JPH07107315A - カラー変換処理装置及び方法 - Google Patents
カラー変換処理装置及び方法Info
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- JPH07107315A JPH07107315A JP6159462A JP15946294A JPH07107315A JP H07107315 A JPH07107315 A JP H07107315A JP 6159462 A JP6159462 A JP 6159462A JP 15946294 A JP15946294 A JP 15946294A JP H07107315 A JPH07107315 A JP H07107315A
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Abstract
変換する改善されたシステム、大きなルックアップテー
ブルを必要としない変換システム、及び汎用デジタル処
理装置を必要としない変換システムを提供する。 【構成】(R,G,B)値を備えるピクセルとして表わ
されたイメージ41は、ニューラルネットワークを利用
したイメージ変換器42によって変換され、ピクセルが
(O1,O2,O3)によって表わされる新しいイメージ
43を形成され、その(O1,O2,O3)値は、イメー
ジ表示装置44が、イメージ変換器42によって形成さ
れた(O1,O2,O3)値を受け取ったときに、問題の
(R,G,B)値を備えるピクセルを形成するように経
験的に選択される。
Description
又は走査する装置に関し、さらに特定すれば、異なった
表示方式の間で色を変換する改善された処理装置に関す
る。
におけるそれぞれのピクセルごとに3つの値を指定する
ことによって表わされる。例えば問題の値は、所望の色
を発生するために必要な原色の強度であってもよい。多
数の代替表示も、当該技術分野において周知である。こ
の議論のために、これらの異なった表示をスペクトル表
示と称する。これらスペクトル表示のうちいずれか1つ
における3つの値が与えられると、その他のいずれかの
表示における対応する3つの値は、閉じた形で記述でき
る適当な変換によって得ることができる。
で動作するわけではない。インクの3つの色を混合して
動作するカラープリンタは、用紙上にイメージのピクセ
ルを形成すると考えられる。プリンタは、与えられた3
つのインクの強度I1、I2及びI3が、どのようにして
ピクセルを形成するかを「知っている」。プリンタを使
用する装置は、典型的にはその色を(R,G,B)値と
して記憶する。ピクセルの(R,G,B)表示から対応
する(I1,I2,I3)値への変換は、一般に閉じた形
で記述することはできない。このような場合、変換は、
経験的に判定しなければならない。このことは、既知の
量のそれぞれのインクを混合して得られる色のサンプル
を印刷し、かつそれからスペクトロメータを利用してサ
ンプルの(R,G,B)値を測定することによって達成
される。測定値は、プリンタカラー表示(I1,I2,I
3)から(R,G,B)値への変換を表している。この
変換の逆は、プリンタ又はプリンタを利用する装置によ
って与えられた(R,G,B)値に対して正しいインク
の強度を形成するために使用されるルックアップテーブ
ルに記憶してもよい。
大な量のメモリ及び/又は処理装置容量を必要とするこ
とがある。フルカラー表示システムにおいて、表示にお
けるそれぞれの原色ごとにそれぞれの強度に対して典型
的には256の可能な値が存在する。したがって対応す
るルックアップテーブルは、16メガバイトを越えるメ
モリを必要とする。このメモリの要求は、多くの用途に
おいて許容できない。メモリを減少させるために、それ
より小さなテーブルは、トリリニア(tri-linear)補間に
より利用することができる。しかしながらこの時システ
ムは、補間を行なうことができる処理装置容量を必要と
する。このような処理装置は、低コストプリンタのコス
トの重大な部分を表わすことがある。
生じる。すなわちスキャナによって形成されたカラー値
から標準カラー表示の1つへの変換は、経験的に形成
し、かつルックアップテーブルに記憶しなければならな
いからである。
的は、種々のカラー表示方式の間においてカラー値を変
換する改善されたシステムを提供することにある。
テーブルを必要としない変換システムを提供ことにあ
る。
処理装置を必要としない変換システムを提供することに
ある。
明の詳細な説明及び添付の図面から、当業者には明らか
であろう。
集合(i1,i2,・・・iM)によって表示される色の
第1のカラー表示から、信号の第2の集合(O1,O2,
・・・OM')によって表示される第2のカラー表示へイ
メージのピクセルを変換する処理装置である。ここでは
M及びM’は、2より大きい。処理装置は、信号の第1
の信号を指定する信号を受信する。処理装置は、好まし
くは、入力層、出力層及び選択的に1つ又は複数の中間
層を含むノードの層の配列されたアレイを有すると有利
である。各ノードは、複数の入力、1つの出力及び複数
の重み値を記憶するメモリを有し、各入力に1つの重み
値が対応している。各ノードは、このノードに記憶され
た重みとこのノードへの入力によって決定された出力を
形成する。ノードの入力層は、複数のM入力ノードを備
える。入力層における各ノードの入力は、各ノードの第
1の入力がi1を受け取り、各ノードの第2の入力がi2
を受け取り、かつ以下同様に、信号の第1の集合を受け
取る。ノードの出力層は、M’のノードを有し、信号の
第2の集合(O1,O2,・・・OM')は、ノードの出力
層の出力に対応している。中間層及び出力層におけるノ
ードの各入力は、前の層のノードの出力、又は信号の第
1の集合の1つのどちらかに接続されている。
B)から(O1,O2,O3)によって色が表わされる表
示装置への変換を行なうことに関して説明する。しかし
当業者にとっては、以下の議論から、ここに述べた方法
及び装置が、3つ組(triplet)(x,y,z)によって表
わされる値を経験的に決定された変換によって第2の3
つ組(x’,y’,z’)に変換するその他の変換を行
なうために利用してもよいことは明らかであろう。図1
によれば、(R,G,B)値を備えるピクセルとして表
わされたイメージ41は、本発明によるイメージ変換器
42によって変換され、ピクセルが(O1,O2,O3)
によって表わされる新しいイメージ43を形成する。与
えられた(R,G,B)値に対応する(O1,O2,
O3)値は、イメージ表示装置44が、イメージ変換器
42によって形成された(O1,O2,O3)値を受け取
ったときに、問題の(R,G,B)値を備えるピクセル
を形成するように選択されている。(O1,O2,O3)
値の集合に対応する(R,G,B)値が、経験的に測定
されているものと仮定する。この集合の値は、以下の議
論においてトレーニング集合と称する。
成することができないかもしれないことに注意する。例
えば、インクべースのプリンタは、すべての(R,G,
B)値を形成できるわけではない。この場合、問題の値
への最適な近似が形成される。
O2,O3)へのマッピングを提供するために、ニューラ
ルネットワークを利用している。(R,G,B)値から
(O1,O2,O3)値へ変換を行なう簡単なニューラル
ネットワークのハードウエア実施例は、図2に10で示
されている。ニューラルネットワーク10は、N個の3
入力ノード13からなる入力層12、及び3個のN入力
ノード15からなる出力層14を備える。層12の各出
力は、層14のノードの入力になる。各ノードは、入力
及び重み値の集合に依存した出力信号を形成し、その場
合、各入力に対応して1つの重み値が存在する。層内の
j番目のノードのi番目の入力に利用される重み値は、
jwiによって示される。表記を簡単化するため、特定
のノードに対する重みの全集合は、太字で示し、かつ下
付き文字は省略する。すなわちj番目のノードに対応す
る重みのセットは、
ク10における種々の層は、異なる重みの集合を使用
し、したがって層14に対応する重みは、その相違を強
調するために、
る精密な計算は、後でさらに詳細に議論する。
形は、次式によって与えられる出力を有する。
あり、wiはその入力に関する重みである。関数Fは、
典型的にはシグモイド状の形をしているが、多くの種類
の関数が利用できる。このようなノードは、図3に10
0で示すように加算増幅器によって構成することができ
る。ノード100のそれぞれの入力は、抵抗106によ
って加算増幅器104の入力102に接続されている。
抵抗の抵抗値は、問題の入力に対応する重み値に関係す
る。加算増幅器の出力は、電圧スイングを制限するクリ
ッピング回路110の入力として使われる。この簡単な
実施例において、定数はw0=0である。ゼロでない定
数が望ましい場合、加算増幅器104の出力において電
圧オフセットを提供することができる。このタイプのノ
ードは、当該技術分野において通常のものであり、した
がってここでこれ以上詳細には説明しない。
式でノード計算を行なう通常のデータ処理回路を利用し
て実行することができる。この場合、個々のノード計算
は、ニューラルネットワークシミュレーションプログラ
ムにおいて一時に1つずつ行なわれる。このタイプの例
としてのニューラルネットワークは、図4に250に示
される。重みは、メモリ260に記憶されている。入力
252は、A/D変換器254によってデジタル形式に
変換される。中央処理ユニット(CPU)256は、種
々のニューラルネットワーク計算を実行し、かつデジタ
ル形式の出力を形成する。これら出力は、その後D/A
変換器258によってアナログ形式に変換できる。CP
U256は、対応する重みと入力値の掛算によって種々
のノードをシミュレートする。結果として得られた値
は、その後、対応する出力関数Fを計算するサブルーチ
ンに入力される。入力及び出力がデジタルの性質を有す
るシステムにおいては、A/D及びD/A変換器が省略
できることは、当業者には明らかであろう。
重みは、トレーニング集合(R,G,B)値をニューラ
ルネットワークの入力として使用するとき、所望の出力
をもっとも近接して再現する重み値を探す「トレーニン
グ」プロトコルによって得られる。トレーニング集合
は、表示装置の対応する出力をトレーニング集合におけ
るそれぞれの(R,G,B)値に対する装置の出力のス
ペクトログラフィー測定を実行することによって測定す
るディスプレイ装置の入力(I1,I2,I3)iの集合を
定義することによって形成される。すなわち(I1,
I2,I3)iに対応する(R,G,B)値は、iのそれ
ぞれの値に対して測定される。この測定値は、M(R,
G,B)iによって示す。トレーニングプロトコルの目
的は、M(R,G,B)iがニューラルネットワークに入
力されたとき、ニューラルネットワークの出力が
(I1,I2,I3)iであるような重みを選択することに
ある。トレーニング集合の出力の全集合にわたる最小二
乗誤差を最小にする重みを探すアルゴリズムは、ニュー
ラルネットワークの当業者には周知であり、したがって
これらアルゴリズムの詳細についてはここでは議論しな
い。
望のマッピングを提供するが、本発明の好適実施例では
ない。図2に示した形のニューラルネットワークは、使
用したノードが数5によって記述される場合、問題のマ
ッピング機能を達成するためにきわめて多数のノードを
必要とすることが、経験的にわかった。満足すべきマッ
ピングを達成するために、ノード13が、数5に示され
た計算を実施する場合、層12内に100より著しく多
くのノードが必要である。ニューラルネットワークを構
成するために必要なハードウエアのコストは、ノードの
数に依存するので、ノードの数を減少させるニューラル
ネットワークデザインを選択することは有利である。同
様な考えは、汎用計算ハードウエアにおいて実行される
本発明の実施例にも当てはまることに注意されたい。
(R,G,B)値を(O1,O2,O3)値に変換するた
めに必要な時間は、ニューラルネットワークにおけるノ
ードの数に依存する。
すような構造を利用したとき、第1の層における種々の
計算関数を利用する。ノード13をアナログハードウエ
ア内に構成すべき場合、異なった形式の計算が望まし
い。三次元空間における2つの点間の距離のベル型関数
を計算するアナログ処理装置は、従来技術において周知
である(例えばミード他の米国特許第5120996号
及び第5126685号明細書を参照)。すなわち
数である。重みは、前記のようにトレーニング集合上で
ニューラルネットワークの特性を最適化することによっ
て選択される。その代わりに重みは、種々の判定基準に
したがってあらかじめ選択してもよい。例えば重みは、
可能な(I1,I2,I3)値にわたって均等に分配され
るように選択してもよい。同様に重みは、可能な
(O1,O2,O3)値にわたって均等に分配されるよう
に選択してもよい。このタイプのニューラルネットワー
クは約100のノードを有する満足すべきマッピング回
路を提供することが、経験的にわかった。ノードの精密
な数は、重みを決定する様式に依存する。あらかじめ選
択された重みが利用される場合、それより多くのノード
が必要である。重みがトレーニング集合から判定される
場合、それよりわずかなノードしか必要としない。
トワークをシミュレートする汎用計算機において構成し
てもよい。このような構成において、目的は、変換を実
行するために必要なメモリの量を最小にすることにあ
る。図5の500に、好ましくは汎用デジタル計算機で
構成される本発明によるニューラルネットワークの実施
例を示す。ニューラルネットワーク500は、4層のノ
ード、すなわち1つの入力層502、2つの中間層50
6及び508、及び1つの出力層510を備えるものと
考えることができる。
び504に分割されている。これらサブ層におけるノー
ドにより実施される計算機能は、種々のサブ層において
異なっている。サブ層503のノードは、数5に記述し
たタイプの加算計算を実行する。典型的なこのようなノ
ードは512に示されている。このタイプのノードは、
以下の説明において加算ノードと称する。サブ層504
におけるノードは、次の形の計算を行なう。
ドの入力、かつwiはノードに対応する重みである。こ
のタイプのノードは、以下の説明において積ノードと称
する。
ものである加算ノードから構成されている。中間層50
6は、好適実施例において、サブ層504だけに接続さ
れている。中間層506及びサブ層504の組み合わせ
は、多項式近似により良好に再現される変換をモデル化
する手段を提供する。中間層508も、ノード518が
典型的な加算ノードから構成されている。
かつw0がゼロである3つの加算ノードから構成されて
いる。このタイプの加算ユニットは、以下の説明におい
て線型ユニットと称する。
べき近似は、50より少ないノードを有するニューラル
ネットワーク500によって示された。この例におい
て、層504は、20の加算ノードと10の積ノードを
含む。層506は、10の加算ノードを含み、かつ層5
08は、15の加算ノードを含む。
カラープリンタのような出力装置で使用されるカラー表
示へ変換することに関連して説明してきた。しかしなが
ら、本発明がスキャナのような入力装置の出力をデータ
処理システムにおいて処理するためのスペクトル表示に
変換するために利用できることは、当業者には明らかで
あろう。一般に本発明は、色を値の第1の3つ組
(i1,i2,i3)によって表わされる第1のカラー表
示を、色を値の第2の3つ組(O1,O2,O3)によっ
て表わされる第2のカラー表示へ変換するために利用す
ることができる。
たカラー表示に関連して説明してきた。しかしながら3
つより多くの色を利用するカラー表示も存在する。例え
ばある種のカラープリンタは、4色を有する表示を利用
する。本発明をこのような冗長カラー方式によって利用
できることは、当業者には明らかであろう。この場合、
入力又は出力の色の数のどちらか又はこれら両方の数は
3つより多い。すなわち本発明は、Mを第1の表示の色
の数として、信号値の第1の集合(i1,i2,・・・i
M)を受け入れ、かつM’を第2の表示の色の数とし
て、信号値の第2の集合(O1,O2,・・・OM')を出
力する。ここにおいてM及びM’は、2より大きくなけ
ればならない。
発明の種々の変形が明らかであろう。したがって本発明
は、特許請求の範囲の権利範囲によってのみ限定される
ものとする。
が、以下、本発明を各実施態様毎に列挙する。 (1). 信号値の第1の集合(i1,i2,・・・
iM)によって表示される第1のカラー表示から、信号
値の第2の集合(O1,O2,・・・OM')によって表示
される第2のカラー表示へイメージのピクセルを変換す
る処理装置において、処理装置が、前記信号値の第1の
集合からなる信号を受信する手段を有し、処理装置が、
ノードの入力層、ノードの出力層及び選択的にノードの
1つ又は複数の中間層を含むノードの層の配列されたア
レイを有し、それぞれの前記層が、複数のノードを有
し、それぞれの前記ノードが、複数の入力、1つの出力
及び複数の重みを記憶する手段を有し、それぞれの前記
入力に1つの前記重みが対応しており、それぞれのノー
ドの集合が、前記ノードへの入力と前記ノードに記憶さ
れた前記重みに依存して前記出力に出力信号を発生し、
その場合、ノードの前記入力層が、複数のM入力ノード
を有し、前記入力層におけるそれぞれの前記ノードの入
力が、前記信号受信手段に接続されており、それぞれの
前記ノードの第1の入力がi1を受信し、それぞれの前
記ノードの第2の入力がi2を受信し、かつそれぞれの
前記ノードのM番目の入力がiMを受信するようになっ
ており、ノードの前記出力層が、M’のノードを有し、
信号の前記第2の集合(O1,O2,・・・OM')が、ノ
ードの前記出力層の前記出力に対応しており、かつその
際、前記中間層及び出力層における前記ノードのそれぞ
れの前記入力が、前の層のノードの出力、又は前記受信
手段に接続されていることを特徴とするピクセルを変換
する処理装置。 (2). 前記入力層における前記ノードの少なくとも
1つによって発生される出力信号と前記ノードの前記入
力との間の関係が、次式によって与えられ、
目の入力、かつwiは前記ノードのi番目の前記入力に
対応する重みであることを特徴とする、請求項1記載の
処理装置。 (3). 前記入力層における前記ノードの少なくとも
1つによって発生される出力信号と前記ノードの前記入
力との間の関係が、次式によって与えられ、
目の入力、かつwiは、前記ノードのi番目の前記入力
に対応する重みであることを特徴とする、請求項1記載
の処理装置。 (4). M=M’=3であることを特徴とする、請求
項1記載の処理装置。 (5). 信号値の第1の集合(i1,i2,・・・
iM)によって表示される色の第1のカラー表示から、
信号値の第2の集合(O1,O2,・・・OM')によって
表示される色の第2のカラー表示へイメージのピクセル
を変換するデータ処理システムの動作方法において、前
記方法が、受信手段が、信号値の前記第1の集合を受信
し、ノードの入力層、ノードの出力層及び選択的にノー
ドの1つ又は複数の中間層を含むノードの層の配列され
たアレイをシミュレートし、それぞれの前記層が複数の
ノードを有し、それぞれの前記ノードが複数の入力、1
つの出力及び複数の重みを記憶する手段を有し、それぞ
れの前記入力に1つの前記重みが対応しており、ノード
のそれぞれの集合が前記ノードへの入力と前記ノードに
記憶された前記重みに依存して前記出力に出力信号を発
生し、その場合、ノードの前記入力層が複数のM入力ノ
ードを有し、前記入力層におけるそれぞれの前記ノード
の前記入力が、前記信号受信手段に接続されており、そ
れぞれの前記ノードの第1の入力がi1を受信し、それ
ぞれの前記ノードの第2の入力がi2を受信し、かつそ
れぞれの前記ノードのM番目の入力がiMを受信するよ
うになっており、ノードの前記出力層が、M’のノード
を有し、信号の前記第2の集合(O1,O2,・・・
OM')が、ノードの前記出力層の前記出力に対応してお
り、かつその際、前記中間層及び出力層における前記ノ
ードのそれぞれの前記入力が、前の層のノードの出力、
又は前記受信手段に接続されているステップを有するこ
とを特徴とするデータ処理システムの動作方法。
のカラー表示方式の間においてカラー値を変換する改善
されたシステム、大きなルックアップテーブルを必要と
しない変換システム、及び汎用デジタル処理装置を必要
としない変換システムを提供する効果がある。
ムを示すブロック図である。
O2,O3)によって表わされる別の表示へカラー値を変
換するニューラルネットワークを示す図である。
図である。
を示すブロック図である。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】信号値の第1の集合(i1,i2,・・・i
M)によって表示される第1のカラー表示から、信号値
の第2の集合(O1,O2,・・・OM')によって表示さ
れる第2のカラー表示へイメージのピクセルを変換する
処理装置において、 処理装置が、前記信号値の第1の集合からなる信号を受
信する手段を有し、 処理装置が、ノードの入力層、ノードの出力層及び選択
的にノードの1つ又は複数の中間層を含むノードの層の
配列されたアレイを有し、それぞれの前記層が、複数の
ノードを有し、それぞれの前記ノードが、複数の入力、
1つの出力及び複数の重みを記憶する手段を有し、それ
ぞれの前記入力に1つの前記重みが対応しており、それ
ぞれのノードの集合が、前記ノードへの入力と前記ノー
ドに記憶された前記重みに依存して前記出力に出力信号
を発生し、その場合、 ノードの前記入力層が、複数のM入力ノードを有し、前
記入力層におけるそれぞれの前記ノードの入力が、前記
信号受信手段に接続されており、それぞれの前記ノード
の第1の入力がi1を受信し、それぞれの前記ノードの
第2の入力がi2を受信し、かつそれぞれの前記ノード
のM番目の入力がiMを受信するようになっており、 ノードの前記出力層が、M’のノードを有し、信号の前
記第2の集合(O1,O2,・・・OM')が、ノードの前
記出力層の前記出力に対応しており、かつその際、前記
中間層及び出力層における前記ノードのそれぞれの前記
入力が、前の層のノードの出力、又は前記受信手段に接
続されていることを特徴とするピクセルを変換する処理
装置。 - 【請求項2】前記入力層における前記ノードの少なくと
も1つによって発生される出力信号と前記ノードの前記
入力との間の関係が、次式によって与えられ、 【数1】 ここで、Oは前記出力信号、Iiは前記ノードへのi番
目の入力、かつwiは前記ノードのi番目の前記入力に
対応する重みであることを特徴とする、請求項1記載の
処理装置。 - 【請求項3】前記入力層における前記ノードの少なくと
も1つによって発生される出力信号と前記ノードの前記
入力との間の関係が、次式によって与えられ、 【数2】 ここで、Oは前記出力信号、Iiは前記ノードへのi番
目の入力、かつwiは、前記ノードのi番目の前記入力
に対応する重みであることを特徴とする、請求項1記載
の処理装置。 - 【請求項4】M=M’=3であることを特徴とする、請
求項1記載の処理装置。 - 【請求項5】信号値の第1の集合(i1,i2,・・・i
M)によって表示される色の第1のカラー表示から、信
号値の第2の集合(O1,O2,・・・OM')によって表
示される色の第2のカラー表示へイメージのピクセルを
変換するデータ処理システムの動作方法において、前記
方法が、 受信手段が、信号値の前記第1の集合を受信し、 ノードの入力層、ノードの出力層及び選択的にノードの
1つ又は複数の中間層を含むノードの層の配列されたア
レイをシミュレートし、それぞれの前記層が複数のノー
ドを有し、それぞれの前記ノードが複数の入力、1つの
出力及び複数の重みを記憶する手段を有し、それぞれの
前記入力に1つの前記重みが対応しており、ノードのそ
れぞれの集合が前記ノードへの入力と前記ノードに記憶
された前記重みに依存して前記出力に出力信号を発生
し、その場合、 ノードの前記入力層が複数のM入力ノードを有し、前記
入力層におけるそれぞれの前記ノードの前記入力が、前
記信号受信手段に接続されており、それぞれの前記ノー
ドの第1の入力がi1を受信し、それぞれの前記ノード
の第2の入力がi2を受信し、かつそれぞれの前記ノー
ドのM番目の入力がiMを受信するようになっており、 ノードの前記出力層が、M’のノードを有し、信号の前
記第2の集合(O1,O2,・・・OM')が、ノードの前
記出力層の前記出力に対応しており、かつその際、前記
中間層及び出力層における前記ノードのそれぞれの前記
入力が、前の層のノードの出力、又は前記受信手段に接
続されているステップを有することを特徴とするデータ
処理システムの動作方法。
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