JP2009182637A

JP2009182637A - 色処理装置およびその方法

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Publication number: JP2009182637A
Application number: JP2008019587A
Authority: JP
Inventors: Masahide Moribe; 将英森部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2009-08-13

Abstract

【課題】好ましい階調性を実現する色変換テーブルを作成する。
【解決手段】入力信号値を出力信号値に変換する色変換テーブルを作成する際、色変換テーブルの各格子点に対応する出力信号値の初期値を設定し(S202)、出力信号値によって再現される色値を取得する(S203)。そして、取得した色値の、色空間の上で隣接する二つの色値を結ぶベクトルを算出し、ベクトルの外積ベクトルを算出し、外積ベクトルに基づき、色変換テーブルの画質評価値を計算する(S204)。そして、画質評価値に基づき、色変換テーブルの出力信号値を修正する(S205、S207)。
【選択図】図5

Description

本発明は、入力信号値を出力信号値に変換する色変換テーブルの作成に関する。

ディジタル画像機器における色の取り扱いは、モニタやディジタルカメラなどの画像機器はRGB空間の加法混色系、プリンタなどの印刷装置は色材値空間（CMYK等）の減法混色系と異なる。また、各機器が再現することできる色の範囲（色域）が異なる。そのため、画像機器間で同じ画像を同じ色で再現するために、色の対応関係を規定するルックアップテーブル(LUT)を用いる色変換が必要になる。

LUTは、幾つかの代表的な色の対応関係のみを規定し、その他の色の対応関係は補間演算によって算出する。画像機器が再現可能な全ての色についてLUTに対応関係を規定しない理由は、記憶容量とLUTの作成にかかるコストが膨大になることが挙げられる。近年、CMYKの四色に加えて、淡色、グレイ、緑や赤などの特別色の色材が用いられるようになり、測色と設計の両面からLUTの作成コストが増大している。

特許文献1は、LUTの設計自動化を実現する方法として、ランダムに生成したLUTに対してRGB格子点の位置を最適化手法によって調整し、階調性が良好なLUTを作成する方法を開示する。図1と図2は特許文献1における階調性の評価手法を説明する図である。

図1(a)はRGB信号を色材値に変換するLUTを示し、図1(b)はLUTの各点において予測した再現色をLab空間にマッピングして得られる色域を示す。Lab空間は知覚的に均等な色空間とされるため、図1(b)に示す色域を構成する色点の配列が滑らかであることが、再現色の階調性が良いLUTの条件と考えられる。

図2は白WからマゼンタMまでのグラデーションを構成する色点の列を示す図である。特許文献1は、これら色点の隣接する色点間を結ぶベクトルを算出し、隣接するベクトルの和を算出する。そして、算出した和ベクトルの大きさを階調性評価値にする。階調性評価値は、値が小さいほど評価が良い。つまり、隣接する色点の間の距離が等しく、隣接ベクトルが正反対を向く場合に最も評価が良くなる。

しかし、特許文献1における階調性の評価手法は、マッピングされた色点が構成する曲線や曲面の曲がる向きの変化を考慮しないため、充分な階調性をもつLUTが得られない場合がある。

図3は白WからマゼンタMまでのグラデーションを構成する色点の列を示す図である。図3に示す色点が構成する曲線は、その途中で、曲がる向きが反転し、図2に示す曲線に比べて滑らかさが損われている。特許文献1における階調性の評価手法は、曲線の曲がる向きの反転を検出しない。向きの反転の存在は、グラデーションにおける色の変化が一様ではないことを意味する。つまり、図3に示すような特性を有するLUTを用いて色変換すると、反転部に対応する色の周囲で不自然なグラデーションが再現される。

このように、従来の階調性の評価手法は、均等色空間において再現色が構成する曲線の曲がる向きを考慮しないため、充分に良好な画質が得られるLUTが提供されるとは限らない。

特開2007-043488公報

本発明は、好ましい階調性を実現する色変換テーブルを作成することを目的とする。

本発明は、前記の目的を達成する一手段として、以下の構成を備える。

本発明にかかる色処理は、入力信号値を出力信号値に変換する色変換テーブルを作成する際に、前記色変換テーブルの各格子点に対応する出力信号値の初期値を設定し、前記出力信号値によって再現される色値を取得し、前記取得した色値の、色空間の上で隣接する二つの色値を結ぶベクトルを算出し、前記ベクトルの外積ベクトルを算出し、前記外積ベクトルに基づき、前記色変換テーブルの画質評価値を計算し、前記画質評価値に基づき、前記色変換テーブルの出力信号値を修正することを特徴とする。

本発明によれば、好ましい階調性を実現する色変換テーブルを作成することができる。

以下、本発明にかかる実施例の色処理を図面を参照して詳細に説明する。

［システムの構成］
図4は実施例の画像処理システムの構成例を示すブロック図である。

ディジタルカメラ101は、画像処理装置であるコンピュータ(PC)103に画像を入力するための画像入力装置の一例である。プリンタ106は、画像を形成（印刷）するための画像形成装置の一例である。測定機108は、プリンタ106が出力した印刷物107の色値や光沢度など、印刷物の画質を表すデータ（以下、画質データ）を取得するための画質データ取得装置の一例である。

PC103は、USBやIEEE1394などのシリアルバスを介して、ディジタルカメラ101、プリンタ106および測定機108に接続する。PC103上では、プリンタドライバ102、オペレーティングシステム(OS)104、および、後述する色変換用のLUTの作成プログラムを含む様々なアプリケーション105が稼働する。

［色変換用のLUTの作成］
図5は色変換用のLUTの作成処理の概略を説明するフローチャートで、色変換用のLUTの作成プログラム（アプリケーション105）を実行するPC103が実行する処理である。

PC103は、測定機108から印刷物107の画質データを取得する(S201)。本実施例では、印刷物107のカラーチャートを構成するカラーパッチの色値（例えばLab値）を画質データとして取得する。勿論、画質データとして光沢度や粒状度などを取得してもよいし、それらの組み合わせを取得してもよい。つまり、画質データの種類、数、組み合わせは限定されない。

次に、PC103は、色変換用のLUTの初期値（出力値）を設定する(S202)。本実施例ではランダムに生成される値を初期の出力値に用いる。また、隣接する格子点の出力値が既に決定している場合は、隣接する格子点の出力値を当該格子点の初期の出力値に用いることが可能である。または、隣接する複数の格子点の出力値が既に決定している場合は、それら格子点の出力値の平均値を当該格子点の初期の初期値に用いることが可能である。あるいは、既存のLUTの出力値を用いてもよいし、上記の方法の組み合わでもよい。

次に、PC103は、取得した画質データに基づき、LUTの画質を予測する(S203)。本実施例においては、画質の予測として各格子点の出力値に対応する色値（例えばLab値）を算出する。なお、画質の予測は、全ての色材の組み合わせに対する画質データの測定が困難であるために実施する。もし、全ての色材の組み合わせに対する画質データの測定を行う場合は、画質の予測は不要である。また、色値の予測にはCellular Yule-Nielsen Spectral Neugebauerモデルlなどの手法が適用可能である。

次に、PC103は、画質の予測結果から画質評価値を算出する(S204)。本実施例においては、LUTの各格子点に対する予測値（色値）から階調性の評価値を計算する。例えば、下式に示す目的関数（基本的な線形和の関数）Eによって階調性の評価値を算出する。
E = Σw_iF_i(φ) …(1)
ここで、F_i(φ)は色材値φによって決まる各種の画質評価値、
w_iは重み係数

F_i(φ)は、各種の画質評価値が良くなった場合に値が小さくなるように設計する。本実施例においては、F_i(φ)（画質評価値）は、階調性のみを用いるが、光沢度の均一性や粒状度の最大値などを用いてもよいし、それらの組み合わせでもよい。目的関数Eを最小にする解φ_optは、画質評価項目を好ましくする色材値を示す。

次に、PC103は、目的関数Eが終了条件を満たすか否かを判定し(S205)、終了条件を満たす場合は色変換用のLUTを出力する(S206)。つまり、目的関数の値Eと所定の閾値thを比較して、目的関数の値が所定の閾値未満（E＜th）になった場合に終了条件を満たすと判定すればよい。勿論、目的関数の値Eの変化が収束した場合に、終了条件を満たすような判定も可能である。

また、目的関数Eが終了条件を満たさない場合、PC103は、LUTの出力値を修正し(S207)、処理をステップS203に戻す。つまり、目的関数Eが終了条件を満たすまで、ステップS203からS205の処理を繰り返す。LUTの初期値の修正方法には、ニュートン法、共役勾配法、ニューラルネットワーク、遺伝的アルゴリズムなどの手法が適用可能である。

以上により、例えばディジタルカメラ101で撮影した画像を好ましい色再現でプリンタ106に印刷させるための色変換用のLUTが作成される。

●階調性の評価
上述したように、ステップS204では、ステップS203の画質の予測結果から画質評価値を算出する。本実施例は、各格子点に対応する色値から画質の評価として階調性を評価する。以下では、色値から階調性を評価する方法を説明する。

上述したように、図1(b)に示すLUTの色域を構成する色点の配列が平滑であることが、階調性の良いLUTの条件である。図6は白WからマゼンタMまでのグラデーションを構成する色点の列を示す図である。色材の特性から、色点の列は直線上に位置することはなく、一般に、図6に示すように、色点の列は曲線を構成する。この曲線の滑らかさが階調性評価の指標になる。一方、前述した図3に示す色点の列は、構成する曲線の滑らかさが損われている。図3に示すような色点の配列は印刷物の階調性を悪化させる危惧がある。

そこで、曲線の滑らかさが損われている色点の検出方法として、曲線の曲がる向きが反転する色点を検出して階調性を評価する方法を説明する。

図7は階調性を評価する方法を説明するフローチャートである。

PC103は、各格子点に対する色値（予測値）を取得する(S801)。なお、色値として実測値を取得してもよい。そして、取得した色値をLab空間の上にマッピングし(S802)、マッピングした色点における隣接する色点の間を結ぶベクトルを算出する(S803)。

次に、PC103は、算出したベクトルに対して、隣接するベクトルの外積ベクトルを算出する(S804)。図8は外積ベクトルの算出例を示す図である。そして、外積ベクトルの向きを判定する(S805)。色点が構成する曲線の曲がる向きが反転する色点においては、外積ベクトルの向きもほぼ反転するため、外積ベクトルの向きを評価することにより階調性の悪化原因になる色点の検出が可能になる。

外積ベクトルの向きは、隣接する外積ベクトルの内積によって評価する。隣接する外積ベクトルの内積は、二つの外積ベクトルが成す角が鋭角の場合に正の値になり、二つの外積ベクトルが成す角が鈍角の場合に負の値になる。なお、外積ベクトルの向きの評価には、ベクトルの和、ベクトルの差、ベクトルの外積による評価、および、それらの組み合わせを利用してもよい。

次に、PC103は、外積ベクトルの向きに基づき階調性の評価値を算出する(S806)。

このように、色変換用のLUT（色変換テーブル）の出力値に対応する色値を実測または予測し、色空間において色値が構成する曲線の曲がる向きを考慮した階調性の評価を行い、階調性の評価に基づき色変換テーブルを修正する。従って、好ましい階調性を実現（グラデーションを再現）する色変換テーブルを作成することができる。

なお、上記ではLUTの入力信号をRGBとしたが、入力信号は限定されない。また、階調性評価のための空間としてLab空間を用いたが、Luv空間やLCh空間を用いてもよい。

［他の実施例］
なお、本発明は、複数の機器（例えばコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置、制御装置など）に適用してもよい。

また、本発明の目的は、上記実施例の機能を実現するコンピュータプログラムを記録した記憶媒体をシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ（CPUやMPU）が前記コンピュータプログラムを実行することでも達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたソフトウェア自体が上記実施例の機能を実現することになり、そのコンピュータプログラムと、そのコンピュータプログラムを記憶する、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体は本発明を構成する。

また、前記コンピュータプログラムの実行により上記機能が実現されるだけではない。つまり、そのコンピュータプログラムの指示により、コンピュータ上で稼働するオペレーティングシステム(OS)および/または第一の、第二の、第三の、…プログラムなどが実際の処理の一部または全部を行い、それによって上記機能が実現される場合も含む。

また、前記コンピュータプログラムがコンピュータに接続された機能拡張カードやユニットなどのデバイスのメモリに書き込まれていてもよい。つまり、そのコンピュータプログラムの指示により、第一の、第二の、第三の、…デバイスのCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、それによって上記機能が実現される場合も含む。

本発明を前記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応または関連するコンピュータプログラムが格納される。

特許文献1における階調性の評価手法を説明する図、白WからマゼンタMまでのグラデーションを構成する色点の列を示す図、白WからマゼンタMまでのグラデーションを構成する色点の列を示す図、実施例の画像処理システムの構成例を示すブロック図、色変換用のLUTの作成処理の概略を説明するフローチャート、白WからマゼンタMまでのグラデーションを構成する色点の列を示す図、階調性を評価する方法を説明するフローチャート、外積ベクトルの算出例を示す図である。

Claims

入力信号値を出力信号値に変換する色変換テーブルを作成する色処理装置であって、
前記色変換テーブルの各格子点に対応する出力信号値の初期値を設定する設定手段と、
前記出力信号値によって再現される色値を取得する色値の取得手段と、
前記取得した色値の、色空間の上で隣接する二つの色値を結ぶベクトルを算出し、前記ベクトルの外積ベクトルを算出する算出手段と、
前記外積ベクトルに基づき、前記色変換テーブルの画質評価値を計算する計算手段と、
前記画質評価値に基づき、前記色変換テーブルの出力信号値を修正する修正手段とを有することを特徴とする色処理装置。
前記計算手段は、前記色空間の上で前記色値が構成する曲線の曲がる向きを前記外積ベクトルによって判定し、前記色変換テーブルの階調性を表す画質評価値を計算することを特徴とする請求項1に記載された色処理装置。
前記修正手段は、前記画質評価値が所定の閾値未満になるまで、前記修正を繰り返すことを特徴とする請求項1または請求項2に記載された色処理装置。
前記色値の取得手段は、印刷物の画質を表す画質データを取得する画質データの取得手段、および、前記画質データに基づき、前記色値を予測する予測手段を有することを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載された色処理装置。
入力信号値を出力信号値に変換する色変換テーブルを作成する色処理方法であって、
前記色変換テーブルの各格子点に対応する出力信号値の初期値を設定し、
前記出力信号値によって再現される色値を取得し、
前記取得した色値の、色空間の上で隣接する二つの色値を結ぶベクトルを算出し、前記ベクトルの外積ベクトルを算出し、
前記外積ベクトルに基づき、前記色変換テーブルの画質評価値を計算し、
前記画質評価値に基づき、前記色変換テーブルの出力信号値を修正することを特徴とする色処理方法。
コンピュータ装置を制御して、請求項1から請求項4の何れか一項に記載された色処理装置の各手段として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
請求項6に記載されたコンピュータプログラムが記録されたことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。