JPH07220086A - 画像の色を識別するための方法および装置 - Google Patents
画像の色を識別するための方法および装置Info
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Abstract
XYZ値に線形変換するための装置および方法に対する
改良策を提供する。 【構成】 画像100は2度測定される。1回は画像1
00と画像100を測定するためのセンサ108の間に
フィルタ116を置いて、もう1回はフィルタを置かず
に測定される。装置102は画像100の各要素104
の色を測定する事により、少なくとも3つの出力値をほ
ぼ同時に生成可能である。
Description
に関し、より詳しくは、画像の色を識別するための方法
および装置に関する。
して知られている3つの値によって識別されうる。それ
ぞれの値は、1つのスペクトル・バンドでのスペクトル
情報に対応し、3つの値がまとまって画像の1つの要素
の色を識別する。このXYZ値は人間の目の反応によっ
て決まるもので、装置には依存しない。この値は、CI
E標準応答として知られている。このような標準に関す
る一般的な論議は、WyszeckiとStilesの共著"Color Sci
ence: Concepts and Methods, Quantitative Data And
Formulae"、第2版、John Wiley and Sons発行、に記載
されている。
くの電子装置が使われてきた。通常、これらの装置は、
各要素の色を測定し、RGB(すなわち、赤、緑、青)
値として一般に知られている3つの値によってその色を
識別する。画像の各要素の色は、それぞれのセンサが
赤、緑、青の3つの成分に対応する3つのセンサを使っ
てその要素を測定することで、識別される。このような
装置の1つはスキャナである。
た様々なセンサを使用しているため、様々なRGB値を
生成する。このため、RGB値は装置に依存することに
なる。装置に依存するRGB値を装置に依存しないXY
Z値に変換して、これらの値を扱うハードウェアとソフ
トウェアを簡略化することは、非常に有益と思われる。
GB値をXYZ値に変換できるが、このような変換は線
形変換として知られている。線形変換を実行できる装置
は測色計として知られている。
色性である。要素ごとに、計算されたか、またはスキャ
ナによって識別されたXYZ値は、実際のXYZ値と大
幅に異なる。しかも、変換プロセスによって持ち込まれ
る誤差は、画像を生成するのに使用した媒体、たとえ
ば、紙とインクなどに左右される。
は、より多くのセンサを各要素の測定に使用することで
ある。一般的なスキャナは、センサとして電荷結合素子
(CCD)の配列を使用している。これらのCCD配列
は高価である。変換プロセスの誤差を削減するために、
使用するCCD素子を増やすことは、非常に高価なアプ
ローチである。
装置および方法に対する改良の要求は依然として存在す
る。さらに、その改良が膨大な費用を必要としなけれ
ば、望ましいものとなる。
なしに、カラー画像のRGB値をXYZ値に線形変換す
るための装置および方法に対する改良策を提供する。
色を識別するための装置は、多くのセンサを持ってい
る。そのセンサを使用しているこの装置は、画像の各要
素の色を測定するために、少なくとも3つの出力値をほ
ぼ同時に生成することができる。本発明は、フィルタ
と、そのフィルタをセンサと画像との間に配置するため
の可動メカニズムを備えることで、上記装置を改善する
ものである。
次測定されるが、1回目は画像とセンサとの間にフィル
タを使用し、もう1回はフィルタを使用しない。1回目
の測定では、少なくとも要素のいくつかが測定される。
2回目の測定では、画像のすべての要素が測定される。
このため、1回目の測定と2回目の測定では、解像度が
異なる可能性がある。このように2回測定することによ
り、RGB値をXYZ値に線形変換する際の誤差が大幅
に削減され、追加費用がほとんど不要であり、しかも、
装置の測色法が大幅に改善される。
した図面を用いて、本発明の原理を例示して説明を行う
以下の詳細な記述によって明らかとなろう。
に、カラー画像のRGB値をXYZ値に線形変換する際
の誤差を大幅に削減する。
本発明の装置102の関連部分の好適な実施例を示して
いる。装置102の構成要素の多くは図示されていない
が、これらの構成要素は当該分野における通常の技術者
には明白なはずである。画像102には、104および
106などの要素が1つまたはそれ以上含まれている。
それぞれの要素は色を持っている。
14などの複数のセンサを持っている。これらのセンサ
は、1次元または2次元配列として配置されうる。この
ようなセンサを使用している装置は、各要素の色を測定
することにより、少なくとも3つの出力値をほぼ同時に
生成することができる。たとえば、センサ108、11
2、および114は、それぞれ画像100の要素104
に関する出力値を1つずつ出力する。ある好ましい実施
例では、この装置はスキャナであり、3つの出力値は要
素104の色の赤、緑、青の各成分の輝度に対応する。
これは、対応するセンサの前面に赤、緑、および青のフ
ィルタを永続的に配置することによって達成される。
116と、そのフィルタ116をセンサ108、11
2、および114と画像100との間などの様々な位置
に配置するための可動メカニズム118も含む。本発明
に適した可動メカニズム118は各種存在する。これら
のメカニズムは、当該分野における通常の技術者には明
白なので、本明細書ではこれ以上詳しく説明しない。
って順次測定されるが、1回目は画像100とセンサ1
08、112、および114との間にフィルタ116を
使用し、もう1回はフィルタ116を使用しない。順次
測定が、画像100の各要素104の色を識別する。
はフィルタ116を使用せずに行う。画像100の各要
素104は3つのセンサによって測定される。各センサ
はその要素に関する出力値を1つずつ出力する。3つの
センサは、その要素の色の赤、緑、青の各成分に対応す
る出力値をほぼ同時に出力する。2回目の測定は、セン
サ108と画像100との間にフィルタ116を使用し
て行う。画像100の各要素104は3つのセンサによ
って再び測定され、3つの出力値が出力される。このこ
とにより、画像100の各要素は6つの出力値によって
特徴づけられることになる。
を使用して1回目の測定を行い、画像100のいくつか
の要素について出力値を出力する。測定されなかった要
素の出力値は、測定された要素の出力値から生成され
る。この生成プロセスは、測定された要素同士の補間に
よる場合もあれば、当該分野における通常の技術者には
明白な他の手段による場合もある。各要素は、3つのセ
ンサの代わりに、1つのセンサで測定される。1回目の
測定の後、フィルタ116を使用せずに2回目の測定が
行われ、画像100の各要素に3つの出力値を出力す
る。1回目の測定の出力値を表すビットの数は、2回目
の測定の出力値を表すビットの数より少なくなりうる。
このことは恐らく、1回目の測定について、より低い輝
度解像度をもたらす。また、1回目の測定の方が2回目
の測定より、空間解像度が低くなる。たとえば、1回目
の測定では画像の空間解像度として1インチ当たり10
0の出力値が得られるのに対し、2回目の測定では画像
の空間解像度として1インチ当たり300の出力値が得
られる。1回目の測定と2回目の測定により、画像10
0の各要素が4つの出力値によって特徴づけられる。
の出力値を出力する実施例についてのみ説明した。しか
し、他の出力値数、他の空間解像度および輝度解像度も
また、本発明に適していることは明白であろう。
好ましいステップ200を示している。事前選択フィル
タとして、市販のフィルタ群を指定する。このフィルタ
群は、Edmund Scientific CompanyからSpectral Curves
No. 9081により指定されるセットでもよい。実際に
は、帯域幅とフィルタ反応が異なるフィルタ群であれ
ば、どのようなフィルタ群でも構わない。
指定する。それぞれの事前選択画像には、そのXYZ値
がすでに較正されていて、その値が既知である色が付い
ている。すべての事前選択画像はそれぞれ異なる色が付
いている。事前選択画像群の一例としては、24MacBet
h ColorCheckerカラー・パッチがある。画像のXYZ値
がすでに較正されていて、その値が既知であれば、他の
事前選択画像を使用しても構わない。
ら1つのフィルタを選択する(202)。この装置は、
その後、すべての事前選択画像の色を識別する。
事前選択画像を1つ選択する(204)ことから始ま
る。事前選択画像の色は、事前選択画像の色を識別する
ための前述の装置102のセンサによって測定される。
MacBethカラー・パッチを使用すると、この事前選択画
像全体が同じ色になり、4つまたはそれ以上の出力値に
よって特徴づけられる。
で、このプロセスが繰り返される(208)。事前選択
画像が24あり、それぞれの画像が6つの出力値によっ
て特徴づけられる場合には、24×6の出力値の行列が
生成される。行列の各行は、1つの事前選択画像の出力
値に対応する。すべての出力値は事前選択画像のRGB
値に対応するので、この行列はRGB行列と呼ばれる。
事前選択画像のXYZ値はすでに既知で、24×3の既
知のXYZ行列で表すことができる。
XYZ値にできるだけ近づけるように線形変換するため
の1組の係数を生成するステップ(212)である。つ
まり、この例では、次のステップは、24×6のRGB
行列をできるだけ24×3の既知XYZ行列に近づける
ように変換する6×3の係数の行列を求めることであ
る。
2、識別済みXYZ行列304という、3つの行列を示
している。識別済みXYZ行列304は、RGB行列3
00に係数行列302を掛けることにより生成される。
行列内の各行は、特定のカラー・パッチ1つに対応して
いる。係数行列302は、識別済みXYZ行列304と
既知XYZ行列との2乗平均平方根誤差を最小限に抑え
る、標準的な線形回帰法で生成することができる。係数
を生成するための線形回帰法の一般的な論議は、Mostel
lerとTukeyの共著"Data Analysis and Regression"、19
77年、AddisonWesley発行と、LawsonとHansonの共著"So
lving Least Squares Problems"、1974年、Prentice-Ha
ll発行という2冊の参考資料に記載されている。この線
形回帰法については、本明細書ではこれ以上詳しく説明
しない。
の方法は、識別済みXYZ行列304と既知XYZ行列
との誤差デルタEを最小限に抑える探索手順によるもの
である。デルタEという用語は、工業規格の1つであ
る。それは、2組のXYZ値間の差を定量化するもので
ある。デルタEについての一般的な論議は、前述のWysz
eckiとStilesの共著"Color Science: Concepts and Met
hods, Quantitative Data And Formulae"に記載されて
いる。探索手順の一例としては、インディアナ大学のCh
andlerが作成し、インディアナ大学化学学部のQuantum
Chemistry Exchangeより販売されている"Stepit"という
プログラムがある。このプログラムは、ここで参照する
ことにより本明細書に組み込まれる。線形回帰法とは対
照的に、この探索手順では、係数行列がグローバル最小
解(global minimum solution)に対応することを保証
していない。異なる係数行列の初期値で探索を開始する
ことにより、ローカル最小解(local minimum solutio
n)を生成するというこの問題を迂回することができ
る。また、他の探索ルーチンを使用してもよい。当該分
野における通常の技術者には明白なので、探索手順につ
いては、本明細書ではこれ以上詳しく説明しない。
302から、識別済みXYZ行列が生成される。この識
別済みXYZ行列は、既知XYZ行列と同じでない可能
性がある。この2つの行列の差は、いくつかの異なる方
法によって差の値を生成する(214)ことによって定
量化されうる。たとえば、ある方法では、各カラー・パ
ッチの識別済みXYZ値と既知のXYZ値との差の2乗
平均平方根をすべて合計する。別の方法では、各カラー
・パッチの識別済みXYZ値と既知のXYZ値との間の
誤差デルタEをすべて合計する。3番目の方法では、差
の値を、識別済みXYZ値とそれに対応する既知のXY
Z値との間のすべての誤差デルタEのうち、最も大きい
誤差デルタEとして指定する。
ついて、差の値を求める上記のステップを繰り返す(2
16)。事前選択フィルタ群から、差の値が最小になる
ようなフィルタが選択され(218)、本発明の好まし
いフィルタ116となる。
ステップ400を示している。装置102は、まず、画
像100の各要素104について少なくとも3つの出力
値をほぼ同時に生成することで、画像100の色を測定
する(402)。次に、可動メカニズム118が、セン
サ108および112と、画像100との間にフィルタ
116を配置する(404)。フィルタ116を適切な
位置に配置し、画像の色を再び装置102で測定する
(406)。2回目の測定では、画像100の要素につ
いて、もう1組の出力値が生成される。フィルタ116
の係数行列に基づいて、これらの出力値から画像100
の各要素の色が識別される。ある好ましい実施例では、
画像100の各要素が6つの出力値で特徴づけられる
が、これらの出力値はRGB値である。この6つのRG
B値は、係数行列によって、対応する要素の色を識別す
るための3つのXYZ値に変換される。
になるであろう。次の例は、本発明の使用例を例示する
事のみを意図したものである。
wlett Packard Scanjet IICスキャナになるよう、装置
102をシミュレートする。図5は、この例のために選
択されたフィルタのフィルタ反応500を示している。
グラフ500は、光の波長504の関数として透過光の
量502を表している。グラフ500に示した透過光の
量の場合、1はすべての光が透過したことを意味し、0
はすべての光がフィルタに遮断されたことを意味する。
装置102のセンサと画像との間にフィルタが置かれ、
スキャナの一部としてシミュレートされる。装置102
は、所望の光源(CIE標準光源C)の下で24MacBet
h ColorCheckerカラー・パッチを識別するために使用さ
れる。この識別の結果を、改良前のScanjet IICスキャ
ナの結果と比較する。
れた測定の結果を示すものである。
・パッチの各色を示し、第2列は改良前のScanjet IIC
スキャナの誤差デルタEを示し、第3列は改良後の誤差
デルタEを示す。デルタE値の差が5を上回るような2
つのカラー・パッチは、異なる色であることが肉眼で確
認できる。このため、CIE標準では、デルタE値が5
未満の場合、2つのカラー・パッチは測色法上、一致し
ていると規定されている。表1に示すように、改良前す
なわちフィルタを使用しないScanjet IICスキャナで
は、誤差デルタEが20にも上る可能性がある。改良後
すなわち本発明に適用したフィルタを使用した場合は、
誤差デルタEが3未満になる。また、本発明の誤差デル
タEが画像生成に使用する媒体、たとえば、紙とインク
などにほぼ依存しないことも、経験的にすでに判明して
いる。
タの代わりに透明体(transparencies)を使用してい
る。この実施例では、まずスキャナを使用して24MacB
eth ColorCheckerカラー・パッチなどのすでに較正され
たカラー・パッチのいくつかを走査することにより、ス
キャナ用に適した透明体が選択されている。次に、事前
選択した透明体群の各々をパッチとスキャナの間に置
き、もう一度カラー・パッチを走査する。この透明体群
の一例としては、8インチ×10インチの市販のEdmund
Scientific透明体(部品番号N70,638)があ
る。これらのフィルタ群には44枚の透明体が入ってい
る。各種の分光透過率を十分に持つ透明体であれば、他
のどのような透明体群を使用してもよい。透明体を使用
した場合と使用しない場合の測定値を基にして、カラー
・パッチに関する差の値が最小になるような特定の透明
体が、この実施例に好ましい透明体として選択される。
して、例えば、各種のカラー画像のXYZ値を得ること
ができる。この場合にもこれは、1回は画像とスキャナ
の間に透明体を使用せず、もう1回は好ましい透明体を
使用して、スキャナでカラー画像を走査することによっ
て達成される。このように2部構成で走査すると、生成
されたXYZ値の誤差がやはり大幅に削減される。その
後、このXYZ値をプリンタまたはディスプレイに送っ
て、画像を再生することも可能である。
タに拡張することができる。たとえば、事前選択フィル
タ群から2つのフィルタを選択することが目標であれ
ば、図2を基にして、差の値が最小になるようなフィル
タを1つ選択する代わりに、差の値が最小になるような
2つのフィルタを選択する。図2のステップ202は、
フィルタ群から2つのフィルタを選択するように変更さ
れる。その後、1回目はフィルタを使用せずに画像を測
定し、次に、選択した2つのフィルタそれぞれを使用し
て画像を測定し、たとえば、9つの出力値を生成する。
すべての画像が測定された後、9×3の係数行列と、そ
の差の値が計算される。事前選択フィルタ群から選択さ
れた2つのフィルタのすべての組合せについて、上記の
プロセスを繰り返す。差の値が最小になるような2つの
フィルタが選択される。3つ以上のフィルタまたは透明
体を使用することも可能である。
明細書に開示された本発明の実践例を考慮することによ
り、当該分野の技術者には明白になるであろう。本明細
書に列挙したすべての参考資料は、ここで参照すること
により本明細書に組み込まれる。本明細書および実施例
は例示にすぎないと見なされるべきもので、本発明の真
の範囲および意図は特許請求の範囲に記載されている通
りである。
て、画像は1つ、またはそれ以上の要素を有し、各要素
は色を1色持ち、複数のセンサと、フィルタと、フィル
タを移動させて、フィルタをセンサと画像の間に配置で
きるようにするための手段を含み、装置が、各要素の色
を測定することで、少なくとも3つの出力値をほぼ同時
に生成することができ、画像は少なくとも2回、順次に
測定され、1回は画像とセンサの間にフィルタを使用
し、1回はフィルタを使用せずに、画像の各要素の色を
識別することを特徴とする、装置。
要素ごとに1つの出力値が得られ、測定されなかった要
素の出力値は、測定された要素の出力値から生成され、
順次測定の2回目では、各要素ごとに3つの出力値が得
られることを特徴とする、前項1に記載の装置。
タの中から1つのフィルタを選択するステップと、複数
の事前選択画像の色を装置により識別し、各々の事前選
択画像の色が既知であり、他の事前選択画像とは異なっ
ているステップと、各々の事前選択画像の、識別された
色と既知の色の差を基にして、差の値を計算するステッ
プと、すべての事前選択フィルタが選択されるまで、
「フィルタを選択する」ステップを繰り返すステップ
と、差の値が最小になるようなフィルタを選択するステ
ップにより、フィルタが選択されることを特徴とする、
前項1に記載の装置。
事前選択画像から、1つの事前選択画像を選択するステ
ップと、装置により、その事前選択画像の色を測定し、
その事前選択画像の色を識別するステップと、すべての
事前選択画像が測定されるまで、「事前選択画像を選択
する」ステップを繰り返すステップと、各々の事前選択
画像について測定された色が、その事前選択画像の既知
の色にできるだけ近く識別されるように、測定から得ら
れた出力値を扱う1組の係数を生成するステップをさら
に含むことを特徴とする、前項3に記載の装置。
3つの出力値を出力することを特徴とする、前項1また
は前項4に記載の装置。
像は1つ、またはそれ以上の要素を有し、各要素は色を
1色持ち、測定された各要素の色について、少なくとも
1つの出力値を生成するステップと、画像と、その画像
を測定するセンサの間にフィルタを配置するステップ
と、各要素の色について、少なくとも3つの出力値をほ
ぼ同時に生成するステップと、画像の要素の出力値を基
にして、その各要素の色を識別するステップを含む方
法。
る」ステップが、3つの出力値を生成することを特徴と
する、前項6に記載の方法。
る」ステップが、測定された各要素ごとに1つの出力値
を生成し、測定されなかった要素の出力値は、測定され
た要素の出力値から生成されることを特徴とする、前項
6に記載の方法。
が、1組の係数により出力値を扱うステップを含み、そ
の1組の係数が、複数の事前選択画像の中から1つの事
前選択画像を選択するステップと、方法により、その事
前選択画像の色を測定し、その事前選択画像の色を識別
するステップと、すべての事前選択画像が測定されるま
で、「事前選択画像を選択する」ステップを繰り返すス
テップと、各々の事前選択画像について測定された色
が、その事前選択画像の既知の色にできるだけ近く識別
されるように、測定から得られた出力値を扱う1組の係
数を生成するステップにより生成されることを特徴とす
る、前項6に記載の方法。
識別する方法において、画像は1つ、またはそれ以上の
要素を有し、各要素は色を1色持っており、(a)画像
とセンサの間にフィルタを配置した状態で、センサによ
って測定された各要素の色について、少なくとも1つの
出力値を生成するステップと、(b)そのフィルタを除
去するステップと、(c)各要素の色について、少なく
とも1つの出力値を生成するステップと、(d)各要素
の出力値を基にして、画像の各要素の色を識別するステ
ップを含み、出力値を生成するステップの少なくとも1
つにおいて、センサにより少なくとも3つの出力値がほ
ぼ同時に生成されることを特徴とする方法。
テップ(a)とステップ(b)を1回、またはそれ以上
繰り返すことを特徴とする、前項10に記載の方法。
であり、センサがスキャナ内に配置されていることを特
徴とする、前項6、9、10、および11に記載の方
法。
カラー画像のRGB値をXYZ値に線形変換する際の誤
差を減少させるものである。この改良に必要なのは、画
像と、画像を測定するセンサとの間にもう1つのフィル
タを置き、画像を2回以上測定することだけである。
例を示す図である。
しいステップを示す図である。
数行列を示す図である。
示す図である。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】画像の色を識別するための装置において、
画像は1つ、またはそれ以上の要素を有し、各要素は色
を1色持ち、 複数のセンサと、 フィルタと、 フィルタを移動させて、フィルタをセンサと画像の間に
配置できるようにするための手段を含み、 装置が、各要素の色を測定することで、少なくとも3つ
の出力値をほぼ同時に生成することができ、 画像は少なくとも2回、順次に測定され、1回は画像と
センサの間にフィルタを使用し、1回はフィルタを使用
せずに、画像の各要素の色を識別することを特徴とす
る、装置。
Applications Claiming Priority (4)
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US154144 | 1993-11-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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