JP3155768B2 - 画像処理方法及び装置 - Google Patents
画像処理方法及び装置Info
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Description
特に色再現領域が異なる画像処理デバイスの間で画像デ
ータの変換を可能とする画像処理方法及び装置に関する
ものである。
ータをカラーハードコピー装置に出力する場合の様に画
像の色再現領域が異なる装置間で画像のインターフェー
スを行う際に、色空間変換や、ハードコピー装置のイン
クの不要吸収を補正するためのマスキング処理等を行っ
ていた。しかしながら、それぞれの装置では、その装置
が扱える色空間再現領域に対して、その装置の画像デー
タのビット数のダイナミックレンジ(8bitならば2
55)をいっぱいに使えるような設定がなされている。
各装置が全く異なる色再現領域を持っていると、画像の
インタフェースが不可能であったり、無理やり自装置の
画像のビット数(例えば8bit)に、おき換えて出力
するしかなかった。無理やり置き換えるにも、例えば色
再現領域の違いからマスキングの結果が8bitに収ま
らない場合にはデータをカットして“255以上は25
5に”、“0以下は0に”というような整合のとり方し
か行われず、色空間上でどのようにデータが変換された
かを知る事も、制御する事もできない状態であった。
現範囲に適合した良好な変換を行うことが出来る画像処
理方法及び装置を提供することを目的とする。
を画像処理デバイスの色再現範囲内に変換する画像処理
方法であって、前記カラーデータの色相における前記画
像処理デバイスの色再現範囲に応じた非線形変換であ
り、彩度が大きいほうが圧縮率が大きい非線形変換を用
いて、前記カラーデータの彩度を変換することにより前
記カラーデータを前記画像処理デバイスの色再現範囲内
に変換することを特徴とする。
ついて説明する。カラーハードコピーに用いられるイン
クの色再現範囲はスキャナによって取り込まれた色デー
タやコンピュータグラフィックによって作成された色デ
ータ表現領域に比べて狭いため(図12に示す)、プリ
ンタの色再現範囲外のデータは再現可能な色に圧縮(マ
ッピング)しなければならない。ここで図12は均等色
空間であるCIE1976L*a*b*空間のL*=50a
*b*色度図CRTの色再現範囲(実線)とプリンタの色
再現範囲(点線)を示した図である。
力装置の色再現範囲及びCRT等の色データの色再現範
囲を求める必要がある。まずプリンタの色再現範囲を求
める方法を説明する。プリンタはCyan,Magen
ta,Yellow,Black(以下C,M,Y,B
kと記す)の4色のインクを用いすべての色を表現する
が、ここでは濃度パターン法によって階調表現を行なう
場合を例に説明する。濃度パターン法とは、1画素を複
数の要素からなる画素マトリクスによって構成すること
により階調表現を行なう方法で、閾値マトリクスとC,
M,Yのデータを比較して、閾値を越える画素マトリク
スの要素を1(すなわち、インクを置く)とするもので
ある。画素マトリクスは、 (1)C,M,Yすべての減法混色(Bk′)となる要
素 (2)C,M,Yの中の2色の組み合わせによる減法混
色(R,G,B)となる要素 (3)C,M,Yのどれか1色となる要素 (4)インクのない要素(White) の4種類の要素の組み合わせとなる。(1)のBk′を
黒インクのBkによって置き換える下色徐去を行ない、
閾値マトリクスをC,M,Yに対して同一のものとする
と、上記(1)〜(4)の要素は、 Bk=min(C,M,Y) Mix=min(C1,C2) P=max(C,M,Y)−Bk−Mix W=S−Bk−Mix−P となる。
ないもの P:C,M,Yの要素数 S:マトリクスの全要素数 である。
色の加法混色となる。この8色の表色値であるXYZ値
は、各色の面積率をそれぞれSw,Sc,Sm,Sy,
Sr,Sg,Sb,Sbkとすると以下の(1)式によ
り求められる。
w,c,m,y,r,g,b,bk)は、各インク色の
XYZ空間における座標値である。
あらゆる組合わせにより表現できる色のXYZ表色値を
求めることができるので、この結果から、(2)式によ
り均等色空間であるCIE1976L*a*b*空間へ変
換することができ、プリンタの色再現範囲を算出でき
る。
Y,Zである。
する。CRTはR,G,Bの3色による加法混色によ
り、色を再現するが、この時のR,G,BをCRTの陰
極に印加される電圧に比例するデータとすると、画素の
XYZ表色値は(3)式により求めることができる。
値)またXiYiZi(i=r,g,b)はR,G,B
のXYZ空間における座標値である。
い、CIE1976L*a*b*空間に変換することで、
CRTの色再現範囲を算出することができる。
の色再現範囲を求めることができるので、次にマッピン
グの方法について説明する。
DN及びS直線を示した図である。まず、マッピングに
用いるこれらの4種のパラメータを説明する。
離(色差) DI:S直線上で、インクによって表わせる領域内の最
も彩度の高い座標点と中心との距離(色差) DD:入力信号RGBのデータより計算によって求めた
座標点と中心との距離(色差) DN:圧縮(マッピング)を施した座標点と中心との距
離(色差)
本発明に係る、色の圧縮(マッピング)を実現すること
ができる。以下に5種のマッピング方法について説明す
る。
ま出力し、再現不可能な色は(4)式に示すようL*a*
b*空間における色差が最小となるような再現可能色に
マッピングする。この方法は従来から用いられている方
法である。
ま出力し、再現不可能な色は(5)式に示すよう、に色
データの明るさ、色相は不変のまま彩度のみを圧縮し、
再現可能範囲の外縁部にマッピングする。
可能な色にかかわらず(6)式に示すように色データの
彩度のみを線形的に、再現可能範囲内にマッピングす
る。
かわらず(7)式に示すように色データの彩度のみを指
数関数的に非線形に圧縮する。この方法は、中心に近い
距離にある色データほど圧縮率を低くし、中心から遠い
距離にある色データほど圧縮率を大きくするようなマッ
ピング方法である。
合まで、例えば中心から80%の距離までは、そのまま
出力し、それ以上の距離にある色データ(再現不可能な
色も含む)を(8)式に示すように色データの彩度のみ
を線形的に再現可能範囲内の中心から80%〜100%
の距離にマッピングする。
うち2)〜5)の4種類についてグラク化したものを図
14に示す。ここで、横軸はDDをDSにより正規化
し、縦軸はDNをDIにより正規化したものをプロット
してある。
ンタの色再現範囲外の色データであっても、色再現範囲
内に圧縮することができる。
現する本発明の装置の実施例の構成について以下に説明
する。
た場合のものである。点Fを含む閉曲線は、CRTが再
現・表示できる全色空間の外縁を示す。点Eを含む閉曲
線はハードコピー装置が色再現可能な範囲の色空間の外
縁が示されている。また、この図ではL*は一定(L=
const.)であって、L*の値毎に同様なCRT、
ハードコピー装置の色再現領域を示す図が存在する。た
だし、L*の値を0.1きざみにするか10きざみにす
るか等については特にここでは限定しない。本実施例に
おいては図2はL*a*b*色空間であるが、Y,I,Q
又はL*u*v*等の均等知覚色空間であっても何ら問題
は生じず、L*a*b*色空間に限定するものではない。
RTの色再現領域を点Eを含む閉曲線内、即ちハードコ
ピー装置の色再現領域に色空間圧縮する部分について詳
細に記述する。
内図2のDIのM%の距離まではそのまま色再現し、
(例M=80)それ以上は線形的に圧縮する。またM%
の距離をDMとする例を示す。
から原点までの距離をDSとし、原点よりハードコピー
装置の色再現領域の外縁までの距離をDIとし、色空間
圧縮前のa*b*の座標位置までの距離をDDとし、色空
間圧縮後の色座標をDNとする。又、DN,DI,D
D,DS,DMは同一線上に存在する。従って、a*b*
座標の原点からa*軸を0°の角度とすると、0°〜3
60°までの連続する全ての角度θについてDNθ,D
Iθ,DDθ,DSθ,DMθなる組合せが存在するわ
けであるが、実用上θは0.1°きざみや1°きざみ等
に離散化して処理する。このような前提で第1の実施例
としては、以下の理論式により色空間圧縮を行う。
かも原点から伸びる直線上の上で圧縮が行われるために
色相を保存しながら彩度の圧縮が行われる。かかる切断
線により切断された面を図3に示す。
各点はDE上に線形に圧縮され、CD上の各点はそのま
まの値が保存され圧縮されない。
bit(0〜255)の範囲をS1に示し、これを前述
の条件で色圧縮した時の各色成分の取り得る値の範囲を
S2に示している。S3はプリンタにおける色再現範囲
可能範囲である8bitに正規化する様子を示したもの
で、最終的にはDiはDfへFiはEfに変換すること
になる。
ためのハードウェア実施例である。
より、一旦、X,Y,Z表色系に以下の色で変換され
る。
255(8bit)に正規化される。これが点DDの座
標値となる。ここではL,u,v等の他の均等色空間を
使う事も可能である。L,a,bに変換されたデータは
角度計算部2に入力され、a*,b*座標上で、その色デ
ータがa軸より何度回転したかを示す角度θが求められ
る。a*b*座標値をA,Bとすれば
方座標系における座標(A,B)は極座標にける(rs
inθ,rcosθ)となる。
算係数aテーブル5、積算係数bテーブル6に入力され
る。
Ei,Diは角度θ(色相)により異なる。尚ここで
D,E,Fは夫々色ずれしない再現範囲、ハードコピー
装置の色再現範囲の外縁の外縁、CRT色再現領域の外
縁の値である。又、カラーハードコピー装置の色再現範
囲Ef,Dfも角度θ角に異なる。角度毎にCRT、カ
ラーハードコピー装置の色再現範囲等から決まるD,
E,Fの点と原点との距離rを示したものが、図5のD
i,Ei,Fiである。又、この表はL*の値ごとに別
のものが用意されている。全てのLの中でF0〜F359の
内、最大のものが8bit255となる。角度θのきざ
み幅も1°と制限するものではなく、こまかくても、荒
くても良いし、均等なきざみ幅でなくても良い。
ドコピー装置に与える量子化データを求める事にあり、
図3におけるDf,Efを原理で説明したようにカラー
ハードコピー装置の色再現特性を求めた後で決定し、b
テーブルに各角度θに対するDf/Diが書き込まれて
いる。又aテーブルには各角度θに対する(Ef−D
f)/(Fi/Di)の値が書き込まれている。
ると共に減算部7においてr2=r−Dθiαの減算が
行われる。これは原理ののDD−DMに相当する
タである。このr2は乘算器9で積係数aテーブルの出
力と乘算される。又図3より積係数aテーブルの(Eθ
f−Dθf)/(Fθi−Dθi)は原理の(DI−D
M)/(DS−DM)のα倍に相当する(α(DI−D
M)=Eθf−Dθf)。乘算器9の出力は加算器11
で乘算器17の出力と加算される。乘算器17ではDテ
ーブル4の出力Dθiと積係数bテーブル6のDθf/
Dθi=αが入力され結果としてEθf(原理のDMの
α倍)が得られるので加算器11の出力は色座標DD
(r,θ)の色空間圧縮後のDN(r′,θ)である。
ただし加算器11の出力は r′=α{(DD−DM)×(DI−DM)/(DS−DM)+DM} である。ただしrが(DDが)r>Di(DD>DMに
相当)の場合である。一方、積係数bテーブル6の出力
は乘算器10に与えられて、ここでr(DD)と乘算さ
れて、その結果Dθi≧r(DM≧DD)の場合の色空
間圧縮後の画像データのrが求められる。これはαDD
に相当する。
されてどちらか一方が選択されてr3が出力される。r
計算部3の出力rは比較器に入力され、ここでDθi≧
r(DM≧DD)か否か比較され、比較結果がセレクタ
の制御入力として与えられDθi≧r(DM≧DD)の
時r3=r″を選択し、それ以外ではr3=r′を選択
するように制御する。このようにして得られた色空間圧
縮後のデータr3と角度計算部2の出力θは合成部13
で極座標(r3,θ)が求まり、これよりa*=r3・
sinθ b*=r3・cosθ及び色変換部よりのL*
データを受ける。このデータが逆色変換部15によりL
*,a*,b*からハードコピー装置のC,M,Y,BK
に変換される。
うに色差dEが最小となるようなLUTで実現できる。
域が異なるので4,5,6のテーブルを複数持って切換
える事を行っている。
は持てないので、きざみ幅を設定して切捨て等の処理で
得たL*でテーブル切換えを行うが、L*よりいくつかの
テーブルを参照して補間してaテーブルbテーブルの値
を作り直しても良い。
例における色空間圧縮を示すもので、カラーハードコピ
ー装置の色再現範囲の限界点Eを含む閉曲線内はそのま
ま再現し、それ以外の色空間に関しては限界点Eを含む
閉曲線上に変換するものである。
=DI(DD>DI)という条件になる。尚、この変換
も彩度のみの圧縮となる。
ので、原点からの距離r(=DD)が0≦r≦Eiまで
が線形的に0〜Efに変換され(ただしEf=αDIで
最高8bit255の値をとり得る)Ei<r<Efま
でのrを有する色は全てEfに変換される。図8はこの
色空間圧縮を実現するハードウェア実施例で第1実施例
と同じ番号は同機能なので説明は省略する。第2実施例
ではDテーブル4のかわりにEテーブル4〜2が使用さ
れる。即ちEテーブル4−2は各角度におけるEθi
(=DI)が使用され図5に示してある。
ばセレクタ12よりEテーブル4−2の出力r5=Eθ
i(=DI)が選択され合成部12に出力が与えられ
る。(DN=DIとなる)。
ルCに与えられ、L及びθにより積係数が出力される。
積係数はL*毎にテーブルを持つが各角度θに対しEθ
f/Eθiなるテーブルを持つ。(Eθf/Eθi=
α)。
ら求まるr(DD)に対しr6=r×Eθf/Eθi
(=DD×α)なる演算を施して色空間圧縮後のデータ
DN=αDDが得られる。従ってEθi≧r(DI≧D
D)の場合に比較器8の結果がセレクタ12を制御して
乘算器10の出力r6をr3=r6として出力する。
ビット数8bitの0〜255のダイナミックレンジい
っぱいを有効活用するための乘算係数である。
圧縮を示すもので、CRT色再現領域の外縁Fを含む閉
曲線内の色空間をカラーハードコピー装置の色再現領域
最外縁Eから成る閉曲線内に線形に圧縮するものでDN
=DD×DI/DSなる彩度の線形圧縮である。
ードウェア実施例である。r計算部3からの出力は乘算
器21で乘算されて合成部に色空間圧縮後のデータが与
えられる。従ってこの乘算器21で乗ぜられる圧縮比は
積係数dテーブルより供給される。dテーブルの内容は
図10で示すところのEθf,Eθiを使うとEθf/
Eθiとなり、これは原理のDI/DSのα倍と等し
い。
同様のテーブル全てを通してその最高値が8bit25
5になるように正規化されているわけで図10に示すよ
うに常にEθfやFθiが255ということはあり得な
い。図3についても同様のことが言える。dテーブルは
L*毎に持っていてL*情報と角度θの情報(色相情報)
により、1つのテーブル内容が読み出されて決定され
る。
る部分は全て乘算器を用いて、色空間の中心位置
(a*、b*座標の原点)からの距離rを(rは彩度に相
当)を線形的に変換する圧縮を行ったが、特にこの方式
にとらわれずに原点からの距離r(彩度)に応じて色空
間圧縮の度合が異なる(非線形変換)ようにしても構わ
ないし、又、角度θ(色相)によりその圧縮の程度や非
線形性の度合を異ならしめても良い。
の度合いを異ならしめても良い事は容易に類推できる。
いて非線形に圧縮し、中心からの距離rが大きい程圧縮
率を大きくする例について説明する。
当する。
ル及びEテーブルであり、各角度におけるFi,Eiが
Fθi,Eθiというデータとして書き込まれている。
そしてこのテーブルはL*の各値ごとに用意されてい
る。
現するハードウェア実現例である。基本的には図9に示
す実施例とほぼ同じ動作をする。関数演算部31では
4−3にはFθiが書き込まれているので、この各テー
ブルにはL*角度θが与えらえ、L*及び色相に応じたE
θi,Fθiが関数演算部31に与えられる。関数演算
部31には、この他にr及びαが与えられ前述の関数演
算が行われる。
rの組合せの全てに対し最大値が8bitのフルダイナ
ミックレンジの255となるように設定されている。
色変換部15によりカラーハードコピー装置に与える
C,M,Y,Bkに変換される。
置に与えるデータ形色はY,M,C,Bk(黒)である
が、カラーハードコピー装置の画像データインタフェー
ス形式がR,G,Bであっても構わない事は言うまでも
ない。又、圧縮前の画像のデータもCRTにおけるもの
ではなく、全色空間領域を圧縮しても良い事は容易に推
察できる。
として、画像入力手段としてのスキャナやテレビカメ
ラ、画像出力手段としてCRTやカラープリンタが挙げ
られるが、本発明においてはかかる画像処理デバイスに
限るものではない。本実施例はカラー画像データの色情
報を均等知覚色空間に変換する手段を設け、彩度,色相
から成る色座標系を得て、その色座標系で色相一定の色
群が原点からの半直線上にあり、しかも彩度が原点から
の距離に比例する性質を利用して、実質的に彩度のみを
線形又は非線形に色圧縮したものである。
相には一切影響を与えず、視感的に色空間圧縮による画
質劣化の度合いを小さくする作用がある。
ーハードコピー装置等の色再現範囲内にCRTの色再現
領域を圧縮して、マッピングすることが可能である。
又、色空間圧縮の際に、明度,情報L*や色相成分θを
保存しながら彩度のみを圧縮する事により、人間の目の
感度や脳における認識能力において敏感な情報の保存が
可能で、比較的、画質劣化として感じにくい彩度のみを
圧縮して、より人間に気づきにくい色空間圧縮が可能と
なった。
から中間的な彩度までは彩度を保存しながら、彩度の高
いところでも彩度のつぶれをおこさずに、彩度変化の自
然な連続性を保つ事が可能である。
部)の圧縮率に比べて色再現範囲内(低彩度部)の圧縮
率を小さくすることができ、色再現範囲内の色をそれほ
ど変化させずに、色再現範囲外の色の階調を再現できる
ようにすることができる。
図。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 カラーデータを画像処理デバイスの色再
現範囲内に変換する画像処理方法であって、 前記カラーデータの色相における前記画像処理デバイス
の色再現範囲に応じた非線形変換であり、彩度が大きい
ほうが圧縮率が大きい非線形変換を用いて、前記カラー
データの彩度を変換することにより前記カラーデータを
前記画像処理デバイスの色再現範囲内に変換することを
特徴とする画像処理方法。 - 【請求項2】 前記非線形変換は、前記カラーデータの
明度に応じて非線形性の度合いを異ならせることを特徴
とする請求項1記載の画像処理方法。 - 【請求項3】 前記非線形変換は指数関数で示されるこ
とを特徴とする請求項1記載の画像処理方法。 - 【請求項4】 カラーデータをハードコピー装置の色再
現範囲内に変換する画像処理装置であって、 前記カラーデータの色相における前記画像処理デバイス
の色再現範囲に応じた非線形変換であり、彩度が大きい
ほうが圧縮率が大きい非線形変換を用いて、前記カラー
データの彩度を変換することにより前記カラーデータを
前記画像処理デバイスの色再現範囲内に変換する変換手
段と、 前記変換されたカラーデータをハードコピー装置のシア
ン、マゼンタ、イエロー、ブラック色成分を示すデータ
に変換する色成分変換手段とを有することを特徴とする
画像処理装置。
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