JP2006014193A - 画像処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 明度の階調を考慮しつつ良好な色域圧縮を行う。
【解決手段】 入力色の色域の明度と出力色の色域の明度との対応関係を示すデータを取得する対応データ取得工程と、前記入力色データに基づいて圧縮方向を算出する圧縮方向算出工程と、前記取得された明度の対応データと前記取得された入力色データとに基づいて、圧縮条件を設定する圧縮条件設定工程と、前記算出された圧縮方向と前記設定された圧縮条件とに基づいて、前記入力色データを色域圧縮する色域圧縮工程とを有する。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、入力色データを所定の色域内に色域圧縮するものに関する。

一般に、カラー画像を扱うデバイスの色域形状は、デバイス毎に異なる。例えば、モニタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体の発色により加法混色で色再現を行うため、モニタの色域は使用する蛍光体の種類に依存する。一方、プリンタの色域は、使用するインクだけでなく、紙の種類等によっても異なる。例えば、ｓＲＧＢモニタの色域とインクジェットプリンタの色域を示したものが図３である。図３は、ＣＩＥＬＡＢ色空間から以下の式（１）（２）を用いて変換される、Ｌ＊Ｃ＊平面上で２つの色域を比較したものである。
Ｌ＊＝Ｌ＊ （１）
Ｃ＊＝（（ａ＊）^２＋（ｂ＊）^２）^１／２ （２）

このように、出力系の色域が入力系の色域より小さい場合には、画像によっては入力系の色情報の正確な再現が不可能となる。例えば、モニタ上の画像をプリンタで出力する場合、モニタよりもプリンタの色域の方が小さいため、プリンタの色域外の色はそのまま再現できない。従ってこのような場合には、元の画像情報をなるべく保ちつつ、色域外の色を色域内に持ってくるような色処理が必要になる。このように、物理的に再現不可能な色を、何らかの処理により色域内に押し込むことを一般的に色域圧縮と呼んでいる。また、機器間の色域の違いにより、出力系の明度範囲と入力系の明度範囲も異なってくる。例えば、図３に示すとおり、モニタの明度範囲と比較すると、プリンタの明度範囲は狭くなる。この明度範囲の違いを吸収することも、色域圧縮の大きな課題の一つとなっており、昨今、様々な提案がなされている。例えば、特許文献１においては、明度方向に圧縮した後、明度一定で彩度方向に圧縮する色域圧縮方法が記載されている。
特開昭６１−２８８６６２

特許文献１において、明度方向の圧縮の際に、明度の階調を反映することができる。しかし、彩度方向の圧縮の際に、彩度低下や階調性の悪化がおきてしまうという改良の余地があった。本発明は、明度の階調を考慮しつつ、良好な色域圧縮を行うことを目的とする。

本発明は、入力色データを所定の色域内に色域圧縮する色処理方法において、入力色の色域の明度と出力色の色域の明度との対応関係を示すデータを取得する対応データ取得工程と、前記入力色データに基づいて圧縮方向を設定する圧縮方向設定工程と、前記取得された入力色の色域の明度と出力色の色域の明度との対応関係を示すデータと前記入力色データとに基づいて、圧縮条件を設定する圧縮条件設定工程と、前記設定された圧縮方向と前記設定された圧縮条件とに基づいて、前記入力色データを色域圧縮する色域圧縮工程とを有することを特徴とする。

本発明は、入力色データに基づいて圧縮方向を算出するため、彩度低下を防止することができる。また、圧縮条件が、入力色の色域の明度と出力色の色域の明度との対応関係を示すデータと入力色データとに基づいているため、明度の階調を反映した色域圧縮を行うことができる。

＜画像処理装置の構成＞
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

図１は本発明に係る１実施例である画像処理装置の構成を示したブロック図である。１は本実施例に係る画像処理装置、２はモニタなど画像を表示するための画像表示装置、３はプリンタなど画像を出力するための画像出力装置、４は画像表示装置２で表示するための信号を生成する画像表示部である。５は、７の色域圧縮部で処理するために、入力画像データをデバイス非依存の色データに変換するための画像処理部である。６は入力画像データの明度の階調を出力画像データの明度の階調に変換する階調変換処理部である。７はＣＩＥＬＡＢ色空間におけるＬ＊‐Ｃ＊平面における色域圧縮を行う色域圧縮処理部である。８は画像表示装置２に表示される色と画像出力装置３にて出力される色とのカラーマッチングＬＵＴを作成するカラーマッチングＬＵＴ作成部である。９は画像出力装置３に出力するための色変換処理を行う色変換処理部である。１０は階調変換処理部６において使用する階調変換データを記憶する階調データ記憶部である。例えば、階調変換データは、図１０に示すようなテーブルデータ形式で記憶されている。

図４は、明度の階調変換データの一例を示したグラフである。横軸はオリジナルデータＯＲの明度値Ｌ＊ｉｎを表し、縦軸はプリンタの明度値Ｌ＊ｏｕｔを表す。Ｌｂｋは、プリンタの黒明度値、Ｌｗはプリンタの白明度値を示している。一般的に、入力機器であるモニタのオリジナルデータの明度値Ｌ＊ｉｎの明度値範囲に比べて、プリンタの明度値Ｌ＊ｏｕｔのとりうる明度値範囲は狭い。よって、オリジナルデータの明度値に対応するプリンタの明度値を同値とすることができない。そこで、Ｓ字のカーブを描くような明度圧縮が必要となる。

１１は画像出力装置３で出力するための信号を生成する画像出力部である。１２はデータ処理を行うために一時的にデータを保存するデータバッファである。１３は画像表示装置２の入力色域を算出するためのモニタプロファイルを記憶しておくモニタプロファイル記憶部である。１４は画像出力装置３の出力色域を算出するためのプリンタプロファイルを記憶しておくプリンタプロファイル記憶部である。１５はユーザーが画像処理装置１を用いて操作を行うためのＵＩ部である。かかるＵＩ部は、後述する図５に示される。

＜全体処理＞
図２は、色域圧縮を行うときに用いられるカラーマッチングＬＵＴを作成する流れを示したものである。また、図５は、ユーザーがカラーマッチングＬＵＴの作成に関する設定を行うためのユーザーインタフェース（ＵＩ）である。ここでは、図５を用いたＵＩの操作方法と、図２のフローチャートに基づくカラーマッチングＬＵＴの作成方法について説明する。まず、図５のＵＩの操作について述べる。

図５のＵＩにおいてユーザーは印刷条件や色再現モードの設定をする。５０２では、出力機器の設定のために、プルダウンメニューから出力機器の種類を選択する。５０３では、出力用紙の設定のために、プルダウンメニューから出力用紙の種類を選択する。５０４では、色再現モードの設定のために、プルダウンメニューから色再現モードの種類を選択する。

一方で、５０７マニュアルモードのチェックをＯＮにすると、５０５階調変換データ設定が有効となり、ユーザー所望の明度の階調データ（図１０に示すようなテーブルデータが入力されているファイル）を選択することができる。設定が有効である場合、ユーザーは、５０５で明度の階調変換データが格納されたファイルを選択する。マニュアルモードのチェックがＯＦＦの場合は、あらかじめ設定されている所定の明度の階調データが選択される。

また、ここで選択した明度の階調データの階調は、ユーザーが変更することが可能である。明度の階調データはテキストファイルに格納されているので、ユーザーがエディタで編集してもよい。また、図１２に示すようなＵＩを用いても編集することができる。図１２のＵＩでは、１２０１で明度の階調データが格納されたファイルを指定する。そして、指定された明度の階調データに基づく入力明度と出力明度の対応関係が、制御点と共に１２０４にグラフ表示される。ユーザーがマウスカーソルで制御点を動かすことにより、明度の階調データを編集することができる。１２０２のＯＫをクリックすると、編集結果は明度の階調データに反映される。１２０３のキャンセルをクリックすると、編集結果は明度の階調データに反映されずに終了する。本実施例の色域圧縮は、明度の階調データに依存する。従って、明度の階調データを編集することにより、ユーザーは色域圧縮を制御することができる。

以上の操作で選択された情報を用いて、カラーマッチングＬＵＴを作成する。よって、明度の階調データや出力条件などをユーザーが選択または編集することによって、よりユーザーが意図するものに近い色域圧縮を行うことができる。

最後に、５０６のプロファイル作成ボタンを押すことで、以上の設定に適したカラーマッチングＬＵＴの作成処理がスタートする。

次に、図２を用いて本実施例おけるカラーマッチングＬＵＴの作成処理を説明する。ステップＳ２０１では、ＵＩ部５０２、５０３において設定された出力条件（出力機器、出力用紙）を取得する。色域圧縮を行うときには、取得した出力条件に応じた１４プリンタプロファイル記憶部に保存されているプリンタプロファイルを用いて出力デバイスの色再現範囲を算出する。

ステップＳ２０２では、ＵＩ部５０５において設定された明度の階調変換データを取得する。明度の階調変換データは、色域圧縮を行うときの圧縮条件の算出に用いられる。

ステップＳ２０３では、インクリメントに用いられる変数ｉを０に初期化する。ステップＳ２０４では、色域圧縮を行いやすい色座標値にするため、オリジナルデータＯＲ（入力画像データ）をＲＧＢデータ値からＣＩＥＬ＊ａ＊ｂ＊データ値に変換する。

本実施例では、カラーマッチングＬＵＴに９×９×９のＬＵＴを用いる。よって、９×９×９のＬＵＴを作成するために、７２９個（９×９×９）のオリジナルデータＯＲに対して５０４で設定された色処理モードに応じた色域圧縮処理を行う。従って、７２９個（９×９×９）のオリジナルデータＯＲを、ＣＩＥＬ＊ａ＊ｂ＊データ値に変換する。ステップＳ２０５では、Ｌ＊ａ＊ｂ＊値に変換されたオリジナルデータに色域圧縮処理を行う。

ステップＳ２０６では、変数ｉの判定を行う。変数ｉが７２９未満の時は、色域圧縮するデータが残っているためステップＳ２０４へ、変数ｉが７２９以上の時は、ステップＳ２０７へ進む。ステップＳ２０７では、カラーマッチングＬＵＴ作成部８においてカラーマッチングＬＵＴを作成し、処理を終了する。

画像処理装置は、上記の処理で作成されたカラーマッチングＬＵＴを用いて入力画像に対して色変換を行う。入力画像の各画素についてカラーマッチングＬＵＴを参照し、補間演算を行い、対応するＬ＊ａ＊ｂ＊値を算出する。そして、算出されたＬ＊ａ＊ｂ＊値を出力デバイスに対応したＣＭＹＫなどの色信号値に変換して、出力する。

＜色域圧縮処理＞
次に、色域圧縮処理のアルゴリズムについて述べる。本実施例では、写真階調モードに適した色域圧縮処理のアルゴリズムについて述べる。

図１４のフローチャートを用いて、ステップＳ２０５で用いられる写真階調モードの色域圧縮処理の詳細を説明する。Ｌ＊Ｃ＊平面上で色域圧縮を行うため、ステップＳ１４０１では、オリジナルデータＯＲの色相角ｈを算出する。ステップＳ１４０２では、Ｓ１４０１で求めた色相角ｈにおいて、プリンタの色域最外殻を示すデータＰｏｎを算出する。Ｐｏｎの算出には、プリンタプロファイル記憶部１４に保存されているプリンタプロファイルデータを用いる。ＰｏｎをＬ＊Ｃ＊平面上で図示すると、図８の点線で表された境界になる。また、同様にしてモニタの色域最外殻を示すデータＭｏｎも算出する。Ｍｏｎの算出には、モニタプロファイル記憶部１３に保存してあるモニタプロファイルデータを用いる。ＭｏｎをＬ＊Ｃ＊平面上で図示すると、図８の実線で表された境界になる。

ステップＳ１４０３では、Ｐｏｎ上で彩度が最大となる点の明度値を算出する。そして、算出された明度値を持つ明度軸上の点Ｌｃｕｓｐを算出する。点Ｌｃｕｓｐは、色域圧縮を行うときの収束点として用いられる。ステップＳ１４０４では、図９に示されたようなＬｃｕｓｐとオリジナルデータＯＲを結ぶ圧縮線分ｄｃを算出する。色域圧縮は、ここで算出した圧縮線分ｄｃに沿って行われる。収束点に向かう色域圧縮なので、明度一定の圧縮よりも彩度低下を防止することができる。

ステップＳ１４０５では、変数Ｓ、Ｋを用いてモニタ色域における圧縮係数Ｒｉｎを算出する。圧縮係数Ｒｉｎは、モニタ色域上の点とオリジナルデータの位置との比を表す。求め方は、以下のようになる。図１３に示したように、ＳはＯＲとＬｃｕｓｐとの距離とする。また、ＭＢを圧縮線分ｄｃとＭｏｎとの交点とすると、ＫはＭＢとＬｃｕｓｐとの距離になる。モニタ色域における圧縮係数Ｒｉｎは、下式（１）を用いて算出される。
Ｒｉｎ＝Ｋ／Ｓ （１）

ステップＳ１４０６では、プリンタ色域における圧縮係数Ｒｏｕｔを算出する。圧縮係数Ｒｏｕｔは、プリンタ色域とｄｃの交点と、色域圧縮後のプリントデータＰＲとの比を表す。よって、次の（２）式が成り立つ。
Ｒｏｕｔ＝Ｋ’／Ｓ’ （２）

圧縮線ｄｃとプリンタ最外殻との交点をＰＢとすると、図１３に示したように、Ｓ’はＬｃｕｓｐからＰＢまでの距離になる。同様に、Ｋ’は、Ｌｃｕｓｐから圧縮後のプリントデータＰＲまでの距離とする。

ここで、圧縮条件となる圧縮関数ＲＦｎを導入する。圧縮関数ＲＦｎは、（３）式のようにＲｉｎとＲｏｕｔとの対応を表す。
Ｒｏｕｔ＝ＲＦｎ（Ｒｉｎ） （３）
圧縮関数ＲＦｎを用いて、ＲｉｎからＲｏｕｔを算出すれば、（２）式よりＫ’を算出することができる。

ＲＦｎの算出には、ＵＩ部５０５で設定した明度の階調変換データを用いる。従って、明度の階調変換データを反映した色域圧縮を行うことができる。図６は、明度の階調変換データの１例をグラフで示したものである。図６では、横軸に入力明度Ｌ＊ｉｎ、縦軸に出力明度Ｌ＊ｏｕｔを示している。また、Ｌｃｕｓｐの明度値でグラフを二つの領域に分けている。

次に、圧縮関数ＲＦｎを導出する。図１３に示されているオリジナルデータＯＲの明度値はＬｃｕｓｐの明度値よりも高い。そこで、Ｒｏｕｔの算出には、Ｌ＊ｉｎがＬｃｕｓｐの明度値よりも大きい領域を使用する。ＯＲの明度値がＬｃｕｓｐの明度値よりも低い場合は、Ｌ＊ｉｎがＬｃｕｓｐの明度値よりも小さい領域を使用する。図７は、Ｌ＊ｉｎの明度がＬｃｕｓｐの明度よりも大きく、圧縮線とモニタ最外殻との交点ＭＢの明度よりも小さい範囲を拡大したものである。Ｒｏｕｔの算出には、この範囲を用いる。図７では、この範囲に対応するグラフ線を実線で示してある。図７のグラフの実線部分を［０，１］で正規化すると、図１１のようになる。ステップＳ１４０６では、圧縮条件となる正規化明度圧縮関数ＲＦｎを算出する。ＲＦｎは、正規化された図１１のグラフで表される関数とする。ＲｉｎからＲｏｕｔを算出するときは、図１１のグラフで、横軸をＲｉｎ、縦軸をＲｏｕｔとする。そして、Ｒｉｎに対応するＲｏｕｔを求める。

ＯＲの明度値がＬｃｕｓｐの明度値よりも小さい場合も、同様に圧縮関数を算出する。また、ＯＲの明度値がＬｃｕｓｐの明度値と同じ値のときは、Ｒｉｎ＝Ｒｏｕｔとなる圧縮関数を算出する。

圧縮関数ＲＦｎは、明度の対応データとオリジナルデータの位置から、算出される。圧縮線が彩度軸に対して平行であるとき（ＯＲの明度値がＬｃｕｓｐの明度値と同じ値のとき）、Ｒｉｎ＝Ｒｏｕｔとなるような圧縮関数が算出される。そして、圧縮線が傾くに従い、明度の対応データに応じて、圧縮関数は滑らかに変化していく。圧縮線が明度軸上になると、明度の対応データがそのまま反映されるような圧縮関数が算出される。このように圧縮関数は圧縮線の傾きに沿って滑らかに変化するため、階調を良好にすることができる。従って、明度の階調を考慮しつつ、階調低下を防ぐ色域圧縮を行うことができる。

次に、ステップＳ１４０７では、圧縮係数Ｒｏｕｔを算出する。ステップＳ１４０８では、（２）式より、ステップＳ１４０７で算出されたプリンタの圧縮係数Ｒｏｕｔを用いて色域圧縮後のプリンタデータＰＲを算出する。（２）式を変形すると、次の（４）式のようになり、Ｋ’を求めることができる。
Ｋ’＝Ｒｏｕｔ×Ｓ’ （４）
求めるプリンタデータＰＲの位置は、Ｌｃｕｓｐから圧縮線ｄｃに沿って、Ｋ’だけ離れた位置になる。

以上に述べたように、圧縮量は、圧縮関数ＲＦｎとオリジナルデータから算出される。図６のような滑らかに変化する明度の対応データから算出された圧縮関数の出力値は滑らかに変化する。よって、圧縮線上で階調を良好にすることができる。

また、図１２のＵＩを用いれば、明度の対応データは編集することができるので、色域圧縮を制御することができる。

また、本実施例では、設定された色域圧縮アルゴリズムに従い、カラーマッチングＬＵＴが作成される。そして、作成されたカラーマッチングＬＵＴを用いて、出力画像データを算出する。しかし、カラーマッチングＬＵＴを用いる方法に限ったものではなく、入力画像データに対して、カラーマッチングＬＵＴを用いず上記の色域圧縮処理を行ってもよい。

＜他の実施例＞
上記実施例では、ステップＳ２０７にて作成するカラーマッチングＬＵＴの格子点数を９とした。しかし、求める精度、目的に応じて格子点数を変化させてもよい。

上記実施例では、図５のユーザーインタフェース（以下ＵＩ）の例として、ボタンによる選択方法とプルダウン形式による選択方法を示した。しかし、他のＵＩを採用してもよい。例えば、メニュー形式にして、ユーザーに選択させるようなＵＩでも構わない。また、キーワードで直接入力するＣＵＩ形式でも構わない。

なお、本実施例は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェース機器、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）に適用しても良い。

また、本実施例の目的は、前述した実施形態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または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形態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。

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いてもよい。

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、前述した実施形態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動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される方法を用いてもよい。

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ボ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き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボ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形態の機能が実現される場合も含まれる。

実施例における画像処理装置のブロック図 実施例における画像処理装置の流れを説明するフローチャート モニタ色域とプリンタ色域の一例 明度圧縮関数の一例（１） 実施例の画像処理装置におけるユーザーインタフェースの一例 明度圧縮関数の一例（２） 明度圧縮関数の一例（３） 色域圧縮処理を説明する図（１） 色域圧縮処理を説明する図（２） 階調変換データの一例 明度圧縮関数の一例 明度の階調を編集するためのユーザーインタフェースの一例 色域圧縮処理を説明する図（３） 色域圧縮処理を説明するフローチャート

Claims (9)

1. 入力色データを所定の色域内に色域圧縮する色処理方法において、
   入力色の色域の明度と出力色の色域の明度との対応関係を示すデータを取得する対応データ取得工程と、
   前記入力色データに基づいて圧縮方向を設定する圧縮方向設定工程と、
   前記取得された入力色の色域の明度と出力色の色域の明度との対応関係を示すデータと前記入力色データとに基づいて、圧縮条件を設定する圧縮条件設定工程と、
   前記設定された圧縮方向と前記設定された圧縮条件とに基づいて、前記入力色データを色域圧縮する色域圧縮工程と
   を有することを特徴とする色処理方法。
2. 前記圧縮方向設定工程は、明度軸上に収束点を設定し、前記入力色データから前記設定された収束点に向かう方向に前記圧縮方向を設定することを特徴とする請求項１に記載の色処理方法。
3. 前記設定された収束点の明度値は、前記入力色データと同一色相における前記出力色の色域境界上で、最も彩度が高い点の明度値と同じとすることを特徴とする請求項２に記載の色処理方法。
4. 更に、前記取得された入力色の色域の明度と出力色の色域の明度との対応関係を示すデータを、ユーザーの指示に応じて編集する編集工程を有することを特徴とする請求項１に記載の色処理方法。
5. 前記圧縮条件設定工程は、
   入力色の色域境界に対する入力色データの相対位置を算出する相対位置算出工程と、
   前記最も彩度が高い点の明度値から前記入力色データの明度値までの範囲における、前記入力色の色域の明度と出力色の色域の明度との対応関係を示すデータを正規化する正規化工程とを有し、
   前記正規化された入力色の色域の明度と出力色の色域の明度との対応関係を示すデータに基づいて前記圧縮条件を設定する圧縮条件設定工程を有し、
   前記色域圧縮工程は、前記設定された圧縮方向と、前記算出された入力色データの相対位置と、前記設定された圧縮条件とに基づいて色域圧縮することを特徴とする請求項１に記載の色処理方法。
6. 更に、出力デバイスの印刷条件を取得する印刷条件取得工程と、
   前記取得された印刷条件に基づく出力デバイスの色域を算出する色域算出工程と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の色処理方法。
7. 入力色データを所定の色域内に色域圧縮する色処理装置において、
   入力色の色域の明度と出力色の色域の明度との対応関係を示すデータを取得する対応データ取得手段と、
   前記入力色データに基づいて圧縮方向を設定する圧縮方向設定手段と、
   前記取得された入力色の色域の明度と出力色の色域の明度との対応関係を示すデータと前記入力色データとに基づいて、圧縮条件を設定する圧縮条件設定手段と、
   前記設定された圧縮方向と前記設定された圧縮条件とに基づいて、前記入力色データを色域圧縮する色域圧縮手段と
   を有することを特徴とする色処理装置。
8. 前記請求項１及至６のいずれかに記載の色処理方法をコンピュータにて実施させるためのプログラム。
9. 前記請求項１及至６のいずれかに記載の色処理方法をコンピュータにて実施させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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