JP2009117952A - 画像処理装置、画像形成方法およびプログラム - Google Patents

画像処理装置、画像形成方法およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】 例え低載り量でも、色味と階調性の両面において画質が劣化するのを抑え、通常の載り量を用いた画質に近い色再現を得ることを目的とする。
【解決手段】 画像データを入力する画像入力手段と、前記画像データに応じて、記録紙上に画像を形成する際の記録材の載り量を計算する演算手段と、前記載り量に従い、階調重視の変換特性と色味重視の変換特性を合成した変換特性を作成する変換特性作成手段と、前記作成された変換特性により、前記画像データを変換する変換手段とを有することを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、載り量に応じた画像変換を行なう画像処理装置、画像処理方法およびプログラムに関するものである。
近年、レーザービームプリンタ(LBP)等の電子写真方式を用いた画像形成装置において、ホストコンピュータやプリンタの画像生成部であるコントローラ等の高性能化により、従来からのモノクロ印刷のみならず、カラー印刷も広く普及してきている。しかし、従来のモノクロ印刷に比べ、カラー印刷は、CMYK(シアン、マゼンダ、イエロー、ブラック)等の複数の色材を重ね合わせて画像形成を行う。このとき、複数の色材を転写紙上に定着、転写する定着性・転写性の問題から、転写紙に載せる色材の量(以下、載り量と呼ぶ)をある一定の値に制限する必要がある。載り量値は、印字出力可能な色再現領域や、印刷画像のグロス感に影響してくるため、高画質を維持する為には十分な量を必要とする。しかし一方で、載り量値によって、定着時に必要となる消費電力の増加や、定着時間の増加によるプリント速度の低下、転写紙の違いによるプロセス設計の変更など、エンジン設計に様々な制約を与える要因となっている。そこで、エンジン設計の自由度を向上させ、メディア対応や省エネ効果あるいは高いスピード性能を持つために、色材を転写紙に載せる量を通常より低く設定した場合(以下、低載り量と呼ぶ)でも高画質を維持できる技術が検討されている。
低載り量でも通常に近い画質を維持するためには、主に色味と階調性の両面において通常の載り量を用いた画質可能な限り同等にしなければならない。しかしながら、先述したように、低載り量では通常の載り量に比べて色再現領域が狭く、通常の色味を保持すれば階調がつぶれ、通常の階調を保持すれば色味が劣化する傾向になるため、この両面を満たすことは難しいという問題がある。
通常、入力画像を表現している色空間(例えば、モニタにより表示を行なっている場合、モニタ依存の色空間)と画像出力装置の色再現領域とは異なっており、画像入力装置の方が広い色再現領域を有する。つまり、入力画像には画像出力装置側で再現できない色が含まれており、画像出力装置の色再現領域外にある画像データを圧縮して色再現領域内に収める必要がある。そこで従来では、入力画像を表現している色空間を、良好な色再現を維持しながら、画像出力機器の色再現領域へ圧縮する技術として、次のような方式が提案されている。
まず、入力された画像データに対して色域を解析する。その後、あらかじめ複数用意された色空間の中から、入力画像の色域を表現可能で、かつできるだけ狭い色空間に変換する。次に、変換された色空間にはあらかじめ色域圧縮パラメータが用意されており、この色域圧縮パラメータを用いて、画像出力機器の色再現領域へ圧縮するというものである。これにより、色域圧縮の程度を小さくすることが出来、より良好な色再現を得ることが出来る効果がある(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−173827号公報
しかしながら、従来技術では、選別された色空間内における入力画素の分布の偏りに関しては考慮していないという問題がある。これにより、入力画像によっては、画質に直接関わりの薄い少数の画素のためだけに、広い色空間を選択し色域圧縮を行う恐れがある。また、あらかじめ用意された色空間毎に色域圧縮パラメータを用意しなければならない問題がある。さらに、低載り量では、通常の載り量に比べて画像出力機器の色再現領域が狭くなる。そのため、通常の色味を優先して、低載り量化すれば階調がつぶれ、通常の階調を優先して、低載り量化すれば色味が劣化する傾向になり、高画質を維持する為には色域圧縮の手法に関しても工夫をしなければならない問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、画像データの載り量に基づき階調重視の変換特性と色味重視の変換特性を合成した変換特性により変換をおこなう。その結果、例え低載り量でも、色味と階調性の両面において画質が劣化するのを抑え、通常の載り量を用いた画質に近い色再現を得ることを目的とする。
上記した目的を達成するために、次のような発明を提案する。本発明に係る第1の発明は、画像データを入力する画像入力手段と、
前記画像データに応じて、記録紙上に画像を形成する際の記録材の載り量を計算する演算手段と、
前記載り量に従い、階調重視の変換特性と色味重視の変換特性を合成した変換特性を作成する変換特性作成手段と、
前記作成された変換特性により、前記画像データを変換する変換手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、例え低載り量でも、色味と階調性の両面において画質が劣化するのを抑えることが出来る。これにより、通常の載り量を用いた画質に近い、良好な色再現を得ることができる。
以下、本発明の実施形態についての説明をする。ここでは説明の簡略化の為に、低い載り量を100%載り量と定義し、通常の載り量を200%載り量と定義することにする。
図1は、本発明の一実施形態を示す画像処理装置の構成を説明するブロック図である。装置例としては、例えばデジタル電子写真複写機、レーザープリンタ、ファクシミリといったトナーを用いて画像形成を行う電子写真式のカラーまたはモノクロの画像処理装置に対応する。
図1を参照して、101は画像データを入力する画像入力手段である。画像データの入力方法は、本発明に係る画像処理装置に接続されたPC上でプリンタドライバ等のアプリケーションを通して送る方法であっても、スキャナユニットを用いることによりスキャンすることによって得る方法等、その手段は問わない。プリンタドライバにより得られる画像データは、PDL(ページ記述言語)により記述されており、このPDLを構成する各オブジェクトは、そのオブジェクットが図形(グラフィックス)であるか、文字である示す情報が付されている。
尚、スキャナにより得られた画像の場合には、その画像の画像データからエッジを検出し、そのエッジの連続性を調べることで、文字部、網点部、写真部等を特定できる。
102は画像情報生成手段であり、画像入力手段101から送信されてきたデータを処理し、図形や文字、イメージデータ等のオブジェクト単位で区別できるよう画像情報を生成する。
103はカラーマネージメント処理手段であり、LabやXYZ色空間に代表されるデバイス非依存の色空間から、通常の載り量でのデバイス依存の色再現領域に色域圧縮を行う。このとき、画像情報生成手段102によって生成された画像情報によって、オブジェクト毎に色域圧縮の方法を変更することも可能である。色域圧縮の代表的な例として以下が挙げられる。
色味優先・・・(ディスプレイに表示された画像を処理対象とした場合、)色味をディスプレイなどの画面に近づける
色差最小・・・指定色をプリンタの色再現範囲内で正確に出力する
鮮やかさ優先・・・全体的に鮮やかな発色にする
104は低載り量判定手段であり、入力された画像に対して、低載り量を用いて出力するのか、通常の載り量を用いて出力するのかを判定する。
105は載り量判定色域圧縮手段であり、画像データの載り量分布に基づいて、特徴の異なる色域圧縮を施した色変換テーブルを組み合わせ、画像データに対して適応的に色変換テーブルを作成する。色変換テーブルには、代表的な色変換処理方法の1つである3次元LUT(3次元ルックアップテーブル)などが用いられる。この方法は、RGBデータをCMYKデータに変換するための対応関係を表す検索表であり、N×N×N個の格子点で構成されるため、格子間隔を十分狭くしておけば、原理的には精度良く色変換を行うことが可能である。ただし、実際にはメモリ容量、処理スピード等の問題から、色変換する点が格子点に当たることは極めて稀なことから、3次元補間処理により、CMYKを求めている(図2参照)。尚、この技術は公知のため詳細な説明は割愛する。
106は色変換処理手段であり、ここでは入力画像に対して、対象にしている画像処理装置に適したデータに変換する。例として、入力がRGBデータであり、画像処理装置が一般的なCMYKのトナーを用いたカラープリンタである場合、RGBからCMYKへの変換処理やマスキング処理、UCR(Under Color Removal)処理はここで行われる。
107はγ補正処理部であり、色変換処理部104で処理されたデータに関して濃度特性の補正処理を行う。
108は疑似階調処理部であり、濃度補正されたデータはここで疑似階調処理が施される。なお、疑似階調処理には濃度パターン法、組織的ディザ法、誤差拡散法等さまざまな手法が提案されているが、本発明にはその手法は問わない。
109は画像出力部であり、画像処理が行われたデータを元に出力する。
図3は実施例1における、図1に示した載り量判定色域圧縮手段105の構成を説明するブロック図であり、図1と同一のものには同一の符号を付してある。
図3を参照して、201は載り量計算手段であり、画像データ(オブジェクト毎)に対して、全画素の載り量値を計算し載り量分布を求める。
202は載り量値保持手段であり、入力画像を構成しているデータ(例えばRGBデータなど)に対する載り量値データを格納するものである。構成としては、図4のように各RGBの組み合わせを再現する場合、どれだけ載り量となるかをあらかじめ計算しておき、RGBを入力として、載り量を出力する3次元LUTを作成保持する方法が考えられる。また、注意すべきことは、載り量値保持手段202には、最大トナー載り量を200%とした場合の画像信号に対するトナー載り量値が保持されている。
203は割合算出手段であり、載り量計算手段201によって計算された載り量分布を元に、既定の閾値を超える画素の占める割合を算出する。
204は作成手段であり、割合算出手段203より算出された割合を元に、画像データに適した新しい色変換テーブルを作成する。
205は色変換テーブル保持手段であり、作成手段204で新しい色変換テーブルを作成するための基礎となる、特徴の異なる複数の色変換テーブル(変換特性)を保持しておく。
図5は、画像処理装置により実行される実施例1の例示的な処理フローチャートである。
ステップs11において、画像入力手段101を用いて、画像データを入力する。
ステップs12において、画像情報生成手段102を用いて、画像入力手段101から送信されてきたデータを処理し、1ページ内総ての画像データに関して、図形や文字、イメージデータ等のオブジェクト単位で区別した画像情報を生成する。
ステップs13において、カラーマネージメント処理手段103を用いて、デバイス非依存の色空間から、通常の載り量でのデバイス依存の色再現領域に色域圧縮を行う。このとき、画像情報生成手段102で生成された画像情報を元に、自動的もしくはユーザーが画像処理装置の操作部もしくはPCのドライバ上の不図示の操作部からの指示に応じてオブジェクト毎に色域圧縮の手法を変更してもよい。
ステップs14において、低載り量判定手段を用いて、入力された画像に対して、低載り量を用いて出力するのか、通常の載り量を用いて出力するのかを判定する。ただし、出力方法に関しては、あらかじめユーザーによって決められているものとする。
ステップs15において、載り量計算手段201を用いて、まず画像情報生成手段102で生成された画像情報を元に、オブジェクト単位の画像データに対して、各画素の例えばRGB信号を取り出す。次に、各画像信号を対して、載り量値保持手段202に保持されている載り量値データを用いてトナー載り量値を計算し、各画像信号の載り量値の総和を求める。即ち記録紙上に画像を形成する際に記録材(トナー)の載り量が計算される。以上の操作を画像データの全画素に対して繰り返し行い、オブジェクト単位に画像データに対してのトナー載り量分布を計算する(図6参照)。
ステップs16において、割合算出手段203は、載り量計算手段201で計算されたトナー載り量分布を元に、所定の載り量である100%載り量を超える画素の占める割合を、例えば以下のような式で算出する。
割合α=(100%載り量を超える画素数)/(画像データの全画素数)
この割合αが意味することは、200%載り量に比べて100%載り量で出力すると、全画素に対してどれくらいの割合で画質が劣化する可能性があるかを表している。つまり、割合αが0に近い程、100%載り量を超える画素が少ない為、100%載り量で出力しても200%載り量と同等の色味と階調性が得られることになる。しかし割合αが1に近い程、200%載り量と同等の画質を維持することは難しく、色味と階調性のバランスを保つ為に画質を劣化させなければならない(図6参照)。ただし、割合αを上記の式より求めるのではなく、例えばユーザーが割合αを操作部から設定し、次のステップs17において複数の色変換テーブルの組み合わせ方を任意に変更できるようにしてもよい。また、低載り量を100%載り量と設定している為、既定の載り量値を100%載り量とし、100%載り量を超える画素の占める割合を算出しているが、低載り量の設定によって既定の載り量値を変更する必要がある。
ステップs17において、割合算出手段203で算出された100%載り量を超える画素の占める割合を元に、色変換テーブル保持手段205に格納されてある複数の色変換テーブルを組み合わせ、画像データに適した色変換テーブルを作成する。ここでは、色変換テーブル保持手段205に、階調重視と色味重視の2種類の色域圧縮を施した色変換テーブルを格納しておく。階調重視と色味重視の2種類の色域圧縮に関して、詳細を次で説明する。
図7より、階調重視の色域圧縮とは、200%載り量の色再現領域から100%載り量の色再現領域へ色域圧縮を行う際に、色の階調を保持しつつ色域を圧縮する手法である。具体的には、Cyan、Magenta、Yellowの1次色に関しては、100%載量で最大色域まで確保できるので、通常の200%載量の色相/彩度を保持する。次に、Red、Green、Blueの2次色に関しては、CMYの2色材を用いて色再現されるので100%載量を超える画素がある。そこで2次色については200%載量の色域から100%載量の色域に色と色の相対関係を維持しながら圧縮する。これより、色の階調をきれいに再現することが出来る。しかし、一律に圧縮するため、100%載量色再現領域内の色に関しても色の鮮やかさが低下し、かつ、色が薄くなってしまう傾向にある。
図8より、色味重視の色域圧縮とは、200%載り量の色再現領域から100%載り量の色再現領域へ色域圧縮を行う際に、100%載量の色再現領域内の色味をできるだけ保持しつつ色域圧縮する手法である。具体的には、Cyan、Magenta、Yellowの1次色に関しては、100%載量で最大色域まで確保できるので、階調重視と同様に通常の200%載量の色相/彩度を保持する。次に、2次色については100%載量色再現領域内にある色空間を定め、その色空間の内にある色に関しては色味を保持し、色空間の外にある色に関しては強圧縮(100%載量に応じた色空間の表面にマップ)する。これより、色空間の内にある色に関しては、通常の画質に近い色味を再現することができる。しかし、色空間の外にある色に関しては強圧縮するため、階調が潰れてしまう傾向にある。
次に、100%載り量を超える画素の占める割合を元に、階調重視と色味重視の2種類の色域圧縮を施した色変換テーブルを組み合わせる方法を説明する。図9が表すように、それぞれの色変換テーブルの同じ入力RGB値に対応する格子点に格納されているCMYKデータを、ステップs16で算出した100%載り量を超える色の占める割合に従い線形演算(重み付け加算)する。その結果、色変換テーブルを組み合わせる(合成する)ことができる。つまり、新しい色変換テーブルの格子点に格納されるCMYKデータを以下の重み付け加算式で算出し、画像データに適した新しい色変換テーブルを作成する。
新色変換テーブル[R,G,B]=色味重視[R,G,B]*(1−α)+階調重視[R,G,B]*α
これにより画像データの特徴を活かし、画像データの載り量分布に基づいて特徴の異なる色域圧縮を組み合わせることにより、載量制限をした上で、色味と階調性の両面において画質が劣化を抑えることが出来る。
ステップs18において、色変換手段106を用いて、ステップs17で作成した色変換テーブルを元に、入力画像の色変換処理を実行する。
ステップs19において、γ補正処理手段107と擬似階調処理手段108を用いて、濃度補正と擬似階調処理を実行し、ステップs20において、画像出力手段109を用いて、出力する。
尚、上記実施例ではオブジェクト単位に載り量を算出、割合に応じた色変換テーブルの合成を行ったが、オブジェクト毎ではなく画像全体の画像データから載り量を算出、割合に応じた色変換テーブルの合成を行ってもよい。
本発明の一実施形態を示す画像処理装置の主なる構成は実施例1と同様であるが(図1参照)、載り量判定色域圧縮手段105の構成において、画像間引き手段が追加されている点で異なる。以後、詳細を説明する。
図10は実施例2における、図1に示した載り量判定色域圧縮手段105の構成を説明するブロック図であり、図1と同一のものには同一の符号を付してある。
図10を参照して、301は画像間引き手段であり、低載り量判定手段によって、低載り量で印刷すると判定された場合に、入力された画像データの全体もしくは一部に対して、既定の間隔で画像データの間引き処理を行う(図11参照)。
302は載り量計算手段であり、前記画像間引き手段301を用いて、間引かれた画素に対して、載り量値を計算し載り量分布を求める。
303は載り量値保持手段であり、入力画像を構成しているデータ(例えばRGBデータなど)に対する載り量値データを格納するものである。
304は割合算出手段であり、載り量計算手段302によって計算された載り量分布を元に、既定の閾値を超える画素の占める割合を算出する。
305は作成手段であり、割合算出手段304より算出された割合を元に、画像データに適した新しい色変換テーブルを作成する。
306は色変換テーブル保持手段であり、作成手段305で新しい色変換テーブルを作成するための基礎となる、特徴の異なる複数の色変換テーブルを保持しておく。
上述した302〜306は、実施例1の201〜205と同様である。
図12は、画像処理装置により実行される実施例2の例示的な処理フローチャートである。主なる処理フローは実施例1と同様であるが(図5参照)、画像間引き手段301を用いて、オブジェクト単位の画像データに間引き処理を施している点で異なる。詳細の説明を以後行う。
ステップs21〜s24は、実施例1のs11〜s14と同様である。
ステップs25において、画像情報生成手段102で生成された画像情報を元に、オブジェクト単位の画像データに対して、既定の間隔で画像データの間引き処理を行う。これにより、全画素に対して載り量値を計算し載り量分布を求めるのではなく、間引かれた画素に対してのみ載り量値を計算し載り量分布を求めるので、処理速度などを向上させることが出来る。しかしながら、全画素の載り量値を反映させることができないので、精度は落ちると考えられる(図12参照)。
ステップs26において、載り量計算手段302を用いて、まず画像間引き手段301で間引かれた画素に対して、例えばRGB信号などを取り出す。次に、各画像信号に対して、載り量値保持手段303に保持されている載り量値データを用いてトナー載り量値を計算し、各画像信号の載り量値の総和を求める。以上の操作を間引かれた全画素に対して繰り返し行い、トナー載り量分布を計算する(図12参照)。
ステップs27〜s31は、実施例1のs16〜s20と同様である。
〔本発明の他の実施形態〕
前述した実施形態の機能を実現するように前述した実施形態の構成を動作させるプログラムを記憶媒体に記憶させ、該記憶媒体に記憶されたプログラムをコードとして読み出し、コンピュータにおいて実行する処理方法も上述の実施形態の範疇に含まれる。また、前述のプログラムが記憶された記憶媒体はもちろんそのプログラム自体も上述の実施形態に含まれる。
かかる記憶媒体としてはたとえばフロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD―ROM、磁気テープ、不揮発性メモリカード、ROMを用いることができる。
また前述の記憶媒体に記憶されたプログラム単体で処理を実行しているものに限らず、他のソフトウエア、拡張ボードの機能と共同して、OS上で動作し前述の実施形態の動作を実行するものも前述した実施形態の範疇に含まれる。
画像処理装置の構成を示す図 色変換テーブルの内部構造の例を示す図 実施例1に係る載り量判定色域圧縮手段105の構成を示す図 載り量値保持手段202の内部構造の例を示す図 実施例1に係る画像処理装置の例示的な処理フローチャート 実施例1に係る載り量計算手段201と割合算出手段202の処理を示す図 階調重視の色域圧縮の例を示す図 色味重視の色域圧縮の例を示す図 色変換テーブルを組み合わせる方法を示す図 実施例2に係る載り量判定色域圧縮手段105の構成を示す図 実施例2に係る画像間引き手段301と載り量計算手段302の処理を示す図 実施例2に係る画像処理装置の例示的な処理フローチャート
符号の説明
1 101 画像入力手段
2 102 画像情報生成手段
3 103 カラーマネージメント処理手段
4 104 低載り量判定手段
5 105 載り量判定色域圧縮手段
6 106 色変換処理手段
7 107 γ補正手段
8 108 擬似階調処理手段
9 109 画像出力手段
10 201 載り量計算手段
11 202 載り量値保持手段
12 203 割合算出手段
13 204 作成手段
14 205 色変換テーブル保持手段
15 301 画像間引き手段
16 302 載り量計算手段
17 303 載り量値保持手段
18 304 割合算出手段
19 305 作成手段
20 306 色変換テーブル保持手段

Claims (13)

  1. 画像データを入力する画像入力手段と、
    前記画像データに応じて、記録紙上に画像を形成する際の記録材の載り量を計算する演算手段と、
    前記載り量に従い、階調重視の変換特性と色味重視の変換特性を合成した変換特性を作成する変換特性作成手段と、
    前記作成された変換特性により、前記画像データを変換する変換手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記画像データは、オブジェクト単位で区別され、
    前記演算手段による計算の結果は、該オブジェクトに占める所定の載り量以上の画素の全画素に対する比に従い、前記合成は行なわれることを特徴とする請求項1項記載の画像処理装置。
  3. 前記変換特性は、通常の画像形成に比べ、低い載り量による画像形成を行う指示が行なわれた場合に作成されることを特徴とする請求項1項記載の画像処理装置。
  4. 前記変換特性は格子点からなる色変換テーブルであって、前記合成は階調重視の色変換テーブルの格子点に格納された信号と色味重視の色変換テ−ブルに格納された信号を、前記載り量に従い重み付け加算することで求められることを特徴とする請求項1項記載の画像処理装置。
  5. 前記演算手段は、前記画像入力手段により入力された画像データに間引きを行ったデータに載り量を計算することを特徴とする請求項1項記載の画像処理装置。
  6. 前記オブジェクトに占める所定の載り量以上の画素の全画素に対する比が大きいほど、前記階調重視の変換特性の重みを前記色味重視の変換特性の重みより多くした合成を行うことを特徴とする請求項2項記載の画像処理装置。
  7. 画像データを入力し、
    前記画像データに応じて、記録紙上に画像を形成する際の記録材の載り量を計算し、
    前記載り量に従い、階調重視の変換特性と色味重視の変換特性を合成した変換特性を作成し、
    前記作成された変換特性により、前記画像データを変換することを特徴とする画像処理方法。
  8. 前記画像データは、オブジェクト単位で区別され、
    前記計算の結果は、該オブジェクトに占める所定の載り量以上の画素の全画素に対する比に従い、前記合成は行なわれることを特徴とする請求項7項記載の画像処理方法。
  9. 前記変換特性は、通常の画像形成に比べ、低い載り量による画像形成を行う指示が行なわれた場合に作成されることを特徴とする請求項7項記載の画像処理方法。
  10. 前記変換特性は格子点からなる色変換テーブルであって、前記合成は階調重視の色変換テーブルの格子点に格納された信号と色味重視の色変換テ−ブルに格納された信号を、前記載り量に従い重み付け加算することで求められることを特徴とする請求項7項記載の画像処理方法。
  11. 前記計算では、前記入力された画像データに間引きを行ったデータに載り量を計算することを特徴とする請求項7項記載の画像処理方法。
  12. 前記オブジェクトに占める所定の載り量以上の画素の全画素に対する比が大きいほど、前記階調重視の変換特性の重みを前記色味重視の変換特性の重みより多くした合成を行うことを特徴とする請求項8項記載の画像処理方法。
  13. コンピュータに請求項7の画像処理を実施させるためのプログラム。
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