CN1040799C - 从原稿的图象制作复制图象时的调色变换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供这样一种图象制作方法，巧妙地利用了本发明人首先提出的两种技术，1.用规范作业把连续色调的原稿图象格调，以1∶1的对应关系忠实地变换为半色调的复制图象的色调变换技术和2.通过数学处理将彩色原稿图象各浓度特性曲线调整成标准原稿的基准浓度特性曲线技术，将极不合适的彩色原稿图象，合理地制作出原稿图象格调再现性良好的印刷图象。

Description

从原稿的图象制作复制图象时的调色变换方法

本发明涉及一种从原稿图象合理制作复制图象的方法，该原稿图象在制作复制图象时其上没有对作业起主导作用的浓度区。

更详细地说，在原稿图象中只有白或黑一种区，或者两种区域均无，例如根据彩色胶片原稿(透过原稿)等连续色调的原稿图象，制作具有所需浓度(浓淡等级)和色调的半色调的复制图象。本发明正是为提供这种图象的制作方法，特别是作为其基础技术的色调变换方法。

根据连续色调原稿图象，利用各种复制技术，制作印刷图象复印图象，打印图象等复制图象。

在这些复制图象的制作中，利用规范性作业把原稿图象所具有的浓度(灰度)等级和色调、合理、有效而且忠实地再现于复制图象上。这是极为重要的课题。但是，尽管最近的复制技术有所进步，然而，目前用规范性作业，仍不能合理、有效地实现上述再现性，特别是在彩色原稿图象复制中，以前的技术是不完善的。

根据连续色调的彩色胶片原稿图象(以下称采色原稿图象)，制作半色调印刷图象的技术，可作为比较对象来说明以前的技术是不完善的。

一般，彩色印刷图象的制作，利用彩色扫描器对彩色原稿图象进行分色，而且进行多色分别制版(一般有C版、M版、Y版、K版)，来复制半色调的印刷图象。

目前在日本，制版时的分色工作几乎全部使用彩色扫描器进行处理，扫描器的使用台数多达2400台。另外，也可用于分色后的集版工作等处理用的综合扫描器，其使用台数也已多达约460台。

这些彩色扫描器和综合扫描器，都是机械电子化的昂贵装置。而且当代世界的一个大问题是开动率低，平均约为30％。开动率如此低的原因是操作彩色扫描器所需的准备时间长，分色作业得到的产品质量不重复扫描的多。

若从技术观点稍加分析即可发现，虽然上述分色作业的用具，采用了机械电子化的高级彩色扫描器，但分色作业的许多重要技术，例如彩色校正和浓度等级未形成相互匹配的完整体系，这是彩色扫描器开动率低的原因。众所周知，在上述两项重要技术中，关于彩色校正要求极严格而且科学地用蒙片校正方程式或罗依格瓦岛于方程式进行修正。但后者的浓淡等级问题(这一问题是指对应于彩色原稿图象中的所定象素应当采用多大的网点)，仍然因没正确的理论根据而未能解决。这一部分大多依靠人的经验和观察。也就是说，虽然是特意使用高级电子分色装置，但仍离不开操作人员的经验和观察，尚不能制造出质量稳定的产品。

其次，撇开彩色扫描器等分色装置问题，而注重分析彩色原稿图象。一般，在彩色原稿图象中，包含制作印刷图象时对作业有主导作用的白区(顾名思意是指原稿图象中最亮的部分。另外，所谓最亮的部分，是指使彩色原稿图象中无白区时，该术语用于表示相对来说最亮的部分。因此，为了区别两者，在以下的说明中采用白区一词。)和黑区(顾名思意是指原稿图象中最暗的部分。)两部分。

但是，也有不少彩色原稿图象只含有白区或黑区二者之一，或两者都没有。在此场合下，彩色原稿图象中所定象素必须与多大的网点(上述灰色问题)相对应。这一问题，如前所述目前尚无科学的理论根据。所以完全依靠扫描器操作者的经验和估计。这样，彩色扫描的准备时间大大延长，由于扫描操作无把握，所以大多需进行重复进行扫描，造成彩色扫描器的有效开动率下降。

本发明人为了解决上述问题，考虑了为解决这些问题必须首先解决的重要技术。

这些首先必须解决的重要技术是图象色调变换技术(忠实地把握连续色调图象的色调按1∶1变换为半色调图象的技术)，除去彩色原稿图象模糊(偏色)的技术，再者是进一步不仅要把彩色原稿图象格调，忠实地色调变换为印刷图象，而且要用规范性作业制作出具有所需彩色原稿图象格调的印刷图象的技术等。

发明人在开发这些最重要的技术中，发现本发明使用的<色调变换式>其前身图象变换式(必须注意，两者的理论基础相同，但其应用侧面不同。)是极有用的(参照日本专利申请昭63-2590，63-114599、63-207326、63-259360号等)。

本发明所提供的技术是利用成为这些最重要技术核心的图象色调变换式，即使彩色原稿图象中白区和黑区只有一种或者两者都无也能根据彩色原稿图象用常规作业，也就是不依靠扫描操作者的经验和估计而合理、有效地制作出印刷图象。另外，本发明不仅限于制作印刷图象，而且可以用于制作所有种类的复制图象。现叙述如下。

概括的说，本发明是根据只有白区和黑区之一或者二者均无的连续色调原稿图象，制作出半色调复制图象时的灰度等级变换方法，其特征如下：

(i)分别规定出假定表示从原稿图象白区(浓度值Hn)至黑区(浓度值Sn)的浓度特性的假定个别浓度特性曲线，并且根据

(a)原稿图象只有白区时，假定黑区；

(b)原稿图象只有黑区时，假定白区；

(c)原稿图象白、黑区都无时，假定白区和黑区。

(ii)另一方面，规定出在复制图象的制作中作为白区(浓度值Ho)的黑区(浓度值So)二者均有的标准原稿而使用的基准浓度特性曲线。

(iii)把上述(i)原稿图象的假定浓度特性曲线(假定浓度区Hn～Sn＝DRn)，调整到上述(ii)的标准原稿基准浓度特性曲线(浓度区Ho～So＝DRo)，与此同时，求出与假定个别特性曲线上任意点的浓度信息值(假定Dn)相对应的，调整后的基准浓度特性曲线上的浓度信息值(Do)。

(iv)由上述Do值，按照下述<色调变换式>，规定出把原稿图象的浓度信息值变为色调强度值(v)的色调变换曲线。

(v)按照上述(iv)中求出的色调变换曲线，将原稿图象上任意象素实测得到的浓度信息值(实测Dn)，变换为色调强度值(y)。

<色调变换式>

y＝y_H+〔α/(α-β)〕·(1-10^-k·(Do-Ho))·(y_S-y_H)

在上述<色调变换式>中，各符号含意如下：

(Do-Ho)：基础浓度值，它是从与原稿图象上任意象素浓度信息值相对应的调整后的浓度信息值(Do)中，减去标准原稿图象的白区浓度值(Bo)后所得的结果。

y：与原稿图象上任意象素相对应的复制图象上的象素的色调强度值。

y_H：与原稿图象中的白区或假定白区相对应的复制图象上最亮部分预设定的色调强度值。

y_S：与原稿图象中的黑区或假定的黑区相对应的复制图象上最暗部分上预设定的色调强度值。

α：用于显示复制图象的基体材料的表面反射率。

β：用β＝10-γ求得的数值。

k：用k＝γ/(So-Ho)求得的数值。

γ：任意系数。

下面就本发明的结构作详细说明。

另外，继续说明，用原稿图象制作复制图象时的色调变换方法，其中的示例是制作彩色印刷图象作为复制图象。这是为了便于说明，而不意味着本发明只适用于复制彩色印刷图象。

现在，在彩色印刷图象的复制中，采用极普通的彩色扫描器分色装置。如前所述，由该装置分色处理的彩色原稿图象为标准图象时，即使更换操作员，也可制得图象质量比较稳定的印刷图象。也就是说，如果彩色原稿图象，其中存在白和黑两种区，而且浓度区适当(这种原稿以下称为标准原稿)，则可制作出色调比较完整的印刷图象。

这里，根据彩色照相胶片感光材料的浓度特性曲线，来说明含标准原稿制作彩色印刷图象所使用的彩色原稿(包括材料原稿)图象的特性。图1表示彩色胶片感光材料的浓度特性曲线(F公司制的彩色胶片)、纵轴为彩色原稿图象上的被拍照物体的浓度(D)，操轴表示曝光量(X)。

如图1所示，彩色胶片感光照相材料的浓度特性曲线，大体看来下面是凸出的底脚部分(AB间)，中间是接近直线形状的部分(BC间)，上面是凸出的肩顶部分(CD间)。而且，在该彩色胶片感光材料的浓度特性曲线上，规定了包含标准原稿的各彩色原稿图象的浓度特性曲线。这是因为，若使已拍摄的彩色胶片的显影条件一定(该条件可以认为是保持一定的)则各原稿图象的浓度特性取决于曝光量的大小。

也就是说，图1所示的彩色照相胶片感光材料的浓度特性，曲线是确定各原稿浓度特性的基本曲线，以下称它为基本浓度特性曲线。而且，各原稿的浓度特性，在该基本浓度特性曲线上，可大致按下列方法规定。

(i)标准原稿

适当曝光，位于基本浓度特性曲线BC之间(具有最亮部分浓度Ho和最暗部分浓度So)。标准原稿例如浓度测量定值增加到Ho＝0.3、So＝2.80。

(ii)曝光过度的原稿

因曝光超过，所以最亮部分置于A点，最暗部分置于BC间(具有最亮部分浓度Hn)。

(iii)曝光不足的原稿

由于曝光不足，所以最暗部分置于D点，最亮部分置于BC之间(具有最暗部分浓度Sn)。

在上述这些彩色原稿图象中，(i)的标准原稿姑且不论，(ii)有彩色原稿图象中白(或最亮部分)区超过图1中的B，进入Ho～Hn区，黑区不在So值附近，或者(iii)的黑区超过图1中的C，进入So～Sn区，白区不在Ho值附近，用彩色扫描器处理这种所谓非标准原稿时，不能合理地进行扫描分色，要制作具有良好图象质量的印刷图象，在很大程度上不得不依靠操作者的经验和估计，况且，在彩色原稿图象中，白区和黑区二者均无时(但是，不言而喻，具有相对的最亮部分和最暗部分)，要完成制版作业是极为困难的。这里，所谓白区是指标准原稿中最亮的部分Ho(具体来说，浓度计测定值约0.3左右)，或是接近此浓度值的区；另外，所谓黑区是指标准原稿中最暗部分浓度So(具体来说浓度测量定值约2.8左右)或接近此浓度值的区。

这是因为对于非标准原稿中，缺少的白(或最亮部分)区或黑(或最暗部分)区，或者缺少的白、黑两种区应当相应地采用多大的网点为好，以及两者间的浓度变化梯度应当如何设定为好，尚缺少合理的方法。另外，把基本浓度特性曲线上的特定范围内规定的标准原稿度特性曲线，称为基准浓度特性曲线，图1中的基准浓度特性曲线设置在BC间。另外，上述非标准原稿浓度特性曲线，也在基准特性曲线上的另一范围内加以规定，将其称为个别浓度特性曲线。

本发明者们以使用上述彩色扫描器进行自动化分色为目标，反复进行了各种研究，其结果开发了下列技术：

(1)用规范作业把连续色调的原稿图象格调(浓度等级与色调)。以以1∶1的对应关系忠实地变换为有半色调的复制图象的色调变换技术(它是本发明上述<色调变换式>的基础。专利申请号昭63-2590、昭63-114599)。

(2)通过数学处理，将彩色原稿图象各浓度特性曲线调整成标准原稿的基准浓度特性曲线，也就是说，把彩色原稿图象中任意象素的浓度信息均调整到标准原稿的基准浓度特性曲线上的对应浓度值。接着利用上述(1)色调变换技术进行处理，制成与从普通标准原稿得到的图象同质的印刷图象。以此为特征的技术(专利申请号昭63-207326)。

本发明提供这样一种图象制作方法，即利用极不合适的彩色原稿图象。(其中白区与黑区只有一种，或者白、黑两种浓度区均无)。合理的制作出原稿图象格调再现性良好的印刷图象。因此，本发明是巧妙地利用了本发明人首先提出的上述(1)、(2)两种技术，在此本发明就作为处理对象的彩色原稿图象特征进一步加以说明。本发明者们认为，彩色原稿图象中只有白区或黑区一种，或者白黑区二者均无时，为了对这种彩色原稿图象合理地进行分色作业，立足于下面的假定是非常重要的。

也就是，在作为处理对象的特定彩色原稿图象中，假定有白区和黑区，可以特定该彩色原稿图象上的浓度区。

因为从这样假定的特定浓度区的值。可以在示于图1的彩色原稿图象胶片照相感光材料浓度特性曲线(基本浓度特性曲线)上规定出假定的个别浓度特性曲线(为了与上述个别浓度特性曲线加以区别，该曲线称为假定个别浓度特性曲线。)。由此可以得到分色所必须的一切图象浓度信息。这样假定后，如上所述，把本发明者首先提出的把个别浓度特性曲线，调整成基准浓度特性曲线，即所谓调整技术，以及使用调整后的图象的浓度信息，保证印刷的图象与从标准图象得到的图象质量相同，即所谓色调变换技术，这两种技术组合起来即可。

例如，有白区而无黑区(具有接近上述标准原稿So浓度值的区)的彩色原稿图象，利用彩色扫描器进行分色时，该彩色原稿图象最暗部分(必须注意，这是相对的最暗部分，而不是黑区。)，应该采用多大的网点，这是必须经常考虑的重要问题。

在本发明中要记住标准图象的浓度区(在图1中示为Ho～So＝DRo)，可根据与设定于标准原稿So的网点的大小关系，合理地决定在该彩色原稿图象(相对)最暗部分须设定多大的网点，完全不需要依靠扫描操作者的推量作业，经验和估计。

在决定上述特定的彩色原稿图象假定浓度区时，拥有白区与黑区的多数彩色原稿图象浓度差，可取大致一定的值。利用这一客观事实可获得良好效果。

但彩色原稿图象中，白区与白区的浓度差，根据彩色胶片的商标被照物体的种类、白黑区判定基准、照片摄影时的曝光条件条件等决定。其范围为0.10～0.20。因此，为了准确掌握白区和黑区的浓度度差，必须对各种商标的胶片，分别收集、整理、加工其彩色原稿中的白区和黑区浓度值，掌握浓度区或浓度梯度的特定资料。

用图说明假定个别浓度特性的设定例。图2说明根据彩色原稿图象白区(最亮部分)或黑区(最暗部分)浓度值来假定该彩色原稿图象的浓度值，并设定假定个别浓度特性曲线的方法。

根据对具有上述白区和黑区的彩色原稿图象的调查，F公司制造的彩色胶片摄影时，曝光量多(曝光过度)的淡色调的彩色原稿图象和标准曝光(曝光合适)的彩色原稿图象浓度区约2.60；曝光量少(曝光不足)的浓色调的彩色原稿图象浓度区约2.50，这种一般的倾向可以掌握。这些经验用于图2的作图。也就是，在具有白区H₁的彩色原稿图象中，假定黑浓度时要使S₁＝H₁+2.60据此规定假定个别浓度特性曲线(H₁～S₁)；在具有黑区S₂的彩色原稿图象中，假定白浓度时要使H₂＝S₂-2.50，据此规定假定个别浓度特性曲线(H₂～S₂)。

另外，在彩色原稿图象中白区和黑区二者均无时(当然，存在相对的最亮和最暗部分)，该彩色原稿图象的个别浓度特性曲线，可通过测定彩色原稿图象中相对最亮和最暗部分的浓度而规定于基本浓度特性曲线上，这样的彩色原稿图象个别浓度特性曲线，根据标准原稿基准浓度特性曲线上的特定范围来规定。这是因为，无论哪一方超过标准原稿浓度区两端的浓度值时，均属于上述白区或黑区中某一种短缺的彩色原稿图象之范围。在本发明中，上述三例说明的假定浓度特性曲线的浓度区，不言而喻可以任意设定。

另外，彩色原稿图象为反射原稿时(必须注意，上述说明是以透过原稿为前提)，例如，彩色纸、说明图、水彩画等采用彩色扫描器进行分色时，基本浓度特性曲线大致呈直线状，此时彩色原稿图象的个别浓度特性曲线，也可根据该直线基本浓度特性曲线上任意所定范围加以规定。例如，设定在彩色纸和绘图纸等的白浓度和颜料或黑墨水，布等黑浓度的浓度区。

因此，上述白区(浓度值接近原稿Ho的区域)和黑区(浓度值接近标准原稿So的区域)二者均无的彩色原稿图象假定个别浓度特性曲线，在透过原稿的场合可假定为标准图象的基准浓度特性曲线；在反射原稿的场合，可假定为直线状基本浓度特性。也就是，正当分色作业时，彩色原稿图象无白区和黑区时，这样，按基准浓度特性曲线调整假定的个别浓度特性曲线的手续就可省略。而且，在这样的彩色原稿图象时，后述的本发明(iii)～(v)工序可大量省略，直接用<色调变换式>进行分色即可。这是因为如果使用该<色调变换式>对标准原稿进行分色，则可根据常规作业制作出，从人的视觉来看自然色调的印刷图象，而且这样的彩色原稿图象的个别浓度特性曲线，可在基准浓度特性曲线上规定。另外，上述的白区和黑区二者均无的彩色原稿图象的个别浓度特性曲线，当然可以在基准浓度特性曲线的范围内任意移动。在该彩色原稿图象中，如果不是在适当曝光条件下制作的(此时，在基准浓度特性曲线范围内可以规定个别的浓度特性曲线。)，要想法使其符合适当的曝光条件，则必须采取上述方法。

以上用彩色扫描器进行分色作业的对象，个别彩色原稿图象，可特定假定浓度区，并且特定假定个别浓度特性曲线，也就是，本发明的上述(i)～(ii)工序完成。

接着，下面说明按照基准浓度特性曲线来调整假定的个别浓度特性曲线的方法(本发明的上述(iii)工序)。这种调整方法是本发明者首先提出的(专利申请昭63-207326号)，其调整方法要点如下。

按基准浓度特性曲线调整假定的个别浓度特性曲线的原理示于图3。

首先，为了用数学方法进行调整，必须用函数规定基本浓度特性曲线。例如，用下述表1所示的D＝fo(x)的函数规定。另外，表1中的基本浓度特性曲线函数规定应当看作为一例，当然可以任意规定。另外，在表1中，除列出了从曝光量(x)求浓度值(D)的D＝f_D(x)之外，还列出了从其反函数浓度值(D)求曝光量(x)的x＝f_x(D)。

表1(基本浓度特性曲线函数表示的一例)

(注)使用F公司制的彩色胶片

(注)在示于图3的基本浓度特性曲线中，表示出了求X--D的函数f_D(X)和求其反函数D-X的函数f_X(D)。

(注)为忠实地规定基本浓度特性曲线，X或D的定义区已分别数式化。

如图3所示，在彩色胶片照相感光材料的基本浓度特性曲线上，规定了标准原稿的基准浓度特性曲线和彩色原稿图象的假定的个别浓度特性曲线，向X轴投射影彩色原稿图象浓度值D_Hn～D_Sn，使其X轴的彩色原稿图象值区(X_Hn-X_Sn)，与标准浓度特性曲线X轴上的值区(X_HD～X_SD)相匹配。

接着，求该基准浓度特性曲线D轴上的浓度值D_HD～D_SD。可将这样的彩色原稿图象假定浓度区浓度信息值(D_n)调整到基准浓度特性曲线上的浓度信息值(D_o)。当然，在彩色原稿假定的个别浓度特性曲线与基准浓度特性曲线一致时，上述两者就不需要再进行匹配。

作为假定的个别浓度特性曲线与基准浓度特性曲线相匹配的手段。一般XRo(标准原稿的基准浓度特性曲线曝光量范围)和XRXRn(非标准的个别原稿的假定个别浓度特性曲线的曝光量范围)常常不一致，所以必须按数学比例对两特性曲线进行匹配。当然也可以单纯采用使范围始点(或终点)一致的单纯匹配方法。上述白和黑区二者均无，在其个别浓度特性曲线规定于基准浓度特性曲线内的彩色原稿图象中，要将该个别浓度特性曲线向基准浓度特性曲线内移动时，上述方法是必须的手段。

除此之外，为了简化上述调整手段，也可向X轴直接投影假定的个别浓度特性曲线，将X轴上的值直接改读成浓度值，或者使该改读出的浓度值，与改读出的基准浓度特性曲线浓度值进行匹配，在给予所需的处理后，使用上述<色调变换式>进行图象的灰度等级变换。

如图3所示，按数字比例进行匹配作业时所作用的关系式，也就是从假定个别浓度特性曲线的浓度信息值(Dn)中求出X值(该X值用于获取，代入基本浓度特性曲线D＝fo(X)。调整后的彩色原稿浓度信息值(D))的关系式如下。

X＝f_X(D_Ho)+〔〔f_X(D_n)±|m|〕- $f_X\left(D_{\mathrm{Ho}}\right)\&rsqb;\&times;\frac{{\mathrm{XR}}_o}{{\mathrm{XR}}_n}$

式中m：必要的平行移动量

XRo：X轴上标准原稿的基准浓度特性曲线曝光量范围

XRn：X轴上的非标准个别原稿的假定个别浓度特性曲线曝光量范围

如果将上述假定个别浓度特性曲线与基准浓度特性曲线相匹配的作业完成后，即可从假定的个别浓度特性曲线上的全部浓度信息值(Dn)中，求出调整后的彩色原稿整浓度信息值(Do)。然后把这样得到的Do值代入上述<色调变换式>，便可得表示分色曲线，即衡量彩色原稿图象浓度信息值(连续色调浓度值)和彩色印刷图象信息值(半色调的网点面积％数值)的相互关系的色调变换曲线(此曲线也称半色调特性曲线)。此工序相当于本发明的上述(iv)。

这样一来，彩色原稿图象中白区或黑区只有一种，或二或均无的连续灰度等级彩色原稿图象，用彩色扫描器进行分色的准备作业就完成了。以后就仅剩下相当于本发明的上述(V)项的工序。该(V)工序的进行方法是，扫描彩色原稿图象，得到原稿图象上任意象素的浓度信息值(实测Dn)。如前所述加以调整(实测D-Do)，将调整后的Do值代入上述<色调变换式>，变换为网点面积％(y值)。

以上，以使用本发明上述<色调变换式>为前提来设定彩色图象的假定的个别浓度特性曲线，以及能制作出所需象质的印刷图的标准原稿基准浓度特性曲线。若采用数学处理等合理方法连续上述两曲线，彩色原稿图象在其复制时，即使不同时具备对作业有指导作用的白区和黑区，也能，利用常规作业制作成具有所需象质(对人视觉呈自然色调)的印刷图象。

另外，本发明的上述<色调变换式>的参数，乍一看，非常多，所以使人们怀疑，在使用<色调变换式>时难免出现意外因素的影响。但是，实际上在印刷图象等的复制技术中，上述<色调变换式>y_H，y_S参数几乎是常数，例如印刷图象的场合，C版的网点面积％y_H为5％，y_S为95％。另外，在上述<色调变换式>运用中，对浓度值使用浓度计测量值，y_H和y_S采用百分率数值。这样，y值也可以百分率数值算出，α为印刷用纸的表面反射率，也可使α＝1.0。

本发明的特征参数为γ值。这在标准原稿分色时，采用黄墨水β浓度值，可固定为γ值在0.9～1.0之间。而且许多例子说明，在γ＝0.9～1.0，可得到最佳结果。在本发明中，由于按照标准图象基准浓度特性曲线，调整彩色胶片原稿图象假定个别浓度特性曲线，所以γ也可固定为上述值。这个γ值能作为常数是有重要意义的。因此，可简化<色调变换式>的计算及其结构。另外，这些参数的数值设定，在以下两种情况下各不相同。(1)要把给定的彩色原稿图象色调真实地再现于印刷图象上。(2)故意制作色调不同的印刷图象。例如，改变γ值，可把分色曲线的形状改变为所希望的形状，所以可得到各种色调的印刷图象。

另外，多色制版(一般认为C版、M版、Y版、K(墨)版这四种版为一组。)运用本发明的上述<色调变换式>，可按下述方法分别设定分色曲线、上述<色调变换式>用于多色制版时最重要的是C版，以正确决定C版为原则导出<色调变换式>。因此运用上述<色调变换式>导出的分色曲线是C版的分色曲线，剩余的是M版，Y版用的分色曲线，其规定方法是，乘上适当的调整值，以维持灰色或彩色平衡。K(墨)版用分色曲线的规定是，按照本行业界的常规方法，目的在于减少C、M、Y墨水耗量。

下面就本发明的上述<色调变换式>运用，色调变换方法应用等方面的特点进行说明。

在本发明上述<色调变换式>的运用中，所谓浓度信息值是指与原稿图象(本发明不限于制作上述彩色印刷图象时的彩色原稿图象。)各象素具有的浓度有关的各种物理量，应当作最广义的解释。作为同义词有反射浓度，透过浓度、亮度、强度、光量、振幅、电流和电压值等。

在运用本发明的上述<色调变换式>中，当然要利用下述的变形式，也可以任意加工、变形、推导后再使用。

y＝y_H+E(1-10^-k·(Do-Ho))(y_S-y_H)

式中E＝1/(1-β)＝1/(1-10^-γ)

上述变换形式取α＝1。

例如，为表现印刷图象所采用的印刷用纸(基体材料)的表面反射率为100％。α取任意值，但实际上α可取为1.0。这在视频图象等亮度图象中也是相同的。

另外，若上述变换形式取α＝1.0，则可按预定情况对印刷图象上的最亮部分H(即标准图象Ho部分)设定为Y_H，对最暗部分S(即标准图象So部分)设定为Y_S，这就是本发明的最大特征。很明显，印刷图象上最亮部分H，根据定义(Do-Ho)＝0。而在最暗部分S中(Do-Ho)＝基准图象浓度区，也就是

〔k.(Do-Ho)〕

从而-k·〔(Do-Ho)〕＝-γ。这样在使用本发明的<色调变换式>(α＝1的变换形式示例)时，始终可把预定的Y_H和Y_S设定在印刷图象上，这对使用者考察作业结果极为重要。例如，若设定印刷图象y_H和y_S为所需值，使γ值改变(但α＝1.0)就可得到各种分色曲线。而且，容易根据与γ值的关系来评价用这些分色曲线得到的印刷图象。

另外，以本发明的上述<色调变换式>为基础的图象特性变换处理方法，对于利用常规作业再现原稿图象灰度和色调，也就是原稿图象的色调，按1∶1再现于印刷图象是极为有用的，而且其有用程度不限于此。如上所述，本发明的上述<色调变换式>除用于原稿图象特性忠实地再现以外，对于在适当选择α、β、γ以及y_H、y_S值后，合理改变彩色原稿图象特性和进行修正也是极有用的。

这里特就与印刷图象制成有关的技术说明本发明运用的上述<色调变换式>，而且其应用不限于制作印刷图象。也就是<色调变换式>可用于：

(i)已详细说明了的凸版、平版、网点照相凹版、丝网等的印刷图象，或在点大小可改变(多值化)的溶融转印型感热印象等方面以其网点的大小显现复制图象灰度和色调(也称为面积色调法)；

(ii)在升华转印型感热印象图象，(使用银盐)热显影印制图象，普通照相凹版图象等方面，也是根据附于每一定面积(例如每1点)上的印刷墨水之类的颜料、染料(色素)等的浓淡，而显现灰度和色调(也称浓度等级法。)；

(iii)在数字式复印机(彩色复印等)、打印机(喷墨式、喷气式等)、各种传真机方面，改变每一定面积的记录密度，例如点数墨水中的颗粒数及大小。以显现色调(这类似于上述(j)的面积色调法)。

(iv)根据有关录相信号，电视信号、高分辨率图象信号等图象信息的电信号来调整单位面积亮度强弱，得到显示于阴极射线管上的图象和具有这些图象色调的印刷物或硬拷贝等；

(v)不仅用于与上述大致相同浓度(亮度、照度)区的原稿图象与复制图象之间的图象变换处理，而且用于在空间、亮度、波长及时间的不可视区的摄影。例如，原图象对比度极低。因而原图象复制图象间的浓度区差小。低照度区图象信息的输入变换(利用高灵敏度摄象机摄象等)(此时的重点与其所在于图象色调变换不如说在于图象对比度的强弱变换)；

(vi)此外，随着浓度显示，也显示网点面积％等的浓度。色调变换机构的浓度计、分色前检测用(如校正用的彩色校样)和分色教育用模拟器等印刷方面的机器等。

使用本发明<色调变换式>的图象特性变换处理法，在适用于上述各种应用范围时，从连续色调(含硬原稿和软原稿)中获的，与图象浓度有关的图象信息及/或图象信息电信号(无论是模拟信号还是数字信号均可)。在上述各种应用范围的机器的图象变换处理部分(色调变换部分)进行变换处理，与其处理值Y(色调强度值)相对应，来控制机器记录部分(记录磁头)的电流和电压值，或其附加时间等，使网点面积，每一定面积(1个象素)点数每一定面积(例如1点)的浓度等改变。输出1∶1对应原图象浓度等级的半色调等的复制图象。

例如，使用以本发明<半色调变换式>为基础的图象特性变换处理法，在制作半色调图象的印刷图象原版，也就是印刷用的原版中，可使用当代业界众所周知的现有系统，在市场出售的电子分色装置(彩色扫描器，全频扫描器等的分色)，结构装置中，采用本发明的图象变换处理法。更具体的说，就是对彩色照相等连续色调图象的原稿图，以小点光源照射，由光电变换部分(光电倍增器)接收其反射光或透过光(图象信息信号)，把光的强弱变换为电压的强弱。然后用计算机对已得到的图象信息电信号(电气值)进行必要的整理、加工、按照计算机输出的加工过的图象信息电信号(电压值)来控制曝光用的光源、接着对未加工胶片发射激光光点，从而制成印刷用原版。在这种众所周知的现有系统中，采用这样一种软件，它可以利用整理、加工原稿图象信息电信号的计算机计算处理机构，按照基准浓度特性曲线调整假定的个别浓度特性曲线。与此调整的同时，可利用本发明<色调变换式>，把连续色调的图象信息信号变换为网点灰度等级的图象信息电信号。这种软件有多种形式，例如对本发明的假定的个别浓度特性曲线按基准浓度特性曲线调整，同时可以把上述<色调变换式>的算法制成软件，具有A/D(模-数转换)与D/A的I/F(接口电路)的通用计算机，以算法作逻辑由通用集成电路构成的电路，内装算术演算结果的只读存储器电路，以算法为内部逻辑而具体化的应用程序库、门阵列、通用集成电路等。特别是最近来，模块化有了大的发展，在与本发明假定的个别浓度特性曲线按基准浓度特性曲线调整的同时，以上述<色调变换式>为基础可在浓度区进行图象特性变换处理的演算实施机构，容易使用专用集成电路、大规模集成电路、微处理机、微计算机等模块构成。而且，如果一面使光电扫描用的光点顺次按点分割，一面激光曝光部也与此同时进行曝光，就易于作成具有上述<色调变换式>导出的网点面积％数值(Y)的半色调印刷用原版。

(实施方案)

以下按照实施方案详细说明本发明，但本发明不限于这些实施例。

当实验时，

0把彩色原稿图象的实测浓度区调整到所定的假定浓度区的作业。

0按照基准浓度特性曲线调整具有该假定浓度区的假定个别浓度特性曲线的作业，

0把彩色原稿图象上所定象素的实测浓度值(Dn)，变换为基准浓度特性曲线上对应浓度值(Do)的作业，

0使用Dn值调整所的Do，运用上述<色调变换式作成分色曲线的作业>。

把这一系列作业软件化，用NEC公司制造的PC-9800型个人计算机进行必要的计算。

(实施例1)

作为原稿，采用F公司制造的4″×5″的复制对象图象为室内静物的彩色原稿图象。

该码色原稿图象在图象中仅有白区(浓度值0.17)，图象中相对最暗部分(非黑区)的浓度值为2.40。

假定该彩色原稿图象的浓度区为2.70，假定浓度区为0.17到2.87。

具有这种假定浓度区的假定的个别浓度特性曲线，如图3所示规定于基本浓度特性曲线之上(把F公司制的彩色胶片浓度特性曲线作为基本浓度特性曲线，其函数示于表1)。一方面，在该基本浓度特性曲线上如图3所示，规定了浓度区0.30～2.90的基本浓度特性曲线。

其次，按照基准浓度特性曲线调整该假定的个别浓度特性曲线，使用本发明的<色调变换式>作成分色曲线(C版用)。另外，分色曲线作成时的参数条件如下。

Y_H＝5％，Y_S＝95％，α＝1.00

γ＝1.00，β＝10^-γ＝0.10，k＝1/2.60。

接着，使用分色用的马格纳彩色扫描仪M-645(克罗斯夫得公司制)进行分色，按照蒂浦公司克罗马林校正法制作彩色校正印刷图象，评价象质。另外，M版、Y版设定y_H＝3％、y_S＝90％、中间色调区比C版少10％的网点、K版按照常规方法。

以上制作的校正印刷图象，从整体来看可以达到预期的色调、灰度平衡也良好完整，而且暗部的浓度也合适。也就是，校正印刷图象的色调与彩色原稿图象的色调比较，前者整个浓度提高，特别是加强了最重要部分的对比度，更忠实地再现复制对象的图象色调。因为，彩色原稿图象上浓度2.40的最暗部分，约有92％的网点进入。

另外，本实验证明，根据<色调变换式>具有的特性，适当设定参数y_H、y_S、α、k、γ数值，可以调整到预定的校正印刷图象色调。

(实施例2)

原稿使用森林中静物的彩色原稿图象(复制对象图象不包含白区)。该彩色原稿图象的黑区浓度值为3.06，相对最明部分的浓度值为0.87。

把该彩色原稿图象的浓度定为2.50，假定浓度区定为0.50.56～3.06。

接着，与实施方案1相同，把彩色原稿图象的浓度信息变换调整为基准浓度特性曲线(浓度区0.30～2.90)上的浓度信息，与此同时，制成彩色校正印刷图象。

如此制作的彩色校正印刷图象，可得到事前预测的色调图象，从阴影部到最亮处的浓度梯度，对人的视觉感觉来说是自然的，可以满足要求。也就是，与彩色原稿图象比较，整个色调明亮，而且良好地表现了阻影部分的色调。因为在彩色原稿图象上的浓度为0.87的部分，约有23％的网点进入。

(实施例3)

原稿采用白区和黑区二者均无的水彩画。该水彩画最亮部分浓度值为0.50，最暗部分浓度值为1.19。众所周知，水彩画为反射原稿，其浓度特性曲线用直线规定。另外，由于实施方案1及2所规定的基准浓度特性曲线(浓度区0.30～2.90)，也大致看成是直线，所以，，水彩画的浓度特性曲线可以看作是由基准浓度特性曲线规定的。因此，可照原样进行分色，而且若适当地设定<色调变换式>的特征，即y_H、y_S、α、γ、k、就可任意而且有规则地调整印刷图象的色调。灵活运用这种特性进行了实验。

把校正印刷图象的色调整体变浓(这时之所以可增大γ值，正是由于该<色调变换式>特征的关系)，而且加强高亮度部分的对比度(此时减小Y_S值)。为实现这一要求，各参数的数值设定如下。

y_H＝5％、y_S＝90％、α＝1.00，

γ＝1.20、β＝10^-γ＝0.063，

k＝1.20/2.60

按照以上条件进行扫描分色，色校正，制作出彩色校正印刷图象。这样制作的彩色校正印刷图象色调已完全符合予定要求。浓度梯度从人的视觉感觉来看也是自然的，而且彩色平衡也很完善。另外，在γ＝1.00、y_H＝5％、y_S＝95％的条件下，调查一下从高亮度部分至中间色调分色后的网点大小，可以发现，本实验中，大约2～3％，并与观察结果一致。

本发明的色调变换方法，其应用面广，而且在该法用于制作印刷图象时便产生如下效果。

现在，印刷图象制作中使用机械电子化的昂贵扫描装置，但当前的状态是说装置的开工率极低。其主要原因是，决定在哪种条件下对彩色原稿等原稿图象进行分色时扫描准备时间长。此外，再扫描比例大。

利用本发明时，即使具有扫描操作者的主观性、经验、估计等因素、彩色原稿图象要加强再扫描、特别是彩色原稿图象中白或黑区中的一种，或两者对应的浓度部分不存在，也旋然可以自动处理。因此这种彩色原稿所需的准备时间可大幅度缩短，所以扫描器的开工率可显著提高。另外，由于再扫描减小，当然就节省了材料和劳力。

而且本发明如上所述，能使扫描分色技术，自动处理日常发生的具体问题，所以，本发明在实现扫描分色技术全自动化方面是非常重要的。

再者，以本发明色调变换方法为基础的印刷图象，在其制作中作为核心的色调变换作业是采用理论与实际相结合的<色调变换式>，所以能合理地进行制作技术的教育和实习。也就是，运用本发明的<色调变换式>，按1∶1忠实地把原稿图象的色调(浓度等级与色调)再现于印刷图象上，此外，还可制作出变更色调的印刷图象，完成创造性工作。因此，可对工作人员进行广泛的制版技术的教育、实习。

本发明的色调变换方法，不仅可用于制作上述印刷图象，而且适用于多种复制图象的制作，并可取得与上述相同的效果。

4.附图简单说明

图1表示照相彩色胶片感光材料(F公司制)的浓度特性曲线(基本浓度特性曲线)。图2表示在基本浓度特性曲线上设定基准浓度特性曲线与假定的个别浓度特性曲线的方法。图3表示彩色原稿图象的假定的个别浓度特性曲线与基准浓度特性曲线配合的原则。

Claims (8)

1.一种从原稿图象制作复制图像时的色调变换方法，用于利用只有白区和黑区之一的连续色调的原稿续图象，或二者均无的连续灰度等级的原稿续图象，制作网点灰度等级的复制图象，其特征如下：

(i)分别规定出假定表示原稿图象白区，其浓度值Hn，至黑区，其浓度值Sn，的浓度特性的假定个别浓度特性曲线，且按下列方法加以规定：

(a)只有白区的原稿图象时假定黑区，

(b)只有黑区的原稿图象时假定白区，

(c)白区和黑区二者均无的原稿图象时，假定白区和黑区，

(ii)另一方面，规定出在制作复制图象时，作为白区，其浓度值Ho，和黑区，其浓度值So，二者均有的标准原稿而使用的标准原稿基准浓度特性曲线，

(iii)把上述(i)的原稿图象假定个别浓度特性曲线，其假定浓度区Hn～Sn＝DRn，调整成上述(ii)的标准原稿基准浓度特性曲线，其浓度区Ho～So＝DRo，同时，求出对应于假定的个别浓度特性曲线上任意点浓度信息值即假定浓度值Dn的调整后的基准浓度特性曲线上之浓度信息值Do，

(iv)根据上述Do值，利用下述<色调变换式>规定出把原稿图象浓度信息值变换成色调强度值y的色调变换曲线，

(v)根据前述(iv)中求出的色调变换曲线，把原稿图象上任意象素的实测浓度信息值即实测Dn变换成色调强度值y，

(色调变换式)

y＝y_H+[(α/(α+β)]·(1-10^-k·(Do-Ho))·(Y_S-Y_H)

在上述(色调变换式)中，所用符号分别表示以下含意：

(Do-Ho)：从对应于原稿图象任意象素浓度信息值Do的，调整后的浓度信息值Do中，减去标准原稿图象的白区浓度值Ho所得到的基准浓度值，

y：与原稿图象上任意象素相对应的、复制图象上的象素的灰度等级强度值，

y_H：与原稿图象中实际存在的白区或假定的白区相对应的，在复制图象上最亮部分预设定的色调强度值，

y_S：与原稿图象中实际存在的黑区或假定的黑区相对应的，复制图象上最暗部分预设定的色调强度值，

α：用于显现复制图象的基体材料的表面反射率，

β：根据β＝10-γ求出的数值，

k：由K＝γ/(So-Ho)求出的数值，

γ：任意系数。

2.根据权利要求1所述的色调变换方法，其特征在于色调强度值y、y_H、和Y_S用网点面积％值表示。

3.根据权利要求1所述的色调变换方法，其特征在于对于在只有白区，其浓度值Hn的原稿的图象，以Sn＝Hn+(2.20～3.00)来假定黑区的浓度值Sn。

4.根据权利要求1所述的色调变换方法，其特征在于对于只有黑区，其浓度值Sn，的原稿图象，以Hn＝Sn-(2.20～2.80)来假定白区的浓度值Hn。

5.根据权利要求1所述的色调变换方法，其特征在于原稿图象为彩色原稿或单色原稿。

6.根据权利要求1中所述的色调变换方法，其特征在于原稿图象是从反射原稿，透过原稿，电或磁记录图象选出的。

7.根据权利要求1所述的色调变换方法，其特征在于原稿图象为彩色胶片原稿即透过原稿的场合，在照相感光材料浓度特性曲线上，规定出假定个别浓度特性曲线和基准浓度特性曲线。

8.根据权利要求1所述的色调变换方法，其特征在于原稿图象为反射原稿时，在接近直线状的浓度特性曲线上规定出假定个别浓度特性曲线和标准浓度特性曲线。

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