JPH06139365A - 記号画像データから出力媒体にカラー画像を再現する方法 - Google Patents

記号画像データから出力媒体にカラー画像を再現する方法

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JPH06139365A
JPH06139365A JP5161866A JP16186693A JPH06139365A JP H06139365 A JPH06139365 A JP H06139365A JP 5161866 A JP5161866 A JP 5161866A JP 16186693 A JP16186693 A JP 16186693A JP H06139365 A JPH06139365 A JP H06139365A
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JP5161866A
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Andrew Glassner
アンドリュー・グラスナー
David Marimont
デイビッド・マリモント
Maureen C Stone
モーリーン・シイ・ストーン
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Xerox Corp
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N1/46—Colour picture communication systems
    • H04N1/56—Processing of colour picture signals
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  • Image Processing (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 対象カラーと画像内の照明情報の意味論的な
一貫性を維持しつつカラーを指定出力媒体の色域に写像
するカラー画像を指定出力媒体上に再現する。 【構成】 シーン記述内の光と対象プリミティブの交錯
を示す基本スペクトル変数を有する記号画素式とシーン
内の光と対象プリミティブについてのカラー情報を有す
るスペクトルデータとを生成し、基本スペクトル変数に
指標付けされた記号再現システムの出力を利用する。ま
た記号画素式、スペクトルデータ、特定出力媒体の色域
に付いてのスペクトル情報を用いてスペクトル変化計算
を行って、出力媒体の色域内にある画像画素カラーを生
成するためにシーン内の個々の対象プリミティブに対し
て行う必要のあるオリジナルのスペクトルデータに対す
る修正を判定する。生じる画像カラーは局所的、大域的
に画像の意味論と一貫しており、表示装置の利用可能な
色域を最大限効率的に利用し、指定媒体に表示ないし再
生する前に再現後色域写像を更に行う必要はない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】コンピュータグラフィックス・ソフトウエ
ア及び再現システムはリアルなカラー画像のコンピュー
タ合成及び再生をもたらし、全範囲の可視カラーを含む
画像を生成することが出来る。一般的なコンピュータベ
ースの画像形成過程では、アプリケーション専用モデル
は対象プリミティブについてのデータとシーンを構成す
るそれらの間の関係を捕捉する。アプリケーション・デ
ータベースに格納されたシーン記述には、要素の形状、
対象、シーンの光源を決定するプリミティブの記述、カ
ラーなどのプリミティブの表出属性、表面テクスチャ及
び対象プリミティブがどのように配置され、シーン内で
どの様に共に適合しているのかを示す連結関係がある。
シーン記述は次に、画像を一般にモニタないしハードコ
ピー形式で出力媒体上に表示するために、画素の集合に
変換しなければならない。シーン記述を画像画素ファイ
ルに写像する過程を一般に「再現（ｒｅｎｄｅｒｉｎ
ｇ）」と称し、再現を実施することを「再現化（ｔｈｅ
ｒｅｎｄｅｒｅｒ）」と称する。
【０００２】リアルな画像を生成するために使用する一
般的な再現化で行う特有の過程は、生成する画像の性質
と画像内のモデルについて捕捉された詳細レベルに依存
する。アプリケーションないしモデル・データベース内
のシーン記述情報（対象、属性、連結情報）は選択して
再現化の残りで過程で受け入れることの出来る形式に変
換する。モデル変換、視野、クリッピング・ルーチンは
シーン対象を基準化、回転あるいは変換し、対象、表
面、対象の一部及び表示画像に表れるべきでない表面を
取り除く。次に陰影（ｓｈａｄｉｎｇ）と称する過程で
は、シーンに対する及びその中の照明は、一般にシーン
内の光の物理学に対する近似である物理ベースのモデル
に従ってシミュレートしてシーン内の全てのプリミティ
ブの全ての画素に対する画素カラーを判定し、シーンを
表示するのに必要な画像画素と画素カラーを生成する。
「光線追跡（ｒａｙ ｔｒａｃｉｎｇ）」と「ラジオシ
ティ（ｒａｄｉｏｓｉｔｙ）」は画像合成のための２つ
のよく知られた陰影再現方法である。画像画素は一般に
フレームバッファに格納され、そこから画像を出力媒体
上で表示あるいは再生するために生成する特定装置に当
該する表示ルーチンで処理される。
【０００３】上記の画像作成過程で、対象の色などの画
像の対象プリミティブレベルに影響を与える画像に対し
てシーン設計者が行いたいと思う変更は、シーン記述デ
ータベースの変更及び計算的に高価な手順である画像の
再再現（ｒｅ−ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）を意味することに
なる。代わりに画像に対する変更は画素レベルで行わな
ければならず、完遂するのは困難である。
【０００４】別のコンピュータベースの画像作成過程で
は、シーン設計者は全画像の再再現という計算的な支出
をせずにシーン記述カラー、表面特質、光強度を操作す
ることが出来る。この方法はカルロスＨ．セクイン及び
エリオットＫ．スミールによる「パラメータ化光線追
跡」１９８９年ＳＩＧＧＲＡＰＨ議事録、１９８９年７
月３１日−８月４日、マサチューセッツ州ボストン、
「コンピュータ・グラフィックス」２３号（１９８９年
７月）ｐｐ．３０７−３１４（以下「セクイン」）に詳
述されており、ここに参考として取り入れる。この方法
は従来の光線追跡プログラムを修正してシーンが再現さ
れたとき各々の画素のパラメータ化したないし記号的な
式を生成するものである。再現化ではこの修正した記号
陰影再現過程を利用して再現画像内の各々の画素の記号
画素式を生成する。記号画素式はメモリ領域に格納す
る。この過程は表面特性と光強度を調節することでシー
ン・ジオメトリは不変のままとなるということを認識す
る。記号画素式は最終画像内の各々の画素に付いて、光
線追跡過程中に光線及びその反射と屈折した副次及び高
次の成分が当たった様々な表面からの全ての潜在的な寄
与を明示的に含んでいる。それらの式のパラメータは、
色と様々な周囲及び方向性光源の強度とに対する記号基
準と様々な対象の表面特性を定義する係数を含んでい
る。シーン記述データベースから抽出されたカラー記述
データは、シーン設計者が定義したカラー値と光強度値
を含んでいる。カラー記述データは再現システムで分離
データファイルとして作成することが出来るか、記号画
素式データの一部として取り入れることが出来る。カラ
ー記述データ内の各々の色と光強度値は、ラベル、指
標、ポインタなどにより一意的に識別することが出来、
実際の色ないし光強度の記号画素式内の色ないし強度に
対する関連記号基準との対応を可能にする。この一般的
な間接参照構成を一般に「指標付け（ｉｎｄｅｘｉｎ
ｇ）」と称し、以下の指標付きカラー記述データを参照
する際は、カラー記述データ内の実際の色及び光強度値
を記号画素式の対応する記号基準に連関する適切な間接
参照構成を含む。
【０００５】次に記号画素式評価部は記号画素式内のパ
ラメータの記号カラー基準をカラー記述データとして格
納されたカラー値と光強度値とに置き換えて各々の画素
の最終カラーを判定し、最終カラー画像を示す画像画素
カラーのファイルを作成する。シーン内の表面と光を変
更するには、シーン設計者はカラー記述データ内のシー
ン記述をカラー値と光強度値とに変更する。記号画素式
評価部は次に記号画素式内のパラメータ内の記号カラー
基準を新しいカラー値と光強度値に変え、ディスプレイ
の新しい画素カラーに付いて式を再計算する。このよう
にシーンは再再現する必要はない。セクイン論文に説明
されているように、光線追跡と関連して説明したものと
同様のパラメータ化手法は、固定シーンジオメトリを使
用する他の再現アルゴリズムに適用できる。
【０００６】特定のカラー出力媒体上に物理的に生成可
能な全ての色を、媒体の「色域（ｇａｍｕｔ）」と称す
る。既存の出力媒体の色域は一般に再現された画像で可
能な全ての可視カラーの集合よりも小さい。更にシーン
記述は一般に、それを後に表示ないし再生する出力媒体
とは別個に作成される。上述の対象上の特定の点に当た
る光をモデルにするどちらかの陰影再現過程で使用する
アルゴリズムは、出力媒体の色域内の妥当な値の範囲内
にないあるいは負の値のように数値的に不可視の色を示
す対象の１つの画素の色に付いて値を生成することが可
能である。大部分の場合、「色域写像（ｇａｍｕｔ ｍ
ａｐｐｉｎｇ）」過程が、画像内の各々の画素のカラー
属性が表示ないし再生用に選択した装置上で表示可能あ
るいは再生可能であることを確認するのに必要である。
色域写像過程は以下に図１に伴う説明と共に詳しく説明
する。
【０００７】色域写像過程では、出力媒体の使用可能な
色域に付いての情報を自動写像アルゴリズムに適用して
色域外の画素カラーを装置色域内に加える。一般に装置
色域データはそれぞれ測色計あるいは分光測光器等の適
切な計器で物理的に測定した出力媒体の色域からの実際
の１組のサンプルカラーからのデータからなる。色域写
像過程の出力は修正した１組の画像画素カラーとなり、
ここでは特定出力媒体の色域内にあることになる。各々
の装置色域は異なるので、新たな１組の画像画素カラー
を、画像を表示ないし再生する各々の出力媒体用に自動
色域写像過程で作成する。
【０００８】色域写像の目標は、画像の全体的な概観を
維持しつつ画像カラーを出力媒体の色域に適合させるこ
とである。色域写像過程は一般にカラー画像の再生、表
示に関係した者の関心事であったが、一般にグラフィッ
クス再現システムの処理目標あるいはシーン設計者の主
要な関心事ではなかった。再現後ステップは今まで一般
に、画素を抽出する画像内の対象に関係せずに個々の画
素カラーを大域的あるいは局所的に修正するソフトウエ
アで行う様々な自動的方法を用いて行われてきた。色域
写像はマニュアルで行うことも出来る。一般に出力装置
の色域は数学的にカラー空間内に３次元の体積で表し、
画素カラーはカラー空間内の点として示す。１つの通常
の自動色域写像方法は、装置の色域体積の最も外側の画
素カラーをカラー空間の色域領域内に持ち込み、他の全
ての画素カラーを比例して基準化するといった画像内の
全ての画素の「均一大域基準化（ｕｎｉｆｏｒｍ ｇｒ
ｏｂａｌ ｓｃａｌｉｎｇ）」である。均一大域基準化
は概念的にシーン記述の「光の削減（ｔｕｒｎｉｎｇ
ｄｏｗｎ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ）」に似ている。しかし
一部あるいは多くのケースでは、画像画素カラーの色域
基準化により生じる画像を受け入れられないほど暗くな
り、不飽和になる。別の通常の自動色域写像方法は、画
素の「局所的訂正（ｌａｃａｌ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏ
ｎ）」であり、そこでは各々の画素を個別に検査して画
像を生成する特定表示装置の色域に加える。シーン内の
対象から離れて色域外の画素だけを修正するという大部
分の方法の１つの望ましくない作用は、陰影による結果
が画像内にもたらされることである。
【０００９】画素レベルでなされる全ての色域写像の別
の非常に望ましくない作用は、シーン内の対象と光の交
錯ともはや意味論的に一致しない画像が生成されること
である。例えばいくつかの明るく色づけされた対象とウ
ィンドウ内の対象の反射を含んだ合成画像では、反射さ
れた対象の色は意味論的に「本物の（ｒｅａｌ）」対象
の色と一致する。本物の対象の色が特定出力装置の色域
になければ、画像画素カラーの均一大域基準化を用いて
色を訂正することで、対象並びにその反射は暗くなり、
反射が暗くなることは対象の詳細がかなり失われること
になる。対象の１つの色域外の画素だけを局所的に訂正
してそれらを装置の色域内に加えることは、意味論的に
一貫しない画像をもたらし、対象の反射は色域外の色に
付いて訂正されれば、対象それ自身の間で見られるもの
よりも対象の相対的明度間の異なる関係を反映するよう
になる。代わりに画像の再現を完了した後、利用者が自
動写像アルゴリズムのパラメータをマニュアルで制御し
て試行錯誤を通して及び芸術的判断を用いて、画像内の
各々の画素に付いての個々の色域外の画素カラーを調節
することは、対象間で意味論的な一貫性をできるだけ維
持しつつ達成するあるいはほぼ達成する形で画素カラー
を色域内に加えるにはかなりの試行錯誤が必要となる。
しかしこの解決法はタスクの複雑性故に画像の意味論的
な一貫性を殆ど提供せず、一般にかなりの試行錯誤を必
要とするマニュアルの調節段階が必要である。この方法
は必要な修正の比較的予測不可能な性質故に困難かつ複
雑である。従って再現後に色域写像過程から生じる意味
論的な不一致が、シーン内の光の放射及び鏡面相互反射
をモデルにする大部分の再現シーンで生じることがあ
る。
【００１０】画像を表示ないし再生する装置に付いて色
域内画素カラーと画像内の対象カラーと光の意味論的な
一貫性の両方を達成する１つの方法は、シーン設計者が
オリジナルのシーン記述データベースの対象にカラー変
更を行ってみて特定対象の色域外カラーを色域に加える
ことである。シーン記述を変更することで意味論的に一
貫した画像が生成されるが、それにはシーン記述のマニ
ュアルの調節あるいは記号画素式を必要とし、特に再再
現が関係する場合は、その両方とも時間のかかる過程と
なることがある。
【００１１】従って必要とされるのは、画像を再生する
あるいは表示する特定出力媒体の測定色域内に常にあっ
て意味論的に一貫した対象カラーを有するカラー画像を
再現し、それにより再現後、画素カラー調節中に画像と
対象の意味論的な不一致を招く画像画素カラーのマニュ
アル及び自動両方の訂正を避けることのできる方法であ
る。本発明の方法は、シーン記述の対象プリミティブと
そのカラー属性についての情報を得られるが固定シーン
ジオメトリを従来の再現方法で決定した時点の後の、画
像合成及び再現の初期の過程で色域写像過程を行う装置
向け方法である。その方法では、記号陰影再現システム
の出力の記号カラー画像データとカラー記述データを使
用する。記号画素式の形式の記号カラー画像データはオ
リジナルのシーン記述の光と対象プリミティブの交錯を
直接示す。カラー記述データは、シーン・ジオメトリそ
れ自身とは分離しているが指標などの一意的な識別子を
通して記号カラー画像データと関連しているシーン内の
光の強度と対象プリミティブの色を含んでいる。本発明
の方法は、光とカラー値はシーンジオメトリから分離さ
れているので、特定のカラー再生装置の色域に関してそ
れらを修正に使用することが出来、光とカラー値に対し
て為された全ての修正のオリジナル・シーンに対する影
響は記号式によって捕捉されるという知見を前提にして
いる。従ってこの方法では、カラー出力媒体の色域を示
す装置カラーデータをも使用する。この方法は記号カラ
ー画像データ、指標付きカラー記述データ、装置色域デ
ータを使用してスペクトル変化計算を行い、カラー出力
媒体の色域内にあり、後のステップで記号カラー画像デ
ータと共に使用するときに目標カラー画像を生成する
（ここで各々の目標カラーはカラー再生装置の色域内の
装置カラーの１つである）色を生成する指標付きカラー
記述データに対する修正を決定する。記号画素式は画面
情報を記号形式で対象プリミティブ・レベルで維持する
ので、式の項で置き換えられるカラー及び光強度値に対
する変化はカラー画像内の対象レベルの変化となり、そ
れにより対象カラーだけでなく対象カラーの変化により
影響を受ける画像部分を変更する。これは本発明の方法
は、全ての当該記号カラー項をそれらが記号画素式内で
生じたときはいつでも同時に変更する故に起こる。変更
したカラー値を有する対象プリミティブからの光の寄与
を有する全ての画像画素はこのように変更され、色が指
定出力媒体の色域に加えられる間、画像は意味論的に一
貫したままとなる。
【００１２】本発明の方法はそれにより記号画素式と関
連カラー記述を利用して再現カラー画像内の対象プリミ
ティブ関係に付いての情報を示すことにより、画像を再
再現する必要なく各々の再現で画像の意味論的な一貫性
を維持し、表示装置の利用可能な色域をできるだけ効率
的に利用し、画像の表示ないし再生前に更に再現後色域
写像を必要としない画像画素カラーを生成する。更に意
味論的に一貫した色域内画像を生成する自動化過程を再
び行うだけで、画素ないしシーン対象カラーに対する時
間のかかるマニュアル調節を繰り返す必要なく、画像を
同一装置上に別の時に再生ないし表示を行うことが出来
る。
【００１３】本発明の別の態様によると、データ項目を
取得する入力回路、データを格納するメモリ、マシンを
出力媒体に接続し、選択データをメモリから出力媒体に
転送する出力回路からなるマシンを提供する。マシンに
は更に、命令を実行し、入力回路にアクセスしてデータ
を受け取るために接続され、メモリに格納されたデータ
にアクセスし、データをメモリから出力回路に転送する
プロセッサが含まれている。入力回路で取得するデータ
には、記号カラー画像データ項目とシーン記述内の複数
の対象プリミティブのオリジナルカラーを定義する指標
付きカラー記述データ項目がある。入力回路で取得する
各々の記号カラー画像データ項目は、シーン記述から再
現されるカラー画像を構成する複数の画像画素カラーデ
ータ項目の１つを規定し、指標付きカラー記述データ項
目を記号カラー画像データ項目に指標付けする少なくと
も１つの記号スペクトル成分を有している。マシンのメ
モリに格納するデータには、カラー再生装置により再生
できる装置カラーの色域を示す装置色域カラーデータと
プロセッサが実行する命令を示す命令データがある。プ
ロセッサは命令を実行する際に、記号カラー画像データ
項目、指標付きカラー記述データ項目、装置色域カラー
データ項目でスペクトル変化計算を行い、記号カラー画
像データ項目と共にプロセッサがカラー画像を構成する
複数の画像画素カラーデータ項目を生成することの出来
る修正カラー記述データ項目を生成する（ここで各々の
画素カラーはカラー再生装置の色域の装置カラーの１つ
である）。プロセッサは更に命令を実行する際に、修正
カラー記述データ項目をメモリに格納する。
【００１４】本発明の他の態様は、以下の説明及び図面
を参照して明らかになる。
【００１５】図１は、本発明の装置向け再現方法を用い
たカラー画像再現のデータ流れを示すブロック図であ
る。
【００１６】図２は、図１でブロック９０として示した
装置向け再現方法の機能ステップを示すブロック図であ
る。
【００１７】図３、４は、本発明の１つの実施例による
加重ベクトルを用いてカラー空間内のカラーを示し、加
重を修正してカラーを変更することを図式的に示した図
である。
【００１８】図５、６、７、８は、本発明の実施例によ
り使用する画像ないし画面機能のモデルを概念的に例示
した図である。
【００１９】図９は、本発明の方法の１つの実施のステ
ップを例示した流れ図である。
【００２０】図１０は、本発明により作動できる適切な
マシン構成のブロック図である。
【００２１】図１でスペクトル変更計算部９０として示
したカラー画像を再現する装置向け方法は入力として、
再生システムで生成される指標付きカラー記述データ８
４及び記号画素式８０と呼ばれる記号カラー画像データ
内のシーン記述のためのオリジナルの色及び光強度値、
及びカラー装置４９で再生可能な色を規定する装置色域
カラーデータ４４を使用する。この方法ではスペクトル
変化計算を行ってその出力として、シーン記述の修正さ
れた色及び光強度値である１組の修正カラー記述８６を
生成する。記号画素式評価部８２で記号画素式８０と共
に修正カラー記述８６を使用すると、実質的に全て装置
４９の装置色域にある画素カラーを有するカラー画像を
構成する画像画素カラーデータ４６が生成される。修正
カラー記述データ８６は記号画素式８０と共にここで装
置４９に対して再現されるカラー画像を示し、表示ない
し再生前の色域写像ステップは出力媒体４９に表示可能
な色を確認するのに必要ではない。しかしカラー画像の
利用者ないし視聴者が画像を表示ないし再生する用意が
できるまで評価ステップ８２を行う必要はない。
【００２２】図２はスペクトル変化計算を行う広範なス
テップを例示したものである。指標付きカラー記述デー
タ８４内のシーン記述２２に付いて最初に定義した色及
び光強度値の各々は、ボックス９４で修正する。カラー
記述を修正する１つの方法を説明した詳細を、例示する
実施例に関して以下に述べる。一般にカラー記述は、記
号画素式評価部８２で修正カラー記述の全てを記号画素
式８０で評価して表示用のカラー画像を生成するとき、
記号画素式評価部８２により生成されるカラー画像が装
置４９の装置色域４４内の画素カラーで構成されるよう
に修正しなければならない。一般にカラー記述は装置色
域４４内にある修正カラーとなるように修正されるが、
それらは他の類似の基準に合致するように調節すること
が出来る。修正は指標付きカラー記述データ８４内のオ
リジナルカラー値に直接行う必要はない。オリジナルカ
ラーは記号画素式に対して指標付けされその中で示され
ているので、カラー記述の値を記号画素式に代入すると
きにカラー記述の値の修正となる記号画素式内の記号カ
ラー項の操作をすることで、必要な修正を間接的に行う
ことが出来る。
【００２３】指標付きカラー記述データ８４に対する第
１の組の修正を行うと、修正したカラー記述がボックス
８２の記号画素式８０内で評価され、カラー画像を生成
する。
【００２４】ボックス１００では、カラー画像内の各々
の画像画素カラーは、従来の色域写像過程を用いて特定
の表示ないし再生装置（図１で装置４９として示す）の
装置色域に写像する。一般に装置の装置色域は概念的及
び数学的にカラー空間内の３次元体積として示し、写像
過程で所望の置換を求める数学的アルゴリズムに従って
色域外カラー用の装置色域内で所望の置換カラーを求め
る。しかし装置色域は、例えば妥当な装置カラーの測定
カラー値の端に参照用テーブルなどとして他の形で示す
こともできる。装置色域データ４４には色域を実施で選
択された形で示す必要のあるデータが含まれる。装置色
域データ４４を用いて現在カラー画像内の各々の画素カ
ラーを装置色域に写像することにより、装置４９の色域
内の全ての画素カラーを有する目標カラー画像が生成さ
れる。
【００２５】ボックス９６の照会によりボックス１００
で生成された目標画像は妥当な目標画像かどうかを測定
する画像測定基準を満たすかどうかをテストする。画像
測定基準はそのもっとも単純な形式では、全ての評価さ
れた記号画素式８０は色域内画素カラーを生成するとい
うことを要求するだけである。しかし実際上装置色域デ
ータ４４で示す装置色域内の全ての画素カラーを有する
１つないし複数のカラー画像を生成する指標付きカラー
記述データ８４内のオリジナルカラー記述に対する修正
は多くある。画像測定基準は潜在的な目標カラー画像の
どれが妥当な目標カラー画像であるかを判定することが
出来る。画像判定基準はまた、カラー記述に対して修正
に備えて特定の処理サイクル数内で停止することが出来
る（その場合、残りの色域外画素カラーは色域外のまま
となる）。
【００２６】目標カラー画像の妥当性の判定はいくつか
の方法で行うことが出来、例示した実施例に関して以下
に特定の画像判定基準を詳しく説明する。一般に本発明
の装置向け再現方法の目標は、装置色域データ４４で示
される装置色域内にあり、「受容可能（ａｃｃｅｐｔａ
ｂｌｅ）」という一部の測定に付いて受容可能な画像を
生成する再現画像内の対象のカラーと光について１組の
カラー値を求めることである。従って画像判定基準の妥
当性測定は、一般に本方法の利用者に対する目標カラー
画像の受容性の測定となる。この方法の１つの実施例で
は、目標カラー画像の受容性測定は、再現システムによ
り再現されるオリジナルカラー画像あるいはその関数と
して陳述される。「理想的（ｉｄｅａｌ）」カラー画像
とも呼ばれるオリジナルカラー画像は、修正前に指標付
きカラー記述データ８４で（記号画素式評価部８２を用
いて）記号画素式を評価することにより生成でき、生成
された各々の目標カラー画像はある方法で理想的カラー
画像と比較して、目標カラー画像は理想的カラー画像の
受容可能な置換であるかどうかの測定としての妥当性を
判定することが出来る。画像測定基準はまた、例えば任
意の画像がオリジナルの理想的な画像の置換としての知
覚的適性の測定を提供することもできる。
【００２７】画像測定基準が満たされれば、現在修正さ
れた指標付きカラー記述は色域内カラー記述データ８６
（図１）として保存するカラー記述となる。修正色域内
カラー記述８６は、画像測定基準で示される測定を満た
す色域内目標画面を生成し、記号画素式８０と共に妥当
な色域内目標画面を生成するカラー記述の集合である。
【００２８】しかし修正したカラー記述が画像測定基準
を満たす色域内目標画面を生成しなければ、処理流れは
反転して修正、評価、写像ステップを繰り返す。図２に
示す特定の方法ステップの実施では、画像測定基準を満
たす目標カラー画像を生成するために修正を必要とする
指標付きカラー記述を同時にすべて修正することが可能
である。その実施では、画像測定基準は修正カラー記述
から生成された第１の目標カラー画像で満たされ、方法
はステップ９４、８２、１００を繰り返す事なく終了す
る。
【００２９】本発明の方法は、記号再現システムにより
生成される出力、即ち記号画素式８０と指標付きカラー
記述データ８４で始まる。例示した実施例では、記号再
現システムへの入力であるシーン記述内の対象表面ある
いは光源の各々のカラーを、波長の単一のスペクトル関
数として示す。光源に付いてはスペクトルは各々の波長
での出力量を示し、表面に付いてはスペクトルは各々の
波長で反射される入射光の量を示す。しかし本発明の方
法は、他の照明及び反射モデルをもカバーすることを意
図している。
【００３０】例示した実施例では、修正光線追跡器を使
用して各々の画像画素に付いて１つの記号画素式８０を
有する記号形式で画像ないし画面を生成する記号再現シ
ステムにシーン記述を与える。光線追跡法は画素当り１
つの光線を想定している。しかし本発明の方法は、他の
再現モデル、陰影方程式、及び画面サンプリング・パタ
ーンと共に使用するのに適している。
【００３１】指標はシーン内の各々の一意的なカラーに
光源及び表面反射の両方から指定する。指標はその関連
カラー記述（スペクトル）と共に、図示するように指標
付きカラー記述データ８４の分離したファイルないし記
号画素式８０のファイルの一部として出力される。指標
付きカラー記述からなるデータ項目のファイルの代表的
な構造では、１つの指標付きカラー記述データ項は指標
フィールドとカラー情報を含む色ないしスペクトルデー
タ・フィールドで構成されている。カラー情報はＲＧＢ
情報あるいはカラー情報を示し、コード化するのに適し
た任意のデータ形式で示すことが出来る。実施例では、
カラー情報はカラーを１組のスペクトルサンプルとして
定義する１列の浮動小数点として示している。
【００３２】各々の記号画素式はその画素のシーン内の
対象と光からの全てのカラー寄与を示し、より正確には
対象の表面から観測者の目に伝搬した光の複合放散、鏡
面反射の合計を示す。記号画素式８０を生成するには、
記号再現システムはシーン表面のスペクトルと光を共に
かけ算して、各々の画素でのカラーを生成するために加
える「基本スペクトル（ｂａｓｉｓ ｓｐｅｃｔｒ
ａ）」と呼ばれる記号画素式８０の構成成分ないし項を
形成する。１つの式内の各々の基本スペクトル成分項は
また、表面の交差ジオメトリと性質に依存する関連定数
を有している。特に式はセクインで説明されているよう
に実数、算術演算子、括弧、カラー記号（スペクトル基
準）で作る。例えば３の指標を有する色は記号画素式で
単に「ｓ３」として参照することが出来る。各々の式の
中のパラメータは、オリジナルシーン記述で提供された
もののように実際のカラー値で評価されたとき、画像画
素での入射光のスペクトル出力密度（ＳＰＤ）を共に規
定する。
【００３３】成分基本スペクトル項の記号画素式が記号
再現システムによりどの様に構成されるかの例により、
この過程をより明らかに例示することが出来る。シーン
記述２２はＳ1 （λ）として指定されたスペクトルを有
する１つの光源と、Ｓ2 （λ）のスペクトル反射関数を
有する１つの表面からなると想定する（ここでλは波長
を示す）。Ｅ（λ）は光源からの光を運び、プラスチッ
ク表面から画素に反射される光線を受ける画素のスペク
トルを示す。再現器の単純な陰影モデルは以下の形式の
関係をもたらす。
【００３４】 Ｅ（λ）＝ｃ1 Ｓ1 （λ）Ｓ2 （λ）＋ｃ2 Ｓ1 （λ） （１） ここでｃ1 とｃ2 は光源と再現の相対的ジオメトリと表
面の物理的性質の関数であるスカラ定数である。スカラ
ｃ1 とｃ2 は最終画像を再現するのに重要であり、完全
性のために示すが、本発明の方法には重要でないことに
留意する。方程式（１）の右側の２つの項は例として提
供したプラスチック表面から反射された光の放散と鏡面
成分に対応する。より複雑なシーン例では、シーンを通
した光線の追加の「跳ね返り（ｂｏｕｎｃｅｓ）」（即
ち光線追跡器により構成された光線ツリー内のレベル）
は、共に増加された追加スペクトルとなり、一方でスペ
クトル内で高次の多項式をもたらす。例示した本実施例
を実施した実際の経験からは、光線ツリーは通常２ない
し３レベルを超過せず、画素の他項式の次数が高くなり
過ぎるのを防ぐ。
【００３５】記号画素式ファイル８０の代表的なデータ
構造では、カラー画像内の１つの画素のカラー情報を示
す１つの記号画素式は、基本スペクトル項と算術演算子
で構成されている。各々の基本スペクトル項には、上記
のスカラｃ1 とｃ2 の様なスペクトルデータと直接関係
していない記号再現システムにより生成されるデータの
ための１つないし複数のデータ領域と、事実上指標付き
カラー記述データへの指標である１つないし複数の記号
スペクトル成分が含まれている。記号画素式とカラー記
述データ間で間接的な参照を作成するため指標付け方式
を使用することは、記号画素式で実際のカラー記述デー
タを使用するよりも効率的な実施であり、さきに述べた
ようにカラー記述データ内の実際のカラー及び光強度値
を記号画素式内の対応する記号スペクトル成分に関連付
けるのに適切な間接参照機構を使用することが出来る。
【００３６】各々の記号画素式内の基本スペクトル項
は、Ｔ［Ｅ（λ）］＝ｘ（ここでｘはＥ（λ）に対応す
る３刺激値ＸＹＺを含む３ベクトル）のように「３刺激
演算子（ｔｒｉｓｔｉｍｕｌｕｓ ｏｐｅｒａｔｏ
ｒ）」Ｔを使用して３刺激空間内のベクトルを記述する
３刺激値に変換するようにする。Ｔ［Ｓ1 （λ）Ｓ
2 （λ）］＝ｘ12かつＴ［Ｓ1 （λ）］＝ｘ1 であれ
ば、３刺激演算子を方程式（１）の両側に適用すること
で、以下の３刺激ベクトルの線形の組合せがもたらされ
る。
【００３７】 Ｔ［Ｅ（λ）］＝Ｔ［ｃ1 Ｓ1 （λ）Ｓ2 （λ）＋ｃ2 Ｓ1 （λ）］ （２） ｘ＝ｃ1 Ｔ［Ｓ1 （λ）Ｓ2 （λ）＋ｃ2 Ｔ［Ｓ1 （λ）］ （３） ＝ｃ1 ｘ12＋ｃ2 ｘ1 （４） この変換が行われたときが実施決定であり、基本スペク
トル項は例示した実施例のように光線追跡ステップ後あ
るいは後の装置向け再現ステップ９０の初期過程として
記号再現システムにより３刺激ベクトル項に変換するこ
とが出来る。再現された画像内の各々の画素の最終カラ
ーは、記号画素式で１つないし複数の３刺激ベクトル項
の合計として定義される。例示した実施例では、次にカ
ラー表示と操作を３刺激カラー空間モデルで行う。カラ
ー表示と操作は３刺激ベクトルは更に従来技術でよく知
られた数学的変換を通してＣＩＥカラー空間モデル及び
ＲＧＢあるいはＨＳＶカラーモデルなどの他のカラーモ
デルに変換できるので、他のカラー空間で行うこともで
きる。しかし３刺激カラー空間モデルから離れた非線形
変換であるカラー空間を使用する場合は、余分な処理上
の考察を考慮しなければならない。
【００３８】本発明の例示した実施例は図３−８に示し
た数学的モデルに基づいており、最適化問題として取り
扱う。オリジナルカラー記述への効率的な形で修正を判
定するには、１組の最適修正を求めて両方とも色域内あ
るいは目標カラー画像を生成し、画像測定基準により定
義された妥当な目標である１つないし複数のカラー記述
を同時に作成することが必要である。基本スペクトル構
内の記号を適切なカラー記述で置き換えると、記号画素
式は最終的に全ての画像画素カラーを決定するので、オ
リジナルカラー記述に対する修正は基本スペクトル項内
のオリジナルカラー記述を示す記号をオリジナルカラー
記述の操作を適用して修正カラー記述を判定できるよう
に操作することで間接的に効率的に判定することが出来
る。
【００３９】以下に詳述する例示実施例の数学的モデル
は、以下のように要約することが出来る。モデルは理想
的画像としても知られるオリジナルの再現画像を「画面
空間（ｐｉｃｔｕｒｅ ｓｐａｃｅ））」に示した「画
面（ｐｉｃｔｕｒｅ）」として定義する。画面は基本ス
ペクトル（カラー記述８４）の関数として定義される。
各々のスペクトルは重みにより基準化してそのカラーに
調節することが出来る。スペクトルはカラーの物理的再
現であるので、重みは一定の基準に合致しなければなら
ず、従って「重み空間（ｗｅｉｇｈｔ ｓｐａｃｅ）」
内の全ての重みの内、有効な重みの小集合がある。スペ
クトルに加えられたときに有効な重みの小集合は、画面
空間に有効な画面の小集合を生成する。画面はスペクト
ルの関数であり、各々のスペクトルは１つないし複数の
重みの関数であるので、有効な画面は重みの連続関数と
して表すことが出来、有効画面の小集合は画面空間内の
小集合を規定する。装置色域も画面空間の小集合を規定
する。「目標画面（ｔａｒｇｅｔ ｐｉｃｔｕｒｅ）」
は装置色域で再生可能なカラーである画像画素カラーを
有する画面として定義される。目標画面は、色域写像関
数をオリジナルの理想的画像に適用することにより求め
ることが出来る。以下の制約に合致する重みのいくつか
の集合がある。即ち重みの集合は画面空間の有効な画面
を生成し、生成された画面は画面空間の装置色域内にあ
り、生成された画面は、画面空間内のオリジナル画面と
画面空間の色域部分空間内の目標画面の間の所望の関係
を記述する画面測定基準ないし「適合度関数」と呼ばれ
る一部の目的関数に合致する。この数学的モデルの最適
化は、それらの制約に合致するのに必要な重みの値の最
適集合を求めようとする。このモデルの詳細を以下に述
べる。
【００４０】上記したように、各々の記号画素式で、３
刺激ベクトル項はシーン内の対象及び光プリミティブか
ら式により表される最終画素カラーへの個々のカラー寄
与を示している。３刺激ベクトル項は一方、基本スペク
トルから変換され、従って式により示される特定画素内
のカラーに影響を与えるシーンスペクトル（対象と光）
を示す。一般に基本スペクトルはシーン内の光や対象は
多くの個々の画素のカラーに影響を与えるので複数記号
画素式内の項として生じる。
【００４１】図３と４は、基本スペクトルの概念を３刺
激空間として知られるカラーモデル内のベクトルとして
例示したものである。図３と４は例示した実施例で実施
される３次元モデルから単純化した２次元例を例示して
おり、図示したベクトルは画素の１つの可能な記号式し
か示していないことに留意する。図３で、点線のボック
ス１２０は３刺激空間の大きさを示す。３刺激空間１２
０内で３刺激空間の小集合１２２は図３で「Ｇ」で示し
た特定出力媒体の色域を示す。再現する画像内の光源Ｌ
の色は、ＳL で示した３刺激空間１２０内のベクトルで
示す。同様に画像内の光源Ｌにより照明された表面のカ
ラーＳS は、ＳS ＳL で示したＳS とＳL の積で示され
る。画像内の画素１２４はＳS ＳL とＳL の合計により
判定される。画素１２４はたまたま色域１２２の外側に
ある。
【００４２】再現された画像内の任意の画素の色が色域
外にある場合は、色域外画素を生成した記号画素式内で
対象表面（ＳS ）あるいは光強度（ＳL ）のどちらかあ
るいは両方に付いて、個々のシーンスペクトルＳを重み
ｗにより調節ないし基準化してシーンスペクトルを示す
ベクトルを色域Ｇにより制限された大きさに近付くよう
にする。装置向け再現方法９０の初期の処理段階では、
方程式（１）の各々のスペクトル関数Ｓi （λ）（オリ
ジナルカラー記述記号ないし指標）は、加重カラー記述
記号ないし指標のｗi Ｓi （λ）で置き換える。３刺激
演算子Ｔを上記で式（２）（３）（４）に対して行った
ように式（１）の両側に適用すると次の式がもたらされ
る。
【００４３】 ｘ＝（ｃ1 ｘ12）ω1 ω2 ＋（ｃ2 ｘ1 ）ω1 （５） ｘは３刺激ベクトルであるので、式（５）はそれぞれ重
み内の多項式の３つの方程式を定義する。
【００４４】図４はシーンスペクトルに加えた個々の重
みが個々の画素をどの様に出力媒体の色域に加えるかを
示している。画素１２４と色域１２２はそれらが有する
図３の３刺激空間１２０内の同一位置に示されている。
例示した実施例で、１つのベクトルで定義される画素
は、ベクトルに沿った線が装置色域と交差する場合にの
み色域に加えることが出来る。従って３刺激空間１２０
内の点１２４の画素カラーが線１２４ａに沿った１つの
ベクトルによってのみ定義される場合は、ベクトルに加
えられた１つの重みは線１２４ａにのみ沿った色しか基
準化しないので、画素カラーを色域１２２内に加えるこ
とはできない。しかし図３の画素１２４はベクトルの合
計として定義されているので、ベクトルにより定義され
た面ないし大きさが装置色域と交差する限り光源と表面
スペクトルの重みを基準化することにより画素カラーを
訂正することが出来る（即ち色域１２２に加えることが
出来る）。図３で、本質的にベクトルＳS ＳL は１の値
を有する重みで基準化されていた。図４では、２つの訂
正が示されている。光源Ｌの基本スペクトルは重みｗL
により基準化され、スペクトルと重みの積は３刺激空間
１２０でｗL ＳL として示す新しいベクトルをもたら
す。重みｗL は基本スペクトル（積ベクトル）ＳS ＳL
内の光源Ｌのスペクトルにも加えられている。スペクト
ルを重みｗL で基準化することで、ベクトル代数の規則
により定義された形で画素値は変更される。従ってｗL
ＳS ＳL で示した３刺激空間１２０内の新しい積ベクト
ルは、３刺激空間で位置１２４から位置１２６に変化し
た画素カラーを示している。重みは１つしか加えられて
いないので、基準化は点１２６への線１２４ａに沿って
色域１２２の原点に向かって変化する画素カラー１２４
をもたらす。実際、そのような変化は画素カラーの輝度
の変化だけをもたらし、その色度は変化しない。画素カ
ラー１２６は色域１２２の境界に近いが、依然として色
域外カラーである。重みｗS を加え、表面のスペクトル
ＳS を基準化することで、ｗS ｗL ＳS ＳL として示す
３刺激空間１２０内に新しい積ベクトルがもたらされ、
ここで色域１２２の境界内の３刺激空間内の新しい画素
カラー１２８となる。画素カラー１２８はそこで色域１
２２により示される選択出力媒体で再生出来る。
【００４５】例示した重みシステムでは、各々のスペク
トル関数に１つの重みがあり、各々の重みは一定の制約
に合致しなければならない。重みの合計数をＭとする
と、各々の重みは数学的にＭ次元ベクトルの成分ｗとし
て示される。重みの特定の集合はＭ次元ユークリッド
「重み空間」内の点を定義する。スペクトル関数は物理
的な解釈を有しているので、それらは任意に基準化する
ことはできない。スペクトル関数を基準化する重みは、
基準化したスペクトル関数は物理的に実現可能なように
選択しなければならない。一般に重みは正で非ゼロであ
る。表面反射関数は１．０以上の値を持つことはできな
い。Ｗは物理的に実現可能な基準化スペクトル関数を生
成する全ての可能なｗを含むＭ次元の重み空間の小集合
を示す。
【００４６】重みで基準化した１つの記号画素式の代表
的なデータ構造では、１つの一意的な重みは式内の各々
の記号スペクトル成分に割り当てる。重みが値を持つ
と、重みが割り当てられた記号スペクトル成分に対する
乗数として機能する。そして乗数は、式の評価中に記号
スペクトル成分を用いて指標付きカラー記述データへの
指標付けするときに、指標付きカラー記述データ内の実
際のカラー情報に適用される。
【００４７】図５−８は問題記述の数学的モデルを概念
的に例示したものである。記号画素式８０の評価から生
じるＮ画像画素カラーは画素当りそれぞれ３つの３刺激
値を持ち、集合的に「画面空間」内の「画面」として指
定する。画面のＮ画像画素カラーはベクトルｐで示す。
ベクトルｐは走査線順の画面から構築された３Ｎの３刺
激値からなる長ベクトルであり、ｐi は１つの画素の１
つの３刺激値に対応するｐのｉ番目の成分を示す。現在
対象と光強度値で記号画素式８０から評価された画像画
素カラーの集合を、画面ｐ0 として指定する。スペクト
ルは重みの関数であり、画面はスペクトルの関数である
ので、重みを画素内の３刺激値に写像する画面関数ｆが
定義される。画面関数はｐ＝ｆ（ｗ）と示される。ｐは
ｐ＝ｆ（ｗ）のように重み空間Ｗ内に重みベクトルｗが
存在する全ての画面を含む「画面空間」の小集合であ
る。画面関数はベクトル値であり、ｆi はｐのｉ番目の
成分関数を示す。各々の成分関数は式（５）で例示した
ように重み内の低次多項式関数であり、従って連続的で
容易に計算可能な全ての位数の導関数を有している。
【００４８】重みの最適集合を探すために用いて画面を
色域内に加える画面関数への線形近似を展開する。画面
関数の最初の部分導関数の行列ｆ（ｗ）は、３ＮｘＭの
次元を持つヤコビ行列である（ここでｉ番目の行とｉ番
目の列の項目は、ｗj （ｗのｊ番目の成分）に関するｆ
i の部分導関数である）。このヤコビ行列はＪf として
示す。ｆは非線形であるので、Ｊf はｗに依存する。
【００４９】ｐ＝ｆ（ｗ）に対する線形近似は、二番目
の項の後にｆのテイラー級数展開を省略することにより
形成される。
【００５０】 ｐ＋Δｐ＝ｆ（ω＋Δω） （６） ｐ＋Δｐ≒ｆ（ω）＋Ｊf Δω （７） ｐ＝ｆ（ｗ）であるので、なされる近似はΔｐ≒Ｊf Δ
ｗである。
【００５１】ちょうど説明した線形近似は、目標画面ｐ
* を示す画面関数を満たすのに必要な現在画面関数ｐ0
の重みｗ0 のベクトル内の変化を求めるのに使用する。
目標画面ｐ* はまたｐ* ＝ｆ（ｗ* ）の用に目標重みｗ
* として指定された１組の重みの関数である。目標画面
ｐ* は、理想的ないし現在画面を装置（以下に更に詳
述）の色域に写像することにより生成され、従ってｐ*
＝ｆ（ｗ* ）のようなｗ* はないのでｐ* は必ずしもＰ
内にない。実施例では、目標重みｗ* はｐ* と画面関数
ｆ（ｗ0 ）の間の距離の一部の測定値を最小にするのに
必要な重みとして定義される。Ｐ0 ＝ｆ（ｗ0 ）である
ので、重みｗ0 は既に分かっている。従って画面関数の
線形近似を用いてｐ* と画面関数ｆ（ｗ0 ）の間の距離
の一部の測定値を最小にするのに必要な重みの変化を求
める。この距離は距離関数ｄ（ｐ*、ｆ（ｗ））として
定義され、最適化問題の以下に目的ないし適合関数と称
する画像測定基準である。
【００５２】図５は画面空間の小集合Ｐ、Ｐ内にない目
標画面ｐ* 、及びユークリッド距離で目標画面に最も近
い画面関数ｆ（ｗ* ）により指定されるＰ内の画面を例
示したものである。実施例で、受容可能な画面結果を生
成した距離関数は以下のように定義される。
【００５３】 ｄ（ｐ* ，ｆ（ω））＝‖ｐ* −ｆ（ω）‖2 （８） ここで‖・‖はユークリッド距離を示す。従って２つの
画面の間の距離は画面空間でそれらの間の平方ユークリ
ッド距離により測定する。他の適合関数も可能であり、
特定の画像ないし特定の装置色域に付いて式（８）の距
離関数に望ましいことがある。例えばｐからＧ内のｐ*
の最も知覚的に受け入れ可能な代用への最低距離を記述
する適合関数は望ましい適合関数である。
【００５４】指定出力媒体の色域は装置が再現できるＧ
3 で示した３次元３刺激空間領域である。画面ｐはその
全ての画素が色域内にあるときは色域内にある。色域内
の全ての画面は画面空間Ｐの小集合Ｇを形成する。画面
ｐ0 をｐ0 にユークリッド距離で「最も近い」Ｇ内の画
面に写像する「色域プロジェクタ（ｇａｍｕｔ ｐｒｏ
ｊｅｃｔｏｒ）」関数ｈが存在する。図６は画面ｐ0 と
ｐ0 にユークリッド距離で「最も近い（ｃｌｏｓｅｓ
ｔ）」Ｇ内の画面ｈ（ｐ0 ）を示している。一部の画面
ｐはＧ内の全てのｐに対するｄ（ｐ0 ，ｐ）を最低にす
る画面である。色域プロジェクタ関数ｈはｐ0 が既にＧ
内にあるとき、識別演算子である。即ち、ｐ0 ∈Ｇにつ
いてｈ（ｐ0 ）＝ｐ0 である。
【００５５】図７は記述問題に対する１つの解決法を示
したものである。Ｇ内の全てのｐに対してｄ（ｐ0 ，
ｐ）を最低にする画面に対する重みｗに対する変化の探
索で、最初に色域プロジェクタ関数ｈを画面ｐ0 に加え
て目標画面ｐ* ＝ｈ（ｐ0 ）を得る。ｈの定義により、
ｐ* は色域内にあるが、Ｐ内にはない可能性がある。そ
こで非線形最小化過程（以下に詳述）を用いてＰ内の画
面ｐ0 をｐ* に向けて移動する重みｗ内の変化を求め
る。それら２つのステップの目標は、ｐ* からの最小距
離であるｇ内の画面を定義するｆ（ｗ* ）で終了するこ
とである。ｐ* は固定されているので、求めなければな
らない距離はｗだけに依存する。実際、問題はｗに関し
て関数ｇ（ｗ）＝ｄ（ｐ* ，ｆ（ｗ））を最低にするこ
とである。関数は非線形であり、様々な非線形最適化手
法を問題に適用できる。
【００５６】スペクトルを基準化して色域内画面を生成
する重みの最適集合を求める問題は、ここで以下の形式
で簡潔に再記述することが出来る。ｐ0 ＝ｆ（ｗ）のよ
うに初期画面ｐ0 と初期重み集合ｗ0 を想定すると、問
題は全てのｐ∈Ｐ∩Ｇに対する距離ｄ（ｐ0 ，ｐ）を最
小にするｐを求めることとなる。集合Ｐ∩Ｇ内にある画
面ｐに付いては、ｐは色域内になければならず、ｐ＝ｆ
（ｗ）のようなｗ∈Ｗがなければならない。
【００５７】実施した非線形最適化手法の詳しいステッ
プは以下の通りである。距離ｄ（ｐ* ，ｆ（ｗ* ））が
その最小で大きすぎると予期されない場合は、ガウス−
ニュートン法を用いてｗ* を求めることが出来る。この
方法は、Ｐ．ジル、Ｗ．マーレィ、Ｍ．ライトにより
「実用最適化」ｐｐ．１３４−１３６に説明されてい
る。この方法はｗ* に収束するｗ’のシーケンスを生成
する。各々の反復で、ステップ・ｗへの方向とステップ
の長さを選択することで次のｗを計算する。ｆ，Ｊf の
ヤコビアンを用いてステップ方向を計算し、ｗの現在値
の回りの問題を本質的に線形化する。表１は実施した方
法の一般的なステップを示している。
【００５８】
【表１】 図８は上述したステップだけではｐ* から最小距離の画
面がＧ内にあることを保証されないことを示している。
上述の２つのステップを使用することで、ｈ（ｐ0 ）に
最も近い画面である画面ｐ1 がもたらされるが、ｐ1 は
Ｇ内にない。３番目のステップによりｐ* から最小距離
にある画面がＧ内にあるように保証することが出来る。
Ｐ内の画面ｐ0 をｐ* に向けて移動する重みｗを求める
ために使用する非線形最小化過程の全てのステップで、
目標画面ｐ* も図８に示すように目標画面のシーケンス
ｐi * ＝ｈ（ｐi ）があるように再計算される。重みｗ
を移動するなんらかの方法がある限り、Ｐ内の後続の画
面ｐi はＰ内で再計算された目標画面ｐi * に向けてＧ
に移動し続け、図示するようにｐi で終了する。
【００５９】上記の過程及び図８のその例示から、実施
例で実施した過程は必ずしも再計算した目標画面ｐ* i
をＧ内のオリジナルに計算した目標画面ｐ* 0 近くに保
持しないことが分かる。最終ｐ* i は一般に初期のもの
と等しくはない。上記の戦略はＰ∩Ｇ内の全てのｐをオ
リジナル画像からのその距離に関係なく等しく適合した
最終色域内画面として扱う。しかしオリジナル画像ｐ0
に「最も近い」Ｐ∩Ｇ内のｐを求めることをその目標と
して有するモデルに対して実施されたときに修正を行う
ことが出来る。
【００６０】［実施例の過程の流れ］図９は画面関数の
数学的モデルを使用して意味論的に色域内画素カラーと
一致したカラー画像を生成する装置向き再現法９０の実
施例のステップを示したものである。最初にボックス１
３０で、記号画素式８０の各々内の各々のシーンスペク
トルにはそのスペクトルの重みの値を示す変数が指定さ
れ、各々の画素式に付いて画素カラー値を重みの関数と
して示す式（５）の形式の式を生成する。重みも入力ス
ペクトルから初期化する。入力スペクトルはベクトルｎ
から読み取り、重みの値はベクトルｗに格納する。生じ
る基準化スペクトルはベクトルｓに格納する。入力スペ
クトルｎi （λ）が光源ならば、対応する重みｗi の値
は最初に１に設定され、スペクトルはｓi ←ｎi とな
る。光源である入力スペクトルの値は正でなければなら
ず、１よりも大きくすることが出来る。さもなくば入力
スペクトルｎi （λ）は反射率となる。反射率であるス
ペクトルの値は０と１の間に入らなければならず、従っ
て対応する重みｗi の値は最初に最大入力スペクトル値
に設定され、スペクトルｓi ←ｎi ／ｗi である。従っ
て重みが反射スペクトルに付いて取ることの出来る最大
値は１である。
【００６１】ボックス １３０では他の初期化機能も行
うことが出来る。例えばいくつかの利用者指定しきい値
を用いて後続の処理ステップを制御するが、それらは利
用者から対話形で要求することが出来、あるいはこの時
点でメモリに入力することが出来る。
【００６２】ボックス１３２では、記号画素式８０を次
に評価して３刺激値として示される評価画素のベクトル
を生成する。この時点の値の全ベクトルは記号再現シス
テムにより生成される「理想的」画像とも呼ばれる初期
画面ｐ0 である。色域外画素カラーを生成する各々の記
号画素式８０の全ての色及び光強度値は、引続きの処理
で同時に修正することが出来る。一般に処理時間や他の
実施依存性決定は全ての色域外カラーを一度に修正する
かどうかに影響を及ぼす。実施例では、「最悪」画素カ
ラーの選択を全ての色域外画素から行って計算時間を削
減する。スペクトルに対する重みを調節することでそれ
らの最悪画素を色域に加えたとき、画面を再び評価し、
「最悪」がその新しい集合を処理のために選択する。外
側ループは最悪の色域外画素の選択を制御し、内側ルー
プは画面関数を最小にして画素を色域内に加える。しか
し計算時間とシステム資源が許せば、全ての色域外画素
を同時に調節することが出来る。
【００６３】選択した「最悪」画素カラーの数ｂは任意
であり、おもに性能上の制約に影響される。ボックス１
３４、１３６内の画素を選択する方法は以下の通りであ
る。各々の評価された画素カラーは装置色域に写像して
（ａ）画素は色域外であるかどうか及び（ｂ）色域外の
各々の画素に付いて、（ｉ）最も近い色域内画素カラー
は何か、（ｉｉ）色域外カラーと最近色域内カラーの間
のカラー空間内の距離はどのようなものかを判定する。
色域外画素のリストは距離により下降順に分類され、最
大距離値を有する画素のｂ数を処理のために選択する。
それらの最悪画素を示す加重スペクトルを有する記号画
素式８０は、現在理想的画像である画面関数ｐ0 のベー
スを形成する。
【００６４】ボックス１３８では、評価したばかりの全
てあるいは実質上全ての画素は、指定出力媒体の色域内
にあるかどうかの照会がなされる。この照会で処理の外
側ループを制御する。全ての画素が色域内にあるとき、
処理は完結し、評価画素カラーの現在集合は意味論的に
一貫し、出力媒体の色域内にある画像画素を有するカラ
ー画像を示す。制御は次にボックス１５４に移り、そこ
では修正された指標付きカラー記述データのファイルが
生成される。重みの現在値はオリジナルの指標付きカラ
ー記述（図１のファイル８４）に適用して修正カラー記
述データ（図１のファイル８６）を生成する換算係数を
含んでいる。ボックス１５４の過程は記号画素式内の指
標に従って各々の重みをその対応するオリジナルのカラ
ー記述に適用し、修正カラー情報データのデータ構造を
対応する指標で書き込む。
【００６５】ボックス１３８内の照会により、利用者は
いくつかの利用者しきい値を指定して処理を終了でき
る。このしきい値は例えば、各々の評価された画素は色
域からのある小さい距離範囲内になければならないこと
（「十分近い」しきい値）あるいは画素の何％かは処理
を完結するために色域内になければならないということ
を指定することが出来る。
【００６６】ボックス１３８内の照会が満たされなけれ
ば、ｂ選択画像により定義された画面関数ｐ0 を重みに
関して微分してボックス１４０でヤコビ行列を形成し、
ボックス１４２で内側ループ処理が始まる。内側ループ
処理は、適合関数を最小にするのに必要な特定の処理ス
テップを示し、それは実施例では、画面空間内の２つの
画面の間の平方ユークリッド距離である。上記したよう
に、ヤコビ行列は画素の運動を重みの運動に関係し、即
ちｊf Δｗi ＝ｐi である。この行列内の各々の画素の
式はスペクトルに対する重みの記号式ｗi を含んでい
る。
【００６７】ボックス１４２では、２つの画面の間の距
離を最小にすることは内側ループの数回の反復が必要で
あり、各々の反復で重みが調節されるとｐi は変化する
ので、ｐ0 はここでｐi として示す。ボックス１４２
で、ｂ最悪画素の集合のｐi は重みの現在設定に関して
評価される。それらの評価された画素は次にボックス１
４４で色域プロジェクタ関数ｈを用いて装置色域に写像
される（どの様な従来の色域写像方法でもよい）。画面
ｐi の色域への写像により色域内画素のリストの目標画
面ｐ* がもたらされる。そこで更にボックス１４２で、
現在画面ｐi 内の各々の画素カラーと目標画面ｐ* の間
の差ｐを計算する。
【００６８】ボックス１４６、１４８では、画面ｐi の
特定のヤコビ行列が構築され、任意の標準手法を用いて
疑似逆数を計算して重みをどの方向に移動するかを求め
て現在画面を画面空間内の目標画面に近付ける。ボック
ス１５０では、非線形画面関数ｆ（ｗi ）がどのような
ものかに従って重みに付いてステップサイズを選択す
る。実施例では、ステップサイズは０と１の間の利用者
指定値のｍを取る。ヤコビアンの疑似逆数から計算した
重み変化のベクトル内の最大絶対値がｍよりも大きけれ
ば、ステップサイズはｍに設定され、さもなくばステッ
プサイズは１に設定される。新しい重みはｗi+1 ←ｗi
＋ｋΔｗi から求める。
【００６９】ボックス１５２では、内側ループ処理が完
了したかどうかの照会がなされる。本質的に、照会は外
側ループからのｂ最悪画素の現在画面が適合関数を満た
すかどうかである。重みの最も最近に計算された変化の
集合は現在画面が目標画面に対してどの様に「収束」し
ているかに関する情報を提供するので、照会がここでな
される。そこでボックス１５２の特定の照会には２つの
テストが含まれている。第１のものは、現在画面と目標
画面の間の最大距離差の絶対値は利用者指定距離内にあ
るかどうかである。第２のものはヤコビアン疑似逆数か
ら計算した重みの最大変化の絶対値は利用者指定分量よ
りも小さいかどうか、即ち重み変化の別の反復を行うに
は最小過ぎるかどうかである。どちらのテストも真であ
れば、内側ループの処理は終了するが、処理はボックス
１３２で続けられる。しかしどちらのテストも真でなけ
れば、距離関数は更に最小化され、処理はボックス１４
２の内部ループの上部に移される。
【００７０】本発明の方法は汎用ディジタルコンピュー
タあるいはディジタルコンピュータを構成部分として有
するマシンなどのプロセッサ制御マシンを作動するのに
使用することが出来る。更に、本発明は実質的に本発明
の方法と類似の結果を達成する命令を実行するプロセッ
サを含むマシンでもよい。図１０は本発明の方法とマシ
ンに適したマシン構成を示したものである。図１０はプ
ロセッサ制御マシン２００（以下「システム２００」）
の構成要素を示した単純化した機能ブロック図である。
システム２００はシーンモデル化やシーン記述の作成、
記号陰影再現システムでの画像の再現、本発明のスペク
トル変化計算、出力装置４９上への色域内最終カラー画
像の表示を行うのに適したマイクロコンピュータ・ベー
スのグラフィック・ワークステーションなどのスタンド
アロンシステムとすることが出来る。システム２００の
構成部分にはプロセッサ２０４と少なくとも１つのメモ
リ装置２０２が含まれている。メモリ装置２０２にはシ
ーンモデル化アプリケーション、再現システム、スペク
トル変化計算部９０、記号画素式評価部のプログラム命
令が格納されたＲＯＭとＲＡＭがある。メモリ２０２は
また、シーン記述、指標付きカラー記述データ８４、記
号画素式８０、及び装置色域データ４４を初めとするプ
ログラム命令の実行中に必要となるデータを格納する。
【００７１】システム２００には、プロセッサ２０４を
各々のメモリ装置とアクセス、通信するために接続し、
プログラム命令の実行とメモリからのデータの検索を制
御する。プロセッサ２０４は任意の適切なプロセッサと
することが出来、画素画像データを示す画素情報信号の
メモリから出力装置４９を含む出力回路への転送を制御
する。
【００７２】入力装置２０６には任意の適切な装置とシ
ーンモデル化アプリケーション、再現システム，スペク
トル変化計算部９０と相互作用する関連入力回路を含め
ることが出来る。適切な装置には、マウスやライトペ
ン、キーボードのような英数字入力装置、タッチスクリ
ーン・ディスプレイなどの２、３次元ディスプレィ用の
指摘、カーソル制御装置があるが、それらには限定され
ない。
【００７３】システム ２００の出力装置は、陰極管
（ＣＲＴ）、ラスタ走査モニタ、カラー液晶ディスプレ
ィ等のコンピュータ生成カラー画像データを表示するの
に適した任意の適切に接続されたカラー装置でよい。デ
ィスプレィ４９の代わりの出力装置として適切な他の装
置には、電子あるいはディジタル・プリンタ、電子写真
表示機関、印刷用原板作成装置その他の適切なカラー再
現装置などのカラー再生装置がある。更に出力装置は、
通信線に接続し、それにより本発明の方法により作成さ
れたデータを他の適切に構成されたシステムに送信して
更に処理あるいは表示、再生するデータ通信装置でもよ
い。
【００７４】例えばシステム２００は、２つのマシン間
の従来のネットワーク通信接続の通信リンクを通して別
の同様に構成されたシステムに接続することが出来る。
グラフィックス・ワークステーションとすることの出来
るシステム２００を作動して再現システム命令を実行し
て記号画素式ファイル８０と指標付きカラー記述データ
８４を生成するが、それらは共に再現されたカラー画像
に必要なデータを示し、メモリ２０２に格納することが
出来る。プロセッサ２０４は記号画素式ファイル８０と
指標付きカラー記述データ８４の受信システムへの通信
を通信接続装置として構成された出力装置２０８を通し
て制御する。ネットワーク化したマイクロコンピュータ
ないしワークステーションとすることの出来る受信シス
テムは記号画素式ファイル８０と指標付きカラー記述デ
ータ８４を通信リンクを通してシステムから受信し、ス
ペクトル変化計算命令９０と記号画素式評価部命令８２
を実行して色域内再現カラー画像をその出力ディスプレ
イに表示するのに必要な色域内画像画素カラーデータを
生成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の装置向け再現方法を用いたカラー画
像再現のデータ流れを示すブロック図である。
【図２】 図１でブロック９０として示した装置向け再
現方法の機能ステップを示すブロック図である。
【図３】 本発明の１つの実施例による加重ベクトルを
用いてカラー空間内のカラーを示し、加重を修正してカ
ラーを変更することを図式的に示した一つの図である。
【図４】 本発明の１つの実施例による加重ベクトルを
用いてカラー空間内のカラーを示し、加重を修正してカ
ラーを変更することを図式的に示した他の図である。
【図５】 本発明の実施例により使用する画像ないし画
面機能のモデルを概念的に示した第１の例を示す図であ
る。
【図６】 本発明の実施例により使用する画像ないし画
面機能のモデルを概念的に示した第２の例を示す図であ
る。
【図７】 本発明の実施例により使用する画像ないし画
面機能のモデルを概念的に示した第３の例を示す図であ
る。
【図８】 本発明の実施例により使用する画像ないし画
面機能のモデルを概念的に示した第４の例を示す図であ
る。
【図９】 本発明の方法の１つの実施のステップを例示
した流れ図である。
【図１０】 本発明により作動できる適切なマシン構成
のブロック図である。
【符号の説明】 ４４：装置色域 ４６：色域内画像画素カラー ４８：ディスプレィ生成 ４９：カラー装置 ８０：記号画素式 ８２：記号画素式評価部 ８４：指標付きカラー記述データ ８６：修正カラー記述 ９０：スペクトル変更計算部
フロントページの続き (72)発明者 デイビッド・マリモント アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94301 パロアルト パロアルトアベニュ ー 346 (72)発明者 モーリーン・シイ・ストーン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94022 ロスアルトス パインレーン 191

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 指標付きカラー記述データから修正カラ
    ー記述データを生成し、前記修正カラー記述データは色
    域内カラー画像を規定する画像表示データを生成するの
    に使用する方法であって、 （ａ） 指標付きカラー記述データと記号カラー画像デ
    ータを用いて第１のカラー画像を規定する第１の画像表
    示データを生成するステップであって、前記指標付きカ
    ラー記述データは前記記号カラー画像データに指標付け
    され、前記第１のカラー画像は複数の第１の色を有して
    おり、 （ｂ） カラー再生装置の装置カラーの色域を示す装置
    色域カラーデータを用いて前記第１のカラー画像を規定
    する前記第１の画像表示データから目標カラー画像を規
    定する第２の画像表示データを生成するステップであっ
    て、前記目標カラー画像内の複数の目標カラーの各々は
    前記カラー再生装置の色域の装置カラーの１つであり、
    目標画像内の目標カラーの各々は前記第１のカラー画像
    内の複数の第１の色の各々から導出され、それと対にな
    っており、 （ｃ） 前記目標カラー画像内の各々の目標カラーと前
    記第１のカラー画像内の各々の第１のカラーについて、
    前記目標カラーを規定する前記第２の画像表示データと
    前記第１のカラーを規定する前記第１の画像表示データ
    間の差分量を判定するステップと、 （ｄ） 前記差分量の１つが前記第１のカラー画像と前
    記目標カラー画像間の関係について妥当なカラー画像を
    測定する関係データにより定義される画像測定基準を満
    たさない場合、 前記指標付きカラー記述データを調節するステップと、 前記差分量が画像測定基準を満たすまで（ａ）、
    （ｂ）、（ｃ）のステップを繰り返すステップとからな
    り、 それにより前記修正カラー記述データと前記記号カラー
    画像データは色域内カラー画像を規定する画像表示デー
    タを生成することが出来、前記色域内カラー画像内の色
    はカラー再生装置の装置色域内にある前記方法。
JP5161866A 1992-10-22 1993-06-30 記号画像データから出力媒体にカラー画像を再現する方法 Pending JPH06139365A (ja)

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