JP3280962B2 - カラー・イメージ出力方法 - Google Patents

カラー・イメージ出力方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、一般にデジタル・カラー・プリンティング
に用いる色補正技法、および特にカラー・プリンタおよ
びカラー複写機のカラー・プリント品質の改善に関す
る。
本発明は、カラー・プリンタの色出力を、プリンタに
送り込まれるスキャナの読み取る画像の色と絶えず一致
させるための方法および手段を与える。
〔従来技術およびその問題点〕
カラー複写およびカラー・プリンティングの分野で
は、スキャナからの赤、青、および緑（Ｒ、Ｂ、Ｇ）出
力データを、対応するシアン、黄、マゼンタおよび黒
（Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋ）データに変換してから、このＣ、
Ｙ、Ｍ、Ｋデータをさらに処理してより良いものとし、
その後でそのデータを用いてカラー・プリンタを駆動す
ることは知られている。例えば、本願出願人に譲渡さ
れ、本願に参考としてそのすべてが組み込まれている、
C.S.Chan他の係属中の米国特許出願番号278,881、“Met
hod and System for Enhancing the Quality of Both C
olor and Black and White Images Produced by Ink Je
t Printers"の中にこのような変換システムの１つが述
べられている。他の関連する形式の色変換システムは、
Clark他のUSP4,477,833、Yoshida他のUSP4,719,490、お
よびMyersのUSP4,751,490に開示されている。これら先
行文献のすべては参考のため本願に組み込まれている。
係属中の出願に記述しクレームされた前述の色変換技
法を大きくまた完全な色域（color gamut）を採用し
て、データ・バンクつまり「ルックアップ・テーブル
（look up table,LUT）」として知られるデータ記憶を
生成する必要がある。このルックアップ・テーブルは、
コンピュータのメモリに記憶され、受信した赤、青、お
よび緑（RGB）データを、シアン、マゼンタ、黄、およ
び黒（CYMK）データに変換するときにコンピュータが利
用し、そのデータを用いてカラー・プリンタが駆動され
る。この完全な色域は、イメージ・スキャナの制御のも
とでカラー・プリンタまたは複写機で使用することの予
測されているように、同じ種類のプリント媒体上に、同
じ種類のインク、ペン、液滴体積および染料添加を用い
て用意しなければならない。この操作は、カラー・プリ
ンタのハードコピー出力とスキャンされたカラー・プリ
ンタを駆動するためCYMKデータに変換されるスキャンし
たカラー画像との間の最適な色合せを行うために必要で
ある。上述の元のパラメータ、すなわちプリント媒体、
インク、染料、ペン・タイプ、または液滴体積のいずれ
か１つが時間のたつうちに変わったならば、スキャンす
る画像の色とカラー・プリンタのハードコピー出力の色
との間に、色の不一致つまり色のひずみの生じることが
ある。さらに、この色不一致つまりひずみはキャリブレ
ーションの変化によっても引き起こされる。このような
変化は、各々、イメージ・スキャナの一部分および、色
域をRGB成分に変換するときに用いる濃度計（densitome
ter）である別々になっているキャリブレーション・シ
ステムに対して時間とともに発生することがある。
上述の色不一致の問題に対する１つの解決法は、上述
の５つのプリント・パラメータのうちの１つ、またはス
キャナと濃度計のキャリブレーションに変化がある毎
に、絶えず色域全体を更新することである。しかし、広
い範囲の色域を絶えず更新することは、後でさらに詳し
く述べる理由により、非常に高価であり時間を要する。
〔発明の目的〕
したがって、カラー・スキャナの読み込んだ画像と、
これにより制御されるカラー・プリンタまたは複写機の
ハードコピー出力との間で良好な色合せを行うための、
改良された比較的安価な方法を提供することが本発明の
目的である。
本発明の別の目的は、広い色域を絶えず更新する必要
もなく、それに伴う計算上の経費を要することもない、
前述の形式の新しく改良された方法を与えることであ
る。
本発明の別の目的は、既存のカラー複写機およびプリ
ンタに組み込むために容易に適合させることができ、熱
インク・ジェット・プリンタ、サーマル・プリンタ、静
電プリンタなどの各種タイプのプリンタとともに使用す
ることのできる前述の形式の新しい改良された方法を与
えることである。
〔発明の概要〕
これらの目的および他の目的および本発明に付随する
利点は、コンピュータのメモリに記憶するための初期ル
ックアップ・テーブルを作成するために、最初に大きい
色域を用意して利用する色補正方法を用いることにより
達成される。このルックアップ・テーブルは、予め選択
したプリント媒体、インク、染料添加、ペン・タイプ、
および液滴体積に基づいている。小さな選ばれた色域か
ら得られ、予め作成されたテスト・パターンTPinが、RG
B出力データを生成するために作動するスキャナを通る
ように供給される。このRGB出力データは次に上記のコ
ンピュータに送られ、そこで上述のルックアップ・テー
ブルでそのデータをCYMKデータに変換し、前述の同時係
属中の出願にあるような、あるいは他のオーダ・デイザ
（order dither）方法に述べられたような標準的な誤差
拡散（error diffusion）および画素（pixel）割当て手
順を用いて、カラー・プリンタへのこのCYMKデータを処
理する。カラー・プリンタの出力データはTPoutと称さ
れ、この出力テスト・パターンTPoutはスキャナにフィ
ードバックされ、RGBデータの別のセットを作成する。
次に、標準的な数学的変換手順を用い、下記の関係にし
たがって変換係数Ｈが得られる： TPin＝Ｈ・TPout ……（式１） ここでＨは、TPoutをTPinにマッピングするために用
いるマトリックス・マッピング関数である。
発明の実施例であるこの斬新な方法のステップのシー
ケンスには、プリント媒体、インク、染料、液滴体積お
よびペン・タイプなどの予め選択したパラメータに基づ
いてフル・スケールの色域を提供すること、そのフル・
スケールの色域に基づいて初期ルックアップ・テーブル
を構成すること、その初期ルックアップ・テーブルをコ
ンピュータに格納し、カラー・イメージ・スキャナによ
り小さい色域つまり「小区画（patch、以下、パッチと
称する）」から読み込んだ入力情報のサンプル・テスト
・パターンTPinを、カラー・プリンタにより作成した出
力情報のテスト・パターンTPoutと比較すること、上記
式１により定めた対応する補正係数Ｈを生成すること、
およびこの補正係数Ｈを用いてコンピュータのメモリに
記憶されている初期ルックアップ・テーブルを継続的に
更新することを含む。このようにして、イメージ・スキ
ャナにより走査した画像とカラー・プリンタのハードコ
ピー出力との色差を常に最小限に保っている。
本発明の前記目的および他の利点および独自の特徴
は、添付図面の以下の説明を参照すればもっとよく理解
することができる。
〔発明の実施例〕
ここで第１図を参照するが、その中に示す画像変換シ
ステムは、前述の同時係属米国出願に述べたタイプであ
り、本発明を使用することのできるほんの一例のシステ
ムである。第１図のこのシステムでは、加色法の赤−緑
−青（Ｒ−Ｇ−Ｂ）フォーマット変換ステージ12で用い
るために、スキャナ10を使用して、カラー画像をデジタ
ル・グレー・スケール・データに変換する。フォーマッ
ト変換ステージ12からのＲ−Ｇ−Ｂ出力データは、図示
のように、よく知られた方法により減色法の原色シアン
−黄−マゼンタ（Ｃ−Ｙ−Ｍ）色変換ステージ14に加え
られ、黒を得るために100％アンダーカラー除去（under
olor removal）を含んでいる。無彩色（黒）は、Ｙ−Ｍ
−Ｃインクの色を混合することによっては簡単に作るこ
とはできないし、そのような混合はインク消費量を増加
させる。したがって、Ｙ、Ｍ、Ｃ色から作る黒は、純黒
（pure blach）（Ｋ）と入れ替えることが望ましい。こ
の取替および純黒の生成は、この技術分野ではアンダー
カラー除去（UCR）として知られている。100％アンダー
カラー除去は、インクの消費を最小限に押え、分解能を
向上させるために使用する。色Ｃ、Ｍ、ＹおよびＫのた
めの100％UCRの式は、Ｋ＝min（Ｃ、Ｍ、Ｙ）であり、
新Ｃ＝Ｃ−Ｋ、新Ｍ＝Ｍ−Ｋおよび新Ｙ＝Ｙ−Ｋであ
る。
Ｃ−Ｙ−Ｍカラー変換ステージ14の出力は、デジタル
・データ・ストリームであり、これは誤差拡散および画
素割当てステージ16に加えられ、後者のステージ16は次
にカラー・プリンタ18（熱インクジェット・カラー・プ
リンタが望ましい）を駆動する。第１図のイメージ・ス
キャニングおよび色再現システムの一般的な機能的構成
は、画像処理技術でよく知られている。そのようなシス
テムの画像処理操作および機能については、例えば、BY
TEマガジン（1987年３月号）の169頁以降のB.M.Dawson
による記事“Introduction To Image Processing Algor
ithms"の中に述べられている。この画像処理機能および
対応するシステム操作については、Gary Dispoto他によ
る刊行物“Designer′s Guide to Raster Image Printe
r Algorithms"（第１版、1986年12月）の中にも述べら
れている。その版権はアメリカ合衆国カリフォルニア州
パロ・アルトにあるヒューレット・パッカード社が所有
し、ここから入手可能である。これら２つの参考文献は
本明細書に参考として取り込んである。
グレー・スケーリング画像処理操作における第１図の
ステージ16の誤差拡散および画素割当てのプロセスも、
本技術分野で一般によく知られている。誤差拡散は、プ
リント可能なグレー・スケールおよび入力画像グレー・
スケール・データとの誤差を、隣接する画素に分散する
（disperse）ために用いる技法である。この誤差拡散
は、上述のDawsonの記事に述べられているような多くの
よく知られたアルゴリズムのうちから選択した１つのア
ルゴリズムを用いてしばしば実施される。その一例とし
て、この誤差拡散は、本技術分野でよく知られた２つの
アルゴリズム、すなわちFloydとSteinbergの４ポイント
・アルゴリズムおよびStuckiの12ポイント・アルゴリズ
ムの一方を用いて行うことができる。
今度は第２図を参照するが、この図は、ステップ20に
おいて完全な色域を与えるステップを含む、逐次的な信
号処理ステップにより述べられており、この色域は、一
般にＸ−Ｙマトリックスに配置された最大200のカラー
・パッチから構成することができる。この完全な色域を
白黒写真としたものを第５図に示してあり、ステップ22
において濃度計を用いてこの色域を読み取り、続いてス
テップ24においてフィルタ処理をしたRGBデータを生成
する。ステップ24からのこのデータは、独立したあるい
はカラー・プリンタ内蔵のコンピュータのいずれかにス
テップ26においてプログラムされ、これがステップ28で
ルックアップ・テーブルを作成するために用いられる。
コンピュータのメモリに記憶するための初期ルックアッ
プ・テーブルを作成するときに、色空間全体を充分に網
羅するために、ここでは包括的な色域が必要とされる。
第６図に示すような簡略テスト・パターンが、ステッ
プ30で示すように与えられ、例えば、隣接する行および
列に配列されたRGBパッチの４×６マトリクスおよびCYM
パッチの４×６マトリクスを含んでもよい。ステップ30
で与えられた簡略テスト・パターン（“パッチ”）は、
ステップ32において従来のカラー・スキャナを用いて走
査され、続いてコンピュータで使用するためのRGB入力
テスト・パターン（TPin）データを生成する。ステップ
32からのTPinデータは、次に、コンピュータのメモリに
すでに記憶されている初期ルックアップ・テーブルを用
いて処理され、ステップ34に示すような対応するCMYK出
力データを生成する。ステップ34のCMYK出力データは、
第１変換マトリクスつまり変換係数ＦによりRGBデータ
と関連づけられ、ステップ34からのデータは、ステップ
36において出力テスト・パターン・データTPoutを生成
するために、カラー・プリンタに与えられる。ステップ
36のテスト・パターン出力データTPoutは、次に、前述
のステップ32で使用するのと同じスキャナにフィーババ
ックされ、さらにステップ38で用いられて、カラー・ス
キャナから与えられTPoutを表わす対応する出力RGBデー
タを生成する。ステップ38のカラー・スキャナからのTP
outデータはステップ40でコンピュータに印加され、ス
テップ40ではTPout RGBデータがそこでTPin RGBデータ
と比較されて、補正マトリクスＨが生成される。この補
正マトリクスは、本願明細書では第２変換マトリクスま
たは第２変換係数Ｈとも呼ばれ、前述の式１で定義され
る。
第２変換マトリクスＨは、次に、すでにわかっている
第１変換マトリクスつまり変換係数Ｆとステップ42にお
いて数学的に併合（merge）されて、独立したあるいは
カラー・プリンタやカラー複写機に内蔵されたコンピュ
ータのいずれかに記憶される新しい更新カラー・ルック
アップ・テーブルを作成する。
初期ルックアップ・テーブルのための上記RGB成分を
得るために使用する最初の変換マトリクスつまり変換係
数Ｆを生成するときの計算上の労力、例えば時間は、第
５図のフル・スケール色域の大きさによって異なる。一
次近似としては、この計算の労力はN3に比例する。ここ
でＮは色域中のパッチ数である。例えば、20×20パッチ
のマトリクスについて変換係数Ｆを生成するときには、
Ｎは20×20すなわち400となり、N3は64×106回の浮動小
数点演算となる。しかし、第２変換マトリクスＨを生成
するときには、入力ベクトルＮの大きさは６×４カラー
・パッチの場合24である。したがって、N3は13,824回の
浮動小数点演算となる。上の例では、計算上のコストが
かなり節約されるのみならず、色域入力入力データTPin
を作成するときにかなりの時間が節約される。この更新
手順は、時間とともに変化することのあるインク、ペ
ン、紙、液滴体積、染料添加のパラメータまたは他の同
様なパラメータの変化だけでなく、使用する機器のキャ
リブレーションの変動を絶えず補正する。そのときのカ
ラー・ルックアップ・テーブルに大部分の正しいカラー
情報がすでに存在し、わずかなカラー補正だけが必要で
ある限り、更新プロセスではもっと小さな４×６色域
（第６図）の使用だけで充分である。さらに、充分な色
域の色空間のすべての主要な色が、第６図の４×６カラ
ー・パッチ・マトリクスに存在し、この連続更新エラー
補正プロセスで使用するのに充分であり、走査された画
像対ハードコピー出力の色一致は卓越したものとなる。
今度は第３図を参照するが、これは、完全な色域、濃
度計、および初期LUTを格納するためのメモリの間の機
能的関係を示している。完全な色域44は濃度計46により
読み出されて、色域の全画素のCMY情報を、RGB情報に変
換する。RGB情報をCMY情報にマッピングする数学的関係
がステージ48に示してあり、このマッピング関係はルッ
クアップ・テーブルとしてステージ52のコンピュータ・
メモリに記憶される。
今度は第４図を参照するが、前に示したように、カラ
ー・イメージ・スキャナ54は、例えば第６図に示すよう
に隣接する行および列に配列されたRGBパッチおよびCYM
Kパッチの６×４マトリクスから成る小さな簡略化され
たテスト・パターン58から、最初の入力ライン56におい
てRGBデータを受け取るための位置に置かれ接続されて
いる。簡略テスト・パターンすなわちパッチ58は、出力
60にRGB入力テスト・パターン・データ、すなわちTPin
データを生成するためにカラー・スキャナ54により走査
され、コンピュータ62のメモリ・ステージ52に印加され
る。このTPinなるラベルの付いたRGBデータは、ライン6
4を通り、変換または換算アルゴリズム・ステージ66の
１つの入力接続にも印加される。
カラー・スキャナ54は、カラー・プリンタ70の出力か
らのフィードバック経路68において出力テスト・パター
ン・データTPoutを受信するためにも接続され、この経
路はカラー・スキャナ54に供給する第２入力ラインとし
て接続されている。
メモリ・ステージ52は第３図の同じ番号のステージに
対応し、継続的に更新されるルックアップ・テーブル72
も含む汎用または専用のコンピュータ62の一部である。
LUT72の出力は、誤差拡散あるいはオーダ・デイザ・ス
テージ74に接続され、このステージ74の出力ライン76
は、カラー・プリンタ70を駆動するために接続されてい
る。カラー・プリンタ70は、例えば、図示の出力ライン
68にRGB出力テスト・パターン・データTPoutを生成する
ために作動するノズル射出ステージ80を駆動する入力画
素割当てステージ78を含んでもよい。
カラー・スキャナ54は、その色変動を調べるためにTP
outを継続的に走査してライン82にTPoutデータを生成
し、このデータは第２の入力信号として変換アルゴリズ
ム・ステージ66に送られる。ステージ66の変換アルゴリ
ズムは、第２の変換係数Ｈを与えることにより、このよ
うに連続して第１の変換係数Ｆ（初期ルックアップ・テ
ーブルから作成）を更新するために用いられる。したが
って、Ｆ旧は、Ｆ新＝Ｈ・Ｆ旧の関係によりステージ84
でＦ新に継続的に更新される。ステージ84の出力におい
て示されるような継続的に更新される新しい変換係数Ｆ
新は、ステージ86の更新カラー・ルックアップ・テーブ
ルへの入力データとして与えられる。ここでステージ6
6、84および86はすべて別の汎用または専用のコンピュ
ータ88の一部である。したがって、ステージ86の更新カ
ラー・ルックアップ・テーブルからのライン90の出力信
号は、第４図に示すような記憶すなわちメモリ装置であ
る記憶ディスク92に入力信号として継続的に印加され、
ハードコピー出力の色を、カラー・スキャナ54への走査
画像入力の色と継続的に一致させるために用いられる。
記憶ディスク92はメモリ・ステージ52と同じものにする
ことができる。
変換係数ＦおよびＨは、色域の各走査画素内のCYMデ
ータを表す複数の多項式により定義されるマトリクス量
である。これらのマトリクス量は、RGB密度情報をCMY色
空間にマップするために用いられる。これについては、
1961年６月12〜14日、Technical Association of Graph
ics Arts,Thirteenth Annual Meeting,1961年６月12〜1
4日、第31〜41ページの“An Empirical Determination
of Halftone Color−Reproduction Requirements"に詳
述されている。Clapperは、一次式の組または多項式を
構成し、その係数を明示的に解くことにより、RGB密度
情報をCMY色空間にマップする方法を述べている。しか
し、このアプローチには、式の個数と係数の個数（一次
式または多項式）を一致させなければならないという制
約がある。したがって、カラー・パッチの数が多い場
合、このプロセスは非現実的に高い次数の式を生成し、
その係数の解は選択するカラー・パッチに非常に影響さ
れやすいことがある。
したがって、本発明によれば、これらの式のすべては
“最小自乗誤差（least square error）”問題に定式化
される。その利点は、未知多項式の係数を、走査される
カラー・パッチ数の関数である式の数と一致させる必要
がないことである。したがって、使用するマッピング関
係のタイプを自由に選ぶことができる。この最小自乗解
法は次に示すように行われる： 式（１）のＨを得る際の概略は次の通りである： TPin、TPoutとＨについての関数関係とが与えられた
とき、必要な作業は誤差の自乗の全合計が最小となるよ
うなＨの値を得ることである： 次を最小限にするΣｅ・２＝eTe ＝（TPin−Ｈ・TPout）Ｔ（TPin−Ｈ・TPout） このアプローチは、最小自乗最小化プロセス（least
spuare minimization process）として、この技術分野
で知られており、例えば、1960年、Mc Graw Hill Book
Company社版、Richard Bellmanの著した有名な古典的教
科書“Introduction To Matrix Analysis中で説明され
ている。
本発明の範囲から逸脱することなく、前述の実施例に
おいて様々な変更を為すことができる。例えば、第４図
において62および88で表されたコンピュータは必ずしも
別個のコンピュータである必要はなく、その代わりにこ
れらのユニット62および88は両方とも１つのさらに複雑
なコンピュータの一部にすることができる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のカラーイメージ出力方
法によれば、初期設定により生成されて成る第１マトリ
クスと、小スケール色域を読み込み走査して得られる入
力信号及び出力信号の比較の結果を基に生成されて成る
第２マトリクスとの掛け合わせによって変換マトリクス
を生成する工程と、第２マトリクスを継続的に生成して
前段の掛け合わせの工程で生成された変換マトリクスに
対して更に掛け合わせを行い変換マトリクスを更新する
工程とを更に有するので、処理プロセスが簡略化され、
動作時間を短縮することができる一方、十分なカラー補
正を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を適用可能なシステムの一例を示す図、 第２図は本発明の一実施例を説明するフローチャート、 第３図は本発明の一実施例の一部分を示す機能ブロック
図、 第４図は本発明の一実施例の機能ブロック図、 第５図および第６図は色域の例を示す写真である。 10:スキャナ 12:R−Ｇ−Ｂフォーマット変換ステージ 14:C−Ｙ−Ｍカラー変換ステージ 16:誤差拡散および画素割当てステージ 18:カラー・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 1/40 - 1/409 H04N 1/46 H04N 1/60

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】カラーイメージスキャナから読込まれた色
    と該読込まれた色に基づいて出力装置が生成するハード
    コピーの色とを一致させるよう色変換を行う工程を含
    み、該色変換を行う工程は前記カラーイメージスキャナ
    からの入力信号及び前記出力装置からの出力信号の比較
    によって得られる変換マトリクスを基にして行われるカ
    ラーイメージ出力方法において、 初期設定により生成されて成る第１マトリクスと、小ス
    ケール色域を読み込み走査して得られる前記入力信号及
    び前記出力信号の比較の結果を基に生成されて成る第２
    マトリクスとの掛け合わせによって前記変換マトリクス
    を生成する工程と、前記第２マトリクスを継続的に生成
    して前段の掛け合わせの工程で生成された前記変換マト
    リクスに対して更に掛け合わせを行い該変換マトリクス
    を更新する工程とを更に有することを特徴とするカラー
    イメージ出力方法。
  2. 【請求項２】フルスケール色域に基づいて前記第１マト
    リクスを生成する工程を更に含むことを特徴とする請求
    項１記載のカラーイメージ出力方法。
  3. 【請求項３】前記入力信号をTPinとして前記出力信号を
    TPoutとしたときに、前記第２のマトリクスＨは、TPin
    ＝Ｈ・TPoutの関係を満たすことを特徴とする請求項１
    記載のカラーイメージ出力方法。
  4. 【請求項４】前記小スケール色域は４×６のパッチを含
    むことを特徴とする請求項１記載のカラーイメージ出力
    方法。
JP12806690A 1989-05-17 1990-05-17 カラー・イメージ出力方法 Expired - Fee Related JP3280962B2 (ja)

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US07/353,859 US5107332A (en) 1989-05-17 1989-05-17 Method and system for providing closed loop color control between a scanned color image and the output of a color printer
US353,859 1989-05-17

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JPH03101378A JPH03101378A (ja) 1991-04-26
JP3280962B2 true JP3280962B2 (ja) 2002-05-13

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