JP2007208737A

JP2007208737A - 色変換方法および装置

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Publication number: JP2007208737A
Application number: JP2006026182A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Hayase; 陽介早瀬
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】墨量の連続性を保証し、粒状性を調整するために、Lab空間上で、まず明度成分に基づき基準墨量を算出し、次に、彩度および色相成分に基づき調整係数を算出する。そして、それらを乗算した結果を出力する墨量とする方法がある。この方法は、複雑なパラメータの設定を必要とする。
【解決手段】墨量決定部20は、Lab空間において、プリンタ202の色域境界、プリンタ202の黒点、入力色信号Labに対応する入力点の位置関係から墨信号Kを計算する。CMY値決定部21は、墨信号Kおよび入力色信号Labに基づき、墨信号以外の色成分信号CMYを計算する。そして、色変換装置200は、墨信号Kおよび色成分信号CMYをプリンタ202に出力する。
【選択図】図2

Description

本発明は、デバイスに依存しない色空間の色信号を、墨信号を含む出力デバイスに依存する色信号に変換する色処理に関する。

印刷機やカラープリンタは、一般にシアンC、マゼンタM、イエローYの三色に墨Kを加えた四色の色信号から色を再現する。墨Kを用いる理由として、グレイバランスの安定や、シャドウ部の色再現性の向上などが挙げられる。また、CMYの色信号をKの色信号に置き換えるグレイ置換(GCR)、下色除去(UCR)によって、使用する色材の総量を減らして、印刷コストを低減できるメリットもある。

カラー画像をカラープリンタで出力する場合、入力デバイスの色信号RGBをカラープリンタの色信号CMYKに変換する必要がある。最近の色変換処理は、入力デバイスの色信号を出力デバイスの色信号に変換する過程で、入出力デバイスに依存しない色空間（例えばLabやXYZなどの色空間）を経由する。

図1は一般的な色変換処理の概念を示す図である。

モニタ100の表示画像に対応するRGBの入力色信号は、コンピュータ101の色変換処理部10において入出力デバイスに依存しない色空間、例えばLab空間の色信号に変換される。このLab信号は、色変換処理部11に入力され、そこでプリンタ102のCMYK信号に変換されて、プリンタ102に出力される。

色変換処理部11は、デバイスに依存しないLab空間の色信号を適切なプリンタCMYK信号に変換する必要がある。その際、色空間上で墨Kの色信号が連続的に変化していることが重要になる。

特許文献1は、Lab信号をCMYK信号に変換する際のK色信号の生成方法を開示する。この生成方法は、Lab空間上で、まず明度成分に基づき基準墨量を算出し、次に、彩度および色相成分に基づき調整係数を算出する。そして、それらを乗算した結果を出力するK値とする方法である。

特許文献1によれば、K色信号の連続性が保証され、粒状性を調整することが可能である。しかし、明度成分に基づき基準墨量を算出する際のパラメータに加えて、彩度および色相成分に基づき調整係数を算出する際のパラメータを設定する必要がある。つまり、複雑なパラメータの設定を必要とする。さらに、K色信号を生成する際に、出力デバイスの色域を考慮しないため、色相によってはハイライト近傍から墨が入り、粒状性が劣化する場合がある。これを避けるには、上記パラメータの設定が重要である。しかし、すべての色相に対し良好なK色信号を生成するパラメータの組み合わせを見付けるのは至難の業である。

特開2001-086360公報

本発明は、複雑なパラメータ設定を必要とせずに、墨量の連続性を保持し、粒状性を低減することを目的とする。

本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。

本発明にかかる色処理は、デバイスに依存しない色空間の入力色信号を、墨信号を含む出力デバイスに依存する出力色信号に変換する際に、前記デバイスに依存しない色空間において、前記出力デバイスの黒点、前記入力色信号に対応する入力点の位置関係から前記墨信号を決定し、前記決定した墨信号および前記入力色信号に基づき前記墨信号以外の色成分信号を決定して、前記墨信号および色成分信号を前記出力色信号にすることを特徴とする。

本発明によれば、複雑なパラメータ設定を必要とせずに、墨量の連続性を保持し、粒状性を低減することができる。

以下、本発明にかかる実施例の色処理を図面を参照して詳細に説明する。

［装置の構成］
図2は実施例の色変換処理装置200の構成例を示すブロック図である。

色変換処理装置200は、画像処理装置201などから入力されるLab信号を、プリンタ202のCMYK信号に変換してプリンタ202に出力する。色変換処理装置200は、入力Lab信号に基づき出力の墨量（K信号値）を決定する墨量決定部20を有する。また、入力Lab信号と、当該入力Lab信号に対応するK信号に基づきCMY信号値を決定するCMY値決定部21を有する。さらに、後述する三次元ルックアップテーブル(3DLUT)およびプリンタ202の色域情報を生成する変換情報生成部24を有する。

墨量決定部20は、後述する処理によってK信号Koutを決定する。詳細は後述するが、その際に使用する墨生成関数のパラメータは操作部23によって調整可能である。

CMY値決定部21は、後述する処理によって、墨量決定部20が決定した信号Kout、および、入力Lab信号Lin、ain、binに基づき出力CMY値Cout、Mout、Youtを決定する。なお、以下ではLin、ain、binの組み合わせをLabin、Cout、Mout、Youtの組み合わせをCMYoutと表記する。

［変換情報生成部］
図3は変換情報生成部24の処理を示すフローチャートである。

変換情報生成部24は、プリンタ202に供給するCMYK信号を所定のステップで変化させて、プリンタ202に複数のカラーパッチを有するカラーチャートを出力させる(S1)。そして、測色機203により各カラーパッチを測色したLabデータを入力し(S2)、CMYK値とLab値の関係を求める(S3)。そして、K値ごとにCMYK値とLab値の関係をまとめたCMY値→Lab値の対応を示すn個の3DLUTを生成する(S4)。なお、nはK値の数に相当する。そして、生成したn個の3DLUTをメモリ22（例えばハードディスク）に格納する(S5)。

次に、変換情報生成部24は、ステップS2で入力したカラーパッチの測色結果（例えばメモリ22に格納されている）から、プリンタ202の色域をLab空間で定義し(S6)、プリンタ202の色域を示す情報をメモリ22に格納する(S7)。プリンタの白W、黒Bkおよびプライマリ六色（赤R、緑G、青B、シアンC、マゼンタM、イエローY）に対応するLab空間上の点をそれぞれPW、PK、PR、PG、PB、PC、PM、PYとする。これら八点を頂点とする12面体により、プリンタの色域を定義する。図4はプリンタの色域を示す12面体の一例を示す図である。また、図4に示す太破線は、プリンタ202の白PWと黒PKを結ぶグレイ軸である。

なお、色域は12面体に限らず、デバイスが再現できる色域を示すものであれば他の形状、定義方法でも構わない。例えば、測色値を解析することにより凸多面体を作成し、この凸多面体を色域としても構わない。

次に、変換情報生成部24は、プリンタ202の色域のグレイ軸上の色（プリンタグレイ）の彩度を0にするグレイ補正を行い(S8)、グレイ補正後の色域を示す情報をメモリ22に格納する(S9)。

グレイ補正は、プリンタ202の色域を示す八頂点Pv（vはW、K、R、G、B、C、M、Yの何れか）に下記の計算を施し、グレイ補正後の頂点Pv'を求める。図5は、図4に示すプリンタ色域にグレイ補正を施した後のプリンタ色域を示す図である。グレイ補正により、グレイ軸が彩度0のL軸上に移動する。
Lv' = Lv
av' = av - {aK + (aW - aK)×λRatio} …(1)
bv' = bv - {bK + (bW - bK)×λRatio}
ここで、λRatio = (Lv - LK)/(LW - LK)

なお、図3に示す処理は次の場合に実行すればよい。つまり、プリンタ202の印刷条件が変更された場合、言い替えれば、色材、記録媒体または印刷モードの変更があった場合。プリンタ202の経時変化により特性が変化した場合。あるいは、プリンタ202そのものが変更された場合など。

［CMY値決定部］
図6はCMY値決定部21の処理を示すフローチャートである。以下では、あるK値をK_i(0≦i≦n)とし、K_iに対応する3DLUTをLUT_iとする。

CMY値決定部21は、K_i≦Kout＜K_i+1になる二つの値K_i、K_i+1に対応する二つの3DLUT（LUT_i、LUT_i+1）を抽出する(S11)。そして、二つの3DLUTを使用して、入力信号Labinに対応する二組のCMY値C_i、M_i、Y_i、C_i+1、M_i+1、Y_i+1を算出する(S12)。このCMY値の算出には、最急降下法やニュートン法などの非線形計画法や、その他の既知の解探索アルゴリズムを用いる。また、以下ではC_i、M_i、Y_iの組み合わせをCMY_i、C_i+1、M_i+1、Y_i+1の組み合わせをCMY_i+1と表記する。

次に、CMY値決定部21は、CMY_i、CMY_i+1、K_i、K_i+1、並びに、墨量決定部20が決定したKoutから、出力値CMYoutを次式により算出する(S13)。
Cout = C_i + (C_i+1 - C_i)×kRatio
Mout = M_i + (M_i+1 - M_i)×kRatio …(2)
Yout = Y_i + (Y_i+1 - Y_i)×kRatio
ここで、kRatio = (Kout - K_i)/(K_i+1i - K_i)

以上の処理により、出力信号Koutおよび入力信号Labinから出力信号CMYoutが算出される。

［墨量決定部］
図7は墨量決定部20の処理を示すフローチャートである。

墨量決定部20は、入力信号Labinに対応する色空間上の入力点Pinに対して、式(2)に示したグレイ補正と同じ補正を施す(S101)。つまり、入力点Pinに、それと等明度のプリンタグレイ上の色に施した補正量（彩度を0にする補正量）と同じ量の補正を加える。
Lin' = Lin
ain' = ain - {aK + (aW - aK)×λRatio} …(3)
bin' = bin - {bK + (bW - bK)×λRatio}
ここで、λRatio = (Lx - LK)/(LW - LK)

次に、墨量決定部20は、次式により、グレイ補正後の入力点Pin'と黒点PK'の距離dist1を算出する(S102)。図8は入力点Pin'と距離distの関係を示す図である。
dist1 = √{(Lin' - LK')² + (ain' - aK')² + (bin' - bK')²} …(4)

次に、墨量決定部20は、黒点PK'と入力点Pin'を通る直線と、プリンタ202の色域境界の交点Pxを求める(S103)。

図9はab平面に垂直の方向、白点PW側からプリンタ202の色域を観た状態を示す図で、入力点Pin'の色相を特定することができる。図9に示す例では、点Pin'は三角形PW'PR'PY'内に存在しするため、黒点PK'から入力点Pin'に向かう直線は三角形PW'PR'PY'と交わる。言い換えればPin'に対応する交点Pxは三角形PW'PR'PY'によって表される色域境界に存在する。図10は入力点Pin'と交点Pxの関係を示す図である。

次に、墨量決定部20は、次式により、黒点PK'と交点Pxの距離dist2を算出する(S104)。
dist2 = √{(Lx' - LK')² + (ax' - aK')² + (bx' - bK')²} …(5)

次に、墨量決定部20は、dist1とdist2の値から墨生成関数BG(x)への入力値xinを決定する(S105)。入力値xinは、入力点Pin'が点Pxに一致するときが0、黒点PK'に近付くに連れて線形に増加し、黒点PK'に一致するとき1になる、例えば次の関数から算出する。
xin = 1 - dist1/dist2 …(6)

そして、墨量決定部20は、値xinを墨生成関数BG(x)に入力して、出力する墨量である信号Kout(=BG(xin))を算出する(S106)。墨生成関数BG(x)は、例えば次の関数とする。
xin＜start の場合は BG(x) = 0
xin≧start の場合は BG(x) = {(xin - start)/(1 - start)}^γ) …(7)
ここで、startは墨入れの開始点
γはガンマ値

図11は墨生成関数BGの一例を示す図である。パラメータstartおよびγは、予め実験により既定値を定めておく。パラメータstartの値を小さくするとハイライトから墨が入り、グレイバランスを安定させることができる。また、大きくすると高明度部の粒状感を低減することができる。また、パラメータγの値を大きくすること、高明度部の粒状感を低減することができる。なお、パラメータstartおよびγの値を、操作部23や図示しないユーザインタフェイスによって調整し、ユーザが好む墨入れを行うことも可能である。また、図11の縦軸Kは0から1の値をとるように記載したが、例えば信号値が8ビットの場合、Kout=255×Kになることは言うまでもない。

以上のようにして、墨量決定部20は、出力の墨量Koutを決定する。

このように、プリンタ202の黒点PK'と入力点Pin'の距離dist1を算出する。さらに、黒点PK'と入力点Pin'を結ぶ直線と、プリンタ202の色域境界との交点Pxを求め、黒点PK'と交点Pxの距離dist2を算出する。そして、比dist1/dist2に基づき出力の墨量Koutを決定する。従って、黒点PK'と入力点Pin'の、プリンタ色域における位置関係に基づき墨量Koutを制御することで、墨量Koutを連続的に制御することができる。さらに、必要に応じて、墨生成関数BG(x)のパラメータstart、γを調整することで、高明度部の粒状性を調整することができる。

また、K信号は、粒状性や暗部の階調性に与える影響が最も大きい。本実施例によれば、このようなK信号を、上記の墨量決定方法により、他の色成分信号CMYよりも先に決定し、決定したK信号に基づき色成分信号CMYを決定する。従って、出力信号CMYKにより画像を形成したとき、言い替えればCMYKの色材を混合したときの画質の低減を最小限に抑制することができる。

なお、上記では、入出力デバイスに依存しない色空間の例としてLab空間を説明したが、Luv、LChなどの均等色空間、あるいは、JChなどのアピアランス空間を利用してもよい。

［他の実施例］
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、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）に適用してもよい。

また、本発明の目的は、上記実施例の機能を実現するソフトウェアを記録した記憶媒体（記録媒体）をシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ（CPUやMPU）が前記ソフトウェアを実行することでも達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたソフトウェア自体が上記実施例の機能を実現することになり、そのソフトウェアを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。

また、前記ソフトウェアの実行により上記機能が実現されるだけでなく、そのソフトウェアの指示により、コンピュータ上で稼働するオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、それによって上記機能が実現される場合も含む。

また、前記ソフトウェアがコンピュータに接続された機能拡張カードやユニットのメモリに書き込まれ、そのソフトウェアの指示により、前記カードやユニットのCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、それによって上記機能が実現される場合も含む。

本発明を前記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するソフトウェアが格納される。

一般的な色変換処理の概念を示す図、実施例の色変換処理装置の構成例を示すブロック図、変換情報生成部の処理を示すフローチャート、プリンタの色域を示す12面体の一例を示す図、図4に示すプリンタ色域にグレイ補正を施した後のプリンタ色域を示す図、 CMY値決定部の処理を示すフローチャート、墨量決定部の処理を示すフローチャート、入力点Pin'と距離distの関係を示す図、 ab平面に垂直の方向、白点PW側からプリンタの色域を観た状態を示す図、入力点Pin'と交点Pxの関係を示す図、墨生成関数BGの一例を示す図である。

Claims

デバイスに依存しない色空間の入力色信号を、墨信号を含む出力デバイスに依存する出力色信号に変換する色処理方法であって、
前記デバイスに依存しない色空間において、前記出力デバイスの黒点、前記入力色信号に対応する入力点の位置関係から前記墨信号を決定し、
前記決定した墨信号および前記入力色信号に基づき前記墨信号以外の色成分信号を決定して、前記墨信号および色成分信号を前記出力色信号にすることを特徴とする色処理方法。
前記墨信号は、前記デバイスに依存しない色空間において、前記出力デバイスの黒点から前記入力色信号に対応する入力点までの距離に応じて決定することを特徴とする請求項1に記載された色処理方法。
前記墨信号は、前記デバイスに依存しない色空間において、前記出力デバイスの色域境界、前記出力デバイスの黒点、前記入力色信号に対応する入力点の位置関係から決定することを特徴とする請求項1に記載された色処理方法。
さらに、前記第一および第二の距離の算出、並びに、前記色成分信号の決定前に、前記出力デバイスのグレイラインの特性に応じたグレイ補正を前記入力色信号に施すことを特徴とする請求項1に記載された色処理方法。
前記墨信号の計算は、前記デバイスに依存しない色空間において、前記出力デバイスの黒点から前記入力色信号に対応する入力点の第一の距離を算出し、
前記デバイスに依存しない色空間において、前記黒点と前記入力点を結ぶ直線と前記出力デバイスの色域境界の交点を求め、当該交点と前記黒点の第二の距離を算出し、
前記第一の距離と前記第二の距離の比に応じて前記墨信号を決定することを特徴とする請求項1または請求項4に記載された色処理方法。
前記墨信号は、前記比に基づく数値を予め定めた墨生成関数に入力して決定することを特徴とする請求項5に記載された色処理方法。
さらに、前記墨生成関数のパラメータを調整することを特徴とする請求項6に記載された色処理方法。
前記色成分信号の計算は、墨値ごとに作成された、前記デバイスに依存しない色空間の色信号を前記出力デバイスに依存する色信号に変換する複数の変換テーブルから、前記墨信号の値を挟む二つの墨値に対応する二つの変換テーブルを抽出し、
前記二つの変換テーブルを使用して、前記入力色信号に対応する二組の色成分信号値を算出し、
前記墨信号の値、前記二つの墨値、および、前記算出した二組の色成分信号値から前記色成分信号の値を決定することを特徴とする請求項1から請求項7の何れかに記載された色処理方法。
さらに、前記墨信号の決定前に、前記出力デバイスのグレイラインの特性に応じて、前記出力デバイスの色域をグレイ補正することを特徴とする請求項1から請求項8の何れかに記載された色処理方法。
デバイスに依存しない色空間の入力色信号を、墨信号を含む出力デバイスに依存する出力色信号に変換する色処理装置であって、
前記デバイスに依存しない色空間において、前記出力デバイスの黒点、前記入力色信号に対応する入力点の位置関係から前記墨信号を決定する第一の決定手段と、
前記決定した墨信号および前記入力色信号に基づき前記墨信号以外の色成分信号を決定して、前記墨信号および色成分信号を前記出力色信号にする第二の決定手段とを有することを特徴とする色処理装置。
情報処理装置を制御して、請求項1から請求項9の何れかに記載された色処理を実行することを特徴とするコンピュータプログラム。
請求項11に記載されたコンピュータプログラムが記録されたことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記録媒体。