CN102447808B - 图像处理装置及图像处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供图像处理装置及图像处理方法。基于由图像形成单元形成的图像的最大浓度值与被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值之间的差，来确定记录材料的限度值，并且将对应于图像数据的记录材料的量控制为等于或小于所确定的限度值。

Description

图像处理装置及图像处理方法
技术领域
本发明涉及图像处理装置及图像处理方法。
背景技术
作为用于图像处理装置(例如打印机和复印机)的图像记录方法，已知的有电子照相方法。电子照相方法通过使用激光束在感光鼓上形成潜像，并用带电色材(以下称为调色剂)来对该潜像进行显影，以形成调色剂图像。为了记录图像，电子照相方法将显影的调色剂图像转印到转印片材上，随后对转印的图像进行定影。
传统上，当图像形成单元采用电子照相方法时，电子照相处理(例如激光曝光、在感光部件(鼓)上形成潜像、通过调色剂进行图像显影、调色剂图像转印到纸张上、以及通过加热进行图像定影)易受到装置环境温度和湿度以及装置部件的老化影响。因此，最终定影到纸张上的调色剂量每次都会变化。这种不稳定性不是电子照相方法特有的，而是已知在喷墨法、热转印法以及其它各种记录方法中类似地也会出现。
为了解决这种问题，一种技术是从图像处理装置输出测试图案图像，测量所输出的测试图案的浓度，并且基于所测量的浓度校正图像形成单元的特性。对于在该技术中使用的用于校正非线性特性的方法，通常使用查找表。
采用该方法，预先设置了被装置设为目标的最大浓度(以下称为装置的目标最大浓度)，并且修正非线性特性，以平滑地实现直到最大浓度的预期灰度。然而，由于根据装置状态可能超过最大浓度，所以通过使用上述查找表可以抑制过大的浓度。在此情况下，抑制上限浓度可能会引起这样的问题：当输出具有最大浓度的文字和细线时，产生锯齿状或图像间断。为了解决该问题，讨论了一种技术，该技术使得用户能够选择用于将上限浓度强制校正为最大值的查找表，以确保以最大浓度输出具有最大浓度的输入(例如，参见日本特开第2001-094784号公报)。
同时，如果诸如调色剂和墨水的记录材料的量超过每单位面积特定定影量，则可能会出现调色剂的较差定影或散布，这会导致图像质量的劣化以及对装置的损害。因此，每单位面积的总记录材料量被控制为恒定地低于预设定影量。在彩色打印机的情况下，例如，为了防止过量调色剂量减少，一种方法是通过改变调色剂的四种颜色(青色、品红色、黄色以及黑色)的组合来减少每单位面积的总调色剂量。更具体地说，通常是增大黑色调色剂的量，而非减少相等量的青色、品红色以及黄色调色剂，以使色调的变化和灰度的劣化最小化。
然而，如上所述，如果在每单位面积的上限记录材料量预先确定的情况下，输出超过装置的目标最大浓度以减小锯齿状，会出现诸如记录材料的较差定影和散布的图像缺陷。
例如，假定当装置的目标最大浓度被估计为1.5时，在特定环境下装置输出浓度为1.6的图像。这种情况将导致记录材料过量。根据在日本特开第2001-094784号公报中讨论的技术，尽管减少了锯齿状，但是如果允许最大浓度输出，则每单位面积的记录材料量可能会超过上限。下面，将调色剂、墨水以及其它记录材料统称为调色剂。
如果通过过多估计图像浓度的增大而以小值设置了调色剂量极限，则当要打印的图像具有低浓度时，根据打印机特性可能过量地减少调色剂量。增加调色剂量通常会增大图像浓度和颜色深度，从而实现了更理想的颜色再现。因此说，使调色剂减少量最小化将产生优选的图像质量。
发明内容
本发明涉及一种图像处理装置及图像处理方法，该图像处理装置能够根据图像处理装置的状态合适地设置记录材料的限度值，而不会过量地减少记录材料量。
根据本发明的一个方面，提供了一种图像处理装置，该图像处理装置能够控制对应于图像数据的记录材料的量，该图像处理装置包括：存储单元，其被配置为存储基于通过读取由图像形成单元形成的色块图案而获取的数据计算出的灰度校正表；计算单元，其被配置为利用所述灰度校正表中的与输入信号的最大值对应的输出信号值以及被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值，来计算由所述图像形成单元形成的图像的最大浓度值；确定单元，其被配置为基于由所述计算单元计算出的最大浓度值与被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值之间的差，来确定所述记录材料的限度值；以及控制单元，其被配置为将对应于所述图像数据的所述记录材料的量控制为等于或小于由所述确定单元确定的限度值。
根据本发明，能够根据图像处理装置的状态合适地设置记录材料的限度值，而不过量地减少记录材料量。
根据以下参照附图对示例实施例的详细描述，将清楚本发明的进一步的特征和方面。
附图说明
附图被包括进来且构成本说明书的一部分，例示了本发明的示例性实施例、特征以及方面，并与文字描述一起用来解释本发明的原理。
图1是例示根据本发明的示例性实施例的图像处理装置的总体构成的框图。
图2是例示根据本发明的示例性实施例的图像处理装置的总体视图。
图3A到图3H示意性例示了基于抖动的二值处理的状态。
图4是例示根据本发明的示例性实施例的图像处理流程的框图。
图5是例示根据本发明的示例性实施例的用于控制总调色剂量的处理的流程图。
图6是例示根据本发明的示例性实施例的用于生成伽马校正查找表(LUT)的处理的流程图。
图7例示了根据本发明的示例性实施例的用于生成伽马校正LUT的测试图案。
图8是例示根据本发明的示例性实施例的测试图案浓度测量的示例性结果的图。
图9是例示根据本发明的示例性实施例的示例性伽马校正LUT的图。
图10是例示根据本发明的示例性实施例的用于计算总调色剂量控制值的处理的流程图。
图11是例示根据本发明的示例性实施例的用于生成伽马校正LUT的处理的另一流程图。
图12是例示根据本发明的示例性实施例的用于控制总调色剂量的处理的另一流程图。
图13A和图13B例示了根据本发明的示例性实施例的用于控制总调色剂量的处理的示例性结果。
图14是例示根据本发明的示例性实施例的用于计算总调色剂量控制值的处理的流程图。
具体实施方式
下面参照附图详细描述本发明的各个示例性实施例、特征以及方面。
[图像处理装置的构成]
图1是例示根据第一、第二以及第三示例性实施例的图像处理装置的构成的框图。如图1所示，图像处理装置包括图像读取单元101、图像处理单元102、存储单元103、中央处理单元(CPU)104以及图像输出单元105。图像处理装置能够经由网络与用于管理图像数据的服务器和用于指示执行打印的个人计算机(PC)相连接。图像读取单元101读取原稿图像并输出相关的图像数据。
图像处理单元102将包括从图像读取单元101或外部输入的图像数据的打印信息转换为中间信息，对该中间信息应用诸如浓度校正的图像校正，并且将该中间信息存储在存储单元103的对象缓冲器中。图像处理单元102还基于所存储的中间信息生成位图数据，对该位图数据应用颜色空间转换处理、总调色剂量控制处理、打印机伽马校正处理以及诸如抖动处理的半色调处理，并且从图像输出单元105(打印机)打印该数据。下面将详细描述该处理。
存储单元103包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘(HD)等。ROM存储要由CPU104执行的各种类型的控制程序和图像处理程序。RAM用作数据参照区和数据工作区。当存储上述对象缓冲器时，使用RAM和HD。在RAM和HD中，积累图像数据项，对页面进行归类，积累包括多个归类页面的文档，并且打印输出多个副本。图像输出单元105在诸如记录片材的记录介质上形成并输出彩色图像。
[装置的总体视图]
图2是例示图像处理装置的总体视图。利用图像读取单元101，将作为图像读取目标的原稿204放置于原稿放置玻璃板203与原稿按压板202之间，随后用来自灯205的光照射原稿204。从原稿204反射的光被引导至反射镜206和207，并且通过透镜208将图像聚焦在三行传感器210上。透镜208设有红外截止滤光器231。马达(未示出)使包括反射镜206和灯205的反射镜单元以速度V、并使包括反射镜207的反射镜单元以速度V/2在图2中的箭头指示的方向上移动。更具体地说，这两个反射镜单元在与三行传感器210的电扫描方向(主扫描方向)垂直的方向(副扫描方向)上移动，以扫描原稿204的整个表面。
包括三行电荷耦合器件(CCD)的三行传感器210对输入的光信息执行颜色分离，读取颜色分量(红(R)、绿(G)以及蓝(B))作为全色信息，并且将各颜色分量信号发送给信号处理单元209。构成三行传感器210的各个CCD包括针对5000个像素的感光元件，并且能够在宽度方向(297mm)上以每英寸600点(dpi)的分辨率读取A3大小的原稿，这是能够放置于原稿放置玻璃板203上的最大原稿尺寸。
使用标准白板211来校正由三行传感器210的CCD210-1、210-2以及210-3读取的数据。标准白板211的颜色是白色，这对于可见光表现出几乎一致的反射特性。
图像处理单元102对从三行传感器210输入的图像信号进行电处理，以生成青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)以及黑色(K)颜色分量信号，随后将所生成的CMYK颜色分量信号发送给图像输出单元105。在此情况下，图像处理单元102输出已经经受了半色调处理(例如抖动处理)的CMYK图像。
图像输出单元105从图像读取单元101接收青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)以及黑色(K)图像信号，随后将这些信号发送给激光驱动器212。激光驱动器212根据输入的图像信号对半导体激光元件213进行调制驱动。从半导体激光元件213输出的激光束经由多棱镜214、f-0透镜215以及反射镜216扫描感光鼓217，以在感光鼓217上形成静电潜像。
显影单元包括品红色显影单元219、青色显影单元220、黄色显影单元221以及黑色显影单元222。这四个显影单元顺序与感光鼓217接触，以通过各颜色的调色剂对形成在感光鼓217上的静电潜像进行显影，来形成调色剂图像。从记录片材盒提供的记录片材卷绕在转印鼓223上，并且感光鼓217上的调色剂图像被转印到记录片材上。
已顺序转印到记录片材上的四种颜色(C、M、Y和K)的图像经过定影单元226被定影在记录片材上。随后，记录片材排出到装置的外部。
下面参照图4具体描述由上述图像处理单元102执行的颜色空间转换处理、总调色剂量控制处理、伽马校正处理以及抖动处理。颜色空间转换单元401将经由网络从外部装置输入的RGB灰度图像数据和从扫描仪输入的RGB灰度图像数据转换为CMYK颜色空间。
CMYK值对应于打印机的调色剂颜色，CMYK颜色空间是依赖于打印机装置的颜色空间。颜色空间转换单元401通过使用已知的三维LUT来实现颜色空间转换处理。三维LUT是按照以下方式来构建的，即，使得经转换的CMYK值相对于各自的调色剂浓度具有线性关系。
更具体地说，当颜色空间转换单元401输出8比特多值数据时，输出0表示浓度0，输出255表示打印机的目标最大浓度，输出128表示最大浓度的一半。基于具有目标最大浓度的输出是100％的假设来表示调色剂量。
随后，总调色剂量控制单元402执行总调色剂量控制处理。更具体地说，总调色剂量控制单元402用K调色剂替换C、M以及Y调色剂的一部分，以执行总调色剂量控制处理。在此情况下，限度值随打印机的状态和目标浓度而不同。下面将详细描述该处理。
随后，伽马校正处理单元413、423、433以及443分别对颜色C、M、Y以及K应用伽马校正处理。伽马校正处理吸收依赖于打印机装置的各颜色灰度的非线性特性，以将各颜色校正到目标灰度。该处理是基于一维LUT执行的。下面将详细描述用于生成一维LUT的方法。
随后，抖动处理单元414、424、434以及444对已经受过伽马校正处理的多值CMYK灰度图像应用伪半色调处理。该处理是通过已知的抖动处理或误差扩散处理执行的。伪半色调处理将已经受过伽马校正的多值图像数据转换为二值处理的数据。
图3A到图3H例示了示例性二值处理。对图3A中的多值图像应用伪半色调处理得到了图3B中的二值图像。类似地，对图3C中的多值图像应用伪半色调处理得到了图3D中的二值图像；对图3E中的多值图像应用伪半色调处理得到了图3F中的二值图像；对图3G中的多值图像应用伪半色调处理得到了图3H中的二值图像。
通过以这种方式对多值图像应用伪半色调处理，以伪灰度再现了输入的多值图像。因此，除了输入的多值图像的值不是最大值的情况，会出现某种点缺失，这导致了根据输入图像，输出图像会出现锯齿状或断线。下面，将图像的具有最大像素值的区域称为实心区域。换句话说，以最大浓度输出实心区域，这既不会造成锯齿状，也不会造成间断。
随后，叠印处理单元405叠印已经受过伪半色调处理的多个图像，即C、M、Y以及K图像。从打印机输出叠印后的图像，因此输出了全色图像(full-colorimage)。
上述总调色剂量控制单元402和伽马校正处理单元413、423、433以及443需要根据随打印机安装环境的影响而变化的打印机状态来更新设置值。下面描述关于作为本发明的本示例性实施例的特征的总调色剂量控制单元402和伽马校正处理单元413、423、433及443以及设置值计算方法的详情。
图5是例示总调色剂量控制单元402的处理的流程图。总调色剂量控制单元402基于像素向已经受了上述颜色空间转换处理的图像应用图5中的处理。总调色剂量控制单元402参照针对各像素的CMYK值来执行图5中的处理。
在步骤S502，总调色剂量控制单元402针对输入到该总调色剂量控制单元402的CMYK图像的目标像素值CMYK(C1、M1、Y1、K1)501计算C1、M1、Y1和K1值的和SUM1。CMYK(C1、M1、Y1、K1)501表示在颜色空间转换单元401执行的颜色空间转换处理中生成的基于像素的CMYK图像数据。
在步骤S503，总调色剂量控制单元402读取LIMIT(限度值)504，并将该LIMIT(限度值)504与SUM1进行比较。LIMIT(限度值)504是能够定影的调色剂量的限度值，并且由诸如“250％”的数值来定义。对超过LIMIT(限度值)504的调色剂量的定影可以引起输出图像的图像质量劣化和对图像输出单元105的损害的问题，因此必需将最终的总调色剂量限制到LIMIT(限度值)504或更低。
当总调色剂量控制单元402确定SUM1等于或小于LIMIT(限度值)504时(步骤S503：是)，处理进行到步骤S513。在步骤S513，总调色剂量控制单元402将CMYK(C1、M1、Y1、K1)501输出为CMYK(C3、M3、Y3、K3)514。CMYK(C3、M3、Y3、K3)514表示作为总调色剂量控制单元402的输出值的基于像素的CMYK图像数据。
在步骤S503，如果总调色剂量控制单元402确定SUM1大于LIMIT(限度值)504(步骤S503：否)，则处理进行到步骤S505。在步骤S505，总调色剂量控制单元402利用公式(1)来计算UCR值。
UCR＝min((SUM1-Limit/2)(C1，M1，Y1))...公式(1)
其中，UCR值影响C、M和Y调色剂的减少值以及K调色剂的增加值。为了最小化调色剂量减少值，总调色剂量控制单元402将超过限度值的量的一半或者C1、M1和Y1中的最小值设为UCR值。
在步骤S506，总调色剂量控制单元402计算作为第一次总调色剂量限制之后的值的C2、M2、Y2以及K2中的K2。尽管K1和UCR值的和基本上被设置为K2，但K2不能独自被设置为超过100％的值。因此，如果K2独自超过100％，则将100％设置给K2。
在步骤S507，总调色剂量控制单元402减小C1、M1和Y1的值，并且利用公式(2)来分别计算C2、M2和Y2的值。
C2＝C1-(K2-K1)
M2＝M1-(K2-K1)...公式(2)
Y2＝Y1-(K2-K1)
在此情况下，在步骤S506计算出的值K2与K1之间的差是减小值。总调色剂量控制单元402用减小的总调色剂量执行上述处理流程，以计算CMYK(C2、M2、Y2、K2)508。
在步骤S509，总调色剂量控制单元402对C2、M2、Y2和K2求和，以获得SUM2。在步骤S510，总调色剂量控制单元402读取LIMIT(限度值)504，并将该LIMIT(限度值)504与SUM2进行比较。当总调色剂量控制单元402确定SUM2等于或小于LIMIT(限度值)504时(步骤S510：是)，处理进行到步骤S512。
在步骤S512，总调色剂量控制单元402将CMYK(C2、M2、Y2、K2)508输出为CMYK(C3、M3、Y3、K3)514。当总调色剂量控制单元402确定SUM2大于LIMIT(限度值)504时(步骤S510：否)，处理进行到步骤S511。
在步骤S511，总调色剂量控制单元402利用公式(3)来计算C3、M3和Y3的值。
C3＝C2*(LIMIT-K2)/(C2+M2+Y2)
M3＝M2*(LIMIT-K2)/(C2+M2+Y2)
Y3＝Y2*(LIMIT-K2)/(C2+M2+Y2)
K3＝K2...公式(3)
在步骤S511，总调色剂量控制单元402将K2的值照原样设置给K3。随后，根据从LIMIT(限度值)504减去K2的值以及C2、M2和Y2的和来计算系数。此外，将所获得的系数分别乘以C2、M2和Y2，以用减小的总调色剂量获得C3、M3和Y3。随后，输出CMYK(C3、M3、Y3、K3)514。
该处理使得可以将CMYK值的和更新为不超过LIMIT设置的值，并且确保调色剂消耗不超过针对装置估计的基于像素的总调色剂量。结果，能够防止调色剂的较差定影和散布以及其它图像缺陷。
上述限度值是以百分数比表示四种颜色值之和。因此，最大限度值是400％。该限度值根据用于生成由下面描述的伽马校正处理单元413、423、433以及443使用的一维LUT的处理而变化。
下面描述用于生成针对伽马处理的一维LUT的方法。
如上所述，纸张上的调色剂浓度(调色剂量)受装置环境温度和湿度以及装置部件的老化影响。由于用于校正灰度的处理对于吸收这种不稳定性是必需的，所以伽马校正处理单元413、423、433以及443执行伽马校正处理。然而，伽马校正处理单元413、423、433以及443不能以初始伽马校正值保持操作。必需更新(校准)伽马校正值，以跟上环境条件的变化。
下面参照图6来描述一种用于校正伽马校正值的具体方法。在步骤S601，图像形成单元(图像输出单元105)输出测试图案图像，即色块图案，如图7所示。输出的图案针对CMYK调色剂中的每一种包括具有与0到100％的调色剂粘附率对应的八个不同级别的八个矩形打印区域，从而提供了总共32个矩形打印区域。八个级别的矩形打印区域被称为色块0到7。
关于各色块的打印机输出信号值，最左边的0号色块对应于打印机输出信号值0，1号色块对应于打印机输出信号值36，2色块号对应于打印机输出信号值73。类似地，7号色块对应于打印机输出信号值255，并且八个色块是以这种方式按打印机输出信号值的相等间隔来排列的。针对CMYK调色剂中的每一种从上面开始按该顺序提供了这种色块排列。
CPU104将与图7中的测试图案对应的测试图案数据存储在存储单元103中，随后对所存储的测试图案数据应用抖动处理单元414、424、434以及444的抖动处理，而不对所存储的测试图案数据应用伽马校正处理。随后，CPU104从打印机(图像形成单元)输出已经受过抖动处理的测试图案，从而能够获知当前打印机灰度。
在步骤S602，图像读取单元101(读取扫描仪)读取在步骤S601打印的测试图案，以获取RGB图像数据。在此情况下，图像读取单元101将C(青色)色块读取为R信号，将M(品红色)色块读取为G信号，并且将Y(黄色)色块读取为B信号。通过以这种方式将各颜色的色块读取为它的补色的信号，能够从高浓度到高亮精确地获取灰度。
在步骤S603，CPU104在色块区域上对所读取的与图7中的各色块对应的信号值进行平均，以计算针对各色块的代表性读取信号值。在步骤S604，CPU104将在步骤S603获得的平均色块值转换为浓度值。由于从读取扫描仪读取的信号被读取为针对反射率的线性信号，所以通常对浓度转换应用对数转换。例如，当输入的亮度被读取为8比特信号时，可以应用公式(4)。
D＝-255*log10(S/255)/1.6...公式(4)
公式(4)对亮度信号S进行归一化，使得在原稿浓度为1.6时，浓度D为255。如果浓度D超过255，则必须将它限制为255。可以利用公式(4)来计算浓度，或者可以通过利用以亮度作为输入而以浓度作为输出的表通过浓度转换来获得浓度。
图8是例示按这种方式获得的浓度测量结果的示例的图。在该结果中，各色块的浓度标记有“o”。0号色块的浓度被标绘为D0，色块1的浓度被标绘为D1，依此类推。根据图8中例示的浓度特性，能够识别出打印机输出实心区域时(当打印机输出信号值是255时)的浓度被标绘为D7。尽管D7表示能够由打印机输出的最大浓度值，但用浓度D7打印图像可以引起调色剂的散布，因为调色剂的散布是未被考虑的。
出于以下描述的计算调色剂量限度值的目的，CPU104分开存储实心区域输出时的浓度(以下称为实心区域输出浓度DMax)。在步骤S605，为了校正上述浓度特性(浓度曲线81)，CPU104使用具有与浓度曲线81相反的特性的表来校正并输出CMYK值，由此实现目标灰度。目标灰度是提前针对打印机估计的定影目标。因此，针对目标灰度来校正特性，确保了即使对于因老化而发生色调和灰度变化的打印机，也有相同的灰度状态。
图9中的曲线91表示实际校正表的特性。曲线91具有与针对测试图案的测量结果81相反的特性。换言之，曲线91表示以目标82为中心相对于测量结果81轴对称的特性。然而，根据图9中的曲线91的伽马校正表(灰度校正表)，伽马校正前的输入255在伽马校正后将不是255。这意味着，将图9中的伽马校正后的输出值校正为255(实心区域输出)将导致输出浓度超过打印机的目标最大浓度。
此外，这还意味着，使用具有实心区域输入(输入信号值为255)的伽马校正表(灰度校正表)91来应用伽马校正将因抖动处理而导致部分点缺失，如图3所示，这是因为输出在伽马校正后不会变为255。
如图9所示，将伽马校正表91的末端点A校正为点A′确保了针对输入值255(输入信号的最大灰度级)的输出值25(输出信号的最大灰度级)。在图9中的灰度校正表91中，输入信号值是255的点被设置为末端点。
作为用于校正末端点的具体方法，CPU104将从点(Wi，Wo)连接到点(255，255)的直线(图9中的虚线92)设置为新的校正表。点(Wi，Wo)具有输入值Wi和输出值Wo，点(255，255)具有最大输入值和最大输出值。在步骤S606，通过以这种方式应用用于校正末端点的处理，能够校正末端点，同时保持灰度的连续性，尽管灰度部分偏离了目标灰度。
使用已经受过上述末端点校正的伽马校正表92来应用伽马校正(灰度校正)，使得能够将所有种类的对象输出为实心图像。这种处理例如能够防止线和文字中的点部分缺失。因此，能够更好地再现线和文字。
CPU104对各种颜色应用该处理，以针对各CMYK颜色生成四种不同的伽马校正表。使用各伽马校正表来对四种颜色应用伽马校正，使得能够吸收装置状态波动，因此恒定地输出目标灰度和色调。此外，CPU104将这些伽马校正表存储在图像处理装置的存储单元103中，并且将它们保持于其中，直到它们被改变为止。
尽管在步骤S602(图6)中将图像处理装置的读取扫描仪用作用于计算色块浓度的装置，但是用于计算色块浓度的方法不限于此。也可以用其它方法，例如浓度计，来获得浓度。
下面参照图10来描述用于图5的总调色剂量控制的限度值504的计算方法。该方法使用在图6中的步骤S604计算的实心区域输出浓度DMax，并且是本示例实施例的特征。
如上所述，限度值必须被设置为不超过被估计为总调色剂量的上限值。例如，如果打印机未能满足调色剂量超过250％，则CPU104将估计的限度值设置为250％。该估计的限度值是针对各打印机预先确定的固定值，而不会随打印机状态变化。
当打印机输出目标最大浓度(以下称为TDMax)时，打印机消耗100％调色剂量。因此，当在如上所述的末端点处DMax的值超过TDMax时，打印机消耗的调色剂量超过100％。这意味着，当打印机以这种状态输出了实心区域时，打印机针对一种颜色消耗了超过100％的调色剂量。即使以如上所述被设置为250％的估计限度值来控制调色剂量，使用已经受过随后的末端点校正的伽马校正表来应用伽马校正处理也允许调色剂消耗超过该估计限度值。结果，无法控制调色剂量，而无法使得调色剂不散布。
因此，通过使用新获取的浓度DMax，计算了总调色剂量控制单元402中的调色剂量限度值。
图10是例示用于使用浓度DMax来计算总调色剂量控制单元402中的调色剂量限度值的处理的流程图。图10中的流程图通过CPU104将用于执行图10中的流程图的各步骤的程序从存储单元103加载到RAM(未示出)中并执行该程序来实现。
在步骤S1001，CPU104获取在步骤S604(图6)计算的浓度DMax(针对具有打印机输出信号值255的色块的浓度测量值)。
在步骤S1002，CPU104通过例如使用公式(5)根据浓度TDMax和DMax，计算针对各颜色的最大调色剂量。
TonrMax＝DMax*100/TDMax...公式(5)
其中，当DMax＞TDMax时，TonrMax超过100％。
在步骤S1003，CPU104从TonrMax减去100，以获得超过估计限度值的调色剂量。
在步骤S1004，CPU104从估计限度值减去在步骤S1003计算的调色剂量，以获得新的限度值504。该新的限度值504被认为大于预定值，而没有变得过小。
对CMYK颜色中的每一种应用步骤S1001到S1004中的处理，使得能够计算调色剂量限度值(记录材料限度值)504。
例如，当在C(青色)浓度TDMax为1.6的装置中浓度DMax为1.7时，实心区域输出时的C(青色)调色剂量(TonrMax)是106.25％，这超出限度值6.25％。类似地，对于M(品红色)、Y(黄色)以及K(黑色)中的每一种，CPU104通过使用TDMax和DMax来计算TonrMax，以获得超过限度值的调色剂量。
结果，当品红色超出限度值5％，黄色超出限度值10％，黑色超出限度值20％时，CPU104计算超过了100％的调色剂量之和，并从估计限度值中减去该和。在此情况下，由于估计限度值是250％，所以CPU104将通过从250％减去(6.25+5+10+20)而获得的值，即208.75％，确定为新的记录材料限度值504。
在任何打印机状态下，该计算都使得能够将调色剂量可靠地设置为等于或小于估计限度值的值，并且能够防止调色剂量超过限度值。更具体地说，在本示例性实施例中，当调色剂量因伽马校正处理单元413到443的末端点校正而增加时，这种计算减小了总调色剂量控制单元402中的调色剂量限度值，因此，将从打印机输出的调色剂量减少到调色剂量限度值或更低。
CPU104在伽马校正表被更新时执行该计算，并且每当进行了计算时都将结果反馈给调色剂量限度值。更具体地说，在校准处理中，CPU104接连执行图6的流程图中所示的处理和图10的流程图中所示的处理，以更新调色剂量限度值。
尽管在本示例性实施例中，通过将测试图案输出到纸张上、用浓度计读取该测试图案并且使用所读取的值转换调色剂量限度值，来更新伽马校正表，但是也可以使用以下方法。更具体地说，也可以用打印机单元中的浓度传感器来测量感光鼓上的色块的浓度，以测量打印机的浓度变化，随后使用所测量的值来更新调色剂量限度值。
根据第一示例性实施例，图像处理装置能够在任何打印机引擎状态下计算用于控制总调色剂量的最佳调色剂量限度值，在保持色彩再现和灰度稳定性的同时将应被输出为实心图像的图像输出为实心区域，并且将输出时的总调色剂量维持为限度值或更低。
尽管在第一示例性实施例中，对CMYK颜色的全部都应用了相同的处理，但是也可以仅对特定颜色(例如，当未应用末端点校正处理时出现锯齿状或细线间断的颜色)应用该处理。可以对该特定颜色以外的其它颜色应用伽马校正处理而不进行末端点校正。在此情况下，当然，将特定颜色仅限于一种颜色，减小了要减去的调色剂量限度值，使得能够将更高的优先级设置给灰度和色调。在许多情况下，黑色通常被用作该特定颜色，因为黑色对颜色没有大的影响，但是对锯齿状和间断有很大影响。
尽管已将值描述为最大值为255的8比特信号，但是值不限于此。
在第一示例性实施例中，读取测试图，测量测试图的浓度，以获取伽马校正表和实心输出浓度DMax，并且基于所获取的浓度DMax来计算调色剂量限度值。下面针对用于基于预先生成的伽马校正表预测实心区域输出浓度DMax并且基于所预测的DMax值来计算调色剂量限度值的方法，来描述第二示例性实施例。
在本示例性实施例中，图像处理装置的构成、概况和框图以及调色剂量控制处理与第一示例性实施例中的等同，因此省略了重复的说明。下面描述用于生成伽马校正表和计算针对总调色剂量控制的限度值的方法，其不同于第一示例性实施例中的方法。
图11是例示根据本示例性实施例的用于生成伽马校正表的方法的流程图。图11中的步骤S1101、S1102以及S1103中的处理分别类似于图6中的步骤S601、S602以及S603中的处理。本示例性实施例的特征在于图11中的步骤S1104和S1105中的处理。
下面描述图11中的步骤S1104和S1105中的处理。在步骤S1104，CPU104将在步骤S1103获得的色块平均值转换为浓度值。由于从读取扫描仪读取的信号被识别为针对反射率的线性信号，所以通常对浓度转换应用对数转换。例如，当输入的亮度被读取为8比特信号时，可以应用公式(4)。
公式(4)是用于对亮度信号S进行归一化，使得在原稿浓度为1.6时浓度D为255的转换公式。如果浓度D超过255，则必须将它限制为255。可以利用公式(4)来计算浓度，或者可以通过利用以亮度为输入而以浓度为输出的表的转换来获得浓度。
图8例示了以这种方式获得的浓度测量的示例性结果。在图8中，各色块的浓度标记有圆圈“o”。0号色块的浓度被标绘为D0，1号色块的浓度被标绘为D1，依此类推。根据图8中例示的浓度特性(浓度曲线81)，能够规定打印机输出实心区域时(即，当打印机输出信号值是255时)的浓度被标绘为D7。本示例性实施例不同于第一示例性实施例之处在于，CPU104存储根据测试图案的测量值计算出的未经受末端点校正的伽马校正表，而不存储实心区域输出浓度(以下称为DMax)并且不在图6的步骤S606应用末端点校正。
在步骤S1105，CPU104将具有与图8中的浓度曲线81相反特性的图9中的伽马校正表91存储在存储单元103中，并且将该伽马校正表91保持在存储单元103中，直到伽马校正表91被改变为止。
如果使用这些伽马校正表输出了经受过伽马校正的图像数据，则保证了目标浓度特性的完全一致，尽管未保证实心区域浓度。因此，在一些情况下，更优选的是，对诸如灰度被给予比锯齿状和间断更高的优先级的摄影图像的图像，应用使用这些伽马校正表的伽马校正。
下面，参照图14，来描述用于根据上述伽马校正表估计实心区域输出浓度DMax并计算针对总调色剂量控制的限度值504的方法。当CPU104将用于执行图14中的流程图的各步骤的相关程序从存储单元103加载到RAM(未示出)中并执行该程序时，实现了图14中的流程图所示的处理。
在步骤S1401，CPU104读取在图11的步骤S1105中生成并存储的伽马校正表。在步骤S1402，CPU104计算实心区域输出浓度DMax。尽管在第一示例性实施例中使用了用读取扫描仪测量出的实心区域浓度，但是本示例性实施例根据图9中的伽马校正表91中的随打印机状态而变化的末端点A来计算DMax。
伽马校正表中的作为输入信号值为255时的输出信号值Wmax的末端点A，是打印机输出针对打印机估计的目标最大浓度TDMax时的信号值。根据浓度TDMax和Wmax，通过线性假设，使用公式(6)获得DMax。
DMax＝TDMax*255/Wmax...公式(6)
可以使用公式(6)来计算DMax，或者可以通过使用以Wmax为输入且以浓度DMax为输出的表的转换来获得DMax。因此，可以直接根据未经受过末端点校正的伽马校正表，来计算DMax。
步骤S1403到S1405中的处理分别类似于在第一示例性实施例中描述的图10中的步骤S1002到S1004中的处理，因此省略了对它们的重复说明。
在步骤S1105，CPU104将未经受过末端点校正的伽马校正表91存储在存储单元103中。可以根据未经受末端点校正的伽马校正表来计算经受末端点校正的伽马校正表。然而，一旦应用了末端点校正处理，伽马校正表就不能恢复为灰度被给予优先级的应用末端点校正之前的伽马校正表。因此，在某些情况下，理想的是，存储未经受末端点校正的伽马校正表。
例如，当输出灰度被给予重要性的摄影图像时，CPU104使用所存储的未经受末端点校正的伽马校正表来应用伽马校正。另一方面，当输出文字和线条时，CPU104校正所存储的伽马校正表的末端点，然后使用经受了末端点校正的伽马校正表来应用伽马校正。因此，如果存储了未经受末端点校正的伽马校正表，则可以根据图像的详情，通过在未经受末端点校正的伽马校正表与经受过末端点校正的伽马校正表之间进行切换，来执行伽马校正。
当使用未经受末端点校正的伽马校正表时，由于不输出超过TDMax的浓度，所以既不需要基于DMax来重新计算在总调色剂量控制处理中使用的限度值，也不需要改变调色剂量限度值。另一方面，当使用经受过末端点校正的伽马校正表时，类似于第一示例性实施例，需要根据DMax更新在总调色剂量控制处理中使用的限度值。可以通过对CMYK颜色中的每一种应用该处理，来计算最终调色剂量限度值。
根据以上配置，能够基于所存储的未经受末端点校正的伽马校正表来预测DMax值。
尽管在本示例性实施例中，对CMYK颜色的全部都应用了相同的处理，但是类似于第一示例性实施例，也可以仅对特定颜色应用该处理。
相比于任何其它颜色，黑色对因应用末端点校正处理失败而引起的锯齿状和间断的影响程度更大。另一方面，在应用了末端点校正处理和调色剂量限制处理之后，C(青色)、M(品红色)以及Y(黄色)影响灰度和色调。在第三示例性实施例中，仅对黑色进行经受过末端点校正的伽马校正，而对C(青色)、M(品红色)以及Y(黄色)进行未经受末端点校正的伽马校正。
在第一和第二示例性实施例中，CPU104将超过目标最大浓度TDMax的调色剂量反馈给调色剂量限度值，以从估计限度值中减去超过值，由此在任何打印机状态下都可靠地将调色剂量限制为估计限度值或以下。然而，例如，当具有估计限度值205％的打印机输出比估计限度值暗1.1倍的黑色实心图像(即，实心区域输出浓度等于110％调色剂量)时，应用根据第一示例性实施例的处理将估计限度值减小到195％。
下面参照图13A和图13B，来描述根据第一示例性实施例的总调色剂量控制处理引起的值变化。参照图13A和图13B，在左手侧列出了总调色剂量控制之前的CMYK值，而在右手侧列出了总调色剂量控制之后的CMYK值。信号值表示总调色剂量控制处理之前的CMYK值。等效值表示要在反映实际打印机状态的情况下打印的CMYK值。对于黑色，等效值是信号值的1.1倍。该调色剂量是基于黑色的DMax比估计限度值暗1.1倍的考虑而确定的。
参照图13A，尽管信号值的总值被限制为估计限度值205％，但是等效值的总值是214％，这超过了205％。因此，在此情况下，由于在总调色剂量控制处理中通过将限度值设置为195％来控制调色剂量，所以等效值的总值被限制为204.5％，这在估计限度值205％之内。
然而，参照图13B，当黑色颜色分量是0时，针对非黑色颜色的信号值被过度减小了。在此情况下，由于输入中不包括黑色，所以信号值的总值以及等效值的总值都在205％之内。然而，如果类似于图13A中的情况，通过将限度值设置为195％，来对该情况应用总调色剂量限制，则等效值的最终总值为195.5％，这意味着过量的调色剂量限制。在此情况下，没有黑色的色调变为有黑色的色调，从而导致色彩不鲜明和图像质量劣化。
下面描述由根据本示例性实施例的总调色剂量控制单元402执行以防止这种过量调色剂量减少的处理。
在本示例性实施例中，图像处理装置的构成、概况以及框图与第一和第二示例性实施例中的等同，因此省略了对它们的重复说明。下面描述与第一和第二示例性实施例不同的根据本示例性实施例的总调色剂量控制处理。在本示例性实施例中，未计算和存储针对总调色剂量控制的限度值(未执行步骤S1004和S1405中的处理)。代替的是，使用预定的估计限度值作为限度值。
下面参照图12来描述由总调色剂量控制单元402执行的处理。由于上面在第一示例性实施例中已参照图5描述了基本的处理流程，所以下面将针对与图5的区别来描述图12。
在步骤S1202，总调色剂量控制单元402将输入到该总调色剂量控制单元402的CMYK(C1，M1，Y1，K1)1201中的K1乘以Gain(增益)，以获得K2。通过公式(7)来计算在步骤S1202中使用的Gain。
Gain＝DMax/TDMax...公式(7)
公式(7)使用所存储或计算的最大浓度DMax1203和目标浓度TDMax，来计算Gain。
例如，在TDMax＝1.6和DMax＝1.7的图像被暗黑打印的打印机状态下，Gain为1.7/1.6＝1.06。使用所计算出的Gain来计算当在此打印机状态下输出黑色时的调色剂量。更具体地说，Gain用作当前打印机状态下的调色剂量转换值。当然，当TDMax＝DMax时，Gain等于1，并且调色剂量保持不变。
在步骤S1204，总调色剂量控制单元402计算C1、M1和Y1以及K2的值的和SUM1。
在步骤S1205，总调色剂量控制单元402读取LIMIT(限度值)1206，并将该LIMIT(限度值)1206与SUM1进行比较。LIMIT(限度值)1206是能够定影的调色剂量的限度值，并且由诸如“250％”的数值来定义。
在本示例性实施例中，在伽马校正表生成时，不更新限度值。这是因为，已在步骤S1202通过将黑色值与Gain相乘而获得了考虑了打印机状态的估计调色剂量，因此，不需要从估计限度值减去过量调色剂量。
尽管在第一和第二示例性实施例中，在未将输入值乘以Gain的情况下减小了调色剂量限度值，但是在第三示例性实施例中，总调色剂量控制单元402将输入值乘以考虑了打印机状态的Gain，并且将相乘所得的输入值与调色剂量限度值进行比较。在第三示例性实施例中，总调色剂量控制单元402未从调色剂量限度值中减去超过估计限度值的调色剂量。
当SUM1等于或小于LIMIT(限度值)1206时(步骤S1205：是)，处理进行到步骤S1215。在步骤S1215，总调色剂量控制单元402将CMYK(C1、M1、Y1、K1)1201输出为CMYK(C3、M3、Y3、K3)1216。在此情况下，总调色剂量控制单元402不使用通过乘以Gain而获得的K2，而是输出所输入的CMYK(C1，M1，Y1，K1)1201中的K1。
当SUM1大于LIMIT(限度值)1206时(步骤S1205：否)时，处理进行到步骤S1207。在步骤S1207，总调色剂量控制单元402利用公式(1)来计算UCR值。由于在步骤S505已经描述了公式(1)，所以省略了对它的重复说明。
在步骤S1208，总调色剂量控制单元402计算作为第一次总调色剂量限制之后的值的C2、M2、Y2以及K3中的K3。基本使用K2和UCR值的和。在S506，描述了K2不能独自被设置为超过100％的值。此时，将黑色乘以Gain，因此可以通过100*Gain来计算最大值。
在步骤S1209，总调色剂量控制单元402将C1、M1和Y1值减小(K3-K2)，以分别获得C2、M2和Y2值。总调色剂量控制单元402用减小的总调色剂量执行上述处理流程，以获得CMYK(C2、M2、Y2、K3)1210。
在步骤S1211，总调色剂量控制单元402计算C2、M2、Y2以及K3的和SUM2。在步骤S1212，总调色剂量控制单元402读取LIMIT(限度值)1206，并将该LIMIT(限度值)1206与SUM2进行比较。当SUM2等于或小于LIMIT(限度值)1206时(步骤S1212：是)，处理进行到步骤S1214。在步骤S1214，总调色剂量控制单元402将CMY(C2，M2，Y2)1210输出为CMY(C3，M3，Y3)1216，并且利用包括在步骤S1202中使用的Gain的公式(8)来计算K4。
K4＝K3/Gain...公式(8)
这是步骤S1202中的计算的逆运算。
当SUM2大于LIMIT(限度值)1206时(步骤S1212：否)时，处理进行到步骤S1213。在步骤S1213，类似于步骤S1214，总调色剂量控制单元402使用Gain根据K3来计算K4值。随后，根据减少了K3的LIMIT(限度值)1206以及C2、M2和Y2的和来计算系数。随后，总调色剂量控制单元402将C2、M2和Y2乘以所获得的系数，来用减小的调色剂量计算C3、M3和Y3，并输出CMYK(C3，M3，Y3，K4)1216。
如图13B所示，上述处理对C、M和Y调色剂量进行了过量限制，因此防止了图像质量的劣化。
在本示例性实施例中的步骤S1202、S1208、S1213和S1214中，总调色剂量控制单元402将黑色的输入值和上限值乘以Gain和除以Gain，以在由DMax和TDMax之间的关系确定的打印机状态下进行调色剂量转换。然而，也可以通过使用考虑了打印机的非线性特性的一维LUT及其逆表的表转换，来执行调色剂量转换。
尽管总调色剂量控制单元402将黑色值乘以Gain和除以Gain，但是可以通过将C、M和Y的输入值和限度值乘以Gain的倒数和除以Gain的倒数，来实现类似的处理。在此情况下，由于黑色的上限值保持为100％，所以在步骤S1208中获取最小值时不需要执行乘以Gain。
本发明的各个方面也可以通过读出并执行记录在存储设备上的程序来执行上述实施例的功能的系统或设备(或诸如CPU或微处理单元(CPU)的装置)的计算机来实现，以及通过由系统或装置的计算机通过例如读出并执行记录在存储设备上的用于执行上述实施例的功能的程序来执行各步骤的方法来实现。为此，例如经由网络或者从用作存储设备的各种类型的记录介质(例如，计算机可读介质)向计算机提供程序。
尽管已参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被最宽泛地解释为涵盖所有这种修改例以及等同结构和功能。

Claims (6)

1.一种图像处理装置，该图像处理装置能够控制对应于图像数据的记录材料的量，该图像处理装置包括：
存储单元，其被配置为存储基于通过读取由图像形成单元形成的色块图案而获取的数据计算出的灰度校正表；
计算单元，其被配置为利用所述灰度校正表中的与输入信号的最大值对应的输出信号值以及被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值，来计算浓度值；
确定单元，其被配置为基于由所述计算单元计算出的浓度值以及被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值来确定最大调色剂量，并基于所述最大调色剂量和估计限度值来确定多个记录材料的总量的限度值；以及
控制单元，其被配置为将对应于所述图像数据的所述记录材料的量控制为等于或小于由所述确定单元确定的限度值，
其中，由所述确定单元确定的多个记录材料的总量的限度值根据由所述计算单元计算出的浓度值与被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值之间的差而变化，
其中，随着所述计算单元计算出的浓度值变得越大于被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值，则多个记录材料的总量的限度值变得越小，并且
其中，随着所述计算单元计算出的浓度值变得越大于被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值，则与所述图像数据对应的、所述控制单元控制的所述多个记录材料的总量变得越小。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，该图像处理装置还包括：
改变单元，其被配置为改变所述灰度校正表，使得在所述灰度校正表中输入信号的最大灰度级与输出信号的最大灰度级相一致；以及
灰度校正单元，其被配置为利用由所述改变单元改变的所述灰度校正表，来对由所述控制单元控制了所述记录材料的量的所述图像数据进行灰度校正。
3.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，所述灰度校正单元利用由所述改变单元改变的所述灰度校正表，来对由所述控制单元控制的所述图像数据的特定颜色的信号进行灰度校正，并且利用在由所述改变单元改变之前的所述灰度校正表，来对所述图像数据的所述特定颜色以外的信号进行灰度校正。
4.一种图像处理装置，该图像处理装置能够控制对应于图像数据的记录材料的量，该图像处理装置包括：
确定单元，其被配置为基于由图像形成单元形成的实心区域的浓度值与被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值来确定最大调色剂量，并基于所述最大调色剂量和估计限度值来确定多个记录材料的总量的限度值；以及
控制单元，其被配置为将对应于所述图像数据的所述记录材料的量控制为等于或小于由所述确定单元确定的限度值，
其中，由所述确定单元确定的多个记录材料的总量的限度值根据由所述图像形成单元形成的实心区域的浓度值与被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值之间的差而变化，
其中，随着所述图像形成单元形成的实心区域的浓度值变得越大于被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值，则多个记录材料的总量的限度值变得越小，并且
其中，随着所述图像形成单元形成的实心区域的浓度值变得越大于被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值，则与所述图像数据对应的、所述控制单元控制的所述多个记录材料的总量变得越小。
5.一种图像处理装置中的图像处理方法，所述图像处理装置能够控制对应于图像数据的记录材料的量，该图像处理方法包括以下步骤：
存储基于通过读取由图像形成单元形成的色块图案而获得的数据计算出的灰度校正表；
利用所述灰度校正表中的与输入信号的最大值对应的输出信号值以及被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值，来计算浓度值；
基于所计算出的浓度值以及被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值来确定最大调色剂量，并基于所述最大调色剂量和估计限度值来确定多个记录材料的总量的限度值；以及
将对应于所述图像数据的所述记录材料的量控制为等于或小于所确定的限度值，
其中，多个记录材料的总量的限度值根据计算出的浓度值与被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值之间的差而变化，
其中，随着计算出的浓度值变得越大于被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值，则多个记录材料的总量的限度值变得越小，并且
其中，随着计算出的浓度值变得越大于被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值，则与所述图像数据对应的、被控制的所述多个记录材料的总量变得越小。
6.一种图像处理装置中的图像处理方法，所述图像处理装置能够控制对应于图像数据的记录材料的量，该图像处理方法包括以下步骤：
基于由图像形成单元形成的实心区域的浓度值与被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值来确定最大调色剂量，并基于所述最大调色剂量和估计限度值来确定多个记录材料的总量的限度值；以及
将对应于所述图像数据的所述记录材料的量控制为等于或小于所确定的限度值，
其中，所确定的多个记录材料的总量的限度值根据由所述图像形成单元形成的实心区域的浓度值与被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值之间的差而变化，
其中，随着所述图像形成单元形成的实心区域的浓度值变得越大于被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值，则多个记录材料的总量的限度值变得越小，并且
其中，随着所述图像形成单元形成的实心区域的浓度值变得越大于被所述图像处理装置设为目标的最大浓度值，则与所述图像数据对应的、被控制的所述多个记录材料的总量变得越小。
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