JPH1141465A - マルチレベル・ハーフトーン化方法 - Google Patents
マルチレベル・ハーフトーン化方法Info
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- JPH1141465A JPH1141465A JP10175481A JP17548198A JPH1141465A JP H1141465 A JPH1141465 A JP H1141465A JP 10175481 A JP10175481 A JP 10175481A JP 17548198 A JP17548198 A JP 17548198A JP H1141465 A JPH1141465 A JP H1141465A
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- gray
- halftoning
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
- H04N1/40—Picture signal circuits
- H04N1/40087—Multi-toning, i.e. converting a continuous-tone signal for reproduction with more than two discrete brightnesses or optical densities, e.g. dots of grey and black inks on white paper
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
- Color, Gradation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２つ以上のグレーレベルのパターンを正確に
構成することができ、結果的にテクスチャ輪郭の最小化
と、ハーフトーン化レベルを制御する能力をもたらすマ
ルチレベル・ハーフトーン化方法を提供する。 【解決手段】 本方法は、画素インテンシティの範囲を
決定すること、前記画素インテンシティを少なくとも２
つのしきい値配列内のしきい値と比較すること、および
前記比較結果に従って、ハーフトーン・セルについて前
記比較結果の関数である画素インテンシティ・レベルを
選択することから成っている。
構成することができ、結果的にテクスチャ輪郭の最小化
と、ハーフトーン化レベルを制御する能力をもたらすマ
ルチレベル・ハーフトーン化方法を提供する。 【解決手段】 本方法は、画素インテンシティの範囲を
決定すること、前記画素インテンシティを少なくとも２
つのしきい値配列内のしきい値と比較すること、および
前記比較結果に従って、ハーフトーン・セルについて前
記比較結果の関数である画素インテンシティ・レベルを
選択することから成っている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般にはハーフトーン
化、および得られた印刷画像にマルチレベル・インテン
シティの画素を与える方法および装置、より詳細には、
所望の画素値に達するため、マルチレベル・ハーフトー
ン化中に各画素値をすべての対応するハーフトーンしき
い値と比較し、論理的レベルを使用することによって、
グレーのシェード間のテクスチャを制限し、かつインク
について面積カバレージ（areacoverage)を制限する装
置および方法に関するものである。
化、および得られた印刷画像にマルチレベル・インテン
シティの画素を与える方法および装置、より詳細には、
所望の画素値に達するため、マルチレベル・ハーフトー
ン化中に各画素値をすべての対応するハーフトーンしき
い値と比較し、論理的レベルを使用することによって、
グレーのシェード間のテクスチャを制限し、かつインク
について面積カバレージ（areacoverage)を制限する装
置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にハーフトーン化と呼ばれる符号化
方法は、普通の読書距離で画像のグレーの外観を保ちな
がら、ディジタル画像の１画素当たりの量子化レベルの
数を減らすために使用される。ハーフトーン化技法はデ
ィジタル画像の印刷および表示に広く用いられている。
関係のある物理的な処理は本質上２進法である、すなわ
ちコスト、高速記憶、または処理の変動がある下での安
定性のために、物理的な処理は２進演算に限定されてき
たので、ハーフトーン化技法が必要である。そのような
処理の例は、ほとんどの印刷プレス、インクジェット・
プリンタ、２進ブラウン管表示装置、レーザー・ゼログ
ラフィーである。
方法は、普通の読書距離で画像のグレーの外観を保ちな
がら、ディジタル画像の１画素当たりの量子化レベルの
数を減らすために使用される。ハーフトーン化技法はデ
ィジタル画像の印刷および表示に広く用いられている。
関係のある物理的な処理は本質上２進法である、すなわ
ちコスト、高速記憶、または処理の変動がある下での安
定性のために、物理的な処理は２進演算に限定されてき
たので、ハーフトーン化技法が必要である。そのような
処理の例は、ほとんどの印刷プレス、インクジェット・
プリンタ、２進ブラウン管表示装置、レーザー・ゼログ
ラフィーである。
【０００３】文書のディジタル複製においては、画像情
報は、それがカラー、黒、または白であれ、一般にラス
タフォーマットで生成される。ラスタは複数の連続トー
ンまたはグレーレベル画素、すなわちディジタル値で定
義される画素から成っており、各値は多くのグレーレベ
ルのうちの１グレーレベルを表す。したがって、８ビッ
トシステムの場合、２５６レベルのグレーが存在し、各
レベルは白と黒の間のグレーの増分を表す。各色分解版
は２５６レベルの情報を含んでおり、グレーラスタで定
義される１６００万色以上の色が存在することがある。
普通は、そのようなグレーレベル・フォーマットのラス
タは標準プリンタで印刷できない。標準プリンタは限ら
れた数のレベルで、２進の場合はスポットまたは非スポ
ットのどちらかで、あるいはスポットに対応付けられ
た、限られた数のレベル（たとえば、４要素の場合は４
つのレベル）で印刷する。したがって、それは印刷可能
な、限られた数のレベルである。走査によって得られた
グレーレベル情報は別として、ある処理方法、たとえば
米国特許第５，２２６，０９４号に記載されている処理
方法は、印刷のため量子化を必要とするグレーレベル・
データを生成することができる。
報は、それがカラー、黒、または白であれ、一般にラス
タフォーマットで生成される。ラスタは複数の連続トー
ンまたはグレーレベル画素、すなわちディジタル値で定
義される画素から成っており、各値は多くのグレーレベ
ルのうちの１グレーレベルを表す。したがって、８ビッ
トシステムの場合、２５６レベルのグレーが存在し、各
レベルは白と黒の間のグレーの増分を表す。各色分解版
は２５６レベルの情報を含んでおり、グレーラスタで定
義される１６００万色以上の色が存在することがある。
普通は、そのようなグレーレベル・フォーマットのラス
タは標準プリンタで印刷できない。標準プリンタは限ら
れた数のレベルで、２進の場合はスポットまたは非スポ
ットのどちらかで、あるいはスポットに対応付けられ
た、限られた数のレベル（たとえば、４要素の場合は４
つのレベル）で印刷する。したがって、それは印刷可能
な、限られた数のレベルである。走査によって得られた
グレーレベル情報は別として、ある処理方法、たとえば
米国特許第５，２２６，０９４号に記載されている処理
方法は、印刷のため量子化を必要とするグレーレベル・
データを生成することができる。
【０００４】グレーレベルの画素値を２進レベルの画素
値へ量子化する標準的な方法は、ディザリング処理また
はスクリーニング処理によっている。上記の手順におい
ては、たとえば米国特許第４，１４９，１９４号に記載
されているように、多数のグレー画素を有する決められ
た領域にわたって、領域内のグレーレベル画素の配列の
各画素値が一組の事前選択したしきい値の１つと比較さ
れる。上記の手順の効果は、画像がグレーである領域で
は、画素値がスクリーン・マトリックス内のしきい値の
一部を上回ること、すなわちその特定の場所の画像値が
その同じ場所についてディザー・マトリックスに格納さ
れた値より大きいことである。インテンシティがしきい
値より小さい場合は、データで記述された実際の物理量
に従って、画素は黒で着色され、残りの要素は白のまま
である。ハーフトーンセルにわたる黒と白の分布の効果
は人間の目によってグレーとして統合される。スクリー
ンセルで表現できるグレーレベル増分の数と、セルのサ
イズまたは周波数との間に、トレードオフが必要であ
る。スクリーン・セルで表現できるグレーレベルをでき
るだけ多く持つことは望ましいが、その要求は画像を横
切る繰返しが目に見えるようになるまでセルのサイズを
大きくする。しかし、より小さいセルは、ページを横断
して高い周波数で繰り返すことが可能なので、比較的少
数のグレーレベルを表現することが可能なだけである。
値へ量子化する標準的な方法は、ディザリング処理また
はスクリーニング処理によっている。上記の手順におい
ては、たとえば米国特許第４，１４９，１９４号に記載
されているように、多数のグレー画素を有する決められ
た領域にわたって、領域内のグレーレベル画素の配列の
各画素値が一組の事前選択したしきい値の１つと比較さ
れる。上記の手順の効果は、画像がグレーである領域で
は、画素値がスクリーン・マトリックス内のしきい値の
一部を上回ること、すなわちその特定の場所の画像値が
その同じ場所についてディザー・マトリックスに格納さ
れた値より大きいことである。インテンシティがしきい
値より小さい場合は、データで記述された実際の物理量
に従って、画素は黒で着色され、残りの要素は白のまま
である。ハーフトーンセルにわたる黒と白の分布の効果
は人間の目によってグレーとして統合される。スクリー
ンセルで表現できるグレーレベル増分の数と、セルのサ
イズまたは周波数との間に、トレードオフが必要であ
る。スクリーン・セルで表現できるグレーレベルをでき
るだけ多く持つことは望ましいが、その要求は画像を横
切る繰返しが目に見えるようになるまでセルのサイズを
大きくする。しかし、より小さいセルは、ページを横断
して高い周波数で繰り返すことが可能なので、比較的少
数のグレーレベルを表現することが可能なだけである。
【０００５】パターンを繰り返さずに、グレー画像を２
値画像または他のレベル数の画像へ変換するアルゴリズ
ムは存在する。それらの中に、たとえば“Adaptive Alg
orithm for Spatial Grayscale”by Floyd and Steinbe
rg, Proceedings of the SID17/2, 75-77 (1976) に開
示されている誤差拡散がある。より手間のかかる別の誤
差拡散技法が米国特許第５，０４５，９５２号に開示さ
れている。誤差拡散は特徴的な「ワーム」欠陥に苦しむ
傾向がある。誤差拡散処理の場合のワーム人工物を減ら
す１つの方法は、Hilbert, Peano, または Murray 曲線
のような空白詰め曲線（space filling curves) に沿っ
て誤差を分配することである。たとえば、“Using Pean
o Curves for Bilevel Display of Continuous-tone Im
ages”,by Witten et al., IEEE Comp. Graph. and Ap
p. Vol. 2, No. 5, pp. 47-52 (1982) ; “Naive Half
toning”by Cole, Proceedings of CGI '90, Springer
Verlag pp. 203-222(1990); “Three Plus Five Makes
Eight: A simplified Approach to Halftoning”by Wyv
ill et al., Proceedings of CGI '91 ScientificVisua
lization of Physical Phenomena, pp. 379-392 (1991)
を参照されたい。ほとんどの画像処理装置やプリンタ
の動作の点から、走査線の順序で仕事をすることが非常
に望ましいのであるが、都合の悪いことに、空白詰め曲
線は複雑な処理順序（たとえば、“Digital halftoning
with Space Filling Curves”by L.Velho et al., Com
puter Graphics, Vol.25 No. 4, PP. 81-90 (1991) を
参照されたい）を提起する。誤差拡散は、複製不能な孤
立したスポットを生成する傾向があるので、一定の複製
方法たとえば電子写真法によって使用できないことが多
い。そのような場合には、スポットをまとめてより大き
な印刷可能なドットにするように構成されたしきい値セ
ットと一緒に、スクリーン処理が使用される。誤差拡散
もまた、スクリーン処理しながら並列処理するのに適し
ていない本質的に逐次処理である。
値画像または他のレベル数の画像へ変換するアルゴリズ
ムは存在する。それらの中に、たとえば“Adaptive Alg
orithm for Spatial Grayscale”by Floyd and Steinbe
rg, Proceedings of the SID17/2, 75-77 (1976) に開
示されている誤差拡散がある。より手間のかかる別の誤
差拡散技法が米国特許第５，０４５，９５２号に開示さ
れている。誤差拡散は特徴的な「ワーム」欠陥に苦しむ
傾向がある。誤差拡散処理の場合のワーム人工物を減ら
す１つの方法は、Hilbert, Peano, または Murray 曲線
のような空白詰め曲線（space filling curves) に沿っ
て誤差を分配することである。たとえば、“Using Pean
o Curves for Bilevel Display of Continuous-tone Im
ages”,by Witten et al., IEEE Comp. Graph. and Ap
p. Vol. 2, No. 5, pp. 47-52 (1982) ; “Naive Half
toning”by Cole, Proceedings of CGI '90, Springer
Verlag pp. 203-222(1990); “Three Plus Five Makes
Eight: A simplified Approach to Halftoning”by Wyv
ill et al., Proceedings of CGI '91 ScientificVisua
lization of Physical Phenomena, pp. 379-392 (1991)
を参照されたい。ほとんどの画像処理装置やプリンタ
の動作の点から、走査線の順序で仕事をすることが非常
に望ましいのであるが、都合の悪いことに、空白詰め曲
線は複雑な処理順序（たとえば、“Digital halftoning
with Space Filling Curves”by L.Velho et al., Com
puter Graphics, Vol.25 No. 4, PP. 81-90 (1991) を
参照されたい）を提起する。誤差拡散は、複製不能な孤
立したスポットを生成する傾向があるので、一定の複製
方法たとえば電子写真法によって使用できないことが多
い。そのような場合には、スポットをまとめてより大き
な印刷可能なドットにするように構成されたしきい値セ
ットと一緒に、スクリーン処理が使用される。誤差拡散
もまた、スクリーン処理しながら並列処理するのに適し
ていない本質的に逐次処理である。
【０００６】ハーフトーン化は、連続トーン画像を２色
（たとえば白と黒）装置でレンダリングする周知の方法
であることは明白である。その着想は黒スポットと白ス
ポットのパターンを印刷することによってグレーのシェ
ードを生成することである。しかし、依然として制限さ
れているが２レベル以上の多くのレベルを生成すること
ができる装置が存在する。たとえば、４つまたは８つの
グレーレベルを生成することができるいくつかの表示モ
ニターが作られているし、インクジェット・プリンタは
グレー・インクの４つのシェードで印刷することができ
る。ハーフトーン化は、マルチレベル装置をサポートす
るために一般化されており、ハーフトーン化を実施する
方法は Pirsch and Netravaliの論文“Transmission o
f Gray Level Images by Multilevel Dither Technique
s ”, Computers & Graphics, Vol. 7, No. 1, pp. 31-
44, 1983 に記載されている。彼らの方法は２つの隣接
するレベルのパターンからグレー・シェードを描く。従
って、明るいシェードは白い紙と最も明るいグレーレベ
ルのパターンによって生成される。これらのパターン
は、領域を明るいグレーレベルで完全に覆うことによっ
て生成されたシェードまでのシェードを取り扱う。より
暗い色は、最も明るいグレーレベルと次の最も暗いグレ
ーレベルのパターンによって生成される。この方法を図
１に示す。
（たとえば白と黒）装置でレンダリングする周知の方法
であることは明白である。その着想は黒スポットと白ス
ポットのパターンを印刷することによってグレーのシェ
ードを生成することである。しかし、依然として制限さ
れているが２レベル以上の多くのレベルを生成すること
ができる装置が存在する。たとえば、４つまたは８つの
グレーレベルを生成することができるいくつかの表示モ
ニターが作られているし、インクジェット・プリンタは
グレー・インクの４つのシェードで印刷することができ
る。ハーフトーン化は、マルチレベル装置をサポートす
るために一般化されており、ハーフトーン化を実施する
方法は Pirsch and Netravaliの論文“Transmission o
f Gray Level Images by Multilevel Dither Technique
s ”, Computers & Graphics, Vol. 7, No. 1, pp. 31-
44, 1983 に記載されている。彼らの方法は２つの隣接
するレベルのパターンからグレー・シェードを描く。従
って、明るいシェードは白い紙と最も明るいグレーレベ
ルのパターンによって生成される。これらのパターン
は、領域を明るいグレーレベルで完全に覆うことによっ
て生成されたシェードまでのシェードを取り扱う。より
暗い色は、最も明るいグレーレベルと次の最も暗いグレ
ーレベルのパターンによって生成される。この方法を図
１に示す。
【０００７】本明細書に最も関係の深いマルチレベル・
ハーフトーン化の具体化が米国特許第５，１９６，９４
２号に記載されている。この方法はハーフトーンセルの
誤差項の計算と伝播を含む。この方法は、画素のインテ
ンシティ値をハーフトーンしきい値と比較し、その決定
を用いて、これ以上の比較が必要かどうか、すなわち適
正なグレーレベルが見つかったかどうか決定する。しか
し、この方法はハーフトーンしきい値をどのように選択
するかについて言及していないし、この方法をどのよう
に用いてテクスチャおよび（または）カバレージを制御
することができるかについて言及していない。２つのグ
レー・インクを重ね印刷することによって一定のグレー
レベルを生成するインクジェット印刷の場合は、与えら
れたレベルをどのくらい使用するかについて制御が必要
である。重ね印刷は有用なレベルのグレーを生成するこ
とができるが、紙の上に２回だけインクを置く。多過ぎ
るインクが存在すると、ブリード、ブルーム、しわの問
題が生じる。
ハーフトーン化の具体化が米国特許第５，１９６，９４
２号に記載されている。この方法はハーフトーンセルの
誤差項の計算と伝播を含む。この方法は、画素のインテ
ンシティ値をハーフトーンしきい値と比較し、その決定
を用いて、これ以上の比較が必要かどうか、すなわち適
正なグレーレベルが見つかったかどうか決定する。しか
し、この方法はハーフトーンしきい値をどのように選択
するかについて言及していないし、この方法をどのよう
に用いてテクスチャおよび（または）カバレージを制御
することができるかについて言及していない。２つのグ
レー・インクを重ね印刷することによって一定のグレー
レベルを生成するインクジェット印刷の場合は、与えら
れたレベルをどのくらい使用するかについて制御が必要
である。重ね印刷は有用なレベルのグレーを生成するこ
とができるが、紙の上に２回だけインクを置く。多過ぎ
るインクが存在すると、ブリード、ブルーム、しわの問
題が生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の試みはハーフト
ーン化を成し遂げたが、マルチレベル・ハーフトーン化
中に一度に２以上のグレーレベルからパターンを正確に
構成することができる技法は存在しない。従って、本発
明の目的は、そのようなパターンを正確に構成すること
ができる、結果的にテクスチャ輪郭（texture contour)
の最小化とハーフトーン化レベルを制御する能力をもた
らす方法を提供することである。
ーン化を成し遂げたが、マルチレベル・ハーフトーン化
中に一度に２以上のグレーレベルからパターンを正確に
構成することができる技法は存在しない。従って、本発
明の目的は、そのようなパターンを正確に構成すること
ができる、結果的にテクスチャ輪郭（texture contour)
の最小化とハーフトーン化レベルを制御する能力をもた
らす方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】上記およびその他の目的
を達成し、上に述べた欠点を克服するために、一度に２
つ以上のグレーレベルからパターンを構成し、制御する
ことができるマルチレベル・ハーフトーン化の方法を提
供する。本発明は、一度に２つ以上のグレーレベルから
パターンを構成することができる従来のハーフトーン化
技法にまさる改良された方法を提供する。本方法は多用
途性を有し、２つのレベルの混合によって生成されたシ
ェードから単一レベルによって生成されたシェードへ動
かすときに生じるテキスト輪郭を除去するのに使用する
ことができる。さらに、本方法は、決められたレベルを
どのくらい使用するかを制御するのに使用することがで
きる。本方法は、前に述べたように、ブレード、ブルー
ム、およびしわの問題を大幅に低減する必要がある重ね
印刷において役に立つことができる。ハーフトーン化の
拡張は、与えられたグレーレベルの使用を制限すること
によって、重ね印刷によって生成されたレベルが原因の
インク・カバレージを低減することができる。
を達成し、上に述べた欠点を克服するために、一度に２
つ以上のグレーレベルからパターンを構成し、制御する
ことができるマルチレベル・ハーフトーン化の方法を提
供する。本発明は、一度に２つ以上のグレーレベルから
パターンを構成することができる従来のハーフトーン化
技法にまさる改良された方法を提供する。本方法は多用
途性を有し、２つのレベルの混合によって生成されたシ
ェードから単一レベルによって生成されたシェードへ動
かすときに生じるテキスト輪郭を除去するのに使用する
ことができる。さらに、本方法は、決められたレベルを
どのくらい使用するかを制御するのに使用することがで
きる。本方法は、前に述べたように、ブレード、ブルー
ム、およびしわの問題を大幅に低減する必要がある重ね
印刷において役に立つことができる。ハーフトーン化の
拡張は、与えられたグレーレベルの使用を制限すること
によって、重ね印刷によって生成されたレベルが原因の
インク・カバレージを低減することができる。
【０００９】本発明の方法は、一度に２つ以上のグレー
レベルを使用して、ハーフトーンパターンを構成するこ
とができるマルチレベル・ハーフトーン化方法を含んで
いる。この機能は、２つのレベルによって生成されたシ
ェードが単一グレーレベルによって生成されたシェード
に融合するときに生じるテキスチャ輪郭を除去するため
に使用することができる。本方法は、さらに、決められ
た出力グレーレベルを使用する度合を制御する。この機
能は、或るレベルが他のレベルよりも生成するのに多く
のインクを必要とするときインク・カバレージを制限す
るために使用することができる。
レベルを使用して、ハーフトーンパターンを構成するこ
とができるマルチレベル・ハーフトーン化方法を含んで
いる。この機能は、２つのレベルによって生成されたシ
ェードが単一グレーレベルによって生成されたシェード
に融合するときに生じるテキスチャ輪郭を除去するため
に使用することができる。本方法は、さらに、決められ
た出力グレーレベルを使用する度合を制御する。この機
能は、或るレベルが他のレベルよりも生成するのに多く
のインクを必要とするときインク・カバレージを制限す
るために使用することができる。
【００１０】本方法は、ハードウェア環境において実施
することもできるし、あるいは画素インテンシティを得
て、その画素インテンシティを少なくとも２つのオーバ
ーラップしたしきい値配列と比較し、その比較結果に従
って、ハーフトーン・セルについて強調された画素イン
テンシティ・レベル（比較結果の関数である）を選択す
ることによって、マルチレベル・ハーフトーン化処理中
にテキスチャおよびカバレージ制御を行うようにプログ
ラムされたマイクロプロセッサで実施することもでき
る。
することもできるし、あるいは画素インテンシティを得
て、その画素インテンシティを少なくとも２つのオーバ
ーラップしたしきい値配列と比較し、その比較結果に従
って、ハーフトーン・セルについて強調された画素イン
テンシティ・レベル（比較結果の関数である）を選択す
ることによって、マルチレベル・ハーフトーン化処理中
にテキスチャおよびカバレージ制御を行うようにプログ
ラムされたマイクロプロセッサで実施することもでき
る。
【００１１】本発明の利点は、（１）役に立つグレーレ
ベルを生成するのに向いている重ね印刷技法から生じる
ブリード、ブルーム、およびしわの低減、（２）マルチ
レベルハーフトーン化の間に一度に２つ以上のグレーレ
ベルからパターンを正確に構成し、結果的にテキスチャ
輪郭の最小化とハーフトーン化を制御する能力をもたら
すこと、（３）ソフトウェアまたはハードウェア・テク
ノロジーによる発明の簡単な具体化である。
ベルを生成するのに向いている重ね印刷技法から生じる
ブリード、ブルーム、およびしわの低減、（２）マルチ
レベルハーフトーン化の間に一度に２つ以上のグレーレ
ベルからパターンを正確に構成し、結果的にテキスチャ
輪郭の最小化とハーフトーン化を制御する能力をもたら
すこと、（３）ソフトウェアまたはハードウェア・テク
ノロジーによる発明の簡単な具体化である。
【００１２】
【発明の実施の形態】通常のハーフトーン化では、ハー
フトーン・パターンはしきい値の配列によって定義され
る。この配列は「ハーフトーンセル」と呼ばれ、画像の
各画素が対応するしきい値をもつように、イメージ全体
をカバーするように複製される。各画素のインテンシテ
ィは配列内の対応する場所のしきい値と比較され、もし
それがしきい値より暗ければ、その画素は黒にシェード
され、さもなければ白である。プログラミングにおい
て、これは以下のように表される。 If (Image[x][y] ＜Threshold[x% cellSize X ][y% cel
lSize Y ]), Pixel[x][y] ＝black; else Pixel[x][y]＝white; ここで、％記号はＣプログラミング言語の場合と同様に
剰余演算子を表し、cellSize X と cellSize Y はハー
フトーンしきい値配列の寸法を示す。
フトーン・パターンはしきい値の配列によって定義され
る。この配列は「ハーフトーンセル」と呼ばれ、画像の
各画素が対応するしきい値をもつように、イメージ全体
をカバーするように複製される。各画素のインテンシテ
ィは配列内の対応する場所のしきい値と比較され、もし
それがしきい値より暗ければ、その画素は黒にシェード
され、さもなければ白である。プログラミングにおい
て、これは以下のように表される。 If (Image[x][y] ＜Threshold[x% cellSize X ][y% cel
lSize Y ]), Pixel[x][y] ＝black; else Pixel[x][y]＝white; ここで、％記号はＣプログラミング言語の場合と同様に
剰余演算子を表し、cellSize X と cellSize Y はハー
フトーンしきい値配列の寸法を示す。
【００１３】一様な間隔をおいて配置された一組のしき
い値について、しきい値（０から１までのスケール）は
次式で与えられる。 (2*I＋1)/(2*cellSizeX*cellSizeY)I ＝0,1,2,...(cell
SizeX*cellSizeY-1)
い値について、しきい値（０から１までのスケール）は
次式で与えられる。 (2*I＋1)/(2*cellSizeX*cellSizeY)I ＝0,1,2,...(cell
SizeX*cellSizeY-1)
【００１４】Pirsch および Netravali の手法では、
Ｍ個の可能なグレーレベルがあり、それで、Ｍ−１個の
ハーフトーンしきい値配列がある。第１配列のしきい値
は次式で与えられる。 (2*I＋1)/(2*cellSizeX*cellSizeY)*(M-1))I＝0,1,
2,...(cellSizeX*cellSizeY-1)
Ｍ個の可能なグレーレベルがあり、それで、Ｍ−１個の
ハーフトーンしきい値配列がある。第１配列のしきい値
は次式で与えられる。 (2*I＋1)/(2*cellSizeX*cellSizeY)*(M-1))I＝0,1,
2,...(cellSizeX*cellSizeY-1)
【００１５】第２しきい値マトリックスは第１しきい値
マトリックスに１／（Ｍ−１）を加えることによって見
つけることができる。第３しきい値マトリックスは第１
しきい値マトリックスに２／（Ｍ−１）を加えることに
よって見つけることができ、以下同様である。
マトリックスに１／（Ｍ−１）を加えることによって見
つけることができる。第３しきい値マトリックスは第１
しきい値マトリックスに２／（Ｍ−１）を加えることに
よって見つけることができ、以下同様である。
【００１６】マルチレベル・ハーフトーン化を実行する
には、最初に、どのハーフトーンセルを使用するかを決
定しなければならない。もし画素インテンシティが範囲
０〜１／（Ｍ−１）内にあれば、第１配列を使用して、
最暗レベルと次の最暗レベル（Ｌ０とＬ１）の間をハー
フトーン化する。もし画素インテンシティが範囲１／
（Ｍ−１）〜２／（Ｍ−１）内であれば、第２配列を使
用して、次の２つのレベル（Ｌ１とＬ２）の間をハーフ
トーン化する。インテンシティの値の全範囲について以
下同様である。発明の説明を助けるために、しきい値に
従ってハーフトーン配列の位置を順序付けすることと、
位置に対しインテンシティの値をプロットすることを考
えてみる。
には、最初に、どのハーフトーンセルを使用するかを決
定しなければならない。もし画素インテンシティが範囲
０〜１／（Ｍ−１）内にあれば、第１配列を使用して、
最暗レベルと次の最暗レベル（Ｌ０とＬ１）の間をハー
フトーン化する。もし画素インテンシティが範囲１／
（Ｍ−１）〜２／（Ｍ−１）内であれば、第２配列を使
用して、次の２つのレベル（Ｌ１とＬ２）の間をハーフ
トーン化する。インテンシティの値の全範囲について以
下同様である。発明の説明を助けるために、しきい値に
従ってハーフトーン配列の位置を順序付けすることと、
位置に対しインテンシティの値をプロットすることを考
えてみる。
【００１７】図２において、もしプロットした点を直線
で結べば、その図表を用いてハーフトーン処理を説明す
ることができる。一般に、与えられたインテンシティ・
レベルについてハーフトーン・パターンを決定するため
に、垂直軸上の点に水平線を描く。図３において、斜線
と交わる点の左側の水平線の部分に相当する画素は白で
あり、右側の部分に相当する画素は黒であろう。これは
一様な領域にだけ適用される。変化するインテンシティ
の領域では、部分ドッティングはこれを単に近似するだ
けである。
で結べば、その図表を用いてハーフトーン処理を説明す
ることができる。一般に、与えられたインテンシティ・
レベルについてハーフトーン・パターンを決定するため
に、垂直軸上の点に水平線を描く。図３において、斜線
と交わる点の左側の水平線の部分に相当する画素は白で
あり、右側の部分に相当する画素は黒であろう。これは
一様な領域にだけ適用される。変化するインテンシティ
の領域では、部分ドッティングはこれを単に近似するだ
けである。
【００１８】典型的なマルチレベルのケースでは、図表
を各レベルごとに領域に分割する数本の斜線が存在す
る。所望のインテンシティにおける水平線はどの画素が
どのレベルを受け取るかを示す。これは、４つのレベル
（白、明るいグレー、暗いグレー、黒）の典型的な従来
のケースを示す図４を見ればわかる。この特定のインテ
ンシティを明るいグレーと暗いグレーのパターンによっ
て構成できることを水平線が示している。マルチレベル
のケースでは、ある斜線が終わると次の斜線が始まるよ
うに、斜線が配置されている。任意の水平線が横切る領
域は多くても２つであるので、これは任意のハーフトー
ン・パターン内のグレーレベルは多くても２つであるこ
とを意味する。ある境界が終り第２の境界が始まる特定
のインテンシティについては、水平線は１つの領域と交
わるだけであることに留意されたい。これは、所望のイ
ンテンシティがグレーレベルと一致する場所であり、従
ってそのレベルをすべての画素に印刷することによって
所望のインテンシティが生成される。これは、２つのレ
ベルのパターンでシェードされた領域から１つのレベル
でシェードされた領域へスウィープするテキスチャ輪郭
を画像に生じさせることがある。
を各レベルごとに領域に分割する数本の斜線が存在す
る。所望のインテンシティにおける水平線はどの画素が
どのレベルを受け取るかを示す。これは、４つのレベル
（白、明るいグレー、暗いグレー、黒）の典型的な従来
のケースを示す図４を見ればわかる。この特定のインテ
ンシティを明るいグレーと暗いグレーのパターンによっ
て構成できることを水平線が示している。マルチレベル
のケースでは、ある斜線が終わると次の斜線が始まるよ
うに、斜線が配置されている。任意の水平線が横切る領
域は多くても２つであるので、これは任意のハーフトー
ン・パターン内のグレーレベルは多くても２つであるこ
とを意味する。ある境界が終り第２の境界が始まる特定
のインテンシティについては、水平線は１つの領域と交
わるだけであることに留意されたい。これは、所望のイ
ンテンシティがグレーレベルと一致する場所であり、従
ってそのレベルをすべての画素に印刷することによって
所望のインテンシティが生成される。これは、２つのレ
ベルのパターンでシェードされた領域から１つのレベル
でシェードされた領域へスウィープするテキスチャ輪郭
を画像に生じさせることがある。
【００１９】本発明の原理から明らかなように、マルチ
レベル・ハーフトーン化の場合は境界線に固執する必要
がない。図５に示すように、水平線が３つまたはそれ以
上の領域を横切るように、境界線の勾配と切片を変更す
ることができる。これは、次のように、テキスト輪郭を
減らすために使用することができる。一般に３つのグレ
ーレベルの組合せによってシェードが生成されるよう
に、境界を配置することができる。それなら、境界が終
わる場所のインテンシティでは、パターンは必然的に２
レベルのパターンを含むであろう。３レベルのパターン
から２レベルのパターンへのテキスチャの遷移は、２レ
ベルのパターンから一様な１レベルへの遷移ほど見てわ
からない。
レベル・ハーフトーン化の場合は境界線に固執する必要
がない。図５に示すように、水平線が３つまたはそれ以
上の領域を横切るように、境界線の勾配と切片を変更す
ることができる。これは、次のように、テキスト輪郭を
減らすために使用することができる。一般に３つのグレ
ーレベルの組合せによってシェードが生成されるよう
に、境界を配置することができる。それなら、境界が終
わる場所のインテンシティでは、パターンは必然的に２
レベルのパターンを含むであろう。３レベルのパターン
から２レベルのパターンへのテキスチャの遷移は、２レ
ベルのパターンから一様な１レベルへの遷移ほど見てわ
からない。
【００２０】境界の位置決の融通性は、そのほかに、文
書のレンダリングすなわち印刷の時にインクカバレージ
を制御するのに使用することができる。たとえば、イン
クジェット・プリンタは、濃度 0.1, 0.2, 0.4 の３つ
のグレー・インクと黒を持つことができるであろう。２
つのグレー・インクの重ね印刷は、濃度 0.3，0.5 およ
び 0.6 を与えることができる。重ね印刷のインクのカ
バレージを制限するため、境界を図６に示すように配置
することができる。
書のレンダリングすなわち印刷の時にインクカバレージ
を制御するのに使用することができる。たとえば、イン
クジェット・プリンタは、濃度 0.1, 0.2, 0.4 の３つ
のグレー・インクと黒を持つことができるであろう。２
つのグレー・インクの重ね印刷は、濃度 0.3，0.5 およ
び 0.6 を与えることができる。重ね印刷のインクのカ
バレージを制限するため、境界を図６に示すように配置
することができる。
【００２１】使用する与えられたレベルの大きさは図表
内の対応する領域の幅に比例する。重ね印刷によって生
成されるレベルについては領域が薄くなるように境界を
配置することによって、インク・カバレージと同様に、
それらのレベルの使用が制限される。境界線の勾配を変
更することはしきい値レベルの選択を変更することに相
当する。直線の境界の場合、第１配列のしきい値は次式
によって与えられるであろう。 K*(2*i＋1)/(2*cellSizeX*cellSizeY)*(M-1))i＝0,1,
2,...(cellSizeX*cellSizeY-1) ここで、パラメータＫが勾配を決める。
内の対応する領域の幅に比例する。重ね印刷によって生
成されるレベルについては領域が薄くなるように境界を
配置することによって、インク・カバレージと同様に、
それらのレベルの使用が制限される。境界線の勾配を変
更することはしきい値レベルの選択を変更することに相
当する。直線の境界の場合、第１配列のしきい値は次式
によって与えられるであろう。 K*(2*i＋1)/(2*cellSizeX*cellSizeY)*(M-1))i＝0,1,
2,...(cellSizeX*cellSizeY-1) ここで、パラメータＫが勾配を決める。
【００２２】境界の垂直位置を変更するために、ここで
は２つのしきい値配列の対応する値間のオフセットを変
更する。たとえば、第１配列の値に１／（Ｍ−１）を加
えることによって第２配列を構成する代わりに、ここで
は或る別の値を加えることができる。これにより、２つ
の配列に対応する境界線の相対的位置が変わる。
は２つのしきい値配列の対応する値間のオフセットを変
更する。たとえば、第１配列の値に１／（Ｍ−１）を加
えることによって第２配列を構成する代わりに、ここで
は或る別の値を加えることができる。これにより、２つ
の配列に対応する境界線の相対的位置が変わる。
【００２３】ハーフトーン化処理のこの考え方は、ここ
まで説明したよりさらに一般化することができることに
留意されたい。境界は直線である必要はなく、また境界
の輪郭はすべて同じ形である必要はない。必要なことは
境界が交わらないことである。さらに、境界は、ある範
囲の垂直位置について、境界が横断されないギャップを
残さないことが好ましい。
まで説明したよりさらに一般化することができることに
留意されたい。境界は直線である必要はなく、また境界
の輪郭はすべて同じ形である必要はない。必要なことは
境界が交わらないことである。さらに、境界は、ある範
囲の垂直位置について、境界が横断されないギャップを
残さないことが好ましい。
【００２４】境界の位置を再調整したとき、またはグレ
ーレベルが直線的に間隔をおいて配置されていないと
き、生成された実際のインテンシティと図表の垂直位置
との間に（関係は単調であろうが）一次の対応がないか
もしれないことに留意されたい。これは、ハーフトーン
化の前に、補償トーン再生曲線（ＴＲＣ）補正を加える
べきであることを意味する。もちろん、プリンタは理想
的に行動しないから、これは一般に必要である。
ーレベルが直線的に間隔をおいて配置されていないと
き、生成された実際のインテンシティと図表の垂直位置
との間に（関係は単調であろうが）一次の対応がないか
もしれないことに留意されたい。これは、ハーフトーン
化の前に、補償トーン再生曲線（ＴＲＣ）補正を加える
べきであることを意味する。もちろん、プリンタは理想
的に行動しないから、これは一般に必要である。
【００２５】さらに、本方法はハーフトーンセル内のし
きい値の実際の位置決めとは無関係であることに留意さ
れたい。従って、本方法はどんなドット形状でもうまく
いくであろう。
きい値の実際の位置決めとは無関係であることに留意さ
れたい。従って、本方法はどんなドット形状でもうまく
いくであろう。
【００２６】図式的に説明したこのハーフトーン化方法
を具体化するために、 Pirsch と Netravali の技法を
修正する必要がある。 Pirsch と Netravali は最初に
画素インテンシティを調べることによって、どのハーフ
トーン配列を使用するかを決定し、そのあとしきい値と
の比較を適用する。幾つかのしきい値配列は決められた
インテンシティに適用されることがあるので、 Pirsch
と Netravali の技法は一般的ケースではうまくいかな
いであろう。代わりになすべきことは、画素とすべての
しきい値配列を比較して、それらの比較結果を用いて印
刷する適正なレベルを決定することである。配列０を有
するしきい値配列、すなわち第１配列（黒領域について
の境界）に番号をつける。それで、画素値とｚ番目の配
列との比較は以下に従ってビット値をもたらす。 If (Image[x][y] ＜Threshold[z][x% cellSize X ][y%
cellSize Y ]) B[z][x][y]＝0; else B[z][x][y] ＝1;
を具体化するために、 Pirsch と Netravali の技法を
修正する必要がある。 Pirsch と Netravali は最初に
画素インテンシティを調べることによって、どのハーフ
トーン配列を使用するかを決定し、そのあとしきい値と
の比較を適用する。幾つかのしきい値配列は決められた
インテンシティに適用されることがあるので、 Pirsch
と Netravali の技法は一般的ケースではうまくいかな
いであろう。代わりになすべきことは、画素とすべての
しきい値配列を比較して、それらの比較結果を用いて印
刷する適正なレベルを決定することである。配列０を有
するしきい値配列、すなわち第１配列（黒領域について
の境界）に番号をつける。それで、画素値とｚ番目の配
列との比較は以下に従ってビット値をもたらす。 If (Image[x][y] ＜Threshold[z][x% cellSize X ][y%
cellSize Y ]) B[z][x][y]＝0; else B[z][x][y] ＝1;
【００２７】もし B[0][x][y] が０であれば、 Pixel
[x][y]は level L0(黒) でペイントすべきである。もし
B[0][x][y] が１で、 B[1][x][y] が０であれば、 Pix
el[x][y]は level L1 でシェードすべきである。同様
に、もし B[z-1][x][y] が１で、B[z][x][y]が０であれ
ば、 Pixel[x][y]は Lz でシェードすべきである。最後
に、もし B[M-1][x][y] が１であれば、Pixel[x][y] は
ＬM ( 白) でシェードすべきである。
[x][y]は level L0(黒) でペイントすべきである。もし
B[0][x][y] が１で、 B[1][x][y] が０であれば、 Pix
el[x][y]は level L1 でシェードすべきである。同様
に、もし B[z-1][x][y] が１で、B[z][x][y]が０であれ
ば、 Pixel[x][y]は Lz でシェードすべきである。最後
に、もし B[M-1][x][y] が１であれば、Pixel[x][y] は
ＬM ( 白) でシェードすべきである。
【００２８】すべてのしきい値を比較し、適正なレベル
を選択するこの方法は、図７に示したハードウェアで容
易に具体化することができる。代わりに、セル位置とイ
ンテンシティによって三重に索引付けされたルックアッ
プ・テーブルを用いて、全プロセスをコンピュータで具
体化することができる。ソフトウェアを使用するマイク
ロプロセッサの場合、そのような具体化はより効率がよ
い。
を選択するこの方法は、図７に示したハードウェアで容
易に具体化することができる。代わりに、セル位置とイ
ンテンシティによって三重に索引付けされたルックアッ
プ・テーブルを用いて、全プロセスをコンピュータで具
体化することができる。ソフトウェアを使用するマイク
ロプロセッサの場合、そのような具体化はより効率がよ
い。
【００２９】図７のハードウェア構成について説明する
と、IMAGE[x][y] で表された各画素値はすべての対応す
るハーフトーンしきい値と比較され、論理演算を用いて
適正なハーフトーンレベルが解答される。最初に、画素
の値が比較器２の縦列によってその画素に対する一組の
しきい値と比較される。しきい値は昇順（最も低い Thr
eshold[0][x][y] 、最も高い Threshold[M-1][x][y])で
割り当てられる。もし画素値が Threshold[0][x][y] 未
満であれば、比較は誤りであり、インバータ回路３がＬ
０を真にするであろう。すべての他のしきい値との比較
は誤りであり、そこで反転された入力から対応するＡＮ
Ｄゲート４へ真の信号が与えられるであろう。しかし、
他の入力は誤りであり、そして得られた値Ｌ1 〜ＬM は
誤りであろう。もしあるＮについて、画素値が Thresho
ld[N][x][y] より大きく、しかしThreshold[N+1][x][y]
未満であれば、０とＮを含む０からＮまでのしきい値
との比較は真であり、インバータ回路３または反転され
たＡＮＤゲート４の入力はＬ0 〜ＬN について誤りの値
をもたらすであろう。 Threshold[N+1][x][y] との比較
は誤りであり、ＬN+1 を真にするため、反転され、 Thr
eshold[N][x][y] との比較から真の信号とＡＮＤ演算さ
れる。ＡＮＤゲートは次の低いしきい値の比較から誤り
の信号を受け取るので、値ＬN+2 〜ＬM は誤りであろ
う。従って、一度に１つのＬ値だけが有効であり、それ
は画素値のすぐ上のしきい値に対応する値である。適正
なしきい値の選択において、この方法を使用してハーフ
トーン配列とそのパワーを定義すれば、テキスチャおよ
びカバレージの制御の問題は解決されるであろう。本発
明は既知の方法を一般化して、与えられたレベル入力で
パターンを生成する際に２つ、３つまたはそれ以上のグ
レーレベルを制御できるようにする。
と、IMAGE[x][y] で表された各画素値はすべての対応す
るハーフトーンしきい値と比較され、論理演算を用いて
適正なハーフトーンレベルが解答される。最初に、画素
の値が比較器２の縦列によってその画素に対する一組の
しきい値と比較される。しきい値は昇順（最も低い Thr
eshold[0][x][y] 、最も高い Threshold[M-1][x][y])で
割り当てられる。もし画素値が Threshold[0][x][y] 未
満であれば、比較は誤りであり、インバータ回路３がＬ
０を真にするであろう。すべての他のしきい値との比較
は誤りであり、そこで反転された入力から対応するＡＮ
Ｄゲート４へ真の信号が与えられるであろう。しかし、
他の入力は誤りであり、そして得られた値Ｌ1 〜ＬM は
誤りであろう。もしあるＮについて、画素値が Thresho
ld[N][x][y] より大きく、しかしThreshold[N+1][x][y]
未満であれば、０とＮを含む０からＮまでのしきい値
との比較は真であり、インバータ回路３または反転され
たＡＮＤゲート４の入力はＬ0 〜ＬN について誤りの値
をもたらすであろう。 Threshold[N+1][x][y] との比較
は誤りであり、ＬN+1 を真にするため、反転され、 Thr
eshold[N][x][y] との比較から真の信号とＡＮＤ演算さ
れる。ＡＮＤゲートは次の低いしきい値の比較から誤り
の信号を受け取るので、値ＬN+2 〜ＬM は誤りであろ
う。従って、一度に１つのＬ値だけが有効であり、それ
は画素値のすぐ上のしきい値に対応する値である。適正
なしきい値の選択において、この方法を使用してハーフ
トーン配列とそのパワーを定義すれば、テキスチャおよ
びカバレージの制御の問題は解決されるであろう。本発
明は既知の方法を一般化して、与えられたレベル入力で
パターンを生成する際に２つ、３つまたはそれ以上のグ
レーレベルを制御できるようにする。
【図１】従来のマルチレベル・ハーフトーン化を示す図
である。
である。
【図２】ハーフトーン・セルについて位置対しきい値を
プロットした図表である。
プロットした図表である。
【図３】従来のハーフトーン化処理の図表である。
【図４】従来のマルチレベル・ハーフトーン化処理の図
表である。
表である。
【図５】本発明の原理を組み入れた３レベル・ハーフト
ーン化処理の図表である。
ーン化処理の図表である。
【図６】カバレージを制限する場合の境界を示す図表で
ある。
ある。
【図７】本発明のマルチレベル・ハーフトーン化のため
のハードウェア構成のブロック図である。
のハードウェア構成のブロック図である。
２ 比較器 ３ インバータ回路 ４ ＡＮＤゲート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アール ヴィクター クラーセン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター ブルックスボロ ドライ ヴ 293
Claims (3)
- 【請求項１】 マルチレベル・ハーフトーン化処理中に
テキスチャおよびカバレージの制御を実施する方法であ
って、 画素インテンシティの範囲を決定するステップと、 前記画素インテンシティを少なくとも２つのしきい値配
列内のしきい値と比較するステップと、 前記比較結果に従って、ハーフトーン・セルについて前
記比較結果の関数である画素インテンシティ・レベルを
選択するステップとから成ることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、前記少
なくとも２つのしきい値配列についての前記画素インテ
ンシティの範囲はオーバーラップしていることを特徴と
する方法。 - 【請求項３】 マルチレベル・ハーフトーン化処理中に
テキスチャ及びカバレージ制御を実施するようにプログ
ラムされたマイクロプロセッサにおいて、 画素インテンシティを得ることと、 前記画素インテンシティを少なくとも２つのオーバーラ
ップしたしきい値配列内のしきい値と比較することと、 前記比較結果に従って、ハーフトーン・セルについて前
記比較結果の関数である強調した画素インテンシティ・
レベルを選択することとによって、前記テキスチャ及び
カバレージの制御を実施するようにプログラムされたマ
イクロプロセッサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/886,742 US6014226A (en) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | Multilevel halftoning with reduced texture contours and coverage control |
| US08/886742 | 1997-07-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1141465A true JPH1141465A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=25389670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10175481A Pending JPH1141465A (ja) | 1997-07-01 | 1998-06-23 | マルチレベル・ハーフトーン化方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6014226A (ja) |
| EP (1) | EP0889639B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1141465A (ja) |
| DE (1) | DE69819608T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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