JP5840227B2 - データ生成方法及びデータ生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像を記録する記録装置のカラーキャリブレーションに用いるパッチ記録用データを生成するデータ生成方法、及び、データ生成装置に関する。

カラープリンタ等の画像記録装置において印刷を行う場合、機種の個体差や経時変化、温度・湿度等の環境条件により、印刷した記録物の色味にばらつきが発生することがある。このような理由により、例えば、インクジェットプリンタにおいては、上述の環境条件に応じてインク吐出量が変化し、色味のばらつきが発生する。また、電子写真プリンタにおいては、上述の環境条件に応じて感光ドラムへの帯電率が変化し、色味のばらつきが発生する。このような色味のばらつきを補正するために、カラープリンタの出力γ補正処理やカラーマッチングおよび色分解での色変換処理におけるパラメータを再生成して更新することにより、カラーキャリブレーションを行うことが知られている。

このようなカラーキャリブレーションのために印刷するパッチチャートに関して、従来、限られたパッチ数で高い補正精度を得るための方法が提案されている。特許文献１には、キャリブレーション用パッチチャートのパッチの階調値を決定する方法が開示されている。詳しくは、均等色空間であるＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊空間上のインク軌跡の総距離（各階調間のΔＥの合計）を算出し、隣り合う階調のパッチ間の距離が均等になるように各パッチの階調を決定する方法が記載されている。

特開２００６−２３７９８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、パッチ間の測色値を補間する際に、ある特定の領域において補間誤差が大きくなるという課題があった。この領域とは、インク単色の各階調に対応する測色値の軌跡が、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間において大きく曲線を描き、非線形に変化する領域である。つまり、パッチ階調を均等に決定した場合、各階調間の測色値の色相の変化が大きいため、補間誤差が大きくなってしまう。

本発明は、上記課題に鑑み、少ないパッチ数でカラーキャリブレーションを行う場合であっても、測色値が非線形に変化し、色相の変化が大きな領域においても補間精度を低下させずにカラーキャリブレーションを実行するためのパッチ階調値の決定方法を提供する。

このような課題を鑑み、請求項１に記載の発明は、カラーキャリブレーションに用いるＭ（Ｍは自然数）個の階調値に対応する補正用パッチを記録するためのパッチ記録用データを生成するためのデータ生成方法であって、Ｎ（Ｎは自然数、且つ、Ｍ＜Ｎ）階調の濃度に対応するＮ個のパッチを記録する記録工程と、前記Ｎ階調の中から選択されたＬ（Ｌは自然数、且つ、３≦Ｌ≦Ｎ）個の階調値のそれぞれに対し、前記Ｌ個の階調値のうち第１階調、第２階調、第３階調の順に連続する３階調であって、前記第１階調の測色値に対する前記第２階調の測色値の差を複数のパラメータを用いて表現する第１ベクトルと、前記第２階調の測色値に対する前記第３階調の測色値の差を前記複数のパラメータを用いて表現する第２ベクトルと、に基づいて算出した前記第１ベクトルの単位ベクトルと前記第２ベクトルの単位ベクトルとの差ベクトルの絶対値を用いて、補正係数を算出する第１算出工程と、前記第１算出工程において算出した前記Ｌ個の補正係数に基づいて、測色値を補正するための補正係数を前記Ｎ個の測色値それぞれに対応させて算出する第２算出工程と、前記第２算出工程において算出した前記Ｎ個の補正係数を用いて、前記Ｎ階調の各階調間の測色値の色差を補正し、前記Ｎ階調に対応する前記Ｎ個の補正値を生成する生成工程と、前記Ｎ個の補正値に基づいて、前記Ｎ階調の中から前記補正用パッチの階調値として前記Ｍ個の階調値を決定する決定工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、カラーキャリブレーションで用いるパッチチャートの階調値を適切に決定してパッチチャート用データを生成することで、パッチ数が少ない場合であっても補間誤差が小さい、高精度なキャリブレーションを実行することができる。

本発明を適用可能な印刷システムの制御構成を説明する図である。 記録装置における印刷処理フローを示す図である。 パッチ階調値を決定するための処理のフローを示す図である。 測色器によりパッチチャートを測定する様子を示す図である。 各インク色のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間における測色値の一例を示す図である。 各インク色のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間における測色値の一例を示す図である。 各インク色のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間における測色値の一例を示す図である。 各階調の測色値からΔＥ均等パッチを決定する過程で算出される値を示す図である。 仮決定したパッチ階調値を修正し、パッチ階調値を決定する処理の流れを示す図である。 ３つの測色値から評価値Ｘ_ｍを算出する流れを説明するための図である。 ３つの測色値から評価値Ｘ_ｍを算出する流れを説明するための図である。 ΔＥ均等パッチの測色値から補正係数Ｉ_ｎを求める過程で算出される値を示す図である。 階調値に対する補正係数Ｉ_ｎの値の変化を示す図である。 修正パッチを決定する過程で算出される値を示す図である。 修正後階調値とＬ^＊ａ^＊ｂ^＊値を示す図である。 ２５６階調、ΔＥ均等パッチ、修正パッチの測色値をａ^＊ｂ^＊平面、ａ^＊Ｌ^＊平面、ｂ^＊Ｌ^＊平面に投影した例を示す図である。 ２５６階調、ΔＥ均等パッチ、修正パッチの測色値をａ^＊ｂ^＊平面、ａ^＊Ｌ^＊平面、ｂ^＊Ｌ^＊平面に投影した例を示す図である。 ２５６階調、ΔＥ均等パッチ、修正パッチの測色値をａ^＊ｂ^＊平面、ａ^＊Ｌ^＊平面、ｂ^＊Ｌ^＊平面に投影した例を示す図である。 プリンタの概要を示す図である。 ブラックインクに対応する測色値に行う正規化処理を説明する図である。 ブラックインクにおいて比較例と本発明とを説明する図である。 ブラックインクにおいて比較例と本発明とを説明する図である。 正規化処理を実行した場合と実行しない場合とを説明するための図である。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜システムの概略構成＞
図１は、カラーキャリブレーションにおける各インク色のパッチ階調値を決定するための印刷システムの制御構成を説明する図である。印字装置としてのプリンタ１０には、情報処理装置としてモニター、キーボード、マウス、ＰＣ本体などから構成されるパーソナルコンピュータ（以下、単に「ＰＣ」と呼ぶ）１１が接続されている。また、ＰＣ１１には、測色手段としての測色器１２が接続されている。この測色器は、照射した光の反射光をセンサにより受光し、対象となる原稿の反射光の強度から分光反射率を測定し、均等色色空間であるＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間における値であるＬ^＊ａ^＊ｂ^＊値に変換する変換処理を行う。本実施例において、プリンタ１０はインクジェット方式のプリンタを使用した例を挙げるが、例えば電子写真方式のプリンタであってもよい。

図１４は、プリンタ１０の概要を示す図である。プリンタ１０の印刷部１０１は、キャリッジおよびプリントヘッドにより構成されている。図示しないインクタンクからプリントヘッドに供給されたインクを記録媒体表面上に吐出しながら、図のＸ方向へのキャリッジの移動（走査）と、図のＹ方向への記録媒体の搬送とを行いながら、画像を記録する。

ＰＣ１１は、プリンタ１０および測色器１２の制御に関して種々の処理を行う。ＰＣ１１は、操作部１１１、演算部１１２、作業メモリ１１３、記憶装置１１４、データ入出力装置１１５、表示部１１６から構成される。ユーザーインターフェースとなる（以下、ＵＩと呼ぶ）操作部１１１は、キーボードやマウス等の入力・Ｉ／Ｆ機器を含む。表示部１１６は、ディスプレイ等の表示装置である。記憶装置１１４は、ハードディスク等の記憶装置であり、後述するパッチ階調値を決定するためのプログラムやカラーキャリブレーションを実行するためのプログラム、ＰＣ１１上で作成された印刷データやプリンタドライバ等のアプリケーションを記憶している。演算部１１２は、記憶装置１１４に格納されたプログラムに従い、プリンタ１０および測色器１２を制御するための処理を実行する。作業メモリ１１３は、その処理を実行する際のワークエリアとして用いられる。

通常、ＰＣ１１において種々のアプリケーションによって処理された文書や画像は、プリンタドライバを介してプリンタ１０にて出力させることができる。例えば、ＰＣ１１におけるプリントアプリケーションによって処理された画像等について所定の画像処理を行い、印刷データとしてプリンタドライバへ送出する。プリンタドライバは、印刷データをプリンタで用いるインク色（例えばＣＭＹＫ）などに色変換し、さらにハーフトーン処理を施して、プリンタ１０へ出力する。プリンタ１０は、ＰＣ１１から受信したハーフトーン処理後のデータを記録媒体上に出力する。また、ＰＣ１１は測色器１２を制御可能であり、測色処理を実行してプリンタ１０が記録した記録物の測色結果を取得することができる。

＜カラーキャリブレーション＞
カラー画像を出力するプリンタ等の画像記録装置においては、機種の個体差や経時変化、温度・湿度等の環境条件により記録物の色味にばらつきが発生する。このばらつきを補正するために、カラーキャリブレーションを実行する必要がある。

図２は、カラーキャリブレーション機能を持つインクジェットプリンタにおける印刷処理のフローを説明する図である。この印刷処理は、図１の記憶装置１１４に保存されたプリンタドライバおよびカラーキャリブレーションプログラムによって実行される。カラーマッチング処理部２０１は、３次元ルックアップテーブル（以下３Ｄ−ＬＵＴ）を用いて、入力されたＲＧＢ値を装置固有のＲＧＢ値に変換する処理を行う。色分解処理部２０２は、３Ｄ−ＬＵＴを用いて、装置固有のＲＧＢ値をプリンタで使用されるインク色に対応する信号値に変換する処理を行う。出力γ補正処理部２０３は、１次元ルックアップテーブル（１Ｄ−ＬＵＴ）である出力γ補正テーブルを用いて、各インク色の信号値に対して出力γ補正処理を行う。補正された各インク色に対応する信号値は、ハーフトーン処理部２０４において公知の２値化手段により２値化され、印刷用データとしてプリンタエンジンに送られる。なお、本実施例においてはＰＣ１１で色変換処理、ハーフトーン処理およびカラーキャリブレーション処理を実行するが、これらの処理をプリンタ１０内で実行する構成であってもよい。

本願発明は、カラーキャリブレーション処理を行うためのカラーキャリブレーション用チャートのデータを生成するデータ生成方法に関する発明である。そのためには、チャートに印刷するパッチ階調値を決定する必要がある。まず前段階として、印刷部１０１を用いてパッチチャート（補正用パッチチャート）を印刷する。このパッチチャートには、インク色毎に複数の補正用パッチが含まれ、この複数のパッチは複数の階調値にそれぞれ対応している。各パッチの階調値は、後述の方法によって決められる階調値である。次に、測色器１２を用いて、このパッチチャートを測色する。測色された値（測色値）は、所定の形式にて記憶装置１１４に記憶される。そして、補正値算出部２０５において、あらかじめ記憶装置に記憶されている目標色を示す目標値（本実施例では、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊値）と、パッチチャートを測色して得られた測色値とから、補正値を算出する。そして、算出された補正値に基づき、目標とする特性を得るための１次元の補正ＬＵＴを生成する。この補正ＬＵＴを用いて、図２で述べた出力γ補正処理部２０３において用いる出力γ補正テーブルを補正する。このように、画像データに対してカラーキャリブレーションが適用された出力γ補正処理を行うことができる。この出力γ補正テーブルを補正する処理は、補正適用部２０６において、補正前の出力γ補正テーブルが有する各出力値を補正ＬＵＴに入力し、出力された値を補正後の出力γ補正テーブルの出力値とする。つまり、補正された出力γ補正テーブルは、補正前の出力γテーブルの入力値に対し、補正前の出力γテーブルの出力値に対して補正ＬＵＴを適用した値を出力値とするテーブルである。このテーブルを用いることで、出力γ補正処理部２０３においてカラーキャリブレーションが適用された出力γ補正処理を画像データに対して実行することができる。

＜パッチ階調値の決定＞
次に、図３〜１３を用いて、本発明の特徴である、カラーキャリブレーションで使用するパッチチャートの各パッチの階調値を決定する方法について説明する。パッチチャートの各パッチの階調値を決定する処理は、記憶装置１１４に記憶されているパッチ階調値を決定するためのプログラムを起動し、実行することにより行われる。

ここで比較例として、前述の特許文献１に記載の方法について説明する。特許文献１には、２５６階調の測色値のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊値の差（色差）の合計に基づいて、各パッチ間のＬ^＊ａ^＊ｂ^＊値の差が均等となるように選択することが記載されている。そして、各パッチの間の階調に対しては、線形補間により補正値を決定しているが、各インクが表現する色の特性によって補間誤差が大きくなり、カラーキャリブレーション精度が低下するという課題がある。この課題について、図５Ａ、５Ｂ、５Ｃを用いて説明する。

図５Ａ〜５Ｃは、各インク色を用いて記録した記録物の測色値をＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間に投影し、各値を結んだグラフである。図５Ａは、各測色値をａ^＊ｂ^＊平面に投影した図、図５Ｂは、各測色値をａ^＊Ｌ^＊平面に投影した図、図５Ｃは、各測色値をｂ^＊Ｌ^＊平面に投影した図である。各インク色のグラフは、単位領域あたりに付与するインク量が多くなるほどＬ^＊値が低くなるような軌跡を辿る。従って、図５Ｂ及び５Ｃは、Ｌ^＊軸を図の縦方向に取っているため、各インク色のグラフの上から下に向かってインクの付与量が増える。つまり、グラフの上部は低階調であり、グラフの下部は高階調である。

ここで、シアンインク（Ｃ）の測色値を結んだグラフでは、階調値が高い領域、すなわち単位領域あたりに付与するインク量が多い領域において、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間における測色値の軌跡が大きく曲がっていることがわかる。この曲線形状の測色値の軌跡を持つインク色に対して前述の特許文献１に記載の方法でキャリブレーションを実行した場合、大きく曲がる領域における色相の変化が大きいため、パッチ間の補間誤差が大きくなってしまうのである。

これに対し本願発明は、色相の変化が大きく補間誤差が生じやすい領域においてパッチが多く記録されるように各パッチの階調値を選択する。これにより、少ないパッチ数であっても、補間誤差を低減することができる。

図３は、本願発明の各パッチの階調値を決定する処理を示すフローである。まず、ステップＳ３０１〜Ｓ３０７の工程において、０〜２５５の２５６階調の中から、隣接するパッチ間の色差（ΔＥ）が均等となるようにパッチ階調値を仮決定する。そして、ステップＳ３０８において、仮決定した階調値を修正することにより、キャリブレーション用パッチの階調値を決定する。このＳ３０８の処理の詳細は、図７を用いて説明する。以下、図３及び図７を参照しながら処理の流れを説明する。

（Ｓ３０１ 単色パッチチャートの印刷）
まず、ステップＳ３０１において、各インク色の２５６階調（０〜２５５）の色に対応する２５６個のパッチを含むパッチチャートを印刷する。ここでは、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）、ライトシアン（Ｌｃ）、ライトマゼンタ（Ｌｍ）、グレー（Ｇｙ）の７色のインクについて、それぞれ２５６階調のパッチチャートを記録媒体に印刷する。

（Ｓ３０２ パッチチャートの測色）
次に、ステップＳ３０２において、測色器１２を用いて、各色２５６階調のパッチチャートを測色し、各階調値に対応するパッチの測色値を得る。

図４は、測色器１２を用いてパッチチャートを測色する様子を表した図である。４０は印刷されたパッチチャート、４１はパッチ、４２は測色器キャリッジ、４３は測色ヘッド、４４はステージ、４５はレールである。測色ヘッド４３が取り付けられた測色器キャリッジ４２はレール４５に沿って主走査方向に移動し、レール４５は副走査方向にステージ４４上を移動する。パッチの測色は測色ヘッド４３によって行われ、デバイスに依存しない均等色色空間であるＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間の測色値を得る。このとき、記録媒体表面上の位置の違いやインク吐出時のわずかな変動等により、測色値にばらつきが生じることがある。これに対しては、測色値を得た後に、移動平均法等により測色値の平滑化（スムージング処理）を実行することが望ましい。

次に、ステップＳ３０３〜Ｓ３０７において、０〜２５５の２５６階調の中からキャリブレーション用パッチチャートの各パッチの階調値を仮決定する工程について説明する。図６は、シアンインクを用いて記録した２５６階調のパッチの測色値と、この測色値に基づいてＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間における距離（色差）が均等となるΔＥ均等パッチを仮決定する過程で算出される値を示す表である。

（Ｓ３０３ 測色値の正規化）
ステップＳ３０３では、測色値の正規化処理を行う。正規化処理とは、０〜２５５の各階調に対応するＬ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間上の測色値を、Ｌ^＊軸、ａ^＊軸、ｂ^＊軸のそれぞれの軸に対して、最小値が０、最大値が１となるように変換する処理である。つまり、２５６階調の各測色値において、Ｌ^＊値の最大値、ａ^＊値の最大値、ｂ^＊値の最大値を求め、各軸の最大値が１となるように各値を変換したものである。Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊の各値が０〜１の間の値となるように変換することで、各測色値は１辺の長さが１である立方体の内部に含まれる値となる。図６において、Ｌ^＊列、ａ^＊列、ｂ^＊列は、正規化処理前の測色値であり、Ｌ^＊’列、ａ^＊’列、ｂ^＊’列は、正規化処理後の値である。

尚、この正規化処理を実行せずに、以後の処理でパッチ階調値を決定しても構わないが、特に、ブラックインク（Ｋ）やグレイインク（Ｇｙ）等の無彩色のインクは有彩色インクよりも補間誤差が生じやすいため、正規化処理を実行することが望ましい。この理由について、以下に詳しく説明する。

図５Ａ〜Ｃにおいて、ＫやＧｙ等の無彩色インクの測色値を結んだグラフは、Ｌ^＊値の変動が大きく、ａ^＊値、ｂ^＊値の変動が非常に小さい。しかし、高濃度部においてはＬ^＊値の変動が非常に小さく、Ｌ^＊値の変動に対してａ^＊値及びｂ^＊値の変動の割合が大きくなる。そのため、以後の処理で色差ΔＥが均等になるように各パッチのパッチ階調値を仮決定すると、高階調部（高濃度部）の階調値の変化幅が非常に大きくなるため、高濃度部の補間誤差が大きくなってしまう。

ここで、図１５はブラックインク（Ｋ）の正規化処理を説明するための図である。２本のグラフは、図５Ｃと同様に２５６階調の測色値をｂ^＊Ｌ^＊平面に投影して結んだグラフ（２５６階調正規化前）と、それを正規化したグラフ（２５６階調正規化後）である。正規化前のグラフを見ると、高階調部（図中下部）において各階調間の色差が非常に小さいことがわかる。従って、正規化処理を行わずに色差ΔＥが均等になるようにパッチ階調値を選択した場合、高階調部では細かく測色値を取る必要があるにも関わらず、パッチの間隔が大きくなるため、キャリブレーション精度が低下してしまう可能性がある。一方、各軸に対して１以下の値となるように正規化処理を行うことで、図に示すように、高階調部（図中下部）の間隔が広がり、正規化処理後の測色値を用いて色差が均等なパッチ階調値を選択することで、高階調部のパッチ数を増やすことができる。

尚、本実施例では全てのインク色に対して正規化処理を行ったが、前述したように補間誤差の生じやすいＫやＧｙ等の無彩色インクの測色値のみに正規化処理を行ってもよい。

尚、この正規化処理は、０〜２５５の２５６階調の中から、キャリブレーションチャートのＭ個のパッチ階調値を適切に選択するために行う処理であり、実際にキャリブレーションを実行するときには行われない。このステップＳ３０３以降の処理では、Ｓ３０２で得た測色値を正規化処理した値を「測色値」と呼ぶが、実際にキャリブレーションチャートを記録する際には、正規化処理前の値、すなわちステップＳ３０２で測色した測色値を用いてパッチを記録する。

（Ｓ３０４ 各階調間の色差ΔＥ_ｎを算出）
ステップＳ３０４では、２５６階調のチャートの１階調分の色差ΔＥ_ｎを算出する。階調値をｎとした時（ｎ＝０〜２５４）の、Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊、をそれぞれＬ_ｎ ^＊、ａ_ｎ ^＊、ｂ_ｎ ^＊とすると、ΔＥ_ｎは、以下の式１のように算出することができる（図６の「ΔＥ_ｎ」列を参照）。

（式１）

（Ｓ３０５ 全階調間の色差の合計ΔＥ_ａｌｌを算出）
ステップＳ３０５では、式２を用いて２５６階調の各階調間の色差を合計して合計ΔＥ_ａｌｌを算出する。図６の例では、ΔＥ_ａｌｌ＝２．２４８となる。

（式２）

（Ｓ３０６ 隣接する階調間の色差ΔＥ_ｐを算出）
ステップＳ３０６では、キャリブレーション用パッチの１パッチあたりの色差、すなわち１階調隣接する階調間の色差ΔＥ_ｐを算出する。インク１色あたりの所定パッチ数をＭとしたとき、ΔＥ_ｐは、以下の式３を用いて算出することができる。本実施例では、Ｍ＝１６とする。図６の例では、ΔＥ_ｐ＝０．１５０となる。

（式３）

（Ｓ３０７ パッチ階調値の仮決定）
ステップＳ３０７では、隣接するパッチの色差ΔＥ_ｍ（ｍ＝０〜Ｍ−１）が、ΔＥ_ｐと略等しくなるようにパッチ階調値を仮決定する。階調値０は１番目のパッチ、階調値２５５は１６番目のパッチとして固定する。図６の「均等パッチ」列には、仮決定したパッチのパッチ番号を順に示している。

尚、本実施例においては、階調値０から階調値が増える方向にΔＥ_ｍを加算していき、加算された値がΔＥ_ｐ＝０．１５０を超えたところで、その階調値を次のパッチ階調値として選択する方法を用いている。パッチ階調値が略均等になるように仮決定できる方法であれば、階調値２５５から階調値が減る方向に加算してΔＥ_ｐ＝０．１５０を超えたところで、その階調値を次のパッチとして選択してもよく、他の方法で選択してもよい。このように、色差が略等しくなるように、２５６階調の中から０、２、５、８、・・・２５５のＭ個（本実施例では１６個）の値を均等パッチのパッチ階調値として選択し、仮決定する。

（Ｓ３０８ パッチ階調値の修正）
ステップＳ３０８では、ステップＳ３０７で決定したΔＥ均等パッチに基づいて、階調値を修正（変更）する。

図７は、仮決定したパッチ階調値に基づいて、新たなパッチ階調値を決定する処理の流れを示したものである。以下、図７を用いて、処理の流れを説明する。

（Ｓ７０１ 評価値の算出）
ステップＳ７０１では、ステップＳ３０７で仮決定したＭ個のパッチ階調値に基づき、隣り合うΔＥ均等パッチにおける測色値の変化量（これをねじれ量と呼ぶ）を求め、さらに特徴量となる評価値Ｘ_ｍ（ｍ＝１〜１６）を求める。

図８Ａ、８Ｂは、Ｍ個のパッチ階調値のうち隣り合う３つのパッチ階調値に対応する測色値に基づき、評価値Ｘ_ｍを算出する流れを説明するための図である。図８Ａは変化量を求めるための、連続する３つのΔＥ均等パッチに対応する測色値のベクトルを示す図、図８Ｂは単位ベクトルと差ベクトルｘ_ｍの関係を示す図である。

まず、図８Ａに示すように、ΔＥ均等パッチのＭ個の測色値のうち、連続する３つの階調値（第１階調、第２階調、第３階調）に対応する測色値について、測色色空間（ＣＩＥ−Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊空間）の原点に対するベクトルを求める。第１階調に対応するベクトルをｐ_ｍ−１（Ｌ_ｍ−１ ^＊，ａ_ｍ−１ ^＊，ｂ_ｍ−１ ^＊）、第２階調に対応するベクトルをｐ_ｍ（Ｌ_ｍ ^＊，ａ_ｍ ^＊，ｂ_ｍ ^＊）、第３階調に対応するベクトルをｐ_ｍ＋１（Ｌ_ｍ＋１ ^＊，ａ_ｍ＋１ ^＊，ｂ_ｍ＋１ ^＊）とする（ｍ＝２〜１５）。次に、（式４）及び（式５）を用いて、ベクトルｒ_ｍ−１（第１ベクトル）、ベクトルｒ_ｍ（第２ベクトル）を求める。次に、ベクトルｒ_ｍ−１とベクトルｒ_ｍとのそれぞれについて単位ベクトルを求める。そして、図８Ｂに示すように、（式６）を用いて単位ベクトルの差ベクトルｘ_ｍを求め、（式７）を用いて差ベクトルｘ_ｍの大きさ（絶対値）をねじれ量Ｘ_ｍとして定義する。このとき、ベクトルｒ_ｍ−１とベクトルｒ_ｍについて単位ベクトルを求めるのは、各ベクトルの大きさに関わらず、２つのベクトルがなす角度が大きいほど、絶対値（ねじれ量）が大きくなるようにするためである。尚、本実施例において、ΔＥ均等パッチの両端（ｍ＝１、ｍ＝Ｍ＝１６）は、データ数が足りず、ねじれ量の算出ができないため、Ｘ_１＝０、Ｘ_１６＝Ｘ_１５とする。

（式４）

（式５）

（式６）

（式７）

ここで、図９は、シアンインク（Ｃ）においてΔＥ均等パッチの測色値から補正係数Ｉ_ｎを求める過程で算出される値を示す図である。「ねじれ量Ｘ_ｍ」列に、ねじれ量Ｘ_ｍの算出結果を示している。

（Ｓ７０２ 補正係数Ｉ_ｎの算出）
ステップＳ７０２では、ステップＳ７０１で算出した評価値Ｘ_ｍに基づいて、０〜２５５の２５６階調に対応する補正係数Ｉ_ｎ（ｎ＝０〜２５５）を算出する。まず、ΔＥ均等パッチ（ｍ＝１〜１６）における修正前の階調値ｎ＝０、２、５、・・・、１５１、１９２、２５５に対する補正係数Ｉ_ｎを以下の（式８）により決定する。

（式８）

αは粗密の度合いを決定するための粗密係数で、１以上の値を設定する。本実施例では、α＝３とする。図９の「係数Ｉ_ｎ」列に、１６個のΔＥ均等パッチの補正係数Ｉ_ｎの値を示す。ΔＥ均等パッチの階調における補正係数を算出した後は、上記階調値以外の階調について、線形補間あるいはスプライン補間等により、ｎ＝０〜２５５までの補正係数Ｉ_ｎを算出する。

図１０は、Ｃインクにおける階調値に対する補正係数Ｉ_ｎの値の変化を示す図である。測色値が大きく非線形に変化する階調値６４の周囲の補正係数が最大となっている。つまり、２５６階調において絶対値が比較的大きい値を有する階調値の周囲の領域、すなわち色相が大きく変化する領域ほど補正係数が大きくなる。

（Ｓ７０３ 隣接する階調間の色差ΔＥ_ｎ’を算出）
ステップＳ７０３では、（式９）を用いて、ステップＳ３０５で算出した２５６階調チャートの１階調分の測色値の色差ΔＥ_ｎに対して補正係数Ｉ_ｎを乗算し、補正値として２５６階調に対応する２５６個の１階調の色差ΔＥ_ｎ’を得る。

（式９）

図１１に、修正パッチを決定する過程で算出される値を示す。図１１の「色差ΔＥ_ｎ’」列に、ΔＥ_ｎ’の算出結果を示している。図１０に示したように、階調値６４において、補正係数Ｉｎの値が最大となっている。すなわち、各階調間のベクトルの向きが大きく変化する程、つまりねじれ量が大きいほど補正係数が大きくなるように設定される。

（Ｓ７０４ 全階調の色差の合計ΔＥ_ａｌｌ’を算出）
ステップＳ７０４では、（式１０）を用いて、２５６階調の色差の合計ΔＥ_ａｌｌ’を算出する。図１１の例では、ΔＥ_ａｌｌ’＝３．３４３となる。

（式１０）

（Ｓ７０５ １パッチあたりの色差ΔＥ_ｐ’を算出）
ステップＳ７０５では、（式１１）を用いて、１パッチあたりの色差ΔＥ_ｐ’を算出する。インク１色あたりの所定パッチ数をＭとしたとき、ΔＥ_ｐ’は、以下のように表すことができる。図１１の例では、ΔＥ_ｐ’＝０．２２３となる。

（式１１）

（Ｓ７０６ パッチ階調値の再決定）
ステップＳ７０６では、ステップＳ３０７と同様に、隣接するパッチの色差ΔＥ_ｍ’（ｍ＝１〜Ｍ）がほぼΔＥ_ｐ’と等しくなるようにパッチ階調値を決定する。

図１２の「修正パッチ」列に、決定したパッチのパッチ番号を示している。図１１の例では、階調値０、３、７・・・１５１、１９３、２５５が修正パッチ、すなわちキャリブレーション時にパッチチャートに印刷するパッチの階調値として決定される。図１２に、最終的に決定された修正後の階調値と、該階調値に対応した正規化処理前の測色値（Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊値）を示す。

ステップＳ７０６が終了すると、全ての処理を終了する。

図１３Ａ〜１３Ｃは、シアンインクのパッチ数Ｍが１６の場合の、２５６階調の階調値に対応する測色値と、仮決定した１６個の階調値に対応する測色値と、最終的に決定した測色値とを示すグラフである。具体的には、図中＋が正規化処理後の２５６階調分の測色値、図中黒塗り四角が仮決定したΔＥ均等パッチに対応する測色値、図中白塗り丸○が修正後の１６パッチの測色値であり、それぞれａ^＊ｂ^＊平面、ａ^＊Ｌ^＊平面、ｂ^＊Ｌ^＊平面に投影したグラフである。仮決定したΔＥ均等の階調値を示す黒塗り四角の配置と、ΔＥ均等の階調値を修正した後の階調値を示す白塗り丸○を比較すると、修正後の測色値の方が、グラフが大きく曲がる領域においてパッチが密に配置することがわかる。つまり、修正後は、修正前に比べて非線形領域においてパッチが密に配置するため、補間誤差を低減できる。

同様に、図１６Ａ、１６Ｂは、ブラックインクについての本実施例の上記処理を説明するためのグラフであり、縦軸にＬ^＊値、横軸にｂ^＊値をとっている。図１６Ａは、比較例であり、２５６階調の階調値に対応する測色値（図中＋）と、ステップＳ３０７で色差が均等になるように仮決定した１６個のパッチの階調値（図中□）を示すグラフである。一方、図１６Ｂは、本実施例の、２５６階調の階調値に対応する測色値（図中＋）と、ステップＳ３０８の処理、すなわち図７のステップＳ７０１〜Ｓ７０６の処理を実行して決定した１６個の修正パッチの階調値（図中○）を示すグラフである。図１６Ａと１６Ｂとを比較すると、本実施例のステップＳ３０８の処理を適用することにより、非線形に変化する領域において密にパッチが配置されるように１６個の階調値が選択されていることがわかる。例えば、色相が大きく変化する０．１≦Ｌ^＊≦０．４かつ０．８≦ｂ^＊≦１．０の領域において、図１６Ａではパッチの階調値が３点選択されており、図１６Ｂではパッチの階調値が６点選択されている。このようにＳ３０８の処理を適用することで、色差が均等になるようにパッチ階調値を選択する場合に比べて、色相が大きく変化する領域において多くパッチ階調値が選択される。

一方、図１７は、ステップＳ３０３の正規化処理を実行してステップＳ３０４〜Ｓ３０８の処理によりパッチ階調値を決定した場合と、正規化処理を実行せずにステップＳ３０４〜Ｓ３０８の処理により決定した場合と、を比較するためのグラフである。本図では、図１５に示した２５６階調に対応する測色値を結んだグラフを点線で表示している。図中左側は正規化処理なしのグラフであり、図中右側は正規化処理ありのグラフである。そして、それぞれに対して、ΔＥが均等になるように選択したパッチ階調値と、Ｓ３０８の処理を適用し、ΔＥ均等パッチを修正して選択したパッチ階調値を示している。図中左側の正規化処理なしのグラフにおいて、ΔＥ均等パッチ（図中黒塗り四角◆）と修正後のパッチ（図中白塗り丸○）とは、低階調部（例えば、Ｌ^＊＞０．４）と高階調部（例えばＬ^＊≦０．４）における間隔の変化がほとんど見られない。一方、正規化処理ありのグラフは、高階調部（例えばＬ^＊≦０．４）においてΔＥ均等パッチ（図の白塗り四角□）よりも修正後のパッチ（図中黒塗り丸●）の方がパッチ間隔が狭くなり、密になったことがわかる。尚、図１５の左側のグラフに示すように、ブラックインクはある程度以上の量を打ち込まれるとＬ^＊値がほとんど変わらない。本発明者による実験では、ブラックインクの階調値２５６値（０〜２５５）のうち、階調値０〜階調値６３がＬ^＊＞０．４であり、階調値６４〜階調値２５５がＬ^＊≦０．４であった。つまり、階調値６４以上のほとんどがＬ^＊≦０．４の領域に存在する。このため、正規化処理を行わずにパッチ階調値を決定した場合、ブラックインクのパッチは階調値０〜階調値６３の領域では密に存在するが、階調値６４〜階調値２５５の領域では疎になってしまうのである。一方、正規化処理を行うことにより、測色値の変化が非常に小さいＬ^＊≦０．４の高階調部におけるパッチの数が多くなり、密に存在するようにパッチ階調値を決定することができ、正規化処理を行わない場合に比べて補間精度を向上させることができる。

なお、本実施例では、代表的な例としてインクジェット方式のプリンタを挙げたが、これに限らず、複写機や電子写真式プリンタ等でも適用可能である。

以上のように、本発明におけるカラーキャリブレーションのパッチ階調値の決定方法を導入した画像処理システムについて説明した。このような本発明によれば、２５６階調のパッチを記録し、その中からカラーキャリブレーションで使用するパッチチャートの各パッチの階調値を決定する。このとき、階調の変化に伴って測色値が非線形に変化する領域においてパッチが密に配置されるように、パッチの階調値を選択する。これにより、測色値が非線形に変化する領域においても補間精度を向上させ、適切なキャリブレーションを行うことができる。

尚、本実施例では、最初に２５６階調のパッチを記録し、その中からＭ個のパッチを選択し、Ｍ個のパッチの測色した測色値に基づいてＭ個の階調値を決定する方法を用いて説明した。本発明はこれに限るものではなく、例えば、Ｎ（Ｎは３以上の自然数、本実施例ではＮ＝２５６）階調のパッチを記録して測色値を得、Ｎ個の補正係数を生成してＮ個の測色値を補正した補正値に基づいてＭ個の階調値を決定するものであってもよい。本実施例では、Ｎ階調の中からＭ個の階調値を仮決定した上で、最終的にＭ個の階調値を補正用パッチの階調値として決定したが、仮決定する階調数（Ｌ階調）と最終的に決定する補正用パッチの階調数（Ｍ階調）とは同じ数でなくてもよい。

また、Ｌ個の階調値を仮決定せず、記録したＮ階調のパッチの測色値から、直接、Ｎ個の補正係数を求める形態であってもよい。例えば、Ｎ個の測色値それぞれに対し、Ｎ階調のうち連続する３階調のパッチに対応する３個の測色値において、１階調異なる２つの測色値間の差を示すベクトル（第１ベクトル及び第２ベクトル）を求める。そして、第１ベクトルと第２ベクトルの各単位ベクトルの差ベクトルの絶対値を算出し、該絶対値に基づいてＮ個の補正係数を生成すればよい。

また、各階調間の色差が略均等となるように階調値を決定する際、各階調の値を補間演算して求めてもよい。例えば、ステップＳ３０７において、加算した値がΔＥ_ｐとなる階調値と、その階調値に対応する測色値を補間演算して求めてもよい。さらに、本実施例では、ステップＳ３０１において２５６階調に対応するパッチを印刷したが、階調数はこれに限るものではない。本願発明は、ステップＳ３０１における階調数Ｎ（Ｎ：自然数）の中から、キャリブレーション用パッチの数Ｍ（Ｍ：自然数）を選択する方法であり、Ｎ＞Ｍを満たしていればよい。

また、本実施例では、ステップＳ７０２において全てのインク色に対してα＝３としたが、インク色毎に異なる値を用いてもよい。このαの値として、大きな値を設定するほど非線形領域に設定されるパッチ階調値の数を多くすることができ、非線形領域の測色値を密に得ることができる。例えば、図６を見ればわかるように、シアンインク（Ｃ）は、シアンインクよりも色材濃度の低い淡シアンインク（Ｌｃ）よりも測色値を結んだグラフの曲がり方が大きい。このため、シアンインク（Ｃ）に対して用いるαの値を、シアンインクよりも色材濃度の低い淡シアンインク（Ｌｃ）に対して用いるαの値よりも大きくしてもよい。これにより、シアンインクの非線形領域におけるキャリブレーションパッチの数をより多くすることができる。これは、マゼンタインクと、マゼンタインクよりも色材濃度の低い淡マゼンタインクにおいても同様である。

また、本実施例では、測色値として均等色空間であるＣＩＥ−Ｌａｂ空間に対応するＬａｂ値を取得し、Ｌ値、ａ値、ｂ値を測色値のパラメータとして用いる形態について説明した。本発明はこれに限るものではなく、ＬＵＶ色空間におけるＬＵＶ値、ＲＧＢ値やＹＣｂＣｒ値を取得する形態であってもよい。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。

１０ プリンタ
１１ ＰＣ
１２ 測色器
１１１ 操作部
１１２ 演算部
１１３ 作業メモリ
１１４ 記憶装置
１１５ データ入出力装置
１１６ 表示部

Claims (11)

1. カラーキャリブレーションに用いるＭ（Ｍは自然数）個の階調値に対応する補正用パッチを記録するためのパッチ記録用データを生成するためのデータ生成方法であって、
   Ｎ（Ｎは自然数、且つ、Ｍ＜Ｎ）階調の濃度に対応するＮ個のパッチを記録する記録工程と、
   前記Ｎ階調の中から選択されたＬ（Ｌは自然数、且つ、３≦Ｌ≦Ｎ）個の階調値のそれぞれに対し、前記Ｌ個の階調値のうち第１階調、第２階調、第３階調の順に連続する３階調であって、前記第１階調の測色値に対する前記第２階調の測色値の差を複数のパラメータを用いて表現する第１ベクトルと、前記第２階調の測色値に対する前記第３階調の測色値の差を前記複数のパラメータを用いて表現する第２ベクトルと、に基づいて算出した前記第１ベクトルの単位ベクトルと前記第２ベクトルの単位ベクトルとの差ベクトルの絶対値を用いて、補正係数を算出する第１算出工程と、
   前記第１算出工程において算出した前記Ｌ個の補正係数に基づいて、測色値を補正するための補正係数を前記Ｎ個の測色値それぞれに対応させて算出する第２算出工程と、
   前記第２算出工程において算出した前記Ｎ個の補正係数を用いて、前記Ｎ階調の各階調間の測色値の色差を補正し、前記Ｎ階調に対応する前記Ｎ個の補正値を生成する生成工程と、
   前記Ｎ個の補正値に基づいて、前記Ｎ階調の中から前記補正用パッチの階調値として前記Ｍ個の階調値を決定する決定工程と
   を備えることを特徴とするデータ生成方法。
2. 前記Ｌ個の補正係数は、対応する前記絶対値が大きいほど大きい値であることを特徴とする請求項１に記載のデータ生成方法。
3. 前記決定工程において、前記Ｍ個の階調値は、連続する２つの階調間の前記補正値の合計がそれぞれ略等しくなるように決定されることを特徴とする請求項１または２に記載のデータ生成方法。
4. 前記Ｎ階調の中から選択される前記Ｌ個の階調値は、前記Ｎ階調のうち１階調異なる２つの階調に対応する２つの前記測色値の色差を算出し、前記Ｌ個の階調値のうち隣り合う２つの階調値の間の前記測色値の色差の合計がそれぞれ略等しくなるように選択された値であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のデータ生成方法。
5. 前記測色値は均等色空間であるＣＩＥ−Ｌａｂ空間において表現される値であり、前記複数のパラメータはそれぞれＬ、ａ、ｂに対応し、前記色差は前記ＣＩＥ−Ｌａｂ空間における距離であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のデータ生成方法。
6. 前記Ｎ個の補正係数は、前記Ｌ個の階調値のうち対応する前記絶対値が大きい階調値の周囲の階調であって前記Ｎ階調に対応する階調に対しては大きい値となり、前記絶対値が小さい階調値の周囲であって前記Ｎ階調に対応する階調に対しては小さい値となることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のデータ生成方法。
7. 前記第２算出工程において、前記Ｎ個の補正係数は、前記Ｌ個の階調値に基づいて前記Ｌ個の補正係数を補間演算することにより算出することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のデータ生成方法。
8. 前記Ｎ個のパッチをそれぞれ測色した前記Ｎ個の測色値は、前記複数のパラメータをそれぞれ正規化処理した値であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のデータ生成方法。
9. 前記Ｌは、前記Ｍと等しい数であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のデータ生成方法。
10. カラーキャリブレーションに用いるＭ（Ｍは自然数）個の階調値に対応する補正用パッチを記録するためのパッチ記録用データを生成するためのデータ生成装置であって、
    Ｎ（Ｎは自然数、且つ、Ｍ＜Ｎ）階調の濃度に対応するＮ個のパッチを記録する記録手段と、
    前記Ｎ個のパッチをそれぞれ測色して前記Ｎ個の測色値を得る測色手段と、
    前記Ｎ個の測色値に基づいて前記Ｎ階調の中から選択されたＬ（Ｌは自然数、且つ、３≦Ｌ≦Ｎ）個の階調値のそれぞれに対し、前記Ｌ個の階調値のうち第１階調、第２階調、第３階調の順に連続する３階調であって、前記第１階調の測色値に対する前記第２階調の測色値の差を複数のパラメータを用いて表現する第１ベクトルと、前記第２階調の測色値に対する前記第３階調の測色値の差を前記複数のパラメータを用いて表現する第２ベクトルと、に基づいて算出した前記第１ベクトルの単位ベクトルと前記第２ベクトルの単位ベクトルとの差ベクトルの絶対値を用いて、補正係数を算出する第１算出手段と、
    前記第１算出手段により算出した前記Ｌ個の補正係数に基づいて、測色値を補正するための補正係数を前記Ｎ個の測色値それぞれに対応させて算出する第２算出手段と、
    前記第２算出手段により算出した前記Ｎ個の補正係数を用いて、前記Ｎ階調の各階調間の測色値の色差を補正し、前記Ｎ階調に対応する前記Ｎ個の補正値を生成する生成手段と、
    前記Ｎ個の補正値に基づいて、前記Ｎ階調の中から前記補正用パッチの階調値として前記Ｍ個の階調値を決定する決定手段と
    を備えることを特徴とするデータ生成装置。
11. カラーキャリブレーションに用いるＭ（Ｍは自然数）個の階調値に対応する補正用パッチを記録するためのパッチ記録用データを生成するためのデータ生成方法であって、
    Ｎ（Ｎは自然数、且つ、Ｎ＞Ｍ）階調の濃度に対応するＮ個のパッチを記録する記録工程と、
    前記Ｎ個のパッチをそれぞれ測色した前記Ｎ個の測色値に基づいて、測色値を補正するための補正係数を前記Ｎ個の測色値それぞれに対応させて算出する算出工程と、
    前記算出工程において算出した前記Ｎ個の補正係数を用いて前記Ｎ階調の各階調間の測色値の色差を補正し、前記Ｎ階調に対応する前記Ｎ個の補正値を生成する生成工程と、
    前記Ｎ個の補正値に基づいて、前記Ｎ階調の中から前記補正用パッチの階調値として前記Ｍ個の階調値を決定する決定工程と
    を備え、
    前記算出工程は、前記Ｎ階調のそれぞれに対し、前記Ｎ階調のうち第１階調、第２階調、第３階調の順に連続する３階調であって、前記第１階調の測色値に対する前記第２階調の測色値の差を複数のパラメータを用いて表現する第１ベクトルと、前記第２階調の測色値に対する前記第３階調の測色値の差を前記複数のパラメータを用いて表現する第２ベクトルと、に基づいて算出した前記第１ベクトルの単位ベクトルと前記第２ベクトルの単位ベクトルとの差ベクトルの絶対値を用いて前記Ｎ個の前記補正係数を算出することを特徴とするデータ生成方法。

Images