CN101426072B - 图像处理装置和图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像处理装置和图像处理方法。所述图像处理装置包括：图像输入单元，被配置为输入图像数据；计算单元，被配置为根据所述输入的图像数据计算在记录纸上形成图像的着色记录材料的施用量；转换特性生成单元，被配置为根据所述施用量，基于灰度优先转换特性和色调优先转换特性生成合成色彩转换特性；色彩转换单元，被配置为根据所述生成的转换特性对所述图像数据进行色彩转换。

Description

图像处理装置和图像处理方法

技术领域

本发明涉及能够根据施用的调色剂量来转换图像数据的图像处理装置和图像处理方法。 

背景技术

随着主计算机或打印机中的控制器(用作图像生成单元)的技术进步，近来的电子照相图像形成装置(例如激光束打印机(LBP))被配置成，不仅进行单色打印而且进行彩色打印。 

然而，与传统的单色打印装置不同，彩色打印装置使用彼此重叠的多个色材(例如，青、品红、黄和黑调色剂)形成彩色图像。为了在转印纸上适当地定影并转印多个色材，通常将施加在转印纸张上的色材量(在下文中称为“施用量”)限制为常数值。该施用量是确保高质量图像的值，因为该施用量影响可用于打印输出的色彩再现范围(即色域)或已打印图像的光泽度。 

施用量对引擎设计施加了各种限制。例如，由于该施用量，定影时间增大使定影处理中的功耗增大，从而导致打印速度降低，并且处理设计依赖于转印纸张的类型而改变。人们希望提高在引擎设计中的自由度，在各种记录介质上进行打印，降低功耗，实现更高的处理速度。为了满足这些要求，图像形成装置需要一种即使当应用于转印纸张的色材量减少到较低的值(在下文中称为“低施用量”)时，也能够生产高质量图像的技术。 

为了确保通过低施用量实现的图像质量可与使用普通施用量能达到的图像质量相当，色调和灰度是关键因素。然而，如上所述，与普通施用量能够达到的相比，低施用量实现的所述色彩再现范围较窄。由于在保持色调的普通水平时灰度易于崩塌(collapse)，而在保持灰度的普通水平时色调易于劣化，因此保持灰度和色调的普通水平是困难的。 

通常，表示输入图像的色彩空间(例如监视器所显示的依赖显示器的色彩空间)不同于图像输出装置的色彩再现范围。图像输入装置通常具有更宽的色彩再现范围。图像输出装置不能再现包含于输入图像的一个或多个色彩。因此，图像输出装置将处于色彩再现范围外的图像数据进行压缩，以使全部 图像数据都处于色彩再现范围内。 

传统上，可以使用下列技术来在适当地实现色彩再现时将表示输入图像的色彩空间压缩到图像输出设备的色彩再现范围。该技术包括分析输入图像数据的色域并且将该色彩空间转换成为能够表示输入图像的色域的窄的色彩空间，所述窄的色彩空间能够从多个预先准备的色彩空间中进行选择。 

该技术进一步包括使用在转换的色彩空间中预先准备好的色域压缩(色域映射)参数，进行将图像数据压缩到图像输出设备的色彩再现范围的处理。该技术能够降低在色域压缩中的度，并能充分实现色彩再现，如在日本特开2006-173827号公报中所公开的。 

然而，根据上述的传统技术，并没有考虑在选择的色彩空间中的输入像素的分布的偏差。因此该常规技术可以选择非常宽的色彩空间来仅对对图像质量没有贡献的小数量的像素进行色域压缩。此外，该传统技术要求对各个色彩空间预先准备好色域压缩参数。 

而且，与通过普通施用量实现的相比使用低施用量实现的图像输出设备的色彩再现范围是窄的。因此，如果施用量减小至达到普通色调时，则灰度易于崩塌。如果施用量减小至达到普通灰度时，则色调易于劣化。因此，必须提供一种用于压缩色域来获得高质量图像的适当的方法。 

发明内容

本发明目的在于基于图像数据的施用量，参照从灰度优先转换特性和色调优先转换特性能获得的合成转换特性而进行转换处理。因此，本发明能够使用低施用量实现与使用普通施用量实现的色彩再现相当的色彩再现，同时防止了图像质量在色调和灰度两个方面劣化。 

根据本发明的一个方面，图像处理装置包括图像输入单元，被配置为输入图像数据；计算单元，被配置为根据所述输入的图像数据计算在记录介质上形成图像的着色记录材料的施用量；比率计算单元，被配置为根据由所述计算单元计算出的所述施用量，计算具有等于或大于预定值的施用量的像素的数量相对于构成各对象的全部像素数量的比率，所述比率用于基于灰度优先的色域压缩的转换特性以及色调优先的色域压缩的转换特性来生成合成转换特性；转换特性生成单元，被配置为根据所计算出的比率，基于所述灰度优先的色域压缩的转换特性和所述色调优先的色域压缩的转换特性生成合成转换特性；色彩转换单元，被配置为根据所述生成的转换特性对所述图像数据进行色彩转换。 

本发明的其他特征和方面，将在以下参考附图的示例性实施例的描述中得到明确。 

附图说明

附图包括在说明书中并构成说明书的一部分，其示出了本发明的示例性实施例、特征，并与文字描述一起用于解释本发明的原理。 

图1示出了根据本发明的示例性实施例的图像处理装置的结构的例子。 

图2示出了色彩转换表的内部结构。 

图3示出了根据本发明的第一示例性实施例的施用量判断色域压缩单元的配置的例子。 

图4示出了施用量值保持单元的内部结构。 

图5是示出了根据第一示例性实施例的图像处理装置执行的示例处理的流程图。 

图6示出了根据第一示例性实施例的通过使用计算单元和比率计算单元执行的示例处理。 

图7示出了灰度优先色域压缩的例子。 

图8示出了色调优先色域压缩的例子。 

图9示出了用于组合色彩转换表的方法的例子。 

图10示出了根据本发明的第二示例性实施例的施用量判断色域压缩单元的配置的例子。 

图11示出了根据第二示例性实施例的图像薄化(thinning)单元和施用量计算单元执行的示例处理。 

图12是示出根据第二示例性实施例的图像处理装置执行的示例处理的流程图。 

具体实施方式

下面示例性实施例的描述是从本质上来进行说明，而非意图限制本发明、其应用或使用。本领域普通技术人员所熟知的处理、技术、装置和系统在适当处能够成为本发明的一部分。需要注意的是，整个说明书中，下图中的相同的标号和字母指的是相同的项，因此一旦在一幅图中描述了一个项，则不需要再在后面的图中进行论述。现在将参照附图详细描述示例性实施例。 

为了简化对本发明的示例性实施例的描述，将“100％施用量”定义为典型的低施用量，而将“200％施用量”定义为典型的普通施用量。 

第一示例性实施例 

图1是示出根据本发明的示例性实施例的图像处理装置的框图。例示的图像处理装置是能够使用调色剂进行图像形成处理的诸如数字的电子照相复 印机、激光打印机或传真机的电子照相彩色(或单色)图像处理装置。 

在图1中，图像输入单元101接收图像数据。例如，个人计算机(PC)包括能够将图像数据传送至图1中示出的根据本发明的示例性实施例的图像处理装置的打印机驱动器或类似的应用软件。扫描仪单元也能够用于读取图像并将读取的图像数据传送给图像处理装置。页面描述语言(PDL)用于描述通过打印机驱动器获得的图像数据，构成PDL的对象包括表示该对象的属性的信息(例如图形或文本)。 

能够通过从图像的图像数据中检测边缘并检查所检测到的边缘的连续性来识别通过扫描仪获得的图像上的文本部分、半色调部分和照片部分。 

图像信息生成单元102对从图像输入单元101传送来的图像数据进行处理，并且生成能够鉴别各个对象作为图形、文本或图像数据的图像信息。 

色彩管理处理单元103从设备无关的色彩空间(例如由Lab或XYZ色彩空间所代表)到由普通色材施用量实现的、设备相关的色彩再现范围，进行色域压缩。对各对象的色域压缩方法是根据图像信息生成单元102生成的图像信息可变的。 

下面是典型的色域压缩：“色调优先”压缩，用于压缩色域以使用显示设备显示的图像的色彩来补偿压缩了的图像的色调(在处理对象是显示设备显示的图像的情况下)；“色差最小”压缩，用于在打印机的色彩再现范围内正确地输出指定的色彩；以及“鲜明优先”压缩，用于压缩图像的色域以保存能够生成鲜明色彩的饱和度。 

低施用量判断单元104判断是以色材的低施用量还是以色材的普通施用量对输入图像进行打印。 

施用量判断色域压缩单元105基于图像数据的施用量分布，通过将用于进行以特性区分的色域压缩的色彩转换表进行组合，适应性地生成图像数据的色彩转换表。例示的色彩转换处理方法使用三维查找表(三维LUT)作为色彩转换表。 

三维查找表包括定义RGB数据和CMYK数据之间的转换的对应关系的N×N×N网格点。当网格点的间隔足够窄时，原则上能够精确地执行色彩转换。然而，在各种限制下(例如，存储容量、处理速度等等)，色彩转换点与网格点一致的情况是罕有的。因此，施用量判断色域压缩单元105进行三维插值处理以获得CMYK数据(见图2)。由于三维插值处理属于公知知识，因此省略了对三维插值处理的详细的描述。

色彩转换处理单元106将输入的图像数据转换成为适合于目标图像处理装置的数据。例如，如果输入的图像数据是RGB数据而目标图像处理装置是通常的使用CMYK调色剂的彩色打印机，则色彩转换处理单元106进行RGB-至-CMYK的转换处理、掩膜处理和底色去除(UCR)处理。 

γ-校正处理单元107对色彩转换处理单元106处理过的数据进行浓度特性曲线校正处理。 

伪灰度处理单元108对已进行了浓度校正的数据进行伪灰度处理。为了执行伪灰度处理，伪灰度处理单元108能够根据对象的类型选择诸如浓度图案方法，系统抖动方法，或错误扩散方法的适当的方法。 

图3是示出根据第一示例性实施例的、图1中示出的施用量判断色域压缩单元105的示例配置的框图。在图1和3中使用的相同的标号代表具有相同功能的部件。 

在图3中，施用量计算单元201对各图像数据(对各对象)计算全部像素的施用量值，并获得施用量的分布。 

施用量值保持单元202存储与构成输入图像的数据(例如，RGB数据)相对应的施用量数据。例示的方法包括计算再现如预先在图4中示出的各RGB色彩的组合必需的施用量，生成并存储三维LUT以输出与输入的RGB数据相对应的施用量。施用量值保持单元202存储与设定至200％的最大施用量相对应的像素的施用量数据。 

比率计算单元203基于施用量计算单元201计算出的施用量分布，计算出在页的输入图像数据中超过预定阈值的像素相对于特定的对象(例如图形对象、文本对象或图画对象)的像素的全部数量的比率。 

生成单元204基于比率计算单元203计算出的比率生成适用于图像数据的新色彩转换表。 

色彩转换表保持单元205保持以特性区分的多个色彩转换表(转换特性)，生成单元204基于所述多个色彩转换表能够生成新的色彩转换表。 

图5是示出根据第一示例性实施例的图像处理装置执行的处理的例子的流程图。在步骤S11中，图像输入单元101输入图像数据。在步骤S12中，图像信息生成单元102处理从图像输入单元101接收到的数据，并生成关于包括在一页中区分每一个对象(图形，文本，和图像数据)的全部图像数据的图像信息。 

在步骤S13中，色彩管理处理单元103从与设备无关的色彩空间到使用 普通施用量的、与设备相关的色彩再现范围进行色域压缩。在此情况下，基于图像信息生成单元102生成的图像信息，色彩管理处理单元103能够自动选择适合于各对象的色域压缩方法。作为选择，色彩管理处理单元103根据用户经由图像处理装置的操作单元或PC的驱动器提供的操作单元(未示出)输入的指示能够改变每个对象的色域压缩方法。 

在步骤S14中，低施用量判断单元104判断以低色材施用量还是普通施用量对输入图像进行打印。在此情况下，用户能够事先确定输出方法。 

在步骤S15中，施用量计算单元201基于色彩管理处理单元103生成的图像信息从各对象的图像数据提取各像素的RGB信号。接下来，施用量计算单元201参照在施用量值保持单元202中存储的施用量数据计算各像素的施用量值。然后，施用量计算单元201获得各像素的施用量值的总和。 

施用量计算单元201计算在记录纸上来形成图像的记录材料(例如调色剂)的施用量。施用量计算单元201对构成图像数据的全部像素反复上述操作，计算各对象的图像数据的施用量分布(见图6)。 

在步骤S16中，比率计算单元203根据下列公式，基于施用量计算单元201计算出的施用量分布，计算超过100％施用量(预定的施用量)的像素的比率， 

比率α＝(超过100％施用量的像素的数量)/(构成对象图像数据的全部像素的数量) 

比率α表示以100％施用量的图像质量与以200％施用量的图像质量相比变坏的像素相对于全部像素的百分比。更具体地讲，当比率α接近于0时，超过100％施用量的像素的百分比很小。因此，使用100％施用量可获得的色调和灰度与200％施用量获得的相当。 

然而，当比率α接近于1时，对于多数像素来说通过100％施用量将图像质量保持在与通过200％施用量的图像质量相当的水平是困难的。因此，必须降低图像质量以保持在色调和灰度之间的平衡(见图6)。 

然而，除了根据上述的公式来计算比率α，用户能够经由操作单元设定想要的比率α，并在接下来的步骤S17中任意确定组合多个色彩转换表的方法。本示例性实施例设定典型的低施用量为“100％施用量”，并计算超过100％施用量(预定的施用量值)的像素的比率。因此，预定施用量值需要根据典型的低施用量的设定而改变。 

在步骤S17中，生成单元204基于比率计算单元203计算出的超过100％ 施用量的像素的比率，将存储在色彩转换表保持单元205中的多个色彩转换表组合，并且生成适合于输入的图像数据的合成色彩转换表。在本发明示例性实施例中，色彩转换表保持单元205存储将经过下述两种类型的色域压缩(灰度优先和色调优先)的多个色彩转换表。 

图7示出了当从200％施用量色彩再现范围到100％施用量色彩再现范围实施色域压缩时，保持了各色彩的灰度的灰度优先色域压缩的例子。更具体地说，青，品红和黄原色能够保证100％施用量获得的最大色域，因此能够保持与使用普通的200％施用量获得的色调/饱和度相当的色调/饱和度。 

红，绿，和蓝混合色可以由CMY色材中的两种再现。因此，某些像素可能超过100％施用量。因此，对于混合色来说，当保持色彩间的相对关系时，将200％施用量色域压缩到100％施用量色域。因而，各色彩的灰度能够顺利地再现。然而，由于统一进行的压缩，即使该色彩处于100％施用量色彩再现范围，各色彩的鲜明度也会变坏，色彩也会变淡。 

图8示出了当从200％施用量色彩再现范围到100％施用量色彩再现范围实施色域压缩时，保持100％施用量色彩再现范围色调的色调优先色域压缩的例子。更具体地讲，与灰度优先色域压缩相似，青、品红和黄原色能够确保使用100％施用量获得的最大色域，因此，能够保持与通过普通200％施用量获得的色调/饱和度相当的色调/饱和度。 

通过限定存在于100％施用量色彩再现范围的色彩空间来对混合色进行色调优先色域压缩，保持存在于色彩空间中的各色彩的色调，并集中压缩存在于色彩空间外的色彩(与100％施用量相应的色彩空间的表面的映射)。因此，对于该色彩空间中存在的色彩，能够再现接近于普通图像质量的色调。然而，由于这些色彩受到集中的压缩，因此存在于色彩空间外的色彩的灰度易于崩塌。 

下面是基于超过100％施用量的像素的比率，将受到两种不同类型(灰度优先和色调优先)的色域压缩的色彩转换表进行组合的例示方法。如在图9中所示，该方法包括用于根据在步骤S16中计算出的超过100％施用量的色彩的比率而用于获得存储在各自的色彩转换表中与同样的输入RGB值相对应的网格点处的CMYK数据的线性计算(加权求和)。 

结果，能够得到合成色彩转换表(即，组合的色彩转换表)。更具体地讲，下面是一个加权求和的例示公式。通过下面的公式计算出在新的色彩转换表的网格点处的要存储的CMYK数据，并生成适合于输入图像数据的新的色彩 转换表。 

新的色彩转换表[R，G，B]＝色调优先[R，G，B]*(1-α)+灰度优先[R，G，B]*α 

因此，本示例性实施例在基于图像数据的施用量分布通过组合不同的色域压缩来限定施用量时，能保持图像数据的特征。本示例性实施例能够在色调和灰度两方面预防图像质量变坏。 

在步骤S18中，色彩转换处理单元106参照在步骤S17中生成的色彩转换表对输入的图像执行色彩转换处理。 

在步骤S19中，γ-校正处理单元107和伪灰度处理单元108执行浓度校正和伪灰度处理。在步骤S20中，图像输出单元109输出处理过的图像数据。 

上述的示例性实施例计算各对象的施用量，根据获得的比率获得合成色彩转换表。然而，也能够基于整个图像的对象图像数据计算施用量，以根据获得的比率获得合成色彩转换表。 

第二示例性实施例 

根据本发明的第二示例性实施例的图像处理装置具有与第一示例性实施例中所描述(见图1)的类似的配置，不同处在于施用量判断色域压缩单元105包括图像薄化单元(301)。 

图10是示出根据第二示例性实施例的施用量判断色域压缩单元105的配置的例子的框图。在图1和10中使用的相同的标号表示具有相同功能的部件。 

在图10中，当低施用量判断单元104判断为以低色材施用量进行打印时，图像薄化单元301以预定的间隔对输入的全部或部分图像数据的进行薄化处理(见图11)。 

施用量计算单元302对由图像薄化单元301所薄化的像素计算施用量的值，并获得施用量分布。 

施用量值保持单元303为构成输入图像(例如，RGB数据)的数据存储施用量的值。 

比率计算单元304根据施用量计算单元302计算出的施用量分布，计算超出预定阈值的像素的比率。 

生成单元305根据比率计算单元304计算出的比率，生成适于所述图像数据的新的色彩转换表。 

色彩转换表保持单元306存储以特性区分的多个色彩转换表，然后生成单元305能够基于所述多个色彩转换表生成新的色彩转换表。上述单元302 到306与第一示例性实施例中描述的单元201到205相似。 

图12是示出根据第二示例性实施例的图像处理装置执行的处理的例子的流程图。除图像薄化单元301对各对象的图像数据进行薄化处理的不同之外，根据第二示例性实施例的处理与第一示例性实施例中描述(见图5)的处理相似。 

步骤S21到S24中的处理与第一示例性实施例中描述的步骤S11到S14中的处理相似。 

在步骤S25中，图像薄化单元301基于图像信息生成单元102生成的图像信息，以预定的间隔对各对象的图像数据进行薄化处理，即，第二示例性实施例不计算全部像素的施用量的值来获得施用量分布。第二示例性实施例仅基于通过薄化处理获得的已缩减数量的像素的施用量的值获得施用量分布。因此，虽然因为施用量分布未反映某些像素的施用量的值从而导致准确度会变差，但是第二示例性实施例能够增大处理速度。 

在步骤S26中，施用量计算单元302提取图像薄化单元301所薄化的像素的RGB信号。接下来，施用量计算单元302参照在施用量值保持单元303中存储的施用量数据计算各像素的施用量值，并获得各像素的施用量值的总和。施用量计算单元302对薄化处理获得的全部像素反复上述操作，并计算出施用量分布。 

在步骤S27到S31中的处理与在第一示例性实施例中描述的在步骤S16到S20中的处理相似。 

如上所述，本示例性实施例即使在低施用量的情况下也能够在色调和灰度两方面防止图像质量变坏。因而，本示例性实施例能够实现与使用普通施用量获得的图像质量相当的良好的色彩再现。 

其它示例性实施例 

实现上述示例性实施例的功能的软件程序代码能够被存储在存储介质中。计算机(或CPU或微处理单元(MPU))能够读取存储在所述存储介质中的程序并执行该程序以操作设备来实现上述示例性实施例的功能。因此，本发明包括能够安装到计算机上使用计算机来实现所述示例性实施例的功能或处理的程序代码。 

进而，本发明的示例性实施例包括存储程序代码的存储介质和该程序代码本身。在此情况下，作为提供程序的存储介质，例如，软盘，硬盘，光盘，磁光盘(MO)，只读存储光盘(CD—ROM)，可记录CD(CD-R)，可重写 CD(CD-RW)，磁带，非易失性存储卡，ROM，DVD(包括DVD-ROM或DVD-R)中的任一个均可以被选择使用。 

而且，本发明的示例性实施例不仅包括存储在上述存储介质的任一个中并单独执行所述示例性实施例的处理的程序代码，而且包括与其它应用软件一起的在操作系统(OS)上运行以执行所述示例性实施例的处理的程序代码，以及安装到计算机的功能扩展板或连接到计算机的功能扩展单元的存储器中的程序代码。 

虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，应当理解的是本发明并不限于公开的示例性实施例。权利要求的范围被给予最宽泛的解释，包括所有变体、等同结构和功能在内。

Claims (12)

1.一种图像处理装置，该图像处理装置包括：

图像输入单元，被配置为输入图像数据；

计算单元，被配置为根据所述输入的图像数据计算在记录介质上形成图像的着色记录材料的施用量；

比率计算单元，被配置为根据由所述计算单元计算出的所述施用量，计算具有等于或大于预定值的施用量的像素的数量相对于构成各对象的全部像素数量的比率，所述比率用于基于灰度优先的色域压缩的转换特性以及色调优先的色域压缩的转换特性来生成合成转换特性；

转换特性生成单元，被配置为根据所计算出的比率，基于所述灰度优先的色域压缩的转换特性和所述色调优先的色域压缩的转换特性生成合成转换特性；

色彩转换单元，被配置为根据所述生成的转换特性对所述图像数据进行色彩转换。

2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中所述图像数据涉及多个对象，并且各对象可被分类到多个对象类型中的一个中。

3.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中所述转换特性生成单元可操作，用于响应于使用低于普通图像形成处理中的施用量进行图像形成处理的指示，生成所述合成转换特性。

4.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中包括多个网格点的色彩转换表构成所述合成转换特性，而所述转换特性生成单元被配置为通过将根据所述施用量加权的、存储在灰度优先色彩转换表的网格点处的值和存储在色调优先色彩转换表中的值相加，获得所述合成转换特性。

5.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中所述计算单元被配置为在将所述图像输入单元输入的所述图像数据进行薄化之后来计算所述施用量。

6.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，如果具有等于或大于所述预定值的施用量的像素相对于构成各对象的全部像素的比率增大，则所述转换特性生成单元通过与用于色调优先转换特性的加权因子相比增大用于灰度优先转换特性的加权因子，来生成所述合成转换特性。

7.一种色彩转换方法，该色彩转换方法包括：

输入图像数据；

根据所述输入的图像数据，计算在记录介质上形成图像的着色记录材料的施用量；

根据所计算出的施用量，计算具有等于或大于预定值的施用量的像素的数量相对于构成各对象的全部像素数量的比率，所述比率用于基于灰度优先的色域压缩的转换特性以及色调优先的色域压缩的转换特性来生成合成转换特性；

根据所计算出的比率，基于所述灰度优先的色域压缩的转换特性和所述色调优先的色域压缩的转换特性生成合成转换特性；

根据所述生成的转换特性，对所述图像数据进行转换。

8.根据权利要求7所述的色彩转换方法，其中所述图像数据涉及多个对象并且针对各对象是可区分的。

9.根据权利要求7所述的色彩转换方法，该色彩转换方法还包括：响应于使用低于普通图像形成处理中的施用量进行图像形成处理的指示，生成所述合成转换特性。

10.根据权利要求7所述的色彩转换方法，其中包括多个网格点的色彩转换表构成所述合成转换特性，该色彩转换方法进一步包括：通过将根据所述施用量加权的、存储在灰度优先色彩转换表的网格点处的值和存储在色调优先色彩转换表中的值相加，获得所述合成转换特性。

11.根据权利要求7所述的色彩转换方法，其中该色彩转换方法还包括对所述输入的图像数据进行薄化和计算所述施用量。

12.根据权利要求8所述的色彩转换方法，其中所述色彩转换方法还包括：如果具有等于或大于所述预定值的施用量的像素相对于构成各对象的全部像素的比率增大，则通过与用于色调优先转换特性的加权因子相比增大用于灰度优先转换特性的加权因子，来生成所述合成转换特性。

Images