JP3174604B2 - カラー画像再生装置および方法 - Google Patents
カラー画像再生装置および方法Info
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- H04N1/56—Processing of colour picture signals
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- H04N1/603—Colour correction or control controlled by characteristics of the picture signal generator or the picture reproducer
- H04N1/6033—Colour correction or control controlled by characteristics of the picture signal generator or the picture reproducer using test pattern analysis
Description
カラー画像の再生に関する。
子写真複写機、ハロゲン化銀カラー写真感光材料処理シ
ステム、陰極線管、印刷システムは、この技術分野では
すべて周知である。カラー・スキャナがカラー画像を検
出するのに用いられる。スキャナはカラー画像について
のR、G、B(赤、緑、青)信号の形で信号を出力する
が、これらの信号はなんら絶対測色情報を与えるもので
はなく、単に、相対値を示すに過ぎない。すなわち、赤
味がかっているか(緑がかっているか、あるいは、青味
がかっているか)をその程度で示すに過ぎない。
定義および値が必要である。CIE定義によれば、人間
の目のスペクトル感度にほぼ正確に対応する等色関数を
用いて三刺激値を計算する。これらの三刺激値は、3つ
の文字X、Y、Zによって表わされ、カラー値と呼ばれ
る。これら三刺激値は視覚に対する刺激量に対応し、す
べてのカラー取り扱い作業の基礎となっている。
よび方法は、人間の目の視覚に正確に一致し、非常に望
ましい。
る。1つの方法は、スキャナ全体の感度を人間の目の感
度についての1組の線形変換に調節する方法であり、他
の方法は、スキャナ入力信号(R、G、B)とカラー
値、たとえば、XYZ、CIELUV、CIELABあ
るいは色全体を表わすことのできる他の3つあるいはそ
れ以上の値との関係を定める方法である。
械の視覚の構成要素を示している。人間の視覚では、光
が対象物2から反射し、人間の目3に入る。同様に、機
械の視覚(スキャナ)では、人工的な光4が対象物2で
反射し、レンズ5およびフィルタ6を通ってから検出器
7に達する。
応答性を持っているならば、スキャナからの信号は行列
によって三刺激値(XYZ)に変換され、所望値の別の
色に変換され得る。図2に2つの例が示してある。1つ
の例は、CIE(国際照明委員会)によって定められた
標準カラー値(XYZまたは三刺激値)を計算するため
の等色関数である。この等色関数は、青、緑、黄などの
ような名称の代わりに物理値によって色を表示するのに
用いられる。他の例は、1つのピーク値と最狭の曲線と
を与える線形変換である。単純な線形行列演算によって
スキャナ信号からカラー値を計算することができる。
ところ、全感度をルーター条件に一致させることは非常
に難しい。これは、所望の全感度曲線は滑らかである
が、明るい照明(特に、蛍光灯)では、そのスペクトル
パワー分布に鋭いスパイクを持つ傾向があるからであ
る。センサとして用いられることが多いCCD(電荷結
合素子)の感度はスペクトル感度曲線をぎざぎざにす
る。理論的には、スペクトル曲線のこれらの形はフィル
タで補正できるが、スパイクを削除し、スペクトル感度
をぎざぎざにするフィルタを作るのは非常に難しい。た
とえこのようなフィルタを作り出せたとしても、強いス
パイクを低減することで照明をかなり減光することにな
る。したがって、実際には、ルーター条件と一致するよ
うにスキャナの全感度を適合させることはほとんど不可
能である。加えて、ルーター条件を満たすスキャナのク
ロマS/N比は悪い。これは、図2における3つの感度
のうち2つが接近しているからである(S/N比が低い
場合、単色感度が理想的であるが、もちろん、この種の
スキャナはルーター条件からは縁遠い)。
立する試みもなされた。しかしながら、この関係は、本
質的に非線形であり、純理論的な基本原理では非線形項
をピックアップする方法はない。三次元関係をランダム
に選定した非線形項に合わせることは非常に難しい。
るカラー画像再生装置および方法を提供することにあ
る。
するカラー画像再生装置および方法を提供することにあ
る。
置に適用できるカラー画像再生装置および方法を提供す
ることにある。
稿を走査して少なくとも1組のスキャナ信号を発生する
スキャナと、それぞれが増大するカラー強度を有する少
なくとも3種類のカラーの各々のカラーパッチを測色計
で測定することによって得た複数組の基準カラー値を記
憶するカラー値メモリと、前記スキャナで前記カラーパ
ッチを走査することによって得た複数組の基準スキャナ
信号を記憶するスキャナ信号メモリと、前記複数組の基
準カラー値と前記複数組の基準スキャナ信号との対応に
基づいて、スキャナ信号の座標軸における格子の複数の
節点のそれぞれの値(標準スキャナ信号)に対応する、
カラー値の座標軸における値(標準カラー値)を求める
補間手段とを備え、前記補間手段が、前記複数組の基準
スキャナ信号の範囲内にある前記節点の値(標準スキャ
ナ信号)に対応する前記カラー値の座標軸における値
(標準カラー値)に関しては内挿法によって求め、前記
複数組の基準スキャナ信号の範囲外にある前記節点の値
(標準スキャナ信号)に対応する前記カラー値の座標軸
における値(標準カラー値)に関しては外挿法によって
求めることを特徴とする。
ラー値と基準スキャナ信号から誘導した標準スキャナ信
号を記憶する。基準カラー値および基準スキャナ信号
は、これら両方を測色計で測定し、カラーパッチを操作
することによって得ることができる。カラー値は、標準
カラー値と標準スキャナ信号の対応に基づいて、原稿の
測定スキャナ信号から導き出される。最後に、カラー値
に基づいて出力の強さを制御することによって相対的な
カラーバランスを調節する。
ながら以下に説明する。 方法 図3(a)、(b)は、シアン、マゼンタ、イエロー
(またはブラックも含む)の組み合わせであるカラーパ
ッチを示している。これらのカラーパッチは、実際に使
用しようとしている同じ媒質、たとえば、写真用紙で作
らなければならない。電子プリンタによる所望のカラー
パッチの製作は次の通りである。
全色範囲に均等に置く。
たって均等に広げる。この手順を省略すると、計算精度
が低下する。好ましい階調数は5であり、最高密度と最
低密度に対して2つの階調を設ける。この数が増える
と、それだけエラーが少なくなる。手動測定の場合に
は、各色について5つの階調が適当である。
定の媒質上に像を形成する。
全カラーパッチ数は125(=5×5×5)である。も
ちろん、異なった階調数、たとえば、シアンについて4
ステップ、マゼンタについて5ステップ、イエローにつ
いて3ステップを用いることもできる。この場合、図3
(b)に示すように、全カラーパッチ数は60(=4×
5×3)となる。
の測色値を測定する(図8、下右)。これらの値は基準
カラー値と定義する。
を持った測色計によって測定する。データは、3つの
値、たとえば、XYZまたは三刺激値または変換値(す
なわち、CIELUV、CIELABなど)を有する。
走査し、各パッチ(赤、緑、青)毎にスキャナ信号を得
る(図8、下左)。これらの信号は基準スキャナ信号と
定義する。
赤、緑、青のようなスキャナ信号を得る。このプロセス
では、一回だけよりも何回も走査を行い、平均値を採る
とよい。これは、スキャナは或る量のノイズ(特に、暗
色について問題となる)を持っているからである。
B)データが得られる。次のステップはR、G、Bの正
格子についてXYZデータを得ることである。稠密な格
子が高精度に通じる。極端なアイデアは、信号のすべて
の組み合わせ(8ビット系では256×256×25
6)を計算することであるが、これはメモリ容量に限界
があるので非現実的である。格子の間隔は、コスト、ス
ピード、精度のようなファクタに基づいて決めることが
できる。
の対応するデータ点を5×5×5から9×9×9へ、9
×9×9から17×17×17へ、17×17×17か
ら33×33×33へ増大させる(図4(a)が一次元
補間を、図5、図6および図7が立方体についての補間
を示している)。
ついて点を補間する。この例では、三次多項式が適用さ
れる。線についてのすべての点の計算をした後、立方体
の面についての点を同じ方向に補間する。面についての
点を得るには、図6によれば、2つの方向(垂直方向、
水平方向)がある。したがって、最終的な値はその平均
値となる。面についての点に関するこられの計算の後、
立方体の中心点を補間し、3方向の平均から決定する。
×5×5から9×9×9へ、9×9×9から17×17
×17へ、17×17×17から33×33×33へ増
大させる。最後に、データ組の数は35937(=33
×33×33)となる。データ組の数が大きければ、そ
れだけエラーが少なくなる。別のデータ組数を選ぶのも
随意である。一般的には、スキャナの全感度をルーター
条件に合わせて選んだ場合、精度を低下させることなく
データ組数を減らすことができる。これらのカラー値お
よびスキャナ信号は、それぞれ、カラー値立体およびス
キャナ信号立体を定める。
算することによって基準スキャナ信号から標準スキャナ
信号を得る。
(図10、上) 標準スキャナ信号に対応する標準カラー値を決定するた
めに、スキャナ信号立体(複数組の基準スキャナ信号の
うち外側の点を結んで形成される基準スキャナ信号立
体)とカラー値立体(複数組の基準カラー値のうち外側
の点を結んで形成される基準カラー値立体)を、図示の
ように、データ組の各点のそれぞれの近傍の点どうしを
結んで、多くの四面体立体(以下、「四面体」、「四面
体準立体」または「準立体」ともいう)に分割する。ス
キャナ信号立体の正格子の節点である標準スキャナ信号
が与えられた場合には、各節点は或る特定の四面体内に
ある。これは、ここでの処理が全信号範囲内での節点に
ついての補間のためである。
かを決定するために、節点と四面体を構成する4つの平
面の間の関係をチェックすることができる。もし節点が
4面について四面体の4つの角隅の平均点と同じ方向に
ある場合には、この節点は四面体内にある。平均点は四
面体内になければならないからである。
カラー値を意味するカラー値立体内の対応する値を、図
10の上右に示すように、行列演算によって計算でき
る。この方法は、カラー値の組によって表わされる節点
を含むカラー値四面体準立体を決定し、対応するカラー
値を計算する。これは信号スペース内のすべての節点に
適用される。
法(図10、下) 全信号範囲の外側の節点について外挿法が適用される。
外挿法を必要とする理由は、(1)カラーパッチの製造
法により、全信号範囲が必ずしも正確な絶対全信号範囲
を示すわけではないからであり、また、(2)通常のス
キャナが像信号に加えられる可能性のあるノイズを有す
るため、走査データが予想全信号範囲を超える可能性が
あるからであり、さらに、(3)外挿法を用いてスキャ
ナ信号をカラー値へ変換した場合、たとえ予想全信号範
囲の外にあるとはいえ、全格子上のデータが必要となる
からである。
の条件を満たす節点についての四面体外挿法である
(「精密外挿法」)。もう1つは、残りのためのスキャ
ナ信号立体の正格子についての節点を用いる外挿法
(「粗外挿法」)。
る。まわりをすべて隣の節点で囲まれた、スキャナ信号
立体の正格子の或る節点が上記の補間法で既に計算され
ている場合で、残りの点およびその隣接点からなる四面
体において上記のプロセス(4−a)で計算あるいは測
定された点がある場合には、この節点のカラー値は線形
外挿法によって計算される(図12参照)。このアルゴ
リズムは全信号範囲の表面付近の節点に適用できる。こ
のタイプの外挿法は次のものよりも正確である。
この外挿には、直線方向外方における全範囲面付近の2
つの点を用いる。これら計算済みの標準カラー値はカラ
ー値メモリに記憶され、標準スキャナ信号はスキャナ信
号メモリに記憶される。
変換 この正格子およびカラー値を用いることによって、図1
3に示すように、任意のスキャナ信号をカラー値へ変換
できる。像形成装置に適したこの計算用のハードウェア
が図12に示してある。「Color LUT」 (ルックアップ・
テーブル)が標準スキャナ信号と標準カラー値を含むこ
とになる。
カラー値を計算する別の変換法もある。
をルックアップ・テーブルに入れることができる。この
場合、計算は不要である。この方法は、トナーを使用す
るカラー複写機やCRTディスプレイのような低品質の
像形成装置に用いることができる。
は、ハードウェアと関連したプロセスの動作が示してあ
る。 以下、本発明の組み合わせの1例を示す。
たアルゴリズムによって計算されたデータを含む。
を外挿しようとしていると仮定する。そうすると、信号
「sel」 は0〜2の値を持つ。たとえば、0は緑であり、
2は赤である。
果、LUT(1)は Ur=16、 Lr=7 Ug=1、 Lg=6 Ub=7、 Lb=3 を出力する。
行う(この場合、Ct=0)。
が Ur=16、 Lr=7 Ug=1、 Lg=6 Ub=7、 Lb=3 を出力する。
する(この場合、Ct.=1)。
1]+ LUT(17、1、7)*1 が累算器に記憶される。
の結果、LUT(1)は Ur=16、 Lr=7 Ug=1、 Lg=6 Ub=7、 Lb=3 を出力する。
する(この場合、Ct=2) 。
1]+ LUT(17、1、7)*1+ LUT(17、2、7)*3 が累算器に記憶される。
の結果、LUT(1)は Ur=16、 Lr=7 Ug=1、 Lg=6 Ub=7、 Lb=3 を出力する。
する(この場合、Ct=3)。
+LUT(17、1、7)*1+LUT(17、2、7)*3]+LUT(17、2、8)*3 が累算器に記憶される。
に出力される。上位8ビットは3ビット分シフトされ
る。これは8で割った値に等しい。このデータが補間法
の答である。
発明で使用し得るカラーパッチの例である。
ある。
対応および基準スキャナ信号と標準スキャナ信号の対応
を示す。
対応および基準スキャナ信号と標準スキャナ信号の対応
を示す。
の対応および基準スキャナ信号と標準スキャナ信号の対
応を示す。
得るための行列計算の例である。
を得るための行列計算の例である。
す。
図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 原稿を走査して少なくとも1組のスキャ
ナ信号を発生するスキャナと、 それぞれが増大するカラー強度を有する少なくとも3種
類のカラーの各々のカラーパッチを測色計で測定するこ
とによって得た複数組の基準カラー値を記憶するカラー
値メモリと、 前記スキャナで前記カラーパッチを走査することによっ
て得た複数組の基準スキャナ信号を記憶するスキャナ信
号メモリと、 前記複数組の基準カラー値と前記複数組の基準スキャナ
信号との対応に基づいて、スキャナ信号の座標軸におけ
る格子の複数の節点のそれぞれの値(標準スキャナ信
号)に対応する、カラー値の座標軸における値(標準カ
ラー値)を求める補間手段とを備え、 前記補間手段が、前記複数組の基準スキャナ信号の範囲
内にある前記節点の値(標準スキャナ信号)に対応する
前記カラー値の座標軸における値(標準カラー値)に関
しては内挿法によって求め、前記複数組の基準スキャナ
信号の範囲外にある前記節点の値(標準スキャナ信号)
に対応する前記カラー値の座標軸における値(標準カラ
ー値)に関しては外挿法によって求めることを特徴とす
るカラー画像再生装置。 - 【請求項2】 前記補間手段が、 前記複数組の基準スキャナ信号の各点のそれぞれの近傍
の点どうしを結んで、前記複数組の基準スキャナ信号の
うち外側の点を結んで形成される基準スキャナ信号立体
を分割するように、複数の基準スキャナ信号四面体立体
を形成し、 前記複数組の基準カラー値の各点のそれぞれの近傍の点
どうしを結んで、前記複数組の基準カラー値のうち外側
の点を結んで形成される基準カラー値立体を分割するよ
うに、複数の基準カラー値四面体立体を形成し、 前記複数組の標準スキャナ信号のそれぞれが前記複数の
基準スキャナ信号四面体立体のうちのいずれの中に包含
されるかを求め、 該求めた基準スキャナ信号四面体立体と該標準スキャナ
信号との位置関係に基づいて、該求めた基準スキャナ信
号四面体立体に対応する基準カラー値四面体立 体と該標
準スキャナ信号に対応する標準カラー値との位置関係を
定めることによって、前記複数組の標準カラー値を求め
ることを特徴とする請求項1に記載のカラー画像再生装
置。 - 【請求項3】 前記複数組の標準カラー値が行列変換法
によって求められることを特徴とする請求項2に記載の
カラー画像再生装置。 - 【請求項4】 前記複数組の標準スキャナ信号と前記複
数組の標準カラー値との対応を記憶したルックアップ・
テーブルを有することを特徴とする請求項1に記載のカ
ラー画像再生装置。 - 【請求項5】 前記複数組の基準カラー値のいくつかが
他の組の基準カラー値からの補間によって得られ、前記
複数組の基準スキャナ信号のいくつかが他の組の基準ス
キャナ信号からの補間によって得られることを特徴とす
る請求項1に記載のカラー画像再生装置。 - 【請求項6】 カラーが原色あるいは原色に近いカラー
であることを特徴とする請求項1に記載のカラー画像再
生装置。 - 【請求項7】 前記カラーパッチが段階的に色が変化す
る複数のカラーパッチであることを特徴とする請求項6
に記載のカラー画像再生装置。 - 【請求項8】 前記カラーパッチが少なくとも2つの段
階のカラー強度で形成されていることを特徴とする請求
項7に記載のカラー画像再生装置。 - 【請求項9】 前記カラーパッチが3〜9の段階のカラ
ー強度で形成されていることを特徴とする請求項7に記
載のカラー画像再生装置。 - 【請求項10】 それぞれが増大するカラー強度を有す
る少なくとも3種類のカラーの各々のカラーパッチを測
色計で測定することによって複数組の基準カラー値を
得、 原稿を走査して少なくとも1組のスキャナ信号を発生す
るスキャナによって前記カラーパッチを走査することに
よって複数組の基準スキャナ信号を得、 前記複数組の基準カラー値と前記複数組の基準スキャナ
信号との対応に基づいて、スキャナ信号の座標軸におけ
る格子の複数の節点のそれぞれの値(標準スキャナ信
号)に対応する、カラー値の座標軸における値(標準カ
ラー値)を求める際に、前記複数組の基準スキャナ信号
の範囲内にある前記節点の値(標準スキャ ナ信号)に対
応する前記カラー値の座標軸における値(標準カラー
値)に関しては内挿法によって求め、前記複数組の基準
スキャナ信号の範囲外にある前記節点の値(標準スキャ
ナ信号)に対応する前記カラー値の座標軸における値
(標準カラー値)に関しては外挿法によって求めること
を特徴とする方法。 - 【請求項11】 前記複数組の基準スキャナ信号の各点
のそれぞれの近傍の点どうしを結んで、前記複数組の基
準スキャナ信号のうち外側の点を結んで形成される基準
スキャナ信号立体を分割するように、複数の基準スキャ
ナ信号四面体立体を形成し、 前記複数組の基準カラー値の各点のそれぞれの近傍の点
どうしを結んで、前記複数組の基準カラー値のうち外側
の点を結んで形成される基準カラー値立体を分割するよ
うに、複数の基準カラー値四面体立体を形成し、 前記複数組の標準スキャナ信号のそれぞれが前記複数の
基準スキャナ信号四面体立体のうちのいずれの中に包含
されるかを求め、 該求めた基準スキャナ信号四面体立体と該標準スキャナ
信号との位置関係に基づいて、該求めた基準スキャナ信
号四面体立体に対応する基準カラー値四面体立体と該標
準スキャナ信号に対応する標準カラー値との位置関係を
定めることによって、前記複数組の標準カラー値を求め
ることを特徴とする請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 前記複数組の標準カラー値が行列変換
法によって求められることを特徴とする請求項11に記
載のカラー画像再生装置。 - 【請求項13】 前記複数組の基準カラー値のいくつか
が他の組の基準カラー値からの補間によって得られ、前
記複数組の基準スキャナ信号のいくつかが他の組の基準
スキャナ信号からの補間によって得られることを特徴と
する請求項10に記載の方法。 - 【請求項14】 カラーが原色あるいは原色に近いカラ
ーであることを特徴とする請求項10に記載の方法。 - 【請求項15】 前記カラーパッチが段階的に色が変化
する複数のカラーパッチであることを特徴とする請求項
14に記載の方法。 - 【請求項16】 前記カラーパッチが少なくとも2つの
段階のカラー強度で形成されていることを特徴とする請
求項15に記載の方法。 - 【請求項17】 前記カラーパッチが3〜9の段階のカ
ラー強度で形成されていることを特徴とする請求項15
に記載の方法。
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