JP2006279961A - グレー成分置換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アーチファクトを回避することのできる、ハイライト可能性及び色の中性に基づいた二次元グレー成分置換方法を提供する。
【解決手段】このグレー成分置換方法は、現ピクセルカラー値を受信すること（３２）と、現ピクセルカラー値に対するハイライト可能性を決定すること（３４）と、現ピクセルカラー値に対する色の中性を決定すること（３６）と、ハイライト可能性及び色の中性に応じて出力ピクセルカラー値を生成すること（３８）とを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、アーチファクトを回避することのできる、ハイライト可能性及び色の中性に基づいた二次元グレー成分置換方法に関する。

デジタル印刷システムにおいて、画素（ピクセル）とは、ページ上における、インク、染料、又はトナーのドットが配置される空間、と定義され得る。このようなドットの配置及び数によって、どのように人間の目がこれらのドット及び画素を１つの画像に統合するかが決定される。例えば、ピクセルの色は、通常、その空間内における様々な色のインクのドットの数によって制御される。黄色いドットの濃度が高いピクセルは、ほとんど黄色に見える。この黄色は、その他の色のドットを加えることによって、より緑やよりオレンジに見えるように変えることができる。

一般的には、カラー画像形成処理では、減色法を用いることによってカラー画像が形成される。デジタル表示システムでは、通常、画像が表示される基体（画面）は黒いと考えられ、これに色が加えられることによって、カラー画像が形成される。デジタル印刷では、通常、基体は白いため、これに色が加えられることによって、白から減色される。この減法色は、シアン、マゼンタ、及びイエロー（ＣＭＹ）である。

染料ベースのカラー印刷システムでは、染料の純度及び強度が高く、ブラックの色は上記３色を混ぜ合わせることにより紙の上に再現され得る。しかしながら、インク及びトナーベースのシステムでは、これは通例ではない。ＣＭＹを混ぜ合わせると、通常、ブラックではなく、茶色がかった中間色となる。従って、ブラックは、使用可能なインク及びトナーに加えられ、カラーＫで表される。

ＣＭＹＫを用いて画像を形成する場合、ブラックを追加するには、その他の色の量を変更して追加することが必要とされる。通常、この処理は、グレー成分置換（ＧＣＲ：gray component replacement）又は下色除去（ＵＣＲ：under color removal）と呼ばれる。ほとんどのＧＣＲシステムは、所定のピクセルの現ＣＭＹＫ値に適用される一連の方程式に依存している。これらの方程式は、通常、現ピクセルに対するＣＭＹ値の最小値しか用いない。これは、一次元のＧＣＲ処理を行っているものと考えられる。

印刷モードの場合、このＧＣＲの一次元方法は、ほとんどのアプリケーションに対して十分であると思われる。しかしながら、電子走査画像がテキスト、絵、及びグラフィックのコンテンツの混ざったものである、多機能デバイスのコピーモードのようなアプリケーションの場合、この一次元ＧＣＲ処理は、最終出力ハードコピーにおいて不都合なアーチファクト（例えば、ハイライト領域における粒状性、色縁、テクスチャーの輪郭化、エッジの滲み、及び、暗領域における色の減少）を引き起こすことがある。

本発明の第１の態様は、現ピクセルカラー値を受信することと、前記現ピクセルカラー値に対するハイライト可能性を決定することと、前記現ピクセルカラー値に対する色の中性を決定することと、前記ハイライト可能性及び前記色の中性に応じて、出力ピクセルカラー値を生成することと、を含む、グレー成分置換方法である。

本発明の第１の態様において、前記ハイライト可能性を決定することが、前記現ピクセルカラー値における非ブラックカラー値の平均値を決定することをさらに含んでもよい。

本発明の第１の態様において、前記色の中性を決定することが、最小カラー値と最大カラー値との比率を決定することをさらに含んでもよい。

本発明の第１の態様において、前記ハイライト可能性を決定すること、前記色の中性を決定すること、及び前記出力ピクセルカラー値を生成することが、前記現ピクセルカラー値をルックアップ・テーブルに索引として用いることをさらに含んでもよい。

図１は、画像形成システム１０の一実施形態を示している。この画像形成システムは、画像を表すデータを収集する画像収集エンジン１２を有する。このエンジンは、例えばコピー機又はファックス機におけるスキャナであってよい。画像データは、既存のドキュメントを走査することにより収集される。この走査は、例えばコピー機のようなガラス・プラテンにより行われてもよいし、例えばファックス機のような光バーにより行われてもよい。

走査プラテン又は光バーに加えて或いはその代わりに、ユーザがオリジナル・ドキュメントを作成したホスト・コンピュータによって、画像を収集してもよい。このホスト・コンピュータは、印刷システムを保持するデバイスに直結されていてもよいし、データ・ネットワークからこのデバイスにアクセスしてもよい。さらに、電話線を介し、ファックス受信機においてファックスを受信することによって、画像を収集してもよい。どのように収集するにしても、画像収集エンジンは画像データを受信する。

次に、収集された画像データは、画像処理モジュール１４に送られる。この画像処理では、収集された画像の値が取り込まれ、このデータをレンダリング用の出力エンジンに送信するのに必要な処理が行われる。例えば、画像収集エンジンが赤・緑・青（ＲＧＢ）又はＬ^*ａ^*ｂ^*色空間において画像データを収集し、出力エンジンがシアン・マゼンタ・イエロー・ブラック（ＣＭＹＫ）色空間において機能する場合、この画像処理には色空間変換が含まれる。

グレー成分置換（ＧＣＲ）処理が行われるのは、通常、この色変換処理の部分である。色変換モジュール１６は、画像処理モジュールの専用部分であってもよく、例として、特定用途向け集積回路若しくはプロセッサの一部、又は、画像プロセッサにおいて実行する処理の一部が挙げられる。この色変換モジュールは、ハードウェアにおいて実行されてもよいし、全画像処理動作の一部として実行されてもよい。

画像処理後、ピクセルカラー値の形態である正確な画像データが、出力エンジン２０に送られる。この処理中、データは、メモリ１８での処理における様々な段階に一時的に格納されてもよい。以下にさらに述べるように、このメモリは、ルックアップ・テーブル及び／又はレジスタを含み得る。

出力エンジン２０は、画像データから画像をレンダリングすることのできるいくつかの異なるエンジンのうちの１つであってよい。一実施形態では、この出力エンジンは、インク、染料、又はトナーによって画像を紙又はその他の印刷基体上にレンダリングする印刷エンジンである。このような印刷エンジンの一例として、電子写真印刷エンジン（ゼログラフィック印刷エンジンとしても知られる）がある。出力エンジンの他の例としては、グラフィックス・アダプタが挙げられ、これは、例えば、ファックスが電子メールに変換されてファックス・サーバからユーザのデスクトップへ画像として送られる場合や、出力エンジンがデータをファイルに書き込むことができる場合である。

上記のように、グレー成分置換は、典型的には、ピクセルのカラー値を変更してブラック・インクを追加したり、ブラックの値を操作して特定領域の色レベルを変更したりすることを含む。上記のように、色変換モジュールは、事実上、画像プロセッサ１４において実行する処理であってもよい。

さらに、図２に示されているメモリ１６２は、図１のメイン・メモリ１８の一区画であってもよいし他のセグメントであってもよい。画像処理モジュールからの現ピクセル値は、入力レジスタ１６４に格納されてもよい。次に、プロセッサ１６０は、この現ピクセル値を処理して、出力ピクセル値を生成する。この出力ピクセル値の生成には、これから図３及び図４に関して述べるように、ルックアップ・テーブル１６６を使用してもよい。

色変換処理では、グレー成分置換が行われる際に、中間グレー軸に対する現ピクセルカラー値の位置に関して３つの関数が定義され得る。図３は、Ｌ^*ａ^*ｂ^*軸によって定義されるような色空間の一例を示している。Ｌ^*は輝度若しくは色強度であり、ａ^*は赤／緑軸であり、ｂ^*はイエロー／青軸である。点２２は、「起点」若しくは中間色点である。点２４が中間グレー軸に近いのに対し、点２６は中間グレー軸から点２４よりも離れている。

この色変換処理では、ブラック成分Ｋが出力ピクセルカラー値に追加されると、出力ピクセルカラー値が操作されて、そのピクセルが中間軸に対して位置付けられる。この処理の一実施形態が、図４に示されている。以下にさらにより詳細に述べるように、出力ピクセルカラー値の決定は、走査及びレンダリング・システムのモードによって影響され得る。例えば、デバイスが、テキストのみのモード、グラフィックスのみのモード、写真のみのモード、又は「混合」モード（即ち、前記３つのモードを合わせたもの）である場合によって、出力ピクセルカラー値は変化する。このモードは、ステップ３０において「設定」される。このモードの設定は、ユーザにより行われてもよいし、収集された画像データのプロファイルに基づいてデバイスにより決定されてもよい。ここでは、説明の便宜上、混合モードを用いたものと仮定する。

ステップ３２において、現ピクセルカラー値が受信される。これは、上記画像収集モジュールによって行われるが、ＧＣＲ処理が行われる画像処理モジュール及び色変換モジュールによって行われてもよい。

このＧＣＲ処理は、２方向において制御することが可能である。第１の方向は、ハイライト−中間色調−シャドー領域であり、第２の方向は、中間軸−中間色領域−飽和色である。２つの特性量、即ち、ピクセルがハイライト領域にある可能性を示すγと、色がどの程度中性であるかを示すφとが定義され得る。

ハイライト可能性は、現ピクセルカラー値（ここでは、(Ｃ_i，Ｍ_i，Ｙ_i)）の入力ＣＭＹ成分の平均面積率である。この量γは、下の式で定義される。

γが小さいほど、インク面積率が小さく、その色がハイライト領域に属する可能性が高い。従って、一般的には、ハイライト可能性は量γの逆数である。この現ピクセルカラー値のハイライト可能性は、ステップ３４において決定される。

色の中性は、現ピクセルカラー値の色成分ＣＭＹの最小値と現ピクセルカラー値の色成分の最大値との比率と定義される。この現ピクセルカラー値に対する色の中性は、ステップ３６において決定される。

これらの量が定義されると、下の式を用いてＧＣＲ処理を進めることが可能である。

出力ピクセルカラー値は、Ｃ_o，Ｍ_o，Ｙ_o，Ｋ_oである。上記のように、出力色成分ＣＭＹは、出力ブラック値Ｋ_oを追加するために調整する必要がある。関数ｆ()及びｈ()は、変数φで機能する。関数ｆ()は、中間軸−中間色領域−飽和色の方向において、ブラックの生成を制御する。関数ｈ()は、中間軸−飽和色の方向において、上記ブラックの追加に必要な減色を制御する。関数ｇ()は、ハイライト可能性変数で機能し、ハイライト−中間色調−シャドー領域の方向において、ブラックの削減を制御する。ブラックの削減は、ハイライト領域において、粒状性を回避するのに必要である。これらの関数は、ユーザによって生成されるが、多数の異なる方法で定義されてもよい。関数ｆ()のグラフが、図５に示されている。

ｆ()に用いられる特定の関数は、システム設計者に一任されているが、有用だと思われる特性及び条件がいくつかある。関数には、変数が小さすぎて、より飽和した色をレンダリングするのに用いられるブラック着色剤が無い領域がある。これにより、色域が大きくなり、より飽和した色の粒子がより粗くなくなる。φが一定値φ₁よりも大きくなると、ｆ()は中間色領域を介して値１へ滑らかに遷移する。この滑らかな遷移によって、色の輪郭化が回避される。この値１は、φ₂におけるｆ()によって到達されると、そのまま１であり続けることにより、中間グレー軸周辺の色に対して最大ブラック・ストラテジーが実施される。これにより、白黒テキストのエッジをレンダリングする際に、色縁アーチファクトが回避される。白黒エッジ周辺のカラー・ドットを除去することにより、白黒テキストは、混合モードにおける最大ブラック・ドットを用いた鋭エッジ解像度で再現される。

関数ｇ()のグラフが、図６に示されている。量γが小さいときのゼロ領域によって、これらの領域においてブラック・ドットが生じることが少なくなり、これにより、粒状性が軽減される。一般的には、関数ｇ()が長くゼロであり続けるほど、より優れた画像が得られる。しかしながら、このことと、白黒テキストのエッジ領域において目に見える色縁アーチファクトを回避することとの間には、二律背反性がある。

スキャナは、一般的には、オリジナルにおける白黒テキストの完全な鋭エッジをとらえることはできない。背景の抑制（背景とみなされる領域において生じるあらゆるカラー又はブラックの除去）後も依然として、白におけるライトグレー・ピクセルレベル−暗遷移−走査されたテキスト・エッジ周辺のテキストの暗部分におけるダークグレー・ピクセルレベルというピクセル遷移ゾーンがある。スキャナの変調伝達関数が極めて正確な場合、ゼロ間隔はより長くてもよい。γがレベルγ₁に到達すると、この関数は、急速に最大値１に遷移することによって、白黒テキスト・エッジにおける色縁アーチファクトを回避する必要がある。ｆ()とｇ()とを乗算することにより、最終的にブラックの生成が制御されるので、起こり得る色輪郭化アーチファクトは、通常、回避される。

関数ｈ()のグラフが、図７に示されている。この関数ｈ()は、ＧＣＲ処理の減色を制御する。この関数ｈ()は、通常、変数φの単調非減少関数である。典型的な曲線は、０から開始して、可能な限り大きな色域を維持する。次に、この曲線は、最大値１まで滑らかに上昇する。この曲線が、飽和した暗色領域を維持するゼロ値ゾーンを有すること、又は、インク総面積率を制御する値１のクリップ・ゾーンを有することは、珍しいことではない。また、網点総面積率（ＴＡＣ：total area coverage）制約条件が異常に低い場合にも、このＴＡＣ制約条件をより良く満たすために、定数ｈ()の使用が望まれ得る。

上記のように、この特定の例は、テキスト、グラフィックス、及び写真の画像を組み合わせた混合モードに関するものであった。写真モードでは、テキストの白黒エッジ周辺の色縁には関係がない。ｆ()曲線は、右側へ押し寄せて、ゼロ値領域を広げ、値１の領域を狭くしてもよい。写真モードでは、同様のことをｇ()及びｈ()に行ってもよい。テキストのみのモードでは、最大ブラック・ストラテジーを実施することにより、ブラック・ドット充填を促して、よりはっきりとエッジをレンダリングするべきである。これは、３つの関数を全て１に設定することにより実行され得る。

図４に戻ると、ステップ３８において、これらの関数及び変数を用いて、出力ピクセルカラー値が決定される。このような決定の実際の実施法は、システム設計及び必要条件に応じて様々であってよい。例えば、これらの決定は、予め行って、図２に示されているような１つ以上のルックアップ・テーブルに格納してもよい。ＣＭＹの現ピクセルカラー値は、γ（ハイライト可能性）のルックアップ・テーブルに索引として用いることができ、予備的に決定された最大値及び最小値は、φ（色の中性）のルックアップ・テーブルに索引付けをするのに用いることができる。次に、これらの値は、ｆ()及びｇ()の値のルックアップ・テーブルに索引として用いることができると共に、Ｋ_oの値を計算するのに用いることができる。次に、これらの値を組み合わせて、色成分のルックアップ・テーブルに索引付けをするのに用いることができる。

或いは、この計算全体をリアルタイム（「オンザフライ」）で行ってもよい。さらに、この計算のうちのいくらかをリアルタイムで行って、その結果を様々なルックアップ・テーブルに索引付けをするのに用いてもよい。或いは、変数をルックアップ・テーブルから取得して、リアルタイムでこれらの値を計算するのに用いてもよい。ＧＣＲ処理の実施に関しては、いずれの特定のハードウェア／ソフトウェア構造への限定も意図しない。

画像収集システムの一実施形態を示す図である。 グレー成分置換を含む色変換を行う画像処理モジュールの一実施形態を示す図である。 色空間軸の一例を示す図である。 グレー成分置換を行う方法の一実施形態を示すフローチャートである。 飽和色−中間色軸の方向においてブラックの生成を制御する関数を示すグラフである。 中間軸に沿ったハイライト−シャドーの方向においてブラックの削減を制御する関数を示すグラフである。 飽和色−中間色軸の方向においてブラックの削減を制御する関数を示すグラフである。

符号の説明

１０ 画像形成システム
１４ 画像プロセッサ
２２ 中間色点
２４、２６ 点
１６２ メモリ

Claims (4)

1. 現ピクセルカラー値を受信することと、
   前記現ピクセルカラー値に対するハイライト可能性を決定することと、
   前記現ピクセルカラー値に対する色の中性を決定することと、
   前記ハイライト可能性及び前記色の中性に応じて、出力ピクセルカラー値を生成することと、
   を含む、グレー成分置換方法。
2. 前記ハイライト可能性を決定することが、前記現ピクセルカラー値における非ブラックカラー値の平均値を決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記色の中性を決定することが、最小カラー値と最大カラー値との比率を決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記ハイライト可能性を決定すること、前記色の中性を決定すること、及び前記出力ピクセルカラー値を生成することが、前記現ピクセルカラー値をルックアップ・テーブルに索引として用いることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
   

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