CN101184147B - 颜色处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种颜色处理装置，包括：图像信号获取部分、颜色成分保存部分、第一颜色变换部分、色域压缩部分和第二颜色变换部分。所述图像信号获取部分获取包括具有预定颜色成分的输入颜色信号的图像信号。所述颜色成分保存部分保存所述输入颜色信号的至少一个颜色成分作为保存颜色成分。所述第一颜色变换部分将所述输入颜色信号变换为属于第一颜色空间的中间颜色信号。所述色域压缩部分利用所述中间颜色信号的颜色成分和所述保存颜色成分对所述中间颜色信号执行色域压缩，以生成压缩颜色信号。所述第二颜色变换部分将所述压缩颜色信号变换为属于第二颜色空间的输出颜色信号，所述第二颜色空间与所述第一颜色空间不同。

Description

颜色处理装置和方法

技术领域

本发明涉及颜色处理装置、颜色处理方法、存储使计算机执行颜色信号的颜色变换的程序的计算机可读介质以及计算机数据信号。 

背景技术

例如，假定一种颜色输出装置利用另一种颜色输出装置的颜色信号进行输出。在该情况下，如果两种颜色输出装置分别利用不同颜色空间中的颜色信号，就需要执行颜色信号的颜色变换。 

此时，颜色输出装置的输出颜色信号可以是具有比输入颜色信号更高维度的颜色信号。例如，存在像打印机那样输入颜色信号为L*a*b*并且输出颜色信号为CMYK的情况。 

然而，在这种情况下输入颜色信号和输出颜色信号具有不同的维度，因此不是以一对一的方式相对应。存在输出颜色信号的颜色成分的多种组合。因此，要执行何种颜色处理成为一个问题。 

JP2003-125210A(对应于US 2003/0072018A)公开了一种方法，该方法预先确定输出颜色信号的一种颜色成分，然后根据输入颜色信号的颜色成分以及预先确定的输出颜色信号的颜色成分确定输出颜色信号的全部颜色成分。 

在颜色变换中，使用者可能希望保存黑色K。 

例如，当在利用CMYK作为色材的印刷机与利用CMYK作为色材(与印刷机的色材类型不同)的打印机之间执行颜色匹配时，使用者可能希望匹配颜色可再现性，同时尽可能多地保存印刷机的K版。 

对于这种情况，JP2002-152543A(对应于US 2002/0029715A)提出了一种颜色处理方法，该方法通过在仅仅改变K颜色的量时匹 配L^*值来保存K版。 

JP2004-112269A(对应于US 2004/0051886A)公开了一种颜色处理方法，该方法通过交替地搜索L^*a^*b^*和K以满足如下全部约束的方式来搜索输出颜色信号，这些约束包括：保存印刷机的K版，真实地再现L^*a^*b^*，以及打印机的CMYK的总量限制。 

发明内容

本发明提供一种颜色处理装置，当执行颜色信号的颜色变换时，不管颜色输出装置的输出颜色信号的维数等如何，该颜色处理装置能够执行具有高度可扩展性的色域压缩。 

(1)根据本发明的一方面，一种颜色处理装置包括：图像信号获取部分、颜色成分保存部分、第一颜色变换部分、色域压缩部分和第二颜色变换部分。所述图像信号获取部分获取图像信号，所述图像信号包括具有预定颜色成分的输入颜色信号。所述颜色成分保存部分保存所述输入颜色信号的至少一个颜色成分作为保存颜色成分。所述第一颜色变换部分将所述输入颜色信号变换为属于第一颜色空间的中间颜色信号。所述色域压缩部分利用所述中间颜色信号的颜色成分和所述保存颜色成分对所述中间颜色信号执行色域压缩，以生成压缩颜色信号。所述第二颜色变换部分将所述压缩颜色信号变换为属于第二颜色空间的输出颜色信号，所述第二颜色空间与所述第一颜色空间不同。 

(2)根据第(1)项所述的颜色处理装置还可以包括：函数存储部分，其存储所述色域压缩中使用的函数。所述函数经过高维颜色空间中的压缩目标点和所述高维颜色空间中定义的色域。所述高维颜色空间包括所述第一颜色空间的颜色成分的轴和所述保存颜色成分的轴。所述色域压缩部分从所述函数存储部分读出函数，求出所述函数与所述高维颜色空间的色域之间的交点，并且执行色域压缩，从而将所述压缩目标点变换为所述交点。 

(3)在根据第(2)项所述的颜色处理装置中，所述函数存储部分中存储的函数可以经过所述高维颜色空间的色域中设定的压缩 中心点。 

(4)在根据第(2)或(3)项所述的颜色处理装置中，所述色域压缩部分中使用的函数可以根据所述压缩目标点在所述高维颜色空间中的位置而变化。 

(5)在根据第(2)至(4)项中任一项所述的颜色处理装置中，所述色域压缩部分中使用的函数可以根据所述保存颜色成分的颜色成分保存率而变化。 

(6)在根据第(2)至(5)项中任一项所述的颜色处理装置中，所述色域压缩部分可以执行色域压缩，使得所述输出颜色信号的成分的总量位于预定总量限制值内。 

(7)根据本发明的另一方面，一种颜色处理方法包括：保存图像信号的输入颜色信号的至少一个颜色成分作为保存颜色成分；将所述输入颜色信号变换为属于第一颜色空间的中间颜色信号；利用所述中间颜色信号的颜色成分和所述保存颜色成分对所述中间颜色信号执行色域压缩，以生成压缩颜色信号；以及将所述压缩颜色信号变换为属于第二颜色空间的输出颜色信号，所述第二颜色空间与所述第一颜色空间不同。 

(8)根据第(7)项所述的颜色处理方法还可以包括：获取经过高维颜色空间中的压缩目标点和所述高维颜色空间中定义的色域的函数，所述高维颜色空间包括所述第一颜色空间的颜色成分的轴和所述保存颜色成分的轴；以及求出所述函数与所述高维颜色空间的色域之间的交点。通过执行色域压缩以将所述压缩目标点变换为所述交点。 

(9)一种存储使计算机执行颜色处理的程序的计算机可读介质。所述颜色处理包括：保存图像信号的输入颜色信号的至少一个颜色成分作为保存颜色成分；将所述输入颜色信号变换为属于第一颜色空间的中间颜色信号；利用所述中间颜色信号的颜色成分和所述保存颜色成分对所述中间颜色信号执行色域压缩，以生成压缩颜色信号；以及将所述压缩颜色信号变换为属于第二颜色空间的输出颜色信号，所述第二颜色空间与所述第一颜色空间不同。

(10)在根据第(9)项所述的计算机可读介质中，所述颜色处理还可以包括：获取经过高维颜色空间中的压缩目标点和所述高维颜色空间中定义的色域的函数，所述高维颜色空间包括所述第一颜色空间的颜色成分的轴和所述保存颜色成分的轴；以及求出所述函数与所述高维颜色空间的色域之间的交点。通过执行色域压缩以将所述压缩目标点变换为所述交点。 

当执行颜色信号的颜色变换时，不管颜色输出装置的输出颜色信号的维数如何，第(1)项提出的构造可以执行具有较高可扩展性的色域压缩。 

根据第(2)项提出的构造，可以提供一种颜色处理装置，不管颜色输出装置的输出颜色信号的维数如何，该颜色处理装置能够执行以较少的搜索次数确定输出颜色信号的色域压缩。 

此外，根据第(3)项提出的构造，可以提供一种颜色处理装置，与没有使用该构造的情况相比，该颜色处理装置能够以更简单的构造执行色域压缩。 

此外，根据第(4)项提出的构造，可以提供一种颜色处理装置，与没有使用该构造的情况相比，该颜色处理装置能够更灵活地应对需要保存输入颜色信号的一些颜色成分的情况。 

此外，根据第(5)项提出的构造，可以提供一种颜色处理装置，与没有使用该构造的情况相比，该颜色处理装置可以更灵活地应对所需的图像质量设计。 

此外，根据第(6)项提出的构造，可以提供一种颜色处理装置，如果已经为颜色输出装置的输出颜色信号的颜色成分设定了预定的总量限制值，则该颜色处理装置还能够以较少的搜索次数确定输出颜色信号。 

另一方面，当执行颜色信号的颜色变换时，不管颜色输出装置的输出颜色信号的维数如何，第(7)项提出的构造可以执行具有较高可扩展性的色域压缩。 

根据第(8)项提出的构造，可以提供一种颜色处理装置，不管颜色输出装置的输出颜色信号的维数如何，该颜色处理装置能够执行 以较少的搜索次数确定输出颜色信号的色域压缩。 

另一方面，根据第(9)项提出的构造，可以提供一种程序，当执行颜色信号的颜色变换时，不管颜色输出装置的输出颜色信号的维数如何，该程序可以有效地用于执行具有较高可扩展性的色域压缩。 

根据第(10)项提出的构造，可以提供一种程序，不管颜色输出装置的输出颜色信号的维数如何，该程序能够执行以较少的搜索次数确定输出颜色信号的色域压缩。 

附图说明

下面将参照附图详细描述本发明的示例性实施例，其中： 

图1是示出颜色处理装置的功能的框图，当输入颜色信号的颜色成分为L^*a^*b^*并且输出颜色信号的颜色成分为CMYK时，该颜色处理装置执行颜色变换； 

图2是示出颜色处理装置10的操作的流程图； 

图3是示出颜色处理装置的功能的框图，当输入颜色信号的颜色成分为印刷机的CMYK并且输出颜色信号为打印机的颜色信号的CMYK时，该颜色处理装置在尽可能多地保存K版的同时执行颜色变换； 

图4是示出颜色处理装置20的操作的流程图； 

图5A和图5B是表示L^*a^*(b^*)颜色空间中的色域的示意图，该色域可以由例如打印机等颜色输出装置再现； 

图6是示出颜色处理装置的功能的框图，当印刷机的输入颜色信号的颜色成分为CMYK并且打印机的输出颜色信号的颜色成分为CMYK时，该颜色处理装置执行颜色变换； 

图7是示出颜色处理装置30的操作的流程图； 

图8是示出包含有本发明示例性实施例的颜色处理装置的功能的框图； 

图9是示出颜色处理装置40的操作的流程图； 

图10是示出高维颜色空间中的色域压缩的实例的示意图； 

图11是如下情况的示意图，即，在L^*a^*(b^*)K颜色空间中设定 一个压缩中心点并且沿着从压缩目标点向压缩中心点延伸的直线移动点，从而执行色域压缩； 

图12是描述当压缩方向根据压缩目标点的位置而改变时的色域压缩的视图； 

图13是示出当压缩中心点根据压缩目标点的位置而改变时的色域压缩的示意图； 

图14是重视L^*a^*b^*的可再现性地执行色域压缩的示意图； 

图15是在示出色域压缩的图14所示的示意图中从L^*a^*(b^*)K颜色空间向L*K颜色空间投影的视图。 

图16是示出当在现有技术中通过交替地反复搜索L^*a^*b^*和K的方法执行色域压缩时压缩目标点P在L^*K颜色空间中的轨迹的示意图； 

图17是示出通过根据本发明示例性实施例的颜色处理装置所使用的搜索方法压缩目标点P在L^*K颜色空间中的轨迹的示意图； 

图18是如下情况的示意图，即，在L^*a^*(b^*)K颜色空间中设定一个压缩中心点并且沿着从压缩目标点到压缩中心点的曲线移动点，从而执行色域压缩； 

图19是根据压缩目标点的位置改变曲线形状并且执行色域压缩的示意图； 

图20A和图20B是示出相对于L^*a^*b^*设计K的保存率的实例的示意图； 

图21是示出根据本发明示例性实施例的颜色处理装置的功能的框图； 

图22是示出颜色处理装置50的操作的流程图； 

图23是描述L^*a^*b^*KRGB七维颜色空间中的色域压缩的视图； 

图24是如下情况的示意图，即，在L^*a^*b^*KRGB七维颜色空间中设定一个压缩中心点并且沿着从压缩目标点到压缩中心点的曲线移动点，从而执行色域压缩； 

图25A至图25C是示出相对于L^*a^*b^*设计R、G、B的保存率的实例的视图；

图26是示出根据本发明示例性实施例的颜色处理装置的硬件构造的实例的框图； 

图27A和图27B是描述色域概念的视图； 

图28是描述色域压缩过程的视图； 

图29A和图29B是示出通过设定压缩中心点来执行色域压缩的实例的示意图； 

图30是示出在不设定压缩中心点的情况下执行色域压缩的实例的示意图；以及 

图31是示出在不设定压缩中心点的情况下执行色域压缩的另一实例的示意图。 

具体实施方式

现在将详细描述本发明的示例性实施例。然而，应该理解，本发明不限于下面的示例性实施例，在不脱离本发明的精髓和范围的情况下可以进行各种修改和变化。 

颜色输出装置可以再现的颜色范围称为“色域”，并且可以由设备无关的颜色空间表示，这种颜色空间由诸如L^*a^*b^*颜色系统等比色颜色空间代表。 

图27A和图27B是描述色域概念的视图。 

图27A是利用L^*a^*b^*颜色空间中的L^*轴、a^*轴和b^*轴以三维方式示意性地表示色域的视图。 

图中所示色域的内部是颜色输出装置可以再现的颜色范围。 

如图27B所示，可以将a^*、b^*放入一个维度中，并且可以利用L^*轴和a^*(b^*)轴以二维方式表示色域，a^*(b^*)轴可以称为“C^*轴”。 

在图27B中，当颜色输出装置再现L^*a^*(b^*)颜色空间中的一个点所表示的颜色时，如果该点在色域之外，就需要将该点移动成为色域内部的点。这一过程称为“色域压缩”(或“色域映射”)。 

图28是描述色域压缩过程的视图。 

图28示出通过执行色域压缩将色域之外的点P移动成为色域内部的点P’的实例。

例如，可以设定一个压缩中心点，并且将压缩目标点朝向压缩中心点压缩。 

图29A和图29B是示出通过设定压缩中心点来执行色域压缩的一个实例的示意图。 

如图29A所示，在色域中设定一个压缩中心点。通过直线连接该压缩中心点和色域之外的压缩目标点P。该直线与色域轮廓之间的交点作为点P’，通过色域压缩将点P移动到该点P’。 

在该情况下，图29B示出执行色域压缩从而使色差最小的方法，或者重视色调地执行色域压缩从而使压缩后的颜色顺滑的方法。 

还可以获得在不设定压缩中心点的情况下执行色域压缩的方法。 

图30是示出在不设定压缩中心点的情况下执行色域压缩的实例的示意图。 

根据该方法，朝着使压缩目标点与色域轮廓之间的距离最小的方向压缩色域之外的压缩目标点P，并且将与色域轮廓的交点作为点P’，通过色域压缩将点P移动到该点P’。 

图31是示出在不设定压缩中心点的情况下执行色域压缩的另一实例的示意图。 

在该方法中，在保存亮度(L^*)的同时，朝着色域内最接近点P的点压缩色域之外的压缩目标点P，并且将与色域轮廓的交点作为点P’，通过色域压缩将点P移动到该点P’。 

如上所述可以得到色域压缩的几种变化形式。对输入颜色信号执行色域压缩后，对所得到的颜色信号执行颜色变换，使其变换成为颜色输出装置的输出颜色信号(例如，如果颜色输出装置为显示器，则输出颜色信号为RGB；如果颜色输出装置为打印机，则输出颜色信号为CMY、CMYK等)。然后执行颜色再现。 

此时，如果颜色输出装置的输出颜色信号是维度高于输入颜色信号的颜色信号，那么输入颜色信号和输出颜色信号就不能以一对一的方式对应，这是因为输入颜色信号和输出颜色信号具有不同维度的缘故。对于单个输入颜色信号将存在输出颜色信号的颜色成分的多种 组合。因此，例如，可以获得一种方法，该方法预先确定输出颜色信号的一种颜色成分，然后根据输入颜色信号的颜色成分以及预先确定的输出颜色信号的颜色成分确定输出颜色信号的全部颜色成分。 

图1示出这种情况下的颜色处理装置的实例。图1是示出颜色处理装置的功能的框图，当输入颜色信号的颜色成分为L^*a^*b^*并且输出颜色信号的颜色成分为CMYK时，该颜色处理装置执行颜色变换。 

图2是示出颜色处理装置10的操作的流程图。 

图1所示的颜色处理装置10包括图像信息获取部分11，该部分从例如外部计算机(未示出)获取具有预定输入颜色信号的图像信号。颜色处理装置10还包括：函数存储部分12，其存储在色域压缩中使用的函数；以及色域压缩部分13，其执行色域压缩以生成压缩颜色信号。颜色处理装置10还包括：黑量生成部分14，其确定黑量(K)；以及颜色变换部分15，其将压缩颜色信号和黑量(K)变换成为预定的输出颜色信号。 

如上所述，图像信息获取部分11从外部计算机(未示出)获取具有预定输入颜色信号的图像信号(步骤S101)。这里，假定获取L^*a^*b^*颜色信号作为输入颜色信号。 

控制部分(未示出)从函数存储部分12读取在执行色域压缩中使用的函数(步骤S102)。色域压缩部分13根据上述图29A至图31中所示的任意方法执行色域压缩(步骤S103)。 

接下来，执行向输出颜色信号的颜色成分CMYK的变换。为了唯一地确定维度高于L^*a^*b^*颜色信号的CMYK颜色信号，采用首先确定黑量(K)然后根据L^*a^*b^*和K计算CMY的过程。 

黑量生成部分14可以根据下述L^*a^*b^*和K之间的对应关系确定黑量(K)。 

首先，根据代表性的颜色信号L^*a^*b^*计算对应的调节K量，根据多组代表性的颜色信号L^*a^*b^*和调节K量执行预测最佳K量的颜色建模。此时，根据部分色域中的颜色执行整个色域的外推预测。因此，可以预测能够自然地再现颜色的最佳K量(步骤S104)。

颜色变换部分15执行从L^*a^*b^*和K向CMY的变换。该颜色变换可以使用根据CMYK和L^*a^*b^*之间的对应关系进行神经网络学习的颜色变换模型，并且可以根据其逆变换模型计算CMY(从L^*a^*b^*K向CMY的变换)(步骤S105)。 

最后，将输出颜色信号作为图像信号输出(步骤S106)。 

该颜色处理装置可以通过在L^*a^*b^*颜色空间中执行一次色域压缩来提供输出颜色信号。 

此外，在CMYK的总量受到限制的情况下(例如，C、M、Y和K色材分别由0％至100％范围内的网点面积率表示，并采用这样的限制：总量值C+M+Y+K≤320％等)，上述颜色处理装置也可以应对该限制。 

也就是说，可以确定能够充分利用CMYK的总量限制值的范围内的色域的K，从而可以执行这样的色域压缩，即，朝向在CMYK总量限制值的范围内可以表示的最大色域进行压缩。 

在颜色处理中，使用者可能希望保存作为黑量的K(K版)。 

在这种情况下，可以获得如下颜色处理装置，其通过在仅仅K颜色的量变化时匹配L^*值来保存K版，并同时执行颜色变换。 

图3示出这种情况下的颜色处理装置的实例。图3是示出颜色处理装置的功能的框图，当输入颜色信号的颜色成分为例如印刷机的CMYK并且输出颜色信号为打印机的颜色信号的CMYK时，该颜色处理装置在尽可能多地保存K版的同时执行颜色变换。 

图4是示出颜色处理装置20的操作的流程图。 

图3所示的颜色处理装置20包括图像信息获取部分21，该部分从例如外部计算机(未示出)获取具有预定输入颜色信号的图像信号。颜色处理装置20还包括保存黑量(K)的黑量保存部分22。颜色处理装置20还包括：第一颜色变换部分23，其执行将包括颜色成分CMYK的输入颜色信号变换为L^*a^*b^*颜色信号的颜色变换；函数存储部分24，其存储在执行色域压缩中使用的函数；色域压缩部分25，其对第一颜色变换部分23生成的L^*a^*b^*颜色信号执行色域压缩，以提供压缩颜色信号；以及第二颜色变换部分26，其将压缩颜色信号 和保存的黑量(K)变换为包括颜色成分CMYK的输出颜色信号。 

按照与上述类似的方式，图像信息获取部分21从外部计算机获取具有预定输入颜色信号的图像信号(步骤S201)。这里，假定获取包括颜色成分CMYK的颜色信号作为输入颜色信号。 

为了使打印机提供与印刷机的K版大致相当的输出，黑量保存部分22执行如下过程：尽可能多地保存印刷机的K版，并且将K版与打印机的特性相匹配(步骤S202)。 

例如，通过在仅仅K颜色的量变化时匹配L^*值来保存K版。这样获得的K作为保存的K。 

第一颜色变换部分23计算与印刷机的CMYK对应的L^*a^*b^*。这可以利用上述颜色变换模型来执行(步骤S203)。 

控制部分(未示出)从函数存储部分24读取在执行色域压缩中使用的函数(步骤S204)。如果包括L^*a^*b^*的颜色成分的颜色信号在色域之外，那么色域压缩部分25对打印机的色域执行压缩(步骤S205)。 

第二颜色变换部分26根据压缩的L^*a^*b^*颜色成分和保存的K执行从L^*a^*b^*到CMY的颜色变换。第二颜色变换部分26最终提供包括打印机的颜色成分CMYK的输出颜色信号(步骤S206)。然后，第二颜色变换部分26将输出颜色信号作为图像信号输出(步骤S207)。 

这里，可以保证在进行色域压缩之后的L^*a^*b^*可以在L^*a^*b^*颜色空间中再现，但是没有考虑K值。 

图5A和图5B是表示L^*a^*(b^*)颜色空间中的色域的示意图，该色域可以由例如打印机等颜色输出装置再现。 

在图5A中，点P是色域中的L^*a^*b^*，但是该颜色根据K值可能不能再现。 

原因在于如图5B所示当K值变化时可以再现的色域会变化。当K＝0时颜色P可以再现。然而，当输入K＝50时，颜色P位于色域之外。 

通常，K值必须在Kmax(可以再现L^*a^*b^*的K最大值)与Kmin (再现L^*a^*b^*所需的K最小值)之间。 

因此，如果将要保持的K不在Kmin≤K≤Kmax的范围内，那么作为颜色信号，最终计算的CMY就成为该范围之外的值。 

这意味着，如果C、M、Y和K颜色信号通过0％至100％范围内的网点面积率表示，那么C、M或Y中任一颜色变得大于100％，或者变得小于0％。 

CMY位于该范围之外的事实意味着，即使该颜色位于L^*a^*b^*的色域内，该颜色也位于L^*a^*b^*K的色域之外(该颜色不能再现)。 

于是，需要执行使最终计算的颜色成分的CMY值置于该范围内的精确调节。然而，仅仅对输出颜色信号的颜色成分的CMYK值进行类似精确调节的后处理的方法不能解决该问题的实质，并且没有效果。 

此外，如果CMYK总量限制值应用于打印机，则该问题将更加复杂。 

关于解决该问题的方法，可以想到的是如下方法：通过交替地搜索L^*a^*b^*和K从而满足真实地再现L^*a^*b^*以及例如打印机的CMYK的总量限制的全部约束，来计算作为输出颜色信号的CMY。 

图6示出这种情况下的颜色处理装置的实例。图6是示出颜色处理装置的功能的框图，当印刷机的输入颜色信号的颜色成分为CMYK并且打印机的输出颜色信号的颜色成分为CMYK时，该颜色处理装置执行颜色变换。 

图7是示出颜色处理装置30的操作的流程图。 

图6所示的颜色处理装置30是通过将色材总量限制部分31添加到图3所示的颜色处理装置20中而获得的。 

图6中的各部分21至26执行的过程与图3中的各部分21至26执行的过程相似。色材总量限制部分31判断色材的总量是否满足预定限制值(步骤S307)。 

如果满足预定限制值，那么将该信号作为输出颜色信号原封不动地输出(步骤S308)。如果不满足预定限制值，那么计算与先前的L^*a^*b^*K不同的L^*a^*b^*K值，并且再次判断色材的总量是否满足 预定限制值。 

重复该过程，从而计算出可以再现的L^*a^*b^*K。另外，如果执行从L^*a^*b^*K向CMYK的颜色变换，就进行搜索使得CMYK总量在打印机的总量限制值内。 

在该情况下，就需要执行判断K是否合适并且重复搜索K和L^*a^*b^*直到K合适的过程。 

然而，进行L^*a^*b^*的色域压缩以及搜索位于Kmin≤K≤Kmax范围内的K所花费的处理时间是很长的。 

近年来，用于提供具有比CMYK更高维度的输出颜色信号例如CMYKRGB并且含有特殊颜色成分例如RGB的颜色输出装置已经成为主流。 

于是，需要一种能够应对保存特殊颜色成分例如RGB的颜色匹配的要求的技术。 

然而，执行L^*a^*b^*的色域压缩并且交替搜索位于Kmin≤K≤Kmax范围内的K的方法是仅仅考虑保存K的方法，而不是能够应对特殊颜色的增加的通用方法。 

此外，从处理时间的观点来看，也难以扩展该方法。 

于是，在本发明的示例性实施例中通过如下方法解决上述问题。 

在下面关于示例性实施例的描述中，假定表示色域的颜色空间为L^*a^*b^*，颜色输出装置的输出颜色信号的颜色空间由(i)C、M和Y(基色成分)的全部以及(ii)KRGB(特殊颜色成分)的任一颜色成分构成。然而，对于示例性实施例的应用，表示色域的颜色空间以及颜色输出装置的颜色成分不限于此，颜色信号的维度无关紧要。 

图8是示出根据本发明示例性实施例的颜色处理装置40的功能的框图。 

图9是示出颜色处理装置40的操作的流程图。 

图8所示的颜色处理装置40包括图像信息获取部分21，该部分获取从例如外部计算机(未示出)发送的具有预定输入颜色信号的图像信号。颜色处理装置40还包括保存黑量(K)的黑量保存部分22。 颜色处理装置40还包括：第一颜色变换部分23，其执行将包括CMYK的颜色成分的输入颜色信号变换为L^*a^*b^*颜色信号(中间颜色信号的一个实例)的颜色变换；函数存储部分24，其存储在执行色域压缩中使用的函数；色域压缩部分25，其利用第一颜色变换部分23提供的L^*a^*b^*颜色信号以及黑量保存部分22中保存的黑量(K)执行色域压缩，以生成压缩颜色信号；以及第二颜色变换部分26，其将压缩颜色信号变换为包括CMYK的颜色成分的输出颜色信号。 

按照与上述类似的方式，图像信息获取部分21从外部计算机获取具有预定输入颜色信号的图像信号(步骤S401)。这里，假定获取包括CMYK的颜色成分的颜色信号作为输入颜色信号。 

为了使打印机提供与印刷机的K版大致相当的输出，黑量保存部分22执行如下过程：尽可能多地保存印刷机的K版，并且将K版与打印机的特性相匹配(步骤S402)。 

例如，通过在仅仅K颜色的量变化时匹配L^*值来保存K版。这样获得的K作为保存的K。 

第一颜色变换部分23计算与印刷机的CMYK对应的L^*a^*b^*。这可以利用上述颜色变换模型来执行(步骤S403)。 

控制部分(未示出)从函数存储部分24读取在执行色域压缩中使用的函数(步骤S404)。色域压缩部分25将K作为轴添加到L^*a^*b^*颜色空间中，以形成L^*a^*b^*K颜色空间(高维颜色空间的一个实例)，并且执行色域压缩(步骤S405)。 

通过在高维颜色空间中进行搜索，如下面更详细地描述，可以同时进行图6中的色域压缩部分25的L^*a^*b^*色域压缩以及色材总量限制部分31的CMYK总量限制过程。 

第二颜色变换部分26利用色域压缩之后的L^*a^*b^*执行从L^*a^*b^*到CMY的颜色变换，最终提供包括打印机的颜色成分CMYK的输出颜色信号(步骤S406)，并且将输出颜色信号作为图像信号输出(步骤S407)。 

图10是示出高维颜色空间中的色域压缩的实例的示意图。 

图10示出如下状态：对色域之外的点P朝向L^*a^*b^*K颜色空间 中的色域中的点P’执行色域压缩，该L^*a^*b^*K颜色空间为高维颜色空间。 

为了方便描述，将a^*和b^*放入a^*(b^*)中，因此色域实质上为四维颜色空间。 

在该情况下，当仅仅从L^*a^*(b^*)看时，从点P到L^*a^*(b^*)的垂线与L^*a^*(b^*)平面彼此相交的点位于色域内部。因此，可以看到，因为K不合适，因此点P位于色域之外。 

高维颜色空间中执行的色域压缩可以为任何情况，只要其映射到位于高维颜色空间中的色域内部的点就可以。 

图11是如下情况的示意图，即，在L^*a^*(b^*)K颜色空间中设定一个压缩中心点并且沿着从压缩目标点向压缩中心点延伸的直线移动点，从而执行色域压缩。 

在从点P1到点P1’的色域压缩以及从点P2到点P2’的色域压缩中，在高维色域中设定压缩中心点，将压缩中心点与压缩目标点通过直线连接，直线与色域轮廓之间的交点用作通过色域压缩要将压缩目标点移动到的点。 

实际上，例如，将压缩中心点设定为(L₀，a₀，b₀，K₀)，将该点在下面表示的直线上移动，找到直线与色域轮廓之间的交点，从而可以执行色域压缩。 

$\left\{\begin{array}{c}{L}^{*}=L_0+{\mathrm{\α}}_{L}t\\ {\mathrm{\α}}^{*}=a_0+{\mathrm{\α}}_{a}t\\ b^{*}=b_0+{\mathrm{\α}}_{b}t\\ K=K_0+{\mathrm{\α}}_{K}t\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，t代表表示直线的参数，(α_L，α_a，α_b，α_K)代表从压缩中心点朝向压缩目标点的方向矢量。 

假定当t＝0时表达式(1)表示压缩中心点，并且当t＝1时表达式(1)表示压缩目标点。在该情况下，表达式(1)表示的直线与色域轮廓之间的交点其t应该存在于0与1之间。找到该交点并且用作通过色域压缩要将压缩目标点移动到的点。 

作为找到t的具体方法，令CMYK与L^*a^*b^*之间的颜色变换模 型为F。 

(L^*，a^*，b^*)＝F(C，M，Y，K)        (2) 

由下面等式表示逆变换模型F^-1。 

(C，M，Y)＝F^-1(L^*，a^*，b^*，K)       (3) 

当t变化时L^*a^*b^*变化。通过表达式(3)计算的CMY位于颜色信号范围内时的t是色域内部的点，最接近压缩目标点P的点是表达式(1)表示的直线与色域之间的交点。 

例如，可以使用二分搜索法作为搜索t的方法，但是在该示例性实施例中可以使用任何搜索方法。 

在现有技术中交替执行搜索L^*a^*b^*以及搜索K的搜索方法中，重复搜索直到L^*a^*b^*和K都收敛。然而，在该示例性实施例中，在高维颜色空间中一次地执行色域压缩，从而可以执行次数更少的搜索。 

此外，如果对CMYK施加总量限制，可以执行t搜索使得根据表达式(3)获得的CMY满足 

C+M+Y+K＝T           (4) 

(当然，如果施加总量限制，色域形状应该小于图11所示的色域形状)。 

这里假定T是施加给利用输出颜色信号的打印机的CMYK总量限制值。 

压缩方向还可以随着压缩目标点的位置而变化。 

图12是描述当压缩方向根据压缩目标点的位置而改变时的色域压缩的视图。 

实际上，通过根据压缩目标点的位置改变执行色域压缩的函数可以改变压缩方向。 

这里，从点P1到点P1’的色域压缩是在维持K的情况下执行色域压缩的例子。从点P2到点P2’的色域压缩显示在保存L^*a^*b^*和K良好平衡的情况下执行色域压缩的例子。 

压缩中心点可以根据压缩目标点的位置而变化。 

图13是示出当压缩中心点根据压缩目标点的位置而改变时的色 域压缩的示意图。 

实际上，在该情况下，通过根据压缩目标点的位置改变执行色域压缩的函数可以改变压缩中心点。 

从点P1到点P1’的色域压缩是在维持K的情况下执行色域压缩的例子。从点P2到点P2’的色域压缩显示在保存L^*a^*b^*和K良好平衡的情况下执行色域压缩的例子。 

这样，压缩方向可以根据L^*a^*b^*值和K量而变化。 

另一方面，根据要再现的颜色，可以重视匹配外观而非保存K。 

图14是在该情况下重视L^*a^*b^*的可再现性地执行色域压缩的示意图。 

这里，执行只改变K值而不改变L^*a^*b^*值的色域压缩。如果在L^*a^*b^*K色域中因为K值不合适而使得颜色置于色域之外，那么这种方法还可以用于执行色域压缩。 

图15是在示出色域压缩的图14所示的示意图中从L^*a^*(b^*)K颜色空间向L^*K颜色空间投影的视图。 

图15是从另一个视角显示图14所示色域压缩的示意图。 

在图15中，色域通过L^*和K的伸展来表示。从这个观点来看，可以看到，图15中的压缩目标点位于色域之外，因为该目标压缩点超出使L^*a^*b^*能够再现的K最大值(＝Kmax)。 

图16是示出当在现有技术中通过交替地反复搜索L^*a^*b^*和K的方法执行色域压缩时压缩目标点P在L^*K颜色空间中的轨迹的示意图。 

假定点P在图16所示的位置。在现有技术中，计算再现L^*a^*b^*所需的K最小值(＝Kmin)以及Kmax。判断K是否在Kmin≤K≤Kmax范围内。如果K在该范围之外，参照Kmax和Kmin的值，在尽可能多地保存进行色域压缩之前的K的情况下找到K(保存的K)，并且搜索位于与保存的K一起使用的色域中的K。 

另一方面，图17是示出通过根据本发明示例性实施例的颜色处理装置所使用的搜索方法压缩目标点P在L^*K颜色空间中的轨迹的示意图。

在该情况下，可以在不找到Kmax或Kmin的情况下以最少的搜索次数获得进行色域压缩之后的点P’。 

上面已经描述了通过在朝向压缩中心点的直线上移动点而在高维颜色空间中执行色域压缩的方法的实例。此外，在该示例性实施例中，可以通过在从压缩目标点到压缩中心点的曲线上移动点而执行色域压缩。 

图18是如下情况的示意图，即，在L^*a^*(b^*)K颜色空间中设定一个压缩中心点并且沿着从压缩目标点到压缩中心点的曲线移动点，从而执行色域压缩。 

在该情况下，例如，压缩中心点可以设定为(L₀，a₀，b₀，K₀)，另外，为了形成曲线，可以使用通过将表达式(1)变形而获得的具有非线性特性的如下表达式。 

$\left\{\begin{array}{c}{L}^{*}=L_0+f_L\left(t\right)\\ a^{*}=a_0+f_a\left(t\right)\\ b^{*}=b_0+f_b\left(t\right)\\ K=K_0+f_K\left(t\right)\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中，t代表参数，函数f_L、f_a、f_b和f_K分别表示L^*、a^*、b^*和K的非线性函数。 

例如，这些函数可以定义为二次函数，例如 

f_L(t)＝α_Lt²         (6) 

(α_L表示常数)，或者可以使用对数函数、指数函数等。作为选择，可以使用多项式。只要是单调并且非线性的，可以使用任何函数。 

假定当t＝0时表达式(5)表示压缩中心点，并且当t＝1时表达式(5)表示压缩目标点。在该情况下，表达式(5)表示的曲线与高维颜色空间中的色域之间的交点其t应该存在于0与1之间。该交点可以用作色域压缩之后的点P’。 

对L^*、a^*、b^*和K分别改变用于执行色域压缩的函数。由此，可以控制到压缩中心点的曲线的形状。 

图19是根据压缩目标点的位置改变曲线形状并且执行色域压缩的示意图。

如图19所示，即使压缩中心点是固定点，也可以根据压缩目标点控制K的保存度。 

从点P1到点P1’的色域压缩是重视保存L^*a^*b^*地执行色域压缩的例子。从点P2到点P2’的色域压缩显示重视保存K地执行色域压缩的例子。 

K的保存率还可以相对于例如L^*a^*b^*而设计。 

图20A和图20B是示出相对于L^*a^*b^*设计K的保存率的实例的示意图。 

图20A是示出表示饱和度的C^*与0≤s≤1(当s＝1时，完全保存，当s＝0时，没有保存)范围内的s之间的关系的视图，其中s是K的保存率。同样，图20B是示出表示亮度的L^*与s之间的关系的视图。 

一般来说，在图像质量设计中，经常随着饱和度的增加而K量减小，随着饱和度的降低而K量增大。 

在图20A和图20B所示的实例中，将该设计策略应用于K的保存率。当参照该曲线图时，用于执行色域压缩的函数可以改变，以进行如图19所示的控制。 

此外，根据本发明的该示例性实施例的颜色处理装置也可以应用于输出颜色信号的维度比CMYK颜色信号更高的情况。 

例如，该颜色处理装置可以应用于如下情况：印刷机具有CMYKRGB颜色信号并且该CMYKRGB颜色信号与具有CMYKRGB颜色信号的打印机的颜色信号颜色匹配。 

图21是示出根据本发明示例性实施例的颜色处理装置50的功能的框图。 

图22是示出颜色处理装置50的操作的流程图。 

图21所示的颜色处理装置50具有颜色成分保存部分51，以代替图8所示的颜色处理装置40的黑量保存部分22。 

按照与上述类似的方式，图像信息获取部分21从外部计算机(未示出)获取具有预定输入颜色信号的图像信号(步骤S501)。这里，假定获取包括颜色成分CMYKRGB的颜色信号作为输入颜色信号。

颜色成分保存部分51获取作为印刷机的特殊颜色成分的KRGB(步骤S502)。 

尽管所注重的颜色成分可以根据需要而变化，但是假定可以保存与印刷机大致相当的KRGB作为打印机的输入。 

可以与图8所示的颜色处理装置40一样保存K，并可以保存RGB，使得使用输出颜色信号的打印机输出颜色时的色调和饱和度匹配。 

第一颜色变换部分23根据作为印刷机的颜色信号的CMYKRGB计算L^*a^*b^*(步骤S503)。 

根据下面表达式执行变换，其中与表达式(2)一样，F_press表示印刷机的颜色变换模型。 

(L^*，a^*，b^*)＝F_press(C，M，Y，K，R，G，B)     (7) 

控制部分(未示出)从函数存储部分24读取在执行色域压缩中使用的函数(步骤S504)。色域压缩部分25在七维颜色空间L^*a^*b^*KRGB中执行高维色域压缩(步骤S505)。 

基本概念与图8所示颜色处理装置40相似，通过将KRGB轴添加到L^*a^*b^*颜色空间中来执行色域压缩。 

在高维颜色空间中进行搜索。由此，如下面更详细地描述，色域压缩部分25的L^*a^*b^*色域压缩以及CMYKRGB总量限制过程可以同时执行。 

第二颜色变换部分26利用色域压缩之后的L^*a^*b^*执行从L^*a^*b^*到CMY的颜色变换，最终提供包括作为打印机的颜色成分的CMYKRGB的输出颜色信号(步骤S506)，并且将该信号作为图像信号输出(步骤S507)。 

图23是描述L^*a^*b^*KRGB七维颜色空间中的色域压缩的视图。 

由于包含这些轴的视图较为复杂，因此只示出L^*a^*b^*KRGB颜色空间中的色域压缩的概念，而没有描述颜色空间的轴。 

例如，设定一个压缩中心点。在从压缩目标点到压缩中心点的直线上移动点。由此，可以执行高维色域压缩。 

在该情况下，将压缩中心点设定为(L₀，a₀，b₀，K₀，R₀，G₀， B₀)，将该点在下面表示的直线上移动。从而可以执行色域压缩。 

$\left\{\begin{array}{c}{L}^{*}\text{=}{L}_0+{\mathrm{\α}}_{L}t\\ a^{*}=a_0+{\mathrm{\α}}_{a}t\\ b^{*}=b_0+{\mathrm{\α}}_{b}t\\ K=K_0+{\mathrm{\α}}_{K}t\\ R=R_0+{\mathrm{\α}}_{R}t\\ G=G_0+{\mathrm{\α}}_{G}t\\ B=B_0+{\mathrm{\α}}_{0}t\end{array}\right.---\left(8\right)$

与表达式(1)一样，假定t代表表示直线的参数，(α_L，α_a，α_b，α_K，α_R，α_G，α_B)代表从压缩中心点朝向压缩目标点的方向矢量。 

假定当t＝0时表达式(8)表示压缩中心点，并且当t＝1时表达式(8)表示压缩目标点。在该情况下，表达式(8)表示的直线与色域之间的交点其t应该存在于0与1之间。找到该交点并且用作通过色域压缩要将压缩目标点移动到的点。 

在该情况下，打印机的颜色变换模型为F_printer，可以使用逆变换模型的如下表达式搜索t使得CMY位于信号范围内。 

$(C,M,Y)=F_{\mathrm{printer}}^{-1}(L*,a*b*,K,R,G,B)---\left(9\right)$

如果对打印机施加总量限制，可以执行t搜索直到满足如下表达式 

C+M+Y+K+R+G+B＝T          (10) 

与表达式(4)一样，这里，假定T是施加给利用输出颜色信号的打印机的总量限制值。 

此外，在该示例性实施例中，还可以通过在朝向压缩中心点的曲线上移动来执行色域压缩。 

图24是如下情况的示意图，即，在L^*a^*b^*KRGB七维颜色空间中设定一个压缩中心点并且沿着从压缩目标点到压缩中心点的曲线移动点，从而执行色域压缩。 

在该情况下，与表达式(5)一样，曲线可以由如下表达式表示。

$\left\{\begin{array}{c}{L}^{*}\text{=}{L}_0+f_L\left(t\right)\\ a^{*}=a_0+f_a\left(t\right)\\ b^{*}=b_0+f_b\left(t\right)\\ K=K_0+f_K\left(t\right)\\ R=R_0+f_R\left(t\right)\\ G=G_0+f_G\left(t\right)\\ B=B_0+f_B\left(t\right)\end{array}\right.---\left(11\right)$

其中函数f_L、f_a、f_b、f_K、f_R、f_G和f_B分别是L^*、a^*、b^*、K、R、G和B的非线性函数。 

与表达式(6)一样，该函数可以定义为二次函数、对数函数、指数函数等。作为选择，可以使用多项式。只要是单调并且非线性的，可以使用任何函数。 

改变执行色域压缩的函数，从而可以控制色域压缩的方向。 

图24示出执行从色域之外的点P1到点P1’的色域压缩从而使得如果要增大R的保存率则尽可能多地保存R值的例子。 

此时，曲线可以设定为使得L^*a^*b^*KRGB颜色空间中的R值沿着相同的超平面。 

图24示出执行从色域之外的点P2到点P2’的色域压缩从而使得如果要增大G的保存率则尽可能多地保存G值的例子。 

此时，曲线可以设定为使得L^*a^*b^*KRGB颜色空间中的G值沿着相同的超平面。 

同样，为了保存L^*a^*b^*，曲线可以设定为沿着超平面，而L^*a^*b^*在L^*a^*b^*KRGB颜色空间中固定。 

可以例如相对于L^*a^*b^*设计K、R、G和B的保存率，例如可以改变执行色域压缩的函数以控制色域压缩。 

图25A至图25C是示出相对于L^*a^*b^*设计R、G和B的保存率s的实例的视图。 

与K不同，R、G和B的颜色成分的特定颜色具有较高的饱和度，经常用于中等亮度区域，因此如图25A至图25C所示的设定为优选的。

在如上所述执行色域压缩之后，图21中的第二颜色变换部分26根据作为压缩颜色信号的L^*a^*b^*KRGB计算CMY。 

为了计算CMY，可以使用表达式(9)的打印机颜色变换模型。如此计算的CMY为使得CMYKRGB满足总量限制并且保存打印机的KRGB的CMY。 

不管打印机的输出颜色信号的维数如何，可以按照相似的方式执行计算，使得可以提供如下颜色处理装置，其对于执行除了具有基本颜色成分C(蓝绿色或青色)、M(品红色)和Y(黄色)之外还具有特殊颜色成分K(黑色)、R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的色域装置的色域压缩特别有效。 

在上面的描述中，根据压缩目标点的位置改变函数不仅包括：根据压缩目标点的位置从颜色处理装置的函数存储部分所提供的函数中选择一个函数，而且还包括：对于从函数存储部分读出的函数根据压缩目标点的位置改变函数形状或压缩中心点。 

图26是示出包含本发明示例性实施例的颜色处理装置的硬件构造的实例的框图。 

图26所示的颜色处理装置60包括作为计算装置的CPU(中央处理单元)61、作为存储装置的主存储器62以及用于进行外部通信的通信I/F64。CPU61执行各种类型的软件，例如OS(操作系统)和应用程序，并且执行上述函数。主存储器62是用于存储各类软件、用于执行软件的数据等的存储区域。通信I/F64输入/输出由预定颜色信号构成的图像信号。 

颜色处理装置60还可以包括：作为存储区域的磁盘单元(HDD：硬盘驱动器)63，其用于存储各类软件的输入数据、各类软件的输出数据等；显示装置65，其体现为图像存储器、显示器等；输入装置66，其为键盘、鼠标等；以及其它装置。

Claims (8)

1.一种颜色处理装置，包括：

图像信号获取部分，其获取图像信号，所述图像信号包括具有预定颜色成分的输入颜色信号；

颜色成分保存部分，其通过在所述输入颜色信号的颜色成分的仅仅K颜色变化时匹配L*值来保存所述K颜色作为保存颜色成分；

第一颜色变换部分，其将所述输入颜色信号变换为属于第一颜色空间的中间颜色信号；

色域压缩部分，其利用所述中间颜色信号的颜色成分和所述保存颜色成分在L*a*b*K颜色空间或L*a*b*KRGB颜色空间中对所述中间颜色信号执行色域压缩，以生成压缩颜色信号；以及

第二颜色变换部分，其将所述压缩颜色信号变换为属于第二颜色空间的输出颜色信号，所述第二颜色空间与所述第一颜色空间不同。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括：

函数存储部分，其存储所述色域压缩中使用的函数，所述函数经过高维颜色空间中的压缩目标点和所述高维颜色空间中定义的色域，所述高维颜色空间包括所述第一颜色空间的颜色成分的轴和所述保存颜色成分的轴，

其中，所述色域压缩部分从所述函数存储部分读出函数，求出所述函数与所述高维颜色空间的色域之间的交点，并且执行色域压缩，从而将所述压缩目标点变换为所述交点。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，

所述函数存储部分中存储的函数经过所述高维颜色空间的色域中设定的压缩中心点。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，

所述色域压缩部分中使用的函数随着所述压缩目标点在所述高维颜色空间中的位置而变化。

5.根据权利要求2所述的装置，其中，

所述色域压缩部分中使用的函数随着所述保存颜色成分的颜色成分保存率而变化。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，其中，

所述色域压缩部分执行色域压缩，使得所述输出颜色信号的成分的总量位于预定总量限制值内。

7.一种颜色处理方法，包括：

通过在图像信号的输入颜色信号的颜色成分的仅仅K颜色变化时匹配L*值来保存所述K颜色作为保存颜色成分；

将所述输入颜色信号变换为属于第一颜色空间的中间颜色信号；

利用所述中间颜色信号的颜色成分和所述保存颜色成分在L*a*b*K颜色空间或L*a*b*KRGB颜色空间中对所述中间颜色信号执行色域压缩，以生成压缩颜色信号；以及

将所述压缩颜色信号变换为属于第二颜色空间的输出颜色信号，所述第二颜色空间与所述第一颜色空间不同。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

获取经过高维颜色空间中的压缩目标点和所述高维颜色空间中定义的色域的函数，所述高维颜色空间包括所述第一颜色空间的颜色成分的轴和所述保存颜色成分的轴；以及

求出所述函数与所述高维颜色空间的色域之间的交点，

其中，通过执行色域压缩以将所述压缩目标点变换为所述交点。

Images