JP2005167503A - 画像処理装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 補間方法の変更や複雑なアドレス計算を必要としないで、データ記憶量を削減して色補正処理を行う画像処理装置を提供する。
【解決手段】 画像処理装置は、RGBの画像データからCMYの画像データに色変換処理する色変換部201を備えている。色変換部201は、格子状に分割されたRGB空間において、G軸に垂直な複数のR−B平面領域に含まれる各格子点に対応してCMYの画像データを記憶している3次元LUT401を備えており、3次元LUT401に記憶されているCMYの画像データを基にして、色変換処理を行う。また、複数のR−B平面領域の大きさが均一ではない構成である。
【選択図】 図5
【解決手段】 画像処理装置は、RGBの画像データからCMYの画像データに色変換処理する色変換部201を備えている。色変換部201は、格子状に分割されたRGB空間において、G軸に垂直な複数のR−B平面領域に含まれる各格子点に対応してCMYの画像データを記憶している3次元LUT401を備えており、3次元LUT401に記憶されているCMYの画像データを基にして、色変換処理を行う。また、複数のR−B平面領域の大きさが均一ではない構成である。
【選択図】 図5
Description
本発明は、第1の表色系の画像データから第2の表色系の画像データに変換する画像処理装置およびそれを備える画像形成装置に関するものである。
従来から、ある色空間で表された入力画像データを、異なる色空間の出力画像データに変換する方法として、ダイレクトマッピングや、補間演算により、色変換処理を行う方法が知られている。
ダイレクトマッピングは入力画像データの色空間のデータと出力画像データの色空間のデータとを対応付けて記憶した3次元のルックアップテーブル(Look Up Table:LUT)を用いて、直接データ変換を行うものである。
しかし、入力画像データに対する出力画像データをすべて記憶すると、必要なメモリが膨大となるため、通常はある程度間引いたデータを3次元LUTとして持ち、その間引いた点のところは、3次元補間演算により求めるという方法が一般的に行われる。
3次元補間に用いられる色空間は、立方体もしくは直方体になっている場合が多い。そのため、色補正テーブルであるLUT(データ記憶部)は、単純に各軸を分割し、その数だけ、その位置の出力値を記憶するという方法が一般的である。
例えば、図13に示すように、0〜255までの値を持つ3つの軸をもつ入力信号空間である3次元空間を考える。各軸を16に分割すると、軸一本あたり17の格子点を持ち、単位格子空間は、格子幅16を有する頂点P0〜P7となる。各軸の交差する点を格子点とし、該格子点に対応してデータを記憶すると、3次元色空間全体では、17×17×17=4913個ほどの格子点データの記憶が必要である。
補間演算を行う場合、色空間の境界付近においては、色空間外の格子点データを用いる必要があり、色変換の精度が悪いという問題が生じる。
この問題を解決する技術として、特許文献1に記載されている技術がある。特許文献1では、色空間内に存在する格子点のみを使って補間を行う。例えば、入力データが含まれる格子を構成する8つの格子点がすべて色空間内に存在する場合には、8点補間処理を行い、それ以外の場合には色空間内に含まれる格子点のデータのみを用いた4点補間処理を行う。このように、補間処理の方法を変更する。
また、特許文献1には、色空間外に存在する格子点データを用いないために、格子点の位置を等価的にずらすことで色空間の最外部とし、格子間の距離情報を記録しておくことで、補間精度を上げている。
特開2001−257899号公報(公開日2001年9月21日)
しかしながら、上記従来の構成では、補間処理の方法を変更するために、各補間処理に合わせて補間演算部等の補間器が複数要るので、コストが上がってしまう。
また、ガマット(色空間,色域)の形状は複雑であるので、格子点間の距離を記録するには、多くのデータ量が必要となる。さらに、該データにアクセスすることも複雑となる。
また、色空間(色域)は、立方体や直方体ではなく、楕円やフットボールのような球面立体になっている。つまり、このような形の立体を立方体や直方体で包むと、無駄になる空間が多く、実際に色域に入っている格子点、つまり補間演算に用いられる格子点は少なくなる。しかし、特許文献1では、色空間以外の点については言及されておらず、とくにデータ記憶量(格納量)の削減にはつながらない。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、補間方法の変更や複雑なアドレス計算を必要としないで、データ記憶量を削減して色補正処理を行う画像処理装置およびそれを備える画像形成装置を提供することにある。
本発明に係る画像処理装置は、上記課題を解決するために、入力された第1表色系の画像データから第2表色系の画像データに色変換処理を行う色変換手段を備えた画像処理装置であって、前記色変換手段は、格子状に分割された第1表色系の色空間において、任意の軸に垂直な複数の平面領域に含まれる各格子点に対応して第2表色系の画像データを記憶しているデータ記憶手段と、前記複数の平面領域の各々に含まれる格子点の領域を表す位置情報を記憶する位置情報記憶手段とを備えており、前記位置情報記憶手段に記憶された位置情報を基に、前記データ記憶手段から第2表色系の画像データを読み出して、色変換処理を行い、前記複数の平面領域の大きさが均一ではないことを特徴としている。
さらに、本発明の画像処理装置は、上記の構成に加えて、前記複数の平面領域は、矩形状に構成されていることを特徴としている。
また、本発明の画像処理装置は、上記の構成に加えて、前記色変換手段は、前記データ記憶手段に記憶されている第2表色系の画像データを用いて補間処理を行う補間処理手段を備えており、前記補間処理手段の補間処理結果に応じた画像データを出力することを特徴としている。
さらに、本発明の画像処理装置は、上記の構成に加えて、前記複数の平面領域は、矩形状に構成されており、前記複数の平面領域において、各平面領域は、予め定められた色域を含む最小矩形状の格子点群を少なくとも含み、さらに、隣接する平面領域の前記最小矩形状の格子点群と同じ座標位置にある格子点をも含んでいることを特徴としている。
さらに、本発明の画像処理装置は、上記の構成に加えて、第1表色系の画像データと、前記位置情報記憶手段が記憶している位置情報とを基にして、前記データ記憶手段における第2表色系の画像データのアドレスを決定するためのアドレス計算手段を備えており、前記色変換手段は、前記アドレス計算手段の決定したアドレスに記憶されている第2表色系の画像データを読み出して、色変換処理を行うことを特徴としている。
また、本発明の画像処理装置は、上記の構成に加えて、前記第1表色系がRGB表色系であり、前記複数の平面領域はG軸に垂直であることを特徴としている。
また、本発明の画像形成装置は、上記課題を解決するために、上記画像処理装置を備えることを特徴としている。
本発明に係る画像処理装置は、以上のように、色変換手段は、格子状に分割された第1表色系の色空間において、任意の軸に垂直な複数の平面領域に含まれる各格子点に対応して第2表色系の画像データを記憶しているデータ記憶手段と、前記複数の平面領域の各々に含まれる格子点の領域を表す位置情報を記憶する位置情報記憶手段とを備えており、前記位置情報記憶手段に記憶された位置情報を基に、前記データ記憶手段から第2表色系の画像データを読み出して、色変換処理を行い、前記複数の平面領域の大きさが均一ではない構成である。
このため、データ記憶手段は、上記複数の平面領域のすべての平面領域について、同じだけのデータ数を記憶する必要がなく、必要な格子点に対応する画像データのみを記憶することができるので、記憶するデータ量の最適化が可能となる。つまり、データ記憶手段は、記憶するデータ量を少なくすることができる。
ここで、必要な格子点とは、例えば、予め定められた色域(ガマット)内の格子点である。予め定められた色域とは、例えば、画像処理装置に画像データを入力する入力デバイス、および画像処理装置が画像データを出力する出力デバイスが、再現可能な色の領域を表す色域である。この場合、データ記憶手段は、入力デバイスおよび出力デバイスの色域に合わせた適切なデータのみを記憶すればよく、第1表色系の色空間における全格子点に対してデータを記憶する必要がない。
また、データ記憶手段は、格子点に対応する第2表色系の画像データを記憶している。格子点は、所定の間隔で並んでいるため、各格子点の順番付けが容易であり、各格子点に対応するアドレスの付与が容易となる。
また、位置情報記憶手段を備えることにより、データ記憶手段は、各格子点について座標を記憶することがない。これにより、データ記憶手段が必要とするデータ容量をより一層削減することができる。
そして、色変換手段は、上記位置情報記憶手段に記憶された位置情報を基に、データ記憶手段から第2表色系の画像データを読み出すことで、色変換処理を行う。それゆえ、データ記憶手段に格納されている所望の第2表色系の画像データに確実にアクセスすることが可能となるという効果を奏する。
また、本発明の画像処理装置は、上記の構成に加えて、前記複数の平面領域は、矩形状に構成されている。平面領域が矩形状(長方形状)に構成されているため、矩形の辺に平行な2軸(x、yとする)の座標を用いると、該平面領域に含まれる全格子点のx座標およびy座標は、連続した値をとることができる。そのため、各格子点の順番付けがより一層容易であり、各格子点に対応するアドレスの付与が簡単にできる。
また、各平面領域に含まれる格子点の数は、矩形の辺の長さを用いて容易に算出される。そのため、任意の軸に垂直な複数の平面領域を、該任意の軸座標の大きさによって順番付けをした場合、n−1番目までの平面領域に含まれる格子点の総数が容易に算出され、n番目の平面領域に含まれる格子点に対応するアドレスを容易に算出できる。
それゆえ、データ記憶手段へのアクセスがより一層容易となる効果を奏する。
また、本発明の画像処理装置は、上記の構成に加えて、前記色変換手段は、前記データ記憶手段に記憶されている第2表色系の画像データを用いて補間処理を行う補間処理手段を備えており、前記補間処理手段の補間処理結果に応じた画像データを出力する構成である。それゆえ、データ記憶手段は、記憶するデータ数を間引くことができる。これにより、データ記憶手段が記憶するデータ量をより一層削減することができるという効果を奏する。
さらに、本発明の画像処理装置は、上記の構成に加えて、前記複数の平面領域は、矩形状に構成されており、前記複数の平面領域において、各平面領域は、予め定められた色域を含む最小矩形状の格子点群を少なくとも含み、さらに、隣接する平面領域の前記最小矩形状の格子点群と同じ座標位置にある格子点をも含んでいる構成である。
各平面領域が色域を含む最小矩形状の格子点群のみを含んでいる場合、補間演算に必要なデータが足りなくなることがあり、色域内の点として入力されるすべての画像データに対して補間処理ができなくなる。このとき、エラー処理を行う装置が必要となる。
しかしながら、上記の構成によれば、各平面領域が隣接する平面領域の前記最小矩形状の格子点群と同じ座標位置にある格子点をも含んでいるため、データ記憶手段は、補間演算に必要なデータを記憶することができる。また、エラー処理を行う必要もないという効果を奏する。
さらに、本発明の画像処理装置は、上記の構成に加えて、第1表色系の画像データと、前記位置情報記憶手段が記憶している位置情報とを基にして、前記データ記憶手段における第2表色系の画像データのアドレスを決定するためのアドレス計算手段を備えており、
前記色変換手段は、前記アドレス計算手段の決定したアドレスに記憶されている第2表色系の画像データを読み出して、色変換処理を行う構成である。
前記色変換手段は、前記アドレス計算手段の決定したアドレスに記憶されている第2表色系の画像データを読み出して、色変換処理を行う構成である。
それゆえ、アドレス計算手段は、位置情報記憶手段に記憶されている位置情報を参照するだけで、入力画像データに応じた格子点に対応するデータ記憶手段のアドレスを容易に算出することができる。そのため、アドレス計算手段の構成を比較的簡略化したものとすることができ、コストが削減できる。
また、本発明の画像処理装置は、上記の構成に加えて、前記第1表色系がRGB表色系であり、前記複数の平面領域はG軸に垂直である構成である。
一般的に、G(グリーン)値は、明度に一番近い値である。そのため、G軸を中心として、色域の分布がほぼ均等となる。これにより、G軸に垂直な複数の平面領域において、色域を含む格子点群の領域は矩形で近似しやすくなり、データ記憶手段は、最小のデータ容量だけのデータを記憶すればよい。よって、データ記憶手段は、より一層データ容量を削減することができるという効果を奏する。
また、本発明の画像形成装置は、上記課題を解決するために、上記画像処理装置を備える構成である。それゆえ、データ記憶手段の容量を削減することができるので、コスト低減を図った画像形成装置を提供することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態について図1ないし図12に基づいて説明すると以下の通りである。
図1は、本発明に関わる画像処理装置の構成が適用されたカラー画像処理装置(画像処理装置)1を備える、実施の一形態であるデジタルカラー複写機(画像形成装置)4の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、カラー画像処理装置1には、カラー画像入力装置(入力デバイス)2、カラー画像出力装置(出力デバイス)3および操作パネル5が接続され、全体としてデジタルカラー複写機4を構成している。
また、カラー画像処理装置1は、A/D変換部11、シェーディング補正部12、入力階調補正部13、領域分離処理部14、色補正部15、空間フィルタ処理部16、出力階調補正部17、及び階調再現処理部18とから構成されている。
操作パネル5は、例えば液晶ディスプレイなどの表示部とデジタルカラー複写機4全体の動作等を制御する設定ボタン(例えば、コピーを行う原稿種別を表す画像モード(文字モード・文字写真モード・写真モード等)を設定)等から構成される。
カラー画像入力装置(画像読取手段)2は、例えばCCD(Charge Coupled Device )を備えたスキャナ部より構成され、原稿からの反射光像を、RGB(R:赤・G:緑・B:青)のアナログ信号としてCCDにて読み取って、カラー画像処理装置1に入力するものである。
カラー画像入力装置2にて読み取られたアナログ信号は、カラー画像処理装置1内を、A/D変換部11、シェーディング補正部12、入力階調補正部13、領域分離処理部14、色補正部15、空間フィルタ処理部16、出力階調補正部17、及び階調再現処理部18の順で送られ、CMYKのデジタルカラー信号として、カラー画像出力装置3へ出力される。
A/D(アナログ/デジタル)変換部11は、RGBのアナログ信号をデジタル信号に変換するもので、シェーディング補正部12は、A/D変換部11より送られてきたデジタルのRGB信号に対して、カラー画像入力装置2の照明系、結像系、撮像系で生じる各種の歪みを取り除く処理を施すものである。
入力階調補正部13は、シェーディング補正部12にて各種の歪みが取り除かれたRGB信号(RGBの反射率信号)に対して、カラーバランスを整えると同時に、濃度信号などカラー画像処理装置1に採用されている画像処理システムの扱い易い信号に変換する処理を施すものである。
領域分離処理部14は、RGB信号より、入力画像中の各画素を文字領域、網点領域、写真領域の何れかに分離するものである。領域分離処理部14は、分離結果に基づき、画素がどの領域に属しているかを示す領域識別信号を、色補正部15、空間フィルタ処理部16、及び階調再現処理部18へと出力すると共に、入力階調補正部13より出力された入力信号をそのまま後段の色補正部15に出力する。
色補正部15は、色再現の忠実化実現のために、不要吸収成分を含むCMY(C:シアン・M:マゼンタ・Y:イエロー)色材の分光特性に基づいた色濁りを取り除く処理を行うと共に墨生成・下色除去処理を行うものである。本発明においては、RGB信号より、CMY信号に変換する際に補間方法を変更することなく、なおかつ、複雑なアドレス計算をする必要もなく、さらに、メモリの削減を図りながら、色補正を行うことができる。詳細については、後述する。
空間フィルタ処理部16は、色補正部15より入力されるCMYK信号の画像データに対して、領域識別信号を基にデジタルフィルタによる空間フィルタ処理を行い、空間周波数特性を補正することによって出力画像のぼやけや粒状性劣化を防ぐように処理するものであって、階調再現処理部18も、空間フィルタ処理部16と同様に、CMYK信号の画像データに対して、領域識別信号を基に所定の処理を施すものである。
例えば、領域分離処理部14にて文字に分離された領域は、特に黒文字或いは色文字の再現性を高めるために、空間フィルタ処理部16による空間フィルタ処理における鮮鋭強調処理で高周波数の強調量が大きくされる。同時に、階調再現処理部18においては、高域周波数の再現に適した高解像度のスクリーンでの二値化または多値化処理が選択される。
また、領域分離処理部14にて網点に分離された領域に関しては、空間フィルタ処理部16において、入力網点成分を除去するためのローパス・フィルタ処理が施される。そして、出力階調補正部17では、濃度信号などの信号をカラー画像出力装置3の特性値である網点面積率に変換する出力階調補正処理を行った後、階調再現処理部18で、最終的に画像を画素に分離してそれぞれの階調を再現できるように処理する階調再現処理(中間調生成)が施される。領域分離処理部14にて写真に分離された領域に関しては、階調再現性を重視したスクリーンでの二値化または多値化処理が行われる。
上述した各処理が施された画像データは、一旦記憶手段に記憶され、所定のタイミングで読み出されてカラー画像出力装置3に入力される。
カラー画像出力装置3は、画像データを記録媒体(例えば紙等)上に出力するもので、例えば、電子写真方式やインクジェット方式を用いたカラー画像出力装置等を挙げることができるが特に限定されるものではない。尚、以上の処理は不図示のCPU(Central Processing Unit)により制御される。
次に、図2を参照しながら、色補正部15に関して詳細に説明する。
図2に示されるように、色補正部15は、色変換部(色変換手段)201と黒生成・下色除去部202とからなる。
色変換部201は、所定の間引き率で間引かれた入力画像データ(本実施形態ではRGBデータ)に対応する出力画像データ(本実施形態ではCMYデータ)をLUTとして持ち、間引かれた点については補間演算により出力画像データを求める方法により、入力画像データ(RGB信号、第1の表色系よりなる画像データ)を、出力画像データ(CMY信号、第2の表色系よりなる画像データ)に変換し、黒生成・下色除去部202に出力するものである。入力画像データであるRGB信号のビット数は、特に限定されるものではないが、例えば、8ビットである。この場合、R,G,Bの各信号は、0〜255の値を有している。以下では、色補正部15に入力される入力画像データは、各色8ビットであるとして説明する。また、LUTにおける間引き率も、特に限定されるわけではなく、例えば、各色0〜255の値を持つ入出力デバイス空間(入力色空間)を、各軸16刻みで格子状に分割する。
黒生成・下色除去部202は、色変換部201から入力されたCMY信号からK信号を算出し下色除去を施して、空間フィルタ処理部16へCMYK信号(第2の表色系よりなる画像データ)を送る。
色変換部201が行う補間演算の方法としては、特許文献1に記載されているように、4点補間(四面体補間)や8点補間、6点補間等がある。
ここで、一般的な四面体補間の方法について説明する。四面体補間は、入力色空間を3色の軸に沿って単純に8つの格子点からなる立方体に分割したあと、さらにその立方体を、複数の四面体に分割する。その後、入力した値の大小によっていずれの四面体に属するかを判定した後、その4つの頂点の値と、入力画像データの下位ビットによって計算された重み付けの積和を算出し、出力画像データ(補間値)とする。この単位立方体を分割する方法としては、デバイスの入出力空間の非線形性の特性や、記憶したい軸を考慮し、決定されており、数種類の分割方法が知られている。
図3は、その分割方法の一例を示したものである。入力色空間がRGBの場合は、グレー軸(PK(0,0,0)とPW(1,1,1)を結ぶ軸)が対角線上となり、グレー軸を記憶することで、K成分の連続性を保つことができるため、画質が落ちないというメリットがある。
図3に示した分割方法では、入力画像データRGBの各データの大小により、PKおよびPW以外に、第1の表色系(一次色:R,G,B)の点PPから一点、第2の表色系(二次色:C,M,Y)の点PSから一点が選択され、図4(b)から図4(g)のいずれかの四面体が選択される。例えば、入力画像データがR>G>Bの場合、図4(b)に示したように、点PPとして点PRが、点PSとして点PYが選択され、点PK,PW,PR,PYを頂点とする四面体T1が選択される。
次に、入力画像データの座標P(x,y,z)の上記立方体に対する相対位置が計算される。図4に示すように、立方体格子の頂点座標をPK(x0,y0,z0)、PR(x1,y0,z0)、PG(x0,y1,z0)、PB(x0,y0,z1)、PC(x0,y1,z1)、PM(x1,y0,z1)、PY(x1,y1,z0)、PW(x1,y1,z1)とすると、入力画像データの下位ビットから、座標Pの格子幅に対する比率(分数部)fR,fG,fBが以下の式(1)により計算される。
また、選択される四面体と、その重み付けの関係は、表1で表される。
最終的な補間結果Pは、次式(2)により算出される。
P=bK×PK+bP×PP+bS×PS+bW×PW …(2)
ここで、上述したように、PPは入力画像データ(RGB信号)の大小関係により選択される一次色(R,G,B)の座標を、PSは入力画像データ(RGB信号)の大小関係により選択される二次色(C,M,Y)の座標を表している。また、bK,bW,bP,bSは、それぞれ点PK(K)、PW(W)、PP(一次色)、PS(二次色)の重み付けを示し、それらの積和演算から補間結果Pが求められる。一般的に、以上のようにして四面体補間が行われる。
P=bK×PK+bP×PP+bS×PS+bW×PW …(2)
ここで、上述したように、PPは入力画像データ(RGB信号)の大小関係により選択される一次色(R,G,B)の座標を、PSは入力画像データ(RGB信号)の大小関係により選択される二次色(C,M,Y)の座標を表している。また、bK,bW,bP,bSは、それぞれ点PK(K)、PW(W)、PP(一次色)、PS(二次色)の重み付けを示し、それらの積和演算から補間結果Pが求められる。一般的に、以上のようにして四面体補間が行われる。
本実施形態においては、補間演算として、上述したようなグレー軸を記憶して四面体補間を行うものとして説明するが、これに限られるものではない。例えば、8点補間をおこなってもよい。
次に、色変換部201について詳細に説明する。色変換部201は、図5に示すように、重み付け計算部(補間処理手段)301、アドレス計算部(アドレス計算手段)302、格子点選択部305、メモリ(データ記憶手段、位置情報記憶手段)303、および補間演算部(補間処理手段)304からなる。
メモリ303は、入力画像データ(RGB信号)に対応して出力画像データ(CMY信号)を記憶する3次元LUT401と、入力画像データが前記3次元LUT401のどの領域に位置しているかを示すための位置情報402を格納している。なお、3次元LUT401および位置情報402を同一のメモリ内に記憶する構成としたが、別々のメモリに記憶する構成としてもよい。
3次元LUT401は、格子状に分割された入出力デバイス空間である3次元空間(ここでは、RGB空間)において、格子点に対応した出力画像データ(CMY信号)を記憶している。3つの軸の値は、例えば、0〜255であり、各軸の分割刻みは、例えば16である。以下、本実施形態では、3次元LUT401が、0から255まで値を持つRGB空間を、各軸16刻みで格子状に分割した場合のLUTであるとして説明する。なお、3次元LUT401および位置情報402については、後に詳細に説明する。
格子点選択部305は、四面体補間を行う際に用いられる上記3次元LUT401における四面体の頂点格子の3次元格子位置を決定するためのものである。格子点選択部305には、領域分離処理部14からRGB信号が入力される。格子点選択部305は、入力されたRGB信号の各R,G,B信号の大小関係を判定し、該大小関係を基に、上表1に従って、四面体頂点であるPP,PS,PK,PWを選択する。そして、選択した四面体頂点PP,PS,PK,PWの3次元格子位置を算出し、後段のアドレス計算部302に出力する。
なお、格子点選択部305が上表1に示される情報を利用する方法としては、次のような方法がある。例えば、表1に例示されるように、各R,G,B信号の大小関係と、四面体頂点との対応関係を示す四面体情報を格納するメモリが、格子点選択部305に備えられており、格子点選択部305が、該メモリに格納された該四面体情報を読み出すことで、四面体頂点PP,PS,PK,PWを選択してもよい。あるいは、格子点選択部305は、各R,G,B信号の大小関係に従って四面体頂点を選択するプログラムを利用してもよい。
格子点選択部305は、各頂点の3次元格子位置を、次のようにして算出する。
点PKは、図3で示されるように、入力画像データが属する四面体の各頂点のなかで、最も小さい座標をもつ点である。そのため、格子点選択部305は、入力画像データの上位ビットを用いて、点PK格子位置を算出することができる。格子の位置は、R・G・Bの3次元空間(RGB空間)における位置であり、R・G・Bの各値を所定の刻み値で分割した値に対応している。入力画像データの上位ビットは、RGB空間の格子点数に依存する。例えば、0〜255の値を持つ軸を16刻みにした場合、0〜16の値で格子位置が特定できる。すなわち、格子点選択部305は、入力画像データの上位4ビットを用いることで、点PKの3次元格子位置を決定できる。同様に、0〜255の値を持つ軸を8刻みにした場合、0〜32の値で格子位置が特定できるため、格子点選択部305は、入力画像データの上位5ビットを用いることで、点PKの3次元格子位置を決定できる。
本実施形態では、RGB空間が0〜255の値を持つ軸を16刻みにした格子空間であるため、格子点選択部305は、上位4ビットを用いて点PKの格子位置を決定する。入力画像データ(R,G,B)を(invec[0],invec[1],invec[2])とすると、格子点選択部305は、次式(3)を用いて、点PKの格子位置(ivec[0],ivec[1],ivec[2])を計算する。
Ivec=invec>>4(4ビット右シフト) …(3)
格子点選択部305は、上記のようにして求めた点PK格子位置を基にして、残りの3点の格子位置を決定する。すなわち、図3(a)で示されるように、点PWは点PKの各RGB格子位置に1を加えたものであり、点PRは点PKのR位置に1を加えたものであり、点PGは点PKのG位置に1を加えたものであり、点PBは点PKのB位置に1を加えたものであり、点PCは点PKのGB位置の各々に1を加えたものであり、点PMは点PKのRB位置の各々に1を加えたものであり、点PYは点PKのRG位置の各々に1を加えたものである。したがって、格子点選択部305は、PK格子位置(ivec[0],ivec[1],ivec[2])の各位置に1を加えて、PW格子位置(ivec[0]+1,ivec[1]+1,ivec[2]+1)を計算する。同様にして、格子点選択部305は、PK格子位置を基に、点PP、点PSとして選択した点の格子位置を計算する。
Ivec=invec>>4(4ビット右シフト) …(3)
格子点選択部305は、上記のようにして求めた点PK格子位置を基にして、残りの3点の格子位置を決定する。すなわち、図3(a)で示されるように、点PWは点PKの各RGB格子位置に1を加えたものであり、点PRは点PKのR位置に1を加えたものであり、点PGは点PKのG位置に1を加えたものであり、点PBは点PKのB位置に1を加えたものであり、点PCは点PKのGB位置の各々に1を加えたものであり、点PMは点PKのRB位置の各々に1を加えたものであり、点PYは点PKのRG位置の各々に1を加えたものである。したがって、格子点選択部305は、PK格子位置(ivec[0],ivec[1],ivec[2])の各位置に1を加えて、PW格子位置(ivec[0]+1,ivec[1]+1,ivec[2]+1)を計算する。同様にして、格子点選択部305は、PK格子位置を基に、点PP、点PSとして選択した点の格子位置を計算する。
以上のように、格子点選択部305は、RGB信号の各R,G,B信号の大小関係を基に、点PP、点PSを選択し、点PK,PW,PP,PSの各3次元格子位置を計算して、後段のアドレス計算部303へと出力する。
アドレス計算部302は、格子点選択部305から出力された4点の格子位置と上記位置情報402を基にして、3次元LUT401にアクセスすべきアドレスを算出し、3次元LUT401にアクセスして、該アドレスに記憶されているデータを読み出して、補間演算部304に引き渡すためのものである。アドレス計算部302のアドレス計算方法については、後で詳細に説明する。
重み付け計算部301は、補間演算部304が補間演算を行う際に用いられ、かつ、入力画像データに対応する重み付けを算出し、補間演算部304に送るためのものである。重み付け計算部301には、領域分離処理部14から入力画像データが入力される。重み付け計算部301は、3次元LUT401における分割された単位格子空間に対する入力画像データの相対位置関係を示す上記分数部fR、fG,fBを、上記式(1)に従って計算する。さらに、重み付け計算部301は、R,G,B各信号の大小関係を判定し、算出した分数部fR、fG,fBおよび表1を基にして、重み付けbk,bW,bP,bSを算出する。重み付け計算部301は、算出した重み付けbk,bW,bP,bSを補間演算部304に渡す。
補間演算部304は、入力された重み付けと3次元LUT401から引き渡されたデータを基に、3次元補間演算を行うためのものである。本実施形態では、補間演算部304は、上記式(2)に従って、3次元補間演算として四面体補間演算を行う。補間演算部304は、演算結果Pを出力画像データ(CMY信号)をして、後段の黒生成・下色除去部202に出力する。
次に、上記3次元LUT401のデータ記憶の方法について説明する。
上述したように、3次元LUT401は、0から255まで値を持つ、各軸16刻みで格子状に分割された入出力デバイス空間(RGB空間)において、格子点に対応してCMY画像データを記憶している。ただし、RGB空間における全格子点についてCYM画像データを記憶していない点が本発明の特徴部分である。
図6は、G=80の面(緑(G)の軸で濃度値が80の平面、すなわち、縦軸:赤(R)−横軸:青(B)の面)上における、色域と記憶するべき格子点を示している。黒太線ラインで囲まれた領域が、RGB空間においてカラー画像入力装置2およびカラー画像出力装置3が再現可能な色の領域である色域を示している。また、黒丸がCMY画像データを記憶すべき格子点を示している。
図6で示されるように、3次元LUT401は、少なくとも色域を含む最小の矩形(長方形)領域に存在する格子点を記憶するべき格子点として含んでいる好ましい構成である。この矩形領域が、データを記憶している平面領域となる。該平面領域にある格子点は、RとB値を特定することで特定される。そして、3次元LUT401は、該格子点に対応するCMY信号を記憶している。よって、該平面領域(以下、R-B平面領域とよぶ)は、3次元LUT401がデータを記憶している記憶領域と対応している。
このように、3次元LUT401は、格子状に分割されたRGB空間において、任意の軸(ここでは、G軸)に垂直な複数の平面領域に含まれる各格子点に対応してCMY画像データを記憶している。
そして、本実施形態においては、R−B平面領域が矩形(長方形)である好ましい構成であるため、R−B平面領域の矩形の辺に平行な2軸(R軸、B軸)の座標を用いると、該R−B平面領域に含まれる全格子点のR座標およびB座標は、連続した値をとることができる。そのため、各格子点の順番付けがより一層容易であり、各格子点に対応するアドレスの付与が簡単にできる。各平面領域に含まれる格子点の数は、矩形の辺の長さを用いて容易に算出される。そのため、任意の軸に垂直な複数の平面領域を、該任意の軸座標の大きさによって順番付けをした場合、n−1番目までの平面領域に含まれる格子点の総数が容易に算出され、n番目の平面領域に含まれる格子点に対応するアドレスを容易に算出できる。それゆえ、データ記憶手段へのアクセスがより一層容易となる。
この黒丸で示した格子点以外の格子点は、このR−B平面領域上の点を補間する際に使用されることはない。ただし、入力の値は、すべて規定されたR−B平面領域内の格子点の値が入力されるわけではなく、平面と平面にはさまれた値も入力される。例えば、RGB空間で、G(0〜255)の軸を16分割した場合、規定されるG面は、G=[0,16,32,48,64,80,96,112,128,144,160,176,192,208,224,240,255]となる。ところが、入力は0〜255の値をとるため、すべてが規定された平面上の点ではない。そういった場合は、補間演算部304は、二つのR−B平面領域内の格子点を用いて上述したような補間演算(本実施形態では、例えば、四面体補間)を行う。
このような場合には、3次元LUT401は、記憶すべき格子点として、あるG面上において、色域を含む最小のR−B平面領域に加えて、そのR−B平面領域が存在するG面と前後するG面上のR−B平面領域も考慮して、格子点を記憶することが好ましい。すなわち、各R−B平面領域は、入出力デバイスにおいて再現可能な色域を含む最小矩形状の格子点群を少なくとも含み、さらに、隣接するR−B平面領域の最小矩形状の格子点群と同じ座標位置にある格子点をも含む。
これにより、各R−B平面領域が隣接するR−B平面領域の最小矩形状の格子点群と同じ座標位置にある格子点をも含んでいるため、3次元LUT401は、補間演算に必要なデータを記憶することができる。また、エラー処理を行う必要もない。
図7は、G=80の前後するG面から、G=80面において、増加させる必要がある格子点を決定する様子を示した図である。注目のG面と隣り合う二枚のG面を比較して、注目G面における色域を含む最小のR−B平面領域に含まれる格子点が、隣り合うG面における色域を含む最小のR−B平面領域にすべて含まれていれば、3次元LUT401は、その二つのR−B平面領域について記憶すべき格子点の追加を必要としない。
図7(a)は、注目のG面であるG=80面と隣り合う二枚のG面(図中のG=96とG=64の面)の具体例を示す。各G面上の点線で囲まれた範囲が、注目G面における色域を含む最小のR−B平面領域の範囲となる。この場合、3次元LUT401は、隣り合うG面における色域を含む最小のR−B平面領域は、注目G面におけるR−B平面領域内の格子点と同じ位置の格子点を含んでいる。そのため、3次元LUT401は、隣り合う二つのR−B平面領域において余分な格子点を記憶する必要がない。
一方、隣り合うG面におけるR−B平面領域が、注目G面におけるR−B平面領域内の格子点と同じ位置の格子点を含んでいない場合、3次元LUT401は、隣り合うG面におけるR−B平面領域に格子点を追加して、該格子点に対応するCMY信号を記憶する。
図7(b)は、注目のG面(G=96)と隣り合う二枚のG面(図中のG=80とG=112の面)の具体例を示す。各G面上の点線で囲まれた範囲が、各G面における色域を含む最小のR−B平面領域となる。この場合、隣り合う二つのR−B平面領域が、注目G面におけるR−B平面領域内の格子点と同じ格子点を含んでいないため、3次元LUT401は、同じ格子点を含むように、隣り合うR−B平面領域に格子点を追加して、追加した格子点に対応するCMY信号を記憶する。図7(b)において、G=80面上の追加すべき格子点が黒丸で示されている。
以上のような方法で選択した格子点と、入出力デバイスであるカラー画像入力装置2およびカラー画像出力装置3が再現できる色の領域を表す色域の様子を図8に示す。図8で示すように、3次元LUT401は、格子状に分割されたRGB空間において、任意の軸(ここでは、G軸)に垂直な複数のR−B平面領域に含まれる各格子点に対応してCMY画像データを記憶している。そして、該複数のR−B平面領域の大きさが均一ではない構成である。
このため、図8で示すように、複数のR−B平面領域を、入出力デバイスの色域を含む形状にすることができる。このような形で色域を3次元LUT401に記憶することで、3次元LUT401は、そのデータ量を削減できる。このデバイスの場合、記憶すべき総格子点数は2736点となり、すべての格子点データを記憶していた従来法では前記したように4913点ほど記憶する必要があったため、3次元LUT401は、従来法に比べると、56%程度のメモリ記憶容量で済むことになる。また、入力される値については、すべてカバーしているため、色域外であるか否かなどの判定回路などをもたくてもよくなる。
また、図8で示されるように、G軸を垂直に分割して、複数のG面を構成すると、各G面において、色域の領域がほぼ短径に近似しやすくなる。これは、一般的に、G軸は、明度に一番近い軸であり、G軸を中心として、色域の分布がほぼ均等であるためである。そのため、各G面において、色域を含む最小の矩形状のR−B平面領は、色域の領域とほぼ同じ大きさになる。これにより、3次元LUT401が必要とする容量は、他の軸を垂直に分割した場合に比べて小さくなる。
図9と図10は、3次元LUT401がこれらの格子点に対応するCMY信号データを格納する一例を示す。図に示すように、3次元LUT401は、G=0、16、…255面の順に、各G面におけるR−B平面領域に含まれる格子点に対応するCMY信号データを記憶する。また、各G面の中では、R=0、16、…255の順で、格子点に対応するCMY信号データを記憶している。さらに、各R値の中では、B=0、16、…255の順で、格子点に対応するCMY信号データを記憶しているような構成をとる。図9は、すべての格子点を記憶していた従来法のLUTに格納に対する一例である。図10は、本実施形態において、図8に示したような色域を含む記憶すべき格子点のみを、3次元LUT401が記憶する場合の一例である。図10で示されるように、本実施形態におけるメモリ303内の3次元LUT401は、アドレス計算部302がアクセスを容易にするために、アドレス0〜2736に対応するデータを線形に格納している。
次に、必要な格子点のデータを記憶した3次元LUT401へアクセスする方法を説明する。
まず、上記位置情報402について説明する。位置情報402は、入力画像データが前記3次元LUT401のどの領域に位置しているかを示すための情報である。位置情報402は、G軸を垂直に分割した複数のG面の各々において、記憶すべき格子点の含む各R−B平面領域を表す情報である。表2に、位置情報402の一登録例を示す。
表2に示すように、規定した領域の位置情報402は、具体的には、各R−B平面領域において、格子点データを記憶しているR−B平面領域の開始点となる格子点の位置、およびR方向・B方向それぞれの幅で定義されている。位置情報402は、各R−B平面領域に対して、R方向とB方向の領域の開始点と、R方向とB方向の格子点数幅を記憶しており、該開始点および格子点数幅が各R−B平面領域に格納されているCMYデータの領域を表す位置情報となる。すなわち、位置情報402は、各R−B平面領域に含まれる格子点の領域または大きさを表している。
G=80のときの値に注目すると、開始点はR方向が0、B方向が1であるため、格子点はR=0、B=16の点から、3次元LUT401は、格子点に対応するCMY信号データを記憶している。また、R方向の格子点数幅が15、B方向の格子点数幅が13であるため、3次元LUT401は、それぞれR=224、B=208の格子点まで、CMY信号データを記憶している。この位置情報(各G面における、R−B平面領域の開始点およびR方向・B方向それぞれの幅)402と、格子点の関係を示したものを図11に示す。
メモリ303が上記した位置情報402を記憶することにより、各格子点の座標を記憶するよりも3次元LUT401が必要とするデータ量が減少する。さらに、アドレス計算部302が3次元LUT401へアクセスする際にも、アドレス計算が容易となるメリットがある。
次に、図10、図12、および表2を参照しながら、位置情報402を用いたアドレス計算部302のアドレス計算の方法について詳細に説明する。
アドレス計算部302は、上述したように、格子点選択部305から、四面体頂点である格子点の3次元格子位置を取得する(図12のS1101)。例えば、入力画像データのRGB信号の大小関係がR>G>Bの場合、アドレス計算部302は、PK格子位置(ivec[0],ivec[1],ivec[2]),PW格子位置(ivec[0]+1,ivec[1]+1,ivec[2]+1),PR格子位置(PP格子位置にあたる)(ivec[0]+1,ivec[1],ivec[2]),PY格子位置(PS格子位置にあたる)(ivec[0]+1,ivec[1]+1,ivec[2])を取得する。以下では、アドレス計算部302がPK点に対応するアドレスを計算する場合について説明するが、他の点であっても同様の方法により、アドレス計算部302は、対応アドレスを計算できる。
次に、取得した3次元格子位置を有する格子点がいずれのR−B平面領域に属しているのかを求めるために、アドレス計算部302は、取得した格子位置からアドレスstp1を計算する(S1102)。アドレス計算部302は、以下の計算式(4)を、iが0から(ivec[1]−1)まで積和計算を行うことでアドレスstp1を求めることができる。この時、アドレス計算部302は、メモリ303に格納されている位置情報402(具体的には、表2のように表される)を参照して計算を行う。
ここで、width_R(i)は、位置情報402(表2参照)中の格子点幅(R方向)を示し、width_B(i)は、格子点幅(B方向)を示す。また、stp_adressは、3次元LUT401のスタートアドレスを示し、図10の中では、b矢印で示したアドレスを示す。図10を使って考えると、invec[1]が16〜31(2進数表示で00010000〜00011111。上位4ビットを抽出、すなわち、4ビット右シフトを行うと「1」である)の場合は、ivec[1]は1となり、stp1は、図10中のa矢印で示したアドレスとなり、式(4)の第2項は、図10中cの幅を計算していることになる。すなわち、この場合、格子点は、G=16面に属していることがわかる。
次に、アドレス計算部302は、上記で求めたGの格子点が持つデータ群の中で、何番目のアドレスにあるかの計算を行う(S1103)。アドレス計算部302は、R−B平面領域が長方形であることを利用し、S1102で求めたアドレスstp1にさらに加算することで、アドレスを計算する。アドレス計算部302は、該アドレスstp2を以下の計算式(5)に従って、求める。
ここで、stpnt_R(i)は、位置情報402(表2参照)中の開始点(R方向)を示し、stpnt_B(i)は、開始点(B方向)を示している。
図10を使って考えると、invec[0]が32〜47までの場合、つまり、ivec[0]が2の場合、アドレス計算部302は、式(5)の第2項を計算することで、図10中のeの幅を計算していることになる。また、invec[2]が48〜53の場合、つまり、ivec[2]が3の場合、アドレス計算部302は、式(5)の第3項を計算することで、図10中のfの幅を計算していることになる。アドレス計算部302は、最終的なアドレスとして、これらを足し合わせて図10中のdが示すアドレスを計算する。
つまり、アドレス計算部302は、格子点選択部305より取得したG信号の格子位置および位置情報402より、入力画像データが、G=0,16,・・・,255で表されるG面のうち、どのG面にあるのかを先ず決定する。次に、アドレス計算部302は、格子点選択部305より取得したR信号およびB信号の格子位置、ならびに位置情報402を用いて、そのG面におけるR−B平面領域内のどの位置にあるのかを計算し、最終的なアドレスを計算する。
そして、アドレス計算部302は、点PKに対応する最終的なアドレスを指定して、3次元LUT401にアクセスし、該当するアドレスに格納されているデータを補間演算部304に引き渡す。同様に、点PW、PP、PSに対応するデータを補間演算部304に引き渡す。
なお、本実施形態においては、カラー画像処理装置1が四面体補間を用いた色補正処理を行うものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、8点補間や6点補間等の他の補間方法を用いてもよい。
各補間方法は、特有の特徴点を有しており、計算コスト、精度、デバイス特性などを考慮して、慎重に決定する必要がある。例えば、四面体補間は、3次元空間を形成する最小の立体であり、一度にアクセスするデータ数が4つであるため、計算コストが少なくてすむメリットを有する反面、細かく分割するため、境界での不連続さが生じるおそれもある。
他の補間方法を採用する場合には、上記格子点選択部305が、補間に用いる格子点を採用する補間方法に応じて選択し、その格子点座標を上記アドレス計算部に渡すように構成すればよい。
また、上記格子点選択部305は、重み付け計算部301や補間演算部304にふくまれていてもよい。この場合、アドレス計算部302およびメモリ303は、重み付け計算部301または補間演算部304から入力される格子点座標に対応するCYM信号を、補間演算部304に出力する。
また、本実施形態においては、補間演算を伴った色変換処理を行うカラー画像処理装置1とした。補間処理を行う構成を有する画像処理装置は、LUTのデータを間引くことができるので、好ましい構成である。特に、本実施形態のように、カラー画像入力装置2から入力される画像データを8ビットのように高ビットで処理する場合には、有効である。しかしながら、4ビットのような低ビットで処理するような画像処理装置では、必ずしも補間処理を伴わなくてもよい。この場合であっても、従来に比べて、LUTの容量を色域に合わせて削減することができるからである。
また、本実施形態では、R−B平面領域が矩形(長方形)である構成とした。しかし、これに限られない。例えば、平行四辺形や円形であってもよい。このような場合でも、3次元LUT401は、格子点に対応するCMY画像データを記憶している。格子点は、所定の間隔で並んでいるため、各格子点の順番付けが容易であり、各格子点に対応するアドレスの付与が容易となる。これにより、データ記憶手段に格納されている所望の第2表色系の画像データにアクセスが可能となる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明の画像処理装置および画像形成装置によれば、少ないデータ容量で、第1の表色系の画像データから第2の表色系の画像データに変換する。よって、表色の形式が異なる画像データを相互に変換する必要がある装置および用途に適用できる。
1 カラー画像処理装置(画像処理装置)
4 デジタルカラー複写機(画像形成装置)
201 色変換部(色変換手段)
301 重み付け計算部(補間処理手段)
302 アドレス計算部(アドレス計算手段)
303 メモリ(データ記憶手段、位置情報記憶手段)
304 補間演算部(補間演算手段)
402 位置情報
4 デジタルカラー複写機(画像形成装置)
201 色変換部(色変換手段)
301 重み付け計算部(補間処理手段)
302 アドレス計算部(アドレス計算手段)
303 メモリ(データ記憶手段、位置情報記憶手段)
304 補間演算部(補間演算手段)
402 位置情報
Claims (7)
- 入力された第1表色系の画像データから第2表色系の画像データに色変換処理する色変換手段を備えた画像処理装置であって、
前記色変換手段は、格子状に分割された第1表色系の色空間において、任意の軸に垂直な複数の平面領域に含まれる各格子点に対応して第2表色系の画像データを記憶しているデータ記憶手段と、前記複数の平面領域の各々に含まれる格子点の領域を表す位置情報を記憶する位置情報記憶手段とを備えており、前記位置情報記憶手段に記憶された位置情報を基に、前記データ記憶手段から第2表色系の画像データを読み出して、色変換処理を行い、
前記複数の平面領域の大きさが均一ではないことを特徴とする画像処理装置。 - 前記複数の平面領域は、矩形状に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記色変換手段は、前記データ記憶手段に記憶されている第2表色系の画像データを用いて補間処理を行う補間処理手段を備えており、前記補間処理手段の補間処理結果に応じた画像データを出力することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記複数の平面領域は、矩形状に構成されており、
前記複数の平面領域において、各平面領域は、予め定められた色域を含む最小矩形状の格子点群を少なくとも含み、さらに、隣接する平面領域の前記最小矩形状の格子点群と同じ座標位置にある格子点をも含んでいることを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。 - 第1表色系の画像データと、前記位置情報記憶手段が記憶している位置情報とを基にして、前記データ記憶手段における第2表色系の画像データのアドレスを決定するためのアドレス計算手段を備えており、
前記色変換手段は、前記アドレス計算手段の決定したアドレスに記憶されている第2表色系の画像データを読み出して、色変換処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記第1表色系がRGB表色系であり、前記複数の平面領域はG軸に垂直であることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の画像処理装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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US7940434B2 (en) | 2006-01-05 | 2011-05-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image processing apparatus, image forming apparatus, method of image processing, and a computer-readable storage medium storing an image processing program |
JP2013038726A (ja) * | 2011-08-11 | 2013-02-21 | Brother Ind Ltd | 画像処理装置 |
JP2013038725A (ja) * | 2011-08-11 | 2013-02-21 | Brother Ind Ltd | 画像処理装置 |
-
2003
- 2003-12-01 JP JP2003402051A patent/JP2005167503A/ja not_active Withdrawn
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