JP4014238B2 - 色の評価と色変換のための方法とシステム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にカラー撮像技術に関し、より詳細には色評価と変換のための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
1930年代の初めにおけるCIE(国際照明委員会)の色測定システムの導入以来、多数の異なった色空間が異なった応用のために提案された。色空間(色「距離(metric)」ともいう)は、本質的に、色を定量化するための座標システムである。
色空間は、カラー撮像システムのカラー出力を、他のカラー撮像システムに対して評価するために使用できる。カラー撮像システムの「評価」の方法は、一般に、カラー空間の座標を用いた、あるカラー撮像システムのための、カラー空間の座標を用いた色応答関数の計算をいう。色応答関数は、ある範囲のカラー入力値と、そのようなカラー入力値に応答してカラー撮像システムにより発生される出力に対して得られたカラー測定値との間の数学的相関である。
【0003】
また、色空間は、1つのカラー撮像システムのカラー出力に一致する異なったカラー撮像システムのカラー出力を作るための色値の変換を容易にする。像の科学での用語では、「理想的」色空間は、使用者が異なったカラー撮像システムの間のカラーマッピングを計算することを可能にし、観察者による従属的なまたは経験的な調節の必要なしにそのようなシステムの間の許容可能なカラーの見え(appearance)の一致を達成することを可能にする。このカラーの「見え」は、所定の照明レベルと所定の観察条件の下でのカラーへの観測者の心理的応答をいう。
【0004】
提案された色空間は、第1に、座標軸に表されるパラメータ、及び、そのパラメータが計算される方法に関して異なる。しかし、CIE標準観測者関数は、CIE色システムに対して提案されたすべての色空間に共通である。CIE標準観測者関数は、等色関数に基づき、特定の条件で測定された任意の色の3刺激値XYZの一意の組を生じる。3刺激値XYZは、2°または10°の標準観測者の応答関数と繰り込まれる加法または減法の色システムのスペクトル出力から計算される。反射性のハードコピーの場合、スペクトル反射率曲線は、典型的には、標準の光と繰り込まれて、反射性の色の予想スペクトル出力を推定する。
【0005】
多数の提案の主題であった1つの色空間はCIELAB色空間である。この色空間において、L*は明度を表し、a*は赤−緑を表し、b*は黄−青を表す。フォン・クリースの色順応変換により、これらの提案されたL*a*b*色空間は、白基準の3刺激値データを利用する。フォン・クリースの色順応変換は、ワイゼッキ(Gunter Wyszecki)とスタイルズ(W.S.Stiles)のColor Science: Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae(John Wiley & Sons,Inc.社、1982年)に見いだされる。一般に、フォン・クリース色順応変換は、ある撮像システムにより作られた色について得られた3刺激値XYZを、そのシステムのための白基準の3刺激値で除算することを含む。たとえば、いま検討している色のXYZ3刺激値を、それぞれ、完全に拡散する白の反射体についてのXYZ3刺激値により割ることができる。フォン・クリースのアプローチの基本的概念は、完全に拡散する白反射体のXYZ3刺激値を表す「白基準」に相対的に、すべての色(中性色と有彩色の両方)を定義することである。
【0006】
提案された色空間のなかでおそらく最もよく知られているのはCIE 1976 CIELAB色空間である。CIELAB色空間のための方程式は次のとおりである。
L*=116(Y/Yn)1/3−16 (1)
a*=500[(X/Xn)1/3−(Y/Yn)1/3] (2)
b*=500[(Y/Yn)1/3−(Z/Zn)1/3] (3)
ここに、Xn、Yn、Znは、特定の視覚条件の下での完全に拡散する白の反射体の3刺激値である。視覚条件は、(1)測色用の光、たとえばD50、と(2)標準観測者(2°または10°)により決定される。
【0007】
提案された他のL*a*b*色空間("ICPF LAB")は、国際色コンソーシアムにより、International Color Profile Format (ICPF) Proposal No. ISO/TC 130/WG2 Nの2.5節において説明されるが、XnYnZnの代わりに、XmwYmwZmwを使用する。ここに"mw"は、ある撮像システムのための媒体白基準を示す。媒体白基準は、撮像する基板または色ディスプレイにより作られた白点の色をいう。この提案された色空間は、アップルコンピュータ社により発展されたColorSync標準に基づく。この色空間において、撮像する基板またはディスプレイは、完全に拡散する白反射体の代わりの白基準として用いられる。たとえば、色印刷システムにおいて、白基準は、減法性の印刷基板の色である。したがって、媒体白基準は、撮像されない印刷基板のための3刺激値XYZを表す。色ディスプレイを用いて、白基準は、加法性のりんスクリーンまたは液晶マトリクスにより作られる白点である。
【0008】
色空間("HUNT LAB")は、ハント(R.W.G.Hunt)により、"Revised Colour-appearance model for related and unrelated colours", Color Research and Application, 16巻、1991年、146〜165ページにおいて提案され、不完全な色順応に焦点をあてた改良されたモデルを提供する。HUNT LAB色空間は、色順応が撮像システムの白基準による変化を完全には説明しないことを認識する。HUNT LAB色空間は、複雑な変換を用いて1組の修正された白基準3刺激値を作ることにより、そのような変化を考慮することを試みる。
【0009】
フェアチャイルド(Mark D.Fairchild)とバーンズ(Roy S. Berns)は、"Image Color-Appearance Specification Through Extension of CIELAB", Color Research and Application 18巻3号、1993年6月、178〜190ページにおいて、"RLAB"としてしられる、HUNT LAB色空間の変形を提案する。RLAB色空間は、「白基準」がわずかに白からずれているか、または、著しく中性から異なっているかによって、スケール因子1/Xn、1/Yn、1/Znを修正する。特に、RLAB色空間は、Xn、Yn、Znの関数として計算される固定された相関因子を導入する。ここに、Xn、Yn、Znは、「媒体白」の値を示す。RLAB色空間において、XYZの3刺激値は、まず、行列演算により「長波長、中波長、短波長」の3刺激値L1、M1、S1に変換される。pについての方程式は、YnとLn、Mn、Snに基づき、これらはまたXn、Yn、Znの関数である。RLAB色空間において、比X/Xn、Y/Yn、Z/Znは、(L1 pL/Ln)、(M1 pM/Mn)、(S1 pS/Sn)となる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
人間の観測者による種々の比較試験が、上述の色空間やその他の色空間の有効性を議論するためになされてきた。こうして一般的に説明してきた既存の色空間は、ある撮像媒体とある視覚条件の組が与えられたとき、ある色撮像システムの中での相対的色を評価するのに役立つ。しかし、それらの色空間の有用性は、2つの異なる色撮像システムの間の評価または色変換においてより小さい。既存の色空間により狙いとされていない1つの問題は、異なる色撮像システムのための白基準における、撮像基板またはディスプレイの白点の差による変化の影響である。
【0011】
1つの説明として、CIELAB色空間は、異なった撮像基板の白基準を備える色校正システムと一致するために使用されるとき非一様性を生じることが観測されている。特に、CIELAB色空間は、実質的に白の撮像ベースから少し青にシフトした撮像ベースにマップするとき、ひどい非一様性を生じることが観測されている。ICPF色空間は、色の光のセードで一様なマップを生じることが観測されているが、より強い色ではマップの一様性はより小さくなる。そのような非一様性により、2つの色撮像システムの間のL*a*b*値を一致するため変換関数が作成された後で、通常は、許容可能な視覚的一致を得るために人の操作者が非常に経験的な調節をすることが必要になる。必要な経験的な調節は、非常に労力を要し、しばしば完成まで1週間以上かかる。
既存の色空間に関連する短所に鑑みて、色空間を改良することが要請される。特に、異なった撮像ベースを備える色撮像システムにおいて非一様性をなくすことができる改良された色空間を使用する色の評価と変換のためのシステムと方法が必要である。そのようなシステムと方法は、異なった色撮像システムの間の許容可能な視覚的一致を得るために必要な経験的調節をなくし、または、少なくとも経験的調節の量を減少する。
【0012】
本発明の目的は、非一様性をなくすことができる色評価と変換を行なう方法とシステムを提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第1の色撮像システムは、色撮像システムの出力を表す第1の色データを受け取る入力手段と、この第1の色データを、色空間を用いて第2の色データに変換する変換手段と、この変換において、上記の色空間の白基準ベクトルを上記の第1の色データの強度により調節する調節手段とを備える。ここで、調節手段は、上記の白基準ベクトルを、第1の色データの色が白のアピアランスに近づくにつれて媒体白の値に近づき、第1の色データの色が濃くなるにつれて調節前の白基準ベクトルに近づくように調節し、これにより上記の色空間の全体にわたって上記の色撮像システムのより正確な色の評価を提供する。好ましくは、上記の変換手段は、上記の第1の色データをL*a*b*データに変換する。
【0014】
好ましくは、この評価システムにおいて、上記の変換手段は、第1の色データを、次の方程式
L*=116 ( Y/Y n ) 1/3 −16
a*=500[ ( X/X n ) 1/3 − ( Y/Y n ) 1/3 ]
b*=500[ ( Y/Y n ) 1/3 − ( Z/Z n ) 1/3 ]
(ここにX、Y、Zは第1の色データの3刺激値であり、X n 、Y n 、Z n は、上記の第1の色撮像システムの白基準3刺激値である)により上記のL*a*b*データへ変換する。そして、上記の調節手段は、三刺激値X,Y,Zの強度により上記の白基準3刺激値X n ,Y n ,Z n を調節し、これにより、上記の色空間の白基準ベクトルを調節する。
【0015】
好ましくは、この第1の色データの変換において、第1の色データを、次の方程式
L*=116(Y1/Yn1)1/3−16
a*=500[(X1/Xn1)1/3−(Y1/Yn1)1/3]
b*=500[(Y1/Yn1)1/3−(Z1/Zn1)1/3]
(ここにX1、Y1、Z1は第1の色データの3刺激値であり、Xn1、Yn1、Zn1は、上記の第1の色撮像システムの白基準3刺激値である)によりL*a*b*データへ変換し、上記の白基準3刺激値Xn1、Yn1、Zn1を次の方程式
Xn1=Xb1(1−SAT(X,Y,Z))+Xn1*SAT(X,Y,Z)
Yn1=Yb1(1−SAT(X,Y,Z))+Yn1*SAT(X,Y,Z)
Zn1=Zb1(1−SAT(X,Y,Z))+Zn1*SAT(X,Y,Z)
(ここに
SAT(X1,Y1,Z1)=MAX((X1−Xn1)/(Xk1−Xn1),
(Y1−Yn1)/(Yk1−Yn1),(Z1−Zn1)/(Zk1−Zn1))
であり、Xb1、Yb1、Zb1は上記の色撮像システムに関連した撮像ベースの3刺激値であり、Xk1、Yk1、Zk1は上記の色撮像システムにおけるXYZの最大強度値の3刺激値である)により調節し、上記の第2の色データの変換において、第2の色データを、次の方程式
L*=116(Y2/Yn2)1/3−16
a*=500[(X2/Xn2)1/3−(Y2/Yn2)1/3]
b*=500[(Y2/Yn2)1/3−(Z2/Zn2)1/3]
(ここにX2、Y2、Z2は第2の色データの3刺激値であり、Xn2、Yn2、Zn2は、上記の第2の色撮像システムの白基準の3刺激値である)によりL*a*b*データへ変換し、そして、上記の白基準の3刺激値Xn2、Yn2、Zn2を次の方程式
Xn2=Xb2(1−SAT(X2,Y2,Z2))+Xn2*SAT(X,Y,Z)
Yn2=Yb2(1−SAT(X2,Y2,Z2))+Yn2*SAT(X,Y,Z)
Zn2=Zb2(1−SAT(X2,Y2,Z2))+Zn2*SAT(X,Y,Z)
(ここに
SAT(X2,Y2,Z2)=MAX((X2−Xn2)/(Xk2−Xn2),
(Y2−Yn2)/(Yk2−Yn2),(Z2−Zn2)/(Zk2−Zn2))
であり、Xb2、Yb2、Zb2は上記の第2の色撮像システムに関連した撮像ベースの3刺激値であり、Xk2、Yk2、Zk2は上記の第2の色撮像システムにおけるXYZの最大強度値の3刺激値である)により調節する。
【0016】
本発明に係る第2の色評価システムは、第1の色撮像システムの出力を表す第1の色データを受け取る第1入力手段と、第2の色撮像システムの出力を表す第2の色データを受け取る第2入力手段と、上記の第1の色データを色空間を用いて第3の色データに変換する第1変換手段と、上記の第2の色データを上記の色空間を用いて第4の色データに変換する第2変換手段と、上記の第1の色データの変換において上記の色空間の白基準ベクトルを上記の第1の色データの強度により調節する第1調節手段と、上記の第2の色データの変換において上記の色空間の白基準ベクトルを上記の第2の色データの強度により調節する第2調節手段と、上記の第4の色データを上記の第3の色データにマップして色変換データを作成するマッピング手段とを備える。ここで、第1調節手段と第2調節手段は、それぞれ、上記の白基準ベクトルを、第1の色データまたは第2の色データの色が白のアピアランスに近づくにつれて媒体白の値に近づき、第1の色データまたは第2の色データの色が濃くなるにつれて調節前の白基準ベクトルに近づくように調節し、これにより上記の色空間の全体にわたって上記の色撮像システムのより正確な色の評価を提供する。
【0017】
【発明の効果】
変換において白基準ベクトルを調節するので、色撮像システムの全体の色の範囲にわたってより正確な色の評価を提供できる。複数のカラー撮像システムの間の許容可能な視覚的一致を得るのに必要な経験的な調節の量を除去し、または、少なくとも軽減する。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による実施形態について説明する。図1は、本発明の第1実施形態による、色撮像システムを評価するためのシステム10の機能ブロック図である。この評価(また、「プロファイリング」ともいう)は、単独の色撮像システムを解析するために、または、この色撮像システムの色応答を変換して他の「狙い」の色撮像システムの色応答に一致するためのベースとして使用できる。図1のシステム10は、本発明の第1実施形態により、色撮像システムを評価するための方法のステップを実行するために使用できる。したがって、本発明の第1実施形態の方法は、システム10の機能により説明される。
【0019】
図1に示されるように、システム10は、色撮像システムの評価法のステップを実行するためのソフトウエア・アプリケーション・プログラムを実行するプロセッサ12を含む。このプロセッサ12は、たとえば、アップル社のMacintoshTMやIBM社のPCなどのパーソナルコンピュータまたはコンピュータ・ワークステーションである。他の方法では、プロセッサ12は、アプリケーション・プログラムがロードされるリードオンリメモリ(ROM)にアクセスするマイクロプロセッサである。アプリケーション・プログラムは、たとえば、米国ミネソタ州セントポール市のミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング社から市販されている、3M レインボウ(RainbowTM)色校正システムとともに提供されるような、色管理ソフトウエア・パッケージである。システム10とソフトウエアを介した方法の実行は、発展と修正における柔軟性を与える。しかし、このシステムと方法は、別のやり方では、色処理速度を増加するため集積論理回路により実行できる。
【0020】
プロセッサ12に加えて、システム10は、色撮像システムの出力を表す色データを得るための手段を含む。本発明のシステムと方法が適用できる色撮像システムの例は、色印刷システム、色ディスプレイシステム、色投映システムを含む。図1に示されるように、色データは、色検出器14により色撮像システムから直接に、または、色データメモリ16に格納された色データファイルをアクセスすることにより得ることができる。たとえば、印刷システムでは、図1に示されるように、色検出器14は、印刷基板上に形成された色パッチ18のための色値を測定するように構成される。色ディスプレイでは、色検出器14は、りんスクリーンまたは液晶マトリクスの上に作られた色値を測定するように構成される。同様に、色検出器14は、色投映システムにより作られた色値を測定するように構成される。1つの例において、色検出器14は、ディスプレイシステムまたは投映システムからの1場面または動画シーケンスをとらえ、とらえられた像を表す色値を発生するように構成される。
【0021】
色検出器14は、たとえば、スイス国レーゲンドルフのグレターク社から市販されているGretagTM SPM50、または、ミシガン州グランドビルのX−ライト(X-Rite)社から市販されているX−Rite色濃度計のような色測定システムからなる。ディスプレイシステムまたは投映システムのため、色検出器14は、ビデオカメラまたはデジタルカメラからなっていてもよい。色検出器14により得られる色データは、ライン22により示されるように、色データファイルとして色データメモリ16にロードできる。または、色検出器14により得られる色データは、ライン24により示されるように、プロセッサ12に接続されるメモリに直接にロードできる。プロセッサ12は、ライン26により示されるように、色データメモリ16に格納された色データファイルにアクセスして、色検出器14により前に検出された色データを得ることができる。色データメモリ16は、種々の色撮像システムのためのいくつかの色データファイルを格納できる。こうして、システムのユーザーは、システム10に関連するユーザーインターフェースを介してプロセッサ12に指示して、システムユーザーが関心を持つ色撮像システムを評価する目的のため、種々の色データファイルのなかの1つのファイルを選択する。
【0022】
色検出器14または色データメモリ16から得られた色データは、好ましくは、いま調べている色撮像システムにより発生される種々の色出力の各々についてのCIE XYZ3刺激値を表す。他の方法では、色データは、CIE XYZ3刺激値に変換できる。さらに、好ましくは、色データは、色撮像システムの色の全範囲にわたって分散される色出力を表し、これにより、色評価の目的のため広いサンプリングを与える。こうして、印刷システムの場合、色パッチ18は、染料転写またはインク堆積により形成される色の種々の組み合わせと階調を表す。CIE XYZ3刺激値は、CIE色システムの中で色に一致するために要求される原色刺激の相対的量を表す。XYZの相対的量は、測色用の光のパワー分散すなわちD50と、CIEの標準観測者関数、すなわち2°または10°とにより影響される。CIE XYZと別の例として、色データは、たとえば、RGBデータ、CMYK濃度データまたは他の装置に依存するデータであってもよい。
【0023】
色撮像システムを評価するため、本発明により、プロセッサ12は、変換において調節される白基準ベクトルを有する色空間を用いて、色検出器14または色データメモリ16から得られる色データを変換する。特に、プロセッサ12は、この色データを第2の色データに変換し、元の色データの強度によって、変換において色空間の白基準ベクトルを調節する。本発明の文脈において、強度とは、色値の色撮像システムの媒体白または色点からの差の程度をいう。強度という用語は、有彩色と無彩色の両方についていう。白基準ベクトルを調節することにより、プロセッサ12は修正されたL*a*b*色空間を作る。本発明により、修正されたL*a*b*色空間は、ここではL+a+b+色空間という。図1に示すように、プロセッサ12は、色検出器14または色データメモリ16から得られた色データを変換してL+a+b+色データを作り、ライン30により示されるように、得られたL+a+b+色データをL+a+b+メモリ28に格納する。
【0024】
用語「白基準ベクトル」は、色撮像システムに関連する基準について得られる3刺激値XN、YN、ZNにより定義されるベクトルをいう。CIELAB色空間において、白基準ベクトルは、固定され、完全に拡散する白反射体についての3刺激値XN、YN、ZNからなる。国際色コンソーシアムによりInternational Color Profile Format (ICPF) Proposal No. ISO/TC 130/WG2 N(1994年6月10日)の2.5節に記載されたICPF LAB色空間において、白基準ベクトルは、固定され、色撮像システムに関連される撮像ベースについての「媒体白」の3刺激値XN、YN、ZNからなる。たとえば、色印刷システムを用いると、撮像ベースは、着色剤が像を形成するために塗られる印刷基板である。色ディスプレイまたは色投映システムを用いると、撮像ベースは、ディスプレイまたは投映システムにより作られる白点である。
【0025】
ハントにより、"Revised Colour-appearance model for related and unrelated colours", Color Research and Application, 16巻、1991年、146〜165ページにおいて提案されたHUNT LAB色空間においても、白基準ベクトルは固定される。フェアチャイルドとバーンズにより"Image Color-Appearance Specification Through Extension of CIELAB", Color Research and Application 18巻3号、1993年6月、178〜190ページにおいて、記載されたRLAB色空間において、白基準ベクトルは、固定され、(pL/Ln)(pM/Mn)(pS/Sn)により表せる。ここに、Ln、Mn、Snは、それぞれ、媒体白についての「長波長、中波長、短波長」の3刺激値であり、pL、pM、pSは、媒体白の真の白からの差によって計算される訂正因子である。
【0026】
上に議論した提案されたL*a*b*色空間とちがって、本発明のL+a+b+色空間の白基準ベクトルは固定されていず、むしろ色変換において調節される。色撮像システムの撮像ベースは、続いての説明から明らかなように、白基準の計算に影響する。しかし、白基準ベクトルは、変換されている元の色データの強度により色変換において調節される。本発明による、色強度に基づいた白基準ベクトルの調節は、色撮像システムの全体の範囲にわたってより正確な色の評価を提供する。特に、白基準ベクトルの調節は、淡い色セードとより濃い色の両方について色評価の実質的な一様性を確保する。
【0027】
図2は、本発明の第1実施形態による色撮像システムを評価するシステム10と方法の機能を説明する機能ブロック図である。プロセッサ12は、本発明のL+a+b+色空間により、白基準ベクトルの調節がなされる既存のいずれかのL*a*b*色空間、たとえばCIELAB、RLABなどを用いて、色検出器14または色データメモリ16から得られた色データを第2の色データに変換できる。しかし、説明のために、CIELAB色空間が、本発明の第1実施形態の機能の説明において用いられる。
【0028】
図2を参照して、色データは、ある色撮像システムについて、まず、ブロック40により示されるように、色撮像システムにより作られる色データを検出することにより、または、ブロック42により示されるように色データファイルにおける色データをアクセスすることにより、得られる。得られた色データ(ブロック44により示される)はCIE XYZデータの配列からなる((Xb,Yb,Zb)...(Xk,Yk,Zk))。ブロック44により示される配列において、ベクトル(Xb,Yb,Zb)は、撮像基板の色または色ディスプレイまたは色投映システムにより作られる白点を表す。ベクトル(Xk,Yk,Zk)は、色撮像システムにより作られる最大色出力について得られる色データを表す。より明確には、Xkの値は、システムにより撮像されるすべての可能な色から測定されるすべての値について
MAX(ABS(X−Xb))
を満足するXの値により与えられる。ここに、ABSは、かっこの中の差の絶対値を戻し、MAXは、Xのすべての値のXbに対する最大の差の値を戻す。YkとZkの値は、同様に定義できる。また、ブロック44により示される配列は、色撮像システムの範囲に分散される中間ベクトルの数を戻す。
【0029】
図2において、ブロック46は、色撮像システムについての白基準ベクトル(Xn,Yn,Zn)を示す。CIELAB色空間において、白基準ベクトル(Xn,Yn,Zn)は、通常は、完全に拡散される白反射体について得られる色データを表す。本発明のL+a+b+色空間において、ブロック48において示されるように、白基準ベクトル(Xn,Yn,Zn)は、撮像ベースベクトル(Xb,Yb,Zb)の関数として計算され、変換される色データにより調節される。特に、白基準ベクトル(Xn,Yn,Zn)は、色データの強度によりブロック44において示される色データの各組について調節される。白基準ベクトル(Xn,Yn,Zn)の調節は、ブロック50により示される新しい白基準ベクトル(Xn',Yn',Zn')を生じる。次に、この新しい白基準ベクトル(Xn',Yn',Zn')は、色データの組の変換のために使用される。特に、ブロック52により示されるように、新しい白基準ベクトル(Xn',Yn',Zn')は、色データの組の修正されたL*a*b*色データへの変換のためのベースとして使用される。修正されたL*a*b*色データは、ブロック54において、L+a+b+色データとして表される。
【0030】
本発明により、白基準ベクトル(Xn,Yn,Zn)は、次の方程式により新しい白基準ベクトル(Xn',Yn',Zn')に調節できる。
である。Xb,Yb,Zbは、色撮像システムに関連する撮像ベースから得られた3刺激値であり、Xk,Yk,Zkは、色撮像システムにおけるXYZの最大強度値の3刺激値である。式(7)における"MAX"演算子は、かっこで囲まれたパラメータ、たとえば(X−Xn)/(Xk−Xn)の最大値を戻す。
【0031】
色評価のため、調整された白基準ベクトル(Xn',Yn',Zn')が次のようにCIELAB方程式に適用できる。
L*=116(Y/Yn')1/3−16 (8)
a*=500[(X/Xn')1/3−(Y/Yn')1/3] (9)
b*=500[(Y/Yn')1/3−(Z/Zn')1/3] (10)
色撮像システムのため得られた色データへ方程式(8)〜(10)を適用すると、方程式(4)〜(7)におけるような白基準ベクトル(Xn',Yn',Zn')の調節と組み合わせることにより、色撮像システムの色応答を特徴づけるL*a*b*空間での1組の色データを作る。実際には、XYZの値は最も濃い色、たとえば最大の黒、において非常に小さいので、方程式(4)〜(7)における値Xk、Yk、Zkは、一般に、簡単のため、0に設定できる。L*a*b*色空間を用いて色データを変換した後で、通常の多次元補間を、色撮像システムのより完全な評価をつくるために行なうことができる。
【0032】
本発明による、調節された白基準ベクトル(Xn',Yn',Zn')をつくるための上述の方程式(4)〜(7)の適用は、評価される色撮像システムについての以下の仮定に基づく。第1に、2つの異なる色撮像システムの白基準ベクトル(Xn',Yn',Zn')が測色用の光が同じであっても異なることがあると仮定される。たとえば、色印刷システムにおいて、白基準ベクトルは、同じ視覚条件の下で異なった色の印刷基板について観測された像について異なる。同様に、白基準ベクトルは、異なった色ディスプレイまたは色投映システムにより作られる異なった白点により異なることがある。第2に、白基準が同じでないとしても、一致されるべき狙いの色撮像システムの達成可能な色は、一般に、それに一致するために変換されるべきシステムの色の全範囲の中にあると仮定される。こうして、もし2つの像が形成される印刷基板またはディスプレイが1976 CIEの定義により6デルタEだけ異なるなら、それは、しばしば、より強い色が1デルタEになお一致できる場合である。
【0033】
第3に、もし上述の第1と第2の仮定が正しいならば、「部分的色順応」は、ICPF LAB色空間において使用されるようなフォン・クリース型のスケーリングが色のより薄いセードの中で適当であるがより濃いセードで中で適当でないことを意味するものと再解釈されねばならない。こうして、CIELAB、ICPF LAB、HUNT LAB、RLABまたは他の色空間のどれを使用するかにかかわらず、白基準ベクトルは、より濃くない色、すなわち、撮像ベースの白基準に近い色すなわち「媒体白」について2つの異なった色撮像システムについて異なることがあるが、しかし、色空間のより強い領域において実質的に同じに収束する。たとえばディスプレイまたは紙のハードコピーのように媒体が異なっていても、白基準ベクトルについての実質的に同じ値が非常に濃い色について2つのシステムに対して使用される。本発明のL+a+b+色空間は、上述の式(4)〜(7)から明らかなように、より濃い領域において白基準ベクトルの収束を起こすように構成される。
【0034】
上述の方程式(4)〜(7)に似た方程式が他のL*a*b*色空間のために使用できる。たとえば、RLAB色空間の方程式が、次のように、色データ強度により白基準ベクトル(Ln,Mn,Sn)を調節するために修正できる。
である。簡単のため、上述のSAT()方程式(7)と(14)の各々は、線形関数として表される。しかし、視覚結果の改良を得るためには、より複雑な関数が望ましい。たとえば、白基準ベクトルは、次のSAT()関数を用いて調節できる。
SAT(X,Y,Z) −> F(SAT(X,Y,Z)) (15)
ここに、関数F()は、次の形のn次のオーダーの多項式である。
F(X)=a0+a1x+a2x2+・・・+anxn (16)
他の方法では、白基準ベクトルは、次のSAT()関数を用いて調節できる。
SAT(X,Y,Z) −> F(L*,C*) (17)
ここに、L*とC*は、それぞれ、明度と色みのレベルをさし、1/γのべきと、1/γのべきの差に基づく。ここに、γは、HUNT LAB色空間により決定される周囲の条件に依存して3<γ<4.5である。
【0035】
図3は、本発明の第2の実施形態による、色変換を行なうシステムの機能ブロック図である。システム32は、実質的に図1のシステム10に対応する。たとえば、システム32は、プロセッサ12、色検出器14および色データメモリ16を含む。また、システム32の機能も、図1のシステム10に対応する。しかし、システム32は、2以上の色撮像システムを評価し、この評価に基づいて色撮像システムの間のマッピングを計算する。マッピングは、ライン36により示されるように、色変換テーブル34を生成するために使用できる。次に、色変換テーブル34は、他の、「狙いの」色撮像システムについての色応答と視覚的に一致する1つの色撮像システムについての色応答を作るために使用できる。
【0036】
本発明の第2の実施形態により、色検出器14は、2以上の色撮像システムの出力を表す色データを得るように構成される。図3に示されるように、たとえば、色検出器1は、第1の色撮像システムにより第1の印刷基板20上に形成された色パッチ18からの色データを、第2の色撮像システムにより第2の印刷基板38上に形成された色パッチ18からの色データを検出するように構成される。異なった色モニターディスプレイを用いると、色検出器14は、ディスプレイに関連したりんスクリーンまたは液晶マトリクスの上に作られる色値を測定するように構成される。同様に、色検出器14は、異なった色投映システムにより作られる色値を測定するために使用できる。異なった色撮像システムについての色データは、交互に、色データメモリ16に格納される色データファイルをアクセスすることにより得ることができる。
【0037】
第1の実施形態におけるように、色検出器14または色データメモリ16から得られる色データは、好ましくは、異なる色撮像システムにより発生される種々の色出力の各々についてのCIE XYZ3刺激値を表す。色変換を行うため、本発明により、プロセッサ12は、各々の異なった色撮像システムについて得られた色データを、本発明のL+a+b+色空間を用いて変換する。ここで、白基準ベクトルは、変換において調節される。特に、プロセッサ12は、第1の色データの強度により調節される白基準ベクトルを有する色空間を用いて第1の色撮像システムについて得られた第1の色データを変換し、第2の色データの強度により調節される白基準ベクトルを有する色空間を用いて第2の色撮像システムについて得られた第2の色データを変換する。第1の実施形態におけるように、第1の色データと第2の色データの変換における白基準ベクトルの調節は、それぞれのデータについて修正されたL*a*b*色空間(ここではL+a+b+色空間という)を作る。
【0038】
図4は、本発明の第2実施形態による色撮像システムを評価するシステム32と方法の機能を説明する機能ブロック図である。図4に示すように、色データは、ブロック56により示される、第1の色撮像システムについて、そして、ブロック58により示される第2の色撮像システムについて得られる。第1の色撮像システムについての色データはCIE XYZデータの配列((Xb1,Yb1,Zb1)...(Xk1,Yk1,Zk1))からなり、第2の色撮像システムについての色データはCIE XYZデータの配列((Xb2,Yb2,Zb2)...(Xk2,Yk2,Zk2))からなる。第1実施形態におけるように、ベクトル(Xb1,Yb1,Zb1)は、第1の色撮像システムに関連される撮像ベースについて得られる色データを表し、ベクトル(Xb2,Yb2,Zb2)は、第2の色撮像システムに関連される撮像ベースについて得られる色データを表す。同様に、ベクトル(Xk1,Yk1,Zk1)は、第1の色撮像システムにより作られる最大色出力について得られる色データを表し、ベクトル(Xk2,Yk2,Zk2)は、第2の色撮像システムにより作られる最大色出力について得られる色データを表す。ふたたび、Xk1の値は、システムにより撮像されるすべての可能な色から測定されるすべての値X1について
MAX(ABS(X−Xb))
を満足するX1の値により与えられる。ここに、ABSは、かっこの中の差の絶対値を戻し、MAXは、X1のすべての値のXbに対する最大の差の値を戻す。Yk1、Zk1、Xk2、Yk2、Zk2の値は、同様に定義できる。
【0039】
図4において、ブロック60は、色撮像システムについての白基準ベクトル(Xn,Yn,Zn)を示す。図4のブロック62により示されるように、本発明のL+a+b+色空間において、各々の色撮像システムについての白基準ベクトル(Xn,Yn,Zn)は、それぞれの色撮像システムのための撮像ベースベクトル(Xb,Yb,Zb)の関数として計算され、変換されている色データにより調節される。特に、第1の色撮像システムのための白基準ベクトル(Xn,Yn,Zn)は、ブロック56において示される色データの強度により調節されるのに対し、第21の色撮像システムのための白基準ベクトル(Xn,Yn,Zn)は、ブロック58において色データの強度により調節される。各色撮像システムのための白基準ベクトル(Xn,Yn,Zn)の調節は、ブロック64と66にそれぞれ示されるように、新しい白基準ベクトル(Xn1',Yn1',Zn1')と(Xn2',Yn2',Zn2')を生じる。次に、これらの新しい白基準ベクトル(Xn1',Yn1',Zn1')と(Xn2',Yn2',Zn2')は、ブロック68により示されるように、L+a+b+色空間を用いる変換により、各色撮像システムのために色データの評価のために使用される。この変換は、ブロック70と72により示されるように、各色撮像システムのために新しいL+a+b+色データを生じる。
【0040】
第1の実施形態におけるように、白基準ベクトル(Xn,Yn,Zn)は、上述の変換において方程式(4)〜(17)により調節できて、新しい白基準ベクトル(Xn1',Yn1',Zn1')と(Xn2',Yn2',Zn2')を形成する。L+a+b+色空間データが作られた後で、多次元補間が行われて、異なる色撮像システムの各々の評価が完了する。ブロック74により示されるように、プロセッサ12は、補間されたL+a+b+データに基づいて2つの異なる色撮像システムの間のマッピングを計算する。たとえば、異なった色印刷システムを用いて、マッピングは、CMYK −> C'M'Y'K'の形をとる。ブロック76に示されるように、プロセッサ12は、複数の色強度レベルの各々のための計算されるマッピングにより定義される色変換テーブルを生成できる。この色変換テーブルは、第1の色撮像システムの出力を第2の色撮像システムの出力に一致するために使用できる。
以下の限定しない例は、本発明の第1と第2の実施形態による、色撮像システムを評価するためのシステムと方法、および、色変換をおこなうシステムと方法をさらに説明するために提供される。
【0041】
例
色パッチの第1の6×6×6×6のグリッドは、3MのRainbowTMのデスクトップ色校正システムにより生成された。色パッチの第2の6×6×6×6のグリッドは、3MのMatchprintTMIIIの市販の色校正システムを用いて生成された。グリッドは、分光計により測定され、得られたデータは色データファイルに格納された。グリッドは、CMYKの値が増加するマトリクスとして配列された。マトリクスにおいて、6つのグレイレベルのすべての並び替えが作られる。
各パッチから得られる分光データは、2°標準観測者とD50の測色用の光を用いてCIE XYZ色空間に変換された。この点において、CIELAB色空間は、XYZ3刺激値をL*a*b*色空間に変換するために、上述の方程式(1)、(2)および(3)の使用を命令する。RLAB色空間は、いくつかの中間のマトリクス乗算を用いて、CIEのXYZ値をLRaRbRに変換する。
【0042】
本実施形態では、その代わりに、ここに説明されるように、CIE XYZ色データに方程式(4)〜(10)を適用して、本発明のL+a+b+色空間が使用された。こうして、CIELABの方程式(1)〜(3)におけるXnYnZnの値が、方程式(4)〜(7)において定義されるように、Xn'Yn'Zn'により置換される。次に、新しいL+a+b+色空間は、3MのRainbowTMと3MのMatchprintTMの色校正システムによりそれぞれ発生される第1と第2のグリッドのためのL*a*b*の値を計算するために使用された。
【0043】
多次元補間が、2つの校正システムの各々のため色プロファイルを作成するために使用され、CMYK −> C'M'Y'K'のマッピングが、狙いとしての3MのMatchprintTMのシステムで行われた。適当なマッピング技法の1例は、Stoneらの"Color Gamut Mapping and the Printing of Digital Color Image"、ACM Transcripts on Graphics、第7巻第4号、1988年10月、249〜292ページ、に記載されている。測定雑音、一様性の誤差などによる誤差を最小にするためにわずかな手動の調節がなされた後で、よい視覚的一致が達成された。
【0044】
図5は、3MのRainbowTMの色校正システムに本発明のL+a+b+色空間を用いて作成された色変換テーブルを適用した後の、3MのRainbowTMの色校正システムと狙いの3MのMatchprintTMの色校正システムとの相対的な色応答を比較する色空間図である。図5において、参照数字78は、狙いの3MのMatchprintTMの色校正システムの色応答をさし、参照数字80は、色変換がなされた3MのRainbowTMの色校正システムの色応答をさす。図に示すように、色変換は、よい視覚的結果を与えた。図5に見られる残った誤差は、マッピングにおける誤差によるものであり、より洗練されたソフトウエアツールを適用することにより容易に対処できる。しかし、色の質は、以前に労力の多い経験的調節を用いてのみ達成された色変換の質に同等であった。
【0045】
図6は、3MのRainbowTMの色校正システムに通常のCIELAB色空間を用いて作成された色変換テーブルを適用した後の、3MのRainbowTMの色校正システムと狙いの3MのMatchprintTMの色校正システムとの相対的な色応答を比較する色空間図である。図6は、CIELAB色空間を用いて3MのRainbowTMの色校正システムと狙いの3MのMatchprintTMの色校正システムについて図5に図示されたのと同じ分光データを示す。図6において、参照数字82は、3MのMatchprintTMの色校正システムの色応答をさし、参照数字84は、3MのRainbowTMの色校正システムの色応答をさす。
【0046】
図6は、2つのシステムのための色応答において大きな差を明らかにする。この差は、2つのシステムに関連される撮像ベースの色が大きく異なるとき、CIELAB色空間が色の範囲において一様性を維持できないことによるものである。たとえば、図6は、3MのRainbowTMの色校正システムのために得られたデータにおける青への大きなシフトを示す。このシフトは、3MのRainbowTMの色校正システムにおいて用いられた印刷基板の青の色相によるものである。しかし、印刷基板の色は、CIELAB色空間における白基準ベクトルのために使用されねばならない。したがって、マッピングの過程は、経験的な観測に基づく大きな量の黄の加算により青のシフトを「直す」努力をしなけらばならない。
【0047】
図7は、3MのRainbowTMの色校正システムにICPF LAB色空間を用いて作成された色変換テーブルを適用した後の、3MのRainbowTMの色校正システムと狙いの3MのMatchprintTMの色校正システムとの相対的な色応答を比較する色空間図である。図7において、参照数字86は、狙いの3MのMatchprintTMの色校正システムの色応答をさし、参照数字88は、3MのRainbowTMの色校正システムの色応答をさす。図7に示されるように、原点付近の色は、2つのシステムの間の同様な値を示す。しかし、原点から離れたところの色は、大きく黄にシフトする。このシフトは、撮像ベースの色(青にシフトしている)の白基準ベクトルに対してすべての色を参照するため補償のための黄の方への全体の色空間のシフトによるものである。
【0048】
上述の異なった色空間での3MのRainbowTMの色校正システムと狙いの3MのMatchprintTMの色校正システムとの間の誤差の平均の解析は、本発明のL+a+b+色空間を用いたときの系統的誤差、CIELAB色空間を用いたときの大きな青のシフト、ICPF色空間を用いたときの大きな黄のシフトを示す。
本発明のL+a+b+色空間を用いたときの、3MのRainbowTMの色校正システムと狙いの3MのMatchprintTMの色校正システムとの間の誤差の平均は、次のとおりであった。
CIELAB色空間を用いたときの3MのRainbowTMの色校正システムと狙いの3MのMatchprintTMの色校正システムとの間の誤差の平均は、次のとおりであった。
ICPF色空間を用いたときの3MのRainbowTMの色校正システムと狙いの3MのMatchprintTMの色校正システムとの間の誤差の平均は、次のとおりであった。
【0049】
上に示したように、全体の色について最適に一致されたようにみえる2つの像を比較するとき、CIELAB色空間とICPF色空間を用いたハイライト領域すなわち高強度領域における大きな黄または青の方への大きなシフトがある。しかし、本発明のL+a+b+色空間が用いられるとき、最小のシフトが得られた。したがって、L+a+b+色空間を用いるシステムと方法は、異なった色撮像システムの間の、特に異なった撮像ベースまたは白点を有する異なった色撮像システムの間で色変換をおこなうのに非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態による色撮像システムの機能ブロック図である。
【図2】 本発明の第1実施形態による色撮像システムと色評価法の機能性を説明するための機能ブロック図である。
【図3】 本発明の第2実施形態による色撮像システムの機能ブロック図である。
【図4】 本発明の第1実施形態による色撮像システムと色評価法の機能性を説明するための機能ブロック図である。
【図5】 本発明の第2の実施形態によりなされた色変換の適用の後での、色撮像システムと狙いの色撮像システムの相対的色応答を比較するための色空間図である。
【図6】 CIELAB色空間を用いてなされた色変換の適用の後での、図5に示された色撮像システムと狙いの色撮像システムの相対的カラー応答を比較するための色空間図である。
【図7】 ICPF LAB色空間を用いて発生された色変換の適用の後での、図5に示された色撮像システムと狙いの色撮像システムの相対的カラー応答を比較するための色空間図である。
【符号の説明】
10 システム、 12 プロセッサ、 14 色検出器、
16 色データメモリ、 18 色パッチ、 32 システム、
34 色変換テーブル。
Claims (5)
- 色撮像システムの出力を表す第1の色データを受け取る入力手段と、
この第1の色データを、色空間を用いて第2の色データに変換する変換手段と、
上記の変換手段による変換に際し、上記の色空間の白基準ベクトルを上記の第1の色データの強度により調節する調節手段とを備え、
上記の調節手段は、上記の白基準ベクトルを、第1の色データの色が白のアピアランスに近づくにつれて媒体白の値に近づき、第1の色データの色が濃くなるにつれて調節前の白基準ベクトルに近づくように調節し、これにより全体の色空間の全体にわたって上記の色撮像システムのより正確な色の評価を提供する
色撮像システム評価システム。 - 請求項1に記載された評価システムにおいて、上記の変換手段は、上記の第1の色データをL*a*b*データに変換することを特徴とする評価システム。
- 請求項2に記載された評価システムにおいて、
上記の変換手段は、上記の第1の色データを、次の方程式
L*=116(Y/Yn)1/3−16
a*=500[(X/Xn)1/3−(Y/Yn)1/3]
b*=500[(Y/Yn)1/3−(Z/Zn)1/3]
(ここにX、Y、Zは第1の色データの3刺激値であり、Xn、Yn、Znは、上記の第1の色撮像システムの白基準3刺激値である)により上記のL*a*b*データへ変換し、
上記の調節手段は、三刺激値X,Y,Zの強度により上記の白基準3刺激値Xn,Yn,Znを調節し、これにより、上記の色空間の白基準ベクトルを調節する
ことを特徴とする評価システム。 - 請求項2に記載された評価システムにおいて、上記の変換手段は、さらに、
上記の第1の色データを、次の方程式
L*=116(Y/Yn)1/3−16
a*=500[(X/Xn)1/3−(Y/Yn)1/3]
b*=500[(Y/Yn)1/3−(Z/Zn)1/3]
(ここにX、Y、Zは第1の色データの3刺激値であり、Xn、Yn、Znは、上記の色撮像システムの白基準3刺激値である)によりL*a*b*データへ変換し、上記の調節手段は、さらに、
上記の白基準3刺激値Xn、Yn、Znを次の方程式
Xn=Xb(1−SAT(X,Y,Z))+Xn*SAT(X,Y,Z)
Yn=Yb(1−SAT(X,Y,Z))+Yn*SAT(X,Y,Z)
Zn=Zb(1−SAT(X,Y,Z))+Zn*SAT(X,Y,Z)
(ここに
SAT(X,Y,Z)=MAX((X−Xn)/(Xk−Xn),
(Y−Yn)/(Yk−Yn),(Z−Zn)/(Zk−Zn))
であり、Xb、Yb、Zbは上記の色撮像システムに関連した撮像ベースの3刺激値であり、Xk、Yk、Zkは上記の色撮像システムにおけるXYZの最大強度値の3刺激値である)により調節する
ことを特徴とする色撮像システムの評価システム。 - 第1の色撮像システムの出力を表す第1の色データを受け取る第1受取手段と、
第2の色撮像システムの出力を表す第2の色データを受け取る第2受取手段と、
上記の第1の色データを色空間を用いて第3の色データに変換する第1変換手段と、
上記の第2の色データを上記の色空間を用いて第4の色データに変換する第2変換手段と、
上記の第1の色データの変換において上記の色空間の白基準ベクトルを第1の色データの強度により調節する第1調節手段と、
上記の第2の色データの変換において上記の色空間の白基準ベクトルを第2の色データの強度により調節する第2調節手段と、
上記の第4の色データを上記の第3の色データにマップして色変換データを作成するマッピング手段と
からなり、
上記の第1調節手段と第2調節手段は、それぞれ、上記の白基準ベクトルを、第1の色データまたは第2の色データの色が白のアピアランスに近づくにつれて媒体白の値に近づき、第1の色データまたは第2の色データの色が濃くなるにつれて調節前の白基準ベクトルに近づくように調節し、これにより上記の色空間の全体にわたって上記の色撮像システムのより正確な色の評価を提供する色撮像システムの評価システム。
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