JP3788913B2 - 画像処理方法、画像処理装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データにノイズを重畳するノイズ重畳処理を行う画像処理方法、画像処理装置および画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続的な階調を有する画像および階調数を減少させた画像をデジタル画像形成装置などで出力する場合は、階調再現性を向上させるために予め画像処理装置において、２値ディザ法、誤差拡散法、多値ディザ法または多値誤差拡散法などの方法を用いて中間調処理を行っている。しかし、このような中間調処理によって、出力画像に疑似輪郭や濃度ムラを生じたり、粒状性が悪くなるという問題がある。
【０００３】
この対策として、入力画像データにノイズを重畳することで、視覚的により好ましい画像を得る画像処理装置が提案されている。特許第２８９４１１７号公報記載の画像信号処理方法およびその装置では、入力画像信号に対して、視覚的に知覚しにくい空間周波数特性のノイズを画像信号レベルに応じて予め重畳させている。これにより、画像の鮮鋭性、色調を損なうことなく、原稿自身が持っている画像ノイズや疑似輪郭などを相殺することができ、視覚的に好ましい画像を得ることができる。また、特開平９−２００５２３号公報記載の画像処理装置は、画像信号が出力時に疑似輪郭を生じる階調群に属するか否かを判定する手段と、画像出力時に判定された階調群に属する画素にノイズを重畳する手段とを備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術においては、次のような問題がある。第２８９４１１７号公報記載の画像処理装置は、全ての画素に対してノイズを重畳するため、疑似輪郭を生じない階調群の部分の鮮鋭性をも劣化させてしまう。また特開平９−２００５２３号公報記載の画像処理装置は、ノイズを重畳しない場合に生じる疑似輪郭を相殺するために過度のノイズを重畳すると疑似輪郭を生じる階調群の部分とそうでない部分の境界で疑似輪郭を生じてしまう場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、視覚的により好ましく、解像力、階調性ともに優れた高画質な記録が可能な画像処理方法、画像処理装置および画像形成装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、画像データにノイズを重畳するノイズ重畳処理と中間調生成処理を行う中間調出力階調処理とを行う画像処理方法において、
前記ノイズ重畳処理は、予め定められた入力濃度値の範囲の画像データに対してノイズを重畳し、
前記入力濃度値の範囲は、画質劣化が生じる境界を中心として、ノイズの振幅の２倍より大きいことを特徴とする画像処理方法である。
【０００７】
本発明に従えば、ノイズ重畳処理は、予め定められた入力濃度値の範囲の画像データに対してノイズを重畳し、その入力濃度値の範囲は画質劣化が生じる境界を中心として、ノイズの振幅の２倍より大きいので、ノイズを重畳する入力濃度値の範囲とそれ以外の部分との境界に疑似輪郭が生じにくく、視覚的により好ましく、解像力、階調性ともに優れた高画質な記録を行うことができる。
【０００８】
また本発明は、入力濃度値の範囲が複数設定されていることを特徴とする。
本発明に従えば、入力濃度値の範囲が複数設定されているので、複数の入力濃度値の範囲にそれぞれ適したノイズ重畳処理を適用することができる。
【０００９】
また本発明は、ノイズの振幅が前記入力濃度値の範囲毎に設定されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に従えば、ノイズの振幅が入力濃度値の範囲毎に設定されているので、入力濃度値の範囲毎に適切な量のノイズ重畳処理を行うことができる。
【００１１】
また本発明は、画像データがカラー画像データのとき、前記入力濃度値の範囲は、色成分毎に設定されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、画像データがカラー画像データのとき、入力濃度値の範囲は、色成分毎に設定されているので、色成分毎に適切な入力濃度値の範囲にノイズ重畳処理を行うことができる。
【００１３】
また本発明は、入力画像データに、上記の画像処理方法を用いて処理を施すノイズ重畳処理手段を有することを特徴とする画像処理装置である。
【００１４】
本発明に従えば、入力画像データに、前記の画像処理方法を用いて処理を施すノイズ重畳処理手段を有するので、ノイズを重畳する入力濃度値の範囲とそれ以外の部分との境界に疑似輪郭が生じにくく、視覚的により好ましく、解像力、階調性ともに優れた高画質な記録を行うことができる。
【００１５】
また本発明は、原稿を読取って画像データを得る画像入力装置と、上記の画像処理装置と、処理が施された画像データを出力する画像出力装置とを含むことを特徴とする画像形成装置である。
【００１６】
本発明に従えば、原稿を読取って画像データを得る画像入力装置と、前記の画像処理装置と、処理が施された画像データを出力する画像出力装置とを含むので、ノイズを重畳する入力濃度値の範囲とそれ以外の部分との境界に疑似輪郭が生じにくく、視覚的により好ましく、解像力、階調性ともに優れた高画質な画像を形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である画像処理装置１３を含む画像形成装置１１の構成を示すブロック図である。画像形成装置１１は、例えば電子写真方式やインクジェット方式を用いたデジタル複写機などである。画像形成装置１１は、画像入力装置１２、画像処理装置１３および画像出力装置１４からなり、画像処理装置１３は、アナログ／デジタル（以後「Ａ／Ｄ」と略称する）変換部２１、シェーディング補正部２２、入力階調補正部２３、色補正部２４、像域分離処理部２５、墨生成下色除去部２６、空間フィルタ処理部２７、ノイズ重畳処理部２８、中間調出力階調処理部２９、曲線記憶部３０、補正量記憶部３１および出力変換テーブル記憶部３２から構成される。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換部２１は、画像入力装置１２から与えられる画像データであるＲＧＢ（Ｒ：レッド、Ｇ：グリーン、Ｂ：ブルー）の反射率信号を、デジタル信号に変換する。シェーディング補正部２２は、Ａ／Ｄ変換された反射率信号に対して、シェーディング補正処理を施す。シェーディング補正処理は、画像入力装置１２の照明系、結像系および撮像系の構成に起因して画像信号に生じる各種の歪みを取除くために行われる。入力階調補正部２３は、シェーディング補正処理が施された反射率信号に、入力階調補正処理を施す。入力階調補正処理は、反射率信号を、濃度信号などの画像処理装置１３が扱いやすい信号に変換する処理である。入力階調補正部２３は、反射率信号に、カラーバランス処理をさらに施してもよい。色補正部２４は、ＲＧＢの濃度信号をＣＭＹ（Ｃ：シアン、Ｍ：マゼンタ、Ｙ：イエロー）の濃度信号に変換し、かつ画像出力装置１５における忠実な色再現を実現するために、ＣＭＹの濃度信号に色補正処理を施す。色補正処理は、具体的には、不要吸収成分をそれぞれ含むＣＭＹのトナーおよびインクの分光特性に基づいた色濁りを、ＣＭＹの濃度信号から取除く処理である。像域分離処理部２５は、色補正部２４から出力されたＣＭＹの濃度信号に基づき、画像データを文字領域、写真領域および網点領域などに領域分離処理を行う。像域分離処理部２５における分離結果は、墨生成下色除去部２６および空間フィルタ処理部２７に与えられ、中間調出力階調処理部２８にも与えられることがある。墨生成下色除去部２６は、色補正部２４から出力された濃度信号を構成するＣＭＹの色信号に基づいて、黒の色信号を生成する墨生成処理を行う。また墨生成下色除去部２６は、ＣＭＹの色信号に対して下色除去処理を施す。下色除去処理は、ＣＭＹの色信号から墨生成処理で生成された黒の色信号を差引いて新たなＣＭＹの色信号を得る処理である。これらの処理の結果、ＣＭＹの濃度信号は、ＣＭＹＫ（Ｋ：ブラック）の色信号から成る画像データに変換される。空間フィルタ処理部２７は、墨生成下色除去部２６で得られたＣＭＹＫ画像データに対して、デジタルフィルタを用いた空間フィルタ処理を施す。これによってエッジ強調など画像の空間周波数特性が補正されるので、画像出力装置１５が出力する画像にぼやけまたは粒状性劣化を生じることを防止することができる。
【００１９】
ノイズ重畳処理部２８は、空間フィルタ処理後のＣＭＹＫ画像データに対して、予め用意されたノイズマトリクステーブルのテーブル値あるいは乱数発生回路などによる出力値をノイズとして重畳するノイズ重畳処理手段である。中間調出力階調処理部２９は、ノイズ重畳処理後のＣＭＹＫ画像データに対して、階調補正処理および中間調生成処理を施す。中間調生成処理は、画像を複数の画素に分割して階調を再現できるようにする処理である。また中間調出力階調処理部２９は、画像データの濃度値を、画像出力装置１４の特性値である網点面積率に変換する処理を行ってもよい。中間調出力階調処理部２９によって処理された濃度信号が、画像出力装置１４に与えられる。
【００２０】
以下ではさらにノイズ重畳処理部２８および中間調出力階調処理部２９について説明する。なお、ＣＭＹＫの各色成分の濃度値に対するノイズ重畳処理および中間調生成処理は、ノイズを重畳する実際の入力濃度値が異なるだけであるので、任意の１つの色成分の濃度値に対するノイズ重畳処理と中間調出力階調処理だけを説明している。
【００２１】
まず、中間調出力階調処理部２９における階調補正処理について説明する。図２は、階調補正処理に用いる基準補正曲線４１および階調補正曲線４２を示すグラフである。横軸は画像データの入力濃度値、縦軸は入力濃度値に対する補正値を示している。図２では、８ビットの入力濃度値０〜２５５に対して、８ビットの補正値０〜２５５を出力する形になっている。中間調出力階調処理部２９は、ＣＭＹＫ画像データが画像処理装置１４に与えられた時点で、曲線記憶部３０に記憶されている基準補正曲線４１および補正量記憶部３１に記憶されている複数の補正量を用いて実際に用いるべき階調補正曲線４２を作成しておく。この作成された階調補正曲線に基づいて、入力濃度値０から２５５に対応する補正値０から２５５までの値を出力変換テーブルとして出力変換テーブル記憶部３２に記憶させる。画像出力装置は同じように設計されていても設計上の公差などによって出力特性は異なる。また、同じ装置であっても装置の使用条件および使用期間などによって出力特性は異なるので、予め記憶した基準補正曲線と補正量とからこの階調補正曲線および出力変換テーブルを設定することで所望の出力特性が得られる。
【００２２】
次に、階調補正処理後に行う中間調生成処理について説明する。中間調生成処理は、ディザ処理あるいは誤差拡散処理を行う。４×４の閾値マトリクスを用いた閾値処理によって再現階調数を１７に減少させるようなディザ処理を行う場合、出力画像に疑似輪郭を生じてしまう。そこで、実際の出力値である補正値のうち、中間調生成処理において疑似輪郭を生じる補正値の範囲を予め定め、この範囲に対応する入力濃度値を階調補正曲線および出力変換テーブルから求める。求められた入力濃度値の範囲の画像データに対してノイズを重畳させることで人の目に知覚されやすい疑似輪郭を抑えることができる。
【００２３】
画像データのある注目画素における量子化誤差を周辺画素に拡散させて中間調を生成する誤差拡散処理の場合、閾値を１２８とし、入力濃度値が１２８以上なら出力濃度値を２５５、入力濃度値が１２８未満なら出力濃度値を０とする。この誤差拡散処理による出力画像には粒状性が悪くなる部分が存在する。そこで、実際の出力値である補正値のうち、中間調生成処理において粒状性が悪くなる補正値の範囲を予め定め、この範囲に対応する入力濃度値を階調補正曲線および出力変換テーブルから求める。求められた入力濃度値の範囲の画像データに対してノイズを重畳させることで粒状性を良くすることができる。なお、補正値の範囲は、濃度ムラを生じるような出力値でもよい。なお、ここで出力濃度値とは、１つの画素の濃度値を指すのではなく、複数の画素よりなる領域、たとえば、４×４の閾値マトリクスを用いたディザ処理では、４×４の画素よりなる領域の濃度値を指す。
【００２４】
予め定められた範囲の補正値に対応する入力濃度値の範囲を求める方法について説明する。ここで、予め定められた補正値の範囲をｍ１以上、ｍ２以下とし、これに対応する入力濃度値の範囲をｎ１以上、ｎ２以下とする。ｍ１以上、ｍ２以下の範囲は、前述のように疑似輪郭および濃度ムラを生じるような範囲を予め定めておく。図３は、階調補正曲線上で補正値の範囲に対応する入力濃度値の範囲を示す図である。階調補正曲線の最小の入力濃度値である０から高濃度へ階調補正曲線上をｍ１と順に比較していき、最初に補正値がｍ１以上となる入力濃度値を求める。補正値がｍ１となる入力濃度値が複数あれば、対応する複数の入力濃度値の平均濃度値をｎ１とする。平均値を求める際には、小数点以下は切捨てあるいは切上げされるようにする。また、最初にｍ１以上となる補正値がｍ１より大きい値ならば、そのときの補正値と一つ低い入力濃度値に対応する補正値と比較し、ｍ１に近い方の入力濃度値をｎ１とする。次に、ｎ２を求める際には、階調補正曲線上の入力濃度値ｎ１＋１から高濃度へｍ２と順に比較していき、最初にｍ２以上となる補正値を持つ入力濃度値を求める。この後は、ｎ１を求める際と同じ要領で求めることができる。ノイズ重畳処理部２８は、入力濃度値がｎ１以上、ｎ２以下の範囲の画像データに対してノイズ重畳処理を行う。
【００２５】
ノイズ重畳処理部２８におけるノイズ重畳処理について説明する。ここで、疑似輪郭を生じるのは、入力濃度値が２００以下の画素と２０１以上の画素との境界とする。疑似輪郭を相殺するために、空間フィルタ処理部２７で処理された画像データが、疑似輪郭が生じる補正値の範囲に対応する入力濃度値の範囲、たとえば入力濃度値が１９３から２０８の範囲であればノイズを重畳する。このノイズの振幅を１０とすると、入力濃度値１９３に対してはノイズ重畳処理により入力濃度値１８３から２０３の値が中間調出力階調処理部２９に出力され、階調補正処理・中間調生成処理が施されて画像出力装置１４により紙などの記録媒体上に出力される。そうすると、異なる濃度値の境界で生じる疑似輪郭の原因となる入力濃度値２０１以上の濃い濃度領域のデータが含まれる。これにより、入力濃度値が１９２以下の画素と１９３以上の画素との境界で疑似輪郭を生じてしまうことがある。また、入力濃度値２０８に対しては、ノイズ重畳処理により入力濃度値１９８から２１８の値が中間調出力階調処理部２９に出力され、階調補正処理・中間調生成処理が施されて画像出力装置１４により紙などの記録媒体上に出力される。そうすると、疑似輪郭の原因となる２００以下の淡い濃度領域のデータが含まれる。これにより、入力濃度値が２０８以下の画素と２０９以上の画素との境界で疑似輪郭を生じてしまうことがある。
【００２６】
本発明では、重畳させるノイズの振幅が１０であれば、疑似輪郭を生じる境界を中心とし、ノイズの振幅の２倍より大きい範囲である１９０から２１１をノイズを重畳する入力濃度値の範囲として、この２つの値をＲＡＭ（Random Access Memory）に設定しておく。この場合、入力濃度値が１９０では、ノイズを重畳すると１８０から２００の値が出力され、上記のように疑似輪郭の原因となる２０１以上の濃い濃度領域のデータは含まれない。また、入力濃度値が２１１では、ノイズ重畳処理により２０１から２２１の値が出力され、この場合も疑似輪郭の原因となる２００以下の淡い濃度領域のデータは含まれない。これによって、疑似輪郭の発生を抑制することが可能となる。すなわち、ノイズ重畳処理は、入力濃度値の範囲をノイズの振幅の２倍より大きくなるように設定しておき、画像データに対してノイズを重畳する。
【００２７】
疑似輪郭などが生じている濃度領域にノイズを重畳する際、問題となるのは、ノイズを重畳していない領域とノイズ重畳処理を行った領域との境界領域において階調にギャップが生じることであり、この問題を解決するためには、上記のようにノイズ重畳領域の最低濃度付近においては濃い濃度領域のデータを含まないようにして、また、最高濃度付近においては薄い濃度領域のデータを含まないようにして階調をできるだけ滑らかに変化するようにする。
【００２８】
ノイズ重畳領域の間については、濃い濃度領域のデータや薄い濃度領域のデータが含まれるが、適切な量のノイズを重畳することで階調にギャップが生じることはない。
【００２９】
また、画像出力装置の特性により、ノイズを重畳しないときに疑似輪郭や濃度ムラを生じたり、粒状性の悪い濃度値域が複数の箇所で現れる場合があるため、このノイズを重畳する入力濃度値の範囲は複数設定されていてもよく、各濃度値域によって疑似輪郭や濃度ムラの度合いは異なるので、それぞれの入力濃度値の範囲に対してノイズの振幅を設定していてもよい。たとえば、１００から１１５の入力濃度値の範囲に対してはノイズの振幅は７、１９０から２１１の入力濃度値の範囲に対してはノイズの振幅を１０に設定することができる。各入力濃度値の範囲に重畳されるノイズの振幅は、予め多くの種類の画像に対してノイズ重畳処理を行い、疑似輪郭や濃度ムラを生じたり、粒状性の悪い画像が出力されない値として求めておけばよい。
【００３０】
さらに、画像データがカラー画像データである場合、各色成分毎に階調補正曲線（補正曲線）が異なるために、各色成分によって疑似輪郭を生じる入力濃度値の範囲が異なる場合、および各色成分によって疑似輪郭や濃度ムラを生じる濃度値域が無い場合などがあるので、各色成分毎にノイズを重畳する入力濃度値の範囲およびノイズの振幅を設定していてもよい。
【００３１】
図４は、本発明の画像処理装置１３によるノイズ重畳処理を示すフローチャートである。まずステップｓ１で、ノイズ重畳処理部２８が入力される画像データの画素毎の入力濃度値を調べ、入力濃度値がｎ１以上であるかどうかを判断する。入力濃度値がｎ１以上であればステップｓ２に進み、ｎ１より小さければステップｓ４に進む。ステップｓ２では、入力濃度値がｎ２以下であるかどうかを判断する。入力濃度値がｎ２以下であればステップｓ３に進み、ｎ２より大きければステップｓ４に進む。ステップｓ３では、ノイズ重畳処理部２８が画像データに対してノイズを重畳する。このとき、ノイズの振幅の２倍より大きい入力濃度値の範囲に対してノイズが重畳される。ステップｓ４では、中間調出力階調処理を施す。ステップｓ５で全画素について処理が終了したかどうかを判断し、終了していなければステップｓ１に戻って各処理を繰り返す。全画素について終了していればノイズ重畳処理ならびに中間調出力階調処理を終了する。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ノイズを重畳する入力濃度値の範囲とそれ以外の部分との境界に疑似輪郭が生じにくく、視覚的により好ましく、解像力、階調性ともに優れた高画質な記録を行うことができる。
【００３３】
また本発明によれば、複数の入力濃度値の範囲にそれぞれ適したノイズ重畳処理を適用することができる。
【００３４】
また本発明によれば、入力濃度値の範囲毎に適切な量のノイズ重畳処理を行うことができる。
【００３５】
また本発明によれば、色成分毎に適切な入力濃度値の範囲にノイズ重畳処理を行うことができる。
【００３６】
また本発明によれば、ノイズを重畳する入力濃度値の範囲とそれ以外の部分との境界に疑似輪郭が生じにくく、視覚的により好ましく、解像力、階調性ともに優れた高画質な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である画像処理装置１３を含む画像形成装置１１の構成を示すブロック図である。
【図２】階調補正処理に用いる基準補正曲線４１および階調補正曲線４２を示すグラフである。
【図３】階調補正曲線上で補正値の範囲に対応する入力濃度値の範囲を示す図である。
【図４】本発明の画像処理装置１３によるノイズ重畳処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１ 画像形成装置
１２ 画像入力装置
１３ 画像処理装置
１４ 画像出力装置
２１ Ａ／Ｄ変換部
２２ シェーディング補正部
２３ 入力階調補正部
２４ 色補正部
２５ 像域分離処理部
２６ 墨生成下色除去部
２７ 空間フィルタ処理部
２８ ノイズ重畳処理部
２９ 中間調出力階調処理部
３０ 曲線記憶部
３１ 補正量記憶部
３２ 出力変換テーブル記憶部
４１ 基準補正曲線
４２ 階調補正曲線

Claims (6)

1. 画像データにノイズを重畳するノイズ重畳処理と中間調生成処理を行う中間調出力階調処理とを行う画像処理方法において、
   前記ノイズ重畳処理は、予め定められた入力濃度値の範囲の画像データに対してノイズを重畳し、
   前記入力濃度値の範囲は、画質劣化が生じる境界を中心として、ノイズの振幅の２倍より大きいことを特徴とする画像処理方法。
2. 前記入力濃度値の範囲は、複数設定されていることを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
3. 前記ノイズの振幅は、前記入力濃度値の範囲毎に設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の画像処理方法。
4. 前記画像データがカラー画像データのとき、前記入力濃度値の範囲は、色成分毎に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像処理方法。
5. 入力画像データに、請求項１〜４のいずれかに記載の画像処理方法を用いて処理を施すノイズ重畳処理手段を有することを特徴とする画像処理装置。
6. 原稿を読取って画像データを得る画像入力装置と、
   請求項５記載の画像処理装置と、
   処理が施された画像データを出力する画像出力装置とを含むことを特徴とする画像形成装置。

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