JP2007166563A - Image processing apparatus and image processing method, image processing program, and storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カラー画像に対して色空間変換処理を行う画像処理技術に関するものである。 The present invention relates to an image processing technique for performing color space conversion processing on a color image.
従来より異なる色空間の間で変換処理を行う技術が利用されてきている。例えば複写機やプリンタなどにおいてはRGBやYCbCrなどの色空間で表現された画像を、CMYK色空間で表現された画像に変換し、それぞれの色成分の色材を用いて画像を形成している。色空間変換処理方法の代表的なものとして、N次元ルックアップテーブルと補間を用いた方法(以下DLUTと略す)がある。 Conventionally, techniques for performing conversion processing between different color spaces have been used. For example, in a copying machine or a printer, an image expressed in a color space such as RGB or YCbCr is converted into an image expressed in a CMYK color space, and an image is formed using color materials of the respective color components. . As a representative color space conversion processing method, there is a method using an N-dimensional lookup table and interpolation (hereinafter abbreviated as DLUT).
従来の色空間変換処理は、画像中のすべての画素について、それぞれ色空間変換処理を行っている。近年では色変換精度を向上させるための様々な方法が適用されており、処理量が増大し、色空間変換処理のための処理時間が長くなってきている。例えば上述のDLUTでは、1画素の色空間変換処理のためにいくつかのテーブル値を読み出してN次元の補間演算を行う。この処理を画像中のすべての画素について行うとかなりの処理量になり、処理時間がかかるという問題があった。そのため、処理時間の短縮により処理速度の向上が要求されている。 In the conventional color space conversion process, the color space conversion process is performed for all the pixels in the image. In recent years, various methods for improving color conversion accuracy have been applied, the amount of processing has increased, and the processing time for color space conversion processing has become longer. For example, in the above-described DLUT, for a color space conversion process of one pixel, several table values are read and N-dimensional interpolation calculation is performed. If this process is performed for all the pixels in the image, there is a problem that a considerable amount of processing is required and processing time is required. Therefore, an improvement in processing speed is required by shortening the processing time.
このような問題に対して、例えば特許文献1では、ルックアップテーブルを参照して色変換を行う際に、前段のプレ階調数変換部で階調変換を行うことによりルックアップテーブル中の格子点に変換し、ルックアップテーブルを参照して変換後の値を取り出し、後段のポスト階調数変換部で所望の階調数に変換している。これによって、ルックアップテーブルの参照を減らし、また補間処理を行わないようにしている。しかし、このような構成ではルックアップテーブルに登録されている階調数しか取り得ず、精度よく色変換を行うことができない。また、この方法でも画像中のすべての画素についてプレ階調数変換、ルックアップテーブルの参照、ポスト階調数変換の各処理を行うことになるため、やはり処理量が多く、高速化を図ることができなかった。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-228707, when performing color conversion with reference to the lookup table, a grid in the lookup table is obtained by performing gradation conversion in the pre-gradation number conversion unit in the previous stage. The value is converted into a point, the converted value is taken out with reference to the lookup table, and is converted into a desired number of gradations by a post-gradation number conversion unit at a later stage. As a result, the lookup table reference is reduced and the interpolation process is not performed. However, with such a configuration, only the number of gradations registered in the lookup table can be obtained, and color conversion cannot be performed with high accuracy. This method also performs pre-gradation conversion, lookup table lookup, and post-gradation conversion for all pixels in the image, so the amount of processing is large and the processing speed is increased. I could not.
なお、本願発明に類似する別の技術として、画像を圧縮するためのブロック圧縮技術がある。その代表的なものに、特許文献2にも記載されているようなGBTC(Generalized Block Truncation Coding)がある。この技術は、画像をブロック化し、ブロック毎に平均値を算出し、その平均値との差を量子化して平均値とともに圧縮符号化するものである。この技術は上述のように画像の圧縮技術であり、色変換技術とは異なる技術である。
As another technique similar to the present invention, there is a block compression technique for compressing an image. A typical example is GBTC (Generalized Block Truncation Coding) as described in
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ある程度の色変換精度を保ち、しかも高速に色空間変換処理を行うことができる画像処理装置及び画像処理方法を提供することを目的とするものである。また、そのような画像処理装置の機能あるいは画像処理方法をコンピュータにより実行させる画像処理プログラム、および、その画像処理プログラムを格納した記憶媒体を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an image processing apparatus and an image processing method capable of performing color space conversion processing at high speed while maintaining a certain degree of color conversion accuracy. Is. It is another object of the present invention to provide an image processing program for causing a computer to execute such a function of the image processing apparatus or an image processing method, and a storage medium storing the image processing program.
本発明は、第1の色空間で表現されたカラー画像を第2の色空間で表現された画像に色変換する画像処理装置及び画像処理方法であって、第1の色空間で表現されたカラー画像を色成分毎にブロック化し、ブロック毎に各色成分の平均値を算出して、その平均値を第2の色空間におけるブロック平均値に色空間変換する。一方、ブロック毎の色成分の平均値とブロックの各画素値から各画素における特徴量を算出し、算出した各画素の特徴量によって、色空間変換したブロック平均値を修正して、第2の色空間における各画素の値とすることを特徴とするものである。 The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method for color-converting a color image expressed in a first color space into an image expressed in a second color space, the image processing method expressing the color image expressed in the first color space. The color image is divided into blocks for each color component, an average value of each color component is calculated for each block, and the average value is converted to a block average value in the second color space. On the other hand, the feature amount in each pixel is calculated from the average value of the color components for each block and each pixel value of the block, and the block average value subjected to color space conversion is corrected based on the calculated feature amount of each pixel. It is characterized by the value of each pixel in the color space.
特徴量としては、ブロック毎の色成分の平均値と前記ブロックの各画素値との差分とし、その差分に第2の色空間の色成分毎の重みを乗算し、ブロック平均値の各色成分をそれぞれ加算することにより第2の色空間における各画素の値を求めることができる。特に第1の色空間がL* a* b* 色空間の場合、特徴量としてL* 成分についての差分を算出し、各画素の前記L* 成分についての差分に第2の色空間の色成分毎の重みを乗算し、ブロック平均値の各色成分をそれぞれ加算して第2の色空間における各画素の値を得るように構成することができる。あるいは、各色成分の差分を近似的に第2の色空間の差分に色変換して、ブロック平均値の各色成分と加算することにより第2の色空間における各画素の値を得るように構成してもよい。 The feature amount is a difference between the average value of the color components for each block and each pixel value of the block, the difference is multiplied by the weight for each color component of the second color space, and each color component of the block average value is calculated. By adding each, the value of each pixel in the second color space can be obtained. Especially when the first color space is the L * a * b * color space, calculates the difference between the L * component as the feature amount, the color component of the differential to a second color space for the L * component of each pixel Each weight component is multiplied, and each color component of the block average value is added to obtain the value of each pixel in the second color space. Alternatively, it is configured to obtain the value of each pixel in the second color space by approximately color-converting the difference of each color component into the difference of the second color space and adding it to each color component of the block average value. May be.
さらに、上述の構成によって得られた第2の色空間における各画素の値に対して、コントラストの度合いに従って強調処理を行うように構成することができ、その際のコントラストの度合いを、例えばブロック内の差分の最大値と最小値の差によって決定することができる。さらに、そのときのコントラストの度合いによって、強調処理を行う際の関数を変更することもできる。 Furthermore, the pixel value in the second color space obtained by the above-described configuration can be configured to perform enhancement processing according to the degree of contrast. The difference between the maximum value and the minimum value of the difference can be determined. Furthermore, the function for performing enhancement processing can be changed according to the degree of contrast at that time.
本発明によれば、色空間変換処理を行うのはブロックの平均値に対してであるから、ブロックのすべての画素について色空間変換処理を行う場合に比べて格段に処理量を減少させることができ、高速に色空間変換処理を行うことができる。また、色空間変換後の第2の色空間における各画素の値として、第2の色空間におけるブロック平均値をそのまま用いるのではなく、第1の色空間における各画素の特徴量によってブロック平均値を修正することによって、ある程度の色変換精度を保つことができるという効果がある。 According to the present invention, since the color space conversion process is performed on the average value of the block, the processing amount can be significantly reduced as compared with the case where the color space conversion process is performed on all the pixels of the block. Color space conversion processing can be performed at high speed. In addition, as the value of each pixel in the second color space after color space conversion, the block average value in the second color space is not used as it is, but the block average value is determined according to the feature amount of each pixel in the first color space. By correcting the above, there is an effect that a certain degree of color conversion accuracy can be maintained.
図1は、本発明の第1の実施の形態を示すブロック図である。図中、1はブロック化部、2は平均値算出部、3は色変換部、4は特徴量算出部、5は修正部である。ここでは入力画像はL* a* b* 色空間で表現された画像であるものとし、出力画像はCMYK色空間で表現された画像であるものとしている。もちろん、色空間はこの例に限られるものではなく、例えばRGB色空間やYCbCrなど、他の色空間相互の色空間変換処理を行うものであってよい。 FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a blocking unit, 2 is an average value calculation unit, 3 is a color conversion unit, 4 is a feature amount calculation unit, and 5 is a correction unit. Here, the input image is assumed to be an image expressed in the L * a * b * color space, and the output image is assumed to be an image expressed in the CMYK color space. Of course, the color space is not limited to this example, and color space conversion processing between other color spaces such as RGB color space and YCbCr may be performed.
ブロック化部1は、入力画像を色成分毎にブロック化する。ブロックの大きさは予め任意に決めておくことができるが、この例では一例として4×4画素として図示している。
The
平均値算出部2は、ブロック化部1から渡されるそれぞれのブロックについて、各色成分の平均値を算出する。
The average
色変換部3は、平均値算出部2で算出されたそれぞれのブロックの各色成分の平均値を、第2の色空間におけるブロック平均値に色空間変換する。この色変換部3としては、公知の色変換手法を適用することができ、例えば上述のDLUTを用いることができる。この色変換部3において色空間変換処理を行うのは、各ブロック中の画素の平均の色についてのみであるので、従来のようにそれぞれの画素について色空間変換処理を行う場合に比べて格段に処理量が少なく、高速に処理を行うことができる。この例ではブロックサイズを4×4画素としているので、1/16の処理量及び処理時間となる。
The
特徴量算出部4は、平均値算出部2で算出したブロック毎の色成分の平均値と、ブロック中の各画素値から、各画素における特徴量を算出する。ここでは特徴量として、ブロックのL* 成分の平均値と、ブロックの各画素のL* の値との差分を算出する。もちろん、特徴量はL* 成分の差分に限られるものではなく、後述する実施の形態のようにそれぞれの成分毎の差分を用いたり、あるいは、差分以外の特徴量を算出してもよい。
The feature
修正部5は、特徴量算出部4で算出したブロック中の各画素の特徴量により、色変換部3で変換されたブロック平均値を修正して、第2の色空間における各画素の値とする。この例では、特徴量算出部4で画素毎の特徴量として算出した差分(dij)に第2の色空間の色成分毎の重み(Wc,Wm,Wy,Wk)を乗算し、色変換部3で得られたブロック平均値(Cave,Mave,Yave,Kave)の各色成分をそれぞれ加算して、第2の色空間における各画素の値を得ている。すなわち、求める第2の色空間の画素の値を(Cij,Mij,Yij,Kij)(i=1〜4,j=1〜4)とするとき、
Cij=Cave+Wc・dij
Mij=Mave+Wm・dij
Yij=Yave+Wy・dij
Kij=Kave+Wk・dij
によりブロック平均値を修正して第2の色空間の画素の値を求めている。
The
C ij = Cave + Wc · d ij
M ij = Mave + Wm · d ij
Y ij = Yave + Wy · d ij
K ij = Kave + Wk · d ij
Thus, the block average value is corrected to obtain the pixel value of the second color space.
ここで、差分dijはL* 成分についての差分であり、C、M、Y、Kのそれぞれの色成分についての差分ではないが、L* 成分が示す明るさ方向の修正を行うことによって、ブロック内の各画素間の色の変化を近似し、色変換精度の低下を抑えている。第2の色空間におけるそれぞれの色成分に対する明るさ(L* )成分の寄与度が重み(Wc,Wm,Wy,Wk)である。なお、重み(Wc,Wm,Wy,Wk)は定数でもよいし、関数でもよい。重みを余り大きな値とすると、第1の色空間で表現される色との違いが大きくなってしまうので、もとの色との違いが大きくならないように適度な値となるようにすることが望ましい。 Here, the difference d ij is a difference with respect to the L * component, and is not a difference with respect to the respective color components of C, M, Y, and K, but by correcting the brightness direction indicated by the L * component, The color change between each pixel in the block is approximated to suppress a decrease in color conversion accuracy. The contribution of the brightness (L * ) component to each color component in the second color space is the weight (Wc, Wm, Wy, Wk). The weights (Wc, Wm, Wy, Wk) may be constants or functions. If the weight is too large, the difference from the color expressed in the first color space will be large, so that it should be set to an appropriate value so that the difference from the original color does not become large. desirable.
このようにして、修正部5から出力された第2の色空間の画素からなるブロックを並べることにより、色空間変換処理後の出力画像を得ることができる。上述のように、色空間変換処理は高速に行うことができ、また、修正部5でそれぞれの画素毎にブロック平均値を修正することによって色変換精度の低下を抑えることができる。なお、この例ではブロックサイズが小さいので、画像全体としてはブロック平均値の色が視認され、ブロック内の各画素の色が多少ちがっていても画像全体としてそれほど影響はなく、画質の劣化を抑えることができる。
In this way, by arranging the blocks composed of the pixels of the second color space output from the
図2は、本発明の第2の実施の形態を示すブロック図である。図中、図1と同様の部分には同じ符号を付して重複する説明を省略する。この第2の実施の形態は、上述の第1の実施の形態における特徴量算出部4及び修正部5の別の例を示すものである。
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. This 2nd Embodiment shows another example of the feature-
特徴量算出部4では、この例では第1の色空間におけるそれぞれの色成分について、ブロック内の各画素の色成分と平均値との差分を算出し、特徴量とする。
In this example, the feature
修正部5では、特徴量算出部で算出した第1の色空間における各色成分について差分を、第2の色空間における色成分毎の差分に色変換する。この色変換は簡単な関数やテーブルなどによって行えばよく、精度を要しない。そして、色変換された差分と、色変換部3から出力されるブロック平均値とを加算して、第2の色空間における各画素の値を得る。
The
この第2の実施の形態における構成では、修正部5で平均値との差分に対して簡単な色変換を行っているので、ブロック内での色の再現性を向上させることができる。従って、上述の第1の実施の形態に比べて出力画像の色変換精度を向上させることができる。
In the configuration according to the second embodiment, since the
図3は、本発明の第3の実施の形態を示すブロック図である。図中、図1と同様の部分には同じ符号を付して重複する説明を省略する。6は強調度算出部、7は強調処理部である。この第3の実施の形態では、修正部5から出力された第2の色空間における値に対して適宜強調処理を行う例を示している。
FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG.
強調度算出部6は、コントラストの度合いを算出する。コントラストの度合いとしては、ブロック内の画素のL* 値の最大値と最小値の差を求めることができる。
The enhancement
強調処理部7は、強調度算出部6で算出されたコントラストの度合いに従って、修正部5から出力された第2の色空間における各画素の値に対して強調処理を行う。強調処理は関数を用いて行うことができるが、このとき用いる関数をコントラストの度合いにより変更する。これにより、コントラストの度合いに応じた強調処理を行うことができる。
The enhancement processing unit 7 performs enhancement processing on the value of each pixel in the second color space output from the
図4は、強調処理に用いる関数の切替の一例の説明図である。図4(A)において、上述のようにブロック内の画素のL* 値が最も大きいものをMax、最も小さいものをMinとし、その差をコントラストの度合いとして強調度算出部6で算出する。そして、そのコントラストの度合いの絶対値が所定の閾値TH以下の場合には、例えば図4(C)に示すように入力をそのまま出力する関数を用い、実質的に強調処理を行わない。また、コントラストの度合いの絶対値が所定の閾値THよりも大きい場合には、例えば図4(B)に示すような関数を用い、コントラストを強調する。これによって、コントラストの度合いが小さい部分では強調せず、コントラストの度合いが大きい部分ではコントラストを強調する。コントラストの度合いが大きい部分は、多くの場合エッジ部分などであり、エッジ部分が存在するようなブロックにおいてコントラストを強調する処理を行ってエッジを強調することができる。このような強調処理についても、ブロック化した画素の値を用いて行うことができる。上述のようにブロックの平均値を用いて色変換を行っているので、そのことによるぼけを強調処理により軽減することができる。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of switching of functions used for the enhancement processing. 4A, as described above, the pixel having the largest L * value in the block is Max, the smallest pixel is Min, and the difference is calculated by the enhancement
なお、図3では第1の実施の形態に対して強調度算出部6及び強調処理部7を追加した構成を例示したが、第2の実施の形態への適用も可能であることは言うまでもない。
In FIG. 3, the configuration in which the enhancement
図5は、本発明の画像処理装置の機能または画像処理方法をコンピュータプログラムで実現した場合におけるコンピュータプログラムおよびそのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体の一例の説明図である。図中、11はプログラム、12はコンピュータ、21は光磁気ディスク、22は光ディスク、23は磁気ディスク、24はメモリ、31は光磁気ディスク装置、32は光ディスク装置、33は磁気ディスク装置である。 FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of a computer program and a storage medium storing the computer program when the function of the image processing apparatus or the image processing method of the present invention is realized by the computer program. In the figure, 11 is a program, 12 is a computer, 21 is a magneto-optical disk, 22 is an optical disk, 23 is a magnetic disk, 24 is a memory, 31 is a magneto-optical disk apparatus, 32 is an optical disk apparatus, and 33 is a magnetic disk apparatus.
上述の各実施の形態およびその変形例として説明した構成の一部または全部を、コンピュータにより実行可能なプログラム11によって実現することが可能である。プログラム11で実現される場合、そのプログラム11およびそのプログラムが用いるデータなどは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶することも可能である。記憶媒体とは、コンピュータのハードウェア資源に備えられている読取装置に対して、プログラムの記述内容に応じて、磁気、光、電気等のエネルギーの変化状態を引き起こして、それに対応する信号の形式で、読取装置にプログラムの記述内容を伝達できるものである。例えば、光磁気ディスク21,光ディスク22(CDやDVDなどを含む)、磁気ディスク23,メモリ24(ICカード、メモリカードなどを含む)等である。もちろんこれらの記憶媒体は、可搬型に限られるものではない。
A part or all of the configuration described as each of the above-described embodiments and modifications thereof can be realized by a
これらの記憶媒体にプログラム11を格納しておき、例えばコンピュータ12の光磁気ディスク装置31,光ディスク装置32,磁気ディスク装置33,あるいは図示しないメモリスロットやインタフェースにこれらの記憶媒体を装着することによって、コンピュータからプログラム11を読み出し、本発明の画像処理装置の機能または画像処理方法を実行することができる。あるいは、あらかじめ記憶媒体をコンピュータ12に装着または内蔵しておき、例えばネットワークなどを介してプログラム11をコンピュータ12に転送し、記憶媒体にプログラム11を格納して実行させてもよい。もちろん、一部の機能についてハードウェアによって構成することもできるし、あるいは、すべてをハードウェアで構成してもよい。
By storing the
1…ブロック化部、2…平均値算出部、3…色変換部、4…特徴量算出部、5…修正部、6…強調度算出部、7…強調処理部、11…プログラム、12…コンピュータ、21…光磁気ディスク、22…光ディスク、23…磁気ディスク、24…メモリ、31…光磁気ディスク装置、32…光ディスク装置、33…磁気ディスク装置。
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