JP2005191808A - 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】入力画像信号に異なるオブジェクトが混在している場合であっても、各オブジェクトにとって適切な圧縮写像処理を、オブジェクト判定等を要することなく実現可能にし、これにより色変換処理後における出力画像の画質を良好に維持できるようにする。
【解決手段】入力画像信号から出力側の色再現域内の出力画像信号を得る画像処理装置において、前記出力画像信号を得るための圧縮写像処理を、圧縮係数を変数として含む非線形関数を用いて行う圧縮写像手段１４を備える。そして、圧縮写像手段１４は、前記圧縮係数として、前記入力画像信号の色相ごとに設定されるもの用い、前記圧縮写像処理における非線形の度合いが色相ごとに異なるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像処理機能を有したコンピュータやディジタル複写機等において用いられるもので、カラー画像を表現するための入力画像信号に対して、その明度の変換処理を行う画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムに関するものである。

一般に、カラー画像を出力するための機器としてＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等の表示装置やプリンタ等の印刷装置が普及しているが、これらはそれぞれ出力方式が異なるため、再現可能な色範囲に相違があることが知られている。そのため、例えばＣＲＴ上で作成した画像をプリンタで印刷する場合のように、異なる出力装置で同じ画像データによる出力を行おうとすると、再現できない色が生じる可能性がある。このことから、複数の機器を通じてカラー画像を取り扱う際には、与えられたカラー画像信号を出力装置の色再現可能領域内のカラー画像信号に置き換える、いわゆるカラーガマット（Color Gamut）圧縮と呼ばれる色空間の圧縮写像を行うことが必要となる。

色空間の圧縮写像を行う技術としては、例えば、以下に述べるようなものがある。すなわち、圧縮写像処理に先立って、入力画像信号（ＲＧＢデータ等）をその色再現域に基づいた中間の色再現域内の中間画像信号（ＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*データ等）に変換し、その後に中間画像信号に対する圧縮写像（明度および彩度の変換）を行って画像出力装置で再現可能な出力色再現域に依存した出力画像信号を得る。このとき、一定方向への線形圧縮によって色空間の圧縮写像を行うと、特に色再現域内部に極度の彩度の低下が生じるおそれがあることから、非線形の圧縮を行うことで適切な色再現を実現可能にすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１５３０１８号公報

ところで、入力画像信号が表現するカラー画像には、グラフィックス（例えば、テキストや図形）や自然画（例えば、写真）等といった異なるオブジェクトが混在していることがある。これらの各オブジェクトは、それぞれが最適とする再現領域が必ずしも同じでない。例えば、グラフィックスに適するように圧縮写像を行ったら自然画に適した色再現を実現できず、自然画に適するように圧縮写像を行ったらグラフィックスに適した色再現を実現できない、といった具合である。

しかしながら、上述した従来技術においては、入力画像信号の色相等にかかわらず、一律に同じ非線形圧縮係数によって圧縮写像を行うようになっている。そのため、入力画像信号に異なるオブジェクトが混在していると、例えば自然画向きの圧縮係数で圧縮写像を行った場合にはグラフィックスの階調再現が不適切になったり、グラフィックス向きの圧縮係数で圧縮写像を行った場合には自然画のある領域で彩度が不足したりする、といったことが起こり得る。また、グラフィックスと自然画のそれぞれに最適な圧縮係数を適用し得るように、事前にオブジェクト判定を行うことも考えられるが、その場合にはオブジェクト判定のための構成や処理負荷等が必要になってしまう。しかも、必ずしも正確なオブジェクト判定が行えるとは限らず、当該オブジェクト判定の結果がユーザの意図するものと異なっていると、結果として明度等の違いによる色段差が生じてしまう可能性がある。

そこで、本発明は、入力画像信号に異なるオブジェクトが混在している場合であっても、各オブジェクトにとって適切な圧縮写像処理を、オブジェクト判定等を要することなく実現可能にし、これにより色変換処理後における出力画像の画質を良好に維持することのできる画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出された画像処理装置である。すなわち、入力画像信号から出力側の色再現域内の出力画像信号を得る画像処理装置であって、前記出力画像信号を得るための圧縮写像処理を、圧縮係数を変数として含む非線形関数を用いて行う圧縮写像手段を備え、前記圧縮係数は、前記入力画像信号の色相ごとに設定されるものであることを特徴とする。

また、本発明は、入力画像信号から出力側の色再現域内の出力画像信号を得る画像処理方法であって、前記出力画像信号を得るための圧縮写像処理を、圧縮係数を変数として含む非線形関数を用いて行う圧縮写像ステップを備えるとともに、前記圧縮係数は、前記入力画像信号の色相ごとに設定されるものであることを特徴とする。

また、本発明は、上記目的を達成するために案出された画像処理プログラムである。すなわち、入力画像信号から出力側の色再現域内の出力画像信号を得るための画像処理プログラムであって、コンピュータを、前記出力画像信号を得るための圧縮写像処理を、圧縮係数を変数として含む非線形関数を用いて行う圧縮写像手段として機能させるとともに、前記圧縮係数は、前記入力画像信号の色相ごとに設定されるものであるとを特徴とする。

上記構成の画像処理装置、上記手順の画像処理方法および上記構成の画像処理プログラムによれば、圧縮写像処理のために用いる非線形関数が、色相ごとに設定される圧縮係数を変数として含むので、色相ごとに非線形の度合いが異なる圧縮写像処理が行われる。ここで、非線形の度合いは、線形圧縮に近づくほど階調再現に適したグラフィックス向けの再現となり、線形圧縮から離れるほど自然画向けの再現となる。したがって、色相ごとに非線形の度合いが異なる圧縮写像処理を行えば、例えば、空、葉の緑、人肌等の所定色は、自然画でよく使用される色相領域であるため、色再現域中心部ができるだけ圧縮されない圧縮係数を設定し、その他の色は、グラフィックスでよく使用される色相領域であるため、階調の潰れが起きない圧縮係数を設定する、といったことが可能となる。このように、色相ごとに設定される圧縮係数を変数として含む非線形関数を用いて圧縮写像処理を行えば、入力画像信号に異なるオブジェクトが混在していても、それぞれに最適化された圧縮写像処理を行えるようになる。

本発明によれば、出力画像信号を得るための圧縮写像処理にあたって、色相ごとに設定される圧縮係数を変数として含む非線形関数を用いて当該圧縮写像処理を行うので、グラフィックスや自然画等といった異なるオブジェクトが混在する入力画像信号についても、それぞれに最適化された圧縮写像処理を行うことができる。つまり、各オブジェクトに最適な色再現が可能となり、階調再現が不適切になったり、ある領域で彩度が不足したりすることを回避し得るようになる。したがって、その圧縮写像処理を経て出力画像信号への色変換処理を行えば、当該色変換処理後における出力画像の画質を良好に維持することができるようになる。

以下、図面に基づき本発明に係る画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムについて説明する。

先ず、はじめに、画像処理装置の概略構成を説明する。図１は、本発明に係る画像処理装置の概略構成例を示すブロック図である。ここで説明する画像処理装置は、ディジタル複写機やプリンタ等といった画像出力装置に搭載され、若しくはその画像出力装置に接続するサーバ装置に搭載され、またはその画像出力装置に動作指示を与えるコンピュータ（ドライバ装置）に搭載されて用いられるもので、図例のように、入力部１と、出力部２と、ユーザインタフェース（以下「ＵＩ」と略す）部３と、色空間信号変換部４と、を備えたものである。

入力部１は、入力画像信号を取得するためのものである。入力画像信号としては、例えば、ＣＲＴ等に表示させるためのＲＧＢ色空間におけるカラー画像信号が挙げられる。
出力部２は、出力画像信号を出力するためのものである。出力画像信号としては、例えば、プリンタ等に印刷させるためのＹＭＣ色空間あるいはＹＭＣＫ色空間のカラー画像信号が挙げられる。
ＵＩ部３は、ユーザが操作することによって、色空間信号変換部４に対する各種設定を行うためのものである。

色空間信号変換部４は、入力部１が取得した入力画像信号を、出力部２で出力する出力画像信号に変換するためのものである。ただし、色空間信号変換部４では、出力画像信号への変換を、入力画像信号に対する色相変換処理および圧縮写像処理を経て行うようになっている。

ここで、この色空間信号変換部４について、さらに詳しく説明する。図２は、色空間信号変換部の概略構成例を示すブロック図である。図例のように、色空間信号変換部４は、入力色空間変換部１１と、色相変換部１２と、中間画像信号生成部１３と、色再現域圧縮部１４と、出力色空間変換部１５と、圧縮係数設定部１６と、を備えたものである。

入力色空間変換部１１は、入力画像信号の色空間が後段で用いる色空間と異なる場合に、後段で用いる色空間への色空間変換処理を行うものである。例えば、入力画像信号がＲＧＢ色空間の信号であるのに対して、中間画像信号生成部１２および色再現域圧縮部１３での処理が装置に依存しない色空間、例えばＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間で行われる場合であれば、入力色空間変換部１１は、ＲＧＢ色空間からＬ^*ａ^*ｂ^*色空間への変換を行う。なお、入力画像信号が装置に依存しない色空間の信号である場合には、入力色空間変換部１１における処理は必要ないため、この入力色空間変換部１１を設けなくても構わない。

色相変換部１２は、装置に依存しない色空間に変換された入力画像信号に対して、明度および彩度を保存したまま、入力画像信号の色に応じて色相を変更する処理、すなわち色相変換処理を行うものである。色相を変更することは、色自体を変更することになるため、通常はあまり行われていない。しかし、以降の処理で色相を保持したまま明度および彩度を変更すると大きく変更しなければならないが、色相を多少変更すると明度および彩度の変更量が少なく、より自然に見える色変換を行える場合がある。このような場合に、この色相変換部１２において色相を多少変更する処理を行う。このときの変更量は、入力画像信号の色によって異なり、入力画像信号の取り得る色、すなわち入力側の色再現域と、出力すべき画像信号の取り得る色の範囲、すなわち出力側の色再現域との差異が大きいほど、色相の変更量を大きくすることができる。もちろん、上述のように色自体を変更する処理であるので、出力される画像がより自然に見える範囲内で変更量を設定しておくことが必要である。なお、この色相変換部１２も、必ずしも設ける必要はない。

中間画像信号生成部１３は、色相変換部１２で色相が変更された入力画像信号を、入力側の色再現域（入力画像信号が取り得る色の範囲）に基づき設定された中間色再現域を利用して、その中間の色再現域に依存する中間画像信号に変換するものである。中間の色再現域としては、入力側の色再現域の明度方向の最大値および最小値が、出力側の色再現域（出力画像信号が取り得ることを許されている色の範囲）の明度の最大値および最小値と一致するように、入力側の色再現域に対して明度方向に調整を施す。さらに、明度方向の調整を施した後の色再現域の最大彩度を有する点の明度と、出力側の色再現域の最大彩度を有する点の明度との差より、所定の関数によって求められる明度のとき最大彩度が得られるように色再現可能領域を調整する。このようにして得られた色再現域を中間の色再現域として設定し、色相変換部１２で色相が変更された入力画像信号を中間の色再現域内の色へ変換し、中間画像信号として出力する。

色再現域圧縮部１４は、中間画像信号生成部１３から出力された中間画像信号を、出力側の色再現域に依存した出力画像信号へ変換するものである。このとき、出力側の色再現域の形状に応じて、中間画像信号を変換する際の変換方向を変化させる。例えば、所定の明度を持つ無彩色、具体的には出力側の色再現域において最大彩度を有する点の明度を持つ無彩色を目標点とし、中間画像信号の明度が目標点の明度より高い場合には、明度を維持して彩度を出力側の色再現域に応じて変換処理する。これによって、明るい色については明度をそれほど低下させずに変換処理することができる。また、中間画像信号の明度が目標点の明度より低い場合には、中間画像信号の色と目標点を結ぶ直線方向に、出力側の色再現域に応じて明度および彩度を変換処理する。これによって、暗い色についてはバランスのとれた色への変換を行うことができる。すなわち、色再現域圧縮部１４は、出力画像信号を得るための圧縮写像処理を行うものである。

ただし、色再現域圧縮部１４は、中間画像信号から出力画像信号を得るための圧縮写像処理にあたって、詳細を後述するように、圧縮係数を変数として含み、かつ、その圧縮係数が色相ごとに設定される非線形関数を用いて、当該圧縮写像処理を行うようになっている。

出力色空間変換部１５は、出力画像信号の色空間がこの出力画像信号を受け取る出力側の画像出力装置で用いる色空間と異なる場合に、その画像出力装置で用いる色空間への色空間変換処理を行うものである。例えば画像出力装置がプリンタ等の場合、その画像出力装置は、ＹＭＣ色空間またはＹＭＣＫ色空間の画像信号を取り扱うものが殆どである。このような場合に、出力色空間変換部１５は、装置に依存しない色空間、例えばＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間からＹＭＣ色空間またはＹＭＣＫ色空間への色空間変換処理を行う。もちろん、装置に依存しない色空間のまま出力してもよく、この場合には出力色空間変換部１５における処理は不要なため、この出力色空間変換部１５を設けないで画像信号処理装置を構成してもよい。

圧縮係数設定部１６は、色再現域圧縮部１４が用いる非線形の圧縮係数の設定を行うものである。圧縮係数設定部１６では、非線形の圧縮係数の設定を、中間画像信号生成部１３での変換によって得られる中間画像信号や中間色再現域等に関する情報に基づいて行うようになっている。なお、非線形の圧縮係数の詳細については、後述するものとする。

これらの各部１１〜１６は、例えば画像出力装置、サーバ装置またはドライバ装置が具備するもので、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等の組み合わせからなるコンピュータが、所定プログラムを実行することによって、それぞれ実現されたものであることが考えられる。

次に、以上のように構成された画像処理装置において、入力画像信号を出力画像信号へ変換する場合の処理手順、すなわち画像処理方法について説明する。図３は、本発明に係る画像処理方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。

カラー画像信号の変換処理を行う場合には、先ず、予め入力側の色再現域および出力側の色再現域を求めておく（ステップ１０１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。このとき、装置に依存しない色空間、例えばＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間において求めておくとよい。なお、以下の説明では内部の処理はＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間において行うものとする。図４は、色再現域の一例を示す概念図である。一般に、色再現域は一様ではなく、図例のような複雑な３次元形状を有している。図に示した立体の内側が色再現が可能な領域であり、その外側は色を再現できない領域である。したがって、色再現域を求めるにあたっては、色再現が可能な領域と色を再現できない領域との境界を示す面（外郭面）の情報を求めておく。上述のようにこの外郭面の形状は一様ではないので、例えば三角形などの多角形状に分割して表現しておくとよい。図例では、外郭面の一部のみ、三角形状に分割して図示しているが、このような分割を外郭面の全面について行うことになる。

入力側および出力側の色再現域を求めた後、例えばＲＧＢ色空間における信号である入力画像信号を入力部１が取得すると、色空間信号変換部４では、入力色空間変換部１１が、その入力画像信号をＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間の画像信号に変換する。さらに、その変換後の画像信号に対し、色相変換部１２は、その色相を所定関数で回転して、入力画像信号の色に応じた色相の変更を行う（Ｓ１０２）。図５は、色相変換部における色相の変更処理の概念図である。ＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間においては、色相の変更はＬ^*軸を中心として回転移動させる処理となる。例えば図中に示した点アの色は、色相変換部２によって回転されて点イの色に変更される。なお、このときの回転角や回転方向は、入力カラー画像信号の色に応じて決められる。例えばマゼンタ（Ｍ）は赤（Ｒ）に近づく方向に大きく移動させる。また、青（Ｂ）はシアン（Ｃ）に近づく方向に大きく移動させるとよい。逆に黄（Ｙ）はほとんど色相を変更しなくてよい。

その後は、中間画像信号生成部１３が、色相を変更した後の入力画像信号を中間画像信号に変換する。そのために、中間画像信号生成部１３では、先ず、色相を変更した後の入力画像信号を中間画像信号に変換する（Ｓ１０３〜Ｓ１０５）。図６は、中間画像信号生成部による信号変換処理の一手順の概要を示す説明図である。図中、破線は入力側の色再現域（Gamut）を示し、実線は出力側の色再現域を示している。入力画像信号を中間画像信号に変換するのにあたり、中間画像信号生成部１３は、先ず、色相を変更した後の入力画像信号の色相から、その色相を有し、かつ、明度軸（Ｌ^*）を通る平面で、入力側および出力側の色再現域を切断し、その色相における色再現域の断面を得る（Ｓ１０３）。このとき、例えば図６（ａ）に示すような入力側および出力側の色再現域の断面が得られたものとする。なお、この断面における座標系は、縦軸が明度を示すＬ^*軸、横軸が彩度を示すＣ^*軸となる。

そして、色再現域の断面を得ると、中間画像信号生成部１３は、入力側の色再現域の明度レンジ、すなわち明度の最大値から明度の最小値までを、出力側の色再現域の明度レンジに合わせる（Ｓ１０４）。これにより、入力側の色再現域は、図６（ｂ）に破線で示したようになる。

さらに、中間画像信号生成部１３は、明度レンジの調整を施した後の入力側の色再現域における最大彩度を有する点（CUSPi）の明度と、出力側の色再現域の最大彩度を有する点（CUSPo）の明度との差の範囲内で、所定の関数によって点（CUSPi）を調整して中間の色再現域を設定する。具体的には、例えば図６（ｂ）に破線で示している色再現域から、最大彩度を有する点（CUSPi）の明度を調整し、図６（ｃ）に破線で示している中間の色再現域を設定する。そして、中間画像信号生成部１３は、色相変更後の入力画像信号の色が、設定した中間の色再現域内の色となるように色変換を行う（Ｓ１０５）。色変換の過程は、中間の色再現域の設定時の処理と同様であり、図６（ｂ）に示すように明度方向の調整を行った後、最大彩度を有する点（CUSPi）の明度調整に従って変換処理を行えばよい。このような中間画像信号生成部１３における処理により、色相変更後の入力画像信号は、図６（ｃ）に破線で示す中間の色再現可能領域内の中間画像信号となる。

その後は、色再現域圧縮部１４が、中間画像信号を出力画像信号に変換する（Ｓ１０６〜Ｓ１１１）。この変換にあたり、色再現域圧縮部１４は、先ず、中間画像信号の明度が、出力側色再現域において最大彩度を有する点（CUSPo）の明度よりも高いか低いかを判定する（Ｓ１０６）。この判定は、中間画像信号の色再現域上での位置情報（明度の位置に関する情報）に応じて、後述する変換経路を切り替えるために行う。なお、中間画像信号の明度は、入力側色再現域における入力画像信号の位置に関する情報から導き出されるものである。図７および図８は、明度が高い場合、低い場合、それぞれにおける色変換処理の一例を示す説明図である。

この判定の結果、中間画像信号の明度のほうが高ければ、色再現域圧縮部１４は、明度を保存したまま、彩度のみについて変換処理を行うように、その変換処理に要する変換ベクトルの方向（変換経路）を決定する（Ｓ１０７）。すなわち、図７に示すように、中間画像信号を示す点（図中丸印）を通り、Ｌ^*軸に直交する直線（この直線は明度を保存する）を考え、これを変換ベクトルとして設定する。明度を保存することによって、色再現域圧縮部１４では、高明度の色についてなるべく明るい色で再現できるように色変換を行うことができる。この場合、中間色再現域を設定して明度変換処理を行っているので、もとの入力側色再現域から明度保存で色変換を行う場合に比べて、多少暗くはなるものの、白抜けすることなく色再現を行うことが可能となる。また、明度および彩度の両方を変化させる場合に比べ、高めの明度の色に変換することができる。これによって、中間画像信号の明度のほうが、点（CUSPo）の明度よりも高い明度を有する中間画像信号について、高めの明度の色に変換して見た目の色再現性を向上させることができる。

一方、中間画像信号の明度のほうが低いと判定した場合には、色再現域圧縮部１４は、所定の明度を持つ無彩色を目標点とし、中間画像信号の色と目標点を結ぶ直線方向に明度および彩度を変換処理するように、その変換処理に要する変換ベクトルの方向（変換経路）を決定する（Ｓ１０８）。すなわち、図８に示すように、目標点と中間画像信号を示す点（図中丸印）とを通る直線を考え、これを変換ベクトルとして設定する。目標点としては、例えば点（CUSPo）の明度と同じ明度の無彩色（すなわちＬ^*軸上）の点とすることができる。このような目標点を設定することにより、点（CUSPo）の明度よりも高い中間画像信号に対する色変換結果との間での色の連続性を保証することができる。また、色再現域圧縮部１４では、低明度の色については見かけ上類似した色に変換する、といったことも可能になる。

変換ベクトルを設定すると、ここで、圧縮係数設定部１６は、中間画像信号、中間の色再現域の外郭点および出力の色再現域の外郭点から、色再現域圧縮部１４が中間画像信号から出力画像信号を得る際に用いる圧縮係数Ｃnlを設定する（Ｓ１０９）。

図９は、圧縮係数の一具体例を示す説明図である。圧縮係数Ｃnlは、色再現域圧縮部１４が中間画像信号を出力画像信号に変換するための非線形関数に変数として含まれるもので、上述した変換ベクトル上での圧縮率を特定するための変数である。このことから、圧縮係数Ｃnlは、変換ベクトル上における目標点（無彩色点）と中間画像信号を示す点との距離に応じて、圧縮係数設定部１６によって特定されるようになっている。

ただし、圧縮係数Ｃnlは、図例のように、入力画像信号の色相、さらに詳しくは入力画像信号から一義的に決まる中間画像信号の色相ごとに、設定されるようになっている。すなわち、例えば図例に示した線形圧縮（図中菱形印）、係数標準（図中四角印）、係数１（図中バツ印）または係数２（図中三角印）といったように、色相が異なれば、それに対応する圧縮係数Ｃnlも異なるのである。圧縮係数が大きいほど係数１（図中バツ印）のように非線形性が強くなり、圧縮係数が小さいほど係数２（図中三角印）のように非線形性が弱くなる。ただし、必ずしも色相ごとに圧縮係数Ｃnlが異なっている必要はなく、異なる色相間で圧縮係数Ｃnlが同一のものがあってもよい。

このような圧縮係数Ｃnlは、代表的なものとして特定された色相（特定信号値）についてのみ、圧縮係数設定部１６内に予め登録しておき、その間の色相については圧縮係数設定部１６が補間によって求めることが考えられる。特定信号値としては、例えば、赤、黄、緑、シアン、青、マゼンタの各基本色を用いる。これらの基本色は、入力画像信号がＲＧＢ色空間の場合であれば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色における飽和色信号として与えられる。ただし、これら６色の基本色に限られることはなく、１色のみを特定信号値としても、あるいは基本色以外の所定色を特定信号値としてもよい。基本色以外の所定色としては、例えば、色変換の影響に依っては画質劣化として目立ち易い色である、空、葉の緑、人肌の代表色が挙げられる。すなわち、これらの所定色を、適宜決定して、例えば第二赤、第二緑、第二シアン、第二青、第二マゼンタとして、特定信号値に含めることも考えられる。

いずれの場合であっても、特定信号値に対する最適な圧縮係数Ｃnlは、例えば予め視覚実験を行って決定することが考えられる。具体的には、例えば、空、葉の緑、人肌等の所定色や無彩色点からの距離が小さい色については、自然画でよく使用される色相領域であるため、色再現域中心部ができるだけ圧縮されないように、特定信号値に対応する圧縮係数Ｃnlを決定し、またその他の色や無彩色点からの距離が大きい色については、グラフィックスでよく使用される色相領域であるため、階調の潰れが起きないように、特定信号値に対応する圧縮係数Ｃnlを決定する、といったことが考えられる。

つまり、圧縮係数設定部１６には、視覚実験の結果から決定された、特定信号値に対応する圧縮係数Ｃnlが登録されている。そして、圧縮係数設定部１６では、その登録内容と、中間画像信号の色相と、当該中間画像信号についての変換ベクトル上での無彩色点からの距離とを基に、圧縮係数Ｃnlを特定して、これを色再現域圧縮部１４に対して設定するのである。

なお、圧縮係数設定部１６に登録されている圧縮係数Ｃnlについての特定信号値は、ＵＩ部３から個別に設定し得るものであってもよい。さらには、これらの特定信号値に加えて、あるいはこれらの特定信号値とは別に、圧縮係数Ｃnl自体を、ＵＩ部３から設定可能にしてもよい。すなわち、ＵＩ部３からは、圧縮係数Ｃnlまたは特定信号値の少なくとも一つを、ユーザが任意に設定し得るようにすることが考えられる。このようなＵＩ部３からの設定を可能にすれば、ユーザの目的に合わせた圧縮写像処理が実現可能となる。このときの設定は、予め登録してある特定信号値または変換係数の中から適用するものをユーザが選択することによって行うものであっても、あるいは特定信号値または変換係数の値を入力することによって行うものであってもよい。

このような圧縮係数設定部１６による圧縮係数Ｃnlの設定がなされると、色再現域圧縮部１４では、その設定された圧縮係数Ｃnlを変数として含む非線形関数を用いて、中間画像信号に対する圧縮写像処理を行って、その中間画像信号から出力画像信号を得る（Ｓ１１０）。図１０は、非線形圧縮写像処理の一例を示す説明図である。図に示すように、色再現域圧縮部１４では、変換ベクトル上での無彩色点から中間色再現域の外郭点および出力色再現域の外郭点までの各々の距離Ｌin、Ｌoutと、無彩色点から中間画像信号までの距離Ｌ'inと、圧縮係数設定部１６から設定された圧縮係数Ｃnlとに基づき、以下に示す（１）式および（２）式の非線形関数を用いて、変換ベクトル上での無彩色点から出力画像信号までの距離Ｌ'outを求める。

Ｌ'out＝Ｌ'in＊（Ｌout／Ｌin）^f(x)・・・（１）

ｆ（ｘ）＝（Ｌ'in／Ｌin）^Cnl・・・（２）

つまり、色再現域圧縮部１４では、変換ベクトル上での出力画像信号についての距離Ｌ'outを求めるために、中間色再現域における中間画像信号の位置情報と圧縮係数Ｃnlとに基づいて特定される関数を用い、さらに詳しくは、圧縮写像処理の際の出力画像信号への変換経路上における、位置情報に係る点と無彩色点までの距離Ｌ'inと、中間色再現域の外郭点から無彩色点までの距離Ｌinとの比率に対して、圧縮係数Ｃnlを指数係数として与える指数関数ｆ（ｘ）を用い、これにより中間画像信号を出力画像信号に変換する。

ところで、入力色空間がＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*等の場合に、ＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間よりも小さい仮想の入力色再現域を設定し、仮想の入力色再現域を中間色再現域に変換し、中間色再現域を出力色再現域に圧縮することがある。この場合に、中間画像信号を示す点は、中間色再現域外、すなわち中間色再現域の外郭点よりもさらに外側に位置することもあり得る。図１１は、中間画像信号を示す点が中間色再現域外に位置する場合の色変換処理の一例を示す説明図である。図例の場合であっても、色再現域圧縮部１４は、中間色再現域外のカラー画像信号についての変換ベクトルとして、上述した手順で設定した中間色再現域内の変換ベクトルを拡張して利用することで、その中間色再現域外のカラー画像信号を出力画像信号に変換すればよい。また、これと同様に、圧縮係数設定部１６は、中間色再現域外のカラー画像信号についての圧縮係数として、上述した手順で設定した中間色再現域内の圧縮係数を拡張して利用することで、色再現域圧縮部１４に非線形圧縮を行わせるようにすればよい。

その後は、色再現域圧縮部１４での変換によって得られた出力画像信号に対して、出力色空間変換部１５が、出力側の装置が要求する色空間への変換を行う（Ｓ１１１）。例えば、出力側の装置がＹＭＣＫ色空間のカラー画像信号を要求していれば、ＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間からＹＭＣＫ色空間への変換処理を行えばよい。もちろん、内部の処理で用いたＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間のまま出力してよければ、この変換処理は必要ない。以上により処理は終了する。

以上のように、本実施形態で説明した画像処理装置および画像処理方法（これらを実現させるための画像処理プログラムをも含む）によれば、圧縮写像処理のために用いる非線形関数が、色相ごとに設定される圧縮係数を変数として含むので、色相ごとに非線形の度合いが異なる圧縮写像処理が行われる。ここで、非線形の度合いは、線形圧縮に近づくほど階調再現に適したグラフィックス向けの再現となり、線形圧縮から離れるほど自然画向けの再現となる。したがって、色相ごとに非線形の度合いが異なる圧縮写像処理を行うことで、例えば、空、葉の緑、人肌等の所定色は、自然画でよく使用される色相領域であるため、色再現域中心部ができるだけ圧縮されない圧縮係数を設定し、その他の色は、グラフィックスでよく使用される色相領域であるため、階調の潰れが起きない圧縮係数を設定する、といったことが可能となる。このように、色相ごとに設定される圧縮係数を変数として含む非線形関数を用いて圧縮写像処理を行えば、入力画像信号に異なるオブジェクトが混在していても、オブジェクト判定等を要することなく、それぞれに最適化された圧縮写像処理を行えるようになる。

つまり、圧縮写像処理を、色相ごとに設定される圧縮係数を変数として含む非線形関数を用いて行うことで、どのようなオブジェクトに対しても最適な色再現が可能となり、階調再現が不適切になったり、ある領域で彩度が不足したりすることを回避し得るようになる。したがって、この圧縮写像処理を経て出力画像信号への色変換処理を行えば、当該色変換処理後における出力画像の画質を良好に維持することができるようになる。

また、本実施形態で説明したように、圧縮係数を設定するための特定信号値に自然画で主に使用される人肌、空、葉の緑等に対応するものを追加すれば、自然画とグラフィックスとのいずれに対しても、ユーザの意図にあった色再現を行うことができるようになる。つまり、自然画はより自然に、グラフィックスはより鮮やかに階調再現を保ちながら、色変換することが可能になる。さらには、それぞれのオブジェクトに色変換係数を適用した場合に生じる色段差がなくなり、全色相で滑らかな階調再現となる。なお、このような色変換にあたっては、例えば入力画像信号から出力側のＹＭＣＫ色空間への色変換処理により予めカラールックアップテーブルを作成しておき、そのカラールックアップテーブルを用いて色変換するようにしてもよい。このとき、カラールックアップテーブルを複数保持し、ユーザがＵＩ部３から切り替えて使用することも考えられる。

さらに、ＵＩ部３からのユーザの目的に合わせた設定を可能にすれば、ユーザの使用目的が複数存在する場合であっても、各々に応じて好ましい色空間変換処理を提供することが可能となり、ユーザの様々な要求に対応可能な色再現を行うことができる。

また、本実施形態で説明したように、装置非依存の色空間上で、入力側の色再現域、中間色再現域、出力側の色再現域へと変換すれば、任意の入出力色空間で自由度の高いの色空間変換を行うことも可能となる。

本発明に係る画像処理装置の概略構成例を示すブロック図である。 図１の画像処理装置における色空間信号変換部の概略構成例を示すブロック図である。 本発明に係る画像処理方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。 色再現域の一例を示す概念図である。 色相変換部における色相の変更処理の概念図である。 中間画像信号生成部による信号変換処理の一手順の概要を示す説明図である。 中間画像信号の明度が高い場合の色変換処理の一具体例を示す説明図である。 中間画像信号の明度が低い場合の色変換処理の一具体例を示す説明図である。 圧縮係数の一具体例を示す説明図である。 非線形圧縮写像処理の一例を示す説明図である。 中間画像信号を示す点が中間色再現域外に位置する場合の色変換処理の一例を示す説明図である。

符号の説明

１…入力部、２…出力部、３…ＵＩ部、４…色空間信号変換部、１１…入力色空間変換部、１２…色相変換部、１３…中間画像信号生成部、１４…色再現域圧縮部、１５…出力色空間変換部、１６…圧縮係数設定部

Claims (24)

1. 入力画像信号から出力側の色再現域内の出力画像信号を得る画像処理装置であって、
   前記出力画像信号を得るための圧縮写像処理を、圧縮係数を変数として含む非線形関数を用いて行う圧縮写像手段を備え、
   前記圧縮係数は、前記入力画像信号の色相ごとに設定されるものである
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 前記入力画像信号をその入力側の色再現域に基づき設定された中間色再現域を利用して中間画像信号に変換する中間画像信号生成手段を備えるとともに、
   前記圧縮写像手段は、前記中間画像信号に対して前記圧縮写像処理を行うものである
   ことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記非線形関数は、前記中間色再現域における前記中間画像信号の位置情報と、前記圧縮係数とに基づいて特定される関数であることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記非線形関数は、前記圧縮写像処理の際の前記出力画像信号への変換経路上における、前記位置情報に係る点と無彩色点までの距離と、前記中間色再現域の外郭点から前記無彩色点までの距離との比率に対して、前記圧縮係数を指数係数として与える指数関数であることを特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
5. 前記圧縮写像手段は、前記変換経路を、前記位置情報に応じて切り替えるものであることを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
6. 前記圧縮係数は、前記入力画像信号の色相ごとに、一つまたは複数の特定信号値に対応するものを定めておき、当該特定信号値に対応するものから当該特定信号値間に対応するものを補間によって決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記特定信号値は、予め設定された基本色および当該基本色以外の所定色についてのものであることを特徴とする請求項６記載の画像処理装置。
8. 前記圧縮係数または前記特定信号値の少なくとも一方を設定するためのユーザインタフェース手段を備えることを特徴とする請求項６または７記載の画像処理装置。
9. 入力画像信号から出力側の色再現域内の出力画像信号を得る画像処理方法であって、
   前記出力画像信号を得るための圧縮写像処理を、圧縮係数を変数として含む非線形関数を用いて行う圧縮写像ステップを備えるとともに、
   前記圧縮係数は、前記入力画像信号の色相ごとに設定されるものである
   ことを特徴とする画像処理方法。
10. 前記入力画像信号をその入力側の色再現域に基づき設定された中間色再現域を利用して中間画像信号に変換する中間画像信号生成ステップを備えるとともに、
    前記圧縮写像ステップでは、前記中間画像信号に対して前記圧縮写像処理を行う
    ことを特徴とする請求項９記載の画像処理方法。
11. 前記非線形関数は、前記中間色再現域における前記中間画像信号の位置情報と、前記圧縮係数とに基づいて特定される関数であることを特徴とする請求項１０記載の画像処理方法。
12. 前記非線形関数は、前記圧縮写像処理の際の前記出力画像信号への変換経路上における、前記位置情報に係る点と無彩色点までの距離と、前記中間色再現域の外郭点から前記無彩色点までの距離との比率に対して、前記圧縮係数を指数係数として与える指数関数であることを特徴とする請求項１１記載の画像処理方法。
13. 前記圧縮写像ステップでは、前記変換経路を、前記位置情報に応じて切り替えることを特徴とする請求項１２記載の画像処理方法。
14. 前記圧縮係数は、前記入力画像信号の色相ごとに、一つまたは複数の特定信号値に対応するものを定めておき、当該特定信号値に対応するものから当該特定信号値間に対応するものを補間によって決定することを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の画像処理方法。
15. 前記特定信号値は、予め設定された基本色および当該基本色以外の所定色についてのものであることを特徴とする請求項１４記載の画像処理方法。
16. 前記圧縮係数または前記特定信号値の少なくとも一方をユーザインタフェース手段を用いて設定することを特徴とする請求項１４または１５記載の画像処理方法。
17. 入力画像信号から出力側の色再現域内の出力画像信号を得るための画像処理プログラムであって、
    コンピュータを、前記出力画像信号を得るための圧縮写像処理を、圧縮係数を変数として含む非線形関数を用いて行う圧縮写像手段として機能させるとともに、
    前記圧縮係数は、前記入力画像信号の色相ごとに設定されるものである
    ことを特徴とする画像処理プログラム。
18. 前記コンピュータを、前記入力画像信号をその入力側の色再現域に基づき設定された中間色再現域を利用して中間画像信号に変換する中間画像信号生成手段として機能させるとともに、
    前記圧縮写像手段は、前記中間画像信号に対して前記圧縮写像処理を行うものである
    ことを特徴とする請求項１７記載の画像処理プログラム。
19. 前記非線形関数は、前記中間色再現域における前記中間画像信号の位置情報と、前記圧縮係数とに基づいて特定される関数であることを特徴とする請求項１８記載の画像処理プログラム。
20. 前記非線形関数は、前記圧縮写像処理の際の前記出力画像信号への変換経路上における、前記位置情報に係る点と無彩色点までの距離と、前記中間色再現域の外郭点から前記無彩色点までの距離との比率に対して、前記圧縮係数を指数係数として与える指数関数であることを特徴とする請求項１９記載の画像処理プログラム。
21. 前記圧縮写像手段は、前記変換経路を、前記位置情報に応じて切り替えるものであることを特徴とする請求項２０記載の画像処理プログラム。
22. 前記圧縮係数は、前記入力画像信号の色相ごとに、一つまたは複数の特定信号値に対応するものを定めておき、当該特定信号値に対応するものから当該特定信号値間に対応するものを補間によって決定することを特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の画像処理プログラム。
23. 前記特定信号値は、予め設定された基本色および当該基本色以外の所定色についてのものであることを特徴とする請求項２２記載の画像処理プログラム。
24. 前記コンピュータを、前記圧縮係数または前記特定信号値の少なくとも一方を設定するためのユーザインタフェース手段として機能させることを特徴とする請求項２２または２３記載の画像処理プログラム。
    

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