JP5512522B2 - Mtfの適応可能な補正のための方法、装置、およびコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
通常は、下付き文字の上の水平バーは、変数がマッピングされたことを示す「M」の拡張に対応し、
L、C、hは、アステリスク*付きでも示され、
変数に関しては、下付き文字および上付き文字は、場合によっては変数の主要文字の次は通常の文字で示される、例えば、IlowはIlowと同じである。
図1は、本発明の適応色域マッピングのためのフレームワークを構成する多数のコンポーネントを備えるシステム100を示す。フレームワークでは、1つのコンポーネントから別のコンポーネントに移る画像は、隅が折られた矩形で示されている。モジュールとも呼ばれるコンポーネントは、コンピュータ上の特定のオペレーティングシステムの下で実行するソフトウェアコンポーネントとして具現化され得る、または、FPGLAなどの専用回路としてハードウェア内で具現化され得る。図2は、本発明の方法の一実施形態を示すフロー図である。図1および図2は、典型的には、特定のコンポーネントが方法の特定のステップを実行するという意味では、関連している。
ステップS1において、CIELABへの変換が実行される。空間的色域マッピングアルゴリズムが適用される色空間が重要であることに留意されたい。示された実施形態では、CIELABが選択されているが、CIEXYZも使用される。
モジュール108で実行される分解の目的は、画像の局所平均と局所細部とを分解して、それらを別個に処理にし、得られる画像に局所平均と局所細部との両方をできる限り保存することである。示されたフレームワークは、画像を2つの帯域で分解するが、モジュール108を変更することで、フレームワークはn個の帯域に適合できる。BPCおよびSCAGMAの改良型も、複数の帯域に適用されるのに適している。
低域通過フィルタリングを行うためにGaussianフィルタを使用すると、ハロー現象が生じる。ハロー現象の発生を避けるために、5D双方向フィルタリング(BF)を使用するエッジ保存フィルタによって分解が行われる。フィルタのサイズは極めて重要なパラメータであるので、ここで簡単に説明する。ここでは、分解の際の周波数帯域は2つであるが、2超でもよく、最大値は計算時間のコストによってのみ制限される。
Ilow=(LBF,cBF,hin)
ここで、LBF=BF(Lin)かつcBF=BF(cin)である。
従来のガウスフィルタリングでは、ガウスフィルタの幅(σdで設定)が、低域通過帯域に進む低周波成分(局所平均と見なされる)と高域通過帯域に進む高周波成分(局所細部)との境界を決定する。σdの適切な値を設定するのは、ささいな作業ではない。この選択は、「局所細部」(すなわち、特定の領域における小さなまたは微細な要素)の定義付けに関連する。この定義付けは、再生画像のサイズや解像度、再生装置の変調伝達関数、視野条件、可視化の距離、人間の視覚システムの動作などの複数のパラメータに依存する。当該技術分野では、人間の視覚ステムを3つ以上(通常は5つまで)の帯域のマルチスケール分解によってモデル化することが知られている。ここでは、本発明のフレームワークにこれを適用することで、異なるサイズの細部の複数のカテゴリの定義付けが可能になる。示された実施形態では、画像分解は2つの帯域に制限されている。この実施形態のσdおよびσrの適切な値は、以下で説明する。
5D双方向フィルタでは、中心画素と隣接画素との間のΔEabの色距離も考慮に入れられる。このことにより、ハロー現象を避け、局所の同じ画素間の局所遷移を具体的に処理することができる。小さいΔEab距離にある(すなわち、同じとみなされる)隣接画素がフィルタリングされる。ΔEab距離がσrに比べて大きくなるにつれて、画素はフィルタリングされなくなる。したがって、σrが小さいΔEabを大きいΔEabと区別する基準を決定する。小さいΔEab値は知覚色差と十分に相互関係があるが、ΔEab値が大きいと見なされることのできる閾値σrを定義付けするのはより難しい。SCAGMAの1つの目的は、色域マッピングアルゴリズムにより変換先の色域の同じ色にマッピングされてしまう色差を保存することである。したがって、σrを入力色域と変換先の色域との間の平均距離に設定することが考えられる。色間の小さい距離を維持する出力装置の機能も考慮に入れられる。
次に、高域通過帯域画像Ihighは、図1のモジュール106により実行されるステップS3で、Iinと低域通過Ilowとの差を利用して計算される:
Ihigh=Iin−Ilow=(Lin−LBF,cin−cBF,0)
低域通過帯域に関数g()を適用するステップ(モジュール109により実行されるステップS5)をさらに詳細に説明する。
IlowM=HPMinΔE(IlowBPC)=g(Ilow)
g=HPMinΔE・BPC
IlowM=SCLIP(IlowBPC)=g(Ilow)
g=SCLIP・BPC
変換k()は、本発明のMTF補正のステップと適応スケーリングのステップとを含む。
OTF(vx,vy)=MTF(vx,vy)PTF(vx,vy)
ここで、
MTF(vx,vy)=|OTF(vx,vy)|
PTF(vx,vy)=e−i2πarg(OTF(vx,vy))
ここで、arg(x)は複素数xの引数(角度)であり、(vx,vy)は平面のx方向およびy方向の空間周波数である。
電子文書を紙上に再生するさまざまな技術を使用する多くのさまざまなタイプのプリンタがある。この多様なプリンタには、例えば、トナーベースプリンタ(レーザプリンタ)、液体インクプリンタ、固体インクプリンタがある。現在では、インクジェット印刷が写真プリンタ市場において主要な技術となっているので、以下ではインクジェットプリンタのみについて考察する。インクジェットプリントヘッドは、要求に応じて、インク液滴を媒体上に投射する。印刷ヘッドを1つの軸(高速走査軸)に沿って移動させる機械的部品と媒体を第2の垂直軸(低速走査軸)に沿って媒体を移動させる機能とを組み合わせて、媒体の表面領域がインク液滴により覆われることができる。インクジェットプリンタに送信された典型的な文書は連続階調であり、色チャネルごとに8ビット(256階調)値で符号化された画素を有するデジタル写真のように、任意の点における各色が単一階調として再生される。
アナログハーフトーン化とも呼ばれるこの方法を使用すれば、各液滴のドットサイズは所望の出力に適合される。濃い領域のドットは、薄い領域のドットより大きく、このために濃く現れる。
デジタルハーフトーン化とも呼ばれるこの方法を使用すれば、ドットサイズは一定で、ドットの濃度が変数として使用される。領域が濃くなればなるほど、ドットの濃度は高くなる。これは、主にインクジェットプリンタで使用される方法である。
一定のグレーレベルを再生する適切な濃度を知ることだけで十分ではなく、格子における各位置に対して、インク液滴を吐出すべきか否かを知る必要もある。単純な閾値は、閾値より上または閾値より下で発生する画像の全ての変化を削除する。例えば、連続勾配は、ステップ関数になる。この単純な例は、この単純な方法では、悪い画像結果を示すことがわかる。
ここで、各画素の値は閾値処理され、それにより発生する誤差は隣接画素に分配される。最初の最も知られている方法の1つは、Floyd Steinbergディザリングである。
この方法は、画像を2値化するために、静的な予め計算されたバイナリマスクを使用する。各グレーレベルに対して、インク液滴を吐出するか否かに関する情報を保持するバイナリマスクがある。均一なグレーレベルを有する画像に対して、ハーフトーン化の結果は単に対応マスクそれ自体になる。一般的なマスクサイズは、32×32画素であり、これは、ほとんど全ての場合、マスクは画像よりかなり小さいことを意味する。したがって、水平方向に、垂直方向に繰り返すことによって、同じマスクが何度も繰り返して使用される。これは、同じ種類の多くのタイルで全体の画像を覆うのに似ている。2値化画像の画素値はマスク値であり、これは同じ位置におけるグレー値に対応する。この方法は隣接画素を考慮しないので、並列処理可能であり、アルゴリズムを加速させる。マスクの作成は、きれいな画像結果を得るためにかなりの専門知識が必要である。そうでなければ、グラフィック文書に周期的にタイトル付きの視覚的アーチファクトが現れる場合がある。
・中間の色値またはグレー値(バイアス)と変調信号の振幅、
・空間変調および空間輪郭の方向(水平方向、垂直方向、または中間の角度)、
・直前に印刷された画素の成分(印刷される値は前のプリントヘッドの動作に依存する可能性がある)。
ここで、
(a)まず、1つの行内で3つの一定階調のパッチが処理される。これらの中間値は、CIEXYZ空間で計算され、CIELAB値に変換される。
(b)同じ行から9つの正弦波のパッチが別個に抽出され、変調方向に垂直に平均化される。それらの中間値はCIELAB値に変換され、一定階調のパッチの上の中間値と下の中間値とを結ぶ線上に投射される。
(c)次に、線上の全ての投射点に対して、一定階調のパッチの下の中間値までのΔEab距離が計算される。結果は、スカラーΔEab値のベクトルであり、これは次のステップでフーリエ変換され、パッチの対応する主な周波数の振幅が読み出される。
(d)振幅は、一定の最小値(min)と最大値(max)の階調のパッチ間のΔEab距離と比較される。通常は、振幅はそれよりも小さい。スキャナがこの時点で補正されないので、これらの比率はまだプリンタのMTFではない。プリンタのMTFとは、プリンタとスキャナとの両方により構成されるシステムのMTFである。
(e)スキャナの補正には、物理図の固有の刷り込みパターンを使用して別個に計測されるスキャナのMTFを使用する[ISO16067−1、2003年]。次に、スキャナは、最小値の一定階調のパッチと最大値の一定階調のパッチとの間で振動する信号をどの程度減衰するかを予測する。このスキャナの比率は、1と前のステップで計算された比率との間である。計算され組み合わされた第1のプリンタとスキャナとの比率を上述のスキャナの比率で割ることで、補正されるプリンタのMTFが予測される。
F(Icomp)=F(Iin)/KMTF(V.5)
・Iinは補正されなければならない画像である、
・Icompは補正画像である、
・KMTFはシステムのMTFで、K*MTFはその複素共役である、
・NSRは画像Iinのノイズ対信号比である。
b∈B={b1,b2,...,bN}
Ihighcomp=(Lhighcomp,Chigh,hhigh)
・高周波数成分に適用される補正が低周波数に適用される補正より強くなれば、全体的なシフトが高周波成分に与える影響は大きくなる場合がある:
・一方、範囲[1,∞[,の大域的なスケーリング因子は、MTFが1に近いまたは1に等しい周波数の補正をもたらす時に、より低い周波数に与える影響はより強くなる。
・周波数依存関数、例えば、補正係数に印加されるパワーは、適切な動作を有する場合がある。
IhighM=α・Ihigh
または、同様に、
2つの帯域の画像IlowおよびIhighはそれぞれg()およびk()により修正され、この時点でIlowMとIhighMとがマージされ、その後マッピングされることができる(ステップS7、モジュール113)。
Itemp=IlowM+IhighM
・poutは、Iinのpinにできる限り近い、
・poutの隣接画素との色変化とは、pinの隣接画素との色変化に最も近い、
・w=1の場合、kは最小のΔ1のクリッピングとなる(Δ=ΔE*abの場合、k=HPMinΔE)。
・w=0の場合、画素の値ではなく、画素と隣接画素との間の色変化のみが保存される。
・その中間の場合、つまりw∈]0,1[の場合は、結果は最適化アルゴリズムによって得られる場合がある。
特定の実施形態によれば、IhighMに含められる隣接画素間の色変化を保存する適応圧縮アルゴリズムが使用される。概念は、GamutDestの範囲外にある各画素を、その隣接画素に依存する色域の多少内側深くの中心に向かって投射することである(図6)。
Is=SCLIP(Itemp)=SCLIP(IlowM+IhighM)
Itemp=(IlowM+IhighM)
Ioffset=Is−Itemp=Is−(IlowM+IhighM)
ここで、「・」は、スカラー積を示す。wi shiftは1以上であり、したがって、得られる色値が確実に色域境界とGamutDestの50%グレー点との間の色域にあることになる。
第2の実施形態によれば、Ihighの成分を維持するために、投射方向が変数として設定され、各画素に対して、最適なマッピング方向は局所変化が最適に維持されるように選択される。
Ihigh_nM=fn(IlowM+IhighM)−IlowM,n∈{1,2,3}
pi out=fselect(pi low+pi high)
select=argminn(|Ei n−Ei high|),n∈{1,2,3}
上述の実施形態の変形例では、保存するエネルギーの数式を変更することにより、SCACLIPがさらに最適化される。
Ifn=fn(IlowM+IhighM),n∈{1,2,3}
SCACLIPのこの変形例では、エネルギーは以下のように定義される:
select=argminn(Ei n),n∈{1,2,3}
pi out=fselect(pi lowM+pi highM)
・本明細書で示されたシステムおよび方法において、画像を分解するエッジ保存フィルタが使用される。このフィルタにより、ハロー現象を避けることができる。より特有の5D双方向フィルタがIin−GMA(Iin)に適用されて、Ihighを形成し、その後これはGMA(Iin)に単純に足される。
・提案された実施形態によれば、関数k()を使用して得られたIhighを適応調整するエッジ保存のマルチスケールな分解が使用される。このことで、以下のような先行技術の欠点を克服する:
(a)Gaussianベースのマルチレベルの分解での適応調整はハロー現象を避けることができない。
(b)ZollikerおよびSimonによるSGMAでの調整は画像内に不均衡な周波数成分を発生させることになる。
・提案された実施形態によれば、方法は局所適応関数k()を使用する。先行技術では、一定のスケーリングの関数k()のみが知られている。
・提案された実施形態によれば、複数のマッピングの代替形態を比較して、エネルギーを計算することにより入力画像内の局所の色差の歪みを最小にする局所適応マッピング(SCACLIP)が適用される。
・利点は、得られる画像内の周波数成分が変換先の色域GamutDest内にある画像領域およびGamutDest外にある画像領域の周波数成分と同じである点である。当該技術分野で知られているSGMAはこの点に欠ける。
・最初のマッピングは異なる。SCACLIPのHPMinΔEに対してSCACOMPではSCLIPである。この差は得られる画像の知覚飽和度に影響を与える。
・適応マッピングの結果も異なり、SCACLIPによる出力画像における局所コントラストは、SCACOMPによる出力画像の場合より、より十分に認められる。また、SCACLIPは、可能な3方向に制限するために局所的アーチファクトがより発生しやすい。この制限により、滑らかな変化領域において色の急激な変化が生じ、これが顕著なアーチファクトを発生させる可能性がある。
Claims (8)
- MTFを補正するために特定のMTFを有する印刷装置上で印刷する画像を準備する方法であって、第1の変数に基づいてMTF補正を適用することによってプリンタのMTFを適応可能に補正するステップを含み、該ステップが
第1の変数のN値に対するN補正画像を計算するステップと、
第2の変数の各値に対して、第1の変数が第2の変数に依存して、第1の変数の実値および計算されたN補正画像に従って画像の補正値を決定するステップとを含み、
第1の変数が空間的局所平均であり、第2の変数が画像内の空間位置であり、補正画像が補正高域通過画像であり、
第2の変数の各値に対して第1の変数の実値および計算されたN補正高域通過画像に従って画像の補正値を決定するステップが、プリンタに送信された画像の周波数範囲に対して線形補間することによって欠けているMTF値を取得するステップをさらに含むことを特徴とする、方法。 - N局所平均値に対するN補正高域通過画像を計算するステップが、
局所平均の各値に対して、画像を空間領域から周波数領域に変換するステップと、
周波数領域内の得られた各画像をMTF係数で除算するステップと、
画像を空間領域に変換し直すステップとを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 方法が原画像を変換元の色域の色部分空間から印刷装置に属する変換先の色域の色部分空間にマッピングするステップを含み、プリンタのMTF適応可能に補正するステップの前に、
第1の中間画像を取得するために、原画像の第1のフィルタリングを行うステップ(S2)と、
第2の中間画像を取得するために、第1の中間画像を色域マッピングするステップ(S5)と、
第3のアクセントの中間画像(107)を取得するために、第1の中間画像の第2のフィルタリングを行うステップ(S3)であって、プリンタのMTFを適応可能に補正するステップが第3のアクセントの中間画像において実行され、第3の中間画像を提供するステップと、
対象画像を取得するために、第2の中間画像と第3の中間画像とをマージするステップ(S7)とが実行されることを特徴とする、請求項1または2のいずれか一項に記載の方法。 - 第1のフィルタリングステップが、強いエッジを保存して原画像の滑らかな変化領域をぼかすための双方向フィルタを使用するステップを含むことを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 原画像を変換元の色域の色部分空間から一定の出力装置に属し特定のMTFを有する変換先の色域の色部分空間にマッピングすることによりMTFを補正するために、特定のMTFを有する印刷装置上に印刷する画像を準備するためのシステムであって、
原画像を複数の帯域で分解し、少なくとも低域通過画像と高域通過画像とを生成するためのフィルタ(108)と、
局所平均に基づいて局所的にMTF補正を適用することによって、プリンタのMTFを適応可能に補正するためのMTF補正コンポーネント(111)と、
MTF補正高域通過画像と低域通過画像とをマージングおよびマッピングして出力画像を生成するための適応マージングマッピングコンポーネント(113)とを備えることを特徴とする、システム。 - 出力装置が、インクジェット印刷システムである、請求項5に記載のシステム。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の原画像を変換元の色域の色部分空間から変換先の色域の色部分空間にマッピングする方法を装置に実行させるためのコンピュータプログラム。
- 請求項7に記載のコンピュータプログラムを含む、コンピュータ可読媒体。
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