JP2008147841A - 画像処理装置、画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像形成装置は、仮想的な光源を想定したうえで、波長間隔10nmとして画素単位で31個の分光反射率を算出して、これらを6個の固有ベクトルの線形結合による分光反射率の分光反射率推定関数で表す。仮想光源の分光エネルギー分布は、刺激値X,Y,Zの低波長域及び高波長域の寄与率が小さいことを補償するような分布特性を有するものである。具体的には、可視光領域のうち、430〜660nmの中波長域において分光エネルギーが小さく、400〜430nmの低波長域と、660〜700nmの高波長域とにおいては分光エネルギーが大きい。さらに、低波長域の分光エネルギーよりも、高波長域の分光エネルギーのほうが大きい。
【選択図】図15
Description
請求項2,3に係る発明によれば、被撮像物の色をさらに正確に表す表色値を得ることができる。
請求項4に係る発明によれば、被撮像物の色を再現した画像を形成するための色材を出力することができる。
請求項5に記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、データ量の増加を抑制することができる。
請求項6に係る発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、被撮像物の色をより正確に表す表色値を得ると共に、被撮像物からの反射光を検知し得る波長域の数が増大したとしても、その反射光から求められた分光反射率のデータ量の増加を抑制することができる。
請求項7に係る発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、被撮像物の色をより正確に表す表色値を得ると共に、被撮像物からの反射光を検知し得る波長域の数が増大したとしても、その反射光から求められた分光反射率のデータ量の増加を抑制することができ、さらに、被撮像物の色を再現した画像を形成することができる。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置1の機能的な構成を示したブロック図である。画像形成装置1は、印刷物などから画像を読み取る画像読取部10と、画像データに基づいて記録シート(媒体)に画像を形成する画像形成部20と、CPU(Central Processing Unit)やRAM(Random Access Memory),ROM(Read Only Memory)等を備えた演算装置である制御部30と、各種データや制御部30が行う動作手順が記述されたプログラムを記憶するHD(Hard Disk)のような記憶部40と、画像データに対して画像処理を施す画像処理部50と、各種のボタンやタッチパネル式の液晶ディスプレイのような操作部60と、ネットワークを介して通信を行うためのインターフェース装置である通信部70とを備えている。より具体的には、画像処理部50は複数のASIC(Application Specific Integrated Circuit)やLSI(Large Scale Integration)等の画像処理回路や、画像データを一時的に記憶するイメージメモリ等を備えており、それぞれの画像処理回路によって各種の画像処理が実行される。
図3は、フルレートキャリッジ13の構成を詳細に示した図である。図3に示すように、フルレートキャリッジ13は、第1光源131と、第2光源132と、ミラー133とを備える。第1光源131は、或る分光エネルギー分布を有する第1の照射光を照射する光源であり、第2光源132は、第1の照射光とは異なる分光エネルギー分布を有する第2の照射光を照射する光源である。より具体的には、第1光源131は標準の光D65を照射する光源であり、第2光源132は、標準の光Aを照射する光源である。
光D65は、JIS規格である光源の状態が色温度6500K(ケルビン)に近似しており、合成昼光又は直射日光を避けた自然光に類似する光である。図示のように、光D65の分光エネルギー分布は、可視光領域である約400nm〜700nmの範囲にわたって、おおよそ均一である。このため、光D65は、一般的な色評価に用いられる光として知られている。実施形態では、この光D65に近似する光源としてキセノンランプを用いている。光Aは、色温度2856Kの光源であり、可視光領域において波長が長くなるに従って、分光エネルギーが線形的に増加するような光である。実施形態では、この光Aの光源としてタングステンランプを用いる。
ス)を生じさせ、シートにトナー像を転写させる。一次定着機構27はシートを加熱および加圧するためのロール部材を備えており、シートの表面に転写されたトナー像を定着させる。切替機構28は、シートの表面に形成されているトナー像の種類に応じてシートの搬送経路を異ならせる。具体的には、切替機構28は、トナー像が透明トナーを含んでいるシートを図中の矢印Rの方向へと搬送させ、その他のシートを図中の矢印Lの方向へと搬送して排出させる。
まず、固有ベクトルの定義の仕方について説明する。はじめに、被撮像物に含まれると想定しうる、膨大な数の色の分光反射率によって母集団を構成する。そして、このような母集団に対して多変量解析(以下では、主成分分析を用いる)を施すことによって、固有ベクトルを定義することができる。あらゆる色の分光反射率推定関数は、固有ベクトルの線形結合によって表されることになるから、母集団は、波長と分光反射率の関係が類似しない、なるべく多数の分光反射率によって構成されていることが望ましい。このようにして、最適な分光反射率による母集団を構成することで、様々な波長域の分光反射率に関して、より信頼性の高い相関関係を反映することが可能となる。
以上のことを考慮すると、例えばおおよそ500〜1000程度の色の分光反射率によって母集団を構成すれば、十分な分光反射率推定関数の精度が得られる。
図において、6つの固有ベクトルによって分光反射率推定関数を表すべく定義された、固有ベクトルe1(λ)〜e6(λ)の各々の波長に対する値が示されている。なお、任意の波長をλとし、図においては、主成分分析によって固有ベクトルが定義された場合を示しているが、例えば主成分分析の計算方法が異なれば、固有ベクトルも異なった特性を有することになる。
示す。図より、固有ベクトルの数が増加するほど、母集団Σに対する累積寄与率も大きくなるから、固有ベクトルの数が多いほど好ましいと言える。ただし、固有ベクトルの数が多くなるほど処理も複雑になるし、処理に要する時間も増加するから、分光反射率推定関数をある程度の精度で算出するために十分な個数を決めておく。図の場合、固有ベクトルの数を6とすれば、母集団Σに対する累積寄与率は約98%となり、母集団Σを構成する
分光反射率推定関数を高精度で算出するためには十分な大きさである。また、母集団Σに
含まれていない分光反射率においても、当該分光反射率が表す色から色差が比較的小さな色の分光反射率が含まれていれば、それらの分光反射率はしばしば類似した特性を示すため、その分光反射率推定関数の精度も十分なものが得られる。
ば、固有ベクトルの数を2とすれば、母集団Σに対する累積寄与率は約60%であるから
、母集団Σを構成する分光反射率でさえ、その分光反射率推定関数の精度はやや不十分な
ものとなる値である。したがって、定義された固有ベクトルの母集団に対する累積寄与率と、そのために必要なデータ量とのバランスをとりながら、固有ベクトルの数を選択することが望ましい。
それらによって表される分光反射率推定関数ρ(λ)との関係式を次式(1)に示す。以下では波長域400nm〜700nmにおいて、波長間隔δ=10nmとしてm=31個の分光反射率が第1及び第2の画像データのそれぞれから抽出されるものとする。そして、分光反射率推定関数ρ(λ)は、6つの固有ベクトルe1(λ)〜e6(λ)の線形結合によって表す。
、分光反射率推定関数ρ(λ)が表される。
なお、製造段階で手動もしくは画像形成装置1自身により、予め被撮像物に含まれると想定しうる様々な色の分光反射率によって構成された母集団Σに対する主成分分析が施さ
れ、6個の固有ベクトルe1(λ)〜e6(λ)が定義されている。定義された固有ベクトルe1(λ)〜e6(λ)は画像処理部50の内部メモリなどに記憶されている。
以上が第1実施形態の説明である。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
この第2実施形態では、分光反射率推定関数を上記の第1実施形態よりも正確に算出しようとするものである。
図11の実線Cは、第1実施形態の方法によって算出した分光反射率推定関数ρ1(λ)を表しており、破線Crは、被撮像物の本来の分光反射率を表している。図に示すように、算出した分光反射率推定関数と、被撮像物の本来の分光反射率との差は、分光反射率が抽出された波長域における低波長域(約400〜440nm)と、高波長域(約660〜700nm)において比較的大きな値となっている。
図14は、波長とXYZ表色系の刺激値との関係を表した図である。横軸を波長λとし、縦軸を波長λに対する刺激値x(λ),y(λ),z(λ)とする。刺激値x(λ),y(λ),z(λ)は、人間の眼に対してどのような刺激を与えているかを仮想的に数値化したものであるから、図14に示すように、可視光の波長領域を含む波長域400〜700nm全体をカバーしている。ところが、おおよそ400〜430nmの低波長域と、おおよそ650〜700nmの高波長域(約660〜700nm)においては、刺激値x(λ),y(λ),z(λ)の値が小さい。換言すれば、XYZ表色系において、刺激値x(λ),y(λ),z(λ)の低波長域及び高波長域に寄与する割合は、刺激値x(λ),y(λ),z(λ)のそれ以外の波長域(中波長域)に寄与する割合よりも小さい。一方、第1実施形態の方法で分光反射率推定関数ρ1(λ)を求めた場合、被撮像物の色(人間の目に見える色)を忠実に再現しようとするが、前述したように刺激値x(λ),y(λ),z(λ)の低波長域および高波長域の寄与率が小さいが故に、低波長域及び高波長域における被撮像物の色(人間の目に見える色)は正確に再現できる一方、その低波長域及び高波長域における刺激値x(λ),y(λ),z(λ)の値は、必ずしも正確な値とはならない。
このような理由から、分光反射率推定関数ρ1(λ)と、被撮像物の本来の分光反射率との差が低波長域と高波長域で大きくなっていると考えられる。
第1及び第2の画像データから、それぞれ31個の分光反射率が抽出されると、各々について三刺激値XD65,YD65,ZD65が求められる。さらに、この三刺激値XD65,YD65,ZD65に対して、EV(λ)/E65(λ)を乗算することで、三刺激値XV,YV,ZVが求められる。すると、式(11)〜(16)は6個の係数w1〜w6を未知数とした六元一次方程式となるから、これを解くことで、係数w1〜w6の一意的な値を算出することができる。
これにより、図12の下段に示すように、分光反射率推定関数ρ(λ)が表す分光反射率と被撮像物の本来の分光反射率との差を1000個の様々な被撮像物について求めると、両者の差はおおよそ4%程度のずれの範囲内に収まる。
図10において、プラテンガラス11に被撮像物Oが置かれ、操作者が画像形成の開始を指示すると、制御部30は画像読取部10に、第1光源131を被撮像物Oに照射して第1のスキャン動作を実行させる(ステップS11)。そして、制御部30は、生成された画像信号を画像処理部50に供給して、画像データを生成させる(ステップS12)。次に、制御部30は、画像処理部50に、画像データを構成する各々の画素について分光反射率を算出させる(ステップS13)。より具体的には、波長域400nm〜700nmにおいて、波長間隔δ=10nmとして、1画素につき31個の分光反射率が算出される。
以上が第2実施形態の説明である。
実施形態では、画像形成装置1に内蔵されている画像処理部50の例で説明したが、この画像処理部は、画像形成装置に内蔵されているものに限らず、例えば、画像読み取りを行うスキャナ装置に内蔵されていても良いし、画像処理を行うコンピュータに内蔵されていても良い。この場合、画像処理装置は、上述したようにして求めた係数を、例えば画像形成装置や記録媒体などに出力する。一方、その画像形成装置や、その記録媒体から係数を読み出した情報処理装置は、予め記憶している固有ベクトルとその係数とを線形結合させることによって、色を表す分光反射率の分光反射率推定関数を求める。さらに、その関数が表す色を表現するための複数の色材の量をそれぞれ算出し、算出した量の色材を用いて記録材に画像を形成するようにしてもよい。このような場合においても、従来のように多数の分光反射率を取り扱うときに比べると、データ量を低減させることができる。よって、分光反射率を画像データとして画像形成装置や記録媒体などに出力する場合と比較して、その出力に要する時間を低減させることができるし、記録媒体に占めるデータ量を小さくすることができる。なお、画像処理装置が画像形成装置に出力する場合には、画像処理装置は、係数と固有ベクトルとの線形結合によって表される関数が表す色を表現するための複数の色材の量をそれぞれ算出し、上記のように係数又は係数及び前記表色値を出力することに代えて、色材の量を出力するようにしてもよい。
また、実施形態では、画像形成装置1に内蔵されている画像読取部10の例で説明したが、この画像読取部は、画像形成装置に内蔵されているものに限らず、例えば、画像形成装置とは別体の装置であってもよい。
一方、供給先の装置が、固有ベクトルを記憶していない場合のように、係数が供給されても分光反射率の分光反射率推定関数を求めることができない場合には、画像処理装置は、三刺激値のみを供給するようにすれば良い。このようにすれば、この供給先の装置は、三刺激値から色を再現することができ、不要な係数を受け取る必要がなく効率がよい。もちろん、画像処理装置は、係数と三刺激値の両方を供給して、供給先の装置にどちらで色を再現するかを選択させても良い。
すなわち、装置が所定の規格を有しているか否かを問わず、画像の色を再現することができるのである。
Claims (7)
- 光源から或る分光エネルギー分布の照射光を被撮像物に照射したときの前記被撮像物からの反射光の強度と、前記照射光の照射強度とに基づいて、複数の波長域における分光反射率をそれぞれ算出する分光反射率算出手段と、
前記分光反射率算出手段によって算出された各々の前記波長域における分光反射率に基づいて、被撮像物の表色値を求める表色値算出手段と、
予め決められた複数の固有ベクトルと、それぞれの固有ベクトルに対する係数と、前記光源の分光エネルギーとの線形結合によって前記表色値を表したときの各々の前記係数を算出するとともに、前記複数の固有ベクトルと、前記係数と、仮想的に定められた光源の分光エネルギーとの線形結合によって前記表色値を表したときの各々の前記係数を算出する係数算出手段と、
前記係数算出手段によって算出された各々の前記係数を出力する出力手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記仮想的に定められた光源の分光エネルギー分布においては、可視光の波長領域のうちの低波長域と高波長域の分光エネルギーが大きい
ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記仮想的に定められた光源の分光エネルギー分布においては、前記低波長域の分光エネルギーよりも、前記高波長域の分光エネルギーのほうが大きい
ことを特徴とする請求項2記載の画像処理装置。 - 各々の前記係数と前記固有ベクトルとの線形結合によって表される色を表現するための複数の色材の量をそれぞれ算出する色材算出手段を備え、
前記出力手段は、前記係数を出力することに代えて、前記色材算出手段によって算出された色材の量を出力する
ことを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記固有ベクトルの数は6であることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 或る分光エネルギー分布の照射光を光源から被撮像物に対して照射する照射手段と、
前記照射手段によって照射光が照射された被撮像物からの反射光の強度と、前記照射光の照射強度とに基づいて、複数の波長域における分光反射率をそれぞれ算出する分光反射率算出手段と、
前記分光反射率算出手段によって算出された各々の前記波長域における分光反射率に基づいて、被撮像物の表色値を求める表色値算出手段と、
予め決められた複数の固有ベクトルと、それぞれの固有ベクトルに対する係数と、前記光源の分光エネルギーとの線形結合によって前記表色値を表したときの各々の前記係数を算出するとともに、前記複数の固有ベクトルと、前記係数と、仮想的に定められた光源の分光エネルギーとの線形結合によって前記表色値を表したときの各々の前記係数を算出する係数算出手段と、
前記係数算出手段によって算出された各々の前記係数を出力する出力手段と
を備えることを特徴とする画像読取装置。 - 或る分光エネルギー分布の照射光を光源から被撮像物に対して照射する照射手段と、
前記照射手段によって照射光が照射された被撮像物からの反射光の強度と、前記照射光の照射強度とに基づいて、複数の波長域における分光反射率をそれぞれ算出する分光反射率算出手段と、
前記分光反射率算出手段によって算出された各々の前記波長域における分光反射率に基づいて、被撮像物の表色値を求める表色値算出手段と、
予め決められた複数の固有ベクトルと、それぞれの固有ベクトルに対する係数と、前記光源の分光エネルギーとの線形結合によって前記表色値を表したときの各々の前記係数を算出するとともに、前記複数の固有ベクトルと、前記係数と、仮想的に定められた光源の分光エネルギーとの線形結合によって前記表色値を表したときの各々の前記係数を算出する係数算出手段と、
前記係数算出手段によって算出された各々の前記係数を用いて表される色を表現するための複数の色材の量をそれぞれ算出する色材算出手段と、
前記色材算出手段によって求められた量の前記色材を用いて記録材に画像を形成する画像形成手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
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