JP3906893B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力されたカラー画像を、出力装置において再現可能な色再現域内の画像信号に変換する画像処理装置及び画像処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラー画像を出力装置に出力する際には、入力されたカラー画像信号に対して種々の処理を施している。そのうちの一つとして、色変換処理がある。色変換処理としては、入力されたカラー画像信号の色空間を出力装置が受け取る色空間に変換する色空間変換処理や、入力されたカラー画像信号が意図した色が出力装置で再現されるように色の調整を行う色調整処理などが行われる。
【０００３】
このような色調整処理を行う方法として、カラー画像を入力したとき、そのカラー画像と出力装置から出力された画像の色とが測色的に一致するように変換することが考えられている。しかし、入力されるカラー画像により表現可能な色がすべて出力装置で再現されることは少なく、一部の色については出力装置で再現できない場合がある。そのような場合には、入力されたカラー画像の色（値）を出力装置が再現可能な色に何らかの形で置き換える必要がある。この処理を、以下ではガマット圧縮処理と呼ぶ。
【０００４】
一般的に知られているガマット圧縮処理の方法として、色差最小法がある。この方法は、出力装置に依存しない色空間において、入力されたカラー画像の信号値（以下、入力色と呼ぶ）が出力装置の色再現範囲（以下、出力ガマットと呼ぶ）内に収まっているか否かを判断し、入力色が出力ガマット内ならば何の変換も行わず、入力色が出力ガマット外ならば入力色と最も近い色信号を持つ出力ガマット表面の色信号値に変換する方法である。特に、出力装置に依存しない色空間としてＣＩＥＬａｂ、色差式をＣＩＥ１９７６色差として変換処理を行う場合が多い。
【０００５】
一方、入力されるカラー画像中に存在する色範囲は、そのカラー画像がどのような画像であるかによって異なる。図６は、カラー画像の種類による色範囲の一例の説明図、図７は、色差最小法によって圧縮された色範囲の一例の説明図である。図中、入力カラー画像信号の色範囲として示した実線内は、例えばｓＲＧＢ色空間のカラー画像が取り得る色範囲であり、出力ガマットとして示した実線内は、出力装置において色再現可能な色範囲を示している。いずれも、装置に依存しない色空間であるＣＩＥＬａｂ色空間におけるＬ^* 軸を含む一断面のみにおいて、それぞれの範囲を示したものである。
【０００６】
図６（Ａ）には、入力されたカラー画像が自然画像の場合の色範囲にハッチングを施して示している。自然画像の場合には、入力されたカラー画像のほとんどの色が出力装置でも再現可能な色である。従って、ほとんどの場合には、入力色が出力ガマット内となるため何の変換も行わずに出力しても、対応する色が出力装置で再現可能である。そして、例外的に入力色が出力ガマット外となった場合にのみ、入力色と最も近い色信号を持つ出力ガマット表面の色信号値に変換すればよい。これによって、ほとんどの色は良好に出力装置で再現される。このように、色差最小法は自然画像に対しては有効な方法である。
【０００７】
図６（Ｂ）には、入力されたカラー画像がＣＧ画像の場合の色範囲にハッチングを施して示している。ＣＧ画像などでは、例えば画像を作成中に用いた表示装置で表示可能な色を自由に指定するため、ｓＲＧＢ色空間のカラー画像が取りうる色範囲の全域の色が使用される可能性がある。この場合、上述のような色差最小法によるガマット圧縮方法を用いると、図７に示すように出力ガマット外の色は全て出力ガマット表面の色に変換されてしまう。そのため、例えば出力ガマットの外部の色でグラデーションを表現している場合、ほとんどが同色に変換されてしまい、グラデーション部分がほとんど単一色で出力されてしまうといった不具合が生じる。また、図６（Ｂ）に示す出力ガマット外の領域は高彩度の色を含んでおり、これらの高彩度の色については大きく彩度が低下してしまう。このように、ＣＧ画像などに対しては、上述の色差最小法は不向きである。
【０００８】
このようなＣＧ画像に適したガマット圧縮処理の方法として、例えば特公平６−３６５４８号公報や特開２０００−１８４２２２号公報などに記載されているように、ある点からの入力されたカラー画像の色範囲と出力ガマットとの距離の比に応じて、カラー画像の色範囲が出力ガマット内となるように階調を保存して圧縮することが考えられている。以下、この方法を目標点圧縮法と呼ぶ。この目標点圧縮法によれば、例えば出力ガマットの外部の色でグラデーションを表現している場合でも、出力ガマット内の色でグラデーションが表現される。そのため、上述の色差最小法のようにグラデーション部の色差が無くなるといった不具合が発生せず、ＣＧ画像などについては良好に色変換することができる。
【０００９】
しかしこの目標点圧縮法の場合には、自然画像部分の色再現性が劣化する。図８は、目標点圧縮法により圧縮された自然画像部分の色再現域の一例の説明図である。上述のように、目標点圧縮法では階調を保存するため、出力ガマット内の色についても圧縮を受けることになる。そのため、例えば図６に示した自然画像の色範囲は、図８に示すような領域に圧縮されてしまう。特に図６や図８に示すように、出力ガマットと入力されたカラー画像の色範囲との差が大きい場合には圧縮率が大きくなるため、出力ガマット内の色についても変化が大きくなる。そのため、自然画像は全体として彩度、あるいは明度と彩度が低下し、色再現性が悪くなるという問題がある。
【００１０】
このように、従来のガマット圧縮処理方法では、自然画像あるいはＣＧ画像のいずれかに適した処理を行うことができるものの、例えば入力されたカラー画像中に自然画像とＣＧ画像の両方が混在している場合には、両方を好ましく色再現することはできなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、入力されたカラー画像中に自然画像とＣＧ画像が混在している場合でも、両者を好ましく色再現することが可能な画像処理装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力画像信号を出力装置において再現可能な色再現域である出力ガマット内の画像信号に変換する画像処理装置及び画像処理方法において、入力画像信号の出力ガマット表面までの距離を取得して、その距離が大きいほど彩度を保存する傾向が強くなるように評価関数を更新し、更新した評価関数を用いて、入力画像信号を出力ガマット表面の画像信号に変換することを特徴とするものである。このような構成によって、例えば入力画像信号が出力ガマット内である場合にはそのまま、入力画像信号が出力ガマットの外部であるときには評価関数を用いて入力画像信号の変換を行うように構成することができる。これによって、例えば、自然画像などの出力ガマット内の色はそのままの色で再現し、ＣＧ画像などに含まれている出力ガマット外の色については、高彩度部分での彩度を保ちながら、ある程度の色の違いを表現可能に変換してグラデーション表現などを保つなどといったように、入力されたカラー画像の特性に応じた色変換が可能になる。
【００１３】
さらに、予め入力画像信号に対して明度方向の変換を行っておくことができる。これによって、出力ガマットと入力されたカラー画像の色範囲が大きく異なる場合でも、さらに良好な色変換を行うことができるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。図中、１は位置情報取得部、２はガマット内外判定部、３は距離情報取得部、４は変換部である。なお、以下の説明では出力ガマット及び入力されたカラー画像の色範囲は予め与えられているものとする。これらの求め方は既存の方法によって行うことができ、ここでは説明を省略する。また、入力されるカラー画像信号は、装置に依存しない色空間における信号であるものとする。装置に依存しない色空間は色の３属性を定義する色空間であり、例えばＣＩＥＬａｂ色空間とすることができる。以下の処理は、このＣＩＥＬａｂ色空間などの装置に依存しない色空間において行われるものとする。もちろん、ＣＩＥＬａｂ色空間に限られるものでないことは言うまでもない。
【００１５】
位置情報取得部１は、入力されたカラー画像信号の出力ガマットに対する位置情報を取得する。この例では、位置情報として入力されたカラー画像信号が出力ガマット外であるとき、出力ガマットの表面からの距離を位置情報として取得する例を示している。そのために、位置情報取得部１はガマット内外判定部２及び距離情報取得部３を含んで構成されている。
【００１６】
ガマット内外判定部２は、入力されたカラー画像信号が出力ガマットの外部か否かを判断する。距離情報取得部３は、入力されたカラー画像信号が出力ガマットの外部であるとガマット内外判定部２で判定されたとき、入力されたカラー画像信号と出力ガマット表面との距離を算出して、入力されたカラー画像信号の位置情報の一部として出力する。
【００１７】
変換部４は、位置情報取得部１で取得した位置情報に基づいた評価関数を用いて、入力されたカラー画像信号を出力ガマット内の画像信号に変換する。この例では、ガマット内外判定部２による判定結果が出力ガマット外であると判定されたとき、距離情報取得部３で算出した距離情報に基づいて評価関数を更新し、更新した評価関数を用いて、入力されたカラー画像信号を出力ガマット内（表面を含む）の画像信号に変換する。例えば出力ガマット表面から遠いカラー画像信号については高彩度の場合が多いため、距離が大きくなるに従って彩度を保存する傾向が強くなるように評価関数を更新する等といったことが可能になる。また、このような評価関数の更新によって、従来より用いられている色差最小法では出力ガマット表面の同一の色に圧縮されていた色も、距離に応じて更新された評価関数を用いることによって、それぞれが異なる色に変換される可能性が高くなる。従って、出力ガマット外で例えばグラデーションが施された部分についても、ある程度の色の変化を現出させることが可能になる。
【００１８】
なお、ガマット内外判定部２による判定結果が出力ガマット外ではないとの判定であった場合には、ガマット圧縮処理は行わない。これによって、例えば出力ガマット内に色範囲がほぼ収まる自然画像等については色の変化が少なくなり、忠実に色を再現することが可能になる。
【００１９】
図２は、本発明の第１の実施の形態における動作の一例を示すフローチャートである。Ｓ１１において、入力されたカラー画像信号が出力ガマット外か否かを、位置情報取得部１のガマット内外判定部２により判定する。出力ガマット外であると判定された場合には、Ｓ１２において、距離情報取得部３で出力ガマット表面から、入力されたカラー画像信号までの距離を算出し、変換部４は、算出された距離等の位置情報に従って評価関数を更新する。そしてＳ１３において、更新された評価関数を用いて、入力されたカラー画像信号を出力ガマット内（表面を含む）の画像信号に変換する。
【００２０】
なお、Ｓ１１で入力されたカラー画像信号が出力ガマット外ではないと判定された場合には、この例では入力されたカラー画像信号をそのまま出力する。あるいは、Ｓ１３において、入力されたカラー画像信号をそのまま出力する評価関数を適用して、処理の共通化を図ってもよい。
【００２１】
上述のように、この本発明の動作は、装置に依存しない色空間において行われる。このようなガマット圧縮処理が施された後、装置に依存しない色空間から出力装置に依存した色空間、例えばＣＭＹＫ色空間の色信号に変換されて出力装置に渡され、画像が形成されることになる。
【００２２】
図３は、本発明の第１の実施の形態によるガマット圧縮処理の具体例の説明図である。入力されたカラー画像が自然画像の場合、その色範囲は例えば上述の図６（Ａ）に示すようにほとんどが出力ガマット内である。そのため、入力されたカラー画像信号はそのまま出力される。例えば図３（Ａ）に示す色ａは、そのまま図３（Ｂ）に示す色ａとなる。
【００２３】
一方、入力されたカラー画像がＣＧ画像の場合、その色範囲は例えば上述の図６（Ｂ）に示すように、出力ガマット外の色も多く使用される。上述のように出力ガマット内の色信号についてはそのまま出力されるが、出力ガマット外の色については、出力ガマット表面からの距離等に従って更新された評価関数を適用して、出力ガマット表面あるいは出力ガマット内の色信号に変換する。
【００２４】
例えば図３（Ａ）に示す色ｂは、出力ガマット外の色であるが、出力ガマット表面からの距離が小さい色である。このような色は、例えば従来より用いられている色差最小法とほぼ同様の評価関数が適用され、図３（Ｂ）に示す色ｂ’に変換される。
【００２５】
また、図３（Ａ）に示す色ｃは、同じく出力ガマット外の色であるが、出力ガマット表面からの距離が大きい色である。また、この色ｃは従来の色差最小法では色ｂと同じ色に変換されていた色である。この色ｃのように出力ガマット表面からの距離が大きい色は、ほとんどの場合、高彩度の色である。従来の色彩最小法や、明度保存により圧縮を施すと、彩度の低下が著しかった色である。このように出力ガマット表面からの距離が大きい色については、その距離に応じて彩度をなるべく保存するように評価関数を更新し、更新された評価関数を適用する。これによって、例えば図３（Ｂ）に示す色ｃ’に変換される。このようにして、出力ガマット表面から大きく離れた高彩度の色については、なるべく彩度を保存するように変換され、彩度の低下をある程度防止して出力画質を向上させることができる。
【００２６】
同様にして、従来の色差最小法では同じ色に変換されていた色ｂや色ｃを含む複数の色は、それぞれの出力ガマット表面からの距離に応じた評価関数によって変換されるため、それぞれの出力色は分散され、ある程度の階調を確保できる可能性が高い。従って、従来の色差最小法ではほぼ同色に変換されていたグラデーション部分などについても、ある程度の色の違いを再現することが可能になる。
【００２７】
このように、自然画像部分については色の変更がほとんど発生しないので、従来の色差最小法と同等に良好な色再現がなされる。また、ＣＧ部分については、出力ガマット外の高彩度色についてもなるべく彩度低下を抑え、従来ではほぼ同じ色に変換されていた色についてもある程度の階調を確保して再現することが可能である。このような処理は、入力されたカラー画像が自然画像かＣＧ画像かといった区別をせずに実行可能であるので、これらが混在した画像であっても良好にガマット圧縮処理を行うことができる。
【００２８】
なお、上述の説明では、一例として出力ガマット表面からの距離が大きいほど彩度を保存する傾向を強くすることとして説明したが、これに限られるものではない。距離に応じて明度、色相方向への変化傾向について更新するように構成してもよい。また、例えば明度に応じて彩度の変化傾向を変えるなどといった構成も可能である。例えば高明度の色で明度低下が画質に影響する場合には明度を保存する傾向を強くし、低明度の色では彩度を保存する傾向を強くする等といったことも可能である。この場合、位置情報取得部１は、入力されたカラー画像信号の明度情報も位置情報の一部として出力すればよい。
【００２９】
また、出力ガマット外の色に対して適用する評価関数は、距離に応じて更新するほか、例えば色相などについても考慮してもよい。入力されたカラー画像の色範囲及び出力ガマットの形状は、色相によって大きく異なるので、当該色相において最適な評価関数及びその更新を行うことによって最適なガマット圧縮処理を行うことができる。このときの色相も、位置情報取得部１で取得する位置情報に含めればよい。もちろん、そのほかの種々の要素を考慮して評価関数の更新を行うことができる。
【００３０】
上述の説明では、位置情報取得部１のガマット内外判定部２において入力されたカラー画像信号が出力ガマットの外か否かを判定し、出力ガマット外の色についてのみガマット圧縮処理を行う例を示した。しかしこれに限らず、例えば出力ガマット内でも、その出力ガマット表面及び表面に近い色については多少圧縮を施すように構成して、出力ガマット外の色を圧縮した後の色の存在領域を拡大することも可能である。
【００３１】
図４は、本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。図中、図１と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。５は前段変換部である。この例では、図１に示す構成の前段に、前段変換部５を設けた構成を示している。
【００３２】
前段変換部５は、そのカラー画像信号が取りうる色範囲が中間的な色範囲となるように、入力されたカラー画像信号の明度方向の変換を行う。具体的には、入力されたカラー画像信号の色範囲の明度方向の最大値および最小値が、出力ガマットの明度の最大値および最小値と一致するように、入力側の色再現可能領域に対して明度方向に調整を施す。さらに、明度方向の調整を施した後の色範囲の最大彩度を有する点の明度と、出力ガマットの最大彩度を有する点の明度との差より、所定の関数によって求められる明度のとき最大彩度が得られるように、色範囲を調整する。このようにして得られた色範囲を中間の色範囲として設定し、入力されたカラー画像信号を中間の色範囲内の色へ変換する。
【００３３】
図５は、前段変換部５における色変換処理の具体例の説明図である。図中、破線は入力されるカラー画像信号の色範囲を示し、実線は出力ガマットを示している。前段変換部５では、まず、入力されたカラー画像信号の色範囲における明度レンジ、すなわち明度の最大値から明度の最小値までを、出力ガマットの明度レンジに合わせる。これによって、図５（Ａ）に示す入力側の色範囲は図５（Ｂ）に破線で示したようになる。
【００３４】
さらに、上述のようにして明度レンジの調整を施した後の入力側の色範囲における最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｉ）の明度と、出力ガマットの最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｏ）の明度との差の範囲内で、所定の関数によって点（ＣＵＳＰｉ）を調整して中間の色範囲を設定する。例えば図５（Ｂ）に破線で示している色範囲から、最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｉ）の明度を調整し、図５（Ｃ）に破線で示している中間の色範囲を設定する。
【００３５】
このようにして設定された中間の色範囲内の色となるように、入力されたカラー画像信号に対する色変換を行う。この時行う色変換の過程は、上述の中間の色範囲の設定時の処理と同様であり、図５（Ｂ）に示すように明度方向の調整を行った後、最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｉ）の明度調整に従って変換処理を行えばよい。
【００３６】
このような前段変換部５における処理により、入力されたカラー画像信号は図５（Ｃ）に破線で示す中間の色範囲内の中間カラー画像信号となる。この中間カラー画像信号に対して、第１の実施の形態で説明したように、位置情報の取得と、その位置情報に従ったガマット圧縮処理を行えばよい。
【００３７】
このように、前段変換部５において、入力されたカラー画像信号に対して明度方向の調整を行っておくことによって、入力されるカラー画像信号の色範囲と出力ガマットを近づけることができるので、変換部４における色変換精度を向上させることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、入力画像信号の出力ガマットに対する位置情報に基づいた評価関数を用いて入力画像信号を出力ガマット内の画像信号に変換するので、例えば入力画像が自然画像とＣＧ画像とが混在する画像などであっても、両者を好ましく再現することができる。特に、自然画像など測色的一致が求められる画像に関しては、色差最小法と同等の良好な出力結果を得ることができる。またＣＧ画像についても、例えば高彩度色について彩度をなるべく保存したり、従来の色差最小法ではほぼ同色に圧縮されていた色についてもある程度の階調性を持たせることができ、グラデーションなどについても色変化を表現することが可能になるなど、種々の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態における動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】 本発明の第１の実施の形態によるガマット圧縮処理の具体例の説明図である。
【図４】 本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】 前段変換部５における色変換処理の具体例の説明図である。
【図６】 カラー画像の種類による色範囲の一例の説明図である。
【図７】 色差最小法によって圧縮された色範囲の一例の説明図である。
【図８】 目標点圧縮法により圧縮された自然画像部分の色再現域の一例の説明図である。
【符号の説明】
１…位置情報取得部、２…ガマット内外判定部、３…距離情報取得部、４…変換部、５…前段変換部。

Claims (6)

1. 入力画像信号を出力装置において再現可能な色再現域である出力ガマット内の画像信号に変換する画像処理装置において、前記入力画像信号の前記出力ガマット表面までの距離を取得する位置情報取得手段と、該位置情報取得手段で取得した距離に基づいて更新した評価関数を用いて前記入力画像信号を前記出力ガマット表面の画像信号に変換する変換手段を有し、前記変換手段は、前記距離が大きくなるに従って彩度を保存する傾向が強くなるように前記評価関数を更新することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記位置情報取得手段及び前記変換手段は、装置に依存しない色空間において処理を行うものであり、該装置に依存しない色空間は、色の３属性を定義する色空間であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. さらに、前記入力画像信号に対して明度方向の変換を行う前段変換手段を有し、該前段変換手段による処理結果について前記位置情報取得手段における距離の取得及び前記変換手段による変換処理を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
4. 入力画像信号を出力装置において再現可能な色再現域である出力ガマット内の画像信号に変換する画像処理方法において、前記入力画像信号の前記出力ガマット表面までの距離を位置情報取得手段が取得し、該距離が大きいほど彩度を保存する傾向が強くなるように評価関数を更新し、更新した評価関数を用いて前記入力画像信号を前記出力ガマット表面の画像信号に変換手段が変換することを特徴とする画像処理方法。
5. 前記距離の取得及び前記変換の処理は、装置に依存しない色空間において行い、該装置に依存しない色空間は、色の３属性を定義する色空間であることを特徴とする請求項４に記載の画像処理方法。
6. 前記入力画像信号に対して明度方向の変換を行い、該明度方向の変換処理結果について前記距離の取得及び前記変換処理を行うことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の画像処理方法。

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