JP4569484B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

本発明は画像処理装置に係り、特に、入力側と出力側のカラー画像信号の色再現可能領域が異なる場合にカラー画像信号に対して色変換処理を行う画像処理装置に関する。

カラー画像を出力する機器として、例えばＣＲＴやカラーＬＣＤなどの表示装置や、プリンタなどの印刷機器等がある。これらの出力装置では、それぞれの出力方式の違いなどによって、再現可能な色範囲が異なっている。図１５は、出力装置における色再現可能領域の一例の説明図である。ここでは、ある色相における２つの出力装置の色再現可能領域を示している。図中の装置１は例えばＣＲＴであり、装置２は例えばプリンタである。ＣＲＴでは、出力方式として蛍光体を光らせる方式であるため、明度の高い領域で鮮やかな色を表現できる。一方、プリンタでは色材を重ねて色を表現する方式であるため、１次色以外では高明度高彩度の色を表現することは難しく、全体的に低明度領域での色再現が可能である。

このように、出力装置に応じて色再現可能領域が異なるため、例えばＣＲＴ上で作成した画像をプリンタで印刷する場合など、異なる出力装置で同じ画像データによる出力を行おうとすると、再現できない色が生じる可能性がある。例えば図１５における色相において高明度高彩度の色については、ＣＲＴ上では出力可能であるが、プリンタでは再現できない。逆に、低明度高彩度の色については、プリンタでは再現可能であるものの、ＣＲＴでは表示できない。そのため、少なくとも再現できない色については最も近いと考えられる色に置き換えて出力し、画像全体としてその出力装置においては最良の画質で再現できるようにしている。このとき、与えられるカラー画像信号を、出力装置の色再現可能領域内の色に置き換える色の写像（Ｃｏｌｏｒ Ｍａｐｐｉｎｇ）が必要となる。

色の写像を行う従来の技術として、例えば明度を保存したまま彩度を変化させる技術がある。しかし、例えばＣＲＴに表示していた画像をプリンタで出力しようとする場合、図１５に示すように、ＣＲＴ上で高明度で鮮やかな色は、ほとんど色が抜けて白くなってしまう。また別の技術として、彩度を保存して明度を変化させる技術もあるが、この場合には鮮やかな色が極端に暗くなってしまい、やはりプリンタから出力された画像はＣＲＴ上で表示されていた画像と比べ、だいぶ異なったものとなってしまう。

色の写像を行うさらに別の技術として、例えば特許文献１に記載されている技術がある。この技術では、入力カラー画像信号の彩度及び明度の範囲が出力装置の彩度及び明度の再現範囲と比較して大きい場合、入力カラー画像信号の彩度及び明度の双方について、階調を保存するように出力装置の色再現可能領域内に圧縮写像を行っている。しかし、上述のように例えばＣＲＴに表示していた画像をプリンタで出力しようとする場合、図１５に示すように大きく異なる色再現可能領域の間で彩度および明度を圧縮する処理を行うと、ＣＲＴ上で高明度高彩度であった色は明度、彩度ともに低下する。この場合、上述のように明度保存、彩度保存の場合に比べて再現された色の相違は小さくなる。

しかし、見た目に同じ色を再現しようとする場合、あるいは生の入力色より望ましい色を再現しようとする場合、このように単純な変換処理だけでは満足できる色を再現することはできない。

この問題を解決するため、色相ごとの線形関数により色変換変換を行う方法や、色相の最大彩度点の明度を用いて明度変換する方法等が提案されている（例えば特許文献２）。特許文献２に記載された技術では、図１６に示すように、入力画像信号を入力側の色再現域１０１に基づいて設定された中間の色再現域１０２内の中間画像信号に変換し、この中間画像信号を出力側の色再現域１０３内の画像信号に変換している。

また、プリンタにより再現される画像信号中の各色相の最高彩度色と無彩色との間の最小明度差を設定し、入力画像信号中の各色相の最高彩度色を、少なくとも設定された最小明度差以上の明度を備えるプリンタにて再現可能な各色相毎の最高彩度色に変換する技術が提案されている（例えば特許文献３参照）
また、グレイ領域・低彩度領域を最適に写像する方法として、入出力のグレイ曲線を抽出しグレイ曲線を中心に圧縮・写像を行う方法や、低彩度領域はグレイ領域に合わせて移動させ、彩度が高くなるにつれて移動量を少なくする方法により、圧縮・写像を行う方法等が提案されている（例えば特許文献４〜６参照）。
特公平６−３６５４８号公報 特開２０００−１８４２２２号公報 特開２０００−３４１５５０号公報 特開２００２−１１８７６２号公報 特開２００１−２１１３４１号公報 特開２０００−２３２５８８号公報

上記のような従来の色変換方法では、入力画像信号が同明度の場合に一律に同じ変換係数により明度変換される。これにより、グレイの明度レンジに合わせて、無彩色以外も変換されてしまい無彩色以外の再現で階調がつぶれ、明るくなりすぎるなどの問題があった。また、無彩色領域や低明度領域の再現は、グラデーション、写真等の再現に影響を及ぼすが、従来の色相毎に色変換する方法では、図１７に示すような低明度領域１０４が明るくなり、グラデーションに段差が生じたり、グレイ軸を跨ぐような変換がされる場合に不整合が生じたりする等の問題があった。従って、本来の出力デバイス特性を使いきりつつ最適な再現を行うことができなかった。

本発明は上記事実を考慮して成されたものであり、入力側の装置と出力側の装置とで色再現範囲が異なる場合に、出力側の装置において最適な色再現となるように入力画像信号を色変換する画像処理装置を得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る画像処理装置は、入力画像信号を出力側の色再現域内の出力画像信号に所定の色空間上で変換する画像処理装置であって、圧縮係数の変化パターンを色相毎に記憶する記憶手段と、前記出力側の色再現域において各色相の色再現域の最大彩度を有する点の平均明度を持つ無彩色の点を圧縮率固定点として設定する圧縮率固定点設定手段と、前記入力画像信号が前記圧縮率固定点に基づいて定めた高明度領域に属する場合には、前記入力画像信号と同一明度であり無彩色の点を目標点として当該目標点と前記入力画像信号とを結ぶ線を変換ベクトルとして設定し、前記入力画像信号が前記圧縮率固定点に基づいて定めた高明度領域以外の低明度領域に属する場合には、前記圧縮率固定点を前記目標点として、当該目標点と前記入力画像信号とを結ぶ線を変換ベクトルとして設定する変換ベクトル設定手段と、前記変換ベクトルと前記出力側の色再現域の外郭線との交点位置に応じて予め定められる圧縮係数を前記変化パターンから求め、求めた圧縮係数に基づく圧縮率で前記入力画像信号を前記出力側の色再現域内に圧縮写像する圧縮写像手段と、を備え、前記圧縮係数は、前記出力側の色再現域の外郭線に沿って変化し、かつ、前記外郭線の最低明度側の圧縮係数は各色相で同一にすることを特徴とする。

この発明によれば、入力画像信号を出力側の色再現域内の出力画像信号に変換、すなわち圧縮写像する際の圧縮係数が、出力側の色再現域の外郭線に沿って変化する。従って、従来のように例えば低明度領域が明るくなりすぎたりグラデーションに段差が生じたりしないように出力側の外郭線に沿って圧縮係数を変化させることで、例えば低明度領域が明るくなりすぎたりグラデーションに段差が生じたりするのを防ぐことができ、本来の出力装置のデバイス特性を使いきりつつ最適な色再現を行うことができる。

また、請求項２に記載したように、前記圧縮写像手段は、前記入力画像信号が前記低明度領域に属するときに、前記圧縮率固定点に近づくに従って前記高明度領域の圧縮係数に近づくように当該入力画像信号の圧縮係数を設定する構成としてもよい。

以上説明したように本発明によれば、入力側の装置と出力側の装置とで色再現範囲が異なる場合に、出力側の装置において最適な色再現となるように入力画像信号を色変換することができる、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

先ず、はじめに、画像処理装置の概略構成を説明する。図１は、本発明に係る画像処理装置の概略構成例を示すブロック図である。ここで説明する画像処理装置は、ディジタル複写機やプリンタ等といった画像出力装置に搭載され、若しくはその画像出力装置に接続するサーバ装置に搭載され、またはその画像出力装置に動作指示を与えるコンピュータ（ドライバ装置）に搭載されて用いられるもので、図例のように、入力部１と、出力部２と、ユーザインタフェース（ 以下「ＵＩ」と略す）部３と、色空間信号変換部４と、を備えたものである。

入力部１は、入力画像信号を取得するためのものである。入力画像信号としては、例えば、ＣＲＴ等に表示させるためのＲＧＢ色空間におけるカラー画像信号、ＣＩＥＬａｂ色空間におけるカラー画像信号、ＣＭＹＫ色空間におけるカラー画像信号が挙げられる。

出力部２は、出力画像信号を出力するためのものである。出力画像信号としては、例えば、プリンタ等に印刷させるためのＹＭＣ色空間あるいはＹＭＣＫ色空間のカラー画像信号が挙げられる。本実施形態では、出力画像信号はＹＭＣＫ色空間のカラー画像信号である場合について説明する。

ＵＩ部３は、ユーザが操作することによって、色空間信号変換部４に対する各種設定を行うためのものである。

色空間信号変換部４は、入力部１が取得した入力画像信号を、出力部２で出力する出力画像信号に変換するためのものである。ただし、色空間信号変換部４では、出力画像信号への変換を、入力画像信号に対する色相変換処理および圧縮写像処理を経て行うようになっている。

ここで、この色空間信号変換部４について、さらに詳しく説明する。図２は、色空間信号変換部の概略構成例を示すブロック図である。図例のように、色空間信号変換部４ は、入力色空間変換部１１と、色相変換部１２と、中間画像信号生成部１３と、色再現域圧縮部１４と、出力色空間変換部１５と、圧縮係数設定部１６と、を備えたものである。

入力色空間変換部１１は、入力画像信号の色空間が後段で用いる色空間と異なる場合に、後段で用いる色空間への色空間変換処理を行うものである。例えば、入力画像信号がＲＧＢ色空間の信号であるのに対して、中間画像信号生成部１３および色再現域圧縮部１４での処理が装置に依存しない色空間、例えばＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^* 色空間で行われる場合であれば、入力色空間変換部１１は、ＲＧＢ色空間からＬ^*ａ^*ｂ^*色空間への変換を行う。

なお、入力画像信号が装置に依存しない色空間の信号である場合には、入力色空間変換部１１における処理は必要ないため、この入力色空間変換部１１を設けなくても構わない。

色相変換部１２は、装置に依存しない色空間に変換された入力画像信号に対して、明度および彩度を保存したまま、入力画像信号の色に応じて色相を変更する処理、すなわち色相変換処理を行うものである。色相を変更することは、色自体を変更することになるため、通常はあまり行われていない。しかし、以降の処理で色相を保持したまま明度および彩度を変更すると大きく変更しなければならないが、色相を多少変更すると明度および彩度の変更量が少なく、より自然に見える色変換を行える場合がある。このような場合に、この色相変換部１２において色相を多少変更する処理を行う。このときの変更量は、入力画像信号の色によって異なり、入力画像信号の取り得る色、すなわち入力側の色再現域と、出力すべき画像信号の取り得る色の範囲、すなわち出力側の色再現域との差異が大きいほど、色相の変更量を大きくすることができる。もちろん、上述のように色自体を変更する処理であるので、出力される画像がより自然に見える範囲内で変更量を設定しておくことが必要である。なお、この色相変換部１２も、必ずしも設ける必要はない。

中間画像信号生成部１３は、色相変換部１２で色相が変更された入力画像信号を、入力側の色再現域（入力画像信号が取り得る色の範囲）に基づき設定された中間色再現域を利用して、その中間の色再現域に依存する中間画像信号に変換するものである。中間の色再現域としては、入力側の色再現域の明度方向の最大値および最小値が、出力側の色再現域（出力画像信号が取り得ることを許されている色の範囲）の明度の最大値および最小値と一致するように、入力側の色再現域に対して明度方向に調整を施す。さらに、明度方向の調整を施した後の色再現域の最大彩度を有する点の明度と、出力側の色再現域の最大彩度を有する点の明度との差より、所定の関数によって求められる明度のとき最大彩度が得られるように色再現可能領域を調整する。このようにして得られた色再現域を中間の色再現域として設定し、色相変換部１２で色相が変更された入力画像信号を中間の色再現域内の色へ変換し、中間画像信号として出力する。なお、この中間画像信号生成部１３も、必ずしも設ける必要はない。

色再現域圧縮部１４は、中間画像信号生成部１３から出力された中間画像信号を、出力側の色再現域に依存した出力画像信号へ変換するものである。このとき、出力側の色再現域の形状に応じて、中間画像信号を変換する際の変換方向を変化させる。例えば、所定の明度を持つ無彩色、具体的には出力側の色再現域において各色相の最大彩度を有する点の平均明度を持つ無彩色を目標点とし、中間画像信号の明度が目標点の明度より高い場合には、明度を維持して彩度を出力側の色再現域に応じて変換処理する。これによって、明るい色については明度をそれほど低下させずに変換処理することができる。また、中間画像信号の明度が目標点の明度より低い場合には、中間画像信号の色と目標点を結ぶ直線方向に、出力側の色再現域に応じて明度および彩度を変換処理する。これによって、暗い色についてはバランスのとれた色への変換を行うことができる。すなわち、色再現域圧縮部１４は、出力画像信号を得るための圧縮写像処理を行うものである。

ただし、色再現域圧縮部１４は、中間画像信号から出力画像信号を得るための圧縮写像処理にあたって、詳細を後述するように、圧縮係数を変数として含み、かつ、その圧縮係数が色相ごとに設定される非線形関数を用いて、当該圧縮写像処理を行うようになっている。

出力色空間変換部１５は、出力画像信号の色空間がこの出力画像信号を受け取る出力側の画像出力装置で用いる色空間と異なる場合に、その画像出力装置で用いる色空間への色空間変換処理を行うものである。例えば画像出力装置がプリンタ等の場合、その画像出力装置は、ＹＭＣ色空間またはＹＭＣＫ色空間の画像信号を取り扱うものが殆どである。このような場合に、出力色空間変換部１５は、装置に依存しない色空間、例えばＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間からＹＭＣ色空間またはＹＭＣＫ色空間への色空間変換処理を行う。もちろん、装置に依存しない色空間のまま出力してもよく、この場合には出力色空間変換部１５における処理は不要なため、この出力色空間変換部１５を設けないで画像信号処理装置を構成してもよい。

圧縮係数設定部１６は、色再現域圧縮部１４が用いる圧縮係数の設定を行うものである。圧縮係数設定部１６では、圧縮係数の設定を、中間画像信号生成部１３での変換によって得られる中間画像信号や中間色再現域等に関する情報に基づいて行うようになっている。なお、圧縮係数の詳細については、後述するものとする。

これらの各部１１〜１６は、例えば画像出力装置、サーバ装置またはドライバ装置が具備するもので、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の組み合わせからなるコンピュータが、所定プログラムを実行することによって、それぞれ実現されたものであることが考えられる。

次に、以上のように構成された画像処理装置において、入力画像信号を出力画像信号へ変換する場合の処理手順、すなわち画像処理方法について説明する。図３は、本発明に係る画像処理方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。

カラー画像信号の変換処理を行う場合には、先ず、予め入力側の色再現域および出力側の色再現域を求めておく（ステップ１０１ 、以下ステップを「Ｓ」と略す）。このとき、装置に依存しない色空間、例えばＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間において求めておくとよい。

なお、以下の説明では内部の処理はＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間において行うものとする。

図４は、色再現域の一例を示す概念図である。一般に、色再現域は一様ではなく、図例のような複雑な３次元形状を有している。図に示した立体の内側が色再現が可能な領域であり、その外側は色を再現できない領域である。したがって、色再現域を求めるにあたっては、色再現が可能な領域と色を再現できない領域との境界を示す面（外郭面）の情報を求めておく。上述のようにこの外郭面の形状は一様ではないので、例えば三角形などの多角形状に分割して表現しておくとよい。図例では、外郭面の一部のみ、三角形状に分割して図示しているが、このような分割を外郭面の全面について行うことになる。

求めた入力側の色再現域および出力側の色再現域を表す色再現域データは、色空間信号変換部４の図示しないメモリに記憶される。なお、このメモリには、出力装置のデバイス特性、例えばその出力装置のＹＭＣＫ色空間におけるＹＭＣＫの各値とＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間におけるＬ^*、ａ^*、ｂ^*の各値との対応関係を表すデータ（出力デバイス特性データ）や本ルーチンのプログラムも予め記憶されている。

入力側および出力側の色再現域を求めた後、出力側の色再現域を補正する（Ｓ１０２）。まず、入力画像信号を出力側の色再現域内の信号にマッピングする際の、最小明度のマッピング目標点を求める。例えばＹＭＣＫの各値ｙ、ｍ、ｃ、ｋを０〜１００（％）で表し、ある色をＹＭＣＫ＝（ｙ、ｍ、ｃ、ｋ）で表した場合、ＹＭＣＫ＝（１００，１００，１００，１００）、（１００，１００，１００，０）、（０，０，０，１００）、（１００，０，１００，１００）、（０，０，１００，１００）などの予め定めた複数の低明度の点（色）のうち最も明度が小さい点を算出する。すなわち、これらのＹＭＣＫに対応するＬ^*ａ^*、ｂ^*の値を出力デバイス特性データから求め、求めたＬ^*のうち最も小さいＬ^*を有する点を最小明度のマッピング目標点とする。図５には、このようにして求めた最小明度のマッピング目標点２０の一例を示した。

なお、上記のように予め定めた複数の低明度の点のうち最も明度が小さい点を算出するのではなく、全色相角の点から最も明度が小さい点を算出し、これをマッピング目標点２０とするようにしてもよい。

また、上記のように出力デバイス特性データから最小明度のマッピング目標点を求めるのではなく、予め定めた点を最小明度のマッピング目標点としてもよい。

また、同図では、出力側の色再現域２２の内側にマッピング目標点２０が設定された場合を示しているが、これに限らず、色再現域２２の外側にマッピング目標点２０が設定されてもよい。

さらに、同図では、マッピング目標点２０がＬ軸上に設定された場合を示しているが、これに限らず、Ｌ軸上以外の点がマッピング目標点２０として設定されてもよい。

マッピング目標点２０を設定した後は、低明度側の外郭線をマッピング目標点２０に滑らかに結ぶように出力側の色再現域２２を補正する。

例えば図５に示すように、色相Ａの最大彩度を有する点（ＣＵＳＰ-Ａ）から同図において実線で示す外郭線２４Ａ上の所定位置２６Ａまでの高彩度領域は外郭線２４Ａと同一のラインで、所定位置２６Ａからマッピング目標点２０までの低彩度領域（例えばＣＵＳＰ-Ａの２０％以下の領域）は例えば直線で結ばれるような外郭線２８Ａ（同図において点線で示す）を色相Ａにおける新たな外郭線とする。同様に、色相Ｂの最大彩度を有する点（ＣＵＳＰ-Ｂ）から同図において実線で示す外郭線２４Ｂ上の所定位置２６Ｂまでの高彩度領域は外郭線２４Ｂと同一のラインで、所定位置２６Ｂからマッピング目標点２０までの低彩度領域は例えば直線で結ばれるような外郭線２８Ｂ（同図において点線で示す）を色相Ｂにおける新たな外郭線とする。

なお、所定位置２６Ａ、２６Ｂは、外郭線２４Ａ、２４Ｂの変化がある程度大きくなる位置とすることができる。これにより、出力側の色再現域２２の低明度側の外郭線が滑らかとなるように補正することができる。

このように出力側の色再現域２２の低明度側の外郭線を滑らかにすることにより、入力画像信号を出力画像信号に変換した際に、低明度の色再現を良好にすることができる。

出力側の色再現域２２を補正した後は、マッピング基本軸を設定する（Ｓ１０３）。例えば所定の無彩色軸から最小明度のマッピング目標点２０へ結んだラインをマッピング基本軸とすることができる。図６には、マッピング基本軸３０の一例を示した。

なお、マッピング基本軸は、例えば出力装置がプロセスによる無彩色、すなわちＹＭＣのみの色材を用いて出力した無彩色を様々な階調で出力したときのＬ^*ａ^*ｂ^*空間における値をつないでできるラインとすることができる。この場合、プロセスによる無彩色を表す様々なＹＭＣの値に対応するＬ^*ａ^*ｂ^*の値を出力デバイス特性データから求めることにより、マッピング基本軸を求めることができる。

また、出力装置が単色による無彩色、すなわちＫのみの色材を用いて出力した無彩色を様々な階調で出力したときのＬ^*ａ^*ｂ^*空間における値をつないでできるラインをマッピング基本軸としてもよい。この場合、様々な単色Ｋの値に対応するＬ^*ａ^*ｂ^*の値を出力デバイス特性データから求めることにより、マッピング基本軸を求めることができる。

また、彩度が０の軸、すなわちＬ軸をマッピング基本軸としてもよい。さらに、上記のマッピング基本軸を出力装置のデバイス特性や色再現の目的に応じて補正し、これをマッピング基本軸としてもよい。

また、マッピング基本軸３０の上端、すなわち最高明度である白の点は、例えば出力装置が出力する白色用紙の色を表す点や、複数の白色用紙の明度の中間値（平均値）、彩度が０の点等に設定することができる。

マッピング基本軸を設定した後、例えばＲＧＢ色空間における信号である入力画像信号を入力部１が取得すると、色空間信号変換部４では、入力色空間変換部１１が、その入力画像信号をＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間の画像信号に変換する。さらに、その変換後の画像信号に対し、色相変換部１２は、その色相を所定関数で回転して、入力画像信号の色に応じた色相の変更を行う（Ｓ１０４）。図７は、色相変換部における色相の変更処理の概念図である。ＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間においては、色相の変更はＬ^*軸を中心として回転移動させる処理となる。例えば図中に示した点アの色は、色相変換部１２によって回転されて点イの色に変更される。なお、このときの回転角や回転方向は、入力カラー画像信号の色に応じて決められる。例えばマゼンタ（Ｍ）は赤（Ｒ）に近づく方向に大きく移動させる。また、青（Ｂ）はシアン（Ｃ）に近づく方向に大きく移動させるとよい。逆に黄（Ｙ）はほとんど色相を変更しなくてよい。

その後は、中間画像信号生成部１３が、色相を変更した後の入力画像信号を中間画像信号に変換する。そのために、中間画像信号生成部１３では、先ず、色相を変更した後の入力画像信号を中間画像信号に変換する（Ｓ１０５〜Ｓ１０７）。図８は、中間画像信号生成部１３による信号変換処理の一手順の概要を示す説明図である。図中、破線は入力側の色再現域（Ｇａｍｕｔ）を示し、実線は出力側の色再現域を示している。入力画像信号を中間画像信号に変換するのにあたり、中間画像信号生成部１３は、先ず、色相を変更した後の入力画像信号の色相から、その色相を有し、かつ、明度軸（Ｌ^*） を通る平面で、入力側および出力側の色再現域を切断し、その色相における色再現域の断面を得る（Ｓ１０５）。このとき、例えば図８（ａ）に示すような入力側および出力側の色再現域の断面が得られたものとする。なお、この断面における座標系は、縦軸が明度を示すＬ^*軸、横軸が彩度を示すＣ^*軸となる。

そして、色再現域の断面を得ると、中間画像信号生成部１３は、入力側の色再現域の明度レンジ、すなわち明度の最大値から明度の最小値までを、出力側の色再現域の明度レンジに合わせる（Ｓ１０６）。これにより、入力側の色再現域は、図８（ｂ）に破線で示したようになる。なお、この明度レンジを合わせる処理は省略してもよい。

さらに、中間画像信号生成部１３は、明度レンジの調整を施した後の入力側の色再現域における最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｉ）の明度と、出力側の色再現域の最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｏ）の明度との差の範囲内で、所定の関数によって点（ＣＵＳＰｉ）を調整して中間の色再現域を設定する。具体的には、例えば図８（ｂ）に破線で示している色再現域から、最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｉ）の明度を調整し、図８（ｃ）に破線で示している中間の色再現域を設定する。そして、中間画像信号生成部１３は、色相変更後の入力画像信号の色が、設定した中間の色再現域内の色となるように色変換を行う（Ｓ１０７）。

色変換の過程は、中間の色再現域の設定時の処理と同様であり、図８（ｂ）に示すように明度方向の調整を行った後、最大彩度を有する点（ＣＵＳＰｉ）の明度調整に従って変換処理を行えばよい。このような中間画像信号生成部１３における処理により、色相変更後の入力画像信号は、図８（ｃ）に破線で示す中間の色再現可能領域内の中間画像信号となる。

その後は、色再現域圧縮部１４が、中間画像信号を出力画像信号に変換する（Ｓ１０８〜Ｓ１１４）。この変換にあたり、色再現域圧縮部１４は、先ず、マッピング基本軸上に所定の圧縮率固定点（目標点）を設定する。具体的には、各色相の最大彩度を有する点（ＣＵＳＰ）の明度の平均値を算出する。そして、この平均明度を有するマッピング基本軸上の点を圧縮率固定点として設定する。図９には、圧縮率固定点３２の一例を示した。なお、同図では、マッピング基本軸はＬ軸となっている。

次に、中間画像信号が、圧縮率固定点３２に基づいて定めた高明度領域３４Ａ内であるか否かを判定する（Ｓ１０９）。ここで、高明度領域３４Ａは、図９に示すように、圧縮率固定点３２と各色相の出力側の色再現域における最大彩度を有する点Ｃ（ＣＵＳＰ）とを結んだ線を中間画像信号の色再現域３６の外郭まで延長した線３８よりも上側の領域をいう。なお、以下では、高明度領域３４Ａの下側の領域を低明度領域３４Ｂという。

また、単に圧縮率固定点３２よりも高い明度の領域を高明度領域３４Ａ、その下側の領域を低明度領域３４Ｂとしてもよい。また、各色相の出力側の色再現域における最大彩度を有する点（ＣＵＳＰ）の明度を有するマッピング基本軸上の点を目標点として、この目標点よりも高い明度の領域を高明度領域３４Ａ、その下側の領域を低明度領域３４Ｂとしてもよい。

この判定は、中間画像信号の色再現域上での位置情報に応じて、後述する変換経路を切り替えるために行う。なお、中間画像信号の色再現域上での位置情報は、入力側色再現域における入力画像信号の位置に関する情報又は中間の色再現域における中間画像信号の位置に関する情報から導き出されるものである。図１０および図１１は、中間画像信号が高明度領域３４Ａ内の画像信号である場合、中間画像信号が低明度領域３４Ｂ内の画像信号の場合のそれぞれにおける色変換処理の一例を示す説明図である。

この判定の結果、中間画像信号が高明度領域３４Ａ内の画像信号である場合には、色再現域圧縮部１４は、明度を保存したまま、彩度のみについて変換処理を行うように、その変換処理に要する変換ベクトルの方向（変換経路）を決定する（Ｓ１１０）。すなわち、図１０に示すように、中間画像信号を示す点（図中丸印）を通り、マッピング基本軸（Ｌ^*軸）に直交する直線（この直線は明度を保存する）を考え、これを変換ベクトルとして設定する。明度を保存することによって、色再現域圧縮部１４では、高明度の色についてなるべく明るい色で再現できるように色変換を行うことができる。この場合、中間色再現域を設定して明度変換処理を行っているので、もとの入力側色再現域から明度保存で色変換を行う場合に比べて、多少暗くはなるものの、白抜けすることなく色再現を行うことが可能となる。また、明度および彩度の両方を変化させる場合に比べ、高めの明度の色に変換することができる。これによって、高明度領域３４Ａの中間画像信号について、高めの明度の色に変換して見た目の色再現性を向上させることができる。

一方、中間画像信号が低明度領域３４Ｂ内の画像信号であると判定した場合には、色再現域圧縮部１４は、中間画像信号の色と圧縮率固定点３２を結ぶ直線方向に明度および彩度を変換処理するように、その変換処理に要する変換ベクトルの方向（変換経路）を決定する（Ｓ１１１）。すなわち、図１１に示すように、目標点（圧縮率固定点３２）と中間画像信号を示す点（図中丸印）とを通る直線を考え、これを変換ベクトルとして設定する。このように変換ベクトルを設定することにより、高明度領域３４Ａの中間画像信号に対する色変換結果との間での色の連続性を保証することができる。また、色再現域圧縮部１４では、低明度の色については見かけ上類似した色に変換する、といったことも可能になる。

変換ベクトルを設定すると、ここで、圧縮係数設定部１６は、中間画像信号、中間の色再現域の外郭点および出力の色再現域の外郭点から、色再現域圧縮部１４が中間画像信号から出力画像信号を得る際に用いる圧縮係数Ｃｎｌを設定する（Ｓ１１２）。

図１２は、圧縮係数Ｃｎｌの一具体例を示す説明図である。圧縮係数Ｃｎｌは、色再現域圧縮部１４が中間画像信号を出力画像信号に変換するための非線形関数に変数として含まれるもので、上述した変換ベクトル上での圧縮率を特定するための変数である。同図に示すように、圧縮係数Ｃｎｌは、出力側の色再現域２２の最小明度の点Ｂｋから最高彩度を有する点Ｃ（ＣＵＳＰ）、最高明度の点Ｗまで線形に変化するようになっている。なお、同図では、圧縮係数Ｃｎｌの変化パターンを色相Ａ〜Ｃの３パターンについて例示した。何れも出力側の色再現域２２の最小明度の点Ｂｋの圧縮係数Ｃｎｌは同一となっている。

圧縮係数Ｃｎｌの変化パターンは、出力装置のデバイス特性や色再現の目的等に応じて適宜設定される。すなわち、色相が異なれば、圧縮係数Ｃｎｌの変化パターンが異なり、その結果圧縮係数Ｃｎｌも異なることとなる。ただし、必ずしも色相ごとに圧縮係数Ｃｎｌの変化パターンが異なっている必要はなく、異なる色相間で圧縮係数Ｃｎｌの変化パターンが同一のものがあってもよい。

従って、圧縮係数設定部１６は、変換ベクトル上における出力側の色再現域２２の外郭点に応じた圧縮係数Ｃｎｌを、その色相における圧縮係数Ｃｎｌの変化パターンから特定する。

このような圧縮係数Ｃｎｌの変化パターンは、代表的なものとして特定された色相（特定信号値）についてのみ、圧縮係数設定部１６内に予め登録しておき、その間の色相については圧縮係数設定部１６が補間によって求めてもよい。特定信号値としては、例えば、赤、黄、緑、シアン、青、マゼンタの各基本色を用いることができる。これらの基本色は、入力画像信号がＲＧＢ色空間の場合であれば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色における飽和色信号として与えられる。ただし、これら６色の基本色に限られることはなく、１色のみを特定信号値としても、あるいは基本色以外の所定色を特定信号値としてもよい。基本色以外の所定色としては、例えば、色変換の影響に依っては画質劣化として目立ち易い色である、空、葉の緑、人肌の代表色が挙げられる。すなわち、これらの所定色を、適宜決定して、例えば第二赤、第二緑、第二シアン、第二青、第二マゼンタとして、特定信号値に含めることも考えられる。

いずれの場合であっても、特定信号値に対する最適な圧縮係数Ｃｎｌの変化パターンは、例えば予め視覚実験を行って決定することができる。例えば、従来のように低明度領域が明るくなりグラデーションに段差が生じたりすることのないように圧縮係数Ｃｎｌの変化パターンを決定する。この場合、圧縮係数設定部１６には、視覚実験の結果から決定された、特定信号値に対応する圧縮係数Ｃｎｌの変化パターンが登録される。そして、圧縮係数設定部１６では、その登録内容と、中間画像信号の色相と、当該中間画像信号についての変換ベクトル上での出力側の色再現域２２の外郭点とに基づいて圧縮係数Ｃｎｌを特定して、これを色再現域圧縮部１４に対して設定する。

なお、圧縮係数設定部１６に登録されている圧縮係数Ｃｎｌの変化パターンについての特定信号値は、ＵＩ部３から個別に設定し得るものであってもよい。さらには、これらの特定信号値に加えて、あるいはこれらの特定信号値とは別に、圧縮係数Ｃｎｌの変化パターン自体を、ＵＩ部３から設定可能にしてもよい。すなわち、ＵＩ部３からは、圧縮係数Ｃｎｌの変化パターンまたは特定信号値の少なくとも一つを、ユーザが任意に設定し得るようにすることが考えられる。このようなＵＩ部３からの設定を可能にすれば、ユーザの目的に合わせた圧縮写像処理が実現可能となる。このときの設定は、予め登録してある特定信号値または圧縮係数Ｃｎｌの変化パターンの中から適用するものをユーザが選択することによって行うものであっても、あるいは特定信号値または圧縮係数Ｃｎｌの変化パターンを直接指定することによって行うものであってもよい。

また、圧縮係数Ｃｎｌは変換ベクトル上で全て同一としてもよいが、高明度領域３４Ａと低明度領域３４Ｂとで変換方法が異なるため、２つの領域の境界線付近の圧縮率固定点３２の周辺の色に段差が生じる場合がある。そこで、例えば低明度領域３４Ｂの圧縮を行う際に、変換ベクトル上で圧縮率固定点３２に近づくに従って、その付近の高明度領域３４Ａの圧縮率に近づくように変換ベクトル上で圧縮係数Ｃｎｌが変化するようにしてもよい。これにより、段差が生じるのを防ぐことができる。

このような圧縮係数設定部１６による圧縮係数Ｃｎｌの設定がなされると、色再現域圧縮部１４では、その設定された圧縮係数Ｃｎｌを変数として含む非線形関数を用いて、中間画像信号に対する圧縮写像処理を行って、その中間画像信号から出力画像信号を得る（ Ｓ１１３）。図１３は、非線形圧縮写像処理の一例を示す説明図である。図に示すように、色再現域圧縮部１４では、変換ベクトル上での無彩色点から中間色再現域の外郭点および出力色再現域の外郭点までの各々の距離Ｌｉｎ、Ｌｏｕｔと、無彩色点から中間画像信号までの距離Ｌ'ｉｎと、圧縮係数設定部１６から設定された圧縮係数Ｃｎｌとに基づき、以下に示す（１）式および（２）式の非線形関数を用いて、変換ベクトル上での無彩色点から出力画像信号までの距離Ｌ'ｏｕｔを求める。

Ｌ'ｏｕｔ＝Ｌ'ｉｎ×（Ｌｏｕｔ／Ｌｉｎ）^f(x) ・・・（１）
ｆ（ｘ）＝（Ｌ'ｉ ｎ／Ｌｉｎ）^Cnl ・・・（２）
つまり、色再現域圧縮部１４では、変換ベクトル上での出力画像信号についての距離Ｌ'ｏｕｔを求めるために、中間色再現域における中間画像信号の位置情報と圧縮係数Ｃｎｌとに基づいて特定される関数を用い、さらに詳しくは、圧縮写像処理の際の出力画像信号への変換経路上における、位置情報に係る点と無彩色点までの距離Ｌ'ｉｎと、中間色再現域の外郭点から無彩色点までの距離Ｌｉｎとの比率に対して、圧縮係数Ｃｎｌを指数係数として与える指数関数ｆ（ｘ）を用い、これにより中間画像信号を出力画像信号に変換する。

ところで、入力色空間がＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*等の場合に、ＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間よりも小さい仮想の入力色再現域を設定し、仮想の入力色再現域を中間色再現域に変換し、中間色再現域を出力色再現域に圧縮することがある。この場合に、中間画像信号を示す点は、中間色再現域外、すなわち中間色再現域の外郭点よりもさらに外側に位置することもあり得る。図１４は、中間画像信号を示す点が中間色再現域外に位置する場合の色変換処理の一例を示す説明図である。図例の場合であっても、色再現域圧縮部１４は、中間色再現域外のカラー画像信号についての変換ベクトルとして、上述した手順で設定した中間色再現域内の変換ベクトルを拡張して利用することで、その中間色再現域外のカラー画像信号を出力画像信号に変換すればよい。また、これと同様に、圧縮係数設定部１６は、中間色再現域外のカラー画像信号についての圧縮係数として、上述した手順で設定した中間色再現域内の圧縮係数を拡張して利用することで、色再現域圧縮部１４に非線形圧縮を行わせるようにすればよい。

その後は、色再現域圧縮部１４での変換によって得られた出力画像信号に対して、出力色空間変換部１５が、出力側の装置が要求する色空間への変換を行う（Ｓ１１４）。例えば、出力側の装置がＹＭＣＫ色空間のカラー画像信号を要求していれば、ＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間からＹＭＣＫ色空間への変換処理を行えばよい。もちろん、内部の処理で用いたＣＩＥ−Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間のまま出力してよければ、この変換処理は必要ない。以上により処理は終了する。

以上のように、本実施形態で説明した画像処理装置および画像処理方法（これらを実現させるための画像処理プログラムをも含む）によれば、圧縮写像処理のために用いる非線形関数が、色相ごとに設定される圧縮係数を変数として含み、かつ圧縮係数が色再現域の外郭ラインに応じて変化するので、色相及び色再現域の外郭ラインに応じて非線形の度合いが異なる圧縮写像処理が行われる。これにより、従来のようにグレイの明度レンジに合わせて無彩色以外も変換されてしまい無彩色以外の再現で階調がつぶれ、明るくなりすぎるなどの現象を防ぐことができ、グレイ領域とそれ以外の領域を最適に色再現することができる。また、低明度領域が明るくなり、グラデーションに段差が生じたり、グレイ軸を跨ぐような変換がされる場合に不整合が生じたりする等の現象を防ぐことができ、本来の出力デバイス特性を使いきりつつ最適な色再現を行うことができる。

なお、本実施形態では、最小明度のマッピング目標点２０を設定し、出力側の色再現域２２の低明度側の外郭ラインを補正する場合について説明したが、同様の処理により最高明度のマッピング目標点を定めて高明度側の外郭ラインを補正するようにしてもよい。

本発明に係る画像処理装置の概略構成例を示すブロック図である。 画像処理装置における色空間信号変換部の概略構成例を示すブロック図である。 本発明に係る画像処理方法における処理手順の一例を示すフローチャートである。 色再現域の一例を示す概念図である。 色再現域の外郭線を補正する場合について説明するための図である。 マッピング基本軸について説明するための図である。 色相変換部における色相の変更処理の概念図である。 中間画像信号生成部による信号変換処理の一手順の概要を示す説明図である。 圧縮率固定点について説明するための図である。 中間画像信号が高明度領域内の場合の色変換処理の一具体例を示す説明図である。 中間画像信号が低明度領域内の場合の色変換処理の一具体例を示す説明図である。 圧縮係数の変化パターンについて説明するための図である。 非線形圧縮写像処理の一例を示す説明図である。 中間画像信号を示す点が中間色再現域外に位置する場合の色変換処理の一例を示す説明図である。 出力装置における色再現可能領域の一例の説明図である。 入力色再現域、中間色再現域、出力色再現域を示す図である。 マッピングの不整合について説明するための図である。

符号の説明

１ 入力部
２ 出力部
３ ＵＩ部
４ 色空間信号変換部
１１ 入力色空間変換部
１２ 色相変換部
１３ 中間画像信号生成部
１４ 色再現域圧縮部（圧縮写像手段、変換ベクトル設定手段、圧縮率固定点設定手段）
１５ 出力色空間変換部
１６ 圧縮係数設定部
２０ マッピング目標点
２２ 出力側の色再現域
３０ マッピング基本軸
３２ 圧縮率固定点
３４Ａ 高明度領域
３４Ｂ 低明度領域

Claims (2)

1. 入力画像信号を出力側の色再現域内の出力画像信号に所定の色空間上で変換する画像処理装置であって、
   圧縮係数の変化パターンを色相毎に記憶する記憶手段と、
   前記出力側の色再現域において各色相の色再現域の最大彩度を有する点の平均明度を持つ無彩色の点を圧縮率固定点として設定する圧縮率固定点設定手段と、
   前記入力画像信号が前記圧縮率固定点に基づいて定めた高明度領域に属する場合には、前記入力画像信号と同一明度であり無彩色の点を目標点として当該目標点と前記入力画像信号とを結ぶ線を変換ベクトルとして設定し、前記入力画像信号が前記圧縮率固定点に基づいて定めた高明度領域以外の低明度領域に属する場合には、前記圧縮率固定点を前記目標点として、当該目標点と前記入力画像信号とを結ぶ線を変換ベクトルとして設定する変換ベクトル設定手段と、
   前記変換ベクトルと前記出力側の色再現域の外郭線との交点位置に応じて予め定められる圧縮係数を前記変化パターンから求め、求めた圧縮係数に基づく圧縮率で前記入力画像信号を前記出力側の色再現域内に圧縮写像する圧縮写像手段と、
   を備え、
   前記圧縮係数は、前記出力側の色再現域の外郭線に沿って変化し、かつ、前記外郭線の最低明度側の圧縮係数は各色相で同一にすることを特徴とする画像処理装置
2. 前記圧縮写像手段は、前記入力画像信号が前記低明度領域に属するときに、前記圧縮率固定点に近づくに従って前記高明度領域の圧縮係数に近づくように当該入力画像信号の圧縮係数を設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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