JP7251241B2 - 画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラムに関する。

特許文献１（特開２０１４－０９９８３１号公報）には、複数種類の疑似階調を表現する複数の画像処理方法を実現する画像処理手段を用いて単色のパッチ画像を測色し、再現特性を補正する単色キャリブレーションを実行することが開示されている。また、特許文献１には、１種類の画像処理手法により複数色の記録剤を用いて形成された混色のパッチ画像を含むパターン画像から、混色の再現特性を補正する混色キャリブレーションを実行することが開示されている。

しかし、今までの任意のディザを適用して出力した補正チャートを使用して、他のディザのキャリブレーションを行う方式は、ディザ毎に補正チャートを出力する方式よりも精度が低く、特にハイライト側やシャドー側において各スクリーンで階調補正量が変動しやすいという問題があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、各スクリーンで適正な階調補正量を高い精度で算出可能とした画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラムの提供を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、所定の基準スクリーンの濃度検出パターン、及び、前記基準スクリーンに基づいて生成された疑似スクリーンの濃度検出パターンの各濃度を検知する濃度検知部と、前記基準スクリーンの濃度検出パターンの濃度と、前記疑似スクリーンの濃度検出パターンの濃度との差異を算出する濃度差異算出部と、算出された濃度の前記差異の大きさに応じて予め定められている第１の補正率を前記疑似スクリーンの濃度に対して乗算処理した値と、算出された濃度の差異の大きさに応じて予め定められている第２の補正率を前記基準スクリーンの濃度に対して乗算処理した値とを加算処理した値を、補正対象となるスクリーンのキャリブレーション用の補正用濃度検出値として算出する補正値決定部と、を有する。

本発明によれば、各スクリーンで適正な階調補正量を高い精度で算出可能とすることができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態の画像処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態の画像処理装置の機能構成を示す機能ブロック図である。 図３は、実施の形態の画像処理装置における、γ補正値の算出動作の流れを示すフローチャートである。 図４は、実施の形態の画像処理装置における、階調補正動作を説明するための図である。 図５は、簡易キャリブレーション方式の効果を説明するための図である。 図６は、簡易キャリブレーションを実行するときの補正方法を説明するための図である。 図７は、基準スクリーンから疑似スクリーンを描画する方法を説明するための図である。 図８は、実施の形態の画像処理装置における、詳細キャリブレーション実行時の流れを示すフローチャートである。 図９は、実施の形態の画像処理装置における、簡易キャリブレーション実行時の流れを示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、実施の形態の画像処理装置の説明をする。

（ハードウェア構成）
図１は、実施の形態の画像処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。この図１に示すように、実施の形態の画像処理装置としては、中間調を再現可能なプリンタ、複写機、或いはデジタル複合機等を用いることができる。

実施の形態の画像処理装置のＣＰＵ１は、ＣＰＵバスライン１２を介して、各ブロックへの指示又は制御を行う。ＣＰＵ１は、複数で構成されるマルチプロセッサ構成でも良い。ＲＡＭ２は、ＣＰＵ１をはじめ、各ブロックの処理時にデータを一時保存する。また、後述するキャリブレーション処理プログラムは、ＲＯＭ６に記憶されており、ＣＰＵ１により実行される。

ＡＳＩＣ３は、画像処理用の機能を備えた専用の集積回路で、高速な情報処理を可能とする。なお、ＡＳＩＣ３の代わりにプログラムをＲＯＭ６に記憶し、ＣＰＵ１で実行させることもできる。スキャナエンジン４は、画像の読み取りを行う。プリンタエンジン５は、印刷画像の出力を行う。プリンタエンジン５としては、電子写真方式又はインクジェット方式のプリンタエンジンを用いることができる。ＮＶＲＡＭ７は、不揮発性メモリで形成されており、画像処理装置の設定値及びカウンタ情報を保持する。

インタフェース制御部（Ｉ／Ｆ制御部）８は、外部機器９から送信された印刷データを受信する。Ｉ／Ｆ制御部８は、例えばＩＥＥＥ１２８４又はＵＳＢ等のローカル接続又はイーサネット（登録商標）等のネットワーク接続に対応可能となっている。操作部Ｉ／Ｆ制御部１０は、機器操作のためのボタン及び機器状態表示のためのインジケータ等、機器操作者とのマンマシンインターフェース部である操作部１１との情報の入出力に用いられる。

（画像処理装置の機能）
図２は、ＣＰＵ１がＲＯＭ６に記憶されているキャリブレーション処理プログラムを実行することで実現される、各機能の機能ブロック図である。この図２に示すように、ＣＰＵ１は、キャリブレーション処理プログラムを実行することで、濃度検出パターン画像作成部２１、濃度検出部２２、濃度差異算出部２３、プリンタ状態差異算出部２４、補正値決定部２５、入力処理部２６、記憶制御部２７、補正テーブル作成部２８及び対象検出部２９として機能する。

なお、この図２の例では、濃度検出パターン画像作成部２１～対象検出部２９の各機能をキャリブレーション処理プログラムによりソフトウェアで実現することとしたが、これらのうち、一部又は全部をＩＣ（Integrated Circuit）等のハードウェアで実現してもよい。

また、キャリブレーション処理プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータ装置で読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。また、キャリブレーション処理プログラムは、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ブルーレイディスク（登録商標）、半導体メモリ等のコンピュータ装置で読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。また、キャリブレーション処理プログラムは、インターネット等のネットワーク経由でインストールするかたちで提供してもよい。また、キャリブレーション処理プログラムは、機器内のＲＯＭ等に予め組み込んで提供してもよい。

（γ補正値の算出動作）
このような各部２１～２９の動作を、図３のフローチャートに基づいて説明する。この図３は、γ補正値の算出動作の流れを示すフローチャートである。この図３のフローチャートにおいて、まず、濃度検出パターン画像作成部２１は、キャリブレーション用の濃度検出パターンを作成する（ステップＳ１）。濃度検知部２２は、スキャナエンジン４で読み取られた画像から濃度検出パターンを検出し、濃度を取得する（ステップＳ２）。

次に、濃度差異算出部２３は、この実施の形態の画像処理装置に保持されているキャリブレーションのターゲット濃度と、濃度検知部２２から取得した現在の濃度の差異を算出する（ステップＳ３）。また、濃度差異算出部２３は、一部スクリーンの一部階調値において、濃度検出パターン画像作成部２１で作成した２つのパッチについて、濃度検知部２２で取得した現在の濃度の差異を算出する。

次に、プリンタ状態差異算出部２４は、前回キャリブレーション時と現在の画像処理装置の状態の差異を算出する（ステップＳ４）。そして、補正値決定部２５は、濃度差異算出部２３で算出されたターゲット濃度と現在の濃度のずれと、プリンタ状態差異算出部２４で算出された画像処理装置の状態の差異からγ補正データを算出する。

（階調補正動作）
図４は、実施の形態の画像処理装置における階調補正動作を説明するための図である。この図４は、横軸が入力階調値で、縦軸が濃度となっている。実線のグラフは、画像処理装置のターゲット濃度３０１であり、画像処理装置が目標とする出力特性を示している。点線のグラフは、濃度検出値であり、実際の画像処理装置の出力特性を示している。濃度検出値３０２の取得方法としては、中間転写ベルトに印字した階調パッチを画像処理装置に内蔵した濃度センサで読み取る方法、又は、用紙に印字した階調パッチをスキャナで読み取る方法を用いることができる。細線のグラフは、補正γ３０３であり、濃度検出値３０２をターゲット濃度３０１に補正するためのγ補正テーブルを示している。

実施の形態の画像処理装置は、複数のスクリーンを備えており、スクリーン毎に環境による濃度特性の変化は異なる。このため、濃度検出値３０２は、スクリーン毎に取得するのが望ましい。しかし、スクリーン毎に濃度検出値３０２を取得するには時間を要することから、基準となるスクリーン（基準スクリーンと呼ぶ）を用いて画像処理装置の出力特性を取得する方法が用いられることがある。スクリーン毎の環境による階調特性の変化量は異なるが、「濃くなる」又は「薄くなる」といった傾向は変わらないため、基準スクリーンを用いてもキャリブレーションは可能である。

基準スクリーンとしては、キャリブレーション専用のスクリーンを使用しても良いし、ユーザが印刷時に選択可能なスクリーンを用いても良い。以後、選択したスクリーンにキャリブレーションを行う方式を「詳細キャリブレーション方式」、基準スクリーンを用いてキャリブレーションを行う方式を「簡易キャリブレーション方式」と呼ぶ。

なお、「詳細キャリブレーション方式」及び「簡易キャリブレーション方式」をそれぞれ別方式として区別して実行する必要はなく、詳細キャリブレーション方式の実行時に、選択されなかったスクリーンに対し選択されたスクリーンの濃度検出値から補正を行うことで「詳細キャリブレーション方式」と「簡易キャリブレーション方式」を同時に実行してもよい。

（簡易キャリブレーション方式）
図５は、簡易キャリブレーション方式の効果を説明するための図である。この図５において、実線の直線のグラフは、画像処理装置のターゲット濃度４０１を示す。また、細線の曲線のグラフは、スクリーン１の濃度検出値４０２を示し、点線のグラフは、スクリーン１とは異なる基準スクリーンの濃度検出値４０３を示す。また、ターゲット濃度４０１と濃度検出値４０３の間の細線のグラフは、簡易キャリブレーション実行後のスクリーン１の濃度４０４を示している。

簡易キャリブレーション方式の場合、基準スクリーンがターゲット濃度４０１に近づくようγ補正テーブルを作成する。しかし、スクリーン１の濃度検出値４０２と基準スクリーンの濃度検出値４０３のように、基準スクリーンとキャリブレーション対象のスクリーンの濃度特性には差異がある。このため、簡易キャリブレーション方式の場合の補正精度は、補正対象のスクリーンの濃度検出値から直接補正を行う詳細キャリブレーション方式には劣る。

基準スクリーンの濃度検出値から補正対象のスクリーンの濃度検出値を予測することで、簡易キャリブレーション方式の補正精度を向上させることはできるが、基本的に簡易キャリブレーション方式の補正精度が、詳細キャリブレーションの補正精度を上回ることはない。このため詳細キャリブレーションの実行直後に簡易キャリブレーションを実行すると、キャリブレーション実行によりターゲットとのずれが大きくなる。詳細キャリブレーション方式は、簡易キャリブレーション方式よりも精度が良いため、簡易キャリブレーション実行直後に特定のスクリーンに対し詳細キャリブレーションを実行することは問題にならない。

（簡易キャリブレーション実行時の補正動作）
図６は、簡易キャリブレーションを実行するときの補正方法を説明するための図である。この図６において、細線で示すグラフは、簡易キャリブレーションモード実行時の基準スクリーンでスクリーン１のディザを疑似的に再現したパッチから求めた疑似スクリーン１の濃度検出値５０１である。また、点線のグラフは、簡易キャリブレーションモード実行時の基準スクリーンの濃度検出値５０２を示す。さらに、実線のグラフは、補正用濃度検出値５０３を示す。なお、疑似スクリーン１の濃度検出値５０１は、全入力階調値で取得してもよいし、一部の入力階調値のみ取得してもよい。

簡易キャリブレーションモードではスクリーン特有の階調性を補正することができない。このためスクリーン１の補正を行う場合は、基準スクリーンの濃度検出値５０２から直接γ補正テーブルを作成するのではなく、基準スクリーン濃度検出値５０２と疑似スクリーン１の濃度検出値５０１とを組み合わせることでこの問題を解決することが可能となる。

具体的には、基準スクリーン濃度検出値５０２と疑似スクリーン１の濃度検出値５０１の差異に応じて補正用濃度検出値５０３を作成する。補正用濃度検出値５０３は、以下の数１式で算出する。

補正用濃度検出値＝（疑似スクリーン１濃度検出値×補正率１）＋（基準スクリーン濃度検出値×補正率２）・・・（数１式）

なお、一例ではあるが、この数１式において、補正率１＋補正率２＝１００である。

この数１式の補正率１は、簡易キャリブレーションモードの疑似スクリーン１の濃度検出値の反映率を表す。また、補正率２は、簡易キャリブレーションモードの基準スクリーンの濃度検出値の反映率を表す。この補正率は、スクリーン毎に切り替えることができる。

数１式では、基準スクリーンの濃度検出値５０２をそのまま使用しているが、事前に基準スクリーンの濃度検出値５０２から補正対象のスクリーンの濃度検出値を予測しておき、基準スクリーン濃度検出値５０２の代わりに用いても良い。

また、図６の例では、スクリーン別の濃度検出値と基準スクリーンの濃度検出値を直接合成しているが、詳細キャリブレーションモード実行時に基準スクリーンの濃度も取得しておき、基準スクリーンの濃度変化量を使用しても良い。

（濃度検出値の差異から補正率を求める動作）
補正率は、以下の表１に示すように、濃度検出値の差異に基づいて求めてもよい。

この表１からわかるように、濃度検出値の差異が小さい場合、基準スクリーンとスクリーン１の変化量は少ないと考えられる。このため、濃度検出値の差異が例えば０以上～３０未満のように小さい場合、基準スクリーンとスクリーン１の濃度特性差異よりも疑似スクリーン１の濃度変動の方が大きくなるため補正率１を１０％等のように低くする。

なお、実施の形態の画像処理装置の状態の複数の判断指標から、各指標の補正率を求め平均化する等、複数の判断指標から補正率を求めても良い。また、画像処理装置の状態と基準スクリーンの濃度検出値を記憶しておき、画像処理装置の状態の変化と基準スクリーンの濃度検出値の変化の関係から補正率の算出式を更新しても良い。

（基準スクリーンから疑似スクリーンを描画する動作）
図７は、基準スクリーンから疑似スクリーンを描画する方法を説明するための図である。通常の印刷では、図７（ａ）に示すように０～２５５（８ビット）までの入力階調値に対して、画素を塗るか判断するための閾値をディザパターンとして画像処理装置が保持している。これに対し、基準スクリーンから疑似スクリーンを描画する場合は、図７（ｂ）に示すように、特定のディザパターンの２値化画像を利用して描画する。

これはキャリブレーション時のみ利用するディザとして画像処理装置に記憶してもよいし、画像又はチャートとしてとして画像処理装置に保持してもよい。さらに、パーソナルコンピュータ装置側で用意してもよい。

（詳細キャリブレーション動作）
次に、図８のフローチャートを用いて、詳細キャリブレーション実行時の流れを説明する。この図８のフローチャートにおいて、ステップＳ１１では、図２に示す入力処理部２６が、操作部１１を介して選択されたキャリブレーションを行うスクリーンを検出する。

ステップＳ１２では、濃度検出パターン画像作成部２１が、濃度検出パターンを中間転写ベルト又は用紙に印字する。ステップＳ１３では、記憶制御部２７が、ステップＳ１２で濃度検出パターンを描画したときの画像処理装置の状態をＮＶＲＡＭ７等の記憶部に保存する。ステップＳ１４では、濃度検知部２２が、濃度検出パターンの濃度を取得する。取得された濃度情報は、記憶制御部２７により、ＮＶＲＡＭ７等に記憶部に保存される。ステップＳ１５では、補正テーブル作成部２８が、ステップＳ１４で測定した濃度データからγ補正テーブルを作成する。

（簡易キャリブレーション動作）
次に、図９のフローチャートを用いて、簡易キャリブレーション実行時の流れを説明する。この図９のフローチャートにおいて、ステップＳ２１では、基準スクリーンを適用した濃度検出パターン、及び、基準スクリーンで疑似スクリーンを模した濃度検出パターンを中間転写ベルト又は用紙に印字する。

ステップＳ２２では、濃度検知部２２が、濃度検出パターンの濃度を測定する。ステップＳ２３では、対象検出部２９が、実施の形態の画像処理装置で保持しているスクリーンの中で、キャリブレーション対象になっているスクリーンが、どのスクリーンであるかの情報を取得する。キャリブレーション対象のスクリーンは、画像処理装置が持つ全てのスクリーンとしても良いし、予めユーザが選択できるようにしても良い。

ステップＳ２４からＳ２７はキャリブレーション対象のスクリーンに対しそれぞれ処理を行う。すなわち、ステップＳ２４ではステップＳ２１で基準スクリーンの濃度検出パターンを印字したときの濃度データと、ステップＳ２１でキャリブレーション対象の疑似スクリーンを適用したパターンから取得した濃度データを用いて濃度検出値の差異を算出する。

ステップＳ２５ではステップＳ２４で求めた濃度検出値の差異から補正率を決定する。ステップＳ２６ではステップＳ２５で決定した補正率、ステップＳ２２で取得した基準スクリーンの濃度データ、ステップＳ２３で取得した個別スクリーンの濃度データからキャリブレーション用の濃度データを算出する。

該当スクリーンによるキャリブレーション結果がない場合ステップＳ２７に進み、基準スクリーンの濃度検出値からγ補正テーブルを算出する。ステップＳ２８ではキャリブレーション対象の全てのスクリーンでキャリブレーションが行われたか判断する。全てのスクリーンでキャリブレーションが行われていないと判断された場合は（ステップＳ２８：Ｎｏ）、ステップＳ２８で全てのスクリーンでキャリブレーションが行われたと判断するまで、ステップＳＳ２４～ステップＳ２８の処理を繰り返し実行する。これに対して、全てのスクリーンでキャリブレーションが行われたと判断された場合（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、図９のフローチャートの全処理が終了となる。

以上の説明から明らかなように、実施の形態の画像処理装置は、キャリブレーション対象の階調方式と、キャリブレーションに使用するパターンの階調方式が同一のときの画像処理装置の状態と、キャリブレーション対象の階調方式で別の階調方式のパターンを疑似的に再現したときの画像処理装置の状態とを比較して、その状態の差分からそれぞれのキャリブレーションデータの反映率を変化させて作成する。そして、補正チャート出力時に高線数のスクリーンを用いて低線数のスクリーンを疑似的に再現し、任意のディザでの補正結果を複数のディザで共用する。これにより、スクリーン毎に精度が劣化しやすい部分を選択的かつ疑似的に再現でき、ランニングコストの抑制とキャリブレーション時間の短縮化を図りつつ、キャリブレーション実施時に各スクリーンで適正な階調補正量を算出することができる。

最後に、上述の実施の形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。また、実施の形態及び実施の形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ ＣＰＵ
２ ＲＡＭ
３ ＡＳＩＣ
４ スキャナエンジン
５ プリンタエンジン
６ ＲＯＭ
７ ＮＶＲＡＭ
１１ 操作部
２１ 濃度検出パターン画像作成部
２２ 濃度検出部
２３ 濃度差異算出部
２４ プリンタ状態差異算出部
２５ 補正値決定部
２６ 入力処理部
２７ 記憶制御部
２８ 補正テーブル作成部
２９ 対象検出部

特開２０１４－０９９８３１号公報

Claims (9)

1. 所定の基準スクリーンの濃度検出パターン、及び、前記基準スクリーンに基づいて生成された疑似スクリーンの濃度検出パターンの各濃度を検知する濃度検知部と、
   前記基準スクリーンの濃度検出パターンの濃度と、前記疑似スクリーンの濃度検出パターンの濃度との差異を算出する濃度差異算出部と、
   算出された濃度の前記差異の大きさに応じて予め定められている第１の補正率を前記疑似スクリーンの濃度に対して乗算処理した値と、算出された濃度の差異の大きさに応じて予め定められている第２の補正率を前記基準スクリーンの濃度に対して乗算処理した値とを加算処理した値を、補正対象となるスクリーンのキャリブレーション用の補正用濃度検出値として算出する補正値決定部と、
   を有する画像処理装置。
2. 前記濃度検知部は、中間転写ベルトに印字された階調パッチを濃度センサで読み取ることで前記濃度を検知し、又は、用紙に印字されスキャナで読み取られ階調パッチに基づいて前記濃度を検知すること、
   を特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記濃度差異算出部は、前記基準スクリーンの濃度検出パターンの濃度に変えて、事前に基準スクリーンの濃度検出値から予測された補正対象のスクリーンの濃度検出値と、前記疑似スクリーンの濃度検出パターンの濃度との差異を算出すること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記補正値決定部は、前記第１の補正率および前記第２の補正率として、当該画像処理装置の状態の複数の判断指標の補正率を平均化した補正率を用いること、
   を特徴とする請求項１から請求項３のうち、いずれか一項に記載の画像処理装置。
5. 前記濃度検知部は、所定のディザパターンの２値化画像に基づいて、前記疑似スクリーンの濃度検出パターンの濃度を検知すること、
   を特徴とする請求項１から請求項４のうち、いずれか一項に記載の画像処理装置。
6. 前記濃度検知部、前記濃度差異算出部、及び、前記補正値決定部により、補正対象となるスクリーンのキャリブレーション用の補正用濃度検出値を算出する簡易キャリブレーション方式と、
   選択されたスクリーンのキャリブレーションの補正を行う詳細キャリブレーション方式と、を備え、
   詳細キャリブレーション方式の実行時に選択されたスクリーンの前記濃度に基づいて、選択されなかったスクリーンに対するキャリブレーションの補正を行うことで、前記詳細キャリブレーション方式及び前記簡易キャリブレーション方式を同時に実行すること、
   を特徴とする請求項１から請求項５のうち、いずれか一項に記載の画像処理装置。
7. 前記濃度検知部、前記濃度差異算出部、及び、前記補正値決定部により、補正対象となるスクリーンのキャリブレーション用の補正用濃度検出値を算出する簡易キャリブレーション方式と、
   選択されたスクリーンのキャリブレーションの補正を行う詳細キャリブレーション方式と、を備え、
   前記簡易キャリブレーション方式の後に、前記詳細キャリブレーション方式を実行すること、
   を特徴とする請求項１から請求項５のうち、いずれか一項に記載の画像処理装置。
8. 濃度検知部が、所定の基準スクリーンの濃度検出パターン、及び、前記基準スクリーンに基づいて生成された疑似スクリーンの濃度検出パターンの各濃度を検知する濃度検知ステップと、
   濃度差異算出部が、前記基準スクリーンの濃度検出パターンの濃度と、前記疑似スクリーンの濃度検出パターンの濃度との差異を算出する濃度差異算出ステップと、
   補正値決定部が、算出された濃度の前記差異の大きさに応じて予め定められている第１の補正率を前記疑似スクリーンの濃度に対して乗算処理した値と、算出された濃度の差異の大きさに応じて予め定められている第２の補正率を前記基準スクリーンの濃度に対して乗算処理した値とを加算処理した値を、補正対象となるスクリーンのキャリブレーション用の補正用濃度検出値として算出する補正値決定ステップと、
   を有する画像処理方法。
9. コンピュータを、
   所定の基準スクリーンの濃度検出パターン、及び、前記基準スクリーンに基づいて生成された疑似スクリーンの濃度検出パターンの各濃度を検知する濃度検知部と、
   前記基準スクリーンの濃度検出パターンの濃度と、前記疑似スクリーンの濃度検出パターンの濃度との差異を算出する濃度差異算出部と、
   算出された濃度の前記差異の大きさに応じて予め定められている第１の補正率を前記疑似スクリーンの濃度に対して乗算処理した値と、算出された濃度の差異の大きさに応じて予め定められている第２の補正率を前記基準スクリーンの濃度に対して乗算処理した値とを加算処理した値を、補正対象となるスクリーンのキャリブレーション用の補正用濃度検出値として算出する補正値決定部として機能させること、
   を特徴とする画像処理プログラム。

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