JP2575560B2

JP2575560B2 - カラー像再生のためのカラー成分信号処理方法

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Publication number: JP2575560B2
Application number: JP3318596A
Authority: JP
Inventors: アンソニー・ジョーゼフ・ダッティロ
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1990-12-31
Filing date: 1991-11-07
Publication date: 1997-01-29
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: KR920013048A; US5293258A; CA2055058A1; EP0494034A2; KR950008427B1; EP0494034A3; JPH04277974A; CA2055058C

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー印刷用の色分解
の補正に関するものであり、特にピクチャー、具体的に
は時間が経過しても色が変化しないピクチャーの様々な
色を表す信号を修正して、原ピクチャーを正しく表すカ
ラー・ピクチャーを再生することに関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び問題点】インクを用いる印刷によるカ
ラー像の再生には、インクを制御する信号の調節が必要
である。カラー像を印刷するシステムのほとんどが、３
色または３刺激値の原理を使用している。この信号は、
再生しようとするカラー像を走査し、３刺激カラー成分
を分解することから生ずる。原像がカラー写真である場
合には、再生物が原像を正確に再生したものであること
が好ましい。カラー・インクとカラー写真の色相−彩度
図は同一ではなく、共に人間の目の反応とは異なる。さ
らに、走査システムによって非線形誤差が導入される。

【０００３】走査システムは加法混色に対して応答する
が、媒体上に印刷されたカラー像の知覚は、減法混色に
対して応答するので、さらに混乱の種が持ち込まれる。
これらの信号間の関係は、ノイゲバウアー（Neugebaue
r）の式によって表すことができるが、正確なカラー像
の再生には、操作員が介入して最終的な調節を行なう必
要があった。これは、版面を製作し、試し刷りに調節を
加えることによって行なわれてきた。現代のシステムで
は、カラー・テレビ・モニターを使用し、これによって
調節がより便利で、早く、安価になる。それでも、この
システムでは、操作員が、経験を積んでいるとはいえ主
観的な判断を用いて介入を行なっている。

【０００４】カラー再生時の色補正のための従来技術の
システムでは、操作員が介入して、結果の主観的な判断
に基づいてインクを制御する信号を調節する必要があっ
た。通常は、操作員が必要な変更を判断するために試し
刷りが必要である。

【０００５】米国特許出願第４５００９１９号明細書に
は、３つのカラー成分を抽出し、テレビ像を操作して操
作員がこれに美学的補正を加える、カラー原像の再生シ
ステムが記述されている。これには、インクと媒体の特
性に関する知識は不要である。

【０００６】米国特許出願第４５９０５１５号明細書に
よれば、ＣＭＹインクを減少させ、黒インクをその減少
分だけ増加させて、補正を行なう。これによって、グレ
イ・トーンの再生時に、カラー・キャストが発生しなく
なる。カラー忠実度の調節は、自動的ではない。

【０００７】米国特許出願第４８４１３６０号明細書に
よれば、像の品質を電子的に向上させた後に、複写材料
の特性に合わせて調節する。その後、この像を、表示用
ＣＲＴの照度に比例して修正した後に、グレイ・バラン
ス（コントラスト）調節の補正を施す。グレイ・バラン
スが狂わないよう、適当な増幅器によってＣＲＴの非線
形特性関数（曲線）を調節したＣＲＴを用いて、この像
を印刷する。カラー印刷の際の非線形性の自動補正に関
する教示はない。

【０００８】米国特許出願第４８４５５５０号明細書に
よれば、６つの色相信号を使って、カラー補正を表す多
項式の係数を調節する。この手順では、処理される３つ
のカラー信号の重みを等しくして、そこから生じる６つ
の色相信号で色空間が分割されるようにする。３色印刷
の自動補正については、何も示されていない。

【０００９】

【発明の概要】本発明は、自動的であり、したがってよ
り高速であり、主観的判断の影響が少ないので、カラー
印刷に有用である。また、校正刷の必要もなくなる。さ
らに、本発明は、入力色分解空間を補正し、その結果、
異なる走査システムからの入力値が同時に印刷できる。
印刷する色空間に対するこの補正は、簡単に計算でき、
これによって、インタープリタ式システムのテーブル・
ルックアップなど他のカラー変換方法に容易に適合でき
ないシステムで、変換が効率的に行なえる。

【００１０】本発明によれば、カラー像を正確に再生す
るためのカラー成分信号の処理方法は、再生しようとす
るカラー像を走査して、カラー像のカラー成分を抽出す
ることを含む。これらの成分は、赤、緑及び青の３刺激
値すなわちＲＧＢ成分でよい。走査処理によって導入さ
れた誤差は、好ましくは、再生像を作ろうとする媒体上
の試験目標を走査することから生じる信号から導出され
た基準信号に基づいて、ルック・アップ・テーブルを使
って、補正される。

【００１１】再生に使用するインクの特性によって再生
像に導入される不規則性は、使用する個々のインクのパ
ラメータを導出し、信号に非線形の修正を加えることに
よって、操作員が介入する必要なしに補正される。

【００１２】

【実施例】以下の説明では、プログラムによって実行さ
れる動作のシーケンスを示す流れ図を参照する。図中で
使用する記号は、米国規格協会および国際標準化機構に
よって承認された標準流れ図記号である。以下の説明で
は、１つの動作が、流れ図の特定のブロックによって実
行されるものとして説明する。これは、記述されたブロ
ックによって実行されると言われる結果を生じる命令の
シーケンスをプログラミングし実行することによって、
参照された動作が実行されることを意味するものと解釈
すべきである。実際に使用される命令は、本発明の実施
に使用される特定のハードウェアに応じて変わる。プロ
セッサが異なると異なる命令セットを使用するが、当業
者なら、少なくとも１つの命令セットに習熟しており、
流れ図のブロックに記載された動作を実施することがで
きる。

【００１３】ある種の動作はすべてのプログラムに共通
している。その１つは、段取りと称し、これには、定数
の確立、変数用のメモリ空間の予約、およびサブルーチ
ンへの名前の供給などの動作が含まれる。もう１つが、
呼出しサブルーチンであり、これは、呼出しとリンクの
手順、すなわち、サブルーチンのアドレスの確定と、呼
出し側ルーチンからそのサブルーチンへの引数の供給を
含む。これらの動作は、時として、スタック、すなわち
後入れ先出し（ＬＩＦＯ）バッファとして動作するメモ
リの一部分を使って達成される。アドレス、オペラン
ド、命令などがスタックに格納される時、その動作をプ
ッシュと称する。たとえば、あるオペランドをあるサブ
ルーチンに渡そうとする時は、これをスタックにプッシ
ュする、すなわちバッファに格納する。このサブルーチ
ンでその引数が必要になった時には、ポップと称する動
作によって、その引数がスタックの一番上から読み取ら
れる。これらの動作は、当技術分野で周知であるので、
本発明を明瞭に理解するために必要な場合を除いて、特
に説明はしない。

【００１４】本明細書では、本発明の方法を、コンピュ
ータ・サブルーチンであるかのように説明する。こうす
ると、本発明を理解するのに必要でないすべての段取り
その他の動作、および当業者には周知の実施態様を含め
る必要がなくなる。

【００１５】本発明が有用である典型的なシステムは、
図１に示したシステムに類似する。カラー・プリンタ上
で再生しようとする原カラー像を走査し、各画素のカラ
ー成分の値を導出する。

【００１６】画素は、ピクセルと称することもあるが、
１ページのテキストまたは像あるいはその組合せを構成
する画像要素であり、通常はドットである。白黒印刷の
場合、０の値を有する画素は、通常、白のドットすなわ
ちインクのない状態を表し、１の値を有する画素は、黒
のドットすなわちインクを塗布されたドットを表す。カ
ラー印刷の場合、各画素はより複雑に表現される。特定
のカラー画素は、３基本色または３原色の混合物と見な
される。

【００１７】最も一般的な加法混色の原色は、赤、緑、
青である。所与の画素の色相と彩度は、これらの原色の
何らかの組合せとして表される。加法混色システムは、
たとえばテレビの受像管に使用される。加法混色の原色
とは、像の発生源が、知覚される照明を発する時に使用
される原色である。本明細書では、加法混色の原色を、
ＲＧＢ領域と称する。

【００１８】最も一般的な減法混色の原色は、シアン、
マゼンタおよびイエローである。画素の色は、これらの
原色の何らかの組合せとして表される。減法混色システ
ムは、原色のインクを使用した印刷像に使用される。減
法混色の原色は、照明の反射によって知覚された像が形
成される時に使用される。本明細書では、減法混色の原
色を、ＣＭＹ領域と称する。

【００１９】原始像１０の画素は、図１のシステム内
で、３つの光感知式走査装置１５Ａ、１５Ｂおよび１５
Ｃによって走査される。上記の装置は、光ダイオードと
することができる。各装置には、フィルタ１７Ａ〜１７
Ｃが取り付けられ、各装置は、フィルタを通過した色の
光度に対応する信号を生ずる。このフィルタは、赤、緑
および青であると見なされる。原始像１０は、光源１９
によって照明される。

【００２０】走査装置１５Ａ〜１５Ｃからの出力信号
は、走査された画素のＲＧＢカラー成分信号である。こ
れらの信号は、ビデオ・プロセッサ１０３に供給され
て、増幅され適当に調整される。

【００２１】また、フィルタ１７Ａ〜１７Ｃ付きの走査
装置１５Ａ〜１５Ｃとビデオ・プロセッサ１０３は、市
販のカラー・テレビ・カメラを用いて実施することもで
きる。

【００２２】ＲＧＢカラー信号は、アナログ・デジタル
変換器１１Ａ〜１１Ｃによって、デジタル値に変換され
る。各カラー信号のビット数は、カラー・プリンタの制
御に使用される結果として得られる信号に所望される精
度に依存する。後述するように、本発明を実施するに
は、０から２５５までの整数値で十分なので、８ビット
を使用することが可能であるが、さらに高い精度を求め
る場合は、拡張整数を用いる１６ビットを使用すること
も可能である。

【００２３】信号プロセッサ１０５は、走査システムの
非線形性に対してＲＧＢ信号を補正し、ＲＧＢ信号をＣ
ＭＹ領域に変換する。ＣＭＹ信号の色相と彩度の値は、
カラー・プリンタ１０７の制御用に自動的に調節され、
その結果、原像ができる限り正確に再生されるようにな
る。

【００２４】図２は、この処理の際に実行されるステッ
プを示す流れ図である。開始ブロック２０１で、この処
理を実行するためのサブルーチンに入る。これは、走査
される原像の各画素ごとに実行される。

【００２５】処理ブロック２０３で原像が走査され、処
理ブロック２０５でデジタル化を含めてカラー成分の分
解が実行される。これらの動作によって、本発明の処理
で使用する信号が供給される。

【００２６】処理ブロック２０７で、ＲＧＢ信号がダイ
ナミック・レンジ全体に合わせて補正される。実際に
は、この補正によって、グレイ・スケールがカラー空間
の白点を通るようになる。グレイ・スケールは、白点と
黒点をつなぐカラー空間内の線である。このダイナミッ
ク・レンジの補正は、非線形であり、走査システムの非
線形性に対する補正である。

【００２７】次に処理ブロック２０９で、ＲＧＢ信号を
ＣＭ₁Ｙ₁領域に変換する。この変換は、行列の積によっ
て実行されるが、この行列の係数は、後述するように実
験的に決定される。この変換は、色相値を変化させるが
彩度は変化させない、線形処理である。

【００２８】次に、処理ブロック２１１で、非線形補正
を行なって、前の処理によって低下した彩度を補正す
る。これは、上述のようにグレイ・スケール線が正しい
黒点を通るように整形する、グレイ・スケール補正であ
る。この補正で、連続的な中間トーンが得られ、これに
よって、原像に相応した再生像が生成される。

【００２９】その後入出力ブロック２１３で、得られた
ＣＭＹ信号がカラー・プリンタに渡されて、プリンタに
原像を再生させる。別法として、このＣＭＹ信号を使用
して、リソグラフィ、オフセットまたは他の印刷技術を
使って、個々の印刷インク用のカラー版面を製作するこ
とも可能である。

【００３０】上述の本発明の実施態様は、像が多数の画
素からなり、各画素に変換処理が必要であるので、変換
と補正をできる限り高速で実施できる態様でなければな
らない。したがって、以下の説明では、テーブル・ルッ
クアップと拡張整数演算を使用する実施態様を対象とす
るものである。

【００３１】セットアップ処理の流れ図を図４に示す。
これは、再生処理に使用されるスキャナ、媒体およびイ
ンクの組合せごとに実行されるサブルーチンとして示さ
れている。

【００３２】開始ブロック４０１からセットアップ・サ
ブルーチンに入る処理ブロック４０３で、白と黒の四角
形の試験目標を走査して、走査システムのダイナミック
・レンジを確認する。白の四角形は、媒体そのものであ
り、黒の四角形は、黒インクを使用して媒体上に印刷さ
れている。走査システムとしてカラー・テレビ・カメラ
を使用する場合、ｆ−ストップは、飽和を防止する最小
値に設定することが好ましい。

【００３３】各四角形のカラー成分の強度値は、正規分
布として扱われる。この分布から、各成分の平均値を計
算する。これは、当技術分野の熟練の範囲内にあり、詳
細に説明する必要はない。この試験走査の結果は、６つ
の値、すなわちＲｗｈｔ、Ｇｗｈｔ、Ｂｗｈｔ、Ｒｂｌ
ｋ、Ｇｂｌｋ、Ｂｂｌｋである。これらの値はそれぞ
れ、白四角形走査の赤分布の平均値、白四角形走査の緑
分布の平均値、白四角形走査の青分布の平均値、黒四角
形走査の赤分布の平均値、黒四角形走査の緑分布の平均
値、黒四角形走査の青分布の平均値である。

【００３４】こうして得られた値から、処理ブロック４
０５で、各カラー成分の線形動的展開テーブルを生成す
ることができるはずである。各テーブルは、各カラー成
分のＸｗｈｔ点をＸｂｌｋ点（Ｘは、Ｒ、ＧまたはＢを
表す）とつなぎ、中間点の値を計算することによって形
成される。各ルックアップ・テーブルは、それぞれが１
バイトまたは２バイト（８ビットまたは１６ビット）
の、２５６個の値を含む。１バイトのみの値を使用する
ことができるが、この場合には、テーブル・エントリが
０から２５５まで変化する。２バイトのエントリを使用
する場合、エントリは、拡張整数演算を表す０から２５
５００（２５５．００）まで変化することができ、小数
部２桁が暗黙の前提となる。この結果、より高い精度が
得られるが、これは満足な再生のために必ずしも必要で
はない。この理由から、また開示をわかりやすくする目
的で、１バイトのみのエントリに関してこのテーブルの
説明を行なう。

【００３５】このテーブルに対する入力値ｘは、最初の
値のメモリ・アドレスに対するアドレス・オフセットで
ある。各テーブルは、最大２５６個のエントリ（ｙ値）
を有するが、後述するように、必要メモリを削減するた
めに、エントリ数を減らすことができる。

【００３６】テーブル・ルックアップ技法は、カラー成
分走査値を、０から２５５までのフル・レンジの値に動
的に展開するための、簡単で高速な方法を提供する。レ
ンジの最大値または最小値に、他の値を使用することも
できる。ｙ（出力値）値は、下記の式に従って、ｘ（入
力値）から計算される。 x ≦ Xblkのとき y = 0 （１） Xblk < x < Xwhtのとき y = 255(x - Xblk)/(Xwht - Xblk) （２） x ≧ Xwhtのとき y = 255 （３）

【００３７】線形ダイナミック・レンジ補正では、暗す
ぎる再生像が生じる。出力レンジには、走査システムと
同じ非線形性が含まれる。このシステムの制約は、原像
と同じ色を有する像を再生する際に考慮しなければなら
ない。許容できる印刷品質を得るには、カラー・バラン
スならびに彩度復元が必要である。これは、各カラー成
分の伝達関数ごとに異なる非線形補正値を使用すること
によって実施される。

【００３８】ガンマ係数γは、たとえば写真やテレビ画
像などの像のコントラストの尺度である。各システム
は、それぞれ固有のガンマ係数をもつ。次の式は、ガン
マ係数に関する入力値と出力値の関係を示す式である。

【数１】この非線形性の補正は、各カラー成分について実験的に
得られたガンマ関数を用いて行なうが、ダイナミック・
レンジの補正と組み合わせることができる。このとき、
上記の式（２）は、次のようになる。

【数２】

【００３９】次に、特定のシステムから実験的に得られ
た以下の例示的な値を使用してルックアップ・テーブル
構築の例を説明する。Ｒｂｌｋ＝６７Ｒｗｈｔ＝２３３Ｒγ ＝１．８Ｇｂｌｋ＝４９Ｇｗｈｔ＝２３４Ｇγ ＝１．５Ｂｂｌｋ＝５７Ｂｗｈｔ＝１７６Ｂγ ＝１．４

【００４０】式（１）、（５）および（２）に上記の値
を代入すると、図３に示す曲線が得られる。破線３３
は、赤成分の曲線である。線３５および３１は、それぞ
れ緑成分と青成分の曲線である。ただし、実際の出力値
は、テーブル内に記憶された整数値である。赤成分で
は、最初の非ゼロのｙ値は、ｘ値が６８（１６進数で４
４）の位置で発生し、拡張整数演算を使用すると１４．
９０である。これは、１６進数に変換すると０５Ｄ２に
なる。すなわち、１０進数１４９０（小数点部２桁が暗
黙の前提である）は、１６ビットの２進数０００００１
０１１１０１００１０に変換され、テーブルの原点から
１６進数４４だけオフセットしたアドレスに記憶され
る。（１６進記数法は、デジタル技術分野で周知であ
る。）

【００４１】赤成分の２番目の非ゼロ値は、１６進数で
４５だけオフセットした所にあり、２１．９０または拡
張１６進数０８８Ｅの値を有する。

【００４２】ｘ＝２３２（１０進数。１６進数では
Ｅ８）のとき、ｙの値は２５４．１５（１０進数。１６
進拡張整数では６３４７）になる。ｘ＝２３３（Ｅ
９）のとき、ｙの値は最大値の２５５（６３９Ｃ）にな
る。図３の曲線は、１０進数のスケールでプロットした
ものである。

【００４３】この曲線の値は単調に増加するので、最小
値（０）と最大値（２５５）のすべてを記憶する必要は
ない。それ以外の値だけを記憶すれば、テーブルが小さ
くなり、メモリ空間が節約される。

【００４４】要するに、テーブル・ルックアップ変換で
は、走査システムの非線形性を補正すると共に、カラー
成分信号をダイナミック・レンジ全体に広がる等価値に
変換する。

【００４５】図４に示したセットアップ処理の次のステ
ップは、媒体上に印刷された試験区域を使用して、目標
のインクを走査することである。この例では、処理ブロ
ック４０７に示すように、目標インクはシアン、マゼン
タおよびイエロー（ＣＭＹ）である。

【００４６】処理ブロック４０９で、カラー・インクを
走査した結果が、加法混色ＲＧＢ領域から減法混色ＣＭ
Ｙ領域への変換を行なう変換行列の係数になる。加法混
色の赤成分Ｒから減法混色の赤成分Ｒ’への変換は、
Ｒ’ ＝１ − Ｒによって行なわれる。シアン
（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）またはイエロー（Ｙ）をＺで表
すとすると、係数は次式から求められる。Ｘ’ ＝（２５６ − Ｚ）／２５６（６）ＣＭＹインクの各サンプルを走査して得られた連続する
各ＲＧＢ値を代入すると、９つの係数が得られる。次の
例示的な値から、行列係数の例が導出される。

【００４７】この結果を式（６）に代入すると、行列係
数が得られる。たとえば、第１行第１列の係数は次の通
りである。Ｒ’ ＝（２５６ − ２７）／２５６＝０．９０

【００４８】したがって、行列は次のようになる。

【数３】

【００４９】これは、ＣＭＹ領域の値に関する減法混色
のＲＧＢ値を与える。ＲＧＢ減法混色領域に関するＣＭ
Ｙ領域の値を得るために、処理ブロック４１１で、この
行列を逆行列にする。

【００５０】したがって、

【数４】セットアップ処理の計算は、スキャナと媒体のそれぞれ
について１回づつ実行されるだけなので、所望の精度の
浮動小数点演算とすることができる。

【００５１】変数Ｍ₁およびＹ₁は、信号ＭおよびＹの中
間値であり、処理ブロック４１３で補正される。式
（８）から得られるＣＭＹ値は、原像のカラーの連続的
な中間トーンを正確には再生しないはずである。という
のは、Ｍ₁およびＹ₁のグレイ・スケールが、シアン値に
対する正しい黒点を通過しないからである。

【００５２】この誤差を補償することが判っている非線
形補正は、次の通りである。

【数５】

【００５３】このダイナミック・レンジの補正によっ
て、グレイ・スケールが白点を通るようになる。黒点
は、値Ｒ’ ＝Ｇ’ ＝Ｂ’ ＝２５５の所にあ
るので、式（８）にこれらの値を代入すると、

【数６】となり、これより、Ｃ＝２４９．１３５、Ｍ₁ ＝
１３９．９０３、およびＹ₁ ＝１３６．２７４が得
られる。

【００５４】ｋ₁およびｋ₂の値は、それぞれ、式（９）
または（１０）のＭまたはＹにＣを代入することによっ
て得られる。これよりＭ＝Ｍ₁（１ − Ｃ／３１９）（１２）およびＹ＝Ｙ₁（１＋Ｃ／３０１）（１３）が得られる。

【００５５】これで図４のセットアップ処理が完了し、
動作サブルーチンに必要な値が供給される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が利用できるシステムの例を示す図であ
る。

【図２】本発明による方法の流れ図である。

【図３】走査されたカラー成分信号のダイナミック・レ
ンジを補正するのに使用される値のグラフの例を示す図
である。

【図４】図２の方法に用いる値を事前設定する際に使用
される処理の流れ図である。

【符号の説明】

１０原始像１１アナログ・デジタル変換器１５走査装置１７フィルタ１９光源１０３ビデオ・プロセッサ１０５信号プロセッサ１０７カラー・プリンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−255849（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−109968（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−147523（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カラー像のカラー成分信号を実験的に決定
された係数により第１のカラー印刷信号と第２の中間カ
ラー印刷信号と第３の中間カラー印刷信号に変換するス
テップと、前記第２の中間カラー印刷信号および第３の中間カラー
印刷信号の各々をグレイ・スケール線が黒点を通るよう
に整形することによって、第２のカラー印刷信号および
第３のカラー印刷信号に変換するステップと、を含む、カラー成分信号処理方法。
【請求項２】白および黒を走査したときの各カラー成分
値に基づいて、前記カラー成分信号を調節するステップ
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記実験的に決定された係数は、媒体上に印刷された試験区域を使用して、目標のインク
を走査するステップと、ＲＧＢ減法混色領域に関するＣＭＹ領域の値を得る係数
を導出するステップとを含む方法により決定されること
を特徴とする、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】前記第２の中間カラー印刷信号および第３
の中間カラー印刷信号の各々を第２のカラー印刷信号お
よび第３のカラー印刷信号に変換するステップは、（１＋Ｘ／ｋ）の項を含む式による変換但し、Ｘ … 第１のカラー印刷信号値ｋ … 係数を含むことを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいず
れかに記載の方法。
【請求項５】前記第１乃至第３のカラー印刷信号の値に
従って、カラー像を印刷するステップを含むことを特徴
とする、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方
法。