JP4251748B2 - 色変換装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は色変換装置に関し、特に、三次元ルックアップテーブルを用いたダイレクトマッピング方式により色変換処理を行なう色変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、ある色空間で表わされた入力画像データを異なる色空間の出力画像データに変換する方式として、ダイレクトマッピング方式やマスキング方式等が知られている。そのうち、ダイレクトマッピング方式とは、入力画像データの色空間のデータと出力画像データの色空間のデータとを対応づけて記憶した3次元ルックアップテーブル(以下「LUT」と略す)を用いて、直接データ変換を行なうものである。
【0003】
但し、入力画像データに対する出力画像データをすべて3次元LUTに格納すると、必要なメモリ容量が膨大となるため、通常はLUTを用いると共に補間演算を行なうことにより色変換処理が行なわれる。即ち、最小限のデータ数(格子点数)でLUTを形成し、格子点と格子点の間に位置するデータは補間演算により求めるという方法が採られる。
【0004】
図10はこのようなダイレクトマッピング方式による色変換処理を説明するための概略ブロック図である。ここでは、入力画像データはL*a*b*色空間で表わされるL*a*b*各8ビットのデータであり、出力画像データはCMYK色空間で表わされるCMYK各8ビットのデータである。
【0005】
なお、出力画像データの各4成分(CMYK)における色変換処理はすべて同様であるため、4成分(CMYK)のうち1成分(C成分)についての色変換処理について代表して説明する。
【0006】
図10を参照して、ダイレクトマッピング方式による色変換処理には、3次元LUT部701により8点の格子点を抽出し、その抽出された格子点に対応するデータを出力するという処理と、8点補間部703により格子点間の所望の補間データを算出するという処理とが含まれる。そして、L*a*b*各8ビットの入力画像データのうち、上位各3ビットが3次元LUT部701に入力され、下位各5ビットが8点補間部703に入力される。
【0007】
3次元LUT部701には、L*a*b*色空間のデータとCMYK色空間のデータとが対応づけて記録された3次元LUTが含まれている。図11は、この3次元LUTの概念を説明するための図である。図11を参照して、3次元LUTは、L*a*b*の各軸が、ここでは32ステップずつに8分割されており、それによってできる格子点に該当する入力画像データに対応して出力画像データ(格子点データ)が格納されている。
【0008】
3次元LUT部701にL*a*b*データの上位各3ビットのデータが入力されると、3次元LUTの中の8点の格子点が抽出される。この8点の格子点は、上位各3ビットのデータで決定されるL*a*b*空間の最小の立方体を構成する格子点である。そして、3次元LUTが参照されて、各格子点に対応する出力データが抽出される。
【0009】
一方、L*a*b*データの下位各5ビットが入力された8点補間部703においては、この下位各5ビットデータから重み係数が算出され、算出された重み係数と、3次元LUT部701で抽出された8点の格子点に対応する出力データ(格子点データ)とから最終の出力データCoutが次式で求められる。
【0010】
【数1】
【0011】
ここで、Wiは下位各5ビットデータから算出される重み係数であり、Ciは格子点データである。図12に示すように、重み係数Wiは、8点それぞれの格子点データ(C1〜C8)が、下位各5ビットデータで決定される1点(立方体の中程に位置する黒点)の出力データに対して、寄与する比率を示す係数である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の色変換処理においては色変換の精度が悪いという問題があった。
【0013】
図13は、従来技術における色変換の精度が悪い理由を説明するための図である。
【0014】
図を参照して、L*a*b*色空間はL*軸を中心軸とした紡錘形状をしている。また、L*a*b*色空間の最外部の境界を符号303で示している。入力データ(処理の対象となるデータ)がたとえば格子L1内の位置にあれば、その周囲の8個の格子点はすべてL*a*b*色空間に存在するため、精度の高い補間処理を行なうことができる。
【0015】
しかしながら、入力データが格子L2内にある場合には、その周囲の格子点のうちの一部はL*a*b*色空間の外に位置する。このようなL*a*b*色空間の外に存在する格子点のデータを補間処理に用いることは、色変換の精度を悪くする。なぜなら、色空間外の格子点のデータは、色空間の中の格子点データから予測して求める必要があるため、データの精度が悪いからである。
【0016】
このような問題点を解決するため、図14に示すようにL*a*b*色空間の最外部の境界付近で格子による分割の間隔を細かくする方法が考えられている(たとえば特開平10−276337号公報)。
【0017】
しかしながらこの場合においても、図15〜図17に示されるように、色空間の外の格子点を用いた補間演算を行なう必要があるため、色変換の精度が悪い。
【0018】
そこでこの発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、色変換の精度を高めることができる色変換装置を提供することを目的としている。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のある局面に従うと、色変換装置は、第1の色空間により表わされる入力画像データに対して色変換処理を行ない、第2の色空間により表わされる色変換データを出力する色変換装置であって、入力画像データの第1の色空間内の位置を判定する判定手段と、色変換テーブルに記録されたデータを用い補間処理を行なうことで入力画像データに対する色変換処理を行なう処理手段と、判定手段による判定結果に基づいて、処理手段で行なわれる補間処理の方法を変更する変更手段とを備え、色変換テーブルは、第1の色空間に対応して設定された格子点のそれぞれに対する出力データを記録し、変更手段は、入力画像データが含まれる格子の格子点のすべてが第1の色空間に包含される場合は、当該格子点のすべてを処理手段により用いられるべき色変換データに対応する格子点とし、入力画像データが含まれる格子の格子点の一部のみが第1の色空間に包含される場合は、第1の色空間に包含される所定の数の格子点を処理手段により用いられるべき色変換データに対応する格子点とする。
【0021】
この発明の他の局面に従うと、色変換装置は、第1の色空間により表わされる入力画像データに対して色変換処理を行ない、第2の色空間により表わされる色変換データを出力する色変換装置であって、第1の色空間に対応して設定された格子点のそれぞれに対応する出力データを記録するテーブルと、格子点間の距離を示す距離情報とを記憶する記憶手段と、テーブルに記録されたデータ、および格子点間の距離を示す距離情報を用い補間処理を行なうことで入力画像データに対する色変換処理を行なう処理手段とを備え、記憶手段に記憶された格子点間の距離は、第1の色空間の境界部分において、他の部分における距離よりも短くなっていることを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態における画像処理装置の全体構成を示す図である。
【0024】
図1を参照して、画像処理装置(色変換装置を含む)は、画像を読取るスキャナ101と、スキャナ101より送られたRGB色空間のデータをL*a*b*色空間のデータに変換する色変換部102と、L*a*b*色空間のデータを外部装置との間でやり取りする外部インターフェイス(I/F)103と、L*a*b*色空間の画像データをCMYK色空間の画像データに変換する色変換部104と、CMYK色空間のデータに基づいてプリント処理を行なうプリンタ105とから構成される。
【0025】
スキャナ101などの入力装置により得られた画像データのRGB信号は、色変換部102により標準色空間のL*a*b*信号に変換される。変換されたL*a*b*のデータは、必要に応じて外部I/F103を介してパーソナルコンピュータなどに出力される。また、L*a*b*のデータは、色変換部104においてプリンタの色再現特性にマッチしたCMYKデータに変換され、プリンタ105に出力される。
【0026】
これらの各ブロックへのデータのパラメータ設定、バス切換およびタイミング信号の入力などは図示しないCPUまたはタイミングジェネレータで行なわれる。
【0027】
色変換部104は、3次元LUTを用いたテーブル変換方式の変換回路である。CMYKの各色において同様な回路が設けられている。これにより、L*a*b*データはCMYK各色ごとに設定されたテーブルデータにより変換され出力される。
【0028】
色変換部102では、ここでは詳述しないが、予め決められた係数でマトリックス演算やLUT(ルックアップテーブル)などを用いた変換処理が行なわれる。
【0029】
図2は、図1の色変換部104の概略構成を示した機能ブロック図である。図2を参照して、色変換部104は、4つのダイレクトマッピング部104C,104M,104Y,104Kを含んでおり、これらを用いて、色変換部102で作成されたL*,a*,b*の入力データから、C,M,Y,Kの各出力データを作成する。なお、4つのダイレクトマッピング部の構成は同じであるため、以下、C成分についての構成のみを示している。
【0030】
図3は、図2のダイレクトマッピング部104Cの内部構成を示すブロック図である。図を参照して、ダイレクトマッピング部104Cは、入力されたL*a*b*データの上位3ビットを入力することにより、そのデータが含まれる格子を構成する8つの格子点のそれぞれにおけるCデータを出力する格子点テーブル211〜218と、格子点テーブル211〜218からのデータおよびL*a*b*データの下位5ビットを用いて補間処理を行なう補間演算部220と、格子点テーブル211〜218から出力されたデータの中から補間演算に用いる4つの格子点を選択する格子点選択部205と、選択された4つの格子点のデータとL*a*b*データの下位5ビットを用いて補間演算を行なう補間演算部230と、L*a*b*データの上位3ビットに基づいて、8点補間を行なうか4点補間を行なうかの切換を行なう演算切換テーブル240と、演算切換テーブル240からの信号に基づいて補間演算部220のデータまたは補間演算部230のデータを選択し出力するセレクタ250とから構成される。
【0031】
補間演算部220においてL*a*b*データの含まれる格子を構成するすべての格子点(8つの格子点)のデータを用いた補間演算処理が行なわれる(8点補間)。これに対し、補間演算部230においてはL*a*b*データが含まれる格子を構成する8つの格子点のうち4つの格子点に対応するデータのみを用いた補間処理が行なわれる(4点補間)。
【0032】
入力画像データL*a*b*の上位3ビットのデータは格子点テーブル211〜218に入力される。そしてL*a*b*色空間内の入力画像データの存在する立方体が選択され、その8つの格子点のデータが出力される。8つの格子点のデータは、補間演算部220および格子点選択部205に入力される。そして、L*a*b*の下位5ビットのデータにより、立方体(格子)内の3次元位置から補間演算により入力画像データに対応する出力データが算出される。
【0033】
図4は、補間演算部220が行なう8点補間の方法を説明するための図である。●で示される入力画像データが格子点C1〜C8で構成される格子内に存在するものと仮定する。そして、格子点C1を原点として、入力画像データのL*方向の位置をΔLとし、a*方向の位置をΔaとし、b*方向の位置をΔbとする。そして、1つの格子のL*方向の長さをnとし、a*方向の長さをmとし、b*方向の長さをlとする。なお、1つの格子が立方体であるときには、l=m=nとなる。そして、各格子点C1〜C8の出力データをそれぞれC1〜C8とおくと、8点補間を行なった場合の出力は、以下の式(1)で表わされる。
【0034】
●出力={C1・(n−ΔL)・(m−Δa)・(l−Δb)+C2・(n−ΔL)・(m−Δa)・Δb+C3・(n−ΔL)・Δa・(l−Δb)+C4・(n−ΔL)・Δa・Δb+C5・ΔL・(m−Δa)・(l−Δb)+C6・ΔL・(m−Δa)・Δb+C7・ΔL・Δa・(l−Δb)+C8・ΔL・Δa・Δb}/(n・m・l)…(1)
図5は、補間演算部230が行なう4点補間の方法を説明するための図である。
【0035】
たとえば、入力画像データがC1〜C8で示される立方体内に存在する場合においてC1,C5,C6,C7の4つの格子点のデータを用いた補間演算を行なう場合を想定する。このとき、4点補間による画像データは、C1,C5〜C7に基づいて、以下の式(2)に示されるように算出される。
【0036】
●出力=[C1・〔{(l・m)/2}・(n−ΔL)〕/3+C6・〔{(n・m)/2}・Δb〕/3+C7・〔{(l・n)/2}・Δa〕/3+C5・〔√(l2+n2)・√(n2+m2)−(√(l2+n2))/2)・√(l2+m2+ΔL2)〕]/(((l・m)/2・n)/3)…(2)
図6は、8点補間と4点補間との切換処理を説明するための図である。図6において(a)は、L*a*b*の3次元空間をL*a*断面の2次元で示したものである。図に示されるように、明度Lの中央付近では高彩度領域まで空間は広がっている。しかしながら、低明度および高明度の付近では低彩度領域にしか空間は存在していない。
【0037】
たとえば、入力データが含まれる格子の8つの点がすべてL*a*b*空間内に含まれるような場合には、(b)に示されるようにC1〜C8のすべての格子点のデータを用いた8点補間処理が行なわれる。一方、(c)で示されるような高明度の領域においては、色空間はピラミッド状の形状となっており、この位置においては色空間内に含まれる格子点C2〜C4,C8のみを用いた4点補間が行なわれる。なお、この演算に用いられる格子点は格子点選択部205により選択される。
【0038】
(d)に示されるように中間明度で高彩度付近の色空間では、色空間の境界は球面の一部のような形状をしている。この位置においては色空間内に含まれる格子点C2,C5,C6,C8が採用され、この格子点を用いた4点補間が行なわれる。
【0039】
同様に(e)においては色空間内に含まれる格子点C4,C6,C7,C8が用いられ、4点補間が行なわれる。このように、本実施の形態においては、入力データが含まれる格子を構成する8つの格子点がすべて色空間内に存在する場合には、8点補間が行なわれ、それ以外の場合には色空間内の格子点のデータのみを用いた4点補間が行なわれる。これにより、色空間内に含まれる格子点のデータのみを用いた補間演算を行なうことができるため、高精度な色変換処理を行なうことができる。
【0040】
なお、本実施の形態においては8点補間と4点補間とを切換えて行なうこととしたが、4点補間に代えて5点補間、6点補間、7点補間などの補間方法を採用してもよい。
【0041】
[変形例]
図7は、図3に示されるダイレクトマッピング部104Cの変形例を示すブロック図である。この変形例においては、格子点テーブル211〜218から出力されたデータを補間演算部220および補間演算部230のそれぞれに入力させ、各々の補間演算部で異なる補間処理を行ない、それをセレクタ250で選択して出力することとしている。なお、セレクタ250には演算切換テーブル240からの信号が入力され、セレクタ250はこの信号に基づいて選択を行なう。
【0042】
演算切換テーブル240は、L*a*b*のデータの上位3ビットを用い、入力データが色空間内のどの位置に存在するかを判定し、その判定結果に基づいてセレクタ250へ信号を送る。たとえば、補間演算部220と補間演算部230とで補間処理に用いる格子点を変えておき、それをセレクタ250で選択し出力することとすると、L*a*b*色空間外の格子データを用いずに補間処理を行なうことができ、第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0043】
なお、補間演算部の数は、この変形例においては2つとしたが、3つ以上の補間演算部220,230を並列的に用い、それぞれから出力されるデータを選択して用いることとしてもよい。
【0044】
そしてたとえば、図6(e)に示されるような色空間が逆ピラミッド形状を有する部分では、5点の格子点を用いる逆三角錐補間を行ない、(d)に示される部分では6点の格子点を使用する三角柱補間を行ない、(b)に示されるような位置においては補間精度の高い8点補間を用いることとすると、色空間全体において補間精度を向上させることが可能となる。
【0045】
[第2の実施の形態]
図8は第2の実施の形態における画像処理装置のダイレクトマッピング部104Cの構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態における画像処理装置の全体的な構成は図1に示されるものと同じであるためここでの説明は繰返さない。
【0046】
図8を参照して、ダイレクトマッピング部104Cは、L*a*b*データの上位3ビットに基づいて入力データが含まれる格子の格子点のデータを出力する格子点テーブル211〜218と、格子点間の距離(または格子点が存在する色空間中の位置)を記録する分割テーブル221〜232と、格子点テーブル211〜218からのデータC1〜C8、分割テーブル221〜232からのデータおよびL*a*b*データの下位5ビットに基づいて補間演算を行なう補間演算部240とから構成される。
【0047】
入力データの含まれる格子が図4に示されるものであったとすると、分割テーブル221〜232は、それぞれ格子点C1−C2間の距離、C2−C4間の距離、C3−C4間の距離、C1−C3間の距離、C5−C6間の距離、C6−C8間の距離、C7−C8間の距離、C5−C7間の距離、C1−C5間の距離、C2−C6間の距離、C3−C7間の距離、およびC4−C8間の距離を記憶している。
【0048】
図9は、本実施の形態における補間処理を説明するための図であり、図9(a)は、色空間全体をL*軸上から見たa*b*平面を示す図である。ここで実際のL*a*b*色空間は、符号401に示されるように丸みのある形状をしている。ここで、入力されたデータが(c)に示される格子に含まれていた場合を想定する。ここで、(c)に示されるように8つの格子点はすべて色空間401内に含まれるため、格子点間の距離は32ステップとして記録されている(図11参照)。しかしながら、たとえば(b)に示されるような格子をその1辺の長さを32ステップとして記録すると、一部の格子点が色空間401の外に出てしまうことになる。
【0049】
そこで、本実施の形態においては(b)で示されるように、色空間外に存在する格子点データを用いないために、格子点の位置を等価的にずらすことで色空間の最外部としている。そして格子間の距離情報を分割テーブル221〜232に記録しておくことで、補間精度を上げている。
【0050】
すなわち、(b)に示される格子においては、格子点C1から色空間の外方向に32ステップ離れた位置の格子点データを求めるのではなく、21ステップ離れた格子点のデータを求め、C3のデータとして格子点テーブルに記録している。また、格子点C1と格子点C3との間の距離を分割テーブルに記録させることで、正確な補間処理を行なうこととしている。同様に、格子点C2から5ステップだけ離れた格子点のデータが、格子点C4のデータとして記録され、同時に分割テーブルに5ステップの距離データが記録される。
【0051】
このように、本実施の形態においては格子点間の距離を分割テーブルに格納しておき、その距離情報と格子点データとを用いて補間演算を行なうことで、色変換精度を向上させることができる。
【0052】
もしも、ハード構成として一律等間隔に分割されているだけの格子点テーブルに上述のような違う分割ステップのデータを格納しておくと、補間演算時に誤差として表われてくるので、変換精度が劣化する。また、格子点間の分割ステップを予め全体的に細かくする方法も考えられるが、これでは格子点数が多くなり、ハード的にもコストアップにつながる。しかしながら、本実施の形態においては格子点間距離を分割テーブルに記憶しておき、補間演算時に索引することでトータルでのメモリコストを削減することができ、かつ演算精度を上げている。
【0053】
なお、上述の実施の形態においてはL*a*b*のデータの上位3ビットを用いて格子を決定し、下位5ビットを用い補間演算を行なうこととしたが、これらのビット数は状況に応じて変更することが可能である。
【0054】
また、上述の第1の実施の形態においては、高速での処理を考慮し、複数の補間演算部を設けハード的にセレクタで出力を選択することとしたが、処理速度が遅くてもよいのであれば、ソフトウェアによる処理を実行してもよい。
【0055】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内ですべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態における画像処理装置の全体構成を示す図である。
【図2】 図1の色変換部104の構成を示すブロック図である。
【図3】 図2のダイレクトマッピング部104Cの構成を示すブロック図である。
【図4】 8点補間を説明するための図である。
【図5】 4点補間を説明するための図である。
【図6】 第1の実施の形態における処理を説明するための図である。
【図7】 第1の実施の形態の変形例を示すブロック図である。
【図8】 第2の実施の形態におけるダイレクトマッピング部104Cの構成を示すブロック図である。
【図9】 第2の実施の形態における処理を説明するための図である。
【図10】 従来技術におけるダイレクトマッピング方式による色変換処理を説明するための概略ブロック図である。
【図11】 3次元LUTの概念を説明するための図である。
【図12】 8点補間演算を行なう場合の重み係数の概念を示すための図である。
【図13】 従来技術の問題点を説明するための図である。
【図14】 従来技術の改良方法を説明するための図である。
【図15】 図14の方法の問題点を説明するための図である。
【図16】 図14の方法の問題点を説明するための図である。
【図17】 図14の方法の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
104 色変換部、104C,104M,104Y,104K ダイレクトマッピング部、211〜218 格子点テーブル、205 格子点選択部、220補間演算部、230 補間演算部、240 演算切換テーブル、250 セレクタ、221〜232 分割テーブル。
Claims (2)
- 第1の色空間により表わされる入力画像データに対して色変換処理を行ない、第2の色空間により表わされる色変換データを出力する色変換装置であって、
前記入力画像データの前記第1の色空間内の位置を判定する判定手段と、
色変換テーブルに記録されたデータを用い補間処理を行なうことで前記入力画像データに対する色変換処理を行なう処理手段と、
前記判定手段による判定結果に基づいて、前記処理手段で行なわれる補間処理の方法を変更する変更手段とを備え、
前記色変換テーブルは、前記第1の色空間に対応して設定された格子点のそれぞれに対する出力データを記録し、
前記変更手段は、前記入力画像データが含まれる格子の格子点のすべてが前記第1の色空間に包含される場合は、当該格子点のすべてを前記処理手段により用いられるべき色変換データに対応する格子点とし、前記入力画像データが含まれる格子の格子点の一部のみが前記第1の色空間に包含される場合は、前記第1の色空間に包含される所定の数の格子点を前記処理手段により用いられるべき色変換データに対応する格子点とする、色変換装置。 - 第1の色空間により表わされる入力画像データに対して色変換処理を行ない、第2の色空間により表わされる色変換データを出力する色変換装置であって、
前記第1の色空間に対応して設定された格子点のそれぞれに対応する出力データを記録するテーブルと、前記格子点間の距離を示す距離情報とを記憶する記憶手段と、
前記テーブルに記録されたデータ、および前記格子点間の距離を示す距離情報を用い補間処理を行なうことで前記入力画像データに対する色変換処理を行なう処理手段とを備え、
前記記憶手段に記憶された格子点間の距離は、前記第1の色空間の境界部分において、他の部分における距離よりも短くなっていることを特徴とする、色変換装置。
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