JP3332433B2 - 疑似カラー階調表現方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー写真等のフルカ
ラー画像を固定ドット径のプリンタでカラー表現する際
の疑似カラー階調表現方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】固定ドット径のドットプリンタでは、色
材のシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）を
用いることによりカラー表現が可能であるが、階調を表
現することはできない。このため従来より、この種のド
ットプリンタを使用してフルカラー画像に近い出力を得
る方式として、種々の疑似カラー階調表現方式が開発さ
れている。疑似カラー階調表現方式は、基本的には、単
位面積中のカラードットの総面積を変化させることで多
彩な色を表現しようとするものであり、実際には、レッ
ド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の３原色デー
タに対して２値化処理を行い、出力装置で表現されるＣ
ＭＹ系の３原色データに色変換することで疑似的にカラ
ー階調を表現するものである。

【０００３】従来、この種の疑似カラー階調表現方式と
してメッシュ内画素分配法をカラー画像に応用した方式
が知られている（「色再現を考慮した疑似フルカラー表
現方式」：山田他，情報処理学会論文誌，June1987 Vo
l.28 No.6 pp617）。この方式は、ドットプリンタより
出力された２×２ドットからなるメッシュのドットパタ
ーンが実際に表現する色を、予め作成しておいたＬＵＴ
（ルックアップテーブル）の参照によって求め、その色
と表現すべき色との誤差を近傍メッシュにおいて補正し
ていく方式である。この方式は、実際に出力された色と
実際に表現すべき色との誤差を複雑な混色計算をするこ
となく補正することができるという利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の疑似カラー階調表現方式では、２×２ドットの
メッシュ単位で処理が行われるので解像度が低下する。
したがって、これを防止するため、ドットの分散及び集
中の制御が必要になる。また、処理中に誤差累積が発生
して画質を低下させるため、これについても制御が必要
になる。これらの制御は、疑似カラー階調表現処理全体
を複雑にする。また、誤差累積を制御しきれない領域が
発生する等の問題点がある。

【０００５】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、ドットの分散及び集中のための複雑
な制御が不要で、誤差累積の問題も発生せず、より滑ら
かで解像度の高い出力結果を得ることができる疑似カラ
ー階調表現方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る擬似カラー
階調表現方法は、ｎ×ｎ（ｎは２以上の整数）ドットか
らなる微小領域の中に出力装置が表現可能で且つ３原色
の各色成分を０〜ｎ×ｎドット含むｎ×ｎドットの全て
の組み合わせで表現される色を前記出力装置からテスト
パターンとして出力し、これらのテストパターンを画像
入力装置で読み取って３原色の各色成分の階調を求め、
前記微小領域内の前記３原色の各色成分のドット数が等
しいが異なるパターンとなる複数のテストパターンから
それぞれ得られた前記各色成分の階調を平均化して前記
微小領域内の３原色の各色成分を含むドットの数と実際
に読取られた各色成分の階調との関係を示すテーブルを
作成したのち、前記微小領域よりも広い所定領域内の画
素が全て均一な色である均一画素データを入力し得る全
ての色について生成し、この均一画像データの各画素の
階調を、その画素の周辺の処理済み画素の処理に際して
求められた前記実際に読取られた各色成分の階調との誤
差によって修正し、この修正後の画素の階調をＮ（＝ｎ
×ｎ＋１）値化してＮ値化データを得、得られたＮ値化
データで前記テーブルを参照して前記誤差を求める処理
を全ての画素について実行し、得られた前記所定領域内
の全てのＮ値化データを平均化して前記入力し得る全て
の色についての実際に出力すべき３原色の各色成分の階
調との関係を示す３次元色補正テーブルを作成し、前記
画像入力装置で読み取られた画像を前記３次元色補正テ
ーブルで色補正したのち、２値化のための閾値を、２値
化するドットの周辺のドットの誤差の重み付け平均で決
定していくドット単位の２値化処理を行って前記画像出
力装置で疑似カラー階調画像を出力することを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】本発明によれば、ｎ×ｎドットの微小領域（メ
ッシュ）の中に出力装置が表現可能な全ての色をテスト
パターンとして出力し、これを画像入力装置で測定して
３原色の各成分を求めることにより、画像出力装置で実
際に表現可能な色とそれを画像入力装置で読み取ったと
きの値とを明らかにしている。次に、実際に入力し得る
全ての色について前記微小領域よりも広い所定領域内の
画素が全て均一な色である均一画像データを生成し、こ
の均一画像データの３原色の各成分と前記テーブルとに
基づいて前記均一画像データをＮ値化しながら、実際に
表現可能な色との誤差を縮めるために、色補正処理を前
記所定領域にわたって実行する。これにより、得られた
３次元色補正テーブルを使用することにより、入力し得
る全ての色について適切な補正値が得られるため、実際
の色に近い色を表現することが可能になる。

【０００８】本発明によれば、画像入力装置で読み取ら
れた画像データを３次元色補正テーブルで色補正するこ
とにより、色補正と２値化処理とを独立に行うことが可
能になる。このため、２値化処理に例えば平均誤差最小
法等を使用することにより、ドット単位の処理を行うこ
とができ、ドットの分散、集中を制御する必要がなくな
ると共に解像度も向上する。また、２値化の前段で色補
正することにより、誤差累積の問題もなくなることにな
る。

【０００９】

【実施例】以下、添付の図面を参照してこの発明の実施
例について説明する。図１はこの発明の実施例に係る疑
似カラー階調表現方法を実現するための３次元色補正テ
ーブルの作成手順を説明するための図である。なお、以
下の実施例では、微小領域として２×２ドットからなる
メッシュを用いて説明するが、このメッシュを画素と呼
び、ドットとは区別するものとする。

【００１０】まず、２×２ドットからなるメッシュがと
り得る全てのドットパターンを画像出力装置１より出力
し、テストパターン２を作成する。一般に、ドットプリ
ンタ等の画像出力装置１からは、Ｃ（シアン）、Ｍ（マ
ゼンタ）、Ｙ（イエロー）の減法混色系の３原色を出力
できる。Ｃ，Ｍ，Ｙの各色別の２値のドットを重ね合わ
せて表現可能な色は８（＝２³ ）通りである。いま、図
２に示すように、３色のカラードットの半径ｒが隣り合
うドットの間隔ｄよりも小さいとすると、２×２ドット
メッシュの４つのドットの中心を結んだ正方形領域Ａ内
のドットパターンは、隣接４ドットのみの組合せによっ
て決まる４０９６（＝８⁴ ）通りである。ここで、も
し、３色のカラードットが完全な円筒形であれば、これ
らのドットパターンのうち線対称パターン及び回転対称
パターンを削除できるが、実際にはドットパターンが円
筒形になるとは限らないので、ここでは、４０９６通り
のドットパターンを画像出力装置から出力する。

【００１１】次に、得られた４０９６通りのテストパタ
ーン２を画像入力装置３で読取り、各パターンのＲＧＢ
値を測定する。そして、図３に示すように、Ｒ（Ｙ＋
Ｍ），Ｇ（Ｃ＋Ｙ），Ｂ（Ｃ＋Ｍ）の各ドット数が同じ
で、異なるパターンのＲＧＢ値を平均して、図４に示す
ようなＲＧＢの各ドット数に対するＲＧＢ値（平均値）
を示す平均化ルックアップテーブル（ＬＵＴ）４を作成
する。２×２ドットのメッシュ内に置かれるドット数
は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ０〜４であるから、平均化ＬＵ
Ｔは、１２５（＝５³ ）通りとなる。

【００１２】続いて、入力し得る全ての色について所定
領域の画素が全て均一な色（即ち同色）である均一画像
データ５を計算機の記憶装置上に生成する。例えば、フ
ルカラー画像をＲＧＢの各色２５６階調で表現する場合
は、これら全ての色（１６７７７２１６色）についてｉ
×ｊ画素からなる画像を順次生成する。換言すると、ｉ
×ｊ個の画素が全て同じ画素値（色）となる画像データ
をＲＧＢ色空間内の全ての色について生成する。このと
き、画素数ｉ，ｊは大きいほど、より正しい補正値が求
められるが、処理時間との兼ね合いで設定する。尚、Ｒ
ＧＢ空間内の全ての色をテーブル化することが容量的に
困難な場合は、ＲＧＢ空間を適度に分割する。

【００１３】次に、作成された均一画像データ５のＲＧ
Ｂの各成分について、色補正処理６を施す。即ち、まず
均一画像データ５のＲ成分に対し、下記数１で示すよう
に、原画素値Ｐr(ｘ，ｙ）に周辺処理済み画素の誤差ｅ
r(ｘ',ｙ')の重み付き平均を加え、修正画素値Ｐr'(
ｘ，ｙ）とする。ここで、ｍ（ｘ',ｙ')は例えば数２で
示すような重みマトリクスである。

【００１４】

【数１】

【００１５】

【数２】 但し、＊は注目画素

【００１６】得られた修正画素値Ｐr'( ｘ，ｙ）に対し
て５値化処理を施す。即ち、Ｔn を閾値とし、５値デー
タＮr(ｘ，ｙ）を、

【００１７】

【数３】 Ｔn ≦Ｐr'( ｘ，ｙ）＜Ｔn+1 （ｎ＝０，１，…，４）

【００１８】ならば、

【００１９】

【数４】Ｎr(ｘ，ｙ）＝ｎ

【００２０】とする。同様に、Ｇ成分、Ｂ成分について
もＮg(ｘ，ｙ）、Ｎb(ｘ，ｙ）を求める。５値データＮ
r(ｘ，ｙ）、Ｎg(ｘ，ｙ）、Ｎb(ｘ，ｙ）はそれぞれ０
〜４となり、２×２ドットのメッシュ内のドット数に相
当する。なお、ここでの処理は、メッシュ内画素分配法
のように２値化処理を含んでいるわけではないので、メ
ッシュ内にドットを分配する必要はない。前述した平均
ＬＵＴ４の作成時に同一ドット数のパターンを平均化し
たのも、ドットを分配する必要がないことを考慮したも
のである。誤差ｅr(ｘ，ｙ）は平均化ＬＵＴ４の参照値
lutr[Ｎr(ｘ，ｙ),Ｎg(ｘ，ｙ),Ｎb(ｘ，ｙ）］と修正
画素値Ｐr'（ｘ，ｙ）とから下記数５のように求められ
る。

【００２１】

【数５】 ｅr(ｘ，ｙ）＝Ｐr'（ｘ，ｙ） −lutr[ Ｎr(ｘ，ｙ),Ｎg(ｘ，ｙ),Ｎb(ｘ，ｙ）］

【００２２】この誤差ｅr(ｘ，ｙ）は、後の濃度修正に
使用する。同様に、Ｇ成分、Ｂ成分についてもｅg(ｘ，
ｙ），ｅb(ｘ，ｙ）を求める。処理中に誤差累積が発生
する場合があるが、制御は行わない。これにより、均一
画像データ５はＲＧＢ各５階調の入出力デバイス特性を
考慮した５値画像データ７に変換される。

【００２３】次に、このように求められた５値画像デー
タ７を、下記数６のように、ｉ×ｊ画素の全体について
平均化するドット数計算８を行って、補正データＰr"
（ｒ，ｇ，ｂ）を求める。

【００２４】

【数６】

【００２５】ここで、ｒ，ｇ，ｂは入力画素値である。
この補正データＰr"( ｒ，ｇ，ｂ）を例えば２５６階調
として３次元色補正テーブル９に登録する。Ｇ成分、Ｂ
成分についても同様に補正データＰg"( ｒ，ｇ，ｂ），
Ｐb"( ｒ，ｇ，ｂ）を求める。得られた３次元補正テー
ブル９の内容は、例えば図５に示すようになる。

【００２６】次に、このようにして求められた３次元色
補正テーブル９の使用方法について説明する。図６は、
この３次元色補正テーブル９を使用した疑似カラー階調
表現システムの概略構成を示すブロック図である。コピ
ーしたい原フルカラー画像１１は、前述した画像入力装
置３と同一のイメージスキャナ１２によって読み取ら
れ、原フルカラー画像１１のＲＧＢ多値データ１３が求
められる。このＲＧＢ多値データ１３は、上述の手順に
よって作成された３次元色補正テーブル９で色補正さ
れ、ＲＧＢ補正データ１４となる。このＲＧＢ補正デー
タ１４は、次に２値化処理部１５で２値化される。

【００２７】この２値化処理としては、例えば平均誤差
最小法等が適している。この手法は、３次元色補正テー
ブルから出力される補正データＰ"(ｘ，ｙ））［０≦
Ｐ"(ｘ，ｙ）≦１］を周辺処理済ドットの２値化誤差の
重み平均で修正したデータＱ（ｘ，ｙ）と、２値化出力
Ｄ（ｘ，ｙ）（＝０又は１）との誤差ｅ（ｘ，ｙ）を平
均として小さくしようとするもので、下記数７に示すよ
うな式で、注目ドットの閾値Ｔ（ｘ，ｙ）を周辺ドット
の誤差の重み付き平均で決定していく。

【００２８】

【数７】

【００２９】但し、ｍ（ｘ',ｙ')は、数２で示したよう
なマトリクスである。ここで重要なことは、このような
２値化の手法は、ドット単位での処理が可能であるとい
う点である。このため、２値化処理に際して、従来のメ
ッシュ内カラー画素分配法のような、ドットの分散、集
中の制御が不要であると共に、きわめて滑らかで高解像
度の出力結果を得ることができる。

【００３０】このようにして求められたＲＧＢ２値デー
タ１６は、色変換部１７でＣＭＹ系のデータに色変換さ
れる。得られたＣＭＹ２値データ１７は、そのままドッ
トプリンタ１９に供給されるか、又は下色除去部２０で
処理されてＣＭＹＫ（Ｋは黒）２値データ２１に変換さ
れたのちドットプリンタ１９に供給され、疑似フルカラ
ー画像２２が生成される。

【００３１】このように、本システムによれば、３次元
色補正テーブルを使用することにより、２値化処理に先
立って色補正処理を独立して行うようにしているので、
２値化処理ではドット単位の処理を行うことができ、処
理の簡素化と解像度の向上を図ることができる。また、
本発明では、メッシュ内カラー画素分配法の手法を用い
て、実際に画像出力装置から出力された色を、実際に使
用する画像入力装置で測定して３次元色補正テーブル９
を作成しているので、インクのにじみや出力画像表面の
乱反射等の諸々の入出力特性を全て考慮した色補正が可
能であり、色再現性を大幅に向上させることができる。
また、使用する画像入出力装置を変更する場合には、３
次元色補正テーブルのみを作成し直せば良く、他の要素
を変更する必要はないので、メンテナンス性にも優れて
いる。

【００３２】なお、上記の実施例では、３次元色補正テ
ーブルの作成時に微小領域として２×２ドットのメッシ
ュを用いたが、これよりも大きなメッシュを使用しても
よい。しかし、メッシュが大きくなると、画像出力装置
で表現可能な色の数も指数関数的に増えるので、テスト
パターンが増加することを考慮する必要がある。また、
２値化処理としては、前述した平均誤差最小法の他に、
誤差拡散法等、他のドット単位の２値化処理を使用して
もよい。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、画
像入力装置で読み取られた画像データを３次元色補正テ
ーブルで色補正することにより、色補正と２値化処理と
を独立に行うことが可能になるので、ドット単位での２
値化処理が可能になる。このため、ドットの分散、集中
を制御する必要がなくなると共に解像度も向上する。ま
た、２値化の前段で色補正することにより、誤差累積の
問題もなくなるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る疑似カラー階調表現方
法に使用される３次元色補正テーブルの作成手順を示す
図である。

【図２】 同方法において３原色ドットの組合せパター
ンを説明するための図である。

【図３】 同方法における２×２ドットのメッシュを示
す図である。

【図４】 同方法における平均化ＬＵＴの内容を示すで
ある。

【図５】 同方法における３次元色補正テーブルの内容
を示す図である。

【図６】 同方法を実現するシステムのブロック図であ
る。

【符号の説明】

１…画像出力装置、２…テストパターン、３…画像入力
装置、４…平均化ルックアップテーブル、５…均一画像
データ、６…色補正処理部、７…５値画像データ、８…
ドット数計算部、９…３次元色補正テーブル、１１…原
フルカラー画像、１２…イメージスキャナ、１３…ＲＧ
Ｂ多値データ、１４…ＲＧＢ補正データ、１５…２値化
処理部、１６…ＲＧＢ２値データ、１７…色変換部、１
８…ＣＭＹ２値データ、１９…ドットプリンタ、２０…
下色除去部、２１…ＣＭＹＫ２値データ、２２…疑似フ
ルカラー画像。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｎ×ｎ（ｎは２以上の整数）ドットから
   なる微小領域の中に出力装置が表現可能で且つ３原色の
   各色成分を０〜ｎ×ｎドット含むｎ×ｎドットの全ての
   組み合わせで表現される色を前記出力装置からテストパ
   ターンとして出力し、 これらのテストパターンを画像入力装置で読み取って３
   原色の各色成分の階調を求め、前記微小領域内の前記３
   原色の各色成分のドット数が等しいが異なるパターンと
   なる複数のテストパターンからそれぞれ得られた前記各
   色成分の階調を平均化して前記微小領域内の３原色の各
   色成分を含むドットの数と実際に読取られた各色成分の
   階調との関係を示すテーブルを作成したのち、 前記微小領域よりも広い所定領域内の画素が全て均一な
   色である均一画素データを入力し得る全ての色について
   生成し、この均一画像データの各画素の階調を、その画
   素の周辺の処理済み画素の処理に際して求められた前記
   実際に読取られた各色成分の階調との誤差によって修正
   し、この修正後の画素の階調をＮ（＝ｎ×ｎ＋１）値化
   してＮ値化データを得、得られたＮ値化データで前記テ
   ーブルを参照して前記誤差を求める処理を全ての画素に
   ついて実行し、得られた前記所定領域内の全てのＮ値化
   データを平均化して前記入力し得る全ての色についての
   実際に出力すべき３原色の各色成分の階調との関係を示
   す３次元色補正テーブルを作成し、 前記画像入力装置で読み取られた画像を前記３次元色補
   正テーブルで色補正したのち、２値化のための閾値を、
   ２値化するドットの周辺のドットの誤差の重み付け平均
   で決定していくドット単位の２値化処理を行って前記画
   像出力装置で疑似カラー階調画像を出力することを特徴
   とする疑似カラー階調表現方法。