JP2000050318A - 出力装置の応答関数を特性化する方法、プログラム製品及びシステム - Google Patents

出力装置の応答関数を特性化する方法、プログラム製品及びシステム

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JP2000050318A
JP2000050318A JP11063497A JP6349799A JP2000050318A JP 2000050318 A JP2000050318 A JP 2000050318A JP 11063497 A JP11063497 A JP 11063497A JP 6349799 A JP6349799 A JP 6349799A JP 2000050318 A JP2000050318 A JP 2000050318A
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Barbara L Grady
エル グラディ バーバラ
Kevin E Spaulding
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタルカメラを用いることによりプリンタ
及びビデオ表示器のような出力装置の応答関数を特徴づ
ける方法を提供する。 【解決手段】 知られたコード値を有する一以上のテス
トパッチの組で出力装置上のテスト画像を形成し；デジ
タルカメラを用いてテスト画像の一以上の捕捉された画
像を得；デジタルカメラの知られている応答関数を用い
て捕捉された画像のテストパッチに対する測色値を決定
し；決定された測色値に対する知られたコード値に関す
る出力装置の応答関数を決定する各段階からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプリンタ及びビデオ
表示器のような出力装置に関し、より詳細にはデジタル
カメラを用いることにより出力装置に特性を与える方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータシステムは典型的には処理
機能をなす主要な電子機器と、テキスト、グラフィッ
ク、画像を表示するビデオ表示器と、ハードコピーをプ
リントするプリンタとを含むベースユニットを含む。プ
リンタ及びビデオ表示器は、以下に出力装置と総称さ
れ、その元の状態から変動し、未知の状態にある。故に
その現在の状況を決定するためにビデオ表示器とプリン
タを特徴づけることが望ましく、それにより出力装置の
較正又はそれに続く入来するデータの変更がなされる。
【０００３】現在出力装置の特性化のために知られてい
る入力が出力装置に送られ、専門化された高価な装置
（例えばスペクトロフォトメーター、カラリメーター、
濃度計、又はスペクトロ放射計のような）がこの入力か
ら生じた装置のハードコピー又はソフトコピー出力を測
定するために用いられる。この情報が与えられると、出
力装置は標準的な技術を用いて知られた目的の応答に対
して較正され、又はそれに続いて入来するデータは得ら
れた特性により変更される。
【０００４】現在知られており、用いられているシステ
ム及び方法は満足できるものであるが、欠点がないわけ
ではない。専門化されたテスト機器がコストが高く、そ
の主要な目的はこのテストのためのみであり、それによ
りコスト効率はより悪くなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記の
問題を解決することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の一特徴を短く要
約すると、（ａ） 知られたコード値を有する一以上の
テストパッチの組で出力装置上のテスト画像を形成し；
（ｂ） デジタルカメラを用いてテスト画像の一以上の
捕捉された画像を得；（ｃ） デジタルカメラの知られ
ている応答関数を用いて捕捉された画像のテストパッチ
に対する測色値（ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ ｖａｌｕ
ｅ）を決定し；（ｄ） 決定された測色値に対する知ら
れたコード値に関する出力装置の応答関数を決定する各
段階からなる、出力装置の応答関数を特徴づける方法で
ある。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の上記及び他の目的は同一
の符号が図面に共通な同一の要素を示すために可能な場
合に用いられる以下の図面及び説明と結合されたときに
より明らかとなる。以下の説明では、本発明はソフトウ
エアプログラムとして好ましい実施例で説明される。当
業者にはそのようなソフトウエアの等価物はハードウエ
アで構成可能なことは明らかである。
【０００８】図１を参照するに本発明を実施するための
コンピュータシステム１０が示される。コンピュータシ
ステム１０は好ましい実施例を例示する目的で示されて
いるが、本発明は図示されたコンピュータシステム１０
に限定されず、どのような電子的処理システムでも用い
られる。コンピュータシステム１０はソフトウエアプロ
グラムを受け、処理し、他の処理機能をなすマイクロプ
ロセッサに基づくユニット２０を含む。ビデオ表示器３
０はユーザーにソフトウエアに関連した情報を表示し、
画像を表示し又は予め示すためにマイクロプロセッサに
基づくユニット２０に電気的に接続される。キーボード
４０はまたユーザーが情報をソフトウエアに入力するこ
とを許容するためにマイクロプロセッサに基づくユニッ
ト２０に接続される。或いは入力にキーボード４０を用
いる代わりにマウス５０が当業者に良く知られているよ
うにビデオ表示器３０上でセレクタ５２を動かし、セレ
クタ５２がオーバーレイする項目を選択するために用い
られる。
【０００９】コンパクトディスクリードオンリーメモリ
（ＣＤ−ＲＯＭ）５５はソフトウエアプログラムを受
け、ソフトウエアプログラム及び他の情報をコンパクト
ディスク５７を介してマイクロプロセッサに基づく手段
２０に入力する手段を提供するようマイクロプロセッサ
に基づくユニット２０に接続される。加えてフロッピィ
ディスク６１はまたソフトウエアプログラムを含みソフ
トウエアプログラムを入力するためにマイクロプロセッ
サに基づくユニット２０に挿入される。更にまたマイク
ロプロセッサに基づくユニット２０は当業者に良く知ら
れているように内部にソフトウエアプログラムを記憶す
るようプログラムされている。プリンタ５６はコンピュ
ータシステム１０の出力のハードコピーをプリントする
ためにマイクロプロセッサに基づくユニット２０に接続
される。
【００１０】捕捉された画像はカード６２内に電気的な
形を取るデジタル化された画像を含むパーソナルコンピ
ュータカード（ＰＣカード）６２又は以前から知られて
いるパーソナルコンピュータカード内部関連カード（Ｐ
ＣＭＣＩＡカード）を介してマイクロプロセッサに基づ
くユニット２０に入力される。或いは捕捉された画像は
シリアルインターフェイス又は赤外線通信リンクのよう
な他の手段を用いてマイクロプロセッサに基づくユニッ
ト２０に入力される。更に進む前にデジタル化された画
像が典型的にデジタルカメラで形成されるプロセスの基
本的な理解を有するようにまず説明する。
【００１１】この点で図２を参照して、カメラ７０は光
学的な入射画像９５を捕捉するために複数の画素９０を
有する電荷結合デバイス（ＣＣＤ）のような画像センサ
８０を含む。Ｂａｙｅｒ配列のようなカラーフィルタ配
列１００が当業者に良く知られているように画素９０に
より捕捉される画像９５のカラー表示（カラーフィルタ
配列画像又はＣＦＡ画像）を可能にする画像センサにわ
たり配置される。画素９０は入射光エネルギーを典型的
には０から２５５の複数の値に変換する。画像９５は良
く知られたコンピュータ装置により後で入手可能なよう
にＰＣカード６２、又はＲＡＭ又は磁気ディスクのよう
な他の記録媒体に電気的に記憶される。ある場合には処
理機能をなすために用いられたマイクロプロセッサに基
づくユニット２０はデジタルカメラ７０の内部に設けら
れ、それにより本発明の方法はホストコンピュータ又は
デジタルカメラ７０のいずれかでなされる。或いは処理
機能は出力装置が特徴づけられるように内部に設けられ
る。
【００１２】図３を参照するに本発明の概略を示すフロ
ーチャートが示され、これは出力装置用の応答関数を決
定するために用いられる。第一に、テスト画像は知られ
たコード値を有する一以上のテストパッチで出力装置上
に形成される（Ｓ１００）。次に一以上の捕捉されたテ
スト画像の画像がデジタルカメラを用いて得られる（Ｓ
１０２）。各テストパッチの測色値はデジタルカメラの
知られている応答関数を用いて決定される（Ｓ１０
４）。最後に測色値は出力装置の応答関数を決定するた
めに用いられる（Ｓ１０６）。
【００１３】図３に示された各段階は以下により詳細に
説明される。第一の段階は出力装置上にテスト画像を形
成する（Ｓ１００）。出力装置は通常ビデオ表示器又は
プリンタであるが、本発明の方法は画像を表示し又は形
成することが可能な他のいかなる型の出力装置にも適用
可能である。テスト画像は知られている装置コード値を
有する一以上のテストパッチの組からなる。通常テスト
パッチは一連のカラーパッチと、異なるグレー値の一連
の中間色パッチを含む。テスト画像に含まれるテストパ
ッチは特性づけられる装置の型により一般に選択され
る。比較的簡単な応答関数を有するビデオ表示器のよう
な装置はプリンタのようなより複雑な応答を有する装置
よりも通常より少ないテストパッチしか必要としない。
テストパッチの配置は出力装置の不均一により、又はデ
ジタルカメラの応答関数で決定された応答関数にバイア
スを導入することを回避するために重要な考え方であ
る。例えばある場合にはパッチの順序をランダム化す
る、又は最も臨界的なパッチを画像の中心にグループ化
することが好ましい。
【００１４】次の段階はデジタルカメラを用いてテスト
画像の一以上の捕捉された画像を得ることである（Ｓ１
０２）。これはユーザーにテスト画像の画像を捕捉し、
次にそれらをコンピュータに入力するよう指示するコン
ピュータを有することを含む。或いはデジタルカメラは
コンピュータにより制御され、それによりコンピュータ
は画像の捕捉を開始する。画像ノイズの影響を減らすた
めに平均された結果を得るために用いられる複数の画像
を捕捉することが望ましい。ある場合にはテストパッチ
の全ては単一のテスト画像に適合しない。この場合には
それぞれがテストパッチの一部分のみしか含まない一連
の画像を捕捉することが必要である。上記のように、デ
ジタルカメラにより捕捉された画像は例えばＰＣカー
ド、シリアルインターフェイス、又は赤外通信リンクの
ような多くの異なる方法を用いてマイクロプロセッサに
基づくユニット２０に入力されうる。
【００１５】次の段階は捕捉されたテスト画像内のテス
トパッチのそれぞれに対して測色値を決定する（Ｓ１０
４）。これは通常捕捉されたテスト画像からデジタルカ
メラコード値を最初に抽出することによりなされる。典
型的には平均デジタルカメラコード値はテストパッチの
それぞれに対応する捕捉されたテスト画像の画素を平均
することにより決定される。エッジ効果を回避するため
に、テストパッチのエッジ付近の画素は平均処理に通常
含まれない。テストパッチの配置はソフトウエアプログ
ラム中の自動的なアルゴリズムを用いて決定され、又は
ユーザーがキーボード又はマウスのような入力装置を用
いてパッチの座標を識別するよう指示される。デジタル
カメラコード値は通常赤−緑−青色（ＲＧＢ）コード値
の３つの組からなっているがある場合には、例えばシア
ン、マゼンタ、黄色（ＣＭＹ）、シアン、マゼンタ、黄
色、緑色（ＣＭＹＧ）のような色の組合せを形成するよ
うに用いられる他の組合せも用いられる。コード値は通
常場面の露光に関して非線形な関係にある。例示の目的
のためにデジタルカメラがＲＧＢコード値を発生する
が、説明する方法は他の色の組合せとも同様にうまく協
働するよう容易に統合される。一旦デジタルカメラコー
ド値がデジタル画像内のテストパッチのそれぞれに対し
て抽出されてしまうと、デジタルカメラに対する知られ
ている応答関数がテストパッチのそれぞれに対する対応
する測色値を決定するために用いられる。デジタルカメ
ラの知られている応答関数はデジタルカメラのあるモデ
ルに対して予め規定された標準的な一つであり、または
工場で測定された専用の応答関数であり、又は画像を捕
捉するために用いられるそれぞれのデジタルカメラに対
する特徴付け過程を用いて決定される。図４を参照する
に多くの場合に、デジタルカメラ用の知られている応答
関数は一組の一次元関数１１０により適切に特定され、
マトリックス操作１２０が次に来る。一次元関数１１０
は非線形デジタルカメラＲＧＢコード値を対応するリニ
アＲＧＢ信号に変換するために用いられる。次にマトリ
ックス操作１２０はリニアＲＧＢ信号を測色ＸＹＺ三刺
激値に変換するために用いられ、これは出力装置上で形
成されたテストパッチの測色に対応する。ある場合には
改善された正確さが例えば多元多項式関数又は三次元ル
ックアップテーブル（３−Ｄ ＬＵＴ）のようなデジタ
ルカメラ応答関数を記述することにより複雑な形を用い
て得られる。
【００１６】図３を参照するに、最終段階は段階Ｓ１０
４で決定された測色値を用いて出力装置の応答関数を決
定する（Ｓ１０６）。特徴づけられた出力装置の型に依
存して、出力装置の応答関数は多くの異なる型を取りう
る。出力装置がビデオ表示器の場合にはその次に色補正
マトリックスが続く一組の非線形一次元関数を含む簡単
な応答関数が装置応答を適切に記述するために典型的に
用いられる。プリンタのような他の場合には装置応答関
数に対するより複雑な形が一般に要求される。出力装置
の応答関数を決定する処理は数学的な回帰処理をなすた
めにテストパッチの知られたコード値と共に決定された
測色値を用いることを含む。例えば補間的な技術が多次
元ルックアップテーブルを形成するために用いられる。
【００１７】一旦出力装置に対する装置応答が決定され
ると、装置応答が用いられ得る多くの方法が存在する。
例えばそれはそれをある標準装置応答に適合させるため
に出力装置の応答を補正するよう装置較正関数を得るた
めに用いられる。或いはそれは出力装置上で形成された
ときにそれらが所望の顕色（ｃｏｌｏｒ ａｐｅａｒａ
ｎｃｅ）を有するように画像のカラー値を変換するよう
カラー管理システムで用いられる装置プロファイルを決
定するために用いられ得る。
【００１８】以下に示す例は本発明の好ましい実施例で
与えられ、ここでデジタルカメラがビデオ表示器の装置
応答を特徴づけるために用いられる。図５を参照するに
本発明好ましい実施例のソフトウエアプログラムのフロ
ーチャートが示される。知られている画素値を有する複
数の異なるカラーパッチのカラーチャートがＰＣカード
を用いるようなよく知られている手段によりマイクロプ
ロセッサに基づくユニット２０に入力される。ソフトウ
エアはＳ２０２から始まり、デジタル表現はソフトウエ
アプログラムにより再生され、ビデオ表示器３０に表示
される（Ｓ２０４）。一連の一以上の画像はコダックの
ＤＣ１２０のようなデジタルカメラにより捕捉される。
捕捉されたデジタルカメラ画像は次に更なる処理のため
にマイクロプロセッサに基づくユニット２０にダウンロ
ードされる。
【００１９】ソフトウエアは次に捕捉されたテスト画像
のテストパッチに対するデジタルカメラコード値を抽出
するために捕捉されたテスト画像を処理する（Ｓ２０
５）。上記のようにこの段階は通常各テストパッチから
なる画素に対するデジタルカメラコード値の平均を含
む。一旦デジタルカメラコード値が決定されると、次の
段階は各テストパッチに対する対応する測色値を決定す
ることである（Ｓ２０６）。これは上記のようなデジタ
ルカメラ用の知られている応答関数を用いることにより
達成される。ビデオ表示器用の応答関数はテストパッチ
に対する知られた画素値をビデオ表示器により形成され
た色を表す対応する測色値に関連づけるように決定され
る。
【００２０】ビデオ表示器に対して次にカラー補正マト
リックスが続く非線形一次元関数からなる応答関数は装
置応答を記述するために通常適切である。この応答関数
は図４に示されるカメラ装置応答関数の形と機能的に等
価である。非線形一次元関数はしばしば１から４のパラ
メータの間で比較的簡単なモデルにより記載される。こ
れらのパラメータの最も重要なのはビデオ表示器のコン
トラストに関連する「ガンマ」値である。非線形性に対
する典型的な関数の形の例は次の式で与えられる：
【００２１】
【数１】
【００２２】ここでＣＶinput は入力コード値であり、
Ｉは得られた線形画像濃度であり、γはガンマ値であ
る。非線形関数はＲＧＢ装置コード値を線形ＲＧＢ信号
に変換する働きを有する。ガンマ値を決定するためにテ
スト画像の一連の中間色（ｎｅｕｔｒａｌ）のテストパ
ッチに回帰的方法が通常適用される。テストパッチに対
する知られている装置コード値は入力コード値に対して
用いられ、対応する測色値は線形画像強度値に対して用
いられる。ある場合には装置の非線形性のより複雑なモ
デルが装置応答を正確に表すために必要とされる。これ
らのモデルはオフセット及び黒レベルなどを表すために
付加的なパラメータを含む。この例に対して、簡単な一
パラメータ非線形モデルが用いられると仮定する。この
段階は図５の（Ｓ２０７）として示される。
【００２３】図５の説明を続けると、一旦非線形一次元
関数が決定されると線形なＲＧＢ信号を対応する測色Ｘ
ＹＺ三刺激値に関係づけるビデオ表示に対するカラー補
正マトリックスを計算する必要がある。このマトリック
スは一組の着色されたテストパッチに対する測定された
測色値に基づき回帰法を用いて決定される。或いはそれ
は赤、緑、青色のパッチに対する測色値と共に白のパッ
チに対する測色値から直接計算されうる。例にの目的の
ためにこの第二の方法は好ましい実施例を参照して記載
される。第二の方法に含まれる２つの段階は白の点の色
度を計算する段階（Ｓ２０８）として、及び赤、緑、青
色の蛍光体の色度を計算する段階（Ｓ２１０）として図
５に示される。
【００２４】カラー補正マトリックスを決定するために
必要とされる白色の点の基本的な特徴はその色度であ
り、ここでその色度はＸＹＺ三刺激値から以下の式を用
いて決定される：
【００２５】
【数２】
【００２６】色度値はテスト画像の白色パッチ（２５
５、２５５、２５５）に対して決定された測色値から直
接決定されうる。或いは一連の中間色パッチに対する色
度は灰色パッチに対する色度が強度が独立でなければな
らない故に計算され、平均化される。ある場合には中間
色パッチの測色値から直接的に計算するよりも白い点の
色度を間接的に計算することがより正確である。測定さ
れた測色値がビデオ表示器の色温度を推定するために用
いられ得る場合には色温度値は標準的な技術（例えばＷ
ｙｓｚｅｃｋｉとＳｔｉｌｅｓによるＣｏｌｏｒ Ｓｃ
ｉｅｎｃｅ：Ｃｏｎｄｅｐｔｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ
ｓ，Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｄａｔａａｎｄ Ｆｏ
ｒｍｕｌａｓ，Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ（１９８
２）を参照）を用いて白い点の色度を推定するために用
いられる。
【００２７】次に蛍光体の色度は段階Ｓ２１０を用いて
決定されなければならない。典型的には色度値は式
（２）を用いてテストターゲットの純粋な赤（２５５、
０、０）、緑（０、２５５、０）、青（０、０、２５
５）色のテストパッチに対する測定された測色値から直
接計算される。ある場合にはビデオ表示器のモデルが知
られている場合に蛍光体色度値は先験的に知られてい
る。測定された誤差が知られた蛍光体の色度の変動性よ
り大きいことがわかった場合には知られている値は測定
された値の代わりに用いられる。
【００２８】白い点の色度及び赤、緑、青色蛍光体の色
度からカラー補正マトリックス（ＣＣＭ）が当業者に知
られている技術により計算される（Ｓ２１２）。ガンマ
値及びカラー補正マトリックスからなる装置応答関数は
記憶され（Ｓ２１４）、ビデオ表示の較正の目的又は入
来する画像のカラー補正のために用いられる。プログラ
ムはＳ２１６で終了する。
【００２９】本発明は好ましい実施例を参照して説明さ
れてきたが、当業者により本発明の範囲から離れること
なく変更及び改良がなされうる。
【００３０】
【発明の効果】本発明は出力装置の応答を測定するため
に高価な機器を必要としないという利点を有する。更に
用いられた機器は他の目的にも使用でき、ユーザーに既
に所有されている装置でも可能であるという利点を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するコンピュータシステムの斜視
図である。
【図２】画像を捕捉するデジタルカメラの側面図であ
る。
【図３】本発明の概略を示すフローチャートである。
【図４】典型的なカメラ応答関数の成分を示す。
【図５】本発明の好ましい実施例の方法によるビデオ表
示の応答関数を特徴づけるために有用なソフトウエアプ
ログラムのフローチャートを示す。
【符号の説明】
１０ コンピュータシステム ２０ マイクロプロセッサに基づくユニット ３０ ビデオ表示器 ４０ キーボード ５０ マウス ５２ セレクタ ５５ ＣＤ−ＲＯＭ ５７ コンパクトディスク ６１ フロッピィディスク ５６ プリンタ ６２ ＰＣカード ７０ デジタルカメラ ８０ 画像センサ ９０ 画素 ９５ 入射画像 １００ カラーフィルタ配列

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ） 知られたコード値を有する一以上
    のテストパッチの組で出力装置上のテスト画像を形成
    し； （ｂ） デジタルカメラを用いてテスト画像の一以上の
    捕捉された画像を得； （ｃ） デジタルカメラの知られている応答関数を用い
    て捕捉された画像のテストパッチに対する測色値を決定
    し； （ｄ） 決定された測色値に対する知られたコード値に
    関する出力装置の応答関数を決定する各段階からなる、 出力装置の応答関数を特徴づける方法。
  2. 【請求項２】（ａ） 知られたコード値を有する一以上
    のテストパッチの組で出力装置上のテスト画像を形成
    し； （ｂ） デジタルカメラを用いてテスト画像の一以上の
    捕捉された画像を得； （ｃ） デジタルカメラの知られている応答関数を用い
    て捕捉された画像のテストパッチに対する測色値を決定
    し； （ｄ） 決定された測色値に対する知られたコード値に
    関する出力装置の応答関数を決定する各段階を実施す
    る、 コンピュータプログラムをその中に有するコンピュータ
    読み取り可能な記憶媒体からなる出力装置の応答関数を
    特徴づけるコンピュータプログラム製品。
  3. 【請求項３】（ａ） 知られたコード値を有する一以上
    のテストパッチの組で出力装置上のテスト画像を形成す
    る手段と； （ｂ） デジタルカメラを用いてテスト画像の一以上の
    捕捉された画像を得る手段と； （ｃ） デジタルカメラの知られている応答関数を用い
    て捕捉された画像のテストパッチに対する測色値を決定
    する手段と； （ｄ） 決定された測色値に対する知られたコード値に
    関する出力装置の応答関数を決定する手段とからなる、 出力装置の応答関数を特徴づけるシステム。
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