JP4725755B2 - プリンタ階調補正方法およびカラーパッチ画像 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタの階調特性を補正する方法および該補正に用いるカラーパッチ画像に関する。

コンピュータ装置で作成した画像やスキャナ装置で光学的に読み取って得た画像に対応する印刷物を意図した色でプリント出力するために、プリンタの階調特性(入力階調値（画像信号値）に対する出力階調値の特性)を測定し、その測定結果に基づいて作成した階調補正特性（例えば、後述のプリンタプロファイルの形式で保存、利用される）によって画像信号を補正することが行われる。

通常、プリンタの階調特性の測定は、所定の色のカラーパッチをプリンタで印刷し、これを測色器で測定するという工程で行われる。カラーパッチはプリンタに与える画像信号が表現し得るすべての色について作成することが望ましい。しかし、表現可能な色（画像信号の各色成分がとり得る階調値の組み合わせ）の数は非常に多く、たとえばＹ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃシアン）、Ｋ（ブラック）の４つの色成分からなるフルカラープリンタの場合、各色２５６階調とすると４０億以上の階調値の組み合わせ（２５６の４乗値）がある。このため、これらの内のごく一部についてのみカラーパッチを作成し、その中間の階調特性は各種の補間演算によって補間することが行われる。

図２３は、１つの色成分についての補間により求めたプリンタの階調特性の一例を示している。色成分の取り得る階調値（８ビットであれば２５６種類の階調値）のうちの数点を階調代表値ａ１〜ａ６に選択し、各階調代表値ａ１〜ａ６に対応するカラーパッチをプリント出力して測定することで、図中の丸印で示す箇所の測定値が取得される。そして、これらの測定値の中間を、連続的（または直線的）に特性が変化するものとして補間することによって同図の階調特性Ａを求めている。階調代表値は種々とり得るが、概ね１つの色成分につき５個〜９個の範囲で設定される。実際のカラーパッチは、各色成分の階調代表値の組み合わせのすべてについて、あるいはこれら組み合わせの中からさらに選別されたものについて作成される。

図２４は、プリンタの階調特性を元に作成される階調補正特性Ｂの一例を示している。階調補正特性Ｂは、プリンタで所定の出力階調値を得るために必要な入力階調値（画像信号値）の変換特性である。カラーチャート画像のプリント時は、入力画像信号を階調補正特性で階調変換して得た画像信号をプリンタに出力する。ここでも本来の階調補正特性は画像信号値のとり得る全階調数、たとえば８ビット画像であれば２５６階調各々について定義することが望ましいが、これら全てをデータとして保持すると膨大な情報量となってしまうため現実的ではない。そこで、離散的に階調代表値を設定し、各階調代表値と変換後の階調値とを対応付けたＬＵＴ（Look Up Table：ルックアップテーブル）を作成して保存し、隣接する階調代表値の間は直線的（あるいは連続的）に特性が変化するものとして補間される。階調代表値の数は種々とり得るが、概ね１つの色成分につき、１５個〜３３個の範囲で代表値を設定し、これらの全色成分に関する組み合わせで構成される。

また、同一のパッチでもチャート内での印刷位置によって色再現性にばらつきが生じることがある。この問題に対応するために、たとえば、印刷色特性の測定用パッチと所定位置に配置された複数の同色の補正用パッチとからなる色票データをプリントして測定し、補正用パッチの測色値のばらつき度合いを算出して測定用パッチの測色結果を補正し、測定用パッチの補正された測色値と色票データのカラー値とを基にプリンタのプロファイルを作成する方法がある（特許文献１参照。）。

また、グラデーションパターンを微小領域毎に測定することで、多数のカラーパッチを配列する場合に比べてチャートの出力枚数を少なくしたプロファイル作成方法がある。たとえば、明度が平面上で連続的に変化しているグラデーションを生成し、これを微小領域毎に測色して測色結果データを取得し、基準パタ−ン画像の色情報と取得した測色結果データとの対応関係を求めて色再現特性を作成する方法がある（特許文献２参照）。

さらに、電子写真方式、インクジェットなどプリンタの種別に応じて最適なカラーパッチを配列したチャートを作成してカラー補正を行う装置もある（特許文献３参照。）。

特開２００１−３２０５９２号公報 特開２００５−３１８４６０号公報 特開平２００８−７２３４３号公報

複数の階調代表値に対応するカラーパッチをプリントし、それらの測定値を補間して求めたプリンタの階調特性は、階調代表値の中間において階調特性が連続的（または直線的）に変化することを前提としたものである。しかし、大半のデジタルプリンタは擬似多階調処理によって連続階調を実現しているため、画像形成状態の手法によっては、ごく限られた階調値において、トーンジャンプといわれるような階調の不連続を発生することがある。

図２５は、トーンジャンプが発生しているプリンタの階調特性の一例を示している。横軸はプリンタに与えた画像信号値（入力階調値）であり、縦軸はプリント画像を実測して得た階調値（出力階調値）である。実線で示す階調特性Ｃが不連続となっている箇所にトーンジャンプＪが発生している。同図では対比のためにトーンジャンプがない場合の階調特性Ｃ´を破線で示してある。

トーンジャンプは、たとえば、プリント出力するドットの大きさを変化させることによって擬似多階調処理を行っている場合、ドット径が次第に大きく（または小さく）なっていくときに、隣接するドット同士が接触する（または離れる）瞬間に大きく階調が変化することによって発生する。そしてその影響は、画像信号値に対するプリントの光学濃度（実測値。もちろん、たとえば輝度や反射率であっても良い）の不連続となって現れる。

トーンジャンプの発生箇所はプリンタの制御機構に依存し、さまざまな場所で発生する可能性がある。また、同一の機体でも、プリンタの特性変動補正処理に伴い、トーンジャンプの発生する場所（画像信号値）が変化する。

トーンジャンプの発生する画像信号値の近傍にカラーパッチの階調値がある（図２５の例では、階調代表値ａ３にトーンジャンプがある）と、パッチ出力時のプリンタの状態によってカラーパッチの出力階調値に大きな変化が生じ、補間により得られるプリンタの階調特性に大きな影響を及ぼしてしまう。

図２６はその例を示している。階調代表値ａの近傍でトーンジャンプが発生している場合に、プリンタの特性がわずかに変化すると、トーンジャンプを跨いで測定される測色値に大きな変化が現れている。同図では、トーンジャンプＪの発生階調値が階調代表値ａ３よりわずかに低い階調値Ｌａである場合のプリンタの階調特性Ｆ２と、トーンジャンプＪの発生階調値が階調代表値ａよりわずかに高い階調値Ｕａである場合のプリンタの階調特性Ｆ１を示している。このようにトーンジャンプＪの発生位置が階調代表値ａを跨いで変動した場合に、その階調代表値ａに係る実測値から補間によって求まる階調特性Ｆ１、Ｆ２に大きな差が生じ、その差は、階調代表値a、その前後にある別の階調代表値(図中左右の一点鎖線で表記)と、階調特性Ｆ１およびＦ２との交点を結んで構成される、グレーで塗りつぶした領域Ｅで示すように、非常に大きくなってしまう。この現象はトーンジャンプに限らず、たとえば、不連続ではないが階調特性が急変する階調域が存在するような場合にも生じる。

前述の特許文献１は印刷位置に依存した色再現性のばらつきに対応する方法を、特許文献３は出力デバイスの種類や特性に応じてカラーパッチの配列パターンを決定する方法を示すものであり、いずれも、カラーパッチの測定結果を補間して求めたプリンタの階調特性に現れるトーンジャンプ等の影響を軽減するものではない。

また、特許文献２のようにグラデーションパターンを微小領域毎に多数の測定箇所で測定すれば、トーンジャンプ等があっても、補間による誤差を少なくすることができる。しかし、微小領域の測定には高精度かつ高解像度の測定器が必要となる。また、プリントされたグラデーションパターンに微小な汚れ、ゴミ、傷等があるとその影響を受けやすい。さらに、プリンタの擬似多階調処理によってグラデーションパターンの中に特異的パターンが現れた場合、微小領域の測定結果に大きな影響を及ぼし、的確な測定が困難になる。

本発明は、上記の問題を解決しようとするものであり、トーンジャンプ等の影響を少なく抑えてプリンタの階調補正を行うことができるプリンタ階調補正方法および階調代表値近傍で生じるトーンジャンプ等の影響が平準化された測定値を得ることのできるカラーパッチ画像を提供することを目的としている。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。

［１］カラーパッチ画像の画像データに基づいてプリンタで出力して得た出力カラーパッチ画像を測色手段で測定し、その測定結果に基づいて前記プリンタの出力階調を補正するプリンタ階調補正方法において、
前記カラーパッチ画像は、所定の階調代表値を有するパッチ画像に所定の色成分の階調値の一定の周期を有する揺らぎを付加したものであって、
前記揺らぎは、前記測色手段による測定領域内における前記カラーパッチ画像のどの部分を測定しても揺らぎ量の総和が同一となるような周期を有するように構成されるか、または前記測色手段による測定領域内における揺らぎ量の総和が０となるように構成されたものであり、
前記階調代表値と前記所定値と前記測色手段による前記測定領域の測定結果とに基づいて前記プリンタの出力階調を補正する
ことを特徴とするプリンタ階調補正方法。

上記発明では、所定の階調代表値を有するパッチ画像に所定の色成分の階調値の揺らぎを付加したカラーパッチ画像を用いてプリンタの出力階調を補正する。揺らぎは、測定領域内おけるカラーパッチ画像のどの部分を測定しても揺らぎ量の総和が同一となるような周期を有するように構成されるか、または測定領域内における揺らぎ量の総和が０となるように計画的に付加されている。揺らぎは、所定の色成分に関する階調値の変化、あるいは振動というようなものであり、１つのカラーパッチ画像に対して、揺らぎの階調範囲における階調分布を与えている。したがって、揺らぎを有するカラーパッチ画像をプリントして得た出力カラーパッチ画像の測定値は、階調代表値の近傍階調（揺らぎの階調範囲）におけるプリンタの階調特性を平均的に表わしたものになり、該カラーパッチ画像を使用することで、階調代表値の近傍でトーンジャンプ等が発生しても、その影響を平準化して安定したプリンタ特性の取得と調節が可能になる。

なお、揺らぎは、測定領域におけるカラーパッチ画像のどの部分を測定しても揺らぎ量の総和が同一となるような周期を有するように構成されるか、または測定領域内における揺らぎ量の総和が０となるように計画的に付加されているので、カラーパッチ画像の測定領域における平均階調値はパッチ画像の階調代表値に揺らぎの総和である所定値を加えた値になる。この階調値と出力カラーパッチ画像の測定結果の階調値とからプリンタの階調特性を認識して補正が行われる。特に、測定領域における揺らぎの総和が０になるように付加されると好ましい態様となる。すなわち、揺らぎの総和を０にすると、カラーパッチ画像の測定領域における平均階調値はパッチ画像の階調代表値と一致し、その階調代表値と出力カラーパッチ画像の測定結果の階調値とからプリンタの階調特性を補正することができる。

［２］前記揺らぎは、前記測定領域の形状に応じて周期が設定された縞パターンである
ことを特徴とする［１］に記載のプリンタ階調補正方法。

上記発明では、揺らぎを周期的な縞パターンとし、その周期を測定領域の形状に応じて適切に設定すれば、出力カラーパッチ画像内の測定位置に依存した揺らぎの総和の変動を小さくすることができ、測定位置を厳格に規制定義することなく、精度の高い測定が実施できる。

［３］前記出力カラーパッチ画像を含むチャートに測定位置を認識するための指標を設け、
前記指標に基づいて認識した位置の測定領域を前記測定手段によって測定する
ことを特徴とする［１］または［２］に記載のプリンタ階調補正方法。

上記発明では、指標を基準に、測定手段の測定領域を出力カラーパッチ画像に対して正しく位置合わせすることができる。これにより、高い精度で測定できるので、揺らぎの与え方（パターン）に自由度を持たせることができ、たとえば、ユーザ調整用チャートとして好ましい美観を有するチャート構成を実現することができる。指標はチャート内に設けられた特定のマーク（十字線や識別用の特定パターン）でもよいし、カラーパッチのエッジなどでもかまわない。

［４］前記揺らぎの振幅は、階調補正ルックアップテーブルの単位格子階調差の３分の１以上である
ことを特徴とする［１］乃至［３］のいずれか１つに記載のプリンタ階調補正方法。

上記発明では、揺らぎの振幅を階調補正ルックアップテーブルの単位格子階調差の３分の１以上とすることで、信号値空間に格子状に配置された代表値の中間領域におけるプリント特性を過不足無く取得し、効果的に特性の平準化がなされる。

［５］前記揺らぎは、縞パターンであり、その方向を前記プリンタの特性に応じて設定する
ことを特徴とする［１］乃至［４］のいずれか１つに記載のプリンタ階調補正方法。

上記発明では、たとえばプリンタのスクリーン角度に合致しない方向に縞を配置することで、スクリーンと縞の周期の干渉作用を軽減させ、安定したプリント出力や測定結果を得ることができる。プリンタの特性はスクリーン角度に限らず、揺らぎと干渉する可能性のある各種の特性を含む。

［６］前記揺らぎの振幅を、前記プリンタで前記揺らぎの色成分に係るトーンジャンプが予想される階調値の近傍で相対的に大きくする
ことを特徴とする［１］乃至［５］のいずれか１つに記載のプリンタ階調補正方法。

上記発明では、揺らぎの振幅を平準化が特に必要な階調域で大きく設定することにより、副作用の発生が少ない、より安定した補正効果を得ることができる。

［７］揺らぎの振幅が異なりかつ前記測定領域における前記揺らぎの平均階調値が同一となる２種類のカラーパッチ画像の画像データに基づいて前記プリンタで出力した２種類の出力カラーパッチ画像を測定し、前記揺らぎの色成分に関する該測定結果の差に応じて、階調代表値の数を増やす
ことを特徴とする［１］乃至［６］のいずれか１つに記載のプリンタ階調補正方法。

上記発明では、２種類のカラーパッチ画像は測定領域に含まれる揺らぎの平均階調値が同一なので、大きい揺らぎの振幅の階調範囲においてプリンタの階調特性が直線的であれば、振幅に大小があっても２種類の出力カラーパッチ画像の測定値は同一になる。一方、プリンタの階調特性が大きく非線形であったりその階調範囲内にトーンジャンプがあったりすると、両者の測定値に差が現れる。そこで、２種類の出力カラーパッチ画像の測定結果の差が所定値より大きいような場合には、追加のカラーパッチを設定する。追加は自動で行ってもよいし、ユーザの承諾を得て行うようにされてもよい。

［８］所定の色成分に関するグラデーションパターンに前記色成分の揺らぎを付加したテスト画像の画像データに基づいて前記プリンタで出力したテストチャートを測定し、該測定結果から前記グラデーションパターンの階調値とその階調値における前記揺らぎの振幅の大きさとの関係を求め、該関係から、前記色成分に関して前記プリンタでトーンジャンプの現れる階調域を認識し、該階調域にある画像データには、階調補正後に所定の追加工を施す
ことを特徴とする［６］に記載のプリンタ階調補正方法。

上記発明では、階調特性の平準化が必要な領域について、トーンジャンプを軽減する等の追加工を行うことで、より好ましいプリント出力結果が得られる補正を行うことができる。

［９］前記追加工は、擬似多階調化処理方法の変更と乱数付加処理の少なくとも１つを含む
ことを特徴とする［８］に記載のプリンタ階調補正方法。

上記発明では、追加工として、擬似多階調処理の方法の変更（たとえば、面積変調から周波数変調、ディザマトリックスのパターン変更、スクリーンパターンの切り替え、スクリーン処理から誤差拡散処理、等）や適度な乱数付加を行うことで、簡潔かつ効果的な追加工が行える。

［１０］前記揺らぎの振幅を、該揺らぎの存する階調域に対する視覚特性に応じて設定する
ことを特徴とする［１］乃至［９］のいずれか１つに記載のプリンタ階調補正方法。

上記発明では、たとえば、L*a*b*表色系における緑の高彩度色相や、大きな輝度変化を伴わない色調変化による揺らぎなど、信号値の変化に対し、視覚的な知覚の変化が少ない領域においては、信号値の「揺らぎ」によって生ずる可能性のある測定誤差への許容度を大きく設定でき、より大きな「揺らぎ」を与えることができる。これによって、当該領域における階調値をより安定に取得することができ、副作用の発生が少ない、より安定した補正効果が得られる。

［１１］前記出力カラーパッチ画像のうち、不連続点の存在する領域は測定領域としない
ことを特徴とする［１］乃至［１０］のいずれか１つに記載のプリンタ階調補正方法。

上記発明では、プリントされた出力カラーパッチ画像に乗ったゴミ、汚れや傷等は、出力カラーパッチ画像上では不連続点として現れるので、不連続点の存在する領域は測定領域としないことにより、不良ノイズの影響を受け難くし、簡単で安定した補正結果が得られる。

［１２］ 所定の階調代表値を有するパッチ画像に所定の色成分の階調値の一定の周期を有する揺らぎを付加したものであって、前記揺らぎは、所定の測色手段による測定領域内おける前記パッチ画像のどの部分を測定しても揺らぎ量の総和が同一となるような周期を有するように構成されるか、または前記測定領域内における揺らぎ量の総和が０となるように構成されている
ことを特徴とするカラーパッチ画像。

上記発明では、揺らぎは、所定の色成分に関する階調値の変化、あるいは振動というようなものであり、１つのカラーパッチ画像に対して、揺らぎの階調範囲における階調分布を与えている。また、揺らぎは、測定領域内おけるパッチ画像のどの部分を測定しても揺らぎ量の総和が同一となるような周期を有するように構成されるか、または測定領域内における揺らぎ量の総和が０となるように計画的に付加されている。このカラーパッチ画像をプリントして測定すると、その測定値は階調代表値の近傍階調（揺らぎの階調範囲）におけるプリンタの階調特性を平均的に表わしたものになる。したがって、階調代表値の近傍にトーンジャンプ等が発生しても、その影響を平準化して、安定したプリンタ特性の取得と調節が可能になる。ここでのカラーパッチ画像は、画像データでもよいし、用紙に印刷されたものであってもよい。

なお、揺らぎは、測定領域におけるパッチ画像のどの部分を測定しても揺らぎ量の総和が同一となるような周期を有するように構成されるか、または測定領域内における揺らぎ量の総和が０となるように計画的に付加されているので、カラーパッチ画像の測定領域における平均階調値はパッチ画像の階調代表値に揺らぎの総和である所定値を加えた値になる。この階調値とプリントされたカラーパッチ画像の測定結果の階調値とからプリンタの階調特性を認識して階調補正を行うことができる。特に、測定領域における揺らぎの総和が０になるように付加されると好ましい態様となる。すなわち、揺らぎの総和を０にすると、カラーパッチ画像の測定領域における平均階調値はパッチ画像の階調代表値と一致し、その階調代表値とプリントされたカラーパッチ画像の測定結果の階調値とからプリンタの階調特性を補正することができる。

本発明に係るプリンタ階調補正方法によれば、トーンジャンプ等の影響を少なく抑えてプリンタの階調補正を行うことができる。また、本発明に係るカラーパッチ画像によれば、階調代表値近傍で生じるトーンジャンプ等の影響が平準化された測定値を得ることができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るプリンタ階調補正方法を使用してプリンタの階調補正を行うプリントシステム１０の構成例を示している。プリントシステム１０は、出力対象となる画像データを入力する画像入力部１１と、画像データに階調補正等の画像処理を施す画像処理部１２と、画像処理部１２の出力する画像処理後の画像データに対応する画像を記録紙に印刷して出力するプリンタ部１３と、プリンタ部１３から出力された、色再現性をテストするためのチャート２０を測色する測色器１４と、当該プリントシステム１０の動作を統括制御すると共に測色器１４で得た測色情報１８に基づいて階調補正情報（階調補正ＬＵＴ（ルックアップテーブル））を作成する等の処理を行う処理制御部１５と、ユーザから各種指示の入力を受ける指示入力部１６と、各種の操作画面や処理画像が表示される表示部１７などから構成される。

画像入力部１１は、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークや各種の記憶媒体からプリント対象の画像データを入力する機能を果たす。画像入力部１１は、原稿を光学的に読み取って画像データを取得するスキャナ装置であってもかまわない。画像処理部１２は、各種の演算回路や論理回路、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などで構成される。ＣＰＵ（Central Processing Unit）等で構成されてもかまわない。

処理制御部１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを主要部として構成される。ＲＯＭに格納されたプログラムに従ってＣＰＵが各種の処理を実行することで、処理制御部１５としての機能が実現される。指示入力部１６は、キーボード、マウスなどで構成される。表示部１７は、液晶ディスプレイなどの表示装置とそのドライバ回路とから構成され、各種の操作画面やプリント対象の画像データに対応する画像やその補正画像などが処理制御部１５からの制御に従って表示される。

プリンタ部１３は、複数の色成分の色材を組み合わせてフルカラー画像を印刷可能なプリンタである。たとえば、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ(ブラック)の色材を用いる電子写真方式のカラープリンタやカラーのインクジェットプリンタなどである。より多色（たとえば、６色や８色など）の色成分でカラープリントを実現するプリンタであってもかまわない。

測色器１４は、出力されたプリントの測定領域の色調を測定する測定装置であり、たとえば測光センサを有し、該センサの開口部内を測定領域（アパーチャ）とし、該開口部を測定物に押し当てて測色する測定装置である。

なお、本発明における「測定領域」とは、測色器１４や原稿スキャナ１８などの測色手段を用いて実際に測定される領域のことを指す。たとえば、以下のように定義できる。
・所定のアパーチャ（開口）を有する測色器の場合、当該アパーチャで測定できる範囲である。この場合、カラーパッチ上の、どの部分が測定領域になるかは、測定器のアパーチャをどの部分に当てるかによって決定され、常にカラーパッチ上の固定された位置になるとは限らない。
・フラットベット等のスキャナでチャートを分割測光してスキャン画像を取得し、所定領域の信号を抽出、所定のアルゴリズム（単純平均や中央値取得、最大や最小の異常値である可能性が高いデータを排除して平均、等）で平均化して測色値を得る手法を用いることもできる。このような方法で測定する場合における「測定領域」とは、前記抽出されたパッチの領域である。抽出対象となる所定領域は領域抽出の方法によって異なる。たとえばカラーパッチを出力したプリント物を指定位置に置いてスキャンし、スキャン画像のあらかじめ設定した領域を所定領域とすることができる。この場合、その「設定した領域」が測定領域であり、カラーパッチ上の位置はほぼ特定されるものの、プリント配置やスキャン時の位置ずれで若干の変動が生じる。また、カラーパッチのエッジや領域確定用のターゲット（十字線や識別用特定パターン）を位置調整用の指標としてスキャン画像から検出し、これに基づいて抽出すべき所定領域（測定領域）を確定することもできる。この場合、充分な精度でカラーパッチの位置を特定することができる。したがって、カラーパッチ上の測定領域の位置も実用上充分な精度で特定されることになる。

プリントシステム１０は、通常プリントを行う機能のほか、階調補正用のチャート２０をプリンタ部１３で印刷し、このチャート２０を測色器１４などで測色し、その測定結果に基づいて階調補正情報（ここでは、階調補正ＬＵＴ（Look Up Table：ルックアップテーブル））を作成し調整する階調調整機能を実行可能に構成されている。チャート２０は、用紙上に複数種類のカラーパッチを配列して構成される。階調補正ＬＵＴは別の装置で作成されてもかまわない。

図２は、プリントシステム１０が行うプリント処理の流れを示している。処理制御部１５は、指示されたプリントが通常プリントかテストプリントかを判別し（ステップＳ１０１）、通常プリントであれば（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、プリント対象の画像データを画像入力部１１から入力して取得し（ステップＳ１０２）、これに階調補正（ステップＳ１０３）および擬似多階調処理（ステップＳ１０５）を画像処理部１２で施してプリンタ部１３へ出力する。プリンタ部１３では画像処理部１２から入力された画像データに基づく画像を記録紙上に形成して出力する（ステップＳ１０６、Ｓ１０７）。

処理制御部１５は、指示されたプリントがテストプリントの場合は（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、通常プリントとは異なり、所定のテストプリント用の画像データ（カラーチャート画像）を画像処理部１２で演算処理により生成する（ステップＳ１０４）。なお、カラーチャート画像は予め別途の装置で作成され、図示省略の記憶部に保存しておき、これを該記憶部から読み出して使用するようにされてもよい。

カラーチャート画像に対しては、綺麗に見せるための「絵作り」や、所望の出力階調を得るための階調補正等の処理を施すことは行わず、擬似多階調処理等、プリントに必須の処理のみ行って（ステップＳ１０５）プリント出力する（ステップＳ１０６、Ｓ１０７）。

なお、カラーチャート画像に対してステップＳ１０３と同様の階調補正を行ってもよいが、この場合には、たとえば、プリントされたチャート２０の測定値をステップＳ１０３で施した階調補正の補正量が相殺されるように補正する処理を要する。

図３は、階調調整機能に係る処理の流れを示している。まず、図２のプリント処理にてテストプリントを行い、カラーチャート画像に対応するチャート２０を印刷出力する（ステップＳ１２１、Ｓ１２２）。カラーチャート画像は複数のカラーパッチ画像を配列して構成されており、各カラーパッチ画像は、所定の階調代表値を有するパッチ画像に所定の色成分の階調値の揺らぎを付加したものであって、測色器１４による測定領域内に付加された揺らぎの総和（揺らぎ量の総和）が所定値となるように構成されている。揺らぎについての詳細は後述する。なお、カラーパッチ画像をプリントして得た印刷部分がカラーパッチ（出力カラーパッチ画像）であり、チャート２０には複数のカラーパッチが配列されている。

次に、この出力されたチャート２０の各カラーパッチを測色器１４で測定して測色情報１８を取得し（ステップＳ１２３）、各カラーパッチの測定結果の間を所定の補間演算で補間してプリンタの階調特性を得る（ステップＳ１２４）。そして、この階調特性を元に、画像信号を所望の階調でプリント出力するための階調補正情報を算出して記憶する（ステップＳ１２５）。

ここで、階調補正情報の算出方法は公知の種々の方法があり、適宜、取捨選択できる。また、多くの方法では仕上がりの微調整ができるようになっている。そこで、階調補正結果を、頻繁に出力する画像や特徴を掴みやすい画像等の評価画像のプリント結果で確認し（ステップＳ１２６）、結果が良好ではない場合は（ステップＳ１２７；Ｎｏ）、階調補正特性算出の手法や設定パラメータを調節する（ステップＳ１２８）といった作業を、満足のいく結果が得られるまで繰り返し、良好な結果が得られたら（ステップＳ１２７；Ｙｅｓ）処理を終了する。

階調補正情報は、たとえば、ＩＣＣ（InternationalColorConsortium）が提唱するＩＣＣプロファイルなどとして構成される。この場合は、プリンタプロファイルの形式で保存、利用する方法が広く実用化されている。プリンタプロファイルにはＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）やＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロ）、Ｋ（ブラック）あるいはもっと多色の色成分についての階調値の組み合わせ毎に特性情報を保存した参照テーブル（ＬＵＴ）が階調補正情報として作成され保存される。通常プリントでの階調補正は（図２のステップＳ１０３）、この参照テーブル（ＬＵＴ）を用いて実施される。

図４は、カラーチャート画像２２の好ましい様態を例示している。カラーチャート画像２２は、複数種類のカラーパッチ画像２３を適宜配列して構成される。たとえば、図４のカラーチャート画像２２は、ＩＳＯ１２６４２に沿ってカラーパッチを配置した例であるが、配列はこれに限定されるものではない。本実施の形態に係るカラーパッチ画像２３は、所定の階調代表値を有するベタ画像であるパッチ画像２４に所定の色成分の揺らぎを付加したものであって、測色器１４等の測色手段による測定領域内に付加された揺らぎ量の総和が所定値となるように構成されている。図４のカラーパッチ画像２３は、パッチ画像２４の階調代表値に縞状の「揺らぎ」が与えられている。

従来のカラーパッチはパッチ画像２４のように、計画的に付加された揺らぎのないものであった。揺らぎのないパッチ画像２４をプリントし測色してプリンタの階調特性を取得する場合には、図２６で説明したように、パッチ画像２４の階調代表値の近傍にトーンジャンプ（階調の不連続あるいは急変）が存在すると、チャート出力時のプリンタ特性のわずかの変化で、階調特性が大きく変動してしまい、安定した色再現性を得ることはできない。

揺らぎは、これを防止するために付加された階調値の振動である。すなわち、パッチ画像２４に所定の色成分の揺らぎを与えると、その色成分は、たとえば、測定範囲における揺らぎ量の総和が実質的に０であれば、パッチ画像２４の階調代表値を中心として揺らぎの振幅に相当する階調範囲に広がる。このため、測定値（測色値）は、揺らぎの振幅に対応する階調範囲を平準化した値となり、トーンジャンプがその階調範囲内にあってもトーンジャンプの影響が緩和された測定値を得ることができる。なお、揺らぎは、パッチ画像を構成する色成分に与えてもよいし、パッチ画像を構成する色成分以外の色成分であってもかまわない。

次に、揺らぎの与え方について説明する。

図５に示すように、揺らぎは一定の周期（波長）を持って生成される。色成分のほかに揺らぎの属性には、周期、方向、振幅がある。

（１）周期について、
カラーパッチを測定する際に、そのカラーパッチ内のどの位置を測定するかによって、測定領域内の揺らぎの色成分にかかわる階調の平均値も変化することになる。たとえば測定領域として、図５に示すような円形の領域３１を考える。これはスキャナ装置などでチャートを読み取って得た画像情報を円形に切り抜いて抽出した場合や、測色器１４として通常良く用いられる、物理的な円形の開口「アパーチャ」をもつ測色器を用いて測定した場合に相当する。

図６は、円形の測定領域によるチャートの測定位置を連続的に移動した場合における揺らぎ成分の測定値（信号値）の変化を示している。同図は、測定領域（アパーチャ）のサイズは固定とし、各種の揺らぎの周期について、測定位置の移動量と揺らぎ成分の信号値との関係を示してある。ある変動幅を持った、周期的な特徴を持っていることが分かる。また、測定領域内に揺らぎの半周期しか入らないような場合には移動による信号値の変化が大きく、測定領域内に入る揺らぎの周期数が増えると、移動による信号値の変化は小さくなっている。しかし、あまり揺らぎの周期を細かくすると、揺らぎの周期とスクリーントーンの周期とが近づいてくるので好ましくない。

図７は、図６の信号値の変動幅を「最大値−最小値」で定義し、測定領域となる円の直径によってどう変化するかを示した図である。縦軸は変動幅、横軸は測定領域となる円の直径を揺らぎの周期で除した値を示している。概ね周期を短くしていくことで変動幅も小さくなっていることが分かる。また、図中の各矢印３６で示すように、測定領域となる円の直径（アパーチャ径）に対応した所定の波長で変動幅が特に小さくなっていることが分かる。たとえば８bit階調の画像情報に、±１０程度の揺らぎを与えた場合、図７において概ね５％以内の変動幅に収まれば揺らぎ成分の信号値の振れ量として１LSB以下となって充分な精度が得られる。

ここでは、所定形状の測定領域でカラーパッチのどの部分を測定しても、揺らぎ量の総和が同一となるように周期を設定する。すなわち、測定位置にかかわらず、測定領域に揺らぎの縞の谷と山とが同じような比率で入るように揺らぎの周期を決定する。たとえば測定領域が円形アパーチャの場合、揺らぎの周期を（測定器のアパーチャ径）/（揺らぎ周期）を、ｎ＋０．２倍（但しｎは１以上の整数）にすると、即ち、図７の各矢印３６で示される周期とすると、測定位置を正確に決定しなくても、階調揺らぎ各々の成分が均等に測定器の測定領域（アパーチャ）内に分布し、容易に高い精度の測定ができるようになる。同様に、測定領域（アパーチャ）が矩形の場合は、揺らぎ縞の方向とアパーチャの一辺の方向を直交とし、揺らぎの周期を、（測定領域である矩形アパーチャの１辺の長さ）/（揺らぎ周期）のｎ倍（但しｎは１以上の整数）とすれば、測定位置を正確に決定しなくても、階調揺らぎ各々の成分が均等に測定器の測定領域（アパーチャ）内に分布し、容易に高い精度の測定ができるようになる。図５では、円形の測定領域（アパーチャ）３１の直径は周期の２．２倍にされている。

（２）揺らぎの方向について
揺らぎにより生成する縞は、プリンタのデバイス特性に応じて設定することが好ましい。たとえばスクリーン方向に対し平行や直交しないように角度を持たせる。すなわち、スクリーンの特性と揺らぎの縞の山や谷が同調しないようにしてある。これにより、揺らぎの縞パターンとスクリーンパターンの関係に多様な組み合わせが生まれ、より滑らかな測定結果が得られる。また、視感的にもプリンタスクリーンとの干渉状態が見え難くなって、作業の技術的意味合いを把握しないプリンタユーザに無用の不安を与えることを軽減できる効果もある。図５では、直交する２つのスクリーン方向３２、３３に対してそれぞれ４５度となるように揺らぎの縞の方向３４が設定されている。

揺らぎに影響を与えるプリンタ特性には、スクリーン処理の方向以外にも、「主走査、副走査方向」「用紙の搬送方向」、が重要な特性として挙げられる。たとえばインクジェットプリンタのように用紙と比較して小さなプリントヘッド(インクを吐出し、紙に付着させる機能部)を用紙搬送方向（この方向を一般に副走査方向と呼ぶ）に対し直交して動かし（この方向を一般に主走査方向と呼ぶ）て、作画する場合、主走査、副走査方向には（スクリーン構造と同様）プリント制御に伴う微細な画像構造が現れる場合がある。揺らぎの方向はこれら画像構造のうち、少なくとも最も明瞭なものについて干渉が発生し難い方向に定義されるとよい。すなわち、平行配置を避け、適度な角度を持って配置されることが望ましい。なお、主走査、副走査の方向はレーザーとポリゴンミラーによる走査露光や、ラインプリントヘッドによるライン露光でも存在し、どちらの場合も、通常、副走査は用紙の搬送により行われる。

（３）揺らぎの振幅について
図８は、画像の信号値がとりえる階調範囲と揺らぎの振幅との関係を示している。揺らぎの振幅は、一つの測定値が受け持つ階調域の代表となり得る多様性を与えることが好ましい。たとえば求める階調補正ＬＵＴの格子間隔に対し、概ね１／３倍以上の振幅に設定することで近傍の特性を良好に含んだ特性値が取得できる。かつ、プリンタの特性として当然存在する連続的な階調の非線形性の影響を受け難い幅に設定することが好ましく、階調補正ＬＵＴの格子間隔と同じ幅を設定した場合、当該の代表階調値が主に作用する階調域の略全体を考慮した特性値を得ることができ、より振幅を大きくすると、より広い範囲の代表値を得ることになる。

余りに大きな振幅を設定した場合、対象階調から大きく離れ、階調関連の乏しいデータも参照することになるため、実用上、階調補正ＬＵＴの格子間隔の２倍以下程度、より精密には１倍程度に設定しておけば、階調代表値近傍の特性を充分に考慮した特性値の取得ができる。

また、対象階調の色度情報（L*a*b*値の概算、推定値等）を元に、揺らぎの振幅を加減しても良い。たとえばL*a*b*表色系における緑の高彩度色相や大きな輝度変化を伴わない色調変化によるなど、信号値の変化に対し、視覚的な知覚の変化が少ない領域においては、信号値の「揺らぎ」によって生ずる可能性のある測定誤差への許容度を大きく設定でき、より大きな「揺らぎ」を与えることができる。これによって、当該領域における階調値をより安定に取得することができ、副作用の発生が少ない、より安定した補正効果が得られる。

なお、階調の代表値が取りうる最低濃度や最大濃度に近い（即ち、最低階調値や最大階調値に近い）場合、とり得る振幅には自ずから制約が発生する。その場合、振幅は、図８の点線Ｇのごとく、適宜小さくしてかまわない。

また図８においては、揺らぎの与え方として、滑らかな曲線（たとえば正弦波の形態）を例示しているが、これに限らず適宜調整してもかまわない。たとえば揺らぎ信号の出現頻度を出現分布内で一定にする場合には三角波や鋸歯状波の形になるし、揺らぎの最大、最小の頻度をあげたい場合は台形波や角の鈍った矩形波、中間の揺らぎ状態を用いない場合は矩形波、中間の値をいくつかの水準に制限したい場合は階段状の波形を定義できる。一般的用途としては、揺らぎ分布内の出現頻度に大きな偏りがない正弦波や三角波、鋸歯状波やその変形を用いればよい。

図９は、カラーパッチ画像の生成フローを示している。前述のように、最適なカラーパッチ画像に含まれる揺らぎのパターンは測定器の測定領域（測定領域の大きさや形態、アパーチャの大きさや形態）、プリンタの解像度、スクリーン方向等、いくつかのパラメータで決定される。そこで、プリンタや測定器に関する所要のパラメータを取得し（ステップＳ１４１、Ｓ１４２）、さらに階調補正ＬＵＴの格子間隔等の情報を取得し（ステップＳ１４３）、これらに適合したカラーパッチ画像（特に、揺らぎの周期、方向、振幅など）を決定し（ステップＳ１４４）、これらのカラーパッチ画像を配列したカラーチャート画像を生成する（ステップＳ１４５）。

図１０は、本発明の効果を示した図である。図２６と同じプリンタの特性Ｆ１、Ｆ２を、揺らぎの付加されたパッチを用いて測定した結果を示している。揺らぎを与えた場合、一つの階調代表値ａに対する測定値は、揺らぎの振動する階調範囲４１（図中の一点差線の横矢印で示す範囲）における階調の分布に基づいて求めた値になる。言い換えると、揺らぎの階調範囲４１における階調分布を平均化（平準化）した値になる。このため、階調代表値ａの近傍で発生したトーンジャンプの影響は好ましく緩和される。

すなわち、プリンタの特性のわずかの変動によりトーンジャンプの発生箇所が階調代表値ａを跨いで変化しても、プリント階調の測定値４２、４３の差（階調格差４４）は少なく、安定している。したがって、トーンジャンプの発生位置が階調代表値ａを跨いだ場合に、階調代表値ａによって取得されるプリンタの階調特性の変化量（グレー領域Ｅ´）も、図２６の領域Ｅに比べて大幅に小さくなっており、プリンタの実際の階調変動を良好に表していることがわかる。この測定結果から作成される階調補正特性も、プリンタの実際の階調特性の変化に応じた適切なものを得ることができる。なお、図１０では、従来のカラーパッチを用いて測定した場合の測定値４５、４６、および階調格差４７を対比のために示してある。

次に、トーンジャンプが発生する階調域とトーンジャンプの生じない階調域とでカラーパッチ画像に含まれる揺らぎを相違させる場合について説明する。

図１１は、トーンジャンプが予測される階調域を調べる機能を備えたプリントシステム１０Ｂの構成例を示している。プリントシステム１０Ｂは、図１のプリントシステム１０が有する機能に加えて、トーンジャンプが予測される階調域を調べる機能を有している。

プリントシステム１０Ｂは、図１のプリントシステム１０の構成に対してさらに、コピー等に利用できる反射型の原稿スキャナ１９を備えている。その余の構成はプリントシステム１０と同様である。プリントシステム１０Ｂは、グラデーションチャート用の画像データ（グラデーションチャート画像、テスト画像）に基づいてグラデーションチャート（テストチャート）５１をプリント出力し、このグラデーションチャート５１を原稿スキャナ１９で読み取り、その読み取り結果に基づいてトーンジャンプが予測される階調域を特定する。

グラデーションチャート画像は、一つの変量（色成分の階調値）をチャート内の横方向の座標に応じて連続的に変化させたグラデーションパターンを作成し（通常、楔チャート、あるいはウェッジチャートと呼ばれる画像になる）、そこに、所定の測定領域の加算値が所定値となるよう、所定の信号値（所定の色成分の階調値）の揺らぎを発生させた画像の画像データである。所定値は、好ましくは実質的に０とされる。なお、揺らぎを発生させる成分はグラデーションパターンを構成する変量とは別の、もう一つの変量でもよいし、グラデーションパターンを構成する変量であっても良い。

図１２は、グラデーションチャート５１の機能を説明した図である。信号値（グラデーションチャート画像に含まれる揺らぎ成分の階調値）の変化に対して出力画像（グラデーションチャート５１上）の階調値の変化が小さい場所では、揺らぎの縞は薄く、あるいは消える。一方、信号値の変化に対して出力画像の階調値の変化が大きい場所では、揺らぎの縞が濃く出る。したがって、トーンジャンプが発生している階調域では、階調変化が大きいので、グラデーションチャート５１上の揺らぎがより大きくなる。グラフ５２は、プリントされたグラデーションチャート５１上の揺らぎ量を縦軸に取り、グラデーションパターン上の階調代表値との関係をプロットしたものである。このグラフ５２において、揺らぎ量が大きい階調域にトーンジャンプの発生が予測されることとなる。図中の領域５３は、揺らぎ量が大きい階調域であり、領域５４は、揺らぎ量が０または小さい領域である。

揺らぎ量が大きい階調域に、振幅が大きい揺らぎを与えたカラーパッチ画像を適用することで、プリンタの特性が暴れる場所でも、その暴れが平準化された適切な測定が可能になる。また揺らぎ量が０または小さい階調域では、振幅が小さい揺らぎを与えたカラーパッチ画像、もしくは揺らぎを付加しない従来のカラーパッチ画像（階調値が一定のベタのパッチ画像）を適用する。これにより、必要以上の揺らぎが与えられず、その副作用を少なくすることができる。

図１３は、グラデーションチャート５１の測定結果を元に、カラーパッチ画像毎にそのカラーパッチ画像に含める揺らぎの振幅を決定する処理の流れを示している。まず、グラデーションチャート画像を生成あるいは予め作成されているグラデーションチャート画像を読み出す(ステップＳ２０１)。そして、このグラデーションチャート画像に基づいてグラデーションチャート５１をプリンタ部１３でプリント出力し（ステップＳ２０２）、その出力されたグラデーションチャート５１を原稿スキャナ１９でスキャンし読み取ってスキャン画像を取得する（ステップＳ２０３）。

取得したスキャン画像にはプリントの余白等、余分な画像も含まれているので、スキャン画像の中からグラデーションチャート５１に対応する領域を検出し、その部分の画像を切り取って抽出する（ステップＳ２０４）。抽出した画像（読み取りグラデーションチャート画像とする）から、階調代表値（図１２に示すグラデーションチャート５１では横方向の位置情報が階調代表値に相当する）と、その階調代表値に対応する位置のグラデーションチャート５１に現れている揺らぎ量(プリント揺らぎ量)とを求め、「階調代表値」−「プリント揺らぎ量」特性（図１２のグラフ５２）を取得する（ステップＳ２０５）。

各パッチ画像に付加する揺らぎの振幅（揺らぎ量）は、「階調代表値」−「プリント揺らぎ量」から、そのパッチ画像の階調代表値に対応する「プリント揺らぎ量」を求め、これに応じて決定する（ステップＳ２０６、Ｓ２０７）。

すべてのパッチ画像について揺らぎの振幅の決定が完了すると（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）、各パッチ画像に、そのパッチ画像に対応する揺らぎ量を付加したカラーパッチ画像を作成し、それらのカラーパッチ画像を配列したカラーチャート画像を生成する（ステップＳ２１０）。

トーンジャンプの発生が予測される階調域で揺らぎの振幅を充分にとることで、トーンジャンプの影響を効果的に平準化し、それ以外の領域では階調代表値の特性により重きを置くことで、プリンタの状態に応じた階調特性の取得がより確実に行われるようになる。

次に、揺らぎのパターンの変形例について説明する。

反射型の原稿スキャナ１９を有し、プリントしたチャート２０のスキャン画像から所定カラーパッチの情報を正しく抽出することができる場合、あるいは測定器のアパーチャを所望の測定位置に配置できる場合には、測定位置のずれを考慮する必要が無くなる。このため、揺らぎのパターンの自由度が増し、周期的な縞模様以外も様々な揺らぎのパターンが可能になる。

図１４は、各種の揺らぎのパターンを示した図である。図１４では、図示の便宜上、揺らぎの階調値が領域内の平均値より＋となる部分を白で、−となる部分をグレーで表してあるが、揺らぎの階調は連続的に変化しているものとする。パターン６１は、これまで説明した、振幅が正弦波状に変化する縞模様の揺らぎパターンを表している。パターン６２は、上半分と下半分とで縞の位相をずらしたものであり、この例では１８０度をずらしている。パターン６３は、任意形状の揺らぎパターンである。

測定位置のずれを考慮する必要が無い場合（たとえば、図１４の示す各パターン６１、６２、６３の矩形領域を正確に測定領域として抽出できる場合）には、測定領域の平均情報値が所定の階調代表値となるよう、すなわち、測定領域内における揺らぎ量の総和が０となるように設計すれば、パターン６２、６３のように、縞以外のパターンも用いることができる。測定位置は、たとえば、チャート２０内に設けられた特定のマーク（十字線や識別用の特定パターン）あるいはカラーパッチのエッジ部分などを指標として検出し、これを基準とした相対位置によって特定される。

図１５は、さらに別の揺らぎのパターンを示した図である。この例では、複数の変量について揺らぎを与えている。たとえばカラーコピーやカラー印刷でよく用いられるＣＭＹＫ４色の色成分でカラー画像が構成される場合に、測定領域内で揺らぎの最大と最小が１回ずつ現れるようなごく長周期の揺らぎを２変量（図ではＭチャンネルとＣチャンネル）について与え、これらの周期より充分短い周期（たとえば数分の一）の揺らぎを残りの２変量（図ではＹチャンネルとＫチャンネル）について与えることができる。さらに、図１５のカラーパッチ画像６５ではＭとＣ、ＹとＫの揺らぎ縞の方向を相違させている。これによって、４変量の揺らぎの相互作用によるモアレを軽減させ、４次元空間のデータをより均等に読み取ることができ、好ましい代表値を取得できる。

なお、測定領域内での揺らぎ量の総和（もしくは平均値）は充分な精度で０に近い値（実質的に０）であれば、総和が０とみなして良い。また総和（平均値）が０でなくても、ある「把握できる値」(所定値)となっていれば、当該カラーパッチ画像の階調代表値がその「把握できる値」の分だけずれたと考えればよい。

プリンタの階調補正は、カラーパッチ画像の階調代表値と測定領域における揺らぎ量の総和を示す所定値と、カラーパッチを実測して得た測定値とも基づいて行われる。すなわち、揺らぎ量の総和が所定値であれば、揺らぎの色成分については、（パッチ画像の階調代表値＋所定値）を入力階調値とした場合の出力階調値が実測値であるとして、プリンタの階調特性を取得し、この階調特性から階調補正特性を求めるようにすればよい。揺らぎ量の総和が実質的に０であれば、揺らぎの色成分については、パッチ画像の階調代表値を入力階調値とした場合の出力階調値が実測値であるとして、プリンタの階調特性を取得し、この階調特性から階調補正特性を求めるようにすればよい。

ここで、「実質的に０」とは、数値としての厳密な０を定義するものではない。たとえば８bit画像情報を基にした信号処理であれば、「揺らぎ」量の総和が２LSB以下、好ましくは１LSB以下に収まれば実用上充分な数値精度を有しているため、実質的に０と考えても良い。すなわち、必要とする測定精度に対し、充分小さな総和となれば良い。以上のことから、たとえば平均が０にならない場合でも、常に揺らぎの平均が実質的に所定の値（たとえば１０±１とか）に収まれば、パッチの階調代表値をその所定値分だけシフトしたと考えれば同様に処理することができる。

次に、揺らぎの応用例を説明する。

図１６のように、大きな非線形の階調特性７１を有する階調域で揺らぎ量（振幅）が異なる２つのカラーパッチ画像をプリント出力した場合、元の画像情報（カラーパッチ画像）における階調代表値が同じ場合でもプリントされたカラーパッチの平均実測値に差が生じる。図１６は、所定のパッチ画像に大きい振幅７２の揺らぎを付加した揺らぎ大パッチ画像の画像データに基づいてプリントして得た揺らぎ大パッチと、測定領域における揺らぎの平均階調値ａが揺らぎ大パッチ画像と同一であって前記パッチ画像に振幅７２より小さい振幅７３の揺らぎを付加した揺らぎ小パッチ画像の画像データに基づいてプリントして得た揺らぎ小パッチとを測定した場合の測定結果を示している。

揺らぎ大パッチ画像と揺らぎ小パッチ画像は揺らぎの平均階調値ａが同一なので、プリンタの階調特性が直線的な特性であれば、プリントされた両パッチの実測値ｂ１、ｂ２に差は生じず、揺らぎ大パッチの実測値ｂ１と揺らぎ小パッチの実測値ｂ２との差ｄが大きければ、その階調域でプリンタの階調特性が急変していることがわかる。そこで、差ｄが所定値以上となる階調域では、階調代表値の数（カラーパッチの種類）を増やすことが望ましい。

この際、自動的に追加パッチのプリント出力が実施されてもよいが、メッセージを表示し、オペレータに指示を促すことが好ましい。

図１７は、上記動作の流れを示している。揺らぎ大パッチと揺らぎ小パッチのカラーパッチ画像を構成し、これらを含むカラーチャート画像を生成し（ステップＳ３０１）、このカラーチャート画像に基づくチャートをプリント出力する（ステップＳ３０２）。このチャートを測定し(ステップＳ３０３)、対応する揺らぎ大パッチと揺らぎ小パッチの実測値を比較し（ステップＳ３０４）、これらの差が所定値以上であれば(ステップＳ３０５；Ｙｅｓ)、図１８に示すような追加選択画面８０を表示部１７に表示し、指示入力部１６から追加の指示の入力を受ける（ステップＳ３０６）。追加選択画面８０で「追加プリント作成」釦８１が操作された場合は(ステップＳ３０７；Ｙｅｓ)、カラーパッチ画像を追加したカラーチャート画像を生成し（ステップＳ３０８）、ステップＳ３０２へ移行して処理を継続する。

パッチを追加する場合、揺らぎ大パッチと揺らぎ小パッチによって観察した参照点近傍で階調代表値の数（カラーパッチ画像の種類）を増やすことが有効であることは当然であるが、これに限定されるものではなく、振幅が大きい方の揺らぎの階調範囲を越えて、新たな階調代表値（カラーパッチ画像）を増やすようにされてもよい。これは、不連続階調の影響は振幅範囲外にも及んでいる可能性が高いことによる。

揺らぎ大パッチと揺らぎ小パッチのすべてで差が所定値未満の場合（ステップＳ３０５；Ｎｏ）もしくは追加選択画面８０にて「無視」釦８２が操作された場合は（ステップＳ３０７；Ｎｏ）、現在のチャートの測定値から階調補正特性を算出して（ステップＳ３０９）本処理を終了する。

次に、トーンジャンプの発生箇所の検出情報の利用例について説明する。

図１２、図１３に示すようにグラデーションチャート５１を使用してトーンジャンプの発生が予測された場合は、階調補正特性によって変換した後の画像情報にさらに追加処理を施すことで、より滑らかな階調再現が期待できる。

図１９は、追加処理を施す場合の処理フローを示している。この処理フローは、追加工条件設定処理フローと、画像処理フローに分けられる。まず、追加工条件設定処理フローが行われる。図１３のステップＳ２０１からＳ２０５に示す方法で、「階調代表値」−「プリント揺らぎ量」特性を取得し（ステップＳ４０１）、これを元にトーンジャンプの発生が予測される特定階調域を定義し、その情報（階調域情報）を保存する（ステップＳ４０２）。

その後、所定の画像情報をプリントする際に、画像処理フローが行われる。画像処理フローでは、プリント対象の画像情報を取得し(ステップＳ４１１)、この画像情報が示す画像の中から１つの画素ブロックを抽出する（ステップＳ４１２）。たとえば、１６画素×１６画素の領域が１つの画素ブロックとされる。画素ブロックの形状、サイズは、擬似多階調化する場合の単位領域のサイズを基準にするとよい。

抽出した１つの画素ブロックに対して階調補正処理を行う（ステップＳ４１３）と共に、この画素ブロックの領域の階調代表値（たとえば、平均の階調値）を取得し、この階調代表値が、ステップＳ４０２にて保存した階調域情報が示す特定階調域に含まれるか否か判定する（ステップＳ４１４）。

特定階調域に含まれる場合は（ステップＳ４１５；Ｙｅｓ）当該画素ブロックに追加の処理を行う（ステップＳ４１６）。すなわち、当該画素ブロックでトーンジャンプの影響が回避されるよう、たとえば、擬似多階調処理の手法を変更する、あるいは微小の乱数情報を重量する、等の追加処理を行う。

たとえば、画素ブロック内の黒画素数を増やして濃度を濃くする場合に、まず、線が形成されるように黒画素を増やし、その後はその線が太くなるように黒画素数を増やすといった擬似多階調処理の方法を、特定階調域の画素ブロックについて採用することでトーンジャンプの発生を抑える。

特定階調域に含まれない場合は(ステップＳ４１５；Ｎｏ)当該画素ブロックについては追加の処理は施さず、通常の擬似多階調処理を行う（ステップＳ４１７）。

以上の処理をすべての画素ブロックについて繰り返し行い（ステップＳ４１８；Ｎｏ、ステップＳ４１９）、すべての画素ブロックに対する処理が終了すると（ステップＳ４１８；Ｙｅｓ）、本処理を終了する。その後、本処理で画像処理の施された画像情報に基づいてプリント出力が行われる。

次に、チャート２０上の欠陥箇所を除外して測定を行う方法について説明する。

チャート２０から特性情報を取得する際、たとえば、パッチ上に傷や汚れがついてしまう場合が想定できる。このような場合、傷や汚れなどにより測定領域として適さない欠陥のある領域を画像情報から検出し、欠陥の影響が予想される近傍領域を含む部分を異常領域として測定領域から除外するとよい。異常領域を除外する方法は、たとえば、
（１）チャートを原稿スキャナ１９等で読み取って得たチャート画像に微分フィルタを施し、欠陥部分に発生しているエッジを抽出する方法。正常なチャート部分は連続階調パターンのみで構成されているため、微分フィルタの出力結果は非常に小さくなるので、欠陥部分のみが抽出される。
（２）あらかじめ正常なグラデーションチャートの画像を標準画像として用意しておき、これとのスキャン位置整合を取った上で差分を求める方法、
などがある。

図２０は、上記（１）、（２）の方法を適用した場合における異常領域の抽出過程を例示し、図２１は異常領域を抽出して除外する処理の流れを示している。チャート２０を原稿スキャナ１９で読み取った画像情報から各カラーパッチ画像に対応する部分の画像情報を抽出し（ステップＳ４４１）、その中から異常領域を検出する（ステップＳ４４２）。検出の手法は前述した（１）、（２）の手法がある。

詳細には、手法（２）の場合、正常チャート９１の画像情報（標準画像）を取得し(ステップＳ４５１)、正常チャート９１と傷などの欠陥のある欠陥チャート９２とを位置合わせして差分情報を求め(ステップＳ４５２)、差分が所定値以上となる画素を抽出する（ステップＳ４５３）。これにより欠陥部分のみが浮き出た差分画像９３が得られる。そして、抽出された画素密度が所定値以上となる領域（浮き出た欠陥の近傍を含む部分）を異常領域９４とする（ステップＳ４５４）。

手法（１）の場合は、欠陥チャート９２の画像情報に微分フィルタを適用し（ステップＳ４６１）、フィルタ適用値が所定の値以上の領域を抽出する(ステップＳ４６２)。これにより、欠陥のエッジ部分のみが強調された微分画像９５が得られる。これにモルフォロジー処理で孤立点を消去し、領域整理等を行うことで、異常領域９４が得られる（ステップＳ４６３）。

異常領域が特定されたら、チャート２０の信号値仕様を取得し（ステップＳ４４３）、異常領域を除く領域の中で測定領域（測定領域となる部分領域）を定義して登録する（ステップＳ４４４）。

これまでの説明では、プリント出力したチャートを測定してプリンタの階調特性を取得する場合を示したが、たとえば、プリンタが電子写真方式の場合には、プリントせずに測定することができる。

図２２に示すような、電子写真プロセスを用いたタンデム型のカラー複写機などの画像形成装置では、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の色成分毎に、感光体ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ、および図示省略の像形成部を、矢印１０３方向に周回する無端ベルト状の中間転写体１０２に沿って配置して備えている。各色の感光体ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ上には図示省略の像形成部によってトナー像が形成される。これらのトナー像は周回する中間転写体１０２上に順次転写されて重ね合わせられて、中間転写体１０２上にカラートナー像が形成される。中間転写体１０２上に形成されたカラートナー像は、転写位置Ｒで用紙に転写され、その後、この用紙が定着器１０４のローラ間を通る際に加圧加熱されて用紙に定着される。

プリンタ部１３がこのような方式であれば、用紙に定着させる前のトナー像、たとえば、中間転写体１０２のトナー像を、トナー測定部１０５によって直接測定することで、無用な用紙の使用を抑えることができる。この場合、中間転写体１０２上のトナー状態と、実際に用紙上に定着した状態とでは発色の程度が異なることが考えられるため、たとえば、プリントしたチャート２０を利用した階調補正を行い、その後の変動に対応する補正を本方法で行うようにすればよい。

詳細には、一旦、プリントしたチャート２０を用いて階調調整を行った後、中間転写体１０２上にそれと同じチャート２０のトナー像を形成させ、当該状態における中間転写体１０２上のトナーの発色状態を測定してこれを標準状態として記録する。その後は、この標準状態と合致するよう、用紙に出力しない方法（中間転写体１０２上にチャートのトナー像を形成してこれを測定する方法）で階調補正を行うようにすればよい。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、例示した実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

本発明の実施の形態に係るプリンタ階調補正方法を使用してプリンタの階調補正を行うプリントシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るプリントシステムが行うプリント処理を示す流れ図である。 本発明の実施の形態に係るプリントシステムが行う階調調整の基本的な流れを示す流れ図である。 カラーチャート画像の好ましい様態を示す説明図である。 揺らぎの与え方を示す説明図である。 円形の測定領域によるチャートの測定位置を連続的に移動した場合の揺らぎ成分の信号値の変化を示すグラフである。 図６の信号値の変動幅を「最大値−最小値」で定義し、測定領域となる円の直径によってどう変化するかを示したグラフである。 揺らぎ成分の信号値のとりえる階調範囲と揺らぎの振幅との関係を示す説明図である。 カラーパッチ画像の生成工程を示す流れ図である。 本発明に係る揺らぎを付加したカラーパッチ画像の効果を示す説明図である。 トーンジャンプが予測される階調域を調べる機能を備えたプリントシステムの構成例を示すブロック図である。 グラデーションチャート５１の機能の説明図である。 グラデーションチャートの測定結果を元にカラーパッチ画像に与える揺らぎの振幅を決定する処理を示す流れ図である。 各種の揺らぎのパターンを示す説明図である。 複数の色成分に揺らぎを与える場合の揺らぎのパターンを例示した説明図である。 平均階調値が同一で振幅が異なる揺らぎが付与された２種類のパッチの測定結果を例示した説明図である。 パッチの追加に関する処理を示す流れ図である。 パッチの追加選択画面の一例を示す正面図である。 トーンジャンプが予測される特定階調域の画像に対して追加処理を施す場合の処理を示す流れ図である。 異常領域の抽出過程を例示した説明図である。 異常領域を抽出して除外する処理を示す流れ図である。 電子写真方式のタンデム型のカラープリンタの基本構成を示す説明図である。 補間により求めた単色のプリンタ階調特性の一例を示す図である。 プリンタの階調特性を元に作成される階調補正特性の一例を示す図である。 トーンジャンプが発生しているプリンタの階調特性の一例を示す図である。 トーンジャンプの発生箇所が階調代表値を跨いで変動した場合に生じる、補間によるプリンタの階調特性の変動幅を示す説明図である。

符号の説明

１０、１０Ｂ…プリントシステム
１１…画像入力部
１２…画像処理部
１３…プリンタ部
１４…測色器
１５…処理制御部
１６…指示入力部
１７…表示部
１８…測色情報
１９…原稿スキャナ
２０…チャート
２２…カラーチャート画像
２３…カラーパッチ画像
２４…パッチ画像
３１…円形の測定領域（直径が揺らぎ周期の２倍の例）
３２、３３…プリンタのスクリーン方向
３４…揺らぎの縞の方向
３６…揺らぎ量の変動幅が特に小さくなっている箇所を示す矢印
４１…揺らぎの振動する階調範囲
４２、４３…揺らぎを含むカラーパッチの測定値
４４…揺らぎを含むカラーパッチの測定値に生じた階調格差
４５、４６…揺らぎのないパッチの測定値
４７…揺らぎのないパッチの測定値に生じた階調格差
５１…グラデーションチャート
５２…「階調代表値−プリント揺らぎ量」を示すグラフ
５３…揺らぎ量大の領域
５４…揺らぎ量小の領域
６１、６２、６３…揺らぎのパターン
６５…複数の色成分に揺らぎを与えたカラーパッチ画像
７１…大きな非線形の階調特性
７２…揺らぎ大パッチ画像に与えた揺らぎの振幅
７３…揺らぎ小パッチ画像に与えた揺らぎの振幅
８０…追加選択画面
８１…「追加プリント作成」釦
８２…「無視」釦
９１…正常チャート
９２…欠陥チャート
９３…差分画像
９４…異常領域
９５…微分画像
１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ…感光体ドラム
１０２…中間転写体
１０４…定着器
１０５…トナー測定部
ａ…階調代表値
Ｅ、Ｅ´…トーンジャンプの影響により生じる階調特性の差の領域
Ｆ１、Ｆ２…トーンジャンプのあるプリンタ階調特性
Ｇ…最低階調値や最大階調値により振幅の制限を受けた揺らぎ
Ｌａ、Ｕａ…トーンジャンプ発生階調値

Claims (12)

1. カラーパッチ画像の画像データに基づいてプリンタで出力して得た出力カラーパッチ画像を測色手段で測定し、その測定結果に基づいて前記プリンタの出力階調を補正するプリンタ階調補正方法において、
   前記カラーパッチ画像は、所定の階調代表値を有するパッチ画像に所定の色成分の階調値の一定の周期を有する揺らぎを付加したものであって、
   前記揺らぎは、前記測色手段による測定領域内における前記カラーパッチ画像のどの部分を測定しても揺らぎ量の総和が同一となるような周期を有するように構成されるか、または前記測色手段による測定領域内における揺らぎ量の総和が０となるように構成されたものであり、
   前記階調代表値と前記所定値と前記測色手段による前記測定領域の測定結果とに基づいて前記プリンタの出力階調を補正する
   ことを特徴とするプリンタ階調補正方法。
2. 前記揺らぎは、前記測定領域の形状に応じて周期が設定された縞パターンである
   ことを特徴とする請求項１に記載のプリンタ階調補正方法。
3. 前記出力カラーパッチ画像を含むチャートに測定位置を認識するための指標を設け、
   前記指標に基づいて認識した位置の測定領域を前記測定手段によって測定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のプリンタ階調補正方法。
4. 前記揺らぎの振幅は、階調補正ルックアップテーブルの単位格子階調差の３分の１以上である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のプリンタ階調補正方法。
5. 前記揺らぎは、縞パターンであり、その方向を前記プリンタの特性に応じて設定する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のプリンタ階調補正方法。
6. 前記揺らぎの振幅を、前記プリンタで前記揺らぎの色成分に係るトーンジャンプが予想される階調値の近傍で相対的に大きくする
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載のプリンタ階調補正方法。
7. 揺らぎの振幅が異なりかつ前記測定領域における前記揺らぎの平均階調値が同一となる２種類のカラーパッチ画像の画像データに基づいて前記プリンタで出力した２種類の出力カラーパッチ画像を測定し、前記揺らぎの色成分に関する該測定結果の差に応じて、階調代表値の数を増やす
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載のプリンタ階調補正方法。
8. 所定の色成分に関するグラデーションパターンに前記色成分の揺らぎを付加したテスト画像の画像データに基づいて前記プリンタで出力したテストチャートを測定し、該測定結果から前記グラデーションパターンの階調値とその階調値における前記揺らぎの振幅の大きさとの関係を求め、該関係から、前記色成分に関して前記プリンタでトーンジャンプの現れる階調域を認識し、該階調域にある画像データには、階調補正後に所定の追加工を施す
   ことを特徴とする請求項６に記載のプリンタ階調補正方法。
9. 前記追加工は、擬似多階調化処理方法の変更と乱数付加処理の少なくとも１つを含む
   ことを特徴とする請求項８に記載のプリンタ階調補正方法。
10. 前記揺らぎの振幅を、該揺らぎの存する階調域に対する視覚特性に応じて設定する
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載のプリンタ階調補正方法。
11. 前記出力カラーパッチ画像のうち、不連続点の存在する領域は測定領域としない
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１つに記載のプリンタ階調補正方法。
12. 所定の階調代表値を有するパッチ画像に所定の色成分の階調値の一定の周期を有する揺らぎを付加したものであって、前記揺らぎは、所定の測色手段による測定領域内おける前記パッチ画像のどの部分を測定しても揺らぎ量の総和が同一となるような周期を有するように構成されるか、または前記測定領域内における揺らぎ量の総和が０となるように構成されている
    ことを特徴とするカラーパッチ画像。