JP2008072603A

JP2008072603A - 画像処理方法

Info

Publication number: JP2008072603A
Application number: JP2006251198A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ishii; 利幸石井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2006-09-15
Publication date: 2008-03-27

Abstract

【課題】色域圧縮変換の際に、測色的に維持する領域を所定の領域まで保ち、維持領域外の色を色差が最小となるように、かつ階調性が損なわれないように再現することで、入力色空間の色再現性と階調再現性とを出力色空間にて良好に再現することができる。
【解決手段】第一の色再現域で表された第一の画像データを、前記第一の色再現域とは異なる第二の色再現域に変換する画像処理方法であって、非圧縮領域を設定する工程と、第一の色再現域の外郭写像元点を第二の色再現域に写像する工程と、前記非圧縮領域と前記外郭写像元点との間で表される第一の色再現域の写像元入力点を第二の色再現域に写像する工程と、前記写像元入力点を第二の色再現域に写像する際の彩度圧縮率を調整する工程、とを有することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は画像処理する際の色域圧縮技術に関する。

ＣＲＴ、ＰＤＰ、有機ＥＬ等の自発光型ディスプレイでは発光材料の特性を基に、また、液晶モニタ、液晶プロジェクタ、リアプロジェクタ等の透過型ディスプレイではバックライトの光源、ランプの光源、フィルタ特性、などを基に色域が定まる。近年では、これらディスプレイに関する技術が飛躍的に進歩しており、バックライトの光源やフィルタ特性の進化によって広色域を実現するディスプレイが普及しつつある。これら広色域ディスプレイにおいても当然ながらカラーマネジメントシステム（ＣＭＳ：Color Management System）が必要となる。カラーマネジメントシステムとは同一のカラー画像を複数の画像入出力装置において良好に再現するための色管理技術であり、カラーマッチングを行う為のデバイスに依存しない色空間（CIE-L*a*b*色空間やCIE-JCh色空間など）を利用し、その上でデバイスに依存する色空間からデバイスに依存しない色空間への色変換を規定するソース側プロファイル（所定の変換式もしくは変換テーブル）、ならびにデバイスに依存しない色空間からデバイスに依存する色空間への色変換を規定するディスティネーション側プロファイルを用いてカラーマネージメントを実現する。しかしながら、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。そのため、出力系の色域が入力系の色域より小さい場合に、元の画像情報（階調性や色合いなど）をなるべく保ちつつ、色域外の色を色域内の色にて良好に再現する色処理が必要になる。これを実現する技術として色域圧縮技術がある。従来の色域圧縮技術は、モニタの特性を基準として定められたsRGB色空間を、sRGB色空間よりも色域が狭く非線形性が強いプリンタなどに再現することを主眼に置いて検討されてきた。さらに近年では、ディスプレイの広色域化の流れ、及び使用する色空間の拡張化に伴ってディスプレイにおける拡張色空間に対応した色域圧縮技術が必要とされている。しかしながら、従来の色域圧縮技術にはAdobeRGB色空間などの拡張色域をsRGB色空間と同程度の色域を持つディスプレイに写像する際に、入力色空間の色再現性と階調再現性とを良好に再現する有効な手段がなかった。
特開2001-094799号公報

そこで本発明は、上述のような従来技術における問題点を克服するため、色域圧縮変換の際に、測色的に維持する領域を所定の領域まで保ち、維持領域外の色を色差が最小となるように、かつ階調性が損なわれないようにすることで、入力色空間の色再現性と階調再現性とを出力色空間にて良好に再現することができる。

そこで本発明は前記課題を解決するために、
第一の色再現域で表された第一の画像データを、前記第一の色再現域とは異なる第二の色再現域に変換する画像処理方法であって、
非圧縮領域を設定する工程と
第一の色再現域の外郭写像元点を第二の色再現域に写像する工程と
前記非圧縮領域と前記外郭写像元点との間で表される第一の色再現域の写像元入力点を第二の色再現域に写像する工程と
前記写像元入力点を第二の色再現域に写像する際の彩度圧縮率を調整する工程
を有することを特徴とする。

本発明によれば、色域圧縮変換の際に、入力色空間の色再現性と階調再現性とを出力色空間にて良好に再現することができる。

＜第1実施例＞
図１は本発明の第１の実施例としての画像処理装置を示すブロック図である。前記構成において、１０１はＣＰＵ、１０２はメインメモリ、１０３はＳＣＳＩインタフェース、１０４はＨＤＤ、１０５はグラフィックアクセラレータ、１０６はディスプレイ、１０７はキーボード／マウスコントローラ、１０８はキーボード、１０９はマウス、１１０はＰＣＩバスである。

上記構成における、ディスプレイの表示動作について述べる。まず、ＨＤＤ１０４に格納されている画像処理アプリケーションならびにソフトウェアが、ユーザーの指示を受けたＯＳプログラムに基づき、ＣＰＵ１０１にて起動される。続いて、ユーザーの指示により画像処理アプリケーションは後述する画像処理動作に基づき、ＨＤＤ１０４に格納されている複数の符号無し8bitで表現されるRGB色データを所望のRGB色データに変換し、変換されたRGB色データはＣＰＵ１０１からの指令に基づきＳＣＳＩＩ／Ｆ１０３を介してＰＣＩバス１１２経由によりメインメモリ１０２に転送される。前記メインメモリ１０２に保持されている複数のRGB色データは、ＣＰＵ１０１からの指令によりＰＣＩバス１１２経由によってグラフィックアクセラレータ１０５に転送され、グラフィックアクセラレータ１０５はディジタル画像データをＤ／Ａ変換した後ディスプレイケーブルを通じてディスプレイ１０６に送信する。以上、一連の動作の結果として、ディスプレイ１０６よりRGB画像が表示される。

以下では、上記構成において、画像処理アプリケーションが起動された後に、RGB色データがユーザーの所望のRGB色データに変換されてディスプレイによりRGB画像が表示される一連の動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。

ステップ２０１では、初期化処理を行う。

ステップ２０２では、入力側の色再現情報を取得する。ここで取得する色再現情報はデバイス依存色（ＲＧＢ色空間、ＣＭＹＫ色空間など）からデバイス独立色（ＸＹＺ色空間、Ｌ*a*b*色空間など）への変換特性が記述されたファイルである。本実施例では、変換特性として、例えば、図３のフォーマットのように均等格子点に並んだＲＧＢ値とＬ*a*b*値との対応関係が記述されたファイルを用いる。また、図３ではＢ、Ｇ、Ｒとも階調数として９ステップで記述されたフォーマットとなっているが、階調数になんらかの制限があるものではない。

ステップ２０３では、出力側の色再現情報を取得する。ここで取得する色再現情報はステップ２０２で説明したファイルと同様にデバイス依存色からデバイス独立色へ変換特性が記述されたファイルである。

ステップ２０４では、後述の方法により入力色と同一の色相において明度及び彩度の２次元圧縮処理を行う。

ステップ２０５では、ステップ２０４の色域圧縮適用後のＬ*a*b*値を出力機器のＲ'G'B'値へと変換する。色域圧縮適用後のＬ*a*b*値とＲ'G'B'値との対応関係は、ステップ２０３で取得した変換ＬＵＴに記述されているRGB値とＬ*a*b*値との関係から反復法などを用いて探索することで得られる。ここで入力画像データのＲＧＢ信号値からＲ'Ｇ'Ｂ'信号値への色変換特性が記述された色補正ＬＵＴが生成される。

ステップ２０６では、ステップ２０５で生成された色補正ＬＵＴを用いて表示機器により所望の画像が表示される。また、色補正LUTの格子点上にない信号値が入力された場合は四面体補間などの補間演算を用いてしかるべき信号値に変換して表示を行う。

ステップ２０７では、終了処理を行う。

以下では図２の構成における、画像処理アプリケーションの動作について説明する。

まず、ＨＤＤ１０４に格納されている画像処理アプリケーションが、ユーザーの指示を受けたＯＳプログラムに基づき、ＣＰＵ１０１にて起動される。画像処理アプリケーションが起動されると、図４に示すダイアログウィンドウが表示される。ダイアログついては後で詳しく説明するが、ユーザ−は図４のウィンドウを用いて、色域圧縮変換処理を施す。

以下では、図４のダイアログウィンドウについて説明する。４０１は入力色再現情報の取得ボタンであり、ステップ２０２で取得した色再現情報が設定される。４０２は出力色再現情報の取得ボタンであり、ステップ２０３で取得した色再現情報が設定される。４０３は維持領域の色再現情報の取得ボタンであり、出力側の色再現領域の中で入力側の色再現を忠実に再現する領域を読み込む。本実施例では、sRGB色空間のL*a*b*値を維持領域の色再現情報として読み込むが、出力側の色再現領域がsRGB色空間よりも狭い場合にはsRGB色空間の彩度を所定の比率で圧縮した色再現域を用いてもよい。４０４は、彩度圧縮率の設定ボタンであり、このボタンを押下すると図１０に示すダイアログが表示され、後述の方法により彩度圧縮率の設定が行われる。４０５は色域圧縮処理の実行ボタンであり、このボタンを押下すると後述する処理によって色域圧縮後のL*a*b*値が生成される。

以下では、４０５の色域圧縮処理実行ボタン押下時の、処理フローについて図５のフローチャートを用いて説明する。

ステップ５０１では、初期化処理を行う。

ステップ５０２では、入力色再現情報と出力色再現情報とを用いて明度レンジの正規化処理を行う。正規化処理はステップ２０２、２０３で取得した白レベル（Ｒ/Ｇ/Ｂ）＝（255/255/255）のL*値を100に、黒レベル（Ｒ/Ｇ/Ｂ）＝（0/0/0）のL*値を0に、その他の階調レベルのL*は白レベルと黒レベルとで線形に正規化することで算出される。

ステップ５０３では、４０３ボタンにより取得した維持領域の色再現情報を取得する。ここで設定した色再現領域での入力L*a*b*値は出力値において同一のL*a*b*値となるように再現される。

ステップ５０４では、後述の方法により、色域外郭部の写像処理を行う。

ステップ５０５では、後述の方法により、色域外郭部と維持領域との間の入力色に対する写像処理を行う。

ステップ５０６では、終了処理を行う。

以下では、ステップ５０４における色域外郭部の写像処理のフローについて図６のフローチャートを用いて説明する。また、色域外郭部の写像処理の模式図を図７に示す。

ステップ６０１では、初期化処理を行う。

ステップ６０２では、入力色と同一の色相における入力色再現域の最大彩度色の情報を取得する。以下では最大彩度色をプライマリ（Ｐ）と表記する。

ステップ６０３では、ライトプライマリ（ｌＰ）の情報を取得する。ライトプライマリ（ｌＰ）は入力色と同一の色相における基準明度での入力色再現域の最大彩度色である。尚、基準明度はプライマリ（Ｐ）の明度をＪ１とすると、Ｊ１＋(100―Ｊ１)／２の値により算出される。

ステップ６０４では、ダークプライマリ（ｄＰ）の情報を取得する。ダークプライマリ（ｄＰ）は入力色と同一の色相における基準明度での入力色再現域の最大彩度色である。尚、基準明度はプライマリ（Ｐ）の明度をＪ１とすると、Ｊ１／２の値により算出される。

ステップ６０５では、ライトプライマリ（ｌＰ）、及びプライマリ（Ｐ）、及びダークプライマリ（ｄＰ）を出力色再現域に対して色差が最小となる点に写像する。尚、写像後の（ｌＰ）、（Ｐ）、（ｄＰ）の色を（ｌＰ）'、（Ｐ）'、（ｄＰ）'と表記する。

ステップ６０６では、ライトプライマリ（ｌＰ）とプライマリ（Ｐ）間の明度における入力色再現域の外郭色を、該外郭色の明度をｌＰ'とＰ'間の明度に線形変換し線形変換後の明度と同一の明度における出力色再現域の外郭点に写像する、線形写像処理を行う。ダークプライマリ（ｄＰ）とプライマリ（Ｐ）間の明度における入力色再現域の外郭色も同様にして線形写像処理を行う。

ステップ６０７では、ホワイトとライトプライマリ間、及びブラックとダークプライマリ間の明度における入力色再現域の外郭色を出力色再現域に対して色差が最小となる点に写像する。

ステップ６０８では、終了処理を行う。

以下では、ステップ５０５における色域外郭部と維持領域との間での入力色の写像処理のフローについて図８のフローチャートを用いて説明する。また、この写像処理の模式図を図９に示す。

ステップ８０１では、初期化処理を行う。

ステップ８０２では、入力色と同一の色相かつ同一の明度における入力色再現域の外郭色の写像後彩度Ｃoを取得する。

ステップ８０３では、入力色と同一の色相かつ同一の明度における維持領域の最大彩度Ｃiを取得する。

ステップ８０４では、後述の方法により、入力色と同一の色相かつ同一の明度における、入力色再現域の外郭点と維持領域との間の彩度圧縮率を設定する。

ステップ８０５では、入力色の明度に対する写像後の出力明度を入力色の彩度変化量から線形変換により算出する。以上の処理によって、色域外郭部と維持領域との間の入力色に対する、入力色と同一の色相における出力明度、出力彩度が定まる。

ステップ８０６では、終了処理を行う。

以下では、ステップ８０４における彩度圧縮率を設定する方法について、図１０のダイアログウィンドウを用いて説明する。尚、本実施例では圧縮領域の彩度の入出力特性を３次のスプライン関数ｆ（）を用いて定める。１００１は、彩度の入出力特性を表示するウィンドウである。１００２は、スプライン曲線により結ぶ節点の設定ボタンであり、入力値Ｃｓと出力値Ｃｔにそれぞれ０＜Ｃｓ＜１、０＜Ｃｔ＜１の値を設定することで以下の式に基づく彩度の入出力関数が定まる。

ｆ（０）＝０
ｆ（Ｃｓ）＝Ｃｔ
ｆ（１）＝１
ここで、上記関数により定まる圧縮領域の彩度の入出力特性から最終的な彩度の入出力特性を以下の式により定める。ここで入力色の彩度をＣｎ、入力色と同一の色相かつ同一の明度における入力色再現域の外郭点の彩度をＣｐと表記する。

Ｃｎ＜＝Ｃiのとき、
ｇ（Ｃｎ）＝Ｃｎ
Ｃi＜Ｃｎのとき、
ｇ（ｔ）＝Ｃi＋ｆ（ｔ）＊（ＣoーＣi）
（但し、ｔ＝（Ｃｎ−Ｃi）／（Ｃｐ−Ｃi）で０＜＝ｔ＜＝１とする。）
１００３は階調評価ライン取得ボタンであり、図１１のフォーマットのようにＲＧＢ値のグラデーション情報が記述されたファイルを取得する。ここで取得するグラデーション情報に基づき階調評価値が算出され、ユーザーは評価値を参照しながらスプラインの節点を調整する。１００４は評価値算出ボタンであり、このボタンを押下すると後述する方法によって階調再現評価値が算出され、１００５のウィンドウに階調評価値が表示される。１００６は彩度圧縮率の決定ボタンであり、このボタンを押下すると階調評価値を参照しながら調整された彩度圧縮率が色域圧縮のパラメータとして設定される。

以下では、１００４ボタン押下時の階調評価値算出の処理フローについて図１３のフローチャートを用いて説明する。

ステップ１３０１では、初期化処理を行う。

ステップ１３０２では、入力側の色再現情報を参照して１００３ボタンにより取得した階調評価ラインのＲＧＢ値に対応するＬ*a*b*値を取得する。

ステップ１３０３では、調整された彩度圧縮率を用いた色域圧縮適用後の色再現情報を参照して１００３ボタンにより取得した階調評価ラインのＲＧＢ値に対応するＬ*a*b*値を取得する。

ステップ１３０４では、ステップ１３０２、ステップ１３０３より取得したＬ*a*b*値から階調評価ラインの隣接色間の明度差、彩度差、色差を算出する。

ステップ１３０５では、ステップ１３０４で算出した明度差、彩度差、色差を用いて後述の方法により階調劣化指数を算出する。

ステップ１３０６では、１００３ボタンにより取得した階調評価ラインの全てについて階調劣化指数を算出したかを判定する。全て算出していれば、ステップ１３０７へ移行、算出していなければ、ステップ１３０２へ移行する。

ステップ１３０７では、階調評価値として階調劣化指数の総和を算出する。

ステップ１３０８では、終了処理を行う。

以下では、ステップ１３０５における階調劣化指数を算出する処理フローについて図１４のフローチャートを用いて説明する。

ステップ１４０１では、初期化処理を行う。

ステップ１４０２では、色差別の許容ランクテーブルを取得する。ここで取得するテーブルは図１５のように色差別にランクが記述されたファイルであり、人間の色差値別の許容差に対してランクを対応付けたものである。

ステップ１４０３では、ステップ１４０２で取得したテーブルを用いて、ステップ１３０４で算出した色域圧縮前の隣接間色差についてランク付けを行う。

ステップ１４０４では、ステッ１４０２で取得したテーブルを用いて、ステップ１３０４で算出した色域圧縮後の隣接間色差についてランク付けを行う。

ステップ１４０５では、ステップ１４０３、ステップ１４０４で算出したランクを用いてランクが１段階異なればー１、２段階異なればー２とランクの変化した数だけ階調劣化指数として０から減算する。また、ステップ１３０４で算出した彩度差、明度差を用いて、彩度反転及び明度反転がある場合はー５と階調劣化指数として数値化する。図１２に上記方法による階調劣化指数を記述したファイルの一例を示す。

ステップ１４０６では、終了処理を行う。

＜その他の実施例＞
＜写像を規定する色空間＞
前記実施例では、写像する色空間をL*a*b*色空間で実現しているが、CIE-JCH色空間の様な他の均等色空間、ＸＹＺ色空間の様な非均等色空間、あるいはデバイスディペンデントなＲＧＢ色空間等に対しても本発明は適用可能である。

本発明の第１の実施例としての画像処理装置のシステム構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施例における画像表示機器による表示動作を示すフローチャート図である。ＲＧＢ値とＬ*a*b*値との対応関係が記述されたファイルを示す図である。画像処理アプリケーションのユーザインタフェースを示す図である。色域圧縮処理の工程を示すフローチャート図である。色域外郭部の写像処理の工程を示すフローチャート図である。色域外郭部の写像処理を示す模式図である。色域外郭部と維持領域との間での入力色の写像処理の工程を示すフローチャート図である。色域外郭部と維持領域との間での入力色の写像処理の工程を示す模式図である。彩度圧縮率の設定に用いるユーザインタフェースを示す図である。階調評価ラインデータを示すファイルの模式図である。階調劣化指数が記述されたファイルの模式図である。階調評価値算出の処理フローを示すフローチャート図である。階調劣化指数を算出する処理フローを示すフローチャート図である。色差別の許容ランクテーブルが記述されたファイルを示す模式図である。

符号の説明

101 CPU
102 メインメモリ
103 SCSI I/F
104 HDD
105 グラフィックアクセラレータ
106 ディスプレイ
107 キーボード／マウスコントローラ
108 キーボード
109 マウス
110 PCIバス

Claims

第一の色再現域で表された第一の画像データを、前記第一の色再現域とは異なる第二の色再現域に変換する画像処理方法において、
非圧縮領域を設定する工程と
第一の色再現域の外郭写像元点を第二の色再現域に写像する工程と
前記非圧縮領域と前記外郭写像元点との間で表される第一の色再現域の写像元入力点を第二の色再現域に写像する工程と
前記写像元入力点を第二の色再現域に写像する際の彩度圧縮率を調整する工程
とを有することを特徴とする画像処理方法。
請求項１に記載の画像処理方法であって、前記非圧縮領域を設定する工程として、
前記非圧縮領域にsRGB色再現領域を設定する手段と
前記非圧縮領域にsRGB色再現領域に所定の比率を掛けた領域を設定する手段と
前記非圧縮領域に第二の色再現領域に所定の比率を掛けた領域を設定する手段
とを有することを特徴とする画像処理方法。
請求項１に記載の画像処理方法であって、第一の色再現域の外郭写像元点を第二の色再現域に写像する工程として
第一の色再現域の外郭写像元点のうち少なくとも１つを色差が最小となるように
第二の色再現域に写像する工程と、
第一の色再現域の外郭写像元点の写像方法を所定の明度により切り替える工程と、
上記所定の明度を上記外郭写像元点が圧縮された写像先の明度に基づき算出する工程
とを有することを特徴とする画像処理方法。
請求項１に記載の画像処理方法であって、前記非圧縮領域と前記外郭写像元点との間で表される第一の色再現域の写像元入力点を第二の色再現域に写像する工程として
前記写像元入力点と同一の明度かつ同一の色相における非圧縮領域の外郭点と、
前記外郭写像元点の外郭写像先点との線分上に写像する工程
とを有することを特徴とする画像処理方法。
請求項１に記載の画像処理方法であって、第一の色再現域の写像元入力点を第二の色再現域に写像する際の彩度の圧縮率を設定する工程として、
階調評価値を参照しながら彩度の圧縮率を設定する手段と
彩度の圧縮率についてスプライン関数を用いて調整する手段
とを有することを特徴とする画像処理方法。
請求項５に記載の画像処理方法であって、前記階調再現評価値を算出する工程として、
人間の知覚限界または許容限界に基づいた閾値により局所的な階調特性を数値化する工程と
前記局所的な階調特性を連続的に捉えて加算することで、任意の階調画像の階調特性を数値化する工程
とを有することを特徴とする画像処理方法。
コンピュータに、第一の色再現域で表された第一の画像データを、前記第一の色再現域とは異なる第二の色再現域に変換するためのプログラムであって、
非圧縮領域を設定する工程と
第一の色再現域の外郭写像元点を第二の色再現域に写像する工程と
前記非圧縮領域と前記外郭写像元点との間で表される第一の色再現域の写像元入力点を第二の色再現域に写像する工程と
前記写像元入力点を第二の色再現域に写像する際の彩度圧縮率を調整する工程
とを実行するためのプログラム。
請求項７に記載のプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。