JP4864821B2 - 画像処理装置、画像処理方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、色の見えモデルを用いた色順応変換を行う画像処理装置及び方法に関する。

異なる光源下で同一サンプル（例えば画像）を観察した場合、観察されるサンプルに対する色の見えは異なる。このため、異なる光源下での色の見えを予測する色の見えモデルが生み出され、（１）比率変換、（２）Ｖｏｎ Ｋｒｉｅｓ変換、（３）色知覚モデルによる予測式等が提案されている。

例えば特許文献１には、比率変換（段落［０００６］）、Ｖｏｎ Ｋｒｉｅｓ変換（段落［０００７］）、色知覚モデル（ＣＩＥＣＡＭ９７ｓ）による予測式（段落［０００８］）について記載されている。色知覚モデルによる予測式は、ＣＩＥＣＡＭ０２（ＣＩＥ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＲＥＰＯＲＴ−ＣＩＥ１５９：２００４）も知られている。

特に、ＣＩＥＣＡＭ９７ｓやＣＩＥＣＡＭ０２は、改良を重ねた色の見えモデルであり、色の見えの予測がよく一致する。特許文献１には、ＣＩＥＣＡＭ９７ｓを利用した色順応変換を行う画像処理方法の例が記載されている。

特許第３２９１２５９号公報

パーソナルコンピュータの普及等に伴い、デジタルカメラやカラースキャナなどの画像入力機器によって画像を入力し、その画像をＣＲＴやＬＣＤなどの画像表示装置で表示・確認し、さらに、用途に応じて画像に編集・加工・修正等を施してカラープリンタなどの画像出力機器によって出力することが容易になった。

デジタルカメラ、カラースキャナ、カラーモニタ、カラープリンタなど画像入出力機器の色再現特性や色再現範囲は異なり、それぞれ固有の色空間を有している。このため画像入出力機器間で色信号を交換する色空間として標準的な色空間が使用され、画像を入出力する目的や用途に応じて階調性重視（色味重視）、鮮やかさ重視、色差重視などの色処理が行われる。

機器間で色信号を交換するための標準的な色空間として、従来はモニタ色空間であるｓＲＧＢ（ＩＥＣ６１９６６−２−１）が使われていたが、カラープリンタ等の色空間を包含できない等の理由から、さらに広い色域をもつ標準的な色空間としてｂｇ−ｓＲＧＢ（ＩＥＣ６１９６６−２−１）やscＲＧＢ（ＩＥＣ６１９６６−２−２）が提案され利用されようとしている。

しかし、これらの色空間は、人間の視覚領域を超える広い色域をもつ色空間であり、人間の視覚領域内の色を対象にしたＣＩＥＣＡＭ９７ｓ、ＣＩＥＣＡＭ０２等の色の見えモデルを用いた色順応変換を正常に実行できない（システムが停止する等）場合があるという問題が生じている。

よって、本発明の目的は、色の見えモデルを用いた色順応変換における上述の問題を解決した画像処理装置及び画像処理方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の画像処理装置は、請求項１に記載のように、
色の見えモデルを用いた色順応変換のうちの入力観察条件に応じた順方向変換処理を実行する順方向変換処理手段と、
前記順方向変換処理において算出される非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａに基づいて、前記順方向変換処理が正常に実行可能であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により正常に実行可能でないと判定された場合に、前記非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを補正する補正手段とを有し、
前記判定手段は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａが、
Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋（２１／２０）Ｂ′ａ＜α （但し、０＜α＜0.305）
の条件を満たす場合に、前記順方向変換処理が正常に実行可能でないと判定し、
前記補正手段は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋（２１／２０）Ｂ′ａ＝α
を満たすように補正することにある。

本発明の画像処理装置のもう１つの特徴は、請求項２に記載のように、請求項１記載の構成において、
前記補正手段は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
Ｒ′ａ＝Ｇ′ａ＝Ｂ′ａ
の方向に補正することにある。

本発明の画像処理装置のもう１つの特徴は、請求項３に記載のように、請求項１記載の構成において、
前記補正手段は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
Ｒ′ａ＝Ｇ′ａ＝（２０／２１）Ｂ′ａ
の方向に補正することにある。

本発明の画像処理装置のもう１つの特徴は、請求項４に記載のように、
色の見えモデルを用いた色順応変換のうちの入力観察条件に応じた順方向変換処理を実行する順方向変換処理手段と、
前記順方向変換処理において算出される非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａ又は無彩色応答Ａに基づいて、前記順方向変換処理が正常に実行可能であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により正常に実行可能でないと判定された場合に、前記非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを補正する補正手段とを有し、
前記判定手段は、無彩色応答Ａが負の場合、又は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａが
２Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋Ｂ′ａ／２０−0.305＜０
の条件を満たす場合に、前記順方向変換処理が正常に実行可能でないと判定し、
前記補正手段は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
２Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋Ｂ′ａ／２０＝0.305
を満たすように補正することにある。

本発明の画像処理装置のもう１つの特徴は、請求項５に記載のように、請求項４記載の画像処理装置において、
前記補正手段は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
Ｒ′ａ＝Ｇ′ａ＝Ｂ′ａ
の方向に補正することにある。

本発明の画像処理装置のもう１つの特徴は、請求項６に記載のように、請求項４記載の構成において、
前記補正手段は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
（１／２）Ｒ′ａ＝Ｇ′ａ＝２０Ｂ′ａ
の方向に補正することにある。

また、上記課題を解決する本発明の画像処理方法は、請求項７に記載のように、
色の見えモデルを用いた色順応変換のうちの入力観察条件に応じた順方向変換処理を実行する順方向変換処理ステップと、
前記順方向変換処理において算出される非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａに基づいて、前記順方向変換処理が正常に実行可能であるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにより正常に実行可能でないと判定された場合に、前記非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを補正する補正ステップとを有し、
前記判定ステップは、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａが、
Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋（２１／２０）Ｂ′ａ＜α （但し、０＜α＜0.305）
の条件を満たす場合に、前記順方向変換処理が正常に実行可能でないと判定し、
前記補正ステップは、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋（２１／２０）Ｂ′ａ＝α
を満たすように補正することにある。

本発明の画像処理方法のもう１つの特徴は、請求項８に記載のように、
色の見えモデルを用いた色順応変換のうちの入力観察条件に応じた順方向変換処理を実行する順方向変換処理ステップと、
前記順方向変換処理において算出される非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａ又は無彩色応答Ａに基づいて、前記順方向変換処理が正常に実行可能であるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにより正常に実行可能でないと判定された場合に、前記非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを補正する補正ステップとを有し、
前記判定ステップは、無彩色応答Ａが負の場合、又は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａが
２Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋Ｂ′ａ／２０−0.305＜０
の条件を満たす場合に、前記順方向変換処理が正常に実行可能でないと判定し、
前記補正ステップは、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
２Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋Ｂ′ａ／２０＝0.305
を満たすように補正することにある。

本発明の画像処理装置又は方法によれば、ＣＩＥＣＡＭ０２等の色の見えモデルで扱うことができない色に対しても、順方向変換処理で算出される非線形錐体応答の補正により、支障なくかつ精度良く色順応変換を行うことができ、これまでＣＩＥＣＡＭ０２等の色の見えモデルで扱うことができなかった人間の視覚領域を超える広い色域を持つ色空間に対する精度の良い色順応変換が可能になる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
本発明の画像処理装置は、例えば、図１に例示するようなコンピュータシステム上でソフトウェアを利用して実現される。図１において、１０１は一般的な構成のコンピュータ（パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ等）である。このコンピュータ１０１には、画像を入力するためのデジタルカメラやカラースキャナなどの画像入力装置１０２が接続され、また、画像出力装置として、画像を画面出力するＣＲＴやＬＣＤなどの画像表示装置１０３と、画像を印刷出力するカラープリンタなどの画像出力装置１０４が接続されている。

コンピュータ１０１は、中央演算装置であるＣＰＵ１１１、基本動作プログラムを格納する不揮発性メモリであるＲＯＭ１１２、プログラムやデータ等を格納する揮発性メモリであるＲＡＭ１１３を備える。コンピュータ１０１は、ＲＯＭ１１２やハードディスク１０９に格納されたプログラムに従って画像処理等の処理を行う。コンピュータ１０１の内部において、画像入力部１０５は、画像入力装置１０２から入力された色信号を取り込むためのＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４等のＩ／Ｆ（インターフェース）である。画像表示部１０６は、画像表示装置１０３に表示する色信号を生成するビデオＩ／Ｆである。画像出力部１０７は、画像出力装置１０４へ色信号を出力するＩＥＥＥ１２８４、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４等のＩ／Ｆである。バッファメモリ１０８は、画像処理を行うために色信号を一時的に保持しておくワーク用メモリ領域である。ハードディスク１０９は、色信号の半恒久的記憶や、各種画像処理パラメータ、画像処理プログラム等の記憶に利用される。操作部１１０は、ユーザがデータや指令を入力するためのキーボードやポインティングデバイスである。

次に、図１に示したコンピュータシステム上に実現される本発明の一実施形態に係る画像処理装置について詳細に説明する。

図２は、本実施形態に係る画像処理装置（以下、単に画像処理装置と記す）の機能的構成を処理の流れ及び色信号の流れに沿って示したブロック図である。画像処理装置においては、色の見えモデルによる色順応変換が行われるが、色順応変換の順方向変換を実行する処理ブロックとして順方向変換ブロック２０２を備え、色順応変換の逆方向変換を実行する処理ブロックとして、画像表示装置１０３のための逆方向変換ブロック２０５と画像出力装置１０４のための逆方向変換ブロック２０６とを備える。なお、ここでは色の見えモデルとしてＣＩＥＣＡＭ０２を用いるものとして説明する。

画像処理装置は、画像入力装置１０２から入力された画像の画素単位の色信号を、画像入力部１０５を介しバッファメモリ１０８に一時保存する。ここでは、この色信号を処理するものとする。なお、色信号を１６−bitのscＲＧＢ（ＩＥＣ６１９６６−２−２）として説明するが、これのみに限定されるものではなく、人間の視覚領域を超える広い色域をもつ他の色空間の信号であってもよい。

さて、１６−bitのscＲＧＢ（scＲＧＢ（１６））と三刺激値ＸＹＺは、次のような関係にある。

ＲscＲＧＢ＝ＲscＲＧＢ（１６）／８１９２−０．５
ＧscＲＧＢ＝ＧscＲＧＢ（１６）／８１９２−０．５ ・・・（１）
ＢscＲＧＢ＝ＢscＲＧＢ（１６）／８１９２−０．５

処理の流れは以下の通りである。まず、バッファメモリ１０８に保存された色信号scＲＧＢは、scＲＧＢ⇒ＸＹＺ変換ブロック２０１へ入力され、そこで上式に従い三刺激値信号ＸＹＺに変換される。

この三刺激値信号ＸＹＺは、順方向変換ブロック２０２で、入力観察条件２２１に応じた順方向変換を施されて色知覚信号ＪＣｈに変換される。

この色知覚信号ＪＣｈは、ガマットマッピング処理ブロック２０３において、対応する画像出力手段すなわち画像表示装置１０３や設定されているガマットマッピングモードに応じたガマットマッピング処理を施され、ガマットマッピングされた色知覚信号ＪＣｈ′に変換される。

このガマットマッピングされた色知覚信号ＪＣｈ′は、逆方向変換ブロック２０５で、画像表示装置１０３での出力（表示）観察条件２２２に応じた逆方向変換を施され、三刺激値信号ＸＹＺ′へ変換される。

この三刺激値信号ＸＹＺ′は、ＸＹＺ⇒ｓＲＧＢ変換ブロック２０７で、表示デバイス信号ｓＲＧＢに変換される。ここでは、画像表示装置１０３は標準的なｓＲＧＢモニタと同等の特性を有しているものとして、下式に従う変換が行われるが、これのみ限定されるものではなく、例えば、画像表示装置１０３の表示特性を示すプロファイル（ＩＣＣプロファイル等）に従った変換を行うようにしても良い。

表示デバイス信号ｓＲＧＢは、画像表示部１０５を介して画像表示装置１０３に画面表示される。

画像出力装置１０４側の処理も同様である。すなわち、順方向変換後の色知覚信号ＪＣｈは、ガマットマッピング処理ブロック２０４において、対応する出力手段すなわち画像出力装置１０４や設定されているガマットマッピングモードに応じた、ガマットマッピング処理を施され、ガマットマッピングされた色知覚信号ＪＣｈ″に変換される。

このガマットマッピングされた色知覚信号ＪＣｈ″は、逆方向変換ブロック２０６で、画像出力装置１０４での出力観察条件２２３に応じた逆方向変換を施され三刺激値信号ＸＹＺ″に変換される。

この三刺激値信号ＸＹＺ″は、ＸＹＺ⇒ＣＭＹＫ変換ブロック２０８で、出力デバイス信号ＣＭＹＫに変換される。この出力デバイス信号ＣＭＹＫは、画像出力部１０７を介して画像出力装置１０４で印刷出力される。ここでは画像出力装置１０４はＣＭＹＫの４色の色材を用いるプリンタとしているが、これのみに限られるものではない。

以上においては、画像入力装置１０２から入力された画像の色信号を直接処理するものとして説明したが、これのみに限られるものではない。例えば、画像補正・加工ブロック２０９において、バッファメモリ１０８に保存されている色信号に画像強調や色補正等の処理を施したものを再度バッファメモリ１０８に保存してから、処理に供しても良い。また、バッファメモリ１０８に保存された色信号をハードディスク１０９に保存しておき、ハードディスク１０９から色信号を読み出してバッファメモリ１０８に展開して処理に供しても良い。

また、順方向変換ブロック２０２や逆方向変換ブロック２０５，２０６等の処理ブロックはプログラムによって実現されるが、ハードウェアとして実現することも可能であり、かかる形態も本発明に包含されることは勿論である。

また、ガマットマッピング処理ブロック２０３，２０４は図２に示した位置に必ずしもある必要はない。例えば、同様のガマットマッピング機能は、色知覚信号ではなく、三刺激値信号の段階でも実現できる。また、ＸＹＺ⇒ｓＲＧＢ変換ブロック２０７やＸＹＺ⇒ＣＭＹＫ変換ブロック２０８等で、その変換と同時にガマットマッピング処理を実施するようにしてもよい。

＜順方向変換ブロック２０２の詳細説明＞
以下、順方向変換ブロック２０２について説明する。順方向変換ブロック２０２では、入力色信号すなわち三刺激値信号ＸＹＺに対し、入力観察条件２２１に応じた色の見えモデル（ここではＣＩＥＣＡＭ０２）の順方向変換を施すが、色の見えモデルはもともと人間の視覚領域内の色を対象に考えられており、人間の視覚領域外の色に対する適用を保証したものではない。一方、例えば１６−bitのscＲＧＢ値から算出される三刺激値ＸＹＺには、人間の視覚領域外の実在しない色も含まれる。つまり、三刺激値ＸＹＺには、色の見えモデルの順方向変換を正常に行うことができない値も存在し、そのような値に対し無理に順方向変換処理を実行しようとするとシステム（プログラム）が停止してしまう。

そこで、本発明は、順方向変換ブロック２０２において、順方向変換処理の途中で、順方向変換処理を最後まで正常に実行可能であるか否かの判定を行い、判定結果が「否」の場合には正常な処理を可能にするための対応処置をする。以下、順方向変換ブロック２０２のいくつかの実施例について詳細に説明する。なお、下記説明で参照される各フローチャート（図３乃至図６）中の各処理ステップは、プログラムにより実現される処理手段と言い換えてもよいことは云うまでもない。

［実施例１］
図３に、実施例１に係る順方向変換ブロック２０２の処理フローを示す。図３において、ステップＳ１はＣＩＥＣＡＭ０２に従った入力観察条件２２１に応じた順方向変換処理を実行する処理ステップである。ＣＩＥＣＡＭ０２の順方向変換それ自体については、”CIE TECHNICAL REPORT-CIE１５９：２００４”等で当業者には周知であるので、ここでは詳細説明は割愛する。

ステップＳ２は、順方向変換処理（ステップＳ１）の途中において、処理を最後まで正常に実行することが可能であるか否か判定するステップである。

ステップＳ３は、順方向変換が正常に実行できないと判定されたときに（ステップＳ２，Ｎｏ）、順方向変換を正常に実行可能にするための対応処置をするステップである。

さて、ＣＩＥＣＡＭ０２の順方向変換において算出される非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａの値が、
Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋（２１／２０）Ｂ′ａ≦０ ・・・（４）
の関係となった場合には、順方向変換を正常に行うことができない。具体的には、クロマＣが算出不能となる。そして、発明者等の研究では、実在する色に対する（４）式の左辺の最小値は、0.305であった。

したがって、ステップＳ２は、順方向変換処理において少なくとも非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａが算出された段階で、
Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋（２１／２０）Ｂ′ａ＜α （但し、０＜α＜0.305）・・・（５）
の条件について調べ、この条件が成立するときに順方向変換が正常に実行できない（Ｎｏ）と判定し、その条件が成立しないときに順方向変換が正常に実行できる（Ｙｅｓ）と判定することができる（判定方法１）。

なお、（４）式の左辺が“０”に近づくと、算出されるクロマＣが急激に拡大し、色知覚信号空間ＪＣｈの歪が顕著となる。この意味では、αは0.305に近いほど有利であるが、その反面、順方向変換を正常に実行できると判定される領域が狭くなるという不利益を併せ持つ。したがって、両者のバランスを取って定数αを決定する必要があるが、発明者の経験では、
0.050＜α＜0.255
のような範囲のときに良好なバランスとなる。

ステップ２で順方向変換が正常に実行できない（Ｎｏ）と判定された場合、ステップＳ３で順方向変換を正常に実行可能にするための対応処置をする。この対応処置とは、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａの値を、（６）式の条件を満たす非線形錐体応答Ｒ″ａ，Ｇ″ａ，Ｂ″ａに補正することである。これは、入力色空間の色を色変換モデルで扱うことができる色に変換することと等価である。
Ｒ″ａ＋Ｇ″ａ＋（２１／２０）Ｂ″ａ＝α ・・・（６）

より具体的な補正方法は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、無彩軸である
Ｒ′ａ＝Ｇ′ａ＝Ｂ′ａの方向に補正する方法、すなわち（７）式、（８）式のように補正する方法である（補正方法１）。
Ｒ″ａ＝Ｒ′ａ＋β
Ｇ″ａ＝Ｇ′ａ＋β ・・・（７）
Ｂ″ａ＝Ｂ′ａ＋β
β＝（２０／６１）（α−（Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋（２１／２０）Ｂ′ａ））・・・（８）

また、（６）式は三次元空間の平面式と見なす事ができるので、座標点（Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａ）から垂線を下ろし、その交点を補正後の値としても良い。よって、もう一つの補正方法は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａをＲ′ａ＝Ｇ′ａ＝（２０／２１）Ｂ′ａの方向に補正する方法、すなわち（９）式、（１０）式のように補正する方法である（補正方法２）。
Ｒ″ａ＝Ｒ′ａ＋ β
Ｇ″ａ＝Ｇ′ａ＋ β ・・・・・・・・・・（９）
Ｂ″ａ＝Ｂ′ａ＋（２０／２１）β
β＝（１／３）（α−（Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋（２１／２０）Ｂ′ａ））・・・（１０）

なお、補正方法２の場合、非線形錐体応答空間で最も近い点に補正されるので、補正に起因する歪を補正方法１に比べ小さくすることができる。

ここまでの説明から明らかなように、実施例１においては、順方向変換処理は少なくとも比線形錐体応答が算出された段階で処理が一時的に中断される。そして、ステップＳ２で順方向変換が正常に実行可能であると判定された場合には、格別の処置をすることなく中断された順方向変換処理が続行される。順方向変換が正常に実行可能でないと判定された場合には、ステップＳ３で補正方法１又は補正方法２により非線形錐体応答の値が補正され、補正後の非線形錐体応答を用いて、中断された順方向変換の処理が続行されることになる。

［実施例２］
別の実施例２係る順方向変換ブロック２０２の処理フローも、前記実施例１の場合と同様に図３のように表すことができるので、本実施例についても図３を参照して説明する。

図３において、ステップＳ１はＣＩＥＣＡＭ０２に従った入力観察条件２２１に応じた順方向変換処理を実行する処理ステップであり、ステップＳ２は順方向変換処理（ステップＳ１）の途中において、処理を最後まで正常に実行することが可能であるか否か判定するステップであり、ステップＳ３は順方向変換が正常に実行できないと判定されたときに（ステップＳ２，Ｎｏ）、順方向変換を正常に実行可能にするための対応処置をするステップである。

ＣＩＥＣＡＭ０２の順方向変換は、無彩色応答Ａが、
Ａ＝［２Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋Ｂ′ａ／２０−0.305］Ｎbb＜０ ・・・（１１）
の関係となると、明度Ｊ以下の算出が不能となる。Ｎbbは観察条件で定まる係数で、
Ｎbb＞０ ・・・（１２）
である。したがって、実質的には、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａの値が、
２Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋Ｂ′ａ／２０−0.305＜０ ・・・（１３）
の条件の場合に順方向変換を正常に実行できないということである。

よって、ステップＳ２では、順方向変換で非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａが算出された段階で、（１３）式又は（１１）式の条件が成立するか否か調べ、条件が成立するときに順方向変換が正常に実行できない（Ｎｏ）と判定し、条件が不成立のときに順方向変換が正常に実行できる（Ｙｅｓ）と判定することができる（判定方法２）。

ステップＳ２で順方向変換が正常に実行できないと判定された場合、ステップＳ３で順方向変換を正常に実行可能にするための対応処置をする。この対応処置とは、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを（１４）式の条件を満たす非線形錐体応答Ｒ″ａ，Ｇ″ａ，Ｂ″ａに補正することである。
２Ｒ″ａ＋Ｇ″ａ＋Ｂ″ａ／２０−0.305＝０ ・・・（１４）

より具体的な補正方法は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、無彩軸である
Ｒ′ａ＝Ｇ′ａ＝Ｂ′ａの方向に補正する方法、すなわち（１５）式、（１６）式のように補正する方法である（補正方法３）。
Ｒ″ａ＝Ｒ′ａ＋γ
Ｇ″ａ＝Ｇ′ａ＋γ ・・・（１５）
Ｂ″ａ＝Ｂ′ａ＋γ
γ＝（20／61）（0.305−（２Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋（1／20）Ｂ′ａ））・・・（１６）

また、（１４）式は、三次元空間の平面式と見なすことができるので、座標点（Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａ）から垂線を下ろし、その交点を補正後の値としても良い。よって、もう一つの補正方法は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを（１／２）Ｒ′ａ＝Ｇ′ａ＝２０Ｂ′ａの方向に補正する方法、すなわち、（１７）式、（１８）式のように補正する方法である（補正方法４）。
Ｒ″ａ＝Ｒ′ａ＋（１／２）γ
Ｇ″ａ＝Ｇ′ａ＋ γ ・・・（１７）
Ｂ″ａ＝Ｂ′ａ＋ ２０γ
γ＝（1／3）（0.305−（２Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋（1／20）Ｂ′ａ））・・・（１８）

なお、補正方法４の場合、非線形錐体応答空間で最も近い点に補正されるので、補正に起因する歪を補正方法３に比べ小さくすることができる。

ここまでの説明から明らかなように、実施例２においては、順方向変換は少なくとも比線形錐体応答が算出された段階で処理が一時的に中断される。そして、ステップＳ２で順方向変換が正常に実行可能であると判定された場合には、格別の処置をすることなく中断された順方向変換の処理が続行される。順方向変換が正常に実行可能でないと判定された場合には、ステップＳ３で補正方法３又は補正方法４により非線形錐体応答の値が補正され、補正後の非線形錐体応答を用いて、中断された順方向変換の処理が続行されることになる。

［実施例３］
図４に、別の実施例３に係る順方向変換ブロック２０２の処理フローを示す。図４において、ステップＳ１はＣＩＥＣＡＭ０２の入力観察条件２２１に応じた順方向変換の処理ステップである。ステップＳ１１，Ｓ１３は、順方向変換が正常に実行可能であるか否かを判定するステップであり、ステップＳ１２，Ｓ１４はステップＳ１１，Ｓ１３で順方向変換が正常に実行可能でない（Ｎｏ）と判定されたときに順方向変換を正常に実行可能にするための対応処置をするステップである。

第１の態様では、ステップＳ１１で前記実施例２のステップＳ２と同様の判定方法２による判定を行い、ステップＳ１２で対応処置として前記実施例２のステップＳ３と同様の補正方法３又は補正方法４による非線形錐体応答の補正を行う。ステップＳ１３では、ステップＳ１２で補正が行われた場合には、その補正後の非線形錐体応答について、ステップＳ１２で補正が行われない場合には、順方向変換で算出された非線形錐体応答について、前記実施例１のステップＳ２と同様の判定方法１による判定を行い、ステップＳ１４では対応処置として前記実施例１のステップＳ３と同様の補正方法１又は補正方法２による非線形錐体応答の補正を行う。

第２の態様では、ステップＳ１１，Ｓ１２で前記実施例１と同様の判定と補正を行い、ステップＳ１３，Ｓ１４で前記実施例２と同様の判定と補正を行う。

ステップＳ１２，Ｓ１４で補正方法１と補正方法３のような同じ方向へ補正する方法が用いられる場合には、第１の態様と第２の態様とに優劣はない。しかし、ステップＳ１２，Ｓ１４で、補正方法１と補正方法４のような異なった方向へ補正する方法が用いられる場合には、経験的に、第１の態様のほうが第２の態様より良好な結果を得られることが多い。

以上の説明から明らかなように、本実施例によれば、順方向変換が正常に実行不可能になる（４）式のような場合と（１１）式のような場合の一方だけが発生したときにも、その両方が同時に発生したときにも、順方向変換の正常実行を保証することができる。

［実施例４］
図５に、別の実施例４に係る順方向変換ブロック２０２の処理フローを示す。図５において、ステップＳ１はＣＩＥＣＡＭ０２の順方向変換の処理ステップである。ステップＳ２１，Ｓ２３は、非線形錐体応答に基づいて順方向変換が正常に実行可能であるか否かを判定するステップである。ステップＳ２２は、ステップＳ２１で順方向変換が正常に実行可能でないと判定されたときに、順方向変換を正常に実行可能にするための対応処置をするステップである。ステップＳ２４は、ステップＳ２３で順方向変換を正常に実行可能でないと判定されたときに、順方向変換を正常に実行な可能にするための対応処置をするステップである。ただし、ステップＳ２２での対応処置は非線形錐体応答の補正であるが、ステップＳ２４の対応処置は順方向変換を通常の処理モードから拡張処理モードへ切り換えさせることである。以下、より詳細に説明する。

ステップＳ２１では、前記判定方法１（（５）式）により判定を行う。ステップＳ２２では前記補正方法３（（１５）式，（１６）式）又は補正方法４（（１７）式，（１８）式）により非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａの補正を行う。

ステップＳ２３では、前記判定方法２による判定を行う。すなわち、無彩色応答Ａが負つまり、
Ａ＝［２Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋Ｂ′ａ／２０−0.305］Ｎbb＜０ ・・・（１１）
となるか、あるいは、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａが、
２Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋Ｂ′ａ／２０−0.305＜０ ・・・（１３）
の条件を満たすときに、順方向変換を正常に実行不可能である（Ｎｏ）と判定する。

次に、順方向変換の拡張処理モードについて説明する。この拡張処理モードの処理は、ＣＩＥＣＡＭ０２に規定されたものではなく、本発明により導入されたものである。

ＣＩＥＣＡＭ０２に従った順方向変換の処理（通常処理モードの処理）では、（１１）式又は（１３）式が成立する場合には明度Ｊの算出が不能となる。これは、明度Ｊの算出に次式が使用されるためである。
Ｊ＝100（Ａ／Ａｗ）＾ＣＺ ・・・（１９）
ここで、Ａｗは観察条件で定まる係数で、
Ａｗ＞０ ・・・（２０）
である。

拡張処理モードの処理では、負の明度Ｊを許容するように明度Ｊの計算式を
Ｊ＝−100（−Ａ／Ａｗ）＾ＣＺ （但し、Ａ＜０の時） ・・・（２１）
に変更する。

このように負の明度Ｊを許容させた場合、クロマＣの算出も不能となる。これは、通常処理モードの処理ではクロマＣの算出式として次式が使用されるためである。
Ｃ＝ｔ＾0．9 sqrt（Ｊ／100） （1．64−0．29n））0．73 ・・・（２２）

そこで、拡張処理モードの処理では、負のクロマＣを許容するようにクロマＣの計算式を次のように変更する。
Ｃ＝−ｔ＾0．9 sqrt（−Ｊ／100） （1．64−0．29＾ｎ））0．73
（但し、Ｊ＜０の時、即ち、Ａ＜０の時） ・・・（２３）

このような順方向変換処理の拡張（換言すれば色の見えモデルの拡張）によって、無彩色応答Ａ等が負であっても、順方向変換処理を正常に実行可能となって色知覚信号ＪＣｈを得ることができる。

色知覚信号ＪＣｈの空間では、上述したようにガマットマッピング処理を行うことができるが、scＲＧＢ等に含まれる人間の視覚領域外の実在しない色も変換可能な視覚領域内の色と同様に扱えると、それを区別して取扱う必要がなくなるので、本実施例によればガマットマッピング処理の実現が容易となる。

なお、ステップＳ２１で正常に実行可能である（Ｙｅｓ）と判定された場合に、ステップＳ２３，Ｓ２４をスキップさせる構成とすることも可能であり、かかる態様も本発明に包含される。

＜逆方向変換ブロック２０５，２０６の一実施例＞
さて、上に述べたように順方向変換処理を拡張した場合、負の明度Ｊ、負のクロマＣが許容されるので、それに対応して逆方向変換でも処理の拡張が必要となることがある。このような順方向変換処理の拡張に対応可能な逆方向変換ブロック２０５，２０６の一実施例について、次に説明する。

図６に、そのような逆方向変換ブロック２０５，２０６の一実施例の処理フローを示す。図６において、ステップＳ３３はＣＩＥＣＡＭ０２に従った出力観察条件２２２，２２３に応じた逆方向変換の処理ステップである。ただし、ステップＳ３３では逆方向変換処理の拡張が可能である。

ステップＳ３１は、逆方向変換の正常な実行が可能であるか否かを判定するステップである。具体的には、入力色信号の明度ＪとクロマＣの正負を調べ、明度Ｊ又はクロマＣが負のときに正常実行不可能（Ｎｏ）と判定し、その両方が正のときに正常実行可能（Ｙｅｓ）と判定する。ステップＳ３１で逆方向変換の正常実行が不可能と判定された場合、ステップＳ３２で逆方向変換を通常処理モードから拡張処理モードへ切り換える。

明度Ｊ又はクロマＣが負の場合、ＣＩＥＣＡＭ０２に従った逆方向変換の処理（通常処理モードの処理）では、一時的な値ｔおよび無彩色応答Ａの算出が不能となる。これは、それらの算出に以下の計算式が使用されるためである。
ｔ＝（Ｃ／（sqrt（Ｊ／100）（1.64−0.29＾ｎ）＾0.73））＾（1／0.9）
・・・（２６）
Ａ＝Ａｗ（Ｊ／100）＾（１／ＣＺ） ・・・（２７）

次に、逆方向変換の拡張処理モードについて説明する。この拡張処理モードの処理は、ＣＩＥＣＡＭ０２に規定されたものではなく、本発明により導入されたものである。
逆方向変換の拡張処理モードでは、一時的な値ｔと無彩色応答Ａを次式により算出させる。
ｔ＝（｜Ｃ｜／（sqrt（｜Ｊ｜／100）（1.64−0.29＾ｎ）＾0.73））＾（1／0.9）
・・・（２８）
Ａ＝Ａｗ（−Ｊ／100）＾（１／ＣＺ） （但し、Ｊ＜０の時） ・・・（２９）

これにより、明度Ｊ又はクロマＣが負であっても、逆方向変換を正常に実行可能となり、三刺激値信号ＸＹＺを得ることができる。

このように順方向変換処理および逆方向変換処理の拡張（色の見えモデルの拡張）により、従来取扱えなかった１６−bitのscＲＧＢ値から算出される三刺激値ＸＹＺ等もそのまま扱えるようになった。これにより、入力観察条件および出力観察条件に応じた色順応変換をより簡単に行えるようになった。

ここまでは、色の見えモデルとしてＣＩＥＣＡＭ０２を例にして説明したが、本発明はこれのみに限定されるわけではない。例えば、ＣＩＥＣＡＭ０２と同様な非線形錐体応答を算出する色の見えモデルであるＣＩＥＣＡＭ９７ｓの色順応変換を行う場合にも本発明を同様に適用し得る。

以上、本発明の画像処理装置について説明したが、以上の説明は本発明の画像処理方法の説明でもある。また、図３乃至図６を参照して説明した処理内容をコンピュータで実行させるプログラム、及び、同プログラムが記録された磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体記憶素子等のコンピュータ読み取り可能な各種記録（記憶）媒体も本発明に包含される。

さて、図２に示した画像処理装置では、順方向変換ブロック２０２と、逆方向変換ブロック２０５，２０６が独立しているが、それらを統合することも可能である。
例えば、図７に示すように、統一処理ブロック５０１に図２中の順方向変換ブロック２０２、ガマットマッピング処理ブロック２０３、逆方向変換ブロック２０５を統合し、統一処理ブロック５０２に図２中の順方向変換ブロック２０２、ガマットマッピング処理ブロック２０４、逆方向変換ブロック２０６を統合することができる。

さらに、図８に示すように、統一処理ブロック５０３に図７中の統一処理ブロック５０１とscＲＧＢ⇒ＸＹＺ変換ブロック２０１を統合し、統一処理ブロック５０４に図７中の統一処理ブロック５０４とscＲＧＢ⇒ＸＹＺ変換ブロック２０１を統合することができる。

さらに、図９に示すように、統一処理ブロック５０５に図８中の統一処理ブロック５０３とＸＹＺ⇒ｓＲＧＢ変換ブロック２０７を統合し、また、統一処理ブロック５０６に図８中の統一処理ブロック５０４とＸＹＺ⇒ＣＭＹＫ変換ブロック２０８を統合することができる。

以上の統一的処理には、三刺激値信号ＸＹＺや色信号scＲＧＢを入力とする３次元ＬＵＴ（ルックアップテーブル）を使用することができる。即ち、３次元ＬＵＴの各位置に、対応する入力色信号を前述したような処理フローで処理した出力信号を保存しておき、入力された三刺激値信号ＸＹＺや色信号scＲＧＢで、この３次元ＬＵＴを参照して出力色信号を得る。

なお、本発明は、入力色空間を同種立体に分割し、各格子点の出力信号のみを３次元ＬＵＴに保存し、格子点間の出力信号は補間処理により算出を行う場合に有効である。即ち、このような格子点の中には、人間の視覚領域外の実在しない色も含まれているが、従来はこれを適応な人間の視覚領域の色に置き換えて３次元ＬＵＴを作成していた。その結果、人間の視覚領域外の色と人間の視覚領域内の色を含む補間立体、即ち、補間方式によって定まる立方体、三角柱、三角錐等の補間処理の単位立体では、置換えによる歪が発生して正しい結果が得られなかった。本発明では、人間の視覚領域外の実在しない色も、できる限りそのまま処理するので、このような歪の影響が発生を低減できる。特に、色の見えモデルを拡張した場合は、更にこのような歪の影響が発生を低減可能である。

本発明が実施されるコンピュータシステムの一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る画像処理装置を説明するためのブロック図である。 順方向変換ブロックの実施例１，２を説明するためのフローチャートである。 順方向変換ブロックの実施例３を説明するためのフローチャートである。 順方向変換ブロックの実施例４を説明するためのフローチャートである。 逆方向変換ブロックの一実施例を説明するためのフローチャートである。 色順応変換に関係した処理ブロックの統合例を示すブロック図である。 色順応変換に関係した処理ブロックの別の統合例を示すブロック図である。 色順応変換に関係した処理ブロックの他の統合例を示すブロック図である。

符号の説明

１０１ コンピュータ
１０２ 画像入力装置
１０３ 画像表示装置
１０４ 画像出力装置
２０２ 順方向変換ブロック
２０５，２０６ 逆方向変換ブロック
Ｓ１ 順方向変換処理ステップ（順方向変換処理手段）
Ｓ２ 判定ステップ（判定手段）
Ｓ３ 補正ステップ（補正手段）
Ｓ１１，Ｓ１３ 判定ステップ（判定手段）
Ｓ１２，Ｓ１４ 補正ステップ（補正手段）
Ｓ２１，Ｓ２３ 判定ステップ（判定手段）
Ｓ２２ 補正ステップ（補正手段）
Ｓ２４ 順方向変換処理を拡張させるステップ（順方向変換処理を拡張させる手段）
Ｓ３１ 判定ステップ（判定手段）
Ｓ３２ 逆方向変換処理を拡張させるステップ（逆方向変換処理を拡張させる手段）
Ｓ３３ 逆方向変換処理ステップ（逆方向変換処理手段）

Claims (10)

1. 色の見えモデルを用いた色順応変換のうちの入力観察条件に応じた順方向変換処理を実行する順方向変換処理手段と、
   前記順方向変換処理において算出される非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａに基づいて、前記順方向変換処理が正常に実行可能であるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により正常に実行可能でないと判定された場合に、前記非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを補正する補正手段とを有し、
   前記判定手段は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａが、
   Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋（２１／２０）Ｂ′ａ＜α （但し、０＜α＜0.305）
   の条件を満たす場合に、前記順方向変換処理が正常に実行可能でないと判定し、
   前記補正手段は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
   Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋（２１／２０）Ｂ′ａ＝α
   を満たすように補正することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記補正手段は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
   Ｒ′ａ＝Ｇ′ａ＝Ｂ′ａ
   の方向に補正することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記補正手段は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
   Ｒ′ａ＝Ｇ′ａ＝（２０／２１）Ｂ′ａ
   の方向に補正することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 色の見えモデルを用いた色順応変換のうちの入力観察条件に応じた順方向変換処理を実行する順方向変換処理手段と、
   前記順方向変換処理において算出される非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａ又は無彩色応答Ａに基づいて、前記順方向変換処理が正常に実行可能であるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により正常に実行可能でないと判定された場合に、前記非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを補正する補正手段とを有し、
   前記判定手段は、無彩色応答Ａが負の場合、又は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａが、
   ２Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋Ｂ′ａ／２０−0.305＜０
   の条件を満たす場合に、前記順方向変換処理が正常に実行可能でないと判定し、
   前記補正手段は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
   ２Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋Ｂ′ａ／２０＝0.305
   を満たすように補正することを特徴とする画像処理装置。
5. 前記補正手段は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
   Ｒ′ａ＝Ｇ′ａ＝Ｂ′ａ
   の方向に補正することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
6. 前記補正手段は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
   （１／２）Ｒ′ａ＝Ｇ′ａ＝２０Ｂ′ａ
   の方向に補正することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
7. 色の見えモデルを用いた色順応変換のうちの入力観察条件に応じた順方向変換処理を実行する順方向変換処理ステップと、
   前記順方向変換処理において算出される非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａに基づいて、前記順方向変換処理が正常に実行可能であるか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップにより正常に実行可能でないと判定された場合に、前記非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを補正する補正ステップとを有し、
   前記判定ステップは、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａが、
   Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋（２１／２０）Ｂ′ａ＜α （但し、０＜α＜0.305）
   の条件を満たす場合に、前記順方向変換処理が正常に実行可能でないと判定し、
   前記補正ステップは、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
   Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋（２１／２０）Ｂ′ａ＝α
   を満たすように補正することを特徴とする画像処理方法。
8. 色の見えモデルを用いた色順応変換のうちの入力観察条件に応じた順方向変換処理を実行する順方向変換処理ステップと、
   前記順方向変換処理において算出される非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａ又は無彩色応答Ａに基づいて、前記順方向変換処理が正常に実行可能であるか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップにより正常に実行可能でないと判定された場合に、前記非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを補正する補正ステップとを有し、
   前記判定ステップは、無彩色応答Ａが負の場合、又は、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａが、
   ２Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋Ｂ′ａ／２０−0.305＜０
   の条件を満たす場合に、前記順方向変換処理が正常に実行可能でないと判定し、
   前記補正ステップは、非線形錐体応答Ｒ′ａ，Ｇ′ａ，Ｂ′ａを、
   ２Ｒ′ａ＋Ｇ′ａ＋Ｂ′ａ／２０＝0.305
   を満たすように補正することを特徴とする画像処理方法。
9. 請求項７もしくは８記載の画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。
10. 請求項７もしくは８記載の画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラムが記録されたコンピュータが読み取り可能な記録媒体。

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