JPH03252268A

JPH03252268A - カラー演算係数の作成方法

Info

Publication number: JPH03252268A
Application number: JP2050467A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Suzuki; 祥治鈴木; Tadakazu Kusunoki; 楠　忠和
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-03-01
Filing date: 1990-03-01
Publication date: 1991-11-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［概要］参照テーブル（ＬＵＴ）を用いたカラー演算回路で使用
するカラー演算式のマトリックス係数を作成する方法に
関し、カラー演算の変換精度を向上することを目的とし、カラー演算のマトリックス係数を最小二乗法により算出
する際に、人間が感じる色の違いがすべての色に関して
均等になる色空間で色を選択し、この色空間で表された
色に対する演算後の出力と測定値との誤差が最小になる
ように最小二乗法でマトリックス係数を求めるように構
成する。

［産業上の利用分野］本発明は、原稿をデジタル信号に変換するカラー読取装
置、カラーモニタなどの出力装置における色補正演算回
路、カラー信号の色修正回路等のカラー演算回路で使用
されるカラー演算式のマトリックス係数を最小二乗法に
より求めるカラー演算係数の作成方法に関する。

カラー読取装置は、ファクシミリやコンピュータへの画
像入力装置として利用されている。これら読取装置とし
ては、ＣＣＤイメージセンサなどで読取るものが知られ
ている。また、カラーモニタは、ＴＶ、カラー読取画像
の表示、計算機で作成した画像の出力など幅広い用途に
利用されている。

これら装置では、より一層の色の精度の向上が求められ
ている。

［従来の技術］従来のカラー読取装置等で色を表わす８力信号は通常３
種の信号となる。

例えば光の混合である加法混色系では、赤（Ｒ）、緑（
Ｇ）、青（Ｂ）の色光を適切に混合すると、はぼ人間の
知覚可能な全ての色を表現できる。カラーテレビはこの
原理を使用しており、情報機器でも色をＲ，Ｇ、　　Ｂ
の３種の信号で扱う場合が多い。このとき扱いを容易に
するために、各色に対して規格化が行われる。その規格
はＪＩＳなどにより等色間数の一次変換で定義される。

以下では、この規格に対応する信号を目的信号とする。

ところで、カラー読取信号は、光学系の制約により、そ
のままでは目的信号に一致せず、カラー読取信号を目的
信号に補正するカラー演算を行う必要がある。

一般に、カラー演算には、次式（１）のような−次変換
式が用いられる。

ここで、Ｒ−、Ｇ＝、Ｂ−は被演算信号で、例えば、カ
ラー読取装置のＣＣＤイメージセンサの出力である。Ｒ
，Ｇ、　　Ｂは目的信号である。係数ｍｌｌ　（ｉ＝１
．　２．　３．　　Ｊ＝１．　２．　３）は被演算信号
の寄与に相当する演算係数である。更にｄｌ　＋　　ｄ
２　＊　　ｄｌはオフセット補正項である。

このカラー演算方法としては、画像情報を高速に目的信
号とする必要性から、被演算信号の組み合わせに対応す
る一次変換式の演算結果を、予め、半導体メモリ（以降
「メモリ」とする）上に記録しておき、被演算信号をア
ドレス・ポインタとしてメモリをアクセスし、目的信号
を得る参照テブル（ＬＵＴ　：　Ｌｏｏｋ　Ｕｐ　Ｔａ
ｂｌｅ　）によるカラー演算方式が広く行われている。

半導体メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）が低価格であり、かつ
大容量化している今日では、経済性の良い方法であり、
また、付加的な情報、例えば演算値のクリッピングなど
を含めることができるなど、柔軟性を持たせることがで
きる。

第６図は、被演算信号の検出系とカラー演算式に従って
目的信号を求める参照テーブルを備えた従来のカラー読
取装置の構成図である。

まず被演算信号の検出から説明すると、光源９で照明さ
れ、原稿１０から反射した光は、集光レンズ１１を介し
てカラーフィルタ１２ａ（例えば赤色）を透過し、イメ
ージセンサ１３に入射する。

イメージセンサ１３は光電変換により、電気信号を出力
する。この信号は増幅器１４で増幅され、Ａ／Ｄ変換器
１５でデジタル変換された後、スイッチ１６を介して被
演算信号Ｒ′としてレジスタ１７ａに保持される。次に
、カラーフィルタ１２ａを光路から退避し、カラーフィ
ルタ１２ｂ（例えば緑色）を光路に挿入すると共に、ス
イッチ１６をレジスタ１７ｂに接続し、同様にしてレジ
スタ１７ｂに被演算信号Ｇ′が保持される。同様にカラ
ーフィルタ１２Ｃ（例えば青色）が挿入された場合、レ
ジスタ１７ｃに被演算信号Ｂ′が保持される。一方、メ
モリで構成した参照テーブル２０に、被演算信号の各値
Ｒ＝、Ｇ−，Ｂ”の組み合わせに対応する前記式（１）
のカラー演算式から求めた演算データを予め記憶してお
く。被演算信号Ｒ−，Ｇ−，Ｂ”からアドレス・ポイン
タ１８でアドレスを作成し、このアドレスで参照テーブ
ル２０をアクセスすることにより、目的信号Ｒ４Ｇ、　
　Ｂを得る。

このように従来のカラー演算方式では、前記式（１）に
従って被演算信号Ｒ＝、Ｇ＝、Ｂ＝を補正している。し
かしながら、このカラー演算をＬＵＴ（参照テーブル）
で行おうとすると、被演算信号の階調数が大きくなると
、アドレスが増え、演算データを記録するメモリ容量が
大きくなる問題がある。例えば、被演算信号が各８ビツ
トのＲＧＢ信号であると、アドレスは２４ビツト分必要
になり、参照テーブルのメモリ容量は約５０メガバイト
必要となる。カラーの自然画像などを精度良く扱うには
、各１２ビツト（＝４０９６階調）必要と言われており
、各信号の階調数が大きな場合には、必要なアドレスが
膨大となり、メモリのサイズはとても大きなものとなる
。従って、演算の精度劣化が少なく、効率良くメモリ容
量に低減を図れるカラー演算方式が必要とされている。

この問題に対し、本願発明者等は特開昭６３−１９３６
７４号として１次変換のＬＵＴ容量を減少させる方式を
先に提案している。

このようなＬｔＪＴ演算方式において、マトリ・ソクス
の係数を実際にどのような値にするかで、カラー演算の
性能が決まる。例えば、スキャナでは照明光源や色分解
フィルタ、センサなどの光学系の特性と、カラー演算を
掛は合わせた特性（スキャナの総合特性）が、目標の特
性、例えばＮＴＳＣ−ＲＧＢなどの特性に合うようにカ
ラー演算を決める。

しかし実際は、スキャナの光学系と、目標の特性との間
は、完全に線型な関係ではないため、スキャナの総合的
な特性をカラー演算回路で完璧に、目標特性に合わせる
ことはできない。原因は、照明光源に使う蛍光灯の輝線
や、センサの凹凸の特性などによる。

そこで、色彩の測定器によるＲＧＢ値と、最終の出力例
えばスキャナの出力（実験値またはシミュレーションで
得られるＲＧＢ値）の誤差を、最小にするように、カラ
ー演算のマトリ・ソクスの係数を決める。マトリックス
の９つの係数ｍｌ、〜ｍ３３は、３つの色（３組のＲＧ
Ｂ値）があれば決定できる。しかし、係数を決めるため
に使用した３つの色については正確に演算できるが、そ
の他の色は正確な演算ができるという保証がない。そこ
で、できるだけ多くの色を平均的に正確に演算できるよ
う、最小二乗法を用いて係数を求める。

計算機のシミュレーションを通して最小二乗法により係
数を求める手順を次に示す。

■光学系（照明光源２色分解フィルタ、センサ。

その他ミラー　レンズなど）の分光特性を測定する。

■最小二乗法に用いる色サンプルの分光特性を測定する
。

■最小二乗法に用いる色サンプルを選択する。

■最小二乗法によりカラー演算のマトリックスを決める
。

０色サンプルに対するスキャナ出力を計算する。

■測定値と計算値の間の誤差を評価する。

以上の手順により求めたカラー演算の性能は、■の［マ
トリックス係数の決定する時の色の選択」と、■の「最
小二乗法で何を最小にするか」により変化する。

［発明が解決しようとする課題］従来、最小二乗法によりマクトリックの係数を求める際
の色の選択は、色相や彩度、明度で決まる空間で適当に
色を選択しており、どんな色を何色選べばよいかという
指針は存在しなかった。そのため、カラー演算の性能が
最適にできたという保証はなかった。

また、最小二乗法では測定器によるＲＧＢ値とスキャナ
出力であるＲＧＢ値との誤差を最小にするような計算を
行っていた。しかし、ＲＧＢ値の違いと、人間が見て感
じる色の違いとは、一般に対応しないため、スキャナの
最終的な読取性能が、色により偏ってしまうという問題
があった。即ち、人間は原稿を見る時、その反射率であ
るＲ、　Ｇ　Ｂ値をＬ　ＯＧ的に変換した濃度的な特性
で見るからである。従って、多くの色を平均的にかつ精
度よくスキャナで読取ることを目標とする場合、人間が
感じる色の差が平均的に小さくなるようになる必要があ
る。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、全ての色に関し被演算信号を高精度に目的信号に
変換できるマトリックス係数を求めるカラー演算係数の
作成方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］第１図は本発明の原理説明図である。

まず本発明は、第１図（ａ）に示すように、３入力以上
で且つ１次以上の線型変換カラー演算を参照テーブルを
用いて行うカラー演算回路を有し、この線型変換カラー
演算に使用するマトリックス係数ｍｌｌ〜ｍ３３を最小
二乗法により求めるカラー演算係数の作成方法を対象と
する。

このようなカラー演算係数の作成方法につき本発明にあ
っては、第１図（ｂ）に示すように、最小二乗法に用い
る色を人間の感覚に合った色空間の中から選択すること
を特徴とする。

ここで人間の感覚に合った色空間の中から色を選択する
際には、この空間中に均等に位置するように色を選択す
る。

また人間の感覚に合った色空間の中から色を選択する際
には、この色空間中の距離が等間隔になるように色を選
択する。

更に人間の感覚にあった色空間の中から色を選択する際
には、該色空間中の各色相、各明度から同数ずつ色を選
択するようにしても良い。

一方、最小二乗法によるマトリックス係数の計算にあっ
ては、人間の感覚に合った色空間で選択した色に関し、
カラー演算後の結果と、測定器による測定結果との間の
誤差ΔＥを色空間中で表し、誤差ΔＥの値が最小となる
ようにマトリックス係数を決定する。

し作用」このような構成を備えた本発明によるカラー演算係数の
作成方法によれば、例えば人間が感じる色の違いがすべ
ての色に関して均等になる色空間、所謂均等色空間で色
を選択し、均等色空間で表された色に対する演算後の出
力と測定値との誤差が、最小になるように最小二乗法に
よりマトリックスの係数が作成され、その結果、全ての
色（被演算信号）を目的信号に高精度に変換することが
できる。

［実施例］第６図に示したようなカラー読取装置のカラースキャナ
において、センサ出力を補正するカラー演算のマトリッ
クス係数の作成を例にとって本発明のカラー演算係数の
作成方法を説明する。

第２図（ａ）（ｂ）は本発明でマトリックス係数を求め
るための最小二乗法の計算を行う際に使用される色を、
人間の感覚に合ったＣ　Ｉ　ＥＬＡＢ空間で選択した様
子を示す。ＣＩ　ＥＬＡＢ空間は、ＣＩＥ　（国際照明
委員会）が人間の目の特性を基に定めたものである。

第２図（ａ）（ｂ）において、Ｌ°軸は明るさの変化（
明度）を示し、ａ１軸とｂ９紬で作られる平面上の位置
により色相と彩度を表わす。このＣＩ　ＥＬＡＢ空間中
の二つの色の距離を色差（ΔＥ）といい、人間が感じる
色の差にほぼ比例する。

ここでＲＧＢ　（ＮＴＳＣ−ＲＧＢ）とｘｙｚ。

Ｌ′、ａ”、ｂ”との関係、及び色差ΔＥは次のように
表わされる。

Ｌ”　＝１１６（Ｙ／Ｙｎ）　　”３−１６　　　　　
　　　　＝１３）ａ”＝５００１（Ｘ／Ｘｎ）”３−（
Ｙ／Ｙｎ）”’ｌ　　　−（４）ｂ”＝２００ｔ（Ｙ／
Ｙｎ）”’−（２／２ｎ）”３１　　　＝１５）ΔＥ＝
ｉ（Ｌ”ｌ−Ｌ”２）２＋（ａ”ｌ−ａ”２）’＋（ｂ
”　　ｉｂ　”　’２　）　２　）　　１／２　　　　
・・・（６）なお、Ｘｎ、　Ｙｎ、　２ｎは完全拡散反
射面のＸ、　Ｙ、　２値である。

具体的には、測定した色をＣＩ　ＥＬＡＢ空間中にプロ
ットし、プロットした色の中から均等間隔となる色を選
択する。第２図（ａ）は１０間隔に選択１．た場合を示
し、第２図（ｂ）は２０間隔に選択した場合を示す。

このようにＣＩＥＬＡＢ空間から等間隔に色を選択した
具体例として、第３図に選択方法、間隔、Ｌ°軸の選択
値及び色数を示す。即ち、間隔を１０．２０．３０とし
、間隔２０では選択する色のＬ９軸の値を２種９間隔３
０ではＬ車軸の値を３種とした場合についてであり、合
計で６種類の例を示す。更に色の数は、１７色から４４
０色である。

以上の色をＣＩ　ＥＬＡＢ空間から選択し、これらの選
択した色を用いて誤差ΔＥが最小になるように最小二乗
法によりマトリックスの係数を決める。即ち、選択した
色につき、測定器の測定値と、シュミレーションのカラ
ー演算によるスキャナー出力値（演算値）とを求め、そ
れぞれをＬ″ａ゛ｂ゛値で表し、その２つの色の色差（
誤差）ΔＥを最小とするように最小二乗法によりマトリ
ックスの係数を計算する。

第４図は、ＣＩ　ＥＬＡＢ空間で選択した色につき最小
二乗法により空間中での誤差ΔＥを最小とするように作
成したマトリックスを用いた演算性能を示す。また併せ
て、同じ色の選択により、従来のＲＧＢ値での最小二乗
法で求めたマトリックス係数によるの演算性能を示す。

即ち、第４図において、縦軸は測定器により測定した色
の測定値と、シミュレーションにより求めたカラー演算
後のスキャナ出力の色の演算値の間の色差ΔＥを示す。

この色差ΔＥは４４０色に関する本発明の性能を示す平
均色差１００及び従来のＲＧＢ値の性能を示す平均色差
２００と、本発明の性能を示す最大色差３００と従来の
ＲＧＢ値による性能を示す色差４００とで表わす。

この第４図の結果によると、次のことが言える。

■平均値に関１７て、ＣＩ　ＥＬＡＢ空間による演算性
能の方が、Ｒ，Ｇ　Ｂ空間による演算性能より全般的に
良い。

■最大値に関しては、ＣＩＥＬＡＢ空間の方は色の選択
方法に関係なく、安定して良い性能が得られているが、
ＲＧＢ空間では色の選択方法によるばらつきが大きく、
性能も悪い。

以上により、色を人間の感覚に合った色空間で均等に選
択し、色差の最小二乗法を行うことにより、従来のＲＧ
Ｂによる最小二乗法と比較して、本発明にあっては色の
選択方法に関係なく安定して良い演算性能が得られる。

上記の実施例にあっては均等に色を選択する方法として
、第２図に示したように、各色の間隔が等しくなるよう
、格子の頂点に位置する色を選択したが、この他の選択
方法として例えば第５図（ａ）又は（ｂ）に示すような
選択方法をとっても、同様な効果が得られる。尚、第５
図（ａ）（ｂ）で、縦軸は明度１．　＋１、円周方向は
色相、半径方向は鮮かさを表わす。

■第５図（ａ）のように、各明度（１〜９）の各色相（
４０色相〜１０色相）の高彩度の色＋無彩色（白〜黒、
９〜　２色） ■第５図（ｂ）のように明度５又は６の各色相の高彩度
の色＋白、黒この他、適宜の選択方法に従って空間中で均等に選択し
た色で最小二乗法を行うことで、同様に高精度の変換が
行える。

また、上記の実施例ではＣＩ　ＥＬＡＢ空間を例として
示したが、この他ＣＩＥＬＵＶ空間等、人間が感じる色
の差と空間中の色の距離が、すべての色に関して対応す
る均等色空間中で色を選択すれば、同様の効果が得られ
る。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、カラー演算のマト
リックスを作成する最小二乗法において、人間が感じる
色の違いがすべての色に関して均等になる色空間で色を
選択し、その色空間で表された色に対する演算後の出力
とその色の測定値との誤差（色差）が最小になるように
することにより、すべての色を高精度に変換できるとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図；第２図は本発明によるＣＩＥＬＡＢ空間での色選択の説
明図；第３図は本発明による色選択の具体例を示した説明図；第４図は本発明で求めた係数による演算性能を銃声と対
比して示した演算性能説明図；第５図は本発明による色選択の他の実施例を示した説明
図；第６図は従来のカラー読取装置の構成図である。図中、１０：原稿１２ａ、１２ｂ、１２ｃ：カラーフィルタ１３：イメー
ジセンサ１８ニアドレス・ポインタ２０：参照テーブル（ＬＵＴ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）３入力以上で且つ１次以上の線型変換カラー演算
を参照テーブルを用いて行うカラー演算回路を有し、該
線型変換カラー演算に使用するマトリックス係数を最小
二乗法により求めるカラー演算係数の作成方法に於いて
、前記最小二乗法に用いる色を人間の感覚に合った色空間
の中から選択することを特徴とするカラー演算係数の作
成方法。
（２）請求項１記載のカラー演算係数の作成方法に於い
て、前記人間の感覚に合った色空間の中から色を選択する際
に、該空間中に均等に位置するように色を選択すること
を特徴とするカラー演算係数の作成方法。
（３）請求項１記載のカラー演算係数の作成方法に於い
て、前記人間の感覚に合った色空間の中から色を選択する際
に、該色空間中の距離が等間隔になるように色を選択す
ることを特徴とするカラー演算係数の作成方法。
（４）請求項１記載のカラー演算係数の作成方法に於い
て、前記人間の感覚にあった色空間の中から色を選択する際
に、該色空間中の各色相、各明度から同数ずつ色を選択
することを特徴とするカラー演算係数の作成方法。
（５）請求項１記載のカラー演算係数の作成方法に於い
て、前記最小二乗法によるマトリックス係数の計算にあって
は、人間の感覚に合った色空間で選択した色に関し、カ
ラー演算後の結果と、測定器による測定結果との間の誤
差を前記色空間中で表し、該誤差値が最小になるように
マトリックス係数を決定することを特徴するカラー演算
係数の作成方法。