圖像處理裝置及圖像處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量半色調(diào)圖像數(shù)據(jù)的圖像處理裝置和圖像處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如打印機等的圖像形成裝置已被廣泛使用，該打印機通過使用記錄材料在記錄介質(zhì)上打印由通過計算機或數(shù)字照相機輸入的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)表示的圖像。在數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中，圖像數(shù)據(jù)中包括的像素的像素值一般由針對一個顏色的諸如8位或16位的多色調(diào)表示。另一方面，在圖像形成裝置中，通過以記錄材料的點的0N(開)及OFF(關(guān))狀態(tài)來形成圖像。由此，圖像形成裝置可輸出的色調(diào)的數(shù)量常常低于圖像數(shù)據(jù)的色調(diào)的數(shù)量。一般而言，對數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進行半色調(diào)處理，由此這樣的圖像形成裝置可以打印圖像。根據(jù)通過半色調(diào)處理獲取的半色調(diào)圖像數(shù)據(jù)，圖像形成裝置表示要被輸出在記錄介質(zhì)上的點圖案，并且由此表示圖像的偽色調(diào)。
[0003]—種半色調(diào)處理被稱為使用閾值矩陣的抖動處理。閾值矩陣是指與圖像數(shù)據(jù)中的像素相對應(yīng)地布置閾值的矩陣。通過比較像素值與對應(yīng)于像素的閾值來對圖像數(shù)據(jù)中包括的各像素進行抖動處理，以使各像素的像素值量化，由此減少圖像數(shù)據(jù)的色調(diào)的數(shù)量。針對圖像數(shù)據(jù)以區(qū)塊圖案重復(fù)布置閾值矩陣，使得閾值能夠?qū)?yīng)于所有像素。
[0004]抖動處理可用的閾值矩陣可以分為兩種類型。一種類型是高低閾值被分散的基于頻率調(diào)制(FM)的閾值矩陣。另一種類型是閾值的大小從一個位置依次增加的基于振幅調(diào)制(AM)的閾值矩陣。在通過使用基于FM的閾值矩陣對圖像數(shù)據(jù)進行抖動處理的情況下，得到的半色調(diào)圖像數(shù)據(jù)表示具有分散的點的點圖案，并且以單位面積中的點數(shù)量來表示偽色調(diào)。在通過使用基于AM的閾值矩陣對圖像數(shù)據(jù)進行抖動處理的情況下，得到的半色調(diào)圖像數(shù)據(jù)表示集中的多個點被周期性排布的點圖案，并且根據(jù)點的面積來表示偽色調(diào)。即使利用兩種閾值矩陣，當(dāng)輸入了平坦的圖像數(shù)據(jù)時，一般也考慮圖像形成裝置的輸出特性來確定閾值的布置。
[0005]然而，比較輸入圖像數(shù)據(jù)的像素的像素值與對應(yīng)的閾值，得到的半色調(diào)圖像數(shù)據(jù)也許不能表示期望的點圖案。這可能是由輸入圖像數(shù)據(jù)所表現(xiàn)的特性與閾值矩陣的特性之間的干擾引起的。例如，由部分區(qū)域的輸入圖像數(shù)據(jù)所表示的色調(diào)可能無法被再現(xiàn)，或者要由半色調(diào)圖像數(shù)據(jù)再現(xiàn)的細線可能斷線了。
[0006]因此，在日本特開第2007-194904號公報中，根據(jù)與閾值矩陣相對應(yīng)的區(qū)域中包括的多個像素的像素值的平均值，針對各區(qū)域生成理想的輸出總值。其還公開了按照從由像素值定義的區(qū)域中的重心位置處的像素起的順序分配輸出值，直到獲取了理想的輸出總值為止。
[0007]根據(jù)日本特開第2007-194904號公報的公開，點的布置依據(jù)于基于各區(qū)域的像素的像素值的重心位置。因此，由于區(qū)域內(nèi)的重心位置根據(jù)輸入圖像數(shù)據(jù)的特性而變化，所以可能無法設(shè)置適于圖像形成裝置的輸出的點圖案。此外，由于按照從區(qū)域中的重心位置起的順序確定ON點的位置，所以可能無法維持輸入圖像數(shù)據(jù)的特性，從而導(dǎo)致了模糊的半色調(diào)圖像數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為高清晰度的半色調(diào)圖像數(shù)據(jù)的圖像處理裝置。根據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置包括:目標(biāo)值計算單元，其被構(gòu)造為基于輸入圖像數(shù)據(jù)的預(yù)定區(qū)域中包括的像素的像素值，計算在所述預(yù)定區(qū)域中要輸出的目標(biāo)值；分配順序確定單元，其被構(gòu)造為基于所述區(qū)域中包括的各像素的像素值和所述閾值矩陣中與該像素相對應(yīng)的閾值，確定所述預(yù)定區(qū)域中的輸出值的分配順序；以及輸出值確定單元，其被構(gòu)造為通過按照所述分配順序，對所述預(yù)定區(qū)域中包括的至少一個像素指派目標(biāo)值，來確定所述預(yù)定區(qū)域中包括的各像素的輸出值。
[0009]根據(jù)以下參照附圖對示例性實施例的描述，本發(fā)明的其他特征將變得清楚。
【附圖說明】
[0010]圖1是例示圖像形成系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)的框圖。
[0011]圖2是例示圖像處理單元的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0012]圖3例示了輸入圖像數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)示例。
[0013]圖4例示了閾值矩陣和使用閾值矩陣的抖動處理。
[0014]圖5例示了要由圖像處理單元進行的操作。
[0015]圖6是例示圖像處理單元的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0016]圖7例示了具有藍噪聲(blue-noise)特性的閾值矩陣的示例。
[0017]圖8例示了目標(biāo)值計算單元。
[0018]圖9例示了要由目標(biāo)值計算單元進行的操作。
[0019]圖10例示了輸入圖像數(shù)據(jù)中的區(qū)域和處理結(jié)果。
[0020]圖11是例示圖像處理單元的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0021]圖12例示了 γ校正。
[0022]圖13例示了第一評價值計算單元。
[0023]圖14例示了分配順序確定單元。
[0024]圖15例示了要由目標(biāo)值計算單元進行的操作。
[0025]圖16例示了要由分配順序確定單元進行的操作。
[0026]圖17例示了輸入圖像數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)示例。
[0027]圖18Α至圖18D例示了基于AM的閾值矩陣的示例。
【具體實施方式】
[0028]將參照【附圖說明】本發(fā)明的示例性實施例。僅為了例示的目的給出了根據(jù)以下示例性實施例的結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明不限于所例示的結(jié)構(gòu)。
[0029]圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)
[0030]圖1例示了包括適用于第一示例性實施例的圖像處理裝置的圖像形成系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。根據(jù)第一示例性實施例的圖像處理裝置是圖像處理控制器，例如，該圖像處理控制器被配設(shè)在打印機內(nèi)部，該打印機被構(gòu)造為使用記錄材料在記錄介質(zhì)上形成圖像。根據(jù)第一示例性實施例的圖像形成系統(tǒng)包括CPU 100、RAM 101、ROM 102、操作單元103、顯示單元104、外部存儲設(shè)備105、圖像處理單元106、圖像形成單元107、I/F(接口)單元108及總線109。
[0031]CPU 100使用輸入數(shù)據(jù)或后述的RAM 101或ROM 102中存儲的計算機程序，來控制整個圖像形成系統(tǒng)的操作。例如將說明CPU 100整體控制裝置的情況，并且多個硬件組件可以分擔(dān)處理，以控制整個裝置。
[0032]RAM 101具有如下的存儲區(qū)域，該存儲區(qū)域被構(gòu)造為臨時存儲從外部存儲設(shè)備105讀取的計算機程序和數(shù)據(jù)，以及通過I/F單元108從外部接收的數(shù)據(jù)。RAM 101被CPU100用作用于執(zhí)行處理的存儲區(qū)域，或被圖像處理單元106用作進行圖像處理的存儲區(qū)域。換言之，RAM 101可以根據(jù)需要提供存儲區(qū)域。ROM 102存儲針對圖像形成系統(tǒng)的組件的設(shè)置的設(shè)置參數(shù)，以及引導(dǎo)程序。
[0033]操作單元103可以包括鍵盤和鼠標(biāo)，并且通過操作者進行的操作接收來自操作者的指令。這允許操作者向CPU 100輸入指令。
[0034]顯示單元104包括CRT或液晶畫面，并且能夠通過使用圖像和文本來顯示CPU 100進行的處理的結(jié)果。在顯示單元104是能夠檢測觸摸操作的觸摸屏的情況下，操作單元104可以用作操作單元103的一部分。
[0035]外部存儲設(shè)備105是諸如硬盤驅(qū)動器等的大容量信息存儲設(shè)備。外部存儲設(shè)備105可以存儲使操作系統(tǒng)(0S)或CPU 100執(zhí)行處理的計算機程序及數(shù)據(jù)。外部存儲設(shè)備105可以保持通過裝置的組件進行處理而生成的臨時數(shù)據(jù)(諸如輸入和輸出圖像數(shù)據(jù)以及要在圖像處理單元中使用的閾值矩陣)。外部存儲設(shè)備105中存儲的計算機程序和數(shù)據(jù)在CPU100的控制下根據(jù)需要被讀取，被存儲在RAM 101中，并且要被CPU 100處理。
[0036]圖像處理單元106被實現(xiàn)為計算機程序可執(zhí)行處理器或?qū)Ｓ脠D像處理電路，并且執(zhí)行將作為打印對象輸入的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為能夠由圖像形成單元107輸出的圖像數(shù)據(jù)的圖像處理。例如，響應(yīng)于來自CPU 100的執(zhí)行圖像處理的指令，處理外部存儲設(shè)備105中存儲的N色調(diào)輸入圖像數(shù)據(jù)，并且輸出Μ色調(diào)輸出圖像數(shù)據(jù)。
[0037]圖像形成單元107基于從圖像處理單元106接收的輸出圖像數(shù)據(jù)，使用記錄材料在記錄介質(zhì)上形成圖像。根據(jù)第一示例性實施例的圖像形成單元107是噴墨類型，其通過從噴嘴向記錄介質(zhì)排出墨來形成圖像。圖像形成單元107也可以是電子照相類型，其通過將帶電的圖像載體曝光，使用調(diào)色劑顯影圖像，并且將調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印在記錄介質(zhì)上，來形成圖像。
[0038]I/F單元108用作用于連接根據(jù)本示例性實施例的圖像形成系統(tǒng)和外部設(shè)備的接口。I/F單元108還用作為了通過使用紅外線通信或無線LAN與通信設(shè)備交換數(shù)據(jù)，而連接到因特網(wǎng)的接口。所有的組件都連接到總線109，并且通過總線109進行數(shù)據(jù)交換。
[0039]圖像處理單元106的結(jié)構(gòu)
[0040]將說明適用于第一示例性實施例的圖像處理單元106。圖像處理單元106執(zhí)行用于將輸入圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為半色調(diào)圖像數(shù)據(jù)的半色調(diào)處理，所述半色調(diào)圖像數(shù)據(jù)表示比表示輸入圖像數(shù)據(jù)的色調(diào)數(shù)量更少的色調(diào)數(shù)量。圖2是例示圖像處理單元106的結(jié)構(gòu)的詳情的框圖。根據(jù)本示例性實施例的圖像處理單元106被實現(xiàn)為圖2例示的框圖中包括的專用圖像處理電路。圖像處理單元106具有像素值獲取單元201、目標(biāo)值計算單元202、分配順序確定單元203、閾值獲取單元204以及輸出值確定單元205。
[0041]要輸入到圖像處理單元106的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)(下文中稱為輸入圖像數(shù)據(jù))是針對各個像素指示0到255中的一個值的8位數(shù)據(jù)。本示例性實施例中的圖像處理單元106將針對每一個像素的8位輸入圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為針對各像素具有0或1的值的1位二進制半色調(diào)圖像數(shù)據(jù)(輸出圖像數(shù)據(jù))。在半色調(diào)圖像數(shù)據(jù)中，具有像素值(輸出值)0的像素表示OFF點，而具有像素值(輸出值)1的像素表示0N點。這樣的半色調(diào)圖像數(shù)據(jù)以比表示輸入圖像數(shù)據(jù)的色調(diào)數(shù)量少的色調(diào)數(shù)量再現(xiàn)輸入圖像數(shù)據(jù)。
[0042]像素值獲取單元201獲取輸入圖像數(shù)據(jù)中要被處理的單位區(qū)域(下文中稱為對象區(qū)域)中包括的多個像素的像素值。圖3例示了輸入圖像數(shù)據(jù)300。根據(jù)本示例性實施例，由圖3中的粗框指示的4像素X 4像素區(qū)域是單位區(qū)域。如果區(qū)域301是對象區(qū)域，則像素值獲取單元201獲取區(qū)域301中包括的16個像素的各像素值。
[0043]目標(biāo)值計算單元202基于對象區(qū)域中包括的多個像素的像素值，計算對象區(qū)域中的輸出值的總和作為目標(biāo)值。由于如上所述輸出值1和0表示0N和OFF點，因此單位區(qū)域中的輸出值的總和(目標(biāo)值)對應(yīng)于單位區(qū)域中應(yīng)當(dāng)是0N點的點數(shù)。根據(jù)本示例性實施例，通過將對象區(qū)域中包括的多個像素的像素值的總和除以255 (丟棄值的小數(shù)部分)來獲取目標(biāo)值。
[0044]閾值獲取單元204從RAM 101或外部存儲設(shè)備105獲取可用于抖動處理的閾值組。根據(jù)本示例性實施例，使用圖4中例示的閾值矩陣401。針對矩陣中的像素，閾值矩陣401具有不同值的閾值。稍后將說明詳情。由于閾值矩陣和處理單位區(qū)域具有相同大小(4像素X4像素)，因此每次讀取處理單位區(qū)域時，閾值獲取單元204獲取圖4例示的閾值矩陣 401。
[0045]基于從像素值獲取單元201獲取的對象區(qū)域的像