CN101452235B - 图像处理设备和图像处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及图像处理设备和图像处理方法。该图像处理设备包括配置用于执行图像数据的色彩转换的色彩转换部。该色彩转换部基于第一最小信息量对色彩转换的输出值的信息量进行扩展，该第一最小信息量能够描述在用于色彩转换的查询表中的输入值的格点间隔的色阶。
Description
技术领域
本发明总体涉及图像处理设备和图像处理方法，并更特别地涉及用于执行色彩转换(color conversion)处理或者密度校正(density correction)的图像处理设备和图像处理方法。
背景技术
图1是由打印机驱动器、打印机控制器等执行的图像处理的范例的框图。图1示出了对于图像数据执行图像处理，该图像处理包括色彩转换、γ校正、半色调处理，在该图像数据中，对于各个像素，RGB的每个色阶(gradation)均为8比特。
在色彩转换处理中，要输入图像数据的色彩空间被转换为另一个用于油墨色彩的CMYK(青、品红、黄及黑色)色彩空间。作为结果，对于各个像素，输出CMYK的每个色阶均为8比特的图像数据。在γ校正处理中执行密度校正，并输出CMYK的每个色阶均为8比特的图像数据。在半色调处理中，通过振颤方法(dither method)、扩散方法(diffusion method)等执行伪连续色调处理(pseudo-continuous tone process)，将图像数据的色阶(8比特)转换为对应于打印机的另一种色阶(如2比特)。
如图1所示，在色彩转换处理中，如果用于描述输出图像色阶的信息量低于用于描述输入图像色阶的信息量(8比特)，则会出现输出图像的色阶数实质上发生恶化的问题。
图2是用于说明在色彩转换处理中色阶数恶化的图示。图2示出了，通过使用查询表LUT(Look Up Table)510进行色彩转换处理，从而将输入值(输入图像)转换为输出值(输出图像)。在图2中，对于输入值(格点)(0，0，0)的输出值(格点值)的K(黑色)值是“32”。同样，对于输入值(0，0，16)的输出值的K(黑色)值是“28”。通过执行三次插值(cubic interpolation)、 三棱柱插值(triangular prism interpolation)、四面体插值(tetrahedroninterpolation)等插值运算处理，将对应于格点中的输入值的输出值进行插值。图2中的插值数值举例说明了通过插值运算处理得到的K(黑色)的运算结果。但是，如果描述输出值色阶的信息量与描述输入值色阶的信息量相等，则无法表示小于1的差值(小数点后)。因此，采用图2中定义为实际输出值的数值作为输出值。作为结果，输入值中的16(0到16)级色阶降低为输出值中的4级色阶(32到28)。如上所述，如果描述输出图像的色阶的信息量小于输入图像的信息量，则输出端的解析度会低于格点间隔(interval)，实质上降低了色阶数。
而且，由于γ校正参数通常是曲线型的，因此当描述γ校正等的密度校正中的输出图像的色阶的信息量小于描述输入图像的色阶的信息量(在本例中为8比特)时，会出现实质上降低了输出图像的色阶数的问题。
图3是用于说明在密度校正中色阶数恶化的图示。在图3中，表格520给出了输入值和逻辑值。并且，表格530给出了实际输出值。如表格530所示，如果描述输出图像的色阶的信息量小于描述输入图像的信息量，则无法在理想的输出值中表示小于1的数值变化。从而，恶化了输出值的色阶数。
上述色阶数的恶化导致色阶图像中的不连续，并且导致足以被肉眼识别的恶化后的图像。
发明内容
本发明解决或者减少了上述一个或多个问题。
在本揭示的一个方面中，提供了一种图像处理设备，包括配置用于执行图像数据的色彩转换的色彩转换部，其中，该色彩转换部基于第一最小信息量对色彩转换的输出值的信息量进行扩展，该第一最小信息量能够描述在用于色彩转换的查询表中的输入值的格点间隔的色阶。
在图像处理设备中，可以适当地抑制用于防止图像处理中的图像质量恶化的资源消耗量。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的具体实施例。
图1是由打印机驱动器、打印机控制器等执行的图像处理的范例的框图；
图2是用于说明在色彩转换中的色阶数恶化的图示；
图3是用于说明在密度校正中的色阶数恶化的图示；
图4是用于说明依照本发明实施例的图像处理系统的配置范例的框图；
图5是用于表示图像处理部的功能配置范例的图示；
图6是用于表示根据本发明实施例的PC的硬件配置范例的图示；
图7是用于说明由色彩转换部执行的处理步骤的流程图；
图8是用于表示色彩转换表的配置范例的图示；
图9是用于表示在扩展了输出图像的色阶的信息量的情况下，输出值的范例的图示；
图10是用于说明由γ校正部执行的处理步骤的流程图；
图11是用于表示γ校正表的配置范例的图示；以及
图12是用于表示在打印机中实现图像处理部的范例的图示。
具体实施方式
下面将参照附图说明本发明的实施例。图4是用于说明依照本发明实施例的图像处理系统的配置范例的图示。在图4中，图像处理系统1包括PC(个人计算机)10以及打印机20，所述PC 10与打印机20通过网络相连接。
PC 10包括输入部11，图像处理部12等。输入部11将要打印的图像数据输入到图像处理部12。图像处理部12执行图像处理，将被输入的图像数据转换为适于打印机20打印输出的图像数据。即，在图4中，PC 10相当于图像处理设备。通常，图像处理部12通常嵌入在被称为打印机驱动器的软件中。
打印机20包括输出部21。输出部21接收经过PC 10的图像处理部12执行了图像处理的图像数据，并控制使打印机20打印输出图像数据的程序。
下面将详细说明PC 10的图像处理部12。图5是用于表示图像处理部12的功能配置范例的图示。在图5中，图像处理部12包括色彩转换部121、γ校正部122、半色调处理部123、色彩转换表124、γ校正表等。
色彩转换部121将输入的图像数据的色彩空间转换为用于油墨色彩的CMYK。在执行色彩转换处理时，色彩转换部121针对用于描述输入图像数据的色阶的信息量，适当地改变(增加)用于描述输出图像数据的色阶的信息量。在图5中，将色阶信息量为8比特的图像数据输入到色彩转换部121中，并输 出色阶信息量被扩大为x比特的图像数据。色彩转换部121通过增加输出图像的色阶信息量来防止经过色彩转换处理的输出图像的色阶数的实质恶化。
γ校正部122对由色彩转换部121执行了色彩转换的图像数据执行密度校正(γ校正)。在执行密度校正时，γ校正部122根据用于描述输入图像数据的色阶的信息量，近似地改变(增加)输出图像的色阶的信息量。在图5中，将色阶信息量为x比特的图像数据输入到γ校正部122中，并输出色阶信息量扩大为y比特的图像数据。γ校正部122通过增加输出图像的色阶的信息量来防止由密度校正引起的对输出图像的色阶数的实质恶化。
半色调处理部123通过振颤方法、扩散方法等执行伪连续色调处理，并将图像数据的色阶数转换为对应于打印机20的另一个色阶数(如2比特)。
色彩转换表124是用于由色彩转换部121执行的色彩转换处理的LUT(Look Up Table)。γ校正表125是用于由γ校正部122执行的密度校正的另一个LUT(Look Up Table)。
图6是用于表示根据本发明实施例的PC 10的硬件配置范例的图示。图6中的PC 10包括通过总线B相互连接的驱动器单元100、辅助存储单元102、存储器单元103、CPU(Central Processing Unit)104、接口单元105、显示单元106以及输入单元107。
实现PC 10的处理的程序是由记录介质101，如CD-ROM(Compact DiskRead Only Memory)提供的。当用于记录该程序的记录媒介101放置在驱动器单元100上时，通过驱动器单元100将该程序从记录媒介101装载到辅助存储单元102中。辅助存储单元102存储已装载的程序，并且存储必要的文件、数据等。例如，在辅助存储单元102中存储色彩转换表124以及γ校正表125。
当发出执行该程序的指令时，存储器单元103从辅助存储单元102读取该程序。CPU 104按照存储在存储器单元103中的程序实现PC 10有关的功能。接口单元105是用于与网络连接的接口。显示单元106显示由该程序生成的图形用户接口(Graphical User Interface)。输入单元107包括键盘、鼠标等，用于输入各种操作指令。
不必经常从记录媒介101装载程序。也可以通过网络从其他计算机下载程序。
下面将说明图像处理部12的处理步骤。图7是用于说明由色彩转换部121执行的处理步骤的流程图。
接收由输入部11输入的图像数据(步骤S101)。假设输入了对于每个像素用于描述RGB(红、绿、黑)的每个色阶的信息量均为8比特的图像数据。然后，查询色彩转换表124(步骤S102)。
图8是用于表示色彩转换表124的配置范例的图示。如图8所示，在色彩转换表124中仅记录了用于输入值(格点)的RGB值与用于输出值的CMYK值(格点值)之间的对应关系。在图8中，输入值(0，0，0)对应于输出值(64，64，64，32)，输入值(0，0，16)对应于输出值(80，80，96，28)。在色彩转换表124中，输入值与输出值均被定义为具有与输入图像的色阶相同的信息量(8比特)。
然后，为了在输出图像中保持输入图像的色阶数(输入分辨率)，对用于描述输出图像的色阶的信息量进行运算(步骤S103)。在本实施例中，通过采用以下公式(1)计算用于描述输出图像的色阶的信息量：
n：色彩转换表中的输出值的比特数；
s：格点间隔，
：上舍入(round up)。
在图8的情况下，n＝8，s＝16。因此，用于描述色彩转换处理的输出图像的色阶的信息量是12比特，如下：
公式(1)通过使用能够描述色彩转换表124中的输入值的格点间隔中的色阶(输入值间的间隔)的最小信息量，从而扩展色彩转换表124中的输出值的信息量。即，假设存在对于格点间隔(输入值间的间隔)，输出值间的间隔是最小值(即，当间隔是“1”)的情况。尽管在这种最小值的情况下，公式(1)计算得出的最小信息量实质上不会使输出图像中的色阶数发生恶化。具体讲，在本实施例中，对于输入图像，将输出图像的色阶的信息量扩展4比特。若扩展4比特则可以描述16级色阶。因此，相对于格点间隔，对于输出值间隔的最小范围，能够描述16级色阶。因此，可以防止整个范围中的色阶数的恶化。在下文中，将相对于色彩转换表124的色阶的信息量扩展的信息量称为“扩展 信息量”。
将由公式(1)预先计算好的数值作为用于描述输出图像的色阶的信息量，存储于辅助存储单元102。在这种情况下，色彩转换部121在步骤S103无需根据公式(1)进行运算，而可以获取存储在辅助存储单元102中的数值。
然后，通过使用色彩转换表124输出色彩转换的转换值(输出值)(步骤S104)。在这种情况下，色彩转换部121通过用于输出值的如三次插值、三棱柱插值、四面体插值等差值运算处理，根据输入值间的格点计算插值数值，并且通过根据该插值数值执行以下运算计算出数值(输出值)。
[IPV×EGN]÷EGN
在运算中，IPV表示插值数值，EGN表示能由扩展信息量描述的色阶数以及[]表示四舍五入小数点后的部分。在这种情况下，由于扩展信息量为4比特，能够由描述扩展信息量描述的色阶数变为16级。通过采用以上运算，能够获取保持输入图像的色阶数的输出图像。
图9是用于表示在扩展了输出图像的色阶的信息量的情况下，输出值的范例的图示。在图9中，示出了与范围从(0，0，0)到(0，0，15)的输入值相对应的插值数值以及输出值。为了方便，仅对用于插值数值以及输出数值的K(黑色)数值进行了描述。如图9所示，将用于描述输出值的色阶的信息量扩展12比特。因此，相对于现有技术中仅能够获取4级的范围，能够描述16级的色阶，并防止色阶数的恶化。
前文描述了从RGB到CMYK的色彩转换。同样，可以采用同样方法进行从RGB到RGB，从RGB到CMY(青、品红、黄)，从RGB到CMYKR(青、品红、黄、黑和红)等的其他色彩转换。
将色彩转换后的图像数据输入到γ校正部122。图10是用于说明由γ校正部122执行的步骤的流程图。
输入并接收由色彩转换部121进行色彩转换后的图像数据(步骤S201)。假设对于每个像素，所输入的用于描述CMYK的每个的色阶(青、品红、黄、黑)的信息量为12比特。然后，查询γ校正表125(步骤S202)。
图11是用于表示γ校正表的配置范例的图示。如图11所示，12比特的输入值和14比特的输出值相互一一对应地记录在γ校正表125中。12比特的 输出值与逻辑值并不构成γ校正表125，仅作为参考的示例。逻辑值是经过基于伽马函数运算后的输出值。需要注意的是数值是16倍值。
如图11所示，按照本发明实施例，根据γ校正表125中的输入值对输出值的信息量(比特数)进行扩展。扩展后，基于以下公式(2)对信息量进行运算：
n：输入值的比特数；
k：最小变化率的倒数，
：上舍入。
在这种情况下，n＝12。同样，当输入值的信息量与输出值的信息量相等时，输出值最小变化率的倒数k，表示相对于输出值色阶中的1级变化的输入值色阶(色阶数)的变化量。在图11中，12比特输出值色阶中的1级对应于输入值色阶数中的4级。因此，在本实施例中，用于描述γ校正的输出图像色阶的信息量是14比特，如下所示。
即，在输入值的信息量与输出值的信息量相等时，公式(2)通过使用第二最小信息量来关于输入值的信息量对输出值的信息量进行扩展，该第二最小信息量能够描述输入值色阶相对于输出值色阶中的1级变化的变化量。具体讲，在本实施例中，输出图像色阶的信息量比输入图像增大了2比特。可以通过使用2比特描述4级的色阶。因此，在输入值变化了4级期间，能够在输出值中描述小于1的变化。从而，对于所有输入值，每个输出值均不相同。在下文中，将对输入图像信息量的附加信息量(2比特)称为“扩展信息量”。需要注意的是，可以基于以下公式获取对于每个输入值(14比特)的输出值：
[LV×EIA]÷EIA
在这个运算中，LV表示逻辑值，EIA表示能够描述扩展信息量的色阶数，以及[]表示对小数点后的部分四舍五入。在这种情况下，由于扩展信息量为2比特，因此能够通过扩展信息量描述的色阶数变成了4级。通过采用上述运算，能够获取保持输入图像色阶数的输出图像。
随后，基于如上文所述方式产生的γ校正表125，输出对于输入值的输出值(步骤S203)。由此，将12比特扩展为14比特并输出。作为结果，在不使 输入图像色阶数恶化的情况下输出γ校正结果。
作为输入值预先记录在γ校正表125中的数值不限于12比特，也可以是8比特。需要注意的是，输出值是基于扩展后的信息量的(如14比特)。在这种情况下，可以通过采用线性插值对γ校正表125中记录的8比特数值进行扩展，从而与12比特的输入值对应。
如上文所述，由本实施例中的图像处理部12通过采用最小信息量来对输出值的信息量进行扩展，该最小信息量能够描述色彩转换处理中色彩转换表124中的输入值的格点间隔的色阶。从而，可以防止输出图像中的色阶数恶化，并抑制存储器的额外消耗量的增加。
而且，在输入值的信息量与输出值的信息量相等时，基于最小信息量对密度校正的输出值的信息量进行扩展，该最小信息量能够描述输入值色阶相对于输出值色阶中的1级变化的变化量。从而，能够防止输出图像中的色阶数的恶化(图像质量的恶化)，并可以抑制存储器的额外消耗量的增加。
本实施例举例说明了对色彩转换与密度校正的输出值的信息量的扩展。可选的是，可以针对色彩转换处理和密度校正的任意一个，对输出值的信息量进行扩展。
同样，可采用下述公式(3)代替公式(1)：
n：色彩转换表中的输出值的比特数；
a：校正系数(0.7-1.3)；
s：格点间隔，：上舍入。
同样，可采用下述公式(4)代替公式(2)：
n：输入值的比特数；
a：校正系数(0.7-1.3)；
k：最小变化率的倒数，：上舍入。
在公式(3)和公式(4)中，校正系数“a”分别与公式(1)和公式(2)相乘。例如，可以通过组合打印纸和油墨，依据可再现的色域(reproducible colorgamut)，扩大或者减小校正系数“a”。具体讲，在用于喷墨的常规纸张的情况 下应用校正系数a＝1.0时，由于以普通纸，例如PPC(Plain Paper Copier)纸为代表的、窄色域的纸张降低了用于必要色阶的分辨率，因此校正系数会设置为小于1.0(如0.8)。另一方面，由于以用于照片的蜡光纸为代表的具有较宽色域的纸张增加了用于必要色阶的解析度，因此校正系数“a”设置成大于1.0(如1.2)。在上述各种方法中，均可以在不必须消耗资源的情况下获取信息量(比特数)。可选择的，可以基于油墨是颜料或染料，或者基于使用如红、蓝等特殊颜色，来增加或者减小校正系数“a”。
而且，可以在打印机20中实现打印系统1中的图像处理部12。图12是用于表示在打印机20中实现图像处理部12的范例的图示。在图12中示出的图像处理系统1-2中，在打印机20实现了图像处理部12。在这种情况下，打印机20相当于图像处理设备。
根据本发明，提供了能够抑制用于防止图像处理中的图像质量恶化的资源量的图像处理设备、图像处理方法以及计算机程序编码的计算机可读编码介质。
本发明不限于所揭示的特定实施例，可以在不脱离本发明范围的情况下做出变化和修改。
Claims (10)
1.一种图像处理设备，包括配置用于执行图像数据的色彩转换的色彩转换部(121)，
其特征在于，所述色彩转换部(121)基于第一最小信息量对色彩转换的输出值的信息量进行扩展，所述第一最小信息量能够描述在用于色彩转换的查询表中的输入值的格点间隔的色阶。
2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其特征在于，所述色彩转换部(121)将通过对查询表中的输出值的信息量增加所述第一最小信息量后所得到的信息量设置为色彩转换中的输出值的信息量。
3.根据权利要求1所述的图像处理设备，进一步包括密度校正部(122)，所述密度校正部(122)配置用于对已由所述色彩转换部(121)转换了色彩空间的图像数据执行密度校正，
其特征在于，密度校正部(122)基于第二最小信息量对输入值的信息量进行扩展，从而获得密度校正中的输出值的信息量，所述第二最小信息量能够描述输入值的色阶相对于输出值中每个色阶级的变化量。
4.根据权利要求3所述的图像处理设备，其特征在于：所述密度校正部(122)将通过对用于描述密度校正之前的图像数据的色阶的信息量增加第二最小信息量后所得到信息量设置为密度校正的输出值的信息量。
5.一种图像处理设备，包括配置用于执行图像数据的密度校正的密度校正部(122)，
其特征在于，密度校正部(122)基于第二最小信息量对输入值的信息量进行扩展，从而获得密度校正中的输出值的信息量，所述第二最小信息量能够描述输入值的色阶相对于输出值中每个色阶级的变化量。
6.一种在图像处理设备中执行的图像处理方法，所述图像处理方法包括执行图像数据的色彩转换，
其特征在于，在执行所述色彩转换的过程中，基于第一最小信息量对色彩转换的输出值的信息量进行扩展，所述第一最小信息量能够描述在用于色彩转换的查询表中的输入值的格点间隔的色阶。
7.根据权利要求6所述的图像处理方法，其特征在于：在执行色彩转换的过程中，将通过对查询表中的输出值的信息量增加所述第一最小信息量后所得到的信息量设置为色彩转换中的输出值的信息量。
8.根据权利要求6所述的图像处理方法，进一步包括对已在所述色彩转换中转换了色彩空间的图像数据执行密度校正，
其特征在于：在执行密度校正的过程中，基于第二最小信息量对输入值的信息量进行扩展，从而获得密度校正中的输出值的信息量，所述第二最小信息量能够描述输入值的色阶相对于输出值中每个色阶级的变化量。
9.根据权利要求8所述的图像处理方法，其特征在于：在执行密度校正的过程中，将通过对用于描述密度校正之前的图像数据的色阶的信息量增加第二最小信息量后所得到信息量设置为密度校正的输出值的信息量。
10.一种在图像处理设备中执行的图像处理方法，包括执行图像数据的密度校正，
其特征在于，在执行密度校正的过程中，基于第二最小信息量对输入值的信息量进行扩展，从而获得密度校正中的输出值的信息量，所述第二最小信息量能够描述输入值的色阶相对于输出值中每个色阶级的变化量。
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