JP3593667B2 - カラー画像処理方法及び装置 - Google Patents
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Description
【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(Charge Coupled Device: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(Look Up Table: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(Transfer Matrix :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:33×33×33×6 Tetrahedron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−
30 1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
60 XYZ/RGB変換器
70 ディスプレイ装置あるいはプリンタ−
Claims (5)
- 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。
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