JP3629128B2 - 画像処理方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力画像データを所望の画像処理条件に従って設定された変換データにより変換処理することで出力画像データを生成する画像処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
DTPや印刷・製版等の分野において、スキャナによりカラー原稿を読み取ることで入力画像データを得、この入力画像データに対して所望の画像処理を施して出力画像データを生成した後、プリンタやCRT等の画像出力装置によりカラー画像を出力するようにしたカラー画像入出力システムが広範に用いられている。
【0003】
この場合、カラー画像入出力システムには、通常、画像処理条件をパラメータとする色変換関数が設定されており、前記画像処理条件を画像に応じて設定することで色変換関数を規定して変換データを作成し、この変換データを用いて前記入力画像データに所望の画像処理を施すようにしている。ここで、画像処理条件として、例えば、原稿画像の種類、入力画像データに対するハイライトやシャドーの設定濃度、カラーコレクションのための各色の修正係数等の条件を挙げることができる。
【0004】
ところで、前記のようにして設定される変換データを用いて処理された画像データに基づき画像を出力した場合、色変換関数の設定が不適切であると、画像にトーンジャンプ等の不自然な部分が出現することがある。すなわち、パラメトリカルに記述されている色変換関数は、必ずしも全ての画像に対して高精度な変換処理が行えるように設定できるものではない。例えば、色変換関数に基づいてルックアップテーブルとして設定された変換データは、入力画像データを離散的な出力画像データに変換することになるため、特に、濃度変動の少ない画像において、階調が大きく変化することによるトーンジャンプが出現する場合がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような不具合を解消するためになされたものであって、出力画像における階調品質を低下させることのない変換データを生成することのできる画像処理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】
本発明は、入力画像データを所望の画像処理条件に従って設定された変換データにより変換処理することで出力画像データを生成する際、
前記入力画像データから入力信号空間でのヒストグラムを求め、前記ヒストグラムに基づいて重み付けしたフィルタ関数を用いて、前記ヒストグラムが大きい前記入力画像データを変換処理する前記変換データに対して強い平滑化処理を行い、前記ヒストグラムの小さい前記入力画像データを変換処理する前記変換データに対して弱い平滑化処理を行い、得られた新たな変換データを用いて前記入力画像データの変換処理を行うことを特徴とする。
【0007】
この場合、変換データに含まれる歪みがフィルタ関数によって平滑化されるため、この新たな変換データにより変換されて得られる出力画像データにおいて歪みが低下し、階調品質の良い画像を得ることができる。
【0008】
また、前記フィルタ関数に対して入力画像データのヒストグラムによる重み付けを行うことにより、画像の階調に応じたレベルで平滑化処理を施すことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は、本実施形態の画像処理方法が適用されるカラー画像処理装置10を示す。このカラー画像処理装置10は、キャリブレーション回路12、色処理回路14、補間処理回路16、USM回路18、LD制御データ変換回路20を備え、スキャナ等から供給される画像データR、G、Bを画像処理条件に従ってレーザダイオード(LD)制御データに変換し、記録媒体上にカラー画像を形成する。
【0011】
キャリブレーション回路12は、画像データR、G、Bの各色毎に補正テーブルを備え、この補正テーブルにより前記画像データR、G、Bを濃度データC、M、Yに変換する。なお、補正テーブルは、例えば、キャリブレーションチャートを読み取って得られた濃度データC、M、Yが前記キャリブレーションチャートの指定濃度となるように設定される。
【0012】
色処理回路14は、指定された画像処理条件に従い、例えば、ハイライト、シャドーの濃度設定、各色の階調変換、グレーバランスの調整、カラーコレクション、UCR(Under Color Removal )処理による濃度データKの生成等の処理をルックアップテーブルとして設定される変換データを用いて行う。従って、濃度データC、M、Yは、色処理回路14において、後述するように設定される前記変換データにより所望の網%データC、M、Y、Kに変換される。
【0013】
補間処理回路16は、色処理回路14からの網%データC、M、Y、Kの補間処理を行う。具体的には、例えば、キャリブレーション回路12からの濃度データC、M、Yの中、上位5ビットに対して色処理回路14で色変換処理を行う一方、前記濃度データC、M、Yの下位5ビットに基づいて、色変換処理された網%データC、M、Y、Kに対する補間処理を行う。このような処理を行うことにより、色処理回路14での処理負担を軽減することが可能となる。
【0014】
USM回路18は、濃度データC、M、YからUSM(Unsharpness Musk)データを生成し、補間処理回路16からの出力である網%データC、M、Y、Kに加算することで、エッジ強調処理を行う。
【0015】
LD制御データ変換回路20は、エッジ強調された網%データC、M、Y、KをLD制御データに変換する。この場合、LD制御データは、レーザダイオードを制御して記録媒体にC、M、Y、Kの各色に対応する画像を形成する。
【0016】
一方、色処理回路14には、ルックアップテーブルT′j(j=C、M、Y、K)として構成される変換データが平滑化処理回路22より供給される。平滑化処理回路22は、色変換テーブル生成回路24から供給されるルックアップテーブルTjを構成する変換データをフィルタ関数記憶回路26から供給されるフィルタ関数Apを用いて平滑化処理する。色変換テーブル生成回路24は、パラメトリックに記述される複数の色変換関数をキーボード、マウス等の選択指示手段28によって選択し、あるいは、設定することで前記ルックアップテーブルTjを生成する。また、フィルタ関数記憶回路26の選択も、同様にして、前記選択指示手段28によって行われる。
【0017】
ここで、前記色変換テーブル生成回路24は、図2に示すように、HL/SH濃度設定部29、トーンカーブ設定部31、信号並べ替え演算部33、UCR演算部35、K版生成部37、網%グレーバランス設定部39、網%設定部41およびカラーコレクション部43から構成されており、選択指示手段28を用いてオペレータにより指示された指示データa1〜a7とテスト濃度データC、M、Yとに基づき色変換テーブルであるルックアップテーブルTjを生成する。
【0018】
HL/SH濃度設定部29は、入力画像データである濃度データC、M、Yのハイライトおよびシャドーの濃度を指示データa1の濃度設定値により正規化する。
【0019】
トーンカーブ設定部31は、指示データa2によって色変換関数の1つである基本トーンカーブを選択し、あるいは、指示データa2によって指示されたカーブ修正係数により基本トーンカーブを修正することによりトーンカーブを設定し、この設定されたトーンカーブに従って、HL/SH濃度設定部29により正規化された濃度データC、M、Yを濃度データCを基準として階調変換する。
【0020】
信号並べ替え演算部33は、HL/SH濃度設定部29からの濃度データC、M、Yの各成分の大小を比較することで、最大値maxと最小値minとを求める。
【0021】
UCR演算部35は、信号並べ替え演算部33からの最大値maxおよび最小値minと、選択指示手段28からの指示データa3に基づくグレー幅コントロールデータおよびUCR強度データとに従い、各濃度データC、M、Yに対するUCR量を算出する。このUCR量は、UCR処理前の濃度データC、M、Yから減算される。なお、UCA(Under Color Addition)処理を行う場合には、前記UCR強度データを負の値として設定し、得られたUCA量を濃度データC、M、Yに加算することになる。
【0022】
K版生成部37は、信号並べ替え演算部33からの最大値maxおよび最小値minと、選択指示手段28からの指示データa4に基づくK版グレー幅コントロールデータおよびK版生成カーブ修正係数データとに従い、濃度データKを算出する。
【0023】
網%グレーバランス設定部39は、選択指示手段28からの指示データa5に基づくグレーバランスデータに従い、等量の濃度データC、M、Yをグレーとすることのできる網%に比例した濃度データC、M、Yに変換する。
【0024】
網%設定部41は、選択指示手段28からの指示データa6に基づくハイライトおよびシャドーの網%に従い、濃度データC、M、Y、Kを網%データに変換する。
【0025】
カラーコレクション部43は、HL/SH濃度設定部29からの濃度データC、M、Yから色相、明度および彩度を求め、選択指示手段28の指示データa7に基づくコレクション係数に従い、各濃度データC、M、Y、Kの修正量ΔC、ΔM、ΔY、ΔKを網%として求め、網%設定部41の網%データに加算する。
【0026】
本実施形態のカラー画像処理装置10は、基本的には以上のように構成される。
【0027】
次に、色変換テーブル生成回路24におけるルックアップテーブルTjの生成方法について説明する。
【0028】
選択指示手段28を用いてオペレータが指示データa1〜a7を指示することにより、HL/SH濃度設定部29、トーンカーブ設定部31、UCR演算部35、K版生成部37、網%グレーバランス設定部39、網%設定部41、カラーコレクション部43に所定の色変換関数が設定される。次いで、テスト濃度データC、M、Y、例えば、濃度データC、M、Yを8ビットデータとし、各濃度データC、M、Yを8刻みで変化させたテストデータを生成して色変換テーブル生成回路24に供給し、得られた網%データC、M、Y、Kと対応するテストデータとの関係から、ルックアップテーブルTj(C,M,Y)(j=C、M、Y、K)を構成する変換データを求める。
【0029】
この場合、ルックアップテーブルTjを構成する変換データは、濃度データC、M、Yの変化量dC、dM、dYに対する網%データC、M、Y、Kの変化量が大きいと、その網%データC、M、Y、Kの近傍においてトーンジャンプの発生するおそれがある。
【0030】
そこで、平滑化処理回路22において、フィルタ関数Ap(dC,dM,dY)を用いてルックアップテーブルTjの平滑化処理を行う。
【0031】
フィルタ関数記憶回路26に記憶されるフィルタ関数Apは、選択指示手段28からオペレータにより選択され、平滑化処理回路22に供給される。例えば、注目する濃度データC、M、Yをそれに隣接する濃度データC+dC、M+dM、Y+dY(dC、dM、dY=−1、0、1)を用いて平滑化する場合、平滑化されたルックアップテーブルT′jは、
【0032】
【数1】
Figure 0003629128
【0033】
として求められる。
【0034】
ここで、フィルタ関数Apは、図3に示すように、立法体の中心を注目する濃度データC、M、Yの位置とし、それに隣接する黒丸で表した位置にフィルタ関数Apを構成するフィルタ係数を設定するものとすると、前記フィルタ係数は、例えば、図4A〜図4Cに示すように設定することができる。また、フィルタ係数の他のバリエーションとして、図5A〜図5C、図6A〜図6C、図7A〜図7Cに示すように設定することもできる。なお、図5A〜図5Cにおいて、tは、0<t<1の範囲で設定される。さらに、フィルタ係数は、3×3×3の濃度データC、M、Yの範囲よりも広い範囲に設定するようにしてもよい。
【0035】
前記のようにして平滑化されたルックアップテーブルT′jは、色処理回路14に供給される。色処理回路14は、キャリブレーション回路12からの濃度データC、M、Yに対して前記ルックアップテーブルT′jを用いて色変換処理を行い、網%データC、M、Y、Kを生成する。この場合、網%データC、M、Y、Kは、平滑化処理されたルックアップテーブルT′jにより変換処理されるため、この網%データC、M、Y、Kを用いて作成される画像においてトーンジャンプ等の不具合を良好に解消することができる。
【0036】
ところで、上述した実施形態では、濃度データC、M、Yの全濃度範囲に対して同一の平滑化処理を行うようにしているが、フィルタ関数Apを濃度データC、M、Yに応じて重み付けし、濃度データC、M、Yに応じた平滑化処理を行うようにすることもできる。図8は、このような重み付け処理を行うカラー画像処理装置30を示す。
【0037】
この場合、重み付け関数設定回路32は、キャリブレーション回路12からの濃度データC、M、Yに基づいて重み付け関数W(C,M,Y)を設定し、平滑化処理回路34に供給する。平滑化処理回路34は、ルックアップテーブルTj(C,M,Y)とフィルタ関数Ap(dC,dM,dY)と重み付け関数W(C,M,Y)とを用いて、平滑化されたルックアップテーブルT′jを、
【0038】
【数2】
Figure 0003629128
【0039】
として求める。なお、フィルタ関数Apを構成するフィルタ係数は、3×3×3の濃度データC、M、Yの範囲よりも広い範囲に設定するようにしてもよいことは勿論である。また、dC=dM=dY=0においては、W(C,M,Y)=1である。
【0040】
ここで、重み付け関数W(C,M,Y)は、入力信号空間において、入力画像データが集中している部分により強い平滑化処理が行われるように設定する。例えば、入力画像データである濃度データC、M、Yが8ビットデータであるとすると、その画像データ空間をC、M、Yの各色毎に0〜63、64〜127、128〜191、192〜255の4つの領域に分割し、4×4×4=64の各領域に含まれる濃度データC、M、Yのデータ数をカウントし、そのデータ数を各領域の濃度平均値である濃度データC、M、Yのヒストグラム関数H(C,M,Y)とする。
【0041】
そこで、前記ヒストグラム関数H(C,M,Y)を、
Figure 0003629128
となる2次関数として定義し、ヒストグラム関数H(C,M,Y)に各領域の濃度データC、M、Yのデータ数を適用することで、最小自乗法を用いて各係数b1〜b10を求める。
【0042】
前記のようにして求めたヒストグラム関数H(C,M,Y)およびその最大値Hmaxを用いて、重み付け関数W(C,M,Y)を、
Figure 0003629128
W(C,M,Y)=0 (H(C,M,Y)≦0) …(5)
として設定する。
【0043】
(2)式のようにして平滑化されたルックアップテーブルT′jは、色処理回路14に供給される。色処理回路14は、キャリブレーション回路12からの濃度データC、M、Yに対して前記ルックアップテーブルT′jを用いて色変換処理を行い、網%データC、M、Y、Kを生成する。この場合、網%データC、M、Y、Kは、ヒストグラムの大きい濃度データC、M、Yを小さい濃度データC、M、Yよりも大きく平滑化することになる。従って、例えば、濃度変化の少ない画像に対しては、平滑化処理によってトーンジャンプの目立たない画像とすることができる一方、濃度変化の多い画像に対しては、平滑化処理の影響が少ないため、階調再現性が重視された画像とすることができる。
【0044】
なお、ヒストグラムを求めるための領域は、必ずしも等分に分割する必要はなく、例えば、ハイライト側の領域を細かく分割する一方、シャドー側の領域を粗く分割し、特に目立ちやすい画像における重み付けの処理を細かく設定するようにしてもよい。
【0045】
さらに、特定した濃度データC、M、Yに対して前記重み付け関数W(C,M,Y)を設定することもできる。図9は、このような重み付け処理を行うカラー画像処理装置40を示す。
【0046】
この場合、スキャナ等より入力された画像データR、G、Bは、キャリブレーション回路12に供給されるとともに、表示装置42に供給される。表示装置42は、前記画像データR、G、Bに基づいてカラー画像を表示する。オペレータは、マウス等のポインティングデバイス44を用いて、表示された前記カラー画像の中、平滑化処理を行いたい色の位置を指定する。座標設定回路46は、前記ポインティングデバイス44により指定された座標(x,y)を重み付け関数設定回路48に供給する。
【0047】
重み付け関数設定回路48は、座標(x,y)に対応する濃度データC、M、Yをキャリブレーション回路12から供給される濃度データC、M、Yより求め、この濃度データC、M、Yにおいて最大となり、それから離れるに従って徐々に強度が減少する重み付け関数W(C,M,Y)を、例えば、
Figure 0003629128
W(C,M,Y)=0 (dd(C,M,Y)≧r) …(7)
として設定する。なお、dd(C,M,Y)は、濃度データC、M、Yの最大値をCP、MP、YPとして、
Figure 0003629128
と定義し、rは、
r=√(dC+dM+dY) …(9)
の最大値として定義する。
【0048】
以上のようにして設定された重み付け関数W(C,M,Y)を平滑化処理回路50に供給し、(2)式に適用することでルックアップテーブルT′jを求める。色処理回路14は、濃度データC、M、Yを前記ルックアップテーブルT′jによって網%データC、M、Y、Kに変換する。この場合、得られた網%データC、M、Y、Kは、所望の色の周辺に対してのみ平滑化処理が施されることになる。
【0049】
さらに、(9)式におけるrを、
r(C,M,Y)=k・√(dC+dM+dY) …(10)
として濃度データC、M、Yの関数で設定すれば、濃度の高い領域において広い範囲に平滑化処理を施すことができる。
【0050】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、入力画像データを画像処理条件に従った出力画像データに変換する際、変換データを平滑化処理することにより、その変換データの不連続性に起因する出力画像でのトーンジャンプ等の発生を回避し、階調品質の良好な画像を得る変換データを生成することができる。
【0051】
また、変換データに対する平滑化処理を入力画像データに応じて任意に調整することにより、階調再現性を損なうことなく、トーンジャンプ等のない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像処理方法が適用されるカラー画像処理装置の構成ブロック図である。
【図2】図1に示す色変換テーブル生成回路の構成ブロック図である。
【図3】フィルタ関数の説明図である。
【図4】図4A〜図4Cは、フィルタ関数を構成するフィルタ係数の例の説明図である。
【図5】図5A〜図5Cは、フィルタ関数を構成するフィルタ係数の例の説明図である。
【図6】図6A〜図6Cは、フィルタ関数を構成するフィルタ係数の例の説明図である。
【図7】図7A〜図7Cは、フィルタ関数を構成するフィルタ係数の例の説明図である。
【図8】本発明の画像処理方法が適用されるカラー画像処理装置の他の構成ブロック図である。
【図9】本発明の画像処理方法が適用されるカラー画像処理装置のさらに他の構成ブロック図である。
【符号の説明】
10、30、40…カラー画像処理装置
12…キャリブレーション回路 14…色処理回路
16…補間処理回路 18…USM回路
20…LD制御データ変換回路 22、34、50…平滑化処理回路
24…色変換テーブル生成回路 26…フィルタ関数記憶回路
28…選択指示手段 32、48…重み付け関数設定回路
42…表示装置 44…ポインティングデバイス
46…座標設定回路

Claims (2)

  1. 入力画像データを所望の画像処理条件に従って設定された変換データにより変換処理することで出力画像データを生成する際、
    前記入力画像データから入力信号空間でのヒストグラムを求め、前記ヒストグラムに基づいて重み付けしたフィルタ関数を用いて、前記ヒストグラムが大きい前記入力画像データを変換処理する前記変換データに対して強い平滑化処理を行い、前記ヒストグラムの小さい前記入力画像データを変換処理する前記変換データに対して弱い平滑化処理を行い、得られた新たな変換データを用いて前記入力画像データの変換処理を行うことを特徴とする画像処理方法。
  2. 請求項記載の方法において、
    前記ヒストグラムは、前記入力画像データの入力信号空間を複数の領域に分割し、前記各領域を構成する入力画像データの平均値に対する前記各領域に含まれる前記入力画像データのデータ数として求めることを特徴とする画像処理方法。
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