JP2010056794A - 多次色キャリブレーション用チャートと該チャートを使った画像処理方法及び画像処理装置 - Google Patents

多次色キャリブレーション用チャートと該チャートを使った画像処理方法及び画像処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 より少ないステップ数(チャート数)でもより良い精度を出す新たな多次色キャリブレーション用チャートと該チャートを使った画像処理方法及び画像処理装置を提供する。
【解決手段】 プリンタデバイスの多次色キャリブレーションのために出力されて測色される多次色キャリブレーション用チャートで、多次色カラーチャートの各チャートが、該多次色カラーチャートの色空間上で、プリンタデバイスの色空間のグリッド格子に対し、斜めに配置されている、あるいは、グリッド格子点上に配置ありの面とグリッド格子点上に配置なしの面の交互の組み合わせの状態で配置されている。
【選択図】 図4B

Description

本発明は多次色キャリブレーション用チャートと該チャートを使った画像処理方法及び画像処理装置に関する。特に、カラープリンタにおけるプリンタキャリブレーションを行うキャリブレーション用チャートに関するものである。
従来、電子写真プリンタなどの、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの色材(CMYK色)を用いるカラープリンタのキャリブレーションは、多次色のチャートを用いてキャリブレーションを行う。CMYK色再現域のキャリブレーションを行うために使用される多次色のチャートは、CMYあるいはCMYKのそれぞれのデバイス値(出力値)を適切に変更した多次色の組み合わせによる。CMY各色で6ステップ(段階、階調)のデバイス値を使用した場合は多次色の組み合わせは6×6×6=216チャートであり、5種類ならば125、4種類ならば64である。すなわち、CMY色域ではnステップのデバイス値を選択した場合にはnの3乗のチャート数、CMYK色域ではnステップのデバイス値を選択した場合にはnの4乗のチャート数が必要である。
より少ないステップ数(チャート数)でもより良い精度を出す方法として、特許文献1には、階調特性が非線形領域でのステップをより多くとることにより、不均等なステップの設定で測定された結果により、推定精度を向上させることが提案されている。
特開平07-264411号公報
しかしながら、少ないステップのデバイス値を選択した場合には、カラーチャートのステップ間が広くなるため、ステップ間に現れる一次色変動に起因するプリンタ変動を補正できない問題がある。かかる問題点については、実施形態の説明の中で本願発明と対比して、更に詳細に説明する。
本発明は、上記問題点に鑑み、より少ないステップ数(チャート数)でもより良い精度を出す新たな多次色キャリブレーション用チャートと該チャートを使った画像処理方法及び画像処理装置を提供する。
かかる課題を解決するために、本発明の多次色キャリブレーション用チャートは、プリンタデバイスの多次色キャリブレーションのために出力されて測色される多次色キャリブレーション用チャートであって、多次色カラーチャートの各チャートが、該多次色カラーチャートの色空間上で、プリンタデバイスの色空間のグリッド格子に対し斜めに配置されていることを特徴とする。
また、本発明の画像処理装置は、多次色キャリブレーション用チャートを出力する手段と、出力された前記されて多次色キャリブレーション用チャートを測色する手段とを有し、測色結果に基づいて多次色キャリブレーションを行う画像処理装置であって、前記多次色キャリブレーション用チャートにおいて、多次色カラーチャートの各チャートが、該多次色カラーチャートの色空間上で、プリンタデバイスの色空間のグリッド格子に対し、斜めに配置されている、又は、グリッド格子点上に配置ありの面とグリッド格子点上に配置なしの面の交互の組み合わせの状態で配置されていることを特徴とする。
また、本発明の画像処理方法は、多次色キャリブレーション用チャートを出力する工程と、出力された前記されて多次色キャリブレーション用チャートを測色する工程とを有し、測色結果に基づいて多次色キャリブレーションを行う画像処理方法であって、前記多次色キャリブレーション用チャートにおいて、多次色カラーチャートの各チャートが、該多次色カラーチャートの色空間上で、プリンタデバイスの色空間のグリッド格子に対し、斜めに配置されている、又は、グリッド格子点上に配置ありの面とグリッド格子点上に配置なしの面の交互の組み合わせの状態で配置されていることを特徴とする。
更に、上記多次色キャリブレーション用チャート、または上記画像処理方法の各工程及び多次色キャリブレーション用チャートを記憶したコンピュータで読み取り可能な記憶媒体を提供する。
本発明により、少ないチャート数でより補正効果の高い多次色キャリブレーション用チャートと該チャートを使った画像処理方法及び画像処理装置を提供できる。
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して、詳細に説明する。
<本実施形態の画像処理装置の多次色キャリブレーションを実現する構成例>
図1は、本実施形態の画像処理装置の多次色キャリブレーションを実現する構成例を示す図である。
本実施形態で例示される画像処理装置は、コンピュータ等より当該画像処理装置に送られる画像データを、色変換部101によりプリンタの出力色の色データであるCMYK値へ変換を行う。次に、多次色補正部102では、色変換部101より送られたCMYK値を、当該プリンタがプリンタモデルと同等の再現色が得られるように補正を行ったCMYK値に変換を行う。プリンタモデルとは、本実施形態で例示されるプリンタが、設計値あるいは変動のない常に理想の状態として機能するプリンタの出力モデルをいう。出力処理部103では、多次色補正部102より送られたCMYK値で画像のハーフトーニング処理を行い、用紙上に出力処理を行うことによってプリント物を得る。以下、本実施形態の画像処理装置をプリンタデバイスとも呼ぶ。
なお、本実施形態の色変換部101、多次色補正部102は、プリンタに出力処理部103と一体に搭載され、プリンタのコントローラ(不図示)で実施されてよい。また、プリンタを制御する制御部(不図示)を別途設け、かかる制御部において実施されてもよい。以下の説明では、プリンタのコントローラで実施されるものとして説明をする。
<多次色補正部102の機能の概要>
図2は、図1の多次色補正部102の具体的な機能を説明する図である。なお、本実施形態では説明を簡単に行うため、以下、次ぎのように設定をする。すなわち、画像データは非デバイス色空間色であるCIELabとする。また、多次色補正部102に送られるデバイスの色値および多次色補正部102から出力処理部103に送られるデバイスの色値はそれぞれ、K量を載せないCMY値であるとする。しかしながら、画像データはRGBなどの他の画像データであってもよいし、多次色補正部102がK値を含んだ補正をおこなってもよい。
(理想のプリンタモデル)
図2の上段は、本実施形態で例示されるプリンタが、プリンタモデルとして機能している場合の図である。ここで、プリンタモデルは、プリンタの出力再現色を定義した出力プロファイルテーブルとして表わされる。
この場合には、画像データとして色変換部101へ送られるプリンタの色再現範囲の全てのLab値210は、夫々対応したプリンタの色値であるCMY値212へ変換される。プリンタの色値CMYが送られた出力処理部203(理想状態=プリンタモデル)では、画像データに対応する画像を用紙上に出力処理を行う。出力画像を測色機を用いて測色201した非デバイス依存色空間値で表される色Lab211は、画像データとして色変換部101へ入力されたLab値210と一致する。
(変動モデル)
図2の中段は、当該プリンタが色再現の変動を起こしている状態を示す図である。
環境要因や経時変化などによりプリンタの出力状態が変動し、多次色の色再現が変化する状態が起こると、出力処理部203からの出力Lab211はL'a'b'903に変化する。図に示されるように、環境要因や経時変化などにより引き起こされる変動は、図1に対応する出力処理部103内部、つまり出力処理部(理想状態)203の前段において発生する「変動モデル202」と仮定できる。この変動モデル202で、実際に送られてきたCMY値212がC'M'Y'値901へ変更される。かかる変動モデル202を仮定することにより、プリンタの出力変動や色再現の変動が起こることが説明できる。
(多次色補正部102の機能)
そこで、図2の下段に示されるように、色変換部101の後段に多次色補正部102を配置する。
多次色補正部102では、変動モデル202から出力処理部(理想状態)203へ送られるデバイスの色値が変動モデル202での変換の結果、中段で示したC'M'Y'値901からCMY値212へ戻るような多次色補正が行われる。すなわち、C"M"Y"値を変動モデル202へ送るように、多次色補正部102においてCMY値212からC"M"Y"値902へ変換を行う。つまり、多次色補正部102は出力処理部103内部に仮定した変動モデル202に対して、「前置完全逆変換テーブル」として機能する。
本実施形態の構成では、図2の下段に示されるように、出力処理部103の内部に起こる変動(=変動モデル202)を出力物の測色201に基づいて計測する。そして、当該の変換の前置逆変換としての多次色補正部102での多次色補正を常に生成および更新すれば、プリンタは常に理想状態のプリンタモデルで、多次色を安定して出力が可能である。
なお、本実施形態では、多次色の補正について説明をするが、同様に一次色の補正も可能であるので、一次色から多次色までの安定した出力が可能である。
<本実施形態の変動モデルの作成例>
まず、図2に示した変動モデル202の作成例について説明する。
図3は、図2に示した変動モデル202および出力処理部(理想状態)203を含んだ出力処理部103の変換状態を示す図である。
変動モデル202がない理想状態の場合、入力されたCMY値212はそのまま出力処理部(理想状態)203を経て、測色結果がLab211となる。一方、環境要因や経時変化などがある通常のプリンタでは、変動モデル202を経て入力CMY値212はC'M'Y'値901に変換され、Lab211からL'a'b'903へ変動する。
そこで、全てのプリンタの出力色の組み合わせ、例えば一次色がnステップを持つプリンタの場合は、CMY色による再現色域ならばn×n×n色のプリンタ状態測定用のカラーチャートを実際に出力する。そして、n×n×n色のカラーチャートを測色すれば変動モデル202を含んだ出力処理部103の変換状態を作成することができる。ここで、nステップが256ステップならば、CMY色域で1678万色、CMYK色域ならばn×n×n×nの組み合わせで43億色となる。従って、実際には、変動モデル202を含んだ出力処理部103の変換状態の作成には、全色組み合わせの一部のカラーチャートを選択して出力および測色を行い、補間などを用いて全体の推定を行う。そのため、プリンタのCMY色域ないしCMYK色域で、効果的にあらゆる多次色の変動を検出可能な少数のカラーチャートを設計する必要がある。
<従来の多次色キャリブレーション用チャートの例>
ここで、本実施形態による多次色キャリブレーション用チャートの特徴を明瞭とするため、まず、従来の多次色キャリブレーション用チャートの例とその問題点について詳細に説明する。
(デバイス色出力値の均等ステップの例)
図11は、従来のプリンタ再現色域内あるデバイス色出力値と階調濃度値の関係を示した図である。
図11のように、キャリブレーションに用いるカラーチャートのステップは、通常、デバイス色出力値の均等ステップでの測色を行い、補間によって実際の状態全体の推定を行う。多次色の場合、CMY色域で6ステップ均等ならば、6×6×6=216色を要し、CMYK色域ならば6×6×6×6=1296色を要する。しかしながら、図11における出力値に対する濃度値が非線形となる区間では、十分な精度で推定ができない。
(デバイス色出力値の不均等ステップの例)
図12に、前述の特許文献1による階調特性が非線形領域でのステップをより多くとる例を示す。
図12の下図のように、階調特性が非線形領域でのステップをより多くとることにより、不均等なステップで測定された結果により推定精度を向上させることができる。
(少ないチャート数で発生する問題点)
より少ないチャートで多次色領域全体を補正する場合、例えばCMY一次色が5ステップずつの場合の多次色(一次色)の5×5×5=125色を考える。この場合のCMY色空間でのカラーチャート上での配置の125点を、図13A及び図13Bに示す。図13Aが立体的に示した配置図であり、図13BはY(イエロ)軸方向から見たCM(シアン−マゼンタ)面の配置図となる。
例えば5ステップしかない場合、図14に示すように一次色と濃度値との関係を図示すると、ステップ間隔が広がっている。従って、上記のような従来技術の手法では、非線形領域へステップを十分に配置することができないし、且つ線形的な領域も十分でない。
このような状況で、例えば図15のようにシアンの一次色変動が、ステップ間でプリンタモデルの理想状態に沿わずに50〜75%出力値の付近で大きく乖離した場合を考える。この場合、CMYで再現される色空間では、一次色のシアンに変動があると、その重ねあわせで再現される再現色についても、同時に図16に図示された破線で囲まれた領域に多次色の再現色変動が発生する。
しかしながら、各色5ステップから構成される125色チャートでは、変動が起こる再現色の領域がカラーチャート間に存在するため、カラーチャートの再現色に変動が起こらない。ぞのため、プリンタの色変動が捕捉することが出来ず補正を行うことができない。このように、各デバイス色のそれぞれが少ないステップ数で構成された多次色のチャートは、一次色の変動に起因する多次色変動を十分に捕捉できないという問題がある。
<本実施形態の多次色キャリブレーション用チャートの構成例1>
以上のような問題点を解決するため、本発明で提案される少ないステップのカラーチャートの構成方法の実施形態例を、図4A,図4Bに示す。なお、CMYの3次元色空間上での各色のチャートの配置場所をグリッド格子点と呼ぶ。
図4Aに示されるように、CMYの3次元色空間上で、図16の下図に示されるCM面の5ステップx5ステップ=25個の場合と同数の25個チャートを維持しながら、チャートの階調に対する配置が、従来の均等ステップに対し斜めとなる配置を行う。立体的な階調配置図を図4Bに示す。CM面の矩形グリッドをY軸中心に45度回転を行い、CM面で適切な数(本例では25個)となるように縮小した構成である。
(本実施形態と従来との対比)
図5A及び図5Bで、従来技術とのチャート配置との差異を示す。従来の各一次色が均等5ステップのマゼンダ軸側からみたCY面のチャート配置図の図5Aと、本実施形態のマゼンダ軸側からみたCY面のチャート配置図の図5Bの比較を行う。
図5Aのシアン軸方向で5ステップにより4分割されているチャート間隔に比べ、本実施形態の図5Bでは同じチャート数でありながら、7ステップにより6分割され、間隔が2/3(=4/6)に狭まっていることがわかる。ここで、図4A及び図4Bで示されているマゼンタ出力値0%で構成されるCY面1001が、図5Bのチャート配置1101で、マゼンダ出力値16.7%で構成されるCY面1002が図5Bのチャート配置1102である。
(本実施形態の効果)
本実施形態の図5Bのチャート配置図による効果の一例を、図6に図示する。
図4あ及び図4Bに示すCY面1001とCY面1002でそれぞれシアン出力値の一次色変動を観測し、その結果による補間が可能である。
このように、本実施形態で示される斜めチャート配置を用いれば、従来と同数またはより少ないチャートでの配置でも、従来の手法より効果的に一次色の変動に起因する多次色領域での変動を補正することが可能となる。
なお、本実施形態では簡易な説明とするために45度回転の斜め配置について述べたが、デバイス軸まわりの回転角θは、
tanθ=n/m(n/mは自然数)
となる回転角でも、一次色デバイス軸上にチャート配置を一定数維持したまま、一次色の変動に起因する変動を多次色領域で捉えることが可能である。
また、本実施形態ではY軸のステップを維持したまま、CY面のチャート配置の構成方法を解説した。CMYK4次色の補正を行うためには、この手法を拡張し、さらにYとK軸に斜めとなる配置を実現することが可能である。
<本実施形態の多次色キャリブレーション用チャートの構成例2>
上記構成例1では、従来の格子状となるチャート配置の構成を、従来の均等ステップによる配置からY軸を中心として回転させ、グリッド配置がデバイス一次色に対し斜めに配置された構成方法について述べた。本構成例2では、構成例1と同じ効果を持つチャート配置を得る他の構成方法について述べる。
構成例1の図4Aに示されたCM面のチャート配置は、図7のチャート配置と同じ配置である。図7において、各デバイス一次色の軸に直交するグリッド配置でみて、各デバイス一次色のステップ数7で、それぞれのステップが0〜6番目だとする。その場合、偶数ステップでは各デバイス一次色がそれぞれ偶数番目の場合のみ配置され、奇数ステップでは各デバイス一次色がそれぞれ奇数番目の場合のみ配置されており、グリッド毎に交互に配置あり/配置なしを繰り返す構成となる。
ここで、この交互配置を用いてより少数の多次色カラーチャートを構成する方法を示す。CMY各デバイス色の5ステップ均等の場合は、5x5x5=125個のチャートとなることは既に述べた。125に比べより少ないチャートを設計したい場合、4ステップ均等ならば4x4x4=64個となり極端に減少してしまう。図8に、CMY各デバイス色の均等ステップ数と多次色チャート数との関係を示す。
本構成例2の方法では、図9A及び図9Bに示すように、CM面でグリッド格子点上に配置された18個のチャート配置である図9Aと図9Bの2種類がY方向に交互に6層重なる形とする。すなわち、Y方向にも交互に配置する。かかる6ステップでのCMY交互配置の場合、108個とチャート数が減少し、且つ図4Aと同様の作用効果が得られる。すなわち、グリッド格子点上に交互に配置されたチャートは、一次色変動に起因する多次色変動をより捉えやすいことはすでに、構成例1で述べた通りである。
さらに、イエローの一次色に起因する多次色変動について人間の視覚特性を考慮すれば、シアン、マゼンダの一次色変動に起因する多次色変動よりも色差レベルで小さいことが知られている。そこで、CM面を交互配置、Y軸方向には、人間の視覚特性によりCMに較べY一次色変動による色差が表れにくいことから、交互配置でなく従来の均等ステップを組み合わせることも考えられる。
図10に本実施形態で述べられた、CM面交互配置とY軸交互配置または均等配置による組み合わせの例とCMY空間で必要な多次色総チャート数の一例をまとめて示す。このように、本実施形態のチャート配置を用いると、CMY色空間において自由度が高くチャートの総個数を出来るだけ少なく設計でき、かつデバイス色の一次変動に起因する多次色変動を捉えやすい設計が可能となる。
[他の実施形態]
本実施形態では、説明を簡略にするために非デバイス空間色を3次元CIELabとした。しかし、例えばLabPQR等4次元以上の仮想色空間色またはスペクトル色空間色を用いる場合にも、本実施例に例示した手法の次元拡張により同様の効果を達成することができる。
また、本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータ、インターフェース機器、プリンタなど)から構成されるシステムあるいは統合装置に適用しても、ひとつの機器からなる装置に適用してもよい。
又、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはu CPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
又、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけではない。そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行う。このような処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
本発明を上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するプログラムコードが格納されることになる。
本実施形態の画像処理装置の多次色キャリブレーションを実現する構成例を示す図である。 本実施形態の多次色キャリブレーションにおける多次色補正部の機能を説明する図である。 変動モデルおよび出力処理部(理想状態)を含んだ出力処理部の動作例を示す図である。 本実施形態の構成例1におけるカラーチャート配置を示す図(CM面)である。 本実施形態の構成例1におけるカラーチャート配置を示す図(立体図)である。 本実施形態の構成例1と対比する従来技術の均等ステップによるチャート配置を示す図(CY面)である。 本実施形態の構成例1におけるカラーチャート配置を示す図(CY面)である。 シアンのデバイス色出力値と濃度値の理想状態およびシアン出力値50〜75%付近で理想状態から乖離した変動が起きている実際状態の関係と、本実施形態の構成例1におけるキャリブレーション用チャート配置の関係とを示す図である。 本実施形態の構成例1における図4Aのチャート配置とデバイス色軸に直交するグリッドとの関係を示す図である。 CMYの各デバイス色の均等ステップ数と多次色チャート数との関係を示す図である。 本実施形態の構成例2における6ステップの交互配置におけるY方向の0,2,4番目のカラーチャート配置を示す図である。 本実施形態の構成例2における6ステップの交互配置におけるY方向の1,3,5番目のカラーチャート配置を示す図である。 本実施形態の構成例2におけるCM面交互配置とY軸交互配置または均等配置による組み合わせ例と、その場合のCMY空間で必要な多次色総チャート数の関係を示す図である。 プリンタデバイス色の出力値と濃度値との関係を示した図である。 従来の政経領域のチャート数を減らし非線形領域でチャート数を増やした例を示す図である。 プリンタのCMYデバイス色空間における125点のパッチ配置を示す図(立体図)である。 Y方向からみたプリンタのCMYデバイス色空間における125点のパッチ配置を示す図(CM平面図)である。 プリンタデバイス色の出力値と濃度値との理想状態および実際状態の関係と、5ステップのキャリブレーション用チャートの配置の関係とを示す図である。 シアンデバイス色の出力値と濃度値との理想状態およびシアン出力値50〜75%付近で理想状態から乖離した変動が起きている実際状態の関係と、5ステップのキャリブレーション用チャートの配置の関係とを示す図である。 一次色変動に起因する多次色変動が起こる領域をCMYのデバイス色空間で説明する図である。

Claims (8)

  1. プリンタデバイスの多次色キャリブレーションのために出力されて測色される多次色キャリブレーション用チャートであって、
    多次色カラーチャートの各チャートが、該多次色カラーチャートの色空間上で、プリンタデバイスの色空間のグリッド格子に対し斜めに配置されていることを特徴とする多次色キャリブレーション用チャート。
  2. 前記多次色カラーチャートの色空間はCMYの3次元色空間であって、少なくともCM面においてプリンタデバイスの色空間のグリッド格子に対し斜めに配置されていることを特徴とする請求項1に記載の多次色キャリブレーション用チャート。
  3. プリンタデバイスの多次色キャリブレーションのために出力されて測色される多次色キャリブレーション用チャートであって、
    多次色カラーチャートの各チャートが、該多次色カラーチャートの色空間上で、プリンタデバイスの色空間のグリッド格子に対し、グリッド格子点上に配置ありの面とグリッド格子点上に配置なしの面の交互の組み合わせの状態で配置されていることを特徴とする多次色キャリブレーション用チャート。
  4. 前記多次色カラーチャートの色空間はCMYの3次元色空間であって、Y方向においてはグリッド格子点に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の多次色キャリブレーション用チャート。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の多次色キャリブレーション用チャートを記憶したコンピュータで読み取り可能な記憶媒体。
  6. 多次色キャリブレーション用チャートを出力する手段と、出力された前記されて多次色キャリブレーション用チャートを測色する手段とを有し、測色結果に基づいて多次色キャリブレーションを行う画像処理装置であって、
    前記多次色キャリブレーション用チャートにおいて、多次色カラーチャートの各チャートが、該多次色カラーチャートの色空間上で、プリンタデバイスの色空間のグリッド格子に対し、斜めに配置されている、又は、グリッド格子点上に配置ありの面とグリッド格子点上に配置なしの面の交互の組み合わせの状態で配置されていることを特徴とする画像処理装置。
  7. 多次色キャリブレーション用チャートを出力する工程と、出力された前記されて多次色キャリブレーション用チャートを測色する工程とを有し、測色結果に基づいて多次色キャリブレーションを行う画像処理方法であって、
    前記多次色キャリブレーション用チャートにおいて、多次色カラーチャートの各チャートが、該多次色カラーチャートの色空間上で、プリンタデバイスの色空間のグリッド格子に対し、斜めに配置されている、又は、グリッド格子点上に配置ありの面とグリッド格子点上に配置なしの面の交互の組み合わせの状態で配置されていることを特徴とする画像処理方法。
  8. 請求項7に記載の画像処理方法の各工程及び多次色キャリブレーション用チャートを記憶したコンピュータで読み取り可能な記憶媒体。
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