JP4878008B2 - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ある色空間の色信号を別の色空間の色信号へ変換する画像処理装置及び画像処理方法に係り、特に、変換の際に明度補正を含む色域圧縮処理を行う画像処理装置及び画像処理方法に関する。

一般に、テレビジョンやＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ等の色再現範囲に比べ、電子写真方式プリンタ、インクジェット方式プリンタ等の出力デバイスの色再現範囲は狭い。従来から、入力カラー画像の色再現範囲と出力デバイスの色再現範囲との違いに対応するための多くの色補正方法が知られている。これらの色補正では、色みの補正としてＲＧＢデータの各成分や色相や彩度の調整、明るさやコントラストの補正として輝度もしくは明度の調整が行われる。

明るさやコントラストの補正に関しては、特許文献１に記載されている輝度調整方法が知られている。この方法では、輝度調整すべき入力画像データの各画素の輝度値と、その画素全ての入力輝度範囲とを算出し、入力輝度範囲と予め用意された出力デバイスの輝度範囲とを比較し、入力輝度範囲が出力デバイスの輝度範囲と合っていない場合に、入力画像データの全画素の輝度値を出力デバイスの輝度範囲に合わせて、かつ入力画像データの各画素の彩度が大きいほど輝度調整量が小さくなるように輝度調整量を補正し、その輝度調整量を用いて入力画像データの各画素の輝度値を調整する。

また、特許文献２には、ＲＧＢ表色系の画像データをＬａｂ表色系の画像データに変換し、変換後のＬａｂ表色系の画像データにおける明度情報であるＬ成分に基づき補正パラメータを算出し、この補正パラメータに基づき、そのＬａｂ表色系の画像データのＬ成分に明度補正処理を行う画像処理装置が記載されている。

また、特許文献３には、色度を一定にして明度圧縮を行い、中明度領域では圧縮前後の色信号の変動を抑え、最高明度付近及び最低明度付近では、圧縮率を大きくする信号処理装置が記載されている。

特開２００４−３３６６５５号公報 特開２００４−９６１９９号公報 特開２０００−１８８６９４号公報

前記従来技術には解決すべき点がある。すなわち、通常、入出力デバイスの明度レンジを合わせるのであれば、白色点（ＷＰ）と黒色点（ＢＰ）の明度補正量が最大となるべきである。しかし、特許文献１では、彩度が大きいほど明度補正量を小さくするため、ＷＰやＢＰの彩度が０ではない場合、ＷＰやＢＰ以外の色信号の方が大きく圧縮され、出力デバイスの色域が無駄になるという問題がある。

例えば、図１１に示すように、入力色信号の色域のＢＰがほぼ知覚量空間（図ではＣＩＥＬＡＢ空間を想定し明度Ｌ＊軸を縦軸としている）の無彩色軸上にあり、出力デバイスの色域のＢＰが無彩色軸上から少し離れている場合（通常、プリンタ等の出力デバイスのＢＰは知覚量空間では彩度は全くの０にはならない）、入力色信号の色域のＢＰが出力デバイスの色域の輝度範囲内に収まるような補正を行い、それよりも高彩度になるほど補正量を小さくする明度補正を行ったのでは、出力デバイスの色域のＢＰ近傍の領域を利用できない。逆に、図１２に示すように、出力デバイスの色域のＢＰがＣＩＥＬＡＢ空間の無彩色軸上にあり、入力色信号の色域のＢＰが無彩色軸からずれている場合には、無彩色軸上の色信号の明度圧縮量が最大になるため、入力色信号の色域の彩度が０でないＢＰが出力デバイスの色域の輝度範囲内に収まらない。

また、特許文献２では、彩度情報を利用していないため、出力デバイスの色域の中彩度から高彩度の領域でも無彩色軸付近と同様に明度が補正されることから色再現性に難点がある。

また、特許文献３では、中明度領域においては明度補正量を抑制するため忠実な色再現が可能であるが、彩度に応じた補正を行わないため、高明度領域及び低明度領域の中彩度部から高彩度部での色再現性に難点がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、ある色空間の色信号から出力デバイス用の色空間の色信号への変換の際に明度補正を含む色域圧縮を行う画像処理装置又は方法において、出力デバイスの色域の損失を抑制した適切な明度補正を行い、良好な色再現を可能にすることを目的とする。

請求項１記載の発明に係る画像処理装置は、
第１色空間の色信号を知覚量空間の色信号（以下、知覚量空間色信号と記す）に変換する色変換手段と、
前記知覚量空間色信号の明度補正を行う明度補正処理手段と、
前記明度補正処理手段による明度補正後の前記知覚量空間色信号を、前記知覚量色空間において第２色空間の所定の色域に圧縮する色域マッピング処理を行うマッピング手段とを有し、
前記明度補正処理手段は、前記知覚量空間において前記第１色空間の無彩色軸又は前記第２色空間の前記色域の無彩色軸と前記知覚量空間色信号との距離を算出する第１の距離算出手段と、ＨＳＬ空間において前記知覚量空間色信号と同一色相での前記第１色空間の最高彩度点と前記第１色空間の無彩色軸上の１点を結ぶ線と、当該知覚量空間色信号との明度方向の距離を算出する第２の距離算出手段とを含み、前記知覚量空間色信号に対する明度補正量を、当該知覚量空間色信号について前記第１の距離算出手段により算出された距離及び前記第２の距離算出手段により算出された距離に応じて調整することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明に係る画像処理装置において、前記第１の距離算出手段は、明度補正前の前記知覚量空間色信号のＨＳＬ空間又はＨＳＶ空間での飽和度を、当該知覚量空間色信号と前記第１色空間の無彩色軸との距離として算出することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１に記載の発明に係る画像処理装置において、前記知覚量空間として、観察環境の違いによらない色の見えを考慮した色空間を用いることを特徴とする。

請求項４記載の発明に係る画像処理方法は、
第１色空間の色信号を知覚量空間の色信号（以下、知覚量空間色信号と記す）に変換する色変換工程と、
前記知覚量空間色信号の明度補正を行う明度補正処理工程と、
前記明度補正処理工程による明度補正後の前記知覚量空間色信号を、前記知覚量色空間において第２色空間の所定の色域に圧縮する色域マッピング処理を行うマッピング工程とを有し、
前記明度補正処理工程は、前記知覚量空間において前記第１色空間の無彩色軸又は前記第２色空間の前記色域の無彩色軸と前記知覚量空間色信号との距離を算出する第１の距離算出工程と、ＨＳＬ空間において前記知覚量空間色信号と同一色相での前記第１色空間の最高彩度点と前記第１色空間の無彩色軸上の１点を結ぶ線と、当該知覚量空間色信号との明度方向の距離を算出する第２の距離算出工程とを含み、前記知覚量空間色信号に対する明度補正量を、当該知覚量空間色信号について前記第１の距離算出工程により算出された距離及び前記第２の距離算出工程により算出された距離に応じて調整することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４に記載の発明に係る画像処理方法において、前記第１の距離算出工程は、明度補正前の前記知覚量空間色信号のＨＳＬ空間又はＨＳＶ空間での飽和度を、当該知覚量空間色信号と前記第１色空間の無彩色軸との距離として算出することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４に記載の発明に係る画像処理方法において、前記知覚量空間として、観察環境の違いによらない色の見えを考慮した色空間を用いることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の発明に係る画像処理方法の各工程をコンピュータに実行させるプログラムを提供する。

本発明によれば、第１色空間の無彩色軸又は第２色空間の所定の色域（出力デバイスの色域）の無彩色軸からの知覚量空間色信号の距離が大きいほど、その知覚量空間色信号に対する明度補正量を小さくするように明度補正量を調整することにより、出力デバイスの色域の損失、特に無彩色軸近傍領域の損失を防止もしくは抑制した適切な明度補正を行うことができる。ＨＳＬ空間において、知覚量空間色信号の、それと同一色相での第１色空間の最高彩度点と第１色空間の無彩色軸上の１点を結ぶ線からの明度方向の距離を算出し、この距離及び無彩色軸からの距離に応じて明度補正量を調整することにより、出力デバイスの色域の無彩色軸近傍のみならず中彩度から高彩度の領域についても、その損失を防止もしくは抑制した適切な明度補正を行うことができる。したがって、より良好な色再現が可能になる。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像処理装置の全体的構成を示すブロック図である。この画像処理装置は、第１の色空間（ここでは例えばｓＲＧＢ空間）の入力色信号１を、出力デバイス用の第２の色空間（ここでは例えばＣＭＹ空間）の出力色信号９へ変換するものであり、この変換の過程において知覚量空間上で明度補正を含む色域圧縮処理を行う。

画像処理装置は、色信号（ｓＲＧＢ信号）１を知覚量空間の色信号（ここでは例えばＣＩＥＬＡＢ空間のＬ*ａ*ｂ*信号）へ変換する第１色変換部２、ＣＩＥＬＡＢ空間におけるｓＲＧＢ空間の無彩色軸に関する情報を設定する無彩色軸設定部３、ＣＩＥＬＡＢ空間における第２の色空間の所定の色域（出力デバイスの色域）に関する情報を保持している色域情報保持部７を備える。また、知覚量空間色信号であるＬ*ａ*ｂ*信号に対する明度補正量ΔＬを算出する明度補正量算出部４、Ｌ*ａ*ｂ*信号の明度Ｌ*を明度補正量ΔＬだけ補正する明度補正部５、色域情報保持部７に保持されている色域情報に基づいて、ＣＩＥＬＡＢ空間において明度補正後のＬ*ａ*ｂ*信号を第２の色空間の色域（出力デバイスの色域）へ圧縮する色域マッピング処理を行うマッピング部６、色域マッピング処理後のＬ*ａ*ｂ*信号を例えば３Ｄ−ＬＵＴを用いた補間演算などの方法を用いて第２の色空間であるＣＭＹ空間の色信号９へ変換する第２色変換部８から構成される。

無彩色軸設定部３は、第１の色空間であるｓＲＧＢ空間の無彩色に相当する色信号（例えばＲ＝Ｇ＝Ｂ＝０，１，・・・２５５等）を第１色変換部２へ入力し、それに対応したＬ*ａ*ｂ*値を第１色変換部２より受け取り、ＣＩＥＬＡＢ空間におけるｓＲＧＢ空間の無彩色軸情報を設定し、それを明度補正量算出部４へ送る。なお、第１の色空間の種類が固定している場合には、無彩色軸設定部３を省き、予め用意した無彩色軸情報を明度補正量算出部４に固定的に設定することも可能である。また、第２の色空間とその色域（出力デバイスの色域）が固定している場合には、色域情報保持部７を省き、予め用意した色域情報をマッピング部６及び明度補正量算出部４に固定的に設定することも可能である。

明度補正量算出部４は、図２のブロック図に示すように、距離算出部４１、明度補正量補正係数算出部４２及び補正量算出部４３から成る。

距離算出部４１では、第１色変換部２から送られてきたＬ*ａ*ｂ*信号と、無彩色軸設定部３から送られてきた無彩色軸情報とに基づいて、Ｌ*ａ*ｂ*信号の無彩色軸からの距離を算出し、距離情報をＬ*ａ*ｂ*信号と共に明度補正量補正係数算出部４２に送る。

明度補正量補正係数算出部４２は、受け取った距離情報を基に明度補正量補正係数を算出し、この明度補正量補正係数をＬ*ａ*ｂ*信号と共に補正量算出部４３へ送る。

補正量算出部４３では、所定の算出方法に従ってＬ*ａ*ｂ*信号に対する仮の明度補正量を算出し、この仮の明度補正量を明度補正量補正係数を用いて補正することによりＬ*ａ*ｂ*信号に対する明度補正量ΔＬを算出し、それをＬ*ａ*ｂ*信号とともに明度補正部５へ送る。明度補正部５では、明度補正量ΔＬでＬ*ａ*ｂ*信号の明度Ｌ*を補正する。

以下、本実施形態のいくつかの実施例について、より詳細に説明する。

［実施例１Ａ]
無彩色軸設定部３は、第１色変換部２に第１の色空間の無彩色に相当する色信号を送り、それに対応したＬ*ａ*ｂ*値を受け取る。ここでは第１の色空間をｓＲＧＢ空間としているので、例えば、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（０，０，０），（１，１，１），・・・，（２５５，２５５，２５５）といったＲ＝Ｇ＝Ｂの信号が該当する。また、無彩色信号をホワイトポイント（ＷＰ）に対応した（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ＝２５５）と、ブラックポイント（ＢＰ）に対応した（Ｒ＝Ｇ＝Ｂ＝０）のみとしてもよい。このようにして第１色変換部２より取得した無彩色信号に対応したＬ*ａ*ｂ*値から、（１）式の計算を行い、明度Ｌを細かく刻んだ無彩色軸の情報を設定する。

（Ｌ*，ａ*，ｂ）＝（Ｌ*ｂｐ，ａ*ｂｐ，ｂ*ｂｐ）＋ｕ（Ｌ*ｄ，ａ*ｄ，ｂ*ｄ）
・・・（１）
但し、
（Ｌ*，ａ*，ｂ*）：任意のＬ*におけるＬ*ａ*ｂ*
（Ｌ*ｂｐ，ａ*ｂｐ，ｂ*ｂｐ）：ＢＰのＬ*ａ*ｂ*
（Ｌ*ｄ，ａ*ｄ，ｂ*ｄ）：ＷＰ⇒ＢＰもしくはＢＰ⇒ＷＰの方向ベクトル
ｕ：係数

より具体的には、（１）式において、ａ*ｂ*を求めたいＬ*（＝０．０，０．１，０．２，０．３，・・・，１００．０）を設定すると、ｕの値が決定し、ａ*ｂ*の値が求まる。これにより、例えば明度Ｌ*が０．１刻みのＬ*ａ*ｂ*値のデータセットとして無彩色軸情報が設定され、明度補正量算出部４内の距離算出部４１へ送られる。

距離算出部４１では、無彩色軸情報を参照し、第１色変化部２から入力されたＬ*ａ*ｂ*信号（以下、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号と呼ぶ）と最も近い明度Ｌの無彩色軸上の点のＬ*ａ*ｂ*値（Ｌ*_gray，ａ*_gray，ｂ*_gray）を求め、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号と無彩色軸との距離ｄを（２）式により算出する。

ｄ＝（(L*_in-L*_gray)＾2＋(a*_in-a*_gray)＾2＋(b*_in-b*_gray)＾2）＾(1/2)
・・・（２）
但し、
ｄ：入力Ｌ*ａ*ｂ*信号と無彩色軸との距離
Ｌ*＿ｉｎ，ａ*＿ｉｎ，ｂ*＿ｉｎ：入力Ｌ*ａ*ｂ*信号のＬ*ａ*ｂ*値
Ｌ*＿ｇｒａｙ，ａ*＿ｇｒａｙ，ｂ*＿ｇｒａｙ：無彩色軸上の点のＬ*ａ*ｂ*値

なお、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号と明度の近い無彩色軸上の２点を選び、その２点のＬ*ａ*ｂ*値の補間演算により、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号と同一明度の無彩色軸上の点のａ*ｂ*値（ａ*_gray,ｂ*_tray）を求め、これを用いて入力Ｌ*ａ*ｂ*信号と無彩色軸との距離を求めることも可能である。この場合、Ｌ*_in＝Ｌ*_grayであるので、（２）式における(L*_in−L*_gray)＾2の項は不要である。

また、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号を、例えば元のｓＲＧＢ信号に逆変換してからＨＳＶ空間又はＨＳＬ空間へ変換し、そのＳ値すなわち飽和度を（これは通常、無彩色軸との距離とは一致しないが便宜的に）無彩色軸との距離として用いることも可能である（請求項２）。これは後記実施例１Ｂでも同様である。なお、ＲＧＢからＨＳＶ又はＨＳＬへの変換やその逆変換は周知であるので、その変換式の説明は省略する（例えば、ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅａｓｙｒｇｂ．ｃｏｍ／ｍａｔｈ．ｈｔｍｌ のＷＥＢサイト等参照）。

このようにして算出した入力Ｌ*ａ*ｂ*信号の無彩色軸との距離ｄは、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号とともに明度補正量補正係数算出部４２へ送られる。

明度補正量補正係数算出部４２は、無彩色軸からの距離ｄを用い、例えば（３）式により明度補正量補正係数αを算出し、これを入力Ｌ*ａ*ｂ*信号と共に補正量算出部４３へ送る。

α＝１−（ｄ／５０）＾２
但し、α＜０のときはα＝０ ・・・（３）

補正量算出部４３では、まず、（４）式により入力Ｌ*ａ*ｂ*信号に対する仮の明度補正量ΔＬ_tempを算出する。

Ｌ*_temp＝Ｌ*_in×（ＷＰ_L2−ＢＰ_L2）／（ＷＰ_L1−ＢＰ_L1）＋ＢＰ_L2
ΔＬ_temp＝Ｌ*_in−Ｌ*_temp ・・・（４）
但し、
Ｌ*_in：入力Ｌ*ａ*ｂ*信号の明度Ｌ*
ＷＰ_L1，ＢＰ_L1：第１の色空間（ｓＲＧＢ空間）のＷＰとＢＰの明度Ｌ*
ＷＰ_L2，ＢＰ_L2：出力デバイスの色域のＷＰとＢＰの明度Ｌ*

そして、（５）式により仮の明度補正量ΔＬ_tempを明度補正量補正係数αで補正した最終的な明度補正量ΔＬを算出し、それを入力Ｌ*ａ*ｂ*信号とともに明度補正部５へ送る。

ΔＬ＝α×ΔＬ_temp ・・・（５）

明度補正部５では、明度補正量ΔＬを用いて入力Ｌ*ａ*ｂ*信号に明度補正を施す。すなわち、
Ｌ*'＝Ｌ*＋ΔＬ
ａ*'＝ａ*
ｂ*'＝ｂ* ・・・（６）

明度補正後の入力Ｌ*ａ*ｂ*信号（Ｌ*'a*'b*'）をマッピング部６へ送る。

マッピング部６では、明度補正後の入力Ｌ*ａ*ｂ*信号が出力デバイスの色域内に含まれるか否か判定し、色域外であった場合は色域内へ圧縮する色域マッピング処理を行う。この圧縮は主として彩度成分の圧縮である。より具体的に説明すると、明度補正後の入力Ｌ*ａ*ｂ*信号から、その彩度Ｃと色相角ｈを算出する。

Ｃ＝（ａ*×ａ*＋ｂ*×ｂ*）＾（１／２） ・・・（７）
ｈ＝（１８０／π）×ａｔａｎ２（ｂ*，ａ*） ・・・（８）
但し、算出されたｈが負値となったときは、その値に３６０．０を加算する。

そして、算出した彩度Ｃ及び色相角ｈと、色域情報保持部７に保持されている色域情報とから、明度補正後の入力Ｌ*ａ*ｂ*信号が出力デバイスの色域に含まれるか否かを判定する。例えば図３に示すような色域情報が色域情報保持部７に保持されているものとする。ここに示した色域情報は、出力デバイスの色域の最外郭情報と、その色域のＷＰ及びＢＰのＬ*ａ*ｂ*値からなる。この例では、色域の最外殻情報として、色域を明度方向に１刻み、色相角方向に１度刻みに分割し、各分割領域における最高彩度が設定されている。

明度補正後の入力Ｌ*ａ*ｂ*信号の明度Ｌ*、彩度Ｃ、色相角ｈが、例えばＬ*＝５０、Ｃ＝３０、ｈ＝２３８だとすると、図３の色域外殻情報における明度５０、色相角２３８度の領域の最高彩度Ｃmaxを参照する。参照した最高彩度Ｃmaxに比べ、明度補正後の入力Ｌ*ａ*ｂ*信号の彩度Ｃ＝３０のほうが大きかった場合に色域外であると判定し、そうでない場合に色域内であると判定する。

そして、色域外であると判定した場合には、明度補正後の入力Ｌ*ａ*ｂ*信号の彩度Ｃを当該最高彩度Ｃmaxで置き換える。すなわち、（ＬＣｈ）を（ＬＣmaxｈ）へマッピングするわけである。この際、明度補正後の入力Ｌ*ａ*ｂ*信号の彩度Ｃ及び色相角ｈに近い彩度及び色相角を持つ複数の分割領域の最高彩度から補間によりマッピング先の彩度Ｃを求めるようにしてもよい。なお、明度補正後の入力Ｌ*ａ*ｂ*信号の明度を保ったまま、出力デバイスの色域のＢＰのａ*ｂ*へ向かう方向に圧縮するような色域マッピング処理を行ってもよい。

マッピング部６では、最後に、マッピング後の（ＬＣｈ）を前記（７）式及び（８）式の逆計算によってＬ*ａ*ｂ*値に戻す。すなわち、
Ｌ*＝Ｌ
ａ*＝Ｃ×ｃｏｓ（ｈ×π／１８０）
ｂ*＝Ｃ×ｓｉｎ（ｈ×π／１８０）

このようにして得られた色域マッピング後のＬ*ａ*ｂ*信号が第２色変換部８へ送られる。なお、マッピング部６は、色域内であると判定した入力Ｌ*ａ*ｂ*信号については格別な処理をせず、そのまま第２色変換部８へ送ることは当然である。

第２色変換部８では、例えば、Ｌ*ａ*ｂ*値に対する出力デバイス依存のＣＭＹ値が設定された３Ｄ−ＬＵＴを用いる補間演算等による公知の手法によって、色域マッピング後のＬ*ａ*ｂ*信号をＣＭＹ信号に変換する。

本実施例における明度補正の例を図４に示す。この例では、図１１に示した例と同様、ＣＩＥＬＡＢ空間における第１の色域（＝ｓＲＧＢ空間）のＢＰがほぼＬ*軸上にあり、ＣＩＥＬＡＢ空間における第２の色域（出力デバイスの色域）のＢＰが、Ｌ*軸から少し離れている場合である。本実施例によれば、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号に対する明度補正量は、無彩色軸からの距離に応じて、その距離が大きいほど抑制されるため、明度補正後の第１の色域に第２の色域のＢＰ近傍領域のほぼ全部が含まれている。このように第２の色域のＢＰ近傍領域の損失を防止もしくは抑制することができるため（その領域を利用可能となるため）、中彩度部から高彩度部における色信号の変化が抑制され、忠実な色再現が可能になる。

ここまでの説明から理解されるように、本実施例は、第１色空間の色信号を知覚量空間の色信号（以下、知覚量空間色信号と記す）に変換する色変換手段と、前記知覚量空間色信号の明度補正を行う明度補正処理手段と、前記明度補正処理手段による明度補正後の前記知覚量空間色信号を、前記知覚量色空間において第２色空間の所定の色域に圧縮する色域マッピング処理を行うマッピング手段とを有し、前記明度補正処理手段は、前記知覚量空間において前記第１色空間の無彩色軸又は前記第２色空間の前記色域の無彩色軸と前記知覚量空間色信号との距離を算出する第１の距離算出手段を含み、前記知覚量空間色信号に対する明度補正量を、当該知覚量空間色信号について前記第１の距離算出手段により算出された距離に応じて調整することを特徴とする画像処理装置の一実施例に相当する。そして、「色変換手段」は第１色変換部２に対応し、「明度補正処理手段」は明度補正量算出部４と明度補正部５の組み合わせに対応し、「マッピング手段」はマッピング部６に対応する。また、「第１の距離算出手段」は距離算出部４１に対応する。そして、「明度補正処理手段」における明度補正量の距離に応じた調整は、明度補正量補正係数算出部４２と補正量算出部４３の組み合わせにより遂行される。なお、本実施例では第１の色空間の無彩色軸との距離を計算したが、第２の色空間の色域（＝出力デバイスの色域）の無彩色軸との距離を算出し（後記第２の実施形態参照）、この距離を用いて同様の明度補正量の調整を行うことも可能であり、かかる態様も本実施形態に包含される。

［実施例１Ｂ］
本実施例は、明度補正量算出部４における処理が前記実施例１Ａと異なる。以下、明度補正量算出部４について説明する。

明度補正量算出部４において、距離算出部４１では、第１色変換部２からの入力Ｌ*ａ*ｂ*信号と無彩色軸設定部３から送られてきた無彩色軸情報とから、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号の無彩色軸からの距離を算出する。この距離算出方法は前記実施例１Ａと同様である。算出された距離の情報は、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号とともに明度補正量補正係数算出部４２に送られる。明度補正量補正係数算出部４２は、受け取った距離情報を基に補正係数αを算出するが、その算出方法は前記実施例１Ａと同様である。算出された補正係数αは入力Ｌ*ａ*ｂ*信号とともに補正量算出部４３に送られる。

補正量算出部４３における処理は、前記実施例１Ａの場合と異なる。すなわち、補正量算出部４３では、まず、無彩色軸設定部３により設定された無彩色軸上に中間明度点を設定する。この中間明度点は、第１の色空間の無彩色軸上で中程度の明度を持つ１点を選んでもよいし、ＨＳＬ空間でＨ＝任意，Ｓ＝０．０，Ｌ＝０．５（Ｌは０〜１の範囲の値を取るが、あまり両端の値に近くない方が望ましい）といった値の点を選んでもよい。前者の中間明度点の場合、Ｌ*ａ*ｂ*値（Ｌ*＿ｍｉｄ，ａ*＿ｍｉｄ，ｂ*＿ｍｉｄ）をｓＲＧＢ値に変換し、さらにＨＳＬ空間のＨＳＬ値（Ｈ＿ｍｉｄ，Ｓ＿ｍｉｄ，Ｌ＿ｍｉｄ）を算出する。後者の中間明度点の場合、ＨＳＬ値（Ｈ＿ｍｉｄ，Ｓ＿ｍｉｄ，Ｌ＿ｍｉｄ）をｓＲＧＢ値に変換し、さらにＬ*ａ*ｂ*値（Ｌ*＿ｍｉｄ，ａ*＿ｍｉｄ，ｂ*＿ｍｉｄ）を算出する。

そして、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号に対し、例えば（９）式により、ハイライト側の仮の明度補正量ΔＬ_temp_hiとシャドウ側の仮の明度補正量ΔＬ_temp_shをそれぞれ算出する。

Ｌ*_temp_hi＝（Ｌ*_in−Ｌ*_mid）×（ＷＰ_L2−Ｌ*_mid）／（ＷＰ_L1−Ｌ*_mid）
＋Ｌ*_mid
Ｌ*_temp_sh＝（Ｌ*_in−ＢＰ_L1）×（Ｌ*_mid−ＢＰ_L2）／（Ｌ*_mid−ＢＰ_L1）
＋ＢＰ_L2
ΔＬ_temp_hi＝Ｌ*_in−Ｌ*_temp_hi
ΔＬ_temp_sh＝Ｌ*_in−Ｌ*_temp_sh ・・・（９）
但し、
Ｌ_in：入力Ｌ*ａ*ｂ*信号の明度Ｌ*
ＷＰ_L1，ＢＰ_L1：第１の色空間（ｓＲＧＢ空間）のＷＰ，ＢＰの明度Ｌ*
ＷＰ_L2，ＢＰ_L2：出力デバイスの色域のＷＰ，ＢＰの明度Ｌ*
ｈｉ，ｓｈ：ハイライト側，シャドウ側を表す添え字

このように、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号がハイライト側である場合とシャドウ側である場合について、異なった算出方法によって別個に仮の明度補正量を算出する。

続いて、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号からＨＳＬ値（Ｈ_in_hsl，Ｓ_in_hsl，Ｌ_in_hsl）を計算する。そして、前記無彩色軸上の中間明度点と、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号と同一色相での第１の色空間の最高彩度点を結ぶ直線と、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号とのＨＳＬ空間での明度方向の距離Ｌ_dist_hslを以下のように算出する。

中間明度点の明度Ｌが０．５であれば、その距離は次式で求める。
Ｌ_dist_hsl＝｜Ｌ_in_hsl−０．５｜

中間明度点の明度Ｌが０．５でない場合は、まず、（１０）式のｙを求める。
ｙ−Ｌ_mid_hsl＝０．５−Ｌ_mid_hsl×Ｓ_in_hsl ・・・（１０）
但し、
Ｌ_mid_hsl：中間明度点のＨＳＬ空間での明度
Ｓ_in_hsl：入力Ｌ*ａ*ｂ*信号のＨＳＬ空間での飽和度
そして、このｙ値を用い距離を次式により求める。
Ｌ_dist_hsl＝｜Ｌ_in_hsl−ｙ｜

図６は、以上のＨＳＬ空間における明度方向の距離の算出方法の説明図であり、また、本実施例による明度補正例を示す図である。

補正量算出部４３は、以上のようにして、無彩色軸上の中間明度点と最高彩度点を結ぶ直線と、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号とのＨＳＬ空間での明度方向の距離Ｌ_dist_hslの値を算出し、この値に対応した補正係数βを求める。例えば、図５に示したような距離が０の時に０、距離が増加するに従い増加し、距離が１．０よりも小さな値で１．０に収束するような距離Ｌ_dist_hslの関数によって補正係数βを算出することができる。あるいは、図５のような関係のテーブルを用意しておき、算出した距離値によって参照したテーブル値又はその値を補間した値を補正係数βとして用いることができる。

このようにして求めた明度方向距離に対応した補正係数βと、明度補正量補正係数算出部４２から受け取った無彩色軸からの距離に対応した補正係数αを用い、仮の明度補正量を補正することにより、最終的な明度補正量ΔＬを決定する。すなわち
ΔＬ＝α×β×ΔＬ_temp_hi （Ｌ_in_hsl≧ｙ すなわちハイライト側の場合）
ΔＬ＝α×β×ΔＬ_temp_sh （Ｌ_in_hsl＜ｙ すなわちシャドゥ側の場合）
・・・（１１）
但し、中間明度点のＬが０．５の場合にはｙ＝０．５。

このようにして２種類の距離に応じて補正された明度補正量ΔＬは、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号とともに明度補正部５へ送られる。明度補正部５では、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号の明度Ｌ*に明度補正量ΔＬを加算することによって、明度補正されたＬ*ａ*ｂ*信号を得る。

以上に説明したように、本実施例においては、無彩色軸とのＬ*ａ*ｂ*信号の距離に応じて明度補正量を調整し、さらに、無彩色軸上の中間明度点と入力Ｌ*ａ*ｂ*信号と同一色相での第１の色空間の最高彩度点を結ぶ直線と、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号とのＨＳＬ空間での明度方向の距離に応じて明度補正量を調整する。したがって、無彩色軸近傍に限らず、中彩度から高彩度の領域まで、より適切な明度補正が可能となる（図６参照）。また、ハイライト側とシャドウ側とで異なった算出方法により別々に仮の明度補正量を算出するため、ハイライト側とシャドウ側の両方についてより適切な明度補正が可能となり、さらに、複数の出力デバイスの異なった色域に色域圧縮する場合にも、高明度側にＢＰの明度の違いの影響がほとんどなくなるため、高明度領域においてデバイス間の違いの少ない色再現が可能となる。

以上の説明から明らかなように、本実施例は、第１色空間の色信号を知覚量空間の色信号（以下、知覚量空間色信号と記す）に変換する色変換手段と、前記知覚量空間色信号の明度補正を行う明度補正処理手段と、前記明度補正処理手段による明度補正後の前記知覚量空間色信号を、前記知覚量色空間において第２色空間の所定の色域に圧縮する色域マッピング処理を行うマッピング手段とを有し、前記明度補正処理手段は、前記知覚量空間において前記第１色空間の無彩色軸又は前記第２色空間の前記色域の無彩色軸と前記知覚量空間色信号との距離を算出する第１の距離算出手段と、ＨＳＬ空間において前記知覚量空間色信号と同一色相での前記第１色空間の最高彩度点と前記第１色空間の無彩色軸上の１点とを結ぶ線と、当該知覚量空間色信号との明度方向の距離を算出する第２の距離算出手段とを含み、前記知覚量空間色信号に対する明度補正量を、当該知覚量空間色信号について前記第１の距離算出手段により算出された距離及び前記第２の距離算出手段により算出された距離に応じて調整することを特徴とする画像処理装置の一実施例に相当する。その「第２の距離算出手段」は補正量算出部４３に含まれている。無彩色軸からの距離と明度方向の距離による明度補正量の調整は、補正量算出部４３で行われる。

さて、前記実施例１Ａ，１Ｂにおいては、明度補正を含む色域圧縮を行うための知覚量空間としてＣＩＥＬＡＢ空間を用いたが、それに代えて、観察環境の違いによらない色の見えを考慮した色空間を用いても良い（請求項３）。そのような色空間として、国際照明委員会（ＣＩＥ）によって勧告された色の見えモデルＣＩＥＣＡＭ９７、ＣＩＥＣＡＭ９７ｓ、ＣＩＥＣＡＭ０２等に基づく色空間がある。このような色の見えモデルは、観察条件をパラメータとして変換することにより、より知覚的に忠実な色再現を可能にする。このような色の見えモデルの色信号は、中彩度部から高彩度部における忠実な色再現をするという目的に適うものである。

具体的には、第１色変換部２で、そのような色の見えモデルによる色順応変換のうちの入力観察条件に応じた順方向変換を行う。この場合、その変換値とＬ*ａ*ｂ*値を次のように対応させ同様の処理を行うことができる。
Ｌ*：Ｊ又はＱ
ａ*：ａＣ又はａＭ
ｂ*：ｂＣ又はｂＭ
そして、第２色変換部８では、色の見えモデルの色順応変換のうちの出力観察条件に応じた逆方向変換を行った後に出力デバイス用の色信号への変換を行うようにすればよい。

このような色の見えモデルに基づく色空間を知覚量空間として用いる態様も本実施形態に包含される。後記の第２の実施形態についても同様である。

＜第２の実施形態＞
図７は、本発明の第２の実施形態に係る画像処理装置の全体的構成を示すブロック図である。図７において、図１と対応する部分には同一の符号が付されている。明度補正量算出部４は図２に示したブロック構成であるが、明度補正量算出部４における処理内容は前記第１の実施形態と相違する点がある。

全体的な処理の流れに沿って、この画像処理装置の処理動作を説明する。まず、第１色変換部２は、第１の色空間の色信号１（ここではｓＲＧＢ信号）をＣＩＥＬＡＢ色空間のＬ*ａ*ｂ*信号に変換して明度補正量算出部４へ送る。

無彩色軸設定部３は、色域情報保持部７から出力デバイスの色域の無彩色情報（例えばＷＰとＢＰのＬ*ａ*ｂ*値）を取得し、その無彩色情報に基づいて無彩色軸情報を設定し、明度補正量算出部４へ送る。このように、本実施形態では、知覚量空間であるＣＩＥＬＡＢ空間における出力デバイスの色域の無彩色軸情報を設定する点が前記第１の実施形態と異なる。ただし、出力デバイスの色域の無彩色情報から無彩色軸情報を設定する方法そのものは、前記第１の実施形態の場合と同様である。すなわち、前記実施例１Ａに関連して説明したように、出力デバイスの色域の無彩色情報（ＢＰ，ＷＰのＬ*ａ*ｂ*値）を用い（１）式により無彩色軸情報を設定する。なお、出力デバイスの色域が固定している場合、無彩色軸設定部３を省き、予め用意した無彩色時情報を距離算出部４１に固定的に設定するようにしてもよい。

明度補正量算出部４において、距離算出部４１（図２）は、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号の無彩色軸からの距離を算出する。この距離としては、前記実施例１Ａに述べた（２）式のユークリッド距離を用いることができる。算出された距離の情報は入力Ｌ*ａ*ｂ*信号とともに明度補正量補正係数算出部４２（図２）へ送られる。

明度補正量補正係数算出部４２（図２）では、距離に対応した補正係数αを算出する。この補正係数αの算出は、前記実施例１Ａの場合と同様に（３）式により行われる。この補正係数αは、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号とともに補正量算出部４３（図２）へ送られる。

補正量算出部４３（図２）では、入力Ｌ*ａ*ｂ*信号に対する仮の明度補正量を算出し、この仮の明度補正量を補正係数αで補正することにより最終的な明度補正量ΔＬを算出するが、以下に説明するように仮の明度補正量の算出方法が前記第１の実施形態とは異なる。図８は、仮の明度補正量の算出方法（下記（１２）式）の説明図である。

補正量算出部４３において、出力デバイスの色域のＢＰのＬ*ａ*ｂ*値（Ｌ*_BP_lab_2，ａ*_BP_lab_2，ｂ*_BP_lab_2），ＷＰのＬ*ａ*ｂ*値（Ｌ*_WP_lab_2，ａ*_WP_lab_2，
ｂ*_WP_lab_2）を、ｓＲＧＢ値へ変換し、さらにＨＳＬ空間のＨＳＬ値に変換する。このＨＬＳ値が図８中のＨ_BP_hsl_2，Ｓ_BP_hsl_2，Ｌ_BP_hsl_2である。

そして、（１２）式により、図８中のｘを算出する。
ｘ＝Ｌ_BP_hsl×（１−Ｓ_BP_hsl） ・・・（１２）

かくして、出力デバイスの色域のＢＰと同じ色度を持つ、第１の色空間（ｓＧＲＢ空間）のシャドウ側の最外郭点のＨＳＬ値
Ｌ_sh_hsl_1＝Ｌ_BP_hsl−ｘ
Ｓ_sh_hsl_1＝１．０
Ｈ_sh_hsl_1＝Ｈ_BP_hsl_2
が求まる。

同様にして、出力デバイスの色域のＷＰと同じ色度を持つ、第１の色空間のハイライト側の最外郭点のＨＳＬ値（Ｈ_hi_hsl_1，Ｓ_hi_hsl_1，Ｌ_hi_hsl_1）を求める。

以上のようにして求めたシャドウ側とハイライト側の最外殻点のＨＳＬ値をＬａｂ値（Ｌ*_sh_lab_1，ａ*_sh_lab_1，ｂ*_sh_lab_1），（Ｌ*_hi_lab_1，ａ*_hi_lab_1，ｂ*_hi_lab_1）に変換する。

そして、（１３）式により仮の明度補正量ΔＬ_tempを算出する。
Ｌ*_temp＝（Ｌ*_in−Ｌ_sh_lab_1）×
（Ｌ*_WP_lab_2−Ｌ*_BP_lab_2）／（Ｌ*_hi_lab_1−Ｌ*_sh_lab_1）
＋Ｌ*_sh_lab_2
ΔＬ_temp＝Ｌ*_in−Ｌ*_temp ・・・（１３）
但し、Ｌ*_inは入力Ｌ*ａ*ｂ*信号のＬ*値である。

以上のようにして算出された仮の明度補正量ΔＬ_tempを、補正係数αを用いて前記（５）式により補正し、最終的な明度補正量ΔＬを算出する。この明度補正量ΔＬは入力Ｌ*ａ*ｂ*信号とともに明度補正部５へ送られる。明度補正部５では、明度補正量ΔＬを用い前記（６）式により入力Ｌ*ａ*ｂ*信号を補正してマッピング部６へ送る。

マッピング部６の処理は前記第１の実施形態の場合と同様である。ただし、本実施形態の場合、明度補正後のＬ*ａ*ｂ*信号が、出力デバイスの色域のＷＰからＢＰまでの明度範囲に収まらない場合がある。このような場合、出力デバイスの色域のＷＰの明度以上のＬ*ａ*ｂ*信号はＷＰへマッピングし、出力デバイスの色域のＢＰの明度以下のＬ*ａ*ｂ*信号はＢＰへマッピングするようにする。つまり、この場合には明度成分の圧縮も行われる。ＷＰからＢＰまでの明度範囲に収まるＬ*ａ*ｂ*信号は、前記第１の実施形態の場合と同様に主として彩度を圧縮するマッピングを行う。第２色変換部８については、前記第１の実施形態の場合と同様であるので説明を省略する。

本実施形態によっても、出力デバイスの色域のＷＰ及びＢＰの近傍領域等を無駄にすることなく、中彩度部から高彩度部において忠実な色再現が可能な明度補正を行うことができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態は、第１色空間の色信号を知覚量空間の色信号（以下、知覚量空間色信号と記す）に変換する色変換手段と、前記知覚量空間色信号の明度補正を行う明度補正処理手段と、前記明度補正処理手段による明度補正後の前記知覚量空間色信号を、前記知覚量色空間において第２色空間の所定の色域に圧縮する色域マッピング処理を行うマッピング手段とを有し、前記明度補正処理手段は、前記知覚量空間において前記第１色空間の無彩色軸又は前記第２色空間の前記色域の無彩色軸と前記知覚量空間色信号との距離を算出する第１の距離算出手段を含み、前記知覚量空間色信号に対する明度補正量を、当該知覚量空間色信号について前記第１の距離算出手段により算出された距離に応じて調整することを特徴とする画像処理装置のもう１つの実施形態である。

なお、前記各実施形態に係る画像処理装置の処理についての説明は、請求項４乃至６に係る画像処理方法の処理手順の説明でもある。よって、前記各実施形態に対応した画像処理方法の説明は繰り返さない。

＜第３の実施形態＞
前記第１又は第２の実施形態に係る画像処理装置は、例えば図９に簡略化して示すようなコンピュータシステム上でソフトウェアにより実現することも可能である。

図９に示すコンピュータシステムは、プログラム読取装置１０ａ、システム全体の制御や各種処理を実行するＣＰＵ１０ｂ、ＣＰＵ１０ｂのワークエリア等として使用されるＲＡＭ１０ｃ、ＣＰＵ１０ｂの制御プログラム等が記憶されているＲＯＭ１０ｄ、ハードディスク１０ｅ、ネットワーク・インターフェース１０ｆ、マウス１０ｇ、キーボード１０ｈ、画像データを表示するほかユーザが画面に直接触れることで情報を入力することができるディスプレイ１１、カラープリンタ１２、ユーザが情報や指令を入力するためのキーボード１０ｈやマウス１０ｇを備える一般的なコンピュータ（例えばワークステーション、パーソナルコンピュータ等）と同様の構成のものである。

このようなコンピュータシステム上で前記第１又は第２の実施形態に係る画像処理装置を実現するためのプログラム、すなわち、該画像処理装置の各構成部分としてコンピュータシステムを機能させるためのプログラムは、それが記録されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリカード等の記録媒体からプログラム読取装置１０ａによって読み込まれてハードディスク１０ｅにインストールされ、必要な時にＲＡＭ１０ｃにロードされＣＰＵ１０ｂにより実行される。このようなプログラムをネットワーク上のサーバの記憶媒体に保存しておき、必要な時にサーバからネットワーク経由でコンピュータシステムに取り込むようにしてもよい。処理対象の画像データは、例えばネットワーク・インターフェース１０ｆを介しネットワークを通じて入力される。色域情報保持部７としては、例えばＲＡＭ１０ｃ，ＲＯＭ１０ｄ又はハードディスク１０ｅが利用される。色域情報保持部７に保持させる情報は、必要に応じてネットワーク経由で入力するようにしてもよい。

図１０は、このようなコンピュータシステムにおける処理フローを簡略化して示すフローチャートである。図１０において、ステップＳ１０は第１色変換部２による処理に対応する処理ステップである。ステップＳ１１は無彩色軸設定部３の処理に対応する処理ステップである。ステップＳ１２は明度補正量算出部４の処理に対応する処理ステップである。ステップＳ１３は明度補正部５の処理に対応する処理ステップである。ステップＳ１４はマッピング部６の処理に対応する処理ステップである。ステップＳ１５は第２色変換部８の処理に対応する処理ステップである。

なお、図１０は、前記第１又は第２の実施形態に係る画像処理装置における画像処理方法の手順を簡略化して示すものでもある。したがって、本実施形態は、本発明に係る画像処理方法の工程を、コンピュータを利用して実行する一実施形態でもある。そのためのプログラムは、請求項７に係るプログラムに相当する。

本発明の第１の実施形態に係る画像処理装置の全体的構成を示すブロック図である。 明度補正量算出部の内部構成を示すブロック図である。 色域情報保持部の保持情報の例を示す図である。 実施例１Ａにおける明度補正の例を示す模式図である。 実施例１Ｂにおける補正係数βの説明図である。 実施例１Ｂにおける明度方向距離の算出方法を説明するとともに明度補正例を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る画像処理装置の全体的構成を示すブロック図である。 第２の実施形態における（１２）式の説明のための模式図である。 本発明の第３の実施形態に係るコンピュータシステムの一例を示す概略ブロック図である。 第３の実施形態における概略処理フローを示すフローチャートである。 従来技術による明度補正の一例を示す模式図である。 従来技術による明度補正の別の一例を示す模式図である。

符号の説明

１ 第１の色空間の色信号
２ 第１色変換部
３ 無彩色軸設定部
４ 明度補正量算出部
５ 明度補正部
６ マッピング部
７ 色域情報保持部
８ 第２色変換部
９ 第２の色空間の色信号
４１ 距離算出部
４２ 明度補正量補正係数算出部
４３ 補正量算出部

Claims (7)

1. 第１色空間の色信号を知覚量空間の色信号（以下、知覚量空間色信号と記す）に変換する色変換手段と、
   前記知覚量空間色信号の明度補正を行う明度補正処理手段と、
   前記明度補正処理手段による明度補正後の前記知覚量空間色信号を、前記知覚量色空間において第２色空間の所定の色域に圧縮する色域マッピング処理を行うマッピング手段とを有し、
   前記明度補正処理手段は、前記知覚量空間において前記第１色空間の無彩色軸又は前記第２色空間の前記色域の無彩色軸と前記知覚量空間色信号との距離を算出する第１の距離算出手段と、ＨＳＬ空間において前記知覚量空間色信号と同一色相での前記第１色空間の最高彩度点と前記第１色空間の無彩色軸上の１点とを結ぶ線と、当該知覚量空間色信号との明度方向の距離を算出する第２の距離算出手段とを含み、前記知覚量空間色信号に対する明度補正量を、当該知覚量空間色信号について前記第１の距離算出手段により算出された距離及び前記第２の距離算出手段により算出された距離に応じて調整することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記第１の距離算出手段は、前記知覚量空間色信号のＨＳＬ空間又はＨＳＶ空間での飽和度を、当該知覚量空間色信号と前記第１色空間の無彩色軸との距離として算出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. 前記知覚量空間として、観察環境の違いによらない色の見えを考慮した色空間を用いることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 第１色空間の色信号を知覚量空間の色信号（以下、知覚量空間色信号と記す）に変換する色変換工程と、
   前記知覚量空間色信号の明度補正を行う明度補正処理工程と、
   前記明度補正処理工程による明度補正後の前記知覚量空間色信号を、前記知覚量色空間において第２色空間の所定の色域に圧縮する色域マッピング処理を行うマッピング工程とを有し、
   前記明度補正処理工程は、前記知覚量空間において前記第１色空間の無彩色軸又は前記第２色空間の前記色域の無彩色軸と前記知覚量空間色信号との距離を算出する第１の距離算出工程と、ＨＳＬ空間において前記知覚量空間色信号と同一色相での前記第１色空間の最高彩度点と前記第１色空間の無彩色軸上の１点を結ぶ線と、当該知覚量空間色信号との明度方向の距離を算出する第２の距離算出工程とを含み、前記知覚量空間色信号に対する明度補正量を、当該知覚量空間色信号について前記第１の距離算出工程により算出された距離及び前記第２の距離算出工程により算出された距離に応じて調整することを特徴とする画像処理方法。
5. 前記第１の距離算出工程は、前記知覚量空間色信号のＨＳＬ空間又はＨＳＶ空間での飽和度を、当該知覚量空間色信号と前記第１色空間の無彩色軸との距離として算出することを特徴とする請求項４に記載の画像処理方法。
6. 前記知覚量空間として、観察環境の違いによらない色の見えを考慮した色空間を用いることを特徴とする請求項４に記載の画像処理方法。
7. 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の画像処理方法の各工程をコンピュータに実行させるプログラム。

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