JP2007158948A - 色変換装置、色変換方法、および色変換プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】グレー軸近傍での色の連続性の向上を図ることができる色変換装置を提供する。
【解決手段】入力画像色空間における入力色値を、出力画像色空間における色値に変換する色変換装置３０において、ＤＬＵＴ３１は、入力画像色空間を複数の単位立方体に格子状に分割したときの各格子点に対応付けて、出力画像色空間における色値を保持している。補間演算部３２は、各単位立方体を当該単位立方体の格子点を頂点とする複数の多面体にさらに分割したときの各多面体を単位補間立体として、入力色値が属する単位補間立体を構成する複数の格子点を特定し、ＤＬＵＴ３１によって求められる特定された複数の格子点に対応付けられた出力画像色空間における色値を用いて、変換後の色値を補間演算により求める。上記多面体のうちグレー軸を一辺とする単位立方体を分割する多面体は、グレー軸を一辺とし単位立方体を切断する面を有しないように規定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力画像色空間における入力画像信号の色値を、出力画像色空間における色値に変換する色変換装置、色変換方法、および色変換プログラムに関する。

入力画像色空間における入力画像信号の色値（以下、適宜「入力色値」と称す）を、出力画像色空間における色値（以下、適宜「出力色値」と称す）に変換する色変換方法として、多次元ルックアップテーブルと補間演算処理とを併用するものが知られている。この色変換方法では、入力画像色空間を複数の単位立方体に格子状に分割したときの各格子点に対応付けて、出力画像色空間における色値を格子点データとして保持する多次元ルックアップテーブルを用意しておく。そして、立方体補間と呼ばれる補間法では、入力色値の変換に際しては、当該入力色値が属する単位立方体を特定し、特定された単位立方体の８個の格子点を補間に用いる参照格子点として選択する。そして、８個の参照格子点の格子点データを用いて入力色値に対応する出力色値を補間演算により求める。

補間法としては、上記の立方体補間の他に、演算量を減らす目的で三角柱（Prism）補間や四面体（TetraHydra）補間が用いられることも多い。三角柱補間では、単位立方体を当該単位立方体の格子点を頂点とする２つの三角柱にさらに分割し、当該三角柱を単位補間立体とする。また、四面体補間では、単位立方体を当該単位立方体の格子点を頂点とする６つの四面体にさらに分割し、当該四面体を単位補間立体とする。そして、入力色値の変換に際しては、当該入力色値が属する単位補間立体（三角柱または四面体）を特定し、特定された単位補間立体を構成する複数（６個または４個）の格子点を参照格子点として選択する。そして、複数の参照格子点の格子点データを用いて入力色値に対応する出力色値を補間演算により求める。

例えば、各色８ビットのＬ^＊ａ^＊ｂ^＊値を入力色値とし、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間を各軸１６分割して（１６×１６×１６）個の単位立方体に分割し、（１７×１７×１７）個の格子点を持つ３次元ルックアップテーブルを用いる場合、従来の三角柱補間では、図７に示されるように、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間の全領域において同じ分割方法（分割方向）で各単位立方体を２つの三角柱に分割する。そして、入力色値の上位４ビットに基づいて当該入力色値が何れの単位立方体に属するかを判断し、さらに入力色値の下位４ビットに基づいて当該入力色値が何れの三角柱に属するかを判断する。具体的には、入力色値の下位４ビットにより求まる単位立方体内での入力色値の座標を（ＤＬ^＊，Ｄａ^＊，Ｄｂ^＊）とするとき、図８のようにＤａ^＊≧Ｄｂ^＊が真であれば手前の三角柱ＡＢＣＥＦＧに属すると判断し、図９のようにＤａ^＊＜Ｄｂ^＊が真であれば奥の三角柱ＡＣＤＥＧＨに属すると判断する。そして、入力色値が属すると判断された三角柱の６つの格子点の格子点データを用いて、入力色値に対応する出力色値を補間演算により求める。

このように、従来の三角柱補間では、入力画像色空間の全領域において単位立方体の分割を同じように行っている。これは、四面体補間についても同様である。

特開平１１−２９８７４３号公報

上記従来の三角柱補間では、図１０に示されるように、等明度面に沿ってグレー軸の周囲に６個の三角柱（単位補間立体）Ｔ１’〜Ｔ６’が規定されるため、グレー軸近傍において色相角に応じて参照格子点が６通りに変化する。この参照格子点の変化は、グレー軸近傍での色の連続性に対して悪影響を及ぼす。

そこで、本発明は、グレー軸近傍での色の連続性の向上を図ることができる色変換装置、色変換方法、および色変換プログラムを提供する。

本発明に係る色変換装置は、入力画像色空間における入力画像信号の色値を、出力画像色空間における色値に変換する色変換装置において、前記入力画像色空間を複数の単位立方体に格子状に分割したときの各格子点に対応付けて、前記出力画像色空間における色値を保持している多次元ルックアップテーブルと、前記各単位立方体を当該単位立方体の格子点を頂点とする複数の多面体にさらに分割したときの各多面体を単位補間立体として、前記入力画像信号の色値が属する単位補間立体を構成する複数の格子点を特定し、前記多次元ルックアップテーブルによって求められる前記特定された複数の格子点に対応付けられた前記出力画像色空間における色値を用いて、前記入力画像信号の変換後の色値を補間演算により求める補間演算手段と、を有し、前記多面体のうちグレー軸を一辺とする単位立方体を分割する多面体は、前記グレー軸を一辺とし前記単位立方体を切断する面を有しないように規定されることを特徴とする。

また、本発明に係る色変換方法は、入力画像色空間を複数の単位立方体に格子状に分割したときの各格子点に対応付けて、出力画像色空間における色値を保持している多次元ルックアップテーブルを用いて、前記入力画像色空間における入力画像信号の色値を、前記出力画像色空間における色値に変換する色変換方法において、前記各単位立方体を当該単位立方体の格子点を頂点とする複数の多面体にさらに分割したときの各多面体を単位補間立体として、前記入力画像信号の色値が属する単位補間立体を構成する複数の格子点を特定し、前記多次元ルックアップテーブルによって求められる前記特定された複数の格子点に対応付けられた前記出力画像色空間における色値を用いて、前記入力画像信号の変換後の色値を補間演算により求めるステップを有し、前記多面体のうちグレー軸を一辺とする単位立方体を分割する多面体は、前記グレー軸を一辺とし前記単位立方体を切断する面を有しないように規定されることを特徴とする。

また、本発明に係る色変換方法は、入力画像色空間を複数の単位立方体に格子状に分割したときの各格子点に対応付けて、出力画像色空間における色値を保持している多次元ルックアップテーブルを用いて、前記入力画像色空間における入力画像信号の色値を、前記出力画像色空間における色値に変換するための色変換プログラムにおいて、コンピュータを、前記各単位立方体を当該単位立方体の格子点を頂点とする複数の多面体にさらに分割したときの各多面体を単位補間立体として、前記入力画像信号の色値が属する単位補間立体を構成する複数の格子点を特定し、前記多次元ルックアップテーブルによって求められる前記特定された複数の格子点に対応付けられた前記出力画像色空間における色値を用いて、前記入力画像信号の変換後の色値を補間演算により求める補間演算手段として機能させ、前記多面体のうちグレー軸を一辺とする単位立方体を分割する多面体は、前記グレー軸を一辺とし前記単位立方体を切断する面を有しないように規定されることを特徴とする。

本発明によれば、グレー軸近傍での色の連続性の向上を図ることができる色変換装置、色変換方法、および色変換プログラムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

図１は、本実施の形態に係る色変換装置３０を含む画像処理装置１の構成を示すブロック図である。この画像処理装置１は、原稿の画像をスキャナで読み取って出力デバイス（プリントエンジン）により出力するカラーコピー機である。すなわち、本実施の形態では、本発明に係る色変換装置をカラーコピー機に適用した場合を例にとって説明する。ただし、本発明に係る色変換装置の用途は特に限定されない。

画像処理装置１全体の構成および動作について簡単に説明する。図１において、スキャナ１０は、原稿の画像を光学的に読み取って濃度ＲＧＢ信号を生成する。前段色変換部２０は、スキャナ１０により得られたＲＧＢ信号をマトリックス演算などでＬ^＊ａ^＊ｂ^＊信号に変換する。色変換装置３０は、前段色変換部２０により得られたＬ^＊ａ^＊ｂ^＊信号をダイレクトルックアップテーブル（ＤＬＵＴ）を用いてＣＭＹＫ信号に変換する。トーン補正部４０は、色変換装置３０により得られたＣＭＹＫ信号に対して出力デバイス（プリントエンジン）５０に合わせたトーン補正を施す。出力デバイス５０は、トーン補正後のＣＭＹＫ信号に基づき、ＣＭＹＫ四色の色材（トナーやインク等）を用いて紙等の印刷媒体に画像を印刷する。

以下、本実施の形態に係る色変換装置３０について説明する。色変換装置３０は、多次元ルックアップテーブルと補間演算処理とを併用して、入力画像色空間における入力画像信号の色値（入力色値）を、出力画像色空間における色値（出力色値）に変換するものである。図１において、色変換装置３０は、ＤＬＵＴ３１と補間演算部３２とを有する。

ＤＬＵＴ３１は、入力画像色空間を複数の単位立方体（単位立方格子）に格子状に分割したときの各格子点に対応付けて、出力画像色空間における色値を格子点データとして保持している。具体的には、ＤＬＵＴ３１は、各格子点の座標（Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）に対応したアドレスに対応づけて、格子点データ（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ）を格納しているメモリである。

補間演算部３２は、上記各単位立方体を当該単位立方体の格子点を頂点とする複数の多面体にさらに分割したときの各多面体を単位補間立体として、入力色値が属する単位補間立体を構成する複数の格子点を特定し、特定された複数の格子点の格子点データを用いて、入力色値の変換後の色値（すなわち入力色値に対応する出力色値）を補間演算により求めるものである。

ここで、本実施の形態における単位立方体の分割方法、すなわち単位補間立体（多面体）の規定の仕方について説明する。本実施の形態では、グレー軸近傍での参照格子点の変化が少なくなるように、グレー軸に接する単位立方体については、当該単位立方体がグレー軸を一辺とする面で切断されないように複数の多面体に分割する。すなわち、本実施の形態では、グレー軸を一辺とする単位立方体を分割する多面体は、グレー軸を一辺とし単位立方体を切断する面を有しないように規定される。具体的には、三角柱補間では、図２に示すようにグレー軸近傍の単位立方体を２つの三角柱に分割する。四面体補間では、図２に示すようにグレー軸近傍の単位立方体を２つの三角柱に分割し、さらに各三角柱を３つの四面体に分割する。

なお、補間演算部３２の機能は、適宜の構成により実現可能であり、例えばハードウェア回路によって実現されてもよいし、記録媒体に記録された色変換プログラムがコンピュータにより実行されることによって実現されてもよい。

以下、本実施の形態に係る色変換装置３０について、三角柱補間を行う場合を例にとって、より具体的に説明する。以下の説明では、入力色値は各色８ビット（０〜２５５）のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊値であるものとする。

本具体例では、図３に示すように、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間の入力色値が取り得る範囲を、各軸１６分割し、（１６×１６×１６）個の単位立方体に格子状に分割する。そして、各単位立方体を、図４に示すように２つの三角柱に分割する。図４において、グレー軸を一辺とする単位立方体を分割する三角柱は、グレー軸を一辺とし単位立方体を切断する面を有しないように規定されている。また、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間は、グレー軸を含み互いに直交する２つの格子面により区分され、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間には、グレー軸の周りに４つの象限が画定されている。すなわち、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間には、第１象限Ｑ１（ａ^＊≧１２８，ｂ^＊≧１２８）、第２象限Ｑ２（ａ^＊≧１２８，ｂ^＊＜１２８）、第３象限Ｑ３（ａ^＊＜１２８，ｂ^＊＜１２８）、および第４象限Ｑ４（ａ^＊＜１２８，ｂ^＊≧１２８）が画定されている。そして、同一の象限に位置する単位立方体は、それぞれ同様に（同じ分割方向で）２つの三角柱に分割されている。第１象限Ｑ１および第３象限Ｑ３に属する単位立方体は、図５のように分割され、第２象限Ｑ２および第４象限Ｑ４に属する単位立方体は、図６のように分割される。

ＤＬＵＴ３１は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間を各軸１６分割して得られる、図３に示される（１７×１７×１７）個の格子点の各々に対応付けて、当該格子点の座標値（Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊値）に対応するＣＭＹＫ値を保持する３次元ルックアップテーブルである。

補間演算部３２は、ＤＬＵＴ３１を用いて三角柱補間法による補間演算処理を行うことにより、入力色値に対応する出力色値を算出する。具体的には、補間演算部３２は、入力色値の上位４ビットにより当該入力色値が属する単位立方体を決定し、さらに入力色値の下位４ビットにより当該入力色値が属する三角柱を特定する。

入力色値が属する三角柱の特定は、次のように行われる。まず、補間演算部３２は、入力色値が、第１象限Ｑ１または第３象限Ｑ３に属するか、それとも第２象限Ｑ２または第４象限Ｑ４に属するかを判断する。具体的には、補間演算部３２は、入力色値ａ^＊，ｂ^＊の最上位ビットが同じであれば（０と０、または１と１であれば）、入力色値は第１象限Ｑ１または第３象限Ｑ３に属すると判断し、最上位ビットが異なれば（１と０、または０と１であれば）、入力色値は第２象限Ｑ２または第４象限Ｑ４に属すると判断する。

そして、入力色値が第１象限Ｑ１または第３象限Ｑ３に属すると判断された場合、補間演算部３２は、入力色値が図５の三角柱ＡＢＤＥＦＨまたは三角柱ＢＣＤＦＧＨの何れに属するかを判断する。具体的には、入力色値の下位４ビットにより求まる単位立方体内での入力色値の座標を（ＤＬ^＊，Ｄａ^＊，Ｄｂ^＊）（０≦ＤＬ^＊，Ｄａ^＊，Ｄｂ^＊≦１）とするとき、（１−Ｄａ^＊）≧Ｄｂ^＊が真であれば三角柱ＡＢＤＥＦＨに属すると判断し、（１−Ｄａ^＊）＜Ｄｂ^＊が真であれば三角柱ＢＣＤＦＧＨに属すると判断する。なお、図５では、（１−Ｄａ^＊）≧Ｄｂ^＊であり、入力色値は三角柱ＡＢＤＥＦＨに属している。

一方、入力色値が第２象限Ｑ２または第４象限Ｑ４に属すると判断された場合、補間演算部３２は、入力色値が図６の三角柱ＡＢＣＥＦＧまたは三角柱ＡＣＤＥＧＨの何れに属するかを判断する。具体的には、Ｄａ^＊≧Ｄｂ^＊が真であれば三角柱ＡＢＣＥＦＧに属すると判断し、Ｄａ^＊＜Ｄｂ^＊が真であれば三角柱ＡＣＤＥＧＨに属すると判断する。なお、図６では、Ｄａ^＊≧Ｄｂ^＊であり、入力色値は三角柱ＡＢＣＥＦＧに属している。

そして、補間演算部３２は、入力色値が属すると判断された三角柱を構成する６個の格子点を参照格子点として、入力色値に対応する出力色値を補間演算により算出する。具体的には、補間演算部３２は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間における入力色値と各参照格子点との位置関係（近さ）に応じた重み付け係数を用いた重み付け補間演算を行うことにより、入力Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊値に対応する出力ＣＭＹＫ値を算出する。例えば、補間演算部３２は、入力色値の下位４ビットに基づき、入力色値と各参照格子点との距離の逆数を各参照格子点の重み付け係数として求め、６個の参照格子点の格子点データを、それぞれ対応する重み付け係数で重み付けして加重平均を算出し、出力色値を求める。

以上のとおり、本実施の形態では、入力画像色空間を複数の単位立方体に格子状に分割したときの各格子点に対応付けて、出力画像色空間における色値を保持している多次元ルックアップテーブルと、上記各単位立方体を当該単位立方体の格子点を頂点とする複数の多面体にさらに分割したときの各多面体を単位補間立体とする補間演算処理とを併用する色変換において、上記多面体のうちグレー軸を一辺とする単位立方体を分割する多面体は、グレー軸を一辺とし単位立方体を切断する面を有しないように規定される。このため、本実施の形態によれば、グレー軸に接する単位立方体がグレー軸を一辺とする面で切断されないので、従来と比較して、グレー軸周りに規定される多面体の個数を少なくすることができ、グレー軸近傍での色相角に応じた参照格子点の変化を少なくすることができる。具体的には、従来の三角柱補間では、図１０に示されるように等明度面に沿ってグレー軸の周囲に６個の三角柱Ｔ１’〜Ｔ６’が規定され、グレー軸近傍において色相角に応じて参照格子点が６通りに変化する。これに対し、本実施の形態では、図２に示されるように等明度面に沿ってグレー軸の周囲に４個の三角柱Ｔ１〜Ｔ４が規定され、グレー軸近傍において色相角に応じて参照格子点が４通りに変化する。この結果、本実施の形態によれば、グレー軸近傍での色の連続性を向上させることができる。また、グレー軸近傍でのノイズを低減することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更することができる。例えば、入力画像色空間および出力画像色空間は、それぞれ、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間およびＣＭＹＫ色空間に限られず、ＲＧＢ色空間、ＹＣＣ色空間、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間など、他の色空間であってもよい。また、入力画像色空間および出力画像色空間は、互いに同一の色空間であってもよい。すなわち、本発明は、いわゆる色空間変換だけでなく、ガミュート圧縮、色バランス調整、コントラスト補正、明るさ補正、彩度補正など、各種の色変換処理に適用可能である。

また、グレー軸を一辺とする単位立方体以外の単位立方体については、上記以外の態様で分割されてもよく、例えば従来と同様の態様で分割されてもよい。

実施の形態に係る色変換装置を含む画像処理装置の構成を示すブロック図である。 グレー軸近傍の単位立方体が２つの三角柱に分割された様子を示す平面図である。 Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間が複数の単位立方体に分割された様子を示す斜視図である。 複数の単位立方体がさらに２つの三角柱に分割された様子を示す平面図である。 第１または第３象限に属する単位立方体が２つの三角柱に分割された様子を示す斜視図である。 第２または第４象限に属する単位立方体が２つの三角柱に分割された様子を示す斜視図である。 従来の三角柱補間における、複数の単位立方体がさらに２つの三角柱に分割された様子を示す平面図である。 従来の三角柱補間における、単位立方体が２つの三角柱に分割された様子を示す斜視図である。 従来の三角柱補間における、単位立方体が２つの三角柱に分割された様子を示す斜視図である。 従来の三角柱補間における、グレー軸近傍の単位立方体が２つの三角柱に分割された様子を示す平面図である。

符号の説明

１ 画像処理装置、１０ スキャナ、２０ 前段色変換部、３０ 色変換装置、３１ ダイレクトルックアップテーブル（ＤＬＵＴ）、３２ 補間演算部、４０ トーン補正部、５０ 出力デバイス。

Claims (3)

1. 入力画像色空間における入力画像信号の色値を、出力画像色空間における色値に変換する色変換装置において、
   前記入力画像色空間を複数の単位立方体に格子状に分割したときの各格子点に対応付けて、前記出力画像色空間における色値を保持している多次元ルックアップテーブルと、
   前記各単位立方体を当該単位立方体の格子点を頂点とする複数の多面体にさらに分割したときの各多面体を単位補間立体として、前記入力画像信号の色値が属する単位補間立体を構成する複数の格子点を特定し、前記多次元ルックアップテーブルによって求められる前記特定された複数の格子点に対応付けられた前記出力画像色空間における色値を用いて、前記入力画像信号の変換後の色値を補間演算により求める補間演算手段と、を有し、
   前記多面体のうちグレー軸を一辺とする単位立方体を分割する多面体は、前記グレー軸を一辺とし前記単位立方体を切断する面を有しないように規定されることを特徴とする色変換装置。
2. 入力画像色空間を複数の単位立方体に格子状に分割したときの各格子点に対応付けて、出力画像色空間における色値を保持している多次元ルックアップテーブルを用いて、前記入力画像色空間における入力画像信号の色値を、前記出力画像色空間における色値に変換する色変換方法において、
   前記各単位立方体を当該単位立方体の格子点を頂点とする複数の多面体にさらに分割したときの各多面体を単位補間立体として、前記入力画像信号の色値が属する単位補間立体を構成する複数の格子点を特定し、前記多次元ルックアップテーブルによって求められる前記特定された複数の格子点に対応付けられた前記出力画像色空間における色値を用いて、前記入力画像信号の変換後の色値を補間演算により求めるステップを有し、
   前記多面体のうちグレー軸を一辺とする単位立方体を分割する多面体は、前記グレー軸を一辺とし前記単位立方体を切断する面を有しないように規定されることを特徴とする色変換方法。
3. 入力画像色空間を複数の単位立方体に格子状に分割したときの各格子点に対応付けて、出力画像色空間における色値を保持している多次元ルックアップテーブルを用いて、前記入力画像色空間における入力画像信号の色値を、前記出力画像色空間における色値に変換するための色変換プログラムにおいて、
   コンピュータを、
   前記各単位立方体を当該単位立方体の格子点を頂点とする複数の多面体にさらに分割したときの各多面体を単位補間立体として、前記入力画像信号の色値が属する単位補間立体を構成する複数の格子点を特定し、前記多次元ルックアップテーブルによって求められる前記特定された複数の格子点に対応付けられた前記出力画像色空間における色値を用いて、前記入力画像信号の変換後の色値を補間演算により求める補間演算手段として機能させ、
   前記多面体のうちグレー軸を一辺とする単位立方体を分割する多面体は、前記グレー軸を一辺とし前記単位立方体を切断する面を有しないように規定されることを特徴とする色変換プログラム。

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