JP2000253267A - カラー画像処理方法およびカラー画像処理装置 - Google Patents

カラー画像処理方法およびカラー画像処理装置

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JP2000253267A
JP2000253267A JP11054982A JP5498299A JP2000253267A JP 2000253267 A JP2000253267 A JP 2000253267A JP 11054982 A JP11054982 A JP 11054982A JP 5498299 A JP5498299 A JP 5498299A JP 2000253267 A JP2000253267 A JP 2000253267A
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center point
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Ryosuke Toho
良介 東方
Hiroaki Ikegami
博章 池上
Hitoshi Kokatsu
斉 小勝
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 色相が保存され、彩度および明度が大きく変
化せず、グラデーションの消失などを生じない、より自
然な色域圧縮または色域伸長を行うことができるように
する。 【解決手段】 変換対象点Tに対応するL*軸上の変換
中心点Dの明度L’を変換対象点Tの明度Lと彩度Cの
関数とし、しかも、その関数は変換対象点Tから変換中
心点Dに向かうベクトルVが変換中心点D以外の点で互
いに交差しないような関数とする。具体的に、L’=L
c+α・tanΦとする。ΦはベクトルVがC*軸に対
してなす角度、αは正の定数、LcはΦ=0のときの変
換中心点の明度である。Lcは出力装置の色域内のL*
値として、あらかじめ定める。このように変換中心点D
の明度L’を算出することによって、ベクトルVが変換
中心点D以外の点で互いに交差しないような変換中心点
Dを一意に決定することができる。これに基づいて、出
力装置の色域外の変換対象点Tを、ベクトルVと出力装
置の色域外郭Goとの交点Sに圧縮し、または出力装置
の色域内部にまで押し込むように圧縮する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、カラー入力画像
またはその部分領域をカラープリンタやカラーディスプ
レイなどのカラー画像出力装置の色域に合わせて色域圧
縮または色域伸張するカラー画像処理方法およびカラー
画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】カラープリンタやカラーディスプレイな
どのカラー画像出力装置は、人が知覚できる全ての色を
再現できるわけではなく、色域(色再現範囲、Gamu
t)と呼ばれる限られた範囲の色しか再現できない。こ
れに対して、カラー入力画像には画像データによって表
現可能な範囲に制限がないので、入力画像として出力装
置の色域外の色が入力される可能性があり、この場合に
は、入力画像を出力装置の色域内に変換する処理、すな
わち一般的にGamut圧縮と呼ばれる、入力画像の色
域を出力装置の色域内に圧縮する処理が必要になる。
【0003】これとは逆に、入力画像が出力装置の色域
内に含まれる場合には、例えば彩度をより高くするな
ど、出力装置の色域を有効に利用して、入力画像をより
高品質の画像に変換するGamut伸長と呼ばれる処理
を行うことも可能となる。
【0004】色域圧縮に関する従来技術としては、Inte
rnational Color Consosium の提唱するInternational
Color Consosium Formatの中に記述されている3つの方
法、Perceptual,Saturation,Colorimetricがよく知られ
ている。
【0005】Perceptualは、出力装置の色域外の色だけ
でなく、色域内の色も、色相を保存したまま、ある割合
で変化させ、出力装置の色域内のグレー軸上の定点に向
かって色域を圧縮する方法である。
【0006】Saturationは、出力装置の色域外の色につ
いてのみ、色相を保存したまま、出力装置の色域内のグ
レー軸上の定点に向かって出力装置の色域外郭に貼り付
ける方法であり、Colorimetricは、出力装置の色域外の
色についてのみ、明度と色相を保存したまま、出力装置
の色域内のグレー軸に向かって出力装置の色域外郭に貼
り付ける方法である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Colori
metricは、明度と色相を保存したままグレー軸上の点に
向かって圧縮するので、彩度が大きく低下してしまい、
比較的明るい色や暗い色が無彩色またはこれに近い色に
圧縮されてしまうという問題がある。また、Perceptual
およびSaturationは、圧縮対象の色をグレー軸上の定点
に向かって圧縮するため、彩度の大きな低下は回避でき
るが、比較的明るい色や暗い色の明度がかなり変化して
しまうという問題がある。
【0008】これらの問題に対して、特開平9−465
37号公報には、圧縮対象の色の明度に応じて、グレー
軸上の圧縮目標点を動的に決定する方法が示されてい
る。この方法によれば、色相を保存したまま、より明る
い圧縮対象の色は、より明るいグレー軸上の点に向かっ
て圧縮し、より暗い圧縮対象の色は、より暗いグレー軸
上の点に向かって圧縮するので、彩度の大きな低下を防
止しつつ、同時に明度の変化量を低減することができ、
上述した問題を解決することができる。
【0009】しかしながら、この方法では、圧縮対象の
色の明度にのみ依存してグレー軸上の圧縮目標点を決定
するため、図5(同図は、CIELAB色空間をL*軸
とC*軸とによって2次元的に示したものである)に示
すように、圧縮対象点P,Qから、それぞれの色の明度
によって決定された圧縮目標点Dp,Dqに向かうベク
トルが、圧縮目標点Dp,Dqの手前で互いに交差して
しまう場合がある。そして、この交差した点Rの近傍に
出力装置の色域外郭Goが存在する場合には、圧縮対象
点P,Q間のグラデーションのレンジが色域圧縮によっ
て極端に小さくなり、グラデーションが消失してしまう
という問題がある。
【0010】また、この方法は、出力装置の色域外の色
を色域外郭Goに貼り付けるように色域圧縮する場合に
ついての方法であるが、この方法を、Perceptualのよう
に色域内部にまで押し込むように色域圧縮する場合に適
用すると、交差した点Rの近傍に圧縮されるグラデーシ
ョンに対して彩度が逆転するなどの不自然な現象を引き
起こしてしまう。
【0011】そこで、この発明は、色相を保存したま
ま、彩度および明度の大きな変化を防止でき、グラデー
ションの消失などを生じない、より自然な色域圧縮また
は色域伸長を行うことができるようにしたものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明では、カラー入
力画像またはその部分領域をカラー画像出力装置の色域
に合わせて変換するカラー画像処理方法において、変換
対象点に対応する変換中心点を、前記カラー画像出力装
置の色域内のグレー軸上に、前記変換対象点から当該変
換中心点に向かうベクトルが変換中心点以外の点で互い
に交差しないように設定し、その設定した変換中心点に
基づいて、前記変換対象点の色を前記カラー画像出力装
置の色域内の色に変換する。
【0013】ここで言うカラー画像出力装置の「色域」
は、色再現範囲(Gamut)そのものに限らず、色再
現範囲内に設定した閉曲面で囲まれる領域を含むものと
する。
【0014】
【作用】上記の方法による、この発明のカラー画像処理
方法においては、変換対象点に対応する変換中心点が、
カラー画像出力装置の色域内のグレー軸上に、変換対象
点から当該変換中心点に向かうベクトルが変換中心点以
外の点で互いに交差しないように設定され、その設定さ
れた変換中心点に基づいて、変換対象点の色がカラー画
像出力装置の色域内の色に変換される。したがって、色
相が保存されたまま、彩度および明度の大きな変化が防
止され、グラデーションの消失などを生じない、より自
然な色域圧縮または色域伸長を行うことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】CIELAB(L*a*b*)色
空間上で、入力画像またはその部分領域を色域圧縮する
場合を例として、この発明の実施形態を示す。ただし、
この発明は、CIELUV(L*u*v*)などの他の
色空間でも適用することができる。また、この発明は、
入力画像またはその部分領域を色域伸長する場合にも適
用することができる。
【0016】図1は、L*a*b*色空間を、グレー軸
(明度軸)であるL*軸と彩度軸であるC*軸とによっ
て2次元的に示したものである。点Ti(T1〜T4)
は、それぞれ変換対象点(この場合は圧縮対象点)を示
し、点Di(D1〜D4)は、この変換対象点Ti(T
1〜T4)に対応する、出力装置の色域内のグレー軸
(L*軸)上の変換中心点(この場合は圧縮目標点)を
示し、細線の矢印Vi(V1〜V4)は、変換対象点T
i(T1〜T4)から、これに対応する変換中心点Di
(D1〜D4)に向かうベクトルを示す。
【0017】この場合、変換対象点Ti(Li,Ci)
に対応する変換中心点Di(L’i,0)は、 L’i=f(Li,Ci) …(1) で表されるように、その明度L’iを変換対象点Tiの
明度Liと彩度Ciの関数とする。しかも、その関数f
は、変換対象点Ti(Li,Ci)から、これに対応す
る変換中心点Di(L’i,0)に向かうベクトルVi
が、変換中心点Di(L’i,0)以外の点で互いに交
差しないような関数とする。この関数fは、上記の条件
を満たす演算式または参照テーブルなどとして得ること
ができる。
【0018】このように変換対象点Tiから変換中心点
Diを求め、変換対象点Tiから変換中心点Diに向か
うベクトルViを求めた上で、公知の方法により変換対
象点の色を変換することによって、色相が保存され、彩
度および明度が大きく変化せず、グラデーションの消失
などを生じない、より自然な色域変換を行うことができ
る。
【0019】公知の方法としては、例えば、出力装置の
色域外の変換対象点Tiの色を、これから変換中心点D
iに向かうベクトルViと出力装置の色域外郭Goとの
交点Siの色に圧縮する方法を用いることができる。
【0020】また、出願人が特願平10−187308
号(整理番号FN98−00195、1998年7月2
日出願)によって提案した方法を用いることもできる。
【0021】この先願の方法は、例えば、図4(ただ
し、図4は色域圧縮する場合である)に示すように、グ
レー軸(L*軸)上の定点P0から変換対象点P1に向
かう線であるベースラインL1と出力装置の色域外郭と
の交点である出力外郭点P2、およびベースラインL1
と入力画像またはその部分領域の色域外郭との交点であ
る入力最外郭点P3を求め、定点P0、出力外郭点P2
および第1重み係数を用いて、ベースラインL1上の第
1変換点P4を求め、圧縮方向(または伸長方向)を補
正するための、例えば色空間において離散的なデータと
して設定された補正データD1、および上記の第1重み
係数を用いて、第2変換点P5を求め、第1変換点P
4、第2変換点P5および第2重み係数を用いて、変換
対象点P1についての最終変換点P6を求めるものであ
る。
【0022】この先願の方法を利用する場合には、上述
した変換対象点Tiから変換中心点Diに向かうベクト
ルViを、先願の方法のベースラインL1上のベクトル
として、最終変換点P6を求めればよい。
【0023】具体例として、式(1)で表される、変換
中心点Diの明度L’iは、 L’=Lc+α・g(Φ) …(2) で表されるものとする。以下においては、「i」を除い
て示す。
【0024】ここで、Φは、図2(同図も、L*a*b
*色空間をL*軸とC*軸とによって2次元的に示した
ものである)に示すように、変換対象点T(L,C)か
ら変換中心点D(L’,0)に向かうベクトルVが、彩
度軸であるC*軸に対して(a*b*平面に対して)な
す角度で、−π/2とπ/2との間の値を取り得る。g
(Φ)は、後述するような、角度Φに対して単調増加す
る関数である。αは、正の定数で、あらかじめ定める。
Lcは、Φ=0、したがってg(Φ)=0のときの変換
中心点の明度で、出力装置の色域内のL*値として、あ
らかじめ定める。
【0025】角度Φに対して単調増加する関数g(Φ)
としては、例えば、tanΦを用いる。この場合には、
式(2)は、 L’=Lc+α・tanΦ …(3) で表される。ただし、g(Φ)=tanΦに限らず、g
(Φ)は、角度Φに対して単調増加する関数であれば、
いかなるものでもよく、例えば、g(Φ)=Φとするこ
ともできる。
【0026】図2から明らかなように、tanΦは、 tanΦ=(L−L’)/C …(4) で表される。LおよびCは、変換対象点Tの明度および
彩度である。
【0027】この式(4)を式(3)に代入して、L’
について解くと、 L’=Lc+α(L−L’)/C …(5) から、 C・L’=C・Lc+α・L−α・L’ …(6) L’=(C・Lc+α・L)/(C+α) =Lc+α(L−Lc)/(C+α)…(7) となり、式(1)で示したように、変換対象点Tの明度
Lと彩度Cから変換中心点Dの明度L’を算出するもの
となる。
【0028】ただし、α>0,C≧0,Lmin≦Lc
≦Lmaxで、Lminは出力装置の色域内の最小L*
値、Lmaxは出力装置の色域内の最大L*値である。
【0029】式(7)により、任意の変換対象点Tの明
度Lおよび彩度Cから、対応する変換中心点Dの明度
L’を算出することによって、変換対象点Tから変換中
心点Dに向かうベクトルVが変換中心点D以外の点で互
いに交差しないような変換中心点Dを一意に定めること
ができる。
【0030】ただし、変換中心点Dは出力装置の色域内
に存在する必要がある。そこで、この例のように変換中
心点DがL*軸上で発散する場合には、式(7)によっ
て得られた明度L’を、出力装置の色域内の最小L*値
Lminと最大L*値Lmaxとの間の範囲内にクリッ
ピングする。すなわち、式(7)によって得られた明度
L’がLminより小さいときには、L’=Lminと
し、式(7)によって得られた明度L’がLmaxより
大きいときには、L’=Lmaxとする。
【0031】このように出力装置の色域内の最小L*値
Lminと最大L*値Lmaxとの間の範囲内にクリッ
ピングする代わりに、Lminより大きいL*値(Lc
−Ld)とLmaxより小さいL*値(Lc+Lu)と
の間の範囲内にクリッピングするようにしてもよい。す
なわち、式(7)によって得られた明度L’がLc−L
dより小さいときには、L’=Lc−Ldとし、式
(7)によって得られた明度L’がLc+Luより大き
いときには、L’=Lc+Luとするようにしてもよ
い。Ld,Luは、それぞれ正の定数として、あらかじ
め定める。
【0032】このように出力装置の色域内の最小L*値
Lminより大きいL*値(Lc−Ld)および最大L
*値Lmaxより小さいL*値(Lc+Lu)でクリッ
ピングすることによって、変換対象点Tから変換中心点
Dに向かうベクトルVの、出力装置の色域内における長
さを比較的大きくすることができ、変換対象点Tを出力
装置の色域内部にまで押し込むように色域圧縮する場合
には圧縮レンジを大きく採ることができる。
【0033】以上のように、変換中心点Dの明度L’を
算出し、さらに算出された明度L’をクリッピングする
ことによって、変換対象点Tから変換中心点Dに向かう
ベクトルVが変換中心点D以外の点で互いに交差しない
ような変換中心点Dを一意に決定することができ、これ
に基づいて上述したように公知の方法や先願の方法によ
り変換対象点Tの色を変換することによって、色相が保
存され、彩度および明度が大きく変化せず、グラデーシ
ョンの消失などを生じない、より自然な色域変換を行う
ことができる。
【0034】以上の画像処理方法は、ディスクなどの記
録媒体に記述された処理プログラムによってコンピュー
タ上で実現することができるが、一部の工程をハードウ
エアによって行うこともできる。
【0035】上述した画像処理方法では、入力画像また
はその部分領域の個々の色座標値を変換対象点として変
換後の色座標値を一つずつ求め、入力画像またはその部
分領域の全体を色域変換することも可能であるが、処理
に時間がかかり、実用的でない。
【0036】そこで、上述した画像処理方法を用いて色
域変換のための係数を生成し、その生成した係数によっ
て入力画像またはその部分領域を色域変換する。係数
は、入力画像またはその部分領域の色域内の複数の代表
点を変換対象点として、上述した画像処理方法によって
変換後の色を求め、その得られた変換対象の色と変換後
の色との対応関係から生成する。
【0037】また、入力画像またはその部分領域の色域
内の複数の代表点を変換対象点として、上述した画像処
理方法によって変換後の色を求め、その得られた複数の
変換後の色座標値、またはこれを出力装置に依存の色空
間に変換した後の色座標値を、入力画像またはその部分
領域を色域変換するために用いられる多次元変換テーブ
ルに格納される格子点データとして、その格子点データ
と補間演算とによって入力画像またはその部分領域を色
域変換することもできる。
【0038】なお、例えば、出力装置がカラーディスプ
レイなどで、入力画像の白色点と出力装置の白色点とが
異なるような場合に、出力装置の色再現範囲そのものを
出力装置の色域として、入力画像の白色点を出力装置の
色域内のグレー軸上の圧縮先に変換すると、出力装置の
色域内に、その白色点圧縮先より高い明度の領域がある
ときには、入力画像の他の色が白色点圧縮先より高い明
度の色に変換されてしまって、不自然な印象を与えるこ
とがある。このような場合には、出力装置の色再現範囲
内に白色点圧縮先より低い明度の領域のみを含むような
閉曲面を設定して、その閉曲面で囲まれる領域を出力装
置の色域として、上述した色域変換を行うことが望まし
い。それゆえ、ここで言う「色域」は、色再現範囲その
ものに限らず、色再現範囲内に設定した閉曲面で囲まれ
る領域を含むものとする。
【0039】図3は、この発明のカラー画像処理装置の
一実施形態を示し、特定の色空間で表現された入力画像
またはその部分領域を出力装置の色域に合わせて変換す
る場合である。具体的に、入力画像信号SinはSRG
B(スタンダードRGB)データであり、カラー画像出
力装置30はYMCK(イエロー、マゼンタ、シアン、
ブラック)のトナーによって画像を記録形成する電子写
真方式のカラープリンタである。
【0040】SRGBデータの入力画像信号Sinは、
色変換部10によってL*a*b*データに変換され、
その変換後のL*a*b*データが、色域変換部20に
供給される。
【0041】色域変換部20は、3次元テーブル21、
補間演算部22および1次元テーブル23y,23m,
23c,23kによって構成され、3次元テーブル21
には、上述した方法によって生成されたYMCKデータ
の格子点データが、あらかじめ格納される。
【0042】そして、色変換部10からのL*a*b*
データの上位ビットによって3次元テーブル21が索引
されて、3次元テーブル21から格子点データが読み出
され、その読み出された格子点データが、補間演算部2
2において、色変換部10からのL*a*b*データの
下位ビットによって補間演算されて、補間演算部22か
ら色域変換後のYMCKデータYi,Mi,Ci,Ki
が得られる。
【0043】補間方法としては、単位立方体を6つの3
角錐に分割して補間演算する方法、単位立方体を2つの
3角柱に分割して補間演算する方法、単位立方体にその
まま補間を行う方法など、いずれの方法を用いてもよ
い。
【0044】このように格子点データの補間演算によっ
て色域変換後の色を求めるため、格子点データの生成に
当たっては、格子点として入力画像またはその部分領域
の色域外に位置する点も含ませる。そのため、色域変換
後の色として補間演算部22から得られるYMCKデー
タYi,Mi,Ci,Kiには、カラー画像出力装置3
0の色域外の色も含まれる。
【0045】そこで、補間演算部22からのYMCKデ
ータYi,Mi,Ci,Kiは、1次元テーブル23
y,23m,23c,23kによって、カラー画像出力
装置30の色域内に収まるYMCKデータYo,Mo,
Co,Koに変換され、その変換後のYMCKデータY
o,Mo,Co,Koがカラー画像出力装置30に出力
される。1次元テーブル23y,23m,23c,23
kは、入力データYi,Mi,Ci,Ki中のカラー画
像出力装置30の色域内のデータはそのままの値で出力
し、カラー画像出力装置30の色域外のデータは色域外
郭の値で出力する入出力特性とする。
【0046】上記の実施形態は、特定の色空間で表現さ
れた入力画像またはその部分領域を色域変換する場合で
あるが、任意の色空間で表現された各種の入力画像また
はその部分領域を色域変換する場合には、その入力画像
またはその部分領域の色域に応じて、3次元テーブル2
1に格納する格子点データを生成し、1次元テーブル2
3y,23m,23c,23kの入出力特性を設定すれ
ばよい。
【0047】
【発明の効果】上述したように、この発明によれば、色
相を保存したまま、彩度および明度の大きな変化を防止
でき、グラデーションの消失などを生じない、より自然
な色域圧縮または色域伸長を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のカラー画像処理方法の変換中心点決
定方法を示す図である。
【図2】変換中心点決定方法の具体例を示す図である。
【図3】この発明のカラー画像処理装置の一実施形態を
示す図である。
【図4】この発明のカラー画像処理方法に用いることが
できる先願の方法を示す図である。
【図5】公知の方法の問題点を示す図である。
【符号の説明】
T…変換対象点 D…変換中心点 V…ベクトル S…交点 Go…色域外郭 10…色変換部 20…色域変換部 21…3次元テーブル 22…補間演算部 23y,23m,23c,23k…1次元テーブル 30…カラー画像出力装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小勝 斉 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内 Fターム(参考) 5B057 AA11 BA28 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CE16 CE18 CG01 CH07 CH11 5C077 LL19 PP31 PP32 PP33 PP36 PP38 PQ22 PQ23 RR19 RR21 SS06 TT02 TT06 5C079 HB00 HB08 HB12 LA26 LA28 LB02 MA01 MA05 NA03 PA02 PA03 PA05

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カラー入力画像またはその部分領域をカラ
    ー画像出力装置の色域に合わせて変換するカラー画像処
    理方法において、 変換対象点に対応する変換中心点を、前記カラー画像出
    力装置の色域内のグレー軸上に、前記変換対象点から当
    該変換中心点に向かうベクトルが変換中心点以外の点で
    互いに交差しないように設定し、その設定した変換中心
    点に基づいて、前記変換対象点の色を前記カラー画像出
    力装置の色域内の色に変換することを特徴とするカラー
    画像処理方法。
  2. 【請求項2】カラー入力画像またはその部分領域の色域
    内の複数の代表点を変換対象点として、請求項1のカラ
    ー画像処理方法によって変換後の色を求め、その得られ
    た複数の変換後の色座標値、またはこれを出力装置に依
    存の色空間に変換した後の色座標値を、カラー入力画像
    またはその部分領域をカラー画像出力装置の色域に合わ
    せて変換するために用いられる多次元変換テーブルに格
    納される格子点データとする格子点データ生成方法。
  3. 【請求項3】請求項1のカラー画像処理方法を実行する
    処理プログラムが記述された記録媒体。
  4. 【請求項4】請求項2の格子点データ生成方法によって
    生成された格子点データが書き込まれた記憶媒体。
  5. 【請求項5】カラー入力画像またはその部分領域をカラ
    ー画像出力装置の色域に合わせて変換するカラー画像処
    理装置において、 変換対象点に対応する変換中心点を、前記カラー画像出
    力装置の色域内のグレー軸上に、前記変換対象点から当
    該変換中心点に向かうベクトルが変換中心点以外の点で
    互いに交差しないように設定する手段と、その設定され
    た変換中心点に基づいて、前記変換対象点の色を前記カ
    ラー画像出力装置の色域内の色に変換する手段とを備え
    ることを特徴とするカラー画像処理装置。
  6. 【請求項6】カラー入力画像またはその部分領域をカラ
    ー画像出力装置の色域に合わせて変換するカラー画像処
    理装置において、 請求項2の格子点データ生成方法によって生成された格
    子点データが格納された、または格納される多次元変換
    テーブルを有し、前記カラー入力画像またはその部分領
    域の色座標値をアドレスとして、この多次元変換テーブ
    ルを索引し、その読み出された格子点データを、前記カ
    ラー入力画像またはその部分領域の色座標値を用いて補
    間演算することによって、変換後の色座標値を求める色
    域変換部を備えることを特徴とするカラー画像処理装
    置。
JP11054982A 1999-03-03 1999-03-03 カラー画像処理方法およびカラー画像処理装置 Pending JP2000253267A (ja)

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