JP2008227958A - 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラム - Google Patents

画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】記憶色の範囲に属する画素を迅速かつ正確に抽出することが困難であった。
【解決手段】機器依存色空間によって表現された入力画像データを構成する画素のうち所定の条件に該当する画素を抽出する画像処理装置であって、特定の色域を機器非依存色空間において定義する色域定義情報を取得する色域取得手段と、上記色域定義情報が定義する色域を入力画像データの色空間に依存する色域に変換する色域変換手段と、上記入力画像データを構成する画素のうち上記変換後の色域に属する画素を抽出する抽出手段とを備える構成とした。
【選択図】図2

Description

本発明は、画像データから所定の条件に基づいて画素を抽出する画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムに関する。
従来から画像処理の一種として、入力画像データの画素のうち特定の色域に属する画素を抽出し、抽出した画素の値に基づいて統計値を算出したり、当該算出した統計値に基づいて入力画像データを補正する処理が行なわれてきた。
また上記処理に関連する技術として、画像データの各画素の色相値を求め、色相値が特定の記憶色に相当する範囲内の値となるか否か判断し、いずれかの記憶色に相当する範囲内の値の場合に、その画素を該当する記憶色の色相ヒストグラムに加算する色修正装置が知られている(特許文献1参照。)。
特開2001‐169135号公報
上記処理においては、特定の色域(記憶色)を定義した情報(色域定義情報)というものを予めデータとして備え、この色域定義情報に基づいて画素を選別する。
従来、色域定義情報は、基本的には画像処理を担う装置が扱う表色系(機器依存色空間とも言う。)で定義されていた。よって、入力画像データが色域定義情報と同じ表色系で表現されたデータであれば、色域定義情報を用いて目的の記憶色の画素を正確に抽出できる。しかし、入力画像データが色域定義情報とは異なる表色系で表現されたデータである場合には、この色域定義情報をそのまま画素の選別に使用しても目的の記憶色の画素を正確には抽出できない。
そのため従来は、表色系が異なる入力画像データのそれぞれから目的の色の画素を抽出するには、上記色域定義情報を各入力画像データに対応する表色系毎に有しておくか、或いは、抽出処理に先立って入力画像データの表色系を色域定義情報の表色系に変換する必要があった。このような状況は、予め用意しておくべき情報量の増加や、画像処理の高速化の阻害要因となっていた。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、処理対象の画像データの表色系の違いによらない正確な画素抽出と、処理の高速化およびメモリ資源の節約とを両立可能な画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明にかかる画像処理装置では、機器依存色空間によって表現された入力画像データを構成する画素のうち所定の条件に該当する画素を抽出する。色域取得手段は、特定の色域を機器非依存色空間において定義する色域定義情報を取得する。ここで言う取得とは、画像処理装置が備える記憶媒体に予め保存された色域特定情報を記憶媒体から読み出す場合や、外部装置から色域特定情報を入力する場合などが該当する。次に、色域変換手段は、色域定義情報が定義する色域を入力画像データの色空間に依存する色域に変換する。そして、抽出手段が、入力画像データを構成する画素のうち上記変換後の色域に属する画素を抽出する。
つまり本発明によれば、機器非依存色空間において色域を定義しておき、これを入力画像データ側の色空間に合わせて変換する。そのため、従来のように入力画像データの表色系を色域定義情報の表色系に色空間変換していた場合と比較して、変換対象となる情報量が圧倒的に少なくなり、画像処理の高速化が大幅に進む。また、色域定義情報を機器非依存色空間にて規定しているため汎用性が高く、入力画像データの表色系の違いによらず正確に特定の色域の画素を抽出でき、また、これまでのように入力画像データの表色系毎に色域定義情報を用意しておく必要も無くなる。
ここで色域定義情報は、機器非依存色空間において明度と彩度と色相とについて範囲を定義した情報であるとする。そして色域変換手段は、色域定義情報に基づいて入力画像データの色空間に依存する情報であって明度と彩度と色相とについて範囲を規定した情報を生成し、当該生成した情報を上記入力画像データの色空間に依存する色域とする。
入力画像データの例としては、sRGB表色系で表現されたデータ等が想定されるが、RGB値からは明度、彩度、色相の各要素を算出することができる。そのため、上記のように、色域定義情報に基づいて入力画像データの色空間に依存する情報であって明度と彩度と色相とについて範囲を規定した情報を生成すれば、この情報と入力画像データの各画素とを容易に比較でき、各画素が上記特定の色域に属するか否かを判断できる。
色域定義情報が定義する色域が、機器非依存空間中のある立体によって表される場合、この立体を縁取る各点を入力画像データの色空間に依存する情報に変換していては、変換処理量が大量となる。そこで本発明の更なる例として、色域変換手段は、色域定義情報が定義する色域の各面における特定位置の座標値をそれぞれ入力画像データの色空間に依存する情報に変換するとともに、この変換後の各情報に基づいて上記入力画像データの色空間に依存する色域を規定する。かかる構成とすれば、色域変換手段は、少量の演算によって色域定義情報が定義する色域を入力画像データの色空間に依存する色域に変換することが可能となる。
色域変換手段は、色域定義情報が定義する色域の各面における略中心位置の座標値をそれぞれ入力画像データの色空間に依存する情報に変換するとしてもよい。上記各面の略中心の座標位置を対象として、入力画像データの色空間に依存する情報(座標)への変換を行なえば、変換後の各座標によって区画される空間は色域定義情報が定義していた色域を高い精度で再現したものとなる。その結果、入力画像データの各画素が上記特定の色域に属するか否かを正確に判断できるようになる。
なおこれまでは、画像処理装置というカテゴリーで本発明にかかる技術的思想を説明したが、上記の画像処理装置が備える各手段にそれぞれ対応した処理工程を備える画像処理方法の発明や、画像処理装置が備える各手段にそれぞれ対応した機能をコンピュータに実行させる画像処理プログラムの発明をも把握可能であることは言うまでも無い。
以下の順序に従って、本発明の実施形態を説明する。
(1)画像処理装置などの概略構成
(2)画素抽出処理
(3)まとめ
(1)画像処理装置などの概略構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる画像処理装置と、その周辺機器の概略構成をブロック図により示している。同図においては、画像処理の中心的な役割を果たす画像処理装置としてのコンピュータ20を示している。コンピュータ20は、CPU21、ROM22、RAM23、ハードディスク24などを備える。コンピュータ20には、各種の画像入力装置としてのスキャナ11、デジタルスチルカメラ12や、各種の画像出力装置としてのプリンタ31、ディスプレイ32が適宜接続される。
コンピュータ20においては、CPU21がRAM23をワークエリアとして使用しながら、ROM22やハードディスク24等の所定の記憶媒体に保存されている各種プログラムを実行する。本実施形態では、CPU21はハードディスク24に記憶されているアプリケーション(APL)25を読み出して実行する。実行されるAPL25は、画像データ取得部25aと、画素抽出部25bと、統計データ算出部25cと、補正量計算部25dと、補正部25eとからなる。
画像データ取得部25aは、上記画像入力装置から出力される画像データや、ハードディスク24に予め保存されている画像データを、入力画像データとして取得する。
画素抽出部25bは、入力画像データを構成する画素のうち所定の条件に該当する画素を抽出(サンプリング)する。画素抽出部25bは、特定の色域を機器非依存色空間において定義する色域定義情報24aを取得する色域取得部25b1と、色域定義情報24aが定義する色域を入力画像データの色空間に依存する色域に変換する色域変換部25b2と、入力画像データの画素のうち上記変換後の色域に属する画素を抽出する抽出部25b3とからなる。画素抽出部25bによる処理については後に詳述する。
統計データ算出部25cは、画素抽出部25bによって抽出された画素の値に基づいて統計データ24cを算出する。本実施形態では、画素抽出部25bによって、肌色や、空色や、緑色といった、画像の中でも特に重要とされる記憶色の画素が抽出される。そこで、統計データ算出部25cでは、記憶色毎に抽出された画素群からRGB毎のヒストグラムを生成するとともに、各ヒストグラムの平均値や最大値や最小値などを求め、それらを統計データ24cとする。統計データ算出部25cは、ハードディスク24に統計データ24cを保存する。
補正量計算部25dは、ハードディスク24から統計データ24cを読み出すとともに、補正目標値24bを取得して、補正用LUT(ルックアップテーブル)を生成する。補正目標値24bとは、各統計データ24cの理想値であり、ハーディスク24に予め保存されていたり、外部から入力される。補正量計算部25dは、各統計データ24cと各統計データ24cに対応する補正目標値24bとの差分を計算し、この差分に基づいたトーンカーブを生成し、このトーンカーブを補正用LUTとする。補正用LUTは、例えば、記憶色毎かつRGB毎に生成される。
補正部25eは、画像データ取得部25aから入力画像データを受け取るとともに、上記のように生成された各補正用LUTを用いて入力画像データを1画素ずつ補正し、各画素を補正し終えた画像データを出力する。当該補正は、例えば、補正対象の画素の色に応じて各補正用LUTの適用の度合いを調整して行なうことができる。例えば、肌色らしい画素であれば、肌色の画素群の統計データ24cに基づいて得られた補正用LUTの適用度合いを他の記憶色にかかる補正用LUTの適用度合いよりも高めて補正を行う。
コンピュータ20では、APL25はオペレーティングシステム26に組み込まれて実行され、オペレーティングシステム26には、プリンタドライバ27およびディスプレイドライバ28も組み込まれている。ディスプレイドライバ28はディスプレイ32への画像表示を制御するドライバであり、APL25の補正部25eから出力された補正後の画像データに基づいて、画像をディスプレイ32に表示させることが可能である。また、プリンタドライバ27は、APL25の補正部25eから出力された補正後の画像データに対して、インク色(例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック)表色系への色変換処理やハーフトーン処理やラスタライズ処理などを実行して印刷データを生成するとともに、この印刷データをプリンタ31に出力することにより、プリンタ31に印刷データに基づく画像の印刷を実行させることが可能である。なお、本実施形態で説明するコンピュータ20が実行する処理は、その全て或いは一部を、上記画像入力装置の側で実行するとしてもよいし、上記画像出力装置の側で実行するとしてもよい。
(2)画素抽出処理
図2は、コンピュータ20がAPL25に従って実行する上記画像処理の一部であって、画素抽出部25bに従って実行する処理をフローチャートにより示している。
ステップS(以下、ステップの記載を省略する)100では、コンピュータ20は、入力画像データがいずれの色空間によって表現されているかを判別する。画像データ取得部25aから受け渡される入力画像データは、RGBの各要素色を複数階調で表現して各画素の色を規定したドットマトリクス状のデータである。RGB色空間としては、sRGB色空間が一般的であるが、AdobeRGB(AdobeはAdobe systems社の登録商標。)色空間など、sRGB色空間よりも広い色再現範囲を有する色空間も存在する。従って、デジタルスチルカメラ12などの画像入力装置から入力する画像データは、sRGB色空間で表された画像データであったり、sRGB色空間とは異なる色空間によって表された画像データであったりする。
画像データ取得部25aが取得する入力画像データには、その画像データに関する各種付属情報を記述したヘッダが付加されており、かかるヘッダに入力画像データの色空間を示した情報が記述されている。コンピュータ20は、このヘッダに記述された色空間の情報に基づいて、入力画像データの色空間を判別する。本実施形態では説明を容易とするため、入力画像データの色空間は、sRGB色空間とsRGB色空間よりも色再現範囲の広い特定の色空間(wRGB色空間)とのいずれかであるとして説明を行なう。sRGB色空間とwRGB色空間とはいずれも機器依存色空間である。
S110では、コンピュータ20は、ハードディスク24に予め保存されている色域定義情報24aを読み出す。ただし、コンピュータ20は色域定義情報24aをコンピュータ20外部から入力するようにしてもよい。色域定義情報24aは、機器非依存色空間において記憶色の範囲を定義した情報である。本実施形態では、色域定義情報24aは国際照明委員会(CIE)で規定されたL***色空間において、明度(L*)、彩度(C*)、色相(h*)の各範囲を定義したものである(以下、「*」は省略)。
図3は、ある記憶色(例えば、肌色)の色域定義情報24aによって定義された色域Aの一例をLab色空間中に示している。同図に示すように、色域Aは、明度L、彩度C、色相hの各範囲、
s≦L≦Le
s≦C≦Ce
s≦h≦he
によって区画された立体にて表現される。同図では、ab平面上へ色域Aの投影図もハッチングを施して併せて示している。
S120では、コンピュータ20は、色域Aの各面において変換基準点Pを設定する。変換基準点Pとは、色域Aの外郭上の座標のうち入力画像データの色空間に依存する情報への変換対象となる座標値を意味する。
図4に示すように、コンピュータ20は、色域Aの各面において1つずつ変換基準点P(P1〜P6)を設定する。変換基準点Pの位置を各面のどこにするかは種々の考えを採用できるが、本実施形態では各面の中心位置をそれぞれ変換基準点P1〜P6としている。ここで、変換基準点P1は、色域Aのうち色相角が最も小さい面上の点であり、変換基準点P2は、色域Aのうち色相角が最も大きい面上の点であり、変換基準点P3は、色域Aのうち彩度が最も低い面上の点であり、変換基準点P4は、色域Aのうち彩度が最も高い面上の点であり、変換基準点P5は、色域Aのうち明度が最も低い面上の点であり、変換基準点P6は、色域Aのうち明度が最も高い面上の点である。
S130では、コンピュータ20は、変換基準点Pの座標データLabを入力画像データの色空間に依存する情報に変換する。まず、コンピュータ20は上記S100で判別済みの入力画像データの色空間の種別に応じたICCプロファイルをハードディスク24等の所定の記憶媒体から取得し、当該ICCプロファイルを参照して各変換基準点Pの座標データLabをRGBデータに変換する。入力画像データの色空間がsRGB色空間である場合には、Lab色空間の複数の参照点についてそのLabデータとsRGB色空間におけるRGBデータとの変換対応関係を規定したICCプロファイルを取得し、そのプロファイルを参照することにより、各変換基準点PのLabデータをRGBデータに変換する。
変換基準点Pの座標値を入力画像データの色空間に依存する情報に変換すると言った場合、最も単純には、上記のように変換して得られたRGBデータ自体が上記入力画像データの色空間に依存する情報に該当する。しかし本実施形態では、このように変換したRGBデータを更にHSV形式の情報に変換する。H(Hue)は色相、S(Saturation)は彩度、V(Value)は明度を意味する。RGBからHSVへの変換は、公知の変換式により実行可能である。
かかる処理の結果、図4に示した変換基準点P1〜P6は、
P1(L1,a1,b1)→P1´(H1,S1,V1
P2(L2,a2,b2)→P2´(H2,S2,V2
P3(L3,a3,b3)→P3´(H3,S3,V3
P4(L4,a4,b4)→P4´(H4,S4,V4
P5(L5,a5,b5)→P5´(H5,S5,V5
P6(L6,a6,b6)→P6´(H6,S6,V6
というように変換されたことになる。
このようなHSVの値は変換元のRGBの数値によって決まる値であるため、入力画像データの色空間に依存する情報と言える。むろん、入力画像データの色空間がwRGB色空間である場合には、コンピュータ20はLab色空間からwRGB色空間への変換対応関係を規定したICCプロファイルを参照して各変換基準点PのLabデータをRGBデータに変換し、この変換後のRGBデータをHSV形式で表現する。
なおコンピュータ20は、上記のようにLabデータをRGBデータに変換し、これをHSVデータに変換するという2段階の変換作業を行なうのではなく、入力画像データの色空間の種別毎にLabデータとHSVデータとの変換対応関係を規定したLUTを予め生成してハードディスク24等の所定の記憶媒体に保持しておくとしてもよい。つまり、Lab色空間からsRGB色空間への変換対応関係を規定するICCプロファイルにおける各RGBデータをHSVデータに変換するとともに、この変換によって得た各HSVデータを、変換元のRGBデータに対応するLabデータに対応付けることにより、LabデータをsRGB色空間に依存したHSVデータに変換可能なLUT(sRGB用変換LUTと呼ぶ。)を生成する。同様に、Lab色空間からwRGB色空間への変換対応関係を規定するICCプロファイルにおける各RGBデータをHSVデータに変換するとともに、この変換によって得た各HSVデータを、変換元のRGBデータに対応するLabデータに対応付けることにより、LabデータをwRGB色空間に依存したHSVデータに変換可能なLUT(wRGB用変換LUTと呼ぶ。)を生成する。
上記S130では、コンピュータ20は、このように生成したsRGB用変換LUTとwRGB用変換LUTとのいずれかを入力画像データの色空間の種別に応じて選択して参照することにより、各変換基準点PのLabデータをHSVデータに変換するとしてもよい。
S140ではコンピュータ20は、S130の変換処理によって得られた、入力画像データの色空間に依存する情報に基づいて、画素抽出のための色域を決定する。
本実施形態においては変換基準点P1〜P6の変換結果として、座標値P1´〜P6´が得られているので、コンピュータ20はこれら座標値P1´〜P6´に基づいて画素抽出のための色域A´を決定する。座標値P1´は上記色域Aのうち色相角が最も小さい面上の変換基準点P1を変換した結果であり、座標値P2´は色域Aのうち色相角が最も大きい面上の変換基準点P2を変換した結果であるため、座標値P1´の色相H1と座標値P2´の色相H2とによって挟まれる範囲を色域A´の色相範囲とする。
また、座標値P3´は色域Aのうち彩度が最も低い面上の変換基準点P3を変換した結果であり、座標値P4´は色域Aのうち彩度が最も高い面上の変換基準点P4を変換した結果であるため、座標値P3´の彩度S3と座標値P4´の彩度S4とによって挟まれる範囲を色域A´の彩度範囲とする。
また、座標値P5´は色域Aのうち明度が最も低い面上の変換基準点P5を変換した結果であり、座標値P6´は色域Aのうち明度が最も高い面上の変換基準点P6を変換した結果であるため、座標値P5´の明度V5と座標値P6´の明度V6とによって挟まれる範囲を色域A´の明度範囲とする。
図5は、色域A´をHSV表色空間において示している。同図に示すように、色域A´は、
1≦H≦H2
3≦S≦S4
5≦V≦V6
によって区画された立体にて表現される。
このようにS100〜S140の処理によって、色域定義情報24aが定義する色域(色域A)を入力画像データの色空間に依存する色域(色域A´)に変換することができる。また、変換後の色域についても明度と彩度と色相の各範囲によって定義することで、変換前の色域と変換後の色域との形状の類似性を保つことができる。
S150ではコンピュータ20は、入力画像データを構成する画素のうち、上記変換後の色域に属する画素を抽出する。この場合、各画素についてそのRGBデータをHSVデータで表現した上で上記変換後の色域に属するか否かを判断し、属する画素のみ抽出する。抽出された画素群は上述の統計データ算出部25cに受け渡され、統計データ24cの算出元のデータとなる。なお図3,4では、1つの色域定義情報24aにかかる色域のみを図示しているが、記憶色の種類毎に色域定義情報24aは存在し、コンピュータ20は、色域定義情報24a毎にそれらの色域を入力画像データの色空間に依存する色域に変換し、変換後の色域毎に画素抽出を行なう。
(3)まとめ
このように本発明によれば、記憶色の範囲を機器非依存色空間において定義した色域定義情報24aを保持しておき、入力画像データから画素抽出を行なう際に、色域定義情報24aが定義する色域を入力画像データの色空間に依存する色域に変換する。つまり、入力画像データの色空間がsRGB色空間やwRGB色空間のように異なる状況においても、ある記憶色について定義された色域定義情報24aを入力画像データの色空間に合わせた色域に変換する。そのため、入力画像データの色空間の違いに依らず常に記憶色に該当する画素を正確に抽出することができる。またその結果、補正部25eにおいて、記憶色に対する補正する場合でも、入力画像データの色空間の違いによらず正確な補正を行なうことができる。また本発明によれば、従来のように入力画像データが採用し得る色空間毎に色域定義情報を予め用意しておく必要もなくなる。
また本発明による色域の変換処理は、色域定義情報24aが定義する色域の外郭上の所定数の座標を入力画像データの色空間に依存する情報に変換するだけなので、入力画像データについて全画素を色域定義情報の表色系への変換を行なっていた場合と比較して、演算処理量が格段に減少し、画素抽出に要する時間を大きく短縮することができる。特に、色域定義情報24aが定義する色域を構成する面毎に1つの座標点を入力画像データの色空間に依存する情報に変換するだけなので、演算処理量は非常に少ない。
また、ある色空間で定義した色域を他の色空間に変換して表現する場合、変換後の色域の形状が大きく歪んでしまうことが有り得るが、本実施形態では、変換対象となる変換基準点Pを、色域定義情報24aの色域を構成する面毎の中心位置としている。そのため、変換後の座標点によって区画される色域に大きな歪みが生じることが防止され、その結果、記憶色にかかる画素のより正確な抽出が実現できる。
本発明の一実施形態にかかる画像処理装置などを示したブロック図。 画素抽出処理の内容を示したフローチャート。 色域定義情報が定義する色域をLab色空間に示した図。 色域定義情報が定義する色域に変換基準点を設定した様子を示した図。 変換後の色域をHSV表色空間において示した図。
符号の説明
20…コンピュータ、21…CPU、22…ROM、23…RAM、24…ハードディスク、24a…色域定義情報、24b…補正目標値、24c…統計データ、25…APL、25a…画像データ取得部、25b…画素抽出部、25b1…色域取得部、25b2…色域変換部、25b3…抽出部、25c…統計データ算出部、25d…補正量計算部、25e…補正部

Claims (6)

  1. 機器依存色空間によって表現された入力画像データを構成する画素のうち所定の条件に該当する画素を抽出する画像処理装置であって、
    特定の色域を機器非依存色空間において定義する色域定義情報を取得する色域取得手段と、
    上記色域定義情報が定義する色域を入力画像データの色空間に依存する色域に変換する色域変換手段と、
    上記入力画像データを構成する画素のうち上記変換後の色域に属する画素を抽出する抽出手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。
  2. 上記色域定義情報は、明度と彩度と色相とについて範囲を定義した情報であり、上記色域変換手段は、色域定義情報に基づいて入力画像データの色空間に依存する情報であって明度と彩度と色相とについて範囲を規定した情報を生成し、当該生成した情報を上記入力画像データの色空間に依存する色域とすることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 上記色域変換手段は、色域定義情報が定義する色域の各面における特定位置の座標値をそれぞれ入力画像データの色空間に依存する情報に変換するとともに、この変換後の各情報に基づいて上記入力画像データの色空間に依存する色域を規定することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の画像処理装置。
  4. 上記色域変換手段は、各面の略中心位置の座標値をそれぞれ変換対象とすることを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。
  5. 機器依存色空間によって表現された入力画像データを構成する画素のうち所定の条件に該当する画素を抽出する画像処理方法であって、
    特定の色域を機器非依存色空間において定義する色域定義情報を取得し、上記色域定義情報が定義する色域を入力画像データの色空間に依存する色域に変換し、上記入力画像データを構成する画素のうち上記変換後の色域に属する画素を抽出することを特徴とする画像処理方法。
  6. 機器依存色空間によって表現された入力画像データを構成する画素のうち所定の条件に該当する画素を抽出する処理をコンピュータに実行させる画像処理プログラムであって、
    特定の色域を機器非依存色空間において定義する色域定義情報を取得する色域取得機能と、
    上記色域定義情報が定義する色域を入力画像データの色空間に依存する色域に変換する色域変換機能と、
    上記入力画像データを構成する画素のうち上記変換後の色域に属する画素を抽出する抽出機能とを実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
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