JP2009077254A - 色調整装置、及び色調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 明度を保持したまま色相を調整すると、原色が他の原色への遷移しない、高彩度色が色再現範囲の外に出てしまうといった問題が生じていた。
【解決手段】 原色の色相を調整する際に原色の明度を回転先の原色の明度に近づける手段を有する色調整装置とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、行列変換による色調整手法を用いて特定の色相領域に属する色集合の色相を調整する色調整装置および色調整方法に関するものである。

ディスプレイやインクジェットプリンタ、電子写真装置などの画像形成装置では、画像データの色相を調整したいユーザのために色相調整機能を提供しているものが多い。たとえば風景写真の空のブルーをより明るいシアンに近づけたり、プレゼンテーション画像の全体的な色調を変えるために画像全体の色相を回転させる、といった色相調整が行われる。

画像データの色調整を行う手法としては様々なものがあるが、色を人間の色の知覚に近いＨＳＢ表色系（色相(Hue)・彩度(Saturation)・明度(Brightness)）の３成分ごとに色調整を可能とする色調整方法が特許文献１や特許文献２に開示されている。特許文献１は、まず画像データの属する色空間における最も彩度の高い６つの原色（レッド・グリーン・ブルー・シアン・マゼンタ・イエロー）をＨＳＢ表色系であるYCbCr色空間の色値に変換してユーザの要望する色相調整を行う。そして、画像データの色の色相を調整する際、その色と原色とのYCbCr空間上での座標距離を求め、原色の色相調整後の色値の線形補間演算を行うことで色相調整後の色値を算出している。また、特許文献２では、特許文献１と同じ６つの原色をＨＳＢ表色系であるLsCaCb色空間の色値に変換してユーザの要望する色相調整を行い、変換行列を求め、画像データの色値にその行列をかけることで色相調整を実現している。特許文献２の手法は行列演算のみで色変換を行うため、特許文献１より処理時間が短いという利点がある。
特開２００６−１５７１６２号公報 特開平７−２３２４５号公報

しかしながら、以上のように画像データの属する色空間における最も彩度の高い６つの原色をＨＳＢ色空間上で色相調整を行い、画像データの任意の色を行列変換等によって色変換する方法では、次のような問題が生じていた。

（１）ある原色をその色相が隣の原色の色相と同じになるように色相調整しても、隣の原色と同じ色値にならない。この理由は６つの原色全てが同じ明度とは限らないため、色相を隣の原色と一致させるだけでは不十分だからである。例えば画像データの色空間としてよく使われるｓＲＧＢ色空間では６つの原色のうちレッド・グリーン・ブルーは明度が低く、シアン・マゼンタ・イエローは明度が高い。明度を変えずに色相を調整しようとするユーザにとっては期待通りの結果であるが、６つの原色での色の遷移を重視するユーザにとっては期待通りでない結果である。例えばポスターなど純色がメインに使われているカラーコンテンツを扱うユーザにとっては、色相の回転によって６つの原色がそれぞれ別の原色へと遷移する方が好ましい。

（２）原色の色相を調整すると、原色が色再現範囲の外側に大きくはみ出してしまうため、色相調整後に多くの色が色再現範囲の外側に出てしまい、画像データの階調性が悪化してしまう。これは、色再現範囲の形にも拠るが、多くの色空間の色再現範囲は立方体を対角線を垂直に立てた形をしていることに起因する。６つの原色は色再現範囲を立方体形状に近似したときの頂点に位置しており、６原色を垂直軸（立方体の対角線）を中心に回転（色相回転）させると、色再現範囲（立方体）の外に大きく出てしまう。

上述した課題を解決するために、本発明は、カラー画像データの属する色空間における複数の代表色について、外部から指定された調整値に基づいて前記代表色の色相を調整した目標色を求め、前記代表色を前記目標色へ変換する行列を求め、前記行列を用いてカラー画像データ中の任意の色値の色相を調整する色調整装置または色調整方法であって、
前記代表色から目標色を求める際、前記調整値に応じて代表色の色相を回転するだけでなく、色相回転先の代表色の明度に近づけるよう代表色の明度も調整する手段、を有することを特徴とする。

また、別の構成として、前記代表色から目標色を求める際、前記目標色が前記色空間の色再現範囲を超えないように彩度も調整する手段、を有することを特徴とする。

また、別の構成として、代表色はカラー画像データの属する色空間における最大彩度色であるレッド・グリーン・ブルー・シアン・マゼンタ・イエローとする手段、を有することを特徴とする。

本発明によって、画像データの属する色空間における最も彩度の高い６つの原色（レッド・グリーン・ブルー・シアン・マゼンタ・レッド）が隣の原色に遷移するような色相調整が可能となる。これによって、純色を重視するユーザにとって利便性を向上させることができる。

また、本発明によって、原色の色相を調整した際に原色が色再現範囲の外側にはみ出す度合いを低減させることが可能となる。これによって、色相調整後に色再現範囲の外側に出る色の数を減少させることができ、画像データの階調性の悪化を抑制することができる。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

本発明の第１の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の色調整装置を含む画像形成システムの一例を示すブロック図である。この画像形成システムは、コンピュータ１０１、画像形成装置１０７から構成され、コンピュータ１０１と画像形成装置１０７はデータ伝送路を介して繋がっている。画像形成装置１０７は、インクやトナーなどの色材を紙面上に塗布することで画像を形成する装置である。色材ごとにカラー画像の２値化データを受け取り、紙面上でそのデータの示す位置にインクまたはトナーを塗布し定着させることで、紙面上に画像を形成している。画像形成装置１０７の例として、インクジェット方式のプリンタや電子写真方式の装置などが挙げられる。

コンピュータ１０１はアプリケーション１０２とプリンタドライバ１０３より構成される。アプリケーション１０２は、ＲＧＢ信号値の画像データをプリンタドライバ１０３に出力する。本実施例ではＲＧＢ信号値は特に記載のない限りｓＲＧＢ色空間の信号値として扱うことにする。プリンタドライバ１０３は、アプリケーション１０２から画像データを受け取り、色調整部１０４にてユーザの設定に応じた色調整を行う。次に、カラーマッチング部１０５によって色調整後の画像データを画像形成装置１０７の色材の濃度値、すなわちＣＭＹＫ信号値の画像データに変換する。そして、２値化処理部１０６によって色材濃度値の画像データを画像形成装置１０７で印刷するためのハーフトーンデータに変換する。そして最後にプリンタドライバ１０３はハーフトーンデータを画像形成装置１０７に出力し、画像形成装置１０７によって画像が紙面上に形成される。

ここで、本実施例のポイントとなる色調整部１０４の詳細について説明する。この色調整部１０４は、ｓＲＧＢ色空間を主な６つの色領域（イエロー・グリーン・シアン・ブルー・マゼンタ・レッド）に分けてそれぞれ色相の調整が可能な色調整機能を提供するモジュールである。ただし、この色調整部１０４は色相を調整値に応じて明度も調整する。それにより６つの色領域間の色変遷をより好ましい（階調性の悪化の抑制と、色相回転後に隣の色領域へ明度を近づける）ものとしている。図２は、色調整部１０４の構成の一例を示すブロック図である。色調整部１０４は、色調整設定部２０１、基準原色調整部２０２、変換行列生成部２０３、画像取得部２０４、色変換部２０５、画像出力部２０６から構成される。

まず、色変換を行うための色変換行列を生成する処理について説明し、次いで色変換行列を用いて画像データを色変換する処理についての説明を行う。

＜色変換行列を生成する処理＞
色調整設定部２０１は、ＰＣの画面上で色調整条件を指定するユーザインタフェースをユーザに提供するモジュールである。そのユーザインタフェースの一例（色調整画面３０１）を図３に示す。色調整画面３０１はレッド・グリーン・ブルー・シアン・マゼンタ・イエローごとの色相調整バー３０２とＯＫボタン３０３、色相環３０４から構成される。調整バー３０２は右に動かすほど色相が右回転する設定値となり、左に動かすほど色相が左回転する設定値となる。色相の変遷は色相環３０４を見ると確認できる。例えばレッドを右に回転するとレッドがイエローに近づくように色調整され、レッドを左に回転するとレッドがマゼンタに近づくように色調整される。調整バーの両端は隣の色相に一致するまで色相を回転させる設定値である。色調整条件が設定完了したら、ユーザはＯＫボタン３０３を押下する。すると色調整条件が基準原色調整部２０２に出力されて基準原色の色調整処理へと移行する。

次に基準原色調整部２０２の処理について説明する。基準原色とはレッド・グリーン・ブルー・シアン・マゼンタ・イエローごとに色調整を行うための、各色の代表色である。本実施例の色調整装置における色調整方法は、６つの基準原色に対してユーザ指定の色調整を行うための変換行列を生成し、その変換行列を画像中の全ての色値にかけることによってユーザが所望する色調整を実現する。本実施例の色調整装置における基準原色のＲＧＢ信号値を表１に示す。本実施例では基準原色としてｓＲＧＢ色空間で最も彩度の高い６原色の色値を採用している。その他の基準原色の選び方としては、例えば画像データの色空間において出力デバイス（本実施例では画像形成装置１０７）の色再現領域を調べ、最も彩度値の高い６色を基準原色として採用する方法がある。

基準原色調整部２０２の処理の内容を図４のフローチャートに示す。まずＳ４０１では色調整部１０４の内部に予め保持してあるレッド・グリーン・ブルー・シアン・マゼンタ・イエローの基準原色のＲＧＢ信号値を取得する。次にＳ４０２では基準原色を人間の知覚の表現に近いＨＳＢ（色相(Hue)・彩度(Saturation)・明度(Brightness)）表色系で扱うためのLsCaCb色空間上の値に変換する。このＲＧＢ値からLsCaCb色空間上の値を得るには以下の式１を用いる。Lsが明度、CaとCbが色差を表す。

表１の基準原色をLsCaCb色空間上の値に変換した値を表２に示す。

また、LsCaCb色空間におけるｓＲＧＢの取りうる範囲を図５に示す。図５から、LsCaCb色空間はＲＧＢ色空間の立方体を無彩色（R=G=B）の軸が垂直に立たせた色空間であることがわかる。LsCaCb色空間上での表２の基準原色値は６０度の角をなしており、色相調整においては１０度ずつ色相調整ができるとユーザにとってわかりやすい。そこで、本実施例では色調整画面３０１の調整バー３０２は左端から右端まで−６から＋６までの計１３段階の設定が可能であるとする。表３に調整バー３０２の調整値と色相回転角の対応関係を示す。

Ｓ４０３ではユーザが色調整画面３０１で設定した調整値を取得する。Ｓ４０４では表３よりその調整値から色相回転角を求める。そして、Ｓ４０５では各基準原色のLsCaCb値に対してＳ４０４より求めた色相回転角だけ回転させたLsCaCb値を算出する。色相回転は以下の式２を用いる。

ここまでで基準原色の色相調整は終了であるが、ここで図５のLsCaCb空間におけるｓＲＧＢの分布を見て欲しい。基準原色の彩度は全て等しいが、明度は全て等しい訳ではなく、レッド・グリーン・ブルーは明度が低く、イエロー・シアン・マゼンタは明度が高い。さらに、色相環上では明度が違う基準原色が交互に隣り合うように位置している。よって、基準原色の色相を調整するだけでは隣の基準原色には一致しないことになる。また、基準原色を少しでも色相回転させるとｓＲＧＢの領域の外に出てしまうため、ｓＲＧＢでは表現できない色となり、何れかの色にクリップする等の処理が必要になってしまう。

これらの不具合を抑制するために、Ｓ４０６ではＳ４０４で求めた色相回転角に応じて基準原色の明度を調整する処理を行う。基準原色の色相は６０度回転させると隣の基準原色と一致するため、基準原色の明度も色相を６０度回転したときに一致するように調整する。色相回転角に応じた基準原色毎の明度を表４に示す。

Ｓ４０７では色相と明度を調整した６つの基準原色をｓＲＧＢ色空間上の値に変換する。その変換は以下の式３を用いる。

最後にＳ４０８で、色調整前と色調整後の基準原色を変換行列生成部２０３に出力する。

次に、変換行列生成部２０３の処理について説明する。変換行列生成部２０３では色調整前後の基準原色の対応関係を実現する変換行列を生成する。基準原色は６つあるため対応関係は６つ存在する。よって色変換の方式としては、基準原色のＲＧＢ信号を擬似的に独立な６つの信号に分解し、それに対する６×３の変換行列をかけてＲＧＢ調整量を求め、色調整後の基準原色を求めるという手順を採る。ＲＧＢ信号を擬似的に独立な６つの信号に分解するには以下の式４を用いる。

また、分解した６信号に対して６×３の変換行列をかけてＲＧＢ調整量を求め、色調整後の基準原色を求める式を式５に示す。

この変換行列が色調整前後の基準原色の対応関係を表現している。

次に、変換行列を求める方法を説明する。式５は１つの基準原色に対して変換行列をかけて色調整後の基準原色を求める式であるが、これを６つの基準原色に対する式へと書き換える。まず、変換行列をＡ，Ｒ’−ＲをｄＲ、Ｇ’−ＧをｄＧ、Ｂ’−ＢをｄＢ、として式５を書き換えると次の式６のようになる。

ここで、６つの基準原色の関係をこの式に全て含ませると、式７のようになる（添え字は基準原色を表し、１：レッド、２：グリーン、３：ブルー、４：シアン、５：マゼンタ、６：イエローを表す）。

この上式の６つの基準原色に対して６信号分解を行った６×６の行列の逆行列を両辺の右からかけることで変換行列Ａが求まる（式８）。

変換行列生成部２０３は式８を用いて求めた変換行列を色変換部２０５に変換行列を出力する。

＜色変換行列を用いて画像データを色変換する処理＞
次に、この変換行列を用いて色変換処理を行う処理について説明する。

画像取得部２０４は、アプリケーション１０２からドライバ１０３に出力された画像データを受け取って色変換部２０２に出力する。

色変換部２０５は、変換行列生成部２０３から受け取った色調整用の変換行列を用いて画像データの色変換処理を行い、画像出力部２０６に出力する。このときの色変換には式４と式５を用いる。式５は色調整前と色調整後の基準原色の対応関係を求めるために使用したが、そのとき求めた変換行列を用いてこの式を任意の色値にかけることにより、ユーザが色調整画面３０１で設定した色調整条件を実現する。

画像出力部２０３は、色変換後の画像データをカラーマッチング装置１０５に出力する。

本発明によって、
以上説明したように、本実施例によれば、画像データの属する色空間における最も彩度の高い６つの原色（レッド・グリーン・ブルー・シアン・マゼンタ・レッド）が隣の原色に遷移するような色相調整が可能となる。これによって、純色を重視するユーザにとって利便性を向上させることができる。

また、本実施例によれば、原色の色相を調整した際に原色が色再現範囲の外側にはみ出す度合いを低減させることが可能となる。これによって、色相調整後に色再現範囲の外側に出る色の数を減少させることができ、画像データの階調性の悪化を抑制することができる。

ｓＲＧＢ色空間をLsCaCb色空間上の色値に変換するとその分布は球形ではなく立法体の形状をしている。基準原色を明度を調整しながら色相を回転させると、基準原色はわずかであるがｓＲＧＢ領域の立方体の外側に出てしまう。それは、図５におけるCaCb平面でのｓＲＧＢの分布を見れば明らかである。この分布が円形ではなく六角形であるため、基準原色の色相を回転する際に明度だけでなく彩度も調整しないと色再現範囲の外側に出てしまう。基準原色が色再現範囲の外側に出てしまうと、基準原色近辺の色を何れかの色にクリップする必要が出てしまい、それによって階調の悪化といった不具合が生じてしまう。本実施例では基準原色が色相調整後も色再現範囲の外側に出ないような色調整を実現する色調整装置の一例を説明する。

実施例１と本実施例との違いは、基準原色を調整する部分の処理内容のみである。基準原色を色相回転した際に色再現範囲を超えないようにする基準原色調整の処理フローを図６に示す。Ｓ６０１では色調整部１０４の内部に予め保持してあるレッド・グリーン・ブルー・シアン・マゼンタ・イエローごとの基準原色のＲＧＢ信号値を取得する。次にＳ６０２では式１を用いて基準原色をLsCaCb色空間上の値に変換する。Ｓ６０３ではユーザが色調整画面３０１で設定した色相調整値を取得する。色調整画面３０１は各基準原色ごとに−６から＋６までの調整が可能であるとする。ここで、ｓＲＧＢの色再現領域は図５に示すように隣り合う基準原色を直線で結んだ輪郭を持つ。そのため、基準原色を色相回転する際に、基準原色が基準原色間を直線で結んだ線上を移動するように変化させるようにする。基準原色を結んだ線分を６等分する座標を計算し、それをテーブルに記憶させ、色調整画面３０１の調整値に応じてその座標を選択する。

基準原色及び基準原色間を６等分する点の座標を表５に列挙する。

また、色調整画面３０１の調整値に対応する基準原色調整後の座標ＩＤを表６に示す。

各基準原色の色相調整後の座標ＩＤを表６から得、表５の座標と照らし合わせることで色調整後の座標を取得することができる。

Ｓ６０５では色調整した６つの基準原色値を式３を用いてｓＲＧＢ色空間上の値に変換する。最後にＳ６０５で色調整前と色調整後の基準原色を変換行列生成部２０３に出力する。

以後の変換行列を生成する処理および色変換処理は実施例１と同様である。

以上説明したように、本実施例によれば、原色の色相を調整した際に原色が色再現範囲の外側に出ることを防ぐことが可能となる。これによって、色相調整後に色再現範囲の外側に出る色の数を減少させることができ、画像データの階調性の悪化を抑制することができる。

［その他の実施例］
実施例１および実施例２では、画像データの色空間はｓＲＧＢを用いたが、例えば別の色空間としてAdobeRGBを用いたり、その他のどのような色空間を用いても構わない。

実施例１および実施例２では、ＨＳＢ表色系としてLsCaCb色空間を用いたが、その他のＨＳＢ表色系として例えばJPEGで用いられているYCbCr色空間を用いたり、均等色空間であるLab色空間を用いたり、その他のどのような色空間を用いても構わない。

本発明の色調整装置を含む画像形成システムの一例を示すブロック図 実施例１における色調整部の構成の一例を示すブロック図 色調整条件を指定するユーザインタフェースの一例を示す図 実施例１における基準原色調整部の処理を表すフローチャート LsCaCb色空間におけるｓＲＧＢ色空間の色再現範囲を示す図 実施例２における基準原色調整部の処理を表すフローチャート

Claims (6)

1. カラー画像データの属する色空間における複数の代表色について、外部から指定された調整値に基づいて前記代表色の色相を調整した目標色を求め、前記代表色を前記目標色へ変換する行列を求め、前記行列を用いてカラー画像データ中の任意の色値の色相を調整する色調整装置であって、
   前記代表色から目標色を求める際、前記調整値に応じて代表色の色相を回転するだけでなく、色相回転先の代表色の明度に近づけるよう代表色の明度も調整する、
   ことを特徴とする色調整装置。
2. 請求項１に記載の色調整装置であって、前記代表色から目標色を求める際、前記目標色が前記色空間の色再現範囲を超えないように彩度も調整する、
   ことを特徴とする色調整装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の色調整装置であって、代表色はカラー画像データの属する色空間における最大彩度色であるレッド・グリーン・ブルー・シアン・マゼンタ・イエローとする、
   ことを特徴とする色調整装置。
4. カラー画像データの属する色空間における複数の代表色について、外部から指定された調整値に基づいて前記代表色の色相を調整した目標色を求め、前記代表色を前記目標色へ変換する行列を求め、前記行列を用いてカラー画像データ中の任意の色値の色相を調整する色調整方法であって、
   前記代表色から目標色を求める際、前記調整値に応じて代表色の色相を回転するだけでなく、色相回転先の代表色の明度に近づけるよう代表色の明度も調整する、
   ことを特徴とする色調整方法。
5. 請求項４に記載の色調整方法であって、前記代表色から目標色を求める際、前記目標色が前記色空間の色再現範囲を超えないように彩度も調整する、
   ことを特徴とする色調整方法。
6. 請求項４または請求項５に記載の色調整方法であって、代表色はカラー画像データの属する色空間における最大彩度色であるレッド・グリーン・ブルー・シアン・マゼンタ・イエローとする、
   ことを特徴とする色調整方法。

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