JP3593667B2

JP3593667B2 - カラー画像処理方法及び装置

Info

Publication number: JP3593667B2
Application number: JP03848494A
Authority: JP
Inventors: ドウシクパク
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1993-07-31
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: US5448380A; JPH07131669A; KR950004881A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はカラ−画像処理装置に係り、特にカラ−画像入力機器の出力信号を中間色空間に１次変換し、変換された中間色空間上でエラ−特性により領域分割し再び色補正するためのカラ−画像処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に電荷結合素子（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）等のようなイメ−ジセンサ−である光電転換素子を使用し原稿画像の色情報を電気的な信号に変換処理するカラ−画像入力機器においては、普通原稿画像の色情報を示すために電気信号出力をＲ、Ｇ、Ｂの三原色に分解して使用する。
Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの電気信号出力の組合せで原稿画像の色情報を示す場合、各製造会社毎に任意に設計された画像入力機器を使用すると同一の原稿画像に対しても各機器毎に相異なる値を出力する。このような場合、その出力値を使用して他の画像出力機器で再現された時、それぞれの再現された画像は、画像出力機器の歪曲を除いてもそれぞれの画像入力機器の特性が反映され、元の画像を正しく表現できなくなるという結果をもたらす。特に、各種の画像入力機器と画像出力機器が同時に用いられるネットワ−キング環境では、更に大きな問題となってくる。
【０００３】
このような問題点を改善するため、画像入出力機器の信号を新しい一つの中間座標系を基準として、各画像入力装置のスペクトル特性とその中間座標系との関係、及び画像出力装置のスペクトル特性と中間座標系との関係を求めることにより、画像入出力装置の特性エラ−を減少させようとする方法が導入されている。ここで用いる中間座標系には、国際照明委員会ＣＩＥが提案した色空間（ＣＩＥＸＹＺ／Ｌ＊ａ＊ｂ等）が通常使用されている。しかしながら、このような変換過程でも変換エラ−が発生し、時間及び記憶素子の容量を多く必要とする場合が発生する。
【０００４】
従来の画像入力機器の出力信号を中間座標系（以下、色空間という）の値に変換する方法の代表的なものには、モデルによる変換方法とルックアップテ−ブル（ＬｏｏｋＵｐＴａｂｌｅ：以下、ＬＵＴという）による変換方法がある。
モデルによる変換方法は、一つのモデルが仮定され、そのモデルの変数を特定条件で物理的な測定に基づき最適化する。典型的にモデルは行列形を取り、そのモデルの変数を最適化する方法には普通回帰分析法が使用される。用いられるモデルの形は次の通りである。
【０００５】
【表１】

【０００６】
【表２】

【０００７】
【表３】

【０００８】
ここに述べられた３種のモデルの外に更に多くのモデルの構成が可能であるが、非線形項が増加すればするほど計算は更に複雑になり、実用性が低下するという問題が生ずる。
【０００９】
モデルの変数値を求める順序は、次の通りである。第１に、選択された色標本に対するスキャナ−の出力信号Ｒ、Ｇ、Ｂを得る。第２に、色標本に対する色空間の値（ＣＩＥＸＹＺ或いはＬ＊ａ＊ｂ）を特定条件下で測定して得る。第３に、回帰分析法を使用しモデル（変換行列）の変数値を求める。
【００１０】
上記のような順序により得られた変数値を有する変換行列（ＴｒａｎｓｆｅｒＭａｔｒｉｘ：以下、ＴＭという）を使用してスキャナ−の出力信号Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を色空間の信号に変換するカラ−画像処理装置は、図１に示す通りである。
スキャナ−の出力スペクトルの特性がカラ−マッチング関数と一致（Ｌｕｔｈｅｒ条件）すれば、３×３線形ＴＭでスキャナ−の出力信号を変換エラ−なく色空間の値に変換可能であるが、どんなスキャナ−もＬｕｔｈｅｒ条件を満足させないので、モデル１の一つのみ使用してスキャナ−の出力信号を色空間の値に変換した場合には、非線形の項が含まれた場合より変換エラ−が大きいという短所がある。又、モデル２、３のように非線形の項が多くなるほど正確な変換に必要な時間が増加するという短所がある。
【００１１】
また、非線形項が多いモデルを適用するほど、ＴＭを求めるために用いられる色標本の数も多くなるべきである。この場合、少ない数の色標本を使用してモデルの変数値を求めるようにすれば、却ってモデル１を使用した場合より広い色領域の表現に適さなくなるという短所がある。
ＬＵＴによる変換方法は、多量の色標本を使用し、色標本に対する色空間の値とスキャナ−の出力信号であるＲ、Ｇ、Ｂ信号との一対一の対応関係を得た後、その値を基礎として内挿と外挿技法でスキャナ−のＲ、Ｇ、Ｂ色座標空間を一定にした格子形に分離し、それぞれの点に対応する色空間値を記憶素子に貯蔵して使用する方法である。
【００１２】
そして、変換ＬＵＴを求める順序は、次の通りである。第１に、選択された色標本の色空間値（ＣＩＥＸＹＺ或いはＬ＊ａ＊ｂ）を特定条件下で測色装備を使用して得る。第２に、選択された色標本のスキャナ−出力信号であるＲ、Ｇ、Ｂ信号を得る。第３に、スキャナ−出力信号値と色空間値の対応点を増加させるために補間する。第４に、スキャナ−出力信号値と色空間値の範囲を望む格子点（例：３３×３３×３３×６Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ或いはＣｕｂｉｃ）に分ける。第５に、スキャナ−信号の全範囲内の一定した格子点に対応する色空間値を探しこれをテ−ブルに貯蔵することを反復遂行する。第６に、探す格子点が全範囲内にない場合は外挿を使用して対応される色空間値を得てルックアップテ−ブルに貯蔵する。
上記のような順序により得られた変換ＬＵＴを使用してスキャナ−の出力Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を色空間の信号に変換するカラ−画像処理装置は、図２に示す通りである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＬＵＴによる変換方法は従来の方法中で一番変換エラ−が少ない方法であるが、３３×３３×３３の格子点に対するＬＵＴの場合、ルックアップテ−ブル内の色空間値が定数値として貯蔵されていても最小限２００Ｋバイトを越え、実数形として貯蔵されている場合には４００Ｋバイトを越える等必要とする記憶素子の容量が多く、補間等を計算するのに時間が多く掛かるという短所がある。
【００１４】
本発明の目的は、このような問題点を解決するために、スキャナ−、ファクシミリ、複写機、及びカメラ等の画像入力機器において、画像入力機器の出力信号を中間座標系に変換する過程で、変換エラ−を少なくしながらも記憶素子の容量を減らし、かつ変換速度を速くするためのカラ−画像処理方法を提供することである。
本発明の他の目的は、前記カラ−画像処理方法を実現することに一番適した装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた、本発明に係るカラー画像処理方法は、任意の画像入力機器から出力される色信号を補正するためのカラー画像処理方法において、選択された全体色標本に対して、前記色信号を色空間の値に変換する１次変換行列のモデル変数を求める第１過程と、該第１過程の１次変換行列を使用し、色標本に対する前記画像入力機器の出力信号Ｒ、Ｇ、Ｂを、色空間の値に変換する第２過程と、前記一次変換行列により変換された前記色標本の色空間の値と当該色標本の測色された色空間の値とに基づいて、変換によるエラー特性を把握し、該エラー特性に基づいて色空間の領域を分割し、この分割された領域ごとに領域別変換行列のモデル変数値を求める第３過程と、任意の画像原稿に対する前記画像入力機器から出力される出力信号を、前記１次変換行列を使用して色空間値に変換し、この色空間値が属する前記色空間の領域の領域別変換行列を用いて、この色空間値を最終的な色空間値に変換する第４過程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
上記他の目的を達成するためになされた、本発明に係るカラー画像処理装置は、任意の画像入力機器から出力される色信号を補正するためのカラー画像処理装置において、選択された全体色標本に対して、前記色信号を色空間の値に変換する１次変換行列のモデル変数を求め、色標本に対する前記画像入力機器の出力信号Ｒ、Ｇ、Ｂを色空間の値に変換する１次ＴＭ部と、前記一次変換行列により変換された前記色標本の色空間の値と当該色標本の測色された色空間の値とに基づいて、変換によるエラー特性を把握し、該エラー特性に基づいて色空間の領域を分割し、前記１次ＴＭ部から出力された色空間の値が、どの分割された色空間の領域に属するかを判定する領域判別部と、前記領域判別部で分割された色空間の領域ごとの領域別変換行列のモデル変数値を記憶し、前記領域判別部の判定に基づいて選択された前記領域別変換行列を用いて、前記１次ＴＭ部で変換された色空間の値を最終的な色空間の値に変換する領域別ＴＭ部とを含んで構成され、任意の画像原稿に対する前記画像入力機器から出力される出力信号を、前記１次ＴＭ部において色空間値に変換し、前記領域判別部において、当該色空間値が属する前記色空間の領域を判定し、前記領域別ＴＭ部において、前記領域判別部の判定に基づいて選択された前記領域別変換行列を用いて、当該色空間値を最終的な色空間の値に変換することを特徴とする。
【００１７】
【作用】
カラ−画像入力機器の出力信号を中間色空間に１次変換し、変換された中間色空間上でエラ−特性により領域分割し再び色補正する。
【００１８】
【実施例】
以下、図面に沿って、本発明を詳細に説明する。
図３は本発明によるカラ−画像処理装置の一実施例を示したブロック図であり、画像入力機器としてはスキャナ−を用いた。
図３に示したブロック図の構成は、イメ−ジ１０の情報を電気的な信号に変換してＲ、Ｇ、Ｂ信号を出力するスキャナ−２０と、スキャナ−２０の出力信号Ｒ、Ｇ、Ｂを色空間の値Ｘ、Ｙ、Ｚに変換する１次ＴＭ部３０と、１次ＴＭ部３０で変換された色空間の値から領域を判別して分割する領域判別器４０と、領域判別器４０により生成される信号ＲＤにより活性化されＸ、Ｙ、ＺをＸ′、Ｙ′、Ｚ′に変換する領域別ＴＭ部５０と、領域別ＴＭ部５０から出力されるＸ′、Ｙ′、Ｚ′信号をＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換するＸＹＺ／ＲＧＢ変換器６０と、ＸＹＺ／ＲＧＢ変換器６０から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号を出力するためのディスプレイ装置或いはプリンタ−７０よりなる。
【００１９】
図４は、図３において、領域別ＴＭ部５０で領域別変換行列を求めるための順序を示すフローチャートである。ステップ１０１では選択された色標本のスキャナ−出力信号Ｒ、Ｇ、Ｂを得る。ステップ１０２では選択された色標本の色空間の値（ＣＩＥＸＹＺ或いはＬ＊ａ＊ｂ）を特定条件下で得る。ステップ１０３では回帰分析方法により１次ＴＭを得る。ステップ１０４では１次ＴＭを使用して色標本に対するスキャナ−の出力信号を色空間の値に変換する。ステップ１０５では色標本の測色された色空間の値と１次ＴＭにより変換された色空間の値の間の変換によるエラ−特性により色空間上で領域を分割する。ステップ１０６ではそれぞれの分割された領域に含まれた色標本の測色された色空間の値と１次ＴＭモードにより変換された色空間の値を使用し変換モデルを設定してその変数値を求め、その値を領域別ＴＭに貯蔵する。
【００２０】
図５は１次ＴＭにより変換された色標本の色度座標と測色された色標本の色度座標の間の色相変移図であり、図６は領域別ＴＭにより変換された色標本の色度座標と測色された色標本の色度座標の間の色相変移図である。
【００２１】
次に、本発明の動作を図３乃至図５を参照して説明する。
本発明は、先ず選択された全体色標本に対し１次ＴＭのモデル変数を求め、１次変換モデルを使用して色標本に対するスキャナ−の出力信号Ｒ、Ｇ、Ｂを色空間の値に変換し、変換された色空間値を基礎としてそのエラ−特性を把握し領域を判別して分割し、それぞれの領域別モデルを仮定しそのモデル変数値を求め各領域のＴＭ部に貯蔵する構成よりなる。
【００２２】
任意の原稿画像に対する画像入力機器即ち、スキャナ−２０の出力信号Ｒ、Ｇ、Ｂは１次ＴＭ部３０により色空間の値に変換され、領域判別器４０は色空間の値から領域を判別し、領域別ＴＭ部５０は該当する領域別ＴＭによりＲ、Ｇ、Ｂから変換された色空間値を最終的な色空間値に変換し、再びディスプレイ装置或いはプリンタ−７０に必要な信号形に変換する。
【００２３】
領域判別器４０と領域別ＴＭを求める方法については、一実施例を通じて説明する。次の実施例は、色相変移による領域分割方法である。
先ずスキャナ−２０は、色標本である任意の原稿画像を入力し原稿画像に対するＲ、Ｇ、Ｂ信号を出力する。
１次ＴＭ部３０は、スキャナ−２０の出力信号であるＲ、Ｇ、Ｂ信号を色空間値Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉに変換する。これは該当する色標本を測色して生じたＸ、Ｙ、Ｚと共にｘ、ｙ色度座標上に現れる。その例が図５であり、これによりそれぞれの色標本に対する色相変移性向が分かる。また、色相変移性向から灰色領域（低彩度部）を分離し、彩度が高い部分を基準として色相変移の方向性により色相領域を分割する。
【００２４】
図５において、Ｒ、Ｙ、Ｇ、Ｃ、Ｂ、Ｍは分割された各色相領域を意味する。灰色領域は白色点（図５で白色点はｗである。これは測色の際に用いられた照明の色度座標値であり、本実施例ではＤ６５の色度座標値ｘｗ＝０．３１、ｙｗ＝０．３３である。）を基準とし所定の半径ｒの円の内部とする。半径ｒの値は予め定義し、その値は各スキャナ−の特性により低彩度部を含むように任意に選択可能であり、又灰色領域は円形でない形にすることも可能である。
【００２５】
各色標本に対するＸｉ、Ｙｉ、Ｚｉの色度座標値ｘｉ、ｙｉは次の（１）式により求められ、半径ｄｉは次の（２）式により求められる。

ここで、ｄｉが所定の半径ｒより小さい場合は灰色領域、ｒより大きい場合は他の色相領域となる。
【００２６】
図５に示すように色相領域が分けられると、それぞれの領域の角度は白色点ｗを零点とするｐ、ｑ軸により決定される。ｐ軸は０度で１８０度軸であり、ｑ軸は９０度で２７０度軸である。
本実施例でのそれぞれの色相領域は、次のように決定された。
Ｒ領域：３４１．５７゜＜ＨＡ＜０゜、又は０゜＜ＨＡ＜１８．４３゜
Ｙ領域：１８．４３゜＜ＨＡ＜７６．４３゜
Ｇ領域：７６．４３゜＜ＨＡ＜１７４．８０゜
Ｃ領域：１７４．８０゜＜ＨＡ＜２３９．６０゜
Ｂ領域：２３９．６０゜＜ＨＡ＜２８６．９３゜
Ｍ領域：２８６．９３゜＜ＨＡ＜３４１．５７゜
ここで、ＨＡは色相角を意味する。
【００２７】
色相角は次の（３）式と１）、２）、３）の条件判断文により求められる。
ｄｘ＝ｘｉ −ｘｗ、ｄｙ＝ｙｉ −ｙｗ …（３）
ＡＧ＝ｔａｎ ^−１（ｄｘ／ｄｙ）の際、条件判断は次の通りである。
１）ｄｘ＞０であり、ｄｙ＞０であると、ＨＡ＝ＡＧ
２）ｄｘ＞０であり、ｄｙ＜０であると、ＨＡ＝ＡＧ＋３６０
３）ｄｘ＜０であると、ＨＡ＝ＡＧ＋１８０
【００２８】
このように各領域別に色標本を分離した後、回帰分析方法により各領域別ＴＭを求める。（１）式、（２）式、（３）式と条件判断１）、２）、３）と各色相領域別ＨＡデ−タは領域判別器４０に内蔵される。
任意の画像に対する処理の際には、１次ＴＭに変換されたＸｉ、Ｙｉ、Ｚｉの値が領域判別器４０を経て領域が判別され、該当する領域ＴＭが選択されて最終的な色空間の値に変換される。
これと似た方法に、反射度或いは明るさを領域分割する方法も可能であり、この分割方法は更に簡単に遂行することができる。又、二つを並行して使用することも可能である。
【００２９】
図６は本発明の色相分割方法により得られた色標本の最終的なＸ、Ｙ、Ｚと色度座標系上に色標本の測色された色度座標値とのエラ−程度を示している。１次変換のみ遂行した場合に対する変換エラ−程度を示す図５と簡単な例として比較可能である。
本実施例では１次ＴＭと領域別ＴＭの両方に３×３線形モデルが使用されたが、更に正確な変換のためには非線形モデルも適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】
従って、本発明によるカラ−画像処理方法及び装置では、従来のモデルによるカラ−画像処理装置のモデル３（３×９行列）より更に小さい変換エラ−とすることができ、３×３行列の形を取っておりハ−ドウェアを簡易化し小型化することができる。また、必要とする記憶素子の容量が少なくとも２００Ｋバイト位であるＬＵＴによるカラ−画像処理方法より少ない容量の記憶素子、例えば約３００バイトでハ−ドウェアの具現が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】変換行列を利用した従来のカラ−画像処理装置を示すブロック図である。
【図２】ルックアップテ−ブルを利用した従来のカラ−画像処理装置を示すブロック図である。
【図３】本発明によるカラ−画像処理装置の一実施例を示すブロック図である。
【図４】図３において、領域別変換行列を求めるための順序を示すフローチャートである。
【図５】１次変換行列により変換された色標本の色度座標と測色された色標本の色度座標の間の色相変移図である。
【図６】領域別ＴＭにより変換された色標本の色度座標と測色された色標本の色度座標の間の色相変移図である。
【符号の説明】
２０スキャナ−
３０１次ＴＭ部
４０領域判別器
５０領域別ＴＭ部
５１領域１のＴＭ
５２領域２のＴＭ
５３領域３のＴＭ
５９領域ＮのＴＭ
６０ＸＹＺ／ＲＧＢ変換器
７０ディスプレイ装置あるいはプリンタ−

Claims

任意の画像入力機器から出力される色信号を補正するためのカラー画像処理方法において、
選択された全体色標本に対して、前記色信号を色空間の値に変換する１次変換行列のモデル変数を求める第１過程と、
該第１過程の１次変換行列を使用し、色標本に対する前記画像入力機器の出力信号Ｒ、Ｇ、Ｂを、色空間の値に変換する第２過程と、
前記色標本の測色された色空間の値と、前記一次変換行列により変換された当該色標本の色空間の値とに基づいて、変換によるエラー特性を把握し、該エラー特性に基づいて色空間の領域を分割し、この分割された領域ごとに領域別変換行列のモデル変数値を求める第３過程と、
任意の画像原稿に対する前記画像入力機器から出力される出力信号を、前記１次変換行列を使用して色空間値に変換し、この色空間値が属する前記色空間の領域の領域別変換行列を用いて、この色空間値を最終的な色空間値に変換する第４過程とを含むこと、
を特徴とするカラー画像処理方法。
前記エラー特性は、前記画像入力機器の色相変移の変化性向に基づくこと、
を特徴とする請求項１記載のカラー画像処理方法。
前記エラー特性は、反射度又は明るさの変化性向に基づくこと、
を特徴とする請求項１記載のカラー画像処理方法。
前記エラー特性は、色相変移性向および反射度又は明るさの変化性向に基づくこと、
を特徴とする請求項１記載のカラー画像処理方法。
任意の画像入力機器から出力される色信号を補正するためのカラー画像処理装置において、
選択された全体色標本に対して、前記色信号を色空間の値に変換する１次変換行列のモデル変数を求め、色標本に対する前記画像入力機器の出力信号Ｒ、Ｇ、Ｂを色空間の値に変換する１次ＴＭ部と、
前記一次変換行列により変換された前記色標本の色空間の値と当該色標本の測色された色空間の値とに基づいて、変換によるエラー特性を把握し、該エラー特性に基づいて色空間の領域を分割し、前記１次ＴＭ部から出力された色空間の値が、どの分割された色空間の領域に属するかを判定する領域判別部と、
前記領域判別部で分割された色空間の領域ごとの領域別変換行列のモデル変数値を記憶し、前記領域判別部の判定に基づいて選択された前記領域別変換行列を用いて、前記１次ＴＭ部で変換された色空間の値を最終的な色空間の値に変換する領域別ＴＭ部とを含んで構成され、
任意の画像原稿に対する前記画像入力機器から出力される出力信号を、前記１次ＴＭ部において色空間値に変換し、前記領域判別部において、当該色空間値が属する前記色空間の領域を判定し、前記領域別ＴＭ部において、前記領域判別部の判定に基づいて選択された前記領域別変換行列を用いて、当該色空間値を最終的な色空間の値に変換すること、
を特徴とするカラー画像処理装置。