DE69627090T2

DE69627090T2 - Bildverarbeitungsverfahren und -gerät

Info

Publication number: DE69627090T2
Application number: DE69627090T
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Suwa-shi Kakutani
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2016-10-04
Also published as: EP0767580B1; JP3444094B2; EP0767580A3; DE69627090D1; EP0767580A2; US5748336A; JPH09163141A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungsverfahren und eine Bildverarbeitungsvorrichtung zum Umwandeln von Mehrfachabstufungsbilddaten in Zweifachabstufungsbilddaten, die für ein Halbtonbild repräsentativ sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Bildverarbeitungsverfahren und eine Bildverarbeitungsvorrichtung zum Umwandeln der Mehrfachabstufungsbilddaten in die Zweifachabstufungsbilddaten durch Anwendung eines Fehlerdiffusionsverfahrens.
Herkömmlicherweise werden Mehrfachabstufungsbilddaten, die mittels einer Bildeingabevorrichtung, beispielsweise mittels eines Scanners, gelesen werden, und Mehrfachabstufungsgrafikbilddaten, die mittels eines Computers berechnet werden, reproduziert, um mittels einer Bildausgabevorrichtung, beispielsweise mittels eines CRT-Bildschirms, eines Flüssigkristallbildschirms und eines Druckers, angezeigt zu werden. Andernfalls werden diese Mehrfachabstufungsbilddaten und Mehrfachabstufungsgrafikbilddaten reproduziert, um mittels einer Bildausgabevorrichtung, beispielsweise mittels eines Faxgeräts und eines digitalen Kopiergeräts, angezeigt zu werden.
In diesem Fall besteht kein Problem, wenn eine derartige Vorrichtung, die in der Lage ist, die Mehrfachabstufungsbilddaten zu reproduzieren/anzuzeigen, als Bildausgabevorrichtung verwendet wird. Falls ein Drucker oder eine Anzeigevorrichtung verwendet wird, bei dem/der die Abstufung nicht hinsichtlich jedes der Punkte gesteuert werden kann, muss der Binärkodiervorgang (wird auch als "Halbtonbehandlung" bezeichnet) zum Reduzieren der Anzahl von Abstufungen der jeweiligen Bildpunkte auf die zwei Abstufungen durchgeführt werden. Darüber hinaus wird, wenn die Mehrfachabstufungsdaten gespeichert oder übertragen werden, der Binärkodiervorgang gleichermaßen und umfassend durchgeführt, um ihre Datenmengen zu reduzieren.
Herkömmlicherweise finden als eines der Binärkodierungsvorgänge das Fehlerdiffusionsverfahren und das Mittelwertdiffusionsverfahren, welches als Modifikation dieses Fehlerdiffusionsverfahrens dient, breite Verwendung (werden als ein "Fehlerdiffusionsverfahren" bezeichnet, was das typische Fehlerdiffusionsverfahren und das typische Mittelwertdiffusionsverfahren umfasst). Gemäß dem Fehlerdiffusionsverfahren werden Quantisierungsfehler, die durch Binärkodieren der entsprechenden Bildpunkte erzeugt werden, diffundiert und dann zu Bildpunkten, welche noch nicht binärkodiert wurden und rund um die zuerst genannten Bildpunkte angeordnet sind, hinzugefügt (andernfalls werden diese Bildpunktwerte auf der Grundlage von Quantisierungsfehlern korrigiert). Beispielsweise wird in jenem Fall, bei welchem eingegebene Originalbilddaten 256-Abstufungsdaten sind, die einen Bereich von einem Abstufungswert "0" bis zu einem Abstufungswert "255" aufweisen, ein Eingabeabstufungswert mit einem vorgegebenen Schwellenwert, z.B. "127", verglichen. Wenn der Eingabeabstufungswert kleiner als dieser Schwellenwert ist, dann wird ein binärer Abstufungswert "0" (d.h. "AUS-Punkt", d.h. "leer") ausgegeben, wohingegen, wenn der Eingabeabstufungswert größer als dieser Schwellenwert ist, ein anderer binärer Abstufungswert "255" (d.h. "EIN-Punkt") ausgegeben wird.
Es sollte sich in dieser Beschreibung bzw. Patentschrift verstehen, dass, wenngleich ein Ausdruck "Abstufungswert" gemäß einer derartigen Beziehung verwendet wird, dass aus Gründen der Zweckmäßigkeit ein minimaler Abstufungswert (beispielsweise "0") einem AUS-Punkt entspricht und ein maximaler Abstufungswert (beispielsweise "255") einem EIN-Punkt entspricht, die Beschreibungen dieser Patentschrift offensichtlich gemäß einer in Bezug auf die oben genannte Beziehung umgekehrten Beziehung darauf angewandt werden können. In Wirklichkeit entspricht ein "Abstufungswert" beispielsweise "Helligkeits- und Leuchtkraftwerten" auf einem CRT-Bildschirm und einer Menge von Tinte in einem Tintenstrahldrucker. Der Ausdruck "EIN-Punkt" bedeutet, dass beispielsweise in einem Tintenstrahldrucker Tintentröpfchen auf ein weißes Papier aufgebracht werden, auf einer Fotoleitertrommel in einem elektrofotografischen Drucker das Schreiblicht leuchtet, in einem Thermodrucker ein thermografisches Papier erwärmt wird und ein Elektronenstrahl auf einen fluoreszierenden Schirm eines CRT-Bildschirms projiziert wird. Ein anderer Ausdruck "AUS-Punkt" bedeutet, dass die oben beschriebenen Vorgänge nicht ausgeführt werden.
Andererseits gibt es in einem tatsächlichen Drucker stark verschiedene Beitragsgrade in Bezug auf die Abstufung 1 Punktes zwischen einem Bildbereich von hoher Dichte, dessen Punktdichte hoch ist, und einem Bildbereich von niedriger Dichte, dessen Punktdichte niedrig ist. Bei gewöhnlichen Druckern wird ein Punktdurchmesser von 1 Punkt eher größer als ein Bildpunktabstand eingestellt, um die zulässigen Ausmaße hinsichtlich der Papiertransportspräzision zu erhöhen, und daher wird der resultierende Punktdurchmesser mehr als zweimal so groß wie der Bildpunktabstand ausgebildet. Demzufolge laufen die jeweiligen Punkte über periphere Bildpunkte. In einem Bereich von hoher Dichte, bezüglich 1 Punkts, der vorliegt und von EIN-Punkt-Bildpunkten umgeben ist, wird ein überlaufender Abschnitt dieses 1 Punkts durch die peripheren Punkte überdeckt. Wenn allerdings 1 Punkt alleine in einem Bereich niedriger Dichte vorliegt, läuft dieser 1 Punkt über AUS-Punkt-Bildpunkte (leer) rund um diesen 1 Punkt, so dass ein Abstufungswert dieses Bereichs von niedriger Dichte von einem idealen Wert erhöht ist. Wenn wir nunmehr davon ausgehen, dass ein Durchmesser eines Punkts K Mal größer als ein Bildpunktabstand ist, wird eine Tintenfläche durch 1 Punkt πK × K/4 einer Bildpunktfläche. Beispielsweise wird im Fall von K=2 die Tintenfläche durch 1 Punkt mehr als das Dreifache der Bildpunktfläche. Infolgedessen würde in einem derartigen Bereich von niedriger Dichte, dessen Punktdichte beispielsweise gleich 1/255 ist, der Abstufungswert des Druckbildes erheblich größer als jenes des Originalbildes werden. Mit anderen Worten, eine Beziehung zwischen einem Eingabeabstufungswert (Punktdichte) und einem Ausgabeabstufungswert (Lichtabsorptionsrate) stellt keine Linearität mehr dar, und somit erscheint ein dermaßen steiler Gradient in einem Bereich von niedriger Dichte, wie er als Kurve "f(Data)" in 1 dargestellt ist.
Um dieses Problem zu lösen, wird herkömmlicherweise eine so genannte "Gammakorrektur durchgeführt, das heißt, die Korrektur für die umgekehrte Charakteristik zur Kurve f(Data) aus 1, ehe die Originalbilddaten binärkodiert werden. Konkret heißt das, dass eine derartige Umwandlung durchgeführt wird, wie sie in der folgenden Tabelle 1 dargestellt wird: Tabelle 1
In dieser Tabelle gibt die Bezeichnung "GO" einen Abstufungswert eines Eingabebildes an, und die Bezeichnung Gγ gibt einen Abstufungswert, nachdem die Gammakorrektur durchgeführt wurde, an.
Allerdings besteht insofern ein Problem, als die Abstufungsanzahl des Originalbildes nicht wirksam verwendet werden kann. Wie aus Tabelle 1 zu ersehen ist, werden im Bereich niedriger Dichte eine Mehrzahl von Eingabeabstufungswerten (beispielsweise "0", "1", "2") spezifisch in einen der Ausgabeabstufungswerte (beispielsweise "0") komprimiert, so dass die Originalinformationen verloren gehen wurden. Infolgedessen würde ein detaillierter Bildabschnitt beschädigt werden, oder es würde im ausgedruckten Bild eine Quasikontur erzeugt werden.
EP 0715450 A offenbart ein System und eine Vorrichtung für die Einstellung der tonalen Wiedergabe in einem Fehlerdiffusionsverfahren, bei welchem die Mehrfachabstufungsbilddaten in binäre Daten umgewandelt werden.
EP 0631427 A offenbart eine Bildverarbeitungsvorrichtung, welche Fehlerkorrekturmittel, Schwellenfehlereinstellmittel und Binärkodiermittel zum Umwandeln von korrigierten Daten in Binärdaten auf der Grundlage eines Vergleichs der Binärdaten mit der Schwelle umfasst.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zweifachabstufungsbild, welches eine glatte Abstufungscharakteristik aufweist, ohne jedwede Beschädigung eines detaillierten Bildabschnittes und ohne jedwede Quasikontur in einem Bereich von niedriger Dichte durch Verbessern des Fehlerdiffusionsverfahrens zu erzeugen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verfahrensbetrieb des verbesserten Fehlerdiffusionsverfahrens durch Anwendung einer äußerst einfachen Anordnung mit hoher Geschwindigkeit zu realisieren.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bildverarbeitungsverfahren zum Umwandeln von Mehrfachabstufungsbilddaten, welche allesamt Werte in einem festen Bereich aufweisen, in Zweifachabstufungsbilddaten durch Verwendung eines Fehlerverfahrens, bereitgestellt, wobei das Bildverarbeitungsverfahren die Schritte umfasst:

(1) Hinzufügen eines Diffusionsfehlers, welcher von mindestens einem Bildpunkt, der bereits binärkodiert wurde und nahe einem betreffenden Bildpunkt angeordnet ist, abgeleitet wurde, zu Mehrfachabstufungsbilddaten dieses betreffenden Bildpunkts, um dadurch korrigierte Daten zu erhalten;
(2) Vergleichen der korrigierten Daten mit einem Schwellenwert und Umwandeln der korrigierten Daten in Zweifachabstufungsbilddaten zum Anzeigen jeweils als einen EIN-Punkt oder einen AUS-Punkt;
(3) Berechnen eines Quantisierungsfehlers, der einer Differenz zwischen den korrigierten Daten und einem ersten Evaluierungswert für den betreffenden Bildpunkt entspricht; und
(4) Diffundieren des Quantisierungsfehlers auf eine Mehrzahl von Bildpunkten, welche noch nicht binärkodiert wurden und nahe dem betreffenden Bildpunkt angeordnet sind;

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bildverarbeitungsvorrichtung zum Umwandeln von Mehrfachabstufungsdaten, welche allesamt Werte in einem festen Bereich aufweisen, in Zweifachabstufungsbilddaten durch Verwendung eines Fehlerdiffusionsverfahrens bereitgestellt, umfassend: eine Datenkorrektureinheit zum Hinzufügen eines Diffusionsfehlers, welcher von mindestens einem Bildpunkt, der bereits binärkodiert wurde und nahe einem betreffenden Bildpunkt angeordnet ist, abgeleitet wurde, zu Mehrfachabstufungsbilddaten dieses betreffenden Bildpunkts, um dadurch korrigierte Daten zu erhalten;
eine Binärkodiereinheit zum Vergleichen der korrigierten Daten mit einem Schwellenwert und Umwandeln dieser verglichenen Daten in Zweifachabstufungsbilddaten zum Anzeigen jeweils als einen EIN-Punkt oder einen AUS-Punkt; und
eine Fehler-Berechnungs-/Diffundiereinheit zum Berechnen eines Quantisierungsfehlers, der einer Differenz zwischen den korrigierten Daten und einem ersten Evaluierungswert für den betreffenden Bildpunkt entspricht, und zum Diffundieren des Quantisierungsfehlers auf eine Mehrzahl von Bildpunkten, welche noch nicht binärkodiert wurden und nahe dem betreffenden Bildpunkt angeordnet sind, wobei die Fehler-Berechnungs-/Diffundiereinheit den ersten Evaluierungswert durch Verwendung des Maximalwertes des festen Bereichs und der Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunkts berechnet.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Programmmedium zum Zuführen eines Computerprogramms zu einem Computer bereitgestellt, wobei das Computerprogramm verwendet wird, um ein Bildverarbeitungsverfahren zum Umwandeln von Mehrfachabstufungsbilddaten, welche allesamt Werte in einem festen Bereich aufweisen, in Zwerfachabstufungsbilddaten durch Verwendung eines Fehlerdiffusionsverfahrens mittels eines Computers auszuführen, wobei:
der Computer ein derartiges Programm in einer lesbaren/verständlichen Form enthält, welches bewirkt, dass der Computer die Schritte ausführt:

(1) Hinzufügen eines Diffusionsfehlers, welcher von mindestens einem Bildpunkt, der bereits binärkodiert wurde und nahe einem betreffenden Bildpunkt angeordnet ist, abgeleitet wurde, zu Mehrfachabstufungsbilddaten dieses betreffenden Bildpunkts, um dadurch korrigierte Daten zu erhalten;
(2) Vergleichen der korrigierten Daten mit einem Schwellenwert und Umwandeln dieser verglichenen Daten in Zweifachabstufungsbilddaten zum Anzeigen jeweils als einen EIN-Punkt oder einen AUS-Punkt;
(3) Berechnen eines Quantisierungsfehlers, der einer Differenz zwischen den korrigierten Daten und einem ersten Evaluierungswert für den betreffenden Bildpunkt entspricht;
(4) Diffundieren des Quantisierungsfehlers auf eine Mehrzahl von Bildpunkten, welche noch nicht binärkodiert wurden und nahe dem betreffenden Bildpunkt angeordnet sind; und
(5) Berechnen des ersten Evaluierungswertes durch Verwendung des maximalen Wertes des festen Bereiches und der Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunkts.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm bereitgestellt, welches verwendet wird, um ein Bildverarbeitungsverfahren zum Umwandeln von Mehrfachabstufungsbilddaten, welche allesamt Werte in einem festen Bereich aufweisen, in Zweifachabstufungsbilddaten durch Verwendung eines Fehlerdiffusionsverfahrens mittels eines Computers auszuführen, wobei: der Computer ein derartiges Programm, in einer lesbaren/verständlichen Form enthält, welches bewirkt, dass der Computer die Schritte ausführt:

In einem Bildverarbeitungsverfahren und einer Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn dieses Fehlerdiffusionsverfahren ausgeführt wird, der Evaluierungswert, welcher dem EIN-Punkt entspricht, aus den Evaluierungswerten, welche verwendet werden, um beim oben genannten Schritt (3) den Quantisierungsfehler zu berechnen, in Reaktion auf einen Wert der Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunkts variiert.
Beispielsweise wird, wenn die eingegebenen Mehrfachabstufungsbilddaten 256-Abstufungsdaten entsprechen, welche einen Bereich von einem Abstufungswert "0" bis zu einem Abstufungswert "255" aufweisen, der Quantisierungsfehler "Error" anhand des herkömmlichen Fehlerdiffusionsverfahrens folgendermaßen berechnet: Wenn das binärkodierte Resultat der EIN-Punkt ist, Error = Data corrected-255. Und wenn das binärkodierte Resultat der AUS-Punkt ist, Error = Data_corrected. Bei dieser Berechnung sind die Bezeichnung "Data_corrected" die oben beschriebenen Korrekturdaten. Mit anderen Worten sind beim herkömmlichen Fehlerdiffusionsverfahren, auch wenn der Evaluierungswert dem EIN-Punkt, welcher gleich "255" ist, entspricht und der Evaluierungswert dem AUS-Punkt entspricht, die Quantisierungsfehler auf jeden Fall konstante Werte.
Im Gegensatz dazu wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Evaluierungswert, welcher dem EIN-Punkt entspricht, entsprechend dem Wert der Mehrfachabstufungsbilddaten variiert. Mit anderen Worten wird, wenn das binärkodierte Resultat der EIN-Punkt ist, der Quantisierungsfehler "Error" berechnet durch:
Error = Data_corrected-on_value(Data),
und der Evaluierungswert "on_value(Data)" wird als Reaktion auf den Wert "Data" der Mehrfachabstufungsbilddaten variiert. Beispielsweise wird, wenn der Wert "Data" der Mehrfachabstufungsbilddaten gleich "255" ist, der Evaluierungswert "on_value(Data)" "255", wohingegen der Evaluierungswert "on_value(Data)" umso größer wird, je kleiner der Mehrfachabstufungswert "Data" wird, das heißt, je kleiner die Dichte wird. Andernfalls ist, wenn der Mehrfachabstufungsdatenwert "Data" gleich dem mittleren Dichtewert oder dem hohen Dichtewert ist, der Evaluierungswert "on_value(Data)" gleich "255" oder einem auf "255" genäherten Wert. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Mehrfachabstufungsbilddatenwert "Data" gleich dem Wert von niedriger Dichte (d.h. ein Wert nahe "0") ist, der Evaluierungswert "on_value(Data)" ein Wert größer als "255".
Der Evaluierungswert "on_value(Data)" kann auf lineare Weise in Bezug auf den Mehrfachabstufungsdatenwert geändert werden, wie durch eine gerade Linie "A" in 2 veranschaulicht wird, und kann andernfalls auf untergeordnete weise in Bezug auf den Mehrfachabstufungsdatenwert geändert werden, wie durch eine Kurve "B" in 2 veranschaulicht wird. Wenn beispielsweise die gerade Linie "A" durch eine Formel ausgedrückt wird, wird diese folgendermaßen angegeben:
on_value(Data) =255+(a–1)×(255-Data),
wohingegen, wenn die Kurve B durch eine Formel ausgedrückt wird, diese angegeben wird als:
on_value(Data) =255+(a–1)×(255-Data) (255-Data)/255.
In dieser Formel bezeichnet der Buchstabe "a" eine geeignete bestimmte reelle Zahl größer gleich 1 und zieht eine derartige Evaluierung nach sich, dass der Beitragsgrad für die Abstufung des Punkts im Bereich von niedriger Dichte "a" Mal so groß wie für jene des Bereichs von hoher Dichte ist. Gemäß der oben beschriebenen Formel ist der Evaluierungswert während des EIN-Punkts im Bereich von niedriger Dichte, wo der Mehrfachabstufungsdatenwert beinahe gleich "0" ist, "a" Mal so groß wie der Evaluierungswert während des EIN-Punkts im Bereich maximaler Dichte, wo der Mehrfachabstufungsdatenwert gleich "255" ist.
Des weiteren darf der Evaluierungswert "on_value(Data)" während des EIN-Punkts in genauer Übereinstimmung mit der Gammacharakteristik, welche einer Bildformvorrichtung (beispielsweise einem Drucker oder einem Bildschirm) eigen ist, unter keiner Anwendungsbedingung der vorliegenden Erfindung variiert werden. Wie zuvor beschrieben wurden, ist die Gammacharakteristik eine derartige Eingabe/Ausgabe-Charakteristik, wie sie durch die Kurve "f(Data)" in 1 dargestellt wird. Herkömmlicherweise wird, um diese Gammacharakteristik zu korrigieren, die Abstufungswertumwandlung gemäß der Kurve "g(Data)", welche gleich der Umkehrfunktion dieser Kurve "f(Daten)" ist, ausgeführt, ehe der Binärkodiervorgang durchgeführt wird.
Im Gegensatz dazu wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Evaluierungswert "on_value(Data)" während des EIN-Punkts derart geändert, beispielsweise: on_value(Data)=A × {Data/g(Data)} (1) wobei die Formel von der Kurve "g(Data)" abhängt. In dieser Formel bezeichnet der Buchstabe "A" einen maximalen Dichtewert, der für die Mehrfachabstufungsdaten zulässig ist. Beispielsweise A=255 bei 256-Abstufungsdaten. Diese Formel (1) wird durch eine Kurve C aus 3 ausgedrückt.
Da durch Ändern des Evaluierungswerts "on_value(Data)" gemäß der Formel (1) dasselbe Korrekturergebnis erhalten wird, wie wenn die Gammakorrektur durchgeführt wird, kann der Vorgang der Gammakorrektur entfallen. Der Evaluierungswert wird geändert, so dass das Gammakorrekturverfahren entfallen kann. Demzufolge könnte erwartet werden, dass die Anordnung der Vorrichtung vereinfacht werden könnte und auch die Verfahrensgeschwindigkeit erhöht werden könnte.
Die oben stehende Beschreibung bedeutet auch, dass gleich wertige Abstufungskorrekturwirkungen durch Multiplizieren des Abstufungsdatenwerts mit "X" mittels der Gammakorrektur und durch Multiplizieren des Evaluierungswerts "on_value(Data)" ohne die Gammakorrektur erzielt werden. Darüber hinaus gehen, wie zuvor erläutert wurde, die Informationen im Bereich von niedriger Dichte während der Gammakorrektur verloren, jedoch kommt es in Abhängigkeit von der Variation des Evaluierungswerts zu keinem derartigen Informationsverlust. Das heißt, im Fall der Gammakorrektur, wie sie aus Tabelle 1 hervorgeht, kommt es zu einem Informationsabfall, derart, dass jedweder der Abstufungswerte "0", "1", "2" in einen Abstufungswert "0" umgewandelt wird. Andererseits ist es, wenn an Stelle der Gammakorrektur der Evaluierungswert "on_value(Data)" beispielsweise mit Drei multipliziert wird, möglich, dieselben Wirkungen zu erzielen wie jene, welche erzielt werden, wenn der Abstufungswert "1" in einen anderen Abstufungswert "0,33" gammagewandelt wird und der Abstufungswert "2" in einen anderen Abstufungswert "0,67" gammagewandelt wird. Mit anderen Worten: es ist möglich, eine derartige Wirkung zu erzielen, die jener Wirkung gleichwertig ist, welche erzielt wird, wenn die Umwandlung nicht mittels des diskreten Quantisierungswerts sondern mittels des kontinuierlichen reellen Werts durchgeführt wird.
In der oben stehenden Erläuterung wird der Evaluierungswert "on_value(Data)", wenn "Data" gleich 255 ist, ausgewählt, um ein auf "255" genäherter Wert zu sein. Alternativ dazu kann in dem Fall, dass eine ausreichende Dichte erreicht werden kann, auch wenn der Bildpunkt von 100% nicht auf EIN gesetzt wird, der Evaluierungswert "on_value(Data)", wenn "Data" 255 beträgt, derart gewählt werden, dass er ein erheblich größerer Wert als "255" ist. In diesem Fall können, auch wenn "Data" 255 ist, alle der Bildpunkte nicht EIN werden.
Vorzugsweise kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Schwellenwert, der beim oben beschriebenen Schritt (2) des Fehlerdiffusionsverfahrens verwendet wird, in Reaktion auf den Mehrfachabstufungsbilddatenwert "Data" des betreffenden Bildpunkts geändert werden. Wenn beispielsweise ein Schwellenwert durch "thrld" ausgedrückt wird, werden ein Evaluierungswert während des EIN-Punkts durch "on_value (Data)" und ein Evaluierungswert während des AUS-Punkts durch "off_value (Data)" ausgedrückt.
Der Schwellenwert "thrld" wird vorzugsweise variiert, um zumindest eine der folgenden Bedingungen (a) und (b) zu erfüllen, und zwar:

(a) wenn "Data" ein Gradationswert von geringer Dichte ist, Data≤thrld≤(m+Data)/2;
(b) wenn "Data" ein Gradationswert von hoher Dichte ist, (m+Data)/2≤thrld≤Data, wobei: m = [off_value (Data) + on_value(Data)]/2.

Infolgedessen kann das beim Fehlerdiffusionsverfahren auftretende Bildqualitätsverschlechterungsphänomen, welches als "Verzögerung des Punktauftretens" oder "Tailing-Phänomen" bezeichnet wird, gelöst werden.
Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr lediglich beispielhaft und mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 ein Schaubild, welches ein Beispiel einer Gammacharakteristik, die für ein Bilddrucksystem spezifisch ist, darstellt;
2 ein Schaubild, welches ein konkretes Beispiel dafür zeigt, wie ein Evaluierungswert, der bei einem Fehler berechnungsschritt in einem Binärkodiervorgang verwendet wird, durch Verwendung des Fehlerdiffusionsverfahrens variiert wird;
3 ein Schaubild, welches ein anderes konkretes Beispiel dafür zeigt, wie ein Evaluierungswert, der bei einem Fehlerberechnungsschritt in einem Binärkodiervorgang verwendet wird, durch Verwendung des Fehlerdiffusionsverfahrens variiert wird;
4 ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen eines Bildformsystems, das sich eines Bildverarbeitungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bedient;
5 ein schematisches Diagramm zum Darstellen eines Beispiels eines gesamten Bildverarbeitungssystems in Kombination mit der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ein schematisches Diagramm zum Darstellen eines anderen Beispiels eines gesamten Bildverarbeitungssystems in Kombination mit der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 ein schematisches Diagramm zum Darstellen eines weiteren Beispiels eines gesamten Bildverarbeitungssystems in Kombination mit der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen einer funktionalen Anordnung der Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
9 ein Diagramm zum Darstellen eines Beispiels einer Fehlerdiffusionsgewichtungsmatrix, die beim Binärkodiervorgang unter Verwendung des Fehlerdiffusionsverfahrens angewandt wird;
10 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines anderen Beispiels einer Fehlerdiffusionsgewichtungsmatrix, die beim Binärkodiervorgang unter Verwendung des Fehlerdiffusionsverfahrens angewandt wird;
11 ein erläuterndes Diagramm zum Darstellen eines Beispiels eines 256-Abstufungsbilds, bei welchem es leicht zu einem "Trailing"-Phänomen kommt;
12 ein erläuterndes Diagramm zum Veranschaulichen eines binärkodierten Ergebnisses des Bilds aus 11 durch Verwendung des idealen Binärkodierverfahrens;
13 ein erläuterndes Diagramm zum Veranschaulichen eines binärkodierten Ergebnisses des Bilds aus 11 durch Verwendung des festen Schwellenwerts;
14 eine grafische Darstellung zum Darstellen eines Beispiels eines Auswahlbereichs zwischen "on_value(Data)" und "thrld" gemäß einer zweiten Ausführungsform;
15 eine grafische Darstellung zum Darstellen eines anderen Beispiels eines Auswahlbereichs zwischen "on_value(Data)" und "thrld" gemäß einer zweiten Ausführungsform;
16 eine grafische Darstellung zum Darstellen eines weiteren Beispiels eines Auswahlbereichs zwischen "on_value(Data)" und "thrld" gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
17 ein Blockdiagramm zum Veranschaulichen einer Anordnung einer Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform.
4 stellt ein Bildformsystem dar, welches sich eines Bildverarbeitungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung bedient. Bei diesem System werden Mehrfachabstufungsdaten DT eines Originalbilds, welche von einer Abstufungsbilddatenausgabevorrichtung 10 ausgegeben werden, in eine Bildverarbeitungsvorrichtung 30 eingegeben. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 30 wandelt die eingegebenen Mehrfachabstufungsdaten DT durch Verwendung des Fehlerdiffusionsverfahrens in Zweifachabstufungsdaten DN um, welche in der Lage sind, einen Halbton auszudrücken, und gibt dann die umgewandelten Daten an eine Binärbildausgabevorrichtung 20 aus. Als Reaktion auf die Zweifachabstufungsdaten DN gibt diese Binärbildausgabevorrichtung 20 ein Binärbild aus, welches durch Kombinieren eines EIN-Punkts mit einem AUS-Punkt konstruiert wird, welche durch Quasi-Reproduzieren des Originalbildes erhalten werden.
Die Abstufungsbilddatenausgabevorrichtung 10 entspricht beispielsweise einem Computer. Dieser Computer kann die Mehrfachabstufungsbilddaten DT, welche in einer Speichervorrichtung, beispielsweise einer Festplatte und einer CD-ROM, gespeichert sind, zur Bildverarbeitungsvorrichtung 30 hin ausgeben. Die Mehrfachabstufungsbilddaten DT entsprechen 256-Abstufungsdaten, welche einen Bereich aufweisen, der von einem Abstufungswert "0" bis zu einem Abstufungswert "255" definiert ist. Dieser Computer kann auch Mehrfachabstufungsbilddaten DT von Computergrafiken ausgeben. Neben diesem Computer können auch ein Scanner und eine Videokamera als Abstufungsbilddatenausgabevorrichtung 10 verwendet werden.
Die Binärbildausgabevorrichtung 20 ist ein derartiger Typ von Drucker wie ein Tintenstrahldrucker, bei dem in Bezug auf jeden Punkt keine Abstufungsregelung durchgeführt wird. Neben diesem Drucker können auch ein CRT-Bildschirm, ein Flüssigkristallbildschirm, ein Faxgerät und ein digitales Kopiergerät als Binärbildausgabevorrichtung 20 verwendet werden.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung 30 kann entweder von der Abstufungsbilddatenausgabevorrichtung 10 oder von der Binärbildausgabevorrichtung 20 getrennt sein, und kann aber auch in die Bilddatenausgabevorrichtung 10 oder die Bildausgabevorrichtung 20 eingebaut sein. Bei einem Beispiel des Bildformsystems wird, wie aus 5 hervorgeht, ein Hostrechner 12 als Abstufungsbilddatenausgabevorrichtung 10 verwendet, und ein Drucker 22 wird als Binärdatenausgabevorrichtung 20 verwendet. Dann wird die Bildverarbeitungsvorrichtung 30 in den Drucker 22 in Form von Software, Hardware oder einer Kombination daraus eingebaut. Der Drucker 22 umfasst eine Dateneingabeeinheit 24 zum Empfangen der Mehrfachabstufungsbilddaten DT, welche vom Hostrechner 12 stammen, die Bildverarbeitungsvorrichtung 30 und eine Binärkodierpunktdruckeinheit (d.h. Druckmechanismus) 26.
Wie aus 6 hervorgeht, ist bei einem anderen Beispiel des Bildformsystems die Bildverarbeitungsvorrichtung 30 in den Hostrechner 12 eingebaut. Der Hostrechner 12 weist eine Mehrfachabstufungsbilddateileseeinheit 14, einen Druckertreiber 16 und eine Datenausgabeeinheit 18 auf. Der Druckertreiber 16 umfasst eine Bildverarbeitungsvorrichtung 30 zum Empfangen der Mehrfachabstufungsdaten DT, welche von der Leseeinheit 14 stammen, und auch eine Druckersteuerbefehlserzeugungseinheit 16a zum Erzeugen eines Druckersteuerbefehls als Reaktion auf die Ausgabe von dieser Bildverarbeitungsvorrichtung 30. Der Drucker 22 wird als Reaktion auf den Druckersteuerbefehl, der von der Druckersteuerbefehlserzeugungseinheit 16a ausgegeben wird, betrieben.
Bei einem weiteren Beispiel des Bildformsystems wird, wie aus 7 hervorgeht, ein Scanner 50 als Abstufungsbilddatenausgabevorrichtung 10 verwendet. Der Scanner 50 setzt sich aus einer Abstufungsbilddatenleseeinheit 52 zum optischen Lesen eines Bildes, der Bildverarbeitungsvorrichtung 30 zum Umwandeln der gelesenen Mehrfachabstufungsdaten DT in Zweifachabstufungsdaten DN und einer Binärkodierdatenausgabeeinheit 54 zum Ausgeben der Zweifachabstufungsdaten DN an den Hostrechner zusammen.
Es sollte festgehalten werden, dass die Bildverarbeitungsvorrichtung 30 der vorliegenden Erfindung auch in jedwede anderen Vorrichtungen und nicht nur in die oben erläuterte Vorrichtung eingebaut werden kann.
Nunmehr wird eine ausführliche Beschreibung der Bildverarbeitungsvorrichtung 30 gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
Wie in 8 veranschaulicht wird, umfasst die Bildverarbeitungsvorrichtung 30 eine Datenkorrektureinheit 1, eine Binärkodiereinheit 2, eine Fehler-Berechnungs-/Diffundiereinheit 3 und eine Diffusionsfehlerspeichereinheit 4. Die Datenkorrektureinheit 1 lenkt die jeweiligen Bildpunkte, die in einem Originalbild vorliegen, sequenziell in einer Rasterabtastreihenfolge. In der folgenden Beschreibung wird ein gelenkter Bildpunkt, der an einer i-ten Reihe und einer j-ten Spalte vorliegt, durch "P(i,j)" ausgedrückt. Die Datenkorrektureinheit 1 fügt Mehrfachabstufungsdaten "Data(i,j)" des gelenkten Bildpunkts P(i,j) einen Diffusionsfehler "diffused_Error(i,j)", der aus Bildpunkten diffundiert wurde, hinzu, um auf diese Weise korrigierte Daten "Data_corrected(i,j)" zu ermitteln. Diese Bildpunkte sind in der Nähe des gelenkten Bildpunkts P(i,j) angeordnet und wurden bereits binärkodiert. Mit anderen Worten, es wird die folgende Berechnung durchgeführt:
Data_corrected(i,j) = Data(i,j)+diffused_Error(i,j)
Es sollte festgehalten werden, dass die Mehrfachabstufungsdaten "Data(i,j)" 256-Abstufungsdaten entsprechen, welche einen Bereich aufweisen, der von einem Abstufungswert "0" bis zu einem Abstufungswert "255" definiert ist.
ult_dotDie Binärkodiereinheit 2 vergleicht die korrigierten Daten "Data_corrected(i,j)" mit einem Schwellenwert "thrld", um auf diese Weise die verglichenen korrigierten Daten zu binärkodieren.
Konkret bedeutet das, dass folgende Berechnung ausgeführt wird:

(1) Wenn Data_corrected>thrld, result_dot(i,j)=EIN-Punkt
(2) Wenn Data_corrected<_thrld, result_dot(i,j)=AUS-Punkt
Es sollte sich verstehen, dass der Schwellenwert "thrld" für gewöhnlich auf "127" festgelegt ist, was gleich einem mittleren Wert des Bereichs ist, der vom Abstufungswert "0" bis zum Abstufungswert "255" definiert ist. Alternativ dazu kann dieser Schwellenwert gemäß den Mehrfachabstufungsdaten "Data(i,j)" des betreffenden Bildpunkts oder anderen Faktoren (die später besprochen werden) variiert werden.
Die Fehler-Berechnungs-/Diffundiereinheit 3 berechnet einen Quantisierungsfehler "Error(i,j)". Konkret heißt das, dass folgende Berechnung durchgeführt wird:

(1) Wenn result_dot(i,j)=EIN-Punkt, Error(i,j) = Data_corrected(i,j)-on_value(Data); und
(2) wenn result_dot(i,j)=AUS-Punkt, Error(i,j) = Data_corrected(i,j).
Allgemein wird ein Evaluierungswert "on_value(Data)" folgendermaßen definiert: Das heißt, wenn Data(i,j)=255, dann ist der Evaluierungswert "on_value(Data)"=255. In der Folge wird der Evaluierungswert "on_value(Data)" umso größer, je kleiner die Mehrfachabstufungsdaten "Data(i,j)" werden. Konkret heißt das, dass beispielsweise, wie durch die gerade Linie "A" von 2 angegeben wird, der Evaluierungswert gemäß der nachstehenden Formel variiert wird:
on_value(Data) =255+(a–1)×(255-Data).
Andernfalls kann, wie durch die Kurve "B" aus 2 dargestellt wird, der Evaluierungswert gemäß der nachstehend genannten Formel variiert werden:
on_value(Data)=255+(a–1)×(255-Data)(255-Data)/255.
Es sollte festgehalten werden, dass der Buchstabe "a" eine reelle Zahl bezeichnet, welche beliebig eingestellt wird und größer gleich 1 ist. Dieser Buchstabe "a" bedeutet eine Auswertung, die derart ist, dass der Beitragsgrad für die Punktabstufung im Bereich von niedriger Dichte "a" Mal höher als jene für den Bereich von hoher Dichte ist (wird in der Folge als ein "Evaluierungsmultiplikator" bezeichnet).
Wenn der Quantisierungsfehler "Error(i,j)" auf oben beschriebene Weise ermittelt wird, diffundiert die Fehler-Berechnungs-/Diffundiereinheit 3 diesen Quantisierungsfehler gemäß einer voreingestellten Fehlerdiffusionsgewichtungsmatrix auf eine Mehrzahl von Bildpunkten, welche noch nicht binärkodiert wurden und in der Nähe des betreffenden Bildpunkts angeordnet sind. Wenn beispielsweise die Fehlerdiffusionsgewichtungsmatrix eingestellt ist, wie aus 9 hervorgeht, werden die Fehler "diffused_Error", welche auf die entsprechenden Bildpunkte (i, j+1), (i+1, j-1), (i+1, j), (i+1, j+1) diffundiert werden, jeweils folgendermaßen berechnet:

diffused_Error(i,j+1)
=diffused_Error(i,j+1)+Error(i,j)×1/4;
diffused_Error(i+l,j-1)
=diffused_Error(i+l,j-1)+Error(i,j)×1/4;
diffused_Error(i+l,j)
=diffused_Error(i+1,j)+Error(i,j)×1/4; und
diffused_Error(i+l,j+1) =diffused_Error(i+l,j+1)+Error(i,j)×1/4.
Die Fehlerdiffusion in Verbindung mit dem Binärkodiervorgang des betreffenden Bildpunkts P(i,j) durch den oben beschriebenen Addiervorgang wird realisiert.
Die diffundierte Fehlerkomponente wird je Bildpunkt in einem vorgegebenen Speicherbereich der Diffusionsfehlerspeichereinheit 4 gespeichert. Wenn der Binärkodiervorgang in Bezug auf den betreffenden Bildpunkt P(i,j) auf die oben genannte Art realisiert wird, dann wird der Wert von "j" um 1 inkrementiert, so dass ein anderer Bildpunkt, der diesem betreffenden Bildpunkt P(i,j) rechts davon benachbart angeordnet ist, als betreffender Bildpunkt eingestellt wird. Dann werden das Binärkodierverfahren und das Fehlerdiffusionsverfahren wiederholt auf gleichartige Weise hinsichtlich dieses neuen betreffenden Bildpunkts durchgeführt. Wenn der Binärkodiervorgang der Eingabebilddaten für 1 Reihe realisiert wurde, wird der Wert von "j" beim nächsten Mal auf Null zurückgeführt, und der Wert von "i" wird um 1 inkrementiert. Somit wird nun als der betreffende Bildpunkt ein Bildpunkt, der an einem linken Ende der nächsten Reihe angeordnet ist, gewählt und ein gleichartiger Binärkodiervorgang wiederholt. Dann wird der Binärkodiervorgang der Eingangsbilddaten für 1 Schirm durch Ausführen dieses sich wiederholenden Vorgangs durchgeführt.
Gemäß dieser Ausführungsform wird, wie bereits beschrieben wurde, der Evaluierungswert "on_value(Data)" im Fall des EIN-Punkts bei der Berechnung des Quantisierungsfehlers ermittelt, derart, dass der Evaluierungswert "on_value(Data)" umso größer wird, je kleiner der Abstufungswert "Data" der Mehrfachabstufungsbilddaten wird. Infolgedessen kann der Quantisierungsfehler beim Fehlerdiffusionsverfahren derart gesteuert werden, dass er in Abhängigkeit vom Gradientenwert der Eingabebilddaten in verschiedenen Dichtebereichen, deren Tintendichte sich voneinander unterscheidet, beispielsweise dem Bereich von niedriger Dichte, wo die jeweiligen Tintenpunkte einzeln vorliegen, und dem Bereich von hoher Dichte, wo die angrenzenden Tintenpunkte sehr nahe beim benachbarten Tintenpunkt liegen oder einander überlagert sind, der Optimalwert wird. Beispielsweise wird der Quantisierungsfehler beim EIN-Punkt umso größer, je kleiner der Abstufungswert wird, so dass ein anderer EIN-Punkt kaum erzeugt werden kann. Infolgedessen können äußerst feine Änderungen der Abstufung erzielt werden, das heißt, die glatte und kontinuierliche Abstufungscharakteristik kann erzielt werden. Auch wenn die Gammakorrektur vor dem Fehlerdiffusionsverfahren durchgeführt wird, da die Abstufungscharakteristik des Bereichs von niedriger Dichte glatt und kontinuierlich wird, ist es möglich zu verhindern, dass die Quasikontur erzeugt wird. Allerdings kann der Änderungsvorgang der Evaluierung beim Fehlerdiffusionsverfahren durch Verwendung einer verhältnismäßig einfachen Anordnung realisiert werden, und seine Verarbeitungsgeschwindigkeit kann eine hohe werden.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Evaluierungswert "on_value(Data)" während des EIN-Punkts entweder entlang der geraden Linie A oder der Kurve B, welche in 2 dargestellt werden, variiert. Stattdessen kann dieser Evaluierungswert "on_value(Data)" entlang einer Korrekturkurve (y=g(Data)) variiert werden, welche verwendet wird, um die Gammacharakteristikkurve (Y=f(Data) aus 1) zu korrigieren. Wenn der Variationsmodus des Evaluierungswerts auf diese Weise eingestellt wird, dann wird die Gammakorrektur zwangsläufig ausgeführt, wenn der Binärkodiervorgang mittels des Fehlerdiffusionsverfahrens durchgeführt wird. Demnach kann die herkömmlicherweise ausgeführte Gammakorrektur entfallen.
Ebenfalls wird bei der oben beschriebenen Ausführungsform als Fehlerdiffusionsgewichtungsmatrix, welche beim Fehlerdiffusionsverfahren verwendet wird, eine Matrix verwendet, bei der ein Gewichtungsgesamtwert gleich 4 ist (siehe 9). Alternativ dazu wird, wenn eine andere Matrix, die in 10 dargestellt ist, verwendet wird, eine Matrix verwendet, bei der ein Gewichtungsgesamtwert gleich 16 ist. In diesem Fall wird der Quantisierungsfehler "Error(i,j)" des betreffenden Bildpunkts auf zehn Bildpunkte (i,j+1), (1,j+2), (1+1,j-2), (1+1,j-1), (1+1,j), (1+1,j+1), (i+1,j+2), (i+2,j-1), (i+2,j) und (i+2,j+1) diffundiert, welche in der Nähe dieses betreffenden Bildpunkts angeordnet sind und noch nicht binärkodiert wurden. Die Diffusionsfehler zu diesen zehn Bildpunkten werden folgendermaßen definiert:

diffused_Error (i, j+1) =diffused_Error(i,j+1)+Error(i,j)×3/16;
diffused_Error(i+1,j) =diffused_Error(i+i,j)+Error(i,j)×3/16;
diffused_Error(i+l,j-1) =diffused_Error(i+l,j-1)+Error(i,j)×2/16;
diffused_Error(i+l,j+1) =diffused_Error(i+i,j+1)+Error(i,j)×2/16;
diffused_Error(i,j+2) =diffused_Error(i,j+2)+Error(i,j)×1/16;
diffused_Error(i+1,j-2) =diffused_Error(i+i,j-2)+Error(i,j)×1/16;
diffused_Error(i+l,j+2) =diffused_Error(i+l,j+2)+Error(i,j)×1/16;
diffused_Error(i+2,j-1) =diffused_Error(i+2,j-1)+Error(i,j)×1/16;
diffused_Error(i+2,j) =diffused_Error(i+2,j)+Error(i,j)×1/16;
diffused_Error (i+2,j+1) =diffused_Error(i+2,j+1)+Error(i,j)×1/16;
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Diese zweite Ausführungsform wird realisiert, indem die Schwellenwertregelungsmethode beim Fehlerdiffusionsverfahren gemäß der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 7-111591 auf den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung angewandt wird.
Zuallererst wird die Methode der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 7-111591 einfach erläutert. Bei dem oben beschriebenen Typ von Ausführungsform wird der feste Wert als Schwellenwert beim Fehlerdiffusionsverfahren verwendet. Beispielsweise wird der feste Schwellenwert als "127" in Bezug auf die 256-Abstufungsdaten gewählt. Beim Fehlerdiffusionsverfahren, welches sich eines derartigen festen Schwellenwerts bedient, wird es an einer Stelle in der Nähe eines Ortes wie beispielsweise der Grenze zwischen dem Bereich von niedriger Dichte und dem Bereich von hoher Dichte, wo sich die Abstufung rasch schrittweise ändert, zu dem Bildqualitätsverschlechterungsphänomen kommen, welches als "Verzögerung des Punktauftretens" oder "Tailing-Phänomen" bezeichnet wird. Dieses Bildverschlechterungsphänomen wird nun einfach mit Bezugnahme auf 11 bis 13 ausführlicher erläutert.
11 stellt ein Beispiel eines 256-Abstufungsbildes 100 dar, wo es leicht zu diesem Bildverschlechterungsphänomen kommen kann. In diesem Bild 100 liegt ein Bereich 120 von niedriger Dichte, welcher einen Abstufungswert 3 aufweist, in einem Bereich 110 von hoher Dichte, welcher einen Abstufungswert von 252 aufweist, vor, und darüber hinaus liegt auch eine geneigte Linie 130, welche einen Abstufungswert von 231 (eine relativ geringere Dichte als jene des Bereichs 110 von hoher Dichte) aufweist, im Bereich 110 von hoher Dichte vor. 12 stellt ein Zweifachabstufungsbild dar, welches durch Binärkodieren des Abstufungsbildes 100 anhand des idealen Verfahrens hergestellt wird. 13 veranschaulicht hingegen ein derartiges binärkodiertes Resultat, welches durch Binärkodieren des Abstufungsbilds 100 aus 11 mittels des Fehlerdiffusionsverfahrens unter Verwendung des festen Schwellenwerts erhalten wird.
Wie aus dem Vergleich mit dem idealen Bild in 12 klar zu ersehen ist, ist bei dem in 13 gezeigten Bild das Auftreten des AUS-Punkts an den Abschnitten in der Nähe des oberen Rands und des linken Rands innerhalb des Bereichs 110 von hoher Dichte verzögert, und das Auftreten des EIN-Punkts ist an den Bereichen in der Nähe des oberen Rands und des linken Rands innerhalb des Bereichs 120 von niedriger Dichte verzögert. Überdies ist das Auftreten des AUS-Punkts am rechten unteren Abschnitt des Bereichs 120 von niedriger Dichte innerhalb des Bereichs 110 von hoher Dichte verzögert, so dass ein Abschnitt 132 einer geraden Linie 130 verschwindet.
Der Grund für dieses Bildqualitätsverschlechterungsphänomen wird in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 7-111591 ausführlich erläutert. Zusammenfassend wird eine große Anzahl von Quantisierungsfehlern, welche im vorhergehenden Bereich von niedriger Dichte oder dem vorhergehenden Bereich von hoher Dichte gespeichert wurden, auf den nachfolgenden Bereich diffundiert, welcher eine Dichte aufweist, welche sich von jener des vorhergehenden Bereichs von niedriger oder hoher Dichte unterscheidet. Auf Grund dieser Diffusion wird das binärkodierte Resultat, welches in diesem nachfolgenden Bereich von unterschiedlicher Dichte erhalten wird, infolge einer großen Anzahl von Fehlern, die im vorhergehenden Bereich aufgetreten sind, verzerrt.
Um dieses Problem zu lösen, schlug die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 7-111591 vor, den Schwellenwert des Fehlerdiffusionsverfahrens entsprechend dem Wert der Mehrfachabstufungsbilddaten, welcher mit diesem Schwellenwert verglichen wird, zu variieren. Das heißt, dass, wenn wir nun annehmen, dass der Schwellenwert "thrld" ist, der Abstufungswert der Mehrfachabstufungsbilddaten, der mit diesem Schwellenwert verglichen werden soll, "Data" ist und der Zwischenwert für den EIN-Punkt-Abstufungswert der Zweifachabstufungsbilddaten und deren AUS-Punkt-Abstufungswert (d.h. "0" und "255" bei 256-Abstufungsdaten) "m" ist, der Schwellenwert "thrld" variiert wird, um zumindest eine der beiden folgenden Bedingungen (1) und (2) zu erfüllen, und zwar:

(1) Wenn "Data" ein Abstufungswert von niedriger Dichte ist (d.h. nahe "0"), Data≤thrld≤(m+Data)/2;
(2) wenn "Data" ein Abstufungswert von hoher Dichte ist (d.h. nahe "255"), (m+Data)/2≤thrld≤Data.
Gemäß dieser Ausführungsform wird eine Methode zum Einstellen dieses Schwellenwerts "thrld" mit dem oben beschriebenen Typ von Ausführungsform kombiniert. Bei dieser Methode wird der Wert "m", welcher in den oben beschriebenen Schwellenwerteinstellbedingungen enthalten ist, als Zwischenwert zwischen dem Evaluierungswert während des AUS-Punkts "off_value(Data)" und dem Evaluierungswert während des EIN-Punkts "on_value(Data)" definiert. Das heißt.
m=(off_value(Data+on_value(Data))/2
Normalerweise wird in diesem Fall, da "off value(Data)" gleich "0" ist, der Zwischenwert "m" folgendermaßen angegeben:
m=on_value(Data)/2.
Zudem wird, wie zuvor erläutert wurde, "on_value(Data)" entsprechend den Mehrfachabstufungsdaten "Data" variiert. Beispielsweise wird dieser Evaluierungswert "on_value(Data)" entsprechend einer derartigen linearen Gleichung:
on_value(Data)=255+(a–1)×(255-Data),
oder andernfalls entsprechend einer derartigen quadratischen Gleichung:
on_value(Data)=255+(a–1)×(255-Data)(255-Data) 255,
variiert.
14 stellt einen Auswahlbereich des Schwellenwerts "thrld" in jenem Fall dar, dass der Evaluierungswert "on_value(Data)" durch Verwendung der oben genannten linearen Gleichung variiert wird. In dieser Gleichung wird der Evaluierungsmultiplikator "a" auf "2" gesetzt. 15 und 16 zeigen Auswahlbereiche des Schwellenwerts "thrld" in jenem Fall, dass der Evaluierungswert "on_value(Data)" durch Verwendung der oben beschriebenen quadratischen Gleichung variiert wird. Es sollte festgehalten werden, dass der Evaluierungsmultiplikator "a" in 15 auf "2" und in 16 auf "3" eingestellt wird.
In 14 bis 16 veranschaulicht eine längere gestrichelte Linie "on_value(Data)", während eine kürzere gestrichelte Linie "m=on_value(Data)/2" bezeichnet. Zwei durchgezogene Linien stellen "Data" bzw. "(m+Data)/2" dar. Ein schraffierter Bereich, der zwischen diesen beiden durchgezogenen Linien angeordnet ist, entspricht einem erwünschten Auswahlbereich für den Schwellenwert "thrld".
Es gibt mehrere Varianten, um konkrete Werte des Schwellenwerts "thrld" auszuwählen. Das heißt, dass der Schwellenwert "thrld" aus dem schraffierten Bereich über den gesamten Bereich von "Data ausgewählt oder aus dem schraffierten Bereich hinsichtlich nur eines Teilbereichs ausgewählt werden kann. In letzterem Auswahlfall ist es, wenn "Data" in der Nähe von "0" oder "255" liegt, erstrebenswert, den Schwellenwert "thrld" aus dem schraffierten Bereich auszuwählen. Insbesondere sollte, wenn "Data" nahe "0" liegt, dieser Schwellenwert aus dem schraffierten Bereich ausgewählt werden. Wenn "Data" gleich einem Zwischenwert ist, selbst wenn ein derartiger fester Schwellenwert "thrld" wie "127", wie er beim Verfahren gemäß dem Stand der Technik verwendet wird, angewandt wird, kommt es im Wesentlichen nicht zum Auftreten des Problems des "Tailing-Phänomens".
17 stellt eine Anordnung der Bildverarbeitungsvorrichtung 30 gemäß diesem Typ von Ausführungsform vor.
Die Anordnung aus 17 wird durch Hinzufügen einer Schwellenwertbestimmungseinheit 5 zur in 8 dargestellten Anordnung realisiert. Die Schwellenwertbestimmungseinheit 5 wählt einen binärkodierten Schwellenwert "thrld(i,j)" in Bezug auf einen betreffenden Bildpunkt P(i,j) als Reaktion auf Mehrfachabstufungsdaten "Data(i,j)" von diesem betreffenden Bildpunkt P(i,j) auf oben beschriebene Weise aus und überträgt dann den ausgewählten binärkodierten Schwellenwert zur Binärkodiereinheit 2. Als Verfahren zum Auswählen des binärkodierten Schwellenwerts "thrld(i,j)" gibt es beispielsweise ein derartiges Verfahren, bei dem eine Nachschlagtabelle zum Registrieren von Werten von "thrld", welche verschiedenen Werten von "Data" entsprechen, zuvor in einem Speicher gespeichert wird und dann "thrld(i,j)", welcher Eingabedaten "Data(i,j)" entspricht, aus dieser Nachschlagtabelle ausgelesen wird.
Andererseits sollte festgehalten werden, dass der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung nicht auf das oben beschriebene typische Fehlerdiffusionsverfahren begrenzt ist, sondern gleichermaßen auf das Verfahren zum Minimieren des mittleren Fehlers, welches dem modifizierten Fehlerdiffusionsverfahren entspricht, angewandt werden kann. Wie vorhin erläutert wurde, wird gemäß dem typischen Fehlerdiffusionsverfahren, nachdem der betreffende Bildpunkt binärkodiert wird, der Quantisierungsfehler, welcher durch diesen Binärkodiervorgang erzeugt wird, diffundiert und den Bildpunkten hinzugefügt, welche in der Nähe dieses betreffenden Bildpunkts angeordnet sind und noch nicht binärkodiert wurden. Andererseits werden beim Verfahren zum Minimieren des mittleren Fehlers Daten über einen betreffenden Bildpunkt durch Verwenden eines gewichteten Mittelwerts eines Quantisierungsfehlers, der in Bildpunkten auftrat, welche nahe diesem betreffenden Bildpunkt angeordnet sind und binärkodiert wurden, ehe der betreffende Bildpunkt binärkodiert wird, korrigiert. Der Vergleichvorgang zwischen den korrigierten Daten über den betreffenden Bildpunkt und dem Schwellenwert und auch die Berechnung über den Quantisierungsfehler durch Verwendung des Evaluierungswerts werden beim typischen Fehlerdiffusionsverfahren und beim Verfahren zum Minimieren des mittleren Fehlers auf gleichartige Weise ausgeführt. Im Wesentlichen sind beide Verfahren dasselbe Verfahren.
Gemäß dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung, ähnlich dem oben erläuterten Typ von Ausführungsform, werden der Evaluierungswert "on_value" während des EIN-Punkts und der Schwellenwert "thrld" selbst bei der Bildverarbeitungsvorrichtung, die sich des Verfahrens zum Minimieren des mittleren Fehlers bedient, entsprechend "Data" variiert. Infolgedessen ist es möglich, ein binärkodiertes Bild ohne die Phänomene der "Verzögerung des Punktauftretens" und des "Tailiung" und mit der glatten Abstufungscharakteristik des Bereichs von niedriger Dichte zu erhalten.
Es sollte sich verstehen, dass jeder der oben erläuterten Typen von Ausführungsform mittels der eigens entwickelten Hardware und auch des eigens programmierten Computers realisiert werden kann. In eigens programmierten Computer kann dieses Computerprogramm dem Computer über ein derartiges Medium zugeführt werden, welches in der Lage ist, das Programm fest aufzubewahren, beispielsweise über einen Halbleiterspeicher und ein Plattenspeichergerät. Alternativ dazu kann dieses Computerprogramm dem Computer über ein anderes Medium zum Aufbewahren des Programms auf fließende Weise, beispielsweise über ein Datenübertragungsnetz, zugeführt werden. Demzufolge können, wenn das Programm, das in einem beliebigen lesbaren/verständlichen Format durch den Computer erstellt wurde, diesem Computer zugeführt wird, jedwede Arten von Medien verwendet werden.
Wenngleich die bevorzugten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese bevorzugten Ausführungsformen begrenzt, sondern kann modifiziert, verbessert und ersetzt werden, ohne vom technischen Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Bildverarbeitungsverfahren zum Umwandeln von Mehrfachabstufungsbilddaten, welche allesamt Werte in einem festen Bereich aufweisen, in Zweifachabstufungsbilddaten durch Verwendung eines Fehlerverfahrens, wobei das Bildverarbeitungsverfahren die Schritte umfasst: (1) Hinzufügen eines Diffusionsfehlers, welcher von mindestens einem Bildpunkt, der bereits binärkodiert wurde und nahe einem betreffenden Bildpunkt angeordnet ist, abgeleitet wurde, zu Mehrfachabstufungsbilddaten dieses betreffenden Bildpunkts, um dadurch korrigierte Daten zu erhalten; (2) Vergleichen der korrigierten Daten mit einem Schwellenwert und Umwandeln der korrigierten Daten in Zweifachabstufungsbilddaten zum Anzeigen jeweils als einen EIN-Punkt oder einen AUS-Punkt; (3) Berechnen eines Quantisierungsfehlers, der einer Differenz zwischen den korrigierten Daten und einem ersten Evaluierungswert für den betreffenden Bildpunkt entspricht; und (4) Diffundieren des Quantisierungsfehlers auf eine Mehrzahl von Bildpunkten, welche noch nicht binärkodiert wurden und nahe dem betreffenden Bildpunkt angeordnet sind; wobei der erste Evaluierungswert für den betreffenden Bildpunkt durch Verwendung des Maximalwertes des festen Bereichs und der Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunkts berechnet wird.
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: wenn die Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunktes eine niedrige Dichte darstellen, der erste Evaluierungswert ein derartiger Wert ist, der eine Dichte anzeigt, die größer ist als die maximale Dichte, welche durch die Mehrfachabstufungsbilddaten dargestellt wird.
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: der erste Evaluierungswert umso größer wird, je kleiner die Dichte wird, die durch die Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunktes angezeigt wird.
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, wobei: der erste Evaluierungswert als Reaktion auf eine Gammacharakteristik geändert wird, welche einer Bildformvorrichtung zum Formen eines Bildes durch Akzeptieren der Zeerfachabstufungsbilddaten eigen ist.
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 4, wobei: wenn ein Wert der Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunktes als "Data" ausgedrückt wird, eine Gammakorrekturfunktion gleich einer inversen Funktion einer Gammacharakteristikfunktion der Bildformvorrichtung als "g(Data)" ausgedrückt wird und der erste Evaluierungswert als "on_value(Data)" ausgedrückt wird, on_value(Data) = A × Data/g(Data)), wobei das Symbol "A" ein Abstufungswert von maximaler Dichte ist, welche durch die Mehrfachabstufungsbilddaten erzielt wird.
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des: ( 6) Änderns des Schwellenwertes als Reaktion auf die Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunkts.
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 6, wobei: wenn der Schwellenwert durch "thrld" ausgedrückt wird, ein Wert der Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunkts durch "Data" ausgedrückt wird, der erste Evaluierungswert durch "on_value(Data)" ausgedrückt wird und ein zweiter Evaluierungswert, der den zweiten Graduationsdaten, die den AUS-Punkt anzeigen, entspricht, durch "off_value(Data)" ausgedrückt wird, der Schwellenwert "thrld" variiert wird, um zumindest eine der beiden folgenden Bedingungen (a) und (b) zu erfüllen, nämlich: (a) wenn "Data" ein Abstufungswert von geringer Dichte ist, Data≤thrld≤(m+Data)/2; (b) wenn "Data" ein Abstufungswert von hoher Dichte ist, (m+Data)/2≤thrld≤Data, wobei: m = [off_value(Data) + on_value(Data)]/2.
Bildverarbeitungsvorrichtung zum Umwandeln von Mehrfachabstufungsdaten, welche allesamt Werte in einem festen Bereich aufweisen, in Zweifachabstufungsbilddaten durch Verwendung eines Fehlerdiffusionsverfahrens, umfassend: eine Datenkorrektureinheit (1) zum Hinzufügen eines Diffusionsfehlers, welcher von mindestens einem Bildpunkt, der bereits binärkodiert wurde und nahe einem betreffenden Bildpunkt angeordnet ist, abgeleitet wurde, zu Meerfachabstufungsbilddaten dieses betreffenden Bildpunkts, um dadurch korrigierte Daten zu erhalten; eine Binärcodiereinheit (2) zum Vergleichen der korrigierten Daten mit einem Schwellenwert und Umwandeln dieser verglichenen Daten in Zweifachabstufungsbilddaten zum Anzeigen jeweils als einen EIN-Punkt oder einen AUS-Punkt; und eine Fehler-Berechnungs-/Diffundiereinheit (3) zum Berechnen eines Quantisierungsfehlers, der einer Differenz zwischen den korrigierten Daten und einem ersten Evaluierungswert für den betreffenden Bildpunkt entspricht, und zum Diffundieren des Quantisierungsfehlers auf eine Mehrzahl von Bildpunkten, welche noch nicht binärkodiert wurden und nahe dem betreffenden Bildpunkt angeordnet sind, wobei die Fehler-Berechnungs-/Diffundiereinheit den ersten Evaluierungswert durch Verwendung des Maximalwertes des festen Bereichs und der Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunkts berechnet.
Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei: wenn die Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunkts eine niedrige Dichte darstellen, die Fehler-Berechnungs-/Diffundiereinheit den ersten Evaluierungswert auf einen derartigen Wert einstellt, der eine Dichte anzeigt, die größer ist als die maximale Dichte, welche durch die Mehrfachabstufungsbilddaten dargestellt wird.
Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei: die Fehler-Berechnungs-/Diffundiereinheit den ersten Evaluierungswert derart einstellt, dass der erste Evaluierungswert umso größer wird, je kleiner die Dichte wird, die durch die Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunkts angezeigt wird.
Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei: die Fehler-Berechnungs-/Diffundiereinheit den ersten Evaluierungswert als Reaktion auf eine Gammacharakteristik ändert, welche einer Bildformvorrichtung zum Formen eines Bildes durch Akzeptieren der Zwerfachabstufungsbilddaten eigen ist.
Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, ferner umfassend: eine Schwellenwertbestimmungseinheit zum Bestimmen des Schwellenwertes derart, dass der Schwellenwert als Reaktion auf die Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunktes geändert wird.
Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei: wenn der Schwellenwert durch "thrld" ausgedrückt wird, ein Wert der Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunkts durch "Data" ausgedrückt wird, der erste Evaluierungswert durch "on_value(Data)" ausgedrückt wird und ein zweiter Evaluierungswert, der den zweiten Graduationsdaten, die den AUS-Punkt anzeigen, entspricht, durch "off_value(Data)" ausgedrückt wird, die Schwellenwertbestimmungseinheit den Schwellenwert "thrld" ändert, um zumindest eine der beiden folgenden Bedingungen (a) und (b) zu erfüllen, nämlich: (a) wenn "Data" ein Abstufungswert von geringer Dichte ist, Data≤thrld≤(m+Data)/2; (b) wenn "Data" ein Abstufungswert von hoher Dichte ist, (m+Data)/2≤thrld≤Data, wobei: m = [off_value(Data) + on_value(Data)]/2.
Programmmedium zum Zuführen eines Computerprogramms zu einem Computer, wobei das Computerprogramm verwendet wird, um ein Bildverarbeitungsverfahren zum Umwandeln von Mehrfachabstufungsbilddaten, welche allesamt Werte in einem festen Bereich aufweisen, in Zweifachabstufungsbilddaten durch Verwendung eines Fehlerdiffusionsverfahrens mittels eines Computers auszuführen, wobei: der Computer ein derartiges Programm in einer lesbaren/verständlichen Form enthält, welches bewirkt, dass der Computer die Schritte ausführt: (1) Hinzufügen eines Diffusionsfehlers, welcher von mindestens einem Bildpunkt, der bereits binärkodiert wurde und nahe einem betreffenden Bildpunkt angeordnet ist, abgeleitet wurde, zu Mehrfachabstufungsbilddaten dieses betreffenden Bildpunkts, um dadurch korrigierte Daten zu erhalten; (2) Vergleichen der korrigierten Daten mit einem Schwellenwert und Umwandeln dieser verglichenen Daten in Zweifachabstufungsbilddaten zum Anzeigen jeweils als einen EIN-Punkt oder einen AUS-Punkt; (3) Berechnen eines Quantisierungsfehlers, der einer Differenz zwischen den korrigierten Daten und einem ersten Evaluierungswert für den betreffenden Bildpunkt entspricht; (4) Diffundieren des Quantisierungsfehlers auf eine Mehrzahl von Bildpunkten, welche noch nicht binärkodiert wurden und nahe dem betreffenden Bildpunkt angeordnet sind; und (5) Berechnen des ersten Evaluierungswertes durch Verwendung des maximalen Wertes des festen Bereiches und der Mehrfachabstufungsbildaten des betreffenden Bildpunkts.
Programmmedium nach Anspruch 14, ferner umfassend: ein Programm, welches verwendet wird, um zu bewirken, dass der Computer ausführt: (6) einen Schritt zum Ändern des Schwellenwertes als Reaktion auf die Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunkts.
Computerprogramm, welches verwendet wird, um ein Bildverarbeitungsverfahren zum Umwandeln von Mehrfachabstufungsbilddaten, welche allesamt Werte in einem festen Bereich aufweisen, in Zweifachabstufungsbilddaten durch Verwendung eines Fehlerdiffusionsverfahrens mittels eines Computers auszuführen, wobei: der Computer ein derartiges Programm in einer lesbaren/verständlichen Form enthält, welches bewirkt, dass der Computer die Schritte ausführt: (1) Hinzufügen eines Diffusionsfehlers, welcher von mindestens einem Bildpunkt, der bereits binärkodiert wurde und nahe einem betreffenden Bildpunkt angeordnet ist, abgeleitet wurde, zu Mehrfachabstufungsbilddaten dieses betreffenden Bildpunkts, um dadurch korrigierte Daten zu erhalten; (2) Vergleichen der korrigierten Daten mit einem Schwellenwert und Umwandeln dieser verglichenen Daten in Zweifachabstufungsbilddaten zum Anzeigen jeweils als einen EIN-Punkt oder einen AUS-Punkt; (3) Berechnen eines Quantisierungsfehlers, der einer Differenz zwischen den korrigierten Daten und einem ersten Evaluierungswert für den betreffenden Bildpunkt entspricht; (4) Diffundieren des Quantisierungsfehlers auf eine Mehrzahl von Bildpunkten, welche noch nicht binärkodiert wurden und nahe dem betreffenden Bildpunkt angeordnet sind; und (5) Berechnen des ersten Evaluierungswertes durch Verwendung des maximalen Wertes des festen Bereiches und der Mehrfachabstufungsbildaten des betreffenden Bildpunkts.
Programm nach Anspruch 16, wobei das Programm bewirkt, dass der Computer den weiteren Schritt ausführt: (6) Ändern des Schwellenwertes als Reaktion auf die Mehrfachabstufungsbilddaten des betreffenden Bildpunkts.