JP3961971B2 - 色変換関係導出方法、色変換関係導出装置、および色変換関係導出プログラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の色空間と第２の色空間との間における色変換関係を導出する色変換関係導出方法、色変換関係導出装置、および色変換関係導出プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、記録された画像を読み取って画像データを得るカラースキャナや、固体撮像素子上に被写体の画像を結像して読み取ることにより画像データを得るＤＳＣ（ディジタルスチルカメラ）等、画像を入力して画像データを得る、様々なタイプの入力デバイスが知られている。これらの入力デバイスでは、画像データは、例えばＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の３色についてそれぞれ例えば０〜２５５等の決まった範囲のデータで表わされ、この範囲は、入力デバイスがハードウェアとして取り扱うことができる色の範囲を表している。しかし、この色の範囲は、人間が認識可能な全色空間には及ばない。このため、元々の画像の色が極めて豊かな表現を持っていたとしても、一旦入力デバイスを用いて画像データに変換すると、その画像データによって表わされる画像は、入力デバイスが取り扱うことができるＲ、Ｇ、Ｂ色空間内の立方体や直方体で表される色表現領域内の色に制限されることになる。
【０００３】
また、画像データに基づいて画像を出力する出力デバイスについても、例えば、印画紙上をレーザ光で露光してその印画紙を現像することにより印画紙上に画像を記録する写真プリンタ、電子写真方式やインクジェット方式などの方式で用紙上に画像を記録するプリンタ、輪転機を回して多量の印刷物を作成する印刷機、画像データに基づいて表示画面上に画像を表示するＣＲＴディスプレイやプラズマディスプレイ等の画像表示装置等、様々なタイプの出力デバイスが知られているが、これらの出力デバイスについても上述の入力デバイスと同様、各出力デバイスに応じた色表現領域が存在する。すなわち、出力デバイスは、例えばＲ、Ｇ、Ｂ３色を表現する画像データやＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（墨）の４色を表現する画像データに基づいて様々な色を表現することができるが、出力デバイスがハードウェアとして取り扱うことができる色の範囲は、出力デバイス色空間（例えばＲＧＢ空間、ＣＭＹＫ空間等）の立方体や直方体で表される色表現領域内（例えばＲ、Ｇ、Ｂそれぞれについて０〜２５５の範囲の数値で表わされる色表現領域内等）に制限される。
【０００４】
また、例えばある１つの画像データ（例えば（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（５０，１００，２００）を表わす画像データ）であってもその画像データに基づいて得られる画像の色は出力デバイスの種類により異なる。この点は入力デバイスと出力デバイスとの間でも同様であり、ある入力デバイスで得られた（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（５０，１００，２００）の画像データをそのまま用いて、ある出力デバイスで画像を出力しても、入力デバイスで入力される元になった画像の色と出力デバイスで出力された画像の色は一般には一致しない。したがって、ある入力デバイスで画像を読み取って画像データを得、その画像データを基にして、ある出力デバイスで元の画像を再現しようとしたとき、入力デバイスで得られた画像データをそのまま出力デバイスに送るのではなく、その間で画像データを変換する必要がある。ここでは画像の色に着目した変換を行っており、この画像データの変換を色変換と称する。また、この色変換による画像データの相互関係を定義するＬＵＴ（ルックアップテーブル）などのことを色変換関係（カラープロファイル）と称する。この色変換関係は、換言すると、色空間座標値の変換関係を定義するものである。
【０００５】
また、上述したように、数値上同一の画像データであっても各デバイスにおいて表現される色はそれぞれに異なっているが、近年では、入力デバイスと出力デバイスとが相互に接続された、複数種類の入力デバイスや複数種類の出力デバイスが組み込み可能なデバイス非依存のシステムを構築することが望まれている。そのようなデバイス非依存のシステムでは、デバイス間で色変換を行なうにあたって、デバイスには依存しない共通色空間（Ｄｅｖｉｃｅ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｄａｔａの空間）、例えばＬ^*ａ^*ｂ^*色空間等を中間に置き、入力デバイスで得られた入力デバイスに依存した色空間上の画像データを共通色空間上の画像データに変換する色変換と、その共通色空間上の画像データを、出力デバイスに依存した色空間上の画像データに変換する色変換とを経る手法が採用されている。そして、このデバイス非依存のシステムでは、上述した色変換関係（カラープロファイル）として、入力デバイスに依存した色空間から共通色空間への色変換を定義する入力プロファイルと、出力デバイスに依存した色空間から共通色空間への色変換を定義する出力プロファイルが作成される（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。
【０００６】
このような色変換関係を用いる色変換は、演算機能を搭載したデバイス上や、演算機能を持たないデバイスに接続されたコンピュータ上などで演算実行される。色変換関係の中には、ある色空間から他の色空間へ向かう一方向（順方向）の変換関係を表す関数を定義したものがある。逆方向の色変換は、この順方向の変換関係を表す関数を逆参照することによって行われる場合が多いが、逆参照の精度は、高精度であることが望ましい。
【０００７】
ところで、色変換を精度よく行うには、色変換関数をなめらかな曲線にすること（スムージング）が必要であり、多項式近似を用いる方法（例えば、特許文献４参照。）や、平滑化空間フィルタをかける方法や、平滑化スプラインを用いる方法等が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６０−１０５３７６号公報
【特許文献２】
特開昭６１−２８８６６２号公報
【特許文献３】
特開平４−１９６６７５号公報
【特許文献４】
特開２００１−４５３１８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多項式近似を用いる方法は、一つの多項式で近似するため、色変換関数が高次の式になりやすく、この関数を色変換に用いると、演算時間が非常に長くなってしまう。また、入力デバイスに依存した色空間（ここでは入力ＲＧＢ色空間とする）の色再現領域と出力デバイスに依存した色空間（ここでは出力ＲＧＢ色空間とする）の色再現領域とは一般にズレており、入力ＲＧＢ色空間→共通色空間（ここではＬ^*ａ^*ｂ^*色空間とする）→出力ＲＧＢ色空間といった２段階の色変換を行う場合に、後段の色変換を表す色変換関数が高次の式であると、入力側の色再現領域のうち、出力側の色再現領域をはみ出した部分では後段の色変換の精度が保証されなくなる。平滑化空間フィルタをかける方法は、簡単な方法であるものの、十分になめらかな曲線になるまでフィルタをかけることで、元の値からのズレが大きくなり、色変換の精度がかえって低下してしまうという問題がある。平滑化スプラインを用いる方法は、高精度ではあるものの、演算時間が長くなりやすい。
【００１０】
また、色変換の精度は、一方の色空間内に設けられた任意のサンプル点と、そのサンプル点に対応する他方の色空間の点との組を多数用意すればするほど高精度になるものの、その組が多くなればなるほど、演算時間が長くなってしまう。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、順逆ともに高速かつ高精度な色変換関係を導出することができる色変換関係導出方法、色変換関係導出装置、色変換関係導出プログラムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の色変換関係導出方法は、第１の色空間と第２の色空間との間における色変換関係を導出する色変換関係導出方法において、
上記第１の色空間内を満たす複数領域を形成する領域形成ステップと、
上記領域ごとに、上記第１色空間内に設けられた任意のサンプル点と、そのサンプル点に対応する上記第２の色空間内の点との組を用いて、その領域内での座標と上記第２の色空間の座標との間における色変換を表す部分関数を導出する部分関数導出ステップと、
上記部分関数導出ステップで導出され各領域の部分関数をつなぎ合わせ、上記第１の色空間全体に渡る上記色変換関係を表す全体関数を導出する全体関数導出ステップとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
ここで、上記サンプル点は、上記第１色空間を格子状に区切る格子点であってもよいし、上記第１色空間内にランダムに設定した点であってもよいし、あるいは上記第１の色空間の座標を上記第２の色空間の座標に変換する順方向色変換を定義した順方向色変換関係を得るときに用いたサンプル点であってもよい。
【００１４】
本発明の色変換関係導出方法によれば、上記領域ごとに上記部分関数を導出するため、その部分関数は充分な精度をもった低次な式になる。上記全体関数導出ステップでは、その低次な部分関数をつなぎ合わせるため、全体関数も低次な式になる。色変換を表す関数が低次になればなるほど、色変換を高速に行うことができることから、本発明の色変換関係導出方法は、色変換を高速に行うことができる色変換関係を導出することができる。また、上記全体関数導出ステップにおいて、各領域の部分関数をなめらかにつなぎ合わせることで、高精度なスムージングが行われる。その結果、色変換の精度を色空間全体に渡って高めた色変換関係を導出することができる。さらに、本発明の色変換関係導出方法によって導出された色変換関係を用いて、例えば、入力ＲＧＢ色空間→Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間→出力ＲＧＢ色空間といった２段階の色変換を行う場合、入力側の色再現領域のうち、出力側の色再現領域からはみ出した部分であっても、上記全体関数が低次な式であることから色変換の精度がある程度保証される。
【００１５】
また、本発明の色変換関係導出方法において、上記領域形成ステップが、上記複数領域として、互いに重なり合った複数領域を形成するステップであり、
上記全体関数導出ステップが、上記部分関数をつなぎ合わせるにあたり、上記領域が重なり合う範囲でつなぎあわせるステップである形態が好ましい。
【００１６】
こうすることで、上記部分関数をつなぎ合わせるにあたり、互いに重なり合う領域の部分関数どうしが相互補完され、より高精度なスムージングを行うことができ、その結果、色変換の精度をより高めた色変換関係を導出することができる。
【００１７】
上記目的を達成する本発明の色変換関係導出装置は、第１の色空間と第２の色空間との間における色変換関係を導出する色変換関係導出装置において、
上記第１の色空間内を満たす複数領域を形成する領域形成部と、
上記領域ごとに、上記第１色空間内に設けられた任意のサンプル点と、そのサンプル点に対応する上記第２の色空間内の点との組を用いて、その領域内での座標と上記第２の色空間の座標との間における色変換を表す部分関数を導出する部分関数導出部と、
上記部分関数導出部で導出された各領域の部分関数をつなぎ合わせ、上記第１の色空間全体に渡る上記色変換関係を表す全体関数を導出する全体関数導出部とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成する本発明の色変換関係導出プログラムは、第１の色空間と第２の色空間との間における色変換関係を導出する色変換関係導出プログラムにおいて、
上記第１の色空間内を満たす複数領域を形成する領域形成部と、
上記領域ごとに、上記第１色空間内に設けられた任意のサンプル点と、そのサンプル点に対応する上記第２の色空間内の点との組を用いて、その領域内での座標と上記第２の色空間の座標との間における色変換を表す部分関数を導出する部分関数導出部と、
上記部分関数導出部で導出された各領域の部分関数をつなぎ合わせ、上記第１の色空間全体に渡る上記色変換関係を表す全体関数を導出する全体関数導出部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
なお、本発明にいう色変換関係導出装置や色変換関係導出プログラムについては、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいう色変換関係導出装置や色変換関係導出プログラムには、上記の基本形態のみではなく、前述した色変換関係導出方法の各形態に対応する各種の形態が含まれる。
【００２０】
また、上記本発明の色変換関係導出装置と、上記色変換関係導出プログラムとでは、それらを構成する構成要素名として、領域形成部、部分関数導出部、あるいは全体関数導出部といった互いに同一の名称を付しているが、色変換関係導出プログラムの場合は、そのような作用をなすソフトウェアを指し、色変換関係導出装置の場合は、ハードウェアを含んだものを指している。
【００２１】
さらに、本発明の色変換関係導出プログラムを構成する領域形成部などといった構成要素は、１つの構成要素の機能が１つのプログラム部品によって担われるものであってもよく、１つの構成要素の機能が複数のプログラム部品によって担われるものであってもよく、複数の構成要素の機能が１つのプログラム部品によって担われるものであってもよい。また、これらの構成要素は、そのような作用を自分自身で実行するものであってもよく、あるいは、コンピュータに組み込まれている他のプログラムやプログラム部品に指示を与えて実行させるものであっても良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態が適用された画像入力−色変換−画像出力システムの全体構成図である。
【００２４】
ここには、カラースキャナ１０が示されており、そのカラースキャナ１０では、カラーリバーサルフィルム上に記録された原稿画像１１が読み取られてＲＧＢ３色の画像データが生成される。このＲＧＢの画像データはパーソナルコンピュータ２０に入力される。このパーソナルコンピュータ２０では、カラースキャナ１０で得られた画像データが、後述するカラープリンタ３０に適した画像出力用のＲＧＢ３色の画像データに変換される。この変換で得られた画像出力用の画像データは、カラープリンタ３０に入力され、そのカラープリンタ３０では、入力された画像データに基づくプリント出力が行なわれて、プリント画像３１が形成される。
【００２５】
ここで、このパーソナルコンピュータ２０は、色変換関係導出装置を兼ねており、このパーソナルコンピュータ２０では、あらかじめ色変換関係が導出され、カラースキャナ１０で得られた画像データをカラープリンタ３０用の画像データに変換する際は、その導出された色変換関係が参照される。この色変換関係、およびその導出方法については後述するが、その色変換関係を導出するにあたっては、カラーリバーサルフィルム上に記録された多数の色パッチが配列されたカラーチャート１１ａがカラースキャナ１０により読み取られる。
【００２６】
この図１に示すシステムでは画像データに基づく画像を出力する出力デバイスの一例としてカラープリンタ３０を示したが、このカラープリンタ３０は、電子写真方式のカラープリンタであってもよく、インクジェット方式のカラープリンタであってもよく、変調されたレーザ光で印画紙を露光してその印画紙を現像する方式のプリンタであってもよく、そのプリント方式の如何を問うものではない。また、出力デバイスとしては、プリンタに限定されるものではなく、印刷機であってもよく、あるいは表示画面上に画像を表示するＣＲＴディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置等の画像表示装置であってもよい。
【００２７】
この図１に示すシステムにおける、本発明の一実施形態としての特徴は、パーソナルコンピュータ２０の内部で色変換関係が導出される際に実行される色変換関係導出処理にあり、以下、このパーソナルコンピュータ２０について説明する。
【００２８】
図２は、図１に１つのブロックで示すパーソナルコンピュータ２０の外観斜視図、図３は、そのパーソナルコンピュータ２０のハードウェア構成図である。
【００２９】
このパーソナルコンピュータ２０は、外観構成上、本体装置２１、その本体装置２１からの指示に応じて表示画面２２ａ上に画像を表示する画像表示装置２２、本体装置２１に、キー操作に応じた各種の情報を入力するキーボード２３、および、表示画面２２ａ上の任意の位置を指定することにより、その位置に表示された、例えばアイコン等に応じた指示を入力するマウス２４を備えている。この本体装置２１は、外観上、フレキシブルディスクを装填するためのフレキシブルディスク装填口２１ａ、およびＣＤ−ＲＯＭを装填するためのＣＤ−ＲＯＭ装填口２１ｂを有する。
【００３０】
本体装置２１の内部には、図３に示すように、各種プログラムを実行するＣＰＵ２１１、ハードディスク装置２１３に格納されたプログラムが読み出されＣＰＵ２１１での実行のために展開される主メモリ２１２、各種プログラムやデータ等が保存されたハードディスク装置２１３、フレキシブルディスク１００が装填されその装填されたフレキシブルディスク１００をアクセスするＦＤドライブ２１４、ＣＤ−ＲＯＭ１１０が装填され、その装填されたＣＤ−ＲＯＭ１１０をアクセスするＣＤ−ＲＯＭドライブ２１５、カラースキャナ１０（図１参照）と接続され、カラースキャナ１０から画像データを受け取る入力インタフェース２１６、カラープリンタ３０（図１参照）と接続され、カラープリンタ３０に画像データを送る出力インタフェース２１７が内蔵されており、これらの各種要素と、さらに図２にも示す画像表示装置２２、キーボード２３、マウス２４は、バス２５を介して相互に接続されている。
【００３１】
ここで、ＣＤ−ＲＯＭ１１０には、このパーソナルコンピュータ２０を色変換関係導出装置として動作させるための色変換関係導出プログラムが記憶されており、そのＣＤ−ＲＯＭ１１０はＣＤ−ＲＯＭドライブ２１５に装填され、そのＣＤ−ＲＯＭ１１０に記憶された色変換関係導出プログラムがこのパーソナルコンピュータ２０にアップロードされてハードディスク装置２１３に記憶される。
【００３２】
次に、パーソナルコンピュータ２０における色変換関係の導出方法について説明するが、ここでは、先ず、従来の一般的な色変換の手法について説明する。
【００３３】
図４は、入力プロファイルの概念図である。
【００３４】
入力プロファイルがカラースキャナ１０のメーカ等から入手できる時は、入力プロファイルを新たに作成することは不要であるが、ここではその入力プロファイルの作成方法の概要について説明する。
【００３５】
図１に示す原稿画像１１に代えて多数の色パッチからなるカラーパッチ画像１１ａを用意し、そのカラーパッチ画像１１ａをカラースキャナ１０で読み取って各色パッチごとの、入力ＲＧＢ空間（本発明にいう第１の色空間の一例）上の色データを得るとともに、そのカラーパッチ画像を測色計で測色して、各色パッチについて、本発明にいう第２の色空間の一例であるＬ^*ａ^*ｂ^*空間上の座標点を表わす色データを得る。
【００３６】
このようにして、入力ＲＧＢ空間上の座標点とＬ^*ａ^*ｂ^*色空間上の座標点との対応が定義された入力プロファイル（色変換関係の一例）が得られる。この入力プロファイルは、カラースキャナ１０の種類や、さらに一般的には入力デバイスの種類によってそれぞれ異なる、入力デバイスに依存したプロファイルである。
【００３７】
図５は、出力プロファイルの概念図である。
【００３８】
カラープリンタに対応する出力プロファイルはそのカラープリンタのメーカから提供されることもあり、プリント出力しようとするカラープリンタに対応する出力プロファイルを入手することが出来れば出力プロファイルの作成は不要であるが、ここでは、その出力プロファイルを新たに作成するとした場合の作成方法の概要について説明する。
【００３９】
図１に示すパーソナルコンピュータ２０から、ＲＧＢ３色の画像データとして、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの値を順次変化させた画像データを発生し、そのようにして発生させた画像データに基づくカラーパッチ画像をカラープリンタ３０でプリント出力する。図１に示すプリント画像３１は、カラーパッチ画像を表わしている画像ではないが、このプリント画像３１に代えてカラーパッチ画像をプリント出力したものとし、そのカラーパッチ画像を構成する各カラーパッチを測色計で測定する。こうすることにより、出力ＲＧＢ空間（本発明にいう第１の色空間の別の一例）上の座標値とＬ^*ａ^*ｂ^*色空間（本発明にいう第２の色空間の一例）上の座標値との対応関係をあらわす出力プロファイル（色変換関係の一例）が構築される。
【００４０】
この出力プロファイルは、出力デバイスに応じてそれぞれ異なる、出力デバイスに依存したプロファイルである。
【００４１】
図６は、入力プロファイルと出力プロファイルとの双方からなる色変換アルゴリズムを示す概念図である。
【００４２】
図４と図５を参照して説明した入力プロファイルと出力プロファイルを図１に示すパーソナルコンピュータ２０に記憶しておき、カラースキャナ１０で得られたＲＧＢの画像データを、図６に示すように、入力プロファイルにより一旦Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間上の画像データに変換し、そのＬ^*ａ^*ｂ^*色空間上の画像データを、出力プロファイルによりＲＧＢの画像データに変換してカラープリンタに伝える。こうすることにより、カラープリンタ３０では、原稿画像１１の色表現を再現したプリント画像３１を得ることができる。
【００４３】
但し、一般的には、画像データ毎に入力プロファイルと出力プロファイルとを用いて色変換を行うのではなく、予め、入力ＲＧＢ空間を格子状に区切る各格子点に対応する各画像データについて色変換を行って、入力ＲＧＢ空間上の座標値と出力ＲＧＢ空間上の座標値との対応関係をあらわす結合プロファイルを作成しておく。そして、その結合プロファイルを、図１に示すパーソナルコンピュータ２０に記憶しておき、この結合プロファイルにより画像データの変換を行う。
【００４４】
ところで、このような色変換や、結合プロファイルの作成を、図１に示すパーソナルコンピュータ２０などによって実際に実行する際には、出力プロファイルを使ってＬ^*ａ^*ｂ^*色空間上の画像データを出力ＲＧＢ空間上の画像データに変換しなければならない。すなわち、図５に示す、ＲＧＢ空間の座標をＬ^*ａ^*ｂ^*色空間の座標に変換すること（ＲＧＢ空間→Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間）を順方向色変換と称することにすると、ここでは逆方向色変換（Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間→ＲＧＢ空間）を行わなければならないことになる。本実施形態においては、順方向色変換関係は、図５を用いて説明した出力プロファイルを用い、逆方向色変換関係を導出する。この導出についての説明を行う前に、出力ＲＧＢ空間上の色再現領域と、Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間上の色再現領域について説明する。
【００４５】
図７は、出力ＲＧＢ空間上の色再現領域を示す図である。
【００４６】
この出力ＲＧＢ空間上での色再現領域３００は、ＲＧＢ３色それぞれの色成分について、例えば０から２５５までといった範囲に及ぶ立方体形状を成している。そして、出力プロファイルを作成したときの各カラーパッチ画像を表す画像データは、色再現領域３００の立方体を規則的な格子状に区切る格子点３１０に対応している。
【００４７】
これらの格子点３１０に対応するＬ^*ａ^*ｂ^*色空間上の座標値は、上述したようにカラーパッチ画像を測色計で測定したときの測色値として与えられている。また、格子点３１０で囲まれた格子空間３２０内の座標点に対応するＬ^*ａ^*ｂ^*色空間上の座標値は、その格子空間３２０を囲む各格子点３１０に対応する各測色値に基づいた補間計算によって算出される。
【００４８】
このようにＲＧＢ空間上の座標値から、対応するＬ^*ａ^*ｂ^*色空間上の座標値を算出することは容易である。これに対し、与えられたＬ^*ａ^*ｂ^*色空間上の座標値に対応するＲＧＢ空間上の座標値を算出するのは面倒であることが多い。
【００４９】
図８は、Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間上の色再現領域を示す図である。
【００５０】
ＲＧＢ空間上の立方体状の色再現領域をＬ^*ａ^*ｂ^*色空間上に写像した色再現領域４００は、略６面体形状を有しており、この図８には、色再現領域４００の８頂点Ｋ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｗについて、対応するＲＧＢ空間上の座標値が示されている。また、この図８では、色再現領域４００の略６面体形状は滑らかな稜線などで構成されていて、ＲＧＢ空間上の色再現領域に対して高い規則性を持って対応しているように見えるが、実際には非線形性が高く、不規則な対応関係となっている。
【００５１】
以下、図７に示す色再現領域を有する出力ＲＧＢ空間と図８に示す色再現領域を有するＬ^*ａ^*ｂ^*色空間との間における逆方向色変換関係を導出する色変換関係導出方法について説明する。
【００５２】
図９は、本発明の色変換関係導出方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【００５３】
この色変換関係導出方法は、領域形成ステップ（ステップＳ９１）と部分関数導出ステップ（ステップＳ９２）と全体関数導出ステップ（ステップＳ９３）を有する。
【００５４】
領域形成ステップ（ステップＳ９１）は、図７に示す出力ＲＧＢ空間上での色再現領域３００内を満たす、互いに重なり合った複数領域を形成するステップであり、本発明の色変換関係導出方法における領域形成ステップの一例に相当する。
【００５５】
また、部分関数導出ステップ（ステップＳ９２）は、領域形成ステップ（ステップＳ９１）で形成された領域ごとに、図７に示す出力ＲＧＢ空間内に設けられた任意のサンプル点と、そのサンプル点に対応する図８に示すＬ^*ａ^*ｂ^*色空間内の点との組を用いて、その領域内での座標とそのＬ^*ａ^*ｂ^*色空間の座標との逆方向色変換を表す部分関数を導出するステップであり、本発明の色変換関係導出方法における部分関数導出ステップの一例に相当する。
【００５６】
さらに、全体関数導出ステップ（ステップＳ９３）は、部分関数導出ステップ（ステップＳ９２）を実行することによりそれぞれ導出した各領域の部分関数をつなぎ合わせ、全体関数を導出するステップであり、本発明の色変換関係導出方法における全体関数導出ステップの一例に相当する。このステップで導出された全体関数が、出力ＲＧＢ空間とＬ^*ａ^*ｂ^*色空間との間における逆方向色変換関係になる。
【００５７】
これら各ステップの詳細な内容については後述する。
【００５８】
図１０は、本発明の色変換関係導出プログラムの一実施形態を示す図である。ここでは、この色変換関係導出プログラム５００は、記憶媒体１０５に記憶されている。
【００５９】
この図１０に示す記憶媒体１０５は、色変換関係導出プログラム５００が記憶された記憶媒体であればその種類を問うものではなく、例えばＣＤ−ＲＯＭにこの色変換関係導出プログラム５００が格納されているときはそのＣＤ−ＲＯＭを指し、その色変換関係導出プログラム５００がローディングされてハードディスク装置に記憶されたときはそのハードディスク装置を指し、あるいはその色変換関係導出プログラム５００がフレキシブルディスクにダウンロードされたときはそのフレキシブルディスクを指す。
【００６０】
この色変換関係導出プログラム５００は、図１に示すパーソナルコンピュータ２０が色変換関係導出装置として動作する際に実行され、そのパーソナルコンピュータ２０を、色変換関係を導出する色変換関係導出装置として動作させるものであり、領域形成部５１０と部分関数導出部５２０と全体関数導出部５３０とを有する。
【００６１】
これら領域形成部５１０、部分関数導出部５２０、および全体関数導出部５３０は、それぞれ、図９に示す領域形成ステップ（ステップＳ９１）、部分関数導出ステップ（ステップＳ９２）、および全体関数導出ステップ（ステップＳ９３）を実行する役割を担っている。また、これら領域形成部５１０、部分関数導出部５２０、および全体関数導出部５３０は、それぞれ、本発明の色変換関係導出プログラム５００における、領域形成部、部分関数導出部、および全体関数導出部の各一例に相当する。
【００６２】
この色変換関係導出プログラム５００の各要素の作用については後述する。
【００６３】
図１１は、本発明の色変換関係導出装置の一実施形態の機能ブロック図である。
【００６４】
この色変換関係導出装置６００は、図１０の色変換関係導出プログラム５００が、図１に示すパーソナルコンピュータ２０にインストールされて実行されることにより構成されるものである。
【００６５】
この色変換関係導出装置６００は領域形成部６１０と部分関数導出部６２０と全体関数導出部６３０とから構成されている。領域形成部６１０、部分関数導出部６２０、および全体関数導出部６３０は、図１０に示す色変換関係導出プログラム５００を構成する、領域形成部５１０、部分関数導出部５２０、および全体関数導出部５３０にそれぞれ対応するが、図１１の各要素は、図１に示すパーソナルコンピュータ２０のハードウェアとそのパーソナルコンピュータで実行されるＯＳやアプリケーションプログラムとの組合せで構成されているのに対し、図１０に示す色変換関係導出プログラムの各要素はそれらのうちのアプリケーションプログラムのみにより構成されている点が異なる。
【００６６】
これら領域形成部６１０、部分関数導出部６２０、および全体関数導出部６３０は、それぞれ、本発明の色変換関係導出装置における、領域形成部、部分関数導出部、および全体関数導出部の各一例に相当する。
【００６７】
以下、図１１に示す色変換関係導出装置６００の各要素を説明することによって、図９に示すフローチャートの各ステップと、図１０に示す色変換関係導出プログラム５００の各要素も合わせて説明する。色空間は３次元であるが、ここでの説明では、簡明化のため、２次元で説明することがある。
【００６８】
先ず、図１１に示す領域形成部６１０で実行される処理について説明する。
【００６９】
図１２は、図７に示す色再現領域の各一辺を４等分し、その色再現領域を６４個に分割した例を示す図である。
【００７０】
まず、領域形成部６１０は、色再現領域３００を、図７に示す格子点３１０で区切るよりも粗く分割点３４０によって分割する。ここでは、分割点３４０によって分割された各空間を分割空間３５０と称することにする。領域形成部６１０は、次に、色再現領域３００を満たす、互いに重なり合った複数領域を形成する。各領域は、分割空間３５０を単位として構成されたものであり、この図１２では、ハッチングを施すことにより１つの領域３６０を示している。このハッチングが施された領域３６０は、ＲＧＢ方向それぞれに互いに隣り合う合計８個の分割空間３５０からなるものである。
【００７１】
図１３は、図１２に示す出力ＲＧＢ空間のＲＧ面について示した図である。
【００７２】
図１２でハッチングを施すことにより示した領域３６０は、図の右上に位置している。領域形成部６１０は、色再現空間３００の端の部分では、図の右下に示すような、７つ分の分割空間（この図１３では２次元で示してあるため点線で示す３つ分の分割空間３５０）に相当する部分が色再現空間３００の外に位置し、領域としては１つの分割空間３５０からなるものや、図の左上に示すような、６つ分の分割空間（この図１３では点線で示す２つ分の分割空間３５０）に相当する部分が色再現空間３００の外に位置し、領域としては２つの分割空間３５０からなるものも形成する。
【００７３】
また、この図１３には、Ｒ方向に、隣り合う領域３６０どうしが互いに半分ずつ重なり合いながら３つ並んでおり、Ｇ方向にも同様に３つ並んでいる。領域形成部６１０によって形成された、互いに重なり合う領域３６０には、互いの領域３６０を構成する１つの分割空間３５０で重なり合うものと、互いの領域３６０を構成する２つの分割空間３５０で重なり合うものと、互いの領域３６０を構成する３つの分割空間３５０で重なり合うものとの３種類がある。なお、本発明においては、領域の重なり具合は任意である。
【００７４】
次に、図１１に示す部分関数導出部６２０で実行される処理について説明する。
【００７５】
図１４は、図１３にそれぞれ示される１つの領域を示すものである。
【００７６】
各領域３６０は、各領域３６０を構成する８個の分割空間３５０が１点で重なった中心点３６１を有する。部分関数導出部６２０は、まず、各領域３６０における中心点３６１を抽出する。図１２に示すいずれの分割点３４０も、いずれかの領域の中心点３６１になる。ここで、この図１４では図１２に示す格子点３１０を図示省略したが、例えば、図１２でハッチングを施すことにより示した領域３６０には、図１２に示すように、格子点３１０が複数含まれている。複数の格子点３１０が１つの領域３６０に含まれることは、ハッチングによって示された領域３６０に限ったことではなく、いずれの領域３６０においても同じである。部分関数導出部６２０は、各領域３６０ごとに、領域３６０に含まれる格子点３１０を抽出する。各格子点３１０は、本発明にいうサンプル点の一例に相当する。なお、本発明にいうサンプル点は、図１２に示す格子点３１０に限らず、図１２に示す色再現空間３００内にランダムに設定した点であってもよい。ここで、図１２に示す格子点３１０に対応する図８に示すＬ^*ａ^*ｂ^*色空間内の点は、上述したようにカラーパッチ画像を測色計で測定したときの測色値として与えられている。部分関数導出部６２０は、続いて、図１２に示す格子点３１０と、その格子点３１０に対応する図８に示すＬ^*ａ^*ｂ^*色空間内の点との組を用いて多項式近似により、各領域３６０ごとに、領域に含まれる各格子点の、図７（図１２）に示す出力ＲＧＢ色空間上の座標と、その座標に対応する図８に示すＬ^*ａ^*ｂ^*色空間上の座標との関係を求める。その結果、以下に示す３つの２次式が求められ、これらの式が、本発明にいう部分関数になる。
【００７７】
【数１】

【００７８】
【数２】

【００７９】
【数３】

【００８０】
ここで、式１から式３までの各項における係数（ａｉｊ）は、加重付き最小自乗法によって算出される。ここにいう加重付きとは、各領域３６０ごとに抽出した格子点３１０それぞれについて、各中心点３６１からの距離に応じた重み付けを行うことをいう。
【００８１】
図１５は、部分関数導出部が行う重み付けを説明するための図である。
【００８２】
図１５に示すグラフの横軸は中心点３６１からの距離を表し、‘０’の位置は中心点３６１の位置になる。また、縦軸は加重量を表す。部分関数導出部６２０は、この図１５に示すグラフに従った重み付けを行う。すなわち、格子点３１０が中心点３６１に重なっている場合には、加重量を最大値の‘１．０’にし、格子点３１０が中心点３６１から離れるほど加重量を小さくし、隣の領域３６０の中心点３６１の位置では、加重量が‘０’に近い値になるようにする。このようにして、部分関数導出部６２０は、各領域３６０ごとに、領域３６０に含まれる格子点３１０の重み付けを行い、その上で最小自乗法を実行することにより式１から式３までの各項における係数（ａｉｊ）を算出する。このようにして得られた係数（ａｉｊ）は、中心点３６１に対応付けて記憶される。なお、１個の分割空間３５０からなる領域では、含まれる格子点３１０の数が不足し最小自乗法が解けない場合がある。この場合には、その１個の分割空間３５０に隣接する周囲の分割空間３５０まで領域の範囲を広げ、含まれる格子点３１０の数を増やして最小自乗法を解けばよい。また、グレー近傍の精度は重要なため、各中心点３６１からの距離に応じた重み付けに加えて、グレーを表す位置からの距離に応じた重み付け（グレーを表す位置に近いほど加重を大きくする重み付け）を行うことが好ましい。
【００８３】
このように、図１２に示す色変換関係導出装置６００によれば、一つの領域３６０ごとに部分関数を導出するため、その部分関数は２次式という低次な式で充分な精度を得ることができる。
【００８４】
なおここでは、各領域に含まれる各格子点の、出力ＲＧＢ色空間上の座標と、その座標に対応するＬ^*ａ^*ｂ^*色空間上の座標との関係を求める際に、多項式近似を用いたが、その他の手法を用いて、上記関係を求めてもよい。
【００８５】
次に、図１１に示す全体関数導出部６３０で実行される処理について説明する。
【００８６】
図１６は、出力ＲＧＢ色空間上の座標と、その座標に対応するＬ^*ａ^*ｂ^*色空間上の座標との関係を示す図である。
【００８７】
この図１６の縦軸（Ｙ軸）は、図８に示すＬ^*ａ^*ｂ^*色空間の座標を概念的に表しており、横軸（Ｘ軸）は、図７（図１２）に示す出力ＲＧＢ空間の座標を概念的に示している。また、この図１６に示す曲線Ｙ＝ｆ₁（Ｘ）は、ある一つの領域３６０における部分関数を示したものであり、曲線Ｙ＝ｆ₂（Ｘ）は、その領域３６０に重なり合う隣の領域３６０における部分関数を示したものである。図１１に示す色変換関係導出装置６００では、各領域ごとに部分関数を独立して導出するため、両領域が重なり合う部分はどうしても曲線が互いにズレてしまう。全体関数導出部６３０は、両曲線をなめらかにつなぎあわせる。ここでは、出力ＲＧＢ空間上の任意の点を用いて説明する。
【００８８】
図１７は、任意の点が含まれている分割空間を示す図である。
【００８９】
図１７に示す分割空間３５０は、図１６において出力ＲＧＢ空間の座標を概念的に示したＸ軸上のＲ部分に相当する。上述のごとく、各分割点３４０はいずれかの領域の中心点に相当することから、一つの分割空間３５０内に位置する任意の点は、その分割空間を領域の一部とする８つの領域それぞれの中心点３６１によって取り囲まれている。また、上述のごとく、各中心点３６１には、部分関数導出部６２０によって算出された係数（ａｉｊ）が対応付けられている。全体関数導出部６３０は、各中心点３６１に対応付けられた係数（ａｉｊ）を用いて、８点補間、あるいは４点補間を行い、任意の点Ａの係数（ａｉｊ）を求め、上述の式（１）から式（３）によって、任意の点Ａの、図７（図１２）に示す出力ＲＧＢ色空間上の座標と、その座標に対応する図８に示すＬ^*ａ^*ｂ^*色空間上の座標との関係を求める。こうして求められた関係は、互いに重なり合う２つの領域それぞれの部分関数をなめらかにつなぎ合わせた低次の関数となる。全体関数導出部６３０は、図１２に示す色再現空間３００全体にわたって、このような処理を行い、最終的に、色再現空間３００全体にわたってなめらかにつながった低次の全体関数を導出する。色変換を表す関数が低次になればなるほど、色変換を高速に行うことができるため、図１１に示す色変換関係導出装置６００によれば、逆方向色変換を高速に行うことができる逆方向色変換関係を導出することができる。また、全体関数導出部６３０が、各領域３６０の部分関数をなめらかにつなぎ合わせることで、高精度なスムージングが行われる。その結果、色変換の精度を色空間全体に渡って高めた色変換関係を導出することができる。さらに、本実施形態の色変換関係導出装置６００によって導出された逆方向色変換関係を用いて、図６に示すような入力ＲＧＢ色空間→Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間→出力ＲＧＢ色空間といった２段階の色変換を行う場合、入力側の色再現領域のうち、出力側の色再現領域３００からはみ出した部分であっても、全体関数が低次な式であることから色変換の精度がある程度保証される。またさらに、本実施形態の色変換関係導出装置６００によって導出された逆方向色変換関係を記録するには、部分関数導出部６３０が求めた、上述の式１から式３までの各項における係数（ａｉｊ）と、全体関数導出部６３０が求めた係数（ａｉｊ）とをＬＵＴ形式で保存しておけばよく、図１に示すパーソナルコンピュータ２０は、わずかな容量で逆方向色変換関係を記憶することができる。
【００９０】
なお、ここでの説明では逆方向色変換関係を導出したが、この逆方向色変換関係は逆参照の精度が高いことから、逆方向の色変換を行う際に用いる他、順方向の色変換を行う際にも用いることができる。また、本発明は、順方向色変換関係を導出する方法としても適用することができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、順逆ともに高速かつ高精度な色変換関係を導出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態が適用された画像入力−色変換−画像出力システムの全体構成図である。
【図２】図１に１つのブロックで示すパーソナルコンピュータの外観斜視図である。
【図３】そのパーソナルコンピュータ２０のハードウェア構成図である。
【図４】入力プロファイルの概念図である。
【図５】出力プロファイルの概念図である。
【図６】入力プロファイルと出力プロファイルとの双方からなる色変換アルゴリズムを示す概念図である。
【図７】出力ＲＧＢ空間上の色再現領域を示す図である。
【図８】Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間上の色再現領域を示す図である。
【図９】本発明の色変換関係導出方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の色変換関係導出プログラムの一実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の色変換関係導出装置の一実施形態の機能ブロック図である。
【図１２】図７に示す色再現領域の各一辺を４等分し、その色再現領域を６４個に分割した例を示す図である。
【図１３】図１２に示す出力ＲＧＢ空間のＲＧ面について示した図である。
【図１４】図１３にそれぞれ示される１つの領域を示すものである。
【図１５】部分関数導出部が行う重み付けを説明するための図である。
【図１６】出力ＲＧＢ色空間上の座標と、その座標に対応するＬ^*ａ^*ｂ^*色空間上の座標との関係を示す図である。
【図１７】任意の点が含まれている分割空間を示す図である。
【符号の説明】
１０ カラースキャナ
１１ 原稿画像
１１ａ カラーチャート
２０ パーソナルコンピュータ
３０ カラープリンタ
１０５ 記憶媒体
３００ 色再現領域
３１０ 格子点
３２０ 格子空間
３５０ 分割空間
３６０ 領域
３６１ 中心点
５００ 色変換関係導出プログラム
５１０ 領域形成部
５２０ 部分関数導出部
５３０ 全体関数導出部
６００ 色変換関係導出装置
６１０ 領域形成部
６２０ 部分関数導出部
６３０ 全体関数導出部

Claims (6)

1. 第１の色空間と第２の色空間との間における色変換関係を導出する色変換関係導出方法において、
   前記第１の色空間内に、格子状に配置され互いに部分的に重なり合うことで該第１の色空間内を満たす複数領域を形成する領域形成ステップと、
   前記領域ごとに、前記第１色空間に設けられた任意のサンプル点と、該サンプル点に対応する前記第２の色空間内の点との組を用いて、該領域内での座標と前記第２の色空間の座標との間における色変換を表す部分関数の係数を導出する部分関数導出ステップと、
   前記領域が重なり合う範囲では、重なり合う各領域の部分関数の係数で補完された係数を求め、補完された係数で表わす関数を導出することで、前記部分関数をつなぎ合わせ、前記第１の色空間全体に渡る前記色変換関係を表す全体関数を導出する全体関数導出ステップとを備えたことを特徴とする色変換関係導出方法。
2. 前記部分関数導出ステップが、前記第１の色空間における前記サンプル点の、前記領域の中心からの距離に応じた重み付けを行う加重付き最小自乗法によって、前記領域内での部分関数の係数を導出するものであることを特徴とする請求項１記載の色変換関係導出方法。
3. 前記部分関数導出ステップが、前記第１の色空間におけるグレーを表わす位置からの前記サンプル点の距離に応じた重み付けを行うことによって、部分関数の係数を導出するものであることを特徴とする請求項１記載の色変換関係導出方法。
4. 前記第１色空間がＲＧＢ色空間であり、
   前記全体関数導出ステップが、重なり合う各領域の部分関数の係数で４点補完または８点補完された係数を求めるものであることを特徴とする請求項１記載の色変換関係導出方法。
5. 第１の色空間と第２の色空間との間における色変換関係を導出する色変換関係導出装置において、
   前記第１の色空間内に、格子状に配置され互いに部分的に重なり合うことで該第１の色空間内を満たす複数領域を形成する領域形成部と、
   前記領域ごとに、前記第１色空間に設けられた任意のサンプル点と、該サンプル点に対応する前記第２の色空間内の点との組を用いて、該領域内での座標と前記第２の色空間の座標との間における色変換を表す部分関数の係数を導出する部分関数導出部と、
   前記領域が重なり合う範囲では、重なり合う各領域の部分関数の係数で補完された係数を求め、補完された係数で表わす関数を導出することで、前記部分関数をつなぎ合わせ、前記第１の色空間全体に渡る前記色変換関係を表す全体関数を導出する全体関数導出部とを備えたことを特徴とする色変換関係導出装置。
6. コンピュータにより実行され、該コンピュータを、第１の色空間と第２の色空間との間における色変換関係を導出する色変換関係導出装置として動作させる色変換関係導出プログラムにおいて、該コンピュータを、
   前記第１の色空間内に、格子状に配置され互いに部分的に重なり合うことで該第１の色空間内を満たす複数領域を形成する領域形成部と、
   前記領域ごとに、前記第１色空間に設けられた任意のサンプル点と、該サンプル点に対応する前記第２の色空間内の点との組を用いて、該領域内での座標と前記第２の色空間の座標との間における色変換を表す部分関数の係数を導出する部分関数導出部と、
   前記領域が重なり合う範囲では、重なり合う各領域の部分関数の係数で補完された係数を求め、補完された係数で表わす関数を導出することで、前記部分関数をつなぎ合わせ、前記第１の色空間全体に渡る前記色変換関係を表す全体関数を導出する全体関数導出部とを備えた色変換関係導出装置として動作させることを特徴とする色変換関係導出プログラム。

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