JPH06508007A - 青色雑音マスクを使用したグレイスケール画像のハーフトーン化のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 青色雑音マスクを使用したグレイスケール画像のハーフトーン化のための方法お よび装置 発明の背景 本発明は主に画像のハーフトーン化に関する。特に、本発明は青色雑音マスクに 対するグレイスケール画像の画素対画素の比較を利用することによるハーフトー ン化のための方法および機構に関する。

多くの印刷装置においては、グレイスケール画像がパイレベルのために、これら の画像を再生することができない。その結果、グレイスケール画像の２値表現が 、レーザプリンタ、ファクシミリ装置、リソグラフィ　（新聞印刷）、液晶表示 およびプラズマパネル等の広範な用途において必要となっている。なお、グレイ スケール画像は、ハーフトーン化により２値画像に変換することが知られている 。このハーフトーン化によれば、白黒の二つのレベルのみを使用することによっ て、灰色の種々の影の状態を表現でき、デジタル処理（ファクシミリ装置、レー ザプリンタ）と光学的処理（新聞印刷）のいずれにも適用することができる。

ハーフトーン化アルゴリズムは、出力される２値画像における１個の出力点を計 算するために、入力されるグレイスケール画像から、点と点の数にしたがう近傍 のアルゴリズムとに分類される。さらに、デジタル的ハーフトーン化においては 、各点は各画素に対応する。また、点のアルゴリズムにおいては、ハーフトーン 化は、通常非周期的な（常にではないが）アレイまたはマスク等の、非画像部に 対するグレイスケール画像の単純な点対応比較によって行われる。すなわち、入 力画像の各点について、その点（グレイスケール画像またはマスク）の値の大小 により、１かＯが２値出力画像における対応する場所にそれぞれ配される。また 、近傍のアルゴリズムを用いるハーフトーン化はこのような単純な点対応比較に よっては行われず、通常、出力画像における１点を計算するために、入力された グレイスケール画像から多数の点についてのフィルタ処理を要する。

今日、既存のハーフトーン化アルゴリズムにおいては、特定のハーフトーン化ア ルゴリズムの選択は目的の装置によって決まり、常に、画質と速度との間のいわ ゆるトレードオフ処理を必要とする。なお、近傍ハーフトーン化アルゴリズムは 良画質（といっても、完全に人工感を除くことはできないが）を与えるが、時間 がかかり、光学的用途に適応不能である。このことは、新聞印刷等の光学的用途 において、点のアルゴリズムのみが唯一の選択手段となることを意味する。ただ し、点のアルゴリズムは高速であり、すべての目的とする装置に対して適応可能 であるが、その出力は、通常、周期的な影や実存しない輪郭線等の人為的影響を 受ける。

ここに開示のハーフトーン化機構は点アルゴリズムを利用するものであり、近傍 アルゴリズムの出力画質と点アルゴリズムの速度と広範な用途域とを併せ持つ。

すなわち、点アルゴリズムが利用され、ハーフトーン化が「青色雑音」マスクと 呼ばれる非画像アレイに対する画素対応比較により実効される。

当業界においては、グレイスケールレベル等の複数レベルによる画像のデジタル ハーフトーン化が知られている。この場合、二つの主要技法が現在用いられてい る。

それらは規制ディザ（ｄｉｔｈｅｒ）法および誤差拡散法である。Ｒ，Ｕｌ　１ ｃｈｎｅｙによる「デジタルハーフトーン化Ｊ　（ＭＩＴ　Ｐｒｅｓｓ、Ｃａｍ ｂｒｉｄｇｅ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ　（１９８７）および、Ｒ，Ｗ、Ｆ 　Ｉ　ｏｙｄおよびり、Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇによる「空間グレイスケールへの適 応アルゴリズムＪ（ＳＩＤ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｔｃａｌ　Ｐａｐｅｒｓ、ｐｐｓ、３６−３７ ）を参照のこと。このうち、ＦｌｏｙｄおよびＳｔｅｉｎｂｅｒｇの論文はグレ イスケールのデジタルハーフトーン化に関する。

なお、上記規制ディザ技法はクラスタードツト（ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ−ｄｏｔ） ディザ法および分散ドツト（ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ−ｄｏｔ）ディザ技法である。

なお、白色雑音ランダムディザ技法は、画質が最も不良であるため極めて希にし が使用されず、また、これら二接法のうちでは、クラスタードツト技法が格別に よく使用されている。さらに、これら二接法は固定した大きさのスレショルドス クリーンパタンに基ついている。例えば、６×６のスレショルドスクリーンをデ ジタル入力値と比較してもよい。このとき、当該入力値が当該スクリーンパタン の数よりも大きければ、１が生成され、小さければ、０が割り当てられる。なお 、これらの各技法により表すことのできるレベルの数は当該スクリーンの大きさ に依存する。すなわち、６×６のスクリーンは３６の特定レベルを生じることが できる。

したがって、パタンを大きくすればより多数のレベルを実現できるが、レベル間 の遷移ピッチが粗くなるために、効果的な解像度が減少する。例えば、コピー機 やレーザプリンタの平均的な画素率である１インチあたり約３００ないし５００ の画素率の場合、画像の連続的な色調に対応する適正な精度が１６レベルでは実 現できず、完全とはいえない解像度になってしまうために、４×４よりも大きな スクリーンパタンにおいては、パタンの人為的影響が顕著になる。

このような問題の解消方法がＵｌ　ｉ　ｃｈｎｅｙの論文「青色雑音でのディザ 処理Ｊ　（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＥＥ、Ｖｏｌ、７６、Ｎ ｏ、１゜Ｊａｎｕａｒｙ　１９８８）により開示されている。当該文献において は、空間ディザ処理の方法が記載されており、当該方法は連続色調の画像を表示 画面上に投影して２値画素成分を生成することのみを可能にする。すなわち、当 該方法はフィルタにより青色雑音パタンの高周波数白色雑音を生成して、ハーフ トーン化のための所望の特性を提供する。ただし、Ｕｌｉｃｈｎｅｙの使用する 撹乱量（ｐｅｒｔｕｒｂｅｄ−ｗｅ　ｉｇｈｔ）誤差拡散法は、デジタル仕様に おいて、本発明により実現される速度よりもはるかに遅い速度で（約１００倍遅 く）動作する。

なお、ＵｌｉｃｈｎｅｙのＩ　ＥＥＥ文献において開示されている如き誤差拡散 法は、規制ディザ技法とは、固定されたスクリーンバタンか存在しない点で基本 的に異なっている。むしろ、２進値によって連続信号を表現することにより生じ る誤差を補正するべく企図された回帰的アルゴリズムが使用される。

さらに、ＵｌｉｃｈｎｅｙおよびＦｌｏｙｄやＳｔｅｉｎｂｅｒｇ等により記載 される誤差拡散法は、走査処理や相乗式演算を必要とし、コピー機やファクシミ リ装置等に仕様できるが、局所演算をも必要とする点で不都合である。しかも、 光学的用途には使用できない。加えて、Ｕｌｉｃｈｎｅｙ、ＦｌｏｙｄおよびＳ ｔｅｉｎｂｅｒｇにより記載される方法を含むすべての誤差拡散法においては、 本発明では存在しない走査上および起動時の人為的影響が見られる。また、Ｕｌ 　１ｃｈｎｅｙは青色雑音を発生する方法について記載しているが、本発明によ り生じる青色雑音パタンはＵｌｉｃｈｎｅｙあるいはその他の誤差拡散法により 生じるものに比してより等方性である。さらに、規制ディザ法を用いれば、誤差 拡散法により生じるバタンよりもより目立つ顕著な周期的バタンか生じる。

従来機欅においては、それぞれ異なるグレイレベルに対応するすべての点のプロ フィルが独立して、あたかも各グレイレベルがそれぞれ特別の場合であるように して、求められるものがある。したがって、例えば、５ｕｌｌｉ　ｖａｎ他の米 国特許第４９２０５０１号においては、所望数のグレイレベルに対応する、多数 の独立した点のプロフィルを記憶する必要があった。一方、本発明においては、 −価の二次元関数、すなわち、累積アレイ若しくは青色雑音マスクを構成可能と するように、低いグレイレベルからプロフィルの「上に」点のプロフィルが構築 される。この場合、−価関数がいずれかのレベルにおいてしきい値になれば、そ の時の２値パタンか、まさしく特定グレイレベルｐ　（ｉ、ｊ、ｇ）に対応する 青色雑音点プロフィルである。なお、ｐは黒または白に対応して１または０とな り、ｉおよびｊは画素の座標を示し、ｇはグレイレベル（０＜ｇ＜１）を意味す る。

さらに、従来技法の欠点としては、当該任意グレイレベルに対応する点プロフィ ルが、撹乱量を有する誤差拡散フィルタを使用する方法（Ｕｌｉｃｈｎｅｙ）や 、米国特許第４９２０５０１号等におけるような、「模擬アニール」アルゴリズ ム法による等の間接的方法によって青色雑音特性を得るように構成される点であ る。一方、ここに開示の方法は、所望の青色雑音のパワースペクトルが点プロフ ィル上へのフィルタの使用によって生成され、対応する変換域に直接に利用され る点において、当該従来技術に比して有利である。このようなフィルタ処理は、 不連続フーリエ変換の使用における内在的円形相乗性の故に、内在的長スケール 周期性を有するほとんど理想的に近い青色雑音バタンを生じる。しかしながら、 このようなフィルタ処理で得られるバタンは２値表現ではない。したがって、誤 差の最小化処理により、当該フィルタ処理された理想的な青色雑音バタンとフィ ルタ処理されない点プロフィルとの間の最大差異が同定される。

そして、これらの差異の大きさおよび位置により、１と０とを置き換えるべき画 素が示され、より理想的な青色雑音の点プロフィルが得られる。

また、印刷装置並びに他の媒体を含む表示装置は個々の特異な入出力特性を備え ている。すなわち、医療用超音波画像処理等の用途においては、これまで、使用 者は最終的なグレイスケール写像について適当な制御を行うことが可能であり、 例えば、画像のコントラストの調節をおこなうことが可能であった。しかしなが ら、表示およびフィルム特性を各表示について考慮する必要があった。

ハーフトーン化においては、従来の小型の（例えば、８×８画素核）ハーフトー ンスクリーンで上記の人出力特性を変更しようとすると、自由度が制限されるだ けであり、通常線形の分布関数（ＣＤＦ）が報告されている。

Ｕｌｉｃｈｎｅｙの［デジタルハーフトーン処理Ｊ　（ＭＩＴ　Ｐｒｅｓｓ、Ｃ ａｍｂｒｉｄｇｅ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ　（１９８７））、Ｒ，Ｂａｙ ｅｒの「連続色調画像の２レベル表示のための最適方法Ｊ　（ＩＥＥＥ　Ｉｎｔ ｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆ、Ｃｏｍｍ。

、１９７３）、および、Ｇ、Ｃ，Ｒｅ１ｄの「追記言語プログラムデザイン」　 （（ｇｒｅｅｎ　ｂｏｏｋ）、Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ　Ｐｕｂｌｉｓｈ ｉｎｇＣｏ、、Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、（１９８８）、ｐａｇｅ１３７を参照のこと 。線形ＣＤＦとは、ハーフトーン核画素含有量の１０％がその最大値の１０％よ りも小さくなるとか、画素の５０％がその最大値の５０％よりも小さい値を含む 等を意味する。

また、ここに開示する青色雑音マスク法の場合においては、体系化されていない 大型バタン、例えば２５６Ｘ２５６画素核は、上記分布関数を変更するのに十分 な自由度を供することができるため、入出力特性による線形および非線形の両耳 像が可能となる。さらに、このことは、特別な青色雑音マスクの構築を可能とし 、本出願に開示されるような改良された青色雑音マスクによって、特定のプリン タ出力や他の媒体特性が補正可能になる。

また、本発明の方法は、開示の青色雑音マスクに対して各色成分を個々にしきい 値化処理して印刷することにより、カラーハーフトーン化にも適用できる。当該 方法によれば、画像のぶれを生じることなく好ましいバタンか形成できる。さら に、当該方法は以下に記載の従来技術を大幅に改良するものである。

米国特許第５０１０３９８号において、着色体のプリント再生用版面の製造に使 用できる写真技法で作成したマスクを用いた乾燥染料エツチングによる色補正の ための方法が開示されており、この方法においては、密着印画が写真マスクに露 光される。なお、写真マスクは選択された領域が単離でき、がっ、正常に露光さ れて元々のハーフトーン分離領域の正確なコピーが得られるように構成されてい る。すなわち、このマスクは各分離領域を走査し、各信号をデジタル化し、その 後、当該デジタル値をデジタル記憶装置に記憶させることにより、電子的に発生 できる。

また、米国特許第４９７４０６７号は複数段階のデジタルカラー画像再生方法と 原画像を複数の色成分に分離して各色成分ごとに対応する画像データを生成する 装置に関する。なお、画像データは個々に処理されて色成分密度の記録データが 生成され、さらに、当該データは色成分のハーフトーン表示バタンを記録するた めに使用される。

また、デジタルハーフトーン化のための装置および方法が米国特許第４９２４３ ０１号に開示されており、光学スキャナにより供給される連続色調強度信号がら ハ−フトーンスクリーンの製造若しくは色分解が行われる。

すなわち、デジタル信号プロセッサを用いて連続色調強度値が処理され、レーザ プリンタ等のデジタルデータ出力装置に基づいて写像の記憶が行われた後、記憶 処理により、所望のハーフトーンスクリーンが形成される。デジタル信号プロセ ッサは、従来の４色ハーフトーン印刷における黄色、シアンおよびマゼンタ色分 解のスクリーン角と実質的に異ならないスクリーン角を有するハーフトーンスク リーンを形成するために、ディザマトリクスを使用している。さらに、従来の４ 色ハーフトーン印刷における黒色ハーフトーン色分解において使用されるスクリ ーン角を有するスクリーンとは実質的に異なるスクリーン角を有するハーフトー ンスクリーンを形成するために、ディザアレイが使用されている。

さらに、米国特許第４３４２０４６号は画像再生装置において使用する色分解ハ ーフトーンブロックを作成するための密着印画スクリーンに関し、当該方法にお いては、異なるスクリーン角を有する複数のハーフトーンスクリーンが、基板フ ィルム上に再生される色分解再生画像の対応する位置において基板フィルム上に 配列され、透明なブランク空間が二つの近接するハーフトーンスクリーンの間に 形成される。

また、カラー表示上のカラー画像の単色ファクシミリを作成するための方法およ び装置が米国特許第４３０８５３３号に開示されており、これらは、カラー陰極 管端末上に映し出されるカラー画像から３５ｍｍカラースライドを作成するため のものである。さらに、米国特許第３０８５８７８号は色分解のための従来のハ ーフトーンスクリーンの作成に関している。

米国特許第４６５７８３１号は平版印刷画面および液体インクを用いて作成され た印刷のドツトゲインに近似するハーフトーンバタン画像の電子写真的カラー校 正の生成に関する。

さらに、写真マスクの製造方法が米国特許第４９９７７３３号に開示されており 、このマスクはトライドツトエツチングによる色調補正のために使用され、特定 のハーフトーン色分解画像の選択またはハーフトーン色分解画像の組合せ重合整 合がハーフトーン色分解の少なくとも−における光学的密度差に基づいて決定さ れる。このような差には、実質的に透明な領域として単離される各領域と、これ ら単離される各領域を囲む少なくとも−の特定の背景領域との間のコントラスト の差が含まれる。

また、米国特許第４４７７８３３号は改良された補間処理による色変換の方法に 関するものであり、この発明おいては、カラー画像を−の色空間から他の色空間 に変換するための装置が、出力空間における色を示す有限数の出力信号を記憶し 、入力空間における色を示す信号によってアドレスされるメモリを備えている。

なお、補間処理は当該メモリに記憶される色の間に位置する入力色値に対する出 力色値を得るために利用される。

さらに、無作為に選択されたスクリーンしきい値に基づく回転スクリーンを用い るハーフトーン印刷を行うための方法および装置が米国特許第４７００２３５号 に開示されている。このスクリーンは任意のスクリーン角およびスクリーン幅を 備えている。さらに、スクリーンドツトは、制御信号によりオン−オフ動作する 露光ビームを備える記録素子により、記録媒体上に露光される。

つまり、上述の文献においては、ここに開示する青色雑音マスク法の使用による 利点、すなわち、色またはインキの拡散はするが、画像のぼやけの全く無い、良 好な等当方性の非塊状で木目波紋の無いバタンを製造するという利点が、全く見 られない。

発明の概要および目的 上記に鑑みて、当業界においては、システムにおいて、青色雑音マスクに対して 解析されている画像の画素対応比較によって特徴付けられた２値スケール画像を 提供するためにハーフトーン化を実行するべく、デジタルデータプロセッサが単 純高精度に使用されるような、グレイスケール画像のハーフトーン化のための方 法および装置についての必要性がいまだに存在することが明らかである。また、 グレイスケールのハーフトーン化が装置または媒体の特定種に特異的な入出力特 性を生じるような、好ましからぬプリンタや媒体の依存作用に対処するためのハ ーフトーン化変更処理であって、生成される画像が、そのような変更処理無しに 生成される画像よりも優れているようにする変更処理についての必要性が存在す る。

同様に、当業界においては、色またはインキの拡散は行うが、画像ぼけの全く無 い、良好な等当方性の非塊状で木目波紋の無いバタンを製造するために青色雑音 マスクに対して各色成分を個々にしきい値処理することによリカラーハーフトー ン化するための方法についテノ必要性がいまだに存在することが明らがである。

、さらに具体的にいえば、本発明の目的は、所望の画像を生成するための単純で 高信頼性のメカニズムを備えたグレイスケール画像のハーフトーン化処理用シス テムを提供することである。

また、本発明の目的は、デジタル的に又は光学的に利用できるグレイスケール画 像のハーフトーン化処理用システムを提供することである。

本発明の他の目的は、特定の出力プリンタおよび媒体特性を補正するべく生成さ れた画像を調整して、好ましからぬ媒体特性の表示を実質的に除去するような、 グレイスケール画像のハーフトーン化処理用システムを提供することである。

さらに、本発明の他の目的は、色の拡散がほとんど無く、かつ、画像ぼけの無い 好ましい画像を生成するような、連続色調のカラー画像のハーフトーン化処理シ ステムを提供することである。

要するに、本発明の上記およびその他の目的は、任意のグレイレベルｇにおいて しきい値化される時に、当該グレイレベルに適応する青色雑音の２値パタンを生 じる青色雑音マスクを発生することによって実現できる。さらに、青色雑音マス クが発生した後は、当該マスクはＰＲＯＭに記憶される。次いで、ハーフトーン 化される画像が画素対画素基準でスキャナにより読み取られ、青色雑音マスクに おける記憶された対応画素と比較されて、２値アレイが生成される。その後、こ のようにして得た２値画像アレイは最終的なハーフトーン化画像である２値表示 に変換される。

また、青色雑音マスクが発生して記憶された後は、特定の出力プリンタや媒体の 特性についてマスクを調整して、好ましからぬ表示や媒体特性についてマスクに 補正を加えるべく変更することができる。なお、青色雑音マスクは、このような 好ましからぬプリンタおよび媒体依存作用に対処するべく、−次続計量または累 積分配関数（ＣＤＦ）を変更することによって調整できる。また、青色雑音マス クはいろいろな方法によって調整することができ、それらのすべては通常青色雑 音マスクのパンチング処理を含む。なお、青色雑音マスクのパンチング処理では 、極端に低い値を特定の最小値、例えば、０に設定する処理が含まれ、また、極 端に高い値を特定の最大値、例えば、２５５に設定する処理が含まれる。さらに 、最大値および最小値の間の値は再び線形化処理に付される。

上述の青色雑音マスクを発生し利用する方法はまた、青色雑音マスクに対して各 色成分を個々にしきい値化し、その後、ハーフトーン化した色成分の画像をオー バープリントすることによって、カラーハーフトーン化にも適用できる。また、 青色雑音マスクは、異なる色画面の各々の上に使用される前に、１画素ずつずら すこともできる。このようにして、色のエネルギがより広い空間に広がる。例え ば、青色雑音マスクを、赤色画像および青色画像がそれぞれハーフトーン化され ている時に、そちら側まで又はそちら側に１画素ずらすことができる。なお、青 色雑音マスクをカラーハーフトーン化に利用する上での他の変更および調整につ いては本明細書において論する。なお、この原理はＲＧＢハーフトーン化処理ま たはＣＭＹＫカラー印刷の場合にも適用できる。

さらに、光学的用途においては、グレイスケール画像が上記発生された青色雑音 マスクを介して撮影され、これによって生じる重ね合わせ現象が高コントラスト フィルム上に印刷される。また、例えば、二重露光処理によって、当該フィルム 面においてグレイスケール画像に青色雑音マスクを付加するという、付加的な撮 像処理を利用することもできる。なお、写真用青色雑音マスクは、青色雑音マス クアレイを記憶するＰＲＯＭまたはコンピュータに対してインターフェイス処理 されているフィルムプリンタを使用して計算された青色雑音アレイがら得ること ができる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明に従って作成された青色雑音バタンのパワースペクトルを示す図 である。

第２図は本発明の青色雑音マスクの構成手順を示すフローチャート図である。

第３図は本発明に従う青色雑音マスクを使用したハーフトーン化のデジタル仕様 を示すフローチャート図である。

第４図は本発明に従う青色雑音マスクを使用したハーフトーン化のデジタル仕様 のためのハードウェアシステムを示す概略的ブロック図である。

第５図は本発明に従う青色雑音マスクを使用したハーフトーン化の光学的仕様に 利用される増倍写真処理を示す図である。

第６図は第５図に示す処理に関する青色雑音マスクを使用したハーフトーン化の 光学的仕様に利用できる付加的写真処理を示す図である。

第７図はパンチ処理され線形化処理された青色雑音マスクバタンを生成するため の青色雑音マスクの変形処理を示すためのフローチャート図である。

第８図は高解像度の青色雑音マスクパタンを生成するために凹状化（ｃ　ｏ　ｎ 　ｃ　ａ　ｖ　ｅ　ｄ　ｏｗｎ）シグマカーブ変形処理を使用した青色雑音マス クの変形処理を示すためのフローチャート図である。

第９図は低解像度の青色雑音マスクパタンを生成するために逆回状化（ｃ　ｏ　 ｎ　ｃ　ａ　ｖ　ｅ　ｕ　ｐ）シグマカーブ変形処理を使用した青色雑音マスク の変形処理を示すためのフローチャート図である。

第１０図は線形青色雑音マスクの場合における画素数と画素値との関係を示す図 である。

第１１図はパンチ処理を伴うＣＤ５Ｃ直接写像処理の適用後に生成される非線形 の高コントラスト青色雑音マスクの場合における画素数と画素値との関係を示す 図で第１２図は青色雑音マスクのカラーハーフトーン化への適用を示すフローチ ャート図である。

好ましい実施態様の詳細な説明 図面に言及する前に、本発明の理論的根拠の説明を以下に行う。

上述のように、本発明は、「青色雑音」マスクに対するグレイスケール画像の画 素対画素比較によりその機能を実行するハーフトーン化システムである。ここに 記載される如く、「青色雑音」とは、Ｒ，Ｕｌｉｃｈｎｅｙが彼の著書［デジタ ルハーフトーン化（ＤｉｇｉｔａｌＨａｌｆｔｏｎｉｎｇ）Ｊにおいて記載して いるような、特定の好ましい視覚特性を有する低周波数成分が無視可能のバタン である。

本発明においては、グレイスケール画像または青色雑音マスクのいずれの画素が 大きいかによって、グレイスケール画像のハーフトーン化バタンである２値（黒 または白）画像ファイルに１か０が配される。当該グレイスケールがＭＸＮ画素 の大きさであり、また、１画素当たりＢビットのグレイであるとすると、上記青 色雑音マスクはＪＸＫのより小さなアレイとすることができ、この際、１画素当 たりＢ−１ビツトのみとなり、ＪはＭと同等かあるいはそれ以下であり、また、 ＫはＮと同等かそれ以下である。

また、青色雑音マスクは特異的な一次および二次特性を有するように構成されて いる。すなわち、任意のレベル、例えば最大レベルのＡ％、においてしきい値化 されると、各１００画素のうちのＡが確実に当該しきい値よりも大きくなる。加 えて、しきい値より上の画素の空間分布が視覚的に好ましい状態に示された青色 雑音バタンを形成するように配列される。

それゆえ、開示の青色雑音マスクは一次の統計量がグレイレベル上に均一に分配 されるような特性を備えている。すなわち、当該青色雑音マスクがグレイレベル ｇにおいてしきい値化されると、すべての値のｇＸ１００％が確実に当該しきい 値よりも低くなる。ここで、ｇ＝０゜５であれば、青色雑音マスク画素の５０％ が確実にしきい値以上となり、５０％がしきい値以下となる。また、青色雑音マ スクは、任意のレベルｇでしきい値化されたときに、生じるビットパタンが当該 しきい値に対応する理想的な青色雑音パタンと一致のまたはこれに近似のパワー スペクトルを有するような、特性を備えている。加えて、青色雑音画像が顕著な 「包括的」特性を備えて構成されているので、ＪＸＫ画素程度の小さな青色雑音 バタンかより大きなＭＸＮ画素画像のハーフトーン化に使用することができる。

すなわち、画素対画素比較が、明瞭な不連続性や明画な周期性を介在させること なく、モジュロＪおよびモジュロＫをそれぞれの方向に進行させることが可能だ からである。しかしながら、この（ＪＸＫ）の値は、元のグレイスケール画像の レベル数をＸとするときに、Ｘ／２よりも小さくあってはならない。

ここで、分離空間を連続空間に置き換えたアナログ仕様の場合について、本発明 のデジタルハーフトーン化システムを説明することが望ましいと考える。この場 合、ｉおよびｊが分離空間を示すのに対して、Ｘおよびｙは連続空間を示す。し たがって、グレイスケール画像はｆ（ｘ、ｙ）により示され、また、青色雑音マ スクはｍ（ｘ、ｙ）で示され、さらに、出力の（ハーフトーン化された）２値画 像はｈ　（ｘ、ｙ）で示される。

而して、Ｂビット画像アレイｆ　（ｉ、ｊ）の場合に、青色雑音マスクアレイｍ （ｉ、ｊ）は、ｆ　（ｉ、ｊ）に対してしきい値化されたときに、２ｉレベルの 黒点および白点の変化する分布が方形状グリッドの上に表現できるような、Ｂビ ットアレイとなる。ここで、青色雑音マスクの大きさがグレイスケール画像の大 きさよりも小さくでき、グレイスケール画像のハーフトーン化が画像面の全面に わたるｍ（ｉ、ｊ）の周期的反復によって行われていることに注意されたい。例 えば、画像が２５６×２５６の８ビツトクラスの場合、１２８ｘ１２８の８ビッ ト青色雑音マスクを使用することができる。

また、一定レベルｇで青色雑音マスクをしきい値化した後に生じる２値パタンは 当該レベルに対応する点プロフィルと呼ばれる。この場合、０と１との比率は各 点プロフィルについて異なり、また、特定の点プロフィルが示すグレイレベルに 依存する。なお、注意すべきは、グレイレベルか高くなると、点プロフィルに含 まれることになる１の割合か大きくなる一方、０の割合が小さくなることである 。今、ｐ　（ｉ、ｊ、ｇ）が画素位置（ｉ。

ｊ）およびグレイレベルｇの場合の点プロフィルの値を示すものとする。また、 ｇ＝Ｑは黒を示し、ｇ＝１は白を示す。したがって、０≦ｇ≦１である。また、 画素位置（ｉ、ｊ）における分離空間関数ｆ　（ｉ、ｊ）の値をｆｉ、ｊで示す ことにより、ＮＸＮｆ７）２値画像ｈ　（ｘ。

ｙ）を点プロフィルについて以下のように表現することできる。

ここで、Ｒは表示装置上のアドレス可能な点の間の間隙であり、ｒｅｃｔ（ｘ） はｌ　ｘ　ｌ　＜　１　／　２であれば１であり、それ以外ではＯである。した かって、任意のグレイスケール画像の場合において、対応する２値画像ｈ（ｘ、 ｙ）はその点プロフィルに関して以下のように構成することができる。すなわち 、（ｉ、ｊ）に位置してｆｉ、ｊ＝Ｈの値を有するグレイスケール画像アレイｆ （ｉ、ｊ）における各画素について、２値画像アレイｈ（ｉ、ｊ）における対応 する画素は（ｉ、ｊ）位置におけるｇレベル点プロフィルの値により与えられる 値を有する。

すなわち、各レベルの点プロフィルは一価関数、すなわち青色雑音マスクを構築 するべく構成され組み合わされる。さらに、青色雑音マスクは、任意のレベルで しきい値化されたときに、生じる点プロフィルが、局所的に非周期的な、微量の 低周波数成分を有する等方性２値パタンであり、ハーフトーン化という観点から 、青色雑音バタンとして知られるものとなるように、構成される。

これらの点プロフィルはそれぞれ互いに独立しているのではなく、ｇ、＋Δｇの レベルに対応する点プロフィルはレベルｇ１に対応する点プロフィルからいくつ かの選択された０を１に置き換えることによって構成される。

例えば、ＮＸＮのＢビットマスクアレイで最大画素値が２″である場合、Δｇは Δｇ＝１７２”によって与えられ、１に変換されるＯの数はレベルｇ、からレベ ルｇ、＋ΔＧに移るためにＮ　’／　２１１となる。

こうして、点プロフィルがｇ、におけるパタンがらｇｌ＋Δｇに変化すると、累 積アレイと呼ばれる他のアレイが、グレイレベルからグレイレベルへの点プロフ ィルにおける変化のトラック（ｔｒａｃｋ）を維持するように増加する。このよ うな累積アレイ（２値アレイではなくＢビットアレイ）は、任意のレベルｇでし きい値化されるときに、生じる２値パタンか当該レベルに対応する点プロフィル を再生することから、青色雑音マスクになる。

以下、図面に基づいて説明する。なお、同一参照番号を全図を通して使用してい る。第１図は低周波数成分の無い半径方向に対称な青色雑音バタンのパワースペ クトルを示している。このように周波数領域に低周波数成分が存在しないという ことは、空間領域における人為的影響が無いということを意味する。また、周波 数領域において半径方向に対称であるということは、空間領域において等方的で あるということになる。等方性、悲周期性および低周波数における人為的影響が 少ないことはすべてハーフトーン化処理においては望ましい特性である。

なぜならば、それらは視覚的に好ましいバタンを実現するための要因だからであ る。

第１図に示すように、主周波数と称するカットオフ周波数ｆｇはグレイレベルｇ において以下のようになる。

ここで、Ｒは上述の如く、ディスプレイ上のアドレス可能な点の間の距離であり 、グレイレベルｇは０と１の間に規格化されている。すなわち、上式かられかる ように、ｆｇはｇ＝１／２であるときに最大となる。なぜならば、このレベルに おいて、黒点と白点の密度が等しくなり、それゆえ、極めて高い周波数成分が２ 値画像において現れるためである。

最大画素値として２１を有するＮＸＮのＢビット画像の場合、青色雑音マスクは 以下のように構成される。まず、５０％のグレイレベルに対応する点プロフィル ｐ［ｉ、ｊ、１／２］が生成される。点プロフィルは高域円形対称フィルタによ りフィルタ処理した後、白色雑音バタンから生成され、視覚的に目立つ低周波数 成分を有する２値パタンになる。次いで、この点プロフィルｐ［ｉ、ｊ、１／２ ］に青色雑音特性を付与するために、以下のような繰り返し処理が行われる。す なわち、当該処理は第２図のレベルｇからレベルｇ＋Δｇを発生するための青色 雑音マスクを構成する各段階を示すフローチャートにより示される如きものであ る。

段階１ 点プロフィルｐ　［ｉ、ｊ、１／２］の二次元フーリエ変換を行い、点プロフィ ルＰ　［ｕ、ｖ、１／２］を得る。

ここで、ＵおよびＶは変換された座標軸であり、Ｐはフーリエ変換を示す。

段階２ 当該スペクトルＰ　［ｕ、ｖ、１／２］に青色雑音フィルタＤ　（ｕ、ｖ、１／ ２）を適用して、新スペクトルＰ゛［ｕ、ｖ、１／２］　＝Ｐ　［ｕ、ｖ、１／ ２］　ＸＤ　（ｕ。

ｖ、１／２）を得る。青色雑音フィルタは点プロフィルスペクトルＰ’　［ｕ、 ｖ、１／２］において第１図の半径方向に対称な線に沿う平均断面を生じるべく 構成されている。このとき、主周波数はｔ　ｇ　＝　１５　Ｒにより与えられる 。

段階３ Ｐ’　［ｕ、ｖ、１／２］の逆フーリエ変換を行い、ｐ′［ｉ、ｊ、１／２］を 得る。逆フーリエ変換体はもはや２値表現ではないが、はるかに良好な青色雑音 特性を有する。

段階４ 差異ｅ　［ｉ、ｊ、１／２］　＝ｐ’　［ｉ、ｊ、１／２］−ｐ　［ｉ、ｊ、１ ／２］を形成する。この差異を誤差アレイと呼ぶ。

段階５ 各画素に対応するｐ　［ｉ、ｊ、１／２］の値に従って、すべての画素を二つの クラスに分類する。なお、すべてのＯは第１のクラスに属し、すべての１は第２ のクラスに属する。次いで、各画素についてのｅ　［ｉ、ｊ、１／２］の値に従 って、これら二つのクラスの中のすべての画素を順序付けする。

段階６ 最大許容可能誤差の大きさについて限界値１　ｔ＝　ｔを設定する。当該限界値 は、通常、平均の大きさの誤差に等しく設定される。なお、Ｏについてはｌ　ｔ ＝　ｔであり、１についてはＩｔ＝−ｔである。０を含み且つ当該定義の限界値 よりも大きい誤差を有する画素をすべて１に変換する。同様に、１を含み且つ当 該定義の負の限界値よりも小さい誤差を有する画素をすべて０に変える。この場 合、１に変更されたＯの数と０に変更された１の数とは等しくなければならず、 全体の平均値が維持される。

このようにして、初期化の処理が完了する。

その後、上述の手順が所定の誤差よりも大きな誤差を有する画素がなくなるまで 繰り返される。このとき、上記の平均誤差の大きさは、当該手順が繰り返される 度に０と１との間で徐々に小さくなる。

さらに、この初期化の手順を終了させるために、Ｃ［ｉ、ｊ、１／２］で示され 、累積アレイと呼ばれる他のＮＸＮアレイに着目し、点プロフィル内の対応する 画素がＯの値を有する各画素に２１１の値を与え、さらに、それ以外のものに２ 　”−’−１を与える。このようにして、最終的に青色雑音マスクとなる累積ア レイが５０％グレイレベルでしきい値化されるときに、生じる点プロフィルがｐ 　［ｉ、４．１／２コに等しくなる。

このようにして１／２グレイレベルに対応する点プロフィルが発生すると、次に １／２＋Δｇグレイレベルが構成される。ここで６ｇは、通常、量子化の限界値 １／２１′の値を取る。ただし、一般にはΔｇ≧１／２Ｉである。

さらに、１／２＋Δｇグレイレベルに対応する点プロフイルが、Ｎ　１／　２１ 個の０を１に変換することによって、１／２レベルに対応する点プロフィルから 発生する。なお、Ｏを含み１により置き換えられる画素の選択は、第２図の１／ ２点プロフィルの構成について既に述べたものと類似の以下の手順で行われる。

一般に、ｇ＋Δｇレベルに対応する点プロフィルは第２図に示すようにｇレベル に対応する点プロフィルから発生することができる。すなわち、段階４まで、ｇ ＋Δｇ点プロフィルの生成手順は１／２レベルに対応する初期点プロフィルの生 成方法と全く同一である。なお、段階２において、青色雑音フィルタの主周波数 が式（２）に従って各レベルごとに更新されることが重要である。

さらに、段階４以降においては、グレイレベルを１増加することが目的であり、 それゆえ、Ｏのみが１に変換される。なお、上記誤差アレイを使用することによ り、０を含む画素が段階５において分類され、順序付けられる。

その後、Ｎ　２／　２　ｍ個の選択された０が段階６において１に変更される。

０が１に変更される度に、その近傍の統計量が変化し、それゆえ、その近傍の画 素に対応する誤差アレイに含まれる情報がもはや有効でなくなる場合がある。こ の理由のために、数個の０のみが１に置き換えられ、次いで、当該誤差アレイが 再計算されるが付加的な条件、例えば、近傍値の平均や走査長が検討される。最 後に、累積アレイが段階７において点プロフィルｐ　［ｉ、ｊ、ｇ＋Δｇ］にお ける０に依然として相当する画素のみに１を加えることによって更新される。

仲、ｊ、ｙ＋Δ１１　”　ｌ：［１ｌＪＩｆｌ＋汗フコ；］７：ｙ　＞　ｔ／２ 　（４゜ここで、バー（上線）は、Ｏを１に変更する、または、その逆である、 論理的に「否」の演算を示す。

このようにして、青色雑音マスクは熱定しベルｇ＋Δｇにおいてしきい値化され 、生じる２値バタンか点プロフィルｐ　［ｉ、ｊ、ｇ＋Δｇ］　となる。さらに 、当該手順は１／２＋Δｇから１までのすべてのグレイレベルに対応する点プロ フィルが生成されるまで繰り返される。

また、１がＯに変更され且つ累積アレイが以下のように更新されて、１／２−Δ ｇから０までのレベルが同様にして生成される。

当該処理がすべてのグレイレベルｇについて行われると、累積アレイはすべての レベルに対応する所望の青色雑音点プロフィルを含むことになり、それゆえ、所 望の青色雑音マスクとなる。

このようにして、青色雑音マスクが発生すると、第１図および第２図で説明した ように、マスクはハーフトーン化処理に使用できる。なお、青色雑音マスクを使 用するハーフトーン化が点アルゴリズムであるため、当該処理はデジタル仕様ま たは光学的仕様のいずれにも使用することができる。

本発明に従う青色雑音マスクを使用するハーフトーン化のデジタル仕様を表すフ ローチャートを第３図に示す。

ファクシミリ装置やレーザプリンタ等のデジタル仕様においては、本発明の方法 は、１９９０年４月２４日発行の米国特許第４９２０５０１号におけるＵｌｉｃ ｈｎｅｙや５ｕｌｌｉｖａｎ他により教示される誤差拡散法等の他の青色雑音生 成技法によるものよりも、はるかに少ないメモリおよび／または計算で賄うこと ができる。

青色雑音マスクアレイを記憶するために要するメモリは、第４図に示すように、 ＦＲＯＭに記憶される。次いで、青色雑音マスクアレイｍ（ｉ、ｊ）に対するＮ ＸＮのグレイスケール画像アレイｆ　（ｉ、ｊ）のハーフトーン化が以下のよう に行われる。まず、ｉおよびｊ変数がそれぞれ段階３００および３０２において ０に設定される。その後、段階３０４において次の画素ｆ　ｉ、ｊが走査される 。さらに、段階３０６において画素ｆ　ｉ、ｊの値が青色雑音マスクアレイｍｉ 、ｊ内の対応する成分の値よりも大きいか否かが決定される。

このとき、段階３０６において、グレイスケール画像アレイの画素の値が青色雑 音マスクアレイの画素の値よりも大きいと判定されると、結果として生じるアレ イｈｉ、ｊの値が段階３１０において０に設定される。

また、段階３０６において肯定的な結果が得られると、当該結果として生じるア レイｈｉ、ｊの値が段階３０８において１に設定される。さらに、これらの段階 ３０８および３１０の後、ｊがＮ−１よりも大きいか否がの決定が段階３１２に おいてなされる。このことは列または行の末端を示すものである。つまり、段階 ３１２において否定的な決定がなされると、ｊは段階３１４においてｊ＋１に設 定され、プログラムが段階３０４に帰還して次の画素が走査される。

また、段階３１２において肯定的な決定がなされると、走査している線の末端に 到達したことが示される。その後、本方法が次の線の第１の画素（ｊ＝ｏ）に適 用される。次いで、段階３１８においてｉがＮ−１よりも大きいか否かの決定が なされる。このとき、段階３１８において肯定的な決定がなされると、画像の端 部に到達したことが示され、プログラムが段階３２０において終了する。

また段階３１８において否定的な決定がなされると、画像の末端にはまだ到達し ていないことが示され、付加的な画素が残っているとされる。その結果、次の線 が走査される。次いで、ｉの値が段階３２２においてｉ＋１に設定され、ｊの値 が段階３１６においてＯに設定され、さらに、次の画素が段階３０４において走 査される。

第４図は本出願に記載される如き青色雑音マスクを使用するハーフトーン化をデ ジタル的に行うために使用できるハードウェアの一例を示す。なお、当該ハード ウェアは、例えば、比較器４０２を演算増幅器に置き換えれば、デジタル仕様に もまたアナログ仕様にも用いることができることが理解できると考える。この場 合、青色雑音マスクを用いるデジタルハーフトーン化がそれ以外の既知の青色雑 音生成法によるものよりもはるかに高速であることは重要な利点である。なぜな らば、当該ハーフトーン化が単純な画素対応比較によって行われるためである。

加えて、本発明の青色雑音マスク処理を使用するデジタルハーフトーン化は、す べてのしきい値が予め割り当てられるため、当該比較処理を平行して行うことに より、さらに加速することができる。

第４図に示すように、スキャナ４００が、所定の画像を走査し、当該画像上の画 素をｆ　（ｘ、ｙ）のアレイからグレイスケール画像アレイｆ　（ｉ、ｊ）に変 換するべく使用される。その後、スキャナ４００の出力が比較器４０２の第１人 力に供給される。

上述したように、青色雑音マスクアレイｍ（ｉ、ｊ）はコンピュータ４０５内に 配置できるＦＲＯＭ４０６内に記憶される。さらに、ＦＲＯＭ４０６の出力は比 較器４０２の第２人力に供給される。比較器の出力は２値画像アレイｈ（ｉ、ｊ ）であり、２値デイスプレイ４０４に送られて、ディスプレイにより最終的な画 像アレイｈ（ｘ、ｙ）に変換される。

さらに、上述したように、本発明の青色雑音マスクを使用するハーフトーン化は 光学的または写真用の仕様にも適用できる。例えば、本ハーフトーン化システム の光学的用途の一例として、新聞印刷に使用する写真処理がある。このような処 理は増倍的処理若しくは付加的処理のいずれにも適用できる。

例えば、増倍的写真処理においては、グレイスケール画像ｆ　（ｘ、ｙ）５ｏｏ が透過率ｍ　（ｘ、ｙ）を有する青色雑音マスク５０２を介して写真処理され、 結果として生じる重ね合わせｈ　（ｘ、ｙ）＝ｆ　（ｘ、ｙ）Ｘｍ（ｘ、ｙ）が 高ガンマフィルム等の高コントラストフィルム５０４上に印刷される。この処理 を第５図に示す。

なお、上記アレイｆ　（ｘ、ｙ）内の点ｆｐが上記アレイｈ　（ｘ、ｙ）内の点 ｈｐに対応し、その大きさや形状がｆｐの示すグレイレベルに依存することが理 解できると考える。

第６図は二重露光によりフィルム画面においてグレイスケール画像に青色雑音マ スクを付加する付加的写真処理を示す。グレイスケール画像アレイおよび青色雑 音マスクアレイは加算器６００により加算され、次いで、ハーフトーン化を生じ るガンマフィルム５０４に供給される。なお、加算器６００はフィルム５０４の 繰り返し露光処理の最も単純な形態で示されており、画像および青色雑音マスク はフィルム５０４上に分離して露光され、その後、現像される。

一般的に、グレイスケール写真用の青色雑音マスクｍ（ｘ、ｙ）はＦＲＯＭまた はコンピュータに対してインターフェイス処理されているＤｕｎｎカメラ等のフ ィルムプリンタを使用して計算されたアレイｍ（ｉ、ｊ）から得ることができる 。さらに、分離した点がら連続画像への変換は上式（１）により行うことができ る。また、印刷フィルムや透明性フィルムはコンピュータ制御されたフィルムプ リンタにより露光されて、写真用の青色雑音マスクが生成される。

また、この青色雑音マスクはマルチビットおよびカラーディスプレイを含む用途 におけるハーフトーン化にも適用できる。さらに、青色雑音マスク（第２図）を 使用する２値デイスプレイのためのデジタルハーフトーン化処理が以下のように も表現できる。

ここで、ｉｎｔは整数の略語であり、ｍ（ｉ、ｊ）およびｆ　（ｉ、ｊ）のグレ イレベルは０と１との間で変化する。一般に、Ｋビットディスプレイの場合、出 力画像アレイｈ（ｉ、ｊ）は以下のように表すことができる。

離間している。この場合、不均一な量子化因子（ｑｕａｎｔｉｚｅｒ）もまた可 能である。

さらに、望ましからぬプリンタおよび媒体依存作用を最小にするために、青色雑 音マスクを変形することも可能である。このような処理は青色雑音マスク（ＢＮ Ｍ）の−次続計量あるいは累積分布関数（ＣＤＦ）を変形することによって実行 できる。なお、このような変形は、使用者が、本発明を使用することにより、高 コントラストおよび低コントラストの画像を選ぶことができ、さらに、医療用超 音波画像処理装置のためのディスプレイおよびフィルム特性を各処理において検 討できるような、医療用超音波画像処理等の環境において有用である。

また、この青色雑音マスクの場合、大規模な無体系化バタン、例えば、２５６Ｘ ２５６の画素液により、上記ＣＤＦを変形して入出力の線形および非線形の両方 の写像を実行するに十分な自由度が提供できる。さらに、このことにより、特定 の出力プリンタに対応する特別の青色雑音マスクを構成することが可能になる。

加えて、このような変形された青色雑音マスクにより、媒体特性を最小化するこ ともできる。それゆえ、後述するように、本発明は青色雑音マスクの累積分布関 数の変更を供するものであり、当該マスクはそれ以外の目的として、特異的でよ り望ましい入出力特性を生成するために利用される。本明細書では、変形された 青色雑音マスクの三種６例について述べたが、当業者においては、類似の結果を 呈するための青色雑音マスクの他の変形方法を容易に認識することができる。

また、上記青色雑音マスクの一次統計量はマスク自体から、上述したように、直 接得ることができる。このマスク変形法は、マスクについての個々の値を使用す ることと、それを新しい値（直接値写像として知られる）に写像することとを含 むが、青色雑音マスクにおける所定の極点が回避される。このようにして、同一 で、非塊状の画像が生成できる。さらに、上記写像処理が所定の望ましからぬプ リンタ出力特性を除去できるように行うことができる。例えば、出力装置が低コ ントラスト画像を生成する場合、マスクとそのＣＤＦを変形して各明暗部におい て画素が析出するように、写像処理を選択することができる。このようにするこ とによって、高コントラスト画像の生成が可能になる。

さらに、写像関数は当該青色雑音マスクの特定値ｇに等しい画素ｂ　（ｉ、ｊ） に作用し、特定値を新しい値ｇ。

に設定する。

すべてのｂ（ｉ、ｊ）＝ｇ　＝８〉 ｂ’　（ｉ、ｊ）＝ｇ’　（８） ここで、ｆ　（ｇ）＝ｇ’　は画像表現を変更するために選択された一価の非線 形写像関数であり、ｂ’　（ｉ、ｊ）はその出力、すなわち、変形された青色雑 音マスクである。

第７図ないし第９図は、青色雑音マスクの三種の異なる変形、すなわち、線形ま たはパンチ態様、高コントラスト凹状シグマ曲線（ＣＤＳＣ）、および、低コン トラスト逆シグマ曲線（ＣＵＳＣ）変形を行うためのフローチャートの図をそれ ぞれ示す。これらすべての変形例は「パンチ」処理を含む。このように青色雑音 マスクをパンチ処理することは、極端に低い値を０等の所定の最小値に設定する こと、極端に高い値を２５５等の所定の最大値に設定すること、さらに、最大値 および最小値の間の値を再線形化することを意味する。

なお、青色雑音マスクのＣ３ＤＣ変形は「高コントラスト」写像を生じるＦ　（ ｇ）＝ｇ”を設定することによって実行できる。また、ｃｕｓｃ変形はｆ（ｇ） ＝ｇ−”を設定し、より平坦で低コントラスト曲線を生じる。

このような青色雑音マスクの変形がなされると、当該マスクを使用する所望画像 のハーフトーン化が上述のような方法で行われる。すなわち、ハーフトーン化は 画像の値と変形されたマスクの値とを比較することによって行われる。このとき 、当該画像の値の方が大きいと、新しい画像の値が黒として与えられる。また、 そうでない場合は、新しい画像の値が白に設定される。次いで、新しい画像は、 ２値又はハーフトーン画像においては１画素当たり１ビツトのみ存在するため、 よりコンパクトな形で（８ビツトから減少される）記憶される。このように変形 されたマスクにおいては、青色雑音マスク内の６値が、使用者により選択された 、パンチ、ＣＤ５ＣおよびＣＵＳＣ等の変数を基にして新しい値に写像される。

次いで、ハーフトーン化がこれらの新しい値を基にして行われる。また、このよ うに異なる値を選択することによって、使用者は人為的影響や使用している特定 のプリンタおよび／または媒体による他の欠点を除去するべく画像を調整するこ とができる。

このように変形した青色雑音マスクのＣＤＦまたはグレイスケール特性を使用し て構成した新しいハーフトーン化スクリーンは非線形の入出力特性を有する。な お、青色雑音マスクのグレイスケール特性が変性しても、青色雑音マスクにより 生成される等方性で非体系化状態の視覚的に好ましい白黒画素のパタンは維持さ れる。

第７図は初期の青色雑音マスクの線形化パタンを生成する青色雑音マスクの変形 のためのフローチャート図である。まず、段階７００において、変形されるべき 青色雑音マスクのｂ　（ｉ、ｊ）＝ｇの値が読み取られる。次いで、段階７０２ において、使用者により特定された最大値および最小値が得られる。その後、段 階７００で得られた青色雑音マスクの値がｒ＝２５５／（最大値−最小値）の設 定をすることにより段階７０４において再線形化され、変形した青色雑音マスク の値ｂ’　（ｉ、ｊ）＝　（ｂ　（ｉ、ｊ）−最小値）０ｒが計算される。この 例においては、８ビット青色雑音マスクを使用することとし、それゆえ、最大値 および最小値は０と２５５との間に存する。

次いで、変形した青色雑音マスクの６値ｂ’　（ｉ、Ｄが最大値よりも大きいが 否がが段階７０６において決定される。このとき、段階７０６において肯定的な 決定がなされると、当該画素の値ｂ’　（ｉ’、ｊ）はその最大値に設定される 。また、段階７１０以降又は段階７０６において否定的な決定がなされた場合は 、当該変形した青色雑音マスクの画素の値ｂ’　（ｉ、ｊ）が最小値よりも小さ いか否かの決定が段階７０８においてなされる。この際、段階７０８において肯 定的な決定がなされると、画素の値ｂ’　（ｉ、ｊ）が段階７１２において最小 値と等しく設定される。さらに、段階７１２以降又は段階７０８において否定的 な決定がなされた場合は、段階７１４において、以上のように変形した青色雑音 マスクの値ｂ’　（ｉ、ｊ）をメモリに書き込むことによって変形した青色雑音 マスクが組合わされる。

第８図は変形された青色雑音マスクの高コントラスト用バタンを発生するための フローチャート図である。この場合、まず段階８００において青色雑音マスクの 値ｂ（ｉ、ｊ）＝ｇが読み取られる。次いで、段階８０２において、使用者によ り、段階８０４で使用する定数ａ１ｂ、ｃが最大値および最小値とともに与えら れる。なお、定数ａ、ｂ、ｃは特異的な数学的写像を発生するべく選択される。

この場合、変曲の中心点を定数ａとし、対称な８ビツトマスクにおいては、通常 、１２８の近似値が選択される。また、変曲の度合を定数Ｃにより表し、さらに 、必要であれば、曲線のオフセットを定数すにより表す。

段階８０４においては直接写像が行われ、変形した青色雑音マスクの画素値ｂ’ 　（ｉ、ｊ）の各々が（ｂ（ｉ。

ｊ）−ａ）”／ｃ”＋ｂに等しくなるように計算される。

関数は、線形の入出力関係を急曲な非線形関係に置き換える。すなわち、置き換 えられる線形の入出力関係は、例えば、第１０図に示されるようなものであり、 ここでは、ＣＤＦと線形青色雑音マスクの画素値との関係が示されている。また 、第１１図は、パンチを伴うＣＤ５Ｃ直接写像処理後の、ＣＤＦと非線形の高コ ントラスト青色雑音マスクの画素値との関係を示している。

その後、段階８０６において新しい画素値ｂ’　（ｉ。

ｊ）の各々がその最大値よりも大きいか否かの決定がなされる。この場合、段階 ８０６で肯定的な決定がなされると、新しい画素値ｂ’　（ｉ、ｊ）は段階８１ ０において最大値に設定される。さらに、段階８１０の後若しくは段階８０６に おいて否定的な決定がなされた場合、段階８０８において、新しい画素値ｂ’　 （ｉ、ｊ）がその最小値よりも小さいか否かの決定がなされる。

段階８０８において肯定的な決定がなされると、新しい画素値ｂ’　（ｉ、ｊ） は当該最小値に設定される。さらに、段階８１２以降又は段階８０８において否 定的な決定がなされた場合、変形した青色雑音マスクの値ｂ゛（ｉ、ｊ）は段階 ８１４においてメモリに書き込まれる。

第９図は、元々の青色雑音マスクのＣＵＳＣ低コントラストパタンを生成する青 色雑音マスクの変形のためのフローチャート図である。すなわち、段階９００に おいて青色雑音マスクの値ｂ　（ｉ、ｊ）が読み取られ、次いで、定数ａ、ｂＳ ｃおよび最大値と最小値が段階９０２において与えられる。なお、定数および最 大値、最小値は使用者により供給される。

その後、段階９０４において直接写像処理が行われ、変形した青色雑音マスクの 値ｂ’　（ｉ、ｊ）のアレイがｃｂｒ　ｔ　（ｂ　（ｉ、ｊ）−ｂ）”ｃ＋ａに 等しくなるように計算される。当該関数においては、ｒｃｂｒｔＪは平方根を意 味しており、線形の入出力関係が低コントラストな非線形の入出力関係に変換さ れる。なお、定数ａ、ｂ、ｃはそれぞれオフセット、中心点および利得を与える 。

さらに、段階９０６において、青色雑音マスクの各画素値が上記最大値よりも大 きいか否かの決定がなされる。

すなわち、ｂ’　（ｉ、ｊ）が最大値よりも大きいか否かの判定が行われる。

その結果、段階９０６において肯定的な決定がなされると、当該アレイにおける 最大値よりも大きい画素す。

（ｉ、ｊ）の各々が、段階９１０において、その最大値に設定される。

また、段階９０６において否定的な決定がなされるか、あるいは、段階９１０以 降においては、変形した青色雑音マスクの画素値ｂ’　（ｉ、ｊ）のいずれかが 上記最小値よりも小さいか否かの決定が段階９０８においてなされる。このとき 、段階９０８において肯定的な決定がなされると、変形された青色雑音マスク内 の当該最小値よりも小さい画素値ｂ’　（ｉ、ｊ）をそれぞれ段階９１２におい てその最小値に設定する。

段階９１２の後、又は、段階９０８において否定的な決定がなされた場合は、変 形した青色雑音マスクの値ｂ゛（ｉ、ｊ）が段階９１４においてメモリに記憶さ れる。

また、当該方法は、各色成分を青色雑音マスクに対してそれぞれ独立にしきい値 化し、その後、オーバープリント処理することによって、カラーハーフトーン化 にも適用することができる。このようにすることによって、本明細書に開示の青 色雑音マスクは、ＲＧＢ、ＣＭＹＫおよび他のカラープリント用の色成分に単純 に適用することができる。例えば、オブトロニクス（Ｏｐｔｒｏｎｉｘ）スキャ ナは第４図のスキャナ４００に適用することができ、画像における赤、青および 緑の色成分に対して、８ビツトの三種類の別々のファイルを各深さにおいて入力 することが可能である。すなわち、このような画像を表示する前に、赤、青、緑 の画像の各々にそれぞれ別々に本明細書に開示の方法に従って発生した青色雑音 マスクを適用することができる。この結果、得られる画像を２値ＲＧＢビデオス クリーンに表示したり、印刷することができる。

また、異なる色画面上に使用される場合に、青色雑音マスクの画素を１画素ずつ ずらすことによって、表示されるＲＧＢ画像の明瞭さを改良することができる点 についても開示した。例えば、青色雑音マスクが赤色画像の色画面に適用された ときに、マスクの（ｉ、ｊ）画素は、このマスクが、赤色画像をハーフトーン化 する際に、１画素だけずらしたそれぞれの画素値を有するように、ずらすことが できる。また、青色画像をハーフトーン化する際には、青色雑音マスクは、１画 素だけその方向にずれた画素値をそれぞれ有する。このようにして、色のエネル ギは広範な領域に広がる。なお、当該ＲＧＢ画像においては、このような相互の シフト処理が無い場合は、結果として生じる画像にぼやけが発生することに注意 されたい。すなわち、上述の如く、赤色および青色画像のハーフトーン化に使用 されるそれぞれの青色雑音マスクは、各々、対応する方向に１画素ずれた画素値 を取り得る。

第１２図は上記方法を示しており、当該方法を使用するカラー画像のハーフトー ン化を行うためのフローチャート図である。すなわち、走査処理されるカラー画 像１２００がスキャナ４００により走査されて三種類の連続色調の色画面１２０ ２．１２０４．１２０６を生成する。

これらは、それぞれ赤、青、緑に対応する。なお、これらの色画面またはアレイ の値は各々第６図に示すように青色雑音マスクに加えられる。また、第４図に示 すように比較器を使用することができる。ただし、この場合、赤色画像の（ｉ、 ｊ）画素は青色雑音マスクのシフトされた（ｉ＋１．ｊ）画素に対して比較され る。また、緑色画像の（ｉ、ｊ）画素は青色雑音マスクの（ｉ、ｊ）画素に対し て比較され、さらに、青色画像の（ｉ、ｊ）画素は青色雑音マスクの（ｉ、ｊ＋ １）画素に対して比較される。なお、これらの比較操作は段階１２０８．１２１ ０および１２１２においてそれぞれ行われる。

次いで、これら三種の色画面またはアレイは各々しきい値化されるか段階５０４ における高ガンマフィルム上にプリントされて、段階１２１４．１２１６および １２１８において三種類のハーフトーン画像が生成される。

この場合、ハーフトーン画像ｈＲ（ｉ、ｊ）はハーフトーン赤色画像の（ｉ、ｊ ）画素を示す。同様に、段階１２１６および１２１８における各成分はそれぞれ 緑色および青色画像のハーフトーン体を示す。その後、これらの画像は段階４０ ４においてプリンタまたはディスプレイにより組み合わされ、段階１２２０にお いて三種類のカラーハーフトーン画像となる。すなわち、カラー画像の各成分の ハーフトーン化においては、ここに開示の青色雑音マスクのシフト化バタンを使 用することにより、ハーフトーン画像にぼやけを発生させることなく有効な色の 拡散を成し得ている。

なお、このような画像の異なる色画面を別々にハーフトーン化する方法の変更態 様として、１色に対して青色雑音マスクの反転体を使用する方法があり、反転体 は各画素について（Ｍａｘｖａ　ｌ−ＢＮＭ）として定義される。この場合、Ｍ ａｘｖａｌは当該青色雑音マスクの最大値である（例えば、８ビット青色雑音マ スクの場合、２５５）。このように変形した青色雑音マスクを発生するためには 、各画素の値をＭａｘｖａｌから差し引いて各画素についての新しい値を生成す る。このような逆処理は「当該青色雑音マスクの頂点と谷」を置き換えると考え ることができ、カラー画像のカラーバタンにおけるエネルギを拡散する結果をも たらす。

なお、当該処理については、発生した青色雑音マスクの画素値に対する種々の１ シフトパタンや種々の複数シフトバタン等、多くの変更態様が同様に可能である 。また、ちなみに、例えば低解像度３００ｄｐｉシステムにおいては、１画素シ フトが視覚的に好ましい結果をもたらすことか知られており、１０画素シフトで は異なる色の点の間に不快な相関関係が発生し、さらに、４５画素程度の大幅な シフトでは許容可能な着色点の相関バタンか得られることが見いだされている。

もちろん、他の可能な変更態様も許容可能な結果を生じることができる。例えば 、従来の４色プリント処理において行われているように、−のカラー画面用青色 雑音マスクを他のマスクに対して４５°の角度を成して配置する等である。しか しながら、等方性の、非塊状で木目状の縞を呈することがなく、さらに、色やイ ンキを拡散するが画像のぼやけを生じない、好ましいバタンを生成するにおいて は、上述のような単純な１シフトノ（タンが最も有効的であることが見いだされ ている。もちろん、同様の原理がＣＭＹＨカラープリント処理にも適用できる。

すなわち、当該処理においては、ＣＸＭおよびＹのカラー画像がハーフトーン化 でき、その後、従来のカラープリント処理において必要とされるように、黒色画 像（Ｋ）を加えることができる。

なお、本書においては好ましい実施態様の一例のみを特定して図示し且つ記載し たが、当該発明の精神およびその趣旨に逸脱しない範囲、すなわち、上述の教示 と添付の特許請求の範囲における言及とによって、本発明の更なる多様な変形並 びに変更が可能であることは容易に理解できる。

１１（（４ン’？−Ｌ＞１ ＦＩＧ、９ 画素数 画素数 ＦＩＧ、１１ 国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　ミトサ、　テオファノアメリカ合衆国　１４６２０　ニューヨ ーク州ロチェスター　ガラ−ハウス　ナンバ ー８２８　クリッテンドン　ブールヴアード

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. １．青色雑音マスクに対する画像の画素対画素比較を利用することによりグレイ スケール画像のハーフトーン化を行う方法において、前記青色雑音マスクが、前 記グレイスケール画像の任意のレベルにおいてしきい値化されたときに、視覚的 に好ましい点のプロフィルを生成するべく構成された、ランダムで、非決定論的 かつ非白色雑音の一価関数から成ることを特徴とする方法。
2. ２．前記青色雑音マスクがカラー画像をハーフトーン化するために使用されるこ とを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．前記青色雑音マスクがマルチピットディスプレイをハーフトーン化するため に使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. ４．前記青色雑音マスクが連続的な一価の非周期的青色雑音関数から成ることを 特徴とする請求項１に記載の方法。
5. ５．前記青色雑音関数がランダムな関数であり、この関数において、前記青色雑 音マスクが任意のレベルにおいてしきい値化されたときに、望ましい青色雑音特 性を有する点プロフィルが生成されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. ６．前記青色雑音マスクが、変換領域のフィルタ処理および誤差の規制を用いて 、しきい値化された点プロフィルの所定特性を有する少なくとも一次元関数によ って、形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. ７．前記青色雑音マスクが、前記変換領域のフィルタ処理および誤差の規制と等 価の空間領域のフィルタ処理と誤差規制とを用いて、少なくとも一次元関数によ って、形成されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. ８．春色雑音マスクに対する画像の画素対画素比較を利用することによるグレイ スケール画像のハーフトーン化に用いる青色雑音パワースペクトルを使用する青 色雑音マスクを構成する方法において、前記青色雑音マスクが、グレイレベルの 増加に基づいて点プロフィルを付加的に構築することにより構成され、かつ、各 レベルにおける前記点プロフィルが、それ以前のレベルにおける点プロフィルと 各点プロフィルを当該グレイレベルに対して予め決定されている前記青色雑音パ ワースペクトルに整合する必要性とによって規制されることを特徴とする方法。
9. ９．前記青色雑音パワースペクトルが人間の視覚応答によって調整され、適当な 好ましいパタンが生成されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. １０．光学的青色雑音マスクを利用することによりグレイスケール画像のハーフ トーン化を行う方法において、前記グレイスケール画像が前記青色雑音マスクを 介して撮影され、高コントラストフィルム上に印刷されることを特徴とする方法 。
11. １１．前記光学的青色雑音マスクと前記画像が前記高コントラストフィルム上に 別々に撮影され、前記フィルムの繰り返し露光を行うようにすることを特徴とす る請求項１０に記載の方法。
12. １２．前記青色雑音マスクが、青色雑音マスクのデータを含むコンピュータに対 してインターフェイス処理されているフィルムプリンタを使用して形成されるこ とを特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. １３．第１のメモリ内に記憶される青色雑音マスクアレイに対する画像の画素対 画素比較を利用することによりグレイスケール画像をハーフトーン化する方法に おいて、ａ）画素対画素基準でグレイスケール画像アレイを形成するベくハーフ トーン化される前記グレイスケール画像を走査処理する段階と、 ｂ）第２のメモリ内に前記グレイスケール画像アレイを記憶する段階と、 ｃ）画素対画素基準により、前記青色雑音マスクアレイおよびグレイスケール画 像アレイにおける各対応画素の値を比較して、２値画像アレイを生成する段階と 、ｄ）前記２値画像アレイを所望のハーフトーン化画像に変換する段階とから成 ることを特徴とする方法。
14. １４．前記走査処理段階により設けられる前記グレイスケール画像アレイが前記 比較段階を実行するコンピュータに直接送られることを特徴とする請求項１３に 記載の方法。
15. １５．前記画像がカラー画像であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
16. １６．青色雑音マスクに対するカラー画像の複数の色画面の各々の画素対画素比 較を利用することによるカラー画像のハーフトーン化を行う方法において、青色 雑音マスクが、前記カラー画像の任意のレベルにおいてしきい値化されたときに 、視覚的に好ましい点のプロフィルを生成するベく構成された、ランダムで、非 決定的かつ非白色雑音の一価関数から成ることを特徴とする方法。
17. １７．前記画素対画素比較を実行するべく複数の青色雑音マスクが別々に利用さ れ、かつ、青色雑音マスクの少なくとも一が画素対画素比較を実行するに先立っ て少なくとも１画素分シフトした画素を有することを特徴とする請求項１６に記 載の方法。
18. １８．前記青色雑音マスクが最大値を有しており、前記画素対画素比較を実行す るベく複数の青色雑音マスクが別々に利用され、かつ、前記青色雑音マスクの少 なくともーが画素対画素比較を実行するに先立って、各画素の値を最大値と画素 値との間の差に対応する値に置き換えることにより修正した画素を有することを 特徴とする請求項１６に記載の方法。
19. １９．第１のメモリ内に記憶される青色雑音マスクアレイに対するカラー画像の 画素対画素比較を利用することにより前記カラー画像をハーフトーン化する方法 において、 ａ）複数のカラー画面画像アレイを形成するべくハーフトーン化される前記カラ ー画像を走査処理し、この走査処理を画素対画素基準で実行する段階と、ｂ）第 ２のメモリ内に複数のカラー画面画像アレイを各々記憶する段階と、 ｃ）画素対画素基準により、前記青色雑音マスクアレイおよび前記複数のカラー 画面画像アレイの各々における各対応画素の値を比較して、２値カラー画面画像 アレイを生成する段階と、 ｄ）前記２値カラー画面画像アレイを所望のハーフトーン化カラー画像に変換す る段階とから成ることを特徴とする方法。
20. ２０．さらに、前記比較段階を実行するに先立って前記青色雑音マスクアレイに 加えて少なくとも一の変形した青色雑音マスクアレイを生成する段階を含み、当 該少なくとも一の変形した青色雑音マスクアレイが、前記青色雑音マスクアレイ における位置から少なくとも１画素分前記青色雑音マスクアレイの画素の位置を シフトすることにより発生されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. ２１．前記少なくとも一の変形した青色雑音マスクアレイが、画素対画素基準で 、前記複数のカラー画面画像アレイの少なくとも一において対応する各画素の値 と比較されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. ２２．さらに、前記比較段階を実行するに先立って前記青色雑音マスクアレイに 加えて少なくとも一の変形した青色雑音マスクアレイを生成する段階を含み、少 なくとも一の変形した青色雑音マスクアレイが、所定の最大値を有し、かつ、前 記変形した青色雑音マスクアレイを生成するために、前記最大値から前記青色雑 音マスクアレイの各画素の値を差し引くことにより発生されることを特徴とする 請求項１９に記載の方法。
23. ２３．変形した青色雑音マスクアレイを発生する方法において、変形した青色雑 音マスクアレイが、非変形の青色雑音マスクアレイ内におけるよりも、より好ま しいハーフトーン化画像を発生するために使用でき、かつ、ａ）変形さるベき青 色雑音マスクアレイの値の各々を読み取る段階と、 ｂ）使用者により入力される所定の最大値および最小値を受け取る段階と、 ｃ）所定の最大値および最小値の少なくとも一と直接値写像関数とを使用して青 色雑音マスクアレイの各値を修正する段階と、 ｄ）変形した青色雑音マスクアレイの値の各々を所定の最大値と比較して、所定 の最大値よりも大きい場合は、この値を取り換える段階と、 ｅ）変形した青色雑音マスクアレイの値の各々を所定の最小値と比較して、所定 の最小値よりも小さい場合は、この値を取り換える段階とから成ることを特徴と する方法。
24. ２４．さらに、前記変形した青色雑音マスクをメモリ内に記憶させる段階を含む ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. ２５．さらに、画像をハーフトーン化するために、前記記憶された変形した青色 雑音マスクを使用する段階を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。