CN101206424A - 图像处理装置、图像读取装置、图像形成装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了图像处理装置、图像读取装置、图像形成装置及其方法。所述图像处理装置包括：分光反射率计算单元，其基于来自待成像物体的反射光的强度并且基于用以照射所述待成像物体的光的照射强度，分别计算多个波长范围内的分光反射率；确定单元，其获得基于由所述分光反射率计算单元计算出的分光反射率所表示的函数的导数，并且根据所述导数是正还是负来确定本征向量的数量；系数计算单元，其计算如下的系数：所述系数分别与由所述确定单元确定的数量的本征向量相关，其中通过所述本征向量与所述系数的线性组合来表示所述分光反射率；以及输出单元，其输出由所述系数计算单元计算出的所述系数。

Description

图像处理装置、图像读取装置、图像形成装置及其方法

技术领域

本发明涉及用于光学地读取待成像物体的技术。

背景技术

在通过具有扫描仪的诸如彩色复印机等的图像形成装置来扫描待成像物体期间，首先通过诸如线传感器(line sensor)的光接收元件在红、绿和蓝三个波长范围内对来自原稿的反射光进行检测。此外，通过获得每个波长范围左右的分光反射率的预定图像处理，生成包括黄、品红、蓝绿和黑四种颜色的多值图像数据。随着光接收元件所能检测到的波长范围的数量增加，通过各波长范围内的分光反射率的组合所表现的颜色的数量增加。因此，可形成具有更保真再现的颜色的图像。在这一方面，一直以来需要一种在尽可能多的波长范围内读取待成像物体的技术，即，从待成像物体读取尽可能多的颜色的技术。例如，日本特开昭61-84150号公报和日本特开平5-110767号公报各自提出了在切换多个滤色器的同时从待成像物体读取四种以上的颜色的技术。

发明内容

本发明提供了如下一种技术，即该技术用于即使在针对其检测反射光的波长范围的数量增加的情况下也能抑制表示根据来自待成像物体的反射光获得的分光反射率的数据的量的增加。

根据本发明的一个方面，提供了一种图像处理装置，该图像处理装置包括：分光反射率计算单元，该分光反射率计算单元基于来自待成像物体的反射光的强度并且基于照射所述待成像物体的光的照射强度，分别计算多个波长范围内的分光反射率；确定单元，该确定单元获得基于由所述分光反射率计算单元计算出的分光反射率所表示的函数的导数，并且根据所述导数是正还是负来确定本征向量的数量；系数计算单元，该系数计算单元计算如下的系数：所述系数分别与由所述确定单元确定的数量的本征向量相关，其中通过所述本征向量与所述系数的线性组合来表示所述分光反射率；以及输出单元，该输出单元输出由所述系数计算单元计算出的所述系数。

根据本发明的另一方面，所述确定单元与包括所述导数为正的波长和所述导数为负的波长在内的波长范围的数量对应地确定本征向量的数量。

根据本发明的另一方面，所述确定单元将等于或大于如下波长范围的数量的数量确定为所述本征向量的数量，所述波长范围为在包括所述导数为正的波长和所述导数为负的波长在内的多个波长范围当中的低波长侧的所述导数之一为正而高波长侧的所述导数之一为负的各个波长范围。

根据本发明的另一方面，所述图像处理装置还包括色料计算单元，该色料计算单元分别对用于表示通过所述本征向量和由所述系数计算单元计算出的所述系数的线性组合表示的颜色的多种色料的量进行计算，其中，所述输出单元代替输出所述系数而是输出由所述色料计算单元计算出的色料的量。

根据本发明的另一方面，提供了一种图像读取装置，该图像读取装置包括：照射单元，该照射单元利用来自光源的具有特定能谱分布的光照射待成像物体；分光反射率计算单元，该分光反射率计算单元基于来自被所述照射单元利用所述光照射的所述物体的反射光的强度并且基于所述照射光的照射强度，分别计算多个波长范围内的分光反射率；确定单元，该确定单元获得基于由所述分光反射率计算单元计算出的分光反射率所表示的函数的导数，并且根据所述导数是正还是负来确定本征向量的数量；系数计算单元，该系数计算单元计算如下的系数：所述系数分别与由所述确定单元确定的数量的本征向量相关，其中通过所述本征向量与所述系数的线性组合来表示所述分光反射率；以及输出单元，该输出单元输出由所述系数计算单元计算出的所述系数。

根据本发明的另一方面，提供了一种图像形成装置，该图像形成装置包括：照射单元，该照射单元利用来自光源的具有特定能谱分布的光照射待成像物体；分光反射率计算单元，该分光反射率计算单元基于来自被所述照射单元利用所述光照射的所述物体的反射光的强度并且基于所述照射光的照射强度，分别计算多个波长范围内的分光反射率；确定单元，该确定单元获得基于由所述分光反射率计算单元计算出的分光反射率所表示的函数的导数，并且根据所述导数是正还是负来确定本征向量的数量；系数计算单元，该系数计算单元计算如下的系数：所述系数分别与由所述确定单元确定的数量的本征向量相关，其中通过所述本征向量与所述系数的线性组合来表示所述分光反射率；色料计算单元，该色料计算单元分别对用于表示通过由所述系数计算单元计算出的所述系数表示的颜色的多种色料的量进行计算；以及图像形成单元，该图像形成单元利用由所述色料计算单元计算出的量的所述多种色料，在记录材料上形成图像。

根据本发明的第一方面，与不包括如上所述的配置的情况相比，可以更高准确度地获得表示待成像物体的颜色的数据。另外，即使可以检测到来自所述物体的反射光的波长范围的数量增加，也可以抑制表示从反射光获得的分光反射率的数据的量的增加。

根据本发明的第二或第三方面，可更多地抑制表示分光反射率的数据的量的增加。

根据本发明的第四方面，可以输出用于形成再现待成像物体的颜色的图像的色料。

根据本发明的第五方面，根据待成像物体的颜色的数量来确定必要的本征向量的数量。因此，与没有采用上述配置的情况相比，可以获得更高度保真地表示所述物体的颜色的数据。另外，即使可以检测到来自所述物体的反射光的波长范围的数量增加，也可以抑制表示从反射光获得的分光反射率的数据的量的增加。

根据本发明的第六方面，与不包括如上所述的配置的情况相比，可以更高准确度地获得表示待成像物体的颜色的数据。另外，即使可以检测到来自所述物体的反射光的波长范围的数量增加，也可以抑制表示从反射光获得的分光反射率的数据的量的增加。

附图说明

下面将基于附图对本发明的示例性实施例进行详细说明，附图中：

图1是示出根据本发明示例性实施例的图像形成装置的硬件配置的框图；

图2描绘了根据示例性实施例的图像形成装置的装置结构；

图3示出了各种光源的能谱分布；

图4描绘了示例性实施例中的包括棱镜和线传感器的结构；

图5描绘了根据示例性实施例的显影机构的结构；

图6示出了根据示例性实施例的本征向量；

图7示出了本征向量的数量与累积贡献率之间的关系；

图8是示出分光反射率估计函数和导数的正或负状态的图；以及

图9是示出根据示例性实施例的图像形成装置的操作过程的流程图。

具体实施方式

下面将描述用于实现本发明的示例性实施例。下面描述中的术语“待成像物体”不是仅限于诸如OHP片等的片状物体，而是可以具有任何形状。下面提到的另一术语“可见光范围”被假定为约400nm到700nm的范围。

首先对本发明的示例性实施例进行说明。

图1是示出根据示例性实施例的图像形成装置1的功能结构的框图。图像形成装置1具有：图像读取单元10，其从印刷品等读取图像；图像形成单元20，其基于图像数据在记录片材(介质)上形成图像；控制器30，其包括CPU(中央处理单元)、RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)等；诸如HD(硬盘)的存储单元40，其存储数据和描述由控制器30执行的操作过程的程序；图像处理单元50，其对图像数据进行图像处理；操作单元60，其作为用户进行操作以输入信息的诸如触摸板的用户界面；以及通信单元70，其作为用于通过网络进行通信的接口。更具体地说，图像处理单元50包括诸如ASIC(专用集成电路)和LSI(大规模集成)电路的多个图像处理电路，以及用于临时存储图像数据的图像存储器。所述多个图像处理电路分别执行多种图像处理。

接下来，图2示出了图像读取单元10的装置结构。

图像读取单元10具有所谓的图像扫描仪的功能。图像形成单元20具有所谓的打印机的功能。图像读取单元10包括台板玻璃11、台板盖12、全速率组件(carriage)13、半速率组件14、成像透镜15以及线传感器16。

台板玻璃11是其上放置有待成像物体O的玻璃板。台板玻璃11被放置为表面水平定位。在台板玻璃11的表面上，形成有由多层介电膜等制成的反射抑制层，用以减小台板玻璃11的表面的反射。该反射抑制层被设置为不会与来自台板玻璃11的表面的不需要的反射光分量相合成地读取本来要读取的来自待成像物体O的表面的反射光分量。为了分开来自物体O的反射光分量与来自台板玻璃11的表面的反射光分量，可例如通过在待成像物体O的表面与台板玻璃11的表面之间设置间隔体以使这两个表面彼此隔开而保持预定间隔。

台板盖12被设置为覆盖台板玻璃11。台板盖12遮挡外部光，从而便于读取放置在台板玻璃11上的物体O。全速率组件13具有光源和反射镜。该光源照射标准光D₆₅。

图3示出了各种光源的能谱分布。

光D₆₅近似于根据JIS规格的色温为6500K(开尔文)的光源状况，并类似于人造日光或避免太阳光直射的自然光。如图所示，光D₆₅的能谱分布在约400nm至700nm的整个范围内近似均匀。因此，光D₆₅是公知的常用于颜色评价的光。在本实施例中，采用氙灯作为近似于光D₆₅的光源。该光源按预定入射角(例如，45°)以预定强度照射待成像物体O。反射镜形成光路(由图中的点划线所表示)，从物体O反射的光沿着该光路被再次反射并被导向半速率组件14。全速率组件13沿着图2所示的箭头A或B的方向移动，并通过用光照射待成像物体O来扫描该物体的整个表面。

半速率组件14具有反射镜141和反射镜142，并形成将光从全速率组件13导向成像透镜15的光路。在扫描过程中，半速率组件14由驱动机构(未示出)驱动，从而沿与全速率组件13相同的方向基本上以组件13一半的速度移动。

成像透镜15和棱镜17设置在连接反射镜142与线传感器16的光路上，并将来自物体O的光成像在线传感器16的位置处。图4具体地示出了包括棱镜17和线传感器16的结构。线传感器16具有三十一列光接收元件，例如，光接收元件列16-1、16-2、16-3、...、16-31。当来自待成像物体O的区域的反射光到达棱镜17的位置时，棱镜17对反射光进行分光。在此情况下，假设将属于可见光范围(400nm至700nm)的光分光为波长间隔为10nm的频谱。由此，如图中的虚线箭头所示，来自待成像物体的反射光被分光为总共三十一个波长范围，例如，400nm至410nm、410nm至420nm、420nm至430nm、...、680nm至690nm、以及690nm至700nm。同时，线传感器16也具有总共三十一个光接收元件列16-1、16-2、16-3、...、16-30和16-31，这些光接收元件列的检测灵敏度被调节成分别与所述三十一个波长范围相匹配。因此，由棱镜17分开的波长范围的光谱分别进入光接收元件列16-1、16-2、16-3、...、16-30和16-31。这些光接收元件列然后分别检测光谱的强度，并生成与所述强度相对应的图像信号。所述图像信号被提供至图像处理单元50。

下面将对图像形成单元20的结构进行说明。图像形成单元20具有多个送纸盘21、多个传送辊22、一次转印单元23a，23b和23c、中间转印带24、二次转印辊25、支承辊26、一次定影机构27、切换机构28以及二次定影机构29。

送纸盘21各自装有预定尺寸的片材，并随着图像形成而馈送片材。这里使用的片材是通常用于图像形成的纸张，例如，PPC(普通纸复印机)用纸。如果需要，可以采用涂有树脂等的纸张或由除纸以外的其他材料制成的片材。传送辊22形成用于将从送纸盘21馈送的片材传送到二次转印辊25面对支承辊26的位置的传送路径。片材的传送路径由图2中的虚线表示。一次转印单元23a、23b和23c根据所提供的图像数据形成调色剂图像，并将调色剂图像转印到中间转印带24上。

下面参照图5，对第一转印单元23a和23b的结构进行更详细的说明。尽管一次转印单元23a和23b分别使用不同的调色剂，但是单元23a和23b具有相同的结构。因此，将省略附图标记中的附带标记“a”和“b”而仅参照附图标号“23”来对这些部件进行描述。一次转印单元23包括感光鼓231，充电器232，曝光装置233，显影单元234、235、236和237，以及一次转印辊238。感光鼓231为图像载体，其上形成有由有机光导材料制成的光导层作为电荷受主。感光鼓231沿着图中箭头C的方向转动。充电器232具有充电辊，并且均匀地对感光鼓231的表面进行充电。曝光装置233利用来自激光器二极管的光对感光鼓231的表面进行照射，从而在感光鼓231的表面上形成具有预定电势的静电潜像。显影单元234、235、236和237分别装有不同颜色的调色剂，并各自产生与感光鼓231的表面的预定电势差(显影偏压)。电势差使得各调色剂附着到形成在感光鼓231上的静电潜像上，从而形成调色剂图像。显影单元234至237构成所谓的转动型显影装置。一次转印辊238在中间转印带24面对感光鼓231的位置处产生预定电势差(一次转印偏压)。调色剂图像通过该电势差而被转印到中间转印带24的表面上。一次转印单元23c为针对单个颜色的显影单元。尽管一次转印单元23c中包含的调色剂的种类(在本示例中为颜色)的数量不同于一次转印单元23a和23b中包含的调色剂的种类的数量，但一次转印单元23c基本上按照与单元23a和23b相同的方式操作。因此，下面将省略对一次转印单元23a和23b的操作进行描述。

图像形成单元20采用总共九种颜色的调色剂来进行显影，这九种颜色包括四种原色蓝绿、品红、黄和黑，以及红、橙、绿和蓝(前述这八种颜色的调色剂被称为“彩色调色剂”)，还有透明色(用于透明色的调色剂被称为“透明调色剂”)。透明调色剂不含色料，而是包括外部添加有SiO₂(二氧化硅)、TiO₂(二氧化钛)等的低分子量聚脂树脂。在整个图像上形成由透明调色剂构成的调色剂图像，从而减小图像上所有位置间由于调色剂的量不同而造成的阶差(gap)。因此，图像的表面粗糙度变得不显著。取决于使用调色剂的频率等，将上述调色剂装在一次转印单元23a、23b和23c中的适当位置处。然而，理想的是，应将透明调色剂装在比转印彩色调色剂更优先地转印透明调色剂的特定位置处。这是因为透明调色剂被转印用以覆盖每张片材表面上的彩色调色剂。

下面再次参照图2，对图像形成单元20的其他部件进行描述。中间转印带24为通过驱动机构(未示出)沿着图中的箭头D所表示的方向运动的循环带状件。对中间转印带24而言，调色剂图像被转印(一次转印处理)在该带面对感光鼓231a、231b和231c的位置处。中间转印带24还将调色剂图像转印(二次转印处理)到片材上。二次转印辊25和支承辊26在中间转印带24面对片材的位置处产生预定电势差(二次转印偏压)，从而将调色剂图像转印到片材上。一次定影机构27具有用于对片材进行加热和加压的辊状件，并对转印到片材表面上的调色剂图像进行定影。切换机构28根据在片材表面上形成的调色剂图像的类型而改变用于传送片材的传送路径。具体而言，如果形成在片材表面上的调色剂图像包括透明调色剂，则切换机构28进行控制以沿着图中箭头R所表示的方向传送片材。否则，沿着图中箭头L所表示的方向传送片材，并将片材排出到外部。

二次转印机构29具有定影带291、加热器292以及散热片293。在二次转印机构29中，加热器292进一步对已经通过一次定影机构27进行的加热和加压而被定影的片材进行加热。从而调色剂再次变为熔融状态。然后二次转印机构29在保持片材与具有光滑表面的定影带291接触的情况下，通过散热片293对片材进行冷却以定影调色剂。

下面将说明图像形成处理的概要。

图像形成单元20中的全速率组件13通过用来自光源的光照射待成像物体O而对该物体进行扫描(下文中将该处理称为“扫描操作”)，从而生成图像信号。图像处理单元50根据通过扫描操作而获得的图像信号生成图像数据，并计算分光反射率。

同时，在根据现有技术的图像形成装置中，分光反射率不是作为连续值而是作为离散值进行处理的。即，从包括在可见光范围内并实际用于图像形成处理等的波长范围计算(或提取)预定数量的分光反射率。下文中，“分光反射率估计函数”指的是可通过对从特定波长范围提取的“分光反射率”(离散值)进行回归分析等而获取估计值的函数(连续值)。

如果按原意将分光反射率看作是连续值，则该连续值绘出如下的曲线，即值沿该曲线光滑变化。在将分光反射率提取为离散值的许多情况下，通过假设波长间隔δ＝10nm可获得精度令人满意的分光反射率估计函数。如果将波长间隔设置为δ＝10nm并且如果将可见光范围内应从其提取分光反射率的波长范围设置为400nm至700nm，则每像素提取三十一个分光反射率。然而，在采用具有常用结构的图像形成装置的情况下，仅在R、G和B三个波长范围内对要成像物体进行扫描，因此，每像素需要通过信号线或总线传送仅三个信号。如果具有常用结构的图像形成装置每像素地提取三十一个分光反射率，则从整个图像数据中提取的分光反射率的总数为(每像素所提取的分光反射率)×(像素数量)。结果，不得不通过信号线或总线传送比采用常用结构的正常情况多约10倍的巨大量的值。对于这种巨大量的值，甚至仅传送分光反射率作为数据也需要极长的时间。

为了减少表示要通过图像形成装置传送的分光反射率的数据的量，必须减少以波长间隔δ提取的m个分光反射率的数据量。更具体而言，通过少于m的n个本征向量的线性组合来更好地表示m个分光反射率。即，如果可确定预定n个本征向量的系数，则可以唯一地确定具有各种特性的分光反射率估计函数。因此，可减少数据量。然而，为了按照这种方式减少数据量，理想的是，本征向量的数量n应很小。另一方面，为了减小待成像物体的分光反射率估计函数与原始分光反射率之间的差，具有各种特性的分光反射率需要包括贡献率相对较高的本征向量。

下面来详细描述为何可通过贡献率相对较高的本征向量来表示分光反射率。如上所述，分光反射率本来为连续量。许多这种连续值属于其中连续值被表示为对应于波长的变化而光滑变化的曲线的波长范围。换言之，在许多情况下，波长范围彼此接近的分光反射率具有接近的值。这是由于接近的波长范围中的两个光谱具有类似的特性。在用两个这样的光谱照射待成像物体时，来自该物体的反射光谱的强度也具有接近的特性。因此，一波长范围的分光反射率可被认为与另一波长范围的分光反射率相关，并且还可被认为伴随存在贡献率相对较大的本征向量。因此，利用本征向量来表示分光反射率估计函数可能是减少数据量的有效措施。

下面将进一步描述如上所述通过利用本征向量来计算分光反射率估计函数的过程。

首先，将描述定义本征向量的方式。最初，通过假设包括在待成像物体内的巨大量颜色的分光反射率来构成一群体(population)。进而，对如上所述的群体进行多元分析(下面采用主成分分析)来定义本征向量。因为可针对每种颜色利用本征向量的线性组合来表示分光反射率估计函数，所以理想的是该群体应包括尽可能多颜色的不具有接近的分光反射率特性的分光反射率。

考虑以上内容，如果该群体由大约500到1000种左右的颜色的分光反射率构成，则可以以满意的精度来估计分光反射率。

接下来，对该群体进行主成分分析以定义本征向量。

将所定义的n个本征向量表示为e_ni(λ)(i＝1到n)，而将利用这些向量的线性组合所表示的分光反射率估计函数表示为ρ_n(λ)。

图6示出了从群体∑定义的本征向量。该图示出了在本征向量的数量为6个的情况下的本征向量。水平轴表示波长λ，而沿垂直轴表示6个本征向量e_6i(λ)(e₆₁(λ)到e₆₆(λ))的值。如果采用不同的用于计算主成分分析的方法，则本征向量e₆₁(λ)到e₆₆(λ)具有不同特性。

图7示出了本征向量的数量n与针对本征向量e_n1(λ)到e_nn(λ)的累积贡献率之间的关系。在该图中，随着本征向量的数量n增加，针对本征向量e₆₁(λ)到e₆₆(λ)的群体∑的累积贡献率也增加。因此，从估计精度的角度出发，可认为理想的是数量n应尽可能大。然而，随着本征向量的数量增加，要由装置进行的处理也变得更为复杂，并且需要更长的处理时间。切实有效的措施是采用足以用来以特定精度计算分光反射率估计函数的预定数量。在图中的情况下，在本征向量的数量n为n＝6时累积贡献率约为98％。该值使得在根据本征向量e₆₁(λ)到e₆₆(λ)获得分光反射率估计函数时，可以以满意的精度来表示构成群体∑的分光反射率。此外，对于没有包含在群体∑内的分光反射率的情况，只要群体∑内包含与该分光反射率所表示的颜色的色差较小的分光反射率，则这些分光反射率的特性接近。因此，即使针对没有包含在群体∑中的分光反射率，也可通过插值来计算分光反射率估计函数。

对于本征向量的数量为7以上时的累积贡献率而言，累积贡献率不会显著增加，而是保持平缓。即，如果本征向量的数量n超过特定值，则只是数据量增加，而分光反射率估计函数的精度不会显著提高。另一方面，如果特征值的数量为5以下，则分光反射率估计函数的数据量大大减少。然而，在此情况下，针对群体∑的累积贡献率急剧下降。例如，如果本征向量的数量被设置为2，则针对群体∑的累积贡献率约为60％。对于这一比率，即使针对属于群体∑的分光反射率，分光反射率估计函数也不可能实现满意的精度。因此，理想的是，应按照平衡针对定义的本征向量群体的累积贡献率和累积贡献率所需的数据量的方式来选择本征向量的数量。

接下来，由下面的关系式1来表示本征向量e_ni(λ)与分光反射率估计函数ρ₁(λ)之间的关系。以下，从构成图像数据的每个像素提取在波长范围400nm至700nm内波长间隔为δ＝10nm的三十一个分光反射率(m＝31)。

${\mathrm{\ρ}}_n\left(\mathrm{\λ}\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{\mathrm{ni}}{e}_{\mathrm{ni}}\left(\mathrm{\λ}\right)---\left(1\right)$

在上述表达式1中，系数w_ni涉及为表示分光反射率估计函数ρ_n(λ)所必需的本征向量e_ni(λ)。用于计算系数w_n1到w_nn的具体方法如下。首先，用每像素地从m个波长范围提取的各个分光反射率代入ρ_n(λ)。因为已经定义了本征向量e_n1(λ)到e_nn(λ)，所以通过诸如最小二乘法的回归分析来计算最优系数w_n1到w_nn。当如此计算系数w_n1到w_nn时，从而可以利用表达式1来表示分光反射率估计函数ρ_n(λ)。

接下来，对确定本征向量的数量n的具体方式进行说明。

如上所述，随着本征向量的数量增加，针对群体∑的本征向量e_n1(λ)到e_nn(λ)的累积贡献率也增加，从而可以缩减待成像物体的所有颜色的分光反射率与分光反射率估计函数ρ_n(λ)之间的差。另一方面，随着本征向量的数量增加，用于表示分光反射率估计函数ρ_n(λ)的数据量也增加。因此，如果使用可以将与待成像物体的原始分光反射率的差缩减至一定程度的最小数量的本征向量，则可以在不增大该差的情况下减少数据量。因此，在本发明中，首先，针对构成图像数据的每一个像素确定必需的本征向量的数量n，接着获得分光反射率估计函数ρ_n(λ)。

为了确定必要数量的本征向量，参考表示待成像物体的颜色的分光反射率。图8中的曲线图的上部所示的曲线表示经平滑且连接表示两种指定种类的待成像物体的颜色的分光反射率(如矩形标绘点所示)的分光反射率曲线C1和C2。具体地参照该图中的分光反射率曲线C1，存在7个其中曲线上凸或下凸的波长范围(下文中，将其称作“凸波长范围)。

在本示例性实施例中，“上凸”曲线是指在要获得分光反射率估计函数的波长范围中具有最大值的曲线(即，给出最大值的波长被包括在400nm到700nm中)。“下凸”曲线是指在要获得分光反射率估计函数的波长范围中具有最小值的曲线(即，给出最小值的波长被包括在400nm到700nm中)。

如果基于如分光反射率曲线C1所示的涉及相对大量的凸波长范围的分光反射率来获得分光反射率估计函数，则需要大量的本征向量来缩减分光反射率与分光反射率估计函数之差。另一方面，具体地参照分光反射率曲线C2，仅存在两个凸波长范围，并且其中分光反射率相对单调变化的波长范围较宽。由此，如果基于涉及相对少量的凸波长范围的分光反射率来获得分光反射率估计函数，则即使少量的本征向量也足以缩减分光反射率与分光反射率估计函数之差。因此，如果检测分光反射率曲线中的凸波长范围的数量并且如果将本征向量的数量确定为与检测到的数量相对应，则可以针对构成图像数据的每个像素通过最小必需数量的本征向量来获得分光反射率估计函数。

接下来，对用于检测分光反射率曲线中包括的凸波长范围的数量的具体方法进行说明。

为了检测凸波长范围的数量，使用分光反射率曲线上多个波长处的导数。表示分光反射率曲线的函数为R(λ)，利用波长λ对其求一阶导数，获得值R′(λ)。按这种方式，可以获得该曲线上的各个波长处的切线的倾度。如果R′(λ)＞0，则波长λ处的切线的倾度为正。如果R′(λ)＜0，则波长λ处的倾度为负。如果R′(λ)＝0，则波长λ处的切线的倾度为零，即，切线平行于表示波长λ的值的水平轴。即，凸波长范围中的分光反射率曲线包括满足R′(λ)＞0的波长和满足R′(λ)＜0的波长。

具体地说，在每个上凸波长范围中的分光反射率曲线包括在低波长侧满足R′(λ)＞0的波长λ和在高波长侧满足R′(λ)＜0的另一波长λ。因此，可以通过对在高波长侧满足R′(λ)＜0的波长范围的数量进行计数来检测上凸波长范围的数量。

在许多情况下，如果具有上凸曲线的凸波长范围的数量为n个，则可以利用n个以上的本征向量将分光反射率估计函数与待成像物体的原始分光反射率之间的差缩减至一定程度。因此，与具有上凸曲线的凸波长范围的数量相对应地确定本征向量的数量n。本征向量的数量n可以等于这种凸波长范围的数量，或者，出于更准确地获得分光反射率估计函数的目的，可以通过将这种凸波长范围的数量加1来确定本征向量的数量n。简言之，本征向量的数量仅需要等于或大于凸波长范围的数量。

针对上述原因，如图8中的上部曲线图所示，使分光反射率曲线平滑。按这种方式，使得凸波长范围中的曲线变得显著，从而允许图像形成装置1与凸波长范围的数量相对应地确定本征向量的数量。

下面将参照图8所示的具体示例对上述配置进行描述。图8的下部示出了沿着分光反射率曲线C1在各个波长处R′(λ)的正或负状态。该图示出了在计算分光反射率的波长范围中的最短波长处(例如，在400nm、410nm、...、690nm、700nm处)计算R′(λ)的示例。该图中示出了与分光反射率有关的R′(λ)的正或负状态。按照从低波长侧(λ＝400nm)到高波长侧(λ＝700nm)的次序，R′(λ)的正状态和负状态为“++++---+++++----+++++---+++++--”。每个其中R′(λ)的状态从正(+)变化到负(-)的波长范围都包括沿着上凸曲线的最大值。因此，可以通过对具有这种状态从正变化到负的波长范围的数量进行计数来检测具有上凸曲线的凸波长范围的数量。针对分光反射率曲线C1的情况，具有上凸曲线的凸波长范围的数量为4个，例如，该图中示出的凸波长范围T1到T4。这个数量4等于基于图8中的下部所示的R′(λ)的正和负状态而获得的数量。因此，只要分光反射率估计函数是根据至少4个本征向量而获得的，那么由分光反射率曲线C1标绘的分光反射率就相应地获得较小的差。同时，因为分光反射率曲线C2仅具有与基于状态从正到负的变化而获得的数量相对应的一个凸波长范围T5，所以该曲线C2仅需要一个本征向量。

接下来将对要通过图像形成装置1执行的具体操作过程进行描述。

在图像形成装置1的制造阶段，预先手动地或通过装置1本身预备群体∑，并使得群体∑由假定被包括在待成像物体中的各种颜色的分光反射率组成。通过针对群体∑进行主成分分析来定义n个本征向量e_n1(λ)到e_nn(λ)中的每一个。在1≤n≤N的范围内使用本征向量的数量n。将本征向量e_ni(λ)(n＝1到N，i＝1到N)存储在图像处理单元50的内部存储器等中。

图9是示出涉及在对要成像物体O执行扫描操作之后直到在记录片材P上形成图像为止的操作过程的流程图。

将待成像物体O放置在台板玻璃11上，操作员输入指令以开始进行图像形成。接着，图像读取单元10利用来自光源的光照射物体O，从而生成图像信号。基于该图像信号，图像处理单元50生成图像数据(步骤S1)。接下来，图像处理单元50计算针对构成图像数据的每个像素的分光反射率(步骤S2)。更具体地说，在从其提取分光反射率的波长范围(400nm≤λ≤700nm)内按δ＝10nm的波长间隔每像素地计算三十一个分光反射率。

随后，基于计算出的分光反射率，图像处理单元50针对每个像素获得表示分光反射率曲线的函数R(λ)(步骤S3)。此外，图像处理单元50计算在分光反射率曲线上的预定波长处的导数R′(λ)(步骤S4)。基于在步骤S4中计算出的导数R′(λ)的正和负状态，图像处理单元50检测各自绘出上凸曲线的凸波长范围的数量(步骤S5)。此外，图像处理单元50与具有上凸曲线的凸波长范围的数量相对应地确定用于获得分光反射率估计函数的本征向量的数量n(步骤S6)。

接下来，图像处理单元50从内部存储器中读取与步骤S6确定的本征向量的数量相对应的本征向量e_n1(λ)到e_nn(λ)。图像处理单元50通过诸如最小二乘法的回归分析来计算针对n个本征向量e_n1(λ)到e_nn(λ)的系数w_n1到w_nn，以便计算表示待成像物体O的分光反射率估计函数(步骤S7)。接下来，控制器30针对图像数据执行颜色空间处理和网屏处理，以确定要向分别与图像数据的像素相对应的区域施加的调色剂的颜色和用量(步骤S8)。

当确定调色剂量时，控制器30根据由分光反射率估计函数ρ_n(λ)所表示的颜色，针对每个像素指定蓝绿、品红、黄、黑、红、橙、绿和蓝色的调色剂(色料)间的混合比、面积比以及网点的形状。控制器30还可根据图像数据所表示的图像来确定是否应采用透明调色剂。例如，如果图像数据为需要少量颜色的调色剂的单色文档数据，则控制器30将透明调色剂的调色剂量设置为零。否则，如果图像包括多种颜色，即，如果采用大量颜色的调色剂，则控制器30将预定量的透明调色剂施加到图像数据的整个表面。

控制器30向图像形成单元20提供包括表示关于每个像素的各种颜色的调色剂的混合比、面积比以及网点的信息的图像数据(步骤S9)。基于图像数据，图像形成单元20利用多种调色剂在记录片材P上形成图像(步骤S10)。

这时，图像形成单元20根据各个颜色的图像数据选择一次转印单元23，并且基于该图像数据形成静电潜像。此后，图像形成单元20根据由图像数据表示的调色颜色来选择显影单元(234到237中的任一个)，并且将所选调色剂施加至该静电潜像，从而形成调色剂图像。由此形成各个颜色的调色剂图像，并将每个调色剂图像都转印到中间转印带24上。图像形成单元20还将调色剂图像二次转印到片材上，并且通过一次定影机构27和二次定影机构29来对该调色剂图像进行定影。接着，将该片材排出到外部。按这种方式，形成了表示待成像物体O的图像的副本，从而图像形成处理结束。

可以对上面已经描述过的示例性实施例进行如下变型。以下变型可彼此任意组合。

在上述示例性实施例中，本征向量的数量n不小于具有上凸曲线的凸波长范围的数量。然而，可以将本征向量的数量确定为与具有下凸曲线的凸波长范围的数量相对应或者与具有上凸曲线和下凸曲线的凸波长范围的总数相对应。

上述示例性实施例定义了“凸波长范围”，并且确定了与凸波长范围的数量相对应的本征向量的数量。然而，这不是唯一的一种用于根据基于分光反射率表示的函数的导数确定本征向量的数量的特定方法。例如，在一另选可用方法中，图像处理单元50可以按从最低波长处的一个导数到最高波长处的一个导数的次序来顺序地参考导数的正和负状态，从而简单地获得导数从正状态到负状态变化的数量。接着，可以取获得的变化数作为本征向量的数量。简单地讲，可以根据导数的正和负状态来确定本征向量的数量。

已经参照作为示例的置于图像形成装置1中的图像处理单元50对上述示例性实施例进行了说明。然而，图像处理单元不限于将图像处理单元置于图像形成装置中的结构。图像处理单元例如可以另选地包括在用于读取图像的扫描仪或用于执行图像处理的计算机中。在这种情况下，图像处理装置将获得的系数例如输出到图像形成装置或记录介质。图像形成装置或用于从记录介质读取系数的信息处理装置对预先存储的本征向量和系数线性地进行组合，用以获得表示颜色的分光反射率估计函数。此外，图像形成装置计算用于表示由分光反射率估计函数所表示的颜色的多种色料的量。使用计算出的量的色料在记录材料上形成图像。即使在这种情况下，也可以缩减用于表示分光反射率的数据的量。

如果图像处理装置将系数输出至图像形成装置，则图像形成装置可以分别计算用于表示由分光反射率估计函数所表示的颜色的多种色料的量，并且代替如上所述地输出系数而是输出计算出的色料的量。

在上述示例性实施例中，采用氙灯作为在扫描操作中用于照射标准光D₆₅的近似光源。然而，光源的类型不限于氙灯。例如，作为另选，可以使用照射标准光A或辅助标准光D₅₀的光源。图3示出了这些光源的能谱分布。光A是来自色温为2856K的光源。光A的特征在于谱能量随着波长增加而线性增加。用于光A的光源的示例为钨丝灯。辅助标准光D₅₀是来自色温为5000K的光源。如图3所示，辅助标准光D₅₀的能谱分布在整个约400nm到700nm的可见光范围内大致均匀。

而且，在上述示例性实施例中，图像形成装置1利用八种颜色的调色剂和透明调色剂来形成调色剂图像，其中所述八种颜色为蓝绿、品红、黄、黑、红、橙、绿、和蓝。本发明中使用的颜色不限于这些颜色。可以任意选择这些调色剂中的一种或更多种调色剂装在图像形成装置中用于进行显影。

而且在上述示例性实施例中，图像形成装置1采用具有三十一列光接收元件的线传感器。然而，光接收元件的列数可以大于或小于三十一。为了从物体读取比根据现有技术读取的R、G和B三种颜色更多的颜色，需要至少四列光接收元件。即使使用单列光接收元件，也可利用这样的方法，即在切换多个滤色器的同时对一个物体进行多次扫描。

对本发明实施例的前述描述是为了例示和描述的目的而提供的。其并非旨在穷举或者将本发明限于所公开的确切形式。显然，许多变型和修改对于本领域技术人员是显而易见的。选择并描述这些示例性实施例是为了最好地说明本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域其他技术人员能够理解本发明的适用于所构想特定用途的各种实施例和各种变型例。

Claims (9)

1.一种图像处理装置，该图像处理装置包括：

分光反射率计算单元，该分光反射率计算单元基于来自待成像物体的反射光的强度并且基于用以照射所述待成像物体的光的照射强度，分别计算多个波长范围内的分光反射率；

确定单元，该确定单元获得基于由所述分光反射率计算单元计算出的分光反射率所表示的函数的导数，并且根据所述导数是正还是负来确定本征向量的数量；

系数计算单元，该系数计算单元计算如下的系数：所述系数分别与由所述确定单元确定的数量的本征向量相关，其中通过所述本征向量与所述系数的线性组合来表示所述分光反射率；以及

输出单元，该输出单元输出由所述系数计算单元计算出的所述系数。

2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述确定单元与包括所述导数为正的波长和所述导数为负的波长在内的波长范围的数量对应地确定本征向量的数量。

3.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，所述确定单元将等于或大于如下波长范围的数量的数量确定为所述本征向量的数量，所述波长范围为在包括所述导数为正的波长和所述导数为负的波长在内的多个波长范围当中的低波长侧的所述导数之一为正而高波长侧的所述导数之一为负的各个波长范围。

4.根据权利要求1所述的图像处理装置，所述图像处理装置包括色料计算单元，该色料计算单元分别对用于表示通过所述本征向量和由所述系数计算单元计算出的所述系数的线性组合表示的颜色的多种色料的量进行计算，其中

所述输出单元代替输出所述系数而是输出由所述色料计算单元计算出的色料的量。

5.一种图像读取装置，该图像读取装置包括：

照射单元，该照射单元利用来自光源的具有特定能谱分布的光来照射待成像物体；

分光反射率计算单元，该分光反射率计算单元基于来自被所述照射单元利用所述光照射的所述物体的反射光的强度并且基于所述照射光的照射强度，分别计算多个波长范围内的分光反射率；

确定单元，该确定单元获得基于由所述分光反射率计算单元计算出的分光反射率所表示的函数的导数，并且根据所述导数是正还是负来确定本征向量的数量；

系数计算单元，该系数计算单元计算如下的系数：所述系数分别与由所述确定单元确定的数量的本征向量相关，其中通过所述本征向量与所述系数的线性组合来表示所述分光反射率；以及

输出单元，该输出单元输出由所述系数计算单元计算出的所述系数。

6.一种图像形成装置，该图像形成装置包括：

照射单元，该照射单元利用来自光源的具有特定能谱分布的光来照射待成像物体；

分光反射率计算单元，该分光反射率计算单元基于来自被所述照射单元利用所述光照射的所述物体的反射光的强度并且基于所述照射光的照射强度，分别计算多个波长范围内的分光反射率；

确定单元，该确定单元获得基于由所述分光反射率计算单元计算出的分光反射率所表示的函数的导数，并且根据所述导数是正还是负来确定本征向量的数量；

系数计算单元，该系数计算单元计算如下的系数：所述系数分别与由所述确定单元确定的数量的本征向量相关，其中通过所述本征向量与所述系数的线性组合来表示所述分光反射率；

色料计算单元，该色料计算单元分别对用于表示通过由所述系数计算单元计算出的所述系数表示的颜色的多种色料的量进行计算；以及

图像形成单元，该图像形成单元利用由所述色料计算单元计算出的量的所述多种色料，在记录材料上形成图像。

7.一种图像处理方法，该图像处理方法包括以下步骤：

分光反射率计算步骤，基于来自待成像物体的反射光的强度并且基于用以照射所述待成像物体的光的照射强度，分别计算多个波长范围内的分光反射率；

导数获得步骤，获得基于在所述分光反射率计算步骤中计算出的分光反射率所表示的函数的导数；

本征向量数量确定步骤，根据所述导数是正还是负来确定本征向量的数量；

系数计算步骤，用于计算如下的系数：所述系数分别与在所述本征向量数量确定步骤中确定的数量的本征向量相关，其中通过所述本征向量与所述系数的线性组合来表示所述分光反射率；以及

输出步骤，输出在所述系数计算步骤中计算出的所述系数。

8.一种图像读取方法，该图像读取方法包括以下步骤：

照射步骤，利用来自光源的具有特定能谱分布的光来照射待成像物体；

分光反射率计算步骤，基于来自在所述照射步骤中利用所述光照射的所述物体的反射光的强度并且基于所述照射光的照射强度，分别计算多个波长范围内的分光反射率；

导数获得步骤，获得基于在所述分光反射率计算步骤中计算出的分光反射率所表示的函数的导数；

本征向量数量确定步骤，根据所述导数是正还是负来确定本征向量的数量；

系数计算步骤，用于计算如下的系数：所述系数分别与在所述本征向量数量确定步骤中确定的数量的本征向量相关，其中通过所述本征向量与所述系数的线性组合来表示所述分光反射率；以及

输出步骤，输出在所述系数计算步骤中计算出的所述系数。

9.一种图像形成方法，该图像形成方法包括以下步骤：

照射步骤，利用来自光源的具有特定能谱分布的光照射待成像物体；

分光反射率计算步骤，基于来自在所述照射步骤中利用所述光照射的所述物体的反射光的强度并且基于所述照射光的照射强度，分别计算多个波长范围内的分光反射率；

导数获得步骤，获得基于在所述分光反射率计算步骤中计算出的分光反射率所表示的函数的导数；

本征向量数量确定步骤，根据所述导数是正还是负来确定本征向量的数量；

系数计算步骤，用于计算如下的系数：所述系数分别与在所述本征向量数量确定步骤中确定的数量的本征向量相关，其中通过所述本征向量与所述系数的线性组合来表示所述分光反射率；

色料计算步骤，分别对用于表示通过在所述系数计算步骤中计算出的所述系数表示的颜色的多种色料的量进行计算；以及

图像形成步骤，利用在所述色料计算步骤中计算出的量的所述多种色料，在记录材料上形成图像。

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