JP2004135327A - ソース画像のスペクトル多重化、レンダリング、及び逆多重化のためのシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複合画像としてレンダリングするために符号化された1つ又はそれ以上のソース画像の構成を変更するために多重発光体「GCR」が使用される、複数のソース画像を複合画像内に符号化する段階と、複数の色素を使用して複合画像を基体上にレンダリングする段階と、ソース画像を現わすように予め選択された狭帯域発光体にレンダリングされた複合画像を当てることにより、回復したソース画像が区別可能にされるように少なくとも1つの符号化されたソース画像を該レンダリングされた複合画像から回復させる段階と、を含むことを特徴とする、複数のソース画像を処理する方法。
【選択図】 図3
Description
fi(A1,A2,...AM)=i番目の照明Liの下での色素制御値A1,A2,...AMを有する領域の輝度
本明細書での説明は、輝度の特徴付けのみの場合に限定されるが、それは、狭帯域照明の下では、目は、主として輝度の違いを見て、大半の色の違いを区別することができないからである。尚、本明細書で説明する輝度は、概念的には標準的な使用法、すなわち、知覚された光エネルギの尺度としての使用法に一致するものであるが、その定義は、従来の使用法に限定されず、本明細書で同じく説明する特殊な視覚状況を包含するように拡大される。特に、狭帯域照明の下では、特定の視覚的な効果は、ソース画像の知覚に影響を与える。これの特定の事例は、低い光レベルでのスペクトルの青色領域内の感度の増加を引き起すプルキニェ効果であり、一般に、青色光及びCRT照明の下で物を見ることと特に関連する場合がある。このような状況で必要とされる測光法及び測色法からのいくつかの高度な概念については、例えば、G.Wyszecki及びW.S.Stilesによる「カラーサイエンス:概念及び方法、定量的データ及び公式」、第2版、ジョン・ウィリー・アンド・サンズ出版、1982年)に説明されている。
dR=R照明の下で知覚された画像の密度
dB=Bの下での画像の密度
dc R=Rの下での密度C分離
dc B=Bの下での密度C分離
dY R=Rの下での密度Y分離
dY B=Bの下での密度Y分離
R発光体又はB発光体で照明された時、知覚された全密度は、以下のように近似することができる。
dR(x,y)=dc R(x,y)+dY R(x,y)=dc R(x,y)
dB(x,y)=dc B(x,y)+dY B(x,y)=dY B(x,y)
上記で呈示した例では、色素の相互作用は全く無視できると仮定された。この仮定は、大半の実際的な色素に関しては真ではなく、従って、更なる考察が必要とされる。
dR(x,y)=dc R(x,y)+dM R(x,y)
のように近似することができ、緑色照明の下での全密度は、
dG(x,y)=dM G(x,y)+dc G(x,y)
のようであるが、ここで、du V(x,y)は、ピクセル位置(x,y)での色素Uによる発光体Vの下の視覚密度を表す。
d1c R(x,y)+dM R(x,y)=一定=qR
赤色照明の下でのシアンの残り密度による寄与は、d2c R(x,y)=dc R(x,y)−d1c R(x,y)である。尚、全密度は、これらの成分を用いて以下のように書くことができる。
dR(x,y)=dc R(x,y)+dM R(x,y)=d2c R(x,y)+(d1c R(x,y)+dM R(x,y))=d2c R(x,y)+qR
従って、赤色照明の下での全体的な視覚密度は、空間的に変化する密度パターンd2c R(x,y)が重ね合わされたqRという一定の背景密度に相当する。この空間変動パターンは、赤色照明の下で見られるものであり、従って、赤色照明の下で見られる第1の多重化画像を表すはずである。
d1M G(x,y)+dc G(x,y)=一定=qG
で与えられる緑色照明の下でのシアンの不要な吸収を補正するために使用される成分d1M G(x,y)と、
dG(x,y)=dM G(x,y)+dc G(x,y)=d2M G(x,y)+d1M G(x,y)+dc G(x,y)=d2M G(x,y)+qG
を満足する残りの成分、
d2M G(x,y)=dM G(x,y)−d1M G(x,y)
とに分解することができる。
従って、緑色照明の下での全体的な視覚密度は、d2c R(x,y)という空間的に変化する密度パターンが重ね合わされたKGという一定の背景密度に相当する。この空間変動パターンは、赤色照明の下で見られるものであり、従って、緑色照明の下で見られる第2の多重化画像を表すはずである。
qR=max(dM R(x,y))=dM R(255)=赤色照明の下でのマゼンタに対する最大密度
qG=max(dc G(x,y))=dc G(255)=緑色照明の下でのシアンに対する最大密度
これは、以下のように考えることができる。赤色光の下での背景密度qRは、マゼンタから有することができる最大不要密度に等しい。シアン密度成分d1C R(x,y)は、各ピクセルでのシアン及びマゼンタの組合せが密度qRを有するように注意深く設計され、これは、マゼンタが100%の場所(255デジタルカウント)にはシアンを置かず、マゼンタが100%よりも少ないピクセルではqRまでの密度を構成するのに適切な量のシアンを置くことにより達成することができる。同様の論拠が、赤色照明の下でのシアンの不要な吸収を補正するマゼンタ密度成分d1M G(x,y)に適用される。
N個の異なる発光体の下での所望の輝度値に相当するN個の輝度値{Yi}N i=1が与えられて、ピクセルを印刷する際に使用されるM個の色素{Bj}M j=1の一組の制御値を、全てのi=1,2,...Nに対して、
fi(B1,B2,...BM)=i番目の照明Liの下でのピクセルの輝度
=Yi (1)
が成り立つように決める。
G=発光体多重化画像化に対する達成可能な全領域={システム(1)が実行可能の解を有するような、Y∈R+ K} (2)
ただし、Y=[Y1,Y2,...YN]は、N発光体の下での輝度値のベクトルを示し、R+は非負の実数の組を示す。全領域G内の輝度値の指定されたN個組については、制御値で印刷されたピクセルが所定の照明の下で所要の輝度値を生成するような一組の実行可能な制御値がある。この逆も同様であり、全領域Gの外の輝度値のN個組は、いかなる実行可能な制御値を使用しても作成することができない。この状況は、カラー再生において遭遇される制限されたカラー全領域と類似のものである。ソース画像の再生を試行する前にソース画像がシステムの全領域に限定されることを保証するためには、本明細書で説明するスペクトル多重化において全領域マッピング段階を含めることが必要である。全領域マッピングは、画像と独立か、又は画像に依存するとすることができ、画像という用語は、異なる発光体の下で回復可能な所望のソース画像の組を意味するようにが使用される。更に、多重化される画像の組は、全領域制限を考慮し、この全領域制限で最良の結果を生成するように設計することができる。
fi(A1,A2,...AM)=Aiのみの関数=fi(0,0,...,0,Ai,0,..0)≡gi(Ai)、 i=1,2,...N (3)
次に、(1)の方程式システムは、以下の対応する照明の下での各色素に1つのM独立非線型方程式になる。
gi(Bi)=Yi i=1,2,...N (4)
G1=1つの発光体が1つの色素のみに相互作用する仮定に基づく達成可能な全領域=h1×h2×...×hN (6)
換言すると、達成可能な全領域は、これらの個々の輝度区間の積集合である。尚、方程式(6)の仮定は、最大限界と最小限界との間の完全な区間は、物理的な色素で一般的に期待されるようないかなる「隙間」もなく実現することができるということである。(積集合の定義については、例えば、フリードマン著「現代解析の基礎」(米国ニューヨーク州ニューヨーク所在のドーバー出版、1982年)を参照することができる。)
実際には、1つの発光体が1つの色素のみに相互作用するという仮定は、一般的な色素には適用できない。しかし、最も強力な相互作用がi番目の発光体とi番目の色素との間であり、他の相互作用がより小さなマグニチュードを有する場合、達成可能な全領域は、G1に含まれる低減されたN次元領域である。尚、照明用の赤色光、緑色光、及び青色光と共にシアン、マゼンタ、及び黄色を使用する状況はこの場合に相当し、シアンは、赤色と最も相互作用し、マゼンタは緑色、及び、黄色は青色と最も相互作用する。また、(一般的に)全ての発光体をほぼ等しく吸収する黒色色素の使用は、1つの発光体のみとの強い相互作用という要件を満足しない点に注意する必要がある。実際には、これは、黒色色素を付加的な色素とみなすべきであることを意味し、すなわち、1つの色素が黒色である場合には、以下が成り立つ。
N=発光体の数=画像数≦色素数−1=M−1
しかし、黒色は、(以下の例で説明するような)特殊な状況において他の色素と共に使用することができ、達成可能な全領域の向上(すなわち、ダイナミックレンジの向上)、計算の簡素化、及び、経費の低減を助けることができる。
di(C)=αi jdj(C)、i=1,2,...N (10)
ただし、αi j=di(C)/dj(C)は、i番目の発光体の下でのj番目の色素の視覚密度をj番目の発光体の下でのj番目の色素の視覚密度と関係づける比例係数であり、色素値Cからは独立していると仮定され、また、αj j=1である。
Ad=t (12)
ただし、Aは、ij番目の要素がαi jであるN×Mマトリクス、dは、j番目の成分がdj(Bj)であるM×1ベクトル、tは、i番目の成分がlog(Yi/Yi 0)であるN×1ベクトルである。
GD=加法密度を仮定しての達成可能な輝度全領域={Ad=log(y/y0)及び0=dmin≦d≦dmaxであるdが存在するようなy} (13)
ただし、dminは、j番目の成分がdmin j=0であるM×1ベクトル、dmaxは、j番目の成分がdmax jであるM×1ベクトル、yは、i番目の成分がi番目の発光体Liの下での輝度を表すN×1ベクトル、及び、y0は、i番目の成分がi番目の発光体の下での紙の輝度を表すN×1ベクトルである。方程式(13)の右辺の不等式、割り算、及び対数は、ベクトルに対して項単位で適用可能であると理解される。
S1×S2×S3×...×SN⊆G (14)
であるように決めるということと同等である。
従って、複合画像の符号化及びレンダリングのための上述の方法はまた、ダイナミックレンジのこのような損失を回避する画像依存マッピングを利用することができる。画像依存的にKR及びKGの項を判断することによって、回復ソース画像のダイナミックレンジを改良することができる。
従って、改善されたダイナミックレンジは、以下を用いて得ることができる。
qR=max(x,y)全体(dM R(iG(x,y))−dC R(iR(x,y)),0)
qG=max(x,y)全体(dC G(iR(x,y))−dM G(iG(x,y)),0) (2)
ただし、iR(x,y)は、赤色照明の下で所望される画像のデジタルカウント、iG(x,y)は、緑色照明の下で所望される画像のデジタルカウント、及び、dU V(t)は、デジタルカウントtにおける色素Uに対する発光体Vの下での視覚密度を表す。
qe=min(qR,qG)
を設定することにより、かつ
K(x,y)に対応する密度が、
d(K(x,y))=max(qe−dC R(iR(x,y)),qe−dM G(iG(x,y))
であるようなK(x,y)の空間値を使用することにより、
Kは、不要な吸収に対する責任の一部を受け持ち、目標とする画像に対して利用可能なダイナミックレンジを増大させる。
図3に示すように、複数の異なるソース画像アレー11−1,11−2,...11−Nがスペクトル多重化システム101の画像入力装置20に表されている。画像入力装置20は、複数の単色画像、又は、単色及び多色画像の組合せを受信するように装備することができる。画像入力装置20は、ランダムアクセスメモリに結合されたデジタルスキャナのような画像捕捉装置か、又は、コンピュータメモリ又は磁気又は光学式記録媒体のような記憶手段に結合された任意の種類のアナログ又はデジタルカメラを含むことができる。画像入力装置20はまた、ランダムアクセスメモリ、ビデオテープ、又はレーザ符号化ディスクなどに先に記憶された画像を受信するか、又は、コンピュータ画像発生装置により作成された画像、又は適切なフォーマットで符号化されてネットワーク上で送信された画像を受信するための手段を含むことができる。
従って、色素とその対応する発光体の上述の相互作用により、及び、この特定の相互作用に対する観察者70の視覚的な応答により、符号化された各ソース画像は、逆多重化作動の目的により混乱した又は区別可能な画像として存在することができる。
更に、付加的な低解像度ソース画像を複合画像内に符号化するために、この処理で使用された「GCR」の一部分を空間的に調節することができる。得られるレンダリング複合画像を白色光の照明に当てた時、付加的な低解像度ソース画像が視覚的に識別可能である。
dW(x,y)=dC W(x,y)+dY W(x,y)=dC W(x,y) (3)
シアンは、白色光の下での黄色の密度と比較すると、白色光の下ではるかに高い密度を有し、従って、シアン画像は、白色光の下でのレンダリング複合画像の見かけを支配すると理解することができる。
一般的な「GCR」技術では、同じ発光体の下で色素の共通の密度が使用されるが、複合画像の符号化及びレンダリングにおいて「GCR」を実行するための想定される方法では、異なる発光体の下で色素の共通の密度が使用される。この共通の密度は、本明細書では、発光体間・共通密度であると考えられる。
dK(x,y)=frac*min[dCR(x,y),dYB(x,y)] (4)
この密度の量は、dCRから引かれてdCR-GCRになり、dYBから引かれてdYB-GCRになることになり、K分離が複合画像に加えられることになる。1次近似では、知覚された画像の密度は以下の通りである。
dR(x,y)=dC R -GCR(x,y)+dY R−GCR(x,y)+dK(x,y)≒dC R -GCR(x,y)+dK(x,y)=dC R(x,y) (5)
dB(x,y)=dC B -GCR(x,y)+dY B -GCR(x,y)+dK(x,y)≒dY B -GCR(x,y)+dK(x,y)=dY B(x,y) (6)
dW(x,y)=dC W -GCR(x,y)+dY W -GCR(x,y)+dK-GCR(x,y)≒dC W -GCR(x,y)+dK(x,y) (7)
上述の「GCR」法は、黒色(K)色素を使用して付加的な低解像度ソース画像を符号化及びレンダリングするために実行することができる。その場合は、部分的「GCR」成分「frac」には、付加的な低解像度ソース画像に従って空間依存性が与えられる。実施例3では、適用された「GCR」の一部分に従って符号化されたこのような低解像度画像が説明される。
考察すべき重要な点は、色素が、非補完的発光体から何らかの光を吸収することになり、従って、その発光体の下でいくらか識別可能になるということである。残留画像の見かけを効果的に抑えるために、各色素及び発光体について知覚された密度を較正することができ、また、このような見かけの吸収を補正するようにソース画像を符号化することができる。
更に他の実施形態では、第3のソース画像は、適切な中間調技術を使用してグレースケール画像として符号化することができる。
黄色の色合いが付けられた画像=YB(i,j)+KY(i,j)
シアン色素は、白色発光体の下でシアンの色合いとして、また、赤色発光体の下で無色として現れるように期待されることになる。シアンの色合いが付けられた背景画像の実際的な例は、以下の考慮に従ってシアン及び黒色のトナーを使用して構成することができる。
シアンの色合いが付けられた画像=CR(i,j)+KC(i,j)
ただし、CRは赤色発光体の下でC密度であり、KCは、CDmaxRを赤色発光体の下でのシアンの最大密度として、密度CDmaxR−CR(i,j)により設定される。
図示の例において、黒色(K)は、背景画像の色素として使用されるが、背景画像を発生させるのに他の色素を複合画像での使用のために選択することができるので、この例は限定的ではない。
例示的な基体の実施形態には、以下に限定されるものではないが、紙、段ボール、及び、他のパルプベース及び印刷包装用製品のような材料と、ガラスと、プラスチックと、積層又は繊維状組成物と、織物とが含まれる。基本的な「CMYK」色素以外の狭帯域色素も本発明に使用することができる。
12−1 第1のソース画像
20 画像入力装置
30 スペクトルマルチプレクサ
32 複合画像
40 レンダリング装置
42 レンダリング複合画像
44 基体
50 デマルチプレクサ
70 観察者
101 スペクトル多重化システム
102 複合画像レンダリングシステム
103 スペクトル逆多重化システム
Claims (12)
- 複合画像としてレンダリングするために符号化された1つ又はそれ以上のソース画像の構成を変更するために多重発光体「GCR」が使用される、複数のソース画像を複合画像内に符号化する段階と、
複数の色素を使用して該複合画像を基体上にレンダリングする段階と、
前記ソース画像を現わすように予め選択された狭帯域発光体に前記レンダリングされた複合画像を当てることにより、回復したソース画像が区別可能にされるように少なくとも1つの前記符号化されたソース画像を該レンダリングされた複合画像から回復させる段階と、
を含むことを特徴とする、複数のソース画像を処理する方法。 - 前記ソース画像を符号化する段階は、複数のソース画像ピクセルを表す値をそれぞれの色素画像平面内の対応するピクセル値にマップする段階を更に含み、
前記マップされた値は、(a)色素/発光体相互作用に対する人間の視覚的応答の三色色度、(b)前記複合画像をレンダリングするために選択された前記色素のスペクトル特性、及び(c)前記ソース画像を回復するために使用される前記狭帯域発光体のスペクトル特性のうちの少なくとも1つに従って判断される、
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記ソース画像を符号化する段階は、
少なくとも1つのソース画像を単色分離画像に変換する段階と、
該単色分離画像を前記複合画像内の対応する色素画像平面にマップする段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記複数のソース画像を符号化する段階が、意図された照明の複数のモードの間に前記基体上で視覚的に識別可能である画像コンテントを有する背景画像となるように符号化される少なくとも第1のソース画像と、意図された照明の単一モードの間に前記基体上で視覚的に識別可能である画像コンテントを有する狭帯域画像となるように符号化される第2のソース画像とを符号化する段階を含み、
回復された第1及び第2のソース画像が、該第2のソース画像を現わすために予め選択された狭帯域発光体に前記レンダリングされた複合画像を当てることによって区別可能にされるように、かつ、該第2のソース画像の画像コンテントが、識別可能であり、従って前記第1のソース画像に対して視覚的優勢を達成するように、第1及び第2の符号化されたソース画像を前記レンダリングされた複合画像から回復させる段階、
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記複数のソース画像を符号化する段階は、少なくとも1つの回復されたソース画像に最大の使用可能コントラストをもたらすために、画像依存ダイナミックレンジの判断に従って、前記複数のソース画像を複合画像内に符号化する段階を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 最大の使用可能コントラストを少なくとも1つの回復されたソース画像にもたらすために、画像依存ダイナミックレンジの判断に従って、複数のソース画像を複合画像内に符号化する段階と、
複数の色素を使用して該複合画像を基体上にレンダリングする段階と、
前記ソース画像を現わすように予め選択された狭帯域発光体に前記レンダリングされた複合画像を当てることにより、回復したソース画像が区別可能にされるように少なくとも1つの前記符号化されたソース画像を該レンダリングされた複合画像から回復させる段階と、
を含むことを特徴とする、複数のソース画像を処理する方法。 - 意図された照明の複数のモードの間に基体上で視覚的に識別可能である画像コンテントを有する背景画像となるように符号化される少なくとも第1のソース画像と、意図された照明の単一モードの間に該基体上で視覚的に識別可能である画像コンテントを有する狭帯域画像となるように符号化される第2のソース画像とを含む複数のソース画像を複合画像内に符号化する段階と、
複数の色素を使用して該複合画像を基体上にレンダリングする段階と、
回復された第1及び第2のソース画像が、該第2のソース画像を現わすために予め選択された狭帯域発光体に前記レンダリングされた複合画像を当てることによって区別可能にされるように、かつ、該第2のソース画像の画像コンテントが、識別可能であり、従って前記第1のソース画像に対して視覚的優勢を達成するように、前記第1及び第2の符号化されたソース画像を前記レンダリングされた複合画像から回復させる段階と、
を含むことを特徴とする、複数のソース画像を処理する方法。 - 複数のソース画像を表す画像データを受信し、該ソース画像を複合画像内に符号化するために該画像データを処理し、その場合に複合画像としてレンダリングするために符号化された1つ又はそれ以上のソース画像の構成を変更するために多重発光体「GCR」が使用され、更に、複合画像データ信号を準備するためのスペクトルマルチプレクサと、
該複合画像データ信号を受信し、該複合画像を基体上にレンダリングするための、前記スペクトルマルチプレクサに応答する画像レンダリング装置と、
少なくとも1つの前記符号化されたソース画像が検出可能にされるように、前記基体上の前記レンダリングされた複合画像を、選択されたスペクトルパワー分布を有する狭帯域発光体による照明に当てるためのデマルチプレクサと、
を含むことを特徴とする画像化システム。 - 複合画像としてレンダリングするために符号化された1つ又はそれ以上のソース画像の構成を変更するために多重発光体「GCR」が使用され、混乱を増大させるために該多重発光体「GCR」におけるグレー成分置換部分が空間的に調節される、複数のソース画像を複合画像内に符号化する段階と、
複数の色素を使用して該複合画像を基体上にレンダリングする段階と、
前記ソース画像を現わすように予め選択された狭帯域発光体に前記レンダリングされた複合画像を当てることにより、回復したソース画像が区別可能にされるように少なくとも1つの前記符号化されたソース画像を該レンダリングされた複合画像から回復させる段階と、
を含むことを特徴とする、複数のソース画像を処理する方法。 - 複合画像としてレンダリングするために符号化された1つ又はそれ以上のソース画像の構成を変更するために多重発光体「GCR」が使用され、白色光による照明の下での回復が意図された付加的な低解像度ソース画像を符号化するために該多重発光体「GCR」におけるグレー成分置換部分が実施される、複数のソース画像を複合画像内に符号化する段階と、
複数の色素を使用して該複合画像を基体上にレンダリングする段階と、
白色光発光体、及び前記ソース画像を現わすように予め選択された狭帯域発光体のうちの少なくとも一方に、前記レンダリングされた複合画像を当てることにより、回復したソース画像が区別可能にされるように少なくとも1つの前記符号化されたソース画像を該レンダリングされた複合画像から回復させる段階と、
を含むことを特徴とする、複数のソース画像を処理する方法。 - 前記複数のソース画像を符号化する段階が、意図された照明の複数のモードの間に前記基体上で視覚的に識別可能である画像コンテントを有する背景画像となるように符号化される少なくとも第1のソース画像と、意図された照明の単一モードの間に前記基体上で視覚的に識別可能である画像コンテントを有する狭帯域画像となるように符号化される第2のソース画像とを符号化する段階を含み、
回復された第1及び第2のソース画像が、該第2のソース画像を現わすために予め選択された狭帯域発光体に前記レンダリングされた複合画像を当てることによって区別可能にされるように、かつ、該第2のソース画像の画像コンテントが、識別可能であり、従って前記第1のソース画像に対して視覚的優勢を達成するように、第1及び第2の符号化されたソース画像を前記レンダリングされた複合画像から回復させる段階、
を更に含むことを特徴とする請求項9又は請求項10のいずれか1項に記載の方法。 - 前記複数のソース画像を符号化する段階は、少なくとも1つの回復されたソース画像に最大の使用可能コントラストをもたらすために、画像依存ダイナミックレンジの判断に従って、前記複数のソース画像を複合画像内に符号化する段階を更に含むことを特徴とする請求項9又は請求項10のいずれか1項に記載の方法。
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