JP4222221B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力画像信号をルックアップテーブルによって出力画像信号に変換する画像処理装置に関する。

画像処理装置における色変換処理で、精度良く色変換を行う手法として、多次元ルックアップテーブルを用いるものがある。この多次元ルックアップテーブルを用いる方法では、入力色値に対応した多次元の格子点に出力色値を設定しておき、入力色値に対する出力色値として格子点の値を用いた補間演算によって出力色値を算出している。

このような多次元ルックアップテーブルを用いる処理では、精度の高い色変換を行うことはできるものの、補間演算によっては色の再現性に違和感が生じてしまう。特にグレー領域では色変換による再現精度が見た目に現れやすく、演算に工夫が必要となる。

グレー領域における色変換として、特許文献１、２ではグレーと判断される領域ではルックアップテーブルの格子点の間隔を小さくして演算を行う技術が開示されている。また、特許文献３では、グレー軸が格子点上を通らないようなルックアップテーブルを設定し、グレー軸近傍の連続性を保つようにした技術が開示されている。

特開２０００−１３４４９７号公報 特開２００１−３２０５９４号公報 特開平１１−２９７８４３号公報

しかしながら、このような従来の画像処理装置には次のような問題がある。すなわち、グレー領域での再現においては点としての精度はあるものの、連続性について考慮されていないため、例えばスキャン画像などの均一ではない画像が入力され、グレー軸近傍で参照される格子点がばらついた場合にノイズのような粒状性の悪化が問題となる。また、参照する格子点の間隔を狭くする場合には、格子点データの保存に必要なメモリ容量が増加してしまうという問題が生じる。また、グレー軸近傍の連続性は保たれてもグレー軸上での再現が保証できないといった問題もある。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、入力される色値に対する参照値を離散的に保持するルックアップテーブルと、入力される色値が所定のグレー領域に入っているか否かを判定するグレー判定部と、グレー判定部でグレー領域に入っていると判定された場合、この色値に対するルックアップテーブルの参照範囲を、グレー領域に入っていないと判定された場合のルックアップテーブルの参照範囲より広くして出力の色値を演算する演算部とを備える画像処理装置である。

このような本発明では、グレー軸近傍の色値に対するルックアップテーブルの参照で、その色値に対応したルックアップテーブルの参照範囲をグレー軸近傍ではない場合に比べて広くして出力色値の演算を行うため、グレー軸近傍での参照格子点のばらつきに起因する色相の変化や色のがたつきを抑制できるようになる。

したがって、本発明では、グレー軸近傍での出力色値の連続性を確保し、粒状性の悪化によるノイズを抑えた高精度な色変換を行うことが可能となる。また、ルックアップテーブルの格子点数は増加しないため、グレー軸近傍での再現性を向上させつつ、メモリ容量の増加を抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る画像処理装置を説明するブロック図である。この画像処理装置１は、主として複写機やプリンタのような、取り込んだ画像データに対して所定の色変換処理を行う機器に適用されるもので、入力色値がグレー領域であるか否かを判断するグレー判定部２と、入力色値に基づく参照値を離散的に保持する多次元ルックアップテーブル３と、入力色値および多次元ルックアップテーブル３による参照値を用いて出力色値を演算する補間演算部４とを備えている。

このような画像処理装置１では、入力した色値が所定のグレー領域に入っているか否かを判断し、入っている場合には多次元ルックアップテーブルの参照領域を通常よりも拡大し、グレー軸近傍での色値の連続性を向上させる点に特徴がある。

ここで、多次元（３次元）ルックアップテーブルを用いた画像データの補間を図２に基づいて説明する。先ず、入力色値を注目画素として、この注目画素が属する３次元ルックアップテーブルの中の格子領域（立体）を求め、その立体を構成する格子点のデータを参照値として取得する。その後、立体の格子点の参照値を用い、注目画素から格子点までの距離に応じた重み付けをして補間演算を行い、出力色値を求める。

このような補間演算において、スキャン画像などの均一ではない画像を処理した場合、ほぼ同じ値が入力されても注目画素の含まれる格子領域が変化してしまうことがある。例えば、図３に示す注目画素ＡとＢとでは色差はそれほど大きくないが、含まれる格子領域が異なる。つまり、注目画素Ａは格子領域Ｓ１に属し、注目画素Ｂは格子領域Ｓ２に属する。

このため、従来の画像処理では、注目画素Ａについては格子領域Ｓ１を構成する格子点の参照値を用いて重み付き演算を行って出力色値を求めるのに対し、注目画素Ｂについては格子領域Ｓ２を構成する格子点の参照値を用いて重み付き演算を行って出力色値を求めることになる。したがって、色差に大きな違いのない２つの画素でも、属する格子領域が異なることで色相の変化が大きくなってしまうことになる。特にグレー軸近傍では参照格子点が変わることで色相が変化してしまい、人の目にとってノイズのように見え粒状性の悪化を招く。

そこで、本実施形態の画像処理装置１では、グレー判定部２によって注目画素が所定のグレー領域に入っていると判断した場合、その注目画素の属する格子領域のほか、周辺の格子領域を構成する格子点の参照値を用いて重み付き演算を行い、グレー軸近傍での色相変化に連続性を持たせるようにしている。

本実施形態に係る画像処理装置１のグレー判定部２では、入力色値から成る注目画素がグレー軸近傍にあるか否かを判断するが、その判断としては以下の手法が考えられる。
（１）注目画素の属する格子領域による判断
（２）入力色空間がＬ^*ａ^*ｂ^*空間であれば、注目画素のグレー軸（Ｌ^*）からの距離（彩度ｃ^*）
（３）入力色空間がＲＧＢ空間であれば、ＭＡＸ（ＲＧＢ）−ＭＩＮ（ＲＧＢ）で求められる彩度

上記（１）の判断では、注目画素がどの格子領域に属するかを判断し、その属している格子領域が予め設定された格子領域であればグレー領域に入っていると判断する。また、上記（２）の判断では、注目画素の彩度ｃ^*の値を求め、これが所定の閾値より小さい場合にはグレー軸に近いとしてグレー領域であると判断する。また、上記（３）の判断では、ＲＧＢ色空間の場合であり、ＲＧＢの各色値のうち最大となるものと最小となるものとの差を求め、これが所定の閾値より小さい場合にはグレー領域に入っていると判断する。

なお、上記（１）〜（３）のいずれかの手法によって、グレー判定部２では注目画素がグレー軸近傍にあるか否かを判断するが、これら以外の手法であってもよい。

図４に示すように、注目画素がグレー軸に対して所定の範囲内となるグレー領域Ｇに含まれる格子領域Ｄ内にあるとすると、グレー判定部２は注目画素がグレー軸近傍に入っているとして、その旨を多次元ルックアップテーブル３および補間演算部４に渡す。

補間演算部４は、グレー判定部２によって注目画素がグレー軸近傍に入っている旨の指示を受けると、その注目画素の属する格子領域（図３に示す格子領域Ｄ）のみならず、その周辺の格子領域も演算の対象として、対象となった格子領域を構成する格子点の参照値を用いて補間演算を行う。

ここで、補間演算部４によって注目画素の属する格子領域のほかにどこの格子領域まで拡大して演算対象とするかについて説明する。

（その１）
図４に示すように、注目画素の属する格子領域Ｄに対してグレー軸（Ｌ^*）側に隣接する格子領域Ａ、Ｂ、Ｃまで拡張する。すなわち、補間演算部４は、注目画素の属する格子領域Ｄに基づき、格子領域Ｄとこれに隣接する３つの格子領域で構成される４つの格子領域の組み合わせのうち、グレー軸（Ｌ^*）が中心となるような組み合わせを演算対象とする。図４に示す例では、注目画素が格子領域Ｄに属するため、グレー軸（Ｌ^*）が中心となる格子領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを演算対象とする。

このように、通常の演算では注目画素が属する格子領域の格子点のみを参照値として演算を行うが、注目画素がグレー領域にあると判断された場合には注目画素が属する格子領域とその周辺の格子領域まで演算対象として計算することで、グレー軸近傍での出力色値のがたつきを防止できるようになる。また、拡張範囲として注目画素が属する格子領域に基づきグレー軸を中心とした隣接する格子領域まで拡張するようにすれば、簡単に拡張する格子領域を得ることができ、迅速な補間演算を行うことが可能となる。

（その２）
図５に示すように、注目画素の属する格子領域Ｄを複数の小領域（ａ〜ｄ）に分割し、注目画素がどの小領域に属しているかで演算対象とする格子領域を決定する。例えば、注目画素が格子領域Ｄの中の小領域ａに属している場合にはグレー軸（Ｌ^*）から比較的離れているとして格子領域Ｄだけを演算対象とし、注目画素が格子領域の中の小領域ｃに属している場合にはグレー軸（Ｌ^*）に近いとして格子領域Ｄのほか格子領域Ａ、Ｂ、Ｃを演算対象とし、注目画素が格子領域の中の小領域ｂに属している場合には格子領域Ａ側に近いとして格子領域Ｄのほか格子領域Ａを演算対象とし、注目画素が格子領域の中の小領域ｄに属している場合には格子領域Ｃ側に近いとして格子領域Ｄのほか格子領域Ｃを演算対象とする。

このような拡張方法によれば、同じ格子領域に属する注目画素でも、その格子領域の中の位置によって拡張する格子領域を変えることができ、より精度の高い補間を行うことが可能となる。

補間演算部４は、上記（その１）もしくは（その２）の方法によってグレー軸近傍となる注目画素に対して演算対象を拡張し、拡張した演算対象の格子領域を構成する各格子点の参照値を用いて重み付き演算を行い、出力画素値を求める。これにより、グレー軸近傍での参照格子点の変化による急激な色相の変化、粒状性の悪化を抑え、連続性を保つことが可能となる。

なお、上記実施形態では、多次元ルックアップテーブル３として立方体から成る格子領域を用い、補間演算部４では立方体補間を行っているが、本発明ではこれに限定されず、例えば三角柱補間や斜四角柱補間、斜三角柱補間でも同様に行うことができる。また、色空間はＬ^*ａ^*ｂ^*だけでなく、ＲＧＢ、ＹＣＣ色空間であっても同様である。

本実施形態に係る画像処理装置を説明するブロック図である。 多次元（３次元）ルックアップテーブルを用いた画像データの補間を説明する模式図である。 色差と格子領域との関係を説明する模式図である。 演算対象となる格子領域の拡張について説明する模式図である。 注目画素の属する格子領域の分割と、演算対象について説明する模式図である。

符号の説明

１…画像処理装置、２…グレー判定部、３…多次元ルックアップテーブル、４…補間演算部

Claims (6)

1. 入力される色値に対する参照値を離散的に保持するルックアップテーブルと、
   入力される色値が所定のグレー領域に入っているか否かを判定するグレー判定部と、
   前記グレー判定部でグレー領域に入っていると判定された場合、前記色値に対する前記ルックアップテーブルの参照範囲を、前記グレー領域に入っていないと判定された場合の前記ルックアップテーブルの参照範囲より広くして出力の色値を演算する演算部と
   を備えることを特徴とする画像処理装置。
2. 前記演算部は、前記グレー領域に入っていると判定された前記色値に対する前記ルックアップテーブルの参照範囲として、前記色値の属する色空間の格子領域およびその周辺の格子領域を参照範囲として出力の色値を演算する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記周辺の格子領域は、前記色値の属する色空間の格子領域内の位置によって決定される
   ことを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記周辺の格子領域は、前記色値の属する色空間の格子領域を分割してその分割した小領域のいずれに属するかによって決定される
   ことを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
5. 前記グレー判定部は、前記色値の示す色空間内の位置とその色空間のグレー軸との距離によって前記所定のグレー領域に入っているか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
6. 前記グレー判定部は、前記色値の絶対値によって前記所定のグレー領域に入っているか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
   

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