JP2005176204A - 色分布解析装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 擬似輪郭などの画像障害は、画像上の一画素ではなく、ある範囲の領域内で発生する。従来、画像上の個別の点と色分布の対応を把握することは可能であるが、画像上のある範囲の領域において発生する問題に対して、その問題に寄与する色分布データの格子点同士の関係を定性的、定量的に判断することは困難である。
【解決手段】 第一の表色系において規則的に配置された標本点が、第二の表色系において取り得る色座標値を取得し(S403)、第一の表色系によって色情報が表される画像を表示し(S411)、表示された画像上の任意の領域を指定させ(S405)、指定された領域内の画素から画素値を取得し、その画素値を包含する、格子点によって形成される領域を求め、求めた領域から得られる標本点を、色分布情報に基づき、前記第二の表色系に変換し、変換された標本点の組み合わせに基づき、三次元物体の表面情報を構成し、その表面情報を擬似三次元表示する表示情報を生成する(S406)。
【選択図】 図4

Description

本発明は色分布解析装置およびその方法に関し、例えば、疑似三次元表示を用いる色分布解析に関する。

近年、パーソナルコンピュータ/ワークステーションの普及に伴い、デスクトップパブリッシング(DTP)やCADが広く一般に使用されるようになった。このような中、コンピュータによってモニタ上に表現される色を、実際に色材を用いて再現する色再現技術が重要となった。例えば、カラーモニタとカラープリンタを有するコンピュータシステムを使用するデスクトップパブリシング(DTP)においては、モニタ上でカラー画像の作成・編集・加工などを行い、カラープリンタでカラー画像を出力する。その際、ユーザは、モニタ上のカラー画像とプリンタの出力画像が知覚的に一致していることを強く望む。

しかし、モニタ上のカラー画像とプリンタの出力画像において、このような知覚上の一致を図ることは、次の理由による困難が伴う。まず、カラーモニタは、蛍光体を用いて特定波長の光を発光することによりカラー画像を表現する。他方、カラープリンタは、インクなどを用いて特定波長の光を吸収し、残りの反射光によってカラー画像を表現する。このように画像の表示形態が異なることに起因して、両者の色再現域は大きく異なる。

さらに、同じカラーモニタであっても液晶モニタ、電子銃方式のブラウン管、プラズマディスプレイでは色再現域が異なるし、カラープリンタでも紙質の相違やインクの使用量の相違により色再現域が異なる。

そこで、これら色再現域の異なる表示媒体間において、表示カラー画像の知覚的一致を図るため、均等表色系において、ある色再現域と別の色再現域内とを対応させる、様々なガマットマッピング技術が存在する。これらガマットマッピング技術の良否は、最終的には様々な画像に対する主観評価により決定されるものの、それには膨大なコストを要する上、ここで得られた判定結果をガマットマッピング技術に反映することは難い。このため、予め良否を判定するとともに、その判定結果をガマットマッピング技術に反映することができるようなガマットマッピング技術の解析/評価技術が求められている。

そこで、本出願人は、特開2003-101800公報において、色情報の三次元分布の様々な表示し、その対応関係を簡便な操作により把握できる色分布解析装置を提案した。これは、表示された画像上の点をユーザが指定すると、色分布立体上の対応する点を点滅表示させる、あるいは、色を変化させるなどの処理を行うことで、ガマットマッピング結果の色分布を表示させながら擬似輪郭などの画像障害の原因を発見させ、ガマットマッピングに反映する装置である。

擬似輪郭などの画像障害は、ほとんどの場合、画像上の一画素ではなく、ある範囲の領域内で発生する障害である。従来、画像上の個別の点と色分布の対応を把握することは可能である。しかし、出力画像上のある範囲の領域において発生する問題に対して、その問題に寄与する色分布データの格子点同士の関係を定性的、定量的に判断することは困難である。

特開2003-101800公報

本発明は、上述の問題を個々にまたはまとめて解決するもので、画像上の指定領域における画像障害の原因を追求して、ガマットマッピングへの反映を可能にすることを目的とする。

本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。

本発明は、第一の表色系において規則的に配置された標本点が、第二の表色系において取り得る色座標値を取得し、第一の表色系によって色情報が表される画像を表示し、表示された画像上の任意の領域を指定させ、指定された領域内の画素から画素値を取得し、その画素値を包含する、格子点によって形成される領域を求め、求めた領域から得られる標本点を、色分布情報に基づき、第二の表色系に変換し、変換された標本点の組み合わせに基づき、三次元物体の表面情報を構成し、その表面情報を擬似三次元表示する表示情報を生成することを特徴とする。

本発明によれば、画像上の指定領域における画像障害の原因を追求して、ガマットマッピングへの反映が可能になる。

以下、本発明にかかる一実施形態の画像処理装置を図面を参照して詳細に説明する。

［構成］
図1は色分布解析装置のシステム構成例を示すブロック図である。

図1において、CPU 101は、ROM 102やHDD 105に格納されたプログラムに従い、RAMなどのメインメモリ103をワークメモリとして、システムバス（およびPCIバス）115を介して後述する構成を制御して、後述する各種処理および制御を実行する。

SCSIなどの汎用パラレルインタフェイス104は、HDD 105とシステムバス115をインタフェイスする。グラフィックアクセラレータ106は、カラーモニタ107とシステムバス115をインタフェイスする。USBコントローラ108は、カラープリンタ109とシステムバス115をインタフェイスする。GPIBなどのパラレルポートコントローラ110は、スキャナ111とシステムバス115をインタフェイスする。キーボード/マウスコントローラ112は、キーボード113やマウス114などの入力デバイスとシステムバス115をインタフェイスする。なお、SCSI I/F 104、パラレルポートコントローラ110、キーボード/マウスコントローラ112などに代わりUSBコントローラ108やIEEE 1394などのシリアルバスインタフェイスによって、HDD 105、スキャナ111、キーボード113およびマウス114とシステムバス115をインタフェイスしてもよい。

［動作］
図1に示す構成において、ユーザが色分布を解析する際は、下記の動作手順を踏んでコンピュータシステムが動作する。

ユーザが、色解析プログラムの動作開始をキーボード113やマウス114を介してCPU 101に指示すると、CPU 101はHDD 105から色解析プログラムを読み出してメインメモリ103に格納し、所定のアドレスよりプログラムを実行する。実行された色解析プログラムは、まず、解析対象になる色分布情報ファイルの数、および、これに対応する色分布情報ファイルの指定をユーザに要求する。この要求に基づき、ユーザが色分布情報ファイルの数、および、所定の色分布情報ファイルのパス情報をキーボード113やマウス114によって入力すると、色解析プログラムは当該ファイルをメインメモリ103に格納し、各種データの初期化を行った後、ユーザからの入力待機状態に移る。この後、ユーザからの動作指示に応じて、色解析プログラムは、メインメモリ103に格納された色情報分布ファイルのデータを適宜処理し、処理結果等をグラフィックアクセラレータ106を通してカラーモニタ107に表示する。この色解析プログラムの処理動作についての詳細は後述する。

［色分布データ］
次に、色分布情報ファイルに格納される色分布データに関して説明する。

色分布データは、L*a*b*色空間上に配置された格子点データが、ガマットマッピング後にL*a*b*色空間上でとる座標値を記したものである。図2はL*a*b*色空間の格子点を示す模式図である。図2は、L*、a*およびb*軸ともに格子点数を「7」としたものである。

図3は色分布情報ファイル内のデータ配置を示す図で、L*、a*およびb*軸ともに格子点数が「9」の場合のファイル構成を示す。ある。ファイルの先頭には、L*、a*およびb*値のステップが記述される。この記述に続いて、ガマットマッピング元になる色再現域内に前記格子点が存在するか否かを示す情報が記述される。例えば、sRGBモニタからプリンタへのガマットマッピングの場合、図2に示す各グリッドがsRGBの色域内であれば‘1’、色域外であれば‘0’がL*、a*、b*の順にネストされた順番で記述される。続いて、マッピング後の色分布データがL*、a*、b*の順にネストされた順番で記述され、各色座標はL*、a*およびb*値の順番でファイルに記述される。なお、格子点のL*a*b*座標がマッピング元の色再現域外である場合、格子点の座標値をそのまま記述する。

色分布情報ファイルの生成は、コンピュータシステム上でのRGB画像をモニタ表示/プリンタ出力した後、測色器（またはスキャナ111）により、CIE CAM97sに定められた知覚順応を考慮した計算により、あるいは、ガマットマッピングにより行われる。

［色解析プログラム］
図4は色解析プログラムの処理動作を説明する状態遷移図である。

起動された色解析プログラムは、まず、作業用ヒープメモリ確保などの初期化動作を行う(S401)。続いて、ユーザによって色分布情報ファイルのパス情報が入力されるのを待つ(S402)。ここで、入力されたパス情報が不正であればステップS402に戻り、入力されたパス情報が正しければステップS403に移る。

次に、パス情報に基づいて色分布情報ファイルを読み込み、ヒープメモリに格納し(S403)、その後、メッセージ待ち状態になり(S404)、各種メッセージを判断して適切な状態へ移行する。

以下、ステップS404において通知されるメッセージに対する処理を説明する。なお、図5はメッセージリストを示す図である。

●メッセージDISPLAY_IMAGE
メッセージDISPLAY_IMAGEを検知すると、メッセージに付加された画像データファイルのパス情報を抽出し(S404)、抽出した情報に基づき画像データをモニタ107に表示し(S411)、メッセージ待ち状態に戻る(S404)。

●メッセージCHANGE_IMAGEAREA
メッセージCHANGE_IMAGEAREAを検知すると、メッセージに付加された画像選択領域情報を抽出し(S404)、抽出した画像選択領域情報に基づき選択画像領域データを更新し(S405)、更新した選択画像領域データに基づき、後述する方法により、3Dオブジェクトデータを生成し(S406)、表示形態情報とジオメトリ情報に基づき、生成した3Dオブジェクトデータを適切にモニタに表示し(S407)、メッセージ待ち状態に戻る(S404)。

●メッセージZOOM_INOUT
メッセージZOOM_INOUTを検知すると、メッセージに付加されたZOOMIN/OUT量を抽出し(S404)、抽出したZOOMIN/OUT量に基づきジオメトリ情報を更新し(S410)、更新したジオメトリ情報に基づき3Dオブジェクトデータの表示を更新し(S407)、メッセージ待ち状態に戻る(S404)。

●メッセージMOVE
メッセージMOVEを検知すると、メッセージに付加された視点平行移動量/視点回転量を抽出し(S404)、抽出した視点平行移動量/視点回転量に基づきジオメトリ情報を更新し(S409)、更新したジオメトリ情報に基づき3Dオブジェクトデータの表示を更新し(S407)、メッセージ待ち状態に戻る(S404)。

●メッセージRASTERIZE_MODE
メッセージRASTERIZE_MODEを検知すると、メッセージに付加された表示形態の選択情報を抽出し(S404)、抽出した表示形態の選択情報に基づき表示形態情報を更新し(S408)、更新した表示形態情報に基づき3Dオブジェクトデータの表示を更新し(S407)、メッセージ待ち状態に戻る(S404)。

●メッセージPROCESS_END：
メッセージPROCESS_ENDを検知すると(S404)、ヒープメモリの解放などの終了処理動作を行った後、色解析プログラムを終了する。

［画像領域選択(S405)および3Dオブジェクトデータの生成(S406)］
図6はユーザによって指定された画像ファイルの表示例を示す図である。

ユーザが表示画像の所望する領域をマウス操作によって指定すると、指定された領域範囲を示す枠（図6に太線で示す矩形）が画像上に表示される。その後、指定された矩形領域に対応する3Dオブジェクトデータが生成される。

図7は3Dオブジェクトデータの生成処理を説明するフローチャートである。

まず、指定された画像領域内の一画素（注目画素）について、当該画素を含む格子点によって形成される最小の立方体を求める(S701)。すなわち、注目画素のRGB値を(r, g, b)とすると、以下の条件を満たす格子座標(gridR, gridG, gridB)(gridR + 1, gridG + 1, gridB + 1)を含むRGB空間上の立方体を求め、ヒープメモリに格納する。この格子座標判定処理を、判定(S702)により、指定された画像領域内の全画素について終了するまで繰り返す。
R_gridR ≦ r ＜ R_{gridR + 1}
G_gridG ≦ g ＜ G_{gridG + 1}
B_gridB ≦ b ＜ B_{gridB + 1}
ここで、(Ri, Gj, Bk)は格子座標(i, j, k)におけるRGB値

図8はRGB空間における注目画素のRGB値(r, g, b)と当該RGB値を含む立方体を表す模式図である。

次に、ステップS701で求めた各立方体の表示面を決定する(S703)。図9は立方体オブジェクトのデータ構造例を示す図で、一つの立方体を構成する六つの面データそれぞれについて、面を形成する格子情報と描画のオンオフを示す描画フラグが保持されている。色解析プログラムは、ステップS701で求めた各立方体オブジェクトについて、他の立方体オブジェクトと同一の面を共有する場合は、その面の描画フラグをオフにし、それ以外の場合はオンにする。この表示面の決定処理を、判定(S704)により、ステップS701で求めたすべての立方体オブジェクトについて終了するまで繰り返す。

次に、ステップS701で求めた立方体の頂点に当たる格子座標を、色分布データを用いて、L*a*b*座標に変換し(S705)、この座標変換処理を、判定(S706)により、全立方体について終了するまで繰り返す。

そして、描画フラグがオンに設定されたすべての面について、表示形態情報に基づき、面の描画を行い(S707)、3Dオブジェクトデータ生成を終了する。

図10はカラーモニタ107の表示例を示す図である。ただし、本来は陰面も表示されるが、図の簡単のために陰面は省略した。図11は3Dオブジェクトデータのデータ構造例を示す図である。

［3Dオブジェクトデータの表示形態の選択(S408)］
図12は表示形態選択用のユーザインタフェイス(UI)を示す図で、3Dオブジェクトデータの表示形態としては、ワイヤフレーム表示とポリゴン表示の二形態が用意されている。このUIを使用して、ユーザが表示形態を選択すると、表示形態の選択を示すメッセージRASTERIZE_MODEが色解析プログラムに通知され、色解析プログラムは、メッセージに付加された選択情報に応じて該当するデータの表示形態を変更する。

ポリゴン表示が選択された場合、3Dオブジェクトデータの各面の格子点から構成可能な二通りの三角形のうち、3Dオブジェクトデータの体積が最大になるよう、二通りの三角形の組み合わせから一つの組み合わせを選択し、それら三角形の組み合わせを表示する。また、ポリゴン表面色は、RGB色空間上の格子点座標値より計算される。

ワイヤフレーム表示が選択された場合のモニタ表示例は例えば図10に示すようになり、ソリッド表示が選択された場合のモニタ表示例は図13に示すようになる。

このように、ユーザが画像上の任意の領域を指定すると、その領域内の色を含む格子点のみからなる立体を形成し、擬似三次元表示する。従って、画像上の、ある範囲をもつ領域において発生する問題に対して、ユーザは、その問題に寄与する色分布データの格子点同士の関係（画像障害原因）を定性的、定量的に把握することが可能になる。さらに、その定性的、定量的な評価を、ガマットマッピングに反映することができる。

［変形例］
上記の実施例においては、3Dオブジェクトデータ数を「1」として説明したが、複数の色分布データから複数個の3Dオブジェクトデータを生成し、同時にあるいは切り替えて比較表示させてもよい。

上記の実施例においては、RGB色空間における立方体の集合から3Dオブジェクトデータを生成する例を説明したが、立方体以外の立体を使用することも可能である。一例として、四つの格子点を頂点とする四面体を用いて3Dオブジェクトデータを形成してもよい。

上記の実施例においては、画像上の四角形の領域を指定して3Dオブジェクトデータを生成する例を説明したが、他の領域指定方法を用いても構わない。例えば、図14に示すように、画像上の線分を、マウスの移動操作または端点の位置座標入力により指定し、当該線分上の画素値から上記の実施例と同様に3Dオブジェクトデータを生成・表示してもよい。

上記の実施例においては、3Dオブジェクトデータを生成・表示する際、指定された画像領域の画素の総てを用いて処理を行う例を説明した。しかし、演算量を削減するために、指定された画像領域においてバイキュービックなどによるフィルタ処理を施し、処理すべき画素を間引いた後、上記の実施例と同様に、3Dオブジェクトデータを生成・表示してもよい。

上記の実施例においては、3Dオブジェクトデータの表示形態をワイヤフレーム表示およびポリゴン表示の二形態としたが、特開2002-222432号公報に記載されているようなスムースシェーディング表示やポイント表示などの表示形態を用いてもよい。

上記の実施例においては、座標を表す表色系としてRGB表色系およびLab表色系を用いたが、XYZ表色系、Luv表色系など、他の表色系を用いてもよい。

上記の実施例においては、表示装置をモニタのみに限定したが、プリンタやプロッタなどに出力することも可能である。

［他の実施例］
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。

また、本発明の目的は、前述した実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施例の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施例の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施例の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。

実施例の色解析装置の構成例を示すブロック図、 L*a*b*色空間の格子点を示す模式図、 色分布情報ファイル内のデータ配置を示す図、 色解析プログラムの処理動作を説明する状態遷移図、 メッセージリストを示す図、 画像領域の指定方法を説明する図、 3Dオブジェクトデータの生成処理を説明するフローチャート、 RGB空間における注目画素のRGB値(r, g, b)と当該RGB値を含む立方体を表す模式図、 立方体オブジェクトのデータ構造例を示す図、 カラーモニタの表示例を示す図、 ３Dオブジェクトデータの内部構造を説明する図 表示形態選択用のユーザインタフェイス(UI)を示す図、 ソリッド表示が選択された場合のモニタ表示例を示す図、 画像領域の別の指定方法を説明する図である。

Claims (8)

1. 第一の表色系において規則的に配置された標本点が、第二の表色系において取り得る色座標値を取得する座標値取得手段と、
   前記第一の表色系によって色情報が表される画像を表示する表示手段と、
   前記表示手段により表示された画像上の任意の領域を指定させる指定手段と、
   前記領域指定手段により指定された領域内の画素から画素値を取得し、その画素値を包含する、格子点によって形成される領域を求める算出手段と、
   前記領域算出手段により得られる標本点を、色分布情報に基づき、前記第二の表色系に変換する変換手段と、
   前記変換手段により変換された標本点の組み合わせに基づき、三次元物体の表面情報を構成し、その表面情報を擬似三次元表示する表示情報を生成する生成手段とを有することを特徴とする色分布解析装置。
2. 前記算出手段は、前記指定領域内の各画素について画素値を取得する、または、前記指定領域内の画素に対してフィルタ処理もしくは間引き処理を施した後、画素値を取得することを特徴とする請求項1に記載された色分布解析装置。
3. 前記算出手段により、前記第一の表色系の格子点によって形成される四面体または六面体を前記領域として求めることを特徴とする請求項1または請求項2に記載された色分布解析装置。
4. 前記指定手段により、前記画像上の矩形領域または線分を指定可能であることを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載された色分布解析装置。
5. さらに、前記三次元物体の表面情報の表示形態を選択させる選択手段を有し、
   前記生成手段は、前記選択手段の選択結果に応じて、ワイヤフレームモデル表示またはポリゴンモデル表示するための前記表示情報を生成することを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載された色分布解析装置。
6. 第一の表色系において規則的に配置された標本点が、第二の表色系において取り得る色座標値を取得し、
   前記第一の表色系によって色情報が表される画像を表示し、
   表示された画像上の任意の領域を指定させ、
   指定された領域内の画素から画素値を取得し、その画素値を包含する、格子点によって形成される領域を求め、
   求めた領域から得られる標本点を、色分布情報に基づき、前記第二の表色系に変換し、
   変換された標本点の組み合わせに基づき、三次元物体の表面情報を構成し、その表面情報を擬似三次元表示する表示情報を生成することを特徴とする色分布解析方法。
7. 情報処理装置を制御して、請求項6に記載された色分布解析を実行することを特徴とするプログラム。
8. 請求項7に記載されたプログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。

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