JP4267386B2 - カラー画像処理装置および処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像処理装置および処理方法に係り、特に、ＣＭＹＫの４色を基本色とするカラー印刷機に用いられ、ＲＧＢ画像信号またはＣＭＹ画像信号からＣＭＹＫ画像信号を生成する画像処理装置および処理方法に好適なものである。ここで、Ｃ：シアン（Cyan），Ｍ：マゼンタ（Magenta），Ｙ：イエロー（Yellow），Ｋ：ブラック（Black），Ｒ：レッド（Red），Ｇ：グリーン（Green），Ｂ：ブルー（Blue）であり、以下でも同様に用いる。
【０００２】
【従来の技術】
カラー印刷における基本原色はＣ，Ｍ，Ｙの三色であるが、フォント品質や印刷コストあるいは自然画に対するめり張りなどの点から、これらにＫを加え、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色を基本原色とするカラー印刷装置が多く利用されている。
【０００３】
一方、オフィスで使用されるビジネスプリンタなどの入力画像信号は、ＲＧＢ信号で提供される場合が一般的であるため、ＲＧＢ入力画像信号からＣＭＹＫ出力画像信号を生成するプロセスである４色分解が必要となる。
【０００４】
通常、この４色分解は、「PostScript Language Reference third edition (Adobe Systems Incorporated)第４７６頁」（非特許文献１）に開示されているように、ＲＧＢの補数によりＣＭＹデータを生成し、ＣＭＹの共通要素(min{Ｃ，Ｍ，Ｙ})を部分的にＫに置き換える処理として実現される。
【０００５】
このとき、生成されるＫ成分をＢＧ(ブラックジェネレーション)と呼び、Ｋに置換されることで除かれるＣＭＹ成分を下色除去（ＵＣＲ：Under Color Removal）成分と呼んでいる。ただし、ここで、min{Ｃ，Ｍ，Ｙ}は、Ｃ，Ｍ，Ｙの最小値を表す。このような処理の場合、ＣＭＹの共通要素をＫに置換するため、Ｋを生成した後のＣＭＹ値は必ず変換前のＣＭＹ以下になる特徴がある。
【０００６】
一方で、ビジネスプリンタでの画像処理では、画質を最優先とするグラッフィックアート分野と異なり、トナー等消耗品の節約や定着装置の負担の軽減のために、グレー色をＣＭＹＫの混合ではなく、１００％ＵＣＲによりＫ単色で印刷することが必要とされる場合がある。このような場合、前述した４色分解手法で墨Ｋの加色量を大きくすると、ＣＭＹ量が少なくなり過ぎるため彩度感の乏しい、いわゆる墨っぽい画質になる問題の生じることが知られている。
【０００７】
この問題に対して、低濃度部へのＫ加色に対しても彩度低下を起しにくい墨生成方法として、例えば特開２００１−６９３６４号公報（特許文献１）に開示されている方法などが提案されている。
【０００８】
この特許文献１では、次の式を用いることにより４色分解を行うことが示されている（ただし、C'，M'，Y'の値域レンジを０〜２５５にそろえるため右辺を２５５倍した）。
Ｋ＝α×min(Ｃ，Ｍ，Ｙ)
Ｃ'＝２５５(Ｃ−Ｋ１)／(２５５−Ｋ２)
Ｍ'＝２５５(Ｍ−Ｋ１)／(２５５−Ｋ２)
Ｙ'＝２５５(Ｙ−Ｋ１)／(２５５−Ｋ２)
ここで、αは、０〜１の間の定数(墨率)，Ｋ１，Ｋ２は、Ｋを添え字として、０〜２５５の範囲の値をとるルックアップテーブル(ＬＵＴ)として与えられている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−６９３６４号公報
【非特許文献１】
PostScript Language Reference third edition (Adobe Systems Incorporated)第４７６頁
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１にもＧＣＲ（Gray Component Replacement）方式の問題として触れられているように、上式において、Ｋ２が２５５に近い値であれば、Ｃ'，Ｍ'，Ｙ'は不安定となる問題が生じる。例えば、α＝１、Ｋ＝Ｋ１＝Ｋ２＝２５４の場合、Ｃ，Ｍ，Ｙ＝２５４または２５５であり、Ｃ'，Ｍ'，Ｙ'は０または２５５の両極端の値をとることとなるため、Ｃ，Ｍ，Ｙ値の微妙な差が極端に色相の異なる色に対応付けられることになる。そこで、特許文献１では、Ｋ２の最大値を１８０に押さえることで、この問題を回避している。
【００１１】
しかし、特許文献１のＧＣＲ同方式は、もともとグレー色の１００％ＵＣＲを目的とした４色分解処理では無く、例えば、Ｋ１＜Ｋ２のときにＣ＝Ｋ１，Ｍ＝２５５となったとすると、Ｍ'＝２５５(２５５−Ｋ１)／(２５５−Ｋ２)＞２５５となってしまうため、Ｃ'，Ｍ'，Ｙ'≦２５５を保証するためには、Ｋ１≧Ｋ２である必要を生じる。
【００１２】
ところが、グレー色の１００％ＵＣＲを行うためには、Ｋ１＝min(Ｃ，Ｍ，Ｙ)とする必要があるため、特許文献１ではグレー色の１００％ＵＣＲとの両立ができないことが分かる。
【００１３】
また、特許文献１にも述べられているように、過剰な色材の重ねは色材の剥離の要因となるので、パラメータの適正化を効率よく行えるようにするためには、最大トナー量の制限を設定できることが望まれる。
【００１４】
本発明の目的は、グレー色の１００％下色除去と両立し、低濃度部での彩度低下がなく、総トナー量制限と両立してかつ最大限の色再現域を得ることのできるカラー画像処理装置および処理方法を実現することにある。
【００１５】
本発明の別の目的は、グレー色の１００％下色除去と両立し、低濃度部での彩度低下がなく、階調連続性と両立してかつ最大限の色再現域を得ることのできるカラー画像処理装置および処理方法を実現することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像信号変換手段を備えたカラー画像処理装置において、前記カラー画像信号変換手段は、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値を選択してブラックの出力画像信号と決定する最小値選択手段と、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号から前記最小値を減算した減算結果に、前記最小値に依存して決まる乗数を乗じることにより、前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号を決定する前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号決定手段とを備え、また、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値をｋとし、前記乗数をｆ（ｋ）とし、前記乗数ｆ（ｋ）をレンジ拡大率とし、前記乗数ｆ（ｋ）のレンジ拡大の制限値をＡｍａｘとしたとき、前記制限値Ａｍａｘは１を超える定数であり、１≦ｆ（ｋ）≦Ａｍａｘの範囲に前記乗数ｆ（ｋ）を制限することを特徴としている。
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明は、シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像処理方法において、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値を選択してブラックの出力画像信号とする決定をし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号から前記最小値を減算した減算結果に、前記最小値に依存して決まる乗数を乗じることにより、前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号を決定し、また、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値をｋとし、前記乗数をｆ（ｋ）とし、前記乗数ｆ（ｋ）をレンジ拡大率とし、前記乗数ｆ（ｋ）のレンジ拡大の制限値をＡ ｍａｘ としたとき、前記制限値Ａ ｍａｘ は１を超える定数であり、１≦ｆ（ｋ）≦Ａ ｍａｘ の範囲に前記乗数ｆ（ｋ）を制限することを特徴としている。
【００１８】
前記別の目的を達成するために、本発明は、シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像信号変換手段を備えたカラー画像処理装置において、前記カラー画像信号変換手段は、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値を選択してブラックの出力画像信号と決定する最小値選択手段と、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号から前記最小値を減算した減算結果に、前記最小値に依存して決まる乗数を乗じることにより、前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号を決定する前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号決定手段とを備え、また、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値をｋとし、前記乗数をｆ（ｋ）とし、レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号のレンジの最大値をＩｍａｘとし、Ｔ ｍａｘ をＴｍａｘ／Ｉｍａｘ＜３であるような正定数としたとき、前記乗数ｆ（ｋ）はレンジ拡大率であり、前記乗数をｆ（ｋ）の範囲は、ｆ（ｋ）≦（Ｔｍａｘ−ｋ）／（２（Ｉｍａｘ−ｋ））に制限されることを特徴としている。
【００１９】
前記別の目的を達成するために、本発明は、シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像処理方法において、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値を選択してブラックの出力画像信号とする決定をし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号から前記最小値を減算した減算結果に、前記最小値に依存して決まる乗数を乗じることにより、前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号を決定し、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値をｋとし、前記乗数をｆ（ｋ）とし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をそれぞれｃ’，ｍ’，ｙ’とし、レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号をｒ，ｇ，ｂとし、前記レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号のレンジの最大値をＩｍａｘとし、ｃ’＝Ｉ ｍａｘ −ｒ，ｍ’＝Ｉ ｍａｘ −ｇ，ｙ’＝Ｉ ｍａｘ −ｂ，の関係とし、また、Ｔ ｍａｘ をＴｍａｘ／Ｉｍａｘ＜３であるような正定数Ｔｍａｘ としたとき、前記乗数ｆ（ｋ）はレンジ拡大率であり、前記乗数ｆ（ｋ）の範囲は、ｆ（ｋ）≦（Ｔｍａｘ−ｋ）／（２（Ｉｍａｘ−ｋ））に制限されることを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複数の実施例について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１実施例のカラー画像処理装置を適用したカラーレーザプリンタにおける画像処理全体の構成および流れを示す図である。このカラーレーザプリンタは解像度が23.6dot/mm（２5.4mm当たり600dot）のものである。
【００２２】
印刷対象となる画像データ１は、１ページ分のＲＧＢデータとして、入力バッファ２に蓄えられる。プリンタエンジン１３はＫＣＭＹの各面毎に現像を行うため、図１の入力バッファ２以降の処理はＫＣＭＹの４面分、４回繰り返される。
【００２３】
４色分解手段５は、最初にＲＧＢ点順次データからブラックを算出するように必要に応じて内部を初期化する。これに対応して、γ補正手段７はγ補正値テーブル８からブラックに対応した補正値を内部の参照テーブルにロードする。また、ディザ回路１０はブラックに対応した閾値配列及びその配列のサイズデータをテーブル１１からロードして内部を初期化する。この閾値配列は、０〜Imaxの値の配列であり、階調処理装置９において、入力値との比較でドットのオン・オフを決定するために使用される。γ補正手段７は、内部参照テーブルにロードされる補正値により、階調処理とエンジン特性に依存する濃度階調特性をおおむね線形に整える。
【００２４】
これにより入力バッファ２から送られるＲＧＢデータは、色補正手段３による色補正、４色分解手段５によるブラックデータへの変換、γ補正手段７による階調補正を受けた後、階調処理装置９によりレーザパルス幅変調（以下ＰＷＭ）信号１２としてプリンタエンジン１３に出力される。
【００２５】
ブラック１ページ分の処理が終了すると、４色分解手段５、γ補正手段７、ディザ回路１０は、それぞれ必要なパラメータを今度はシアン用に再ロードして初期化した後、同様の処理によりシアン１ページ分のＰＷＭ信号１２をプリンタエンジン１３に送出する。
【００２６】
以下、同様にマゼンタ、イエローに対する処理が行なわれる。これらの各色面の切替えは、プリンタエンジン１３の垂直同期信号に同期して行なわれる。
【００２７】
図２は図１の４色分解手段５の詳細を示す図である。図１では簡略化されているが、色補正手段３のＲＧＢ入出力は、(r，g，b)それぞれ８bitの３つ一組の信号で行なわれる。
【００２８】
先ず、補数演算回路２１は、c'=Imax-r，m'=Imax-g，y'=Imax-bにより、画像信号r，g，bを画像信号c'，m'，y'信号に変換する。ここでの場合、最大値Imaxは、８bitレンジの最大値２５５であり、補数演算は単純なbit反転により得られる。ただし、Imax =255(=28-１)というのは、必ずしも必要な前提ではなく、高度な色彩演算のためにＲＧＢ値を1６bit値で扱う場合には、Imax=216-1となる。もちろん、これら以外の入出力レンジの場合にも、最大値Imaxはレンジ最大値と考えれば良い。
【００２９】
最小値選択回路２２は、補数演算回路２１からの入力画像信号c'，m'，y'に対し、これらの最小値k=min{c'，m'，y'}を出力する。
【００３０】
一方で、減算回路２５、２６、２７は、それぞれ補数演算回路２１の出力画像信号c'，m'，y'から、先の最小値kを減じ、次いで乗算回路２８、２９、３０は、これらの値に乗数テーブル３１からの値を乗じた後、上位４bitと下位４bitを切り捨てた８bit値を出力する。ただし、上位４bitへの乗算結果のオーバーフロー分は、乗算結果の全bitを立てるクリッピング処理としている。
【００３１】
これにより乗数テーブル３１は、0≦k≦255の入力に対応する0≦f(k)＜16の固定小数点実数f(k)として減算回路２５、２６、２７のそれぞれの出力に作用する。この結果、乗算回路２８からの出力は、c=f(k)(c'-k)、同様に、乗算回路２９からの出力は、m=f(k)(m'-k)、乗算回路３０からの出力は、y=f(k)(y'-k)となる。
【００３２】
また、選択回路２３では、プリンタの垂直同期信号に同期して切り替えられる選択信号２４により、画像信号k，c，m，yからそのときの出力色に応じた色信号が選択される。
【００３３】
ここで、本実施例では、色補正手段３と補数演算手段２１とを独立した回路としているが、色補正手段３の出力として直接(c'，m'，y')値を対応付けることも容易であり、この場合には、補数演算回路２１は不要となる。
【００３４】
次に、乗数テーブル３１に実装する乗数f(k)の構成方法について次に説明するために、まず、ＲＧＢ入力パラメータ空間について図３を参照しながら説明する。
【００３５】
図３では、３次元空間上に一辺がImaxの立方体を、２頂点を垂直にして配置した形でＲＧＢ入力パラメータ空間を表現している。下端の頂点５０が黒に対応し、上端の頂点５１が白に対応する。また、ＲＧＢ入力パラメータ(r，g，b)に対応する点６２のPは、黒の頂点基点とした場合の、それぞれの長さがr，g，bの３つのベクトル５３，ベクトル５4，ベクトル５５の和に対応する。
【００３６】
これはまた、白の頂点５１を基点とするそれぞれの長さが、c'=Imax-r，m'=lmax-g，y'=lmax-bの３つのベクトル５６，ベクトル５７，ベクトル５８の和に対応する。これらの対応関係が、ＲＧＢ系からその補色のＣＭＹ系への変換に相当する。
【００３７】
グレー軸５９は、黒の頂点５０と、白の頂点５１を通る直線であり、この直線上では、r=g=b(従って、c'=m'=y')となっている。
【００３８】
図３の断面５２は、ＲＧＢ入力に関するＲ=rの面を表している。これはＣＭＹ系で見た場合には、Ｃ=c'=Imax-rに対応する面である。
【００３９】
図４は断面５２の詳細を示す図である。点６１は、図３の断面５２とグレー軸５９の交点に対応する。また、図４の斜線で示した領域６０は、m'≧c'かつy'≧c'（従って、c'=k=min{c'，m'，y'}）の領域を表している。
【００４０】
領域６０では、色味に寄与しているのは、(m'-c')，(y'-c')成分であり、c'は、断面５２を黒側の頂点５０にシフトする働き、即ち、明度を下げる働きをしているだけである。このことから、この入力パラメータの空間の領域６０を、実際のプリンタの印刷基本色としての、ＣＭＹＫに対応させる場合、明度を下げる働きとしては、c'(=k)をＫ成分に対応させ、Ｍ成分に対しては、(m'-c')，Ｙ成分には(y'-c')を対応させることがまず考えられる。
【００４１】
しかし、従来技術の項でも述べたように、この場合には、再現画像の低濃度部の彩度が失われやすいことが問題となる。これには、Ｍ成分，Ｙ成分が領域６０では、Imax-c'までのレンジに制限されてしまうことが一つの要因となっている。
【００４２】
一方で、ＣＭＹＫの４色の色材を用いて色再現を行う場合には、c'をＫ成分に置き換えたからと言って、Ｍ成分，Ｙ成分の範囲をImax-c'に制限する必然性はなく、可能な限り多くのＭ成分，Ｙ成分を使用した方が実際の再現色のレンジを広くとれることになる。
【００４３】
領域６０の場合で、Ｍ成分，Ｙ成分の比率を保存して、レンジいっぱいにパラメータを拡大した場合、m=(m'-c')Imax/(Imax-c')、y=(y'-c')Imax/(Imax-c')として、Ｍ成分にm，Ｙ成分にyを対応させることが考えられる。
【００４４】
このような、レンジの拡大による再現色の多少の歪みは、図１の色補正手段３により吸収することが可能であるので、４色分解手段５としては、可能な限り広レンジなパラメータの割付を行うことが望ましいことになる。
【００４５】
しかし、一方で、先に述べた最大トナー量の制限や再現色の不連続性が大きくなりすぎないようなレンジ拡大率の制限がやはり必要となる。そこで、上記の問題を定式化するため、次のようにおく。
0≦c'，m'，y'，k≦Imaxに対し、
k=min{c'，m'，y'} …(１)
c=f(k)(c'-k) …(２)
m=f(k)(m'-k) …(３)
y=f(k)(y'-k) …(４)
f(k)=Imax/(Imax-k)・g(k) …(５)
とし、関数g(k)を、次の条件を満たすなるべく大きな値を取る関数として定義する。
(i) …0≦g(k)≦1
(ii) …c，m，y，kの合計が総トナー量制限を超えない
(iii)…f(k)がレンジ拡大率制限を超えない
ここで、関数f(k)は、先の意味でのレンジ拡大率であり、関数g(k)が対応するレンジ幅を表す関数である。
【００４６】
このとき、条件(ii)が、定数 Tmaxにより、
s=c+m+y+k≦Tmax …(６)
で与えられるとすると、任意のkに対して、(６)式が成立しなくてはならないことから、特に、c'=m'=Imax ≧y(=k)の場合を考えると、
s=f(k){(c'-k)+(m'-k)+(y'-k)}+k
=2f(k)(Imax-k)+k
=2g(k)Imax+k≦Tmax
となる。これから、
g(k)≦(Tmax-k)/(2Imax) …(７)
が、任意のk=0，1，…，Imaxについて成り立つ必要があることがわかる。
【００４７】
逆に、(７)式が成立していれば、任意のc'，m'，y'，k（0≦c'，m'，y'，k≦Imax）に対し、
s=f(k){(c'-k)+(m'-k)+(y'-k)}+k
≦2f(k)(Imax-k)+k
=2g(k)Imax+k≦Tmax
が成立することから、条件(ii)は、関数g(k)に対する(７)式で与えられることが分かる。
【００４８】
また、条件(iii)は、(c'-k)，(m'-k)，(y'-k)それぞれに掛かる乗数としてのf(k)の倍率の上限を与えるものであり、この上限が定数Amaxで与えられる場合、f(k)≦Amax …(８)
であり、これをg(k)に対する条件に読みかえると、
g(k)≦Amax(Imax-k)/Imax …(９)
となる。
以上から、
T(k)=(Tmax-k)/(2Imax) …(１０)
A(k)=Amax(Imax-k)/Imax …(１１)
と置くとき、条件(i)〜(iii)は、レンジ関数g(k)に関する次の条件として定式化される。
(i)' 0≦g(k)≦1
(ii)' g(k)≦T(k)
(iii)' g(k)≦A(k)
ここで、T(k)，A(k)とも、kに関する一次関数であり、条件(i)'〜(iii)'は単純な線形不等式となっている。
【００４９】
Ｃ,Ｍ,Ｙ３色だけの場合よりも総トナー量を節約する場合を想定したTmax=2.5Imax，Amax=8の場合の例を図５に示す。図５の例では、Imaxも２５５としているが、Imaxは、単に入力値の分解能を規定しているのに過ぎないのでImax=255であること自体は、それ程本質的ではない。
【００５０】
図５において、破線３５が直線y=1、一点鎖線３６が直線y=T(k)、二点差線３７が直線y=A(k)を表している。これら３本の直線に囲まれた領域３８が、条件(i)'〜(iii)'を満たす領域を表している。
【００５１】
関数g(k)を、領域３８内で最大のものとすると、
g(k)=min{1，T(k)，A(k)} …(１２)
により、目的のレンジ関数が得られることになる。この関数は、図５では折れ線３９に対応する。
図５の折れ線３９で示される関数g(k)の場合、頂点４０の前後のkでg(k)の値が急変する。このことは、再現画像上では高濃度部の特性変化なので、その影響は小さいが、頂点４０前後の階調の不連続性が目につく場合には、次の図６の曲線４１に示すように、領域３８の内側で、図５の折れ線３９を平滑化した関数をレンジ関数g(k)とすることにより、階調再現の不連続性が押さえることができる。
【００５２】
図７には、レンジ関数g(k)に対応するレンジ拡大率f(k)のグラフを示す。図７の実線４２が図５の折れ線３９をレンジ関数g(k)とした場合（従って、(１２)式のg(k)）に対応するf(k)であり、図７の一点鎖線４３が図６の曲線４１をレンジ関数g(k)とした場合のレンジ拡大率f(k)のグラフに対応している。この場合にも、ほんのわずかのレンジ関数g(k)の損失を除けば、条件(i)'〜(iii)'が満足される。
【００５３】
次の図８には、本発明の画像処理方法の流れをフローチャートで示す。まず、ステップ１００にて、ＲＧＢ値(r，g，b)が入力される。ステップ１０１にて、このr，g，bの補色であるＣＭＹ値c'=Imax-r，m'=Imax-g，y'=Imax-bを算出し、これらの最小値をkとする。
【００５４】
次にステップ１０２で、最小値k=Imaxならば、ステップ１０４でc=m=y=０とする。そうでない場合は、ステップ１０３で、
f(k)=min{Imax/(Imax-k)，(Tmax-k)/(2(Imax-k))，Amax} …(１３)
によりレンジ拡大率f(k)を算出し、ステップ１０５で、
c=f(c)(c'-k)
m=f(m)(m'-k)
y=f(y)(y'-k)
によりc，m，yを決定する。ステップ１０６で、これまでに求めた、c，m，y，kをＣＭＹＫ値として出力する。
【００５５】
ここで、上記(１３)式は、先のレンジ関数g(k)に関する(１２)式をレンジ拡大率関数f(k)の関係として展開した式である。
【００５６】
以上の説明における処理の流れでは、ＲＧＢ入力値が連続量の場合であっても、レンジ拡大率f(k)や、出力ＣＭＹＫ値が算出可能であるが、特に、ＲＧＢ入力値が離散値である場合には、レンジ拡大率f(k)を予めテーブル化しておくことで、次の図９に示すような単純なフローでＣＭＹＫ値を得ることが可能である。
【００５７】
図９の場合には、ＲＧＢ入力レンジは、０〜ImaxまでのImax個の整数値を取ることから、最小値kの取りうるレンジも０〜Imaxの整数値となる。そこで、最初のステップ１１０で、レンジ拡大率f[k]をk=０〜Imaxを添数として直接参照できるよう(１３)式により、テーブルとして初期化しておく。
【００５８】
ステップ１００、ステップ１０１は、先の図８と同様である。ステップ１１１では、単純にkを添数として参照されたf[k]を係数として、先のステップ１０５同様にc，m，yを決定する。そして、ステップ１０６でc，m，y，kをＣＭＹＫ値として出力する。
【００５９】
本実施例のカラー画像処理装置を纏めて説明すると、レッド、グリーン、ブルーの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像信号変換手段を備えたカラー画像処理装置であって、カラー画像信号変換手段は、レッド、グリーン、ブルーの入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローの３色の変換画像信号に変換する手段と、シアン、マゼンタ、イエローの３色の変換画像信号の最小値kを選択してブラックの出力画像信号とする手段と、シアン、マゼンタ、イエローの３色の変換画像信号から最小値kを減算し、その減算結果に最小値kに依存して決まる乗数f(k)を乗じてシアン、マゼンタ、イエローの出力画像信号とする手段とを備え、乗数f(k)は、レッド、グリーン、ブルーの３色の入力画像信号のレンジの最大値をImaxとするときに、Amax＜Imaxであるような正定数AmaxとTmax/Imax＜3であるような正定数Tmaxとに対して、f(k)≦Amax、f(k)≦(Tmax-k)/(2(Imax-k))で与えられるものである。
【００６０】
本実施例のカラー画像処理方法を纏めて説明すると、シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像処理方法において、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値を選択してブラックの出力画像信号とする決定をし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号から前記最小値を減算した減算結果に、前記最小値に依存して決まる乗数を乗じることにより、前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号を決定し、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値をｋとし、前記乗数をｆ（ｋ）とし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をそれぞれｃ’，ｍ’，ｙ’とし、レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号をｒ，ｇ，ｂとし、前記レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号のレンジの最大値をＩｍａｘとし、ｃ’＝Ｉ ｍａｘ −ｒ，ｍ’＝Ｉ ｍａｘ −ｇ，ｙ’＝Ｉ ｍａｘ −ｂ，の関係とし、また、Ｔ ｍａｘ をＴｍａｘ／Ｉｍａｘ＜３であるような正定数Ｔｍａｘ としたとき、前記乗数ｆ（ｋ）はレンジ拡大率であり、前記乗数ｆ（ｋ）の範囲は、ｆ（ｋ）≦（Ｔｍａｘ−ｋ）／（２（Ｉｍａｘ−ｋ））で制限される方法である。
【００６１】
次に、本発明の第２実施例について図１０を用いて説明する。図１０は本発明の第２実施例のカラー画像処理装置における４色分解手段の詳細を示す図である。この第２実施例は、次に述べる通り第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００６２】
第２実施例は、先の従来技術で述べた特許文献１からの４色分解手法と両立するように第１実施例を拡張した例である。第２実施例では、第１実施例に対して、ルックアップテーブル７０とルックアップテーブル７１を追加している。第２実施例で、第１実施例と同様の動作をさせる場合には、ルックアップテーブル７０とルックアップテーブル７１を共に入力値をそのまま出力に対応づけるリニアテーブルにしておくだけでよい。
【００６３】
これに対して第２実施例で、従来からの４色分解を行うには、乗数テーブル３１をリニアテーブルとし、ルックアップテーブル７０にc，m，yの最小値kに対応づける下色除去量をテーブルとして実装し、ルックアップテーブル７１に、kに対応づける墨加色量のテーブルを実装しておくことで実現される。
【００６４】
以上説明した実施例により、r=g=b(従ってc'=m'=y')であるようなグレー色を、完全にＫ単色に置換する１００%墨置換を行いつつも、それ以外の色に関しては、ＣＭＹ色がトナー制限と階調連続性を維持する範囲で最大レンジ幅を取ることが可能な彩度の広い４色分解を行うカラー画像処理が実現される。
【００６５】
【発明の効果】
以上の実施例の説明から明らかなように、本発明によれば、グレー色の１００％下色除去と両立し、低濃度部での彩度低下がなく、総トナー量制限と両立してかつ最大限の色再現域を得ることのできるカラー画像処理装置および処理方法を実現することができる。
【００６６】
また、本発明によれば、グレー色の１００％下色除去と両立し、低濃度部での彩度低下がなく、階調連続性と両立してかつ最大限の色再現域を得ることのできるカラー画像処理装置および処理方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のカラー画像処理装置を適用したカラーレーザプリンタにおける画像処理全体の構成および流れを示す図である。
【図２】図１の４色分解手段の詳細を示す図である。
【図３】図２の４色分解手段の入力パラメータ空間の説明図である。
【図４】図３の入力パラメータ空間の断面図である。
【図５】図２の４色分解手段のレンジ関数の説明図である。
【図６】図５と異なる４色分解手段のレンジ関数の説明図である。
【図７】図２の４色分解手段のレンジ拡大関数の説明図である。
【図８】図１のカラー画像処理アルゴリズムのフローを示す図。
【図９】図１のカラー画像処理アルゴリズムの変形例のフローを示す図。
【図１０】本発明の第２実施例のカラー画像処理装置における４色分解手段の詳細を示す図である。
【符号の説明】
１…画像データ、２…入力バッファ、３…色補正手段、５…４色分解手段、７…γ補正手段、８…γ補正値テーブル、９…階調処理手段、１０…ディザ回路、１１…閾値配列、１２…PWM信号、１３…プリンタエンジン、２１…補数演算回路、２２…最小値選択回路、２３…選択回路、２４…選択信号、２５…減算回路、２８…乗算回路、３１…乗数テーブル、３９…折れ線、４１…曲線、５２…断面。
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー画像処理装置および処理方法に係り、特に、ＣＭＹＫの４色を基本色とするカラー印刷機に用いられ、ＲＧＢ画像信号またはＣＭＹ画像信号からＣＭＹＫ画像信号を生成する画像処理装置および処理方法に好適なものである。ここで、Ｃ：シアン（Cyan），Ｍ：マゼンタ（Magenta），Ｙ：イエロー（Yellow），Ｋ：ブラック（Black），Ｒ：レッド（Red），Ｇ：グリーン（Green），Ｂ：ブルー（Blue）であり、以下でも同様に用いる。
【０００２】
【従来の技術】
カラー印刷における基本原色はＣ，Ｍ，Ｙの三色であるが、フォント品質や印刷コストあるいは自然画に対するめり張りなどの点から、これらにＫを加え、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色を基本原色とするカラー印刷装置が多く利用されている。
【０００３】
一方、オフィスで使用されるビジネスプリンタなどの入力画像信号は、ＲＧＢ信号で提供される場合が一般的であるため、ＲＧＢ入力画像信号からＣＭＹＫ出力画像信号を生成するプロセスである４色分解が必要となる。
【０００４】
通常、この４色分解は、「PostScript Language Reference third edition (Adobe Systems Incorporated)第４７６頁」（非特許文献１）に開示されているように、ＲＧＢの補数によりＣＭＹデータを生成し、ＣＭＹの共通要素(min{Ｃ，Ｍ，Ｙ})を部分的にＫに置き換える処理として実現される。
【０００５】
このとき、生成されるＫ成分をＢＧ(ブラックジェネレーション)と呼び、Ｋに置換されることで除かれるＣＭＹ成分を下色除去（ＵＣＲ：Under Color Removal）成分と呼んでいる。ただし、ここで、min{Ｃ，Ｍ，Ｙ}は、Ｃ，Ｍ，Ｙの最小値を表す。このような処理の場合、ＣＭＹの共通要素をＫに置換するため、Ｋを生成した後のＣＭＹ値は必ず変換前のＣＭＹ以下になる特徴がある。
【０００６】
一方で、ビジネスプリンタでの画像処理では、画質を最優先とするグラッフィックアート分野と異なり、トナー等消耗品の節約や定着装置の負担の軽減のために、グレー色をＣＭＹＫの混合ではなく、１００％ＵＣＲによりＫ単色で印刷することが必要とされる場合がある。このような場合、前述した４色分解手法で墨Ｋの加色量を大きくすると、ＣＭＹ量が少なくなり過ぎるため彩度感の乏しい、いわゆる墨っぽい画質になる問題の生じることが知られている。
【０００７】
この問題に対して、低濃度部へのＫ加色に対しても彩度低下を起しにくい墨生成方法として、例えば特開２００１−６９３６４号公報（特許文献１）に開示されている方法などが提案されている。
【０００８】
この特許文献１では、次の式を用いることにより４色分解を行うことが示されている（ただし、C'，M'，Y'の値域レンジを０〜２５５にそろえるため右辺を２５５倍した）。
Ｋ＝α×min(Ｃ，Ｍ，Ｙ)
Ｃ'＝２５５(Ｃ−Ｋ１)／(２５５−Ｋ２)
Ｍ'＝２５５(Ｍ−Ｋ１)／(２５５−Ｋ２)
Ｙ'＝２５５(Ｙ−Ｋ１)／(２５５−Ｋ２)
ここで、αは、０〜１の間の定数(墨率)，Ｋ１，Ｋ２は、Ｋを添え字として、０〜２５５の範囲の値をとるルックアップテーブル(ＬＵＴ)として与えられている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−６９３６４号公報
【非特許文献１】
PostScript Language Reference third edition (Adobe Systems Incorporated)第４７６頁
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１にもＧＣＲ（Gray Component Replacement）方式の問題として触れられているように、上式において、Ｋ２が２５５に近い値であれば、Ｃ'，Ｍ'，Ｙ'は不安定となる問題が生じる。例えば、α＝１、Ｋ＝Ｋ１＝Ｋ２＝２５４の場合、Ｃ，Ｍ，Ｙ＝２５４または２５５であり、Ｃ'，Ｍ'，Ｙ'は０または２５５の両極端の値をとることとなるため、Ｃ，Ｍ，Ｙ値の微妙な差が極端に色相の異なる色に対応付けられることになる。そこで、特許文献１では、Ｋ２の最大値を１８０に押さえることで、この問題を回避している。
【００１１】
しかし、特許文献１のＧＣＲ同方式は、もともとグレー色の１００％ＵＣＲを目的とした４色分解処理では無く、例えば、Ｋ１＜Ｋ２のときにＣ＝Ｋ１，Ｍ＝２５５となったとすると、Ｍ'＝２５５(２５５−Ｋ１)／(２５５−Ｋ２)＞２５５となってしまうため、Ｃ'，Ｍ'，Ｙ'≦２５５を保証するためには、Ｋ１≧Ｋ２である必要を生じる。
【００１２】
ところが、グレー色の１００％ＵＣＲを行うためには、Ｋ１＝min(Ｃ，Ｍ，Ｙ)とする必要があるため、特許文献１ではグレー色の１００％ＵＣＲとの両立ができないことが分かる。
【００１３】
また、特許文献１にも述べられているように、過剰な色材の重ねは色材の剥離の要因となるので、パラメータの適正化を効率よく行えるようにするためには、最大トナー量の制限を設定できることが望まれる。
【００１４】
本発明の目的は、グレー色の１００％下色除去と両立し、低濃度部での彩度低下がなく、総トナー量制限と両立してかつ最大限の色再現域を得ることのできるカラー画像処理装置および処理方法を実現することにある。
【００１５】
本発明の別の目的は、グレー色の１００％下色除去と両立し、低濃度部での彩度低下がなく、階調連続性と両立してかつ最大限の色再現域を得ることのできるカラー画像処理装置および処理方法を実現することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像信号変換手段を備えたカラー画像処理装置において、前記カラー画像信号変換手段は、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値を選択してブラックの出力画像信号と決定する最小値選択手段と、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号から前記最小値を減算した減算結果に、前記最小値に依存して決まる乗数を乗じることにより、前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号を決定する前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号決定手段とを備え、また、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値をｋとし、前記乗数をｆ（ｋ）とし、前記乗数ｆ（ｋ）をレンジ拡大率とし、前記乗数ｆ（ｋ）のレンジ拡大の制限値をＡｍａｘとしたとき、前記制限値Ａｍａｘは１を超える定数であり、１≦ｆ（ｋ）≦Ａｍａｘの範囲に前記乗数ｆ（ｋ）を制限することを特徴としている。
【００１７】
前記目的を達成するために、本発明は、シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像処理方法において、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値を選択してブラックの出力画像信号とする決定をし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号から前記最小値を減算した減算結果に、前記最小値に依存して決まる乗数を乗じることにより、前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号を決定し、また、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値をｋとし、前記乗数をｆ（ｋ）とし、前記乗数ｆ（ｋ）をレンジ拡大率とし、前記乗数ｆ（ｋ）のレンジ拡大の制限値をＡ ｍａｘ としたとき、前記制限値Ａ ｍａｘ は１を超える定数であり、１≦ｆ（ｋ）≦Ａ ｍａｘ の範囲に前記乗数ｆ（ｋ）を制限することを特徴としている。
【００１８】
前記別の目的を達成するために、本発明は、シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像信号変換手段を備えたカラー画像処理装置において、前記カラー画像信号変換手段は、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値を選択してブラックの出力画像信号と決定する最小値選択手段と、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号から前記最小値を減算した減算結果に、前記最小値に依存して決まる乗数を乗じることにより、前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号を決定する前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号決定手段とを備え、また、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値をｋとし、前記乗数をｆ（ｋ）とし、レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号のレンジの最大値をＩｍａｘとし、Ｔ ｍａｘ をＴｍａｘ／Ｉｍａｘ＜３であるような正定数としたとき、前記乗数ｆ（ｋ）はレンジ拡大率であり、前記乗数をｆ（ｋ）の範囲は、ｆ（ｋ）≦（Ｔｍａｘ−ｋ）／（２（Ｉｍａｘ−ｋ））に制限されることを特徴としている。
【００１９】
前記別の目的を達成するために、本発明は、シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像処理方法において、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値を選択してブラックの出力画像信号とする決定をし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号から前記最小値を減算した減算結果に、前記最小値に依存して決まる乗数を乗じることにより、前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号を決定し、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値をｋとし、前記乗数をｆ（ｋ）とし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をそれぞれｃ’，ｍ’，ｙ’とし、レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号をｒ，ｇ，ｂとし、前記レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号のレンジの最大値をＩｍａｘとし、ｃ’＝Ｉ ｍａｘ −ｒ，ｍ’＝Ｉ ｍａｘ −ｇ，ｙ’＝Ｉ ｍａｘ −ｂ，の関係とし、また、Ｔ ｍａｘ をＴｍａｘ／Ｉｍａｘ＜３であるような正定数Ｔｍａｘ としたとき、前記乗数ｆ（ｋ）はレンジ拡大率であり、前記乗数ｆ（ｋ）の範囲は、ｆ（ｋ）≦（Ｔｍａｘ−ｋ）／（２（Ｉｍａｘ−ｋ））に制限されることを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複数の実施例について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１実施例のカラー画像処理装置を適用したカラーレーザプリンタにおける画像処理全体の構成および流れを示す図である。このカラーレーザプリンタは解像度が23.6dot/mm（２5.4mm当たり600dot）のものである。
【００２２】
印刷対象となる画像データ１は、１ページ分のＲＧＢデータとして、入力バッファ２に蓄えられる。プリンタエンジン１３はＫＣＭＹの各面毎に現像を行うため、図１の入力バッファ２以降の処理はＫＣＭＹの４面分、４回繰り返される。
【００２３】
４色分解手段５は、最初にＲＧＢ点順次データからブラックを算出するように必要に応じて内部を初期化する。これに対応して、γ補正手段７はγ補正値テーブル８からブラックに対応した補正値を内部の参照テーブルにロードする。また、ディザ回路１０はブラックに対応した閾値配列及びその配列のサイズデータをテーブル１１からロードして内部を初期化する。この閾値配列は、０〜Imaxの値の配列であり、階調処理装置９において、入力値との比較でドットのオン・オフを決定するために使用される。γ補正手段７は、内部参照テーブルにロードされる補正値により、階調処理とエンジン特性に依存する濃度階調特性をおおむね線形に整える。
【００２４】
これにより入力バッファ２から送られるＲＧＢデータは、色補正手段３による色補正、４色分解手段５によるブラックデータへの変換、γ補正手段７による階調補正を受けた後、階調処理装置９によりレーザパルス幅変調（以下ＰＷＭ）信号１２としてプリンタエンジン１３に出力される。
【００２５】
ブラック１ページ分の処理が終了すると、４色分解手段５、γ補正手段７、ディザ回路１０は、それぞれ必要なパラメータを今度はシアン用に再ロードして初期化した後、同様の処理によりシアン１ページ分のＰＷＭ信号１２をプリンタエンジン１３に送出する。
【００２６】
以下、同様にマゼンタ、イエローに対する処理が行なわれる。これらの各色面の切替えは、プリンタエンジン１３の垂直同期信号に同期して行なわれる。
【００２７】
図２は図１の４色分解手段５の詳細を示す図である。図１では簡略化されているが、色補正手段３のＲＧＢ入出力は、(r，g，b)それぞれ８bitの３つ一組の信号で行なわれる。
【００２８】
先ず、補数演算回路２１は、c'=Imax-r，m'=Imax-g，y'=Imax-bにより、画像信号r，g，bを画像信号c'，m'，y'信号に変換する。ここでの場合、最大値Imaxは、８bitレンジの最大値２５５であり、補数演算は単純なbit反転により得られる。ただし、Imax =255(=28-１)というのは、必ずしも必要な前提ではなく、高度な色彩演算のためにＲＧＢ値を1６bit値で扱う場合には、Imax=216-1となる。もちろん、これら以外の入出力レンジの場合にも、最大値Imaxはレンジ最大値と考えれば良い。
【００２９】
最小値選択回路２２は、補数演算回路２１からの入力画像信号c'，m'，y'に対し、これらの最小値k=min{c'，m'，y'}を出力する。
【００３０】
一方で、減算回路２５、２６、２７は、それぞれ補数演算回路２１の出力画像信号c'，m'，y'から、先の最小値kを減じ、次いで乗算回路２８、２９、３０は、これらの値に乗数テーブル３１からの値を乗じた後、上位４bitと下位４bitを切り捨てた８bit値を出力する。ただし、上位４bitへの乗算結果のオーバーフロー分は、乗算結果の全bitを立てるクリッピング処理としている。
【００３１】
これにより乗数テーブル３１は、0≦k≦255の入力に対応する0≦f(k)＜16の固定小数点実数f(k)として減算回路２５、２６、２７のそれぞれの出力に作用する。この結果、乗算回路２８からの出力は、c=f(k)(c'-k)、同様に、乗算回路２９からの出力は、m=f(k)(m'-k)、乗算回路３０からの出力は、y=f(k)(y'-k)となる。
【００３２】
また、選択回路２３では、プリンタの垂直同期信号に同期して切り替えられる選択信号２４により、画像信号k，c，m，yからそのときの出力色に応じた色信号が選択される。
【００３３】
ここで、本実施例では、色補正手段３と補数演算手段２１とを独立した回路としているが、色補正手段３の出力として直接(c'，m'，y')値を対応付けることも容易であり、この場合には、補数演算回路２１は不要となる。
【００３４】
次に、乗数テーブル３１に実装する乗数f(k)の構成方法について次に説明するために、まず、ＲＧＢ入力パラメータ空間について図３を参照しながら説明する。
【００３５】
図３では、３次元空間上に一辺がImaxの立方体を、２頂点を垂直にして配置した形でＲＧＢ入力パラメータ空間を表現している。下端の頂点５０が黒に対応し、上端の頂点５１が白に対応する。また、ＲＧＢ入力パラメータ(r，g，b)に対応する点６２のPは、黒の頂点基点とした場合の、それぞれの長さがr，g，bの３つのベクトル５３，ベクトル５4，ベクトル５５の和に対応する。
【００３６】
これはまた、白の頂点５１を基点とするそれぞれの長さが、c'=Imax-r，m'=lmax-g，y'=lmax-bの３つのベクトル５６，ベクトル５７，ベクトル５８の和に対応する。これらの対応関係が、ＲＧＢ系からその補色のＣＭＹ系への変換に相当する。
【００３７】
グレー軸５９は、黒の頂点５０と、白の頂点５１を通る直線であり、この直線上では、r=g=b(従って、c'=m'=y')となっている。
【００３８】
図３の断面５２は、ＲＧＢ入力に関するＲ=rの面を表している。これはＣＭＹ系で見た場合には、Ｃ=c'=Imax-rに対応する面である。
【００３９】
図４は断面５２の詳細を示す図である。点６１は、図３の断面５２とグレー軸５９の交点に対応する。また、図４の斜線で示した領域６０は、m'≧c'かつy'≧c'（従って、c'=k=min{c'，m'，y'}）の領域を表している。
【００４０】
領域６０では、色味に寄与しているのは、(m'-c')，(y'-c')成分であり、c'は、断面５２を黒側の頂点５０にシフトする働き、即ち、明度を下げる働きをしているだけである。このことから、この入力パラメータの空間の領域６０を、実際のプリンタの印刷基本色としての、ＣＭＹＫに対応させる場合、明度を下げる働きとしては、c'(=k)をＫ成分に対応させ、Ｍ成分に対しては、(m'-c')，Ｙ成分には(y'-c')を対応させることがまず考えられる。
【００４１】
しかし、従来技術の項でも述べたように、この場合には、再現画像の低濃度部の彩度が失われやすいことが問題となる。これには、Ｍ成分，Ｙ成分が領域６０では、Imax-c'までのレンジに制限されてしまうことが一つの要因となっている。
【００４２】
一方で、ＣＭＹＫの４色の色材を用いて色再現を行う場合には、c'をＫ成分に置き換えたからと言って、Ｍ成分，Ｙ成分の範囲をImax-c'に制限する必然性はなく、可能な限り多くのＭ成分，Ｙ成分を使用した方が実際の再現色のレンジを広くとれることになる。
【００４３】
領域６０の場合で、Ｍ成分，Ｙ成分の比率を保存して、レンジいっぱいにパラメータを拡大した場合、m=(m'-c')Imax/(Imax-c')、y=(y'-c')Imax/(Imax-c')として、Ｍ成分にm，Ｙ成分にyを対応させることが考えられる。
【００４４】
このような、レンジの拡大による再現色の多少の歪みは、図１の色補正手段３により吸収することが可能であるので、４色分解手段５としては、可能な限り広レンジなパラメータの割付を行うことが望ましいことになる。
【００４５】
しかし、一方で、先に述べた最大トナー量の制限や再現色の不連続性が大きくなりすぎないようなレンジ拡大率の制限がやはり必要となる。そこで、上記の問題を定式化するため、次のようにおく。
0≦c'，m'，y'，k≦Imaxに対し、
k=min{c'，m'，y'} …(１)
c=f(k)(c'-k) …(２)
m=f(k)(m'-k) …(３)
y=f(k)(y'-k) …(４)
f(k)=Imax/(Imax-k)・g(k) …(５)
とし、関数g(k)を、次の条件を満たすなるべく大きな値を取る関数として定義する。
(i) …0≦g(k)≦1
(ii) …c，m，y，kの合計が総トナー量制限を超えない
(iii)…f(k)がレンジ拡大率制限を超えない
ここで、関数f(k)は、先の意味でのレンジ拡大率であり、関数g(k)が対応するレンジ幅を表す関数である。
【００４６】
このとき、条件(ii)が、定数 Tmaxにより、
s=c+m+y+k≦Tmax …(６)
で与えられるとすると、任意のkに対して、(６)式が成立しなくてはならないことから、特に、c'=m'=Imax ≧y(=k)の場合を考えると、
s=f(k){(c'-k)+(m'-k)+(y'-k)}+k
=2f(k)(Imax-k)+k
=2g(k)Imax+k≦Tmax
となる。これから、
g(k)≦(Tmax-k)/(2Imax) …(７)
が、任意のk=0，1，…，Imaxについて成り立つ必要があることがわかる。
【００４７】
逆に、(７)式が成立していれば、任意のc'，m'，y'，k（0≦c'，m'，y'，k≦Imax）に対し、
s=f(k){(c'-k)+(m'-k)+(y'-k)}+k
≦2f(k)(Imax-k)+k
=2g(k)Imax+k≦Tmax
が成立することから、条件(ii)は、関数g(k)に対する(７)式で与えられることが分かる。
【００４８】
また、条件(iii)は、(c'-k)，(m'-k)，(y'-k)それぞれに掛かる乗数としてのf(k)の倍率の上限を与えるものであり、この上限が定数Amaxで与えられる場合、f(k)≦Amax …(８)
であり、これをg(k)に対する条件に読みかえると、
g(k)≦Amax(Imax-k)/Imax …(９)
となる。
以上から、
T(k)=(Tmax-k)/(2Imax) …(１０)
A(k)=Amax(Imax-k)/Imax …(１１)
と置くとき、条件(i)〜(iii)は、レンジ関数g(k)に関する次の条件として定式化される。
(i)' 0≦g(k)≦1
(ii)' g(k)≦T(k)
(iii)' g(k)≦A(k)
ここで、T(k)，A(k)とも、kに関する一次関数であり、条件(i)'〜(iii)'は単純な線形不等式となっている。
【００４９】
Ｃ,Ｍ,Ｙ３色だけの場合よりも総トナー量を節約する場合を想定したTmax=2.5Imax，Amax=8の場合の例を図５に示す。図５の例では、Imaxも２５５としているが、Imaxは、単に入力値の分解能を規定しているのに過ぎないのでImax=255であること自体は、それ程本質的ではない。
【００５０】
図５において、破線３５が直線y=1、一点鎖線３６が直線y=T(k)、二点差線３７が直線y=A(k)を表している。これら３本の直線に囲まれた領域３８が、条件(i)'〜(iii)'を満たす領域を表している。
【００５１】
関数g(k)を、領域３８内で最大のものとすると、
g(k)=min{1，T(k)，A(k)} …(１２)
により、目的のレンジ関数が得られることになる。この関数は、図５では折れ線３９に対応する。
図５の折れ線３９で示される関数g(k)の場合、頂点４０の前後のkでg(k)の値が急変する。このことは、再現画像上では高濃度部の特性変化なので、その影響は小さいが、頂点４０前後の階調の不連続性が目につく場合には、次の図６の曲線４１に示すように、領域３８の内側で、図５の折れ線３９を平滑化した関数をレンジ関数g(k)とすることにより、階調再現の不連続性が押さえることができる。
【００５２】
図７には、レンジ関数g(k)に対応するレンジ拡大率f(k)のグラフを示す。図７の実線４２が図５の折れ線３９をレンジ関数g(k)とした場合（従って、(１２)式のg(k)）に対応するf(k)であり、図７の一点鎖線４３が図６の曲線４１をレンジ関数g(k)とした場合のレンジ拡大率f(k)のグラフに対応している。この場合にも、ほんのわずかのレンジ関数g(k)の損失を除けば、条件(i)'〜(iii)'が満足される。
【００５３】
次の図８には、本発明の画像処理方法の流れをフローチャートで示す。まず、ステップ１００にて、ＲＧＢ値(r，g，b)が入力される。ステップ１０１にて、このr，g，bの補色であるＣＭＹ値c'=Imax-r，m'=Imax-g，y'=Imax-bを算出し、これらの最小値をkとする。
【００５４】
次にステップ１０２で、最小値k=Imaxならば、ステップ１０４でc=m=y=０とする。そうでない場合は、ステップ１０３で、
f(k)=min{Imax/(Imax-k)，(Tmax-k)/(2(Imax-k))，Amax} …(１３)
によりレンジ拡大率f(k)を算出し、ステップ１０５で、
c=f(c)(c'-k)
m=f(m)(m'-k)
y=f(y)(y'-k)
によりc，m，yを決定する。ステップ１０６で、これまでに求めた、c，m，y，kをＣＭＹＫ値として出力する。
【００５５】
ここで、上記(１３)式は、先のレンジ関数g(k)に関する(１２)式をレンジ拡大率関数f(k)の関係として展開した式である。
【００５６】
以上の説明における処理の流れでは、ＲＧＢ入力値が連続量の場合であっても、レンジ拡大率f(k)や、出力ＣＭＹＫ値が算出可能であるが、特に、ＲＧＢ入力値が離散値である場合には、レンジ拡大率f(k)を予めテーブル化しておくことで、次の図９に示すような単純なフローでＣＭＹＫ値を得ることが可能である。
【００５７】
図９の場合には、ＲＧＢ入力レンジは、０〜ImaxまでのImax個の整数値を取ることから、最小値kの取りうるレンジも０〜Imaxの整数値となる。そこで、最初のステップ１１０で、レンジ拡大率f[k]をk=０〜Imaxを添数として直接参照できるよう(１３)式により、テーブルとして初期化しておく。
【００５８】
ステップ１００、ステップ１０１は、先の図８と同様である。ステップ１１１では、単純にkを添数として参照されたf[k]を係数として、先のステップ１０５同様にc，m，yを決定する。そして、ステップ１０６でc，m，y，kをＣＭＹＫ値として出力する。
【００５９】
本実施例のカラー画像処理装置を纏めて説明すると、レッド、グリーン、ブルーの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像信号変換手段を備えたカラー画像処理装置であって、カラー画像信号変換手段は、レッド、グリーン、ブルーの入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローの３色の変換画像信号に変換する手段と、シアン、マゼンタ、イエローの３色の変換画像信号の最小値kを選択してブラックの出力画像信号とする手段と、シアン、マゼンタ、イエローの３色の変換画像信号から最小値kを減算し、その減算結果に最小値kに依存して決まる乗数f(k)を乗じてシアン、マゼンタ、イエローの出力画像信号とする手段とを備え、乗数f(k)は、レッド、グリーン、ブルーの３色の入力画像信号のレンジの最大値をImaxとするときに、Amax＜Imaxであるような正定数AmaxとTmax/Imax＜3であるような正定数Tmaxとに対して、f(k)≦Amax、f(k)≦(Tmax-k)/(2(Imax-k))で与えられるものである。
【００６０】
本実施例のカラー画像処理方法を纏めて説明すると、シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像処理方法において、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値を選択してブラックの出力画像信号とする決定をし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号から前記最小値を減算した減算結果に、前記最小値に依存して決まる乗数を乗じることにより、前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号を決定し、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値をｋとし、前記乗数をｆ（ｋ）とし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をそれぞれｃ’，ｍ’，ｙ’とし、レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号をｒ，ｇ，ｂとし、前記レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号のレンジの最大値をＩｍａｘとし、ｃ’＝Ｉ ｍａｘ −ｒ，ｍ’＝Ｉ ｍａｘ −ｇ，ｙ’＝Ｉ ｍａｘ −ｂ，の関係とし、また、Ｔ ｍａｘ をＴｍａｘ／Ｉｍａｘ＜３であるような正定数Ｔｍａｘ としたとき、前記乗数ｆ（ｋ）はレンジ拡大率であり、前記乗数ｆ（ｋ）の範囲は、ｆ（ｋ）≦（Ｔｍａｘ−ｋ）／（２（Ｉｍａｘ−ｋ））で制限される方法である。
【００６１】
次に、本発明の第２実施例について図１０を用いて説明する。図１０は本発明の第２実施例のカラー画像処理装置における４色分解手段の詳細を示す図である。この第２実施例は、次に述べる通り第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００６２】
第２実施例は、先の従来技術で述べた特許文献１からの４色分解手法と両立するように第１実施例を拡張した例である。第２実施例では、第１実施例に対して、ルックアップテーブル７０とルックアップテーブル７１を追加している。第２実施例で、第１実施例と同様の動作をさせる場合には、ルックアップテーブル７０とルックアップテーブル７１を共に入力値をそのまま出力に対応づけるリニアテーブルにしておくだけでよい。
【００６３】
これに対して第２実施例で、従来からの４色分解を行うには、乗数テーブル３１をリニアテーブルとし、ルックアップテーブル７０にc，m，yの最小値kに対応づける下色除去量をテーブルとして実装し、ルックアップテーブル７１に、kに対応づける墨加色量のテーブルを実装しておくことで実現される。
【００６４】
以上説明した実施例により、r=g=b(従ってc'=m'=y')であるようなグレー色を、完全にＫ単色に置換する１００%墨置換を行いつつも、それ以外の色に関しては、ＣＭＹ色がトナー制限と階調連続性を維持する範囲で最大レンジ幅を取ることが可能な彩度の広い４色分解を行うカラー画像処理が実現される。
【００６５】
【発明の効果】
以上の実施例の説明から明らかなように、本発明によれば、グレー色の１００％下色除去と両立し、低濃度部での彩度低下がなく、総トナー量制限と両立してかつ最大限の色再現域を得ることのできるカラー画像処理装置および処理方法を実現することができる。
【００６６】
また、本発明によれば、グレー色の１００％下色除去と両立し、低濃度部での彩度低下がなく、階調連続性と両立してかつ最大限の色再現域を得ることのできるカラー画像処理装置および処理方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のカラー画像処理装置を適用したカラーレーザプリンタにおける画像処理全体の構成および流れを示す図である。
【図２】図１の４色分解手段の詳細を示す図である。
【図３】図２の４色分解手段の入力パラメータ空間の説明図である。
【図４】図３の入力パラメータ空間の断面図である。
【図５】図２の４色分解手段のレンジ関数の説明図である。
【図６】図５と異なる４色分解手段のレンジ関数の説明図である。
【図７】図２の４色分解手段のレンジ拡大関数の説明図である。
【図８】図１のカラー画像処理アルゴリズムのフローを示す図。
【図９】図１のカラー画像処理アルゴリズムの変形例のフローを示す図。
【図１０】本発明の第２実施例のカラー画像処理装置における４色分解手段の詳細を示す図である。
【符号の説明】
１…画像データ、２…入力バッファ、３…色補正手段、５…４色分解手段、７…γ補正手段、８…γ補正値テーブル、９…階調処理手段、１０…ディザ回路、１１…閾値配列、１２…PWM信号、１３…プリンタエンジン、２１…補数演算回路、２２…最小値選択回路、２３…選択回路、２４…選択信号、２５…減算回路、２８…乗算回路、３１…乗数テーブル、３９…折れ線、４１…曲線、５２…断面。
Claims (11)
- シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像信号変換手段を備えたカラー画像処理装置において、
前記カラー画像信号変換手段は、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値を選択してブラックの出力画像信号と決定する最小値選択手段と、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号から前記最小値を減算した減算結果に、前記最小値に依存して決まる乗数を乗じることにより、前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号を決定する前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号決定手段とを備え、また、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値をｋとし、前記乗数をｆ（ｋ）とし、前記乗数ｆ（ｋ）をレンジ拡大率とし、前記乗数ｆ（ｋ）のレンジ拡大の制限値をＡｍａｘとしたとき、前記制限値Ａｍａｘは１を超える定数であり、１≦ｆ（ｋ）≦Ａｍａｘの範囲に前記乗数ｆ（ｋ）を制限することを特徴とするカラー画像処理装置。 - シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像信号変換手段を備えたカラー画像処理装置において、
前記カラー画像信号変換手段は、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値を選択してブラックの出力画像信号と決定する最小値選択手段と、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号から前記最小値を減算した減算結果に、前記最小値に依存して決まる乗数を乗じることにより、前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号を決定する前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号決定手段とを備え、また、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値をｋとし、前記乗数をｆ（ｋ）とし、レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号のレンジの最大値をＩｍａｘとし、ＴｍａｘをＴｍａｘ／Ｉｍａｘ＜３であるような正定数としたとき、前記乗数ｆ（ｋ）はレンジ拡大率であり、前記乗数をｆ（ｋ）の範囲は、ｆ（ｋ）≦（Ｔｍａｘ−ｋ）／（２（Ｉｍａｘ−ｋ））に制限されることを特徴とするカラー画像処理装置。 - シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像処理方法において、
前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値を選択してブラックの出力画像信号とする決定をし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号から前記最小値を減算した減算結果に、前記最小値に依存して決まる乗数を乗じることにより、前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号を決定し、また、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値をｋとし、前記乗数をｆ（ｋ）とし、前記乗数ｆ（ｋ）をレンジ拡大率とし、前記乗数ｆ（ｋ）のレンジ拡大の制限値をＡｍａｘとしたとき、前記制限値Ａｍａｘは１を超える定数であり、１≦ｆ（ｋ）≦Ａｍａｘの範囲に前記乗数ｆ（ｋ）を制限することを特徴とするカラー画像処理方法。 - シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像処理方法において、
前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値を選択してブラックの出力画像信号とする決定をし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号から前記最小値を減算した減算結果に、前記最小値に依存して決まる乗数を乗じることにより、前記シアン、マゼンタおよびイエローの出力画像信号を決定し、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値をｋとし、前記乗数をｆ（ｋ）とし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号をそれぞれｃ’，ｍ’，ｙ’とし、レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号をｒ，ｇ，ｂとし、前記レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号のレンジの最大値をＩｍａｘとし、ｃ’＝Ｉｍａｘ−ｒ，ｍ’＝Ｉｍａｘ−ｇ，ｙ’＝Ｉｍａｘ−ｂ，の関係とし、また、ＴｍａｘをＴｍａｘ／Ｉｍａｘ＜３であるような正定数Ｔｍａｘとしたとき、前記乗数ｆ（ｋ）の範囲は、ｆ（ｋ）≦（Ｔｍａｘ−ｋ）／（２（Ｉｍａｘ−ｋ））に制限されることを特徴とするカラー画像処理方法。 - レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像処理方法において、
前記レッド、グリーン、ブルーそれぞれの入力画像信号をｒ，ｇ，ｂとし、これらの信号レンジを０〜Ｉｍａｘとし，対応するシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックそれぞれの出力画像信号をｃ，ｍ，ｙ，ｋとするとき、
前記出力信号ｃ，ｍ，ｙ，ｋは、
ｃ’＝Ｉｍａｘ−ｒ、
ｍ’＝Ｉｍａｘ−ｇ、
ｙ’＝Ｉｍａｘ−ｂ、
ｋ＝ｍｉｎ｛ｃ’，ｍ’，ｙ’｝と定数Ｔｍａｘ，Ａｍａｘとから
Ｔ（ｋ）＝（Ｔｍａｘ−ｋ）／（２・Ｉｍａｘ）
Ａ（ｋ）＝Ａｍａｘ（Ｉｍａｘ−ｋ）／Ｉｍａｘ
ｇ（ｋ）＝ｍｉｎ｛１，Ｔ（ｋ），Ａ（ｋ）｝
ｆ（ｋ）＝ｇ（ｋ）・Ｉｍａｘ／（Ｉｍａｘ−ｋ）
により定義される関数ｆ（ｋ）により、
ｃ＝ｆ（ｋ）（ｃ’−ｋ）
ｍ＝ｆ（ｋ）（ｍ’−ｋ）
ｙ＝ｆ（ｋ）（ｙ’−ｋ）
で与えられることを特徴とするカラー画像処理方法。 - レッド、グリーンおよびブルーの３色の入力画像信号をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の出力画像信号に変換するカラー画像処理方法において、
前記レッド、グリーン、ブルーそれぞれの入力画像信号をｒ，ｇ，ｂとし、これらの信号レンジを０〜Ｉｍａｘとし、対応するシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックそれぞれの信号画像出力をｃ，ｍ，ｙ，ｋとするとき、
ｃ’＝Ｉｍａｘ−ｒ、
ｍ’＝Ｉｍａｘ−ｇ、
ｙ’＝Ｉｍａｘ−ｂ、
ｋ’＝ｍｉｎ｛ｃ’，ｍ’，ｙ’｝に対して、
ｋ’を固定する毎に、該出力信号ｃ，ｍ，ｙは、それぞれ（ｃ’−ｋ’），（ｍ’−ｋ’），（ｙ’−ｋ’）
に比例し、かつ、比例定数ｆ（ｋ’）はこれらに共通でかつ、
ｆ（Ｉｍａｘ）＝０かつ、
Ｔｍａｘ／Ｉｍａｘ＜３であるような正定数Ｔｍａｘと、
Ａｍａｘ＜Ｉｍａｘであるような正定数Ａｍａｘ
に対して、
ｆ（ｋ’）≦（Ｔｍａｘ−ｋ’）／（２（Ｉｍａｘ−ｋ’））
ｆ（ｋ’）≦Ａｍａｘ
を満たすことを特徴とするカラー画像処理方法。 - 請求項１または２に記載のカラー画像処理装置において、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値に対応づける下色除去量のテーブルと、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の入力画像信号の最小値に対応づける墨加色量のテーブルとを備えたことを特徴とするカラー画像処理装置。
- 請求項１記載のカラー画像処理装置において、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の出力画像信号のレンジの最大値をＩｍａｘとし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の出力画像信号のレンジが整数値０〜Ｉｍａｘとしたとき、前記乗数ｆ（ｋ）のレンジ拡大の制限値Ａｍａｘは、１＜Ａｍａｘ＜Ｉｍａｘの範囲であることを特徴とするカラー画像処理装置。
- 請求項８記載のカラー画像処理装置において、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の出力画像信号のレンジの最大値Ｉｍａｘが２５５のときに、前記乗数ｆ（ｋ）のレンジ拡大の制限値Ａｍａｘは、１＜Ａｍａｘ＜１６の範囲であることを特徴とするカラー画像処理装置。
- 請求項３記載のカラー画像処理方法において、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の出力画像信号のレンジの最大値をＩｍａｘとし、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の出力画像信号のレンジが整数値０〜Ｉｍａｘとしたとき、前記乗数ｆ（ｋ）のレンジ拡大の制限値Ａｍａｘは、１＜Ａｍａｘ＜Ｉｍａｘの範囲であることを特徴とするカラー画像処理方法。
- 請求項１０記載のカラー画像処理方法において、前記シアン、マゼンタおよびイエローの３色の出力画像信号のレンジの最大値Ｉｍａｘが２５５のときに、前記乗数ｆ（ｋ）のレンジ拡大の制限値Ａｍａｘは、１＜Ａｍａｘ＜１６の範囲であることを特徴とするカラー画像処理方法。
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