JP2008306427A - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像処理速度を高速化することができ、かつ画質を向上させることができる画像処理装置を提供する。
【解決手段】分割部９０は、入力多値画像を２×２画素からなるブロックに細分化する。１つのブロック中の４つの画素のそれぞれを、４つの誤差拡散処理回路を備えた誤差拡散処理部３で処理する。誤差拡散処理の前に、濃度分配処理部１は、１つのブロックの４つの画素の濃度を重み付けして４つの誤差拡散処理回路に分配する。これにより、多値画像を複数の独立した誤差拡散処理回路で高速に並列処理することができ、かつ多値画像の濃度を分配することで、ドットを細かく見せることができ、出力画像の画質を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は画像処理装置および画像処理方法に関し、特に、複数の誤差拡散処理を並列して行なう画像処理装置および画像処理方法に関する。

ＭＦＰ（Multi Function Peripheral）、コピー機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置には、多値の画像の階調数を低減させる画像処理装置が用いられている。階調数を低減させながら、元のイメージ全体の階調を保つ手法として、誤差拡散法が知られている。

誤差拡散処理を高速に行なうため、多値画像をｎ×ｍ画素からなるブロックに細分化し、同数（ｎ×ｍ個）の誤差拡散回路を用いて並列処理することが考えられる。

図７は、多値画像をｎ×ｍ画素からなるブロックに細分化した状態を示す図である。

ここでは、多値画像を実線で囲まれる２×２画素からなるブロックに細分化する例を示している。１つのブロック中の左上の画素を「Ａ」、右上の画素を「Ｂ」、左下の画素を「Ｃ」、右下の画素を「Ｄ」と称する。

図８は、４つの誤差拡散回路を用いて並列処理を行なう画像処理装置の構成を示す図である。

図を参照して画像処理装置は、上述の１つのブロック中の「Ａ」〜「Ｄ」の画素のそれぞれに対応する４つの誤差拡散処理回路を備えた誤差拡散処理部３と、４つの誤差拡散処理回路のそれぞれの出力Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’を合成することで、１つのブロックに対する２値画像を出力する画像合成部５とを備える。

誤差拡散処理部３は、４つの誤差拡散回路のそれぞれに対応する、入力への拡散誤差の加算器１０３ａ〜１０３ｄと、２値化しきい値を保存する２値化しきい値出力部１０９ａ〜１０９ｄと、加算器１０３ａ〜１０３ｄの出力および２値化しきい値を比較し、２値化を行なう２値化部１０５ａ〜１０５ｄと、２値化に基づく量子化誤差を演算する量子化誤差演算部１０７ａ〜１０７ｄとを備える。

多値画像をｎ×ｍのブロックに細分化し、同数（ｎ×ｍ個）の誤差拡散処理で並列処理し、その結果を合成した場合、ドットの粗密による画質劣化が生じる。

このため誤差拡散処理部３は、量子化誤差演算部１０７ａ〜１０７ｄの出力を平均化する量子化誤差平均処理部１１１を備える。平均処理された値が、加算器１０３ａ〜１０３ｄに出力される。

誤差拡散処理に関する技術として、下記特許文献１には、並列処理された量子化誤差を平均化して、各入力へフィードバックする画像信号処理方式が開示されている。

特許文献２は、並列処理された量子化誤差を他の走査ラインに分配して、各入力へフィードバックする画像処理方法を開示している。

特許文献３は、ライン単位に誤差拡散処理の位相をずらして並列処理を行なう並列誤差拡散装置を開示している。

特許文献４は、１ライン分の画像データを主走査方向に２分割して誤差拡散処理する画像処理装置を開示している。

特許文献５は、並列処理の画素毎にしきい値を変更する画像処理装置を開示している。

特許文献６は、一対の誤差拡散回路の位相を主走査方向にずらして並列処理を行なう画像処理装置を開示している。
特開平５−７５８６３号公報 特開平６−２６６３２４号公報 特開平７−２０８３９号公報 特開平１１−３３１５７６号公報 特開２００１−１６９１０９号公報 特開２００３−２８３８２９号公報

しかしながら、画質を維持するために、並列処理する場合の量子化誤差を複数の誤差拡散処理に分配する回路を追加すると、高速化が図れないという問題がある。

上記特許文献１の技術によると、誤差拡散回路が独立しておらず、また平均化処理により単独誤差拡散並みの処理速度が維持できないという問題がある。

特許文献２の技術によると、誤差拡散回路が独立しておらず、また量子化誤差を他のラインに分配するために単独誤差拡散並みの処理速度が維持できないという問題がある。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、画像処理速度を高速化することができ、画質を向上させることができる画像処理装置および画像処理方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、画像処理装置は、多値画像を複数のブロックに分割する分割手段と、分割手段により分割されたブロック内の多値画像を、複数の誤差拡散処理部を用いて並列に処理する並列誤差拡散処理手段と、並列処理された処理結果を合成する画像合成手段と、分割手段により分割されたブロック内の多値画像の濃度を複数の誤差拡散処理部に入力させるときに、ブロック内の多値画像の濃度を各誤差拡散処理部に重みを付けて分配する分配手段とを備える。

好ましくは並列誤差拡散処理手段は、多値画像を２値化処理する。

好ましくは分配手段の分配量は、ブロック内の多値画像の濃度に依存する。

好ましくは分配手段の分配後の画像濃度の総和は、ブロック内の多値画像の濃度の総和に一致する。

この発明の他の局面に従うと画像処理装置は、多値画像の解像度を変換する変換手段と、変換手段により解像度が変換された多値画像の中の複数の画素を、その画素と同数の複数の誤差拡散処理部を用いて並列に処理する並列誤差拡散処理手段と、並列処理された処理結果を合成する画像合成手段と、複数の画素の濃度を複数の誤差拡散処理部に入力させるときに、複数の画素の濃度を各誤差拡散処理部に重みを付けて分配する分配手段とを備える。

好ましくは複数の誤差拡散処理部の数は、出力画像の解像度と入力画像の解像度に基づいて決められる。

この発明の他の局面に従うと画像処理方法は、多値画像を複数のブロックに分割する分割ステップと、分割ステップにより分割されたブロック内の多値画像を、複数の誤差拡散処理部を用いて並列に処理する並列誤差拡散処理ステップと、並列処理された処理結果を合成する画像合成ステップと、分割ステップにより分割されたブロック内の多値画像の濃度を複数の誤差拡散処理部に入力させるときに、ブロック内の多値画像の濃度を各誤差拡散処理部に重みを付けて分配する分配ステップとを備える。

この発明のさらに他の局面に従うと画像処理方法は、多値画像の解像度を変換する変換ステップと、変換ステップにより解像度が変換された多値画像の中の複数の画素を、その画素と同数の複数の誤差拡散処理部を用いて並列に処理する並列誤差拡散処理ステップと、並列処理された処理結果を合成する画像合成ステップと、複数の画素の濃度を複数の誤差拡散処理部に入力させるときに、複数の画素の濃度を各誤差拡散処理部に重みを付けて分配する分配ステップとを備える。

これらの発明に従うと、画像処理速度を高速化することができ、画質を向上させることができる画像処理装置および画像処理方法を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態における画像処理装置について説明する。

画像処理装置は、多値画像をｎ×ｍのブロック毎に細分化し、同数（ｎ×ｍ個）の独立した誤差拡散処理回路で並列処理することで、２値化画像を得る。画像処理装置は、多値画像の濃度をｎ×ｍ個の誤差拡散処理回路に重み付けして分配する。

図１は、本発明の実施の形態の１つにおける画像処理装置の構成を示すブロック図である。

本発明の実施の形態における画像処理装置は、図７で説明したように、多値画像をｎ×ｍ画素からなるブロックに細分化する。本実施の形態では図８の例と同様に、多値画像を２×２画素からなるブロックに細分化するものとする。１つのブロック中の左上の画素を「Ａ」、右上の画素を「Ｂ」、左下の画素を「Ｃ」、右下の画素を「Ｄ」と称する。

図を参照して画像処理装置は、多値画像を複数のブロックに分割する分割部９０と、上述の１つのブロック中の「Ａ」〜「Ｄ」の画素のそれぞれに対応する４つの濃度分配処理回路１０１ａ〜１０１ｄを備えた濃度分配処理部１と、４つの誤差拡散処理回路を備えた誤差拡散処理部３と、４つの誤差拡散処理回路のそれぞれの出力Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’を合成することで、１つのブロックに対する２値画像を出力する画像合成部５とを備える。

誤差拡散処理部３は、４つの誤差拡散回路のそれぞれに対応する、入力への拡散誤差の加算器１０３ａ〜１０３ｄと、２値化しきい値を保存する２値化しきい値出力部１０９ａ〜１０９ｄと、加算器１０３ａ〜１０３ｄの出力および２値化しきい値を比較し、２値化を行なう２値化部１０５ａ〜１０５ｄと、２値化に基づく量子化誤差を演算する量子化誤差演算部１０７ａ〜１０７ｄとを備える。

本実施の形態では、図８の量子化誤差平均処理部１１１のような、並列処理する場合の量子化誤差を複数の誤差拡散処理に分配する回路は設けられていない。量子化誤差演算部１０７ａ〜１０７ｄの各出力は、そのまま加算器１０３ａ〜１０３ｄのそれぞれに入力される。

濃度分配処理部１は、１つのブロックの４つの画素の濃度をそのまま４つの誤差拡散処理回路に入力するのではなく、濃度を重み付けして４つの誤差拡散処理回路に分配する。

図２は、画素Ａに対する濃度分配処理回路１０１ａの動作を説明するための図である。

図において横軸は入力画素Ａの画素値（階調）を示し、縦軸は濃度分配処理回路１０１ａの出力（＝誤差拡散処理回路の入力）を示している。

入力画素値が（１）のエリア内である場合は、濃度分配処理回路１０１ａは、入力画素値に定数を乗じた（定数を掛け合わせた）値を出力する。入力画素値が（２）のエリア内である場合は、濃度分配処理回路１０１ａは、階調の最大値を出力する。

図３は、濃度分配処理回路１０１ａ〜１０１ｄの動作を説明するための図である。

図２での説明と同様に、横軸は入力画素の画素値（階調）を示し、縦軸は濃度分配処理回路１０１ａ〜１０１ｄそれぞれの出力（＝誤差拡散処理回路の入力）を示している。

入力画素値は、（１）〜（４）の４つのエリアに分けられる。濃度分配処理回路１０１ａでの処理は、図２で説明したとおりである。入力画素値が（３）または（４）のエリア内にある場合も、濃度分配処理回路１０１ａは、階調の最大値を出力する。

入力画素値が（１）のエリア内である場合は、濃度分配処理回路１０１ｂは、階調の最小値（ここでは０）を出力する。入力画素値が（２）のエリア内である場合は、濃度分配処理回路１０１ｂは、入力画素値に定数を乗じた値を出力する。入力画素値が（３）または（４）のエリア内である場合は、濃度分配処理回路１０１ｂは、階調の最大値を出力する。

入力画素値が（１）または（２）のエリア内である場合は、濃度分配処理回路１０１ｃは、階調の最小値（ここでは０）を出力する。入力画素値が（３）のエリア内である場合は、濃度分配処理回路１０１ｃは、入力画素値に定数を乗じた値を出力する。入力画素値が（４）のエリア内である場合は、濃度分配処理回路１０１ｃは、階調の最大値を出力する。

入力画素値が（１）、（２）または（３）のエリア内である場合は、濃度分配処理回路１０１ｄは、階調の最小値（ここでは０）を出力する。入力画素値が（４）のエリア内である場合は、濃度分配処理回路１０１ｄは、入力画素値に定数を乗じた値を出力する。

ここでは、（１）〜（４）のエリアの幅は等しいものとし、上記乗じる定数は「４」とする。例えば入力が２５６階調を有するのであれば、各エリアの幅は６４階調である。

このようにして、２×２の４つの画素の濃度が、４つの誤差拡散処理回路に重み付けして分配されて入力される。各誤差拡散処理回路に対する分配量は、入力の階調（濃度）に依存する。

図４は、分配前の画像濃度と、分配後の画像濃度との関係を説明するための図である。

分配後の画像濃度の総和は、入力画像の濃度に一致する。すなわち、分配前の２×２の４つの画素の濃度の総和は、分配後の４つの画素の濃度の総和に等しい。

例えば、２５６階調の多値画像データを入力する場合において、処理対象の２×２の４つの画素の濃度がすべて「１５０」であった場合を想定する。この場合、入力は図３の（３）のエリアに属することとなるため、濃度分配処理回路１０１ａおよび１０１ｂの出力は「２５６」（最大階調）となり、濃度分配処理回路１０１ｄの出力は「０」（最小階調）となる。また、濃度分配処理回路１０１ｃの出力は、「８８」となる。

すなわち２×２の画素の入力の総和は、１５０×４＝６００であり、濃度分配処理回路１０１ａ〜１０１ｄの出力の総和は、２５６＋２５６＋８８＋０＝６００となる。これにより、６００の濃度が４つの画素に分配されたこととなる。

図５は、本発明の効果を説明するための図である。

図５（ａ）および（ｂ）は、それぞれグレーの多値画像を２値化処理した結果を示すものであり、（ａ）は図１の濃度分配処理部１を用いない場合（従来技術）であり、（ｂ）は用いた場合（本実施の形態）である。

従来技術では、２×２の４つの誤差拡散処理回路の処理結果はほぼ同様となる。このため、図５（ａ）に示されるように２×２の４ドットが同時に打たれる場合が増え、ドットが大きく見える（ドットの粗密による画質劣化が生じる）。

これに対して本実施の形態では、入力階調に応じてドットを打たない誤差拡散処理回路が出てくる。たとえば２５６階調を扱う場合において、入力が１〜６４階調のとき、本実施の形態では４つの誤差拡散処理回路のうち、１つしか動作しない。これにより、本実施の形態によるとドットが細かく見えるという効果がある。

［他の実施の形態］

図６は、本発明の他の実施の形態における画像処理装置の構成を示すブロック図である。

本実施の形態における画像処理装置は、入力画像よりも解像度を高くした画像を出力する。また、並列して複数の画素に対する誤差拡散処理を実行することで、処理速度の高速化を図る。

ここでは入力画像Ｉの解像度は、６００×６００ｄｐｉであるものとし、出力画像の解像度を１２００×１２００ｄｐｉに変換するものとする。本実施の形態において、誤差拡散回路の数は下式により決定する。

誤差拡散回路数＝出力画像解像度／入力画像解像度

＝（１２００×１２００ｄｐｉ）／（６００×６００ｄｐｉ）

＝４

すなわちここでは６００×６００ｄｐｉの画像を１２００×１２００ｄｐｉに変換するため、誤差拡散処理回路の数は４つとなる。

図６に示されるように、本実施の形態における画像処理装置は、濃度分配処理部１ａと、４つの誤差拡散処理回路を備えた誤差拡散処理部３と、誤差拡散処理結果を合成する画像合成部５とを備える。

画像処理装置は、１つの画素の画素値に対して４画素の画素値を作成し、それを４つの誤差拡散処理回路に入力する。このとき、４つの誤差拡散処理回路の入力を共通とする解像度変換（ニアレストネイバー処理）を行なってもよいし、周辺画素を用いて補間処理（バイリニア、バイキュービック処理）を行ない、４つの誤差拡散処理回路の入力を異なる値にしてもよい。

この場合でも濃度分配処理部１ａにおいて、上述の実施の形態と同様に誤差拡散処理回路に濃度を重み付けして分配することで、画質を向上させることができる。

すなわち、ニアレストネイバー処理、バイリニア、バイキュービック処理などにより１つの画素に対して２×２の４つの画素の画素値を作成し、これを図１の画素Ａ〜Ｄ（１ブロックの画素）として処理を行なうことで、解像度変換された画像を得るものである。

［実施の形態における効果］

上述の実施の形態によると、画像処理装置は、多値画像を複数の独立した誤差拡散処理回路で高速に並列処理することができ、かつ多値画像の濃度を複数の誤差拡散処理回路に重み付けして分配することで、ドットを細かく見せることができ、出力画像の画質を向上させることができるという効果がある。

［その他］

本発明はＭＦＰ、ファクシミリ装置、複写機、ＰＣなどの画像処理装置に対して実施することができる。

また、上述の実施の形態における処理は、ソフトウエアによって行なっても、ハードウエア回路を用いて行なってもよい。

また、上述の実施の形態における処理を実行するプログラムを提供することもできるし、そのプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録してユーザに提供することにしてもよい。また、プログラムはインターネットなどの通信回線を介して、装置にダウンロードするようにしてもよい。

なお、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態の１つにおける画像処理装置の構成を示すブロック図である。 画素Ａに対する濃度分配処理回路１０１ａの動作を説明するための図である。 濃度分配処理回路１０１ａ〜１０１ｄの動作を説明するための図である。 分配前の画像濃度と、分配後の画像濃度との関係を説明するための図である。 本発明の効果を説明するための図である。 本発明の他の実施の形態における画像処理装置の構成を示すブロック図である。 多値画像をｎ×ｍ画素からなるブロックに細分化した状態を示す図である。 ４つの誤差拡散回路を用いて並列処理を行なう画像処理装置の構成を示す図である。

符号の説明

１，１ａ 濃度分配処理部、３ 誤差拡散処理部、５ 画像合成部、９０ 分割部、１０１ａ〜１０１ｄ 濃度分配処理回路、１０３ａ〜１０３ｄ 加算器、１０５ａ〜１０５ｄ ２値化部、１０７ａ〜１０７ｄ 量子化誤差演算部、１０９ａ〜１０９ｄ ２値化しきい値出力部。

Claims (8)

1. 多値画像を複数のブロックに分割する分割手段と、
   前記分割手段により分割されたブロック内の多値画像を、複数の誤差拡散処理部を用いて並列に処理する並列誤差拡散処理手段と、
   前記並列処理された処理結果を合成する画像合成手段と、
   前記分割手段により分割されたブロック内の多値画像の濃度を前記複数の誤差拡散処理部に入力させるときに、前記ブロック内の多値画像の濃度を各誤差拡散処理部に重みを付けて分配する分配手段とを備えた、画像処理装置。
2. 前記並列誤差拡散処理手段は、多値画像を２値化処理する、請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記分配手段の分配量は、前記ブロック内の多値画像の濃度に依存する、請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記分配手段の分配後の画像濃度の総和は、前記ブロック内の多値画像の濃度の総和に一致する、請求項１から３のいずれかに記載の画像処理装置。
5. 多値画像の解像度を変換する変換手段と、
   前記変換手段により解像度が変換された多値画像の中の複数の画素を、その画素と同数の複数の誤差拡散処理部を用いて並列に処理する並列誤差拡散処理手段と、
   前記並列処理された処理結果を合成する画像合成手段と、
   前記複数の画素の濃度を前記複数の誤差拡散処理部に入力させるときに、前記複数の画素の濃度を各誤差拡散処理部に重みを付けて分配する分配手段とを備えた、画像処理装置。
6. 前記複数の誤差拡散処理部の数は、出力画像の解像度と入力画像の解像度に基づいて決められる、請求項５に記載の画像処理装置。
7. 多値画像を複数のブロックに分割する分割ステップと、
   前記分割ステップにより分割されたブロック内の多値画像を、複数の誤差拡散処理部を用いて並列に処理する並列誤差拡散処理ステップと、
   前記並列処理された処理結果を合成する画像合成ステップと、
   前記分割ステップにより分割されたブロック内の多値画像の濃度を前記複数の誤差拡散処理部に入力させるときに、前記ブロック内の多値画像の濃度を各誤差拡散処理部に重みを付けて分配する分配ステップとを備えた、画像処理方法。
8. 多値画像の解像度を変換する変換ステップと、
   前記変換ステップにより解像度が変換された多値画像の中の複数の画素を、その画素と同数の複数の誤差拡散処理部を用いて並列に処理する並列誤差拡散処理ステップと、
   前記並列処理された処理結果を合成する画像合成ステップと、
   前記複数の画素の濃度を前記複数の誤差拡散処理部に入力させるときに、前記複数の画素の濃度を各誤差拡散処理部に重みを付けて分配する分配ステップとを備えた、画像処理方法。

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