７】
そこで、多値画像データＩｂがハイライト領域のデータ（Ｉｂ＜ＴＨ１）であるときには、比較器２２で標準の閾値ＴＨ＝１２７と比較され、２値画像データＩｈは値０（多値画像データＩａの値では０で黒画素）とされ、２値画像データメモリ２４の注目画素（ｉ，ｊ）のメモリアドレスに格納される。
【００４８】
一方、中間調・シャドウ領域判定部１８Ａにより多値画像データＩｂの値が、２値乱数発生器２０で２値画像データＩｈに変換する領域の値である中間調シャドウ領域のデータ（ＴＨｌ≦Ｉｂ≦ＴＨｍａｘ）であるとき、２値乱数発生器２０で、値０又は値１の２値乱数を発生させて２値化し、２値画像データＩｈ（図８参照）として、２値画像データメモリ２４の注目画素（ｉ，ｊ）のメモリアドレスに格納する。
【００４９】
図４は、図１１に示した多値画像データＩａ１−Ｉａ９０（１［％］、３［％］、５［％］、１０［％］、３０［％］、５０［％］、７０［％］、９０［％］の均一濃度の多値画像データ）、Ｉａｇ（グラデーションの多値画像データ）のこの第２実施形態に係る誤差拡散法による２値画像データＩｈｃ１−Ｉｈｃ９０、Ｉｈｃｇを示している。
【００５０】
５０［％］の２値画像データＩｈｃ５０の画像（パターン）のチェッカー状が抑制されていることが分かる。また、３０［％］程度の２値画像データＩｈｃ３０の画像のワームが抑制されていることが分かる。また、インクジェットプリンタ等の出力機との干渉ムラが発生しないことを確認している。
【００５１】
このように上述した実施形態によれば、図５に示すように、閾値ＴＨｌ［％］と閾値ＴＨｈ［％］で考えるとき、多値画像データＩｂが中間調領域データ（ＴＨｌ≦Ｉｂ≦ＴＨｈ）であるとき（第１実施形態）、又は、多値画像データＩｂが中間調シャドウ領域データ（ＴＨｌ≦Ｉｂ≦ＴＨｍａｘ）であるとき（第２実施形態）、従来技術のように、閾値に乱数を加算して閾値を発生させるのではなく、値０又は値１の乱数（２値乱数）を発生して、２値画像データＩｈとしているので、回路構成を簡単にでき、低コストである。
【００５２】
なお、図６は、比較例としての、２値乱数で２値化する領域を全階調領域（０［％］−１００［％］）とした場合の誤差拡散法による２値画像データＩｈｄ１−Ｉｈｄ９０、Ｉｈｄｇを示している。ハイライト側でざらつきが視認されることが分かる。
【００５３】
また、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の実施形態に係る画像処理装置及び画像処理方法が適用された画像処理システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この実施形態の誤差拡散法の説明に供される多値画像データの説明図である。
【図３】中間調領域を２値乱数で２値化した誤差拡散法による２値画像の説明図である。
【図４】中間調領域及びシャドウ領域を２値乱数で２値化した誤差拡散法による２値画像の説明図である。
【図５】第１実施形態及び第２実施形態の概念説明図である。
【図６】比較例としての、２値乱数で２値化する領域を全階調領域とした場合の誤差拡散法による２値画像の説明図である。
【図７】誤差拡散前の多値画像データの説明図である。
【図８】２値画像データの説明図である。
【図９】誤差拡散表の説明図である。
【図１０】誤差拡散された多値画像データの説明図である。
【図１１】１、３、５、１０、３０、５０、７０、９０各％の均一濃度の多値画像データと、グラデーションの多値画像データの説明図である。
【図１２】図１１に示す多値画像データの従来技術に係る誤差拡散法による２値画像データの説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１８…中間調領域判定部 ２０…２値乱数発生器
２２…比較器
【出願人】 【識別番号】３０６０３７３１１
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
【出願日】 平成１８年７月７日（２００６．７．７）
【代理人】 【識別番号】１０００７７６６５
【弁理士】
【氏名又は名称】千葉 剛宏

【識別番号】１００１１６６７６
【弁理士】
【氏名又は名称】宮寺 利幸

【識別番号】１００１４２０６６
【弁理士】
【氏名又は名称】鹿島 直樹

【識別番号】１００１２６４６８
【弁理士】
【氏名又は名称】田久保 泰夫
【公開番号】 特開２００８−１７２５５（Ｐ２００８−１７２５５Ａ）
【公開日】 平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願番号】 特願２００６−１８７５７１（Ｐ２００６−１８７５７１）