JP3162730B2

JP3162730B2 - 画像処理方法

Info

Publication number: JP3162730B2
Application number: JP05221891A
Authority: JP
Inventors: ゆかり下村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-03-18
Filing date: 1991-03-18
Publication date: 2001-05-08
Anticipated expiration: 2016-05-08
Also published as: JPH04287570A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像処理方法、詳しくは
入力した画像データの色を固定色空間に割り当てる画像
処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、多色で示されたＣＡＤ図面（或い
は画像）をプリントアウトするには次の２つのケースが
ある。１．フルカラープリンタを使用する場合２．色数と色が限定された多色プリンタを使用する場合前者は、印刷しようとしているデータをそのままそのプ
リンタに出力すれば良いので、以下では後者の“色数と
色が限定された多色プリンタを使用する場合”を説明す
る。

【０００３】３原色信号で示されたフルカラー画像を、
色数と色が限定される多色プリンタに出力するとき、フ
ルカラー画像で使われていたカラーをそのプリンタで再
現できる固定代表色に量子化、つまり、色変換しなくて
はならない。

【０００４】この固定代表色に変換する技術としては、
例えば、信学研報ＩＥ８５−７７「カラー画像の一量子
化方式と固定代表色により表示について」などがある。
そのフローチャートを図１０に示す。

【０００５】図１０においてステップＳ１００１では、
ＴＶカメラ等で入力したカラー画像のＲＧＢ３次元空間
でのヒストグラムを求めるヒストグラム計算処理、ステ
ップＳ１００２は十分に多くの部分空間に分割された色
空間の各部分空間から一様に生起頻度が最大の色をその
部分空間の代表色として抽出する初期代表色抽出処理、
ステップＳ１００３は代表色が有彩色か無彩色のいずれ
かを判別するための彩度方向に代表色を移動する代表色
強調処理、そしてステップＳ１００４は有彩色と無彩色
を分離し、有彩色については色相ごとに６つに分離し、
次に無彩色、有彩色とも輝度に応じて半輝度、全輝度の
１６色に分ける固定代表色への変換処理がある。

【０００６】具体的な動作は次の通りである。

【０００７】まず、ＴＶカメラ等で入力されたカラー画
像の全画素、又は一部画素を走査して、ヒストグラム計
算処理（ステップＳ１００１）で、ＲＧＢ各色のヒスト
グラムを計算する。次に初期代表色抽出処理（ステップ
Ｓ１００２）では、色空間を十分に多くの部分空間に分
割しておき、各部分空間から一様に生起頻度が最大の色
を抽出することで、初期代表色Ｃを求める（但し、生起
頻度が“０”の部分空間からは初期代表色を抽出しな
い）。

【０００８】

【数１】また、Ｃｉを代表色とした部分空間をＳｉとする。次に
代表色の強調処理（ステップＳ１００３）で代表色Ｃｉ
＝（ｒｉ，ｇｉ，ｂｉ，）が有彩色か無彩色のいずれか
を判断するために、輝度ｌｉと色相Ｈｉを一定にし、彩
度方向に代表色を移動させる。なお、輝度ｌｉと色相Ｈ
ｉは次式で定義する。また、ｒｉ，ｇｉ，ｇｉにおける
ｒ，ｇ，ｂは光の三原色レッド、グリーン、ブルーを示
す。

【０００９】

【数２】ここでベクトルＶｉ＝（ｌｉ，ｌｉ，ｌｉ）とすると、
強調後の代表色はＣｚｉは、次式で与えられる。Ｃｚｉ＝Ｋｃｉ（１−Ｋ）Ｖｉついで、固定代表色への変換処理（ステップＳ１００
４）では、まず、Ｃｚｉ＝（ｒｚｉ，ｇｚｉ，ｂｚｉ）
と、ｎｉ＝（ｒｚｉ＋ｇｚｉ＋ｂｚｉ）／３なる成分を
有するベクトルｎｉ＝（ｎｉ，ｎｉ，ｎｉ）との距離
が、次式を満たすとき、Ｃｚｉを白黒２値の無彩色に変
換する。

【００１０】Ｔｈ（ｎｉ）≧｜Ｃｚｉ−ｎｉ｜² （Ｔｈ（ｎｉ）は
単調増加関数）有彩色は色相Ｈｉを参照し、図１１に表で示した角度の
中間値によっ閾値処理を行い、マゼンタ、赤、黄…の６
色のいずれかの色に対応づける。次に無彩色を含めた各
色相ごとに代表色の輝度の平気値により各代表色の輝度
を閾値処理することにより分類し、１６色中の１色の固
定代表色に対応づける。

【００１１】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
述した従来の固定代表色への変換方式は、フルカラー画
像を固定代表色に凝縮するのが目的であり、赤も朱色も
区別されず同じ赤に変換されるという欠点があった。ま
た、部分空間ごとに処理をするため、空間が分割される
位置にある色など、たとえば、マゼンタと赤の中間色な
どは微妙な色の変化にもかかわらず、マゼンタと赤のま
だら模様になるという欠点もあり、ＣＡＤなどの多色画
像を扱うのにふさわしくない。

【００１２】一方、フルカラープリンタにＣＡＤ図面な
どの多色画像をそのまま出力するのでは、情報量が多く
ファクシミリなどではコストがかかるし、色がにごって
いるため各図形の区別がつきづらいなどの欠点があっ
た。

【００１３】本発明はかかる従来技術に鑑みなされたも
のであり、固定色数が少なくても、原画像の色を自然な
固定色空間に割り当てることを可能にする画像処理方法
を提供しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明の画像処理方法は以下の工程を備える。すな
わち、色空間を複数に分割して得られたブロックに含ま
れる、入力画像を示す入力データの頻度を求め、注目ブ
ロックおよび該注目ブロックの周辺ブロックで構成され
るブロック群の頻度が所定値より高く、かつ該注目ブロ
ックの頻度が前記所定値に対して所定割合以上を占める
条件を満たしている該注目ブロックを集中ブロックとし
て抽出し、前記抽出されたブロックに出力固定色を割り
当てる画像処理方法であって、前記集中ブロックとして
抽出された注目ブロックの隣接ブロックが前記集中ブロ
ックとして抽出されている場合は、該注目ブロックと、
該集中ブロックとして抽出されている隣接ブロックをグ
ループとみなし、前記出力固定色の割り当ては該グルー
プに対して行うことを特徴とする。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【実施例】以下、添付図面に従って本発明に係る実施例
を詳細に説明する。

【００１８】色を表現する方法に関しては、いろいろな
提案がなされており、その中のいくつかが実用化、或い
はＣＩＥ(Commission Internatiionale de l'Eclairag
e) により制定されている。その中の一つとして人間の
色の知覚に対応されて理解しやすくしたものに、明度、
彩度、色相の３属性を用いて色を表現する方法がある。
この方法においては空間座標として扱い易くするために
明度を１つの軸とする直交座標系を考え、残りの２軸に
より色相と明度を合わせて表現している。本実施例にお
いても、カラー画像をこの明度、彩度、色相で表し、処
理するものとする。

【００１９】先ず、この３属性を用いた色表現方法につ
いて説明する。

【００２０】例えば、カラーテレビジョンのようなＮＴ
ＳＣ方式のＲＧＢにより表現された画像を色相、彩度、
明度に近いかたちで表現する方法には以下のようなもの
が考えられ、その変換式を示す。（１）ＣＩＥ＿ＬＵＶＮＴＳＣ＿ＲＧＢ→ＣＩＥ＿ＬＵＶＮＴＳ＿ＲＧＢからＣＩＥ＿ＸＹＺへの変換は一次式で
可能である。

【００２１】

【数３】次に、

【００２２】

【数４】尚、以上において、Ｙ₀,ｕ₀,ｖ₀ は標準白色面における
Ｙ，ｕ，ｖの値である。（２）ＣＩＥ＿ＬＡＢ

【００２３】

【数５】尚、以上において、Ｘ₀ ，Ｙ₀ ，Ｚ₀ は標準白色面にお
けるＸ，Ｙ，Ｚの値である。（１），（２）において、Ｌは明度を表し、ｕ^*,ｖ^* 及
びａ^*,ｂ^* が色相及び彩度を表す。（３）ＮＴＳＣ伝送三信号ＹＩＱテレビの規格であるＮＴＳＣ方式では、三原色信号をそ
のまま送らないで、明度を表すＹと二つの色信号ＩＱを
送っている。この信号を色差信号と呼ぶ。人間は明るさ
に対する視力に比べて色差に対する視力は低いため、こ
の方式では帯域幅がせまくても（情報量が少なくても）
よい。

【００２４】ＮＴＳＣ＿ＲＧＢからＹＩＱへの変換を以
下に示す。Ｙ＝０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１ＢＩ＝０．７４（Ｒ−Ｙ）−０．２７（Ｂ−Ｙ）Ｑ＝０．４８（Ｒ−Ｙ）＋０．４１（Ｂ−Ｙ）次に上述した座標系を用いた多色変換について説明す
る。尚、本実施例では（２）のＬａ^* ｂ^* の座標を用い
るものとする。

【００２５】実施例における色変換にかかる処理を図１
のフローチャートを参照にして説明する。

【００２６】ステップＳ１０１では、スキャナなどで読
み込まれたデータをＣＩＥ＿ＬＡＢに変換する（変換の
具体的処理は先に説明した通りである）。次のステップ
Ｓ１０２は、Ｌａ^* ｂ^* 各上位ｎｌ，ｎａ，ｎｂビツト
ごとにブロック分けし、各ブロックのヒストグラムをと
る。尚、各要素からその上位の数ビットを取り扱うの
は、ブロックとして或る程度の大きさを持たすためと、
下位のビットには読取りむら等が含まれる可能性がある
からである。このブロック分けの様子を図５に示す。

【００２７】処理１Ａでは、各存在色の中心部を捜して
いる。そして、ステップＳ１１０においては、各ブロッ
クの中心部に色の割り当てを行う。ステップＳ１１１で
は、色の割り当てごとに色の変換を行う部分である。

【００２８】ここで、処理１Ａであるが、以下の工程か
らなる。

【００２９】先ず、ｓｕｍ｛実施例では注目ブロックと
そのまわり２６ブロック（３次元のため）のヒストグラ
ムの合計値｝を計算し、まわりを参照する際に、集中ブ
ロック（判定により存在色の集まりとされたブロック）
が存在したらフラグを立てる（ステップＳ１０３）。そ
して、次のステップＳ１０４では、計算されたｓｕｍが
閾値を越えていて、かつ、注目ブロックのヒストグラム
がｓｕｍのｒａｔｅ分の１以上であるか判定する。この
判定が“ＹＥＳ”なら、注目ブロックを集中ブロックと
判定する（ステップＳ１０５）。次の、ステップＳ１０
６では、注目ブロックにフラグが立っているかどうかを
判断する。フラグが立っている場合、注目ブロックは集
中しているブロック群の一員であると判断できるから、
周りの集中ブロックと同じ番号を付ける。また、フラグ
が立っていないと判断した場合、注目したブロックは新
たに発見された集中ブロックの１つであると考えて良い
から、ステップＳ１０７でその注目ブロックに新たな番
号を付ける。

【００３０】以下、全てのブロックについて上述した処
理を繰り返す。全てのブロックについて処理が終了する
と、次のステップＳ１０９において、上述した処理によ
って同じ番号を持つブロック群の中で一番大きいものを
中心とする（ステップＳ１０９）。

【００３１】上述した色変換処理換方式を搭載したカラ
ーファクシミリの通信の例を図２に示し、以下に説明す
る。

【００３２】図中、２０１は本実施例の多色変換方式を
搭載したカラーファクシミリＡで、２０２はカラーファ
クシミリＢである。

【００３３】以上のファクシミリＡからファクシミリＢ
へ、図３のＣＡＤ図面を送信する場合を考える。本実施
例では多色変換を行うか行わないかは不図示のオペレー
ションパネルで指示することとする。ファクシミリＡの
スキャナ２０１ａでプレスキャンされた画像データは、
スキャナ色処理部２０１ｂでＮＴＳＣのＲＧＢに変換さ
れる。そして、多色変換処理部２０１ｃにＮＴＳＣのＲ
ＧＢデータが入力される。多色変換処理部では、ＮＴＳ
ＣのＲＧＢデータはＬａ^*ｂ^* （例えば各８ビット）に
変換される。変換されたデータの例をａ^* ｂ^* の２次元
で図６に示す。

【００３４】本実施例においては、Ｌａ^* ｂ^* 空間のＬ
について上位４ビット、ａについて上位５ビット、ｂに
ついて上位５ビットを参照してブロック分けすることに
する。また、多色変換処理部２０１ｃ内に設けらられた
ヒストグラム計算部により、各ブロックのヒストグラム
を計算する。ヒストグラムをとり終った後に、各ブロッ
クの数だけ以下の処理をくり返す。

【００３５】先ず、各ブロック内に存在する検出した画
素を集計し、注目ブロックを含めた周辺ブロック群（合
計２７画素ブロック）のｓｕｍを計算する。そして、そ
のｓｕｍが閾値以上で注目ブロックがｓｕｍ／ｒａｔｅ
以上の場合、それを集中ブロックとする。ここで、閾値
は“１００”、ｒａｔｅは“８”とした。また、このと
き、ｓｕｍを計算するために、各ブロックには集中ブロ
ックであるか否かを示すフラグ及びその集中ブロックの
番号を示すエリアが設けられている。従って、注目して
いるブロックのまわりに集中ブロックがあったら
“１”、なかったら“０”となつているので、それに応
じて“１”ならば、注目ブロックの集中ブロックの番号
を周囲の番号と同じにする。また、“０”ならば、新規
の番号を注目ブロックに与える。

【００３６】以上の処理が終了した時のブロックの様子
を図７に示す（図示では、或るａ^*ｂ^* 空間の断面を示
している）。重複した集中ブロック群の中心を、そのｓ
ｕｍが一番大きいブロックの中心点とする。そして、そ
の中心部の角度（色相）を計算し、適当な色を割り当て
る。色の割り当て方法としては、中心部が白，黒を抜か
すと、６色以下であれば、図６に示したＲＧＢＣＭＹの
６原色を各原色の中心角を境界線として、各中心にはそ
れが存在する領域の色に基本的に割り当てらる。１領域
中に２色存在する場合は、１色はその領域色に、もう１
色は、他の領域色となる。本実施例においては、白及び
黒又は問題なく白、黒に、紺は青に割り当てられる。深
緑の中心がシアンの中に入っているので、シアンの領域
には２色存在する。

【００３７】従って、先着順とし、走査はａ^* もｂ^* も
昇順（図６で示すと、左下から右上に向って）で行って
いるので、シアンにシアンが割り当てられる。残った深
緑は、次に一番近い色とし、緑に変換される。以上の変
換は、深緑を除き、簡単な判定式で処理することが可能
である。その表を以下に示す。

【００３８】

【表１】各中心すべてに色があたえられたら、スキャナは本スキ
ャンを開始する。読まれたデータはスキャナ色処理部で
スキャナＲＧＢからＮＴＳＣのＲＧＢに変換され、その
データは多色変換部２０１ｂで、ＣＩＥ＿ＬＡＢに変換
される。そして、中心点の中で距離が一番近い中心に与
えられた色に変換される。距離の計算は次式で与えられ
る。

【００３９】

【数６】ここでは、最少値を求めれば良いので、実際にはルート
の計算は必要ない。以上の処理により、変換されたデー
タは圧縮部で圧縮される。８色以下ならば１色ＲＧＢ１
ビットずつ全３ビットで十分であるし、ＲＧＢ各８ビッ
トであつても、いわゆる中間色は存在しないので、圧縮
率は極めて良い。以上の処理をへて、送信されたデータ
をファクシミリＢが受信し、出力した結果が図４のよう
になる。図４は深緑だったものはあざやかな緑に、紺だ
ったものは青に変換されているので、今まで黒，深緑紺
のラインが区別しずらく、特にラインが重なる部分で
は、上下関係がわからなかったところが、はっきりとわ
かるようになる。［他の実施例の説明］以上の実施例において、色を分配
するのに一番軸に近い色から優先的に行えば、もし深緑
が走査的に先に存在しても、問題はなくなる。又、集中
ブロックを求めた後に、中心を実際は３次元だが２次元
で示した図８のように求めても良い。つまり、集中ブロ
ックの最小座標と最大座標を求め、その中心をとる方法
である。

【００４０】また、中心を求めなくても、ｒａｔｅを可
能な限り低い値にし、たくさんの集中ブロックを関係づ
けて求め、集中ブロック内の画素のみ変換しても良い。
この場合、はずれた画素はそのままでも少ないため目立
たないので問題はない。

【００４１】また、やはり中心を求めず、集中ブロック
内の画素と、そのまわりのブロックの画素まで変換する
という方法もある（図９参照）。

【００４２】更には、やはり中心を求めず、各画素は存
在する集中ブロックもしくは一番近い集中ブロックの色
に変換しても良い。

【００４３】また、白、黒を抜かして、色が７色以上判
別された場合（中心が７つ以上存在する場合）、１２色
以下であれば、黄赤、黄緑…など、各中間色をとってい
けば良い。１３色以上ならば、彩度が低い１２色を使用
して、２４色にしても良いし、さらに色相方向に分割し
て２４色にしても良い。いずれにしても、プリンタの許
容範囲を越えることはできないので、２値プリンタなら
ば８色が限度である。その場合、９色以上存在したなら
ば、似た色が同じ色にして、８色内におさめるか、又は
デイザ、誤差拡散方に基づいて表現するかのどちらかで
あろう。

【００４４】この多色変換技術はファクシミリのみでな
く、複写機、多色デイスプレイなどにも応用できること
は言うまでもない。

【００４５】上述した処理を具体的に実現するには、基
本的にはスキャナから読み込み、Ｌａ^* ｂ^* の表現系に
変換したデータを格納するＲＡＭ、及び、図１に示した
処理を実行するＣＰＵ等基本的な装置を有していれば実
現できる。また、本実施例では、表現色系として、Ｌａ
^* ｂ^* を例にしたが、これ以外の表現色系を採用しても
同様の原理で実現できるので、これによって本発明が限
定されるものではない。また、装置としてはスキャナ２
０１ａは必ずしも必要ではない。つまり、ＣＡＤプログ
ラム等の画像を表示画面上で作成及び編集できる装置或
いはシステムに適応させても良いからである。また、本
実施例では、スキャナより読み込んだ画像を印刷出力す
る例を説明したが、色変換そのものに特徴があるのであ
って、これによって本発明が限定されるものではない。

【００４６】以上のように本実施例によれば、原カラー
画像データ中の異なる色は異なる色に区別して、かつ、
同じ色はまだらにならず、一様に変換させることが可能
になる。また、源カラー画像とくらべ、色があざやかに
なり、ＣＡＤ図面などの各図形の区別がつきやすくな
り、線の上下関係もわかりやすくなる。更には、ファク
シミリなどでは２値で処理できるので、情報量が減り、
圧縮率も高くなる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、固
定色数が少なくても、原画像の色を自然な固定色空間に
割り当てることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の色変換にかかるアルゴリズムを示す
フローチャートである。

【図２】本実施例の色変換技術を採用したカラーファク
シミリの通信例を示す図である。

【図３】実施例における送信前のＣＡＤ図面を示す図で
ある。

【図４】実施例における送信後のＣＡＤ図面を示す図で
ある。

【図５】実施例における表現色空間のブロック分割の一
例を示す図である。

【図６】実施例におけるＣＡＤ図面のａｂ空間における
分布の様子を示す図である。

【図７】実施例における集中ブロックを示す図である。

【図８】実施例における中心の決め方の一例を示す図で
ある。

【図９】集中ブロックの範囲を拡大する例を示す図であ
る。

【図１０】従来の固定色への変換アルゴリズムを示す図
である。

【図１１】図１０のアルゴリズムにおける色の割り当て
方（ＲＧＢ空間）を示す図である。

【符号の説明】

２０１及び２０２カラーファクシミリ２０１ａスキャナ２０１ｂスキャナ色処理部２０１ｃ多色変換部２０１ｄ圧縮部２０２ａ伸張部２０２ｂプリンタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/60 G06T 1/00 510 H04N 1/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】色空間を複数に分割して得られたブロッ
クに含まれる、入力画像を示す入力データの頻度を求
め、注目ブロックおよび該注目ブロックの周辺ブロックで構
成されるブロック群の頻度が所定値より高く、かつ該注
目ブロックの頻度が前記所定値に対して所定割合以上を
占める条件を満たしている該注目ブロックを集中ブロッ
クとして抽出し、前記抽出されたブロックに出力固定色を割り当てる画像
処理方法であって、前記集中ブロックとして抽出された注目ブロックの隣接
ブロックが前記集中ブロックとして抽出されている場合
は、該注目ブロックと、該集中ブロックとして抽出され
ている隣接ブロックをグループとみなし、前記出力固定
色の割り当ては該グループに対して行うことを特徴とす
る画像処理方法。