JP5709062B2

JP5709062B2 - 画像処理装置

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Publication number: JP5709062B2
Application number: JP2012120743A
Authority: JP
Inventors: 貴良岩本
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2032-05-28
Also published as: US20130315482A1; US9129423B2; JP2013247555A

Description

本発明は、カラー画像データに含まれる背景色の除去を行う画像処理装置に関するものである。

画像データをデバイス依存色であるＲＧＢやＣＭＹＫの色空間から、デバイス非依存性の表色系であるＣＩＥＸＹＺの色空間へ変換し補正する画像処理技術が知られている。この技術は、ある基準色（例えば、モニタに表示される白色）のＸＹＺ値から他の基準色（例えば、印刷媒体の白色）のＸＹＺ値へ白色点の変換を行うことで、カラーバランスが保たれた色空間全体の補正を行うものである。

このような画像処理技術において、例えば、特許文献１には、モニタや印刷媒体が置かれた環境光に応じて出力装置に出力する色彩を補正する色補正装置について記載がなされている。

特開２００１−３２０５９８号公報

ところで、昨今の画像処理技術においては、色空間を表現する表色系において、明度と色度（色味）との成分が独立し、数値の差分が人間の感覚に近い均等色空間の一種であるＣＩＥＬ＊ａ＊ｂ＊色空間での画像処理が行われることが多く、その代表的なものとして背景色除去処理が知られている。

この背景色除去処理においては、一般的に、背景色に対応する背景色成分の明度値Ｌ＊を最大値に変換し、色度ａ＊ｂ＊の値を０に近づけることで、背景色を最大明度の無彩色である白色にする方法が取られている。

しかしながら、上記手法では、背景色成分のＬ＊値、ａ＊値、ｂ＊値を、背景色成分以外の成分を構成する画素に対しても一律に補正してしまうことから、補正結果の色空間にゆがみやずれが生じ、カラーバランスが崩れてしまうといった問題があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、ＣＩＥＬ＊ａ＊ｂ＊色空間での画像処理において、色空間のゆがみやずれを減らし、カラーバランスの崩れが少ない背景色除去処理を行うことが可能な画像処理装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る画像処理装置は、カラー画像データを取得する画像取得部と、取得した前記カラー画像データを、明度成分と色度成分とが独立したＬ＊ａ＊ｂ＊色空間の第１画像データへ変換する第一の色変換部と、前記Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間へ変換された前記第１画像データから、背景色成分を検出する背景色検出部と、前記Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間において、前記背景色成分に対応する背景色と予め設定された基準白色との比に基づく白色点変換を行うための白色点変換パラメータを導出する導出部と、前記導出部により導出された前記白色点変換パラメータに基づき、前記第１画像データの変換を行うことで前記背景色を白色とする第２画像データへ変換する背景除去部と、前記Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における前記第２画像データの出力形式を所定の色空間に合わせた第３画像データへ変換する第二の色変換部と、前記所定の色空間へ変換された前記第３画像データを出力する出力部とを備え、前記導出部は、前記第１画像データに基づく多次元一次方程式が有する所定の係数として前記白色点変換パラメータを導出することを特徴としている。

本発明によれば、ＣＩＥＬ＊ａ＊ｂ＊色空間での画像処理において、色空間にゆがみやずれが発生することなく、カラーバランスが崩れることがない背景色除去処理を行うことが可能な画像処理装置を提供することができる。

画像処理装置の全体構成を説明するための概略構成図である。画像処理装置の機能を示す機能ブロック図である。画像処理装置の動作を説明するフローチャートである。図３のステップＳ３０３における背景色検出部による背景色Ｌａｂ値の検出動作を説明するフローチャートである。背景検出部により作成されたＬ値ヒストグラム９００の例を示す図である。図３のステップＳ３０５における背景除去部によるＬａｂ空間の白色変換による背景除去動作を説明するフローチャートである。白色点変換を用いた背景除去処理と、従来のＬａｂ値の一律変換による背景除去処理とについて、処理前後の色空間の変化の例を説明する図である。画像データに対する処理結果の例を示す図である。図８における各部のＬａｂ値の具体例を説明する図である。画像処理装置の全体構成を説明するための概略構成図である。画像処理装置の機能を示す機能ブロック図である。画像処理装置の動作を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る画像処理装置１００の全体構成を説明するための概略構成図である。画像処理装置１００は、入力Ｉ／Ｆ１０１と、制御部１０２と、出力Ｉ／Ｆ１０６とを備える。

入力Ｉ／Ｆ１０１は、例えば、ＬＡＮ（Local Are Network）ケーブル、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルといった電気信号線を介して外部装置と接続可能となるように構成されており、外部装置から画像データを取得する。本実施形態において、入力Ｉ／Ｆ１０１は、外部装置として原稿上に形成された画像を読取ることでカラー画像データを生成することが可能なスキャナ１１０と接続されている。入力Ｉ／Ｆ１０１は、スキャナ１１０で生成された画素毎に３色のＲＧＢ色成分値によって表現されるカラー画像データ（以下、ＲＧＢ画像データと称する）を取得する。

制御部１０２は、揮発性メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、不揮発性メモリであるＲＯＭ（Read Only Memory）１０４、及びＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５を備え、カラー画像データの一時的な記憶や、画像処理プログラムの演算、実行などの動作を統括的に制御する。

出力Ｉ／Ｆ１０６は、ＬＡＮケーブル、ＵＳＢケーブル、パラレルＡＴＡ（Advanced Technology Attachment）ケーブル、又はシリアルＡＴＡケーブルといった電気信号線を介して外部装置と接続可能となるように構成されており、外部装置に対して処理されたカラー画像データを出力する。本実施形態において、出力Ｉ／Ｆ１０６は、外部装置としてカラー画像データを磁気的に書き込み可能なＨＤＤ（Hard Disk Drive）１２０と接続されている。

図２は、第１の実施形態に係る画像処理装置１００の機能を示す機能ブロック図である。各部における通信機構や書き込み制御、画像処理に係る演算等は、制御部１０２におけるＣＰＵ１０５がＲＡＭ１０４をワーキングメモリとしてＲＯＭ１０３に記憶されたプログラムを実行することで実現される。

画像取得部２０１は、入力Ｉ／Ｆ１０１を介してスキャナ１１０からＲＧＢ画像データを取得する。なお、本実施形態において、画像取得部２０１は、スキャナ１１０からＲＧＢ画像データを取得する形態について説明するが、これに限定されず、例えば、ＰＣ（Personal Computer）やネットワークに接続された記憶媒体、ＵＳＢメモリスティック等の可搬記憶媒体からＲＧＢデータを取得する形態としてもよい。そして、画像取得部２０１は、取得したＲＧＢ画像データをＲＡＭ１０３に記憶させる。

第一の色変換部としての入力色変換部２０２は、ＲＡＭ１０３に記憶されたＲＧＢ画像データを、第１画像データたる明度成分と色度成分とが独立した均等色空間の一種であるＣＩＥＬ＊ａ＊ｂ＊（以下、単にＬａｂと称する）画像データに変換する。本実施形態においては、取得したＲＧＢ画像データのＲ、Ｇ、Ｂの組み合わせに対応した出力Ｌａｂ値を導出する３次元ルックアップテーブルを予め作成しておき、入力色変換部２０２は、ＲＧＢ画像データのそれぞれのＲＧＢ値を読取り、３次元ルックアップテーブルを参照することで対応するＬａｂ値に変換する。なお、３次元ルックアップテーブルを用いた色空間の変換方法については、例えば、先行技術文献の特開平９−２０７３８９号公報に記載された方法を用いることができる。そして、入力色変換部２０２は、変換して得られたＬａｂ画像データを背景色検出部２０３、及び背景除去部２００の白色変換部２０６に出力する。

背景色検出部２０３は、入力色変換部２０２において変換して得られたＬａｂ画像データを参照し、後述する検出方法にてＬａｂ画像データ内の背景色成分である背景色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｓ，ａ_ｗｓ，ｂ_ｗｓ）を検出し、検出した背景色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｓ，ａ_ｗｓ，ｂ_ｗｓ）を背景除去部２００の変換パラメータ導出部２０５に出力する。

出力白色値設定部２０４は、背景色検出部２０３で検出した背景色Ｌａｂ値を背景除去部２００にて変換した際の変換結果となる白色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｄ，ａ_ｗｄ，ｂ_ｗｄ）を設定する。なお、本実施形態においては、出力値はＲＧＢ画像データとするため、白色Ｌａｂ値としてＬ値は最大値、ａ値、ｂ値は無彩色を示す（Ｌ_ｗｄ，ａ_ｗｄ，ｂ_ｗｄ）＝（１００，０，０）とする。そして、出力白色値設定部２０４は、設定した白色Ｌａｂ値を背景除去部２００の変換パラメータ導出部２０５に出力する。

背景除去部２００は、Ｌａｂ色空間での白色点の変換を行うための変換パラメータを導出する導出部としての変換パラメータ導出部２０５と、Ｌａｂ画像データの白色変換を実行する白色変換部２０６とを備える。

本発明において、背景除去部２００は、Ｌａｂ色空間での白色点変換を可能とすることで、変換によるカラーバランスの崩れを防止する。以下に、当該変換に供される変換式の導出について説明する。

例えば、光源Ｓと光源Ｄとでの色の見えの違いを補正する光源変換では、デバイス非依存性の表色系であるＣＩＥＸＹＺ（以下、単にＸＹＺと称する）色空間において、光源ＳにおけるＸＹＺ値（Ｘ_Ｓ，Ｙ_Ｓ，Ｚ_Ｓ）から光源ＤにおけるＸＹＺ値（Ｘ_Ｄ，Ｙ_Ｄ，Ｚ_Ｄ）を導出する場合、光源Ｓの白色値（Ｘ_ｗｓ，Ｘ_ｗｓ，Ｘ_ｗｓ）と光源Ｄの白色値（Ｘ_ｗｄ，Ｘ_ｗｄ，Ｘ_ｗｄ）との比を用いて以下の式１、式２、及び式３で変換される。

本実施形態においては、画像データの背景色に対応する成分値を基準となる白色の値に変換するため、上記の光源変換の白色値変換の考え方を応用する。

ところで、ＸＹＺ空間とＬａｂ空間との変換式は、標準の白色光源Ｏの白色値（Ｘ_Ｏ，Ｙ_Ｏ，Ｚ_Ｏ）を用いて、以下の式４、式５、式６の順変換の式と、式７、式８、式９の逆変換の式で与えられる。

ここで背景色検出部２０３において検出された背景色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｓ，ａ_ｗｓ，ｂ_ｗｓ）を、出力白色値設定部２０４で設定された白色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｄ，ａ_ｗｄ，ｂ_ｗｄ）に変換する白色変換をＬａｂ画像データに施す場合、ＸＹＺ色空間とＬａｂ色空間との間で変換演算を大量に行う必要がある。具体的には、まず、背景色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｓ，ａ_ｗｓ，ｂ_ｗｓ）と白色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｄ，ａ_ｗｄ，ｂ_ｗｄ）とのＸＹＺ値をそれぞれ式７、式８、式９にて背景色ＸＹＺ値（Ｘ_ｗｓ，Ｘ_ｗｓ，Ｘ_ｗｓ）と白色ＸＹＺ値（Ｘ_ｗｄ，Ｘ_ｗｄ，Ｘ_ｗｄ）として求め、Ｌａｂ画像データのＬａｂ値（Ｌ_ｓ，ａ_ｓ，ｂ_ｓ）も同様にＸＹＺ値（Ｘ_ｓ，Ｙ_ｓ，Ｚ_ｓ）を求めた後、白色変換式１、式２、式３を用いて補正ＸＹＺ値（Ｘ_Ｄ，Ｙ_Ｄ，Ｚ_Ｄ）を導出し、さらに、式４、式５、式６にて補正Ｌａｂ値（Ｌ_Ｄ，ａ_Ｄ，ｂ_Ｄ）を求めることになる。このように、ＸＹＺ色空間とＬａｂ色空間との間における相互変換には、累乗や３乗根等の複雑な計算が多く、例えば、白色比の演算には、乗算が２４回、除算が１６回含まれ、画素ごとの演算には、乗算が１８回、除算が１０回、立方根演算が５回含まれることから、演算時間に要する時間や、実装コストが大きくなってしまう。

そこで、本発明においては、Ｌａｂ画像データのＬａｂ値（Ｌ_ｓ，ａ_ｓ，ｂ_ｓ）から補正Ｌａｂ値（Ｌ_Ｄ，ａ_Ｄ，ｂ_Ｄ）を直接求める演算式を導出し、上記問題点の改善を図る。

具体的には、式４、式５、式６より、補正Ｌａｂ値（Ｌ_Ｄ，ａ_Ｄ，ｂ_Ｄ）は以下の式１０、式１１、式１２となる。

ここで、式１、式２、式３より、式１３、式１４、式１５が得られ、

式１３、式１４、式１５のＸ_ｗｓ、Ｘ_ｗｄ，Ｘ_ｓ，Ｙ_ｗｓ、Ｙ_ｗｄ，Ｙ_ｓ，Ｚ_ｗｓ、Ｚ_ｗｄ，Ｚ_ｓを、式７、式８、式９を用いて変換し整理すると、以下の式１６、式１７、式１８が得られる。

但し、係数Ｃ_０，Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４は、式１９、式２０、式２１、式２２、式２３で、Ｎは式２４で、Ｋ_ａ、Ｋ_ｂは式２５、式２６でそれぞれ表されるものとする。

ここで、Ｎは入力明度Ｌ_ｓが低明度の場合の調整値である。以上、式１６、式１７、式１８から、補正Ｌａｂ値（Ｌ_Ｄ，ａ_Ｄ，ｂ_Ｄ）は、背景色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｓ，ａ_ｗｓ，ｂ_ｗｓ）と白色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｄ，ａ_ｗｄ，ｂ_ｗｄ）によって決定される係数Ｃ_０，Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４をもった、Ｌａｂ値（Ｌ_ｓ，ａ_ｓ，ｂ_ｓ）の多元一次方程式として求めることが可能となる。演算内容は、係数Ｃ_０，Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４の導出に乗算１５回と除算４回、画素ごとの変換については調整値Ｎの演算と係数Ｃ_０，Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４を用いた乗算の６回のみであるため、演算時間を大幅に改善することができる。また、複数の変換を介さないことから、演算精度も高めることができる。

変換パラメータ導出部２０５は、背景色検出部２０３で検出された背景色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｓ，ａ_ｗｓ，ｂ_ｗｓ）と、出力白色値設定部２０４で設定された白色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｄ，ａ_ｗｄ，ｂ_ｗｄ）に基づき、上記式１９、式２０、式２１、式２２、式２３に示す係数Ｃ_０，Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４を算出する。

白色変換部２０６は、変換パレメータ導出部２０５で導出した係数Ｃ_０，Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４を用いて、上記式１６、式１７、式１８により、入力色変換部２０２で得られるＬａｂ画像データの各画素値（Ｌ_ｓ，ａ_ｓ，ｂ_ｓ）を、白色変換したＬａｂ値（Ｌ_Ｄ，ａ_Ｄ，ｂ_Ｄ）に変換する。

第二の色変換部としての出力色変換部２０７は、背景除去部２００により変換された第２画像データたるＬａｂ画像データを、第３画像データたるＲＧＢ画像データに変換する。本実施形態においては、変換後のＬａｂ画像データのＬ、ａ、ｂの組み合わせに対応した出力ＲＧＢ値を導出する３次元ルックアップテーブルを予め作成しておき、出力色変換部２０７は、Ｌａｂ画像データのそれぞれのＬａｂ値を読取り、３次元ルックアップテーブルを参照することで対応するＲＧＢ値に変換する。そして、出力色変換部２０７は、変換して得られたＲＧＢ画像データを画像出力部２０８に出力する。

出力部としての画像出力部２０８は、出力Ｉ／Ｆ１０６を介してＲＧＢ画像データを出力し、ＨＤＤ１２０に記憶させる。

次に、本実施形態に係る画像処理装置１００の動作について図３のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ３０１において、画像取得部２０１は、入力Ｉ／Ｆ１０１を介してスキャナ１１０からＲＧＢ画像データを取得し、ＲＡＭ１０３に記憶させる。

次に、入力色変換部２０２は、ステップＳ３０１において取得したＲＧＢ画像データを３次元ルックアップテーブルを用いてＬａｂ画像データに変換する（ステップＳ３０２）。

そして、ステップＳ３０３において、背景色検出部２０３は、入力色変換部２０２により変換されたＬａｂ画像データを参照し、背景色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｓ，ａ_ｗｓ，ｂ_ｗｓ）を検出する。なお、背景色検出部２０３による処理は後述する。

次に、ステップＳ３０４において、出力白色値設定部２０４は、白色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｄ，ａ_ｗｄ，ｂ_ｗｄ）を設定する。本実施形態においては、出力白色値設定部２０４は、白色Ｌａｂ値をＬａｂ画像データの白色に相当する（１００，０，０）に設定する。

そして、背景除去部２００は、Ｌａｂ空間での白色変換による背景除去を実行する（ステップＳ３０５）。なお、背景除去部２００による処理は後述する。

次に、出力色変換部２０７は、ステップＳ３０５において変換されたＬａｂ画像データを３次元ルックアップテーブルを用いてＲＧＢ画像データに変換する（ステップＳ３０６）。

最後に、画像出力部２０８は、出力Ｉ／Ｆ１０６を介してＲＧＢ画像データを出力し、ＨＤＤ１２０に記憶させる（ステップＳ３０７）。

ここで、図３のステップＳ３０３における背景色検出部２０３による背景色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｓ，ａ_ｗｓ，ｂ_ｗｓ）の検出動作について図４のフローチャート、及び図５のＬ値ヒストグラムの例を用いて説明する。

まず、ステップＳ４０１において、背景色検出部２０３は、入力色変換部２０２により変換されたＬａｂ画像データから明度を表すＬ値ヒストグラム（ｈｉｓｔｏｇｒａｍ［Ｌ］）を作成する、図５は、背景検出部２０３により作成されたＬ値ヒストグラム９００の例を示す図である。

そして、背景色検出部２０３は、Ｌａｂ画像データの各画素のＬａｂ値を参照し、Ｌ値ごとのａ値の総和ｓｕｍ＿ａ［Ｌ］と、Ｌ値ごとのｂ値の総和ｓｕｍ＿ｂ［Ｌ］を取得する（ステップＳ４０２）。

次に、背景色検出部２０３は、Ｌ値ヒストグラム９００の最高明度から低明度側にかけて検索を行い、最初のピーク開始明度ｓｔａｒｔ＿Ｌを検出する（ステップＳ４０３）。なお、ピーク開始明度とは、図５において、図中右側のピークの高明度側の裾の部分にあたる明度９０１を示し、本実施形態では、Ｌ値＝１００から徐々に明度を下げていき、Ｌ値ヒストグラム９００が最初にｈｉｓｔｏｇｒａｍ［Ｌ］＞０となった値をピーク開始明度とする。

さらに、背景色検出部２０３は、低明度側にかけて検索を行い、ピーク頂点明度ｔｏｐ＿Ｌを検出する（ステップＳ４０４）。なお、ピーク頂点明度とは、図５において、図中右側の最高頻度となったときの明度９０２を示し、本実施形態では、Ｌ値ヒストグラム９００が最初にｈｉｓｔｏｇｒａｍ［Ｌ］＜ｈｉｓｔｏｇｒａｍ［Ｌ＋１］となった値をピーク頂点明度とする。

そして、背景色検出部２０３は、ステップＳ４０３、及びステップＳ４０４において検出したｓｔａｒｔ＿Ｌ、及びｔｏｐ＿Ｌの値から背景の明度Ｌ_ｗｓを決定する（ステップＳ４０５）。なお、背景にあたる画素の明度はある一点ではなく正規分布していると考えられるため、本実施形態においては、背景画素がとりうる明度の最低明度を背景の明度Ｌ_ｗｓとして設定する。これにより、背景明度Ｌ_ｗｓより高い明度である全ての背景画素を除去することができる。背景の明度の低明度側の裾は、ピーク頂点明度から低明度側に、ピーク開始明度とピーク頂点明度との幅の位置（図５における明度９０３）に存在すると考えられるため、背景検出部２０３は、以下の式２７で求めた値を背景明度Ｌ_ｗｓとする。

次に、ステップＳ４０６において、背景検出部２０３は、背景の色度ａ_ｗｓ、ｂ_ｗｓを求める。本実施形態においては、背景の色度は、背景明度Ｌ_ｗｓからピーク開始明度ｓｔａｒｔ＿Ｌの間の明度をもつ画素のａ、ｂ値のそれぞれの平均値とする。よって、背景検出部２０３は、ステップＳ４０１で作成したＬ値ヒストグラム（ｈｉｓｔｏｇｒａｍ［Ｌ］）と、ステップＳ４０２で取得したＬ値ごとのａ値の総和ｓｕｍ＿ａ［Ｌ］、Ｌ値ごとのｂ値の総和ｓｕｍ＿ｂ［Ｌ］とを用いて、以下の式２８、式２９で求めた値を背景の色度ａ_ｗｓ、ｂ_ｗｓとする。

以上の動作により、入力色変換部２０２において変換して得られたＬａｂ画像データから背景色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｓ，ａ_ｗｓ，ｂ_ｗｓ）を検出することができる。

次に、図３のステップＳ３０５における背景除去部２００によるＬａｂ空間の白色変換による背景除去動作について図６のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ５０１において、背景除去部２００の変換パラメータ導出部２０５は、図３のステップＳ３０３において検出された背景色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｓ，ａ_ｗｓ，ｂ_ｗｓ）と、ステップＳ３０４において設定された白色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｄ，ａ_ｗｄ，ｂ_ｗｄ）を取得する。

次に、変換パラメータ導出部２０５は、ステップＳ５０１において取得した背景色の色度（ａ_ｗｓ，ｂ_ｗｓ）を参照し、ａ_ｗｓの絶対値｜ａ_ｗｓ｜が所定の閾値ａ_ＴＨよりも大きい、又はｂ_ｗｓの絶対値｜ｂ_ｗｓ｜が所定の閾値ｂ_ＴＨよりも大きい場合（ステップＳ５０２Ｙｅｓ）、処理終了する。これは、背景色と判断した色が所定の閾値を越える彩度をもっている場合、その背景色は色情報として削除されるべきではないとの判断に基づくものである。一方、ａ_ｗｓの絶対値｜ａ_ｗｓ｜が所定の閾値ａ_ＴＨ以下であり、且つｂ_ｗｓの絶対値｜ｂ_ｗｓ｜が所定の閾値ｂ_ＴＨ以下である場合（ステップＳ５０２Ｎｏ）、変換パラメータ導出部２０５による処理はステップＳ５０３へ移行する。

ステップＳ５０３において、変換パラメータ導出部２０５は、ステップＳ５０１において取得した背景色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｓ，ａ_ｗｓ，ｂ_ｗｓ）と、白色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｄ，ａ_ｗｄ，ｂ_ｗｄ）を用い、式２０、式２１、式２２、式２３に示す係数Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４を導出する。

そして、背景除去部２００の白色変換部２０６は、ステップＳ５０３において導出した係数Ｃ_１，Ｃ_２，Ｃ_３，Ｃ_４を用い、式１６、式１７、式１８により、ステップＳ３０２において変換されたＬａｂ画像データの各画素値（Ｌ_ｓ，ａ_ｓ，ｂ_ｓ）を白色変換したＬａｂ値（Ｌ_Ｄ，ａ_Ｄ，ｂ_Ｄ）に変換する（ステップＳ５０４）。

全ての画素のＬａｂ値を変換した場合（ステップＳ５０５Ｙｅｓ）、背景除去部２００による処理は終了する。一方、未処理の画素がある場合（ステップＳ５０５Ｎｏ）、背景除去部２００による処理はステップＳ５０４に戻り、次の画素のＬａｂ値変換が行われる。

以上の動作により、背景色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｓ，ａ_ｗｓ，ｂ_ｗｓ）から白色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｄ，ａ_ｗｄ，ｂ_ｗｄ）へ白色変換されたＬａｂ画像データが作成される。

図７は、第１の実施形態に係る白色点変換を用いた背景除去処理と、従来のＬａｂ値の一律変換による背景除去処理とについて、処理前後の色空間の変化の例を説明する図である。また、図８は、画像データに対する処理結果の例を示す図であり、図９は、図８における各部のＬａｂ値の具体例を説明する図である。

図７（ａ）は、第１の実施形態に係る白色変換による色空間の変化を示しており、縦軸が明度Ｌ、横軸は色度ｂとした断面図である。この例においては、スキャナ１１０で読取られた下地がやや黄みがかった画像の色空間範囲１００１から、白色点変換後の色空間範囲１００２に変化している。点１００３は原稿スキャンデータの下地であり、図８における原稿スキャンデータ１１００の１１０１で示される色に相当する。例えば、図９に示すように、Ｌａｂ＝（９０，０，８）とする。

点１００４は色空間の最大明度の無彩色、すなわち白色点である。点１００５は色空間の最低明度の無彩色、すなわち黒色点である。線１００６は下地色１００３と黒色点１００５とを結ぶ線分であり、黄みがかったグレーのグラデーションの領域である。図８のパッチ１１０６，１１０７，１１０８，１１０９は、上記線１００６上に位置する色のパッチであり、図９に示す値のように黄みがかったグラデーションである。線１００７は白色点と黒色点とを結ぶ線分、すなわち無彩色軸である。また図８のパッチ１１０２，１１０３，１１０４，１１０５は、この線１００７上に位置する色のパッチで図９に示す値のように無彩色グラデーションである。

ここで、人間の目は、背景色に彩度の低い色がついていても、その背景色を白色と認識し、その他の色を背景色との相対的な色として捉えようとする特性がある。この場合、原稿目視認識１１１０のように、黄みがかった背景１１０１に相当する背景１１１１は白と認識され、黄みがかったグレーのグラデーション１１０６，１１０７，１１０８，１１０９は無彩色のグラデーション１１１６，１１１７，１１１８，１１１９と認識され、無彩色のグラデーション１１０２，１１０３，１１０４，１１０５は青みがかったグレーのグラデーション１１１２，１１１３，１１１４，１１１５として認識されることになる。そのため、出力画像を生成するにあたっては、人間の見えの特性と同等の出力とする必要がある。

図７（ａ）に示されるように、白色点変換では、下地色１００３から白色１００４へ変換されると同時に、色空間全体が伸長されるように変換される。このとき、線１００６の黄みがかったグレーの軸は、線１００７の無彩色軸へ、線１００７の無彩色軸上の点は線１００８の青みがかったグレーの軸に変化している。このため、図８の白色点変換データ１１２０で示されるように、背景１１０１は、白色の背景１１２１へ、黄みがかったグレーのグラデーション１１０６，１１０７，１１０８，１１０９は無彩色のグラデーション１１２６，１１２７，１１２８，１１２９へ、無彩色のグラデーション１１０２，１１０３，１１０４，１１０５は、青みがかったグレーのグラデーション１１２２，１１２３，１１２４，１１２５に変換され、人間の見え特性に合った自然な色変換を実現することができる（Ｌａｂ値の具体例は図９を参照）。

一方、従来のＬａｂ値を一律変換する方式では、図７（ｂ）に示されるように、下地色１００３を色度は変えずに明度を最大とした点１０１１に引き伸ばした色空間範囲１００９を、さらに色度が無彩色となる方向に平行移動した色空間範囲１０１１を補正結果としている。この場合、下地色１００３は白色点１００４に補正されるが、黒色点１００５が青みの方向にずれた点１０１２に移動しているように、下地色以外の色度が一律に変化してしまう。また、図７（ｃ）に示されるように、黄みがかったグレーのグラデーションである線１００６は、白色点１００４と青みの黒色点１０１２とを結ぶ線１０１３に変換されることとなり、図８の一律変換データ１１３０に示されるように、背景１１０１は白色の背景１１３１へ変換されるものの、黄みがかったグレーのグラデーション１１０６，１１０７，１１０８，１１０９は白色点から青みがかった黒へのグラデーション１１３６，１１３７，１１３８，１１３９へ、無彩色のグラデーション１１０２，１１０３，１１０４，１１０５は青みがかった白から青みがかった黒へのグラデーション１１３２，１１３３，１１３４，１１３５に変換されてしまい、原稿目視認識１１１０と異なる結果となる（Ｌａｂ値の具体例は図９を参照）。

以上のように、第１の実施形態によれば、色空間にゆがみやずれが発生することなく、カラーバランスが崩れることがない背景色除去処理を行うことができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る画像処理装置６００は、第１の実施形態に係る画像処理装置１００の構成と略同一である。したがって、本実施形態の説明においては、同一な箇所については同一の符号付してその説明を省略する。

図１０は、第２の実施形態に係る画像処理装置６００の全体構成を説明するための概略構成図である。画像処理装置６００は第１の実施形態に係る画像処理装置１００が有する出力Ｉ／Ｆ１０６に替えて入出力Ｉ／Ｆ６０６を備える。

入出力Ｉ／Ｆ６０６は、例えば、ＬＡＮケーブル、ＵＳＢケーブルといった電気信号線を介して外部装置としてのプリンタ６２０と接続され、プリンタ６２０で用いられるプリンタプロファイルが記述されたプリンタプロファイル情報を取得したり、Ｌａｂ画像データをプリンタ６２０に対して出力することができる。ここで、プリンタ６２０は、電子写真方式の画像形成装置であり、入出力Ｉ／Ｆ６０６から出力されたＬａｂ画像データをプリンタプロファイルに基づいてＣＭＹＫ画像データに変換し、当該ＣＭＹＫ画像データに基づく画像を媒体上に形成することができる。

図１１は、第２の実施形態に係る画像処理装置６００の機能を示す機能ブロック図である。各部における通信機構や書き込み制御、画像処理に係る演算等は、制御部１０２におけるＣＰＵ１０５がＲＡＭ１０４をワーキングメモリとしてＲＯＭ１０３に記憶されたプログラムを実行することで実現される。なお、画像取得部２０１，入力色変換部２０２，背景色検出部２０３，背景除去部２００，変換パラメータ導出部２０５，白色変換部２０６については、第１の実施形態で説明したものと同一であるため、ここでの説明は省略する。

出力プロファイル取得部７０９は、プリンタ６２０において用いられるプリンタプロファイルが記述されたプリンタプロファイル情報を入出力Ｉ／Ｆ６０６を介して取得する。

出力白色値設定部７０４は、背景色検出部２０３で検出した背景色Ｌａｂ値を背景除去部２００にて変換した際の変換結果となる白色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｄ，ａ_ｗｄ，ｂ_ｗｄ）を設定する。なお、本実施形態においては、出力白色値設定部７０４は、出力プロファイル取得部７０９にて取得されたプリンタプロファイル情報を参照し、これに記述されているプリンタプロファイルにて白色と定義されたＬａｂ値を白色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｄ，ａ_ｗｄ，ｂ_ｗｄ）と設定する。そして、出力白色値設定部７０４は、設定した白色Ｌａｂ値を背景除去部２００の変換パラメータ導出部２０５に出力する。

画像出力部７０８は、背景除去部２００により変換されたＬａｂ画像データを、入出力Ｉ／Ｆ６０６を介してプリンタ６２０に出力する。画像出力部７０８から出力されたＬａｂ画像データは、プリンタプロファイルに基づいてＣＭＹＫ画像データに変換され、当該ＣＭＹＫ画像データに基づく画像が媒体上に形成される。

次に、本実施形態に係る画像処理装置６００の動作について図１２のフローチャートを用いて説明する。なお、ステップＳ３０１，ステップＳ３０２，ステップＳ３０３，ステップＳ３０５に係る処理は、第１の実施形態の図３のフローチャートで説明したものと同一であるため、ここでの説明は省略する。

ステップＳ８０７において、出力プロファイル取得部７０９は、入出力Ｉ／Ｆ６０６を介してプリンタ６２０からプリンタプロファイル情報を取得する。

そして、出力白色値設定部７０４は、白色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｄ，ａ_ｗｄ，ｂ_ｗｄ）を設定する。本実施形態においては、出力白色値設定部７０４は、ステップＳ８０７において取得されたプリンタプロファイル情報に記述されたプリンタプロファイルにて白色と定義されたＬａｂ値を白色Ｌａｂ値（Ｌ_ｗｄ，ａ_ｗｄ，ｂ_ｗｄ）として設定する（ステップＳ８０４）。

ステップＳ８０６において、画像出力部７０７はステップＳ３０５において変換されたＬａｂ画像データをプリンタ６２０に入出力Ｉ／Ｆ６０６を介して出力する。

以上のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に係る効果に加え、プリンタ等の出力デバイスが任意のプロファイルを用いている場合においても、色空間にゆがみやずれが発生することなく、カラーバランスが崩れることがない背景色除去処理を行うことができる。

本実施形態の説明においては、カラー画像データの取得方法として、外部のＰＣ、スキャナ等から取得する形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、外部Ｉ／Ｆを有さず、スキャナを内蔵した複写機、ファクシミリ、複合機等にも適用可能である。また、本実施形態の説明においては、カラー画像データの出力方法として、外部のＨＤＤ、プリンタ等へ出力する形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、モニタ等の他の出力デバイスを用いた構成でも良く、また、外部Ｉ／Ｆを有さず、出力デバイスを内蔵した構成としてもかまわない。

さらに、本実施形態の説明においては、ＸＹＺ色空間での白色の比をもとに算出したＬ＊ａ＊ｂ＊空間での白色変換式を導出する形態について説明したが、これら変換式は白色に基づいて色空間全体を調整できるものであればこれに限定されるものではなく、例えば、Ｂｌａｄｆｏｒｄの白色変換をもとにＬ＊ａ＊ｂ＊空間での白色変式を導出する形態としてもかまわない。また、変換式ではなく、ルックアップテーブルとして予めメモリ入力値に対応する変換値を記憶する形態としてもよい。

１００，６００画像処理装置
１０１入力Ｉ／Ｆ
１０２制御部
１０３ＲＡＭ
１０４ＲＯＭ
１０５ＣＰＵ
１０６出力Ｉ／Ｆ
１２０ＨＤＤ
２００背景除去部
２０１画像取得部
２０２入力色変換部
２０３背景色検出部
２０４出力白色値設定部
２０５変換パラメータ導出部
２０６白色変換部
２０７出力色変換部
２０８画像出力部
６０６入出力Ｉ／Ｆ
６２０プリンタ
７０４出力白色値設定部
７０８画像出力部
７０９出力プロファイル取得部

Claims

カラー画像データを取得する画像取得部と、
取得した前記カラー画像データを、明度成分と色度成分とが独立したＬ＊ａ＊ｂ＊色空間の第１画像データへ変換する第一の色変換部と、
前記Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間へ変換された前記第１画像データから、背景色成分を検出する背景色検出部と、
前記Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間において、前記背景色成分に対応する背景色と予め設定された基準白色との比に基づく白色点変換を行うための白色点変換パラメータを導出する導出部と、
前記導出部により導出された前記白色点変換パラメータに基づき、前記第１画像データの変換を行うことで前記背景色を白色とする第２画像データへ変換する背景除去部と、
前記Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における前記第２画像データの出力形式を所定の色空間に合わせた第３画像データへ変換する第二の色変換部と、
前記所定の色空間へ変換された前記第３画像データを出力する出力部とを備え、
前記導出部は、前記第１画像データに基づく多次元一次方程式が有する所定の係数として前記白色点変換パラメータを導出すること
を特徴とする画像処理装置。
前記第一の色変換部は、３次元ルックアップテーブルを用いて前記カラー画像データを前記第１画像データへ変換すること
を特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
前記背景色検出部は、前記第１画像データの明度ヒストグラムから背景色成分を推定すること
を特徴とする請求項１、又は２記載の画像処理装置。
前記背景色検出部は、前記明度ヒストグラムの値毎の色度成分の総和を取得すること
を特徴とする請求項３記載の画像処理装置。
前記背景色検出部は、前記明度ヒストグラムの最初のピーク開始明度とピーク頂点明度とに基づき前記背景色成分の明度を背景明度として決定すること
を特徴とする請求項３、又は４記載の画像処理装置。
前記背景色検出部は、前記背景色を構成する背景画素がとりうる明度の最低明度を前記背景明度として決定すること
を特徴とする請求項５記載の画像処理装置。
前記背景色検出部は、前記背景明度から前記ピーク開始明度との間の明度をもつ前記背景画素の色度成分の平均値を背景色度とすること
を特徴とする請求項６記載の画像処理装置。
前記基準白色は、最高明度の無彩色であること
を特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の画像処理装置。
前記基準白色は、出力デバイスのプロファイルに設定された白色であること
を特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の画像処理装置。
前記第二の色変換部は、３次元ルックアップテーブルを用いて前記第２画像データを前記第３画像データへ変換すること
を特徴とする請求項１乃至９の何れか１項記載の画像処理装置。
前記所定の色空間は、ＲＧＢ色空間であること
を特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載の画像処理装置。
前記所定の色空間は、ＣＭＹＫ色空間であること
を特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載の画像処理装置。
原稿からカラー画像を読取る画像読取部をさらに備え、
前記画像取得部は、前記画像読取部により読取られた前記カラー画像を取得すること
を特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項記載の画像処理装置。
前記出力部から出力された前記第３画像データに基づく画像を媒体上に形成する画像形成部をさらに備えること
を特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項記載の画像処理装置。